WO2011152345A1 - 視認性向上シートの製造方法および視認性向上シート - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a visibility improving sheet. More specifically, the present invention is installed on the front surface of a display device, and the performance of the display device, in particular, contrast degradation or glare when the display device is exposed to external light.
- the viewing angle is wide so that a good image can be obtained from any position viewed by an observer.
- a liquid crystal display device installed in a public place such as an ATM, it may be difficult to see the screen from people around you.
- a peeping prevention function for protecting privacy so that it can be seen only by an observer of the display device and cannot be seen by others.
- the screen of the liquid crystal display device is reflected on the window glass at night and the like, and the phenomenon of blocking the field of view occurs. Control of the light emission angle is desired.
- JP 2006-119365 A discloses a louver type visibility improving sheet having a structure in which light transmission layers and light shielding layers are alternately arranged. It has been proposed that the light shielding layer is made by mixing a material constituting the light transmission layer with a filler such as carbon black or carbon fiber.
- the louver-type visibility improving sheet as described above simply cuts the image light in the oblique direction, so depending on the type of display device, the diffused light of the image light that should reach the observer is reduced. As a result, the brightness of the display screen may be lowered.
- a visibility improving sheet capable of improving the contrast by shielding outside light and reducing the occurrence of double images should be installed between the light source of the liquid crystal display device and the liquid crystal panel.
- a visibility improving sheet sheets having various structures have been proposed. For example, a lens portion having a trapezoidal cross-sectional shape is arranged at a predetermined interval, and a wedge portion between adjacent lens portions is provided with a lens portion.
- a material having a structure filled with a material having a lower refractive index and a carbon pigment or the like has been proposed (for example, JP-A-2006-85050, etc .: Patent Document 2).
- the wedge-shaped portion is filled with a composition in which colored resin beads are mixed with a lens material such as an ionizing radiation curable resin, and the light absorbing portion is formed by irradiating and curing the ionizing radiation.
- a lens material such as an ionizing radiation curable resin
- the light-absorbing part of the conventional visibility-enhancing sheet is usually one in which the hypotenuse of the substantially triangular shape has a certain angle with respect to the normal direction of the visibility-improving sheet surface, the cross-section of which is substantially triangular.
- the light absorbing portion was formed by filling the ink composition mixed with the colored resin beads as described above from the wedge-shaped opening corresponding to the base of the substantially triangular shape and curing the resin.
- the angle of the hypotenuse of the light absorption part is close to 0 ° with respect to the normal direction of the visibility improving sheet surface.
- a visibility improving sheet provided with a light absorbing portion has been proposed.
- the viewing angle improving sheet having the light absorbing part having the substantially rectangular cross section as described above can improve the contrast as compared with the conventional light absorbing part having the substantially triangular cross section, the light transmitting portion is improved. Since it is close to a louver type structure in which layers and light shielding layers are alternately arranged, it is difficult to maintain the viewing angle.
- the ink composition after filling is formed when a light absorbing part is formed by filling an ink composition in which colored resin beads are mixed into a groove having a substantially rectangular cross section and curing the resin. It was found that a visibility improving sheet excellent in contrast while maintaining a viewing angle can be realized by containing bubbles in a predetermined ratio therein and curing the ink. The present invention is based on this finding.
- an object of the present invention is to provide a method for producing a visibility improving sheet that has a light absorption part with a narrow line width such as having a substantially rectangular cross section and that is excellent in contrast while maintaining a viewing angle. Is to provide.
- Another object of the present invention is to provide a visibility improving sheet obtained by the above production method.
- Another object of the present invention is to provide a display device provided with the visibility improving sheet.
- seat by this invention is equipped with the light transmissive part arranged in parallel at predetermined intervals, and the light absorption part which was provided in parallel between the said light transmissive parts, and has a substantially rectangular cross section.
- a method for producing a high visibility sheet By forming the light transmission part so as to be arranged in parallel at a predetermined interval, a groove having a substantially rectangular cross section provided in parallel between the light transmission parts is formed, The groove is filled with an ink composition comprising a transparent ionizing radiation curable resin composition and colored fine particles, Curing the ink composition in a state where fine bubbles are randomly dispersed in the filled ink composition; It is characterized by comprising.
- the average diameter of the fine bubbles is 1 to 10 ⁇ m.
- At least one of the grooves having a substantially rectangular cross section in the cross section in the width direction of the visibility improving sheet contains the fine bubbles.
- 1 to 5 of the fine bubbles are included in at least one of the grooves having a substantially rectangular cross section in the cross section in the width direction of the visibility improving sheet.
- the ink composition is cured in a state where the fine bubbles are not continuously in contact with the groove having the substantially rectangular cross section.
- the hypotenuse of the light absorbing portion having the substantially rectangular cross section has an angle of 0 to 3 ° with respect to the normal direction of the visibility improving sheet surface.
- the colored fine particles are made of resin beads in which carbon black is kneaded into a resin.
- the carbon black preferably has an average particle size of 10 to 500 nm.
- the ionizing radiation curable resin composition comprises a polyester resin, a polyether resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a urethane resin, an alkyd resin, a spiroacetal resin, a polybutadiene resin, a polythiol polyene resin, and many It is preferably composed of an oligomer or prepolymer such as (meth) arylate of a polyfunctional compound selected from polyhydric alcohols.
- the ink composition preferably has a viscosity of 500 to 5,000 mPa ⁇ s.
- the visibility improving sheet obtained by the above method has a light transmission part arranged in parallel at a predetermined interval and a substantially rectangular cross section provided in parallel between the light transmission parts.
- a light absorbing portion having at least one of the light absorbing portions includes a void formed of fine bubbles.
- At least one of the light absorbing portions includes a void composed of 1 to 5 fine bubbles.
- the gap is included in an amount of 1 to 30% by volume with respect to the entire volume of the light absorbing portion.
- a display device including the visibility improving sheet is also provided.
- the ink composition when forming the light absorption part provided in parallel between the light transmission parts, the ink composition is filled in the groove having a substantially rectangular cross section, and the filled ink composition is fine.
- the ink composition is cured in a state where the bubbles are randomly dispersed. Therefore, since the voids made of fine bubbles are randomly formed in the formed light absorption part having a substantially rectangular cross section, even the visibility improving sheet provided with the light absorption part having a substantially rectangular cross section It is possible to achieve excellent contrast while maintaining the viewing angle.
- seat in one Embodiment of this invention Schematic which showed the manufacturing method of the visibility improvement sheet
- seat. 2 is an optical micrograph of a cross section of a visibility improving sheet obtained in Example 1.
- FIG. 4 is an optical micrograph of a cross section of a visibility improving sheet obtained in Example 2.
- 4 is an optical micrograph of a cross section of a visibility improving sheet obtained in Example 3.
- FIG. 2 is an optical micrograph of a cross section of a visibility improving sheet obtained in Comparative Example 1.
- 3 is a graph showing the results of measuring viewing angles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
- the method for manufacturing a visibility improving sheet according to the present invention includes a light transmission part arranged in parallel at a predetermined interval and a light absorption part provided in parallel between the light transmission parts and having a substantially rectangular cross section.
- a method for producing a property improving sheet By forming the light transmission part so as to be parallel to each other at a predetermined interval, a groove having a substantially rectangular cross section provided in parallel between the light transmission parts is formed, and a transparent ionizing radiation curable resin is formed in the groove. Filling an ink composition comprising the composition and colored fine particles, and curing the ink composition in a state where fine bubbles are randomly dispersed in the filled ink composition, a light absorbing portion Forming.
- FIG. 1 shows a schematic process of a method for producing a visibility improving sheet according to the present invention.
- a plurality of light transmission portions 2 having a substantially rectangular shape in the cross section in the layer thickness direction are formed on the base material 1 (FIG. 1A).
- the light transmitting portion 2 is an element having a substantially rectangular cross section arranged so that one sheet surface side is an upper side and the other sheet surface side is a lower side.
- the base material used in the above process is a layer serving as a base for forming the light transmission part 2 and the light absorption part 5 described above.
- a transparent resin film As the substrate, a transparent resin film, a transparent resin plate, a transparent resin sheet, or transparent glass can be used.
- Transparent resin films include triacetate cellulose (TAC) film, polyester film such as polyethylene terephthalate (PET), diacetyl cellulose film, acetate butyrate cellulose film, polyethersulfone film, polyacrylic resin film, polyurethane resin film Polyester film, polycarbonate film, polysulfone film, polyether film, polymethylpentene film, polyether ketone film, (meth) acrylonitrile film, etc. can be suitably used. Among these, polyester films are preferably used. . Examples of the polyester film include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polynaphthalene terephthalate, and polytrimethylene terephthalate
- the formation of the light transmission part 2 varies depending on the type of resin used.
