WO2012105294A1 - 導光板用紫外線硬化型インクジェットインク及びこれを用いた導光板 - Google Patents

導光板用紫外線硬化型インクジェットインク及びこれを用いた導光板 Download PDF

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WO2012105294A1
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ink
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健太郎 百田
将典 坪田
英之 寺澤
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住友化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ultraviolet curable inkjet ink for a light guide plate and a light guide plate using the same.
  • a transmissive image display device such as a liquid crystal display device generally has a surface light source device as a backlight.
  • the edge light type surface light source device includes a light guide plate having a translucent resin sheet and a light source that supplies light to an end surface of the translucent resin sheet. Light incident from the end face of the translucent resin sheet is reflected by reflecting means such as reflective dots provided on the back side of the translucent resin sheet, and planar light for image display is emitted from the exit surface of the light guide plate. Supplied.
  • Patent Document 1 Application of ink jet printing using ink jet ink has been proposed as a method of forming reflective dots (alignment pattern) (Patent Document 1). According to inkjet printing, it is expected that the reflective dots constituting a desired pattern can be easily formed.
  • the natural color tone tends to be impaired, such as a strong yellowishness of light. Became clear. This is considered to be because the emitted light was strongly influenced by the reflective dots.
  • an object of the present invention is to make the light supplied from the surface light source device have a more natural color tone when the reflective dots of the light guide plate used in the surface light source device are formed by ink jet printing.
  • the present invention relates to an ultraviolet curable inkjet ink for a light guide plate, which contains a pigment, polyester (meth) acrylate, a photopolymerizable monomer having a hydroxyl group, and a photopolymerizable initiator.
  • the light supplied from the surface light source device can have a more natural color tone.
  • the content ratio of the photopolymerizable monomer having a hydroxyl group is preferably 40% by mass or less based on the total mass of the inkjet ink.
  • the content ratio of the photopolymerizable monomer having a hydroxyl group exceeds 40% by mass, the color tone improving effect according to the present invention tends to be small.
  • the viscosity of the inkjet ink at 50 ⁇ 10 ° C. is preferably 5.0 to 15.0 mPa ⁇ s, and more preferably 8.0 to 12.0 mPa ⁇ s.
  • the surface tension of the inkjet ink at 25.0 ° C. is preferably 25.0 to 45.0 mJ / m 2 , more preferably 25.0 to 37.0 mJ / m 2 .
  • the cumulative 50% particle diameter D50 of the pigment is preferably 50 to 195 nm. Thereby, sufficient light diffusion and light reflection functions can be secured with a small amount of pigment. From the same viewpoint, the pigment preferably contains titanium dioxide particles.
  • the present invention provides a step of forming the pattern by placing the inkjet ink according to the present invention on the surface of the light-transmitting resin sheet by inkjet printing, and the inkjet ink forming the pattern by ultraviolet rays. And a step of curing to form reflective dots.
  • a light guide plate capable of supplying light with a natural color tone can be obtained. Further, by combining inkjet printing and subsequent UV curing, ink can be used without waste, and higher productivity can be obtained.
  • the present invention relates to a light guide plate including a translucent resin sheet and reflective dots provided on the translucent resin sheet.
  • the light guide plate according to the present invention is a light guide plate that can be obtained by the manufacturing method according to the present invention.
  • the present invention relates to a surface light source device including the light guide plate according to the present invention and a light source that supplies light to an end surface of the light guide plate. Furthermore, the present invention also relates to a transmissive image display device including the surface light source device and a transmissive image display unit disposed to face the emission surface of the surface light source device.
  • the light guide plate and the surface light source device it is possible to supply light of a natural color tone. Further, according to the transmissive image display device of the present invention, a high-quality image based on a surface light source with a natural color tone is displayed while suppressing the manufacturing cost when the screen is enlarged by adopting ink jet printing. be able to.
  • the maximum thickness of the reflective dots is preferably 20 ⁇ m or less, and the yellow index obtained based on the spectral transmittance measurement of light transmitted through the reflective dots and the translucent resin sheet is preferably 10 or less. Thereby, the improvement effect of a color tone becomes still more remarkable.
  • the translucent resin sheet is preferably a polymethyl methacrylate resin sheet.
  • the light supplied from the surface light source device can have a more natural color tone.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a transmissive image display device including a surface light source device.
  • the transmissive image display device 100 shown in FIG. 1 is mainly composed of a surface light source device 20 and a transmissive image display unit 30.
  • the surface light source device 20 is an edge light type surface light source device including the light guide plate 1 having the translucent resin sheet 11 and the light source 3 provided along the end surface S3 of the translucent resin sheet 11.
  • the translucent resin sheet 11 has an emission surface S1 and a back surface S2 on the opposite side, and the light guide plate 1 further includes reflective dots 12 provided on the back surface S2 side.
  • the transmissive image display unit 30 is disposed opposite to the light guide plate 1 on the emission surface S1 side of the light guide plate 1.
  • the transmissive image display unit 30 is, for example, a liquid crystal display unit having a liquid crystal cell.
  • the light emitted from the light source 3 enters the translucent resin sheet 11 from the end surface S3.
  • the light that has entered the translucent resin sheet 11 is mainly reflected from the emission surface S ⁇ b> 1 by being irregularly reflected by the reflective dots 12.
  • the light emitted from the emission surface S ⁇ b> 1 is supplied to the transmissive image display unit 30.
  • the pattern of the reflective dots 12 is adjusted so that uniform planar light is efficiently emitted from the emission surface S1. Adjacent reflective dots 12 may be separated from each other or connected.
