JP3866443B2 - 光学シート用活性エネルギー線硬化性組成物及び光学シート - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等のバックライトに使用されるプリズムシート、プロジェクションテレビ等に使用されるフレネルレンズシートやレンチキュラーレンズシート等の各種光学シートに適した活性エネルギー線硬化性組成物およびそれを用いた光学シートに関するものであり、さらに詳しくは、耐熱性および耐擦傷性に優れた光学シートを提供できる活性エネルギー線硬化性組成物および光学欠陥の発生のない高品位な光学シートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置等のバックライトに使用される輝度向上プリズムシート、プロジェクションテレビ等の投写スクリーンとして使用されるフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート等の光学シートは、プレス法、切削法、押し出し法等の方法で生産されているが、いずれの製造方法においても生産性の観点から十分に満足できるものではなかった。例えば、プレス法では、加熱・加圧・冷却のサイクルで成形するために、一枚の光学シートの製造にかなりの時間が必要であり、切削法においても一枚の樹脂板から切削機を用いてパターンを削り出すため、この切削に長い時間が必要であった。また、押し出し法では、大量の光学シートを生産するには有利な方法であるが、多品種の光学シートを生産する場合には、金型の交換に時間がかかるため生産性の良い方法ではなかった。このような生産性の問題を解決するために、例えば、特公平1−35737号公報等に記載されているように、透明プラスチックシート等の透明シート状基材の上に活性エネルギー線硬化性組成物によりプリズム、フレネルレンズ等のレンズ層を成形する方法が利用されてきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように活性エネルギー線硬化性組成物を使用して光学シートを製造することにより、精密なレンズパターンを有する光学シートを生産性よく製造することが可能となったが、光学シートに形成されるレンズパターンの更なる精密・微細化等が進むにつれて、レンズ層を形成する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物(硬化樹脂)に対して、耐擦傷性、耐熱性等の新たな性能が要求されるようになってきている。
【0004】
この点に関して、例えば、特開平10−114811号公報等には、型再現性、復元性、耐衝撃性等に優れたレンズ用樹脂組成物が提案されている。しかし、これらで提案されている樹脂組成物では、ある程度の物性の向上は見られるものの、高度な精密構造を有する光学シート、特定の用途に用いられる光学シートとしては、未だ十分に満足できるものではなかった。
【0005】
例えば、液晶表示装置等のバックライト用プリズムシートとして、より高い輝度の向上を達成できる特開平8−122536号公報等に記載のようなバックライトに使用されるものでは、そのプリズム頂角が60゜〜70°、ピッチが数十μmと、鋭角で微細なレンズパターンを形成する必要がある。また、プリズムシートは、プリズム面が導光体と直接接触するようにして、導光体と液晶表示素子との間に挟まれて配置されるため、バックライトへの組み込みの際にプリズム面が傷付いたり、組み込まれた状態においてプリズム先端が変形したりしやすいという問題があった。このようなプリズム面の傷や変形は、バックライトとしての光学的欠陥となるため、実用上に支障をきたすものであった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、耐擦傷性および耐熱性に優れたレンズ層を得られる活性エネルギー線硬化性組成物、および、このようなレンズ層が形成された光学シートを提供することである。
【0007】
【課題を解決させるための手段】
本発明者等は、このような状況に鑑み、活性エネルギー線硬化性組成物について鋭意検討を行った結果、特定の化合物を特定量使用することによって、耐擦傷性および耐熱性に優れたレンズ部を得られることを見出し、本発明に到達したものである。
【0008】
すなわち、本発明のレンズシートの光学シートは、透光性基材の少なくとも一方の表面に下記(A)〜(D)を主成分とする活性エネルギー線硬化性組成物(但し、(A)〜(C)成分の合計量を100重量部とする。)を用いてレンズ部を形成してなることを特徴とするものである。
(A)前記一般式(1)で表される分子内に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するウレタンポリ(メタ)アクリレート 10〜70重量部
(B)分子内に2つのアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する分子量500以上の脂肪族ジ(メタ)アクリレート 10〜50重量部
(C)前記(A)および(B)成分以外の分子内に1つ以上の重合性2重結合を有する化合物 0〜80重量部
(D)活性エネルギー線感応性ラジカル重合開始剤 0.01〜5重量部
【0009】