- a hot press method or an injection molding method in which a heated mold is pressed against the thermoplastic resin, or a thermoplastic resin monomer is injected into the mold.
- a light transmitting portion having a desired shape can be formed by a casting method for polymerization and solidification.
- an ionizing radiation curable resin, particularly an ultraviolet curable resin a light transmitting portion having a desired shape is formed by a so-called UV method in which the resin is injected into a mold and irradiated with ultraviolet rays to be cured. Can be formed.
- the UV method excellent in mass productivity can be suitably used.
- the arranged light transmission unit 2 can be continuously manufactured using a roll-shaped mold 6.
- the ink composition 4 containing a transparent ionizing radiation resin composition and colored fine particles is filled in the groove 3 having a substantially rectangular step section provided in parallel (FIG. 1B).
- a method for filling the ink composition it is possible to fill the wedge-shaped groove with the ink composition by dropping with a dispenser, coating with a die head, or a finisher roll. Among these, when the ink fluidity is poor and the ink marks are conspicuous, application by the die head 7 as shown in FIG. 1B is suitable.
- the ink composition is filled into the substantially trapezoidal or substantially rectangular groove 3 by the ink filling method as described above.
- the groove to be the light absorption part has a wedge-shaped cross section.
- the hypotenuse has a certain angle with respect to the normal direction of the visibility improving sheet surface. Therefore, since the ink composition to be filled is filled into the groove so as to flow through the hypotenuse, air is not easily mixed into the ink composition.
- the groove to be the light absorbing portion has a substantially rectangular cross section.
- the angle of the groove side surface with respect to the line direction is about 0 to 3 °.
- the width of the groove opening is narrower (about 8 to 12 ⁇ m) than a conventional groove having a wedge-shaped cross section. For this reason, when the ink composition is filled by the filling method as described above, bubbles are inevitably mixed in the filled ink composition.
- the excess ink composition 4 is scraped off to form the ink composition in the grooves 3 having a substantially rectangular cross section. 4 is filled (FIG. 3A).
- the bubbles contained in the ink composition are bonded to each other and increase in the volume while increasing their volume, the bubble content decreases as the distance to the bottom of the groove is approached.
- the average size of the bubbles immediately before the resin is cured is preferably about 1 to 10 ⁇ m.
- the average diameter of the bubbles means the diameter of the sphere when the bubbles are spherical, but the cross section in the sheet width direction when the bubbles are not spherical as in the case where the bubbles are attached to the wall of the groove. Means the maximum width of bubbles. Therefore, when the bubbles are in contact with both walls of the groove, the average diameter of the bubbles is the same as the groove width.
- the viscosity of the ink composition is preferably in the range of 500 to 5,000 mPa ⁇ s.
- the ink viscosity is 5,000 mPa ⁇ s or more, air tends to be contained when the ink composition is filled in the groove, but the viscosity is too high and the ink may not be filled to the bottom of the groove. Further, as will be described later, the ink scraping property deteriorates.
- the ink viscosity of an ink composition shall mean the value measured in 25 degreeC environment using the B-type viscosity meter.
- a continuous scraping device such as a doctor blade 8 or a wiping roll is used.
- the ink viscosity is less than 500 mPa ⁇ s, the ink scraping property is good, but it becomes difficult to fill the wedge-shaped groove with the ink composition, while the ink viscosity exceeds 5,000 mPa ⁇ s.
- the ink fluidity is poor and ink marks are conspicuous, making it difficult to form a desired light absorbing portion.
- the ink composition used in this step contains a transparent ionizing radiation resin composition and colored fine particles as essential components.
- an ionizing radiation curable resin composition used for a conventionally known visibility improving sheet or viewing angle improving sheet can be used.
- those having an acrylate functional group can be suitably used.
- polyester resins, polyether resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, alkyd resins, spiroacetals having a relatively low molecular weight can be used.
- Examples thereof include oligomers or prepolymers such as (meth) allylates of polyfunctional compounds such as resins, polybutadiene resins, polythiol polyene resins, and polyhydric alcohols.
- oligomers or prepolymers such as (meth) allylates of polyfunctional compounds such as resins, polybutadiene resins, polythiol polyene resins, and polyhydric alcohols.
- a resin having a refractive index smaller than that of the material constituting the light transmission part may be selected from these resins.
- a reactive diluent may be added to the resin composition.
- a reactive diluent include ethyl (meth) acrylate, ethylhexyl (meth) acrylate, styrene, methylstyrene, N- Monofunctional monomers such as vinyl pyrrolidone and polyfunctional monomers may be used.
- acetophenones, benzophenones, Michler benzoyl benzoate, ⁇ -amyloxime ester, tetramethylchuram mono as a photopolymerization initiator in the composition.
- a mixture of sulfide, thioxanthone, n-butylamine, triethylamine, poly-n-butylphosphine, or the like as a photosensitizer can be used.
- colored fine particles used in the present invention colored fine particles capable of selectively absorbing a specific wavelength in accordance with the characteristics of image light may be used for resin beads or glass beads, and carbon black, graphite, fibrous carbon may be used. Further, a material in which a metal salt such as black iron oxide, a colorant such as a dye or a pigment is kneaded can be used. From the viewpoint of easy kneading of the colorant, it is preferable to use resin beads. As the resin beads, melamine beads, acrylic beads, acrylic-styrene beads, polycarbonate beads, polyethylene beads, polystyrene beads, polyvinyl chloride beads and the like can be suitably used.
- urethane cross-linked fine particles and silicon-based beads can also be suitably used.
- These resin beads preferably have a refractive index difference of about 0.1 from the ionizing radiation curable resin composition described above.
- a transparent resin can be used, but it is preferable to use a resin colored with a pigment or a dye, and a specific wavelength is selectively selected according to the characteristics of the image light.
- resin beads colored in black are preferably used.
- carbon black can be suitably used among those described above.
- the amount of carbon black kneaded into the resin beads is about 0.1 to 0.7 parts by mass, preferably 0.15 to 0.5 parts by mass, more preferably 1 part by mass of the resin beads. Is 0.2 to 0.35 parts by mass.
- the amount of kneading of carbon black is more than 0.7 parts by mass, the resin beads may be easily broken.
- the amount is less than 0.1 parts by mass, colored fine particles having desired blackness cannot be obtained.
- Carbon black having an average particle diameter of 10 to 500 nm can be suitably used.
- furnace black for example, furnace black, acetylene black, channel black, thermal black, carbon nanotube, carbon fiber and the like can be used.
- Commercially available products can also be used.
- HCF series, MCF series, RCF series, LFF series all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
- Vulcan series made by Cabot Corporation
- Ketjen series Lion Corporation
- the average particle diameter means an arithmetic average diameter obtained by observing carbon black particles with an electron microscope.
- the colored fine particles can be surface-treated.
- the surface treatment include hydrophilic treatment with a conventionally known silica coating and surface modification with plasma or the like.
- the ink composition containing each component described above is prepared by mixing a predetermined amount of colored fine particles into an ionizing radiation curable resin composition and adding a polymerization initiator or the like as desired.
- the addition amount of the colored fine particles is preferably in the range of 15 to 35% with respect to the total mass of the ink composition. By setting this range, it is possible to realize a visibility-enhancing sheet with better contrast. If the content of the colored fine particles is too small, the light blocking property of the wedge-shaped groove (light absorbing portion) may be insufficient. If the content of the colored fine particles is too large, the resin beads may come into contact with each other and cracks or chipping may occur. Problems are likely to occur.
- the blending amount of each component and the type of each component can be appropriately selected so that the ink viscosity is 500 to 5,000 mPa ⁇ s.
- the light absorbing portion 5 is formed by curing the ink composition filled in the groove having a substantially rectangular cross section (FIG. 3B). At this time, the ink composition is cured in a state where fine bubbles are randomly dispersed in the filled ink composition. By curing the ink composition in this state, as will be described later, it is possible to obtain a visibility improving sheet in which at least one of the light absorbing portions includes a void composed of fine bubbles. As a result, even with a visibility improving sheet having a light absorbing portion having a substantially rectangular cross section, excellent contrast can be realized while maintaining the left and right viewing angles.
- “random” means the light absorbing portion and the light transmitting portion in the width direction of the visibility improving sheet (the direction in which the light transmitting portion and the light absorbing portion are arranged in parallel as shown in FIG. 2A).
