KR20050031970A - 광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛 - Google Patents

광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛 Download PDF

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KR20050031970A
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Abstract

우수한 내열성, 내습성, 열적 치수안정성 및 내후성을 갖고, 램프의 발열이나 자외선조사를 받아도 휨이나 황변 등이 잘 발생하지 않는 광학 시트, 및, 이러한 광학 시트를 사용하여 휘도 불균일이나 휘도저하의 발생을 저감하는 백라이트 유닛의 제공을 목적으로 한다. 본 발명의 광학 시트는, 투명한 기재층과, 이 기재층(2)의 표면측에 적층되는 광학층을 구비하고 있다. 이 광학층은, 바인더중에 광확산제를 갖고 있다. 이 바인더는, 공중합체(A)와 미소 무기충전제(B)를 함유하는 폴리머 조성물로부터 형성된다. 이 공중합체(A)는, 시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르에 유래하는 반복단위, (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위 또는 (메타)아크릴산 tert-부틸에 유래하는 반복단위중 적어도 1종을 포함한다.

Description

광학 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛{OPTICAL SHEET AND BACKLIGHT UNIT USING THE SAME}
본 발명은, 주로 투과 광선을 확산시키는 기능(광확산기능)을 갖고, 특히 액정표시장치의 백라이트 유닛에 적합한 광학 시트 및 이 광학 시트를 사용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정표시장치는, 액정층을 배면으로부터 비추어서 발광시키는 백라이트 방식이 보급되어, 액정층의 하면측에 에지 라이트형, 직하형 등의 백라이트 유닛이 장착되어 있다. 이러한 에지 라이트형의 백라이트 유닛(20)은, 기본적으로는 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 광원으로서의 선형상의 램프(21)와, 램프(21)에 단부가 따르도록 배치되는 방형판 형상의 도광판(22)과, 도광판(22)의 표면측에 설치되는 광확산 시트(23)와, 광확산 시트(23)의 표면측에 배열 설치되는 프리즘 시트(24)를 구비하고 있다.
이 백라이트 유닛(20)의 기능을 설명하면 우선, 램프(21)로부터 도광판(22)에 입사한 광선은, 도광판(22) 이면의 반사 도트 또는 반사 시트(도시하지 않음)로 반사되어, 도광판(22) 표면으로부터 출사된다. 도광판(22)으로부터 출사된 광선은 광확산 시트(23)에 입사되고, 광확산 시트(23)에서 확산되고, 광확산 시트(23) 표면으로부터 출사된다. 그 후, 광확산 시트(23)로부터 출사된 광선은, 프리즘 시트(24)에 입사되고, 프리즘 시트(24) 표면에 형성된 프리즘부(24a)에 의해 대략 법선방향으로 피크를 나타내는 분포의 광선으로서 출사된다.
이와 같이, 램프(21)로부터 출사된 광선이, 광확산 시트(23)에 의해 확산되고, 또 프리즘 시트(24)에 의해 대략 법선방향으로 피크를 나타내도록 굴절되어, 표면측의 액정층(도시하지 않음) 전체면을 더욱 조명하는 것이다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 상기한 프리즘 시트(24)의 집광 특성의 완화나 프리즘부(24a)의 보호 또는 편광판 등의 액정 패널과 프리즘 시트(24)와의 스티킹의 방지를 목적으로 하여, 프리즘 시트(24)의 표면측에 광확산기능이 비교적 작은 광확산 시트가 더 배열 설치되는 경우도 있다. 이것들의 광확산 시트나 프리즘 시트 및 그 밖의 앤티글레어 시트 등의 1 또는 2 이상의 광학적 기능(광확산, 집광, 굴절 등의 여러 기능)을 갖는 것이 광학 시트라 불리고 있다.
상기 백라이트 유닛(20)에 구비하는 광확산 시트(23)는, 일반적으로는 도 3(b)에 도시하는 바와 같이 합성수지제의 투명한 기재층(26)과, 이 기재층(26)의 표면에 적층된 광확산층(27)과, 기재층(26)의 이면에 적층된 스티킹 방지층(28)을 구비하고 있다. 이 광확산층(27)은, 일반적으로는, 바인더(29)중에 광확산제(30)를 함유하고, 이 광확산제(30)에 의해 투과 광선을 확산시키는 기능이 이루어진다. 또, 스티킹 방지층(28)은, 바인더(31)중에 소량의 비드(32)가 이간되어 분산되고, 이 비드(32)의 하부가 바인더(31)의 이면으로부터 돌출된 구조를 갖고 있고, 광확산 시트(23) 이면이 도광판(22) 표면과 밀착하여 간섭 줄무늬가 생겨버리는 문제를 방지하고 있다.
상기 백라이트 유닛(20)에 있어서, 광선발생원인 램프(21)는 발광과 동시에 발열하기 때문에, 광확산 시트(23)중 램프(21) 근방은 80℃로부터 90℃정도의 온도하에 노출된다. 한편, 광확산 시트(23)는 일반적으로 합성수지로 이루어지기 때문에, 열, 자외선 등에 의한 변형이나 변색(황변 등)을 받기 쉽다는 본래적 결점을 갖고 있다. 그 때문에 광확산 시트(23)가 고온하에서 부분적으로 휘어져 버려, 그 결과, 화면의 휘도 불균일이 발생해 버린다는 문제가 있다.
이러한 문제를 개선하기 위해, 광확산 시트(23)에서의 광확산층(27)의 바인더(29)중에 미소 무기충전제를 분산 함유시킴으로써 내열성의 향상을 도모하는 기술이 개발되었다(예를 들면 일본 특개평 7-5305호 공보, 일본 특개 2000-89007 공보 등 참조).
상기 종래의 바인더(29)중에 미소 무기충전제를 분산 함유시키는 기술은, 광확산 시트(23)의 내열성을 향상하는 효과를 갖지만, 미소 무기충전제의 함유량을 증가하면 전체 광선투과율이나 방향성 확산 기능(투과 광선을 법선방향측으로 변각 집광시키면서 확산하는 기능)의 저하를 초래할 우려가 있기 때문에, 이 광선투과율이나 방향성 확산 기능을 저해하지 않고 백라이트 유닛(20)에서의 열변형을 방지하는데 충분하다고 할 수 없다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 우수한 내열성, 내습성, 열적 치수안정성, 내후성 등을 갖고, 램프의 발열이나 자외선조사를 받아도 휨이나 황변 등이 발생하기 어려운 광학 시트, 및, 이러한 광학 시트를 사용하여 휘도 불균일이나 휘도저하의 발생을 저감하는 백라이트 유닛의 제공을 목적으로 하는 것이다.
그래서, 본 발명자는, 백라이트 유닛에서의 광확산 시트의 부분적인 휨의 발생 원인에 대해 검토한 결과, 램프의 열뿐만아니라, 습기도 기여하고 있는 것을 발견했다. 즉, 광확산 시트의 내습성이 저하할 수록, 백라이트 유닛에서의 열 휨이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 이것은, 광확산 시트 이외의 여러 광학 시트에서도 마찬가지이다.
