(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルな透明材料から成る第一光学層と、
前記第一光学層の下面に形成され、光路を変更することができる光調整構造を有する第二光学層と、
前記第一光学層の上面に形成され、前記第一光学層から放出された光を一様化することができる凹凸構造を有する第三光学層とを備え、
前記第一光学層及び前記第二光学層が異なる屈折率を有し、前記第三光学層がＪＩＳ Ｋ７１３６標準方法に準拠して測定した際の２０％から９９％までの範囲内のヘーズを有し、
前記第二光学層が、少なくとも一つの紫外線硬化性樹脂モノマー、光開始剤、及び無機微粒子を含む組成物を前記第一光学層上にコーティングすることによって形成され、
前記無機微粒子が、粒径が１０から１００ｎｍであり、チタン二酸化物、亜鉛酸化物、ジルコニウム水酸化物、アルミニウム水酸化物、シリコン二酸化物、及びこれらの組み合わせから成る群から選択され、
前記第三光学層が、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及びこれらの混合物から成る群から選択された少なくとも一つの樹脂と、帯電防止剤と、ＵＶ硬化性樹脂と、有機粒子とを含むハードコート溶液を前記第一光学層上にコーティングすることによって形成され、
前記光調整構造が、規則的又は不規則に、連続的又は不連続に変化する柱状構造、円錐構造、立体角構造、レンズ構造、波状構造、弧状ブロック構造から成る群から選択された形状を有する、
薄型フレキシブル導光素子。
【請求項２】
前記第一光学層の屈折率と前記第二光学層の屈折率との間の差が、絶対値で０．００１から０．６までの範囲内である請求項１に記載の素子。
【請求項３】
厚さが３０μｍから３５０μｍまでの範囲内である請求項１に記載の素子。
【請求項４】
前記フレキシブルな透明材料がプラスチック基板である請求項１に記載の素子。
【請求項５】
前記プラスチック基板が、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン樹脂、トリアセテートセルロース、及びこれらの混合物から成る群から選択されている請求項４に記載の素子。
【請求項６】
前記柱状構造がプリズム柱状構造または弧状の柱状構造である請求項１に記載の素子。
【請求項７】
前記光調整構造が不規則なプリズム柱状構造である請求項１に記載の素子。
【請求項８】
前記光調整構造が、複数の隣接する非平行な柱状構造を有する請求項７に記載の素子。
【請求項９】
前記柱状構造が直線状の交差した及び／又は交差しないプリズム柱状構造を含む請求項８に記載の素子。
【請求項１０】
前記プリズムが６０°から１２０°までの頂角を有する請求項７に記載の素子。
【請求項１１】
二つの交差した前記プリズム柱状構造の間のピッチが０から１００μｍまでの範囲内である請求項９に記載の素子。
【請求項１２】
二つの交差しない前記プリズム柱状構造の間のピッチが１から１００μｍまでの範囲内である請求項９に記載の素子。
【請求項１３】
前記光調整構造が、その表面上に高反射性の金属材料を有する請求項１に記載の素子。
【請求項１４】
前記金属材料が銀またはアルミニウムである請求項１３に記載の素子。
【請求項１５】
前記紫外線硬化性樹脂モノマーが、一つ以上の官能基を有するアクリレートモノマー、芳香族基を有する反応性モノマー、またはこれらの組み合わせである請求項１に記載の素子。
【請求項１６】
前記アクリレートモノマーがメタクリレートまたはアクリレートである請求項１５に記載の素子。
【請求項１７】
前記アクリレートモノマーが、２‐ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、及びペンタエリトリトールトリアクリレートを含む請求項１５に記載の素子。
【請求項１８】
前記芳香族基を有する反応性モノマーがスチレン、ナフチルエチレン、フェニルアクリレートまたはナフチルアクリレートである請求項１５に記載の素子。
【請求項１９】
前記第三光学層が、１０８から１０１２Ω／□までの範囲内の表面抵抗率と、ＪＩＳ Ｋ５４００標準方法に準拠して測定した際の３Ｈ以上の鉛筆硬度とを有する請求項１に記載の素子。
【請求項２０】
前記第一光学層及び前記第三光学層が異なる屈折率を有し、その屈折率の差の絶対値が０．００１から０．６の範囲内である請求項１に記載の素子。
【請求項２１】
前記帯電防止剤が、エトキシグリセリン脂肪酸エステル、第四級アミン化合物、脂肪族アミン誘導体、エポキシ樹脂、シロキサン、または、アルコール誘導体から選択されている請求項１に記載の素子。
【請求項２２】
前記ＵＶ硬化性樹脂が、一つ以上の官能基を有するアクリレートモノマーの少なくとも一つの樹脂を含む請求項１に記載の素子。
【請求項２３】
前記アクリレートモノマーがアクリレートまたはメタクリレートである請求項２２に記載の素子。
【請求項２４】
前記アクリレートモノマーが、２‐ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート及びペンタエリトリトールトリアクリレートを含む請求項２２に記載の素子。
【請求項２５】
前記ＵＶ硬化性樹脂がアクリレートオリゴマーの樹脂を更に含む請求項２２に記載の素子。
【請求項２６】
前記有機粒子が、メタクリレート樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの混合物から成る群から選択されている請求項１に記載の素子。
【請求項２７】
ＬＥＤバックライトモジュールに用いられる請求項１に記載の素子。
【請求項２８】