本発明においては、上記のような(A)成分を特定量配合することによって、得られる硬化樹脂からなるレンズ部に耐熱性を付与でき、使用中における雰囲気温度の上昇等によるレンズ先端等の変形を防止できるとともに、上記のような(A)成分と(B)成分とを特定量で併用することにより、得られるレンズ部に耐擦傷性を付与できレンズ面への傷付きを抑止することができ、光学欠陥の発生のない優れた光学シートを提供できるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物に使用される(A)成分は、分子内に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するウレタンポリ(メタ)アクリレートであり、この組成物を硬化して得られる光学シートのレンズ部に耐熱性を付与するとともに、(B)成分と併用することによりレンズ部に耐擦傷性を付与する成分である。なお、本発明において、「(メタ)アクリル」は「メタクリルおよび/またはアクリル」を表わし、「(メタ)アクリロイル」は「メタクリロイルおよび/またはアクリロイル」を表わし、「(メタ)アクリレート」は「メタクリレートおよび/またはアクリレート」を表わす。また、本発明において、光学シートの擦傷性とは、光学シートのレンズ面を擦傷したときに、フレネルレンズ、プリズム等のレンズパターンがミクロ的に破壊されて白化する現象を意味するものである。
【0011】
このウレタンポリ(メタ)アクリレート(A)は2つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物と、分子内に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有しかつ水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物とを反応させることにより得られるものである。2つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物としては、脂肪族、脂環式脂肪族、芳香族系のものが使用できるが、得られる硬化樹脂からなるレンズ部の表面硬度、耐熱性等の物性を考慮すると、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の脂環式脂肪族、芳香族系のジイソシアネート化合物が好ましい。さらに、得られる硬化樹脂の黄変性を考慮すると、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが好ましい。中でも、イソホロンジイソシアネートは、得られる硬化樹脂の表面硬度、耐熱性、黄変性、耐光性の点で特に好ましい。一方、分子内に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有しかつ水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物としては、特に制限されるものではなく、例えば、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート等が好ましい化合物として挙げられる。
【0012】
これらポリイソシアネートと水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物の反応は、常法に従って反応させることができ、例えば、ジブチル錫ジラウレート等の錫系化合物を触媒として用いて、60〜100℃で加熱することにより容易に合成することができる。得られるウレタンポリ(メタ)アクリレートは一般に高い粘性を有しているため、合成時に反応には直接関係ない低粘度の(メタ)アクリレート等の反応性希釈剤を使用してもよい。
【0013】
本発明においては、このウレタンポリ(メタ)アクリレート(A)として、イソフォロンジイソシアネートとテトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレートとを反応して得られた一般式(1)に示される化合物が、その硬化性、得られる光学シートのレンズ部の硬度や耐熱性等に優れることから特に好ましい。
【0014】
【化4】
(式中、R1はそれぞれ水素原子または、メチル基を表す。)
この(A)成分の配合量は、(A)〜(C)成分の合計量100重量部に対して10〜70重量部であり、好ましくは15〜65重量部、さらに好ましくは20〜60重量部の範囲である。これは、(A)成分の配合量が10重量部未満であると光学シートのレンズ部の耐熱性が低下する傾向にあるとともに、(B)成分との併用によってもレンズ部の耐擦傷性の十分な向上が図れない傾向にあるためである。また、(A)成分の配合量が70重量部を超えると、活性エネルギー線硬化性組成物の粘度が高くなりレンズ型に形成された微細なレンズパターンの細部まで活性エネルギー線硬化性組成物の充填ができなかったり、気泡の巻き込みによる光学欠陥を発生しやすくなる傾向にあるためである。また、このような高粘度の活性エネルギー線硬化性組成物を用いて欠陥の発生を抑えるためには、レンズ型への活性エネルギー線硬化性組成物の注入や透光性基材のラミネート等の作業性が低下する傾向にある。
【0015】
本発明で用いる(B)成分は、分子内に2つの(メタ)アクリロイル基を有し、分子量500以上の脂肪族のジ(メタ)アクリレートであり、(A)成分との併用によりレンズ部に耐擦傷性を付与する化合物である。(B)成分の具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン変性ジ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。中でも、吸水性が低い等の点から、ポリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン変性ジ(メタ)アクリレート等が好ましい。
【0016】
本発明においては、脂肪族ジ(メタ)アクリレート(B)として、次の一般式(2)および(3)に示される化合物が、得られる硬化樹脂の吸水性が低く、レンズ部に耐水性を付与できる等の観点から好ましい。
