CN103109211B - 光扩散元件及带光扩散元件的偏振板的制造方法、及由这些方法所得的光扩散元件及带光扩散元件的偏振板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以以低成本且非常高的生产性制造具有较强的光扩散性、后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件的方法。本发明的光扩散元件的制造方法包括如下工序：将包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂进行混合的工序，以及使该单体聚合的工序；并且，将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该光扩散性微粒的ζ电位与将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该超微粒成分的ζ电位为相同符号。

Description

光扩散元件及带光扩散元件的偏振板的制造方法、及由这些方法所得的光扩散元件及带光扩散元件的偏振板
技术领域
本发明涉及一种光扩散元件及带光扩散元件的偏振板的制造方法、及由这些方法所得的光扩散元件及带光扩散元件的偏振板。
背景技术
光扩散元件广泛用于照明罩、投影电视的屏幕、面发光装置(例如，液晶显示装置)等。近年来，正推进将光扩散元件用于液晶显示装置等的显示质量的提高、视角特性的改善等。作为光扩散元件，提出有将微粒分散在树脂片材等的基质中而成的光扩散元件等(例如参照专利文献1)。在这种光扩散元件中，入射光的大部分向前方(射出面侧)散射，但一部分向后方(入射面侧)散射。微粒与基质的折射率差越大，扩散性(例如，浊度值)变得越大，但若折射率差较大，则会导致后向散射增大。更具体而言，例如提出有将光扩散元件配置于液晶显示装置的最表面以提高液晶显示装置的显示质量的技术，但这样的光扩散元件不具有充分的光扩散性(例如，浊度值低于90％)，使得显示质量的改善效果不充分。另一方面，若为提高显示质量而将光扩散性较大(例如，浊度值为90％以上)的光扩散元件用于液晶显示装置，则存在如下问题，即，外部光入射至液晶显示装置时导致画面发白，使得明处难以显示对比率较高的影像或图像。其原因在于：光扩散元件中的微粒不仅会使入射光向前方散射，而且还使其向后方散射。根据以往的光扩散元件，由于浊度值变得越大，则后向散射变得越大，因此极难兼顾到光扩散性的增大与后向散射的抑制。进而，在照明用途中，若浊度值增大，则后向散射增大，总光线透过率下降，因此也会导致光利用效率下降。
作为解决如上所述的问题的方法，基于所谓抑制微粒与基质的界面上的反射的概念，而提出将核与壳的折射率不同的核壳微粒或折射率从微粒的中心部朝向外侧连续变化的所谓GRIN(gradientindex，梯度指数)微粒等折射率倾斜微粒分散在树脂中(例如参照专利文献2～8)。然而，通过这些任一种技术，均无法获得既薄且浊度较高的光扩散元件。进而，这些技术中所使用的微粒是因制造工艺较普通微粒更复杂，故而生产性不充分，无法实用。
[以往技术文献]
[专利文献1]日本专利第3071538号
[专利文献2]日本专利特开平6-347617号公报
[专利文献3]日本专利特开2003-262710号公报
[专利文献4]日本专利特开2002-212245号公报
[专利文献5]日本专利特开2002-214408号公报
[专利文献6]日本专利特开2002-328207号公报
[专利文献7]日本专利特开2010-077243号公报
[专利文献8]日本专利特开2010-107616号公报
发明内容
本发明正是为了解决上述以往的课题而完成的发明，其目的在于，提供一种可以以低成本且非常高的生产性制造具有较强的光扩散性、后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件的方法。
[解决问题的技术手段]
本发明的光扩散元件的制造方法包括如下工序：将包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂进行混合的工序，以及使该单体聚合的工序；并且