請求項１に記載の薄型フレキシブル導光素子及びＬＥＤ光源を備えたバックライトモジュールを有するディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化させたコーティングを有する薄型フレキシブル導光素子に係り、特に液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）のバックライトモジュールにおいて使用される薄型導光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル自体は発光しないので、明るさの源として機能するバックライトモジュールがＬＣＤの表示機能の重要な要素であり、ＬＣＤの輝度を増強するために非常に重要である。
【０００３】
近年、Ｖ字カット導光板を使用する新しい方法がバックライトモジュールの分野において開発されてきており、ノートブック型コンピュータにおいて使用されるパネル用に普及している。Ｖ字カット導光板は、導光板上にプリズムを直接微細加工することによって主に作製され、下方の鋸歯状の縁を備えたプリズムシート（逆プリズムシート）と組み合わせてバックライトモジュールにおいて使用される。よって、従来のバックライトモジュールの上方の鋸歯状の縁を備えた二つのプリズムシートが置換される。図１に示されるように、Ｖ字カット方法では主に、一つの逆プリズムシート（３）と、逆プリズムシートの下の一つのＶ字カット導光板（２）及び一つの反射膜（１）と、逆プリズムシートの上方の拡散膜（４）が採用される。従来のバックライトモジュールと比較して、Ｖ字カット導光板を有するバックライトモジュールの輝度は３０％近く増強可能であり、従って、必要とされる電力を三分の一に減少可能であり、節電機能が顕著に改善される。
【０００４】
しかしながら、Ｖ字カット構造では、導光板が明暗の縞模様を発生させる傾向があり、この縞模様を除去する技術的な解決策が必要とされる。更に、ＴＦＴ‐ＬＣＤ工場の質に対する要求が増大していることによって、どのように導光板の一側上に微細なプリズム表面を調整し、導光板の他側上に微粒化表面を調整して全体の性能を最適化するのかが、最近の光学素子及び精密な処理技術の開発における焦点の一つである。
【０００５】
更に、ソフト電子科学技術における発展により、ディスプレイは明るく、薄型でフレキシブルになってきており、バックライトモジュールの光源部分としては、従来のＣＣＦＬが、ＬＥＤに徐々に置換されてきている。また、従来のＶ字カット導光板は一般的に材料としてポリメチルメタクリレートを使用しているが、これはリジッドで折れ易く、フレキシブルディスプレイには適さない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の欠点を克服するために、ＬＥＤ光源に適切な薄型フレキシブル導光素子を提供する。本発明では、導光素子を、ロールツーロールの連続プロセスで、フレキシブル基板の両側をダブルサイドコーティングすることで作製することができる。従って、導光素子の厚さを大幅に減少可能である。本発明の導光素子の発光表面は、精細な凹凸構造を有するコーティング層でコーティングされており、このコーティング層が硬化した後では、導光素子の硬度を増強可能であり、光拡散効果を達成することができるので、本発明の課題が解決されることになる。
【０００７】
本発明は主に薄型フレキシブル導光素子を対象とし、その薄型フレキシブル導光素子は、フレキシブルな透明材料から成る第一光学層と；第一光学層の下側に形成され、光路を変更する光調整構造を有する第二光学層と；第一光学層の上側に形成され、第一光学層から放出される光を一様化する凹凸構造を有する第三光学層とを備え、第一光学層及び第二光学層が異なる屈折率を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明において定義されるフレキシブル導光素子とは、曲げることが可能な導光素子のことを称し、曲げた際に、表面上に観察可能な不連続点（例えば、ねじれ、破片、断片）を有さない。本発明のフレキシブル導光素子は、直径１ｃｍという小さな円筒に曲げることができる。
【０００９】
本発明による薄型フレキシブル導光素子の第一光学層に適したフレキシブルな透明材料は、プラスチック等の当業者に周知の材料であれば如何なる種類のものでもよい。プラスチック基板は特に限定されず、当業者に周知なもののいずれかであり得て、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂；ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）等のポリアクリレート樹脂；ポリイミド樹脂；ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ＰＥ）やポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂；ポリシクロオレフィン樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリウレタン樹脂；トリアセテートセルロース（ｔｒｉａｃｅｔａｔｅ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ＴＡＣ）、またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましい基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリシクロオレフィン樹脂、トリアセテートセルロース、またはこれらの混合物で形成されたものである。更に好ましくは、基板はポリエチレンテレフタレートである。第一光学層の厚さは、一般的に光学製品の所望の目的に応じるものであり、好ましくは１６μｍから３００μｍまでの範囲である。