그 결과 얻어진 상기 과제를 해결하기 위해서 행해진 본 발명에 관계되는 광학 시트는,
투명한 기재층과, 이 기재층의 표면측에 적층되는 광학층을 구비하고,
이 광학층이 바인더를 갖고,
이 바인더가, 공중합체(A)와 미소 무기충전제(B)를 함유하는 폴리머 조성물로 형성되고,
이 공중합체(A)가, 시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르에 유래하는 반복단위, (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위 또는 (메타)아크릴산 tert-부틸에 유래하는 반복단위중 적어도 1종을 포함하고 있다.
당해 광학 시트는, 광학층의 바인더중에 함유하는 미소 무기충전제(B)에 의해 내열성이 향상된다. 또 당해 광학 시트는, 광학층의 바인더를 구성하는 공중합체(A)가 시클로알킬기, iso-부틸기 또는 tert-부틸기를 포함하고, 이것들의 높은 소수성을 갖는 관능기에 의해 내습성이 향상된다고 추측된다. 그 결과, 당해 광학 시트는, 상기 미소 무기충전제(B)에 의한 내열성과 상기 공중합체(A)에 의한 내습성과 더불어, 고온·고습도하에서의 휨의 발생을 각별히 억제할 수 있다. 또 당해 광학 시트는, 공중합체(A)가 상기 관능기를 포함하여, 공중합체(A)의 유리전이온도(Tg)가 효과적으로 향상되므로, 광학층의 경도가 향상되고, 이 점도 내열성 향상에 기여한다고 추측된다. 또한 당해 광학 시트는, 광학층의 바인더의 기재 폴리머로서 상기 공중합체(A)를 사용함으로써, 내자외선성, 내후성, 투명성, 표면평활성, 내용제성 등의 피막 성능도 향상된다. 따라서, 상기 바인더중에 광확산제를 갖는 당해 광학 시트는, 우수한 내열성, 열적 치수안정성, 내후성 등을 갖고, 더불어 높은 광확산 기능을 가질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 광학 시트는, 전체 광선 투과율이나 방향성 확산 기능 등의 광학적 기능을 높게 유지하면서, 내열성, 내습성, 열적 치수안정성, 내후성 등을 향상시킬 수 있어, 램프의 발열이나 자외선조사에 기인하는 휨이나 황변 등의 발생을 억제할 수 있다. 또, 당해 광학 시트를 구비한 백라이트 유닛은, 휘도 불균일이나 휘도저하의 발생을 각별히 저감할 수 있다.
이하, 적절하게 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
도 1의 광학 시트(1)는, 광확산 시트와 동일한 것이며, 기재층(2)과, 이 기재층(2)의 표면에 적층된 광학층(3)으로 구성되어 있다.
기재층(2)은, 광선을 투과시킬 필요가 있으므로 투명, 특히 무색 투명의 합성수지로 형성되어 있다. 이러한 기재층(2)에 사용할 수 있는 합성수지로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로스 아세테이트, 내후성 염화 비닐 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 투명성이 우수하고, 강도가 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하고, 휨 성능이 개선된 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다.
기재층(2)의 두께(평균 두께)는, 특별하게는 한정되지 않지만, 예를 들면 10㎛ 이상 500㎛ 이하, 바람직하게는 35㎛ 이상 250㎛ 이하, 특히 바람직하게는 50㎛ 이상 188㎛ 이하로 된다. 기재층(2)의 두께가 상기 범위 미만이면, 광학층(3)을 형성하기 위한 수지조성물을 도공(塗工) 했을 때에 컬이 발생하기 쉬워져, 취급이 곤란하게 되는 등의 문제가 발생한다. 반대로, 기재층(2)의 두께가 상기 범위를 초과하면, 액정표시장치의 휘도가 저하해버리는 일이 있고, 또 백라이트 유닛의 두께가 커져서 액정표시장치의 박형화의 요구에 반하게도 된다.
광학층(3)은, 기재층(2) 표면에 층상 또한 대략 등밀도로 배열 설치되는 광확산제(5)와, 이 광확산제(5)의 주위에 충전되는 바인더(4)를 갖고 있다. 이와 같이 광학층(3)의 광확산제(5)에 의해, 당해 광학 시트(1)를 이면측으로부터 표면측으로 투과하는 광선을 균일하게 확산시킬 수 있다. 또, 광확산제(5)에 의해 광학층(3)의 표면에 미세한 볼록부가 대략 균일하게 형성되어 있다. 이러한 광학 시트(1) 표면의 미세한 볼록부의 렌즈와 같은 굴절 작용에 의해, 투과 광선을 보다 좋게 확산시킬 수 있다. 또한, 광학층(3)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5㎛ 이상 30㎛ 이하, 바람직하게는 8㎛ 이상 15㎛ 이하로 되어 있다.
광확산제(5)는, 광선을 확산시키는 성질을 갖는 입자이며, 무기 필러와 유기 필러로 대별된다. 무기 필러로서는, 구체적으로는, 실리카, 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 산화 아연, 황화 바륨, 마그네슘 실리케이트, 또는 이것들의 혼합물을 사용할 수 있다. 유기 필러의 구체적인 재료로서는, 아크릴수지, 아크릴로니트릴 수지, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 투명성이 높은 아크릴수지가 바람직하고, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 단독 또는 주성분으로 하는 경우가 특히 바람직하다.
광확산제(5)의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 구상, 입방상, 침상, 봉상, 방추형상, 판상, 인편상, 섬유상 등을 들 수 있고, 그 중에서도 광확산성이 우수한 구상의 비드가 바람직하다.
광확산제(5)의 평균 입자 직경의 하한으로서는 1㎛, 특히 2㎛, 또한 5㎛가 바람직하고, 광확산제(5)의 평균 입자 직경의 상한으로서는 50㎛, 특히 20㎛, 또한 15㎛가 바람직하다. 이것은, 광확산제(5)의 평균 입자 직경이 상기 하한 미만이면, 광확산제(5)에 의해 형성되는 광학층(3) 표면의 요철이 작아져, 광확산 시트로서 필요한 광확산성을 충족시키지 못할 우려가 있고, 반대로, 광확산제(5)의 평균 입자 직경이 상기 상한을 넘으면, 광학 시트(1)의 두께가 증대하여, 더욱, 균일한 확산이 곤란하게 되기 때문이다.
광확산제(5)의 배합량(바인더(4)의 형성 재료인 폴리머 조성물중의 폴리머분 100부에 대한 고형분 환산의 배합량)의 하한으로서는 10부, 특히 20부, 또한 50부가 바람직하고, 이 배합량의 상한으로서는 500부, 특히 300부, 또한 200부가 바람직하다. 이것은, 광확산제(5)의 배합량이 상기 하한 미만이면, 광확산성이 불충분하게 되며, 한편, 광확산제(5)의 배합량이 상기 상한을 넘으면 광확산제(5)을 고정하는 효과가 저하되기 때문이다. 단, 프리즘 시트의 표면측에 배열 설치되는 소위 상용 광확산 시트로서 사용되는 경우, 높은 광확산성을 필요하게 되지 않기 때문에, 광확산제(5)의 배합량으로서는 10부 이상 40부 이하, 특히 10부 이상 30부 이하가 바람직하다. 또한, 「부」로 나타내는 수치는, 질량을 기준으로 하는 비를 의미한다.
