JP5065664B2 - 液晶表示装置用光拡散シート - Google Patents

Description

本発明は、透過光線を拡散させる光拡散機能と共に近赤外線吸収機能を有する液晶表示装置用光拡散シートに関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、薄型、軽量、低消費電力等の特徴を活かしてフラットパネルディスプレイとして多用され、その用途は携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ、テレビなどの情報用表示デバイスとして年々拡大している。近年、液晶表示装置に要求される特性は、用途により様々であるが、明るい（高輝度化）、見やすい（広視野角化）、省エネルギー化、薄型軽量化等が挙げられる。

従来の一般的な液晶表示装置は、図６に示すように、液晶表示素子５１、各種の光学シート５２及びバックライト５３が表面側から裏面側にこの順に重畳された構造を有している。液晶表示素子５１は、一対の偏光板５４，５５間に液晶セル５６が挟持された構造を有し、ＴＮ、ＩＰＳ等の様々な表示モードが提案されている。バックライト５３は、液晶表示素子５１を裏面側から照らして発光させるものであり、エッジライト型（サイドライト型）、直下型など形態が普及している。各種光学シート５２は、液晶表示素子５１及びバックライト５３間に重畳されており、バックライト５３の表面から出射された光線を効率良くかつ均一に液晶表示素子５１全面に入射させるべく、法線方向側への屈折、拡散等の光学的機能を有する光拡散シート、プリズムシート等を備えている。

液晶表示素子５１の偏光板５４，５５は、吸収２色性により原理的に５０％の光が吸収されるため、液晶表示装置の光の利用効率を低下する大きな理由の一つとなっている。かかる偏光板５４，５５による光の利用効率を低下を改善すべく、液晶表示装置における裏面側偏光板５５の裏面側に反射偏光板（偏光分離器）を重畳する技術や、裏面側偏光板５５の代わりに反射偏光板を用いる技術が開発されている。この反射偏光板は、裏面側偏光板５５の透過軸成分についてはそのまま透過させ、それ以外の偏光成分を下方側へ戻すことで、光線を再利用するものである。

また光学シート５２は、具体的には光拡散シート、プリズムシート等であり、一般的には合成樹脂製の透明な基材層と、この基材層の表面に積層される光拡散層、プリズム列層等の光学層とを備えている（例えば特開２０００−８９００７号公報、特開２００４−４９７０号公報等参照）。これらの従来の光学シート５２は、所定の構造を有する光学層によって法線方向側への屈折、拡散等の光学的機能を奏するよう構成されており、可視光の制御を意図している。
特開２０００−８９００７号公報 特開２００４−４９７０号公報

今日まで液晶表示装置からは近赤外線の放出がないと考えられていたため、上記従来の液晶表示装置は、高輝度化、広視野角化、省エネルギー化、薄型軽量化等の向上を意図して設計されており、近赤外線の放出を防止するような機能を有していない。

しかし、本発明者は、上記従来の液晶表示装置からもバックライト５３の光源として使用される冷陰極管等に起因して近赤外線が放出されていることを見出した。このように液晶表示装置から放出される近赤外線により、近赤外線を使用するテレビ、エアコン、ビデオ等の家電機器のリモートコントロールシステムに誤作動を引き起こすおそれがある。また人体に悪影響を及ぼすおそれもある。特に今日では、液晶表示装置の大画面化が促進され、バックライト５３の出力が増大する傾向にあるため、上述の近赤外線の放出による影響が大きくなると見込まれる。

本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、光拡散機能に加えて近赤外線吸収機能を有し、液晶表示装置の近赤外線の放出及び輝度等の性能の低下を抑制することができる液晶表示装置用光拡散シートの提供を目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた発明は、
透明な基材層と、この基材層の表面側に積層される光拡散層と、この基材層の裏面側に積層されるスティッキング防止層とを備える液晶表示装置用光拡散シートであって、
上記光拡散層が光拡散剤とそのバインダーとを有し、
上記光拡散層の表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上０．５μｍ以下で、表面粗さ（Ｒｙ）が１μｍ以上２０μｍ以下であり、この光拡散層を構成する素材の屈折率が１．３以上１．８以下であり、
上記スティッキング防止層が、互いに離間して分散するビーズとそのバインダーとを有し、
上記スティッキング防止層の厚み（上記ビーズが存在しない部分でのバインダー部分の厚み）が、１μｍ以上１０μｍ以下であり、
上記スティッキング防止層のバインダーが近赤外線吸収剤を含有し、
上記近赤外線吸収剤の配合量が、マトリックスの合成樹脂１００質量部（固形分換算）に対し、１質量部以上４０質量部以下であり、
近赤外線透過率が５０％以下であることを特徴とする液晶表示装置用光拡散シートである。

当該液晶表示装置用光拡散シートは、近赤外線吸収剤を含有し、近赤外線吸収率が５０％以下に調整されているため、液晶表示装置のバックライトから放出される近赤外線を効果的に吸収し、近赤外線の外部への放出を抑制することができる。そのため、当該液晶表示装置用光拡散シートは、液晶表示装置から放出される近赤外線による人体への悪影響や様々な家電リモートコントロール機器の誤作動を防止することができる。

当該液晶表示装置用光拡散シートは、上記基材層の裏面側に、バインダー中にビーズが分散するスティッキング防止層を備える。このように基材層の裏面側にスティッキング防止層を備えることで、例えば液晶表示装置において、当該光拡散シートの裏面側に配設される導光板、プリズムシート等とのスティッキングが防止される。