【0017】
【化5】
【化6】
(式中、R2、R3はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、lは5以上の整数、m,nはそれぞれ1以上の整数を表す。)
この(B)成分の配合量は、(A)〜(C)成分の合計量100重量部に対して10〜50重量部であり、好ましくは15〜45重量部、さらに好ましくは20〜40重量部の範囲である。これは、(B)成分の配合量が10重量部未満であると、(A)成分との併用によってもレンズ部への耐擦傷性の十分な付与が図れない傾向にあるためである。また、(B)成分の配合量が50重量部を超えると、光学シートのレンズ部の耐熱性が低下する傾向にあるためである。
【0018】
本発明で使用する(C)成分は、前記(A)および(B)成分以外の分子内に1つ以上の重合性2重結合を有する化合物であり、活性エネルギー線硬化性組成物の粘度、硬化性、得られるレンズ部の屈折率等を調整するために、必要に応じて使用される成分である。
【0019】
(C)成分としては、分子内に1つ以上の重合性2重結合を有する化合物であれば、特に限定されるものではないが、例えば、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フォスフォエチル(メタ)アクリレート、スチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン等の単官能モノマー;
【0020】
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(分子量500以下)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(平均分子量500以下)、1、3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1、6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル]−プロパン、2,2−ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル]−プロパン、2,2−ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシフェニル]−プロパン、2,2−ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル]−プロパン、2,2−ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3−フェニルフェニル]−プロパン、ビス[4−(メタ)アクリロイルチオフェニル]スルフィド、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル]−スルフォン、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル]−スルフォン、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシフェニル]−スルフォン、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル]−スルフォン、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3−フェニルフェニル]−スルフォン、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジメチルフェニル]−スルフォン、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル]−スルフィド、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル]−スルフィド、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル]−スルフィド、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3−フェニルフェニル]−スルフィド、ビス[4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジメチルフェニル]−スルフィド、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジブロモフェニルプロパン)等の2官能モノマー、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能モノマーを挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
【0021】
この(C)成分の配合量は、(A)〜(C)成分の合計量100重量部に対して0〜80重量部であり、好ましくは0〜60重量部、さらに好ましくは0〜50重量部の範囲である。これは、(C)成分の配合量が50重量部を超えると、光学シートのレンズ部の耐熱性や耐擦傷性が低下する傾向にあるためである。
【0022】
