JPWO2018142721A1

JPWO2018142721A1 - 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: JPWO2018142721A1
Application number: JP2018565951A
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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: 2019-11-07
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Abstract

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、第一微粒子（１２）とによって形成されている。第一微粒子（１２）は、第一バインダー（１１）の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率微粒子（１２ａ）を含む。第一微粒子（１２）は、第一バインダーに接触して覆われている。シェル（１０ｓ）は、コア（１０ｃ）の外面に接触してコア（１０ｃ）を覆う。シェル（１０ｓ）は、５０ｎｍ〜４５０ｎｍの粒子径を有しシェル（１０ｓ）に表面凹凸（Ａ）を付与する球状粒子（１３）を含む。

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、粒子表面の保水性については何ら検討されていない。

そこで、本発明は、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り、かつ、水を留めにくい表面を有する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を有する低屈折率微粒子を含み、前記第一バインダーに接触して覆われている第一微粒子とによって形成されたコアと、
前記コアの外面に接触して前記コアを覆うシェルであって、５０ｎｍ〜４５０ｎｍの粒子径を有し当該シェルに表面凹凸を付与する球状粒子と、前記球状粒子の外面に接触している第二バインダーとを含むシェルと、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を有する低屈折率微粒子を含む第一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、５０ｎｍ〜４５０ｎｍの粒子径を有する球状粒子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、光拡散粒子の表面には水が留まりにくい。また、上記の方法によれば、コアシェル構造を有し、かつ、水を留めにくい表面を有する光拡散粒子を１回の噴霧乾燥で製造できる。

図１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３Ａ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３Ｂは、別の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、保水しやすい表面を有する光拡散粒子を模式的に示す図である。図５は、本発明の一例に係る光拡散粒子の表面における水の留まりにくさを模式的に説明する図である。図６Ａは、本発明の一例に係る光拡散粒子の表面付近を模式的に説明する図である。図６Ｂは、図６Ａに示すｙ０〜ｙ２の区間における屈折率の変化を示す図である。図７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８は、実施例３に係る光拡散粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図９は、比較例１に係る光拡散粒子のＳＥＭ写真である。

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１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、第一微粒子１２とによって形成されている。第一微粒子１２は、第一バインダー１１の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率微粒子１２ａを含む。加えて、第一微粒子１２は、第一バインダー１１に接触して覆われている。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。シェル１０ｓは、球状粒子１３と、第二バインダー１５とを含んでいる。球状粒子１３は、５０ｎｍ〜４５０ｎｍの粒子径を有し、シェルに表面凹凸Ａを付与している。第二バインダー１５は、球状粒子１３の外面に接触している。なお、本明細書において、「粒子径」とは、最大径を意味する。「球状粒子」とは、１．３以下のアスペクト比（最小径に対する最大径の比）を有する粒子を意味する。

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３Ａ及び図３Ｂ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ＰＬ１又は微粒子ＰＬ２に光が入射する場合、微粒子ＰＬ１及び微粒子ＰＬ２において「光閉じ込め現象」が起こりにくい。なお、図３Ａにおいて、微粒子ＰＬ１の周囲の媒質の屈折率から微粒子ＰＬ１の屈折率を差し引いた差が０．０１であり、図３Ｂにおいて、微粒子ＰＬ２の周囲の媒質の屈折率から微粒子ＰＬ２の屈折率を差し引いた差が０．１である。光拡散粒子１０において、低屈折率微粒子１２ａ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、低屈折率微粒子１２ａ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。

次に、光拡散粒子１０の表面に水が留まりにくい理由を説明する。毛管凝縮の条件は以下の式［１］で説明される。ここで、ｐ、ｐ_s、σ、Ｖ、ｒ、Ｒ、及びＴは、それぞれ、液体が平面のときの蒸気圧、毛管内の蒸気圧、表面張力、分子容、毛管の半径、気体定数、及び絶対温度である。
log₁₀(ｐ/ｐ_s)=(−２σＶ/ｒＲＴ) ［１］

