JPWO2018181854A1 - 導光板用封止部材及びそれを用いた面状光源装置又は照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
又、封止部材として、半硬化状体、特に未反応基を残したUV硬化型樹脂が例示されている。こちらはUV硬化型樹脂を半硬化状態にすることで封止部材の凹部への埋まり込みを抑え、貼り合わせ後の光学特性の低下は防ぐことができる。しかしながら、一般的なアクリル系UV硬化型樹脂では、半硬化状態とした場合、剥離強度を上げにくかった。
又、ブロッキング性シートは微粘着性があるため、ハンドリング性に難があった。
加えて上記に示したような特許文献1に記載のホットメルト接着剤を除く各種封止部材では、表面にタック性や粘着性を有していることから、加工時に異物などが付着した際の除去が困難であり、表面欠陥となりやすいなどの問題があった。
さらに特許文献1のような導光シートを反射型液晶パネルへ適用する際には、出射面とは反対側の反対面からの光漏れを極力抑える必要があり、そのためには封止後も凹部に対して蓋となる封止部材は平滑であることが求められる。
端面から入射した光が屈曲して表面方向に出射する出射面を有し、
前記出射面及び/又は前記出射面に対向する反対面に複数の凹部を有する導光部材の、
前記凹部の内部に、
前記導光部材の屈折率とは、異なる屈折率を有する、気体、液体又は真空の少なくともいずれかを封止するように、
前記凹部を有する面に積層される、1層以上よりなる導光板用封止部材であって、
前記導光板用封止部材の、前記凹部を有する面と接する層が、
飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位からなる樹脂を含む封止層からなることを特徴とする導光板用封止部材である。
本発明(2)は、
前記飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレートが、
水酸基含有アルキル(メタ)アクリレートと、ジオールと、ジイソシアネートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(I)、
又は、イソシアネート基含有アルキル(メタ)アクリレートと、ジオールと、ジイソシアネートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(II)、であることを特徴とする前記発明(1)の導光板用封止部材である。
本発明(3)は、
前記飽和環状脂肪族基を有するアクリレート(I)及び(II)が、
飽和環状脂肪族基R1を含む下記の構造Aと、
飽和環状脂肪族基R3を含む下記の構造Cと、を含むことを特徴とする前記発明(1)の導光板用封止部材である。
構造A:−CO−NH−R1−NH−CO−
構造C:−O−R3−O−
本発明(4)は、
前記飽和環状脂肪族基を有するアクリレート(I)又は(II)が、
更に、飽和脂肪族鎖R2を含む下記の構造Bを含むことを特徴とする前記発明(3)の導光板用封止部材である。
構造B:−O−R2−CO−
本発明(5)は、
前記導光部材と、前記発明(1)から(4)のいずれかの導光板用封止部材とを少なくとも含むことを特徴とする導光板である。
本発明(6)は、
前記凹部表面形状内に内接される、前記導光板用封止部材封止層の最大長方形形状において、前記長方形形状の中心点を通り、かつ、前記長方形形状内で前記長方形の各辺に平行な線における算術平均粗さRaの平均値が、0.1μm以下であることを特徴とする前記発明(5)の導光板である。
本発明(7)は、
前記導光板用封止部材の封止層と、前記導光部材との界面における90°剥離強度(JIS K6854に準ずる)が、0.6N/25mm以上であることを特徴とする前記発明(5)又は(6)の導光板である。
本発明(8)は、
前記導光板又は前記導光部材の出射面に対する法線方向を0°とし、
光源から光が入射される前記導光板又は前記導光部材の端面に対して垂直な方向を90°とした場合に、
前記導光板又は前記導光部材の端面から入射し、
前記導光板又は前記導光部材の出射面から出射される光のうち、−70°から70°の範囲の輝度を積分した値(La)と、
前記導光板又は前記導光部材の出射面とは反対側の面である反対面から出射される光のうち、110°から250°の範囲の輝度を積分した値(Lb)との、比率(La/Lb)をコントラスト(C)とした場合に、
