用於光導板的紫外固化型噴墨用墨及使用該墨的光導板的製作方法

2023-06-01 22:50:36

專利名稱：用於光導板的紫外固化型噴墨用墨及使用該墨的光導板的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於光導板的紫外固化型噴墨用墨及使用該墨的光導板。
背景技術：
透射型圖像顯示器如液晶顯示器通常具有表面光源裝置作為背光。邊緣照明型表面光源裝置包括具有透明樹脂片的光導板和用於向透明樹脂片的端面提供光的光源。從透明樹脂片的端面入射的光被設置在透明樹脂片的背面側的反射裝置如反射點等反射，並且從光導板的出射面提供用於圖像顯示的平面光。提出一種利用噴墨用墨施加噴墨列印的方法作為形成反射點(定向圖案)的方法(日本專利特開2006-136867)。噴墨列印預期能夠容易地形成具有所需圖案配置的反射點。

發明內容
然而，當具有利用噴墨列印形成的反射點的光導板被引入圖像顯示器時，已存在反射點的形狀變得不規則以及不能保持所設計的圖案的情況。本發明的一個目的則是在用於表面光源裝置的光導板的反射點利用噴墨列印形成時，減少光導板上的反射點形狀的不規則性。本發明涉及一種用於光導板的紫外固化型噴墨用墨，其包含顏料、可光聚合組分和光聚合引發劑。在根據本發明的噴墨用墨中，可光聚合組分由不含羥基的可光聚合化合物組成。在光導板的處理例如運輸和引入顯示器的過程中，諸如灰塵的汙物有時沉積在光導板的表面上。作為一種簡單移除汙物的方法，光導板表面有時用蘸有醇類的布進行擦拭等。當用醇類擦除汙物時，反射點的形狀有時會變得不規則，這是因為反射點受醇類的影響。由根據本發明的上述噴墨用墨形成的反射點具有高耐醇類性，結果可以顯著降低光導板的反射點形狀的不規則性。可光聚合組分優選包括不含羥基的脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。具有高的粘接強度、硬度和耐磨性的反射點可以通過使墨含有脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯來形成。從類似的觀點而言，更優選脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的玻璃化轉變溫度為40°C以上。可光聚合組分優選包括可光聚合單體和可光聚合低聚物。由此，可以形成具有高的粘接強度、硬度和耐磨性的反射點。優選顏料包括選自碳酸鈣顆粒、硫酸鋇顆粒和二氧化鈦顆粒中的至少一種無機氧化物顆粒，並且所述顏料的累計50%粒徑D50為200 lOOOnm。由此，反射點可以獲得足夠的光擴散性能和反射性能，同時顏料用量維持低水平。此外，這種顏料可以使從表面光源裝置提供的光具有更自然的色調。此外，也可獲得減少平面內顏色不均勻的優異效果。在另一方面，本發明涉及一種用於製造光導板的方法，包括利用根據本發明的噴墨用墨在透明樹脂片表面上通過噴墨列印印刷圖案的步驟；和利用紫外線固化形成圖案的噴墨用墨以形成反射點的步驟。根據本發明的方法，可以得到能夠提供具有自然色調光的光導板。此外，通過噴墨列印與隨後的紫外固化過程的組合，可以減少墨的浪費並且得到更高的生產率。在又一方面，本發明涉及一種光導板，其包括透明樹脂片和設置在透明樹脂片上的反射點。根據本發明的光導板是可通過根據本發明的方法獲得的光導板。在再一方面，本發明涉及一種表 面光源裝置，其包括根據本發明的光導板以及向光導板的端面提供光的光源。此外，本發明涉及一種透射型圖像顯示器，其包括該表面光源裝置和設置在所述表面光源裝置的出射面的相反側的透射型圖像顯示單元。根據本發明的光導板和表面光源裝置，可以降低光導板的反射點形狀的不規則性。此外，根據本發明的透射型圖像顯示器基於具有自然色調的表面光源可以顯示高質量的圖像，同時通過採用噴墨列印擴大圖像顯示器的圖像面積降低製造成本。當待用於表面光源裝置的光導板的反射點通過噴墨列印形成時，根據本發明的噴墨用墨可以降低光導板的反射點形狀的不規則性。此外，噴墨用墨可以形成具有高硬度和優異耐久性的反射點。此外，本發明在能夠提供具有自然色調的光同時防止黃色顯色等方面可以表現出良好的效果。


圖I是示出具有表面光源裝置的透射型圖像顯示器的一個實施方案的截面圖；和圖2是示出製造光導板的方法的一個實施方案的透視圖。
