JP4652527B2

JP4652527B2 - 光拡散性シート

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Publication number: JP4652527B2
Application number: JP2000143465A
Authority: JP
Inventors: 剛久木村; 健治福井; 淳二市之川; 輝雄大沼
Original assignee: Kimoto Co Ltd
Current assignee: Kimoto Co Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: JP2001324609A; US20020009573A1; US6602596B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光拡散性シートに関し、特に液晶ディスプレイのバックライト用に適する光拡散性シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイのバックライトに用いられる光拡散性シートとして、透明プラスチックフィルムの片面に、無機粒子もしくは樹脂粒子を分散した透明な樹脂溶液を塗布したものが使用されている。
【０００３】
このような光拡散性シートに要求される性能としては、導光板の光拡散パターンが見えないこと、正面方向への輝度が高いこと、などがある。
【０００４】
このような要求性能を満たすべく、光拡散層に使用する樹脂や光拡散性粒子の種類や含有量を変更する改良が行われている。しかしながら、このような改良では正面方向への輝度の向上に限界があると考えられるため、プリズムシートを使用して周辺方向への光を正面方向へ向けることが考えられている。このようなプリズムシートは光拡散能を有しないため、使用に際しては、従来より使用されている光拡散性シートと重ね合わせることが行われており、特開平９−１２７３１４号公報、特開平９−１９７１０９号公報などに、これらの従来の問題点を克服し、従来の光拡散性シートに比べて正面方向への輝度が向上し、しかも光拡散性が十分な光拡散性シートが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら光拡散性シートの光拡散層は、取り扱う上でその凹凸表面に傷が入り易い場合がある。このような場合、近年の高精細化された液晶ディスプレイにおいては、その僅かな傷が液晶ディスプレイの不良原因となってしまい、これら光拡散性シートを用いて液晶ディスプレイのバックライトを構成しようとすると、極めて慎重な取り扱いをしなければならず、生産性に乏しいものとなってしまうという問題点を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、従来から求められている高輝度、高光拡散の性能を発揮しつつ、これら光拡散性シートを用いて液晶ディスプレイのバックライトを構成する取り扱いの際に、その光拡散層の凹凸表面に傷が入り難い、光拡散性シートを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明の光拡散性シートは、バインダー樹脂及び樹脂粒子を含有して凹凸表面を有する光拡散層を透明支持体上に積層してなる光拡散性シートであって、バインダー樹脂はアクリルポリウレタン２液硬化タイプのアクリル系樹脂を含み、光拡散層はイソシアネートを含み、樹脂粒子の平均粒子径が１６．０〜３０．０μｍであり、粒子径分布の変動係数が２５．０％以上５０．０％未満であり、光拡散層の凹凸表面の３次元表面粗さ測定における算術平均粗さが２．６４μｍ以上３．７８μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の光拡散性シートは、バインダー樹脂及び樹脂粒子を含有して凹凸表面を有する光拡散層を透明支持体上に積層してなる光拡散性シートであって、光拡散層の凹凸表面の３次元表面粗さ測定における十点平均粗さが１０．０μｍ以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
尚、本発明における３次元表面粗さ測定おける算術平均粗さ及び十点平均粗さとは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１における２次元表面粗さの算術平均粗さ及び十点平均粗さの測定方法に準じて３次元に拡張して表面形状解析装置（ＳＡＳ−２０１０ＳＡＵ−ＩＩ：名伸工機社製）を用いて測定した値である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光拡散性シート１について、図１を用いて詳細に説明する。