前記導光板のコントラスト(Cx)と、該導光部材のコントラスト(Cy)との比率(Cx/Cy)が、0.5以上であることを特徴とする前記発明(5)から(7)のいずれかの導光板である。
本発明(9)は、
前記導光板が、更に反射部材及び/又は拡散部材を積層していることを特徴とする前記発明(5)から(8)のいずれかの導光板である。
本発明(10)は、
前記発明(5)から(9)のいずれかの導光板と、光源と、からなることを特徴とする照明装置又は表示装置である。
1.導光板
1−1.構成
2.各部
2−1.導光部材
2−1−1.構造
2−2.導光板用封止部材の構成
2−2−1.封止層組成
2−2−2.塗布基材
2−2−3.特性
2−2−4.導光板用封止部材の製造方法
2−2−5.使用方法
3.面状光源装置又は照明装置の用途
以下、本発明に係る導光板について導光部材、導光板用封止部材の順に詳述する。なお、ここで示す構成はあくまで一例であり、本発明はこれに何ら限定されない。
本発明に係る導光板(100)は、凹部(121)が設けられた導光部材(120)と、前記導光部材(120)表面に積層し、封止するための導光板用封止部材(110)とで構成される(図1)。
2−1.導光部材
本発明に係る導光部材(120)は、公知のものが使用できる。前記導光部材(120)は、光源から発せられた光を前記導光板の光入射端面(101)(側面側)で受光し(当該光は入射光となる)、その内部を通じて、出射面(102)側に光を出射することができる。
導光部材(120)は、板、フィルムなどの透明部材、又は、それら部材の積層物で構成されることができる。導光部材(120)の材質は、透明部材であればよく、例えば透明樹脂やガラスなどが挙げられるが、透明樹脂が好ましく、透明性の高い熱可塑性樹脂がより好ましい。透明性の高い熱可塑性樹脂としては、例えばポリオレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエーテル系樹脂などが挙げられる。なかでも透明性の見地から可視光領域に波長の吸収領域がないポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂が好ましい。
本発明に用いられる導光板用封止部材(110)は、多層構造であっても構わないが、導光板用封止部材(110)において、導光板の出射面とは反対側の表面である反対面表面と接する層が、少なくとも、飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位からなる樹脂を含む封止層(111)であることが必要である。
本発明に係る導光板用封止部材の封止層(111)は、モノマーである飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位によって形成されており、前記繰り返し単位は、単一、又は、複数種類の飽和環状脂肪族基を有するものである。
水酸基含有アルキル(メタ)アクリレートと、ジオールと、ジイソシアネートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(I)、
又は、イソシアネート基含有アルキル(メタ)アクリレートと、ジオールと、ジイソシアネートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(II)、の繰り返し単位によって形成されていることが好ましい。以下は好適例であるウレタン(メタ)アクリレート(I)、又は、(II)由来の構造を有する繰り返し単位によって形成されている飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレートについて詳述する。
その結果、上記繰り返し単位によって構成された前記導光板用封止部材封止層は、導光部材の凹部内への埋め込み抑制効果及び凹部蓋面の平滑性の高さを示すことになる。
−CO−NH−R1−NH−CO−・・・(構造A)
−O−R3−O−・・・(構造C)
当該繰り返し単位は、例えば、(1)R1を含むジイソシアネート、(2)R3を含むジオール、及び、(3)水酸基含有アルキル(メタ)アクリレート、又は、イソシアネート基含有アルキル(メタ)アクリレートを用いて得たウレタン(メタ)アクリレートから得ることができ、容易に製造可能である。一例として、上記構造A、及び構造Cの割合は、m+1:m、又はm:m+1とすることができ、上記mは1〜4を示す。
−O−R2−CO−・・・(構造B)