바인더(4)는, 폴리머 조성물을 경화시킴으로써 형성된다. 이 폴리머 조성물은, 공중합체(A)와 미소 무기충전제(B)를 함유하고 있다. 또한, 바인더(4)는, 광선을 투과시킬 필요가 있으므로 투명하게 되어 있고, 특히 무색 투명이 바람직하다.
공중합체(A)는, 시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르에 유래하는 반복단위, (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위 또는 (메타)아크릴산 tert-부틸에 유래하는 반복단위의 적어도 1종을 포함하고 있다.
시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르에 유래하는 반복단위(이하, 「시클로알킬 함유 반복단위」라고도 기재)란, 적어도 1개의 시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르를 단량체로서 중합했을 때에 얻어지는 반복단위를 의미한다. 이러한 시클로알킬 함유 반복단위를 포함하는 공중합체를 사용하면, 광학 시트(1)의 내습성, 경도 등이 향상되고, 그 결과 광학 시트(1)의 내열성 향상에 기여한다.
이 시클로알킬 함유 반복단위로서는, 하기 화학식 (1)로 나타내는 반복단위가 바람직하고, 광학 시트(1)의 내습성, 내열성, 경도 등이 보다 효과적으로 향상된다.
상기 화학식 (1)에서, R1은 수소원자 또는 메틸기이다. R2는 수소원자, 메틸기 또는 에틸기이다. R3은 화학식 (1)에 나타내는 시클로알킬기에 직접 결합하는 유기 잔기이다. 이 유기 잔기로서는, 예를 들면 탄소수 1 이상 10 이하의 직쇄상, 분지상 또는 환상의 알킬기, 탄소수 1 이상 5 이하의 히드록시 알킬기, 탄소수 1 이상 5 이하의 알콕시 알킬기, 탄소수 1 이상 5 이하의 아세톡시 알킬기, 탄소수 1 이상 5 이하의 할로겐화(예를 들면 염소화, 브롬화 또는 불소화) 알킬기 등을 들 수 있다. 이들중, 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기, 탄소수 1 이상 2 이하의 히드록시 알킬기, 탄소수 1 이상 2 이하의 알콕시 알킬기, 탄소수 1 이상 2 이하의 아세톡시 알킬기가 적합하게 사용된다.
상기 탄소수 1 이상 10 이하의 직쇄상, 분지상 또는 환상의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등을 들 수 있다. 탄소수 1 이상 5 이하의 히드록시 알킬기로서는, 히드록시메틸기, 1-히드록시에틸기, 2-히드록시에틸기, 3-히드록시프로필기 등을 들 수 있다. 탄소수 1 이상 5 이하의 알콕시 알킬기로서는, 메톡시메틸기, 에톡시메틸기, 1-메톡시메틸기, 2-메톡시에틸기 등을 들 수 있다. 탄소수 1 이상 5 이하의 알콕시 알킬기로서는, 아세톡시메틸기, 1-아세톡시에틸기, 2-아세톡시에틸기, 3-아세톡시프로필기 등을 들 수 있다. 탄소수 1 이상 5 이하의 할로겐화 알킬기로서는, 트리플루오로메틸기, 트리클로로 메틸기, 트리브로모메틸기, 1-플루오르 에틸기, 1,1-디플루오로에틸기 등을 들 수 있다.
상기 화학식 (1)에서, m은 0 이상 4 이하의 정수이며, n은 0 이상 2 이하의 정수이다. m이 2 이상인 경우, R2는 동일해도 상이해도 좋다. n이 2 이상인 경우, R3는 동일해도 상이해도 좋고, 복수의 R3에 의해 환이 형성되어도 좋다. 예를 들면, 2개의 R3에 의해 환이 형성되고, 화학식 (1)에 나타내는 시클로알킬기 부분이 이소보르닐기가 되어도 좋다. R3의 시클로알킬기에의 결합 위치는 특별히 한정되지 않는다. n이 1 이상인 경우, 바람직하게는 R3의 1개가 시클로알킬기의 3자리 또는 4자리에 결합한다. 시클로알킬기상에 치환기가 없는, 즉 n이 0이어도 좋다.
상기 화학식 (1)로 나타내는 시클로알킬 함유 반복단위는, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실프로필 (메타)아크릴레이트, 시클로헥실부틸(메타)아크릴레이트, 4-메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 4-에틸시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 4-히드록시메틸 시클로헥실(메타)아크릴레이트 등의 단량체로 형성될 수 있다. 단지, 시클로알킬기함유 모노머 유닛을 형성하기 위해서 사용할 수 있는 단량체는, 이것들에 한정되지 않는다. 예시한 단량체중에서는, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실 메틸(메타)아크릴레이트, 4-메틸시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트가 적합하게 사용된다. 즉 화학식 (1)로 나타내는 반복단위는, 바람직하게는 R1은 수소원자 또는 메틸기이고, R2는 수소원자이고, R3 은 메틸기이고, m은 0 또는 1이고, n은 0 또는 1 이다.
(메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위란, [-CH2-CH(COOCH2CH(CH3) 2)-] 또는 [-CH2-C(CH3)(COOCH2CH(CH3)2)-]로 나타내는 반복단위를 의미한다. (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위를 포함하는 공중합체를 사용하면, 광학 시트(1)의 내습성, 내열성, 경도 등이 향상된다.
(메타)아크릴산 tert-부틸에 유래하는 반복단위란, [-CH2-CH(COOC(CH3)3)-] 또는 [-CH2-C(CH3)(COOC(CH3)3)-]로 나타내는 반복단위를 의미한다. 이 (메타)아크릴산 tert-부틸에 유래하는 반복단위를 포함하는 공중합체를 사용하면, 광학 시트(1)의 내습성, 내열성, 경도 등이 향상된다.
공중합체(A)는, 다른 반복단위를 포함해도 좋다. 이러한 다른 반복단위를 포함하는 공중합체(A)를 합성하기 위해서 사용할 수 있는 단량체로서는, (메타)아크릴산, 말레산, 무수말레산 등의 카르복실기를 갖는 중합성 불포화 단량체; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, iso-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴산알킬에스테르; 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 히드록시(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 갖는 중합성 불포화 단량체; 비닐 술폰산, 스티렌 술폰산, 술포닐에틸(메타)아크릴레이트 등의 술폰산기를 갖는 중합성 불포화 단량체; 2-(메타)아크릴로일옥시에틸애시드포스페이트, 2-(메타)아크릴로일옥시프로필애시드포스페이트, 2-메타크릴로일옥시에틸페닐린산 등의 산성 인산 에스테르계 중합성 불포화단량체; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 에폭시기를 갖는 중합성 불포화 단량체; (메타)아크릴아미드, N,N'-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 질소원자를 갖는 중합성 불포화 단량체; 염화 비닐, 염화 비닐리덴 등의 할로겐 원자를 갖는 중합성 불포화 단량체; 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐 톨루엔 등의 방향족계 중합성 불포화 단량체; 아세트산 비닐 등의 비닐 에스테르; 비닐에테르; (메타)아크릴로니트릴 등의 불포화 시안화합물 등을 들 수 있다. 이러한 단량체 및 그 배합량은, 광학 시트(1)가 요구하는 내열성, 투광성, 경도 등의 특성을 고려해서 결정하면 좋다.