式［１］より、２５℃及び相対湿度５０％ＲＨ（ｐ/ｐ_s＝０．５）の環境において液体が水である場合の毛管凝縮が起きる毛管の半径ｒを推算する。この推算において、σ、Ｖ、ｒ、Ｒ、及びＴは、それぞれ、７２×１０^-3［Ｎ・ｍ^-1］、１８ｘ１０^-6［ｍ³・ｋｇ^-1］、８．３１［Ｊ・ｍｏｌ^-1Ｋ^-1］、及び２９８［Ｋ］と定める。この場合、毛管の半径ｒ＝３．５ｎｍである。２５℃及び相対湿度５０％ＲＨという標準的な環境で毛管凝縮が起きる毛管の半径が３．５ｎｍであるので、粒子の表面付近に数ナノメートルの幅の凹部が存在すると空気中の水蒸気がその凹部で毛管凝縮する可能性がある。

例えば、図４に示す通り、粒子の表面付近に数ナノメートルの幅の凹部が密に存在すると、その凹部において水蒸気の毛管凝縮により多くの水Ｗが粒子の表面に留まる。光拡散粒子１０のシェル１０ｓにおいて、球状粒子１３により表面凹凸Ａが付与されている。図１に示す通り、表面凹凸Ａは球状粒子１３の形状を反映している。図５に示す通り、表面凹凸Ａの凹部は、球状粒子１３が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの粒子径を有していることにより、光拡散粒子１０の表面近傍においてまばらに存在している。このため、光拡散粒子１０の表面付近には水蒸気の毛管凝縮が発生するようなサイトがまばらにしか存在せず、光拡散粒子１０は水を留めにくい表面を有する。これにより、光拡散粒子１０を用いて光拡散透過シートを製造する場合に水分により光拡散透過シートの品質が低下することを防止できる。

球状粒子１３は、望ましくは５０ｎｍ〜３５０ｎｍの粒子径を有する。この場合、表面凹凸Ａの凸部が可視光の波長の上限の約２分の１以下の幅（例えば、５０ｎｍ〜３５０ｎｍ）を有する。図６Ａに示す通り、光拡散粒子１０のシェル１０ｓ（屈折率Ｎｓ）が媒質Ｍ（屈折率Ｎｍ＞Ｎｓ）に接している場合を考える。この場合に、光拡散粒子１０の半径方向において、シェル１０ｓの内部の特定の位置をｙ０、表面凹凸Ａの凸部の頂点付近の媒質Ｍの位置をｙ１と、表面凹凸Ａの凸部の頂点からｙ１よりも半径方向外側に離れている媒質Ｍの位置をｙ２と定める。光拡散粒子１０の表面近傍において表面凹凸Ａが占める空間の割合は、ｙ０〜ｙ１の間で徐々に減少する。これにより、図６Ｂに示す通り、光拡散粒子１０の表面近傍における見掛けの屈折率は、ｙ０〜ｙ１の区間で徐々に変化する。例えば、光拡散粒子がこのような表面凹凸Ａを有していないと、光拡散粒子と媒質Ｍとの界面で屈折率がステップ状に急激に変化するので光拡散粒子に向かって入射する光が光拡散粒子の表面で反射されやすい。これに対し、球状粒子１３の粒子径が５０ｎｍ〜３５０ｎｍである光拡散粒子１０によれば、入射する光が光拡散粒子１０の表面で反射しにくい。このため、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うえでより有利である。

シェル１０ｓの第二バインダー以外の成分における球状粒子１３の含有率は、例えば２５質量％〜７０質量％であり、望ましくは４０質量％〜６０質量％である。これにより、球状粒子１３によりシェル１０ｓの表面全体に表面凹凸Ａが適切に形成されやすい。その結果、光拡散粒子１０がより確実に水を留めにくい表面を有する。加えて、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より確実に付与できる。また、シェル１０ｓにおける球状粒子１３の含有率が上記の上限を有することにより、光拡散粒子１０が分散している光拡散透過シートのヘイズ率の低下を抑制できる。