  • the translucent resin sheet 11 is preferably a poly (meth) acrylic acid alkyl resin sheet, a polystyrene sheet, or a polycarbonate resin sheet, and among these, a polymethyl methacrylate resin sheet (PMMA resin sheet) is preferable.
  • the translucent resin sheet 11 may contain diffusing particles.
  • the surface (exit surface S1) opposite to the surface (rear surface S2) on which the reflective dots 12 of the translucent resin sheet 11 are formed may be a flat surface as in this embodiment, but has an uneven shape. You may have.
  • the thickness of the translucent resin sheet 11 is 1.0 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the maximum thickness of the reflective dots 12 is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less.
  • the yellow index obtained based on the spectral transmittance measurement of the light transmitted through the reflective dots 12 and the translucent resin sheet 11 in the direction perpendicular to the emission surface S1 is preferably 10 or less.
  • inkjet ink used to form the reflective dots print the entire surface of the translucent resin sheet, cure the printed ink, and have a reflective film with the same thickness as the reflective dots
  • a sample can be obtained and used to measure the yellow index.
  • a yellow index of 10 or less can be easily achieved by, for example, a combination of a PMMA resin sheet and an inkjet ink described later. Details of the yellow index measurement method will be described in the examples described later.
  • the light source 3 may be a linear light source such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), but is preferably a point light source such as an LED.
  • CCFL cold cathode fluorescent lamp
  • a plurality of point light sources are arranged along at least one of the four sides constituting the rectangular main surface of the translucent resin sheet 11. It is particularly advantageous to combine a reflective dot formed by an inkjet ink, which will be described later, with an LED in order to obtain light with a natural color tone.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a method for manufacturing a light guide plate.
  • the light guide plate manufacturing apparatus 200 shown in FIG. 2 includes a transport means 40 that transports the translucent resin sheet 11, an inkjet head 5, a UV lamp 7, and an inspection apparatus 9.
  • the inkjet head 5, the UV lamp 7, and the inspection device 9 are arranged in this order from the upstream side in the moving direction A of the translucent resin sheet.
  • the translucent resin sheet 11 is conveyed continuously or intermittently along the direction A by the conveying means 40.
  • the translucent resin sheet 11 may be cut in advance according to the size of the light guide plate to be manufactured, or the reflective dots 12 are formed on the long translucent resin sheet 11, and then the translucent resin.
  • the sheet 11 may be cut.
  • the transport unit 40 in the present embodiment is a table shuttle, but the transport unit is not limited to this, and may be, for example, a belt conveyor, a roller, or air floating transfer.
  • a droplet-like inkjet ink is arranged on the surface of the translucent resin sheet 11 by the inkjet head 5 supported by the support portion 41 to form a dot-like pattern.
  • the plurality of dots formed from the printed ink may be separated from each other or connected.
  • the inkjet head 5 is arranged facing the back surface S2 of the translucent resin sheet 11 over the entire width direction (direction perpendicular to A) of the region where the reflective dots are formed on the surface of the translucent resin sheet 11.
  • a plurality of nozzles in a fixed row or two or more rows are provided. Droplet-like ink ejected from the plurality of nozzles by the ink jet method is simultaneously printed all over the entire width direction of the translucent resin sheet 11.
  • the translucent resin sheet 11 is printed with ink while the translucent resin sheet 11 is continuously moved at a constant speed.
  • the translucent resin sheet 11 is printed with ink while the translucent resin sheet 11 is stopped, and the translucent resin sheet 11 is moved to the next printing position and then stopped.
  • the translucent resin sheet 11 can also be efficiently printed with ink in a pattern composed of a plurality of rows of dots.
  • the moving speed of the translucent resin sheet 11 is adjusted so that the translucent resin sheet 11 is appropriately printed with ink.
  • the inkjet head 5 is composed of a plurality of units each having a plurality of nozzles. The plurality of units are arranged so that the ends thereof overlap in the direction A in which the translucent resin sheet 11 is conveyed.
  • the nozzle of the inkjet head 5 is connected to the ink supply unit 50 through a conduit 55.
  • the ink supply unit 50 includes, for example, an ink tank in which ink is stored and a pump for sending out ink.
  • the plurality of conduits 55 may be connected to a single ink tank, or may be connected to a plurality of ink tanks.
  • An inkjet ink used for inkjet printing to form the reflective dots 12 is an ultraviolet curable ink containing a pigment, a polyester (meth) acrylate, a photopolymerizable monomer having a hydroxyl group, and a photopolymerization initiator. It is. “Polyester (meth) acrylate” means polyester acrylate and the corresponding polyester methacrylate.
  • the cumulative 50% particle diameter D50 of the pigment is preferably 50 to 195 nm, more preferably 100 to 190 nm, and even more preferably. 120-180 nm.
  • the pigment preferably contains titanium dioxide particles. Titanium dioxide particles having a cumulative 50% particle diameter D50 in the range of 50 to 195 nm can be obtained from commercially available products by appropriate selection based on the particle size distribution.
  • the content ratio of the pigment in the ink is usually about 0.5 to 15.0% by mass based on the total mass of the ink.
  • the photopolymerizable monomer having a hydroxyl group preferably has a hydroxyl group and one or more vinyl groups.
  • the photopolymerizable monomer having a hydroxyl group includes at least one compound selected from 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate and hydroxyethyl acrylate.