将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该光扩散性微粒的ζ电位与将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该超微粒成分的ζ电位为相同符号。
在优选的实施方式中，上述制造方法还包括如下工序：使上述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低至上述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位的60％以下的工序。
在优选的实施方式中，上述制造方法还包括如下工序：使上述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位设为从上述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低6mV以上。
在优选的实施方式中，降低上述ζ电位的工序包含选自由如下处理所组成的组的至少一种处理：将上述混合液在室温下静置10小时以上、对上述混合液实施选自超声波处理及利用搅拌机的分散处理的处理、以及对上述混合液实施加热处理。
在优选的实施方式中，上述制造方法在降低上述ζ电位的工序之后，还包括将上述混合液中的光扩散性微粒的浓度进行均匀化的工序。
在优选的实施方式中，上述超微粒成分的平均一次粒径为1nm～100nm。
在优选的实施方式中，上述制造方法包括如下工序：制备包含上述基质形成材料及上述光扩散性微粒的涂敷液的工序、一面搬送长条状的基材一面在该基材上涂布该涂敷液的工序、以及一面搬送涂布有该涂敷液的基材一面使该涂敷液中的上述树脂成分的单体聚合。
在优选的实施方式中，上述制造方法在上述混合工序之后、上述聚合工序之前，还包括在该混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的表面附近，形成该超微粒成分的存在比率随着远离该光扩散性微粒而提高的浓度调制区域的工序。
根据本发明的其他方面，带光扩散元件的偏振板的制造方法包括如下处理：将通过上述制造方法所得的光扩散元件与偏振板进行贴合。
根据本发明的进而其他方面，提供一种光扩散元件。该光扩散元件是由上述制造方法所得，具有基质及分散在该基质中的光扩散性微粒，在该基质与该光扩散性微粒的界面附近，形成有折射率实质上连续变化的折射率调制区域。
根据本发明的进而其他方面，提供一种带光扩散元件的偏振板。该带光扩散元件的偏振板是通过上述制造方法所得。
根据本发明的进而其他方面，提供一种形成光扩散元件时所使用的混合液。该形成光扩散元件时所使用的混合液具有：包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂，在该光扩散性微粒的表面附近，具有该超微粒成分的存在比率随着远离该光扩散性微粒而提高的浓度调制区域。
根据本发明的进而其他方面，提供一种光扩散元件形成用混合液的制造方法。该制造方法包括如下工序：将包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂进行混合的工序；以及，在该混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的表面附近外部，形成该超微粒成分的存在比率随着远离该光扩散性微粒而提高的浓度调制区域的工序。
在优选的实施方式中，将上述单体溶解于上述溶剂中所得的溶液中的光扩散性微粒的ζ电位与将上述单体溶解于上述溶剂中所得的溶液中的超微粒成分的ζ电位为相同符号。
在优选的实施方式中，上述浓度调制区域形成工序包括如下处理：使上述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低至上述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位的60％以下。