공중합체(A)에서의 각 반복단위의 함유량은 특별하게 한정되지 않는다. 단, 광학 시트(1)의 휨을 효과적으로 방지하려면, 공중합체(A)에서의 시클로알킬 함유 반복단위, (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위 및 (메타)아크릴산 tert-부틸에 유래하는 반복단위의 총함유량으로서는, 중합성 불포화 단량체에 대해 5질량% 이상 98질량% 이하가 바람직하고, 30질량% 이상 80질량% 이하가 특히 바람직하다.
공중합체(A)의 수평균 분자량으로서는, 1000 이상 50000 이하가 바람직하고, 3000 이상 10000 이하가 특히 바람직하다. 공중합체(A)의 수평균 분자량의 수평균 분자량을 상기 범위로 함으로써 상기 바인더(4)의 소수성이나 다른 피막 물성을 효과적으로 향상할 수 있다.
공중합체(A)의 제조 방법으로서는 특별히 한정되지 않는다. 중합하는 단량체의 종류나 작업환경에 따라 적절한 방법을 선택하면 된다. 예를 들면 후술하는 실시예에 기재된 방법이 채용될 수 있다. 경우에 따라서는, 시판되고 있는 공중합체(A)를 사용해도 좋다.
폴리머 조성물중에서의 공중합체(A)의 함유량에 있어서도, 특별히 한정되지 않는다. 작업성, 작업환경, 공중합체(A)의 물성 등을 고려하여, 공중합체(A)의 함유량을 결정하면 된다. 예를 들면 폴리머 조성물의 점도를 저하시키고 싶은 것이라면, 용매의 함유량을 증가시켜, 상대적으로 공중합체(A)의 함유량을 저하시키면 된다.
미소 무기충전제(B)는, 임의의 원소로 구성되는 무기물의 미립자이다. 이 미소 무기충전제(B)를 바인더(4)중에 분산 함유함으로써 광학 시트(1)의 내열성이 향상된다. 미소 무기충전제(B)를 구성하는 무기물로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 무기 산화물이 바람직하다. 이 「무기 산화물」이란, 금속원소가 주로 산소원자를 통하여 3차원의 네트워크 형상으로 결합되어 있는 함산소 금속화합물이라 정의된다. 이 「금속원소」의 개념에는 규소를 포함한다. 무기 산화물을 구성하는 금속원소로서는, 원소주기율표 제 2∼제 6족으로부터 선택되는 원소가 바람직하고, 원소주기율표 제 3∼제 5족으로부터 선택되는 원소가 더욱 바람직하다. 그중에서도, Si, Al, Ti 및 Zr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소가 특히 바람직하고, 금속원소가 Si인 콜로이달 실리카가, 내열성 향상 효과 및 광선의 투과성의 면에서 가장 바람직하다. 이 콜로이달 실리카는, 비교적 용이하게 제조되어, 저렴하다. 미소 무기충전제(B)는, 후술하는 실시예에 기재된 수법에 준하여 제조해도 좋고, 시판되고 있는 것을 사용해도 좋다.
미소 무기충전제(B)의 형상은, 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면 구상, 침상, 판상, 인편상, 파쇄 형상 등의 임의의 입자형상이어도 좋다. 또, 2종 이상의 미소 무기충전제(B)가 병용되어도 좋다.
미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경의 하한으로서는, 5nm가 바람직하고, 10nm가 특히 바람직하다. 한편, 미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경의 상한으로서는 200nm가 바람직하고, 50nm가 특히 바람직하다. 이것은, 미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경이 상기 하한보다 작으면, 미소 무기충전제(B)의 표면에너지가 높아지고, 응집 등이 일어나기 쉬워지기 때문이며, 반대로, 미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경이 상기 상한을 넘으면, 광학 시트(1)의 투명성을 완전하게 유지할 수 없게 될 우려가 있기 때문이다. 여기에서, 「평균 입자 직경」이란, 체적평균 입자 직경을 의미하고, 공지의 측정 수단, 예를 들면 후술하는 실시예에 기재된 수단에 의해 측정될 수 있다.
미소 무기충전제(B)의 입자 직경의 변동계수로서는, 50% 이하가 바람직하고, 30% 이하가 특히 바람직하다. 이것은, 미소 무기충전제(B)의 입자 직경의 변동계수가 상기 범위를 넘으면, 광학층(3)의 바인더(4) 표면의 평활성이 상실되어, 전체 광선투과율의 저하를 초래할 우려가 있기 때문이다. 여기에서, 「입자 직경의 변동계수」란, 입자 직경의 표준편차를 평균 입자 직경으로 나눈 값으로서 정의된다. 이 변동계수는, 예를 들면 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정된다.
폴리머 조성물중에서의 미소 무기충전제(B)의 함유량(고형분환산)의 하한은 10질량%가 바람직하고, 25질량%가 특히 바람직하다. 한편, 미소 무기충전제(B)의 함유량의 상한은 70질량%가 바람직하고, 50질량%가 특히 바람직하다. 이것은, 미소 무기충전제(B)의 함유량이 상기 하한 미만이면, 광학 시트(1)의 열변형을 충분하게는 방지할 수 없게 되어버릴 우려가 있고, 반대로, 함유량이 상기 상한을 넘으면, 폴리머 조성물중에의 배합이 곤란하게 되어, 광학층(3)의 광선투과율이 저하될 우려가 있기 때문이다.
미소 무기충전제(B)의 표면에 유기 폴리머가 고정된 복합 미립자를 사용하면 좋다. 이 복합 미립자를 사용함으로써 바인더(4)중에서의 분산성이나 바인더(4)와의 친화성이 향상되고, 그 결과, 표면경도, 내열성, 내마모성, 내후성, 내오염성 등의 피막 물성이 좋은 광학층(3)을 형성할 수가 있고, 나아가서는 광학 시트(1)의 광선투과성, 내열성, 강도 등이 향상된다. 여기에서 「고정」이란, 단순한 접착 및 부착을 의미하나 것은 아니고, 코어인 미소 무기충전제(B)와 표면의 유기 폴리머 사이에서 화학결합이 생성되어 있는 것을 의미한다. 따라서 이 복합 미립자를 세정액으로 세척해도, 세정액중에 유기 폴리머가 실질적으로 검출되지 않는다.
이 유기 폴리머에 대해서는, 그 분자량, 형상, 조성, 관능기의 유무 등에 관해서 특별하게 한정은 없고, 임의의 유기 폴리머를 사용할 수 있다. 또 유기 폴리머의 형상에 대해서는, 직쇄상, 분지상, 가교구조 등의 임의의 형상의 것을 사용할 수 있다.
이러한 유기 폴리머를 구성하는 구체적인 수지로서는, 예를 들면, (메타)아크릴수지, 폴리스티렌, 폴리아세트산비닐, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 및 이것들의 공중합체, 및 이것들의 일부를 아미노기, 에폭시기, 히드록실기, 카르복실기 등의 관능기로 변성한 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, (메타)아크릴계 수지, (메타)아크릴-스티렌계 수지, (메타)아크릴-폴리에스테르계 수지 등의 (메타)아크릴 단위를 포함하는 유기 폴리머를 필수성분으로 하는 것이 피막형성 능력을 가져 바람직하다. 다른 한편, 상기 폴리머 조성물의 기재 폴리머인 공중합체(A)와 상용성을 갖는 수지가 바람직하고, 따라서 공중합체(A)와 동일한 조성인 것이 가장 바람직하다.