本発明で用いる(D)成分は、活性エネルギー線感応性ラジカル重合開始剤である。これは、紫外線や可視光線に代表される活性エネルギー線に感応してラジカルを発生するものであればよく、特に限定されないものではない。(D)成分の具体例としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインモノメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アセトイン、ベンジル、ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパノン−1等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィドなどの硫黄化合物、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド類、カンファーキノン、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(ピル−1−イル)チタニウム等の可視光線感応性のラジカル重合開始剤を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
【0023】
中でも、メチルフェニルグリオキシレート、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドが特に好ましい。
【0024】
この(D)成分の配合量は、(A)〜(C)成分の合計量100重量部に対して0.01〜5重量部であり、好ましくは0.02〜4重量部、さらに好ましくは0.1〜3重量部の範囲である。これは、(D)成分の配合量が0.01重量部未満であると、活性エネルギー線硬化性組成物に活性エネルギー線を照射した際に十分な硬化性を付与することができない傾向にあるためであり、逆に5重量部を超えると、光学シートのレンズ部が黄色に着色する傾向にあるためである。
【0025】
本発明において、上記活性エネルギー線硬化性組成物としては、硬化後の硬化樹脂の屈折率が1.52以上であることが好ましい。これは、例えば液晶表示装置等のバックライトの輝度向上用プリズムシートとして用いる場合に、硬化樹脂の屈折率が1.52未満であると、プリズムシートによる十分な輝度向上効果を得ることができない傾向にあるためである。
【0026】
また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、この活性エネルギー線硬化性組成物をレンズ型に注入し光学シートを製造する際の作業性の点から、その粘度(25℃)が100〜5000mPa・sであることが好ましく、さらに好ましくは200〜4000mPa・sの範囲である。これは、活性エネルギー線硬化性組成物の粘度が5000mPa・sを超えると、レンズ型に形成された微細なレンズパターンの細部まで活性エネルギー線硬化性組成物の充填ができなかったり、気泡の巻き込みによる光学欠陥を発生しやすくなる傾向にあるためであり、このような欠陥の発生を抑えるためにはレンズ型への活性エネルギー線硬化性組成物の注入の作業性が低下する傾向にあるためである。また、粘度が100mPa・s未満であると、活性エネルギー線硬化性組成物の流動性が高すぎるためにレンズ型より活性エネルギー線硬化性組成物が流出しやすくなり、得られる光学シートのレンズ部を一定の厚さに調整することが困難となる傾向にあるためである。
【0027】
さらに、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤、顔料、沈降防止剤、消泡剤、帯電防止剤、防曇剤等の各種添加剤を含有させてもよい。
【0028】
上記のような本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、フィルム状、シート状、板状の透光性基材の表面に微細なレンズパターンからなるレンズ部を形成した光学シートに適したものであり、例えば、液晶表示装置等のバックライトとして使用されるプリズムシート、プロジェクションテレビ等の投写スクリーンに使用されるフレネルレンズシートやレンチキュラーレンズシート等の各種光学シート等として好適に使用されるものである。特に、特開平8−122536号公報等に記載のような液晶表示装置等のバックライトに使用される輝度向上用プリズムシートとして特に有用である。
【0029】
本発明の光学シートは、上記のような活性エネルギー線硬化性組成物を硬化して得られた硬化樹脂からなるレンズ部を透光性基材の少なくとも一方の表面に形成したものである。
【0030】
本発明の光学シートについて、その一実施態様であるプリズムシートを例に説明する。本発明の光学シートであるプリズムシート3は、図1に示すように透光性基材1と上記のような活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させた硬化樹脂からなる多数のプリズム列が並列したレンズ部2から構成される。透光性基材1としては、活性エネルギー線を透過するものであれば特に限定されるものではなく、柔軟な硝子板等でもよいが、一般的にはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の透明合成樹脂フィルム、シートあるいは板が使用される。レンズ部2は、透光性基材1の表面に直接に設けられるが、透光性基材1とレンズ部2との密着性をより向上させるために、透光性基材1の表面に密着性向上のための表面処理4を施してもよい。表面処理4としては、例えば、透光性基材1の表面にアクリル樹脂やウレタン系樹脂等からなる易接着層を形成したり、透光性基材1の表面を粗面化処理する等の方法が挙げられる。また、透光性基材1には、帯電防止、反射防止等の他の処理を施すこともできる。
【0031】
本発明の光学シートの代表的な使用形態である液晶表示装置等のバックライトについて図6に基づいて説明する。
