JP2011524993A - 光学シート - Google Patents

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Abstract

液晶ディスプレイ装置に用いられる光学シートを開示する。この光学シートは、外部衝撃によって容易に損傷しないので取り扱いが容易であり、不良発生率が減少して生産コストの節減および生産効率の増大を図ることができ、損傷による輝度低下を防止することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶ディスプレイ(以下、LCD(Liquid Crystal Display)という)に用いられる光学シートに関する。
光学用ディスプレイ素子として使用されるLCDは、外部光源の透過率を調節して画像を表示する間接発光方式であって、光源装置であるバックライトユニットが、LCDの特性を決定する重要な部品として使われている。
特にLCDパネル製造技術が発展するにつれて、輝度の高いLCDディスプレイに対する要求が高まり、これによりバックライトユニットの輝度を高めようとする多様な試みが行われてきた。よって、モニター、PDA(Personal Digital Assistant)、ノートパソコンなどとして用いられる液晶ディスプレイでは、少ないエネルギー源から明るい光線を発揮することがその優秀性の尺度であるといえる。したがって、LCDの場合、前面輝度が非常に重要である。
LCDは、構造上、光拡散層を通過した光が全ての方向に拡散するので、前面に発揮する光は非常に足りない。よって、少ない消費電力でより高い輝度を発揮しようとする努力が続けられている。また、ディスプレイの大面積化によって、より多くの使用者がディスプレイを眺めることができるようにLCDディスプレイの視野角を広めようとする努力が行われている。
このためにバックライトのパワーを高めると、消費電力が大きくなり、熱による電力損失も大きくなる。よって、携帯用ディスプレイの場合は、バッテリーの容量が大きくなり、バッテリーの寿命も短縮される。
それにより、輝度増加のために光に方向性を与える方法が提案されたが、このために、多様なレンズシートが開発された。その代表的なシートが、多数の山と谷を直線状に並んで配列したプリズム配列構造を有するものである。
ここで、前記プリズム構造は、正面方向の輝度向上のために約45°の傾斜面を持っている三角形配列構造をしている。よって、プリズム構造の上部が山模様であるため、小さい外部のスクラッチによっても山の上部が容易に壊れたり摩耗したりしてプリズム構造物が損傷してしまうという問題があった。同一形態のプリズム構造から出射される角がアレイ毎に同一なので、三角形の角部位に小さい崩壊が発生し、或いは傾斜面に微細なスクラッチなどが発生する。よって、損傷部位と正常部位間の出射される光経路の差異により、輝度が低下し且つ不良が発生する。したがって、プリズムシートの生産の際に発生した微細な不良によっても、生産されたプリズムシートの全面を使用することができなくなる場合が発生することもある。これは生産性の低下をもたらし、コスト上昇の負担として作用する。実際、バックライトユニットアセンブリーを組み立てる会社においても、プリズムシートの取り扱いの際にスクラッチによるプリズム構造物の損傷による不良が相当問題となっている。
また、バックライトユニットの製造の際に、多数毎のシートおよびフィルムの積層作業が行われるが、輝度を増加させるためにプリズムフィルムを複数毎積層することができ、この際、下方のプリズムフィルムの上部と上方のプリズムフィルムの下部とが接し、これによりプリズム構造物が容易に損傷するという問題点があった。
これだけでなく、輝度の向上、隠蔽性または視野角を考慮して構造物形態の光学シートが適用される趨勢であり、これらの光学シートをバックライトユニットに装着するとき、他のシートおよびフィルムとの積層作業が行われる。この際、下方のプリズムフィルムの上部と上方のプリズムフィルムの下部とが接することにより、構造物が容易に損傷するおそれがあった。また、このような光学シートの運搬または工程上での取り扱いの際に注意を傾ける必要があった。
従って、このようなプリズム構造物の損傷を防止するために、従来では保護フィルムを積層する場合があった。ところが、LCDパネルが益々薄くなっているから、保護フィルムを省略し或いは複合機能を有するシートを使用する趨勢であり、保護フィルムを積層する工程の追加により、生産コストが増加し、時間的および物理的効率性が減少するという問題がある。
このようなバックライトユニットの製造の際にプリズムシートの取り扱いによるプリズム構造物の損傷以外にも、ノートパソコンやPDAなどの携帯用ディスプレイの使用が増加しながら、ディスプレイを鞄などに入れて移動する場合が急速に増加している。この際、移動中に走りまたは急停止などによってディスプレイに衝撃が加えられる場合、プリズム構造物に保護フィルムが在っても、ディスプレイ内に装着されたプリズム構造物が損傷して画面に影響を及ぼす深刻な問題が発生している。
よって、外部衝撃に柔軟にうまく対処することが可能な光学シートが切実に求められている。
そこで、本発明の一つの態様は、ディスプレイに適用されたときに外部衝撃に影響されないように構造層の損傷を防止することが可能な光学シートを提供しようとする。
本発明の他の態様は、構造層の損傷を防止して容易に取り扱うことが可能な光学シートを提供しようとする。
本発明の別の態様は、光経路の差異による輝度低下を防止してプリズム構造物の機能を維持することが可能な光学シートを提供しようとする。
本発明の別の態様は、保護フィルムを必要としない光学シートを提供しようとする。
本発明の別の態様は、不良率を減少させながら生産コストを節減させ且つ生産効率を高めることが可能な光学シートを提供しようとする。