具體實施例方式根據本發明的優選實施方案將詳細描述如下。然而，本發明不限於下列實施方案。圖I是示出具有表面光源裝置的透射型圖像顯示器的一個實施方案的截面圖。圖I所示的透射型圖像顯示器100主要由表面光源裝置20和透射型圖像顯示單元30構成。表面光源裝置20是邊緣照明型表面光源裝置，其包括具有透明樹脂片11的光導板I和沿透明樹脂片11的端面S3設置的光源3。透明樹脂片11具有出射面SI和在出射面的相反側的背面S2，並且光導板I還具有設置在背面S2側上的反射點12。透射型圖像顯示單元30設置為以光導板I的出射面SI與光導板I相對。透射型圖像顯示單元30為例如具有液晶元的液晶顯示單元。從光源3發出的光從端面S3進入透明樹脂片11。已進入透明樹脂片11的光在反射點12上被不規則地反射並且主要從出射面SI出射。已從出射面SI出射的光被供應至透射型圖像顯示單元30。反射點12的圖案設置為使得可從出射面SI有效出射均勻平面光。相鄰的反射點12可以互相分隔開或者也可以相互連接。透明樹脂片11優選為聚(甲基)丙烯酸烷基酯樹脂片、聚苯乙烯片或聚碳酸酯類樹脂片，其中優選聚甲基丙烯酸甲酯樹脂片(PMMA樹脂片)。透明樹脂片11還可包含散射顆粒。透明樹脂片11在其上形成有反射點12的表面(背面S2)的相反側的表面(出射面SI)可為如本實施方案所述的平坦表面，但也可具有凹凸形狀。透明樹脂片11優選具有I. Omm以上和4. 5mm以下的厚度。反射點12優選具有20 μ m以下，更優選15 μ m以下的最大厚度。黃色指數優選為10以下，其是基於在出射面SI的垂直線方向上透射穿過反射點12和透明樹脂片11的光的光譜透射率測量進行評估的。上述黃色指數可以通過在透明樹脂片的整個一側列印用於形成反射點的噴墨用墨，固化所列印的墨以製備具有厚度與反射點相同的反射膜的測量樣本以及利用該測量樣本來進行測量。可以容易地實現10以下的黃色指數，例如通過PMMA樹脂片與下文所述的噴墨用墨的組合。測量黃色指數的詳細方法將在下文所述的實施例中說明。光源3可以是線性光源例如冷陰極螢光燈(CCFL)，但優選為點光源如LED。在這種情況下，多個點光源沿構成透明樹脂片11的矩形主表面的四條邊中的至少一條邊排列。為了獲得具有自然色調的光，特別有利的是待通過在下文中描述的噴墨用墨形成的反射點與LED的組合。圖2是示出用於製造光導板的方法的一個實施方案的透視圖。圖2所示的用於製造光導板的設備200由用於輸送透明樹脂片11的輸送裝置40、噴墨頭5、紫外燈7和檢查裝置9構成。噴墨頭5、紫外燈7和檢測裝置9以該順序沿透明樹脂片的移動方向A從上遊側依次排列。輸送裝置40沿方向A連續或間歇地輸送透明樹脂片11。透明樹脂片11也可預先切割以匹配待製造的光導板的尺寸，或者也可以在長透明樹脂片11上形成反射點12後進行切割。在本實施方案中輸送裝置40是移動工作檯，但並不限於此，也可以是例如帶式輸送機、棍或空氣懸浮傳送器。噴墨墨滴通過由支持單元41所支持的噴墨頭5沉積在透明樹脂片11的表面上，以形成由點狀墨組成的圖案。此時，由所列印的墨形成的多個點可以互相分隔開或者也可相互連接。噴墨頭5具有在其中反射點形成在透明樹脂片11表面上的區域的整個寬度方向(垂直於A的方向)上以一行或多行排列並固定的多個噴嘴，以對著透明樹脂片11的背面S2。已通過噴墨系統從多個噴嘴中排出的處於液滴狀態的墨同時並共同列印在透明樹脂片11的整個寬度方向上。優選在以固定速度連續移動透明樹脂片11的同時進行墨列印。或者，也可以通過重複在其中透明樹脂片11停止的墨列印，移動透明樹脂片11至下一列印位置以及停止移動的操作，從而有效地將墨列印成由多個點行組成的圖案。透明樹脂片11的移動速度控制為使得可以適當地列印墨。在本實施方案的情況下，噴墨頭5由分別具有多個噴嘴的多個單元構成。所述多個單元排列成其端部沿輸送透明樹脂片11的方向A彼此交疊。有時，也可使用具有在其中反射點形成在透明樹脂片的表面上的區域的整個寬度方向上順次排列的多個噴嘴的噴墨頭。在本實施方案的情況下，墨可以在噴墨頭5的多個噴嘴被固定的狀態下在透明樹脂片11的整個寬度方向上共同列印。由此，與其中在可移動噴嘴沿透明樹脂片11的寬度方向移動的同時隨後列印墨的情況相比，光導板的生產率顯著提高。特別是當製造具有短邊長度為200mm以上和IOOOmm以下的透明樹脂片的大尺寸光導板時，根據本實施方案方法提高生產率的效果大。此外，根據噴墨方法，甚至可以容易地和精確地形成例如最大直徑為100 μ m以下的微小反射點。