- the visibility improving sheet provided in parallel with each other it is meant that bubbles are not included in all of the light absorbing portions, and bubbles are included only in an arbitrary light absorbing portion. That is, when the cross section in the sheet width direction is observed at an arbitrary position in the sheet longitudinal direction of the visibility improving sheet, there is a light absorbing part that does not contain any bubbles among the plurality of light absorbing parts. In other words, it means that light absorbing portions containing bubbles are present at random. Therefore, when a cross section in the sheet width direction is observed at an arbitrary position in the sheet longitudinal direction, all the light absorbing parts do not contain bubbles, and conversely, all the light absorbing parts contain bubbles. Are not included in the scope of the present invention.
- the ink composition is preferably cured in a state where the bubbles in the ink are combined into a plurality of minute bubbles, for example, substantially rectangular in the cross section in the width direction of the visibility improving sheet. It is preferable that at least one of the fine bubbles is contained in at least one of the grooves having a cross section on average.
- the average of 1 to 5 is the number of the light absorbing portion containing bubbles when the cross section in the width direction of the light absorbing portion at an arbitrary position in the sheet longitudinal direction (direction perpendicular to the sheet width direction) is observed. Among them, the average number of bubbles contained in one light absorbing portion is meant. Therefore, in calculating the number of bubbles, a light absorbing portion that does not contain any bubbles is excluded from the calculation.
- the number of bubbles in the light absorbing portion, the size thereof, and the like depend on the cross-sectional shape of the light absorbing portion to be formed, that is, the cross-sectional shape of the groove 3 in addition to the viscosity of the ink composition as described above.
- the viscosity of the ink composition is constant, as described above, when the groove side surface is angled with respect to the normal direction of the visibility improving sheet surface in the cross section of the groove, the ink composition is easily filled in the groove. Therefore, it becomes difficult for bubbles to be mixed.
- the ink composition when a plurality of bubbles are present in one groove, it is preferable to cure the ink composition in a state where these bubbles are not in continuous contact with each other. In addition, it is preferable that at least one bubble is included in each groove.
- the curing method of the ionizing radiation curable resin in the ink composition it can be cured by a normal curing method, that is, irradiation with an electron beam or ultraviolet rays.
- a normal curing method that is, irradiation with an electron beam or ultraviolet rays.
- 50 to 50 emitted from various electron beam accelerators such as Cockloft Walton type, bandegraph type, resonant transformation type, insulated core transformer type, linear type, dynamitron type, high frequency type, etc.
- An electron beam having an energy of 1000 keV, preferably 100 to 300 keV is used.
- ultraviolet rays emitted from rays such as an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a xenon arc, a metal halide lamp, etc. Available.
- the visibility improving sheet obtained as described above includes a light transmission part having a substantially rectangular cross section in a sheet thickness direction cross section, and a light absorption part having a substantially rectangular cross section arranged in parallel between the light transmission parts. It has.
- the light transmission part is an element having a substantially rectangular cross section arranged so that one sheet surface side is an upper side and the other sheet surface side is a lower side.
- the light absorbing part is an element having a substantially rectangular cross section formed between the light transmitting parts. It arrange
- one side of the visibility improving sheet is constituted by the upper side of the light absorption part (the groove filled with the ink composition) and the upper side of the light transmission part.
- the long side of the substantially rectangular shape in the light absorbing portion preferably has an angle in the range of 0 to 3 ° with respect to the normal direction of the visibility improving sheet surface.
- the angle of the hypotenuse is close to 0 degrees, the cross section is substantially rectangular.
- the taper angle exceeds 3 °, the filling property of the ink composition into the groove is increased, so that bubbles are hardly mixed and the contrast property of the visibility improving sheet is deteriorated.
- a light-absorbing sheet having a substantially rectangular cross section having a bottom side width of 12 ⁇ m and a width of 10 ⁇ m can be obtained as a visibility improving sheet having one pitch.
- the thickness (height) of the light transmission part and the light absorption part can be approximately 50 to 150 ⁇ m.
- the light absorbing portion preferably has an aspect ratio of about 1: 6 to 1:11, which is a ratio of the depth (thickness) to the width of the upper side. And contrast can be realized at a higher level.
- the light absorbing portion has a refractive index that is the same as or smaller than the refractive index of the light transmitting portion.
- the refractive index between the light transmitting part and the light absorbing part is as described above, the image light from the light source incident on the light transmitting part under a predetermined condition is appropriate at the boundary surface between the light absorbing part and the light transmitting part. It is possible to provide a bright image to the observer. Further, since a part of the external light from the observer side is absorbed, the contrast is improved. Further, stray light that is incident on the inner side of the light absorbing portion without being reflected at the boundary surface between the light absorbing portion and the light transmitting portion is absorbed by the colored fine particles in the light absorbing portion. In addition, since the external light from the observer side incident at a predetermined angle can be appropriately absorbed, the contrast can also be improved.
- the fine in the light absorbing portion since at least one of the light absorbing portions includes a void made of fine bubbles, among the light incident on the light absorbing portion of the visibility improving sheet, the fine in the light absorbing portion.
- the light that has entered the air gap consisting of various bubbles passes through the air gap or is reflected at the boundary surface between the air gap and the resin, so that the field of view is brighter than that of the visibility improving sheet having the light absorbing portion that does not contain the air gap.
- the number of fine bubbles contained in at least one light absorbing portion is preferably in the range of 1 to 5. If the number of bubbles is too large, the field of view becomes bright, but the contrast may decrease.
- two layers for improving the visibility may be overlapped, and in this case, different structures may be used for each visibility improving sheet.
- the width, pitch, depth (depth of the wedge-shaped portion) and shape of the light absorbing portion are changed between the first layer visibility improving sheet and the second layer visibility improving sheet, or the thickness of the light absorbing portion.
- the direction of the direction can be changed, and the bias angle of the light absorption unit with respect to the image light (the inclination angle of the light absorption unit with respect to the horizontal direction) can be changed.
- the material (the type of resin and the concentration of colored fine particles) forming the light absorbing portion can be changed.
- the first layer is designed to cut off external light efficiently and focus on improving the contrast
- the second layer is designed to focus on the front brightness improvement effect using reflection. It is preferable.
- the visibility improving sheet according to the present invention may include other functional layers employed in conventional visibility improving sheets and viewing angle widening members. Specifically, an antireflection layer, an adhesive layer, an electromagnetic wave shielding layer, a wavelength filter layer, an antiglare layer, a hard coat layer, and the like may be appropriately combined. The stacking order and the number of stacks of these functional layers can be appropriately determined according to the use of the visibility improving sheet to be used.
- Example 1 Preparation of ink composition> Resin beads obtained by kneading carbon black (RCF # 45, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) with an average particle size of 24 nm into acrylic resin (Hyperl, manufactured by Nemoto Kogyo Co., Ltd.) were used. The amount of carbon black kneaded was 35% based on the weight of the acrylic resin. The average particle size of the resin beads was measured by a particle size distribution measuring device (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.) and found to be 1.0 ⁇ m.
- ionizing radiation curable resins 33.6 parts by weight of urethane acrylate, 14.4 parts by weight of epoxy acrylate, 28 parts by weight of tripropylene glycol diacrylate, 4 parts by weight of methoxytriethylene glycol acrylate, and an acrylic bifunctional monomer (Osaka Organic) (Chemical Industry Co., Ltd.) 240 parts by mass and 4 parts by mass of Irgacure 184 as a photopolymerization initiator were mixed, and 21 parts by mass of the above resin beads were further mixed to prepare an ink composition. .
- the viscosity of the obtained ink composition was 3,800 mPa ⁇ s when measured in a 25 ° C. environment using a B-type viscometer.
- a sheet for improving visibility On a PET substrate (A4300, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a thickness of 100 ⁇ m, using a urethane ultraviolet curable resin having a refractive index after curing of 1.55, a continuous molding process is performed with a molding die, and a light transmitting part Formed. Next, after filling the ink composition obtained above into a groove having a substantially rectangular cross-section provided in parallel between the light transmission parts, scraping off the excess ink composition with a metal doctor blade The light absorbing portion was formed by curing the ink composition by irradiating ultraviolet rays.
- the opening width of the light absorbing portion was 12 ⁇ m
- the width of the bottom of the groove was 10 ⁇ m
- the depth was 105 ⁇ m
- the taper angle ⁇ was It was 1.1 degrees.
- One light-absorbing part contained one void having a diameter of about 3 ⁇ m, and the porosity at this time was 0.6% by volume.
- An optical micrograph (magnification 500 times) of the light absorbing portion was as shown in FIG.
- Example 2 In Example 1, a visibility improving sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the shape of the light absorbing portion and the viscosity of the ink composition were changed to 3000 mpa ⁇ s.
- the opening width of the light absorbing portion (groove) was 10 ⁇ m
- the width of the bottom of the groove was 5.5 ⁇ m
- the depth was 84.6 ⁇ m.