  • the content of the photopolymerizable monomer having a hydroxyl group in the ink is preferably 40% by mass or less based on the total mass of the ink. When the content ratio of the photopolymerizable monomer having a hydroxyl group exceeds 40% by mass, the effect of improving the color tone tends to be small.
  • the polyester (meth) acrylate contained in the ink is a photopolymerizable oligomer having a polyester chain formed by a reaction between a diol compound and a dicarboxyl compound, and an acrylate group or a methacrylate group introduced by (meth) acrylic acid or the like. is there.
  • the content of the polyester (meth) acrylate in the ink is preferably 2.0 to 8.0% by mass. When the content ratio of the polyester (meth) acrylate is within this range, the viscosity of the ink can be easily adjusted to a range that can be stably ejected from the inkjet nozzle.
  • the photopolymerization initiator can be appropriately selected from those usually used in the field of ultraviolet curable resins.
  • the content of the photopolymerization initiator in the ink is usually about 0.5 to 10.0% by mass.
  • the inkjet ink may contain components other than the pigment, polyester (meth) acrylate, photopolymerizable monomer having a hydroxyl group, and photopolymerization initiator without departing from the spirit of the present invention.
  • the ink may further contain a photopolymerizable compound other than a photopolymerizable monomer having a polyester (meth) acrylate and a hydroxyl group as a photopolymerizable component.
  • the viscosity of the inkjet ink at 50 ⁇ 10 ° C. is preferably 5.0 to 15.0 mPa ⁇ s, and more preferably 8.0 to 12.0 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the inkjet ink can be adjusted by, for example, the molecular weight and / or content ratio of the polyester (meth) acrylate. As the molecular weight or content ratio of the polyester (meth) acrylate increases, the viscosity of the ink tends to increase.
  • the surface tension of the inkjet ink at 25.0 ° C. is preferably 25.0 to 45.0 mJ / m 2 , more preferably 25.0 to 37.0 mJ / m 2 .
  • the surface tension of the ink-jet ink can be adjusted, for example, by blending a surfactant such as silicon and fluorine into the ink.
  • the printed ink is cured in the region 70 by the UV lamp 7 supported by the support portion 42. Thereby, the reflective dots 12 made of the cured ink are formed.
  • the light guide plate 1 is obtained through a process of inspecting the state of the formed reflective dots 12 by the inspection device 9 supported by the support portion 43.
  • the light guide plate 1 is cut into a desired size as necessary.
  • the light guide plate does not necessarily have to be continuously inspected by the inspection device provided on the downstream side of the inkjet head, and the light guide plate can be inspected offline by a separately prepared inspection device. .
  • the inspection of the light guide plate by the inspection device may be omitted.
  • Example 1 8.0% by mass of titanium dioxide particles (Ishihara Sangyo Co., Ltd., TYPEKE PF-671, rutile type, 97% TiO 2 ratio) as a pigment surface-treated with Al, Si and organic substances, a photopolymerizable oligomer As a polyester acrylate (Aronix M-7300K, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate (Toa Gosei Co., Ltd.), a photopolymerizable monomer having a hydroxyl group Manufactured by M5700) and 20.0% by mass of hydroxyethyl acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., light acrylate HOA) and isobornyl acrylate (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) as another photopolymerizable monomer.
  • titanium dioxide particles Ishihara Sangyo Co., Ltd., TYPEKE
  • the cumulative 50% particle diameter D50 (volume average particle diameter) of the titanium dioxide particles used as the pigment was measured by a dynamic light scattering method (photon correlation method) using Malvern Zetasizer Nano S manufactured by Spectris Co., Ltd. About 1 g of ink was diluted 100 times with cyclohexanone to prepare a dispersion for measurement. The dispersion was irradiated with ultrasonic waves for 10 minutes using an ultrasonic cleaner or a homogenizer. Next, the dispersion was introduced into a sample inlet of Zetasizer Nano S, and the particle diameter and volume of the pigment were measured.
  • D50 is the particle diameter of the particles when the particle diameter and volume of all the particles are measured, and when the volume is sequentially accumulated from the particles of small particle diameter, the accumulated volume becomes 50% of the total volume of all the particles. is there.
  • the D50 of the pigment was 170 nm.
  • the viscosity of the ink at 40 ° C. was 9.6 mPa ⁇ s, and the surface tension of the ink at 25 ° C. was 28.0 mJ / m 2 .
  • the obtained ink was applied to the entire surface of one side of a PMMA resin sheet of 50 mm square and 4 mm thickness using a bar coater, and the applied ink was cured by ultraviolet irradiation to provide a spectroscope having a reflective film formed from the ink.
  • a small sample for transmittance measurement was obtained.
  • the thickness of the reflective film of the obtained sample was measured using a deck tack (Large Sample Profile FP10, manufactured by Toago Technology Co., Ltd.), it was 0.8 ⁇ m.
  • the irradiation conditions of ultraviolet rays are as follows.
  • UV irradiation condition lamp metal halide lamp (condensing type), 2 outputs: 120 W / cm Irradiation time: 0.5 seconds Irradiation distance: Focal length + 10 mm
  • Comparative Example 1 As photopolymerizable oligomers, aliphatic urethane acrylate (CN981 manufactured by Sartomer Japan Co., Ltd., 2.0 mass%) and 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate (Toagosei Co., Ltd.) as a photopolymerizable monomer having a hydroxyl group Co., Ltd., M5700) 45.0% by mass, isobornyl acrylate (Kyoeisha Chemical Co., Ltd., light acrylate IBXA) 28.0% by mass and tridecyl acrylate (Sartomer Japan) as other photopolymerizable monomers SR489 made by Co., Ltd. and 10.0% by mass were used. Other than this was carried out similarly to Example 1, and obtained the ultraviolet curable inkjet ink.