本発明の別の態様は、構造層の損傷を防止するうえ、粘着性を有するため、作業性および信頼性に優れて不良率を減少させることが可能な光学シートを提供しようとする。
本発明の一つの態様では、表面が構造化され、下記化学式1の化合物を含む硬化性樹脂組成物からなる樹脂硬化層を含み;構造化された表面の上面を平面圧子を用いて0.2031mN/secの加圧速度で最大圧縮力が1g(9.807mN)または2g(19.614mN)になるまで加圧し、最大圧縮力に到達したとき、構造化された表面を5秒間最大圧縮力に保持した後、圧縮力を解除した場合、下記数式1で表わされる弾性回復率が80%以上である、光学シートを提供する。
Figure 2011524993
式中、Rは水素原子または炭素数1〜15のアルキル基であり、nは1以上の整数であり、a、bおよびcはそれぞれ0以上の整数であり、但しa+b+c=3、x、yおよびzは互いに同じでも異なってよく、それぞれ2〜50の整数であり、Yはベンゼン環を少なくとも一つ含む化合物である。
数式1
弾性回復率=(D−D)/D×100
式中、Dは外部圧力が加えられて圧入された深さを示し、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さと、外部圧力が除去されて回復したときの光学シートの高さとの差異を示す。
前記態様において、ベンゼン環を少なくとも一つ含む化合物は、下記化学式2〜化学式5で表わされる化合物の中から選ばれうる。
Figure 2011524993
式中、R〜R12のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
Figure 2011524993
式中、R〜Rのうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
Figure 2011524993
式中、R〜R10のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
Figure 2011524993
式中、R〜R18のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
前記態様において、前記数式1で表わされる弾性回復率が85%以上であってもよい。
前記態様において、好ましくは前記Dが下記数式2を満足し、さらに好ましくは前記Dが下記数式3を満足し、より好ましくは下記数式4を満足する。
Figure 2011524993
Figure 2011524993
Figure 2011524993
式中、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さを示す。
本発明の一実施態様に係る光学シートにおいて、硬化性樹脂組成物は紫外線硬化型単量体、光開始剤および添加剤を含んでもよい。
本発明の一実施態様に係る光学シートにおいて、樹脂硬化層の表面は、多数の立体構造が線形または非線形的に配列されて構造化された形状を持ってもよい。
本発明の一実施態様に係る光学シートは基材層を含んでもよい。
本発明の一実施態様に係る光学シートにおいて、樹脂硬化層は、断面が多角形、半円形または半楕円形の多面体形状;または断面が多角形、半円形または半楕円形の柱状、または断面が多角形、半円形または半楕円形の曲線柱状よりなる群から選ばれた少なくとも一つのパターンが多数形成されて構造化されたものであってもよい。
本発明の一実施態様に係る光学シートにおいて、樹脂硬化層はスリップ性を有する元素を分子鎖に含有するスリップ性樹脂硬化層であってもよい。
本発明の一実施態様に係る光学シートは、樹脂硬化層上に形成され、スリップ性を有する元素を分子鎖に含有するスリップ性樹脂硬化層を含んでもよい。
本発明の一実施態様によって基材層を含む光学シートは、基材層の他の一面に形成され、スリップ性を有する元素を分子鎖に含有するスリップ性樹脂硬化層を含んでもよい。
上述した実施態様において、スリップ性を有する元素はFまたはSiであってもよい。
上述した実施態様において、スリップ性樹脂硬化層は、FまたはSiを含む硬化性樹脂組成物から形成されてもよい。
この際、硬化性樹脂組成物は、有機ケイ素系化合物およびフッ素系アクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物を含んでもよい。
本発明の例示的な一態様では、上述した実施態様による光学シートを少なくとも1層含むバックライトユニットアセンブリーを提供する。
本発明の光学シートは、ディスプレイに適用されたとき、外部から衝撃が加えられても、構造層の損傷を防止することができる。よって、光学シートがノートパソコンやPDAなどの携帯用ディスプレイに使用された場合でも、ディスプレイを鞄に入れて移動するときに走りまたは急停止などの外部衝撃によって容易には損傷しないという効果がある。
また、本発明によれば、構造層の損傷を防止して光学シートを容易に取り扱うことができる。
その上、本発明によれば、損傷による輝度低下を防止することができ、それにより光学シートの機能を長期間維持することができる。
一方、本発明によれば、保護フィルムを必要としないため、製造工程が簡便であるうえ、生産コストの節減および生産効率の増大を図ることができる。
しかも、本発明によれば、製造工程の際にフィルム積層または外部衝撃によって容易に損傷しないため、不良発生率が減少して生産コストの節減および生産効率の増大を図ることができる。
本発明の前記および他の目的、特徴および利点は、添付図面を参照する次の説明からさらに明確に理解されるであろう。