上記基材層及び／又は光拡散層に近赤外線吸収剤を含有するとよい。このように近赤外線吸収剤を光拡散シートの基本構成層に混練することで、層数を増やすことなく近赤外線吸収機能が発現され、当該光拡散シートの薄型化及び輝度の低下防止に寄与する。

一方、上記近赤外線吸収剤を含有する近赤外線吸収層を備えてもよい。このように近赤外線吸収層を別途設けることで、光拡散シートの光拡散性等の光学的設計が容易になり、かつ近赤外線吸収機能の制御も容易かつ確実になる。

当該液晶表示装置用光拡散シートにおいて、可視光透過率としては５０％以上、全光線透過率としては５０％以上が好ましい。このように可視光透過率及び全光線透過率を上記範囲とすることで、当該液晶表示装置用光拡散シートが近赤外線吸収機能を有することに起因する液晶表示装置の輝度の低下を抑制することができる。

上記基材層のリタデーション値としては５０ｎｍ以下が好ましい。液晶表示装置において、光線の利用効率を向上させるべく、液晶表示素子の裏面側偏光板（又はその裏面側の反射偏光板）の透過方向に入射光線の偏光方向（光線の偏光成分の最大平面方向）が合致するようバックライト、各種光学シート等の偏光特性が設計されている。そのため、このように基材層のリタデーション値を小さくすることで、当該液晶表示装置用光拡散シートによる透過光線の偏光方向の変換作用を抑制し、偏光板等の透過軸方向への偏光の最適化及び制御性に対して当該液晶表示装置用光拡散シートが及ぼす影響を抑制することができる。

上記基材層を構成するマトリックス樹脂としてはポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネートを用いとよい。かかるポリエチレンテレフタレートは安価でかつ強度、耐熱性等の諸機能に優れるため、基材層をポリエチレンテレフタレートを主ポリマーとして形成することで、当該液晶表示装置用光拡散シートの低コスト性、強度、耐熱性、熱的寸法安定性等が促進される。またポリカーボネートはリタデーション値の制御が容易であるため、基材層をポリカーボネートを主ポリマーとして形成することで、当該液晶表示装置用光拡散シートのリタデーション値を上述のような小さい範囲等に容易かつ確実に調整することができる。

上記基材層の平均厚さとしては２５μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。上述のように液晶表示装置から放出される近赤外線による悪影響は大画面の液晶表示装置ほど大きいと考えられるが、このように基材層の平均厚さを上記範囲とすることで、当該液晶表示装置用光拡散シートの強度、撓み防止性等の特性が向上し、液晶表示装置の大画面化に対応することができる。

上記光拡散層における表面粗さ（Ｒａ）としては０．１μｍ以上０．５μｍ以下、表面粗さ（Ｒｙ）としては１μｍ以上２０μｍ以下である。このように光拡散層の表面粗さ（Ｒａ）及び表面粗さ（Ｒｙ）を上記範囲とすることで、当該液晶表示装置用光拡散シートの全光線透過率の低下を抑制しつつ液晶表示装置の画面のギラツキを防止することができる。

上記光拡散層は、光拡散剤とそのバインダーとを有するビーズ塗工層からなり、この光拡散層は、微小な凹凸形状を有することができる。かかるビーズ塗工シートなどの光学シートは通常液晶表示装置に使用されているため、当該手段のように一般的に備えられる光学シートとして当該液晶表示装置用光拡散シートを用いることで、液晶表示装置の光学シートの装備枚数の増大を招来することなく、近赤外線の放出が防止され、家電リモートコントロール機器の誤作動を防止することができる。

なお、本発明において、「近赤外線透過率」とは波長が９００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の光線の透過率を意味し、「可視光透過率」とは波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光線の透過率を意味する。また「表面粗さ（Ｒａ）」は算術平均粗さを意味し、「表面粗さ（Ｒｙ）」とは最大粗さを意味する。

以上説明したように、本発明の液晶表示装置用光拡散シートは、光拡散機能に加えて近赤外線吸収機能を有し、液晶表示装置からの近赤外線の放出に起因する家電リモートコントロール機器の誤作動等の弊害を防止することができ、かつ液晶表示装置の輝度等の性能の低下を抑制することができる。

以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図、図２は図１の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図、図３は図１及び図２の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図、図４は図１、図２及び図３の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図、図５は図１、図２、図３又は図４の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図である。

図１の液晶表示装置用光拡散シート１は、基材層２と、基材層２の表面に積層される光拡散層３と、基材層２の裏面に積層される近赤外線吸収層４とを備えている。

基材層２は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されている。かかる基材層２に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等が挙げられる。中でも、透明性に優れ、強度、耐熱性、熱的寸法安定性、撓み防止性が高いポリエチレンテレフタレートが好ましく、リタデーション値の制御性に優れるポリカーボネートが好ましい。

基材層２の平均厚みとしては、特に限定されないが、２５μｍ以上１０００μｍ以下、特に１５０μｍ以上８００μｍ以下、さらに１８８μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。基材層２の平均厚みが上記範囲未満であると、当該液晶表示装置用光拡散シートの強度、撓み防止性等の特性が低下し、液晶表示装置の大画面化に対応することができなくなるおそれがある。一方、基材層２の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうおそれがあり、また液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。

