JP6793211B2

JP6793211B2 - 光拡散粒子、光拡散透過シート、及び光拡散粒子を製造する方法

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Publication number: JP6793211B2
Application number: JP2018565952A
Authority: JP
Inventors: 多佳子岩井; 耕一郎壹岐
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: WO2018142722A1; JPWO2018142722A1

Description

本発明は、光拡散粒子、光拡散透過シート、及び光拡散粒子を製造する方法に関する。

液晶ディスプレイの高画質化に伴い、液晶ディスプレイのバックライトから出射される光を空間的に均質化するために、光拡散特性の高い光拡散透過シートに対する需要が高まっている。加えて、消費エネルギーを低減する観点から、輝度特性の高い光拡散透過シートに対する需要も高まっている。

特許文献１には、母材である樹脂と、樹脂に分散されたシリカ複合粒子とを備えた光拡散透過シートが記載されている。シリカ複合粒子は、平均粒径が１００ｎｍ以下である酸化チタン微粒子を内包している。特許文献１に記載の光拡散透過シートは、高い全光線透過率及びヘイズ率を示す。なお、酸化チタンの屈折率はシリカの屈折率より大きい。

特許文献２には、プロジェクターから投影された映像を視認するための透過型スクリーンが記載されている。透過型スクリーンは、光拡散微粒子とキセロゲルとを含有する光拡散層を有する。光拡散微粒子として、有機微粒子と少量の無機微粒子とによる複合粒子又は無機微粒子と少量の有機高分子による複合粒子が使用可能であることが記載されている。有機微粒子と少量の無機微粒子とによる複合粒子としては、メラミン樹脂又はアクリル樹脂等の微粒子の表面がシリカ等の無機微粒子で被覆された複合粒子が例示されている。なお、通常、メラミン樹脂の屈折率及びアクリル樹脂の屈折率はシリカの屈折率よりも高い。

特許文献３には、光透過性基材と、内部散乱層とを有する光学積層体が記載されている。特許文献３には、この光学積層体が良好な防眩性を保ちつつ、優れたコントラストとギラツキ防止効果を発揮すると記載されている。内部散乱層は、内部散乱粒子を含有する。内部散乱粒子は、５〜３００ｎｍの平均粒径を有する微粒子を内包している。内部散乱粒子に内包された微粒子の屈折率ｎ_Aは、内部散乱粒子に内包された微粒子以外の成分の屈折率ｎ_Bより大きい。

特許文献４には、透明樹脂を含む透明基材からなる光拡散層を具備する光拡散板が記載されている。光拡散層は透明基材の内部に存在する、第一光拡散粒子及び第二光拡散粒子を含む。第二光拡散粒子の屈折率は、第一光拡散粒子の屈折率よりも大きい。第一光拡散粒子の屈折率は１．４〜１．７であり、第二光拡散粒子の屈折率は２より大きい。

特開２０１４−４８４２７号公報特開２０１３−１９５５４８号公報特開２００９−４２５５４号公報特開２００８−４０４７９号公報

特許文献１〜４に記載の技術は、特許文献１〜４に記載の粒子が分散した層又はシートを備えた製品に高い輝度特性をもたらすうえで、必ずしも有利であるとはいえない。加えて、特許文献１〜４において、特許文献１〜４に記載の粒子が分散した層又はシートが他の部材と接触するときにその層又はシートが他の部材を傷付けやすいかどうか具体的に検討されていない。

そこで、本発明は、高い輝度特性を光拡散透過シートに付与するのに有利であり、かつ、光拡散透過シートに接触する部材を傷付けにくい特性を光拡散透過シートに付与するのに有利な光拡散粒子を提供する。

本発明は、
第一バインダーと、前記第一バインダーの屈折率よりも低い屈折率、０．８５以上の円形度、及び０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有するコア微粒子とを含み、前記第一バインダーが前記コア微粒子の外面に接触しているコアと、
前記コアの外面に接触して前記コアを覆うシェルと、を備えた、
光拡散粒子を提供する。

また、本発明は、
母材と、
前記母材に分散している上記の光拡散粒子と、を備えた、
光拡散透過シートを提供する。

さらに、本発明は、
コアシェル構造を有する光拡散粒子を製造する方法であって、
第一バインダーの原料と、前記第一バインダーの屈折率よりも低い屈折率、０．８５以上の円形度、及び０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有するコア微粒子とが分散している第一分散液を調製し、
前記第一分散液に前記第一バインダーの原料を架橋させるための架橋剤を添加して前記第一バインダーの原料を架橋させてコアを形成し、
前記コアと、シェルの原料とが分散している第二分散液を調製し、
前記第二分散液を噴霧乾燥する、
方法を提供する。

