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JP2019008865A - レンチキュラー構造体 - Google Patents

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公介 高山
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Abstract

【課題】寸法精度が高いレンチキュラーレンズが、端面近傍を含むガラス導光板の主面全体に形成されたレンチキュラー構造体の提供。【解決手段】平面視矩形状のガラス製導光板本体の少なくとも一方の主面に、紫外線硬化性樹脂材料の硬化物からなるレンチキュラーレンズを有するレンチキュラー構造体であって、前記導光板本体は、板厚偏差(TTV)の値が0.2mm以下であり、前記矩形の各辺方向における反り量が0.6mm以下であり、対向する2辺の長さの差が2.5mm以内であることを特徴とするレンチキュラー構造体。【選択図】なし

Description

本発明は、一方の主面にレンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラー構造体に関する。本発明のレンチキュラー構造体は、エッジライト方式のバックライトの導光板として好適である。
従来、携帯電話機、PDA、液晶テレビ等に液晶表示装置が用いられている。液晶表示装置のバックライトとしては、直下型とエッジライト型のものがある。エッジライト型は液晶表示装置の表示面に対して直交方向となる側面に光源が配置されるため、液晶表示装置の大画面化、薄型化に適している。
エッジライト方式のバックライトを用いた液晶表示装置では、さらにローカルディミング(local dimming)技術を組み合わせることにより、ダイナミックコントラストを上げることができる。さらに導光板の出射面にレンチキュラーレンズを形成することで、光源であるLEDからの光の指向性を向上させ、ローカルディミングを実施した際のディスプレイ性能を向上できるとされている(特許文献1)。
エッジライト方式のバックライトの導光板としては、樹脂材料製の導光板に比べて耐熱性が高く、熱膨張が少ない材料として、ガラス材料製の導光板を使用することが検討されている(特許文献2参照)。導光板表面にレンチキュラーレンズを形成する方法として、樹脂材料製の導光板本体とは異なる材料を用いて形成するとしている例がある(特許文献3)一方、ガラス材料製の導光板表面への形成に関して詳細検討がなされた例は知られていない。
近年は液晶表示装置の狭額縁化のニーズが高まり、エッジライト方式のバックライトの導光板の端面近傍まで表示エリアとしての使用ができるように、レンチキュラーレンズを導光板の端面近傍まで形成することが求められている。
一方で、エッジライト方式のバックライトの導光板の端面は光の入射面や反射面としての機能が求められており、切断や研磨によって形成された導光板端面の形状を維持することが求められている。
特開2013−127966号公報 特開2009−199875号公報 特開2007−311325号公報
本発明は、(1)ガラス材料製の導光板の端面近傍を含む主面全体にレンチキュラーレンズを形成しつつ、(2)ガラス材料製の導光板の端面はレンチキュラーレンズを形成する材料で汚染されないレンチキュラー構造体を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するため、本発明は、平面視矩形状のガラス製導光板本体の少なくとも一方の主面に、直線状に延在する複数のシリンドリカルレンズが一方向に並列に配置されているレンチキュラーレンズを備えるレンチキュラー構造体であって、
前記シリンドリカルレンズは紫外線硬化性樹脂材料の硬化物であり
前記導光板本体は、板厚偏差(TTV)の値が0.2mm以下であり、前記矩形の各辺方向における反り量(以下、特に断りがない限り、単に反り量ともいう)が0.6mm以下であり、対向する2辺の長さの差が2.5mm以内であることを特徴とするレンチキュラー構造体を提供する。
本発明のレンチキュラー構造体において、前記主面上で、前記レンチキュラーレンズの端面と、該端面に最も近い前記導光板本体の端面と、の距離が0mm超5mm以下であることが好ましい。
また、本発明のレンチキュラー構造体において、前記レンチキュラーレンズの垂直断面に含まれる円弧の一部の、前記主面に対する最大高さをhとし、前記hの平均値をhavとし、前記h中、最大値hmaxと最小値hminとの差をΔhとするとき、前記円弧の一部の前記主面に対する高さのばらつき(Δh/hav×100)は10%以下であることが好ましい。
本発明のレンチキュラー構造体を、エッジライト方式のバックライトの導光板として使用することにより、高いダイナミックコントラストを有する狭額縁の液晶表示装置を実現できる。
図1(A)は、本発明のレンチキュラー構造体の一構成例の平面図であり、図1(B)は(A)におけるa−a線断面図である。 図2は、図1(B)の拡大図である。 図3は、図2と同様の図であり、本発明のレンチキュラー構造体の別の一構成例の図である。
以下、本発明のレンチキュラー構造体について、図面を参照して説明する。
図1(A)は、本発明のレンチキュラー構造体の一構成例の平面図であり、図1(B)は(A)におけるa−a線断面図である。図2は、図1(B)の拡大図である。
図1(A),(B)に示すレンチキュラー構造体10は、導光板本体11と、該導光板本体10の主面上に設けられたレンチキュラーレンズ12とで構成される。ここで、レンチキュラーレンズ12とは、直線状に延在する複数のシリンドリカルレンズ(片面が平面状の円筒形レンズ)が、一方向に並列に配置されたレンズである。シリンドリカルレンズは導光板本体11のいずれかの辺に略平行に直線状に延在してもよいし、必要に応じて特定の辺に対して所定の角度をもつような方向に直線状に延在することも可能である。図1(A)に示すレンチキュラーレンズ12では、Y軸方向に直線状に延在するシリンドリカルレンズが、Y軸方向と直交する一方向(X軸方向)に並列に配置されている。なお、シリンドリカルレンズとは、少なくとも片面がシリンドリカル面(円筒面)、すなわち一方向には曲率を持つがそれと直交する方向には曲率を持たない面を有するレンズである。従って、レンチキュラーレンズの垂直断面は通常、円弧の一部を有する。
