JP2015125836A - 導光板ユニット及びその製造方法並びに光透過性組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】導光板ユニットの光散乱層のドットパターンの各ドットにおける光散乱能力を向上させる。
【解決手段】ドットを構成する光透過性組成物の光散乱物質として平均粒径が200nm〜2000nmのナノ中空粒子を採用すると、ドットの光散乱能力が飛躍的に向上する。その結果、ドットの径を200μm以下としても、バックライト型導光板ユニットの裏面に形成される光散乱層のドットパターンを構成するドットとして機能し、発光面へ十分な量の光を供給する。
【選択図】 図1
【解決手段】ドットを構成する光透過性組成物の光散乱物質として平均粒径が200nm〜2000nmのナノ中空粒子を採用すると、ドットの光散乱能力が飛躍的に向上する。その結果、ドットの径を200μm以下としても、バックライト型導光板ユニットの裏面に形成される光散乱層のドットパターンを構成するドットとして機能し、発光面へ十分な量の光を供給する。
【選択図】 図1
Description
本発明は導光板ユニットに関する。この導光板ユニットは電子機器のディスプレイ用の面状光源(バックライト若しくはフロントライト)として好適である。
スマートフォンやタブレット端末等の電子機器のディスプレイの面状光源としてエッジライト方式の導光板ユニットが用いられる。
この導光板ユニットは、その一辺を線状光源に対向させる導光板を備え、導光板の一面には光を散乱させる光散乱層が形成される。この光散乱層はドットで構成される光散乱パターン(以下、単に「ドットパターン」ということがある)を導光板の一面に印刷することにより得られる。光散乱層をドットパターンとすることにより光散乱の度合いを任意にかつ容易に調整可能になる。ドットパターンを構成するドットの径(ドット径)やドット間のピッチ、更にはドットの形成材料である光透過性組成物(インク)を調整すればよいからである。
この導光板ユニットは、その一辺を線状光源に対向させる導光板を備え、導光板の一面には光を散乱させる光散乱層が形成される。この光散乱層はドットで構成される光散乱パターン(以下、単に「ドットパターン」ということがある)を導光板の一面に印刷することにより得られる。光散乱層をドットパターンとすることにより光散乱の度合いを任意にかつ容易に調整可能になる。ドットパターンを構成するドットの径(ドット径)やドット間のピッチ、更にはドットの形成材料である光透過性組成物(インク)を調整すればよいからである。
そこで、従来より、ドットパターンにつき種々の検討がなされてきた。
例えば、薄型(1.5mm)の導光板を用いる特許文献1に開示のバックライト式導光板ユニットの場合、光導入辺近傍におけるドットパターンによる被覆割合を3.8%(ドット径220μm)としている。これにより、光導入辺近傍での強発光を防止しつつドットの視認性の低下を図っている。なお、ドットのインク(光透過性組成物)はアクリル・ビニル樹脂からなる光透過性材料とチタニア(粒子径:2μm以下)からなる光散乱物質の混合物である。
本願に関連する技術を開示する他の文献として、特許文献2及び特許文献3も参照されたい。
例えば、薄型(1.5mm)の導光板を用いる特許文献1に開示のバックライト式導光板ユニットの場合、光導入辺近傍におけるドットパターンによる被覆割合を3.8%(ドット径220μm)としている。これにより、光導入辺近傍での強発光を防止しつつドットの視認性の低下を図っている。なお、ドットのインク(光透過性組成物)はアクリル・ビニル樹脂からなる光透過性材料とチタニア(粒子径:2μm以下)からなる光散乱物質の混合物である。
本願に関連する技術を開示する他の文献として、特許文献2及び特許文献3も参照されたい。
電子機器の多様化に伴い、電子機器に搭載されるディスプレイ、ひいてはその面状光源となる導光板ユニットにも多様化が求められている。
ディスプレイの多様化の方向として大画面化や薄型化があるが、いずれの場合にも均一な輝度や色度が求められることは言うまでもない。そのため、導光板の一面に形成される光散乱層においてドットパターンにも多様性が求められる。
本発明者らの検討によれば、例えばバックライト方式の導光板ユニットの場合、ドット径が200μm以下となると光散乱能力が劣り、十分な光量を導光板の発光面へ供給することが困難であった。つまり、ドットパターンに200μm以下の径のドットを含ませることができなかった。
そこでこの発明は、200μm以下の径のドットにおける光散乱能力を向上させること
一つの目的とする。
この発明の他の目的は、導光板ユニットの光散乱層のドットパターンの各ドットにおける光散乱能力を向上させることにある。
ディスプレイの多様化の方向として大画面化や薄型化があるが、いずれの場合にも均一な輝度や色度が求められることは言うまでもない。そのため、導光板の一面に形成される光散乱層においてドットパターンにも多様性が求められる。