上記の光拡散粒子は、光拡散粒子が分散している光拡散透過シートに高い輝度特性を付与するのに有利であり、かつ、光拡散透過シートに接触する部材を傷付けにくい特性を光拡散透過シートに付与するのに有利である。また、上記の方法によれば、上記の光拡散粒子を１回の噴霧乾燥で製造できる。

図１Ａは、本発明の一例に係る光拡散粒子の構造を模式的に示す断面図である。図１Ｂは、本発明の別の一例に係る光拡散粒子の構造を模式的に示す断面図である。図２は、高屈折率の微粒子に入射する光の光路を模式的に示す図である。図３は、低屈折率の微粒子に入射する光の光路を模式的に示す図である。図４は、本発明の一例に係る光拡散透過シートを示す断面図である。図５は、実施例及び比較例に係る光拡散透過シートのサンプルの傷付与特性を評価するための装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。

図１Ａ及び図１Ｂに示す通り、光拡散粒子１０は、コア１０ｃと、シェル１０ｓとを備えている。コア１０ｃは、第一バインダー１１と、コア微粒子１２とを含んでいる。コア微粒子１２は、（ｉ）第一バインダー１１の屈折率よりも低い屈折率、（ii）０．８５以上の円形度、及び(iii)０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有する。第一バインダー１１がコア微粒子１２の外面に接触している。シェル１０ｓは、コア１０ｃの外面に接触してコア１０ｃを覆っている。本明細書で「粒子径」とは、最大径を意味する。粒子の「円形度」は、以下の式（１）により求めることができる。ここで、粒子の投影面積及び粒子の投影の周囲長は、粒子を光学顕微鏡又は透過型電子顕微鏡で観察して得られた粒子の画像を画像処理ソフトウェア（例えば、National Institutes of Health (NIH)が提供するImage J）を用いて処理することにより決定できる。
円形度＝４π×（粒子の投影面積）／（粒子の投影の周囲長）² （１）

特許文献１に記載のシリカ複合粒子は、平均粒径が１００ｎｍ以下である酸化チタン微粒子を内包している。酸化チタンの屈折率はシリカの屈折率よりも大きい。このため、シリカ複合粒子において高屈折率の酸化チタン微粒子が低屈折率のシリカに内包されている。図２に示す通り、相対的に低い屈折率の媒質から高屈折率の微粒子ＰＨに光が入射する場合、微粒子ＰＨに入射した光の一部が微粒子ＰＨの内部で反射を繰り返し微粒子ＰＨの内部に閉じ込められやすい。本明細書では、このような現象を「光閉じ込め現象」と呼ぶ。特許文献１に記載のシリカ複合粒子の内部では、光閉じ込め現象が起こりやすく、特許文献１に記載の技術は光拡散透過シートに高い輝度特性を付与するのに有利であるとは言い難い。特許文献２及び３に記載の技術についても同様である。また、特許文献４には、複合粒子は記載されていないが、第二光拡散粒子の屈折率は２より大きいため、第二光拡散粒子において光閉じ込め現象が起こりやすいと考えられる。

これに対し、例えば、図３に示す通り、相対的に高い屈折率の媒質から低屈折率の微粒子ＰＬに光が入射する場合、微粒子ＰＬにおいて「光閉じ込め現象」が起こりにくい。なお、図３において、微粒子ＰＬの周囲の媒質の屈折率から微粒子ＰＬの屈折率を差し引いた差が０．０１である。光拡散粒子１０において、コア微粒子１２は、第一バインダー１１の屈折率よりも低い屈折率を有し、第一バインダー１１に接触して覆われている。このため、コア微粒子１２において光閉じ込め現象が起こりにくく、光拡散粒子１０は、光拡散粒子１０が分散している光拡散透過シートに高い輝度特性を付与するのに有利である。

このように、コア微粒子１２が低い屈折率を有すると、光拡散透過シートに高い輝度特性を付与するのに有利である。そこで、本発明者は、様々な低屈折率の微粒子を用いてコアシェル構造を有する光拡散粒子に関する検討を行った。その結果、本発明者らは、コアに配置されるべき微粒子の円形度の違いによって、光拡散粒子が分散している光拡散透過シートに接触する部材の傷付きやすさが異なることを見出した。すなわち、本発明者らは、コア１０ｃにおけるコア微粒子１２が０．８５以上の円形度及び０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有することにより、光拡散粒子１０が光拡散透過シートに接触する部材を傷付けにくい特性を光拡散透過シートに付与できることを見出した。

