(57)【要約】【課題】３１０〜３７０ｎｍの紫外線の平均全光線透過率が極めて低い光拡散性組成物およびそれを用いた拡散板を提供すること【解決手段】酸化亜鉛結晶（ｚｉｎｃｉｔｅ）を結合材に均質に分散させることにより、３１０〜３７０ｎｍの紫外線の平均全光線透過率が極めて低く、４００ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光線の拡散性が高い光拡散性組成物を提供できる。したがって、液晶ディスプレイ用バックライトユニット、特に液晶ディスプレイ用直下型バックライトユニットに用いる拡散板に好適である。【選択図】図２
2007102195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛結晶を５〜６０体積％（６０体積％は含まない）、結合材を４０〜９５体積％（４０体積％は含まない）含有することを特徴とする光拡散性組成物。
【請求項２】
前記結合材が、無機系結合材であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散性組成物。
【請求項３】
前記結合材が、無機系ガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の光拡散性組成物。
【請求項４】
前記酸化亜鉛結晶の平均粒子径が１〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光拡散性組成物。
【請求項５】
成形板と拡散層を備える拡散板であって、前記拡散層が請求項１〜４のいずれかに記載の光拡散性組成物によって形成されていることを特徴とする拡散板。
【請求項６】
３１０〜３７０ｎｍにおける紫外線の平均全光線透過率が、１０％以下であることを特徴とする請求項５に記載の拡散板。
【請求項７】
４００〜７８０ｎｍにおける可視光線の平均全光線透過率が、４０％以上であることを特徴とする請求項５または６に記載の拡散板。
【請求項８】
ヘイズ率が８０％以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の拡散板。
【請求項９】
前記成形板が、板ガラスであることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の拡散板。
【請求項１０】
２枚の成形板の間に、拡散層を形成したことを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の拡散板。
【請求項１１】
液晶ディスプレイ用バックライトユニットに用いることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載の拡散板。
【請求項１２】
液晶ディスプレイ用直下型バックライトユニットに用いることを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載の拡散板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散性組成物に関し、特に拡散板の拡散層を形成するための光拡散性組成物に関する。また、本発明は、液晶ディスプレイ用バックライトユニットに用いられる拡散板に関し、特に液晶ディスプレイ用直下型バックライトユニットに用いられる拡散板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、ＣＣＦＬ（冷陰極管）、拡散板、拡散シート、プリズムシート、輝度上昇フィルム等により構成される。一般的に、拡散板には、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート等の有機材料が用いられている。
【０００３】
しかし、ＰＭＭＡ等の有機材料を用いた拡散板は、熱や吸湿による拡散板の変形、紫外線による拡散板の着色が生じるため、問題となっている。具体的には、拡散板が変形すると拡散板と液晶の間隔が変動し、輝度ムラの原因となるため、問題となっている。また、拡散板に着色が起こると液晶ディスプレイの色度ムラの原因となるため、問題となっている。
【０００４】
近年、液晶ディスプレイの薄型化により、液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、直下型が主流になってきている。また、液晶ディスプレイを薄型化するためには、拡散板とランプの間隔を小さくする必要があり、それに付随して、拡散板はランプから発生する熱量の影響を受けやすくなっている。したがって、直下型バックライトユニットにおいて、拡散板の耐熱性は、ますます重要な特性となっている。