レンチキュラー構造体10の端面は、導光板本体11の端面と、レンチキュラーレンズ12の端面と、を有する。レンチキュラーレンズ12の端面とは、レンチキュラーレンズを構成する紫外線硬化性樹脂材料の硬化物が存在する領域と存在しない領域との境界に存在する紫外線硬化性樹脂材料の硬化物の端面であって、導光板本体11上にある。導光板本体11の端面とレンチキュラーレンズ12の端面とは、導光板本体11の端面がレンチキュラーレンズを構成する紫外線硬化性樹脂材料によって汚染されにくいようにする観点からは、光源からの入光効率が低下しない範囲であれば異なる平面上にあってもよい。また、導光板本体11の端面とレンチキュラーレンズ12の端面とは、後述する導光板本体11の形状誤差や塗工誤差等を勘案する観点から、光源からの入光効率が低下しない範囲であれば略平行であってもよい。さらに導光板本体11の端面とレンチキュラーレンズ12の端面とが同一平面上にあれば、光源からの入光効率を高くできるので好ましい。
ここで、導光板本体11は平面視したときの平面形状が矩形(平面視矩形状)であるガラス板からなる。したがって、導光板本体11には二つの主面が存在し、これら二つの主面のいずれの面にレンチキュラーレンズ12を設けてもよく、また両方の主面にレンチキュラーレンズ12を設けてもよい。
なお、導光板本体11の平面視矩形状については、後述する範囲の対向する2辺の長さの差は許容される。
ガラス材料製の導光板上のレンチキュラーレンズは、導光板本体とは別の材料を用いて形成される。樹脂材料製の導光板で知られている手法として、紫外線硬化性の樹脂材料を導光板本体に塗布し、または、シート状の紫外線硬化性の樹脂材料を導光板本体に貼合した後、ロール金型に押しつけて、金型表面に形成されたレンチキュラー形状を転写し、その後紫外線硬化させる方法がある。また、別の手法として、ロール金型表面に紫外線硬化樹脂材料の溶液を塗工し、該塗工面上に導光板本体を密着させた状態で、導光板本体側から紫外線を照射する方法がある。
ガラス材料製の導光板は、樹脂材料製の導光板に比べて弾性率が高いため、導光板本体を金型に押し付けた際に、力や熱を加えても導光板本体はほとんど変形せず、クッション効果をほとんど有さない。そのため、導光板本体に、形状若しくは寸法の微細なばらつきが存在する場合、上記したいずれの方法をガラス材料製の導光板に適用しようとしても、導光板本体の表面全体を金型に接触させることが難しい。導光板の弾性率が高くても、金型を強く押し付けることによって導光板本体の変形を誘発できる可能性があるが、その場合は金型と導光板本体との強い接触が起こる。ガラス材料は樹脂材料に比べて表面硬度が高いため、金型の破損や摩耗が生じたり、ガラス材料製の導光板本体に割れが発生したりするおそれがある。
また、導光板本体の表面全体を金型に接触させることができない場合は、導光板本体に形成されるレンチキュラーレンズの寸法精度や形状精度の低下が生じるおそれがあり、また接触しない部分においてレンチキュラーレンズの形成自体がそもそもなされないおそれがある。
レンチキュラーレンズ12は、紫外線硬化性樹脂材料の硬化物からなる。したがって、上述した金型を用いて導光板本体の主面にレンチキュラーレンズを形成する方法により、導光板本体11の主面上にレンチキュラーレンズ12を配置できる。
上述した金型を用いて導光板表面にレンチキュラーレンズを形成する方法を用いた場合、導光板本体における形状または寸法の微細なばらつきにより、上記(1)、(2)の要求を同時に満たすことができなかったが、本発明では、導光板本体11として、以下に述べる形状および寸法のばらつきがきわめて少ないものを選択することにより、上記(1)、(2)の要求を同時に満たすことができる。
本発明における導光板本体11は、板厚偏差(TTV)の値が0.2mm以下である。
導光板本体11の板厚偏差(TTV)は、レンチキュラーレンズを形成する側の主面を上にした状態で定盤の上に導光板本体11を平置きし、接触式変位センサ(例えばKEYENCE社製 高精度接触式デジタルセンサGT2)を導光板本体11上で水平移動させることで変位分布を計測し、その最大値と最小値の差分を算出することで得られる。この時、定盤は実際にレンチキュラーレンズ12の形成に使用する装置で導光板本体11を設置するステージであることが好ましい。さらに接触式変位センサは、レンチキュラーレンズ12の形成時に、紫外線硬化性の樹脂材料を塗工する、もしくは、金型を接触させる際の駆動機構に組み込むことで、より簡便に精度よく測定を行なうことができる。
本発明における導光板本体11は、板厚偏差(TTV)の値が0.15mm以下であることが好ましく、0.12mm以下であることがより好ましい。
本発明における導光板本体11は、前記矩形の各辺方向における反り量が0.6mm以下である。図1(A)に示す導光板本体11において、X方向、および、Y方向のいずれにも反りは発生する可能性がある。本発明における導光板本体11は、図1(A)におけるX方向における反り量、および、Y方向における反り量のいずれも0.6mm以下である。なお、導光板本体11の反り量は、市販のガラス基板用の反り測定装置(例えば、大宮工業社製 ガラス基板非接触歪み反り測定器)を用いて測定できる。反り測定に用いる装置は非接触センサもしくはレーザー測位計を用いた物が好ましい。
本発明における導光板本体11は、反り量が0.5mm以下であることが好ましく、0.4mm以下であることがより好ましい。
本発明における導光板本体11は、対向する2辺の長さの差が2.5mm以内である。図1(A)に示す導光板本体11において、図中、上下2辺が対向する2辺であり、左右2辺が対応する2辺である。本発明における導光板本体11は、図1(A)における上下2辺の長さの差、左右2辺の長さの差がいずれも2.5mm以内である。
なお、導光板本体11の各辺の長さは、国際公開WO2009/119772の図1に示されるのと同様の手順で対向設置された接触式測長センサの間に導光板本体11を挿入することによって寸法を測定できる。測長センサは導光板本体11の角部からおよそ10mmの位置に来るように設置して測定を行なう。
本発明における導光板本体11は、対向する2辺の長さの差が1.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以下であることがより好ましく、0.35mm以下であることが非常に好ましい。
本発明における導光板本体11は、板厚偏差(TTV)の値、反り量、および、対応する2辺の長さの差がそれぞれ上記の範囲であることにより、金型を用いて導光板本体11の主面にレンチキュラーレンズを形成する際に、導光板本体11の主面全体が金型に接触可能となる。そのため、端面近傍を含む導光板本体11の主面全体にレンチキュラーレンズを形成できる。