図１Ａに示す通り、コア微粒子１２の粒子径が１μｍ〜４μｍであると、光拡散粒子１０において、単一のコア微粒子１２がコア１０ｃの中央に配置されやすく、単一のコア微粒子１２を基にコア１０ｃが形成されやすい。これに対し、図１Ｂに示す通り、コア微粒子１２の粒子径が０．１μｍ〜０．５μｍの範囲にあると、複数（図１Ｂでは７個）のコア微粒子１２が凝集してコア１０ｃの中央に配置されやすく、凝集した複数のコア微粒子１２を基にコア１０ｃが形成されやすい。コア微粒子１２の粒子径が０．５μｍ〜１μｍの範囲にある場合、コア１０ｃにおけるコア微粒子１２の配置の状態は条件によって図１Ａ及び図１Ｂに示す状態のどちらにもなりうる。

図４に示す通り、光拡散粒子１０を用いて光拡散透過シート１００を製造できる。光拡散透過シート１００は、母材２０と、母材２０に分散している光拡散粒子１０とを備えている。光拡散透過シート１００は、光拡散粒子１０を備えているので、高い輝度特性を発揮でき、かつ、光拡散透過シート１００に接触する部材を傷付けにくい特性を有する。

母材２０は、特に限定されないが、例えば、光拡散粒子１０の分散性に優れ、可視光に対する透明性、耐候性、耐湿性、及び耐熱性を有する樹脂である。例えば、母材２０としては、ポリエステルポリオール、線状ポリエステル、アクリル系樹脂、アミノ樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ノルボルネン系樹脂、及びポリカーボネート樹脂等の材料が挙げられる。また、各種の熱硬化型樹脂、各種の紫外線硬化型樹脂を用いることもできる。これらの樹脂にはイソシアネート系等の硬化剤、各種の分散剤が適宜添加されていてもよい。光拡散透過シート１００において、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の基板（図示省略）をさらに備え、その基板上に光拡散粒子１０が分散している母材２０が層状に形成されていてもよい。

光拡散粒子１０が母材２０に均一に分散できるように、光拡散粒子１０の平均粒子径が所定の範囲に収まっていることが望ましい。このような観点から、光拡散粒子１０の平均粒子径は、例えば４μｍ〜１０μｍであり、望ましくは４μｍ〜８μｍであり、より望ましくは４μｍ〜７μｍである。これにより、光拡散透過シート１００における光学特性の空間的なばらつきを防止できる。また、光拡散粒子１０が凝集したときに生じる一次粒子同士の間の空隙に光が進入することによる光の反射ロスを低減できる。その結果、光拡散透過シート１００の輝度特性を向上させることができる。さらに、光拡散透過シート１００において光が屈折する界面を十分に確保できる。これにより、光拡散透過シート１００の光拡散特性を高めることができる。なお、光拡散粒子１０の「平均粒子径」は、レーザー回折法で測定される質量（体積）基準のＤ５０である。

光拡散粒子１０の形状は、光拡散透過シート１００に空間的に均一な光拡散特性を付与する観点から、１〜２のアスペクト比を有する粒状であることが望ましい。

コア微粒子１２は、上記の（ｉ）〜(iii)の特性を有する限り、有機材料でできていてもよいし、シリカ等の無機材料でできていてもよい。光拡散透過シートに接触する部材をより確実に傷付けにくくするためには、コア微粒子１２が柔らかい（外力によって変形しやすい）ことが望ましい。このため、コア微粒子１２は、望ましくは高分子でできている。コア微粒子１２が高分子でできていると、高分子が有する粘弾性によりコア微粒子１２が外力によって変形しやすい。

コア微粒子１２を形成する高分子は、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はフッ素樹脂である。この場合、光拡散粒子１０によって、光拡散透過シート１００に接触する部材を傷付けにくい特性をより確実に光拡散透過シート１００に付与できる。

第一バインダー１１の屈折率は、例えば１．４９〜１．６０であり、望ましくは１．５０〜１．５５である。また、コア微粒子１２の屈折率は、例えば１．３５〜１．５９であり、望ましくは１．３５〜１．４９である。望ましくは、第一バインダー１１の屈折率ｎ_Bからコア微粒子１２の屈折率ｎ_Fを差し引いた差ｎ_B−ｎ_Fが０．０１以上である。これにより、第一バインダー１１とコア微粒子１２との屈折率差が大きくなり、コア微粒子１２に入射した光が拡散（散乱）しやすい。このため、光拡散透過シート１００が高い輝度特性を有するとともに良好な光拡散特性を有する。

第一バインダー１１は、コア微粒子１２の外面を覆うことができ、可視光に対する透明性を有する。光拡散粒子１０の硬度を低下させて光拡散透過シート１００に接する部材を傷付ける可能性を低減する観点から、第一バインダー１１は、望ましくは、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びナイロンからなる群から選ばれる少なくとも１種の高分子を含む。中でも、第一バインダー１１はポリウレタン樹脂であることが望ましい。