当該繰り返し単位は、例えば、R1を含むジイソシアネート、R2を含むエステル(任意に使用される)、R3を含むジオールに加えて、水酸基含有アルキル(メタ)アクリレート、又は、イソシアネート基含有アルキル(メタ)アクリレートを用いて得たウレタン(メタ)アクリレートから得ることができ、容易に製造可能である。一例として、上記構造A、構造B及び構造Cの割合はm+1:m(r+s):m、m:m(r+s):m+1、m:k+n:m+1とすることができる。上記mは1〜4を示し、r及びsはそれぞれ0〜2を示し、かつ、rとsとの和は0〜2を示す。
塗布基材は封止層と共に導光部材を保護する役割を担い、導光板の一部として機能するため、透明性を有していることが好ましく、又、導光部材や封止層と同様の屈折率を有していることが好ましい。
本発明に係る導光板用封止部材の封止層と、導光部材との界面における90°剥離強度(JIS K6854による)は、0.6N/25mm以上とすることができる。0.6N/25mm未満では、剥がれや浮きが発生する懸念がある。
前記凹部の前面を覆う前記導光板用封止部材封止層の凹部に対向する表面(113)の領域は、通常封止を行う際、その一部が凹部に入り込み、その表面に凹凸が生まれやすく、この凹凸により導光板の光学特性が低下しやすい。
しかしながら、本発明の導光板用封止部材は、封止層に、少なくとも、飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位からなる樹脂を含むことにより、上記表面領域における算術平均粗さRaの平均値を0.1μm以下とすることで、導光板の光学特性が低下することを防止できる。算術平均粗さRaの平均値は、0.05μm以下であることがより好ましく、0.02μm以下であることがさらに好ましい。
図5は、凹部と凹部を覆う導光板用封止部材の断面図であり、表面粗さの測定箇所を示した模式図である。ここで図5においては、説明しやすくするため、導光部材凹部表面形状が円形状であるものとして説明する。
本発明に係る導光板用封止部材の製造方法は、上記導光板用封止部材を製造できれば特に限定されないが、一例として、以下の工程(A1)及び(A2)を含む方法が挙げられる。
工程(A1):エネルギー線硬化型組成物を、塗布基材上に塗布する。
工程(A2):塗布後、上記エネルギー線硬化型組成物を半硬化させて導光板用封止部材封止層を形成する。
光重合開始剤としては、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等のラジカル重合開始剤を単独又は適宜組み合わせて使用することができる。
本発明による導光板用封止部材は、前記導光部材の凹部を有する表面に貼り合せ(積層)し、紫外線を照射することで用いられる。貼り合せる方法は公知の方法を用いればよく、例えば前記導光用封止部材を加熱する、いわゆる熱ラミネートによる方法などが挙げられ、紫外線照射に関しては、上記工程(A2)で示した方法で行うことができる。
本発明による導光板用封止部材を用いた導光板は、その導光板の側面の位置(端面)に一つ又は複数の光源を設けることで、面状光源装置又は照明装置として使用することができる。光源は公知のものを使用することができ、特に限定されないが、省サイズ化や消費電力の観点からLED光源が好ましい。
化合物1の合成:
トリシクロデカンジメタノール196.29g(1モル)とε−カプロラクトン22.828g(0.2モル)をフラスコに仕込み、120℃まで昇温し、触媒としてモノブチルスズオキシド50ppmを添加した。その後、窒素気流下で、残存したε−カプロラクトンがガスクロマトグラフィーで1%以下になるまで反応を行い、ジオール(1)を得た。
ε−カプロラクトンの使用量を0.2モルから2モルに変更した以外は製造例1と同様にして、モノマーである化合物2を得た(化合物2は、両末端がアクリロイル基である以外は、一般式(1a)においてmが1である構造と共通する)。
ε−カプロラクトンの使用量を0.2モルから1モルに変更した以外は製造例1と同様にして、モノマーである化合物3を得た。
ε−カプロラクトンを使用しないこと以外は製造例1と同様にして、モノマーである化合物4を得た。
イソホロンジイソシアネート222.28g(1モル)とアクリル酸2−ヒドロキシプロピル260.28g(2モル)をフラスコに仕込み、70℃まで昇温し、触媒としてジブチルスズラウリレート0.35gを加え、残存したイソシアネート基が0.1%になるまで反応を行い、モノマーであるウレタンアクリレート(化合物5)を得た。