在优选的实施方式中，上述浓度调制区域形成工序包括如下处理：使上述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位从上述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低6mV以上。
在优选的实施方式中，上述浓度调制区域形成工序包含选自由如下处理所组成的组的至少一种处理：将上述混合液在室温下静置10小时以上、对上述混合液实施超声波处理、以及对上述混合液实施加热处理。
在优选的实施方式中，上述制造方法在上述浓度调制区域形成工序之后，还包括将上述混合液中的光扩散性微粒的浓度进行均匀化的工序。
在优选的实施方式中，上述超微粒成分的平均一次粒径为1nm～100nm。
[发明的效果]
根据本发明，在光扩散元件的制造方法中，使溶解有树脂成分的单体的溶液中的光扩散性微粒的ζ电位与该溶液中的超微粒成分的ζ电位为相同符号，由此可在形成的基质中形成超微粒成分的分散浓度的实质性梯度。因此，可在基质与光扩散性微粒的界面附近形成折射率调制区域，结果可获得具有较强的光扩散性、后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。而且，根据本发明的制造方法，以超微粒成分与光扩散性微粒的电性排斥为主要原因而形成超微粒成分的分散浓度的实质性梯度，由此不必使用复杂制造工艺，也可不必使用特殊且高价原料或试剂，便可在所得的光扩散元件中形成折射率调制区域。因此，可以以低成本且非常高的生产性获得具有较强的光扩散性、后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。
附图说明
图1A是说明本发明的优选实施方式的光扩散元件的制造方法中的ζ电位的下降与浓度调制区域的关系的概念图。
图1B是说明本发明的优选实施方式的光扩散元件的制造方法的模式图。
图2是说明本发明的带光扩散元件的偏振板的制造方法的一例的模式图。
图3A是本发明的优选实施方式的光扩散元件的概略剖面图。
图3B是将图3A的光扩散元件的光扩散微粒附近放大进行说明的模式图。
图4A是用于说明本发明的优选实施方式的光扩散元件中的光扩散性微粒附近的超微粒成分的分散状态的TEM图像。
图4B是根据从1个方向观察的图4A的TEM图像形成的三维再构建像。
图4C是根据从其他方向观察的图4A的TEM图像形成的三维再构建像。
图4D是将图4B的三维再构建像进行2值化而成的图，且是用于说明基质与光扩散性微粒的界面附近的超微粒成分的分散浓度(存在比率)的算出方法的图。
图5是表示本发明的优选实施方式的光扩散元件中的距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系的曲线图。
图6是用于说明本发明的光扩散元件中的从光扩散性微粒中心部至基质为止的折射率变化的概念图。
图7A是用于说明构成折射率调制区域的形成于光扩散性微粒的表面附近的微细凹凸状的边界的模式图。
图7B是用于说明图7A的微细凹凸状的边界的详细情况的模式图。
图8(a)是用于说明基质的平均折射率nM＞光扩散性微粒的折射率nP时的后向散射产生机理的概念图，图8(b)是用于说明nM＜nP时的后向散射产生机理的概念图。
图9是本发明的优选实施方式的带光扩散元件的偏振板的概略剖面图。
图10是用于说明算出光扩散半值角的方法的模式图。
图11是实施例1的光扩散元件的光扩散性微粒附近的TEM图像。
图12是比较例1的光扩散元件的光扩散性微粒附近的TEM图像。
具体实施方式
以下，一面参照附图一面对本发明的优选实施方式进行说明，但本发明并不限于这些具体实施方式。
A.光扩散元件的制造方法
本发明的光扩散元件的制造方法具有：将包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂进行混合的工序(设为工序A)；以及，使该单体聚合的工序(设为工序B)。
A-1.工序A