本発明者らの検討によれば、例えばバックライト方式の導光板ユニットの場合、ドット径が200μm以下となると光散乱能力が劣り、十分な光量を導光板の発光面へ供給することが困難であった。つまり、ドットパターンに200μm以下の径のドットを含ませることができなかった。
そこでこの発明は、200μm以下の径のドットにおける光散乱能力を向上させること
一つの目的とする。
この発明の他の目的は、導光板ユニットの光散乱層のドットパターンの各ドットにおける光散乱能力を向上させることにある。
本発明者らは、上記目的の少なくとも一つを達成すべく鋭意検討を重ねてきた結果、ドットを構成する光透過性組成物の光散乱物質として平均粒径が200nm以上2000nm以下(以下、「200nm〜2000nm」と略することがある)のナノ中空粒子を採用すると、ドットの光散乱能力が飛躍的に向上することを見出し、この発明に想到した。
即ち、この発明の第1の局面は次のように構成される。
エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、ドットで構成される光散乱パターンを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットであって、
前記ドットは光透過性組成物からなり、
該光透過性組成物は光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなり、
前記ドットは25μm以上200μm以下の径のドットを含む、
導光板ユニット。
即ち、この発明の第1の局面は次のように構成される。
エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、ドットで構成される光散乱パターンを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットであって、
前記ドットは光透過性組成物からなり、
該光透過性組成物は光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなり、
前記ドットは25μm以上200μm以下の径のドットを含む、
導光板ユニット。
このように構成される第1の局面に規定の導光板ユニットによれば、ドット径を25μm以上200μm以下(以下、「25μm〜200μm」と略することがある)としても各ドットが十分な光散乱能力を有する。従って、導光板の裏面にこのようなドットからなるドットパターンを適用しても、このドットパターンから導光板の上面(発光面)へ十分な光量が供給され、もってディスプレイの面状光源として十分に機能する。
この発明の第2の局面は次のように規定される。
第1の局面で規定の導光板ユニットにおいて、ナノ中空粒子は、その一次粒子の平均粒径が200nm以上2000nm以下である。
第2の局面で規定の導光板ユニットによれば、ナノ中空粒子として比較的大粒のもの(平均粒径(一次粒子径)が200nm〜2000nm)を採用した結果、導光板ユニットの発光面において色差の発現を抑制できる。更に好ましくは平均粒子径(一次粒子径)を500nm以上1000nm以下とする。
第1の局面で規定の導光板ユニットにおいて、ナノ中空粒子は、その一次粒子の平均粒径が200nm以上2000nm以下である。
第2の局面で規定の導光板ユニットによれば、ナノ中空粒子として比較的大粒のもの(平均粒径(一次粒子径)が200nm〜2000nm)を採用した結果、導光板ユニットの発光面において色差の発現を抑制できる。更に好ましくは平均粒子径(一次粒子径)を500nm以上1000nm以下とする。
この発明の第3の局面は次のように規定される。
第1又は第2の局面で規定の導光板ユニットであって、前記光透過性組成物において前記光透過性材料は光透過性の合成樹脂材料からなり、該合成樹脂材料100重量部に対して前記光散乱物質の10重量部以上40重量部以下が配合されている。
このように規定される第3の局面の導光板ユニットによれば、光透過性の合成樹脂材料と光散乱物質との配合量が好適な範囲となり、かかる配合の光透過性組成物により形成されたドットは優れた光散乱能力を発揮する。
第1又は第2の局面で規定の導光板ユニットであって、前記光透過性組成物において前記光透過性材料は光透過性の合成樹脂材料からなり、該合成樹脂材料100重量部に対して前記光散乱物質の10重量部以上40重量部以下が配合されている。
このように規定される第3の局面の導光板ユニットによれば、光透過性の合成樹脂材料と光散乱物質との配合量が好適な範囲となり、かかる配合の光透過性組成物により形成されたドットは優れた光散乱能力を発揮する。
この発明の第4の局面は次のように規定される。
第1〜第3の局面に規定のいずれかの導光板ユニットであって、前記導光板の厚さが1.5mm以下であり、前記ドットのピッチが前記ドット径の4倍以上20倍以下(以下、単に「4〜20倍」ということがある)であり、前記光散乱層はバックライト用として前記導光板の裏面に形成される。
このように規定される第4の局面の導光板ユニットによれば、導光板を1.5mm以下の薄いものとしても、その発光面からみたときドットが殆ど視認されないか、視認されたとしても拡散シート等で容易にその視認をなくすことができる。
