JP2010085539A - 光学シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも一面側に微細凹凸構造の単位を二次元配列してなり、当該微細凹凸構造とは反対面側から入射した透過光を収束又は配向させる光学機能層を備えた光学シートであって、
前記光学機能層は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、且つ、
前記光学機能層は、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、動摩擦係数が0.3以下、及び、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、破断点伸度が20%〜70%であることを特徴とする、光学シートである。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明に係る光学シートは、少なくとも一面側に微細凹凸構造の単位を二次元配列してなり、当該微細凹凸構造とは反対面側から入射した透過光を収束又は配向させる光学機能層を備えた光学シートであって、
前記光学機能層は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、且つ、
前記光学機能層は、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、動摩擦係数が0.3以下、及び、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、破断点伸度が20%〜70%であることを特徴とする。
従って、本発明によれば、上記光学機能層の有する微細凹凸構造の形状が損なわれ難く、所望の形状を維持することが可能な光学シートを得ることができる。
従って、本発明によれば、上記微細凹凸構造の形状が損なわれ難く、所望の形状を維持することが可能な光学シートを得ることができる。
<光学シート>
本発明に係る光学シートは、少なくとも一面側に微細凹凸構造の単位を二次元配列してなり、当該微細凹凸構造とは反対面側から入射した透過光を収束又は配向させる光学機能層を備えた光学シートであって、
前記光学機能層は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、且つ、
前記光学機能層は、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、動摩擦係数が0.3以下、及び、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、破断点伸度が20%〜70%であることを特徴とする。
図1は本発明の光学シートについて、基本的な形態を例示する断面図である。尚、図1に示す断面図において、説明の容易化のために、厚み方向(図の上下方向)の縮尺を幅方向(図の左右方向)の縮尺よりも大幅に拡大誇張して図示してある。光学シート1は、透明基材10と、その透明基材10の一方の面S1上に多数の微細凹凸構造11を有する光学機能層12が積層されている。
(1)透明基材
透明基材10は、光学シート1の主要な構成部材であり、後で詳述する光学機能層12の基材として作用すると共に、光源からの光の多くを光学機能層12側に透過するように作用する。透明基材10は、樹脂材料からなる光透過性の基材であればよく、特に基材単体での透過率が85%以上のものが好ましく用いられる。なお、ここでいう透過率とは、株式会社村上色彩技術研究所製の光線透過率計(型式:HM−150)により測定した値である。透明基材10の厚さは特に限定されないが、通常、ロール巻き可能な50〜500μmの範囲内である。
光学機能層12は、透明基材10の一方の面S1に設けられ、図1に示すように、多数の微細凹凸構造11を有する。当該微細凹凸構造11の単位構造は、光学機能を発現させることができる構造であれば特に限定されるものではなく、例えば、三角柱構造、半球状構造、及びモスアイ構造等が挙げられる。ここで、「モスアイ構造」とは、物質の表面に入射電磁波(例えば可視光)の波長以下の構造を持つ突起が密集した結果、その表面の反射率が低減された構造を指す。これはある種類の蛾に見られる構造であるため、「蛾の目」との意味でモスアイ(moth−eye)構造と呼ばれ、スクリーン、ディスプレイ等の反射防止膜として使用することが知られている(例えば、特表2001−517319号公報参照)。
また、本発明の光学機能層12は、25℃において、動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、好ましくは0.4〜0.7であり、且つ、破断点伸度が20%〜70%、好ましくは20%〜60%である。25℃における、動的粘弾性特性tanδ及び破断点伸度が上記範囲内であることにより、当該光学機能層12は、適度な柔らかさと伸縮性を有し、当該光学機能層12に外力が加わって、当該光学機能層12の有する微細な凹凸構造が変形した場合でも、元の形状に復元可能な復元性を有することができる。
従って、本発明によれば、上記光学機能層の有する微細凹凸構造の形状が損なわれ難く、所望の形状を維持することが可能な光学シートを得ることができる。