【０００５】
これらの問題を解決するために、ガラス基板を使用した拡散板が提案されている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２７６４３
【特許文献２】特開２００５−１２９３４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、耐熱性が高く、紫外線による着色のないガラス製の拡散板とした場合でも、紫外線が拡散板を透過し、拡散シート、プリズムシート、輝度上昇シート等の有機材料を着色してしまうという問題が依然として残る。図１に示すように、冷陰極管の発光スペクトルを測定すると、ＵＶａ（３１３ｎｍ）、ＵＶｂ（３６５ｎｍ）という２種類の紫外線を発光していることがわかる。これらの紫外線が拡散板を透過すると、プリズムシート等の有機材料が着色したり、機械的強度が低下することになる。
【０００７】
本発明の目的は、紫外線によるプリズムシート等の有機材料の着色が起こらないとともに、３１０〜３７０ｎｍの紫外線の平均全光線透過率が極めて低い光拡散性組成物およびそれを用いた拡散板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、種々の実験を重ねた結果、酸化亜鉛結晶（ｚｉｎｃｉｔｅ）を結合材に均質に分散させることにより、３１０〜３７０ｎｍの紫外線の平均全光線透過率が極めて低く、４００ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光線の拡散性が高い光拡散性組成物を提供できることを見出し、本発明を提案するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の光拡散性組成物は、酸化亜鉛結晶を５〜６０体積％（６０体積％は含まない）、結合材を４０〜９５体積％（４０体積％は含まない）含有することを特徴とする。
【００１０】
第二に、本発明の光拡散性組成物は、前記結合材が無機系結合材であることを特徴とする。
【００１１】
第三に、本発明の光拡散性組成物は、前記結合材が、無機系ガラスであることを特徴とする。
【００１２】
第四に、本発明の光拡散性組成物は、前記酸化亜鉛結晶の平均粒子径が１〜４００ｎｍであることを特徴とする。
【００１３】
第五に、本発明の拡散板は、成形板と拡散層を備えており、前記拡散層が上記の光拡散性組成物によって形成されていることを特徴とする。
【００１４】
第六に、本発明の拡散板は、３１０〜３７０ｎｍにおける紫外線の平均全光線透過率が、１０％以下であることを特徴とする。
【００１５】
第七に、本発明の拡散板は、４００〜７８０ｎｍにおける可視光線の平均全光線透過率が、４０％以上であることを特徴とする。
【００１６】
第八に、本発明の拡散板は、ヘイズ率が８０％以上であることを特徴とする。
【００１７】
第九に、本発明の拡散板は、前記成形板が板ガラスであることを特徴とする。
【００１８】
第十に、本発明の拡散板は、２枚の成形板の間に、上述の拡散層を形成したことを特徴とする。
【００１９】
第十一に、本発明の拡散板は、液晶ディスプレイ用バックライトユニットに用いることを特徴とする。
【００２０】
第十二に、本発明の拡散板は、液晶ディスプレイ用直下型バックライトユニットに用いることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光拡散性組成物は、酸化亜鉛結晶と結合材を含有している。酸化亜鉛結晶は、３１０〜３７０ｎｍの紫外線を遮蔽（吸収）すると同時に、４００ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光線を拡散させながら透過させるものである。
【００２２】
紫外線遮蔽性を有する物質として、酸化チタン、酸化セリウム等があるが、酸化亜鉛結晶は、紫外線遮蔽性が極めて優れており、３６５〜３７０ｎｍの紫外線も的確に遮蔽することができる。さらに、酸化亜鉛結晶は高い光拡散性も有している。
【００２３】
本発明において、光拡散性組成物の酸化亜鉛結晶の含有量は、５〜６０体積％（６０体積％は含まない）、好ましくは５〜５５体積％、より好ましくは７〜５０体積％、さらに好ましくは９〜４５体積％である。酸化亜鉛結晶の含有量が５体積％より少ないと３１０〜３７０ｎｍの紫外線を遮蔽する効果が得られない。また、酸化亜鉛結晶の含有量が６０体積％以上であると、可視光線の平均全光線透過率が低くなりすぎ、結果として液晶ディスプレイの輝度が低下してしまう。
【００２４】