光学シートの弾性回復率を試験する過程を示す模式図である。 弾性回復率の高い高分子材料に適用される力とDおよびDとの関係を示すグラフである。 弾性回復率の低い高分子材料に適用される力とDおよびDとの関係を示すグラフである。 本発明の光学シートにスクラッチ用プローブを用いてスクラッチを与える過程を示す模式図である。 従来の光学シートにスクラッチ用プローブを用いてスクラッチを与える過程を示す模式図である。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の光学シートは、特に限定されるものではないが、表面の構造化された樹脂硬化層(以下、「構造層」という)を含んでもよく、基材層およびその一面または両面に形成される構造層を含んでもよい。構造層の表面は、多数の立体構造が線形または非線形的に配列されて構造化された形状を有する。特に断面多角形の構造物を含んで構造化された表面の場合、光学シートの山部が山模様に尖った形態なので、外部衝撃によって容易に損傷できるが、本発明の一実施態様に係る光学シートは、このような場合にも、力が加えられても容易に変形してから容易に復元するから、外部衝撃によって容易に損傷しない。
本発明の一実施態様に係る光学シートは、構造化された表面の上面を平面圧子を用いて0.2031mN/secの加圧速度で最大圧縮力が1g(9.807mN)または2g(19.614mN)になるまで加圧し、最大圧縮力に到達したとき、構造化された表面を5秒間最大圧縮力に保持した後、圧縮力を解除した場合、下記数式1で表わされる弾性回復率が80%以上であることが好ましく、さらに好ましくは85%以上である。
数式1
弾性回復率=(D−D)/D×100
式中、Dは外部圧力が加えられて圧入された深さを示し、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さと外部圧力が除去されて回復したときの光学シートの高さとの差を示す。
本発明の光学シートが前述のように加圧してから加圧力を除去したときに前記弾性回復率を満足する場合、外部から衝撃が加えられても衝撃に柔軟にうまく対処することができる程度の弾性力を有し、それにより構造層の損傷を防止することができる。
しかし、光学シートが前述のように加圧してから加圧力を除去したときに前記弾性回復率を満足しない場合は、他のフィルムと接し或いは荷重を受けるときに構造層の上部が押圧されたままで維持され、それにより光学シートとしての機能を行うことができないおそれがある。
また、好適な実施態様に係る本発明の光学シートは、外部圧力が加えられて圧入された深さを示す前記Dが下記数式2を満足することが好ましく、さらに好ましくは下記数式3を満足することであり、より好ましくは下記数式4を満足することである。
Figure 2011524993
Figure 2011524993
Figure 2011524993
式中、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さを示す。
すなわち、本発明の光学シートは、外部圧力が加えられて圧入された深さが、外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さに対して1/20以上となるように柔軟性を有する。この場合、光学シートが他のフィルムと接し或いは荷重を受けるとき、構造層の上部が正常的な形状を維持することができる。
このような特性を満足する本発明の光学シートは、多くの荷重を受けると、立体的な構造を持つ構造層が容易に圧縮できるが、圧縮状態が解除されると、最大限元の状態に近く回復するので、外部の衝撃によっても構造層が損傷しない。
このような弾性回復率を満足する光学シートを提供するための一例では、分子内にポリアルキレングリコール鎖を含有するように構造層を形成することが弾性率を上昇させることができ、特に構造層を形成する硬化性樹脂組成物中に下記化学式1の化合物を含めば、前記弾性回復率を満足しながら光学的特性を阻害しない側面で好ましい。
Figure 2011524993
式中、Rは水素原子または炭素数1〜15のアルキル基であり、nは1以上の整数であり、a、bおよびcはそれぞれ0以上の整数であり、但しa+b+c=3、x、yおよびzは互いに同じでも異なってよく、それぞれ2〜50の整数であり、Yはベンゼン環を少なくとも一つ含む化合物である。
前記化学式1において、ベンゼン環を少なくとも一つ含む化合物は、下記化学式2〜5で表わされる化合物の中から選ばれてもよい。本発明の実施態様は下記の例示構造に限定されるものではなく、ベンゼン環を含む構造の連結構造の変形によって、本発明で例示する弾性シートの実現が可能である。
Figure 2011524993
式中、R〜R12のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
Figure 2011524993
式中、R〜Rのうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
Figure 2011524993
式中、R〜R10のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
Figure 2011524993
式中、R〜R18のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。
前記化学式1で表わされる化合物は、構造層形成のための硬化性樹脂組成物の重量に対して10〜90重量%含まれることが好ましく、さらに好ましくは20〜90重量%含まれる。この場合、スクラッチ耐性を有するプリズムフィルムの製造が可能である。もし化学式1の化合物の含量が10重量%未満であれば、所望の弾性特性の実現が難しく、90重量%超過であれば、弾性回復率は足りるが、プリズムシートの輝度恒常性、色安定性および工程程安定性に悪影響を与えるおそれがある。