在工序A中，通过混合基质形成材料、光扩散性微粒及溶剂而制备混合液。因此，该混合液具有代表性的是树脂成分的单体及溶剂(具有代表性的是挥发性溶剂)中分散有超微粒成分及光扩散性微粒的分散体。作为使超微粒成分及光扩散性微粒分散的方法，可采用任意适当的方法(例如，超声波处理、利用搅拌机的分散处理)。上述混合液是涂布于基材而供给至聚合工序(工序B)。因此，在本说明书中，以下有时也将混合液称作涂敷液。
在本发明中，将上述树脂成分的单体溶解于上述溶剂中所得的溶液(以下称作单体溶液)中的上述光扩散性微粒的ζ电位，与该单体溶液中的该超微粒成分的ζ电位为相同符号。若单体溶液中的超微粒成分的ζ电位与光扩散性微粒的ζ电位为相同符号，则通过超微粒成分与光扩散性微粒的电性排斥而抑制超微粒成分密接于光扩散性微粒表面。其结果，在形成的基质中形成有超微粒成分的分散浓度的实质性梯度，结果在基质与光扩散性微粒的界面附近形成折射率调制区域(即，形成具有光扩散性微粒附近的折射率调制区域及其外侧的折射率恒定区域的基质)。其结果，可获得具有较强的光扩散性、后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。如上所述，以超微粒成分与光扩散性微粒的电性排斥为主要原因而形成超微粒成分的分散浓度的实质性梯度，由此不必使用复杂制造工艺，也可不必使用特殊且高价的原料或试剂，便可在所得的光扩散元件中形成折射率调制区域。因此，可以以低成本且非常高的生产性获得具有较强的光扩散性、后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。需要说明的是，关于通过本发明的制造方法所得的光扩散元件(尤其是折射率调制区域)的详细情况，将于后述的C项中进行说明。
上述单体溶液中的超微粒成分的ζ电位与光扩散性微粒的ζ电位为相同符号即可，因此也可均为正，也可均为负。优选单体溶液中的超微粒成分的ζ电位与光扩散性微粒的ζ电位均为正。其原因在于：由于单体溶液中的超微粒成分的ζ电位为正的情形较多，因此组合自由度较大。单体溶液中的超微粒成分的ζ电位优选为25mV～40mV，更优选为30mV～35mV。单体溶液中的光扩散性微粒的ζ电位优选为0.1mV～5mV，更优选为0.5mV～3mV。
上述ζ电位，可通过测定粒子的电泳迁移率，并在该迁移率应用亨利式而求出。具体而言，ζ电位z可根据下述式(1)求出。
z＝(UE×3η)/(f(ka)×2ε)…(1)
式(1)中，UE是电泳迁移率，η是介质的粘度，ε是介质的介电常数，f(ka)是亨利函数(Henry′sfunction)。
在一个实施方式中，优选使上述混合液(涂敷液)中的光扩散性微粒的ζ电位降低至上述单体溶液中的光扩散性微粒的ζ电位的60％以下。在其他实施方式中，优选使上述混合液(涂敷液)中的光扩散性微粒的ζ电位从上述单体溶液中的光扩散性微粒的ζ电位降低6mV以上，更优选降低6.5mV以上。在这种ζ电位下降的状态下，在上述混合液中的光扩散性微粒的表面附近外部，形成有上述超微粒成分的存在比率随着远离该光扩散性微粒而提高的浓度调制区域。更详细而言，如上所述，若单体溶液中的超微粒成分的ζ电位与光扩散性微粒的ζ电位为相同符号，则超微粒成分与光扩散性微粒之间产生电性排斥。进而，如图1A所示，越接近光扩散性微粒的超微粒成分，其因该排斥而作用于超微粒成分的斥力会越大。此外，通过使用与光扩散性微粒的相溶性较高的树脂成分(实质上，其单体)，使树脂成分的单体容易接近光扩散性微粒。作为这些的协同结果，推测出可实现这样的ζ电位的下降(如图1A所示的浓度调制区域的形成)。该浓度调制区域对应在所得的光扩散元件中的基质与光扩散性微粒的界面或其附近的折射率调制区域。根据本发明，通过利用电性排斥以及光扩散性微粒与树脂成分(实质上，其单体)的相溶性，可良好地形成折射率调制区域。
A-1-1.树脂成分