すなわち、酸化亜鉛結晶の含有量を５〜６０体積％（６０体積％は含まない）にすることにより、拡散板の拡散層を形成した場合、３１０〜３７０ｎｍの紫外線の平均全光線透過率を１０％以下、４００〜７８０ｎｍの可視光線の平均全光線透過率を４０％以上とすることができる。
【００２５】
また、膨張係数を調整する目的で、酸化亜鉛結晶の一部を酸化アルミニウム（コランダム）、酸化ケイ素（クオーツ）、酸化チタン（アナターゼ）、酸化マグネシウム、コージエライト、ウイレマイト、珪酸ジルコニウム（ジルコン）、ムライト、酸化ジルコニウムに置換しても良い。しかし、その置換量は酸化亜鉛結晶の含有量の６０体積％未満としなければならない。６０％以上を置換すると紫外線を遮蔽する効果が減少したり、可視光線の平均全光線透過率が小さくなりすぎる等の不具合が発生する。さらに、特性を損なわない範囲で界面活性剤、増粘剤、湿潤剤等を添加することも可能である。
【００２６】
結合材は酸化亜鉛結晶を均質に分散させるとともに、成形板と拡散層を強固に接着させるものである。
【００２７】
本発明において、光拡散性組成物の結合材の含有量は、４０〜９５体積％（４０体積％は含まない）、好ましくは４５〜９５体積％、より好ましくは５０〜９３体積％、さらに好ましくは５５〜９１体積％である。結合材の含有量が９５体積％より多いと、相対的に酸化亜鉛結晶の含有量が少なくなり３１０〜３７０ｎｍの紫外線を遮蔽する効果が得られない。また、結合材の含有量が４０体積％以下であると、酸化亜鉛結晶の分散性が乏しくなるとともに、拡散板の拡散層を形成した時に拡散層が成形板から脱落しやすくなる。
【００２８】
また、本発明において、光拡散性組成物に用いる結合材は、無機系結合材、特に無機系ガラスであることが好ましい。これらの結合材は、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等の有機系結合材に比べ、耐熱性が優れるともに、酸化亜鉛結晶の凝集も起こりにくく、安定した紫外線遮蔽性および拡散性を得ることができる。
【００２９】
無機系ガラスとしては、種々の材料が使用可能であるが、特にＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系、ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−ＺｎＯ系、ＳｉＯ2−ＣａＯ系の無機系ガラスを用いると、上述の利点を最大限に享受できるため好ましい。
【００３０】
本発明において、光拡散性組成物の酸化亜鉛結晶は、平均粒子径を１〜４００ｎｍとするのが好ましい。また、酸化亜鉛結晶として、平均粒子径が１〜３０ｎｍ（好ましくは１〜１０ｎｍ）のナノ粒子を使用することもできる。
【００３１】
酸化亜鉛結晶の平均粒子径が１ｎｍよりも小さいと紫外線を遮蔽する効果が減少し、拡散板の拡散層を形成した時に、３１０〜３７０ｎｍにおける紫外線の平均全光線透過率が１０％以上となるとともに、４００ｎｍ〜７８０ｎｍにおける可視光線を拡散する効果が減少し、ヘイズ率が８０％以下となってしまう。また、酸化亜鉛結晶の平均粒子径が４００ｎｍよりも大きいと、紫外線を遮蔽する効果は得られるが、４００ｎｍ〜７８０ｎｍにおける可視光線の平均全光線透過率が低下してしまう。
【００３２】
すなわち、酸化亜鉛結晶の平均粒子径を１〜４００ｎｍの間に調整することで、拡散板の拡散層を形成した場合、可視光の平均全光線透過率が４０％以上とすることができるとともに、ヘイズ率が８０％以上の拡散性が良好な拡散板を得ることができる。
【００３３】
拡散板は、成形板と拡散層を備えており、拡散層により光拡散機能、紫外線遮蔽機能等を付与している。本発明の拡散板は、拡散層として上述の光拡散性組成物を使用しているため、良好な紫外線遮蔽性および拡散性を有している。なお、本発明の拡散板の表面には、反射防止機能、電磁場吸収機能、帯電防止機能、輝度上昇機能等を有する薄膜、シート、フィルム等を形成することもできる。
【００３４】
成形板に拡散層を形成し、拡散板を作製する方法として以下の方法が挙げられる。
【００３５】
光拡散性組成物の結合材として、有機系結合材を使用する場合は、有機系結合材と酸化亜鉛結晶を溶媒中に均質に分散したスラリーまたはペーストを作製し、スピンコート、スクリーン印刷、ディップコート等の方法で成形板に均一な膜厚になるように塗布する。その後、溶媒が揮発する温度で成形板を乾燥することにより拡散板を得ることができる。
【００３６】
光拡散性組成物の結合材として、無機系結合材、例えば無機系粉末ガラスを使用する場合は、まず無機系ガラスと酸化亜鉛結晶が均質に分散したスラリーまたはペーストを作製し、スピンコート、スクリーン印刷、ディップコート等の方法で成形板に均一な膜厚になるように塗布する。その後、粉末ガラスの軟化点から流動点付近の温度で焼き付けることで拡散板を得ることができる。