상기 복합 미립자에서의 코어의 미소 무기충전제(B)와 유기 폴리머와의 일체화 수단으로서는, (a) 미소 무기충전제(B)의 입자표면에 유기 폴리머를 고정하는 수단이나, (b) 유기질 부분과 무기질 부분을 갖는 함규소 폴리머를 가수분해·축합함으로써 미소 무기충전제(B)를 형성하는 동시에 유기 폴리머와의 일체화를 달성하는 수단이 있다. 이 복합 미립자의 구체적인 제조 방법은, 예를 들면 일본 특개평 11-5940호 공보 등에 개시된 방법과 동일하다.
또한, 복합 미립자는, 코어인 미소 무기충전제(B)내에 유기 폴리머를 포함하고 있어도 좋다. 이렇게 함으로써, 미소 무기충전제(B)에 적절한 컨시스턴시 및 인성을 부여할 수 있다.
상기 유기 폴리머에는 알콕시기를 함유하는 것을 사용하면 좋고, 그 함유량으로서는 복합 미립자 1g당 0.01mmol 이상 50mmol 이하가 바람직하다. 이러한 알콕시기에 의해, 바인더(4)를 구성하는 매트릭스 수지와의 친화성이나, 바인더(4)중에서의 분산성을 향상시킬 수 있다.
여기에서 말하는 알콕시기는, 미립자 골격을 형성하는 금속원소에 결합한 RO기를 나타낸다. 이 R는 치환되어 있어도 좋은 알킬기이며, 미립자중의 RO기는 동일해도 상이해도 좋다. R의 구체적인 예로서는, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로펜, n-부틸 등을 들 수 있다.
복합 미립자중의 유기 폴리머의 함유율에 대해서는, 특히 제한되는 것은 아니지만, 미소 무기충전제(B)를 기준으로 하여 0.5질량% 이상 50질량% 이하가 바람직하다.
폴리머 조성물중에는 다관능 이소시아네이트 화합물 및 수산기를 갖는 성분을 함유하면 좋다. 이 다관능 이소시아네이트 화합물과 수산기를 갖는 성분 사이에서 가교구조가 형성되고, 그 결과, 광학 시트(1)의 내습성 및 경도 나아가서는 내열성이 향상되고, 더불어 보존 안정성, 내오염성, 가요성, 내후성, 내용제성 등도 향상된다.
구체적으로는, (a) 상기 복합 미립자의 유기 폴리머가 수산기를 갖고, 폴리머 조성물중에 다관능 이소시아네이트 화합물을 더 함유하는 형태, (b) 공중합체(A)가 수산기를 갖고, 폴리머 조성물중에 다관능 이소시아네이트 화합물을 더 함유하는 형태가 가능하다. 이것에 의해, 폴리머 조성물의 가교반응이 촉진된다. 이러한 수산기를 갖는 공중합체(A)의 평균 수산기값으로서는, 10 이상 200 이하가 바람직하고, 20 이상 100 이하가 특히 바람직하다. 공중합체(A)의 수산기값이 상기 범위보다 작으면, 가교가 불충분하게 되어, 내습성 등의 상기 여러 특성이 충분하게 향상되지 않을 우려가 있다. 반대로, 공중합체(A)의 수산기값이 상기 범위를 넘으면, 내습성이 저하될 우려가 있다.
상기 다관능 이소시아네이트 화합물로서는, 지방족, 지환족, 방향족 및 기타의 다관능 이소시아네이트 화합물이나 이것들의 변성화합물을 들 수 있다. 다관능 이소시아네이트 화합물의 구체적인 예로서는, 예를 들면 트릴렌디이소시아네이트, 크실리덴디이소시아네이트, 디페닐메탄 디소시아네이트, 헥사메틸렌 디소시아네이트, 이소포론디소시아네이트, 리신 디소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥실메탄디이소시아네이트, 메틸시클로헥산디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트의 비우렛체, 이소시아누레이트체 등의 3량체 등; 이들 다관능 이소시아네이트류와 프로판디올, 헥산디올, 폴리에틸렌글리콜, 트리메티롤프로판 등의 다가 알콜과의 반응에 의해 생성되는 2개 이상의 이소시아네이트기가 잔존하는 화합물; 이들 다관능 이소시아네이트 화합물을 에탄올, 헥사놀 등의 알콜류, 페놀, 크레졸 등의 페놀성 수산기를 갖는 화합물, 아세트옥심, 메틸에틸케톡심 등의 옥심류, ε-카르로락탐, γ-카프로락탐 등의 락탐류 등의 블록킹제로 봉쇄한 블록킹된 다관능 이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 피막의 황변색을 방지하기 위해서, 방향환에 직접 결합한 이소시아네이트기를 갖지 않는 무황변성 다관능 이소시아네이트 화합물이 바람직하다.
상기 다관능 이소시아네이트 화합물을 함유하는 경우, 가교반응을 촉진시키기 위해서, 폴리머 조성물중에는 경화 촉매를 더 함유하는 것이 바람직하다. 이 경화 촉매로서는, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민 등의 3차 아민; 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 제1주석 옥토에이트 등의 유기 주석 화합물을 들 수 있다. 필요에 따라서 조촉매를 병용해도 좋다.
또, (a) 상기 폴리머 조성물중에 대전방지제를 함유하는 수단, 또는 (b) 당해 광학 시트(1)의 외면에 대전방지제를 도공하는 수단에 의해, 당해 광학 시트(1)에 대전방지성을 부여하면 좋다. 이렇게 하여 대전방지성을 부여함으로써 먼지 등의 흡착이나 프리즘 시트 등과의 중합 작업의 곤란성을 저감할 수 있다.
상기 대전방지제로서는, 특별히 한정되나 것은 아니고, 예를 들면 알킬황산염, 알킬인산염 등의 음이온계 대전방지제, 제4암모늄염, 이미다졸린 화합물 등의 양이온계 대전방지제, 폴리에틸렌글리콜계, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아르산 에스테르, 에탄올 아미드류 등의 비이온계 대전방지제, 폴리아크릴산 등의 고분자계 대전방지제 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 대전방지 효과가 비교적 크고, 소수성이 높은 기재 폴리머를 사용한 바인더(4)에 대해서도 우수한 대전방지성을 발현하는 양이온계 대전방지제가 바람직하다. 또, 이 양이온계 대전방지제중에서도, 상기한 고소수성의 바인더(4)에 대한 대전방지성을 보다 촉진할 수 있는 암모늄염 및 베타인이 특히 바람직하다.
또한, 폴리머 조성물중에는, 필요에 따라, 예를 들면 다른 폴리머, 가소제, 경화제, 분산제, 각종 레벨링제, 자외선 흡수제, 항산화제, 점성개질제, 윤활제, 광안정화제 등이 적당하게 배합되어도 좋다. 상기 다른 폴리머로서는, 예를 들면 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 불소수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 폴리에테르 수지, 알키드 수지 등을 들 수 있다.