上述树脂成分是只要获得本发明的效果，则可由任意适当的材料构成。优选树脂成分由与光扩散性微粒同系的化合物且与超微粒成分不同系的化合物构成。由此，可在形成的基质与光扩散性微粒的界面附近(光扩散性微粒的表面附近)良好地形成折射率调制区域。进而优选树脂成分由与光扩散性微粒同系的化合物中相溶性也较高的化合物构成。由此，可形成具有所需的折射率梯度的折射率调制区域。例如，由例如有机化合物彼此构成树脂成分及光扩散性微粒，由例如无机化合物构成超微粒成分，由此可良好地形成折射率调制区域。进而优选例如由同系材料中相溶性也较高的材料彼此构成树脂成分及光扩散性微粒。其原因在于：可实现如上所述的所需ζ电位的下降。折射率调制区域的厚度及折射率梯度，可通过调整单体溶液中的光扩散性微粒的ζ电位与超微粒成分的ζ电位，以及调整树脂成分、超微粒成分及光扩散性微粒的化学特性及热力学特性来控制。需要说明的是，在本说明书中，所谓“同系”是指化学结构或特性同等或类似，所谓“不同系”是指除外同系。是否同系可根据基准的选择方法而不同。例如，在以有机或无机为基准的情形时，有机化合物彼此是同系化合物，有机化合物与无机化合物是不同系的化合物。在以聚合物的重复单元为基准的情形时，例如丙烯酸系聚合物与环氧系聚合物尽管彼此是有机化合物，但仍为不同系的化合物，在以周期表为基准的情形时，碱金属与过渡金属尽管彼此是无机元素，但仍为不同系的元素。
上述树脂成分优选由有机化合物构成，更优选由电离性射线固化型树脂构成。电离性射线固化型树脂由于涂膜的硬度优异，故而容易弥补作为后述超微粒成分的弱点的机械强度。作为电离性射线，例如可列举紫外线、可见光、红外线、电子射线。优选紫外线，因此树脂成分特别优选由紫外线固化型树脂构成。作为紫外线固化型树脂，例如可列举丙烯酸酯树脂(环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酯、醚丙烯酸酯)等由自由基聚合型单体或寡聚物形成的树脂。构成丙烯酸酯树脂的单体的分子量优选为200～700。作为构成丙烯酸酯树脂的单体的具体例，可列举季戊四醇三丙烯酸酯(PETA：分子量298)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA：分子量212)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA：分子量632)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA：分子量578)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA：分子量296)。单体中也可根据需要添加引发剂。作为引发剂，例如可列举UV自由基产生剂(日本BASF公司制造的Irgacure907、Irgacure127、Irgacure192等)、过氧化苯甲酰。上述树脂成分，除了上述电离性射线固化型树脂以外，也可包含其他树脂成分。其他树脂成分可为电离性射线固化型树脂，也可为热固性树脂，还可为热塑性树脂。作为其他树脂成分的代表例，可列举脂肪族系(例如聚烯烃)树脂、聚氨酯系树脂。使用其他树脂成分的情形时，其种类或配合量被调整成良好地形成上述折射率调制区域。
上述树脂成分具有代表性的是满足下述式(2)：
|nP-nA|＜|nP-nB|…(2)
式(2)中，nA表示基质的树脂成分的折射率，nB表示基质的超微粒成分的折射率，nP表示光扩散性微粒的折射率。进而，树脂成分也可满足下述式(3)：
|nP-nA|＜|nA-nB|…(3)
树脂成分的折射率优选为1.40～1.60。
上述涂敷液中的上述树脂成分的配合量是相对于形成的基质100重量份，优选为10重量份～80重量份，更优选为20重量份～65重量份。
A-1-2.超微粒成分
上述超微粒成分优选由与上述树脂成分及后述光扩散性微粒不同系的化合物构成，更优选由无机化合物构成。作为优选的无机化合物，例如可列举金属氧化物、金属氟化物。作为金属氧化物的具体例，可列举氧化锆(zirconia)(折射率：2.19)、氧化铝(折射率：1.56～2.62)、氧化钛(折射率：2.49～2.74)、氧化硅(折射率：1.25～1.46)。作为金属氟化物的具体例，可列举氟化镁(折射率：1.37)、氟化钙(折射率：1.40～1.43)。这些金属氧化物及金属氟化物由于光的吸收较少，而且具有电离性射线固化型树脂或热塑性树脂等有机化合物中难以表现的折射率，因此随着远离与光扩散性微粒的界面，超微粒成分的重量浓度会相对提高，由此可使折射率大幅调制。通过增大光扩散性微粒与基质的折射率差，即便是薄膜，也可实现强扩散，且由于形成折射率调制区域而防止后向散射的效果也较大。无机化合物特别优选为氧化锆。