第1〜第3の局面に規定のいずれかの導光板ユニットであって、前記導光板の厚さが1.5mm以下であり、前記ドットのピッチが前記ドット径の4倍以上20倍以下(以下、単に「4〜20倍」ということがある)であり、前記光散乱層はバックライト用として前記導光板の裏面に形成される。
このように規定される第4の局面の導光板ユニットによれば、導光板を1.5mm以下の薄いものとしても、その発光面からみたときドットが殆ど視認されないか、視認されたとしても拡散シート等で容易にその視認をなくすことができる。
この発明の第5の局面は次のように規定される。
第4の局面に規定の導光板ユニットであって、前記導光板は7インチ(17.8cm)以上10インチ(25.4cm)以下のディスプレイ用である。
このように規定される導光板ユニットによれば、導光板の発光面全面が均一な輝度及び色度で発光する。
第4の局面に規定の導光板ユニットであって、前記導光板は7インチ(17.8cm)以上10インチ(25.4cm)以下のディスプレイ用である。
このように規定される導光板ユニットによれば、導光板の発光面全面が均一な輝度及び色度で発光する。
この発明の第6の局面は次のように規定される。
エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、25μm以上200μm以下の径のドットを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットにおいて前記ドットを形成する光透過性組成物であって、
光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなる、光透過性組成物。
このように規定される第6の局面の光透過性組成物を用いて導光板の一面に形成されたドットは高い光散乱能力を備える。従って、光散乱層を構成するドットパターンにドット径が200μm以下のものが含まれていても、バックライト式導光板ユニットの光散乱層において発光層側へ十分な光量を供給できる。
エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、25μm以上200μm以下の径のドットを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットにおいて前記ドットを形成する光透過性組成物であって、
光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなる、光透過性組成物。
このように規定される第6の局面の光透過性組成物を用いて導光板の一面に形成されたドットは高い光散乱能力を備える。従って、光散乱層を構成するドットパターンにドット径が200μm以下のものが含まれていても、バックライト式導光板ユニットの光散乱層において発光層側へ十分な光量を供給できる。
この発明の第7の局面は次のように規定される。
第7の局面で規定される光透過性組成物であって、前記光透過性材料は光透過性の合成樹脂材料からなり、該合成樹脂材料100重量部に対して前記光散乱物質の10重量部以上40重量部以下が配合されている。
このように規定される第7の局面の光透過性組成物によれば、光透過性の合成樹脂材料と光散乱物質との配合量が好適な範囲となり、かかる配合の光透過性組成物により形成されたドットは優れた光散乱能力を発揮する。
第7の局面で規定される光透過性組成物であって、前記光透過性材料は光透過性の合成樹脂材料からなり、該合成樹脂材料100重量部に対して前記光散乱物質の10重量部以上40重量部以下が配合されている。
このように規定される第7の局面の光透過性組成物によれば、光透過性の合成樹脂材料と光散乱物質との配合量が好適な範囲となり、かかる配合の光透過性組成物により形成されたドットは優れた光散乱能力を発揮する。
この発明の第8の局面は次のように規定される。
エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、ドットで構成される光散乱パターンを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットの製造方法であって、
光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなる光透過性組成物を準備するステップと、
該光透過性組成物で前記導光板の一面にドット径が25μm以上200μm以下のドットを含む前記光散乱パターンを印刷し、前記光散乱層を形成するステップと、を含む
導光板ユニットの製造方法。
このように規定される第8の局面の導光板ユニットの製造方法によれば、200μm以下の径のドットであっても十分な光散乱性能を有するので、ドット径の選択自由度が向上し、ディスプレイが多様化してもその要求に合致する導光板ユニットを容易に提供できる。
エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、ドットで構成される光散乱パターンを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットの製造方法であって、