【００３７】
本発明において、拡散層の厚みは、１〜２０μｍとするのが好ましい。拡散層の厚みが１μｍより小さいと良好な光拡散性を発揮することが困難となる。拡散層の厚みが２０μｍより大きいと、可視光線の平均全光線透過率が低くなりすぎ、液晶ディスプレイの輝度が低下してしまう。
【００３８】
本発明において、拡散板は３１０〜３７０ｎｍにおける紫外線の平均全光線透過率が１０％以下であることが好ましい。３１０〜３７０ｎｍにおける紫外線の平均全光線透過率が１０％より大きいと、拡散板を透過した紫外線によりプリズムシート等の他の有機材料が着色し、機械的強度が低下する原因となる。なお、本発明において、「紫外線の平均全光線透過率」とは、ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠した方法で得られる値をいう。
【００３９】
本発明において、拡散板は４００〜７８０ｎｍにおける可視光線の平均全光線透過率が４０％以上であることが好ましい。４００〜７８０ｎｍにおける可視光線の平均全光線透過率が４０％未満であると、液晶ディスプレイの輝度が低下する。なお、本発明において、「可視光線の平均全光線透過率」とは、ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠した方法で得られる値をいう。
【００４０】
本発明において、拡散板はヘイズ率が８０％以上であることが好ましい。ヘイズ率が８０％未満であると、高い拡散性を有した拡散板が得られない。なお、本発明において、「ヘイズ率」とは、ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠した方法で得られる値をいう。
【００４１】
本発明において、拡散板に用いる成形板は、板ガラスであることが好ましい。板ガラスは、有機材料の成形板に比べ、耐熱性が高く、ガラス転移点以下の温度で熱変形が生じない。その結果、液晶ディスプレイの組立工程で拡散板の熱変形が生じないため、拡散板と液晶の間隔が変動することがなく、輝度ムラも発生しない。さらに、板ガラスは、有機材料の成形板に比べ、吸湿性もないため、さらに拡散板の変形が生じにくい。
【００４２】
特に、板ガラスとして、無アルカリガラス、高歪点ガラス、低アルカリガラス、窓板ガラス等が十分な耐熱性を有しているため好ましい。
【００４３】
液晶ディスプレイの画面サイズを大型化、高輝度化するためには、ランプが多く必要となり、それに付随してランプから生じる発熱量が大きくなる。拡散板が樹脂等であると拡散板の反り、熱変形が生じやすく、画面品位に悪影響を与える。本発明の拡散板は、高い耐熱性を付与することも可能であり、液晶ディスプレイ用バックライトユニットに使用するとその効果を的確に発揮することができる。
【００４４】
特に、近年の液晶ディスプレイの薄型化により、液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、直下型が主流になってきている。直下型バックライトユニットにおいて、ディスプレイの薄型化するためには、拡散板とランプの間隔を小さくする必要があり、拡散板の耐熱性は、ますます重要な特性となっている。本発明の拡散板は高い耐熱性を付与することも可能であり、液晶ディスプレイ用直下型バックライトユニットに使用するとその効果を最大限に発揮することができる。
【００４５】
本発明において、拡散板は２枚の成形板の間に上述の拡散層を形成するのが好ましい。この場合、拡散層が２枚の板ガラスに保護されているため拡散層が剥がれたり、傷がついて透過率が変動することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
（実施例）
以下に本発明を実施例により具体的に説明する。
【００４７】
表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜６）、表２は比較例（試料Ｎｏ．７、８）を示している。
【００４８】
結合材として使用する無機系ガラスは、以下の組成のガラスを使用した。ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスは、重量％でＳｉＯ2  ６５％、Ｂ2Ｏ3  ２０％、Ｌｉ2Ｏ  １５％の組成のガラス粉末を用いた。Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ系ガラスは、重量％でＢ2Ｏ3  ４５％、ＺｎＯ  ３５％、ＳｉＯ2  ２０％の組成のガラス粉末を用いた。ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスは、重量％でＳｉＯ2  ６０％  ＣａＯ  ２５％  Ｎａ2Ｏ  １５％の組成のガラス粉末を用いた。ＺｎＯ−ＳｉＯ2系ガラスは、重量％でＺｎＯ  ６０％、ＳｉＯ2  ３０％、Ｎａ2Ｏ  １０％の組成のガラス粉末を用いた。