  • aliphatic urethane acrylate CN981 manufactured by Sartomer Japan Co., Ltd., 2.0 mass
  • 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate
  • the viscosity of the ink at 40 ° C. was 18.6 mPa ⁇ s, and the surface tension of the ink at 25 ° C. was 27.0 mJ / m 2 .
  • Example 2 Using the obtained ink, a small sample for spectral transmittance measurement having a reflective film formed from the ink was prepared in the same manner as in Example 1. The thickness of the reflective film was 1.21 ⁇ m.
  • Yellow Index (YI) Measurement The spectral transmittance of light transmitted through the small sample for spectral transmittance measurement prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured using a spectral transmittance meter with an integrating sphere (U-4100 manufactured by Hitachi, Ltd.). And measured in a wavelength range of 300 nm to 800 nm. From the measurement results, the yellow index (YI) was determined.
  • the masking film was peeled off from the 920 mm ⁇ 540 mm PMMA resin sheet, and the ink of Example 1 or Comparative Example 1 was arranged on the exposed surface so that the brightness was uniform in the surface by inkjet printing. Formed.
  • the printed ink was cured by ultraviolet irradiation to form reflective dots, and a light guide plate having reflective dots formed in a dot-like pattern was obtained.
  • the printing conditions and ultraviolet irradiation conditions are as follows.
  • UV irradiation condition lamp metal halide lamp (condensing type), 2 outputs: 120 W / cm Irradiation time: 0.5 seconds Irradiation distance: Focal length + 10 mm
  • Luminance measurement Two diffusion films, one prism film, and a light guide plate were removed from a surface light source device of a commercially available liquid crystal display device, and a frame in which a plurality of LEDs were arranged as a light source was prepared. Inside this frame, the light guide plate prepared in “Preparation of light guide plate” was incorporated, and two diffusion films and one prism film were stacked, and these were fixed to the frame. In this state, the LED was turned on, and the luminance and chromaticity of light from the emission surface were measured using a luminance meter (Eye System, Eye Scale 3W, multipoint luminance meter).
  • a luminance meter Eye System, Eye Scale 3W, multipoint luminance meter
  • In-plane average luminance, in-plane average chromaticity x, and in-plane average chromaticity y were determined from the measurement values at 90 measurement points in the long side direction of the light guide plate and 50 measurement points in the short side direction of the light guide plate.
  • Table 1 shows the results of YI measurement and luminance measurement together with the main ink composition.
  • Example 1 using the ink containing both the polyester acrylate and the photopolymerizable monomer having a hydroxyl group, the values of the in-plane average chromaticity x and y in the display screen are clear as compared with Comparative Example 1. It was confirmed that discoloration of LED light to yellow was sufficiently suppressed. This is considered to be mainly due to the fact that the yellow index of the light transmitted through the reflective dots formed from the ink of Example 1 was greatly reduced as compared with Comparative Example 1.