【００１０】
光が導光素子の前面から放出されるように、また輝度を増強するように光路を変更するため、本発明の薄型フレキシブル導光素子の第一光学層は、その下方に第二光学層を含む。この第二光学層は、光路を変更するための光調整構造を有する。本発明の導光素子の第二光学層の厚さは、５μｍから１００μｍまでであることが適切であり、好ましくは１０μｍから８０μｍまでであり、最適には２０μｍから７０μｍまでである。光調整構造の形状については当業者に周知であり、例えば、規則的または不規則な柱状構造、連続的または不連続に変化する柱状構造、円錐構造、立体角構造、レンズ構造、波状構造、弧状ブロック構造を挙げることができる。柱状構造の形状は、当業者に周知なもののいずれかとすることができ、好ましくは、プリズム柱（つまり三角柱）または弧状柱（つまり、柱状構造の頂、谷間、または頂及び谷間の両方が円弧状である）であり、より好ましくは、プリズム柱である。本発明の第二光学層の光調整構造は、好ましくは、規則的または不規則なプリズム柱状構造であり、より好ましくは、不規則なプリズム柱状構造である。
【００１１】
以下においては、図２から９を用いて、本発明の範囲を限定することなく、本発明による第二光学層の柱状構造の実施形態について更に例示する。
【００１２】
図２から５は、本発明の薄型フレキシブル導光素子を示し、第一光学層１００と、第二光学層２００と、第３光学層３００とが備わっている。図２に示される第二光学層上の光調整構造は、頂角が９０°の規則的なプリズム柱状構造であり、そのプリズム構造は互いに交差しておらず、一定のプリズムの幅（ｗ）及び高さ（ｈ）を有する。図３に示される第二光学層上の光調整構造は、規則的な弧状の柱状構造であり、同一の柱状構造が、その長さ方向に沿って位置毎に異なる高さを有することができる。図４と５とに示される第二光学層上の光調整構造はそれぞれ、不規則に配置されたプリズム柱状構造と、不規則に配置された弧状の柱状構造であり、柱状構造のそれぞれが、独立的に、異なる幅を有している。また、図４の同一の柱状構造が、その長さ方向に沿って位置毎に異なる高さを有することができ、図５の同一の柱状構造が、その長さ方向に沿って位置毎に異なる幅を有することができる。
【００１３】
図６から８は、本発明による第二光学層の柱状構造の他の実施形態を表す。図６及び７に示されるように、柱状構造は、多角形の関数に従って配置されている。図８に示されるように、柱状構造は曲線の関数に従って配置されている。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によると、本発明の薄型フレキシブル導光素子の第二光学層上の光調整構造は、複数の隣接する非平行な柱状構造から実質的に成るが、少数の平行な柱状構造が存在してもよい。この好ましい実施形態では、柱状構造の形状は特に限定されないが、好ましくはプリズム柱または弧状柱であり得て、より好ましくは、頂角が６０°から１２０°までのプリズム柱である。また、この好ましい実施形態では、柱状構造は、交差しても交差しなくてもよく、好ましくは、直線状の交差するまたは交差しないプリズム柱状構造であり得る。二つのプリズム構造が互いに交差する場合、隣接するプリズムのピッチ（つまり、二つのプリズムの頂の間の距離）は０から１００μｍまでである。二つのプリズム構造が互いに交差しない場合、隣接するプリズム間のピッチは１から１００μｍまでである。図９は、上述の好ましい実施形態を示す概略図である。図９に示されるように、本発明の薄型フレキシブル導光素子は、第一光学層１００と、第二光学層２００と、第三光学層３００とを備え、第二光学層上の光調整構造は、複数の隣接する非平行な柱状構造から実質的に成り、その柱状構造は、直線状の交差した及び交差していないプリズム柱状構造を含む。
【００１５】
上述のように、柱状構造に加えて、他の形状の光調整構造を用いて、本発明の導光素子の第二光学層を構成することもできる。図１０から１４は、このような導光素子を例示するものであり、それぞれ、複数の円錐構造１１、立体角構造１２、レンズ構造１３、弧状ブロック構造１４、波状構造１５から成る第二光学層を有する。
【００１６】
本発明の第二光学層は、少なくとも一つの紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂モノマー及び光開始剤を含む組成物を第一光学層上にコーティングすることによって形成される。
【００１７】
適切なＵＶ硬化性樹脂モノマーは当業者に周知であり、例えば、一つ以上の官能基を有するアクリレートモノマー；スチレン、ナフチルエチレン、フェニルアクリレート、ナフチルアクリレート等の高い屈折率を有しまた芳香族基を有する反応性モノマー；または、これらの組み合わせが挙げられる。本発明に対して有用なアクリレートモノマーとしては、アクリレート、メタクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートが挙げられ、これらの中ではアクリレート及びメタクリレートが好ましいものであるが、これらに限定されるものではない。