また、端面近傍を含む導光板本体11の主面全体にレンチキュラーレンズを形成する目的で、ダイコート、ブレードコート、バーコート、インクジェットコートなどを用いて、導光板本体11の主面に紫外線硬化性樹脂材料を塗工する際に、導光板本体11の主面全体が金型に接触可能であるため、塗工する範囲を厳密に制御することにより、はみ出した塗工液が導光板本体11の端面を汚染することがない。また、金型側に紫外線硬化性樹脂材料を塗布した場合においても、過剰な液が導光板本体11の端面に付着することがない。このことは以下に述べる利点となる。
レンチキュラー構造体10の特に端面加工では、導光板本体を構成するガラス材料と、レンチキュラーレンズを構成する樹脂材料と、で弾性率が大きく異なるため、異種材料を積層した状態で切断し、さらに切断により形成した端面を研磨するといった工程において、さまざまな調整が必要になる。このため、ガラス材料製の導光板の場合、導光板本体を予め製品サイズに切断し、端面研磨をした状態で、導光板本体表面にレンチキュラーレンズを形成できることが好ましい。この場合に上記(1)の要求を満たすためには、塗工液の塗布範囲を、導光板本体の端面近くまで精密に制御できることが好ましい。この点で、塗工液のはみ出し等がないことも大変重要である。
なお、板厚偏差(TTV)の値、反り量、および、対応する2辺の長さの差のうちいずれか1つまたは2つが上記範囲を満たすだけでは、所定の形状のレンチキュラーレンズを不具合なく製造することと、端面へのはみ出しがないこととを両立させるのが困難である。
本発明において、端面近傍を含む導光板本体11の主面全体にレンチキュラーレンズを形成した場合、レンチキュラーレンズの端面と、該レンチキュラーレンズの端面に最も近い導光板本体11の端面と、の距離を0mm超5mm以下とすることが可能であり、0mm超3mm以下とすることが好ましく、0mm超1mm以下とすることがより好ましい。
また、本発明における導光板本体11は、金型を用いて導光板本体11の主面にレンチキュラーレンズを形成する際に、導光板本体11の主面全体を金型に接触可能であることにより、導光板本体11の主面に形成されるレンチキュラーレンズ12の寸法精度が高くなる。本発明において、導光板本体11の主面に形成されるレンチキュラーレンズ12の寸法精度の指標としては、レンチキュラーレンズ12を構成するシリンドリカルレンズの高さのばらつきを用いることができる。ここで、レンチキュラーレンズ12を構成するシリンドリカルレンズの高さは、図2に示すように、レンチキュラーレンズ12を構成する個々のシリンドリカルレンズの垂直断面に含まれる円弧の一部の、導光板本体11の主面に対する最大高さhを基準とする。ここで、レンチキュラーレンズ12を構成する全てのシリンドリカルレンズの上記hの平均値をhavとし、レンチキュラーレンズ12を構成する全てのシリンドリカルレンズの上記h中、最大値hmaxと最小値hminとの差をΔhとするとき、円弧高さhのばらつきは下記式で表すことができる。
円弧高さhのばらつき(%)=Δh/hav×100
本発明では、円弧高さhのばらつきを10%以下とすることができる。円弧高さhのばらつきはレンチキュラー構造体から放出される光量の面内均一性の観点から、7%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。
なお、円弧高さhは、レンチキュラー構造体をエッジライト方式のバックライトとして使用する液晶表示装置の解像度(画素ピッチ)、視野角等に応じて、公知の液晶表示装置のエッジライト方式のバックライトに用いられるレンチキュラーレンズと同様に、適宜、設定すればよい。円弧高さhの一例として、10〜250μmが挙げられるが、これに限定されるものではない。
図3に示すように、レンチキュラーレンズ12は、導光板本体11の主面全体に形成された樹脂層13上に設けられてもよい。樹脂層13は、導光板本体11の主面上にレンチキュラーレンズ12を形成する際に形成された、該レンチキュラーレンズ12と同一材料の下地層である。この場合、上記hは、レンチキュラーレンズ12を構成する個々のシリンドリカルレンズの垂直断面に含まれる円弧の一部の、樹脂層13表面に対する最大高さとなる。樹脂層13の厚みは、ゼロを含む任意の厚みでよいが、havの20%以上が好ましい。樹脂層13の厚みは、havの200%以下であることが好ましい。
上記の効果は、導光板本体11の主面のうち、端面近傍にはレンチキュラーレンズを形成しない場合でも好ましく発揮される。この場合、導光板本体11の主面上でレンチキュラーレンズの端面と、該レンチキュラーレンズの端面に最も近い導光板本体11の端面と、の距離は0mm超5mm以下とすればよく、0mm超3mm以下とすることが好ましく、0mm超1mm以下とすることがより好ましい。
以下、本発明のレンチキュラー構造体について、さらに記載する。
導光板本体
本発明のレンチキュラー構造体は、エッジライト方式のバックライトの導光板として使用されるため、導光板本体をなす平面視矩形状のガラス板としては、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、ボレートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラスといった、多成分系の酸化物ガラスからなる、可視光域(380〜780nm)の光線の内部透過率が高いガラス板が好ましく用いられる。なお、多成分系の酸化物ガラスからなるガラス板を用いる理由は溶解が容易で大量生産に適しているためである。
多成分系の酸化物ガラスの製造時には、ガラスの熔解性を向上させるため、鉄をガラス原料に配合する。但し、鉄は、可視光域に吸収が存在するため、鉄の含有量が高くなると、可視光域の内部透過率が低下する。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、鉄の含有量の総量が100質量ppm以下であることが、可視光域の内部透過率の低下が少ないため好ましく、40質量ppm以下であることがより好ましく、20質量ppm以下であることがさらに好ましい。一方、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスの鉄の含有量の総量は、5質量ppm以上であることが、多成分系の酸化物ガラス製造時において、ガラスの熔解性を向上させるうえで好ましく、8質量ppm以上であることがより好ましく、10質量ppm以上であることがさらに好ましい。なお、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスの鉄の含有量の総量は、ガラス製造時に添加する鉄の量により調節できる。