本発明の一実施態様に係る光学シートにおいて、構造層形成のための硬化性樹脂組成物は、上述した化学式1で表わされる化合物以外に、他の紫外線硬化型単量体をさらに含むことができる。紫外線硬化型単量体の一例としては、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエートアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、フェニルフェノキシエタノールアクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ノニルフェノールポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、ブタンジオール(メタ)アクリレート、ビスフェノールAポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチルプロパントリ(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、フェニルエポキシ(メタ)アクリレート、またはアルキル(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
構造層形成のための硬化性樹脂組成物は、上述した化学式1で表わされる化合物および紫外線硬化型単量体以外に、例えばホスフィンオキシド系、プロパノン系、ケトン系またはホルメート系などの光開始剤類、および例えば紫外線吸収剤、紫外線安定剤、希釈剤、色相安定剤、レベリング剤、酸化防止剤、消泡剤または帯電防止剤などの添加剤をさらに含むことができる。
一方、本発明の光学シートにおいて、構造層は、断面が多角形、半円形または半楕円形の多面体形状であってもよく、断面が多角形、半円形または半楕円形の柱状であってもよく、或いは断面が多角形、半円形または半楕円形の曲線柱状であってもよい。また、構造層は、これらの2つ以上のパターンが混合された形状であってもよい。
また、平面視において少なくとも一つの同心円形状に配列された構造を有すると共に、同心円に沿って山と谷が形状された構造を有する場合も含む。
構造層の断面が多角形の場合、頂点の角度に応じて輝度と広視野角の特性変化が激しい。よって、輝度と広視野角を考慮して、頂点の角度は80〜100°であることが好ましく、さらに好ましくは85〜95°である。
本発明の一実施態様に係る光学シートが別途の基材層を含む場合、基材層は、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、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリアクリレート、ポリイミドおよびポリアミドよりなる群から選ばれる物質で形成でき、凸凹が形成されるように光拡散粒子をさらに含むことができる。基材層の厚さは10〜1000μm程度であることが、機械的強度、熱安定性およびフィルムの柔軟性側面で好ましく、この場合、透過光の損失を防止することができる。
本発明の他の実施態様では、上述した圧縮に対する特性を有すると共に、フィルム間の密着を防止することができる光学シートを提供する。このために、上述した構造層上に、スリップ性を有する元素を分子鎖に含有する樹脂硬化層(以下、スリップ性樹脂硬化層という)を別途備える。或いは、上述した構造層が、分子鎖にスリップ性を有する樹脂硬化層、すなわち構造層がスリップ性樹脂硬化層となるようにすることもできる。本発明の他の実施態様に係る光学シートでは、構造層が形成されていない基材層の他の一面にスリップ性樹脂硬化層を形成することもできる。
この場合、単純に構造層形成用硬化性樹脂組成物中にスリップ性の無機物を添加し或いは表面にコートする場合に比べて、均一且つ持続的なスリップ性を提供することができる。
構造層がスリップ性樹脂硬化層となるようにする一方法としては、上述した構造層形成用硬化性樹脂組成物に、スリップ性を有する元素を含有する硬化性樹脂を含んで硬化させる方法を挙げることができる。この際、硬化性樹脂は、シリコンアクリレートとシロキサン系樹脂を含む有機ケイ素系化合物、およびフッ素系アクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも一つであってもよい。このようなスリップ性を有する元素を含有する硬化性樹脂の含量は、特に限定されないが、構造層形成用硬化性樹脂組成物中のバインダー成分に対して0.01〜5.0重量部となるように含むことが、輝度低下を防止する側面では好ましい。
このようにスリップ性を有する元素を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させることにより、スリップ性を有する元素が構造層の分子鎖中に存在しうる。
構造層自体がスリップ性樹脂硬化層の場合以外に、別途のスリップ性樹脂硬化層を含む場合の一例として、構造層上に、スリップ性を有する元素を分子鎖に含有する樹脂硬化層を別途備えることができる。これはスリップ性を有する元素を含有する硬化性樹脂および光開始剤を含む組成物を構造層上にコートして形成することができる。スリップ性樹脂硬化層を構造層上に別途コートする場合、均一に全面コートできるようにスプレーコーティングなどの方法を使用することができる。この場合、1μm未満の厚さに極めて薄くスリップ性樹脂硬化層を形成することができ、薄い厚さでもスリップ性の付与には問題とならない。
また、このようなスリップ性樹脂硬化層は、構造層上に形成できるだけでなく、基材層の他の一面に別途或いはさらに形成されてスリップ性を提供することにより、多数の光学シートの積層などのときに損傷を防止することができる。
本発明の光学シートを製造する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、前記化学式1で表わされる化合物を含む粗液を製造する段階と、立体構造物が印刻されたフレームに前記粗液をコートする段階と、透明基材フィルム(支持体)の一面を前記印刻フレームにコートされた粗液面と接触させ、紫外線を照射して粗液を硬化させて樹脂硬化層を形成する段階と、印刻フレームから樹脂硬化層面を分離する段階とを経ることができる。
