WO2017047056A1 - 光拡散透過シート - Google Patents

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WO2017047056A1
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light
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light diffusing
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多佳子 岩井
耕一郎 壹岐
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日本板硝子株式会社
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    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
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    • G—PHYSICS
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a light diffusing and transmitting sheet.
  • Patent Document 1 describes a light diffusing and transmitting sheet provided with a resin as a base material and silica composite particles dispersed in the resin.
  • the silica composite particles include titanium oxide fine particles having an average particle diameter of 100 nm or less.
  • the light diffusion transmission sheet described in Patent Literature 1 exhibits high total light transmittance and haze ratio. Titanium oxide has a high refractive index (eg, about 2.60).
  • Patent Document 2 describes an optical laminate having an internal scattering layer provided on a light-transmitting substrate.
  • the internal scattering layer contains internal scattering particles.
  • the internal scattering particles include fine particles made of an organic material and / or an inorganic material having an average particle diameter of 1 to 10 ⁇ m and an average particle diameter of 5 to 300 nm.
  • Examples of the inorganic material forming the fine particles include materials having high refractive index expression such as titanium oxide, zinc oxide, zirconia, and alumina.
  • Patent Document 3 describes a transmissive screen for visually recognizing an image projected from a projector.
  • the transmission screen has a light diffusion layer containing light diffusion fine particles and xerogel.
  • the light diffusing fine particles are supported by xerogel.
  • xerogel voids air with a refractive index of 1.0
  • the relative refractive index of the light diffusing fine particles with respect to the air becomes very high.
  • efficient light diffusion of the light diffusing fine particles becomes possible.
  • Patent Document 3 as light diffusing fine particles, composite particles composed of organic fine particles and a small amount of inorganic fine particles (the proportion of inorganic fine particles is less than 50% by mass), or inorganic fine particles and a small amount of organic polymer (the proportion of organic fine particles). It is described that the composite particles can be used.
  • opt beads 500S and opt beads 6500M which are composite fine particles of silica and melamine resin, are used as the light diffusing fine particles.
  • Patent Document 4 describes a light diffusing plate having a light diffusing layer made of a transparent base material containing a transparent resin.
  • the light diffusion layer includes first light diffusion particles and second light diffusion particles present inside the transparent substrate.
  • the refractive index of the second light diffusing particles is larger than the refractive index of the first light diffusing particles.
  • the refractive index of the first light diffusing particles is 1.4 to 1.7, and the refractive index of the second light diffusing particles is larger than 2.
  • Patent Document 1 there is room for improving the luminance characteristics of the light diffusing and transmitting sheet.
  • Patent Document 2 although a specific material such as titanium oxide is exemplified as an inorganic material for forming fine particles, in order to increase the luminance of the optical layered body while ensuring good light diffusion characteristics No specific investigation has been made on advantageous internal scattering particles.
  • Patent Document 3 as the light diffusing fine particles that are composite particles, substantially only the opt beads 500S and the opt beads 6500M are described. Further, it is suggested that even if the optobead 500S is used, the luminance characteristics of the light diffusion layer are low depending on the porosity of the light diffusion layer.
  • Patent Document 4 neither describes nor suggests that the composite particles are dispersed in the transparent substrate.
  • an object of the present invention is to provide a light diffusing and transmitting sheet provided with novel composite particles that are advantageous for realizing good light diffusing characteristics and high luminance characteristics.
  • the present invention A base material resin; A resin binder and fine particles encapsulated in the resin binder, and composite particles dispersed in the matrix resin,
  • the fine particles include glass fine particles, A light diffusing and transmitting sheet is provided.
  • the fine particles encapsulated in the resin binder contain glass fine particles, which is advantageous for the composite particles to realize good light diffusion characteristics and high luminance characteristics.
  • the light diffusing and transmitting sheet has good light diffusing characteristics and high luminance characteristics.
  • FIG. 1 Schematic sectional view of a light diffusion transmission sheet according to an embodiment of the present invention Sectional view schematically showing the structure of the composite particles
  • the light diffusing and transmitting sheet 1 of the present invention includes a base material resin 10 and composite particles 20.
  • the composite particles 20 are dispersed in the base material resin 10.
  • the base material resin 10 is not particularly limited, but is preferably a resin having excellent dispersibility of the composite particles 20 and having transparency to visible light, weather resistance, moisture resistance, and heat resistance.
  • polyester polyol linear polyester, acrylic resin, amino resin, epoxy resin, melamine resin, silicone resin, urethane resin, vinyl acetate resin, norbornene resin, and polycarbonate
  • examples include materials such as resins.
  • Various thermosetting resins and various ultraviolet curable resins can also be used.
  • the light diffusing and transmitting sheet 1 may further include a substrate (not shown) such as a PET (polyethylene terephthalate) film, and the base resin 10 in which the composite particles 20 are dispersed may be formed in layers on the substrate.
  • a substrate such as a PET (polyethylene terephthalate) film
  • the base resin 10 in which the composite particles 20 are dispersed may be formed in layers on the substrate.