當透明樹脂片薄時，可透過出射面SI側觀察到反射點，但該現象可以通過使反射點小來防止。如果從多個噴嘴供應的墨彼此連接時，則也可以形成大的反射點。 噴墨頭5的噴嘴通過導管55連接到墨供給單元50。墨供給單元50具有例如其中容納墨的墨盒和送出墨的泵。多個導管55可以連接到單個墨盒，或者也可分別連接到多個墨盒。用於噴墨列印以形成反射點12的噴墨用墨是紫外固化型墨，其包含顏料、可光聚合組分和光聚合引發劑。顏料優選為選自碳酸鈣顆粒、硫酸鋇顆粒和二氧化鈦顆粒中的至少一種無機氧化物顆粒。顏料的累計50%粒徑D50優選為200 lOOOnm，更優選250 800nm，還優選300 600nm。可基於商購產品的粒徑分布適當選擇產品來得到累計50%粒徑D50為200 IOOOnm的二氧化鈦顆粒。墨中的顏料含量比通常為墨總質量的約O. 5 15. O質量％。任何墨都是採用無機物質作為顏料的墨，並且在考慮到墨的保存穩定性即無機顏料的沉降性能時，這三種無機氧化物中具有最小比重的碳酸鈣是可取的。可光聚合組分包括可光聚合單體和/或可光聚合低聚物，它們具有可光聚合官能團如乙烯基團並且不含羥基。不含羥基的可光聚合單體的含量比優選為墨總質量的65 75質量％。不含輕基的可光聚合低聚物的含量比優選為墨總質量的10 20質量％。不含羥基的可光聚合單體例如選自1，4-丁二醇二丙烯酸酯(例如，SartomerJapan Inc.製造的SR213), 1,6_己二醇二丙烯酸酯(例如，Sartomer Japan Inc.製造的SR238F)，1，3-丁二醇二丙烯酸酯(例如，Sartomer Japan Inc.製造的 SR212)，1，9-壬二醇二丙烯酸酯(例如，Shin Nakamura Chemical Co. , Ltd.製造的A-NOD-N)以及丙氧基(2)新戍二醇二丙烯酸酯(例如，Sartomer Japan Inc.製造的SR9003)。不含羥基的可光聚合低聚物優選包括脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(例如，Sartomer Japan Inc.製造的CN985B88和CN991)。脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯是具有由脂肪族多異氰酸酯和脂肪族多元醇形成的聚氨酯低聚物鏈以及與其鍵合的丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基的可光聚合低聚物。脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的玻璃化轉變溫度優選為40°C以上。墨中的可光聚合組分優選不實質性包含含羥基的可光聚合化合物，但可偶爾包含少量含羥基的可光聚合化合物，其含量範圍不背離本發明的實質。在這種情況下，含羥基的可光聚合化合物的含量比通常是墨總質量的5質量％以下。光聚合引發劑可適當選自在紫外固化型樹脂領域中常用的光聚合引發劑。墨中光聚合引發劑的含量比通常是墨總質量的約O. 5 10. O質量％。噴墨用墨還可包含除顏料、可光聚合組分和光聚合引發劑以外的組分，其範圍不背離本發明的實質。50土 10°C下噴墨用墨的粘度優選為5. O 15. OmPa *s,更優選8. O 12. OmPa *s。
噴墨用墨的粘度可以調節，例如通過脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的重均分子量和/或含量比來調節。當脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的重均分子量和含量比增加時，墨粘度呈上升趨勢。25. (TC下噴墨用墨的表面張力優選為25. O 45. OmJ/m2，更優選25. O 37. OmJ/m2。噴墨用墨的表面張力可以調節,例如通過將矽基表面活性劑和氟基表面活性劑混入墨中來調節。
所列印的墨在區域70中通過由支持單元42支持的紫外燈7進行固化。由此，形成由固化墨組成的反射點12。
此後，通過其中由支持單元43所支持的檢測裝置9檢測所形成的反射點12的狀態的步驟得到光導板I。根據需要，光導板I被切割成所需尺寸。光導板不一定需要通過設置在噴墨頭下遊側的檢測裝置進行連續檢測，如本實施方案所述，而是該光導板也可以通過單獨準備的檢測裝置進行離線檢測。作為替代方案，使用檢測裝置的光導板檢測步驟有時可以省略。所得的光導板優選通過用諸如異丙醇的醇潤溼擦拭具有汙物的表面的醇清洗步驟並且用於表面光源裝置和圖像顯示器的製造。