このようなバックライトは、図6に示したように、蛍光灯等の線状光源12と、光源12と対向する少なくとも一つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する導光体13と、導光体13の光出射面に載置された本発明の光学シートであるプリズムシート3とから構成される。さらに、導光体13の光出射面と対向する裏面には、反射フィルム、反射蒸着層等によって反射層14が形成される。光源12から導光体13へ有効に光を導入するために、光源12および導光体13の光入射面を内側に反射剤を塗布したケースやフィルム等のリフレクター14で覆うように構成される。このようなバックライトにおいては、光源12から導光体13中に入射した光が反射を繰り返しながら導光体13中を伝搬し、伝搬中に導光体13に形成された梨地面やレンズ面等からなる光出射機能により、光出射面から指向性のある光が出射される。この導光体13からの指向性出射光がプリズムシート3中に入射し、そのプリズム面での全反射作用により出射方向を変更させ、指向性のある明るい光を観察方向等の所望の方向に向けるものである。
【0032】
使用される導光体13としては、板状、くさび状、船型状等の種々の形状のものが使用でき、メタクリル樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等光線透過率の高い合成樹脂から構成される。
【0033】
プリズムシート3は、導光体13の光出射面側がプリズム列が形成されたプリズム面となるように配置されている。また、このプリズム列が導光体13の入射面と略平行となるように、導光体13の光出射面上にプリズムシート3を配置することが好ましい。プリズムシート3としては、その厚さが0.1〜3mm程度であることが好ましく、プリズム列のプリズム頂角を50°〜75°程度とすることが好ましく、プリズム列のレンズ単位のピッチは20μm〜0.5mm程度とすることが好ましい。さらに、本発明のプリズムシート3においては、その出射光分布を広げたり、より滑らかな出射光分布とさせる等の目的でプリズムシート3に拡散機能を付与することもできる。拡散機能を付与する方法としては、例えば、プリズム列や透光性基材中に樹脂微粒子や無機微粒子等の拡散材を混入させたり、プリズム面や透光性基材面を粗面化処理したり、互いのレンズ列が交差するように透明性基材の他方の表面にレンズ列を形成する方法等が挙げられる。
【0034】
本発明の光学シートは、上記のような構造のバックライト用プリズムシートとしての使用に最適であるが、このような構造に限らず、プリズム面が導光体の反対方向となるように導光体の光出射面上に拡散シートを介してプリズムシートを載置したようなバックライトでもよいし(この場合には、プリズム頂角は80°〜130°とすることが好ましい。)、2枚あるいは3枚以上の複数枚のプリズムシートを重ねて導光体の光出射面上に載置したような構成のものでもよい。
【0035】
次に、本発明の光学シートの製造方法について説明する。本発明の光学シートは、バッチ生産方式および連続生産方式のいずれの方法によっても製造することができ、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物によってレンズ部2を形成することによって生産性を向上できる。
【0036】
まず、バッチ生産方式について、図2〜4を参照して説明する。図2および図3は、本発明の光学シートを製造する際の注型工程および離型工程を例示する模式図である。
【0037】
図2に示すように、プリズムやフレネルレンズ等のレンズパターンを形成したレンズ型6に、活性エネルギー線硬化性組成物5を注入延展し、密着性向上のための表面処理4を施した透光性基材1を重ね合わせ、透光性基材1を通して活性エネルギー線を照射し活性エネルギー線硬化性組成物5を硬化させる。その後、図3に示すように、透光性基材1の表面にレンズ部2が密着して一体に形成された光学シート3をレンズ型6から剥離する。
【0038】
活性エネルギー線発光光源としては、化学反応用ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、可視光ハロゲンランプ、太陽光などが使用できる。照射エネルギーとしては、200〜600nmの波長の積算エネルギーが0.05〜10J/cm2となるように照射することが好ましい。活性エネルギー線の照射雰囲気は、空気中でもよいし、窒素、アルゴン等の不活性ガス中でもよい。
【0039】
図4は、光学シートの製造に使用するレンズ型6を示す斜視図である。レンズ型6としては、アルミニウム、黄銅、鋼等の金属性の型、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ABS樹脂、フッ素樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等の合成樹脂の型、これらの材料にメッキを施したものや各種金属粉を混合した材料により作成した型などが挙げられる。特に、耐熱性や強度の面から、金属製の型が好ましい。
【0040】
次に、連続生産方式について、図5を参照して説明する。
図中7は、レンズパターンを形成した円筒形レンズ型であり、前記レンズ型6と同様の材料から製作される。構造的には、円筒材料に直接レンズパターンを形成したものや、レンズパターンを形成した薄板を芯ロールに巻き付け固定したもの等が使用される。図中8は、円筒形レンズ型7に近接して配置されたニップロールであり、透光性基材1と円筒形レンズ型7との間に注入される活性エネルギー線硬化性組成物5の膜厚の均一化を図るものである。ニップロール8としては、各種金属製ロール、ゴム製ロール等が使用される。図中9は、活性エネルギー線硬化性組成物5を貯蔵するタンクであり、貯蔵する組成物の温度制御ができるようにタンク内部あるいは外部にシーズヒータや温水ジャケット等の熱源設備が配置されている。