  • the composite particle 20 contains a resin binder 21 and fine particles 22.
  • the fine particles 22 are encapsulated in the resin binder 21.
  • the fine particles 22 include glass fine particles 22a.
  • the high refractive index fine particles PH having a higher refractive index than the glass fine particles 22a such as the titanium dioxide fine particles are present inside the composite particles instead of the glass fine particles 22a, the high refractive index fine particles PH.
  • the high refractive index fine particles PH When light is incident on the light, a large amount of light may be confined inside the high refractive index fine particles PH by repeating total reflection inside the high refractive index fine particles PH. This is disadvantageous in improving the luminance characteristics of the light diffusing and transmitting sheet.
  • the glass fine particles 22a are contained in the composite particles 20, some light may be confined in the glass fine particles 22a, but the refractive index of the glass.
  • the light diffusing and transmitting sheet 1 has high luminance characteristics.
  • the glass tends to have a refractive index having a desirable relationship with the refractive index of the resin binder 21 from the viewpoint of providing the light diffusing and transmitting sheet 1 with good light diffusing characteristics.
  • the inclusion of the glass fine particles 22a in the fine particles 22 is advantageous for realizing both good light diffusion characteristics and high luminance characteristics.
  • the light diffusion transmission sheet 1 has good light diffusion characteristics and high luminance characteristics.
  • the average particle diameter of the composite particles 20 be within a predetermined range so that the composite particles 20 can be uniformly dispersed in the base material resin 10.
  • the average particle size of the composite particles 20 is, for example, 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, desirably 1 ⁇ m to 15 ⁇ m, and more desirably 4 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • variation in the optical characteristic in the light diffusion transmission sheet 1 can be prevented.
  • the “average particle diameter” means a volume-based D50 measured by a laser diffraction method.
  • the “average particle size” is 50 or more visible when the cross section of the light diffusing and transmitting sheet 1 or the cross section of the composite particle 20 is observed with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). It may be obtained as an average value of the maximum diameter of the particles.
  • the shape of the composite particles 20 is desirably granular with an aspect ratio of 1 to 2 from the viewpoint of imparting spatially uniform light diffusion characteristics to the light diffusion transmission sheet 1.
  • the aspect ratio means the ratio (da / db) of the major axis da of the composite particle 20 to the minor axis db of the composite particle 20.
  • the average particle diameter of the glass fine particles 22a is, for example, 10 nm to 10 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the glass fine particles 22a is desirably 100 nm to 10 ⁇ m, and more desirably 100 nm to 5 ⁇ m.
  • the glass fine particles 22 a are appropriately included in the resin binder 21.
  • the refractive index of the glass fine particles 22a is, for example, 1.52 to 1.80.
  • the light-diffusion transmission sheet 1 has a favorable light-diffusion characteristic and a high luminance characteristic more reliably.
  • the refractive index of the glass fine particles 22a is preferably 1.54 to 1.80, more preferably 1 .55 to 1.80.
  • the glass fine particles 22 a have a refractive index larger than that of the resin binder 21.
  • the difference between the refractive index of the glass fine particles 22a and the refractive index of the resin binder 21 is, for example, 0.30 or less. This makes it difficult for light incident on the glass fine particles 22a to be confined by repeating total reflection inside the glass fine particles 22a, and the light diffusion transmission sheet 1 surely has high luminance characteristics.
  • the difference between the refractive index of the glass fine particles 22a and the refractive index of the resin binder 21 is, for example, 0.02 or more. Thereby, the light-diffusion transmission sheet 1 has a favorable light-diffusion characteristic more reliably.
  • the glass for forming the glass fine particles 22a is not particularly limited, but for example, the following glass. Expressed in mass%, 59% ⁇ SiO 2 ⁇ 65%, 8% ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 15%, 47% ⁇ (SiO 2 —Al 2 O 3 ) ⁇ 57%, 1% ⁇ MgO ⁇ 5%, 20% ⁇ CaO ⁇ 30%, 0% ⁇ (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) ⁇ 2%, 0% ⁇ TiO 2 ⁇ 5%, Each component contains, B 2 O 3, F, ZnO, BaO, SrO, and not containing ZrO 2 substantially glass.
  • substantially does not contain means, for example, that it is not intentionally included unless it is inevitably mixed into industrial raw materials, and specifically includes the target component.
  • the amount is less than 0.1% by weight, desirably less than 0.05% by weight, more desirably less than 0.03% by weight.
  • the glass of international publication 2006/068255 is illustrated. Thereby, the light-diffusion transmission sheet 1 has a favorable light-diffusion characteristic and high brightness
  • the content of the composite particles 20 in the light diffusing and transmitting sheet 1 is, for example, 55% by mass or more, desirably 60% by mass or more, and more desirably 64% by mass or more. Thereby, the light diffusion transmission sheet 1 more reliably has good light diffusion characteristics and high luminance characteristics. Moreover, the content rate of the composite particle 20 in the light diffusive transmission sheet 1 is, for example, 70% by mass or less, desirably 68% by mass or less, and more desirably 66% by mass or less. Thereby, the composite particles 20 can be appropriately dispersed in the base material resin 10, and for example, the composite particles 20 can be prevented from being exposed on the surface of the light diffusion transmission sheet 1.