【００４９】
酸化亜鉛結晶の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（×１０００倍）によって求めた。
【００５０】
成形板に使用する板ガラスとして、無アルカリガラスは、日本電気硝子株式会社製ＯＡ−１０（５００ｎｍ透過率＝９２％）、高歪点ガラスは、日本電気硝子株式会社製ＰＰ−８Ｃ（５００ｎｍ透過率＝９０％）、低アルカリガラスは日本電気硝子株式会社製ＢＬＣ（５００ｎｍ透過率＝９２％）を使用した。
【００５１】
【表１】
2007102195.tif 000003
【００５２】
【表２】
2007102195.tif 000004
【００５３】
まず表１、表２に示す組成となるように結合材、酸化亜鉛その他の酸化物を秤量、混合し、溶剤を添加してペーストを作製した。これらのペーストを表に示す各種成形板上にスクリーン印刷し、１２０℃で乾燥した。結合材に無機系ガラスを使用したものは成形板を５７０℃で焼成し、拡散層を焼き付けた。なお、拡散層の厚みは、１０μｍとなるように調整した。
【００５４】
張り合わせ「有り」の試料は、同じ種類の成形板にアクリル樹脂の接着剤を塗布し、拡散層が間に入るように張り合わせを行い、１２０℃で乾燥した。
【００５５】
得られた試料について、紫外線、可視光線の平均全光線透過率とヘイズ率をＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠した方法で測定した。
【００５６】
表１から分かるように、平均粒子径１０〜１５０ｎｍの酸化亜鉛結晶を１５〜４５体積％含有する実施例Ｎｏ．１〜６の拡散板は、紫外線の平均全光線透過率が６％以下、可視光線の平均全光線透過率が５５％以上、ヘイズ率が９０％以上であり、液晶ディスプレイ用バックライトユニットに使用する拡散板として優れた特性を有していると判断できる。
【００５７】
さらに、図２に実施例Ｎｏ．３の２３０〜８００ｎｍにおける全光線透過率を示すように、３６５〜３７０ｎｍにおける紫外線の平均全光線透過率が３％であるのに対し、４００〜４０５ｎｍにおける可視光線の平均全光線透過率が５０％であり、３８０ｎｍ付近におけるチャートの立ち上がりが急峻であった。
【００５８】
一方、比較例Ｎｏ．７の拡散板は、酸化亜鉛結晶の含有量が６２体積％と多いため、可視光線の平均全光線透過率が３５％と低かった。比較例Ｎｏ．８の拡散板は、酸化亜鉛結晶の含有量が４体積％と少ないため、紫外線の平均全光線透過率が１４％と高く、ヘイズ率が７０％と低かった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のとおり、本発明の光拡散性組成物は、拡散板の拡散層を形成するのに最適である。本発明の光拡散性組成物は、１ｎｍ〜４００ｎｍの平均粒子径の酸化亜鉛結晶を用いているため、紫外線の平均全光線透過率と可視光線の平均全光線透過率のバランスを適度に保つことができると同時に、拡散板のヘイズ率を向上させることができる。
【００６０】
また、本発明の拡散板は３１０〜３７０ｎｍの紫外線を遮蔽するため、プリズムシートその他の有機部材を劣化させることがない。さらに、本発明の拡散板は、成形板に板ガラスを使用しているため、熱による変形が起こらず、耐熱性が高く、輝度ムラのない液晶ディスプレイを得ることができる。さらに、本発明の拡散板は、２枚の板ガラスの間に拡散層を介在させれば、拡散層がはがれることがなく、拡散層の耐摩耗性や接着強度を向上させることが可能となる。
【００６１】
したがって、本発明の拡散板は、液晶ディスプレイ用バックライトユニット、特に液晶ディスプレイ用直下型バックライトユニットに用いる拡散板に最適であり、液晶ディスプレイの冷陰極管等の光源から発せられた光のうち、紫外線を遮蔽すると同時に可視光線を拡散させながら透過させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】冷陰極管の発光スペクトルを示したチャートである。
【図２】本発明の実施例Ｎｏ．３の２３０〜８００ｎｍにおける全光線透過率を示したチャートである。
【図１】
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【図２】
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