實施例以下參照實施例更具體地描述本發明。但是，本發明不限於這些實施例。實施例I製備混合物，其包含7.8質量％的二氧化鈦顆粒(ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.生產的TIPAQUE CR-95，金紅石型，TiO2率為97% )，其用作顏料並且已用Al、Si和有機物質進行表面處理；14. 6質量％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(Sartomer Japan Inc.生產的CN985B88)，其用作可光聚合低聚物；9. 7質量％的丙烯酸異冰片酯(Kyoeisha ChemicalCo.，Ltd.生產的 LIGHT ACRYLATE IBXA)和 58. 2 質量 ％ 的 I，4- 丁二醇二丙烯酸酯(Sartomer Japan Inc.生產的SR213),它們用作可光聚合單體；4. 9質量％的輕己基苯乙基酮(BASF Japan Ltd.生產的IRGACURE 184)、2. 9質量％的苯基二(2，4，6_三甲基苄醯基)氧化膦(BASF Japan Ltd.生產的 IRGACURE 819)、0· I 質量％的 4，4' -[1,10- 二氧代-I，10-癸烷二基]二(氧)二 [2，2，6，6-四甲基]-I-哌啶氧基(BASF Japan Ltd.生產的Irgastab UV10)，它們用作光聚合引發劑；和I. 8質量％的有機聚合物(The LubrizolCorporation生產的S0LSPERSE 36000)，其用作顏料分散劑；然後用珠磨分散裝置處理以使顏料分散。紫外固化型噴墨用墨經過從顏料已得到分散的混合物中通過過濾移除雜質而得到。用作顏料的二氧化鈦顆粒的累計50%粒徑D50(體積平均粒徑)使用動態光散射法(光子相關法)利用Spectris Co. , Ltd.生產的Malvern Zetasizer Nano S進行測量。用於測量的分散液通過利用環己酮將約Ig的墨稀釋至100倍來測量。利用超聲清洗器或均化器將分散液超聲波照射10分鐘。隨後,將分散液充入Zetasizer Nano S的樣品進料口並測量顏料的粒徑和體積。D50是在測量所有顆粒的粒徑和體積並且隨後由具有較小粒徑的顆粒來積分體積時，顆粒的積分體積達到全部顆粒總體積的50%的點處的粒徑。顏料的 D50 為 350nm。40°C下墨的粘度為8. 7mPa · S，並且25°C下墨的表面張力為37. OmJ/m2。使用刮條塗布機將所得的墨施塗於50mm見方且厚度為4mm的PMMA樹脂片一側的全部表面上，利用紫外線照射使施塗的墨固化，並且得到用於測量光譜透射率的其上具有由墨形成的反射膜的樣品片。作為利用Decktack(Toho Technology Corporation生產的Large Sample Profier FPI O)測量所得樣品的反射膜厚度的結果，厚度為4. 5 μ m。紫外線照射條件描述如下。紫外線照射條件燈雙端金屬滷化物燈(集中型)輸出120W/cm照射時間0· 5秒
照射距離焦距+IOmm實施例2利用類似於實施例I的方式得到紫外固化型噴墨用墨，只是用碳酸鈣顆粒(SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD.生產的Brillantl500)替代顏料的二氧化鈦顆粒。顏料的D50為685nm。40°C下墨的粘度為8. 7mPa · s，並且25°C下墨的表面張力為37. OmJ/m2。利用與實施例I類似操作得到的墨生產用於測量光譜透射率的其上具有由墨形成的反射膜的樣品片。反射膜的厚度為4.5 μ m。實施例3利用類似於實施例I的方式得到紫外固化型噴墨用墨，只是用碳酸鈣顆粒(SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD.生產的Silver-W)替代顏料的二氧化鈦顆粒。顏料的D50為350nm。40°C下墨的粘度為8. 7mPa · s，並且25°C下墨的表面張力為37. OmJ/m2。