尚、ここで、上記動的粘弾性特性tanδは、動的粘弾性測定装置を用いて、硬化物に、1Hzの振動を与えながら0℃〜120℃まで、3℃/minで昇温した際に、検出される粘弾性率を測定することにより求めることができる。測定装置としては、レオメーター(商品名:Rheogel E4000、ユービーエム社製)を挙げることができる。
また、上記動摩擦係数は、摩擦磨耗試験機を用いて、硬化物に対して垂直方向に、試験速度5mm/sの条件で荷重200gを加えることにより求めることができる。測定装置としては、摩擦磨耗試験機(商品名:HEIDON、新東科学(株)社製)を挙げることができる。
破断点伸度は、引張り試験機を用いて、試験片を25℃、引張り速度20m/minの条件で引っ張り、破断した時の伸度を測定することにより求めることができる。尚、自然長の2倍の長さまで伸張させた時点で破断した場合の伸度を100%とする。測定装置としては、万能試験機(商品名:テンシロン、エー・アンド・デイ社製)を挙げることができる。
中でも、イソシアネート系硬化性化合物と、エポキシ−フェノール系硬化性化合物及び/又はエポキシ−アクリレート系硬化性化合物と、光重合開始剤とを少なくとも含む活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が硬化物の屈折率を高める点から好ましい。
イソシアネート系硬化性化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)及び/又はヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)からなる骨格を含むウレタンアクリレートを挙げることができる。また、エポキシ−フェノール系硬化性化合物としては、例えば、下記化学式(1)で表されるEO変性ビスフェノールAジアクリレートを挙げることができる。エポキシ−アクリレート系硬化性化合物としては、例えば、下記化学式(2)で表されるEO変性フェノキシエチルアクリレートを挙げることができる。
また、上記のエポキシ−フェノール系硬化性化合物及び/又はエポキシ−アクリレート系硬化性化合物の含有量は、全固形分に対して、10〜50重量%であることが好ましく、更に好ましくは20〜40重量%である。
なお、本発明において、固形分とは、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物中に含まれる成分のうち溶剤以外のものを意味する。
本発明で用いられる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、前記の成分以外に必要に応じて、シリコーン、酸化防止剤、重合禁止剤、離型剤、帯電防止剤、紫外線安定剤、消泡剤、溶剤、非反応性アクリル樹脂、非反応性ウレタン樹脂、非反応性ポリエステル樹脂、顔料、染料、拡散剤等も併用することができる。
光学シート1には、光拡散機能を付与することができる。光拡散機能の付与としては、例えば図1にその一例を示したように、透明基材10の少なくとも一方の面に光拡散層13を設けたり、いわゆるマット処理を行ったりすることができる。こうした光拡散機能の付与は今までにも多くの提案がなされてきているので、ここでは以下の説明にとどめ詳しくは説明しない。
本発明の光学シートは、例えば、液晶表示装置等のバックライトに用いられるプリズムシートやマイクロレンズ、プロジェクションテレビ等の投影スクリーンに用いられるフレネルレンズシートやレンチキュラーシート、薄型テレビの反射防止用フィルムに用いられるモスアイフィルム等を挙げることができる。本発明の光学シートは、これらのいずれにおいても好適に用いることができるが、なかでも液晶表示装置用バックライトのプリズムシート、及びマイクロレンズとして好適に用いることができる。
図2は、本発明の光学シートを備える面光源装置の一例を示す斜視図である。図2の面光源装置20は、いわゆるエッジライト型の面光源装置であり、少なくとも1つの側端面22Aから導入された光を一方の面である光放出面22Bから出射する導光体22と、その導光体22の少なくとも前記1つの側端面22Aから内部に光を入射させる光源24と、導光体22の光放出面22Bに例えば接着層21を介して設けられ、その光放出面22Bから出射する光を透過する上記本発明に係る光学シート1とを有している。
図3は、図2で示したエッジライト型の面光源装置を備えた液晶表示装置の一例を示す概略斜視図である。図3に示す液晶表示装置30は、平面状の透光性表示体である液晶パネル32と、その液晶パネル32の背面に配置され、液晶パネル32を背面から光照射するエッジライト型の面光源装置20とを備えている。この液晶表示装置30は、いわゆるバックライト型の液晶表示装置であり、液晶画面を形成する各画素を面光源装置20からの出射光によって裏側から照明するように構成されている。
単位プリズムの賦形が形成されたレンズ型に、下記に示す活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を滴下した後、ポリエチレンテレフタレート基材(PET、商品名:A4300 厚み:125μm 東洋紡績株式会社製)を重ね、ラミネーターでPET全面を上記樹脂組成物に圧着した。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・ヘキサメチレンジイソシアネート骨格を有するカプロラクトン変性ウレタンアクリレート:45重量部
・EO変性ビスフェノールAジアクリレート(M−211B:商品名、東亜合成社製):5重量部