다음에 당해 광학 시트(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 당해 광학 시트(1)의 제조 방법으로서는, (a) 바인더(4)를 구성하는 폴리머 조성물에 광확산제(5)를 혼합함으로써 광학층용 도공액을 제조하는 공정과, (b) 이 광학층용 도포액을 기재층(2)의 표면에 도공하고, 건조함으로써 광학층(3)을 적층하는 공정을 갖는다. 이 광학층용 도공액에 사용하는 용매로서는, 폴리머 조성물의 각 성분의 용해성, 작업성, 코스트 등을 고려하여, 적당하게 선택하면 된다. 이 용매로서는, 특별하게 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매; n-헥산, n-헵탄 등의 지방족 탄화수소계 용매; 아세트산 에틸, 아세트산 n-부틸 등의 에스테르계 용매; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용매; 이소프로필 알콜, 부틸 알콜 등의 알콜계 용매; 지방족 탄화수소를 주성분으로 하는 여러 비점 범위의 석유 유분을 들 수 있고, 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 폴리머 조성물중에서, 이소시아네이트 가교를 행할 경우, 이소시아네이트와 알콜계 용매가 반응하기 때문에, 알콜계 용매를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
당해 광학 시트(1)는, 바인더(4)를 구성하는 폴리머 조성물중에 상기 공중합체(A)를 포함하므로, 표면을 덮는 바인더(4)의 높은 소수성(발수성, 내수성)에 의해 내습성이 높아지고, 고온·고습 조건하에서의 휨저항성, 치수안정성 등이 개선되고, 더불어 광학층(3)의 경도, 내용제성, 내후성 등의 도포막 기본성능이 향상된다. 또한, 바인더(4)중에의 미소 무기충전제(B)의 분산에 의해, 광학층(3) 나아가서는 광학 시트(1)의 내열성을 높일 수 있어, 양호한 내습성과 더불어 광학 시트(1)의 고온·고습도하에서의 휨을 현격하게 억제할 수 있다.
도 2의 광학 시트(11)는, 기재층(2)과, 이 기재층(2)의 표면측에 적층된 광학층(3)과, 기재층(2)의 이면에 적층된 스티킹 방지층(12)으로 구성되어 있다. 이 기재층(2) 및 광학층(3)은, 도 1에 도시된 실시형태의 것과 동일하기 때문에, 동일번호를 붙여서 설명을 생략한다. 따라서, 당해 광학 시트(11)도, 상기 광학 시트(1)와 동일한 높은 내열성 및 내습성을 갖고 있다.
스티킹 방지층(12)은, 바인더(13)와, 이 바인더(13)중에 분산되는 비드(14)로 구성되어 있다. 이 바인더(13)도, 상기 광학층(3)의 바인더(4)와 동일한 폴리머 조성물(즉, 공중합체(A)와 미소 무기충전제(B)를 함유하는 폴리머 조성물)을 경화시킴으로써 형성된다. 이 비드(14)의 재료로서는 광학층(3)의 광확산제(5)와 동일한 것을 사용할 수 있다. 또, 이 스티킹 방지층(12)의 평균 두께(비드(14)가 존재하지 않는 부분에서의 평균 두께)는 특별히는 한정되지 않지만, 예를 들면 1㎛ 이상 10㎛ 이하 정도로 되어 있다.
이 비드(14)의 배합량은 비교적 소량이 되고, 비드(14)는 서로 이간되어 바인더(13)중에 분산되고, 비드(14)의 대부분은 그 하단이 바인더(13)로부터 극히 소량 돌출해 있다. 그 때문에 이 광학 시트(11)를 도광판과 적층하면, 돌출한 비드(14)의 하단이 도광판 등의 표면에 접촉하여, 광학 시트(11)의 이면의 전체면이 도광판 등과 접촉하는 일이 없다. 이것에 의해, 광학 시트(11)와 도광판 등과의 스티킹이 방지되어, 액정표시장치의 화면의 휘도 불균일을 억제할 수 있다.
당해 광학 시트(11)는, 스티킹 방지층(12)의 바인더(13)를 구성하는 폴리머 조성물에도 상기 공중합체(A)와 미소 무기충전제(B)를 함유하기 때문에, 광학 시트(11)의 내열성 및 내습성을 더욱 높일 수 있어, 고온·고습도항에서의 휨의 발생을 현저하게 억제할 수 있다.
다음에 광학 시트(11)의 제조 방법에 대해 설명한다. 당해 광학 시트(11)의 제조 방법으로서는, (a) 바인더(4)를 구성하는 폴리머 조성물에 광확산제(5)를 혼합함으로써 광학층용 도공액을 제조하는 공정과, (b) 이 광학층용 도공액을 기재층(2)의 표면에 도공하고, 건조함으로써 광학층(3)을 적층하는 공정과, (c) 바인더(13)를 구성하는 폴리머 조성물에 비드(14)를 혼합함으로써 스티킹 방지층용 도공액을 제조하는 공정과, (d) 이 스티킹 방지층용 도공액을 기재층(2)의 이면에 도공하고, 건조함으로써 스티킹 방지층(12)을 적층하는 공정을 갖는다.
따라서 램프, 도광판, 광확산 시트, 프리즘 시트 등을 구비하고, 램프로부터 발생하는 광선을 분산시켜서 표면측으로 인도하는 액정표시장치용의 백라이트 유닛에 있어서, 이 광확산 시트로서 본 발명의 상기 광학 시트(1, 11)를 사용하면, 당해 광학 시트(1, 11)가 높은 내열성, 내습성, 내후성 등을 갖기 때문에, 램프에 의한 가열이나 외부로부터의 습기 및 자외선조사에 노출되어도, 휨이나 황변 등을 일으키기 어렵고, 그 결과 액정표시장치의 화면의 휘도 불균일이나 휘도의 저하를 억제할 수 있다.
(실시예)
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명하는데, 이 실시예의 기재에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되는 것은 아니다.
<공중합체(1)의 합성>
교반기, 온도계, 냉각기, 적하로트 및 질소 가스 도입관을 구비한 4구 플라스크에, 용매로서 아세트산n-부틸(100부)을 넣고, 환류온도까지 승온했다. 이어서 질소 가스를 도입하면서, 단량체로서의 시클로헥실 메타크릴레이트(40부), n-부틸메타크릴레이트(37.7부), n-부틸아크릴레이트(7.3부), 2-히드록시에틸메타크릴레이트(13.9부), 및 메타크릴산(1.1부), 및 중합개시제로서의 tert-부칠퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(닛뽄유시가부시키가이샤제의 「퍼부틸 O」; 3.0부)로 이루어지는 단량체 혼합물을, 3시간 걸쳐서 적하 로트로부터 적하했다. 또한 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산(닛뽄유시가부시키가이샤제의 「퍼헥사 3M」; 0.2부)을 30분 간격으로 3회 첨가하고, 환류온도에서 2시간 유지했다. 그 후, 용액을 실온까지 냉각하여 공중합체(1)의 용액을 얻었다. 공중합체(1)의 분자량은, 수평균 분자량(Mn)/중량평균 분자량(Mw)=5300/10500이었다.