- the taper angle ⁇ was 1.5 degrees.
- One light-absorbing part contained one void having a diameter of about 5 ⁇ m, and the porosity at this time was 3% by volume.
- the optical micrograph (magnification 1000 times) of the light absorption part was as shown in FIG.
- Example 3 a visibility improving sheet was prepared in the same manner as in Example 2 except that the viscosity of the ink composition was changed to 4000 mPa ⁇ s.
- the opening width of the light absorbing portion (groove) was 10 ⁇ m
- the width of the bottom of the groove was 5.5 ⁇ m
- the depth was 84.6 ⁇ m.
- the taper angle ⁇ was 1.5 degrees. Met.
- one or two voids having a diameter of about 10 ⁇ m were included in one light absorbing portion.
- the porosity at this time was 24 volume%.
- An optical micrograph (magnification 500 times) of the light absorbing portion was as shown in FIG.
- Comparative Example 1 On a PET substrate (A4300, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a thickness of 100 ⁇ m, using a urethane ultraviolet curable resin having a refractive index after curing of 1.55, a continuous molding process is performed with a molding die, and a light transmitting part Formed. Next, the ink composition obtained above was applied to a groove having a substantially rectangular cross-section provided in parallel between the light transmission parts, and filled while pushing the ink with a rubber roll. Subsequently, after the excess ink composition was scraped off with a metal doctor blade, the light absorbing portion was formed by curing the ink composition by irradiating with ultraviolet rays.
- the cross section of the obtained visibility improving sheet was observed with an optical microscope, the opening width of the light absorbing portion (groove) was 12 ⁇ m, the width of the bottom of the groove was 10 ⁇ m, the depth was 105 ⁇ m, and the taper angle ⁇ was 1.1 degrees. In addition, no voids were observed in the formed light absorption part.
- An optical micrograph (magnification 200 times) of the light absorbing portion was as shown in FIG.
- ⁇ Contrast evaluation> the obtained visibility improving sheet was evaluated for contrast by the following evaluation method.
- the evaluation criteria for contrast were as follows. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ : Obviously black ⁇ : Black equal to or greater than ⁇ : Almost equal black ⁇ : Black equal to or less than equivalent
- the evaluation results are as shown in Table 1 below.
- ⁇ Viewing angle measurement> The viewing angle of the obtained visibility-enhancing sheet was measured using a minute declination luminance meter (GP-500, manufactured by Nakamura Color Research Laboratory Co., Ltd.). As a measurement condition, measurement was performed using a reference piece for obtaining a substantially uniform diffused light at an angle of ⁇ 80 ° to + 80 ° as a reference, and the value was calculated from a calculated value when the transmittance of only the reference piece was 100%. The result was as shown in FIG.
- GP-500 minute declination luminance meter
- the visibility improving sheet (Example 1) in which the predetermined gap is provided in the light absorbing portion has a gap in the range of the emission angle of ⁇ 40 °.
- the brightness is improved compared to the visibility improving sheet having no gap.
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Abstract
略矩形断面を有するような光吸収部を備えた視認性向上シートにおいて、視野角を維持しつつコントラストにも優れる視認性向上シートを製造する方法を提供する。本発明による視認性向上シートは、所定間隔で並列するように光透過部を形成することにより、前記光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝を形成し、前記溝に、透明な電離放射線硬化性樹脂組成物と着色微粒子とを含んでなるインキ組成物を充填し、前記充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態で、前記インキ組成物を硬化させる。
Description
技術分野
本発明は、視認性向上シートの製造方法に関し、より詳細には、表示装置の前面に設置し、表示装置の性能、とりわけ、表示装置に外光が当たった時のコントラスト低下や、ぎらつき、像の映り込み等による性能の低下を防止する機能や、表示装置の有効光を好適に拡散ないし集光させて視野角を制御する機能等、を有する視認性向上シートを製造する方法、およびその方法により得られる視認性向上シートに関する。
本発明は、視認性向上シートの製造方法に関し、より詳細には、表示装置の前面に設置し、表示装置の性能、とりわけ、表示装置に外光が当たった時のコントラスト低下や、ぎらつき、像の映り込み等による性能の低下を防止する機能や、表示装置の有効光を好適に拡散ないし集光させて視野角を制御する機能等、を有する視認性向上シートを製造する方法、およびその方法により得られる視認性向上シートに関する。
背景技術
液晶表示装置では、通常、観察者がどのような位置から見ても良好な画像が得られるように、視野角が広いことが好まれる。一方、例えば通勤電車の中で仕事をする場合やATM等の公共の場に設置された液晶表示装置では、周りの人から画面を覗かれては困ることがあり、このような場合には液晶表示装置の観察者のみに見え、他人からは見えないようにプライバシーを保護するための覗き見防止機能が求められている。また、カーナビゲーションシステム等の車載型の液晶表示装置においては、夜間などに液晶表示装置の画面が窓ガラスに映り込み、視界を遮る現象がおこるため、映り込み防止機能が求められており、光線出光角度の制御が望まれている。
液晶表示装置では、通常、観察者がどのような位置から見ても良好な画像が得られるように、視野角が広いことが好まれる。一方、例えば通勤電車の中で仕事をする場合やATM等の公共の場に設置された液晶表示装置では、周りの人から画面を覗かれては困ることがあり、このような場合には液晶表示装置の観察者のみに見え、他人からは見えないようにプライバシーを保護するための覗き見防止機能が求められている。また、カーナビゲーションシステム等の車載型の液晶表示装置においては、夜間などに液晶表示装置の画面が窓ガラスに映り込み、視界を遮る現象がおこるため、映り込み防止機能が求められており、光線出光角度の制御が望まれている。
このような要求に対して、例えば、例えば、特開2006-119365号公報(特許文献1)には、光透過層と遮光層とを交互に並べた構造であるルーバータイプの視認性向上シートが提案されており、遮光層として、光透過層を構成する材料にカーボンブラックやカーボンファイバー等の充填材を混合したものを用いることが開示されている。