・EO変性フェノキシアクリレート(M−101A:商品名、東亜合成社製):25重量部
・フェノキシベンジルアクリレート:25重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
次に、780mJ/cm2で、上記樹脂組成物に対して紫外線照射を行い、多数の単位プリズムを有する光学機能層を硬化させ、ポリエチレンテレフタレート基材と一体化させた。その後、上記レンズ型を剥離することによって、本発明の光学シートを得た。
ここで、上記単位プリズムの形状は三角形状とした。より詳しくは、高さ25μm、ピッチ50μm、単位プリズムの頂角が90°となる二等辺三角形状で、稜線が互いに平衡になるように複数の単位プリズムが隣接された形状とした。
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・飽和環状構造を有するポリエステル変性ウレタンアクリレート:80重量部
・EO変性フェノキシアクリレート(M−102:商品名、東亜合成社製):10重量部
・EO変性フェノキシエチルアクリレート:10重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・EO変性ビスフェノールAジアクリレート(M−211B:商品名、東亜合成社製):10重量部
・ヘキサメチレンジイソシアネート骨格を有するカプロラクトン変性ウレタンアクリレート:75重量部
・ポリプロピレンジアクリレート(M−225:商品名、東亜合成社製):15重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・フェニルマレイミドを共重合させた飽和環状構造を有するポリエステル変性ウレタンアクリレート:80重量部
・EO変性ビスフェノールAジアクリレート(M−211B:商品名、東亜合成社製):10重量部
・EO変性フェノキシエチルアクリレート:10重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・フルオレンジアクリレート(オグゾールEA−5503:商品名、大阪ガスケミカル(株)製):15重量部
・フェノキシエチルアクリレート:25重量部
・EO変性フェノキシエチルアクリレート:10重量部
・オルトフェノキシエチルアクリレート:10重量部
・EO変性ビスフェノールAジアクリレート(M−211B:商品名、東亜合成社製):40重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・飽和環状構造を有するポリエステル変性ウレタンアクリレート:60重量部
・EO変性ビスフェノールAジアクリレート(M−211B:商品名、東亜合成社製):10重量部
・EO変性フェノキシエチルアクリレート:10重量部
・トリプロピレングリコールジアクリレート(M−220:商品名、東亜合成社製):20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・MMA−スチレン−メタクリル酸ドデシル共重合体:45重量部
・ヘキサメチレンジイソシアネート骨格を有するウレタンエステル:44.5重量部
・有機シリコーン:0.5重量部
・EO変性フェノキシエチルアクリレート:5重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・ビスフェノールAエポキシアクリレート:25重量部
・フェノキシエチルアクリレート:20重量部
・イソボルニルアクリレート(ダイセル・サイテック(株)製):5重量部
・アクリルモルホリン(興人社製):5重量部
・ビスフェノールAジアクリレート:10重量部
・ビスフェノールAジメタクリレート:25重量部
・イソヌル酸EO変性ジアクリレート(M−215:商品名、東亜合成社製):10重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):3重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・フルオレンアクリレート:45重量部
・フェノキシエチルアクリレート:35重量部
・イソヌル酸EO変性トリアクリレート(M−315:商品名、東亜合成社製):20重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
前記実施例1において、下記組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様にして光学シートを得た。
[活性エネルギー線硬化性樹脂組成物]
・ヘキサメチレンジイソシアネート骨格を有するカプロラクトン変性ウレタンアクリレート:80重量部
・ビルフェノールAエポキシジアクリレート:5重量部
・フェノキシベンジルアクリレート:15重量部
・光重合開始剤(イルガキュア184:商品名、チバ・ジャパン(株)製):5重量部
上記各実施例、及び比較例に対して、以下の点を評価した。その結果を表1に記載する。
(1)動的粘弾性特性
上記で得られた光学シートを長さ20mm、幅5mmに切断したものを試験片とした。レオメーター(商品名:Rheogel E4000、ユービーエム社製)を用いて、上記試験片に、1Hzの振動を与えながら昇温速度3℃/minの条件下で、0℃〜120℃まで昇温し、検出される粘弾性率を測定した。
(2)動摩擦係数