【００１１】
本発明の光拡散性シート１は、バインダー樹脂及び樹脂粒子を含有して凹凸表面を有する光拡散層２を透明支持体３上に積層してなる光拡散性シート１であって、前記バインダー樹脂はアクリルポリウレタン２液硬化タイプのアクリル系樹脂を含み、前記光拡散層２はイソシアネートを含み、前記樹脂粒子の平均粒子径が１６．０〜３０．０μｍであり、粒子径分布の変動係数が２５．０％以上５０．０％未満であり、前記光拡散層２の凹凸表面の３次元表面粗さ測定における算術平均粗さが２．６４μｍ以上３．７８μｍ以下及び／又は十点平均粗さが１０．０μｍ以上であるようにすることにより、高輝度且つ高光拡散の性能を発揮しつつ、更に取り扱いの際に光拡散層２の凹凸表面に傷が入り難いようにしたものである。
【００１２】
従来、光拡散層２の表面を傷つき難くするためには、光拡散層２のバインダーの架橋密度などを向上させ、特に電離放射線硬化性樹脂等を用いて塗膜硬度を上昇させるような検討がなされてきたが、必ずしも塗膜硬度と塗膜表面の傷つき難さというものは一致するものではなく、光拡散性シート１の光拡散層２としての傷つき難さを得られるに至っていないという状況にあった。そこで、表面形状に着目し鋭意検討を重ねた結果、上記のように光拡散層２の凹凸表面の３次元表面粗さ測定を行った際に、算術平均粗さを２．６４μｍ以上３．７８μｍ以下及び／又は十点平均粗さを１０．０μｍ以上にすることにより、今までには得られなかった程に凹凸表面に傷が入らなくなったものである。
【００１３】
この際に、液晶ディスプレイのバックライト用として必要な輝度を発揮するためには、光拡散性シート１としての全光線透過率が高い程に良く、７０．０％以上の全光線透過率を有していることが好ましい。より好ましくは７５．０％以上であることが望ましい。また、液晶ディスプレイのバックライト用として必要な光拡散性を発揮するためには、光拡散性シート１としてのヘーズとしても高い程に良く、８０．０％以上のヘーズを有していることが好ましい。より好ましくは８５．０％以上であることが望ましい。
【００１４】
このような全光線透過率及びヘーズは、光拡散性シート１の光拡散層２を有する表面とは反対の面（以下、光拡散層２を有する面に対して単に「裏面」という場合もある。）から光を入射した場合の値において満足していることが好ましい。
【００１５】
尚、本発明において全光線透過率及びヘーズとは、ＪＩＳ−Ｋ７１０５における全光線透過率及びヘーズの値のことであり、Ｔｄ（％）／Ｔｔ（％）×１００（％）＝Ｈ（％）〔Ｔｄ：拡散光線透過率、Ｔｔ：全光線透過率、Ｈ：ヘーズ、〕の関係を有するものである。
【００１６】
このような光拡散性シート１は、バインダー樹脂及び樹脂粒子を溶剤に分散又は溶解させた光拡散層用樹脂溶液を調整し、当該光拡散層用樹脂溶液を透明支持体３上に従来公知の塗布方法によって塗布、乾燥、製膜して積層することにより得ることができる。
【００１７】
この光拡散層２に用いられるバインダー樹脂としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、セルロース系樹脂、アセタール系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂等の光学的透明性を有する樹脂が使用できる。好ましい樹脂としては、耐候性を有しつつ高透明性であるアクリル系樹脂、特に好ましくはアクリルポリウレタン２液硬化タイプのものが挙げられ、樹脂粒子を多量に充填しても強靭な塗膜が得られるよう、架橋密度の高くなるようなＯＨ価の大きいものを使用することが望ましい。
【００１８】
樹脂粒子としては、高輝度且つ高光拡散の性能を発揮しつつ、凹凸表面の表面粗さをある一定以上付与するものである必要がある。
【００１９】
このような樹脂粒子としては、形状が実質的に真球状であって、平均粒子径が１６．０〜３０．０μｍ、より好ましくは１８．０〜２８．０μｍであることが望ましい。また、その粒子径分布の変動係数が５０．０％未満であることが好ましく、より好ましくは４５．０以下であることが望ましく、更には２０．０％以上であることが好ましく、より好ましくは２５．０％以上であることが望ましい。平均粒子径が、１６．０μｍ未満になってしまうと光拡散層２の凹凸表面の表面粗さを高くすることが難しくなり、３０．０μｍを越えてしまうと光拡散層用樹脂溶液の調整や、塗布がし難くなってしまい、高輝度且つ高光拡散の性能を発揮し難くなってしまう。粒子径分布の変動係数が５０．０％以上若しくは２０．０％未満になってしまうと、やはり高輝度且つ高光拡散の性能を発揮し難くなってしまう。