ここで、多成分系の酸化物ガラスの鉄の総量は、Fe23の含有量として表すが、ガラス中に存在する鉄がすべてFe3+(3価の鉄)として存在しているわけではない。通常、ガラス中にはFe3+とFe2+(2価の鉄)が同時に存在している。Fe2+およびFe3+は、可視光域に吸収が存在するが、Fe2+の吸収係数(11cm-1Mol-1)はFe3+の吸収係数(0.96cm-1Mol-1)よりも1桁大きいため、可視光域における内部透過率をより低下させる。そのため、Fe2+の含有量が少ないことが、可視光域における内部透過率を高めるうえで好ましい。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスのFe2+の含有量は、20質量ppm以下であることが、可視光域における内部透過率を高めるうえで好ましく、10質量ppm以下であることがより好ましく、5質量ppm以下であることがさらに好ましい。一方、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスのFe2+の含有量は、0.01質量ppm以上であることが、多成分系の酸化物ガラス製造時において、ガラスの熔解性を向上させるうえで好ましく、0.05質量ppm以上であることがより好ましく、0.1質量ppm以上であることがさらに好ましい。
なお、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスのFe2+の含有量は、ガラス製造時に添加する酸化剤の量、または溶解温度等により調節できる。ガラス製造時に添加する酸化剤の具体的な種類とそれらの添加量については後述する。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスの組成の具体例を以下に示す。但し、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスの組成に制限はない。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスの一構成例(構成例A)は、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を60〜80%、Al23を0〜7%、MgOを0〜10%、CaOを0〜20%、SrOを0〜15%、BaOを0〜15%、Na2Oを3〜20%、K2Oを0〜10%、Fe23を5〜100質量ppm含む。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスの別の一構成例(構成例B)は、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を45〜80%、Al23を7%超30%以下、B23を0〜15%、MgOを0〜15%、CaOを0〜6%、SrOを0〜5%、BaOを0〜5%、Na2Oを7〜20%、K2Oを0〜10%、ZrO2を0〜10%、Fe23を5〜100質量ppm含む。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスのさらに別の一構成例(構成例C)は、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2を45〜70%、Al23を10〜30%、B23を0〜15%、MgO、CaO、SrOおよびBaOを合計で5〜30%、Li2O、Na2OおよびK2Oを合計で0%以上、3%未満、Fe23を5〜100質量ppm含む。
上記した構成例A〜Cについて、各成分の組成範囲について、以下に説明する。なお、各組成の含有量の単位はいずれも酸化物基準の質量百分率表示または質量ppm表示であり、それぞれ単に「%」「ppm」と表す。
SiO2は、ガラスの主成分である。SiO2の含有量は、ガラスの耐候性、失透特性を保つため、酸化物基準の質量百分率表示で、構成例Aにおいては、好ましくは60%以上、より好ましくは63%以上であり、構成例Bにおいては、好ましくは45%以上、より好ましくは50%以上であり、構成例Cにおいては、好ましくは45%以上、より好ましくは50%以上である。
一方、SiO2の含有量は、溶解を容易にし、泡品質を良好なものとするために、またガラス中の二価鉄(Fe2+)の含有量を低く抑え、光学特性を良好なものとするため、構成例Aにおいては、好ましくは80%以下、より好ましくは75%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは70%以下、より好ましくは65%以下である。
Al23は、構成例B及びCにおいてはガラスの耐候性を向上させる必須成分である。本実施形態のガラスにおいて実用上必要な耐候性を維持するためには、Al23の含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上であり、構成例Bにおいては、好ましくは7%超、より好ましくは10%以上であり、構成例Cにおいては、好ましくは10%以上、より好ましくは13%以上である。
但し、二価鉄(Fe2+)の含有量を低く抑え、光学特性を良好なものとし、泡品質を良好なものとするため、Al23の含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは7%以下、より好ましくは5%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは30%以下、より好ましくは23%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下である。
23は、ガラス原料の溶融を促進し、機械的特性や耐候性を向上させる成分であるが、揮発による脈理(ream)の生成、炉壁の侵食等の不都合が生じないために、B23の含有量は、ガラスAにおいては、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下であり、構成例B及びCにおいては、好ましくは15%以下、より好ましくは、12%以下である。
Li2O、Na2O、及び、K2Oといったアルカリ金属酸化物は、ガラス原料の溶融を促進し、熱膨張、粘性等を調整するのに有用な成分である。