図１Ａ及び図１Ｂに示す通り、コア１０ｃは、コア微粒子１２とは異なる種類の微粒子１４を含んでいてもよい。例えば、コア１０ｃは、微粒子１４として、シリカ、シリコーン、フッ素樹脂、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、水酸化アルミニウム、ガラス、及び体質顔料からなる群から選ばれる少なくとも１種の微粒子をさらに含んでいてもよい。これにより、より高い輝度特性を有する光拡散透過シート又は多様な光学特性を有する光拡散透過シートを提供できる。

コア１０ｃに含まれるコア微粒子１２以外の微粒子１４の粒子径は、例えば４ｎｍ〜１００ｎｍであり、望ましくは４ｎｍ〜２０ｎｍであり、より望ましくは４ｎｍ〜１０ｎｍである。これにより、コア１０ｃに含まれる、コア微粒子１２以外の微粒子１４が第一バインダー１１の内部で均一に分散しやすい。

微粒子１４は、望ましくは、第一バインダー１１の屈折率よりも低い屈折率を有する。これにより、微粒子１４の内部に光が閉じ込められにくいので、より確実に光拡散透過シート１００に高い輝度特性を付与できる。

図１Ａ及び図１Ｂに示す通り、シェル１０ｓは、例えば、シェル微粒子１３と、第二バインダー１５とによって形成されている。シェル微粒子１３は、例えば、４ｎｍ〜２０ｎｍの粒子径を有する。第二バインダー１５は、シェル微粒子１３の外面に接触してシェル微粒子１３を覆っている。シェル微粒子１３の粒子径は、コア微粒子１２と比べると小さいので、シェル微粒子１３は、光拡散粒子１０によって光拡散透過シート１００に付与される光拡散透過シート１００に接触する部材を傷付けにくい特性にほとんど影響を及ぼさない。このため、光拡散粒子１０が、より確実に、光拡散透過シート１００に接触する部材を傷付けにくい特性を光拡散透過シート１００に付与できる。光拡散透過シート１００に接触する部材を傷付けにくい特性が損なわれない程度であれば、シェル１０ｓには２０ｎｍを超える粒子径を有する粒子が含まれていてもよい。また、シェル微粒子１３が４ｎｍ〜２０ｎｍの粒子径を有していると、光拡散粒子１０、ひいては光拡散透過シート１００が高い光拡散特性を有する。

第二バインダー１５の屈折率は、例えば１．４９〜１．６０であり、望ましくは１．５０〜１．５５である。第二バインダー１５の屈折率は、望ましくは、第一バインダー１１の屈折率以上である。これにより、光拡散粒子１０が所望の光学特性を発揮しやすい。シェル微粒子１３の屈折率は、例えば１．３５〜１．５９であり、望ましくは１．３５〜１．４９である。シェル微粒子１３の屈折率は、望ましくは第二バインダー１５の屈折率よりも低い。この場合、シェル微粒子１３において光閉じ込め現象が起こりにくい。

第二バインダー１５は、例えば、可視光に対して透明性を有する樹脂である。光拡散粒子１０の硬度を低下させて光拡散透過シート１００に接する部材を傷付ける可能性を低減する観点から、第二バインダー１５は、望ましくは、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びナイロンからなる群から選ばれる少なくとも１種の高分子を含む。中でも、第二バインダー１５はポリウレタン樹脂であることが望ましい。

光拡散透過シート１００における光拡散粒子１０の含有率は、例えば５５質量％以上であり、望ましくは６０質量％以上であり、より望ましくは６４質量％以上である。これにより、光拡散透過シート１００が高い輝度特性を確実に有し、良好な光拡散特性を有する。また、光拡散透過シート１００における光拡散粒子１０の含有率は、例えば７０質量％以下であり、望ましくは６８質量％以下であり、より望ましくは６６質量％以下である。これにより、光拡散粒子１０が母材２０に良好に分散し、例えば光拡散透過シート１００の表面に光拡散粒子１０が露出することを抑制できる。

コア１０ｃの質量が光拡散粒子１０の質量に占める割合は、例えば８％〜３０％であり、望ましくは９％〜２０％であり、より望ましくは９％〜１５％である。一方、シェル１０ｓの質量が光拡散粒子１０の質量全体に占める割合は、例えば７０％〜９２％であり、望ましくは８０％〜９１％であり、より望ましくは８５％〜９１％である。これにより、光拡散透過シート１００がより確実に高い輝度特性を発揮できる。

コア１０ｃにおけるコア微粒子１２の含有率は、例えば４質量％〜７１質量％であり、望ましくは４質量％〜１０質量％であり、より望ましくは５質量％〜７質量％である。コア１０ｃにおける第一バインダー１１の含有率は、例えば２９質量％〜５０質量％であり、望ましくは２９質量％〜４０質量％であり、より望ましくは３０質量％〜３１質量％である。コア１０ｃにおける微粒子１４の含有率は、例えば２０質量％〜６７質量％であり、望ましくは４０質量％〜６７質量％であり、より望ましくは５３質量％〜６６質量％である。これにより、光拡散透過シート１００がより確実に高い輝度特性を発揮できる。