図７に示す通り、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、本明細書で「平均粒子径」は、光拡散透過シート１００の断面又は光拡散粒子１０を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したときに視認可能な５０個以上の粒子の最大径の平均値として求められる。また、「平均粒子径」は、レーザー回折法で測定した体積基準のＤ５０であってもよい。

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。

図１に示す通り、シェル１０ｓは、例えばコア１０ｃの外面全体を覆っている。光拡散粒子１０は、例えば１つ又は複数のコア１０ｃを備えている。

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、低屈折率微粒子１２ａ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から低屈折率微粒子１２ａ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と低屈折率微粒子１２ａとの屈折率差が大きくなり、低屈折率微粒子１２ａ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、第一微粒子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。

低屈折率微粒子１２ａは、例えば４ｎｍ〜９μｍの粒子径を有する。これにより、低屈折率微粒子１２ａにおいてより確実に光閉じ込め現象が起こりにくい。低屈折率微粒子１２ａの平均粒子径は、望ましくは４ｎｍ〜４μｍであり、より望ましくは０．１μｍ〜４μｍである。これにより、コア１０ｃにおいて低屈折率微粒子１２ａが均一に分散しやすい。

低屈折率微粒子１２ａは、例えば高分子でできている。この場合、低屈折率微粒子１２ａの密度が小さく、光拡散粒子１０、ひいては光拡散透過シート１００を軽量化しやすい。加えて、低屈折率微粒子１２ａが外力に対して変形しやすく、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粒子１０が光拡散透過シート１００に付与できる。低屈折率微粒子１２ａは、望ましくは架橋高分子でできている。この場合、光拡散粒子１０が耐熱性を有しやすい。架橋高分子は、例えば、架橋アクリル樹脂、又は、架橋スチレン樹脂である。架橋アクリル樹脂は良好な耐溶剤性も有する。架橋スチレン樹脂は優れた耐熱性を有する。なお、低屈折率微粒子１２ａは、場合によっては、シリカ及びフッ化マグネシウム等の無機材料でできていてもよい。

図１に示す通り、シェル１０ｓは、例えば、球状粒子１３に加えて、４ｎｍ〜１５ｎｍ以下の粒子径を有する第二微粒子１４をさらに含んでいる。第二微粒子１４は、球状粒子１３の粒子径より小さい粒子径を有するので、シェル１０ｓにおいて球状粒子１３同士の隙間に第二微粒子１４が多数配置される。これにより、光の散乱が生じるサイトの数が増えるので、光拡散粒子１０が良好な光拡散性を発揮しやすい。

シェル１０ｓにおける第二微粒子１４の含有率は、例えば２０質量％〜６０質量％であり、より望ましくは３２質量％〜４８質量％である。これにより、光拡散粒子１０がより確実に良好な光拡散性を発揮しやすい。

球状粒子１３は、例えば、第二バインダー１５の屈折率よりも低い屈折率を有する。これにより、シェル１０ｓにおいて球状粒子１３において光閉じ込め現象が起こりにくく、光拡散粒子１０がより確実に光拡散透過シート１００に高い輝度特性を付与しやすい。第二バインダー１５は、球状粒子１３の外面の少なくとも一部を覆っている。第二バインダー１５は、望ましくは球状粒子１３の外面の全体を覆っている。

第二微粒子１４は、例えば、第二バインダー１５の屈折率よりも低い屈折率を有する。これにより、第二微粒子１４において光閉じ込め現象が起こりにくく、光拡散粒子１０がより確実に光拡散透過シート１００に高い輝度特性を付与しやすい。第二バインダー１５は、第二微粒子１４の外面の少なくとも一部を覆っている。第二バインダー１５は、望ましくは第二微粒子１４の外面の全体を覆っている。

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。球状粒子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。第二微粒子１４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。

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。

球状粒子１３を第二バインダー１５の原料に混ぜるときに球状粒子１３が凝集しにくいことが望ましい。このような観点から、第二バインダー１５がポリウレタン樹脂等の樹脂である場合、球状粒子１３は望ましくはシリカである。