  • SYMBOLS 1 ... Light guide plate, 3 ... Light source, 5 ... Inkjet head, 7 ... UV lamp, 9 ... Inspection apparatus, 11 ... Translucent resin sheet, 12 ... Reflection dot, 20 ... Surface light source device, 30 ... Transmission type image display part , 40 ... conveying means, 50 ... ink supply unit, 55 ... conduit, 100 ... transmission type image display device (liquid crystal display device), 200 ... light guide plate manufacturing device, S1 ... emitting surface, S2 ... back surface, S3 ... end surface, A: Movement direction of translucent resin sheet.

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Abstract

顔料と、ポリエステル(メタ)アクリレートと、ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーと、光重合開始剤と、を含有する、導光板用紫外線硬化型インクジェットインク。

Description

導光板用紫外線硬化型インクジェットインク及びこれを用いた導光板
 本発明は、導光板用紫外線硬化型インクジェットインク及びこれを用いた導光板に関する。
 液晶表示装置等の透過型画像表示装置は、一般に、バックライトとしての面光源装置を有している。エッジライト型面光源装置は、透光性樹脂シートを有する導光板と、透光性樹脂シートの端面に光を供給する光源とから構成される。透光性樹脂シートの端面から入射した光が、透光性樹脂シートの背面側に設けられた反射ドット等の反射手段によって反射し、導光板の出射面から画像表示用の面状の光が供給される。
 反射ドット(配向パターン)を形成する方法として、インクジェットインクを用いたインクジェット印刷の適用が提案されている(特許文献1)。インクジェット印刷によれば、所望のパターンを構成する反射ドットを簡易に形成できることが期待される。
特開平2006-136867号公報
 しかし、インクジェット印刷により形成された反射ドットを有する導光板を用いて構成された面光源装置により供給される光の場合、光の黄色味が強く出るなど、自然な色調が損なわれる傾向があることが明らかとなった。これは、出射光が反射ドットの影響を強く受けたためであると考えられる。
 そこで、本発明の目的は、面光源装置に用いられる導光板の反射ドットをインクジェット印刷により形成する場合において、面光源装置から供給される光をより自然な色調のものとすることにある。
 本発明は、顔料と、ポリエステル(メタ)アクリレートと、ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーと、光重合性開始剤とを含有する導光板用紫外線硬化型インクジェットインクに関する。
 上記本発明に係るインクジェットインクを用いて導光板の反射ドットをインクジェット印刷により形成することにより、面光源装置から供給される光をより自然な色調のものとすることができる。
 ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーの含有割合は、当該インクジェットインク全体質量を基準として40質量%以下であることが好ましい。ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーの含有割合が40質量%を超えると、本発明による色調の改善効果が小さくなる傾向がある。
 50±10℃におけるインクジェットインクの粘度は、好ましくは5.0~15.0mPa・s、より好ましくは8.0~12.0mPa・sである。これにより、インクを安定してインクジェットヘッドから吐出することができるため、高い生産性で導光板を製造することができる。同様の観点から、インクジェットインクの25.0℃における表面張力は好ましくは25.0~45.0mJ/m、より好ましくは25.0~37.0mJ/mである。
 顔料の累積50%粒子径D50は、好ましくは50~195nmである。これにより、少ない量の顔料で十分な光拡散及び光反射の機能を確保できる。同様の観点から、顔料は二酸化チタン粒子を含むことが好ましい。
 別の側面において、本発明は、上記本発明に係るインクジェットインクを、インクジェット印刷により透光性樹脂シートの表面に配置してパターンを形成する工程と、パターンを形成しているインクジェットインクを紫外線により硬化して反射ドットを形成させる工程と、を備える、導光板を製造する方法に関する。
 本発明に係る方法によれば、自然な色調の光を供給することが可能な導光板を得ることができる。また、インクジェット印刷とこれに続く紫外線硬化とを組み合わせることにより、インクを無駄なく利用することができ、より高い生産性が得られる。
 更に別の側面において、本発明は、透光性樹脂シート及び該透光性樹脂シート上に設けられた反射ドットを備える導光板に関する。本発明に係る導光板は、本発明に係る製造方法によって得ることのできる導光板である。
 更に別の側面において、本発明は、本発明に係る導光板と、導光板の端面に光を供給する光源と、を備える面光源装置に関する。更に、本発明は、この面光源装置と、面光源装置の出射面と対向して配置された透過型画像表示部と、を具備する透過型画像表示装置にも関する。
 本発明に係る導光板、面光源装置によれば、自然な色調の光を供給することが可能である。また、本発明に係る透過型画像表示装置によれば、大画面化したときの製造コストをインクジェット印刷の採用により抑制しながら、自然な色調の面光源に基づく高品位の画質の画像を表示することができる。
 反射ドットの最大厚さが20μm以下であり、反射ドット及び透光性樹脂シートを透過する光の分光透過率測定に基づいて求められるイエローインデックスが10以下であることが好ましい。これにより、色調の改善効果がより一層顕著なものとなる。同様の観点から、透光性樹脂シートは、好ましくはポリメチルメタクリレート樹脂シートである。
 本発明によれば、面光源装置に用いられる導光板の反射ドットをインクジェット印刷により形成する場合において、面光源装置から供給される光をより自然な色調のものとすることができる。
面光源装置を備える透過型画像表示装置の一実施形態を示す断面図である。 導光板を製造する方法の一実施形態を示す斜視図である。
 以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