光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなる光透過性組成物を準備するステップと、
該光透過性組成物で前記導光板の一面にドット径が25μm以上200μm以下のドットを含む前記光散乱パターンを印刷し、前記光散乱層を形成するステップと、を含む
導光板ユニットの製造方法。
このように規定される第8の局面の導光板ユニットの製造方法によれば、200μm以下の径のドットであっても十分な光散乱性能を有するので、ドット径の選択自由度が向上し、ディスプレイが多様化してもその要求に合致する導光板ユニットを容易に提供できる。
以下、この発明の導光板ユニットの実施の形態について説明する。
この実施形態の導光板ユニット1は、図1に示すように、導光板3と該導光板3の裏面に形成される光散乱層5とを備える。導光板3の上面に光拡散シート、プリズムシート及びDBEF等の汎用的なシートを積層することを妨げるものではない。
<導光板>
この発明の導光板3は光透過性材料からなる平板状の部材である。
その一辺が図示しない光源に対向して光を取り込む。取り込まれた光は導光板3の裏面(光散乱層5)で散乱され、その上面(発光面)から光が取り出される。光源からの光は可視光に限定されず、赤外光や紫外光を除外するものではない。
発光面からの光取り出し効率を向上させるため、光を取り込む側面以外の側面に光反射層を形成することが好ましい。
この発明で提案する光透過性組成物で形成されたドットは入射した光を反射して散乱させるだけでなく、その光の一部を効率よく透過させて散乱させる効果もある。従って、ドットを透過した光を発光面側へ戻すため、導光板ユニット1を収める筺体において、少なくとも光散乱層5に対向する面を鏡面等の光反射面とすることが好ましい。
導光板3の成形材料は電子機器の使用目的や用途等に応じて任意に選択可能である。軽量化の観点からは透明な合成樹脂を選択できる。かかる合成樹脂としてアクリル樹脂、ポリカーボネート等を挙げることができる。
導光板3自体の裏面及び/又は上面には、必要に応じて、光を散乱ないしは反射させるため微細表面加工を施すことができる。
この実施形態の導光板ユニット1は、図1に示すように、導光板3と該導光板3の裏面に形成される光散乱層5とを備える。導光板3の上面に光拡散シート、プリズムシート及びDBEF等の汎用的なシートを積層することを妨げるものではない。
<導光板>
この発明の導光板3は光透過性材料からなる平板状の部材である。
その一辺が図示しない光源に対向して光を取り込む。取り込まれた光は導光板3の裏面(光散乱層5)で散乱され、その上面(発光面)から光が取り出される。光源からの光は可視光に限定されず、赤外光や紫外光を除外するものではない。
発光面からの光取り出し効率を向上させるため、光を取り込む側面以外の側面に光反射層を形成することが好ましい。
この発明で提案する光透過性組成物で形成されたドットは入射した光を反射して散乱させるだけでなく、その光の一部を効率よく透過させて散乱させる効果もある。従って、ドットを透過した光を発光面側へ戻すため、導光板ユニット1を収める筺体において、少なくとも光散乱層5に対向する面を鏡面等の光反射面とすることが好ましい。
導光板3の成形材料は電子機器の使用目的や用途等に応じて任意に選択可能である。軽量化の観点からは透明な合成樹脂を選択できる。かかる合成樹脂としてアクリル樹脂、ポリカーボネート等を挙げることができる。
導光板3自体の裏面及び/又は上面には、必要に応じて、光を散乱ないしは反射させるため微細表面加工を施すことができる。
<光散乱層>
光散乱層5は導光板3の裏面に形成される。この発明の光散乱層5はドットパターンからなる。
ドットパターンは光透過性組成物で形成される。この光透過性組成物を用いて導光板3の裏面へスクリーン印刷を実行するか、若しくはインクジェット方式で当該光透過性組成物を導光板3の裏面へ吹き付けることで、導光板3の裏面にドットパターン(光散乱層5)が形成される。
ここにドットとは、光透過性組成物による小さな印刷領域をいい、平面視円形とすることが好ましいが、その形状は特に限定されるものではない。ドットが円形の場合、その外径は25μm以上、200μm以下とすることが好ましい。
ドットパターンは同一径のドットのみで構成してもよいし、異なる径のドットを混用してもより。ドット間の距離(ピッチ)は用途や目的に応じて任意に選択できる。即ち、ドットのピッチは一定でもよいし、またはピッチが変化していてもよい。
光散乱層5は導光板3の裏面に形成される。この発明の光散乱層5はドットパターンからなる。
ドットパターンは光透過性組成物で形成される。この光透過性組成物を用いて導光板3の裏面へスクリーン印刷を実行するか、若しくはインクジェット方式で当該光透過性組成物を導光板3の裏面へ吹き付けることで、導光板3の裏面にドットパターン(光散乱層5)が形成される。
ここにドットとは、光透過性組成物による小さな印刷領域をいい、平面視円形とすることが好ましいが、その形状は特に限定されるものではない。ドットが円形の場合、その外径は25μm以上、200μm以下とすることが好ましい。