  • the content of the fine particles 22 in the composite particles 20 is, for example, 30% to 99% by mass, desirably 30% to 95% by mass, and more desirably 50% to 90% by mass.
  • the content of the resin binder 21 in the composite particle 20 is, for example, 1% by mass to 70% by mass, desirably 5% by mass to 70% by mass, and more desirably 10% by mass to 50% by mass.
  • the fine particles 22 may contain fine particles other than the glass fine particles 22a.
  • the fine particles 22 include at least one fine particle selected from the group consisting of silica, silicone, fluororesin, titanium dioxide, zinc oxide, zirconium oxide, calcium carbonate, barium sulfate, zinc sulfide, aluminum hydroxide, and extender pigment.
  • the light diffusion transmission sheet 1 which has various optical characteristics can be provided.
  • a predetermined mechanical strength can be imparted to the composite particles 20.
  • the composite particle 20 includes, for example, glass fine particles 22a and silica fine particles.
  • the light diffusion transmission sheet 1 more reliably has good light diffusion characteristics and high luminance characteristics.
  • the average particle diameter of the silica fine particles is, for example, smaller than the average particle diameter of the glass fine particles 22a, for example, 1 nm to 1 ⁇ m, preferably 2 nm to 600 nm, and more preferably 2 nm to 400 nm.
  • the content of the silica fine particles in the composite particle 20 is, for example, 10% by mass to 98% by mass, desirably 15% by mass to 94% by mass, and more desirably 40% by mass to 87% by mass.
  • the composite particles 20 have desirable mechanical strength.
  • the silica fine particles have, for example, a spherical shape.
  • the composite particle 20 may include only glass fine particles 22 a and silica fine particles as the fine particles 22.
  • Resin binder 21 can enclose fine particles 22 and has transparency to visible light. From the viewpoint of reducing the possibility of damaging the member in contact with the light diffusing and transmitting sheet 1 by reducing the hardness of the composite particles 20, the resin binder 21 is desirably at least selected from the group consisting of an acrylic resin, a polyurethane resin, and nylon. Contains one resin. Among these, the resin binder 21 is desirably a polyurethane resin.
  • a sol solution in which the raw material of the resin binder 21 and the fine particles 22 including at least the glass fine particles 22a are dispersed is prepared. If necessary, fine particles 22 (for example, silica fine particles), fluorescent dyes, fluorescent brighteners, dyes, or pigments different from the glass fine particles 22a are dispersed in the sol solution.
  • the composite particles 20 can be obtained by spray drying using the prepared sol solution. By adjusting the content of the solid component in the sol liquid and the spraying conditions in the spray drying, aggregation of the primary particles can be suppressed and the particle size of the composite particles 20 can be controlled within an appropriate range.
  • fine particles 22 containing at least glass fine particles 22a are added to the molten resin to be the resin binder 21, and if necessary, fine particles 22 (for example, silica fine particles) different from the glass fine particles 22a, fluorescent dyes, fluorescent whitening. Agents, dyes, or pigments are added and kneaded, and these additives are mixed uniformly into the molten resin.
  • the composite particles 20 can also be obtained by pulverizing the resin mass obtained in this way and adjusting it to a predetermined particle size. However, from the viewpoint of uniformly dispersing the fine particles 22 and the like in the resin binder 21 or efficiently producing the composite particles 20 having a desired particle size and shape, the composite particles 20 are prepared by preparing a sol solution and spray drying. Is desirable.
  • the composite particles 20 produced as described above are uniformly dispersed in a fluid containing the raw material for the base material resin 10. In this way, an ink containing the raw material of the base resin 10 and the composite particles 20 is prepared.
  • the light diffusing and transmitting sheet 1 can be obtained by applying this ink on a substrate such as a PET film and solidifying the ink.
  • Aqueous dispersion of glass fine particles (refractive index of glass: 1.57, average particle size of glass fine particles: 1.5 ⁇ m, concentration of glass fine particles 5.8% by mass) 22.6 parts by weight, colloidal liquid A of silica fine particles ( Manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., average particle diameter of silica fine particles: 2 nm to 3 nm, refractive index of silica fine particles: about 1.45, trade name: Snowtex XS, 18.4 parts by weight, colloid liquid B of silica fine particles (Japan) Chemical Industries, Ltd., average particle diameter of silica fine particles: 7 nm to 10 nm, refractive index of silica fine particles: about 1.45, trade name: silica dol 30S, 57.6 parts by weight, polyurethane emulsion A (manufactured by Mitsui Chemicals, Product name: Takelac W-6020, polyurethane refractive index: 1.50 to 1.55) 17.7 parts by
  • the content of the glass fine particles in the solid content of the sol liquid is 5.8% by mass
  • the content of the solid content of polyurethane in the solid content of the sol liquid is 20.4% by mass
  • the silica fine particles in the solid content of the sol liquid The content of was 73.8% by mass.