光拡散層３は、表面に微小かつランダムな凹凸形状を有している。この光拡散層３表面の微細凹凸形状により、透過光線を拡散させる機能が奏される。光拡散層３は、基材層２と一体でも別体でもよい。光拡散層３は、上記基材層２と同様の合成樹脂から形成されており、凹凸形状の成形性に優れる紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等の活性エネルギー線硬化型樹脂、透明性及び強度に優れるポリエチレンテレフタレート及びリタデーション値の制御性に優れるポリカーボネートが特に好ましい。また基材層２としてポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はポリカーボネートフィルムを用い、その上に紫外線硬化性樹脂などで光拡散層３を形成することも好ましい。

光拡散層３の表面粗さ（Ｒａ）としては、０．１μｍ以上０．５μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以上０．４μｍ以下が特に好ましい。また光拡散層３の表面粗さ（Ｒｙ）としては、１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上１５μｍ以下が特に好ましい。このように光拡散層３の表面粗さ（Ｒａ）及び表面粗さ（Ｒｙ）を上記範囲とすることで、当該液晶表示装置用光拡散シート１の全光線透過率の低下を抑制しつつ液晶表示装置の画面のギラツキを効果的に防止することができる。

光拡散層３を構成する素材の屈折率の下限としては１．３が好ましく、１．４５が特に好ましい。一方、この素材の屈折率の上限としては１．８が好ましく、１．６が特に好ましい。この範囲の中でも、光拡散層３を構成する素材の屈折率としては１．５が最も好ましい。このように光拡散層３を構成する素材の屈折率を上記範囲とすることで、表面の凹凸形状におけるレンズ的屈折作用が効果的に奏され、当該液晶表示装置用光拡散シート１の拡散機能が高められる。

なお、基材層２及び光拡散層３には、上記の合成樹脂の他、例えばフィラー、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。

近赤外線吸収層４は、マトリックス（バインダー）である合成樹脂と、この合成樹脂中に混合される近赤外線吸収剤とを有している。近赤外線吸収層４に使用される合成樹脂としては、光線を透過させるよう透明、特に無色透明のものであれば特に限定されるものではなく、具体的には上述の活性エネルギー線硬化型樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等を挙げることができる。中でも、成形性が良好な活性エネルギー線硬化型樹脂、透明性が高いアクリル系樹脂、リタデーション値の制御性が良好なポリカーボネート系樹脂が好ましい。

近赤外線吸収剤としては、可視光に対して透過率が高く、かつ近赤外光を多く吸収するものが好ましく、具体的には（ａ）イモニウム系化合物、ジイモニウム系化合物、アルミニウム塩系化合物、ニトロソ化合物及びその金属錯塩、シアニン系化合物、スクワリリウム系化合物、チオールニッケル錯塩系化合物、フタロシアニン系化合物、トリアリルメタン系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、アミノ化合物等の有機系近赤外線吸収剤、（ｂ）カーボンブラック、酸化アンチモン又は酸化インジウムをドープした酸化錫、周期表の４、５又は６族に属する金属の酸化物、炭化物又はホウ化物等の無機系近赤外線吸収剤が挙げられ、これらの化合物を適宜組み合わせて使用することができる。中でも、近赤外線吸収性、可視光透過性、耐熱性、耐光性等に優れるイモニウム系化合物、ジイモニウム系化合物又はアルミニウム塩系化合物が特に好ましい。

近赤外線吸収層４をフィルム（シート）成形する場合の近赤外線吸収剤の配合量としては、マトリックスの合成樹脂１００質量部（固形分換算）に対し、０．０１質量部以上８質量部以下が好ましく、０．０３質量部以上１質量部以下が特に好ましい。一方、近赤外線吸収層４を塗工成形する場合の近赤外線吸収剤の配合量としては、マトリックスの合成樹脂１００質量部（固形分換算）に対し、１質量部以上４０質量部以下が好ましく、２質量部以上１５質量部以下が特に好ましい。近赤外線吸収剤の配合量が上記範囲より小さいと十分な近赤外線吸収機能が得られないおそれがあり、逆に近赤外線吸収剤の配合量が上記範囲を超えると可視光の透過率が低下するおそれがある。

近赤外線吸収層４の平均厚さとしては、上記近赤外線吸収剤の配合量との関係から可視光透過性及び近赤外線吸収性が好適にバランスするよう適宜決定される。具体的には、フィルム（シート）成形する場合の近赤外線吸収層４の平均厚さとしては、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下が特に好ましい。一方、塗工成形する場合の近赤外線吸収層４の平均厚さとしては、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上２０μｍ以下が特に好ましい。

なお、近赤外線吸収層４には、上記合成樹脂及び近赤外線吸収剤の他、例えば酸化防止剤、ハロゲン剤、リン酸系などの難燃剤、耐熱老化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤等を配合することができる。