摩擦磨耗試験機(商品名:HEIDON、新東科学(株)製)を用いて、上記で得られた光学シートのプリズム稜線と垂直方向に、試験速度5mm/sの条件で荷重200gを加え、動摩擦係数を測定した。
(3)破断点伸度
上記で得られた光学シートを長さ150mm、幅20mmに切断したものを試験片とした。万能試験機(商品名:テンシロン、エー・アンド・デイ社製)を用いて、上記試験片を25℃、引張り速度20m/minの条件で引っ張り、破断した時の伸度を測定した。尚、自然長の2倍の長さまで伸張させた時点で破断した場合の伸度を100%とした。
(4)傷付き性
学振磨耗試験機(商品名:AB−301、テスター(株)製)を用いて、上記で得られた光学シートを、当該光学シートのプリズム稜線と垂直方向に、引張り速度300mm/min、移動距離100mmの条件で引っ張た後の当該光学シート表面を顕微鏡観察した。
[評価]
・5:顕微鏡観察で傷が見えなかった
・4:顕微鏡観察で傷が1本見えた
・3:顕微鏡観察で傷が2〜3本見えた
・2:顕微鏡観察で傷が多数見えた
・1:顕微鏡観察で試験片の表面全面に削れた後が見えた
(5)復元性
学振磨耗試験機(商品名:AB−301、テスター(株)製)を用いて、上記で得られた光学シートを、当該光学シートのプリズム稜線と垂直方向に、引張り速度300mm/min、移動距離100mmの条件で引っ張た後の当該光学シート表面を顕微鏡観察した。
[評価]
・5:顕微鏡観察で形状の変形が確認されなかった
・4:顕微鏡で変形が見えるが目視では見えなかった
・3:25℃(室温)で10分以内に元の形状に復元された
・2:25℃(室温)で10分以内に元の形状に復元されなかったが、35℃に加熱した場合、5分以内に元の形状に復元された
・1: 35℃で加熱し5分以内に元の形状に復元されなかったが、80℃で1分加熱した場合、元の形状に復元された
上記表1に示す結果から、光学機能層の、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、動摩擦係数が0.3以下、及び、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、破断点伸度が20%〜70%である実施例1〜3では、当該光学機能層の微細凹凸構造に傷はなく、変形もみられなかった。一方、動摩擦係数が0.3超過の比較例1、2、5、及び6では、光学機能層の表面が滑り難いため、当該光学機能層の微細凹凸構造に傷がみられた。特に、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4未満の比較例5及び6では、光学機能層が硬く滑り難いため、当該光学機能層の微細凹凸構造の表面全面に削れた後がみられた。また、破断点伸度が20%未満の比較例3〜6では、光学機能層の伸縮性が低いため、当該光学機能層の微細凹凸構造に変形がみられた。特に、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4未満の比較例5及び6では、光学機能層が硬く、伸縮性も低いため、当該光学機能層の微細凹凸構造の変形が顕著にみられた。また、破断点伸度が70%超過、及び25℃における動的粘弾性特性tanδが0.8超過の比較例7では、光学機能層が柔らかく伸縮性が高いため、当該光学機能層の微細凹凸構造に変形はみられなかったが、当該微細凹凸構造表面に傷がみられた。
10 透明基材
11 微細凹凸構造
12 光学機能層
13 光拡散層
20 面光源装置
21 接着層
22 導光体
22A 側端面
22B 光放出面
24 光源
26 光反射板
30 液晶表示装置
32 液晶パネル
S1 透明基材の一方の面
S2 透明基材の他方の面
Claims (5)
- 少なくとも一面側に微細凹凸構造の単位を二次元配列してなり、当該微細凹凸構造とは反対面側から入射した透過光を収束又は配向させる光学機能層を備えた光学シートであって、
前記光学機能層は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、且つ、
前記光学機能層は、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、動摩擦係数が0.3以下、及び、25℃における動的粘弾性特性tanδが0.4〜0.8、且つ、破断点伸度が20%〜70%であることを特徴とする、光学シート。 - 前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、少なくともイソシアネート系硬化性化合物と、エポキシ−フェノール系硬化性化合物及び/又はエポキシ−アクリレート系硬化性化合物と、光重合開始剤とを含有することを特徴とする、請求項1に記載の光学シート。
- 前記光学機能層は、微細凹凸構造の単位としてプリズムを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学シート。
- 前記光学機能層は、微細凹凸構造の単位としてマイクロレンズを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学シート。
- 前記光学機能層は、微細凹凸構造の単位としてプリズムとマイクロレンズを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学シート。
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