一方、上記のようなルーバー型の視認性向上シートは、斜め方向の映像光を単純にカットするものであるため、表示装置の種類によっては、観測者に到達させるべき映像光の拡散光を減少させてしまうことにもなるため、表示画面の輝度が低下する場合があった。
上記の問題を解消するため、外光を遮光してコントラストを向上させ、かつ二重像の発生も減少させることができる視認性向上シートを液晶表示装置の光源と液晶パネルの間に設置することが提案されている。このような視認性向上シートとして種々の構造のものが提案されており、例えば、断面形状が台形のレンズ部を所定の間隔で配列するとともに、隣り合うレンズ部間の楔形部には、レンズ部よりも屈折率の低い材料とカーボン顔料等とを充填した構造を有するものが提案されている(例えば、特開2006-85050号公報等:特許文献2)。
そして、視認性向上シートの製造において、電離放射線硬化性樹脂等のレンズ材料に着色樹脂ビーズを混合した組成物を楔形部に充填し、電離放射線を照射して硬化させて光吸収部を形成することが行われている(例えば、国際出願公開公報WO2006/090784:特許文献3)。
従来の視認性向上シートの光吸収部は、通常、その断面が略三角形であるような、視認性向上シート面の法線方向に対して略三角形の斜辺が一定の角度を有するものであり、略三角形の底辺に相当する楔型の開口部から、上記したような着色樹脂ビーズを混合したインキ組成物を充填して樹脂を硬化させることにより、光吸収部が形成されていた。近年、光吸収部として、その断面が略三角形であるもの以外に、光吸収部の斜辺の角度が視認性向上シート面の法線方向に対して0°に近い、略矩形断面を有するような光吸収部を備えた視認性向上シートが提案されている。
上記のような略矩形断面を有するような光吸収部を備えた視野角向上シートは、従来の略三角形断面を有する光吸収部を備えたものと比べて、コントラストの向上が図れるものの、光透過層と遮光層とを交互に並べたルーバータイプの構造に近いため、視野角を維持することが困難であった。
本発明者らは、今般、略矩形断面を有する溝に、着色樹脂ビーズを混合したインキ組成物を充填して樹脂を硬化させることにより光吸収部を形成する際に、充填後のインキ組成物中に気泡を所定割合で含有させてインキを硬化させることにより、視野角を維持しつつコントラストにも優れる視認性向上シートを実現できる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
したがって、本発明の目的は、略矩形断面を有するような線幅の狭い光吸収部を備えた視認性向上シートにおいて、視野角を維持しつつコントラストにも優れる視認性向上シートを製造する方法を提供することである。
また、本発明の別の目的は、上記の製造方法により得られる視認性向上シートを提供するものである。
また、本発明の別の目的は、上記視認性向上シートを備えた表示装置を提供するものである。
そして、本発明による視認性向上シートの製造方法は、所定間隔で並列した光透過部と、前記光透過部の間に並列して設けられた、略矩形断面を有する光吸収部と、を備えた視認性向上シートを製造する方法であって、
所定間隔で並列するように光透過部を形成することにより、その光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝を形成し、
前記溝に、透明な電離放射線硬化性樹脂組成物と着色微粒子とを含んでなるインキ組成物を充填し、
前記充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態で、前記インキ組成物を硬化させること、
を含んでなることを特徴とするものである。
所定間隔で並列するように光透過部を形成することにより、その光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝を形成し、
前記溝に、透明な電離放射線硬化性樹脂組成物と着色微粒子とを含んでなるインキ組成物を充填し、
前記充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態で、前記インキ組成物を硬化させること、
を含んでなることを特徴とするものである。
また、本発明の態様として、前記微細な気泡の平均径が、1~10μmであることが好ましい。
また、本発明の態様として、視認性向上シートの幅方向断面において、略矩形断面を有する溝の少なくとも1つに、前記微細な気泡が含まれることが好ましい。
また、本発明の態様として、視認性向上シートの幅方向断面において、略矩形断面を有する溝の少なくとも1つに、前記微細な気泡が1~5個含まれることが好ましい。
また、本発明の態様として、前記略矩形断面を有する一つの溝中に、前記微細な気泡が連続して接していない状態で、インキ組成物を硬化させることが好ましい。
また、本発明の態様として、前記略矩形断面を有する光吸収部の斜辺が、視認性向上シート面の法線方向に対して0~3°の角度を有することが好ましい。
また、本発明の態様として、前記着色微粒子が、樹脂中にカーボンブラックを練り込んだ樹脂ビーズからなることが好ましい。
また、本発明の態様として、前記カーボンブラックの平均粒子径が10~500nmであることが好ましい。
また、本発明の態様として、前記電離放射線硬化性樹脂組成物が、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、及び多価アルコールから選択される多官能化合物の(メタ)アルリレート等のオリゴマーまたはプレポリマーからなることが好ましい。
さらに、本発明の態様として、前記インキ組成物の粘度が500~5,000mPa・sであることが好ましい。
また、本発明の別の態様として、上記の方法により得られる視認性向上シートは、所定間隔で並列した光透過部と、前記光透過部の間に並列して設けられた、略矩形断面を有する光吸収部と、を備え
前記光吸収部の少なくとも1つに、微細な気泡からなる空隙が含まれてなることを特徴とするものである。
前記光吸収部の少なくとも1つに、微細な気泡からなる空隙が含まれてなることを特徴とするものである。
また、本発明の態様として、前記光吸収部の少なくとも1つに、1~5個の微細な気泡からなる空隙が含まれてなることが好ましい。
また、本発明の態様として、前記光吸収部の全体積に対して、前記空隙が1~30体積%含まれてなることが好ましい。
さらに、本発明の別の態様として、上記視認性向上シートを備えた表示装置も提供される。
本発明においては、光透過部の間に並列して設けられた光吸収部を形成する際に、略矩形断面を有する溝にインキ組成物を充填し、充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態で、インキ組成物を硬化させる。そのため、形成された略矩形断面を有する光吸収部中に、微細な気泡からなる空隙がランダムに形成されているため、略矩形断面を有する光吸収部を備えた視認性向上シートであっても、視野角を維持しつつ、優れたコントラストを実現することができる。
<視認性向上シートの製造方法>
本発明による視認性向上シートの製造方法は、所定間隔で並列した光透過部と、前記光透過部の間に並列して設けられた、略矩形断面を有する光吸収部と、を備えた視認性向上シートを製造する方法であって、
所定間隔で並列するように光透過部を形成することにより、前記光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝を形成し、前記溝に、透明な電離放射線硬化性樹脂組成物と着色微粒子とを含んでなるインキ組成物を充填し、前記充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態で、前記インキ組成物を硬化させて光吸収部を形成することを含んでなる。以下、図面を参照しながら、各工程について順に説明する。
本発明による視認性向上シートの製造方法は、所定間隔で並列した光透過部と、前記光透過部の間に並列して設けられた、略矩形断面を有する光吸収部と、を備えた視認性向上シートを製造する方法であって、
所定間隔で並列するように光透過部を形成することにより、前記光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝を形成し、前記溝に、透明な電離放射線硬化性樹脂組成物と着色微粒子とを含んでなるインキ組成物を充填し、前記充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態で、前記インキ組成物を硬化させて光吸収部を形成することを含んでなる。以下、図面を参照しながら、各工程について順に説明する。
図1は、本発明による視認性向上シートの製造方法の概略工程を示したものである。先ず、基材1上に、層厚方向断面において略矩形の複数の光透過部2を形成する(図1(a))。この光透過部2は、一方のシート面側が上辺、他方のシート面側が下辺となるように配置された略矩形断面を有する要素である。
上記工程において使用される基材は、上記した光透過部2や光吸収部5を形成するためのベースとなる層である。基材としては、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートや透明ガラスを用いることができる。透明樹脂フィルムとしては、トリアセテートセルロース(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系フィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルロニトリルフィルム等を好適に使用できるが、これらの中でも、ポリエステル系フィルムが好ましく用いられる。ポリエステル系フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートの他、ポリブチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等が挙げられる。
この光透過部2の形成は、使用する樹脂の種類によって異なる。例えば、光透過部を透明な熱可塑性樹脂を用いて形成する場合には、加熱した金型を熱可塑性樹脂に押圧する熱プレス法や射出成型法、金型内に熱可塑性樹脂モノマーを注入して重合・固化させるキャスティング法等によって、所望形状の光透過部を形成することができる。また、電離放射線硬化性樹脂、特に紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、当該樹脂を成形型内に注入して紫外線を照射して硬化させる、いわゆるUV法によって、所望の形状の光透過部を形成することができる。これらの方法の中でも、本発明においては、量産性に優れるUV法が好適に使用できる。UV法によれば、図1(a)に示すように、ロール状の成形型6を用いて、配列した光透過部単位2を連続的に製造することができる。