シェル１０ｓにおけるシェル微粒子１３の含有率は、例えば７１質量％〜７９質量％であり、望ましくは７３質量％〜７９質量％であり、より望ましくは７７質量％〜７９質量％である。

次に、光拡散粒子１０及び光拡散透過シート１００の製造方法の一例を説明する。第一バインダー１１の原料と、コア微粒子１２とが分散している分散液を調製する。分散液は、例えば、第一バインダー１１の原料を含むエマルジョンとコア微粒子１２を含む分散体とを混合することによって調製される。分散液には、必要に応じて、微粒子１４、蛍光染料、蛍光増白剤、染料、又は顔料を分散させてもよい。調製した分散液を用いて噴霧乾燥を行うことによりコア１０ｃを得ることができる。分散液における固体成分の含有量及び噴霧乾燥における噴霧条件を調整することにより、一次粒子の凝集を抑制してコア１０ｃの粒子径を適切な範囲に調節できる。

また、噴霧乾燥を行う代わりに、分散液に所定の架橋剤を添加して加熱することにより第一バインダー１１の原料を架橋させて、コア１０ｃを形成してもよい。

また、第一バインダー１１の原料となる樹脂に、コア微粒子１２を添加し、必要に応じて、微粒子１４、蛍光染料、蛍光増白剤、染料、又は顔料を添加して混錬し、これらの添加物を溶融樹脂に均一に混ぜ合わせる。このようにして得られた樹脂の塊を粉砕して所定の粒子径に調節することによってもコア１０ｃを得ることができる。ただし、コア微粒子１２を第一バインダー１１に均一に分散させ、又は、所望の粒子径及び形状のコア１０ｃを効率的に製造する観点から、分散液の調製及び噴霧乾燥又は架橋剤の添加によってコア１０ｃを作製することが望ましい。

次に、コア１０ｃと、シェル１０ｓの原料とが分散している分散液を調製する。この分散液には、必要に応じて、蛍光染料、蛍光増白剤、染料、及び顔料等の添加剤が加えられてもよい。調製した分散液を用いて噴霧乾燥を行うことにより、コアシェル構造を有する光拡散粒子１０を製造できる。分散液における固体成分の含有量及び噴霧乾燥における噴霧条件を調整することにより、所望の粒径及び所望の特性を有する光拡散粒子１０を製造できる。

所定の架橋剤の添加によりコア１０ｃを形成する場合、第一バインダー１１の原料と、第一バインダー１１の屈折率よりも低い屈折率、０．８５以上の円形度、及び０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有するコア微粒子１２とが分散している第一分散液を調製する。次に、第一分散液に第一バインダー１１の原料を架橋させるための架橋剤を添加して第一バインダー１１の原料を架橋させてコア１０ｃを形成する。そのうえで、コア１０ｃと、シェル１０ｓの原料とが分散している第二分散液を調製し、第二分散液を噴霧乾燥する。これにより、コアシェル構造を有する光拡散粒子１０を製造できる。第二分散液には、典型的には第二バインダー１５の原料及びシェル微粒子１３が添加される。第二分散液には、必要に応じて、蛍光染料、蛍光増白剤、染料、及び顔料等の添加剤が加えられてもよい。

上記のようにして作製した光拡散粒子１０を、母材２０の原料を含有している流動体に均一に分散させる。このようにして、光拡散粒子１０及び母材２０の原料を含有するインクを調製する。このインクをＰＥＴフィルム等の基板上に塗布してインクを固化させることにより光拡散透過シート１００を製造できる。

実施例を用いて本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。まず、各実施例及び比較例の評価方法について説明する。

＜傷付与特性の評価＞
図５に示す装置を用いて、各実施例及び各比較例の光拡散透過シートのサンプルが接触により他の部材をどの程度傷付けてしまうかを評価した。長さ１００ｍｍ、幅３０ｍｍ、及び厚み０．８ｍｍの市販の透明ポリカーボネートフィルムＰＦを両面テープにより支持台４０上に貼り付けた。次に、長さ２０ｍｍ、幅１５ｍｍの光拡散透過シートのサンプルＳａを平面摩擦子３１に両面テープを用いて貼り付けた。さらに、図５に示す通り、サンプルＳａがフィルムＰＦに接触するようにサンプルＳａを配置した。この際に、平面摩擦子３１の上部にはおもり３２を取り付けて、フィルムＰＦに１５０ｇの荷重がかかるようにした。この状態で、平面摩擦子３１を平均速度８．７ｍ／分でフィルムＰＦ上を８０ｍｍのストロークで１０回往復運動させて、サンプルＳａによってフィルムＰＦを擦った。サンプルＳａで擦った後のフィルムＰＦの傷付き具合を目視により下記の３段階で評価した。
Ａ：フィルムＰＦの傷付きが浅く、かつ、傷が少ない。
Ｂ：フィルムＰＦの傷付きが浅いが傷が多い
Ｃ：フィルムＰＦの傷付きが深い