例えば、本発明に適したアクリレートモノマーは、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、２‐フェノキシエチルアクリレート、エトキシ化２‐フェノキシエチルアクリレート、２‐（２‐エトキシエトキシ）エチルアクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、β‐カルボキシエチルアクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソオクチルアクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソデシルアクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ベンジルアクリレート、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレートジアクリレート、エトキシ化１，６‐ヘキサンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、エトキシ化ジプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノール‐Ａジ（メタ）アクリレート、２‐メチル‐１，３‐プロパンジオールジアクリレート、エトキシ化２‐メチル‐１，３‐プロパンジオールジアクリレート、２‐ブチル‐２‐エチル‐１，３‐プロパンジオールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、２‐ヒドロキシエチルメタクリレートホスフェート、トリス（２‐ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ，ＨＥＡ）、２‐ヒドロキシエチルメタクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＨＥＭＡ）、トリプロピレングリコールジ（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、アリル化シクロヘキシルジ（メタ）アクリレート、イソシアヌレートジ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化グリセロールトリ（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、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、及び、これらの混合物から選択可能である。好ましくは、アクリレートモノマーは、２‐ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート及びペンタエリトリトールトリアクリレートを含む。
【００１８】
本発明に適した光開始剤は、照射された後にフリーラジカルを発生させ、フリーラジカルの伝達を介して重合を開始させる。本発明に適用可能な光開始剤は特に限定されず、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイン、２‐ヒドロキシ‐２‐メチル‐１‐フェニル‐プロパン‐１‐オン、２，２‐ジメトキシ‐１，２‐ジフェニルエタン‐１‐オン、１‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，４，６‐トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン酸化物、またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、光開始剤は、ベンゾフェノンまたは１‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンである。
【００１９】
本発明の第二光学層のＵＶ硬化性樹脂は任意で、分子量が１０３から１０４の範囲内のオリゴマーを含んでもよい。このようなオリゴマーは当業者には周知であり、アクリレートオリゴマー等がある。アクリレートオリゴマーとしては、例えば、脂肪族ウレタンアクリレートや脂肪族ウレタンヘキサアクリレートや芳香族ウレタンヘキサアクリレート等のウレタンアクリレート；ビスフェノール‐Ａエポキシジアクリレートやノボラックエポキシアクリレート等のエポキシアクリレート；ポリエステルジアクリレート等のポリエステルアクリレート；ホモアクリレートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明の薄型フレキシブル導光素子の第二光学層を形成するための組成物が任意で、従来の添加剤を含むことが可能であり、例えば、無機微粒子、均染剤、消泡剤、帯電防止剤が挙げられる。
【００２１】
本発明の薄型フレキシブル導光素子の第二光学層は、当業者に周知のいずれかの方法に従って製造可能であり、例えば、ロールツーロール（ｒｏｌｌ‐ｔｏ‐ｒｏｌｌ）の連続プロセスが利用される。例えば、上述のフレキシブルな透明材料を第一光学層として使用可能であり、第二光学層を、以下の段階を含むコーティングプロセスによって製造する。即ち、
（Ｉ）ＵＶ硬化性樹脂モノマーと、光開始剤と、任意で従来の添加剤とを混合して、組成物を形成する段階と、
（ＩＩ）第一光学層の表面上に組成物をコーティングしてコーティング層を形成する段階と、
（ＩＩＩ）上述のいずれかの光調整構造の溝を有する型でプレスすることによってコーティング層の上に対応する光調整構造を形成する一方で、コーティング層をエネルギー性光線で照射して光重合を開始させる段階（ここで、エネルギー性光線の強度は１００から１０００ｍＪ／ｃｍ２までで有り得て、好ましくは２００から８００ｍＪ／ｃｍ２である）と、
（ＩＶ）離型して膜を取得する段階。
【００２２】
段階（ＩＩ）において、段階（Ｉ）の組成物を第一光学層上にコーティングするのに適した方法は当業者には周知であり、例えば、スリットダイコーティング、マイクログラビアコーティング、ローラーコーティング、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２３】