<공중합체 (2)∼(11)의 합성>
단량체 혼합물에 포함되는 단량체 조성을 하기 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 이외는 상기 공중합체(1)의 합성고 동일하게 조작하여 공중합체 (2)∼(11)의 용액을 얻었다. 또한, 공중합체(10) 및 공중합체(11)는, 시클로알킬 함유 반복단위, (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위 및 (메타)아크릴산tert-부틸에 유래하는 반복단위중 어느 것도 반복단위로서 포함하지 않는다.
상기 표 1에서, 기호의 의미는 이하와 같다.
CHMA 시클로헥실 메타크릴레이트
CHMMA 시클로헥실메틸메타크릴레이트
4M-CHMMA 4-메틸 시클로헥실메틸메타크릴레이트
IBMA iso-부틸메타크릴레이트
TBMA tert-부틸메타크릴레이트
MMA 메틸메타크릴레이트
nBMA n-부틸메타크릴레이트
BA n-부틸아크릴레이트
2EHA 2-에틸헥실아크릴레이트
HEMA 2-히드록시에틸메타크릴레이트
MAA 메타크릴산
또, 각 공중합체의 유리전이온도(Tg) 및 이론 수산기값을 표 1에 함께 나타낸다.
-유리전이온도(Tg)-
공중합체의 유리전이온도(Tg)는, 하기 Fox의 수식 (1)에 의해 산출했다.
1/Tg=Σ(Wn/Tgn)/100 ···(1)
상기 수식 (1)에서, Wn은 공중합체 100질량%중에 존재하는 모노머n의 질량%을 나타내고, Tgn은 모노머n으로 이루어지는 호모 폴리머의 유리전이온도Tg(절대온도)를 나타낸다.
<복합 미립자의 합성>
일본 특개평 11-5940호 공보의 단락 「0056」∼「0061」에 기재된 방법에 따라, 복합 미립자가 아세트산n-부틸에 분산된 분산체를 얻었다. 복합 미립자의 농도는 30.0질량%, 복합 미립자중의 무기물 함유량은 57.8 질량%였다. 복합 미립자의 코어인 미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경은 55nm, 변동계수는 18.0%였다. 복합 미립자중에 존재하는 알콕시기로서는, 메톡시기가 0.12mol/g 포함되어 있었다. 또, 복합 미립자는 경시 안정성도 양호했다. 이 복합 미립자 분산체를 원심분리기에 걸어서 얻어진 상청액을 GPC로 분석했는데, 유기 폴리머는 검출되지 않았다. 또, 상기 복합 미립자 분산체의 원심분리후의 침강물인 각 복합 미립자를 THF 또는 물로 세정하고, 그 세정된 액을 GPC로 분석했지만, 유기 폴리머는 검출되지 않았다. 이상의 결과는, 복합 미립자의 유기 폴리머가 미소 무기충전제(B)에 단순히 부착되어 있는 것은 아니고, 견고하게 고정되어 있는 것을 나타내고 있다.
상기 복합 미립자 분산체에 대해서, 분산체의 복합 미립자 농도, 복합 미립자중의 무기물 함유량, 복합 미립자중의 미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경, 미소 무기충전제(B)의 입자 직경의 변동계수, 복합 미립자중의 알콕시기 함유량, 및 경시 안정성은, 하기의 방법으로 분석, 평가했다.
-복합 미립자 농도-
복합 미립자 농도는, 복합 미립자 분산체를 100mmHg, 130℃의 조건하에서 24시간 건조하고, 하기 수식 (2)에 의해 구했다.
복합 미립자 농도(질량%)=100×D/W ···(2)
상기 수식(2)에서, D는 건조후의 복합 미립자의 질량(g)을 나타내고, W는 건조전의 복합 미립자 분산체의 질량(g)을 나타낸다.
-복합 미립자중의 무기물 함유량-
복합 미립자중의 무기물 함유량은, 복합 미립자 분산체를 100mmHg, 130℃의 조건하에서 24시간 건조한 것에 대해 원소분석을 행하고, 회분의 함유량(wt%)으로 구했다.
-복합 미립자중의 미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경-
미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경은, 동적 광산란 측정법에 의해 23℃에서 측정했다. 측정한 평균 입자 직경은, 체적 평균 입자 직경이다. 측정 장치로서는 서브미크론 입자 직경 어낼라이저(노자키산교가부시키가이샤제의 「NICOMPMODEL370」)를 사용하고, 측정 시료로서는 복합 미립자 농도가 0.1∼2.0 질량%인 테트라히드로푸란에 분산시킨 복합 미립자 분산체(복합 미립자중의 유기 폴리머가 테트라히드로푸란에 녹지 않는 경우에는 유기 폴리머가 용해되는 용매에 분산시킨 분산체)을 사용했다.
-미소 무기충전제(B)의 변동계수-
미소 무기충전제(B)의 입자 직경의 변동계수(%)는, 하기 수식 (3)에 의해 산출했다.
···
-복합 미립자중의 알콕시기 함유량-
복합 미립자중의 알콕시기 함유량은, 복합 미립자 분산체를 100mmHg, 130℃의 조건하에서 24시간 건조한 것 5g을 아세톤 50g, 2N-NaOH 수용액 50g의 혼합물에 분산시키고 실온에서 24시간 교반하고, 이 액중의 알콜을 가스크로마토그래피 장치로 정량함으로써 산출했다.
-경시 안정성-
복합 미립자 분산체를 가드너 점도 튜브중에 밀폐하고, 50℃에서 보존했다. 1개월후, 입자의 응집, 침강 및 점도의 상승이 확인되지 않은 것을 「양호」라고 평가했다.
[실시예 1]
미소 무기충전제를 포함하는 복합 미립자 A의 아세트산n-부틸 분산체와 공중합체(1)의 용액을 준비하고, 고형분중의 무기물 함유량(미소 무기충전제 함유량)이 40질량%가 되도록 혼합하고, 공중합체(1) 및 복합 미립자를 포함하는 폴리머 조성물을 얻었다. 이 폴리머 조성물에, 광확산제로서 평균 입자 직경 5㎛의 아크릴수지 비드(세키스이카세힌가부시키가이샤제의 「MBX-5」) 100부(공중합체 100부에 대한 고형분환산 배합량)를 배합하고, 또한 다관능 이소시아네이트(닛뽄폴리우레탄사제의 「코로네이트 HX」)를 OH기/NCO기=1(당량비)이 되는 양만큼 칭량하여 배합했다. 얻어진 광학층용 도공액을, 바 코터를 사용하여, 두께 100㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(기재층)상에 건조 평균 막두께 15㎛가 되도록 도포했다. 이것을 실온에서 1시간 방치한 후, 80℃에서 2시간 강제 건조시켜, 실시예 1의 광학 시트를 완성시켰다.
얻어진 실시예 1의 광학 시트의 표면경도, 전체 광선투과율, 헤이즈, 휘도, 내열성 및 내습성을 측정 평가했다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 각물성의 측정 평가 방법은, 이하와 같다.
-표면경도-
광확산제를 사용하지 않는 이외는 상기 실시예 1과 동일하게 하여 도공액을 조제하고, 이 도공액을 바 코터를 사용하여 두께 0.3mm의 인산아연처리 강판상에 건조 막두께 15㎛가 되도록 도포했다. 이것을 실온에서 1시간 방치한 후, 80℃에서 2시간 강제 건조하고, 시료 샘플을 완성시켰다. 이 시료 샘플에 대해, JIS-K5400-19O0의 8.4.1(시험기법)에 규정되어 있는 연필긁기 시험을 행하고, 도포막에 상처가 생겼을 때의 연필경도를 표면경도로 했다.