当該液晶表示装置用光拡散シート１の製造方法としては、上記構造のものが形成できれば特に限定されるものではなく、種々の方法が採用される。基材層２及び光拡散層３の形成方法としては、基材層２を作成した後に光拡散層３を別に形成する方法と、基材層２と光拡散層３とを一体成形する方法とが可能であり、具体的には、
（ａ）光拡散層３の表面の反転形状を有するシート型に合成樹脂を積層し、そのシート型を剥がすことで形成する方法、
（ｂ）光拡散層３の表面の反転形状を有する金型に溶融樹脂を注入する射出成型法、
（ｃ）シート化された樹脂を再加熱して前記と同様の金型と金属板との間にはさんでプレスして形状を転写する方法、
（ｄ）光拡散層３の表面の反転形状を周面に有するロール型と他のロールとのニップに溶融状態の樹脂を通し、上記形状を転写する押出しシート成形法、
（ｅ）基材層２に紫外線硬化型樹脂を塗布し、上記と同様の反転形状を有するシート型、金型又はロール型に押さえ付けて未硬化の紫外線硬化型樹脂に形状を転写し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
（ｆ）上記と同様の反転形状を有する金型又はロール型に未硬化の紫外線硬化性樹脂を充填塗布し、基材層２で押さえ付けて均し、紫外線をあてて紫外線硬化型樹脂を硬化させる方法、
（ｇ）紫外線硬化型樹脂の代わりに電子線硬化型樹脂を使用する方法
などがある。

次に、近赤外線吸収層４の形成方法としては、具体的には、
（ａ）上述の合成樹脂及び近赤外線吸収剤を有機溶媒に溶解又は分散させた塗工液を調整し、この塗工液を基材層２の裏面にディッピング法、フローコート法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、ロールコート法、ブレードコート法及びエアーナイフコート法等の塗工方法で塗工し、硬化させる方法、
（ｂ）上述の合成樹脂及び近赤外線吸収剤の混合物を光硬化、射出成形、Ｔダイ成形、カレンダー成形、圧縮成形、キャスティング等の方法を用いてフィルム状あるいはシート状に成形し、基材層２の裏面に接着する方法、
（ｃ）上述の合成樹脂及び近赤外線吸収剤の混合物をＴダイ等を用いたドライラミネーションにより直接基材層２の裏面に積層する方法
等がある。

当該液晶表示装置用光拡散シート１は、近赤外線吸収剤を含有する近赤外線吸収層４を備えていることから、液晶表示装置のバックライトから放出される近赤外線を効果的に吸収し、近赤外線の外部への放出を抑制することができる。そのため、当該液晶表示装置用光拡散シート１は、液晶表示装置から放出される近赤外線に起因する家電機器のリモートコントロールシステムの誤作動や人体への悪影響を防止することができる。

当該液晶表示装置用光拡散シート１の近赤外線透過率としては、５０％以下とされており、３０％以下が好ましく、１０％以下が特に好ましい。近赤外線透過率を上記範囲とすることで、液晶表示装置から放出される近赤外線に起因する家電機器のリモートコントロールシステムの誤作動や人体への悪影響等の不都合を効果的に防止することができる。

当該液晶表示装置用光拡散シート１において、可視光透過率としては５０％以上、全光線透過率としては５０％以上が好ましい。このように可視光透過率及び全光線透過率を上記範囲とすることで、当該液晶表示装置用光拡散シート１が近赤外線吸収機能を有することに起因する液晶表示装置の輝度の低下を抑制することができる。

上記基材層２のリタデーション値としては５０ｎｍ以下が好ましい。このように基材層２のリタデーション値を比較的小さくすることで、当該液晶表示装置用光拡散シート１の透過光線に対する偏光方向の変換作用を抑制し、液晶表示装置における偏光板等の透過軸方向への偏光の最適化及び制御性に対して当該液晶表示装置用光拡散シート１が及ぼす影響を抑制することができる。そのため、液晶表示装置において、上述のような光学的作用に弊害を生じることなく当該液晶表示装置用光拡散シート１を液晶表示素子の裏面に接近する部分、特に裏面側偏光板の裏面側（裏面側偏光板と反射偏光板の間）に積層することができ、その結果、光線の利用効率の低下を抑制し、近赤外線吸収機能を有することに起因する液晶表示装置の輝度の低下を格段に抑制することができる。

図２の液晶表示装置用光拡散シート１１は、基材層１２と、基材層１２の表面に積層される光拡散層３とを備えている。当該光拡散層３は、基材層１２と別に成形されており、その内容は上記図１の液晶表示装置用光拡散シート１と同様である。

基材層１２は、合成樹脂中に近赤外線吸収剤が混練されている。この基材層１２の平均厚さ、使用される合成樹脂、リタデーション値等は、上記液晶表示装置用光拡散シート１の基材層２と同様である。また基材層１２における近赤外線吸収剤の具体的内容、配合量等は、上記液晶表示装置用光拡散シート１の近赤外線吸収層４と同様である。さらに当該液晶表示装置用光拡散シート１１の近赤外線透過率、可視光透過率及び全光線透過率も、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様である。

当該液晶表示装置用光拡散シート１１は、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様に液晶表示装置のバックライトから放出される近赤外線を効果的に吸収し、近赤外線の外部への放出を抑制することができる。また当該液晶表示装置用光拡散シート１１は、近赤外線吸収層を省略することができるため、液晶表示装置の輝度及び薄型化を促進することができる。

図３の液晶表示装置用光拡散シート２１は、基材層２２と、基材層２２の表面に積層される光拡散層２３とを備えている。この基材層２２と光拡散層２３とは、一体成形されている。