第一光学層から放出される光を一様化するため、本発明の薄型フレキシブル導光素子の第一光学層は、その上面に凹凸構造を有する第三光学層を含む。第三光学層は、ハードコート溶液を第一光学層上にコーティングすることによって形成されるが、このハードコート溶液は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及びこれらの混合物から成る群から選択された少なくとも一つの樹脂、帯電防止剤、ＵＶ硬化性樹脂、有機粒子を含む。本発明の第三光学層は、ＪＩＳ  Ｋ７１３６標準方法に準拠して測定した際に、２０％から９９％までのヘーズを有し、好ましくは３０％から９０％までのヘーズを有し、ＪＩＳ  Ｋ５４００標準方法に準拠して測定した際に、３Ｈ以上の鉛筆硬度を有する。第三光学層は、１０８から１０１２Ω／□（Ω／□はオーム／スクエアを示す）までの範囲内の表面抵抗率を有する。従って、導光素子が有効的に増強された硬度を有し、表面の傷が防止され、優れた帯電防止性能が与えられる。第三光学層の厚さは、好ましくは１μｍから３０μｍまでの範囲内であり、より好ましくは３μｍから２０μｍまでの範囲内であり、最も好ましくは、５μｍから１５μｍまでの範囲内である。
【００２４】
有機粒子の形状は特に限定されないが、例えば、球形、楕円形、菱形、又は、不規則な形状であり得る。また、粒子の種類も特に限定されないが、例えば、メタクリレート樹脂、シリコーン樹脂、またはこれらの混合物が挙げられ、これらの中ではメタクリレート樹脂が好ましいものであるが、これらに限定されるものではない。上述の粒子は、直径が同じでも異なってもよく、その直径は、好ましくは、略０．１μｍから略２０μｍまでの範囲内である。本発明によると、有機粒子は、直径が同一のものが好ましく、より好ましくは、略２μｍから略１５μｍまでの範囲内の同一の直径を有するものである。有機粒子の量は、ハードコート溶液中の樹脂成分の全重量に基づいて、１から３００ｗｔ％であり、好ましくは５から３０ｗｔ％である。
【００２５】
本発明のハードコート溶液に用いられるＵＶ硬化性樹脂は、一つ以上の官能基を有するアクリレートモノマーの少なくとも一つの樹脂を含む。適切なアクリレートモノマーは、上述のものと同様であり、それらの中では、アクリレート及びメタクリレートが好ましいものである。本発明の好ましい実施形態によると、アクリレートモノマーは、ＨＥＭＡ、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート及びペンタエリトリトールトリアクリレートを含む。
【００２６】
ハードコート溶液の膜形成特性を増強するため、本発明のＵＶ硬化性樹脂は任意で、分子量が１０３から１０４までの範囲内のオリゴマーを含むことができる。本発明に適したオリゴマーの種類は、上述のものと同様である。
【００２７】
本発明のハードコート溶液に適した熱硬化性樹脂は、その平均分子量が１０４から１０５の範囲内であり、好ましくは、２×１０４から８×１０４の範囲内であり、より好ましくは３×１０４から６×１０４の範囲内である。本発明の熱硬化性樹脂は、ポリエステル樹脂と、ポリ（メタ）アクリレート樹脂と、これらの混合物から成る群から選択可能であり、これらの中では、ポリメチルメタクリレートやポリメチルアクリレート等のポリ（メタ）アクリレートが好ましいものである。熱硬化性樹脂は、‐ＯＨ、‐ＣＯＯＨまたは‐ＮＨ２を含むことが望ましく、好ましくは‐ＯＨを含み、ヒドロキシエチルアクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ，ＨＥＡ）、ヒドロキシプロピルアクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ，ＨＰＡ）、２‐ヒドロキシエチルメタクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＨＥＭＡ）、ヒドロキシプロピルメタクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＨＰＭＡ）や、これらの混合物が挙げられる。
【００２８】
本発明のハードコート溶液に有用な熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂；ＰＭＭＡ等のポリ（メタ）アクリレート樹脂；これらの混合物から選択可能である。熱可塑性樹脂の平均分子量は一般的に、１０４から２×１０６の範囲内であり、好ましくは２×１０４から３×１０５の範囲内であり、より好ましくは４×１０４から１０５の範囲内である。熱可塑性樹脂は、コーティング層と基板との間の接着を改善可能であり、高温で生じる膜の反りを防止可能である。
【００２９】
樹脂材料の処理または製造中に、樹脂材料自体の摩擦または樹脂材料と他の材料との間の摩擦によって、静電気が発生するが、これによって、大気中の浮遊ほこりが表面上に集まり、高価な電子装置が損傷を受けることになり、更には、可燃性ガスまたは粉末の発火による火災災害さえ生じることになる。従って、樹脂材料に帯電防止剤を加えることが必要である。
【００３０】
本発明のハードコート溶液は、帯電防止剤及び樹脂を直接混合することによって、作製可能であり、これに混合処理が続く。本発明のハードコート溶液に有用な帯電防止剤は特に限定されるものではなく、当業者には周知であるが、例えば、エトキシグリセリン脂肪酸エステル、第四級アミン化合物、脂肪族アミン誘導体、エポキシ樹脂（ポリエチレン酸化物等）、シロキサンが挙げられ、また、ポリ（エチレングリコール）エステル、ポリ（エチレングリコール）エーテル等の他のアルコール誘導体も挙げられる。
【００３１】
本発明のハードコート溶液は、当業者に周知の添加剤を任意で含むことができ、例えば、硬化剤、光開始剤、均染剤、分散剤、安定剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