上記のようにして基材上に複数の光透過部2を形成することにより光透過部の間には、並列して設けられた略矩形断面の溝3が形成されることになる。次いで、この並列して設けられた略矩形段断面の溝3に、透明な電離放射線樹脂組成物と着色微粒子とを含んでなるインキ組成物4を充填する(図1(b))。インキ組成物の充填方法としては、ディスペンサーによる滴下、ダイヘッドによる塗布、あるいはフィニッシャーロールによりインキ組成物を楔形の溝に充填することができる。これらの中でも、インキの流動性が悪くインキ跡が目立つような場合には、図1(b)に示すようなダイヘッド7による塗布が適している。上記のようなインキ充填方法によって、略台形ないし略矩形の溝3にインキ組成物を充填する。
すなわち、図2(b)に示すように、従来のような断面が略台形ないし略三角形の光吸収部を形成する場合には、光吸収部となるべき溝が楔形断面を有するため、楔形の斜辺は視認性向上シート面の法線方向に対してある程度の角度を有する。そのため、充填されるインキ組成物は、この斜辺を流れるように溝に充填されていくために空気がインキ組成物中に混入しにくい。これに対して、図2(a)に示すように、断面が略矩形の光吸収部を形成する場合、光吸収部となるべき溝が略矩形断面を有し、視認性向上シート面の法線方向に対する溝側面の角度が0~3°程度である。また、溝が、略矩形断面の場合、従来の楔形断面を有する溝と比べて溝開口部の幅も狭く(8~12μm程度)なる。このため、上記のような充填方法によりインキ組成物を充填すると、必然的に充填されたインキ組成物中には気泡が混入するものと考えられる。
インキ組成物4を略矩形断面の溝3、すなわち複数の光透過部2の間の窪み3に充填した後、余剰のインキ組成物4を掻き取って、略矩形断面の溝3にインキ組成物4が充満するようにする(図3(a))。この際、インキ組成物中に含まれる気泡は、互いに結合してその体積を増やしながら重力反対方向へ上昇していくため、溝の底に近づくほど、気泡の含有量が少なくなる。樹脂を硬化させる直前の気泡の大きさは、その平均径が1~10μm程度であることが好ましい。なお、気泡の平均径とは、気泡が球形である場合は球の直径を意味するが、気泡が溝の壁に付着している場合のように気泡が球形ではない場合、シート幅方向の断面における気泡の最大幅を意味するものとする。従って、気泡が溝の両壁に接したような状態にある場合は、気泡の平均径は溝幅と同じになる。
インク組成物中に混入する空気(気泡)の量、インキ組成物中に含まれる気泡どうしの結合のし易さ、気泡の上昇速度等は、インキ組成物の粘度に影響される。本発明においては、インキ組成物の粘度は、500~5,000mPa・sの範囲であることが好ましい。インキ粘度が5,000mPa・s以上であると、インキ組成物を溝へ充填する際に空気を含みやすくなる反面、粘度が高すぎて溝の底までインキが充填されない場合がある。また、後記するように、インキの掻き取り性が悪化する。一方、インキ粘度が500mPa・s未満であると、インク組成物中に含まれる気泡同士が結合し易いものの、重力反対方向への上昇速度が速くなるため、インキ組成物を硬化させる際にインキ組成物中に気泡が含まれなくなる場合がある。なお、インキ組成物の粘度は、B型粘度計を用いて25℃の環境下にて測定した値を意味するものとする。
インキの掻き取り性を向上させるためには、図3(a)に示すように、ドクターブレード8やワイピングロール等による連続掻き取り装置などにより行う。インキ粘度が500mPa・s未満の場合、インキの掻き取り性は良好であるものの、楔形の溝にインキ組成物が充満させることが困難となり、一方、インキ粘度が5,000mPa・sを超える場合には、インキの流動性が悪くインキ跡が目立ち、所望の光吸収部を形成することが困難となる場合がある。
ここで、本工程において使用するインキ組成物について説明する。インキ組成物は、透明な電離放射線樹脂組成物と着色微粒子とを必須成分として含むものである。電離放射線硬化型樹脂組成物としては、従来公知の視認性向上シートや視野角向上シート等に用いられる電離放射線硬化型樹脂組成物を用いることができる。例えば、アクリレート系の官能基を有するものを好適に使用することができ、具体的には、比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等の多官能化合物の(メタ)アルリレート等のオリゴマー又はプレポリマーを挙げることができる。なお、視認性向上シートの光透過部を構成する材料にもよるが、これらの樹脂のなかから光透過部を構成する材料よりも屈折率の小さい樹脂を選択すればよい。
また、上記樹脂組成物中には、反応性希釈剤を添加してもよく、このような反応性希釈剤としては、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N-ビニルピロリドン等の単官能モノマー並びに多官能モノマーを使用してもよく、具体的は、リメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(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、ペンタエリスリトールトリ(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、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)アクリレート等が挙げられる。
電離放射線硬化型樹脂組成物を紫外線硬化型樹脂組成物とするには、組成物中に光重合開始剤としてアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α-アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン類や、光増感剤としてn-ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ-n-ブチルホソフィン等を混合して用いることができる。特に本発明では、オリゴマーとしてウレタンアクリレート、モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等を混合するのが好ましい。
本発明において用いられる着色微粒子としては、樹脂ビーズやガラスビーズに、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収できる着色微粒子を使用してもよく、カーボンブラック、グラファイト、繊維状炭素、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等の着色剤を練り込んだものを使用することができる。着色剤の練り込み易さの観点からは、樹脂ビーズを用いることが好ましい。樹脂ビーズとしては、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル-スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、塩ビビーズ等を好適に使用することができる。また、ウレタン架橋微粒子やシリコン系ビーズも好適に使用できる。これらの樹脂ビーズは、上記した電離放射線硬化型樹脂組成物との屈折率差が0.1程度のものを用いることが好ましい。また、着色剤を練り込む前の樹脂としては、透明な樹脂でも使用できるが、顔料または染料等で着色された樹脂を用いることが好ましいく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収するものであってよいが、好ましくは黒色に着色された樹脂ビーズが用いられる。
着色剤としては、上記したもののなかでもカーボンブラックが好適に使用できる。樹脂ビーズへのカーボンブラックの練り込み量は、樹脂ビーズ1質量部に対してカーボンブラックを0.1~0.7質量部程度であり、好ましくは0.15~0.5質量部、より好ましくは0.2~0.35質量部である。カーボンブラックの練り込み量が0.7質量部よりも多いと樹脂ビーズが割れやすくなる場合があり、一方、0.1質量部よりも少ないと、所望の黒色性を有する着色微粒子を得られない場合がある。また、カーボンブラックは、平均粒子径が10~500nmのものを好適に使用することができ、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー等が使用できる。また、市販のものを使用することもでき、例えば、HCFシリーズ、MCFシリーズ、RCFシリーズ、LFFシリーズ(いずれも三菱化学株式会社製)、バルカンシリーズ(キャボット社製)、ケッチェンシリーズ(ライオン株式会社製)を好適に使用することができる。なお、ここでの平均粒子径とは、カーボンブラック粒子を電子顕微鏡で観察して求めた算術平均径を意味する。
電離放射線硬化型樹脂組成物への着色微粒子の分散性を向上させるために、着色微粒子を表面処理しておくこともできる。表面処理としては、従来公知のシリカコーティングによる親水処理や、プラズマ等による表面改質が挙げられる。
上記した各成分を含むインキ組成物は、電離放射線硬化型樹脂組成物に、所定量の着色微粒子を混合し、所望により重合開始剤等を添加することにより調製される。着色微粒子の添加量は、インキ組成物の全質量に対して15~35%の範囲とすることが好ましく、この範囲とすることにより、よりコントラストに優れる視認性向上シートを実現することができる。着色微粒子の含有量が少なすぎると、楔形溝(光吸収部)の光遮光性が不十分となる場合があり、着色微粒子の含有量が多すぎると、樹脂ビーズどうしが接触し割れや欠けの問題が発生し易くなる。
インキ組成物の調製においては、上記したように、インキ粘度が500~5,000mPa・sとなるように各成分の配合量および各成分の種類を適宜選択することができる。
上記したように、略矩形断面を有する溝に充填されインキ組成物を、硬化させて光吸収部5を形成する(図3(b))。この際、充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態でインキ組成物を硬化させる。この状態でインキ組成物を硬化させることにより、後記するように、光吸収部の少なくとも1つに微細な気泡からなる空隙が含まれた視認性向上シートが得られる。その結果、略矩形断面を有するような光吸収部を備えた視認性向上シートであっても、左右視野角を維持しつつ優れたコントラストを実現できる。なお、本発明において、「ランダム」とは、視認性向上シートの幅方向(図2(a)のように、光透過部と光吸収部とが並列する方向)に光吸収部と光透過部とが並列して設けられている視認性向上シートにおいて、その各光吸収部のそれぞれ全てに気泡が含まれておらず、任意の光吸収部のみに気泡が含まれていることを意味する。即ち、視認性向上シートのシート長尺方向の任意の位置で、シート幅方向の断面を観察した際に、複数の光吸収部のうち、気泡が全く含まれていない光吸収部が存在してもよく、気泡が含まれている光吸収部がランダムに存在することを意味する。したがって、シート長尺方向の任意の位置でシート幅方向の断面を観察した際に、全ての光吸収部に気泡が含まれていないものや、逆に、全ての光吸収部に気泡が含まれているものは、本発明の範囲には含まれない。