基材層２２及び光拡散層２３は、合成樹脂中に近赤外線吸収剤が混練されている。この基材層１２の平均厚さ、使用される合成樹脂、リタデーション値等は、上記液晶表示装置用光拡散シート１の基材層２と同様である。光拡散層２３の形状、表面粗さ等は、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様である。また基材層１２及び光拡散層２３における近赤外線吸収剤の具体的内容、配合量等は、上記液晶表示装置用光拡散シート１の近赤外線吸収層４と同様である。さらに当該液晶表示装置用光拡散シート２１の近赤外線透過率、可視光透過率及び全光線透過率も、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様である。

当該液晶表示装置用光拡散シート２１は、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様に液晶表示装置のバックライトから放出される近赤外線を効果的に吸収し、近赤外線の外部への放出を抑制することができる。また当該液晶表示装置用光拡散シート２１は、近赤外線吸収層を省略することができるため、液晶表示装置の輝度及び薄型化を促進することができる。さらに当該液晶表示装置用光拡散シート２１は、基材層２２及び光拡散層２３が一体成形であるため、高い製造容易性を有し、低コスト性を促進することができる。

図４の液晶表示装置用光拡散シート３１は、基材層２と、基材層２の表面に積層される光拡散層３２と、基材層２の裏面に積層される近赤外線吸収層４とを備えている。当該液晶表示装置用光拡散シート３１の基材層２及び近赤外線吸収層４は、上記図１の液晶表示装置用光拡散シート１と同様である。

光拡散層３２は、基材層２表面に略均一かつ緻密に敷設される光拡散剤３３と、その光拡散剤３３を固定するバインダー３４とを備えている。かかる光拡散剤３３はバインダー３４で被覆されている。このように光拡散層３２中に含有する光拡散剤３３によって、光拡散層３２を裏側から表側に透過する光線を均一に拡散させることができる。また光拡散剤３３によって光拡散層３２の表面に微細な凸部が略均一かつ略緻密に形成されている。このように液晶表示装置用光拡散シート３１表面に形成される微細な凹凸のレンズ的屈折作用により、光線をより良く拡散させることができる。光拡散層３２の平均厚みは、特には限定されないが、例えば１μｍ以上３０μｍ以下程度とされている。

光拡散剤３３は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、具体的には、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料としては、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等を用いることができる。これらの中でも、透明性が高いアクリル樹脂が好ましく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が特に好ましい。

光拡散剤３３の形状は、特に限定されるものではなく、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡散性に優れる球状のビーズが好ましい。

光拡散剤３３の平均粒子径の下限としては１μｍ、特に２μｍ、さらに５μｍが好ましく、光拡散剤３３の平均粒子径の上限としては５０μｍ、特に２０μｍ、さらに１５μｍが好ましい。これは、光拡散剤３３の平均粒子径が上記範囲未満であると、光拡散剤３３によって形成される光拡散層３２表面の凹凸が小さくなり、光拡散シートとして必要な光拡散性を満たさないおそれがあり、逆に、光拡散剤３３の平均粒子径が上記範囲を越えると、液晶表示装置用光拡散シート３１の厚さが増大し、かつ、均一な拡散が困難になることからである。

光拡散剤３３の配合量（バインダー３４の形成材料であるポリマー組成物中の基材ポリマー１００部に対する固形分換算の配合量）の下限としては１０部、特に２０部、さらに５０部が好ましく、この配合量の上限としては５００部、特に３００部、さらに２００部が好ましい。これは、光拡散剤３３の配合量が上記範囲未満であると、光拡散性が不十分となってしまい、一方、光拡散剤３３の配合量が上記範囲を越えると光拡散剤３３を固定する効果が低下することからである。なお、プリズムシートの表面側に配設される所謂上用光拡散シートの場合、高い光拡散性を必要とされないため、光拡散剤３３の配合量としては１０部以上４０部以下、特に１０部以上３０部以下が好ましい。

バインダー３４は、基材ポリマーを含むポリマー組成物を架橋硬化させることで形成される。このバインダー３４によって基材層２の表面全面に光拡散剤３３が略等密度に配置固定される。なお、このバインダー３４を形成するためのポリマー組成物は、その他に例えば、微小無機充填剤、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等が適宜配合されてもよい。

上記基材ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを１種又は２種以上混合して使用することができる。特に、上記基材ポリマーとしては、加工性が高く、塗工等の手段で容易に光拡散層３２を形成することができるポリオールが好ましい。またバインダー３４に用いられる基材ポリマーは、光線の透過性を高める観点から透明が好ましく、無色透明が特に好ましい。

当該ポリマー組成物の基材ポリマーとして用いられるポリオールとしては、ポリエステルポリオール、及び、上記水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、（メタ）アクリル単位等を有するアクリルポリオールが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールを基材ポリマーとするバインダー３４は耐候性が高く、光拡散層３２の黄変等を抑制することができる。なお、このポリエステルポリオールとアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。

なお、上記ポリエステルポリオール及びアクリルポリオール中の水酸基の個数は、１分子当たり２個以上であれば特に限定されないが、固形分中の水酸基価が１０以下であると架橋点数が減少し、耐溶剤性、耐水性、耐熱性、表面硬度等の被膜物性が低下する傾向がある。