【0041】
タンク9に貯蔵された活性エネルギー線硬化性組成物5は、配管を通って供給ノズル10から、透光性基材1と円筒形レンズ型7との間に供給される。その後、活性エネルギー線硬化性組成物5が、透光性基材1と円筒形レンズ型7との間に保持され、活性エネルギー線硬化性組成物5が円筒形レンズ型7に形成されたレンズパターンに入り込んだ状態で、活性エネルギー線発光光源11により透光性状基材1を通して活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化性組成物5を重合硬化させ、レンズパターンを転写する。その後、得られた光学シート3を円筒形レンズ型7から剥離する。
【0042】
活性エネルギー線発光光源11としては、前記と同様に化学反応用ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、可視光ハロゲンランプ、太陽光等が使用され、照射エネルギーとしては波長200〜600nmの積算エネルギーが5〜2000mJ/cm2 となるように照射することが好ましい。
【0043】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
なお、以下の実施例および比較例における各物性・特性の測定、評価は下記のようにして行った。
【0044】
粘 度
得られた活性エネルギー線硬化性組成物の25℃での粘度をE型粘度計(東機産業社製EHD型)を用いて測定した。
作業性
得られた活性エネルギー線硬化性組成物をレンズ型に注入する際の取扱い、透光性基材のラミネート性について、次の基準で評価した。
○:取扱い性、ラミネート性が良好なもの
×:泡の巻込み等があり取扱い性に劣るもの
【0045】
硬化性
得られた光学シートのレンズ部表面を指で触れた際のタックの有無から、次の基準で評価した。
○:タックが認められるもの
×:タックが認められないもの
透明性
得られた光学シートの透明性を目視評価し、透明なものを良(○)、濁りがあるものを不良(×)とした。
【0046】
密着性
得られた光学シートのレンズ部に、カミソリで透光性基材に達する傷を2mmの間隔で縦横それぞれ11本入れて100個のます目を作り、セロハンテープ(幅25mm,ニチバン社製)をレンズ面に密着させて急激に剥がした後、剥がれたレンズ部のます目の数で、以下の基準で評価した。
○:剥がれたます目が5/100未満
×:剥がれたます目が5/100以上
【0047】
耐熱性
20cm×20cmにカットした光学シートをレンズ面を下にし5mm厚の板ガラス(30cm×30cm)上に設置し、この光学シートの上に光学シートと同じサイズの1mm厚の板ガラスを載置した。これを乾燥機に入れ60℃で6時間加熱し、レンズ面の外観の変化を目視で観察し、次の基準で評価した。
○:プリズム面が試験前と変わらないもの
×:加熱により外観にシミなどの異常が発生したもの
耐擦傷性
得られた光学シートのレンズ面をレンズ列の稜線方向と直角に爪で引っ掻いた際の擦傷の状態を目視で観察し、次の基準で評価した。
○:レンズ先端が変形するが破壊されないもの
×:レンズ先端が破壊され引っ掻いた軌跡が白化するもの
【0048】
合成例1 ウレタンポリアクリレート(UA1)の合成
5リットルのガラス製反応容器に、イソホロジイソシアネート(ダイセルヒュルス社製IPDI、分子量218.3)1092g、触媒としてジラウリン酸ジ−n−ブチル錫2g、重合禁止剤として2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール1.5gを投入し、攪拌しながら70℃に加温して均一溶液とした。この溶液の温度を70℃に保持し撹拌しながら、テトラメチロールメタントリアクリレート(新中村化学工業社製NKエステルA−TMM−3、分子量298)2980gを5時間かけて滴下した。さらに、反応系の温度を70℃に保ち8時間反応を行い、ウレタンポリアクリレート(UA1)を合成した。反応の終了は、滴定法によるイソシアネート当量の測定により行い、イソシアネート基の96%以上が消失した時点を反応の終点とした。
【0049】
合成例2 ウレタンポリメタクリレート(UM1)の合成
5リットルのガラス製反応容器に、イソホロジイソシアネート(ダイセルヒュルス社製IPDI、分子量218.3)1092g、触媒としてジラウリン酸ジ−n−ブチル錫2g、重合禁止剤として2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール1.5gを投入し、攪拌しながら70℃に加温して均一溶液とした。この溶液の温度を70℃に保ち撹拌しながら、グリセリンジメタクリレート(共栄社化学社製ライトエステルG−101P、分子量 228)2280gを5時間かけて滴下した。さらに、反応系の温度を70℃に保ち8時間反応を行い、ウレタンポリメタクリレート(UM1)を合成した。反応の終了は、滴定法によるイソシアネート当量の測定により行い、イソシアネート基の96%以上が消失した時点を反応の終点とした。
【0050】
合成例3 ウレタンジアクリレート(UA2)の合成
5リットルのガラス製反応容器に、イソホロジイソシアネート(ダイセルヒュルス社製IPDI、分子量218.3)2183g、触媒としてジラウリン酸ジ−n−ブチル錫2g、重合禁止剤として2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール2gを入れ、攪拌しながら70℃に加温して均一溶液とした。この溶液の温度を70℃に保ち撹拌しながら、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(大阪有機化学工業社製、分子量130.1)2602gを5時間かけて滴下した。さらに、反応系の温度を70℃に保ち8時間反応を行い、ウレタンジアクリレート(UA2)を合成した。反応の終了は、滴定法によるイソシアネート当量の測定により行い、イソシアネート基の96%以上が消失した時点を反応の終点とした。