インキ組成物は、インキ中の気泡が、複数の微少な気泡どうしが結合して一つになった状態で、硬化されることが好ましく、例えば、視認性向上シートの幅方向断面において、略矩形断面を有する溝の少なくとも1つに、前記微細な気泡が平均で1~5個含まれることが好ましい。平均で1~5個とは、シート長尺方向(シート幅方向と垂直な方向)の任意位置での光吸収部の幅方向断面を観察した場合に、気泡が含まれている光吸収部のなかで、一つの光吸収部に含まれる気泡の数を平均したものを意味するものとする。したがって、気泡の数を算出するにあたり、全く気泡が含まれていない光吸収部は、その算出から除外される。光吸収部中の気泡の数やその大きさ等は、上記したようにインキ組成物の粘度以外にも、形成しようとする光吸収部の断面形状、すなわち、溝3の断面形状に依存する。インキ組成物の粘度が一定の場合、上記したように、溝の断面において視認性向上シート面の法線方向に対する溝側面の角度が付けられている場合は、インキ組成物が溝に充填されやすくなるため、気泡が混入しにくくなる。
また、一つの溝の中に複数の気泡が存在する場合、それら気泡は互いに連続して接していない状態で、インキ組成物を硬化させることが好ましい。また、少なくとも1つの気泡が、各溝に含まれていることがこのましい。
インキ組成物中の電離放射線硬化型樹脂の硬化方法としては、通常の硬化方法、即ち、電子線又は紫外線の照射によって硬化することができる。例えば、電子線硬化の場合には、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速機から放出される50~1000keV、好ましくは100~300keVのエネルギーを有する電子線等が使用され、紫外線硬化の場合には超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等の光線から発する紫外線等が利用できる。
<視認性向上シート>
上記のようにして得られた視認性向上シートは、シート厚み方向断面において略矩形の光透過部と、その光透過部の間に並列して配置された、略矩形断面を有する光吸収部とを備えている。光透過部は、一方のシート面側が上辺、他方のシート面側が下辺となるように配置された略矩形断面を有する要素である。また、光吸収部は、光透過部の間に形成された略矩形断面を有する要素である。矩形の上辺に相当する面が光透過部の上辺側のシート面に面するように並列に配置される。これにより光吸収部(インキ組成物を充填した溝)の上辺および光透過部の上辺により、視認性向上シートの一方の面が構成されている。光吸収部における略矩形の長辺は、視認性向上シート面の法線方向に対して、0~3°の範囲の角度を有していることが好ましい。なお、斜辺の角度が0度に近い場合は、実質的に矩形断面となる。テーパ角が3°を超えると、インキ組成物の溝への充填特性が上がるため、気泡が混入しにくくなるとともに、視認性向上シートのコントラスト特性が低下する。
上記のようにして得られた視認性向上シートは、シート厚み方向断面において略矩形の光透過部と、その光透過部の間に並列して配置された、略矩形断面を有する光吸収部とを備えている。光透過部は、一方のシート面側が上辺、他方のシート面側が下辺となるように配置された略矩形断面を有する要素である。また、光吸収部は、光透過部の間に形成された略矩形断面を有する要素である。矩形の上辺に相当する面が光透過部の上辺側のシート面に面するように並列に配置される。これにより光吸収部(インキ組成物を充填した溝)の上辺および光透過部の上辺により、視認性向上シートの一方の面が構成されている。光吸収部における略矩形の長辺は、視認性向上シート面の法線方向に対して、0~3°の範囲の角度を有していることが好ましい。なお、斜辺の角度が0度に近い場合は、実質的に矩形断面となる。テーパ角が3°を超えると、インキ組成物の溝への充填特性が上がるため、気泡が混入しにくくなるとともに、視認性向上シートのコントラスト特性が低下する。
例えば、図4に示すように、高さが105μmで、上辺の幅が46μm、下辺の幅が48μmである略矩形断面を有する光透過部と、上辺(すなわち、溝の開口部)の幅が12μmで下辺の幅が10μmである略矩形断面を有する光吸収部とを1ピッチとする視認性向上シートとすることができる。光透過部及び光吸収部の厚み(高さ)は、概ね50~150μmとすることができる。また、光吸収部は、深さ(厚み)と上辺の幅との比であるアスペクト比が1:6~1:11程度であることが好ましく、このようなアスペクト比とすることにより、視野角とコントラストとをより高いレベルで実現できる。
光吸収部は、光透過部の屈折率と同じかまたは小さい屈折率を有する。光透過部と光吸収部との屈折率が上記のような関係となることにより、所定条件で光透過部に入射した光源からの映像光を光吸収部と光透過部との境界面で適切に反射させ、観測者に明るい映像を提供することができる。また、観測者側からの外光の一部を吸収するため、コントラストも向上する。また、光吸収部と光透過部との境界面で反射せずに、光吸収部の内側に入射した迷光が、光吸収部中の着色微粒子によって吸収される。また、所定角度で入射した観測者側からの外光を適切に吸収することができるため、コントラストを向上させることもできる。
また、本発明においては、光吸収部の少なくとも1つに微細な気泡からなる空隙が含まれていることから、視認性向上シートの光吸収部に入射した光のうち、光吸収部中の微細な気泡からなる空隙に入射した光は、空隙を通過、または空隙と樹脂との境界面で反射するため、空隙を含まない光吸収部を備えた視認性向上シートと比較して、視野が明るくなる。少なくとも1つの光吸収部に含まれる微細な気泡の数は1~5個の範囲であることが好ましい。気泡の数が多すぎると視野は明るくなるものの、コントラストが低下する場合がある。また、少なくとも1つの気泡が各光吸収部に含まれていることが好ましい。視野角およびコントラストの両方の観点からは、光吸収部の全体積に対して、空隙が1~30体積%含まれていることが好ましい。
また、視認性向上シートを2層重ね合わせてもよく、その場合、各視認性向上シートで異なった構造となるようにしてもよい。例えば、1層目の視認性向上シートと2層目の視認性向上シートとで、光吸収部の幅やピッチ、深さ(楔形部の深さ)、形状を変えたり、光吸収部の厚み方向の向きを変えたり、映像光に対する光吸収部のバイアス角度(水平方向に対する光吸収部の傾斜角度)を変えたりすることができる。また、光吸収部を形成する材料(樹脂の種類や着色微粒子の濃度)を変えることもできる。例えば、1層目は効率良く外光をカットし、コントラストの向上を重視した設計とし、2層目は反射を利用した正面輝度向上効果を重視した設計とするような、各層で作用効果を変えることが好ましい。
本発明による視認性向上シートは、従来の視認性向上シートや視野角拡大部材に採用されている他の機能層を含んでいてもよい。具体的には、反射防止層、粘着層、電磁波遮蔽層、波長フィルタ層、防眩層、ハードコート層などを適宜組み合わせてもよい。これらの各機能層の積層順や積層数は、使用する視認性向上シートの用途に応じて適宜決定することができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、これら実施例に本発明が限定されるものではない。
実施例1
<インキ組成物の調製>
平均粒子径が24nmのカーボンブラック(RCF#45、三菱化学株式会社製)をアクリル樹脂(ハイパール、根本工業株式会社製)に練り込んだ樹脂ビーズを用いた。カーボンブラックの練り込み量は、アクリル樹脂に対して質量基準で35%であった。この樹脂ビーズの平均粒子径を粒子径分布測定装置(LA-920、株式会社堀場製作所製)によって測定したところ、1.0μmであった。
<インキ組成物の調製>
平均粒子径が24nmのカーボンブラック(RCF#45、三菱化学株式会社製)をアクリル樹脂(ハイパール、根本工業株式会社製)に練り込んだ樹脂ビーズを用いた。カーボンブラックの練り込み量は、アクリル樹脂に対して質量基準で35%であった。この樹脂ビーズの平均粒子径を粒子径分布測定装置(LA-920、株式会社堀場製作所製)によって測定したところ、1.0μmであった。
電離放射線硬化性樹脂として、ウレタンアクリレート33.6質量部、エポキシアクリレート14.4質量部、トリプロピレングリコールジアクリレート28質量部、メトキシトリエチレングリコールアクリレート4質量部、およびアクリル二官能性モノマー(大阪有機化学工業株式会社製)240質量部と、光重合開始剤としてイルガキュアー184を4質量部とを混合し、さらに、上記の樹脂ビーズを21質量部と、を混合し、インキ組成物を調製した。得られたインキ組成物の粘度は、B型粘度計を用いて25℃の環境下にて測定したところ、3,800mPa・sであった。
<視認性向上シートの作製>
厚みが100μmのPET基材(A4300、東洋紡製)上に、硬化後の屈折率が1.55のウレタン系紫外線硬化性樹脂を用いて、成形金型で連続賦型加工を行い、光透過部を形成した。次いで、上記で得られたインキ組成物を、光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝に充填し、金属製のドクターブレードで余剰のインキ組成物を掻き取った後、紫外線を照射してインキ組成物を硬化させることにより、光吸収部を形成した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したところ、光吸収部(溝)の開口幅が12μmであり、溝の底の幅が10μmであり、深さが105μm、テーパ角θは1.1度であった。また、一つの光吸収部あたり、直径が3μm程度の空隙が1個含まれており、このときの空隙率は0.6体積%であった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率500倍)は、図5に示される通りであった。
厚みが100μmのPET基材(A4300、東洋紡製)上に、硬化後の屈折率が1.55のウレタン系紫外線硬化性樹脂を用いて、成形金型で連続賦型加工を行い、光透過部を形成した。次いで、上記で得られたインキ組成物を、光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝に充填し、金属製のドクターブレードで余剰のインキ組成物を掻き取った後、紫外線を照射してインキ組成物を硬化させることにより、光吸収部を形成した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したところ、光吸収部(溝)の開口幅が12μmであり、溝の底の幅が10μmであり、深さが105μm、テーパ角θは1.1度であった。また、一つの光吸収部あたり、直径が3μm程度の空隙が1個含まれており、このときの空隙率は0.6体積%であった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率500倍)は、図5に示される通りであった。