そのため、Na2Oの含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは3%以上、より好ましくは、8%以上である。Na2Oの含有量は、構成例Bにおいては、好ましくは7%以上、より好ましくは、10%以上である。但し、溶解時の清澄性を保持し、製造されるガラスの泡品質を保つために、Na2Oの含有量は、構成例A及びBにおいては、20%以下とするのが好ましく、15%以下とするのがさらに好ましく、構成例Cにおいては、3
%以下とするのが好ましく、1%以下とするのがより好ましい。
また、K2Oの含有量は、構成例A及びBにおいては、好ましくは10%以下、より好ましくは、7%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは2%以下、より好ましくは、1%以下である。
また、Li2Oは、任意成分であるが、ガラス化を容易にし、原料に由来する不純物として含まれる鉄含有量を低く抑え、バッチコストを低く抑えるために、構成例A、B及びCにおいて、Li2Oを2%以下含有させることができる。
また、これらアルカリ金属酸化物の合計含有量(Li2O+Na2O+K2O)は、溶解時の清澄性を保持し、製造されるガラスの泡品質を保つために、構成例A及びBにおいては、好ましくは5%〜20%、より好ましくは8%〜15%であり、構成例Cにおいて
は、好ましくは0%〜2%、より好ましくは、0%〜1%である。
MgO、CaO、SrO、及びBaOといったアルカリ土類金属酸化物は、ガラス原料の溶融を促進し、熱膨張、粘性等を調整するのに有用な成分である。
MgOは、ガラス溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する作用がある。また、比重を低減させ、ガラス板に疵をつきにくくする作用があるために、構成例A、B及びCにおいて、含有させることができる。また、ガラスの熱膨張係数を低く、失透特性を良好なものとするために、MgOの含有量は、構成例Aにおいては、好ましくは10%以下、より好ましくは8%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは15%以下、より好ましくは12%以下であり、構成例Cにおいては、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下で
ある。
CaOは、ガラス原料の溶融を促進し、また粘性、熱膨張等を調整する成分であるので、構成例A、B及びCにおいて含有させることができる。上記の作用を得るためには、構成例Aにおいては、CaOの含有量は、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上である。また、失透を良好にするためには、構成例Aにおいては、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下であり、構成例Bにおいては、好ましくは6%以下であり、より好ましくは4%以下である。
SrOは、熱膨張係数の増大及びガラスの高温粘度を下げる効果がある。かかる効果を得るために、構成例A、B及びCにおいて、SrOを含有させることができる。但し、ガラスの熱膨張係数を低く抑えるため、SrOの含有量は、構成例A及びCにおいては、15%以下とするのが好ましく、10%以下とするのがより好ましく、構成例Bにおいては、5%以下とするのが好ましく、3%以下とするのがより好ましい。
BaOは、SrO同様に熱膨張係数の増大及びガラスの高温粘度を下げる効果がある。上記の効果を得るためにBaOを含有させることができる。但し、ガラスの熱膨張係数を低く抑えるため、構成例A及びCにおいては、15%以下とするのが好ましく、10%以下とするのがより好ましく、構成例Bにおいては、5%以下とするのが好ましく、3%以下とするのがより好ましい。
また、これらアルカリ土類金属酸化物の合計含有量(MgO+CaO+SrO+BaO)は、熱膨張係数を低く抑え、失透特性を良好なものとし、強度を維持するために、構成例Aにおいては、好ましくは10%〜30%、より好ましくは13%〜27%であり、構成例Bにおいては、好ましくは1%〜15%、より好ましくは3%〜10%であり、構成例Cにおいては、好ましくは5%〜30%、より好ましくは10%〜20%である。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスのガラス組成においては、ガラスの耐熱性及び表面硬度の向上のために、任意成分としてZrO2を、構成例A、B及びCにおいて、10%以下、好ましくは5%以下含有させてもよい。10%以下とすることでガラスが失透しにくくなる。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスのガラス組成においては、ガラスの熔解性向上のため、Fe23を、構成例A、B及びCにおいて、5〜100ppm含有させてもよい。なお、Fe23量の好ましい範囲は上述のとおりである。
また、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、清澄剤としてSO3を含有してもよい。この場合、SO3含有量は、質量百分率表示で0%超、0.5%以下が好ましい。0.4%以下がより好ましく、0.3%以下がさらに好ましく、0.25%以下であることがさらに好ましい。
また、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、酸化剤及び清澄剤としてSb23、SnO2及びAs23のうちの一つ以上を含有してもよい。この場合、Sb23、SnO2またはAs23の含有量は、質量百分率表示で0〜0.5%が好ましい。0.2%以下がより好ましく、0.1%以下がさらに好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
ただし、Sb23、SnO2及びAs23は、ガラスの酸化剤として作用するため、ガラスのFe2+の量を調節する目的により上記範囲内で添加してもよい。ただし、環境面からはAs23を実質的に含有しないことが好ましい。