【0051】
実施例1〜7、参照例1、比較例1〜5
表1に示した配合量で(A)〜(D)成分を40℃でよく混合し均一溶液とし、活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
得られた活性エネルギー線硬化性組成物を用いて、図5に示した製造装置でプリズムシートを製造した。円筒形プリズム型7は、プリズム頂角(α)60゜の断面を有する二等辺三角のプリズム列をピッチ50μmで多数連設して形成した黄銅製の薄板に無電解ニッケルメッキを施したレンズ薄板を、直径220mm、長さ450mmのステンレス製の円筒状芯ロールに巻き付けて固定したものを用いた。円筒形プリズム型7とゴム製のニップロール8との間に、円筒形プリズム型7の表面に巻き付くようにして、片面に密着性向上処理を施したPETフィルム(東洋紡社製A4100、厚さ188μm)を、その処理面が円筒形プリズム型7側となるように装置内に導入した。
【0052】
次いで、タンク9に供給され40℃に保持した活性エネルギー線硬化性組成物5を供給ノズル10から、円筒形プリズム型7とPETフィルム1との間に供給した。円筒型プリズム型7は、約3m/分の速度で回転させた。供給された活性エネルギー線硬化性組成物5が、PETフィルム1と円筒形レンズ型7との間に保持された状態で、ランプ発光長約50cm、6kW(120W/cm)の紫外線照射装置11により、照射量(積算エネルギー)が1000mJ/cm2となるように紫外線を照射し、活性エネルギー線硬化性組成物5を硬化・賦型した後、円筒形プリズム型7から剥離してプリズムシート3を得た。
【0053】
使用した活性エネルギー線硬化性組成物5の粘度、円筒形プリズム型7への供給時の作業性の評価を表2に示した。また、得られたプリズムシートの硬化性、透明性、密着性、耐熱性、耐擦傷性の評価を行い、その結果を表2に示した。
【0054】
本発明である実施例1〜7、参照例1のプリズムシートを、図6に示したバックライトに使用したところ、バックライトへの組み込みの際のプリズム層への傷や、組み込まれた状態におけるプリズム先端の変形等に起因する光学欠陥もなく、高品位で輝度の高い明るいバックライトが得られた。
【0055】
【表1】
【表2】
なお、表中の各単量体の略号は次の通りである。
UA1:合成例1で得られたウレタンポリアクリレート
UM1:合成例2で得られたウレタンポリメタクリレート
UA2:合成例3で得られたウレタンジアクリレート
PBOM:ノナブチレングリコールジメタクリレート(分子量802)
HX−220:ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプ ロラクトン変性ジ(メタ)アクリレート(日本化薬社製KAY ARAD HX−220、カプロラクトン変性数2モル、分子 量540)
HX−620:ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプ ロラクトン変性ジ(メタ)アクリレート(日本化薬社製KAY ARAD HX−620、カプロラクトン変性数4モル、分子 量768)
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
POA:フェノキシエチルアクリレート
HMPP:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン
HCPK:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
【0056】
【発明の効果】
本発明は、バックライト用プリズムシート等の種々の光学シートのレンズ部の形成に適した耐熱性、耐擦傷性に優れた活性エネルギー線硬化性組成物を提供できるとともに、光学欠陥の発生のない高品位な光学シートを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学シートの模式的部分断面図である。
【図2】 本発明の光学シートの製造方法を示す概略図である。
【図3】本発明の光学シートの製造方法を示す概略図である。
【図4】 本発明の光学シートの製造に使用されるレンズ型を示す概略図である。
【図5】本発明の光学シートの連続製造装置を示す概略図である。
【図6】本発明の光学シートを用いたバックライト示す模式的概略図である。
【符号の説明】
1 透光性基材
2 レンズ部
3 レンズシート
Claims (2)
- 透光性基材の少なくとも一方の表面に下記(A)〜(D)を主成分とする活性エネルギー線硬化性組成物(但し、(A)〜(C)成分の合計量を100重量部とする。)を用いてレンズ部を形成してなることを特徴とする光学シート。
(A)以下の一般式(1)で表される分子内に4つ以上の(メタ)アクリロイル基を有するウレタンポリ(メタ)アクリレート 10〜70重量部
(B)分子内に2つのアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する分子量500以上の脂肪族ジ(メタ)アクリレート 10〜50重量部
(C)前記(A)および(B)成分以外の分子内に1つ以上の重合性2重結合を有する化合物 0〜80重量部
(D)活性エネルギー線感応性ラジカル重合開始剤 0.01〜5重量部
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