ドットパターンは同一径のドットのみで構成してもよいし、異なる径のドットを混用してもより。ドット間の距離(ピッチ)は用途や目的に応じて任意に選択できる。即ち、ドットのピッチは一定でもよいし、またはピッチが変化していてもよい。
ドットパターンの光透過性組成物は光透過性材料と光散乱物質との混合物である。勿論、他の助剤(粘度調整剤等)を含んでいてもよい。
光透過性材料としては、光を透過する材料であれば特に限定はない。例えば光透過性樹脂や、ガラス等が挙げられる。光透過性樹脂としては、光を透過する材料であれば特に限定はない。例えば、透明樹脂や無機ガラス等が用いられる。透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。
光透過性材料としては、光を透過する材料であれば特に限定はない。例えば光透過性樹脂や、ガラス等が挙げられる。光透過性樹脂としては、光を透過する材料であれば特に限定はない。例えば、透明樹脂や無機ガラス等が用いられる。透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。
光散乱物質としてはナノ中空粒子を用いる。
ここに、ナノ中空粒子とは外径が2000nm(=2ミクロン)以下で、かつその内部が空洞(ポーラスなものは除く)である粒子を指す。
この発明で用いるナノ中空粒子の粒径は、反射させる光の波長に応じて任意に選択できるものであるが、200nm〜2000nmとすることが好ましい。より好ましい粒径の範囲は500nm以上1000nm以下である。
なお、上記の粒径は一次(何ら凝集していない)のナノ中空粒子の粒径であっても、二次(凝集したもの)以上のナノ中空粒子の粒径であってもよい。なお、本発明者らの検討によれば、一次の粒径200nm〜2000nmという比較的大きなナノ中空粒子を用いることにより、発光面に色差が発現することを抑制できる。
ナノ中空粒子の材料には、屈折率、比重、光透過性材料との混合性、材料コストの点からシリカを採用することが好ましい。勿論、チタニアや光透過性ポリスチレンその他の透明な材料を用いることができる。
ここに、ナノ中空粒子とは外径が2000nm(=2ミクロン)以下で、かつその内部が空洞(ポーラスなものは除く)である粒子を指す。
この発明で用いるナノ中空粒子の粒径は、反射させる光の波長に応じて任意に選択できるものであるが、200nm〜2000nmとすることが好ましい。より好ましい粒径の範囲は500nm以上1000nm以下である。
なお、上記の粒径は一次(何ら凝集していない)のナノ中空粒子の粒径であっても、二次(凝集したもの)以上のナノ中空粒子の粒径であってもよい。なお、本発明者らの検討によれば、一次の粒径200nm〜2000nmという比較的大きなナノ中空粒子を用いることにより、発光面に色差が発現することを抑制できる。
ナノ中空粒子の材料には、屈折率、比重、光透過性材料との混合性、材料コストの点からシリカを採用することが好ましい。勿論、チタニアや光透過性ポリスチレンその他の透明な材料を用いることができる。
一次粒径が200nm〜2000nmのナノ中空シリカ粒子は、例えば、特開2005−263550号公報に記載の方法によって製造することができる。すなわち、炭酸カルシウムを調製する第1工程、炭酸カルシウムにシリカをコーティングする第2工程、及び炭酸カルシウムを溶解させる第3工程により、シリカの殻からなる中空粒子を製造する方法において、
(1)第1工程において、透過型電子顕微鏡法による一次粒子径が150nm〜2000nmの炭酸カルシウムを水系にて調製し、熟成させた後、脱水して含水ケーキの状態とし、
(2)第2工程において、(1)の含水ケーキをアルコール中に分散させ、アンモニア水、水、シリコンアルコキシドを、シリコンアルコキシド/アルコールの体積比を0.002〜0.1、アンモニア水に含有されるNH3を、シリコンアルコキシド1モルに対して、4〜15モル、水をシリコンアルコキシド1モルに対して、25〜200モルとなるように添加することにより、シリカでコーティングされた炭酸カルシウムを調製した後、アルコール及び水による洗浄を行い、再び含水ケーキとし、
(3)第3工程において、(2)の含水ケーキを水に分散させ、酸を添加して、液の酸濃度を0.1〜3モル/Lとすることにより炭酸カルシウムを溶解させることにより、緻密なシリカ殻からなる高分散の中空状粒子とする方法である。
(1)第1工程において、透過型電子顕微鏡法による一次粒子径が150nm〜2000nmの炭酸カルシウムを水系にて調製し、熟成させた後、脱水して含水ケーキの状態とし、
(2)第2工程において、(1)の含水ケーキをアルコール中に分散させ、アンモニア水、水、シリコンアルコキシドを、シリコンアルコキシド/アルコールの体積比を0.002〜0.1、アンモニア水に含有されるNH3を、シリコンアルコキシド1モルに対して、4〜15モル、水をシリコンアルコキシド1モルに対して、25〜200モルとなるように添加することにより、シリカでコーティングされた炭酸カルシウムを調製した後、アルコール及び水による洗浄を行い、再び含水ケーキとし、