＜輝度特性及び色度の測定＞
輝度計測装置（ハイランド社製、製品名：RISA-COLOR ONE）を用いて各実施例に係るサンプル及び比較例に係る光拡散透過シートのサンプルの輝度特性及び色度を測定した。光源としてApple社製のiPhone 5のバックライトを用いた。なお、「iPhone」はApple社の登録商標である。また、輝度及び色度の測定位置はサンプルの光源と反対側に位置し、輝度及び色度の測定位置とサンプルとの距離は１００ｃｍであった。各サンプルの評価結果を表１に示す。なお、表１において輝度の相対値が１００％であるときの輝度の値は１０⁴ｃｄ／ｃｍ²である。

＜ヘイズ率の測定＞
分光光度計（島津製作所社製、製品名：UV-3600）及び積分球を用いて、各実施例及び各比較例に係る光拡散透過シートのサンプルの波長５５５ｎｍの入射光に対するヘイズ率を測定した。結果を表１に示す。

＜平均粒子径＞
レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（マイクロトラックＭＴ３０００、日機装社製）を用いて、各実施例及び各比較例に係る光拡散粒子の粒度分布を測定した。粒度分布の測定の結果から得られた質量基準（体積基準）のＤ５０を各実施例及び各比較例に係る光拡散粒子の平均粒子径と定めた。

（実施例１）
架橋アクリル樹脂製の微粒子（綜研化学社製、ＫＭＲ‐３ＴＡ、屈折率：１．４９、平均粒子径：３μｍ、円形度の代表値：０．８７）の水分散体を、コロイダルシリカＡ（日産化学工業社製、スノーテックスＸＳ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：４〜６ｎｍ）、コロイダルシリカＢ（日本化学工業社製、シリカドール３０Ｓ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：７〜１０ｎｍ）、及びポリウレタンエマルジョン（三井化学社製タケラックＷ‐６０２０：屈折率１．５０〜１．５５及びタケラックＷＳ‐６０２１：屈折率１．５０〜１．５５）と混合した。これにより、コア用の分散液が作製された。コア用の分散液において、架橋アクリル樹脂製の微粒子の固形分が６質量%になるように、かつ、ポリウレタンの固形分が３０質量％になるように調製した。なお、光学顕微鏡を用いて得られた１０個の架橋アクリル樹脂製の微粒子の画像をNIHが提供する画像処理ソフトウェア（Image J ver.1.48）によって処理して粒子の投影面積及び粒子の投影の周囲長を決定した。そのうえで、式（１）に基づいて各架橋アクリル樹脂製の微粒子の円形度を決定した。１０個の粒子の円形度の算術平均値を架橋アクリル樹脂製の微粒子の円形度の代表値と定めた。

上記のコア用の分散液に、架橋剤（日清紡ケミカル社製、カルボジライトＥ-０５）を添加した後、コア用の分散液を８０℃の環境で２時間加熱した。これにより、ポリウレタンを架橋させてコアが形成された分散液を得た。架橋剤は、ポリウレタンの固形分１００質量部に対して３３質量部添加した。次に、コアが形成された分散液と、コロイダルシリカＢ（日本化学工業社製、シリカドール３０Ｓ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：７〜１０ｎｍ）と、ポリウレタンエマルジョン（三井化学社製タケラックＷ‐６０２０：屈折率１．５０〜１．５５及びタケラックＷＳ‐６０２１：屈折率１．５０〜１．５５）とを混合し、さらに１０ｐｐｍ（parts per million）の青色顔料を添加して、光拡散粒子用の分散液を調製した。光拡散粒子用の分散液において、コアの固形分が１０質量％であり、コア以外のポリウレタンの固形分が２０質量％となるように、光拡散粒子用の分散液を調製した。光拡散粒子用の分散液をマイクロミストスプレードライヤー（藤崎電機社製、製品名：ＭＤＬ−０５０）を用いて噴霧乾燥させ、コアシェル構造を有する実施例１に係る光拡散粒子を得た。実施例１に係る光拡散粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、６．０μｍであった。

実施例１に係る光拡散粒子をアクリル樹脂に分散させてインクを作製した。このインクをドクターブレード法によって２０μｍの厚みを有するＰＥＴフィルムに塗布して固化させ、実施例１に係る光拡散透過シートのサンプルを作製した。サンプルにおける塗膜の厚みは１０〜１７μｍであり、サンプルの塗膜における光拡散粒子の含有率は６５質量％であった。