上記ポリマー組成物中には微小無機充填剤を含有するとよい。このバインダー３４中に微小無機充填剤を含有することで、光拡散層３２ひいては液晶表示装置用光拡散シート３１の耐熱性が向上する。この微小無機充填剤を構成する無機物としては、特に限定されるものではなく、無機酸化物が好ましい。この無機酸化物は、金属元素が主に酸素原子との結合を介して３次元のネットワークを構成した種々の含酸素金属化合物と定義される。また無機酸化物を構成する金属元素としては、例えば元素周期律表第２族〜第６族から選ばれる元素が好ましく、元素周期律表第３族〜第５族から選ばれる元素がさらに好ましい。特に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒから選択される元素が好ましく、金属元素がＳｉであるコロイダルシリカが、耐熱性向上効果及び均一分散性の面で微小無機充填剤として最も好ましい。また、微小無機充填剤の形状は、球状、針状、板状、鱗片状、破砕状等の任意の粒子形状でよく、特に限定されない。

微小無機充填剤の平均粒子径の下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍが特に好ましい。一方、微小無機充填剤の平均粒子径の上限としては５０ｎｍが好ましく、２５ｎｍが特に好ましい。これは、微小無機充填剤の平均粒子径が上記範囲未満では、微小無機充填剤の表面エネルギーが高くなり、凝集等が起こりやすくなるためであり、逆に、平均粒子径が上記範囲を超えると、短波長の影響で白濁し、液晶表示装置用光拡散シート３１の透明性を完全に維持することができなくなることからである。

微小無機充填剤の基材ポリマー１００部に対する配合量（無機物成分のみの配合量）の下限としては固形分換算で５部が好ましく、５０部が特に好ましい。一方、微小無機充填剤の上記配合量の上限としては５００部が好ましく、２００部がより好ましく、１００部が特に好ましい。これは、微小無機充填剤の配合量が上記範囲未満であると、液晶表示装置用光拡散シート３１の耐熱性を十分に発現することができなくなってしまうおそれがあり、逆に、配合量が上記範囲を越えると、ポリマー組成物中への配合が困難になり、光拡散層３２の光線透過率が低下するおそれがあることからである。

微小無機充填剤としては、その表面に有機ポリマーが固定されたものを用いるとよい。このように有機ポリマー固定微小無機充填剤を用いることで、バインダー３４中での分散性やバインダー３４との親和性の向上が図られる。この有機ポリマーについては、その分子量、形状、組成、官能基の有無等に関して特に限定はなく、任意の有機ポリマーを使用することができる。また有機ポリマーの形状については、直鎖状、分枝状、架橋構造等の任意の形状のものを使用することができる。

なお、微小無機充填剤は、微粒子内に有機ポリマーを包含していてもよい。このことにより、微小無機充填剤のコアである無機物に適度な軟度および靱性を付与することができる。

上記基材ポリマーとしてはシクロアルキル基を有するポリオールが好ましい。このように、バインダー３４を構成する基材ポリマー（ポリオール）中にシクロアルキル基を導入することで、バインダー３４の撥水性、耐水性等の疎水性が高くなり、高温高湿条件下での当該液晶表示装置用光拡散シート３１の耐撓み性、寸法安定性等が改善される。また、光拡散層３２の硬度、耐候性、肉持感、耐溶剤性等の塗膜基本性能が向上する。さらに、表面に有機ポリマーが固定された微小無機充填剤との親和性及び微小無機充填剤の均一分散性がさらに良好になる。

上記シクロアルキル基としては特に限定されず、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロペンタデシル基、シクロヘキサデシル基、シクロヘプタデシル基、シクロオクタデシル基等が挙げられる。

上記シクロアルキル基を有するポリオールは、シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体を共重合することで得られる。このシクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体とは、シクロアルキル基を分子内に少なくとも１つ有する重合性不飽和単量体である。この重合性不飽和単量体としては特に限定されず、例えば、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロドデシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

また、ポリマー組成物中には硬化剤としてイソシアネートを含有するとよい。このようにポリマー組成物中にイソシアネート硬化剤を含有することで、より一層強固な架橋構造となり、光拡散層３２の被膜物性がさらに向上する。このイソシアネートとしては上記多官能イソシアネート化合物と同様の物質が用いられる。中でも、被膜の黄変色を防止する脂肪族系イソシアネートが好ましい。

さらに、ポリマー組成物中に帯電防止剤を混練するとよい。このように帯電防止剤が混練されたポリマー組成物からバインダー３４を形成することで、当該液晶表示装置用光拡散シート３１に帯電防止効果が発現され、ゴミを吸い寄せたり、プリズムシート等との重ね合わせが困難になる等の静電気の帯電により発生する不都合を防止することができる。また、帯電防止剤を表面にコーティングすると表面のベタツキや汚濁が生じてしまうが、このようにポリマー組成物中に混練することでかかる弊害は低減される。この帯電防止剤としては、特に限定されるものではなく、例えばアルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン系帯電防止剤、第四アンモニウム塩、イミダゾリン化合物等のカチオン系帯電防止剤、ポリエチレングリコール系、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアリン酸エステル、エタノールアミド類等のノニオン系帯電防止剤、ポリアクリル酸等の高分子系帯電防止剤などが用いられる。中でも、帯電防止効果が比較的大きいカチオン系帯電防止剤が好ましく、少量の添加で帯電防止効果が奏される。

また、上記ポリマー組成物中に紫外線吸収剤を含有するとよい。このように紫外線吸収剤を含有するポリマー組成物からバインダー３４を形成することで、当該液晶表示装置用光拡散シート３１に紫外線カット機能が付与され、バックライトユニットのランプから発せられる微量の紫外線をカットし、紫外線による液晶層の破壊を防止することができる。