 図1は、面光源装置を備える透過型画像表示装置の一実施形態を示す断面図である。図1に示す透過型画像表示装置100は、面光源装置20と、透過型画像表示部30とから主として構成される。面光源装置20は、透光性樹脂シート11を有する導光板1と、透光性樹脂シート11の端面S3に沿って設けられた光源3とを備えるエッジライト型面光源装置である。透光性樹脂シート11は出射面S1及びその反対側の背面S2を有しており、導光板1は、背面S2側に設けられた反射ドット12を更に有している。透過型画像表示部30は、導光板1の出射面S1側において導光板1と対向配置されている。透過型画像表示部30は、例えば、液晶セルを有する液晶表示部である。
 光源3から照射された光は、端面S3から透光性樹脂シート11に入射する。透光性樹脂シート11に入射した光は、反射ドット12において乱反射することにより、主として出射面S1から出射される。出射面S1から出射した光は透過型画像表示部30に供給される。均一な面状の光が効率的に出射面S1から出射されるように、反射ドット12のパターンが調整される。隣り合う反射ドット12同士は、互いに分離していてもよいし、連結していてもよい。
 透光性樹脂シート11は、ポリ(メタ)アクリル酸アルキル樹脂シート、ポリスチレンシート又はポリカーボネート系樹脂シートであることが好ましく、これらのなかでも、ポリメチルメタクリレート樹脂シート(PMMA樹脂シート)が好ましい。透光性樹脂シート11は拡散粒子を含んでいてもよい。透光性樹脂シート11の反射ドット12が形成される表面(背面S2)とは反対側の表面(出射面S1)は、本実施形態のように平坦面であってもよいが、凹凸形状を有していてもよい。なお、透光性樹脂シート11の厚みは1.0mm以上4.5mm以下であることが好ましい。
 反射ドット12の最大厚さは、好ましくは20μm以下、より好ましくは15μm以下である。反射ドット12及び透光性樹脂シート11を、出射面S1の垂線方向において透過する光の分光透過率測定に基づいて求められるイエローインデックスは、好ましくは10以下である。反射ドットを形成するために用いられたインクジェットインクを用いて、透光性樹脂シートの片面全体を印刷し、印刷されたインクを硬化させて反射ドットと同等の厚さの反射膜を有する測定用サンプルを得、これを用いて上記イエローインデックスを測定することができる。10以下のイエローインデックスは、例えば、PMMA樹脂シートと、後述するインクジェットインクとの組み合わせにより容易に達成することができる。イエローインデックスの測定方法の詳細は後述する実施例において説明される。
 光源3は、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)等の線状光源であってもよいが、LED等の点状光源であることが好ましい。この場合、透光性樹脂シート11の矩形の主面を構成する4辺のうち少なくとも1辺に沿って、複数の点状光源が配列される。後述のインクジェットインクにより形成される反射ドットとLEDとを組み合わせることが、自然な色調の光を得るために特に有利である。
 図2は、導光板を製造する方法の一実施形態を示す斜視図である。図2に示す導光板の製造装置200は、透光性樹脂シート11を搬送する搬送手段40と、インクジェットヘッド5と、UVランプ7と、検査装置9とから構成される。インクジェットヘッド5、UVランプ7及び検査装置9は、透光性樹脂シートの移動方向Aにおいて上流側からこの順に配置される。
 透光性樹脂シート11は、搬送手段40によって、方向Aに沿って連続的又は間欠的に搬送される。透光性樹脂シート11は、製造される導光板のサイズに合わせて予め裁断されていてもよいし、長尺の透光性樹脂シート11上に反射ドット12を形成させ、その後透光性樹脂シート11を裁断してもよい。本実施形態における搬送手段40はテーブルシャトルであるが、搬送手段はこれに限られるものではなく、例えばベルトコンベア、コロ、又はエア浮上移送であってもよい。
 透光性樹脂シート11の表面に、支持部41に支持されたインクジェットヘッド5により液滴状のインクジェットインクが配置されてドット状のパターンが形成される。このとき、印刷されたインクから形成された複数のドットは、互いに分離していてもよいし、連結していてもよい。インクジェットヘッド5は、透光性樹脂シート11の表面における反射ドットが形成される領域の幅方向(Aに対して垂直な方向)全体にわたって、透光性樹脂シート11の背面S2と対向して配列固定された1列又は2列以上の複数のノズルを有している。これら複数のノズルからインクジェット方式により吐出された液滴状のインクが、透光性樹脂シート11の幅方向全体において同時に一括して印刷される。好ましくは、透光性樹脂シート11を一定の速度で連続的に移動させながら、透光性樹脂シート11がインクにより印刷される。或いは、透光性樹脂シート11を停止した状態で透光性樹脂シート11をインクにより印刷することと、透光性樹脂シート11を次の印刷位置まで移動させてから停止することとを繰り返して、複数列のドットから構成されるパターンで透光性樹脂シート11をインクにより効率的に印刷することもできる。透光性樹脂シート11の移動速度は、透光性樹脂シート11がインクにより適切に印刷されるように調整される。本実施形態の場合、インクジェットヘッド5は、それぞれ複数のノズルを有する複数のユニットから構成される。これら複数のユニットは、透光性樹脂シート11が搬送される方向Aにおいて互いの端部が重なるように配置されている。場合により、透光性樹脂シートの表面における反射ドットが形成される領域の幅方向全体にわたって直列に配置された複数のノズルを有するインクジェットを用いてもよい。
 本実施形態の場合、インクジェットヘッド5の複数のノズルを固定した状態で、インクにより透光性樹脂シート11の幅方向全体にわたって一括して印刷することができる。これにより、可動式のノズルを透光性樹脂シート11の幅方向に沿って移動させながらインクにより順次印刷する場合と比較して、導光板の生産性が飛躍的に向上する。特に、透光性樹脂シートの短辺の長さが200mm以上1000mm以下であるような大型の導光板を製造する場合、本実施形態の方法による生産性向上の効果が大きい。さらに、インクジェット法によれば、例えば最大径が100μm以下であるような微少な反射ドットであっても、容易にかつ正確に形成することができる。透光性樹脂シートが薄い場合、出射面S1側から反射ドットが透けて見える可能性があるが、反射ドットを小さくすることによりこれを防ぐことができる。また、複数のノズルから供給されたインクがつなぎ合わされて、大きな反射ドットを形成することも可能である。
 インクジェットヘッド5のノズルは、導管55を介してインク供給ユニット50と連結されている。インク供給ユニット50は、例えば、インクが収容されたインクタンクと、インクを送り出すためのポンプとを有している。複数の導管55が単一のインクタンクに連結されていてもよいし、複数のインクタンクにそれぞれ連結されていてもよい。
 反射ドット12を形成するためにインクジェット印刷に用いられるインクジェットインクは、顔料と、ポリエステル(メタ)アクリレートと、ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーと、光重合開始剤とを含有する紫外線硬化型のインクである。「ポリエステル(メタ)アクリレート」は、ポリエステルアクリレート及びこれに対応するポリエステルメタクリレートを意味する。