以上、基材層と構造層を別途に備える光学シートに主眼を置いて説明したが、本発明は基材層と構造層の区分なしで1種の樹脂を押し出して製造された光学シートも含む。
以下、添付図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図1は光学シートの弾性回復率を試験する過程を示す模式図である。
平面圧子11を用いて光学シートの構造層10に力を加えると、図1(B)に示すように構造層10の上面が圧縮される。この際、圧入された深さがDである。本発明の光学シートは、前記Dが外部圧力の加えられていない状態の光学シートの高さ(D)に対して1/20以上、さらに好ましくは1/19以上、より詳しくは1/17以上であることが好ましい。すなわち、本発明の光学シートは外部衝撃に対して損傷なしで多く圧入できるように柔軟性を持つ。
その後、さらに平面圧子11を除去すると、図1(C)に示すように、構造層10の上面が損傷なしで最大限元の状態に回復する。この際、回復した光学シートの高さと外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さ(D)との差がDである。
したがって、外部圧力が加えられて圧入された深さと、圧縮されてから回復した構造物の高さとの差(D−D)が大きいほど、優れた弾性力を持つ。本発明の光学シートの場合、前記数式1で表わされる弾性回復率が85%以上、好ましくは90%以上を満足し、Dが大きいながらも(D−D)が大きくて優れた弾性力を持つものであって、外部衝撃に対して多く圧入されながらさらに最大限元の状態に回復する。
図2は弾性回復率に優れた高分子材料に適用される力とDおよびDとの関係を示すグラフであり、図3は弾性回復率の低い高分子材料に適用される力とDおよびDとの関係を示すグラフである。弾性回復率が高い材料であるほど、Dの値が0に近くなり、理想的な弾性を持つ材料の場合、D=0となって弾性回復率は100%になる。逆に、弾性の低い材料であるほど、Dの値がDに近接して(D−D)が0に近接する。
本発明の光学シートは図2のグラフに近接するものであるが、本発明の高分子材料は図2のグラフの曲線形態に制限されるものではない。
図4は本発明の光学シート50にスクラッチ用プローブ15を用いてスクラッチを与える過程を示す模式図、図5は従来の光学シート30にスクラッチ用プローブ15を用いてスクラッチを与える過程を示す模式図である。図4および図5に示すように、従来の光学シート30は、スクラッチ用プローブ15によって構造層35の上部が変形し或いは破れて多く損傷したが、これとは異なり、本発明の光学シート50は、スクラッチを与えても構造層55の上部に損傷が発生しない。
以下、本発明の実施例によってさらに詳細に説明する。これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
アクリレートオリゴマーの製造
合成例1
窒素で充填された還流反応器中で、トルエン500g、トリエチルアミン14mL、ビスフェノールAビスクロロホルメート(Aldrich社)39.3g(0.1mol)、およびポリエチレングリコールアクリレート(Aldrich社、数平均分子量:375)75.0g(0.2mol)を50℃で24時間反応させた。その後、生成された塩を遠心分離法によって分離し、減圧蒸留によって溶媒と未反応物質を除去することにより、化学式1(ここで、n=2、RはHであり、xは2であり、yは0であり、zは0であり、aは9であり、bは0であり、cは0であり、Yは、化学式2における、RおよびRがそれぞれ−OCHCH−を示し、RおよびR11がそれぞれCHを示し、残りのRがHを示す化合物である。)で表わされるアクリレートオリゴマーを製造した。
合成例2
窒素で充填された還流反応器中で、トルエン200gにフェノール9.4g(Aldrich社)、エポキシブタン28.8g(Aldrich社)およびベンジルトリエチルアンモニウムクロライド0.05gを加えた後、90℃で24時間反応させた。その反応収得物にイソシアナトエチルメタクリレート15.51g(Aldrich社)を添加し、触媒としてジブチル錫ラウレート(Aldrich社)0.05gを投入した後、60℃で24時間反応し、未反応物質および溶媒を減圧蒸留によって除去することにより、化学式1(ここで、n=1、RはCHであり、xは4であり、yおよびzはそれぞれ0であり、a=4、bおよびc=0、Yは、化学式3におけるRが−OC=ONHCHCH−を示し、残りのRがHを示す化合物である。)で表わされるアクリレートオリゴマーを製造した。
合成例3
窒素で充填された還流反応器中で、トルエン200gにポリプロピレングリコールモノアクリレート(BISOMER PPA6、LARPORTE社)92g(0.1mol)、塩化スズ0.04g(Aldrich社)およびエピクロロヒドリン10.17g(0.11モル)を添加して80℃で24時間攪拌した後、NaOH50%水溶液を用いて脱塩反応を行った。その後、分液漏斗を用いてNaCl塩を除去した後、減圧蒸留によって得られた収得物をさらにトルエン200gに47.9g(0.05モル)添加した。その後、ここに2−ビフェニルカルボン酸(Aldrich)10.1g(0.051モル)とベンジルトリエチルアンモニウムクロライド0.05gを入れ、90℃で24時間反応させた後、減圧蒸留によって未反応物質および溶媒を除去することにより、化学式1(ここで、n=1、RはHであり、xは3であり、y=0、z=0、bおよびcはそれぞれ0であり、aは5であり、Yは、化学式4におけるRが−C(=O)OCHCH(OH)CH−を示す化合物である。)で表わされるアクリレートオリゴマーを製造した。
合成例4