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％〜２５％であり、より望ましくは９％〜２１％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７５％〜９１％であり、より望ましくは７９％〜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における第一微粒子１２の含有率は、例えば５０質量％〜８０質量％であり、望ましくは５０質量％〜７５質量％であり、より望ましくは５０質量％〜７０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２０質量％〜５０質量％であり、望ましくは２５質量％〜５０質量％であり、より望ましくは３０質量％〜５０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。

コア１０ｃにおける低屈折率微粒子１２ａの含有率は、例えば４質量％〜８０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。これにより、光拡散透過シート１００は、より確実に高い輝度特性を発揮できる。

図１に示す通り、第一微粒子１２は、低屈折率微粒子１２ａとは異なる種類の微粒子を含んでいてもよい。例えば、第一微粒子１２は、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。

第一微粒子１２に含まれる、低屈折率微粒子１２ａ以外の微粒子の平均粒子径は、例えば４ｎｍ〜５００ｎｍであり、望ましくは４ｎｍ〜２０ｎｍであり、より望ましくは４ｎｍ〜１５ｎｍである。これにより、第一微粒子１２に含まれる、低屈折率微粒子１２ａ以外の微粒子が第一バインダー１１の内部で均一に分散しやすい。

第一微粒子１２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微粒子のみを含む。これにより、第一微粒子１２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。

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、低屈折率微粒子１２ａを含む第一微粒子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低屈折率微粒子１２ａ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、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、低屈折率微粒子１２ａを含む第一微粒子１２を添加し、必要に応じて、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、第一微粒子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、球状粒子１３とが分散している分散液を調製する。この分散液には、典型的には第二バインダー１５の原料が添加され、必要に応じて第二微粒子１４が添加される。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を有する低屈折率微粒子１２ａを含む第一微粒子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、球状粒子１３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。この場合、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の原料も添加され、必要に応じて第二微粒子１４が添加される。

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るものではない。まず、各実施例及び比較例の評価方法について説明する。

＜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、各実施例に係るサンプル及び比較例に係るサンプルの波長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。

＜乾燥処理前後の重量変化＞
各実施例及び比較例に係る光拡散粒子を同一条件下（２０〜３０℃及び相対湿度３０〜８０％ＲＨの環境で４８時間）で静置した後１１０℃±５℃の環境において１時間乾燥処理を施した。乾燥処理の前後における各光拡散粒子の重量変化を測定し、水分率を以下の式に基づき算出した。ここで、ΔＷ及びＷｂは、それぞれ、乾燥処理前後の光拡散粒子の重量変化及び乾燥処理前の光拡散粒子の重量である。結果を表１に示す。
水分率［％］＝１００×ΔＷ／Ｗｂ

（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）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５０質量％になるように調製した。

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Ｃ（日産化学工業社製、スノーテックスＺＬ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ球状粒子の平均粒子径：７０〜１００ｎｍ）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、光拡散粒子用の分散液を調製した。コロイダルシリカＡにおけるシリカとコロイダルシリカＣにおけるシリカとの配合比は質量基準で５０：５０であった。また、光拡散粒子用の分散液において、コアの固形分が２０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は５μｍ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）
光拡散粒子用の分散液の調製において、コロイダルシリカＡにおけるシリカとコロイダルシリカＣにおけるシリカとの配合比を質量基準で７５：２５に変更した以外は、実施例１と同様にして実施例２に係る光拡散粒子を作製した。実施例２に係る光拡散粒子の平均粒子径は５μｍであった。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３）
光拡散粒子用の分散液の調製において、コロイダルシリカＣの代わりに、コロイダルシリカＤ（日産化学工業社製、ＭＰ‐２０４０、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ球状粒子の平均粒子径：１７０〜２３０ｎｍ）を用い、コロイダルシリカＡにおけるシリカとコロイダルシリカＤにおけるシリカとの配合比を質量基準で５０：５０に調整した以外は、実施例１と同様にして実施例３に係る光拡散粒子を作製した。実施例３に係る光拡散粒子の平均粒子径は５μｍであった。図８に、実施例３に係る光拡散粒子のＳＥＭ写真を示す。図８に示す通り、実施例３に係る光拡散粒子は、コロイダルシリカＤに含まれるシリカ球状粒子に由来する表面凹凸を有していた。実施例１に係る光拡散粒子に代えて、実施例３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３に係る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４）
光拡散粒子用の分散液の調製において、コロイダルシリカＣの代わりに、コロイダルシリカＥ（日揮触媒化成社製、カタロイドＳＳ‐３００Ｊ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ球状粒子の平均粒子径：２８０〜３００ｎｍ）を用い、コロイダルシリカＡにおけるシリカとコロイダルシリカＥにおけるシリカとの配合比を質量基準で５０：５０に調整した以外は、実施例１と同様にして実施例４に係る光拡散粒子を作製した。実施例４に係る光拡散粒子の平均粒子径は５〜６μｍであった。実施例１に係る光拡散粒子に代えて、実施例４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４に係る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５）
光拡散粒子用の分散液の調製において、コロイダルシリカＣの代わりに、コロイダルシリカＦ（日本化学工業社製、ＭＰ‐４５４０Ｍ、シリカの屈折率：約１．４５、シリカ球状粒子の平均粒子径：４５０ｎｍ）を用い、コロイダルシリカＡにおけるシリカとコロイダルシリカＦにおけるシリカとの配合比を質量基準で５０：５０に調整し、コアの固形分が１０質量％となるように調整した以外は、実施例１と同様にして実施例５に係る光拡散粒子を作製した。実施例５に係る光拡散粒子の平均粒子径は５〜６μｍであった。実施例１に係る光拡散粒子に代えて、実施例５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５に係る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。