2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート210.27g(1モル)と2−ヒドロキシエチルアクリレート232.24g(2モル)をフラスコに仕込み、70℃まで昇温し、触媒としてジブチルスズラウリレート0.35gを加え、残存したイソシアネート基が0.1%になるまで反応を行い、飽和環状脂肪族基を含有しないモノマーであるウレタンアクリレート(化合物6)を得た。
ワイヤーバーを用いて、塗布基材{住友化学社製アクリルフィルム テクノロイ(100μm厚さ)}に下記封止層製造用エネルギー線硬化型組成物(P1)を塗布した。エネルギー線硬化型組成物(P1)はトルエンを含有しており、固形分率(NV)が40%であった。
表1に記載のモノマーを、表2の配合表に記載の各モノマーに変更し、かつ、表2に記載した膜厚となるように調整した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜6、比較例1〜2の導光板を得た。
なお、比較例2及び比較例3で用いたM305(東亞合成社製)は、ペンタエリスリトールトリアクリレートである。
続いて、高圧水銀ランプを照射して紫外線半硬化させる工程を除いた以外は実施例1と同様にして、実施例7の導光板を得た。
さらに高圧水銀ランプを照射して半硬化させる工程を除いた以外は比較例2と同様にして、比較例3の導光板を得た。
上記実施例及び比較例の各々で得られた導光板を25mm幅に断裁し、JIS K6854に準拠する方法で、導光部材を固定しながら封止部材を引っ張ることにより、封止部材と導光部材との界面における90度剥離強度を測定した。
上記実施例及び比較例の各々で得られた導光板を、封止層と導光部材との界面で剥離し、露出した封止層の表面上に、真空蒸着装置(サンユー電子社製SC−701AT)を使用して金粒子を15nmの厚さで真空蒸着させた。このサンプルに対し、共焦点レーザー顕微鏡(オリンパス社製OLS3000)を使用して、サンプル表面の観察を行い、導光部材の凹部の表面形状に内接する長方形のうち、面積が最大になる長方形の中心点を通り、かつ該長方形の各辺に平行な線分それぞれの算術平均粗さRaの平均値を算出した。
図7(a)及び(b)は導光板のコントラスト評価に用いた測定装置の一例の模式図が示される。この測定装置により、実施例及び比較例の各々で得られた導光板のコントラストを下記の方法により評価した。
まず、図7(a)のようにLED光源(200)を実施例及び比較例の導光板の光入射端面101に、そして裏面からの光の影響を避けるため、黒色フェルトシート140(和気産業社製黒色フェルトシートFU−714、厚み2μm)を実施例及び比較例の導光板の光出射面(図7(a)における上面)とは反対側の表面である反対面(図7(a)における下面)に、それぞれ設置した。
続いて輝度計300(村上色彩技術研究所社製GP−5)を用い、光源から光が入射される導光板の端面に対して垂直な方向(図7(a)における左から右に向かう方向)を90°、導光体出射面に対する法線方向(図7(a)における下から上に向かう方向)を0°とした際、当該規定角度を基準として、−70°から70°までの範囲で出射面に出射される光の輝度積分値(La)を測定した。なお出射方向は、出射面法線方向を0°と規定した際の、輝度計300から見て光入射端面(101)の方向を−(マイナス)、その反対方向を+(プラス)とした。
以上より、導光板出射面と、反対面との輝度積分値の比率(La/Lb)をコントラスト(C)とし、実施例及び比較例で得られた導光板(100)のコントラスト(Cx)と、上記導光板と同様の方法により測定した、導光板用封止部材を設けていない導光部材(120)単体でのコントラスト(Cy)との比率(Cx/Cy)の値により、導光部材封止前後のコントラスト比を評価した。
「剥離強度」
◎ 3.0N/25mm超
○ 1.0N/25mm〜3.0N/25mm
△ 0.6N/25mm以上1.0N/25mm未満
× 0.6N/25mm未満
「算術平均粗さRaの平均値」
○ 0.02μm未満
△ 0.02μm〜0.10μm
× 0.10μm超
「導光部材封止前後のコントラスト比」
○ 0.7超
△ 0.5〜0.7
× 0.5未満