  • the glass forming the glass fine particles is expressed in mass%, 59% ⁇ SiO 2 ⁇ 65%, 8% ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 15%, 47% ⁇ (SiO 2 —Al 2 O 3 ) ⁇ 57% 1% ⁇ MgO ⁇ 5%, 20% ⁇ CaO ⁇ 30%, 0% ⁇ (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) ⁇ 2%, 0% ⁇ TiO 2 ⁇ 5%, It was glass which contains each of these components and does not substantially contain B 2 O 3 , F, ZnO, BaO, SrO, and ZrO 2 .
  • the sol solution prepared as described above was spray-dried using a micro mist spray dryer (product name: MDL-050, manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) to produce composite particles according to the examples.
  • the average particle size of the composite particles according to the example was 4 to 15 ⁇ m.
  • the average particle size of the composite particles was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., product name: Microtrac MT-3000II).
  • the sample used for this measurement was prepared by mixing an appropriate amount of the composite particles according to the dried example in pure water and applying ultrasonic vibration (130 W for 1 minute) to disperse the composite particles in pure water.
  • the ink was prepared by dispersing the composite particles according to the example produced as described above in an acrylic resin. This ink was applied to a PET film having a thickness of 20 ⁇ m by the doctor blade method and solidified to prepare a sample according to the example.
  • the thickness of the coating film in the sample according to the example was 7 to 15 ⁇ m, and the content of the composite particles in the coating film of the sample according to the example was 65% by mass.
  • ⁇ Comparative example> 8.4 parts by weight of an aqueous dispersion of fine titanium dioxide particles (refractive index: 2.71, average particle size of fine titanium dioxide particles: 330 nm, concentration of fine titanium dioxide particles: 20% by mass), and an aqueous dispersion of fine zinc oxide particles ( Refractive index: 2.0, average particle diameter of zinc oxide fine particles: 0.15 to 0.16 ⁇ m, 9.1 parts by weight of zinc oxide fine particles (concentration: 21.7% by mass) and colloidal liquid A of silica fine particles (Nissan Chemical) Made by Kogyo Co., Ltd., average particle diameter of silica fine particles: 2 nm to 3 nm, refractive index of silica fine particles: about 1.45, product name: Snowtex XS, 16.6 parts by weight, colloid liquid B of silica fine particles (Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) The average particle size of silica fine particles: 7 to 10 nm, the refractive index of silica fine particles: about
  • the content of titanium dioxide fine particles in the solid content of the sol liquid is 6.3% by mass
  • the content of zinc oxide fine particles in the solid content of the sol liquid is 7.4% by mass
  • the silica fine particles in the solid content of the sol liquid The content ratio of polyurethane was 62.1 mass%, and the solid content of polyurethane in the solid content of the sol liquid was 24.2 mass%.
  • the sol solution prepared as described above was spray-dried using a micro mist spray dryer (product name: MDL-050, manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) to produce composite particles according to a comparative example.
  • the average particle size of the composite particles according to the comparative example was 4 to 15 ⁇ m.
  • the average particle size of the composite particles according to the comparative example was measured in the same manner as in the example.
  • the composite particles according to the comparative example were dispersed in an acrylic resin to prepare an ink.
  • This ink was applied to a PET film having a thickness of 20 ⁇ m by a doctor blade method and solidified to prepare a sample according to a comparative example.
  • the thickness of the coating film in the sample according to the comparative example was 7 to 15 ⁇ m, and the content of the composite particles in the coating film of the sample according to the comparative example was 65% by mass.
  • the luminance and chromaticity y of the sample according to the example and the sample according to the comparative example were measured using a luminance measuring device (product name: RISA-COLOR ONE, manufactured by Highland Corporation).
  • the backlight of Apple's iPhone 5 was used as the light source.
  • IPhone is a registered trademark of Apple Inc.
  • the measurement position of the luminance and chromaticity y was located on the side opposite to the light source of the sample, and the distance between the measurement position of the luminance and chromaticity y and the sample was 100 cm. Table 1 shows the results. Note that the luminance value when the relative luminance value is 100% is 10 4 cd / cm 2 .
  • the sample according to the example had higher luminance characteristics than the sample according to the comparative example. Moreover, it was suggested that the sample which concerns on an Example has the high haze rate comparable as the sample which concerns on a comparative example, and has a favorable light-diffusion characteristic.