本発明に適用可能な硬化剤は当業者に周知なもののいずれかであり得て、分子を互いに化学結合させて架橋結合を形成することができるものであり、例えば、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
本発明に有用な光開始剤は、照射された後にフリーラジカルを発生させ、フリーラジカルの伝達を介して重合を開始させる。適切な種類の光開始剤は上述のものと同様である。
【００３４】
本発明の薄型フレキシブル導光素子の第三光学層は、当業者に周知の方法のいずれかで製造可能であり、例えば、ロールツーロールの連続プロセスによるコーティング法によって製造される。更に、第二光学層及び第三光学層のコーティングシーケンスは特に限定されない。例えば、第二光学層を第一光学層上に最初にコーティングして、その後、第三光学層を形成することができ、または、第三光学層を第一光学層上に最初にコーティングして、その後、第二光学層を形成することもできる。以下において、第二光学層でコーティングされた材料を一例として用いて、本発明の範囲を限定することなく本発明を更に例示する。
（Ｉ）ＵＶ硬化性樹脂と、熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂と、有機粒子と、溶媒と、帯電防止剤と、任意で従来の添加剤とを混合して、コロイド状ハードコート溶液を形成する段階
（ＩＩ）一方の表面上に第二光学層を有する第一光学層の他方の表面上にハードコート溶液をコーティングして、コーティング層を形成する段階、
（ＩＩＩ）オーブン内にコーティングされた基板を入れて溶媒を蒸発させて、熱硬化性樹脂の硬化点を超える高温で数分間基板を加熱して、熱硬化性の重合を実施する段階、
（ＩＶ）エネルギー性光線でコーティングを直に照射して、光重合を開始させ、本発明の第三光学層を形成する段階（エネルギー性光線の強度は１００から１０００ｍＪ／ｃｍ２までの範囲内であり得て、好ましくは２００から８００ｍＪ／ｃｍ２までである）。
【００３５】
必要であれば、上述の段階を繰り返して、複数の第三光学層を得ることができる。
【００３６】
上述の段階（ＩＩ）において、基板上にハードコート溶液をコーティングする方法は当業者に周知であり、例えば、スリットダイコーティング、マイクログラビアコーティング、ローラーコーティング、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００３７】
本発明によって製造される薄型フレキシブル導光素子の全厚さは、略３０μｍから略３５０μｍまでの範囲内である。
【００３８】
図１５は、本発明の薄型フレキシブル導光素子の一実施形態を示し、第一光学層（１００）が、その上側に凹凸構造を有する第三光学層（３００）と、その下側にプリズム柱状構造を有する第二光学層（２００）とを有し、第三光学層が有機粒子（５０）を含む。好ましくは、図１５の第二光学層は、図９に示されるような光調整構造を有し、より良い輝度増強効果が提供され、ディスプレイの輝度が増加する。
【００３９】
従来のＶ字カット導光板は射出成形によって形成されるので、プリズム柱状構造の屈折率は基板の屈折率と同じである。また、そのプリズムを、光の反射方向を制御して光の進行方向を誘導する効果が得られるように、更に設計しなければならない。更に、良い拡散効果を得ることを目的としているのであれば、発光表面上を追加的に処理する必要がある。本発明の薄型フレキシブル導光素子に関しては、第二光学層が、コーティング法によって第一光学層上に形成されるので、第一及び第二光学層が、異なる屈折率を有することができ、従って、光の進路を制御することができ、光の方向を誘導する効果が得られる。本発明によると、第一光学層と第二光学層との屈折率の差の絶対値は、０．００１から０．６までの範囲内である。本発明では、凹凸マイクロ構造を有する第三光学層も、コーティング法によって第一光学層上に形成される。この第三光学層のマイクロ構造は、追加的な処理または設計無しで、光を直接拡散させることができる。本発明の一実施形態によると、第一及び第三光学層は異なる屈折率を有し、その屈折率の差の絶対値は０．００１から０．６までの範囲内である。しかしながら、本発明の範囲は、第一及び第三光学層が同様の屈折率を有する実施形態にも及ぶ。本発明の一実施形態によると、屈折率が１．６４のＰＥＴ膜または、屈折率が１．５０のポリシクロオレフィン樹脂の膜が、第一光学層として用いられ、第二及び第三光学層は、屈折率が略１．４９のＵＶ硬化性樹脂から形成される。本発明の他の実施形態によると、芳香族基を有する反応性モノマーを加えて、第二光学層の屈折率を１．５８に増加させるが、ここで、この芳香族を有する反応性モノマーは、上述のものと同様であり、スチレン、ナフチルエチレン、フェニルアクリレート、ナフチルアクリレートであり得る。本発明の更に他の実施形態によると、粒径が１０から１００ｎｍまでの無機粒子を加えて、第二光学層の屈折率を２．１に増加させるが、ここで、この無機粒子は、チタン二酸化物（屈折率２．７２）、亜鉛酸化物（屈折率２．３２）、ジルコニウム水酸化物、アルミニウム水酸化物、シリコン二酸化物、または、これらの混合物であり得る。
【００４０】
以下において、図１６を一例として用いて、本発明の薄型フレキシブル導光素子の導光原理を更に例示する。図１６に示されるように、ＬＥＤ光源２０から放出された光が第一光学層１００上に投影されると、光が第一光学層から第二光学層２００に入射して、第一の屈折が生じる。光が第二光学層のプリズム柱状構造を通過すると、二回の全反射が生じる。その後、光は第一光学層を通過して、第三光学層に入射する（第三光学層は図１６には示されていない）。最後に、光は、第三光学層の凹凸構造によって拡散されて、一様な面光源になる。従って、本発明の薄型フレキシブル導光素子では、光の進路が、第一光学層と第二光学層との間の屈折率の差と、第二光学層の光調整構造によって生じる屈折及び全反射とによって制御可能である。従来のＶ字カット導光板と比較すると、本発明では、プリズムの設計を簡略化することができ、また、精密処理技術に対する要求が比較的低くいので、歩留まりを改善することができる。