窒素で充填された還流反応器中で、トルエン500g、トリエチルアミン14mL、ビスフェノールフルオレン(大阪ガス、BPF)35.4g(0.1mol)およびポリエチレングリコールアクリレート(Aldrich社、数平均分子量:375)75.0g(0.2mol)を50℃で24時間反応させた後、生成された塩を遠心分離法によって分離し、減圧蒸留によって溶媒と未反応物質を除去することにより、化学式1(ここで、n=1、RはHであり、xは2であり、yは0であり、zは0であり、aは6であり、bは0であり、cは0であり、Yは、化学式5における、RおよびR16がそれぞれ−OCHCH−を示し、残りのRがHを示す化合物である。)で表わされるアクリレートオリゴマーを製造した。
合成例5
窒素で充填された還流反応器中で、トルエン500g、トリエチルアミン14mL、ビスフェノールAビスクロロホルメート(Aldrich社)39.3g(0.1mol)およびポリエチレングリコールアクリレート(Aldrich社、数平均分子量:800)160.0g(0.2mol)を50℃で24時間反応させた。その後、生成された塩を遠心分離法によって分離し、減圧蒸留によって溶媒と未反応物質を除去することにより、化学式1(ここで、n=2、R=H、x=2、y=0、z=0、a=15、bおよびc=0、Yは、化学式2における、RおよびRがそれぞれ−OCHCH−を示し、RおよびR11がそれぞれCHを示し、残りのRがHを示す化合物である。)で表わされるアクリレートオリゴマーを製造した。
合成例6
窒素で充填された還流反応器中で、トルエン200gにビスフェノールAグリリシジルエーテル34.0g(0.1mol)を投入した後、ポリエチレングリコールアクリレート(Aldrich社、数平均分子量:800)160.0g(0.2mol)とベンジルトリエチルアンモニウムクロライド0.05gを入れ、90℃で24時間反応させた後、減圧蒸留によって溶媒と未反応物質を除去することにより、化学式1(ここで、n=2、R=H、x=2、y=0、z=0、a=15、bおよびc=0、Yは、化学式2における、RおよびRがそれぞれ−CH−CH(OH)−CHO−を示し、RおよびR11がCHを示し、残りのRがHを示す化合物である。)で表わされるアクリレートオリゴマーを製造した。
合成例7
化学式1(ここで、n=2、R=H、x=2、yおよびz=0、a=2、bおよびc=0、Yは、化学式2における、RおよびRがそれぞれ−OCHCH−を示し、R11およびRがそれぞれCHを示し、残りのRがHを示す化合物である。)で表わされるアクリレートオリゴマー(Miwon商事、M240)を製造した。
光学シートの製造
実施例1
全体組成物100重量部に対して、合成例1で製造して得たアクリレート70重量部、フェノキシエチルメタクリレート(Sartomer、SR340)10重量部、フェノキシエチルアクリレート(Sartomer、SR339)15重量部、光開始剤としての2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド1.5重量部、光開始剤としてのメチルベンゾイルホルメート1.5重量部、および添加剤としてのビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバシン酸塩2.0重量部を60℃で1時間混合することにより、組成物を製造した。その後、この組成物を基材層のポリエチレンテレフタレート(KOLON社、厚さ188μm)の一面に塗布し、35℃のプリズム形状ローラーのフレーム上に置き、D型バルブ付き紫外線照射装置(Fusion社、600Watt/inch(約93Watt/cm))を用いて基材層の方向から900mJ/cmで照射してプリズム頂角90°、ピッチ50μmおよび高さ27μmの線形三角プリズムを形成させることにより、光学シートを製造した(D=215μm)。
実施例2
実施例1の方法によって断面半円形、ピッチ50μmおよび高さ27μmのレンチキュラレンズを形成させることにより、光学シートを製造した。
実施例3
実施例1の方法によって断面半円形、ピッチ50μmおよび高さ27μmの線形プリズムを形成させることにより、光学シートを製造した。
実施例4
実施例1の方法によって断面五角形、ピッチ50μmおよび高さ27μmの線形プリズムを形成させることにより、光学シートを製造した。
実施例5
実施例1の方法によって断面半円形、ピッチ50μmおよび高さ27μmの波形配列のプリズムを形成させることにより、光学シートを製造した。
実施例6
合成例2で収得したアクリレートを使用した以外は、実施例1と同一の方法で光学シートを製造した。
実施例7
合成例3で収得したアクリレートを使用した以外は、実施例1と同一の方法で光学シートを製造した。
実施例8
合成例4で収得したアクリレートを使用した以外は、実施例1と同一の方法で光学シートを製造した。
実施例9
合成例5で収得したアクリレートを使用した以外は、実施例1と同一の方法で光学シートを製造した。
実施例10
合成例6で収得したアクリレートを使用した以外は、実施例1と同一の方法で光学シートを製造した。
比較例1
光学シートとしてBEFIIIプリズムフィルム(3M社製)を使用した(D=215μm)。
比較例2
光学シートとしてBrtie−200プリズムフィルム(DOOSAN社製、韓国)を使用した(D=215μm)。
比較例3
光学シートとしてLES−T2プリズムフィルム(LG社製、韓国)を使用した(D=220μm)。
比較例4
合成例7で製造されたアクリレート70重量部、フェノキシエチルメタクリレート(Sartomer、SR340)10重量部、フェノキシエチルアクリレート(Sartomer、SR339)15重量部、光開始剤としての2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド1.5重量部、光開始剤としてのメチルベンゾイルホルメート1.5重量部、および添加剤としてのビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバシン酸塩2.0重量部を60℃で1時間混合することにより、組成物を製造した。