【００２０】
尚、本発明における樹脂粒子の平均粒子径及び粒子径分布の変動係数は、コールターカウンター法によって測定した値である。このコールターカウンター法とは、溶液中に分散している粒子の数及び大きさを、電気的に測定する方法であって、粒子を電解液中に分散させ、吸引力を使って電気が流れている細孔に粒子を通過させる際に、粒子の体積分だけ電解液が置換され、抵抗が増加し、粒子の体積に比例した電圧パルスを測定する方法である。従って、この電圧パルスの高さと数とを電気的に測定することにより、粒子数と個々の粒子体積を測定して、粒子径及び粒子径分布を求めるものである。
【００２１】
また、変動係数とは粒子径分布の分散状態を示す値であって、粒子径分布の標準偏差（不偏分散の平方根）を粒子径の算術平均値（平均粒子径）で除した値の百分率である。
【００２２】
以上のような樹脂粒子としては、アクリル系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、ナイロン系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、ポリエチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン系樹脂粒子、ウレタン系樹脂粒子等が挙げられる。
【００２３】
ここで、バインダー樹脂１００重量部に対する樹脂粒子の含有量としては、使用する樹脂粒子の平均粒子径や光拡散層２の厚みよって一概には言えないが、１８０〜２７０重量部、好ましくは２００〜２５０重量部であることが望ましい。１８０重量部未満になってしまうと、比較的小さな平均粒子径の樹脂粒子を使用した時に算術平均粗さを２．０μｍ以上及び／又は十点平均粗さを１０．０μｍ以上とすることが難しくなってしまうために光拡散層２の凹凸表面が傷つき易くなってしまい、２７０重量部を越えてしまうと塗膜強度が低下してやはり光拡散層２の凹凸表面が傷つき易くなってしまう恐れがある。
【００２４】
また、光拡散層２の厚みとしては、使用する樹脂粒子の平均粒子径やバインダー樹脂に対する樹脂粒子の含有量によって一概には言えないが、２５．０〜５０．０μｍ、好ましくは３０．０〜４０．０μｍであることが望ましい。２５．０μｍ以上とすることにより比較的小さな平均粒子径の樹脂粒子を使用した時にでも算術平均粗さを２．０μｍ以上及び／又は十点平均粗さを１０．０μｍ以上とし易くできるようになることで光拡散層２の凹凸表面が傷つき難くなり、５０．０μｍ以下にすることにより比較的小さな平均粒子径の樹脂粒子を使用した時にも高輝度且つ高光拡散という性能を得易くすることができるようになる。
【００２５】
尚、本発明における光拡散層２及び後述するニュートンリング防止層等の厚みとは、ＪＩＳ−Ｋ７１３０における５．１．２のＡ−２法を用いて測定した値のことであって、５点以上の測定値を平均化した値である。
【００２６】
本発明の透明支持体３としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム等の透明プラスチックフィルム等を使用できる。中でも耐候性や加工適性の観点からポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましく用いられる。
【００２７】
また、本発明の光拡散性シート１の裏面には、導光板等との密着によって発生するニュートンリングを防止するために、ニュートンリング防止層等のアンチニュートンリング処理を施すことが好ましい。このようなニュートンリング防止層としては、平均粒子径１０μｍ程度の粒子をバインダー樹脂１００重量部に対して５重量部程度で混合したものを、８〜１２μｍ程度の厚みに設けたもの等が好適に用いられる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。尚、「部」「％」は特記しない限り重量基準である。
【００２９】
［実施例１］
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３（ルミラーＴ−６０：東レ社）の一方の表面に、以下の組成の光拡散層用樹脂溶液ａを塗布し、乾燥することにより、塗膜厚み約３３μｍの光拡散層２を積層して、図１の光拡散性シート１を作製した。
【００３０】