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Abstract

本発明の光拡散透過シート（１）は、母材樹脂（１０）と、母材樹脂（１０）に分散している複合粒子（２０）と、を備えている。複合粒子（２０）は、樹脂バインダー（２１）及び前記樹脂バインダー（２１）に内包された微粒子（２２）を含有している。微粒子（２２）は、ガラス微粒子（２２ａ）を含む。

Description

光拡散透過シート
　本発明は、光拡散透過シートに関する。
　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。酸化チタンは高い屈折率（例えば、約２．６０）を有する。
　特許文献２には、光透過性基材上に設けられた内部散乱層を有する光学積層体が記載されている。内部散乱層は内部散乱粒子を含有する。内部散乱粒子は、平均粒径が１～１０μｍであり、かつ、平均粒径が５～３００ｎｍの有機材料及び／又は無機材料からなる微粒子を内包している。微粒子を形成する無機材料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、ジルコニア、アルミナ等の屈折率発現性の高い材料が例示されている。
　特許文献３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。光拡散微粒子はキセロゲルによって担持されている。これにより、光拡散微粒子表面にキセロゲルの空隙（屈折率１．０の空気）が存在して、光拡散微粒子の空気に対する相対屈折率が非常に高くなる。このため、光拡散微粒子の効率的な光拡散が可能になる。その結果、プロジェクターから投影された映像を視認できる視野角が非常に広く、スクリーンの両面からの視認性にも優れる透過型スクリーンが提供される。特許文献３には、光拡散微粒子として、有機微粒子と少量の無機微粒子（無機微粒子の割合が５０質量％を下回るもの）による複合粒子、又は、無機微粒子と少量の有機高分子（有機微粒子の割合が５０質量％を下回るもの）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。例えば、実施例では、シリカとメラミン樹脂との複合微粒子である、オプトビーズ５００Ｓ及びオプトビーズ６５００Ｍが光拡散微粒子として使用されている。
　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２００９－４２５５４号公報 特開２０１３－１９５５４８号公報 特開２００８－４０４７９号公報
　特許文献１に記載の技術によれば、光拡散透過シートの輝度特性を高める余地を有している。また、特許文献２によれば、微粒子を形成する無機材料として、酸化チタンなどの特定の材料が例示されているものの、良好な光拡散特性を確保しつつ、光学積層体の輝度を高めるために有利な内部散乱粒子について具体的な検討はなされていない。特許文献３によれば、複合粒子である光拡散微粒子としては、実質的にはオプトビーズ５００Ｓ及びオプトビーズ６５００Ｍが記載されているのみである。また、オプトビーズ５００Ｓを使用しても、光拡散層の空隙率によっては光拡散層の輝度特性が低いことが示唆されている。また、特許文献４には、透明基材に複合粒子を分散させることは記載も示唆もされていない。
　このような事情のもと、本発明は、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを実現するのに有利である新規な複合粒子を備えた光拡散透過シートを提供することを目的とする。
　本発明は、
　母材樹脂と、
　樹脂バインダー及び前記樹脂バインダーに内包された微粒子を含有し、前記母材樹脂に分散している複合粒子と、を備え、
　前記微粒子は、ガラス微粒子を含む、
　光拡散透過シートを提供する。
　樹脂バインダーに内包された微粒子がガラス微粒子を含むことにより、複合粒子が、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを実現するのに有利である。上記の光拡散透過シートは、このような複合粒子を備えることにより、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する。
本発明の実施形態に係る光拡散透過シートの模式的な断面図 複合粒子の構造を模式的に示す断面図 複合粒子の内部のガラス微粒子に入射する光の光路を模式的に示す図 複合粒子の内部の高屈折率微粒子に入射する光の光路を模式的に示す図
　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に示すように、本発明の光拡散透過シート１は、母材樹脂１０と、複合粒子２０とを備えている。複合粒子２０は、母材樹脂１０に分散している。母材樹脂１０は、特に限定されないが、複合粒子２０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ことが望ましい。例えば、母材樹脂１０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１は、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、その基板上に複合粒子２０が分散している母材樹脂１０が層状に形成されていてもよい。
　図２に示すように、複合粒子２０は、樹脂バインダー２１及び微粒子２２を含有している。微粒子２２は、樹脂バインダー２１に内包されている。微粒子２２は、ガラス微粒子２２ａを含む。