この紫外線吸収剤としては、紫外線を吸収し、効率よく熱エネルギーに変換できるもので、かつ、光に対して安定な化合物であれば特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。中でも、紫外線吸収機能が高く、上記基材ポリマーとの相溶性が良好で、基材ポリマー中に安定して存在するサリチル酸系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びシアノアクリレート系紫外線吸収剤が好ましく、これらの群より選択される１種又は２種以上のものを用いるとよい。また紫外線吸収剤としては、分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマー（例えば、（株）日本触媒の「ユーダブルＵＶ」シリーズなど）も好適に使用される。かかる分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマーを用いることで、バインダー３４の主ポリマーとの相溶性が高く、紫外線吸収剤のブリードアウト等による紫外線吸収機能の劣化を防止することができる。なお、分子鎖に紫外線吸収基を有するポリマーをバインダー３４の基材ポリマーとすることも可能である。また、この紫外線吸収基が結合されたポリマーをバインダー３４の基材ポリマーとし、さらにこの基材ポリマー中に紫外線吸収剤を含有することも可能であり、紫外線吸収機能をより向上させることができる。

バインダー３４の基材ポリマーに対する上記紫外線吸収剤の含有量の下限としては０．１質量％、特に１質量％、さらに３質量％が好ましく、紫外線吸収剤の上記含有量の上限としては１０質量％、特に８質量％、さらに５質量％が好ましい。これは、基材ポリマーに対して紫外線吸収剤の質量比が上記下限より小さいと、液晶表示装置用光拡散シート３１の紫外線吸収機能を効果的に奏することができないためであり、逆に、紫外線吸収剤の質量比が上記上限を超えると、基材ポリマーに悪影響を及ぼし、バインダー３４の強度、耐久性等の低下をもたらすことからである。

上記紫外線吸収剤に代え又は紫外線吸収剤と共に、紫外線安定剤（分子鎖に紫外線安定基が結合した基材ポリマーを含む）を使用することも可能である。この紫外線安定剤により、紫外線で発生するラジカル、活性酸素等が不活性化され、紫外線安定性、耐候性等を向上させることができる。この紫外線安定剤としては、紫外線に対する安定性が高いヒンダードアミン系紫外線安定剤が好適に用いられる。なお、紫外線吸収剤と紫外線安定剤を併用することで、紫外線による劣化防止及び耐候性が格段に向上する。

次に、当該液晶表示装置用光拡散シート３１の製造方法について説明する。当該液晶表示装置用光拡散シート３１の製造方法は、（ａ）バインダー３４を構成するポリマー組成物に光拡散剤３３を混合することで光拡散層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）この光拡散層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層３２を積層する工程と、（ｃ）近赤外線吸収層４を積層する工程とを有する。この近赤外線吸収層４の積層手段は、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様である。

当該液晶表示装置用光拡散シート３１は、光拡散層３２中に含有する光拡散剤３３の界面での反射や屈折及び光拡散層３２表面に形成される微細凹凸での屈折により、高い光拡散機能を有し、この光拡散機能に起因して法線方向側への屈折機能（集光拡散機能）を有している。また当該液晶表示装置用光拡散シート３１は、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様に、近赤外線吸収剤を含有する近赤外線吸収層４によって液晶表示装置のバックライトから放出される近赤外線を効果的に吸収し、液晶表示装置から放出される近赤外線に起因する家電機器のリモートコントロールシステムの誤作動や人体への悪影響を防止することができる。さらに当該液晶表示装置用光拡散シート３１は、通常液晶表示装置に使用されている一般的な光拡散シートと代替することで、液晶表示装置の光学シートの装備枚数の増大を招来することなく、近赤外線の放出が防止され、ひいては近赤外線吸収機能の発現に起因する液晶表示装置の輝度の低下を抑制することができる。

図５の液晶表示装置用光拡散シート４１は、基材層２と、基材層２の表側に積層される光拡散層３２と、基材層２の裏面に積層される近赤外線吸収層４と、近赤外線吸収層４の裏面に積層されるスティッキング防止層４２とを備えている。当該液晶表示装置用光拡散シート４１における基材層２及び近赤外線吸収層４は上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様であり、光拡散層３２は上記液晶表示装置用光拡散シート３１と同様である。

スティッキング防止層４２は、バインダー４４と、このバインダー４４中に分散するビーズ４３とを備えている。このバインダー４４も、上記光拡散層３２のバインダー３４と同様のポリマー組成物を架橋硬化させることで形成される。また、ビーズ４３の材料としては光拡散層３２の光拡散剤３３と同様のものが用いられる。なお、このスティッキング防止層４２の厚み（ビーズ４３が存在しない部分でのバインダー４４部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされている。

このビーズ４３の配合量は比較的少量とされ、ビーズ４３は互いに離間してバインダー４４中に分散し、ビーズ４３の多くはその下端がバインダー４４からごく少量突出している。そのため、この液晶表示装置用光拡散シート４１を導光板と積層すると、突出したビーズ４３の下端が導光板等の表面に当接し、液晶表示装置用光拡散シート４１の裏面の全面が導光板等と当接することがない。これにより、液晶表示装置用光拡散シート４１と導光板等とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが抑えられる。