 光源の光を効率的に利用して、顔料の使用量を抑制することを重視する場合、顔料の累積50%粒子径D50は、好ましくは50~195nm、より好ましくは100~190nm、さらに好ましくは120~180nmである。また、顔料は二酸化チタン粒子を含むことが好ましい。累積50%粒子径D50が50~195nmの範囲内にある二酸化チタン粒子は、市販品から粒度分布に基づいて適宜選択することにより入手が可能である。顔料のインクにおける含有割合は、通常、インクの全体質量を基準として0.5~15.0質量%程度である。
 ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーは、好ましくは、ヒドロキシル基と、1個又は2個以上のビニル基とを有する。例えば、ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーは、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、及びヒドロキシエチルアクリレートから選ばれる少なくとも1種の化合物を含む。ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーのインクにおける含有割合は、好ましくは、インクの全体質量を基準として40質量%以下である。ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーの含有割合が40質量%を超えると、色調改善の効果が小さくなる傾向がある。
 インクに含まれるポリエステル(メタ)アクリレートは、ジオール化合物とジカルボキシル化合物との反応により生成するポリエステル鎖と、(メタ)アクリル酸等により導入されたアクリレート基又はメタクリレート基とを有する光重合性オリゴマーである。ポリエステル(メタ)アクリレートのインクにおける含有割合は、2.0~8.0質量%であることが好ましい。ポリエステル(メタ)アクリレートの含有割合がこの範囲内にあることにより、インクの粘度を、インクジェットノズルから安定して吐出できる範囲に容易に調整できる。
 光重合開始剤は、紫外線硬化型樹脂の分野において通常用いられているものから適宜選択することができる。光重合開始剤のインクにおける含有割合は、通常、0.5~10.0質量%程度である。
 インクジェットインクは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、顔料、ポリエステル(メタ)アクリレート、ヒドロキシル基を有する光重合性モノマー及び光重合開始剤以外の成分を含有していてもよい。例えば、インクは、ポリエステル(メタ)アクリレート及びヒドロキシル基を有する光重合性モノマー以外の光重合性化合物を光重合性成分として更に含んでいてもよい。
 50±10℃におけるインクジェットインクの粘度は、好ましくは5.0~15.0mPa・s、より好ましくは8.0~12.0mPa・sである。インクジェットインクの粘度は、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレートの分子量及び/又は含有割合により調整することができる。ポリエステル(メタ)アクリレートの分子量又は含有割合が大きいほど、インクの粘度が大きくなる傾向がある。
 25.0℃におけるインクジェットインクの表面張力は、好ましくは25.0~45.0mJ/m、より好ましくは25.0~37.0mJ/mである。インクジェットインクの表面張力は、例えば、シリコン系及びフッ素系等の界面活性剤をインクに配合することにより調整することができる。
 印刷されたインクは、支持部42に支持されたUVランプ7により、領域70において硬化される。これにより、硬化したインクからなる反射ドット12が形成される。
 その後、形成された反射ドット12の状態を、支持部43に支持された検査装置9によって検査する工程を経て、導光板1が得られる。導光板1は必要により所望のサイズに裁断される。本実施形態のように、インクジェットヘッドの下流側に設けられた検査装置により導光板が連続的に検査される必要は必ずしもなく、別途準備された検査装置によりオフラインで導光板を検査することもできる。あるいは、検査装置による導光板の検査が省略されることもあり得る。
 以下、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1
 Al、Si及び有機物により表面処理された顔料としての二酸化チタン粒子(石原産業(株)製、タイペークPF-671、ルチル型、TiO率97%)を8.0質量%と、光重合性オリゴマーとしてのポリエステルアクリレート(東亞合成(株)製、アロニックスM-7300K)を5.0質量%と、ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーである2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート(東亜合成(株)製、M5700)20.0質量%及びヒドロキシエチルアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレートHOA)20.0質量%と、その他の光重合性モノマーとしてのイソボルニルアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレートIBXA)40.0質量%と、光重合開始剤としてのヒドロキシヘキシルフェニルエチルケトン(BASFジャパン(株)製、イルガキュア184)3.0質量%及びフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(BASFジャパン(株)製、イルガキュア819)2.0質量%と、4,4’-[1,10-ジオキソ-1,10-デカンジイル]ビス(オキシ)ビス[2,2,6,6,-テトラメチル]-1-ピペリジニルオキシ(BASFジャパン(株)、イルガスタブUV10)を0.1質量%と、顔料分散剤としての有機重合物(日本ループリゾール(株)製、SOLSPERSE 36000)を1.9質量%とを含む混合物を、ビーズミル分散機によって処理し、顔料を分散させた。分散後の混合物から濾過により不純物を除去して、紫外線硬化型インクジェットインクを得た。
 顔料として用いた二酸化チタン粒子の累積50%粒子径D50(体積平均粒子径)を、スペクトリス(株)製のマルバーンZetasizer Nano Sを用いた動的光散乱法(光子相関法)により測定した。1g程度のインクをシクロヘキサノンに100倍に希釈させて、測定用の分散液を調製した。この分散液に対して、超音波洗浄機又はホモジナイザーを用いて超音波を10分間照射した。次いで、分散液をZetasizer Nano Sのサンプル投入口に投入して、顔料の粒子径及び体積を測定した。D50は、全粒子の粒子径及び体積を測定し、小さい粒子径の粒子から順次体積を積算したときに、積算体積が全粒子の合計体積に対して50%となる時点の粒子の粒子径である。顔料のD50は170nmであった。
 40℃におけるインクの粘度は9.6mPa・sであり、25℃におけるインクの表面張力は28.0mJ/mであった。