（比較例）
実施例１と同様にして、コアが形成された分散液を調製した。次に、コアが形成された分散液と、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、光拡散粒子用の分散液を調製した。コロイダルシリカＡにおけるシリカとコロイダルシリカＢにおけるシリカとの配合比は質量基準で２２：７８であった。また、光拡散粒子用の分散液において、コアの固形分が２０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に係る光拡散粒子を得た。比較例に係る光拡散粒子の平均粒子径は５μｍであった。図９に、比較例に係る光拡散粒子のＳＥＭ写真を示す。図９に示す通り、比較例に係る光拡散粒子の表面は、実施例３に係る光拡散粒子と比べると、平滑であった。

実施例１に係る光拡散粒子に代えて、比較例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に係る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。

表１に示す通り、実施例１〜５に係る光拡散粒子における水分率は、比較例に係る光拡散粒子における水分率よりも低かった。これにより、実施例１〜５に係る光拡散粒子は、比較例に係る光拡散粒子に比べて、水が留まりにくい表面を有していることが示唆された。加えて、実施例１〜５に係るサンプルは、１０１．６以上の高い輝度の相対値を示した。特に、実施例１〜４に係るサンプルは、比較例に係るサンプルに比べて、高い輝度特性を示した。

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を有する低屈折率微粒子を含み、前記第一バインダーに接触して覆われている第一微粒子とによって形成されたコアと、
前記コアの外面に接触して前記コアを覆うシェルであって、５０ｎｍ〜４５０ｎｍの粒子径を有し当該シェルに表面凹凸を付与する球状粒子と、前記球状粒子の外面に接触している第二バインダーとを含むシェルと、を備えた、
光拡散粒子。
前記球状粒子は、５０ｎｍ〜３５０ｎｍの粒子径を有する、請求項１に記載の光拡散粒子。
前記シェルの前記第二バインダー以外の成分における前記球状粒子の含有率が２５質量％〜７０質量％である、請求項１又は２に記載の光拡散粒子。
４μｍ〜１０μｍの平均粒子径を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散粒子。
前記低屈折率微粒子は、４ｎｍ〜９μｍの粒子径を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光拡散粒子。
前記シェルは、４ｎｍ〜１５ｎｍの粒子径を有する第二微粒子をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項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種の高分子を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光拡散粒子。
前記球状粒子は、前記第二バインダーの屈折率よりも低い屈折率を有する、請求項１〜７のいずれか１項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種の高分子を含む、請求項１〜８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１〜９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を有する低屈折率微粒子を含む第一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、５０ｎｍ〜４５０ｎｍの粒子径を有する球状粒子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。