次に、液晶表示装置用光拡散シート４１の製造方法を説明する。当該液晶表示装置用光拡散シート４１の製造方法は、（ａ）バインダー３４を構成するポリマー組成物に光拡散剤３３を混合することで光拡散層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）この光拡散層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層３２を積層する工程と、（ｃ）基材層２の裏面に近赤外線吸収層４を積層する工程と、（ｄ）バインダー４４を構成するポリマー組成物にビーズ４３を混合することでスティッキング防止層用塗工液を製造する工程と、（ｅ）このスティッキング防止層用塗工液を近赤外線吸収層４の裏面に塗工することでスティッキング防止層４２を積層する工程とを有する。この近赤外線吸収層４の積層手段は、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様である。

当該液晶表示装置用光拡散シート４１は、上記液晶表示装置用光拡散シート３１と同様に光拡散層３２によって高い光拡散機能（集光拡散機能）を有している。また当該液晶表示装置用光拡散シート４１は、上記液晶表示装置用光拡散シート１と同様に、近赤外線吸収剤を含有する近赤外線吸収層４によって液晶表示装置のバックライトから放出される近赤外線を効果的に吸収し、液晶表示装置から放出される近赤外線に起因する家電機器のリモートコントロールシステムの誤作動や人体への悪影響を防止することができる。さらに当該液晶表示装置用光拡散シート４１は、裏面側に積層されるスティッキング防止層４２によって導光板等とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが抑えられる。

なお、本発明の液晶表示装置用光拡散シートは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、紫外線吸収剤層、帯電防止剤層、トップコート層、アンカーコート層等の他の層が積層されてもよい。

液晶表示装置用光拡散シート１又は液晶表示装置用光拡散シート１１において、光拡散層３にも近赤外線吸収剤を含有してもよい。また液晶表示装置用光拡散シート１又は液晶表示装置用光拡散シート１１において、表面に微小かつランダムな凹凸形状を有する光拡散層３に替えて、表面に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを有する光拡散層や、表面に三角柱状のプリズムを多条に有する光拡散層等とすることができる。

液晶表示装置用光拡散シート３１又は液晶表示装置用光拡散シート４１において、近赤外線吸収層４を省略し、基材層２に替えて液晶表示装置用光拡散シート１１の基材層１２を用いることができる。また液晶表示装置用光拡散シート３１又は液晶表示装置用光拡散シート４１において、近赤外線吸収層４を省略し、光拡散層３２のバインダー３４、光拡散層３２の光拡散剤３３、スティッキング防止層４２のバインダー４４及び／又はスティッキング防止層４２のビーズ４３中に近赤外線吸収剤を含有することもできる。かかる手段によっても、同様に近赤外線吸収機能が奏される。

以上のように、本発明の光拡散シートは、液晶表示装置の構成要素として有用であり、特に透過型液晶表示装置に用いるのに適している。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図 図１の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図 図１及び図２の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図 図１、図２及び図３の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図 図１、図２、図３及び図４の液晶表示装置用光拡散シートとは異なる形態に係る液晶表示装置用光拡散シートを示す模式的断面図 一般的な液晶表示装置を示す模式的断面図

符号の説明

１ 液晶表示装置用光拡散シート
２ 基材層
３ 光拡散層
４ 近赤外線吸収層
１１ 液晶表示装置用光拡散シート
１２ 基材層
２１ 液晶表示装置用光拡散シート
２２ 基材層
２３ 光拡散層
３１ 液晶表示装置用光拡散シート
３２ 光拡散層
３３ 光拡散剤
３４ バインダー
４１ 液晶表示装置用光拡散シート
４２ スティッキング防止層
４３ ビーズ
４４ バインダー

Claims (8)

1. 透明な基材層と、この基材層の表面側に積層される光拡散層と、この基材層の裏面側に積層されるスティッキング防止層とを備える液晶表示装置用光拡散シートであって、
   上記光拡散層が光拡散剤とそのバインダーとを有し、
   上記光拡散層の表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上０．５μｍ以下で、表面粗さ（Ｒｙ）が１μｍ以上２０μｍ以下であり、この光拡散層を構成する素材の屈折率が１．３以上１．８以下であり、
   上記スティッキング防止層が、互いに離間して分散するビーズとそのバインダーとを有し、
   上記スティッキング防止層の厚み（上記ビーズが存在しない部分でのバインダー部分の厚み）が、１μｍ以上１０μｍ以下であり、
   上記スティッキング防止層のバインダーが近赤外線吸収剤を含有し、
   上記近赤外線吸収剤の配合量が、マトリックスの合成樹脂１００質量部（固形分換算）に対し、１質量部以上４０質量部以下であり、
   近赤外線透過率が５０％以下であることを特徴とする液晶表示装置用光拡散シート。
2. 上記基材層及び／又は光拡散層に近赤外線吸収剤を含有する請求項１に記載の液晶表示装置用光拡散シート。
3. 上記近赤外線吸収剤を含有する近赤外線吸収層を備えている請求項１に記載の液晶表示装置用光拡散シート。
4. 可視光透過率が５０％以上で、全光線透過率が５０％以上である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の液晶表示装置用光拡散シート。
5. 上記基材層のリタデーション値が５０ｎｍ以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光拡散シート。
6. 上記基材層を構成するマトリックス樹脂としてポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネートが用いられている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光拡散シート。
7. 上記基材層の平均厚さが２５μｍ以上１０００μｍ以下である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光拡散シート。
8. 上記光拡散層が、表面に微小な凹凸形状を有している請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の液晶表示装置用光拡散シート。
   

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