-전체 광선투과율, 헤이즈-
전체 광선투과율 및 헤이즈는, 스가시켄끼가부시키가이샤의 HZ-2를 사용하여, JIS-K-7105-5.5(A법)에 준하여 측정했다.
-휘도-
광학 시트를 에지 라이트형 백라이트의 도광판의 상면에 포개고, 가부시키가이샤 TOPCON제의 휘도계 BM-7을 사용하여 정면휘도를 측정했다.
-내열성의 평가-
광학 시트를 넣은 백라이트 유닛을 제작했다. 이 백라이트 유닛을 60℃의 항온조에 투입했다. 그리고 투입후, 광학 시트의 휨이 발생하는 시간을 계측했다. 또한, 광학 시트의 휨의 유무는, 백라이트 유닛의 램프를 점등시키고, 휘도 불균일이 발생하고 있는지 아닌지로 판정했다.
-내습성의 평가-
광학 시트를 도공면이 표면측이 되도록 두께 0.8mm의 알루미늄판에 첩부하고, 50℃, 상대습도 98%의 분위기하에서 3일간 방치하고, 광학 시트를 육안으로 관찰하여, (1) 변화가 없는 경우를 ○, (2) 백화나 부풀어오름 등의 외관이상이 있을 경우를 ×로서 평가했다.
[실시예 2∼7]
공중합체로서 표 1에 나타내는 공중합체 (2)∼(7)을 사용하여 실시예 2∼7의 광학 시트를 제조했다. 이들 광학 시트의 제조의 기본적 수순은, 상기 실시예 1에 준했다(이하, 동일). 이들 광학 시트의 제조 조건 및 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 8∼9]
미소 무기충전제로서 평균 입자 직경 15nm의 콜로이달 실리카(니싼카가쿠가부시키가이샤제의 「스노텍스」) B를 사용하여 실시예 8 및 9의 광학 시트를 제조했다. 이들 광학 시트의 제조 조건 및 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 10∼11]
다관능 이소시아네이트 화합물을 첨가하지 않고 실시예 10 및 11의 광학 시트를 제조했다. 이들 광학 시트의 제조 조건 및 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
[실시예 12∼13]
다관능 이소시아네이트 대신에, 블록 이소시아네이트(스미카바이에르우레탄 가부시키가이샤제의 「데스모듈 BL-3370MPA」)를 사용하여 실시예 12 및 13의 광학 시트를 제조했다. 또, 건조 조건은, 실온에서 1시간 방치한 후, 100℃에서 1시간 강제 건조했다. 이들 광학 시트의 제조 조건 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
[실시예 14∼15]
무기물 함유량을 변화시킨 이외는 상기 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 14 및 15의 광학 시트를 제조했다. 이들 광학 시트의 제조 조건 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 1]
공중합체로서 표 1에 나타내는 공중합체(10)를 사용하여 비교예 1의 광학 시트를 제조했다. 제조 조건 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 2]
미소 무기충전제를 배합하지 않고 비교예 2의 광학 시트를 제조했다. 제조 조건 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 3]
공중합체로서 표 1에 나타내는 공중합체(11)를 사용하고, 다관능 이소시아네이트 화합물을 첨가하지 않고 비교예 3의 광학 시트를 제조했다. 제조 조건 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 4∼5]
미소 무기충전제를 배합하지 않고 비교예 4 및 5의 광학 시트를 제조했다. 제조 조건 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 6]
미소 무기충전제 및 다관능 이소시아네이트 화합물을 배합하지 않고 비교예 6의 광학 시트를 제조했다. 제조 조건 및 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
상기 표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같이 비교예 1∼6의 광학 시트와 비교하여, 실시예 1∼15의 광학 시트가 우수한 내열성, 내습성 등의 원하는 여러 특성을 갖고 있다.
본 발명의 광학 시트는 우수한 내열성, 내습성, 열적 치수안정성, 내후성 등을 갖고, 램프의 발열이나 자외선조사를 받아도 휨이나 황변 등이 발생하기 어려우며, 이러한 광학 시트를 사용한 본발명의 백라이트 유닛은 휘도 불균일이나 휘도저하의 발생을 저감하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 관계되는 광학 시트를 도시하는 모식적인 단면도이다.
도 2는 도 1과는 다른 형태의 광학 시트를 도시하는 모식적인 단면도이다.
도 3(a)는 일반적인 에지 라이트형 백라이트 유닛을 도시하는 모식적인 사시도이다.
도 3(b)는 일반적인 광확산 시트를 도시하는 모식적인 단면도이다.

Claims (12)

  1. 투명한 기재층과, 이 기재층의 표면측에 적층되는 광학층을 구비하고,
    이 광학층이 바인더를 갖고,
    이 바인더가, 공중합체(A)와 미소 무기충전제(B)를 함유하는 폴리머 조성물로 형성되고,
    이 공중합체(A)가, 시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르에 유래하는 반복단위, (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위 또는 (메타)아크릴산tert-부틸에 유래하는 반복단위중 적어도 1종을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더중에 광확산제를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기재층의 이면측에 적층되는 스티킹 방지층을 더 구비하고, 이 스티킹 방지층이 바인더중에 비드를 갖고 있고,
    이 바인더가 상기 폴리머 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르에 유래하는 반복단위가 하기 화학식 (1)로 나타내어지는 것인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
    (화학식 1)
    [상기 화학식 (1)에서, R1은 수소원자 또는 메틸기, R2는 수소원자, 메틸기 또는 에틸기, R3는 유기잔기, m은 0 이상 4 이하의 정수, n은 0 이상 2 이하의 정수를 나타내고, m이 2이상인 경우에는 R2는 동일해도 상이해도 좋고, n이 2 이상인 경우에는 R3은 동일해도 상이해도 좋다.]
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 미소 무기충전제(B)의 평균 입자 직경이 5nm 이상 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 미소 무기충전제(B)의 입자 직경의 변동계수가 50% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 미소 무기충전제(B)로서 콜로이달 실리카가 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 미소 무기충전제(B)의 표면에 유기 폴리머가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 유기 폴리머가 수산기를 갖고, 폴리머 조성물중에 다관능 이소시아네이트 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 공중합체(A)가 수산기를 갖고, 폴리머 조성물중에 다관능 이소시아네이트 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 광확산제의 평균 입자 직경이 1㎛ 이상 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  12. 광학 시트를 구비하고, 광선을 분산시켜서 표면측으로 인도하는 액정표시장치용의 백라이트 유닛에 있어서,
    이 광학 시트가, 투명한 기재층과, 이 기재층의 표면측에 적층되는 광학층을 구비하고,
    이 광학층이 바인더를 갖고,
    이 바인더가, 공중합체(A)와 미소 무기충전제(B)를 함유하는 폴리머 조성물로 형성되고,
    이 공중합체(A)가, 시클로알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르에 유래하는 반복단위, (메타)아크릴산 iso-부틸에 유래하는 반복단위 또는 (메타)아크릴산 tert-부틸에 유래하는 반복단위중 적어도 1종을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용의 백라이트 유닛.
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