又、実施例7では、実施例1の導光部材と貼り合わせる前に紫外線照射をして半硬化させる工程を省いたものであるが、表3より、他の実施例と比較して算術平均粗さRaの平均値及び導光部材封止前後のコントラスト比が小さい。これは、半硬化を行わなかったため、導光部材の凹部への埋め込み性が若干悪化したものと考えられるが、それであっても、十分に小さい算術平均粗さRaの平均値による導光板用封止部材の凹部蓋面の平滑性と、十分に大きい導光部材封止前後のコントラスト比を有しており、加えて最も高い強度の剥離強度を有する導光板を得ることができた。
101 光入射端面
102 出射面
110 導光板用封止部材
111 封止層
112 塗布基材
120 導光部材
121 凹部
140 黒色フェルトシート
200 LED光源
300 輝度計
Claims (10)
- 端面から入射した光が屈曲して表面方向に出射する出射面を有し、
前記出射面及び/又は前記出射面に対向する反対面に複数の凹部を有する導光部材の、
前記凹部の内部に、
前記導光部材の屈折率とは、異なる屈折率を有する、気体、液体又は真空の少なくともいずれかを封止するように、
前記凹部を有する面に積層される、1層以上よりなる導光板用封止部材であって、
前記導光板用封止部材の、前記凹部を有する面と接する層が、
飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位からなる樹脂を含む封止層からなることを特徴とする導光板用封止部材。 - 前記飽和環状脂肪族基を有するウレタン(メタ)アクリレートが、
水酸基含有アルキル(メタ)アクリレートと、ジオールと、ジイソシアネートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(I)、
又は、イソシアネート基含有アルキル(メタ)アクリレートと、ジオールと、ジイソシアネートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(II)、であることを特徴とする請求項1に記載の導光板用封止部材。 - 前記飽和環状脂肪族基を有するアクリレート(I)及び(II)が、
飽和環状脂肪族基R1を含む下記の構造Aと、
飽和環状脂肪族基R3を含む下記の構造Cと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の導光板用封止部材。
構造A:−CO−NH−R1−NH−CO−
構造C:−O−R3−O− - 前記飽和環状脂肪族基を有するアクリレート(I)又は(II)が、
更に、飽和脂肪族鎖R2を含む下記の構造Bを含むことを特徴とする請求項3に記載の導光板用封止部材。
構造B:−O−R2−CO− - 前記導光部材と、請求項1から4のいずれか1項に記載の導光板用封止部材とを少なくとも含むことを特徴とする導光板。
- 前記凹部表面形状内に内接される、前記導光板用封止部材封止層の最大長方形形状において、前記長方形形状の中心点を通り、かつ、前記長方形形状内で前記長方形の各辺に平行な線における算術平均粗さRaの平均値が、0.1μm以下であることを特徴とする請求項5に記載の導光板。
- 前記導光板用封止部材の封止層と、前記導光部材との界面における90°剥離強度(JIS K6854に準ずる)が、0.6N/25mm以上であることを特徴とする請求項5又は6に記載の導光板。
- 前記導光板又は前記導光部材の出射面に対する法線方向を0°とし、
光源から光が入射される前記導光板又は前記導光部材の端面に対して垂直な方向を90°とした場合に、
前記導光板又は前記導光部材の端面から入射し、
前記導光板又は前記導光部材の出射面から出射される光のうち、−70°から70°の範囲の輝度を積分した値(La)と、
前記導光板又は前記導光部材の出射面とは反対側の面である反対面から出射される光のうち、110°から250°の範囲の輝度を積分した値(Lb)との、比率(La/Lb)をコントラスト(C)とした場合に、
前記導光板のコントラスト(Cx)と、該導光部材のコントラスト(Cy)との比率(Cx/Cy)が、0.5以上であることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の導光板。 - 前記導光板が、更に反射部材及び/又は拡散部材を積層していることを特徴とする請求項5から8のいずれか1項に記載の導光板。
- 請求項5から9のいずれか1項に記載の導光板と、光源と、からなることを特徴とする照明装置又は表示装置。
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