【００４１】
更に、本発明の導光素子の第三光学層は、ＪＩＳ  Ｋ５４００標準方法に準拠して測定した際に３Ｈ以上の鉛筆硬度を有するので、接触要素を、光学特性に影響を与えずに効果的に保護することができる。第三光学層が微細な凹凸構造を有し、拡散効果を提供するので、従来のＶ字カット導光板における明暗縞の問題を解決可能である。
【００４２】
本発明の薄型フレキシブル導光素子は、フレキシブル光源装置（例えば、広告用ライトボックスやディスプレイ）において使用可能である。図１７に示されるように、一実施形態では、本発明の薄型フレキシブル導光素子を、ＬＥＤ光源を備えたフレキシブルバックライトモジュールにおいて使用可能である。バックライトモジュールは、反射膜３０と、本発明による薄型フレキシブル導光素子１０と、逆プリズムシート４０と、ＬＥＤ光源２０とを含む。また、光の反射効果を得るために、本発明の導光素子において更に、銀やアルミニウム等の高反射性を有する金属材料を、蒸着によって、第二光学層の光調整構造の表面上にコーティングする。コーティングは０．１から５μｍまでの厚さを有する。図１８に示されるように、第二光学層の光調整構造の表面が、高反射性の材料（銀やアルミニウム等）でコーティングされると、光の反射効果が得られ、反射膜等の必要とされる膜が少なくて済む。
【００４３】
以下の実施例を用いて、本発明を更に例示するが、これは、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。当業者によって容易に達成可能な如何なる改良や変更も本明細書及び特許請求の範囲の開示の範囲内に落とし込まれるものである。
【実施例】
【００４４】
［実施例１］
２５０ｍｌのガラス瓶に対して、ＨＥＭＡとメチルメタクリレートとブチルアクリレートとペンタエリトリトールトリアクリレートとの複数のモノマー及び芳香族ウレタンヘキサアクリレートとの混合物（Ｅｔｅｒｎａｌ社製のＥｔｅｒｃｕｒｅ６１２２‐ｆ‐８０）１００ｇと、光開始剤（ベンゾフェノン及び１‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの混合物）５ｇとを加えた。最終的に、固形分が略１００％のコーティング略１０５ｇを作製した。このコーティングをローラーによって、透明ＰＥＴ膜（東レ製のＵ３４（登録商標）、１８８μｍ）の表面上にコーティングして、頂角が９０°のＶ字カットのローラーの型でプレスして、出力１００％のＵＶ露光機（Ｆｕｓｉｏｎ  ＵＶ、Ｆ６００Ｖ、６００Ｗ／インチ、Ｈ型ランプ）で硬化させたが、ここで、その速度は１０ｍ／ｍｉｎであり、そのエネルギー性光線は２５０ｍＪ／ｃｍ２のものであった。その後、離型して、厚さ２５μｍの第二光学層を得た。結果物である薄膜は２１３μｍの全膜厚を有し、第二光学層は図９に示されるような光調整構造を有する。
【００４５】
２５０ｍｌのもう一つのガラス瓶に対して、２２ｇのトルエンと２２ｇのブタノンの溶媒混合物を加えた。高速撹拌の下で、平均粒径が８μｍのメタクリレート樹脂粒子（積水化学工業製のＭＢ３０Ｘ‐８）５．２８ｇと、１８ｇのＵＶ硬化性樹脂（ＨＥＭＡとメチルメタクリレートとブチルアクリレートとペンタエリトリトールトリアクリレートとの複数のモノマー及び脂肪族ウレタンヘキサアクリレートの混合物（Ｅｔｅｒｎａｌ社製のＥｔｅｒｃｕｒｅ６１４９‐１１））と、１８ｇの熱硬化性樹脂（アクリレート樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ社製のＥｔｅｒａｃ７３６３‐ｔｓ‐５０））（固形分略５０％）とを順次加えた。その後、２．０ｇの硬化剤（バイエル（Ｂａｙｅｒ）社製のＤｅｓｍｏｄｕｒ３３９０）（固形分略７５％）と、３．６ｇの帯電防止剤（丸菱油化工業社製のＧＭＢ‐３６Ｍ‐ＡＳ）（固形分略２０％）と、１ｇの光開始剤（ベンゾフェノン及び１‐ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの混合物）を加えた。最終的に、固形分が略４０％のコーティング略９１．８８ｇを作製した。このコーティングをローラーによって、上述の段階で得られた膜の他方の表面上にコーティングして、１００℃で一分間乾燥して、出力１００％のＵＶ露光機（Ｆｕｓｉｏｎ  ＵＶ、Ｆ６００Ｖ、６００Ｗ／インチ、Ｈ型ランプ）で硬化させたが、ここで、その速度は１５ｍ／ｍｉｎであり、そのエネルギー性光線は２００ｍＪ／ｃｍ２のものであった。そして、厚さが略７μｍの第三光学層が得られた。結果物である導光膜は２２０μｍの全膜厚を有する。更に、第三光学層は、ＪＩＳ  Ｋ７１３６標準方法に準拠して測定した際に、５０％のヘーズを有し、結果物である膜は９２％の全光透過率を有する。膜厚、ヘーズ、全光透過率の測定については、以下のテスト方法において詳述する。
【００４６】
［比較例１］
市販の厚さ２０００μｍのＶ字カット導光板（エンプラス社製）に対して、様々な特性に対するテストを実施した。
【００４７】
［テスト方法］
〈膜厚テスト〉
テストするサンプルの膜厚を、１Ｎの接触圧の下でコーティング厚測定器（ＴＥＳＡ社製のＰＩＭ‐１００）で測定した。
【００４８】
〈ヘーズ及び全透過率テスト〉
ＪＩＳ  Ｋ７１３６標準方法に準拠して、テストサンプルのヘーズ（Ｈｚ）及び全透過率（Ｔｔ）を、ＮＤＨ５０００Ｗヘーズメーター（日本電色工業製）で測定した。
【００４９】
〈鉛筆硬度テスト〉