その後、この組成物を基材層のポリエチレンテレフタレート(KOLON社、厚さ188μm)の一面に塗布し、35℃のプリズム形状ローラーのフレーム上に置き、D型バルブ付き紫外線照射装置(Fusion社、600Watt/inch(約93Watt/cm))を用いて基材層の方向から900mJ/cmで照射してプリズム頂角90°、ピッチ50μmおよび高さ27μmの線形三角プリズムを形成させることにより、光学シートを製造した(D=215μm)。
各実施例および比較例における光学シートのD、弾性回復率および耐スクラッチ性を次のとおり測定した。
(1)Dおよび弾性回復率
実施例および比較例で製造された光学シートに対し、微小圧縮硬度計(Shimadzu DUH−W201S)によって「Load−Unload test」項目を用いてDおよび弾性回復率を測定した。直径50μmの平面圧子の中央部分に光学シートの構造層の山模様に尖った部分がくるように位置させた後、次の条件でDおよび弾性回復率を5回繰り返し測定し、平均値を求めて下記表1に示した。
[測定条件1]
a.加えられる最大圧縮力:1g(=9.807mN)
b.時間当たり加えられる圧縮力:0.2031mN/sec
c.最大圧縮力における保持時間:5sec
[測定条件2]
a.加えられる最大圧縮力:2g(=19.614mN)
b.時間当たり加えられる圧縮力:0.2031mN/sec
c.最大圧縮力における保持時間:5sec
(2)耐スクラッチ性
実施例および比較例の光学シートをBig Heartテスト装置(IMOTO社)による基本重量を用いて最小限の圧力を加えたとき、構造層のスクラッチ発生有無を測定した。その結果は下記表1のとおりである。損傷の度合いは肉眼で判断し、基準は次のとおりである。
耐スクラッチ性に劣る←×<△<○<◎→耐スクラッチ性に優れる。
Figure 2011524993
表1に示すように、弾性回復率80%以上の本発明の実施例に係る光学シートは、構造層の耐スクラッチ性に非常に優れる。これにより、本発明の光学シートは、外部衝撃の際に構造物の損傷なしで多く圧入されてからさらに最大限元の状態に近く回復するので、外部衝撃に柔軟にうまく対処することができ、容易に損傷しない。
実施例11
全体組成物100重量部に対して、合成例1で製造して得たアクリレート69.5重量部、フェノキシエチルメタクリレート(Sartomer、SR340)10重量部、フェノキシエチルアクリレート(Sartomer、SR339)15重量部、光開始剤としての2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド1.5重量部、光開始剤としてのメチルベンゾイルホルメート1.5重量部、添加剤としてのビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバシン酸塩2.0重量部、およびシリコンアクリレート0.5重量部を60℃で1時間混合することにより、組成物を製造した。その後、この組成物を基材層としてのポリエチレンテレフタレート(KOLON社、厚さ188μm)の一面に塗布し、35℃のプリズム形状ローラーのフレーム上に置き、D型バルブ付き紫外線照射装置(Fusion社、600Watt/inch(約93Watt/cm))を用いて基材層の方向から900mJ/cmで照射してプリズム頂角90°、ピッチ50μmおよび高さ27μmの線形三角プリズムを形成させることにより、光学シートを製造した(D=215μm)。
実施例12
実施例1から得られる光学シートの構造層上に、スプレー方式でシリコンアクリレートおよび光開始剤としてのジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシドを含む硬化性組成物(シリコンアクリレート100重量部に対して光開始剤の含量1.5重量部)を塗布した。塗布された組成物に、D型バルブ付き紫外線照射装置(Fusion社、600Watt/inch(約93Watt/cm))を用いて構造層の方向から300mJ/cmで照射し、構造層上に、スリップ性樹脂硬化層を含む光学シート(D=216μm)を製造した。
実施例13
実施例1から得られる光学シートの基材層の他の一面に、スプレー方式でシリコンアクリレートおよび光開始剤としてのジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシドを含む硬化性組成物(シリコンアクリレート100重量部に対して、光開始剤の含量1.5重量部)を塗布した。塗布された組成物に、D型バルブ付き紫外線照射装置(Fusion社、600Watt/inch(約93Watt/cm))を用いて基材層の方向から900mJ/cmで照射し、構造層に対向する基材層の他の一面上に、スリップ性樹脂硬化層を含む光学シート(D=216μm)を製造した。
実施例11〜13から得られる光学シートに対して上述の方法によってD1、弾性回復率および耐スクラッチ性を評価した。
また、次の方法で密着性を評価した。バックライトユニット上に100gの錘を5秒間乗せた後、錘を除去したとき、シート間密着発生の有無で密着性を判断した。密着の度合いは肉眼で判断した。
密着性に劣る(シート間密着の発生あり)×<△<○<◎密着性に優れる(シート間密着の発生なし)
その結果は下記表2のとおりである。
Figure 2011524993
表2に示した結果より、スリップ性を有する元素を含む硬化性樹脂を使用する場合、シート間密着の発生がなくてさらに有利であることが分かる。
以上、本発明の好適な実施例について説明の目的で開示したが、当業者であれば、添付した請求の範囲に開示された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形、追加または置換を加え得ることを理解するであろう。

Claims (17)