（実施例２）
実施例１で使用した架橋アクリル樹脂製の微粒子に代えて、この粒子の円形度の代表値とは異なる円形度の代表値を有する架橋アクリル樹脂製の微粒子（綜研化学社製、ＫＭＲ‐３ＴＡ、屈折率：１．４９、平均粒子径：３μｍ、円形度の代表値：０．９３）を用い、かつ、ポリウレタンの固形分が５０質量％となるようにした以外は、実施例１と同様にしてコア用の分散液を調製した。その後、実施例１と同様にしてコアが形成された分散液を得た。コアの固形分が３０質量％となるように光拡散粒子用の分散液を調製した以外は実施例１と同様にして、コアシェル構造を有する実施例２に係る光拡散粒子を得た。実施例２に係る光拡散粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は４．７μｍであった。架橋アクリル樹脂製の微粒子の円形度は実施例１と同様にして決定した。

実施例１に係る光拡散粒子に代えて、実施例２に係る光拡散粒子を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例２に係る光拡散透過シートのサンプルを作製した。このサンプルにおける塗膜の厚みは１０〜１７μｍであり、サンプルの塗膜における光拡散粒子の含有率は６５質量％であった。

（比較例１）
コロイダルシリカＡ（日産化学工業社製、スノーテックスＸＳ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：４〜６ｎｍ）と、コロイダルシリカＢ（日本化学工業社製、シリカドール３０Ｓ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：７〜１０ｎｍ）と、ポリウレタンエマルジョン（三井化学社製タケラックＷ‐６０２０：屈折率１．５０〜１．５５及びタケラックＷＳ‐６０２１：屈折率１．５０〜１．５５）とを混合して、コア用の分散液を調製した。コア用の分散液において、ポリウレタンの固形分が３０質量％になるように調整された。

コア用の分散液に架橋剤（日清紡ケミカル社製、カルボジライトＥ-０５）を添加した後、コア用の分散液を８０℃の環境で２時間加熱した。これにより、ポリウレタンを架橋させてコアが形成された分散液を得た。架橋剤は、ポリウレタンの固形分１００質量部に対して３３質量部添加した。次に、コアが形成された分散液と、コロイダルシリカＢ（日本化学工業社製、シリカドール３０Ｓ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：７〜１０ｎｍ）と、ポリウレタンエマルジョン（三井化学社製タケラックＷ‐６０２０：屈折率１．５０〜１．５５及びタケラックＷＳ‐６０２１：屈折率１．５０〜１．５５）とを混合し、さらに１０ｐｐｍの青色顔料を添加して、光拡散粒子用の分散液を調製した。光拡散粒子用の分散液において、コアの固形分が１０質量％であり、コア以外のポリウレタンの固形分が２０質量％となるように、光拡散粒子用の分散液を調製した。光拡散粒子用の分散液をマイクロミストスプレードライヤー（藤崎電機社製、製品名：ＭＤＬ−０５０）を用いて噴霧乾燥させ、コアシェル構造を有する比較例１に係る光拡散粒子を得た。比較例１に係る光拡散粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、５．０μｍであった。

実施例１に係る光拡散粒子に代えて、比較例１に係る光拡散粒子を使用した以外は、実施例１と同様にして比較例１に係る光拡散透過シートのサンプルを作製した。このサンプルにおける塗膜の厚みは１０〜１７μｍであり、サンプルの塗膜における光拡散粒子の含有率は６５質量％であった。

（比較例２）
フッ化マグネシウム粒子（関東化学社製、屈折率：１．３８、平均粒子径：０．２〜０．３μｍ、円形度の代表値：０．７１）の水分散体を、コロイダルシリカＡ（日産化学工業社製、スノーテックスＸＳ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：４〜６ｎｍ）、コロイダルシリカＢ（日本化学工業社製、シリカドール３０Ｓ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：７〜１０ｎｍ）、及びポリウレタンエマルジョン（三井化学社製タケラックＷ‐６０２０：屈折率１．５０〜１．５５及びタケラックＷＳ‐６０２１：屈折率１．５０〜１．５５）と混合した。これにより、コア用の分散液が作製された。コア用の分散液において、架橋アクリル樹脂製の微粒子の固形分が８質量%になるように、かつ、ポリウレタンの固形分が５０質量％になるように調製した。なお、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて得られた１０個のフッ化マグネシウム粒子の画像をNIHが提供する画像処理ソフトウェア（Image J ver.1.48）によって処理して粒子の投影面積及び粒子の投影の周囲長を決定した。そのうえで、式（１）に基づいて各フッ化マグネシウム粒子の円形度を決定した。１０個の粒子の円形度の算術平均値をフッ化マグネシウム粒子の円形度の代表値と定めた。