ＪＩＳ  Ｋ５４００標準方法に準拠して、テストサンプルを、三菱鉛筆（２Ｈ、３Ｈ）を用いて、鉛筆硬度テスター（Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ３０８６、ＳＣＲＡＴＣＨ  ＢＯＹ）でテストした。テストの結果を以下の表１に示す。
【００５０】
〈表面抵抗率テスト〉
ＡＳＴＭ  Ｄ２５７標準方法に準拠して、サンプルの表面抵抗率を超絶縁計（東亜ＤＫＫ製、ＳＭ８２２０及びＳＭＥ‐８３１０、５００Ｖ）で測定した。テスト条件は、２３±２℃、５５±５％ＲＨであった。テストの結果を以下の表１に示す。
【００５１】
〈引っかき耐性テスト〉
リニア磨耗試験機（ＴＡＢＥＲ５７５０）を使用し、また、３Ｍ  ＢＥＦ‐ＩＩＩ‐１０Ｔ膜（長さ２０ｍｍ×幅２０ｍｍ）を、６００ｇのプラットフォーム（面積：長さ２０ｍｍ×幅２０ｍｍ）上に貼り付けた。テストサンプルの引っかき耐性を、膜のプリズム状マイクロ構造層上の直接圧力の下でテストした。この引っかき耐性テストを、２インチのテスト経路及び１０サイクル／ｍｉｎの速度で、１０サイクル実施した。テストの結果を以下の表１に示す。
【００５２】
〈高温反りテスト〉
テストサンプルを、長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍの平らな膜に切り出して、オーブンに１２０℃で１０分間入れた。その後、取り出して、室温で放置した。室温に冷却された後で、膜の反りレベルを、ギャップ計で、四つ角に対して測定した（記録単位はミリメートル（ｍｍ）であり、記録方法は、例えば（０；０；０；０）のようにした）。これによって、テストサンプルの熱耐性と反り耐性を評価した。テストの結果を以下の表１に示す。
【００５３】
〈高温及び高湿度テスト〉
テストサンプルを、長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍの平らな膜に切り出して、９０％ＲＨの湿度で５００時間、６０℃でオーブンに入れた。その後、取り出して、室温で放置した。室温に冷却された後で、膜の反りレベルを、ギャップ計で、四つ角に対して測定した（記録単位はミリメートル（ｍｍ）であり、記録方法は、例えば（０；０；０；０）のようにした）。これによって、テストサンプルの高温耐性及び高湿度耐性を評価した。テストの結果を以下の表１に示す。
【００５４】
【表１】
0005680265.tif 000002
【００５５】
実施例１及び比較例１の結果から見て取れるように、本発明によって製造された導光素子は、厚さが薄く、優れた帯電防止性能及び高い硬度を有し、その表面は平らで反りが無く、光学特性が負の影響を受けることが無い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】Ｖ字カットバックライトモジュールの単純な概略図である。
【図２】本発明による薄型フレキシブル導光素子の実施形態である。
【図３】本発明による薄型フレキシブル導光素子の実施形態である。
【図４】本発明による薄型フレキシブル導光素子の実施形態である。
【図５】本発明による薄型フレキシブル導光素子の実施形態である。
【図６】本発明による第二光学層の柱状構造の実施形態である。
【図７】本発明による第二光学層の柱状構造の実施形態である。
【図８】本発明による第二光学層の柱状構造の実施形態である。
【図９】本発明による薄型フレキシブル導光素子の好ましい実施形態である。
【図１０】本発明による薄型フレキシブル導光素子の他の実施形態である。
【図１１】本発明による薄型フレキシブル導光素子の他の実施形態である。
【図１２】本発明による薄型フレキシブル導光素子の他の実施形態である。
【図１３】本発明による薄型フレキシブル導光素子の他の実施形態である。
【図１４】本発明による薄型フレキシブル導光素子の他の実施形態である。
【図１５】本発明による薄型フレキシブル導光素子の実施形態である。
【図１６】本発明による薄型フレキシブル導光素子の導光原理を示す概略図である。
【図１７】本発明による薄型フレキシブル導光素子を用いたＬＥＤライトモジュールの概略図である。
【図１８】本発明による薄型フレキシブル導光素子を用いた他のＬＥＤライトモジュールの概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  反射膜
２  Ｖ字カット導光板
３  逆プリズムシート
４  拡散膜
１０  薄型フレキシブル導光素子
１１  円錐構造
１２  立体角構造
１３  レンズ構造
１４  弧状ブロック構造
１５  波状構造
２０  ＬＥＤ光源
３０  反射膜
４０  逆プリズムシート
５０  有機粒子
１００  第一光学層
２００  第二光学層
３００  第三光学層
【図１】
0005680265.tif 000003
【図２】
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【図３】
0005680265.tif 000005
【図４】
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【図５】
0005680265.tif 000007
【図６】
0005680265.tif 000008
【図７】
0005680265.tif 000009
【図８】
0005680265.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005680265.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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