【００３１】
［実施例２］
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３（ルミラーＴ−６０：東レ社）の一方の表面に、以下の組成の光拡散層用樹脂溶液ｂを塗布し、乾燥することにより、塗膜厚み約４０μｍの光拡散層２を積層して、図１の光拡散性シート１を作製した。
【００３２】

【００３３】
［参考例１］
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３（ルミラーＴ−６０：東レ社）の一方の表面に、以下の組成の光拡散層用樹脂溶液ｃを塗布し、乾燥することにより、塗膜厚み約２７μｍの光拡散層２を積層して、図１の光拡散性シート１を作製した。
【００３４】

【００３５】
［比較例１］
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３（ルミラーＴ−６０：東レ社）の一方の表面に、以下の組成の光拡散層用樹脂溶液ｄを塗布し、乾燥することにより、塗膜厚み約１２μｍの光拡散層２を積層して、図１の光拡散性シート１を作製した。
【００３６】

【００３７】
［比較例２］
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３（ルミラーＴ−６０：東レ社）の一方の表面に、以下の組成の光拡散層用樹脂溶液ｅを塗布し、乾燥することにより、塗膜厚み約１２μｍの光拡散層２を積層して、図１の光拡散性シート１を作製した。
【００３８】

【００３９】
［比較例３］
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３（ルミラーＴ−６０：東レ社）の一方の表面に、以下の組成の光拡散層用樹脂溶液ｆを塗布、乾燥し、高圧水銀灯で紫外線を１〜２秒照射することにより、塗膜厚み約６μｍの光拡散層２を積層して、図１の光拡散性シート１を作製した。
【００４０】

【００４１】
以上のようにして、得られた実施例１〜２、参考例１及び比較例１〜３の光拡散性シート１について、輝度の向上度合い、光拡散性、及び光拡散層２の凹凸表面の傷つき難さについて評価すると共に、併せてこれら光拡散性シート１の３次元の算術平均粗さ及び十点平均粗さの表面形状並びに全光線透過率及びヘーズの光学特性についても測定した。
【００４２】
［輝度の向上度合いの評価］
５．８インチ液晶用バックライトユニット４（コの字管ランプ一本、５ｍｍ厚の導光板）に光拡散性シート１の透明支持体３が導光板と対向するように、実施例１〜２、参考例１及び比較例１〜３の光拡散性シート１を２枚（図２）ないし３枚（図３）組み込んで正面輝度を測定すると共に、バックライトユニット単体の正面輝度を測定して、その輝度の向上度合いを評価した。具体的には次式で求めた。
〔光拡散性シートを組み込んで測定した正面輝度（ｃｄ／ｍ²）〕−〔バックライトユニット単体の正面輝度（ｃｄ／ｍ²）〕＝〔輝度向上値（ｃｄ／ｍ²）〕
これらの結果を表１に示す。
【００４３】
［光拡散性の評価］
輝度の向上度合いの評価の際に、併せて光拡散性の評価として、導光板の光拡散パターンの消去性についても目視評価し、導光板の光拡散パターンが視認できなかったものを「○」、視認できたものを「×」とした。評価結果を表１に示す。
【００４４】
［光拡散層の凹凸表面の傷つき難さ］
実施例１〜２、参考例１及び比較例１〜３で得られた光拡散性シート１の光拡散層２の凹凸表面について、表面性測定機（HEIDON-14：新東科学社）を用いて次のように評価した。まず光拡散性シート１を２枚用意し、その光拡散層２の凹凸表面同士を１ｋＰａの圧力、５ｍ／ｍｉｎの速度で擦り合わせた際に、光拡散層２の凹凸表面への傷の入り具合で評価を行い、凹凸表面に全く外観上の変化が見られなかったものを「○」、数本の傷が入ったものを「△」、十本以上の傷が入ったものを「×」とした。評価結果を表２に示す。
【００４５】
［光拡散性シート１凹凸表面の算術平均粗さ及び十点平均粗さの測定］
実施例１〜２、参考例１及び比較例１〜３で得られた光拡散性シート１について、表面形状解析装置（ＳＡＳ−２０１０ＳＡＵ−ＩＩ：明伸工機社）を用いて、３次元表面粗さ解析を行って、３次元の算術平均粗さ及び十点平均粗さを測定した。測定結果を表２に示す。
【００４６】
［光拡散性シート１の全光線透過率及びヘーズの測定］
実施例１〜２、参考例１及び比較例１〜３で得られた光拡散性シート１について、ヘーズメーター（ＨＧＭ−２Ｋ：スガ試験機社）を用いて、全光線透過率及びヘーズを測定した。尚、全光線透過率及びヘーズの測定については、光拡散性シート１の裏面から光を入射させて測定した。測定結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【表２】