また、導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、NiOを含有してもよい。NiOを含有する場合、NiOは、着色成分としても機能するので、NiOの含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、10ppm以下とするのが好ましい。特に、NiOは、可視光域の内部透過率を低下させないという観点から、1.0ppm以下とするのが好ましく、0.5ppm以下とすることがより好ましい。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、Cr23を含有してもよい。Cr23を含有する場合、Cr23は、着色成分としても機能するので、Cr23の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、10ppm以下とするのが好ましい。特に、Cr23は、可視光域の内部透過率を低下させないという観点から、1.0ppm以下とするのが好ましく、0.5ppm以下とすることがより好ましい。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、MnO2を含有してもよい。MnO2を含有する場合、MnO2は、可視光を吸収する成分としても機能するので、MnO2の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、50ppm以下とするのが好ましい。特に、MnO2は、可視光域の内部透過率を低下させないという観点から、10ppm以下とするのが好ましい。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、TiO2を含んでいてもよい。TiO2を含有する場合、TiO2は、可視光を吸収する成分としても機能するので、TiO2の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、1000ppm以下とするのが好ましい。TiO2は、可視光域の内部透過率を低下させないという観点から、含有量を500ppm以下とすることがより好ましく、100ppm以下とすることが特に好ましい。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、CeO2を含んでいてもよい。CeO2には鉄のレドックスを下げる効果があり、全鉄量に対するFe2+量の比率を小さくすることができる。一方で、鉄のレドックスを3%未満に下がることを抑制するためにも、CeO2の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、1000ppm以下とするのが好ましい。また、CeO2の含有量は、500ppm以下とするのがより好ましく、400ppm以下とするのがさらに好ましく、300ppm以下とするのが特に好ましく、250ppm以下とするのが最も好ましい。
導光板本体11として用いられる多成分系の酸化物ガラスは、CoO、V25及びCuOからなる群より選ばれる少なくとも1種の成分を含んでいてもよい。これらの成分を含有する場合、可視光を吸収する成分としても機能するので、前記成分の含有量は、上記したガラス組成の合量に対し、10ppm以下とするのが好ましい。特に、これら成分は、可視光域の内部透過率を低下させないように、実質的に含有しないことが好ましい。
導光板本体11として使用される平面視矩形状のガラス板の厚さに特に制限はなく、エッジライト方式のバックライトの設計、要求される光学特性や強度等に応じて、適宜選択すればよいが、0.5〜10mm、好ましくは1〜5mm、より好ましくは1.5〜3mmである。
なお、ガラス板の厚さについては、後述する範囲の板厚偏差(TTV)は許容される。
導光板本体11として使用される平面視矩形状のガラス板の寸法のうち、ガラス板の主面の一辺の長さは、本発明のレンチキュラー構造体をエッジライト方式のバックライトとして使用する液晶表示装置により異なる。たとえば、液晶表示装置が液晶テレビの場合、ガラス板の主面の一辺の長さは、200mm以上であることが好ましく、250mm以上であることがより好ましく、400mm以上であることがさらに好ましい。なお、ガラス板の主面の一辺の長さについては、後述する範囲の対向する2辺の長さの差は許容される。
レンチキュラーレンズ
レンチキュラーレンズ12は、上述した手順にしたがって、液状の紫外線硬化性樹脂材料を導光板本体11の主面に塗布し、または、シート状の紫外線硬化性樹脂材料を導光板本体11の主面に貼合した後、ロール金型に押し付けて金型表面に形成されたレンチキュラーレンズ形状を転写し、その後紫外線照射によって硬化させることにより形成できる。
また、ロール金型表面に液状の紫外線硬化性樹脂材料を塗工し、該塗工面上に導光板本体11の主面を密着させた状態で、導光板本体11の裏面側から紫外線を照射することにより形成できる。
紫外線硬化性樹脂材料の一構成例は、重合性基を有するモノマーを含有するものが挙げられる。重合性基を有するモノマーとしては、少なくとも一つの末端エチレン性不飽和基を有する付加重合性モノマーが挙げられ、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、スチレン系化合物、アリルエーテル、アリルエステルが好ましく、硬化性と透明性の観点から(メタ)アクリレートモノマーがより好ましい。(メタ)アクリル酸は、アクリル酸およびメタクリル酸の総称であり、(メタ)アクリレートは、アクリレートおよびメタクリレートの総称であり、(メタ)アクリルアミドは、アクリルアミドおよびメタクリルアミドの総称である。
また、その他にエポキシ基やグリシジル基、オキセタン基、オキサゾリン基などの環状エーテル構造を有するモノマーも使用できる。
重合性基を有するモノマーにおける重合性基の数は、1〜6個が好ましく、1または2個がより好ましい。