(3)第3工程において、(2)の含水ケーキを水に分散させ、酸を添加して、液の酸濃度を0.1〜3モル/Lとすることにより炭酸カルシウムを溶解させることにより、緻密なシリカ殻からなる高分散の中空状粒子とする方法である。
この方法によれば、透過型電子顕微鏡法による一次粒子径が200〜2000nm、壁厚10〜100nm、水銀圧入法により測定される細孔分布において2nm以上の細孔が検出されない高分散ナノ中空シリカ粒子を製造することができる。また、上記第1工程において調製される炭酸カルシウムの結晶はカルサイトであり六方晶系であるが、合成条件を制御することにより、あたかも立方晶系であるかのような形状、即ち「立方体状」に成長させることができる。ここで、「立方体状」とは、立方体に限らず面で囲まれた立方体に似た形状(紡錘形状)も含む意味である。
図2は外径1000nmのナノ中空シリカ粒子の透過型電子顕微鏡写真、図3は外径500nmのナノ中空シリカ粒子の透過型電子顕微鏡写真である。
図2は外径1000nmのナノ中空シリカ粒子の透過型電子顕微鏡写真、図3は外径500nmのナノ中空シリカ粒子の透過型電子顕微鏡写真である。
発明者らは、この方法に準じ、薬剤濃度、撹拌法、温度、アルカリの種類等を適宜調整することにより、以下に示す様々な1次粒子径、壁厚、及び空隙率のナノ中空シリカ粒子を製造できることを確認している。
<光透過性組成物の製造方法>
本発明の光透過性組成物は、上述した光透過性材料と光散乱物質(ナノ中空シリカ粒子)を原料として以下のようにして製造することができる。
(準備工程)
本発明の光透過性組成物は、上述した光透過性材料と光散乱物質(ナノ中空シリカ粒子)を原料として以下のようにして製造することができる。
(準備工程)
上述した方法によって得た200nm〜2000nmのナノ中空シリカ粒子をトリメチルクロロシランのメタノール溶液中に入れて撹拌した後、ろ別し、水洗、乾燥を経てメチル基修飾ナノ中空シリカを得る。なお、トリメチルクロロシランの替りに他のアルキル基が結合したトリアルキルクロロシランを用いることにより、アルキル基を種々のものに変えることができる。
(分散液調製工程)
(分散液調製工程)
次に、光透過性樹脂としてアクリル樹脂を有機溶媒に溶かしたアクリル樹脂溶液と上記準備工程で得られたナノ中空シリカ粒子とを所定の割合となるように混合した後、攪拌することによって、ナノ中空シリカ粒子をアクリル樹脂溶液中に均一に分散したシリカ分散液を得る。なお、光散乱効果を調節するため、ナノ中空シリカ粒子以外に中実の光散乱粒子を添加しても良い。
光透過性樹脂と光散乱物質との配合比は適宜調整可能であるが、光透過性樹脂の100重量部に対して光散乱物質を10〜40重量部とすることが好ましい。
光散乱物質の配合量が10重量部未満となると、光の散乱特性が低下し導光板ユニットの発光面においてドットが視認されやすくなる。他方、その配合量が40重量部を超えると、ドットを形成するインクとしての光透過性組成物の物理特性(粘度等)が低下するので好ましくない。
光散乱物質の更に好ましい範囲は、光透過性樹脂100重量部に対して、25重量部以上30重量部以下である。
<光散乱層の形成>
光透過性樹脂と光散乱物質との配合比は適宜調整可能であるが、光透過性樹脂の100重量部に対して光散乱物質を10〜40重量部とすることが好ましい。
光散乱物質の配合量が10重量部未満となると、光の散乱特性が低下し導光板ユニットの発光面においてドットが視認されやすくなる。他方、その配合量が40重量部を超えると、ドットを形成するインクとしての光透過性組成物の物理特性(粘度等)が低下するので好ましくない。
光散乱物質の更に好ましい範囲は、光透過性樹脂100重量部に対して、25重量部以上30重量部以下である。
<光散乱層の形成>
上記のようにして得られた光透過性組成物で導光板3の裏面へ全面的に若しくは部分的にドットパターンからなる光散乱層5を形成する。
ドットパターンを構成するドット径dは25μm〜200μmとし、ドット間のピッチp(ドットの中心間距離)はドット径dの4〜20倍とする。
このように構成されたドットパターンをバックライト式の導光板ユニットに使用すると、導光板の厚さを1.5mm以下としても、その発光面においてドットは殆ど視認されないか、若しくは薄い拡散シートでドットの視認をなくすることができる。
本発明者らの検討によれば、7インチ(17.8cm)〜10インチ(25.4cm)の導光板に対してドットパターンを上記のように形成すると、発光面の全面においてドットが殆ど視認されないことはもとより、発光面の全面の輝度が均一になり、色差も殆ど現れない。
なおドットの厚さは2μm〜10μmとすることが好ましい。
かかる条件のドットパターンの形成方法として、スクリーン印刷法やインクジェット法を挙げられる。
ドットパターンを構成するドット径dは25μm〜200μmとし、ドット間のピッチp(ドットの中心間距離)はドット径dの4〜20倍とする。
このように構成されたドットパターンをバックライト式の導光板ユニットに使用すると、導光板の厚さを1.5mm以下としても、その発光面においてドットは殆ど視認されないか、若しくは薄い拡散シートでドットの視認をなくすることができる。