　図３Ｂに示すように、ガラス微粒子２２ａの代わりに、二酸化チタン微粒子のようなガラス微粒子２２ａよりも高い屈折率を有する高屈折率微粒子ＰＨが複合粒子の内部に存在する場合、高屈折率微粒子ＰＨに光が入射すると、多くの光が高屈折率微粒子ＰＨの内部で全反射を繰り返して高屈折率微粒子ＰＨの内部に閉じ込められることがある。このことは、光拡散透過シートの輝度特性を高めるうえで不利である。これに対し、図３Ａに示すように、ガラス微粒子２２ａが複合粒子２０の内部に含まれていると、一部の光はガラス微粒子２２ａの内部に閉じ込められる可能性があるものの、ガラスの屈折率はそれほど高くないので、多くの光がガラス微粒子２２ａの表面で適切に屈折しながらガラス微粒子２２ａを通過する。すなわち、複合粒子２０の微粒子２２がガラス微粒子２２ａを含むことにより、ガラス微粒子２２ａに入射した光の多くが光拡散透過シート１の前方に向かって進むので、微粒子２２に閉じ込められる光の割合が低減される。その結果、光拡散透過シート１は高い輝度特性を有する。また、ガラスは、光拡散透過シート１に良好な光拡散特性をもたらす観点から樹脂バインダー２１の屈折率と望ましい関係にある屈折率を有しやすい。このため、微粒子２２がガラス微粒子２２ａを含むことは、良好な光拡散特性と高い輝度特性との両方を実現するのに有利である。これにより、光拡散透過シート１は、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する。
　複合粒子２０が母材樹脂１０に均一に分散できるように、複合粒子２０の平均粒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、複合粒子２０の平均粒径は、例えば１μｍ～２０μｍであり、望ましくは１μｍ～１５μｍであり、より望ましくは４μｍ～１５μｍである。これにより、光拡散透過シート１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、複合粒子２０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。これにより、光拡散透過シート１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１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１の光拡散特性を高めることができる。なお、本明細書で「平均粒径」とは、レーザー回折法で測定した体積基準のＤ５０を意味する。また、「平均粒径」は、光拡散透過シート１の断面又は複合粒子２０の断面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てもよい。
　複合粒子２０の形状は、光拡散透過シート１に空間的に均一な光拡散特性を付与する観点から、アスペクト比が１～２である粒状であることが望ましい。ここで、アスペクト比とは、複合粒子２０の長径ｄａの複合粒子２０の短径ｄｂに対する比（ｄａ／ｄｂ）を意味する。
　ガラス微粒子２２ａの平均粒径は、例えば１０ｎｍ～１０μｍである。ガラス微粒子２２ａの平均粒径は、望ましくは１００ｎｍ～１０μｍであり、より望ましくは１００ｎｍ～５μｍである。これにより、ガラス微粒子２２ａが樹脂バインダー２１に適切に内包される。
　ガラス微粒子２２ａの屈折率は、例えば、１．５２～１．８０である。これにより、光拡散透過シート１が、より確実に、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する。光拡散透過シート１が、より確実に、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する観点から、ガラス微粒子２２ａの屈折率は、望ましくは１．５４～１．８０であり、より望ましくは１．５５～１．８０である。
　例えば、ガラス微粒子２２ａは、樹脂バインダー２１の屈折率よりも大きい屈折率を有する。ガラス微粒子２２ａの屈折率と樹脂バインダー２１の屈折率との差は、例えば０．３０以下である。これにより、ガラス微粒子２２ａに入射した光がガラス微粒子２２ａの内部で全反射を繰り返して閉じ込められにくくなり、光拡散透過シート１が確実に高い輝度特性を有する。ガラス微粒子２２ａの屈折率と樹脂バインダー２１の屈折率との差は、例えば０．０２以上である。これにより、光拡散透過シート１がより確実に良好な光拡散特性を有する。
　ガラス微粒子２２ａを形成するガラスは、特に制限されないが、例えば以下のガラスである。
　質量％で表して、
　５９％≦ＳｉＯ2≦６５％、
　８％≦Ａｌ2Ｏ3≦１５％、
　４７％≦（ＳｉＯ2－Ａｌ2Ｏ3）≦５７％、
　１％≦ＭｇＯ≦５％、
　２０％≦ＣａＯ≦３０％、
　０％＜（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２％、
　０％≦ＴｉＯ2≦５％、
の各成分を含有し、Ｂ2Ｏ3、Ｆ、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＺｒＯ2を実質的に含有しない、ガラス。ここで、「実質的に含有しない」とは、例えば工業用原料に不可避的に混入される場合を除き、意図的に含ませないことを意味し、具体的には、対象となる成分の含有量が０．１質量％未満であり、望ましくは０．０５質量％未満であり、より望ましくは０．０３質量％未満である。このようなガラスとしては、国際公開第２００６／０６８２５５号に記載のガラスが例示される。これにより、光拡散透過シート１が、より確実に良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する。
　光拡散透過シート１における複合粒子２０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１は、より確実に、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する。また、光拡散透過シート１における複合粒子２０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、複合粒子２０が母材樹脂１０に適切に分散し、例えば光拡散透過シート１の表面に複合粒子２０が露出することを抑制できる。