少なくとも一つの末端エチレン性不飽和基を有する付加重合性モノマーとしては、公知の(メタ)アクリレート基又はアリル基を有する化合物を使用できる。例えば単官能であれば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、メチルアダマンチル(メタ)アクリレート、エチルアダマンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアダマンチル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のモノ(メタ)アクリレート等があり、2官能であれば、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(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、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(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、ポリオキシエチレングリコールジ(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、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート等があり、3官能以上ではグリセロールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリオキシエチルトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等のトリ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の重合性基を4個以上有する(メタ)アクリレートが挙げられる。また、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の多価イソシアネート化合物と、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアクリレート化合物とのウレタン化化合物も利用できる。
この場合のウレタン化化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量で10,000未満のものが好ましい。
上述した少なくとも一つの末端エチレン性不飽和基を有する付加重合性モノマーは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ビニルエーテルの具体例としては、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル等の(ヒドロキシアルキル)ビニルが挙げられる。
ビニルエステルの具体例としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、(イソ)酪酸ビニル、吉草酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステルが挙げられる。
アリルエーテルの具体例としては、エチルアリルエーテル、プロピルアリルエーテル、(イソ)ブチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル等のアルキルアリルエーテルが挙げられる。
アリルエステルの具体例としては、エチルアリルエステル、プロピルアリルエステル、イソブチルアリルエステル等のアルキルアリルエステルが挙げられる。
紫外線硬化性樹脂材料は、紫外線重合開始剤を0.05〜10質量%含み、好ましくは0.1〜5質量%含み、特に好ましくは0.5〜3質量%含む。該範囲とすることによって、紫外線硬化性樹脂材料中のモノマーを容易に重合して硬化物を形成できるため、加熱等の操作を行う必要はない。また、紫外線重合開始剤の残渣が硬化物の物性を阻害しにくく、製品の着色も抑制できる。
紫外線重合開始剤は、紫外線照射によりラジカル反応またはイオン反応を引き起こす化合物である。
紫外線重合開始剤としては、下記の紫外線重合開始剤が挙げられる。
ラジカル反応を引き起こす紫外線重合開始剤としては、アセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、α−アミノケトン系光重合開始剤、α−ヒドロキシケトン系光重合開始剤、α−アシルオキシムエステル、ベンジル−(o−エトキシカルボニル)−α−モノオキシム、アシルホスフィンオキシド、グリオキシエステル、3−ケトクマリン、2−エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、ジアルキルパーオキシド、tert−ブチルパーオキシピバレート等が挙げられ、感度および相溶性の点から、アセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、α−アミノケトン系光重合開始剤またはベンゾフェノン系光重合開始剤が好ましい。
また、紫外線カチオン系重合開始剤としては、ジアゾジスルホン系化合物、トリフェニルスルホニウム系化合物、フェニルスルホン系化合物、スルフォニルピリジン系化合物、トリアジン系化合物及びジフェニルヨードニウム化合物が好適に用いられる。
紫外線硬化性樹脂材料は、溶剤、界面活性剤、光増感剤、重合禁止剤、樹脂、金属酸化物微粒子、炭素化合物、金属微粒子、他の有機化合物等の他の添加剤を含んでいてもよい。
紫外線硬化性樹脂材料における重合性基を有するモノマーの含有量は、紫外線硬化性樹脂材料の全質量基準で50質量%以上99.95質量%以下であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上99質量%以下である。十分に硬化させるという観点から50質量%以上であることが好ましいが、開始剤成分やその他重合禁止剤等を配合することを考慮すると99.95質量%以下であることが好ましい。
液状の紫外線硬化性の樹脂材料を導光板本体11の主面に塗布する場合、塗布したい範囲全面において均一な膜厚で塗布が可能な方法が好ましく、一例として、ローラー塗布、スクリーン印刷、カーテンフロー、バーコート、ダイコート、グラビアコート、マイクログラビアコート、リバースコート、ロールコート、フローコート、スプレーコート、ブレードコート、インクジェットコート等の塗布方法が例示される。
これらのうち、大面積で特に均一な塗布が容易であることから、ダイコート、ブレードコート、バーコート、インクジェットコートが好ましい。
紫外線硬化性の樹脂材料の塗工膜厚は、目標とするレンチキュラーレンズ形状を作製するのに十分な膜厚でさえあれば任意で構わないが、塗工膜厚は理論必要膜厚の1.2倍以上かつ3倍以下であることが好ましい。塗工膜厚が1.2倍以上であれば、わずかな板厚偏差や反りの影響によらず金型内に樹脂材料を完全に充填させる事ができ、レンチキュラーレンズの寸法精度や形状精度を適切に維持できる。塗工膜厚が3倍以内であれば、金型を押し付けた際に金型端部から樹脂材料がはみ出して導光板本体11の端面を汚染するおそれがない。なお、理論必要膜厚は、作製したいレンチキュラーレンズが占める全体積の、前記作製したいレンチキュラーレンズが占める全面積に対する比によってあらわされる。ここで言うレンチキュラーレンズとは、図2の場合、ガラス導光板本体11の主面上に設けられたレンチキュラーレンズ12、図3の場合、樹脂層13上に設けられたレンチキュラーレンズ12を指す。