コア用の分散液に架橋剤（日清紡ケミカル社製、カルボジライトＥ-０５）を添加した後、コア用の分散液を８０℃の環境で２時間加熱した。これにより、ポリウレタンを架橋させてコアが形成された分散液を得た。架橋剤は、ポリウレタンの固形分１００質量部に対して２０質量部添加した。次に、コアが形成された分散液と、コロイダルシリカＢ（日本化学工業社製、シリカドール３０Ｓ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ微粒子の平均粒子径：７〜１０ｎｍ）と、ポリウレタンエマルジョン（三井化学社製タケラックＷ‐６０２０：屈折率１．５０〜１．５５及びタケラックＷＳ‐６０２１：屈折率１．５０〜１．５５）とを混合し、さらに１０ｐｐｍの青色顔料を添加して、光拡散粒子用の分散液を調製した。光拡散粒子用の分散液において、コアの固形分が３０質量％であり、コア以外のポリウレタンの固形分が２０質量％となるように、光拡散粒子用の分散液を調製した。光拡散粒子用の分散液をマイクロミストスプレードライヤー（藤崎電機社製、製品名：ＭＤＬ−０５０）を用いて噴霧乾燥させ、コアシェル構造を有する比較例２に係る光拡散粒子を得た。比較例２に係る光拡散粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、５．２μｍであった。

実施例１に係る光拡散粒子に代えて、比較例２に係る光拡散粒子を使用した以外は、実施例１と同様にして比較例２に係る光拡散透過シートのサンプルを作製した。このサンプルにおける塗膜の厚みは１０〜１７μｍであり、サンプルの塗膜における光拡散粒子の含有率は６５質量％であった。

実施例１及び実施例２に係るサンプルは、屈折率が１．３８であるフッ化マグネシウム粒子をコアに有する比較例２に係る光拡散粒子が分散しているサンプルと同等の高い輝度特性を有していた。

実施例１及び実施例２に係るサンプルは、比較例１及び２と比べて、接触する他の部材を傷付けにくい特性を有していた。実施例１及び実施例２に係る光拡散粒子が円形度の高い架橋アクリル樹脂製の微粒子を含むコアを有することにより、実施例１及び実施例２に係るサンプルがこのような特性を有していたと考えられる。比較例１に係る光拡散粒子において、コアに０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有する粒子が含まれないことによりいびつな形状のコアが形成されやすく、光拡散粒子の形状もいびつになりやすかったと考えられる。このため、比較例１に係るサンプルは、実施例１及び実施例２に係るサンプルに比べて、接触する他の部材を傷付けやすかったと考えられる。比較例２に係る光拡散粒子において、コアに含まれるフッ化マグネシウム粒子は円形度が低く角ばった形状を有していた。このため、比較例２に係るサンプルは、実施例１及び実施例２に係るサンプルに比べて、接触する他の部材を傷付けやすかったと考えられる。

Claims

第一バインダーと、前記第一バインダーの屈折率よりも低い屈折率、０．８５以上の円形度、及び０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有するコア微粒子とを含み、前記第一バインダーが前記コア微粒子の外面に接触しているコアと、
前記コアの外面に接触して前記コアを覆うシェルと、を備え、
前記コア微粒子は、高分子でできており、
前記シェルは、４ｎｍ〜２０ｎｍの粒子径を有するシェル微粒子と、前記シェル微粒子の外面に接触して前記シェル微粒子を覆う第二バインダーとによって形成されている、
光拡散粒子。
前記高分子は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はフッ素樹脂である、請求項１に記載の光拡散粒子。
前記第一バインダーは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、及びナイロンからなる群から選ばれる少なくとも１種の高分子でできている、請求項１又は２に記載の光拡散粒子。
前記第二バインダーは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、及びナイロンからなる群から選ばれる少なくとも１種の高分子でできている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散粒子。
４μｍ〜１０μｍの平均粒子径を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光拡散粒子。
母材と、
前記母材に分散している請求項１〜５のいずれか１項に記載の光拡散粒子と、を備えた、
光拡散透過シート。
コアシェル構造を有する光拡散粒子を製造する方法であって、
第一バインダーの原料と、前記第一バインダーの屈折率よりも低い屈折率、０．８５以上の円形度、及び０．１μｍ〜４μｍの粒子径を有するコア微粒子とが分散している第一分散液を調製し、
前記第一分散液に前記第一バインダーの原料を架橋させるための架橋剤を添加して前記第一バインダーの原料を架橋させてコアを形成し、
前記コアと、４ｎｍ〜２０ｎｍの粒子径を有するシェル微粒子と、前記シェル微粒子の外面に接触して前記シェル微粒子を覆うための第二バインダーの原料とが分散している第二分散液を調製し、
前記第二分散液を噴霧乾燥する、
方法。