　複合粒子２０における微粒子２２の含有率は、例えば３０質量％～９９質量％であり、望ましくは３０質量％～９５質量％であり、より望ましくは５０質量％～９０質量％である。複合粒子２０における樹脂バインダー２１の含有率は、例えば１質量％～７０質量％であり、望ましくは５質量％～７０質量％であり、より望ましくは１０質量％～５０質量％である。これにより、光拡散透過シート１は、より確実に、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する。
　図２に示すように、微粒子２２は、ガラス微粒子２２ａ以外の微粒子を含んでいてもよい。例えば、微粒子２２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、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む。これにより、多様な光学特性を有する光拡散透過シート１を提供できる。また、場合によっては、複合粒子２０に所定の機械的強度を付与することができる。
　複合粒子２０は、例えば、ガラス微粒子２２ａ及びシリカ微粒子を含む。これにより、光拡散透過シート１は、より確実に、良好な光拡散特性と高い輝度特性とを有する。この場合、シリカ微粒子の平均粒径は、例えばガラス微粒子２２ａの平均粒径よりも小さく、例えば１ｎｍ～１μｍであり、望ましくは２ｎｍ～６００ｎｍであり、より望ましくは２ｎｍ～４００ｎｍである。また、複合粒子２０におけるシリカ微粒子の含有率は、例えば１０質量％～９８質量％であり、望ましくは１５質量％～９４質量％であり、より望ましくは４０質量％～８７質量％である。これにより、シリカ微粒子が樹脂バインダー２１とともにガラス微粒子２２ａを取り囲みやすくなるので、複合粒子２０が望ましい機械的強度を有する。シリカ微粒子は、例えば、球形状である。複合粒子２０は、微粒子２２として、ガラス微粒子２２ａ及びシリカ微粒子のみを含んでいてもよい。
　樹脂バインダー２１は、微粒子２２を内包でき、可視光に対する透明性を有する。複合粒子２０の硬度を低下させて光拡散透過シート１に接する部材を傷付ける可能性を低減する観点から、樹脂バインダー２１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種の樹脂を含む。中でも、樹脂バインダー２１はポリウレタン樹脂であることが望ましい。
　次に、光拡散透過シート１の製造方法の一例を説明する。樹脂バインダー２１の原料と、少なくともガラス微粒子２２ａを含む微粒子２２とが分散しているゾル液を調製する。ゾル液には、必要に応じて、ガラス微粒子２２ａとは異なる種類の微粒子２２（例えばシリカ微粒子）、蛍光染料、蛍光増白剤、染料、又は顔料を分散させる。調製したゾル液を用いて噴霧乾燥を行うことにより複合粒子２０を得ることができる。ゾル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複合粒子２０の粒径を適切な範囲に制御することができる。
　また、樹脂バインダー２１となる溶融樹脂に、少なくともガラス微粒子２２ａを含む微粒子２２を添加し、必要に応じて、ガラス微粒子２２ａとは異なる種類の微粒子２２（例えばシリカ微粒子）、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径に調整することによっても複合粒子２０を得ることができる。ただし、微粒子２２などを樹脂バインダー２１に均一に分散させ、又は、望ましい粒径及び形状の複合粒子２０を効率的に製造する観点から、ゾル液の調製及び噴霧乾燥によって複合粒子２０を作製することが望ましい。
　上記のようにして作製した複合粒子２０を、母材樹脂１０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、母材樹脂１０の原料及び複合粒子２０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１を得ることができる。
　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。
　＜実施例＞
　ガラス微粒子の水分散体（ガラスの屈折率：１．５７、ガラス微粒子の平均粒径：１．５μｍ、ガラス微粒子の濃度５．８質量％）２２．６重量部、シリカ微粒子のコロイド液Ａ（日産化学工業社製、シリカ微粒子の平均粒径：２ｎｍ～３ｎｍ、シリカ微粒子の屈折率：約１．４５、商品名：スノーテックス　ＸＳ）１８．４重量部と、シリカ微粒子のコロイド液Ｂ（日本化学工業社製、シリカ微粒子の平均粒径：７ｎｍ～１０ｎｍ、シリカ微粒子の屈折率：約１．４５、商品名：シリカドール３０Ｓ）５７．６重量部と、ポリウレタンエマルジョンＡ（三井化学社製、商品名：タケラック　Ｗ－６０２０、ポリウレタンの屈折率：１．５０～１．５５）１７．７重量部と、ポリウレタンエマルジョンＢ（三井化学社製、商品名：タケラック　ＷＳ－６０２１、ポリウレタンの屈折率：１．５０～１．５５）２．７重量部とを混合してゾル液を調製した。ゾル液の固形分におけるガラス微粒子の含有率は５．８質量％であり、ゾル液の固形分におけるポリウレタンの固形分の含有率は２０．４質量％であり、ゾル液の固形分におけるシリカ微粒子の含有率は７３．８質量％であった。
　ガラス微粒子を形成するガラスは、質量％で表して、
　５９％≦ＳｉＯ2≦６５％、
　８％≦Ａｌ2Ｏ3≦１５％、
　４７％≦（ＳｉＯ2－Ａｌ2Ｏ3）≦５７％
　１％≦ＭｇＯ≦５％、
　２０％≦ＣａＯ≦３０％、
　０％＜（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２％、
　０％≦ＴｉＯ2≦５％、
の各成分を含有し、Ｂ2Ｏ3、Ｆ、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＺｒＯ2を実質的に含有しない、ガラスであった。