本発明者らの検討によれば、7インチ(17.8cm)〜10インチ(25.4cm)の導光板に対してドットパターンを上記のように形成すると、発光面の全面においてドットが殆ど視認されないことはもとより、発光面の全面の輝度が均一になり、色差も殆ど現れない。
なおドットの厚さは2μm〜10μmとすることが好ましい。
かかる条件のドットパターンの形成方法として、スクリーン印刷法やインクジェット法を挙げられる。
上記の説明では、導光板ユニットとして専らバックライト式のものを例に採りあげて説明してきたが、勿論フロントライト式のものにもこの発明は適用可能である。
フロントライト式の場合、導光板ユニットの上面(発光面)側に光散乱層が形成される。フロントライト式の場合、光散乱層を構成するドットの径を小さく(例えば25μm以上200μm以下)し、ドット自体が表示の妨げとならないようにする。
ナノ中空粒子を配合した光透過性組成物で形成されたドットは、導光板の内部側だけではなく外部、即ち導光板から光を外部へ吸い出す能力も高い。従って、かかるドットをフロントライト式の導光板ユニットに使用するときは、ディスプレイの背景色(デフォルト時の色)を光源色(例えば白色)と一致させることが好ましい。
フロントライト式の場合、導光板ユニットの上面(発光面)側に光散乱層が形成される。フロントライト式の場合、光散乱層を構成するドットの径を小さく(例えば25μm以上200μm以下)し、ドット自体が表示の妨げとならないようにする。
ナノ中空粒子を配合した光透過性組成物で形成されたドットは、導光板の内部側だけではなく外部、即ち導光板から光を外部へ吸い出す能力も高い。従って、かかるドットをフロントライト式の導光板ユニットに使用するときは、ディスプレイの背景色(デフォルト時の色)を光源色(例えば白色)と一致させることが好ましい。
(実施例1)
実施例1では、以下の組成からなるシリカ分散液を調製し、透明アクリル板の一面側にドット印刷を行い、LEDパネル用の導光板ユニットを作製した。
実施例1では、以下の組成からなるシリカ分散液を調製し、透明アクリル板の一面側にドット印刷を行い、LEDパネル用の導光板ユニットを作製した。
株式会社セイコーアドバンス製メジウムスクリーン印刷用インキCAV透明800メジューム(固形分30%)333重量部にナノ中空粒子としてグランデックス株式会社製のナノバルーンXP200(メチル)(一次粒子径(外径):202.0nm、表1参照)20重量部を混合した。そして、遊星式撹拌・脱泡装置として倉敷紡績株式会社製マルゼスターを用いて分散を行い、ナノ中空シリカ粒子がアクリル樹脂溶液に均一に分散したシリカ分散液を得た。
5インチ(12.7cm)の透明アクリル板を用意し、その一面側に上記シリカ分散液を12g/m2の目付量(乾燥時)となるようにスクリーン印刷した。その後、乾燥させて実施例1の導光板ユニットとした。得られたドットの径は最小50μm、最大62μmであり、ドットのピッチは500μmであった。
(実施例2)
ナノ中空粒子としてグランデックス株式会社製のナノバルーンNFB(一次粒子径(外径):630.0nm、表1参照)を採用した以外は、上記実施例1と同じ条件で実施例2の導光板ユニットを得た。
(実施例3)
ナノ中空粒子の配合量を半分(10重量部)にした以外は、上記実施例1と同じ条件で実施例3の導光板ユニットを得た。
(実施例2)
ナノ中空粒子としてグランデックス株式会社製のナノバルーンNFB(一次粒子径(外径):630.0nm、表1参照)を採用した以外は、上記実施例1と同じ条件で実施例2の導光板ユニットを得た。
(実施例3)
ナノ中空粒子の配合量を半分(10重量部)にした以外は、上記実施例1と同じ条件で実施例3の導光板ユニットを得た。
(比較例1)
ナノ中空粒子を配合しないこと以外は、上記実施例1と同じ条件で比較例1の導光板ユニットを得た。
(比較例2)
ナノ中空粒子の替わりに、中実シリカ粒子(一次粒子径200nm、株式会社アドマテックス製、商品名:SO-C1)を用いたこと以外は、実施例1と同じ条件で比較例2の導光板ユニットを得た。
ナノ中空粒子を配合しないこと以外は、上記実施例1と同じ条件で比較例1の導光板ユニットを得た。
(比較例2)
ナノ中空粒子の替わりに、中実シリカ粒子(一次粒子径200nm、株式会社アドマテックス製、商品名:SO-C1)を用いたこと以外は、実施例1と同じ条件で比較例2の導光板ユニットを得た。
<評 価>
実施例及び比較例の導光板ユニットの輝度及び色差について測定した。
表2はその結果を示す。
なお、表2において拡散板、プリズム及びDBEFは面状光源へ汎用的に用いられるものであり、導光板ユニットの光放出面側に順次積層した。
表2の輝度及び色差はいわゆる9点法で測定した。ここに、9点法では光放出面を縦横4等分して9つのセルを設け、各セルの中心の輝度及び色度を計測する。計測には、コニカミノルタ製の二次元色彩輝度計 CA-2000を用いた。輝度は9点の平均輝度であり、色差は8番のセル中心の色度と2番のセル中心の色度の差である。
輝度は比較例1の値を基準(100%)として、その他の例(実施例、比較例)の輝度を相対評価している。