  1. 表面が構造化され、下記化学式1の化合物を含む硬化性樹脂組成物からなる樹脂硬化層を含み;
    構造化された表面の上面を平面圧子を用いて0.2031mN/secの加圧速度で最大圧縮力が1g(9.807mN)または2g(19.614mN)となるまで加圧し、最大圧縮力に到達したとき、構造化された表面を5秒間最大圧縮力に保持した後、圧縮力を解除した場合、下記数式1で表わされる弾性回復率が80%以上である、光学シート。
    Figure 2011524993
    (式中、Rは水素原子または炭素数1〜15のアルキル基であり、nは1以上の整数であり、a、bおよびcはそれぞれ0以上の整数であり、但しa+b+c=3、x、yおよびzは互いに同じでも異なってよく、それぞれ2〜50の整数であり、Yはベンゼン環を少なくとも一つ含む化合物である。)
    数式1
    弾性回復率=D−D/D×100
    (式中、Dは外部圧力が加えられて圧入された深さを示し、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さと、外部圧力が除去されて回復したときの光学シートの高さとの差を示す。)
  2. ベンゼン環を少なくとも一つ含む化合物は、下記化学式2〜化学式5で表わされる化合物の中から選ばれることを特徴とする、請求項1に記載の光学シート。
    Figure 2011524993
    (式中、R〜R12のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。)
    Figure 2011524993
    (式中、R〜Rのうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。)
    Figure 2011524993
    (式中、R〜R10のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。)
    Figure 2011524993
    (式中、R〜R18のうち、少なくとも一つは−C2KO−、−C(=O)O−(CH−CH(OH)−(CHK’−、−(CH−CH(OH)−(CHK’O−または−C2jNHC(=O)−であって、nで表わされる繰り返し単位を有する化学式1のアクリレート部と結合し(ここで、KおよびK’はそれぞれ1以上の整数、jは0以上の整数)、残りは互いに同じでも異なってもよく、それぞれ水素原子、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数6〜30の芳香族環、または少なくとも一つの酸素、窒素または硫黄原子を含む化合物である。)
  3. 弾性回復率が85%以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の光学シート。
  4. は下記数式2を満足することを特徴とする、請求項1または3に記載の光学シート。
    Figure 2011524993
    (式中、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さである。)
  5. は下記数式3を満足することを特徴とする、請求項4に記載の光学シート。
    Figure 2011524993
    (式中、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さである。)
  6. は下記数式4を満足することを特徴とする、請求項5に記載の光学シート。
    Figure 2011524993
    (式中、Dは外部圧力が加えられていない状態の光学シートの高さである。)
  7. 硬化性樹脂組成物は紫外線硬化型単量体、光開始剤および添加剤を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の光学シート。
  8. 樹脂硬化層の表面は多数の立体構造が線形または非線形的に配列された形状を持つことを特徴とする、請求項1または2に記載の光学シート。
  9. 基材層を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の光学シート。
  10. 樹脂硬化層は、断面が多角形、半円形または半楕円形の多面体形状;または断面が多角形、半円形または半楕円形の柱状;または断面が多角形、半円形または半楕円形の曲線柱状よりなる群から選ばれた少なくとも一つのパターンが多数形成されて構造化されたものであることを特徴とする、請求項1または2に記載の光学シート。
  11. 樹脂硬化層は、スリップ性を有する元素を分子鎖に含有するスリップ性樹脂硬化層であることを特徴とする、請求項1に記載の光学シート。
  12. 樹脂硬化層上に形成され、スリップ性を有する元素を分子鎖に含有するスリップ性樹脂硬化層を含むことを特徴とする、請求項1に記載の光学シート。
  13. 基材層の他の一面に形成され、スリップ性を有する元素を分子鎖に含有するスリップ性樹脂硬化層を含むことを特徴とする、請求項9に記載の光学シート。
  14. スリップ性を有する元素はFまたはSiであることを特徴とする、請求項11〜13のいずれか1項に記載の光学シート。
  15. スリップ性樹脂硬化層は、FまたはSiを含む硬化性樹脂組成物から形成されることを特徴とする、請求項11〜13のいずれか1項に記載の光学シート。
  16. 硬化性樹脂組成物は、有機ケイ素系化合物およびフッ素系アクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする、請求項15に記載の光学シート。
  17. 請求項1の光学シートを少なくとも1層含む、バックライトユニットアセンブリー。
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