実施例2
実施例1において、光吸収部の形状とインキ組成物の粘度を3000mpa・sに変更した以外は実施例1と同様にして視認性向上シートを作製した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したところ、光吸収部(溝)の開口幅が10μmであり、溝の底の幅が5.5μmであり、深さが84.6μm、テーパ角θは1.5度であった。また、一つの光吸収部あたり、直径が5μm程度の空隙が1個含まれており、このときの空隙率は3体積%であった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率1000倍)は、図6に示される通りであった。
実施例1において、光吸収部の形状とインキ組成物の粘度を3000mpa・sに変更した以外は実施例1と同様にして視認性向上シートを作製した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したところ、光吸収部(溝)の開口幅が10μmであり、溝の底の幅が5.5μmであり、深さが84.6μm、テーパ角θは1.5度であった。また、一つの光吸収部あたり、直径が5μm程度の空隙が1個含まれており、このときの空隙率は3体積%であった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率1000倍)は、図6に示される通りであった。
実施例3
実施例2において、インキ組成物の粘度を4000mPa・sに変更した以外は実施例2と同様にして視認性向上シートを作製した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したところ、光吸収部(溝)の開口幅が10μmであり、溝の底の幅が5.5μmであり、深さが84.6μm、テーパ角θは1.5度であった。であった。また、一つの光吸収部あたり、直径が10μm程度の空隙が1~2個含まれていた。なお、このときの空隙率は24体積%であった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率500倍)は、図7に示される通りであった。
実施例2において、インキ組成物の粘度を4000mPa・sに変更した以外は実施例2と同様にして視認性向上シートを作製した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したところ、光吸収部(溝)の開口幅が10μmであり、溝の底の幅が5.5μmであり、深さが84.6μm、テーパ角θは1.5度であった。であった。また、一つの光吸収部あたり、直径が10μm程度の空隙が1~2個含まれていた。なお、このときの空隙率は24体積%であった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率500倍)は、図7に示される通りであった。
比較例1
厚みが100μmのPET基材(A4300、東洋紡製)上に、硬化後の屈折率が1.55のウレタン系紫外線硬化性樹脂を用いて、成形金型で連続賦型加工を行い、光透過部を形成した。次いで、上記で得られたインキ組成物を、光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝に塗布し、ゴムロールでインキを押込みながら充填した。次いで、金属製のドクターブレードで余剰のインキ組成物を掻き取った後、紫外線を照射してインキ組成物を硬化させることにより、光吸収部を形成した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したとこと、光吸収部(溝)の開口幅が12μmであり、溝の底の幅が10μmであり、深さが105μm、テーパ角θは1.1度であった。また、形成された光吸収部中に、空隙は観測されなかった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率200倍)は、図8に示される通りであった。
厚みが100μmのPET基材(A4300、東洋紡製)上に、硬化後の屈折率が1.55のウレタン系紫外線硬化性樹脂を用いて、成形金型で連続賦型加工を行い、光透過部を形成した。次いで、上記で得られたインキ組成物を、光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝に塗布し、ゴムロールでインキを押込みながら充填した。次いで、金属製のドクターブレードで余剰のインキ組成物を掻き取った後、紫外線を照射してインキ組成物を硬化させることにより、光吸収部を形成した。得られた視認性向上シートの断面を光学顕微鏡で観察したとこと、光吸収部(溝)の開口幅が12μmであり、溝の底の幅が10μmであり、深さが105μm、テーパ角θは1.1度であった。また、形成された光吸収部中に、空隙は観測されなかった。光吸収部の光学顕微鏡写真(倍率200倍)は、図8に示される通りであった。
<コントラスト評価>
次に、得られた視認性向上シートについて、下記のような評価方法により、コントラストの評価を行った。先ず、視認性向上シートをディスプレイ画面に貼り付けた状態での黒画面の輝度と、視認性向上シートをディスプレイ画面に貼り付ける前の状態での黒画面の輝度とを、目視により観察した。コントラストの評価基準は以下の通りとした。
◎:明らかに黒い
○:同等以上の黒さ
△:ほぼ同等の黒さ
×:同等以下の黒さ
評価結果は、下記の表1に示される通りであった。
次に、得られた視認性向上シートについて、下記のような評価方法により、コントラストの評価を行った。先ず、視認性向上シートをディスプレイ画面に貼り付けた状態での黒画面の輝度と、視認性向上シートをディスプレイ画面に貼り付ける前の状態での黒画面の輝度とを、目視により観察した。コントラストの評価基準は以下の通りとした。
◎:明らかに黒い
○:同等以上の黒さ
△:ほぼ同等の黒さ
×:同等以下の黒さ
評価結果は、下記の表1に示される通りであった。
<視野角測定>
得られた視認性向上シートの視野角を、微小偏角輝度計(GP-500、株式会社中村色彩技術研究所製)を用いて測定を行った。測定条件として、リファレンスに、角度-80°~+80°でほぼ均一な拡散光が得られる基準片を用いて計測し、基準片のみの透過率を100%とした時の計算値より求めた。結果は、図9に示される通りであった。
得られた視認性向上シートの視野角を、微小偏角輝度計(GP-500、株式会社中村色彩技術研究所製)を用いて測定を行った。測定条件として、リファレンスに、角度-80°~+80°でほぼ均一な拡散光が得られる基準片を用いて計測し、基準片のみの透過率を100%とした時の計算値より求めた。結果は、図9に示される通りであった。
表1および図9の結果からも明らかなように、光吸収部に所定の空隙が設けられている視認性向上シート(実施例1)は、出射角が±40°の範囲において、空隙を有さない視認性向上シート(比較例1)と同様の輝度を有し、かつ、出射角が±40°~±60°の範囲では、空隙を有さない視認性向上シートよりも輝度が向上していることがわかる。光吸収部に所定の空隙が設けられている視認性向上シートは、空隙を有さない視認性向上シートと同等のコントラストを有することがわかる。
また、実施例1~3の対比において、インキ組成物の粘度を低くしたり、金型のテーパ角をより大きくするにしたがい、空隙率は下がることがわかる。また、空隙率が30体積%を超えると、±50°~±90°での透過率が高くなってしまい、コントラストが悪化するものと予想される。
1 基材
2 光透過部
3 溝
4 着色インキ組成物
5 光吸収部
6 成形型
7 塗布装置(ダイコーター)
8 インキ掻き取り装置
2 光透過部
3 溝
4 着色インキ組成物
5 光吸収部
6 成形型
7 塗布装置(ダイコーター)
8 インキ掻き取り装置
Claims (15)
- 所定間隔で並列した光透過部と、前記光透過部の間に並列して設けられた、略矩形断面を有する光吸収部と、を備えた視認性向上シートを製造する方法であって、
所定間隔で並列するように光透過部を形成することにより、前記光透過部の間に並列して設けられた略矩形断面を有する溝を形成し、
前記溝に、透明な電離放射線硬化性樹脂組成物と着色微粒子とを含んでなるインキ組成物を充填し、
前記充填されたインキ組成物中に微細な気泡がランダムに分散している状態で、前記インキ組成物を硬化させること、
を含んでなることを特徴とする、方法。 - 前記微細な気泡の平均径が、1~10μmである、請求項1に記載の方法。
- 視認性向上シートの幅方向断面において、略矩形断面を有する溝の少なくとも1つに、前記微細な気泡が含まれる、請求項1に記載の方法。
- 視認性向上シートの幅方向断面において、略矩形断面を有する溝の少なくとも1つに、前記微細な気泡が1~5個含まれる、請求項1に記載の方法。
- 前記略矩形断面を有する一つの溝中に、前記微細な気泡が連続して接していない状態で、インキ組成物を硬化させる、請求項1に記載の方法。
- 前記溝の開口幅が、8~12μmである、請求項1に記載の方法。
- 前記略矩形断面を有する光吸収部の斜辺が、視認性向上シート面の法線方向に対して0~3°の角度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記着色微粒子が、樹脂中にカーボンブラックを練り込んだ樹脂ビーズからなる、請求項1に記載の方法。
- 前記カーボンブラックの平均粒子径が10~500nmである、請求項8に記載の方法。
- 前記電離放射線硬化性樹脂組成物が、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、及び多価アルコールから選択される多官能化合物の(メタ)アルリレートのオリゴマーまたはプレポリマーからなる、請求項1に記載の方法。
- 前記インキ組成物の粘度が500~5,000mPa・sである、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により得られる視認性向上シートであって、
所定間隔で並列した光透過部と、前記光透過部の間に並列して設けられた、略矩形断面を有する光吸収部と、を備え
前記光吸収部の少なくとも1つに、微細な気泡からなる空隙が含まれてなることを特徴とする、視認性向上シート。 - 前記光吸収部の少なくとも1つに、1~5個の微細な気泡からなる空隙が含まれてなる、請求項12に記載の視認性向上シート。
- 前記光吸収部の全体積に対して、前記空隙が1~30体積%含まれてなる、請求項12に記載の視認性向上シート。
- 請求項12に記載の視認性向上シートを備えた表示装置。
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