【００４９】
表１，２の結果からも分かるように、実施例１〜２の光拡散性シート１は、全光線透過率が７０．０％以上且つヘーズが８０．０％以上であることから、光拡散性シート１としての高輝度且つ高光拡散の性能を発揮しており、更に３次元の算術平均粗さが２．０μｍ以上及び十点平均粗さが１０．０μｍ以上の要件を満たしていることによって、光拡散層２の凹凸表面の傷つき難さが極めて優れたものであった。
【００５０】
一方、比較例３の光拡散性シート１は、バインダー樹脂に電離放射線硬化性樹脂を用いているために塗膜自体は硬いけれども、３次元の算術平均粗さが１．０１μｍ及び十点平均粗さが４．４９μｍと低いために、必ずしも傷つき難いものではなかった。
【００５１】
また、比較例１，２の光拡散性シート１についても、３次元の算術平均粗さが２．０μｍ未満及び十点平均粗さが１０．０μｍ未満であったために、やはり光拡散層２の凹凸表面が傷つき易いものであった。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の光拡散性シートによれば、バインダー樹脂及び樹脂粒子を含有して凹凸表面を有する光拡散層を透明支持体上に積層してなる光拡散性シートであって、バインダー樹脂はアクリルポリウレタン２液硬化タイプのアクリル系樹脂を含み、光拡散層はイソシアネートを含み、樹脂粒子の平均粒子径が１６．０〜３０．０μｍであり、粒子径分布の変動係数が２５．０％以上５０．０％未満であり、光拡散層の凹凸表面の３次元表面粗さ測定における算術平均粗さが２．６４μｍ以上３．７８μｍ以下及び／又は十点平均粗さが１０．０μｍ以上であるようにすることにより、高輝度且つ高光拡散の性能を発揮しつつ、更にこれら光拡散性シートを用いて液晶ディスプレイのバックライトを構成する取り扱いの際に、その光拡散層の凹凸表面に傷が入り難い、光拡散性シートを提供することができるようになる。
【００５３】
このように光拡散層の凹凸表面に傷の入り難い光拡散性シートは、大判のサイズであっても取り扱い易いために、近年の大型化した液晶ディスプレイを構成する上で極めて有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光拡散性シートの一実施例を示す断面図。
【図２】本発明の光拡散性シートとバックライトユニットを組み合わせた一使用形態の断面図。
【図３】本発明の光拡散性シートとバックライトユニットを組み合わせた他の使用形態の断面図。
【符号の説明】
１・・・光拡散性シート
２・・・光拡散層
３・・・透明支持体
４・・・バックライトユニット

Claims

バインダー樹脂及び樹脂粒子を含有して凹凸表面を有する光拡散層を透明支持体上に積層してなる光拡散性シートであって、前記バインダー樹脂はアクリルポリウレタン２液硬化タイプのアクリル系樹脂を含み、前記光拡散層はイソシアネートを含み、前記樹脂粒子の平均粒子径が１６．０〜３０．０μｍであり、粒子径分布の変動係数が２５．０％以上５０．０％未満であり、前記光拡散層の凹凸表面の３次元表面粗さ測定における算術平均粗さが２．６４μｍ以上３．７８μｍ以下であることを特徴とする光拡散性シート。
バインダー樹脂及び樹脂粒子を含有して凹凸表面を有する光拡散層を透明支持体上に積層してなる光拡散性シートであって、前記光拡散層の凹凸表面の３次元表面粗さ測定における十点平均粗さが１０．０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散性シート。
前記バインダー樹脂１００重量部に対する前記樹脂粒子の含有量が１８０〜２７０重量部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光拡散性シート。
前記光拡散層の厚みが２５．０〜５０．０μｍであることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の光拡散性シート。
請求項１〜４何れか１項記載の光拡散性シートを、２枚又は３枚重ね合わせたことを特徴とする光拡散性シート。