色差の値はゼロに近いほどよく、その絶対値が0.0100以内が好適である。更に好ましくは0.0080以内である。
表2の結果から、実施例の導光板ユニットは、その単体において高い輝度を得られることが分かる。
実施例1と実施例2との比較から、配合量が一定比率の場合、中空ナノシリカの一次粒径を大きくすること(例えば500nm以上)することで、より効率的に色差を抑制できることがわかる。
実施例及び比較例の導光板ユニットの輝度及び色差について測定した。
表2はその結果を示す。
表2の輝度及び色差はいわゆる9点法で測定した。ここに、9点法では光放出面を縦横4等分して9つのセルを設け、各セルの中心の輝度及び色度を計測する。計測には、コニカミノルタ製の二次元色彩輝度計 CA-2000を用いた。輝度は9点の平均輝度であり、色差は8番のセル中心の色度と2番のセル中心の色度の差である。
輝度は比較例1の値を基準(100%)として、その他の例(実施例、比較例)の輝度を相対評価している。
色差の値はゼロに近いほどよく、その絶対値が0.0100以内が好適である。更に好ましくは0.0080以内である。
表2の結果から、実施例の導光板ユニットは、その単体において高い輝度を得られることが分かる。
実施例1と実施例2との比較から、配合量が一定比率の場合、中空ナノシリカの一次粒径を大きくすること(例えば500nm以上)することで、より効率的に色差を抑制できることがわかる。
この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
1 導光板ユニット
3 導光板
5 光散乱層
3 導光板
5 光散乱層
Claims (8)
- エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、ドットで構成される光散乱パターンを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットであって、
前記ドットは光透過性組成物からなり、
該光透過性組成物は光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなり、
前記ドットは25μm以上200μm以下の径のドットを含む、
導光板ユニット。 - 前記ナノ中空粒子は、その一次粒子の平均粒径が200nm以上2000nm以下である、請求項1に記載の導光板ユニット。
- 前記光透過性組成物において前記光透過性材料は光透過性の合成樹脂材料からなり、該合成樹脂材料100重量部に対して前記光散乱物質の10重量部以上40重量部以下が配合されている、請求項1又は請求項2に記載の導光板ユニット。
- 前記導光板の厚さが1.5mm以下であり、前記ドットのピッチが前記ドット径の4倍以上20倍以下であり、前記光散乱層はバックライト用として前記導光板の裏面に形成される、請求項1〜3のいずれかに記載の導光板ユニット。
- 前記導光板は7インチ(17.8cm)以上10インチ(25.4cm)以下のディスプレイ用である、請求項4に記載の導光板ユニット。
- エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、25μm以上200μm以下の径のドットを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットにおいて前記ドットを形成する光透過性組成物であって、
光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなる、光透過性組成物。 - 前記光透過性材料は光透過性の合成樹脂材料からなり、該合成樹脂材料100重量部に対して前記光散乱物質の10重量部以上40重量部以下が配合されている、請求項6に記載の光透過性組成物。
- エッジライト方式に対応する導光板と、
該導光板の一面に形成され、ドットで構成される光散乱パターンを含む光散乱層と、を備える導光板ユニットの製造方法であって、
光透過性材料と平均粒径が200nm以上2000nm以下のナノ中空粒子の光散乱物質とを含んでなる光透過性組成物を準備するステップと、
該光透過性組成物で前記導光板の一面にドット径が25μm以上200μm以下のドットを含む前記光散乱パターンを印刷し、前記光散乱層を形成するステップと、を含む
導光板ユニットの製造方法。
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JP2013268254A JP2015125836A (ja) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | 導光板ユニット及びその製造方法並びに光透過性組成物 |
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2013
- 2013-12-26 JP JP2013268254A patent/JP2015125836A/ja active Pending
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