 得られたインクを、50mm角、厚み4mmのPMMA樹脂シートの片方の表面全面にバーコータを用いて塗布し、塗布されたインクを紫外線照射により硬化させて、インクから形成された反射膜を有する分光透過率測定用の小片サンプルを得た。得られたサンプルの反射膜の厚みをデックタック(東朋テクノロジー(株)製、Large Sample Profier FP10)を用いて測定したところ、0.8μmであった。紫外線の照射条件は以下の通りである。
紫外線照射条件
ランプ:メタルハライドランプ(集光型)、2本
出力:120W/cm
照射時間:0.5秒
照射距離:焦点距離+10mm
比較例1
 光重合性オリゴマーとして脂肪族ウレタンアクリレート(サートマージャパン(株)製、CN981)2.0質量%と、ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーとしての2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート(東亜合成(株)製、M5700)45.0質量%と、その他の光重合性モノマーとしてのイソボルニルアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレートIBXA)28.0質量%及びトリデシルアクリレート(サートマージャパン(株)製、SR489)10.0質量%とを用いた。これ以外は実施例1と同様にして、紫外線硬化型インクジェットインクを得た。
 40℃におけるインクの粘度は18.6mPa・sであり、25℃におけるインクの表面張力は27.0mJ/mであった。
 得られたインクを用いて、実施例1と同様の操作により、インクから形成された反射膜を有する分光透過率測定用の小片サンプルを作製した。反射膜の厚さは1.21μmであった。
イエローインデックス(YI)測定
 実施例1及び比較例1において準備した分光透過率測定用の小片サンプルを透過する光の分光透過率を、積分球付き分光透過率計(日立製作所製U-4100)を用いて、波長300nmから800nmの範囲で測定した。測定結果から、イエローインデックス(YI)を求めた。
導光板作製
 920mm×540mmのPMMA樹脂シートからマスキングフィルムを剥離し、露出した面に、実施例1又は比較例1のインクを、インクジェット印刷により輝度が面内で均一となるように配置してパターンを形成した。印刷されたインクを紫外線照射により硬化させて反射ドットを形成させ、ドット状のパターンで形成された反射ドットを有する導光板を得た。印刷条件及び紫外線照射条件は以下の通りである。
印刷条件
ノズル径:30μm
印加電圧:20V
パルス幅:40μs
駆動周波数:2500Hz
解像度:150dpi
加熱温度:実施例1 40℃、比較例1 50℃
紫外線照射条件
ランプ:メタルハライドランプ(集光型)、2本
出力:120W/cm
照射時間:0.5秒
照射距離:焦点距離+10mm
輝度測定
 市販の液晶表示装置の面光源装置から拡散フィルム2枚、プリズムフィルム1枚及び導光板を取り外して、光源として複数のLEDが配置されたフレームを準備した。このフレーム内部に、上記「導光板の作製」において準備した導光板を組み込み、さらに拡散フィルム2枚、プリズムフィルム1枚を重ね、それらをフレームに固定した。この状態でLEDを点灯し、出射面からの光の輝度及び色度を、輝度計(アイシステム製、Eye Scale3W、マルチポイント輝度計)を用いて測定した。導光板の長辺方向における90点、導光板の短辺方向における50点の測定点での測定値から、面内平均輝度、面内平均色度x及び面内平均色度yを求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に、YI測定及び輝度測定の結果を、インクの主な組成とともに示す。ポリエステルアクリレート及びヒドロキシル基を有する光重合性モノマーの両方を含むインクを用いた実施例1によれば、比較例1と比較して、表示画面における面内平均色度x及びyの値が明らかにに低下しており、LED光の黄色への変色が十分に抑制されることが確認された。これは、主として、実施例1のインクから形成される反射ドットを透過した光のイエローインデックスが、比較例1と比較して大きく低下したことによると考えられる。
 1…導光板、3…光源、5…インクジェットヘッド、7…UVランプ、9…検査装置、11…透光性樹脂シート、12…反射ドット、20…面光源装置、30…透過型画像表示部、40…搬送手段、50…インク供給ユニット、55…導管、100…透過型画像表示装置(液晶表示装置)、200…導光板の製造装置、S1…出射面、S2…背面、S3…端面、A…透光性樹脂シートの移動方向。
 

Claims (12)

  1.  顔料と、
     ポリエステル(メタ)アクリレートと、
     ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーと、
     光重合開始剤と、
    を含有する、導光板用紫外線硬化型インクジェットインク。
  2.  前記ヒドロキシル基を有する光重合性モノマーの含有割合が、当該インクジェットインク全体質量を基準として40質量%以下である、請求項1に記載の導光板用紫外線硬化型インクジェットインク。
  3.  50±10℃における当該インクジェットインクの粘度が5.0~15.0mPa・sである、請求項1又は2に記載の導光板用紫外線硬化型インクジェットインク。
  4.  25℃における当該インクジェットインクの表面張力が25.0~45.0mJ/mである、請求項1~3のいずれか一項に記載の導光板用紫外線硬化型インクジェットインク。
  5.  前記顔料の累積50%粒子径D50が50~195nmである、請求項1~4のいずれか一項に記載の導光板用紫外線硬化型インクジェットインク。
  6.  前記顔料が二酸化チタン粒子を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の導光板用紫外線硬化型インクジェットインク。
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載のインクジェットインクを、インクジェット印刷により透光性樹脂シートの表面に配置してパターンを形成する工程と、
     前記パターンを形成している前記インクジェットインクを紫外線により硬化して反射ドットを形成させる工程と、
    を備える、導光板を製造する方法。
  8.  透光性樹脂シート及び該透光性樹脂シート上に設けられた反射ドットを備え、請求項7に記載の方法によって得ることのできる導光板。
  9.  前記反射ドットの最大厚さが20μm以下であり、前記反射ドット及び前記透光性樹脂シートを透過する光の分光透過率測定に基づいて求められるイエローインデックスが10以下である、請求項8に記載の導光板。
  10.  前記透光性樹脂シートがポリメチルメタクリレート樹脂シートである、請求項8又は9に記載の導光板。
  11.  請求項8~10のいずれか一項に記載の導光板と、前記導光板の端面に光を供給する光源と、を備える面光源装置。
  12.  請求項11に記載の面光源装置と、
     前記面光源装置の出射面と対向して配置された透過型画像表示部と、
    を具備する透過型画像表示装置。
     
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