　上記のように調製したゾル液を、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、実施例に係る複合粒子を作製した。実施例に係る複合粒子の平均粒径は４～１５μｍであった。複合粒子の平均粒径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（日機装社製、製品名：マイクロトラックMT-3000II）を用いて測定した。この測定に使用した試料は、乾燥した実施例に係る複合粒子を純水に適量混合して超音波振動（１３０Ｗで１分間）にかけて複合粒子を純水中に分散させることによって作製した。
　上記のように作製した実施例に係る複合粒子をアクリル樹脂に分散させてインクを調製した。このインクをドクターブレード法によって厚さ２０μｍのＰＥＴフィルムに塗布して固化させ、実施例に係るサンプルを作製した。実施例に係るサンプルにおける塗膜の厚みは７～１５μｍであり、実施例に係るサンプルの塗膜における複合粒子の含有率は６５質量％であった。
　＜比較例＞
　二酸化チタン微粒子の水分散体（屈折率：２．７１、二酸化チタン微粒子の平均粒径：３３０ｎｍ、二酸化チタン微粒子の濃度：２０質量％）８．４重量部と、酸化亜鉛微粒子の水分散体（屈折率：２．０、酸化亜鉛微粒子の平均粒径：０．１５～０．１６μｍ、酸化亜鉛微粒子の濃度２１．７質量％）９．１重量部と、シリカ微粒子のコロイド液Ａ（日産化学工業社製、シリカ微粒子の平均粒径：２ｎｍ～３ｎｍ、シリカ微粒子の屈折率：約１．４５、商品名：スノーテックス　ＸＳ）１６．６重量部と、シリカ微粒子のコロイド液Ｂ（日本化学工業社製、シリカ微粒子の平均粒径：７ｎｍ～１０ｎｍ、シリカ微粒子の屈折率：約１．４５、商品名：シリカドール　３０Ｓ）４４．３重量部と、ポリウレタンエマルジョンＡ（三井化学社製、商品名：タケラック　Ｗ－６０２０、ポリウレタンの屈折率：１．５０～１．５５）１９．４重量部と、ポリウレタンエマルジョンＢ（三井化学社製、商品名：タケラック　ＷＳ－６０２１、ポリウレタンの屈折率：１．５０～１．５５）２．２重量部とを混合してゾル液を調製した。ゾル液の固形分における二酸化チタン微粒子の含有率は６.３質量％であり、ゾル液の固形分における酸化亜鉛微粒子の含有率は７.４質量％であり、ゾル液の固形分におけるシリカ微粒子の含有率は６２．１質量％であり、ゾル液の固形分におけるポリウレタンの固形分の含有率は２４.２質量％であった。
　上記のように調製したゾル液を、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、比較例に係る複合粒子を作製した。比較例に係る複合粒子の平均粒径は４～１５μｍであった。比較例に係る複合粒子の平均粒径は、実施例と同様にして測定した。
　比較例に係る複合粒子をアクリル樹脂に分散させてインクを調製した。このインクをドクターブレード法によって厚さ２０μｍのＰＥＴフィルムに塗布して固化させ、比較例に係るサンプルを作製した。比較例に係るサンプルにおける塗膜の厚みは７～１５μｍであり、比較例に係るサンプルの塗膜における複合粒子の含有率は６５質量％であった。
　＜輝度特性の測定＞
　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及び色度ｙ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ｙ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ｙの測定位置とサンプルとの距離は１００ｃｍであった。表１に結果を示す。なお、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、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。
　表１に示すように、実施例に係るサンプルは、比較例に係るサンプルよりも、高い輝度特性を有することが示唆された。また、実施例に係るサンプルは、比較例に係るサンプルと同程度の高いヘイズ率を有し、良好な光拡散特性を有することが示唆された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (9)

  1. 　母材樹脂と、
    　樹脂バインダー及び前記樹脂バインダーに内包された微粒子を含有し、前記母材樹脂に分散している複合粒子と、を備え、
    　前記微粒子は、ガラス微粒子を含む、
    　光拡散透過シート。
  2. 　前記複合粒子の平均粒径は、１μｍ～２０μｍである、請求項１に記載の光拡散透過シート。
  3. 　前記ガラス微粒子の平均粒径は、１０ｎｍ～１０μｍである、請求項１又は２に記載の光拡散透過シート。
  4. 　前記ガラス微粒子の屈折率は、１．５２～１．８０である、請求項１～３のいずれか１項に記載の光拡散透過シート。
  5. 　前記ガラス微粒子の屈折率と前記樹脂バインダーの屈折率との差が０．３０以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の光拡散透過シート。
  6. 　前記複合粒子における前記微粒子の含有率は３０質量％～９９質量％であり、前記複合粒子における前記樹脂バインダーの含有率は１～７０質量％である、請求項１～５のいずれか１項に記載の光拡散透過シート。
  7. 　前記微粒子は、シリカ、フッ化マグネシウム、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、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む、請求項１～６のいずれか１項に記載の光拡散透過シート。
  8. 　前記複合粒子は、前記微粒子として、ガラス微粒子及びシリカ微粒子を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の光拡散透過シート。
  9. 　前記樹脂バインダーは、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種の樹脂を含む、請求項１～８に記載の光拡散透過シート。
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