実施例では、導光板本体11として、導光板用ガラス基板(XCV(登録商標)、旭硝子社製)を使用した。導光板本体11は、幅1200mm、長さ1000mmで板厚2.1mmである。
比較例では、導光板本体11として、以下のガラス基板を使用した。
比較例1,4,7:板厚偏差(TTV)の値がそれぞれ0.5mm、0.4mm、0.3mmである点を除いて実施例のガラス基板と同様。
比較例2,5,8:反り量が0.8mm、0.9mm、0.7mmである点を除いて実施例のガラス基板と同様。
比較例3,6,9:対向する2辺の長さの差が2.6mm、2.7mm、2.6mmである点を除いて実施例のガラス基板と同様。
紫外線硬化性樹脂材料は以下の処方で準備した。
エトキシ化(1)o−フェニルフェノールアクリレート(商品名A−LEN−10、新中村化学工業社製) 97質量%
Irgacure1173(紫外線重合開始剤、BASFジャパン社製) 3質量%
ロール状金型は、ステンレス彫刻ロール(由利ロール社製)を用いた。ロール直径は250mm、ロール幅1200mmであり、表面には曲率半径164μmのレンチキュラーレンズ形状の反転形状がロール円周に沿った方向に、ピッチ254μm、(深さ60μm、理論必要膜厚41.7μm)で彫刻されている。
平板状金型は、上記ロール状金型から転写した製品を、さらにニッケル電鋳する方法で作製した。レンチキュラーレンズ形状が付与されたエリアサイズは幅1200mm、長さ1000mmで、金型の厚み2mmである。表面には曲率半径164μmのレンチキュラーレンズ形状の反転形状が、ピッチ254μm、(深さ60μm、理論必要膜厚41.7μm)で形成されている。
ロール状金型および平板状金型の表面は、フッ素系精密離型剤 オプツールHD−2100(ダイキン工業社製)を用いて離型処理を施した。
(実施例1、比較例1〜3)
回転するロール状金型に、スリットダイより吐出された紫外線硬化性樹脂材料を100g/m2の塗布量で塗布し、ロール状金型表面に形成されているレンチキュラーレンズ形状の反転形状に紫外線硬化性樹脂材料を全面均一に充填させた。塗布された紫外線硬化性樹脂材料はロール状金型の回転に伴い、導光板本体11の一方の主面に接触する。接触部のロール状金型とは反対側の面(導光板本体11側)から波長365nmを主に放射するLED光源を使って紫外線を1200mJ/cm2照射し、紫外線硬化性樹脂材料を硬化させる。ロール状金型の回転に伴い、硬化された紫外線硬化性樹脂材料は金型から離型して、一方の主面に紫外線硬化性樹脂材料の硬化物によるレンチキュラーレンズ12が形成されたレンチキュラー構造体10を得た。
(実施例2、比較例4〜6)
導光板本体11をダイコーターのステージ上に平置きし、紫外線硬化性樹脂材料をスリットダイから平均100g/m2の吐出量になるように吐出して、塗布膜を形成する。この膜に対して、平板状金型を100mmTorr以下の減圧雰囲気下で室温にて押しつけ、そのまま実施例1と同様の条件で紫外線を導光板本体11側から照射して紫外線硬化性樹脂材料を硬化させる。その後、平板状金型を離型させて、一方の主面に紫外線硬化性材料硬化物によるレンチキュラーレンズ12が形成されたレンチキュラー構造体10を得た。
(実施例3、比較例7〜9)
導光板本体11を定盤上に平置きし、ディスペンサーを用いて適量の紫外線硬化性樹脂材料を滴下した後に、定盤の最表面から(導光板本体11の平均厚み+0.10mm)の高さに保ったブレードを用いて紫外線硬化性樹脂材料をかきとって導光板本体11上に塗り拡げる。この塗布膜に対して、ロール状金型を回転させながら押しあて、その接触部近辺に導光板本体11側から実施例1と同様の条件で紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂材料を硬化させる。ロール状金型の回転に伴い、硬化された紫外線硬化性樹脂材料は金型から離型して、一方の主面に紫外線硬化性樹脂材料の硬化物によるレンチキュラーレンズ12が形成されたレンチキュラー構造体10を得た。
(評価方法)
評価1
レンチキュラーレンズ12が形成されたレンチキュラー構造体10の面内において、(1)目視でパターンの転写がされているかの確認、(2)導光板本体10と、紫外線硬化性樹脂材料層との間に空気が入っていないかを目視で確認、(3)レーザー顕微鏡でレンチキュラーレンズ11が所定の高さで形成されているかの確認を行ない、(1)、(2)、(3)のいずれも問題が無い場合は○、いずれかに問題があった場合は×とした。
評価2
目視で端面へのはみ出しがあった場合を×とし、無い場合を○とした。
実施例1〜3は、評価1、2のいずれも○であった。比較例1,2,4,5,7,8は、いずれも評価2は○であったが、評価1が×であった。比較例3,6,9は、いずれも評価1は○であったが、評価2が×であった。
10:レンチキュラー構造体
11:ガラス導光板本体
12:レンチキュラーレンズ
13:樹脂層

Claims (3)

  1. 平面視矩形状のガラス製導光板本体の少なくとも一方の主面に、直線状に延在する複数のシリンドリカルレンズが一方向に並列に配置されているレンチキュラーレンズを備えるレンチキュラー構造体であって、
    前記シリンドリカルレンズは紫外線硬化性樹脂材料の硬化物であり、
    前記導光板本体は、板厚偏差(TTV)の値が0.2mm以下であり、前記矩形の各辺方向における反り量が0.6mm以下であり、対向する2辺の長さの差が2.5mm以内であることを特徴とするレンチキュラー構造体。
  2. 前記主面上で、前記レンチキュラーレンズの端面と、該端面に最も近い前記導光板本体の端面と、の距離が0mm超5mm以下である、請求項1に記載のレンチキュラー構造体。
  3. 前記レンチキュラーレンズの垂直断面に含まれる円弧の一部の、前記主面に対する最大高さをhとし、前記hの平均値をhavとし、前記h中、最大値hmaxと最小値hminとの差をΔhとするとき、前記円弧の一部の前記主面に対する高さのばらつき(Δh/hav×100)は10%以下である、請求項1または2に記載のレンチキュラー構造体。
JP2015223749A 2015-11-16 2015-11-16 レンチキュラー構造体 Pending JP2019008865A (ja)

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