利用與實施例I類似操作得到的墨生產用於測量光譜透射率的其上具有由墨形成的反射膜的樣品片。反射膜的厚度為4.3 μ m。實施例4利用類似於實施例I的方式得到紫外固化型噴墨用墨，只是用硫酸鋇顆粒(SakaiChemical Industry Co. ,Ltd.生產的沉澱硫酸鋇100)替代顏料的二氧化鈦顆粒。顏料的D50為324nm。40°C下墨的粘度為8. 7mPa · s，並且25°C下墨的表面張力為37. OmJ/m2。利用與實施例I類似操作得到的墨生產用於測量光譜透射率的其上具有由墨形成的反射膜的樣品片。反射膜的厚度為4.2 μ m。對比例I使用5質量％的丙烯酸聚酯(Toagosei Co.，Ltd.生產的ARONIX M-7300K)作為可光聚合低聚物；和使用18. 8質量％的丙烯酸2-輕基-3-苯氧基丙酯(Toagosei Co.,Ltd.生產的 M5700)、18. 8 質量％ 的丙烯酸 2_ 輕乙酯(Kyoeisha Chemical Co. , Ltd.生產的LIGHT ACRYLATE H0A)和 39. 9質量％的丙烯酸異冰片酯(Kyoeisha Chemical Co. ,Ltd.生產的LIGHT ACRYLATE IBXA)作為可光聚合單體。利用類似於實施例I的方式得到紫外固化型嗔墨用墨，除以上所述外。40°C下墨的粘度為9. 9mPa · s,並且25°C下墨的表面張力為36. 8mJ/m2。利用與實施例I類似操作得到的墨生產用於測量光譜透射率的其上具有由墨形成的反射膜的樣品片。反射膜的厚度為3.9μπι。黃色指數(YI)測量
利用具有積分球的光譜透射率測量儀(Hitachi，Ltd.生產的U-4100)在300nm SOOnm波長範圍內測量穿過在實施例I 4和對比例I中製得的用於測量光譜透射率的樣品片的光的光譜透射率。從測量結果確定黃色指數(YI)。如表I所示，實施例I得到的YI低於對比例I中的YI,由此證實色調的改善效果。[表 I]
權利要求
1.一種用於光導板的紫外固化型噴墨用墨，包含 顏料； 可光聚合組分；和 光聚合引發劑， 其中所述可光聚合組分包含不含羥基的可光聚合化合物。
2.根據權利要求I所述的紫外固化型噴墨用墨，其中所述可光聚合組分包括不含羥基的脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
3.根據權利要求2所述的紫外固化型噴墨用墨，其中所述脂肪族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的玻璃化轉變溫度為40°C以上。
4.根據權利要求I 3中任一項所述的紫外固化型噴墨用墨，其中所述可光聚合組分包括可光聚合單體和可光聚合低聚物。
5.根據權利要求I 3中任一項所述的紫外固化型噴墨用墨，其中所述顏料包括選自碳酸鈣顆粒、硫酸鋇顆粒和二氧化鈦顆粒中的至少一種無機氧化物顆粒，並且所述顏料的累計50%粒徑D50為200 lOOOnm。
6.一種用於製造光導板的方法，包括 利用根據權利要求I 3中任一項所述的噴墨用墨在透明樹脂片表面上通過噴墨列印印刷圖案的步驟；和 利用紫外線固化形成所述圖案的所述噴墨用墨以形成反射點的步驟。
7.一種光導板，包括透明樹脂片和設置在所述透明樹脂片上的反射點，並且所述光導板可通過根據權利要求6所述的方法得到。
8.根據權利要求7所述的光導板，其中所述反射點的最大厚度為20μ m以下，並且基於透射穿過所述反射點和所述透明樹脂片的光的光譜透射率測量評估的黃色指數為10以下。
9.根據權利要求7所述的光導板，其中所述透明樹脂片為聚甲基丙烯酸甲酯樹脂片。
10.一種表面光源裝置,包括 根據權利要求7所述的光導板；和 用於向所述光導板的端面供應光的光源。
11.一種透射型圖像顯示器，包括 根據權利要求10所述的表面光源裝置；和 設置在所述表面光源裝置出射面的相對側的透射型圖像顯示單元。
全文摘要
一種用於光導板的紫外固化型噴墨用墨包含顏料；可光聚合組分；和光聚合引發劑，其中所述可光聚合組分由不含羥基的可光聚合化合物組成。
文檔編號G02B6/00GK102618115SQ20121002072
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月30日 優先權日2011年1月31日
發明者寺澤英之, 百田健太郎, 西野祥太郎 申請人:世聯股份有限公司, 住友化學株式會社