上述超微粒成分又可满足上述式(2)及(3)。超微粒成分的折射率优选为1.40以下或1.60以上，进而优选为1.40以下或1.70～2.80，特别优选为1.40以下或2.00～2.80。若折射率超过1.40或低于1.60，则光扩散性微粒与基质的折射率差不充分，将光扩散元件用于采用准直背光前扩散系统的液晶显示装置的情形时，有无法使来自准直背光的光充分地扩散而视角变窄的可能。
上述超微粒成分的平均一次粒径优选小于形成的折射率调制区域的平均厚度L。更具体而言，平均一次粒径相对于平均厚度L优选为1/50～1/2，更优选为1/25～1/3。若平均一次粒径相对于平均厚度L超过1/2，则有时折射率调制区域中的折射率变化实质上不连续。在低于1/50的情形时，有时折射率调制区域的形成较困难。上述平均一次粒径优选为1nm～100nm，更优选为1nm～50nm。超微粒成分也可进行二次凝聚，此时的平均粒径(凝聚体的平均粒径)优选为10nm～100nm，更优选为10nm～80nm。如此，通过使用平均粒径小于光的波长的超微粒成分，可获得在超微粒成分与树脂成分之间不产生几何光学性反射、折射、散射且光学上均匀的基质。其结果，可获得光学上均匀的光扩散元件。
上述超微粒成分优选与上述树脂成分的分散性良好。在本说明书中，所谓“分散性良好”是指涂布将上述树脂成分、超微粒成分(根据需要的少量UV引发剂)与挥发溶剂混合所得的涂敷液，并将溶剂干燥除去所得的涂膜较透明。
优选对上述超微粒成分进行表面改性。通过进行表面改性，可使超微粒成分良好地分散在树脂成分中，且可良好地形成上述折射率调制区域。作为表面改性方法，只要获得本发明的效果，便可采用任意适当的方法。具有代表性的是，表面改性通过在超微粒成分的表面涂布表面改性剂而形成表面改性剂层来进行。作为优选的表面改性剂的具体例，可列举硅烷系偶合剂、钛酸酯系偶合剂等偶合剂，脂肪酸系表面活性剂等表面活性剂。通过使用这样的表面改性剂，而提高树脂成分与超微粒成分的润湿性，使树脂成分与超微粒成分的界面稳定，使超微粒成分良好地分散在树脂成分中，且可良好地形成折射率调制区域。
上述涂敷液中的上述超微粒成分的配合量是相对于形成的基质100重量份，优选为15重量份～80重量份，更优选为20重量份～70重量份。该配合量对应于形成的基质中的超微粒成分的分散浓度。若为这样的配合量，则可在形成的基质中实现超微粒成分的分散浓度的实质性梯度(后述)。可通过调整配合量来控制该梯度。
A-1-3.光扩散性微粒
光扩散性微粒又只要获得本发明的效果，则可由任意适当的材料构成。优选如上所述光扩散性微粒由与上述基质的树脂成分同系的化合物构成。例如，构成基质的树脂成分的电离性射线固化型树脂为丙烯酸酯系树脂的情形时，优选光扩散性微粒又由丙烯酸酯系树脂构成。更具体而言，构成基质的树脂成分的丙烯酸酯系树脂的单体成分为例如如上所述的PETA、NPGDA、DPHA、DPPA及/或TMPTA的情形时，构成光扩散性微粒的丙烯酸酯系树脂优选为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、及它们的共聚物、以及它们的交联物。作为与PMMA及PMA的共聚成分，可列举聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯(PS)、三聚氰胺树脂。光扩散性微粒特别优选由PMMA构成。其原因在于：与基质的树脂成分及超微粒成分在折射率或热力学特性方面的关系适当。
上述光扩散性微粒的平均粒径优选为1.0μm～5.0μm，更优选为1.0μm～4.0μm。光扩散性微粒的平均粒径优选为所得的光扩散元件的厚度的1/2以下(例如，1/2～1/20)。若为相对于所得的光扩散元件的厚度具有这样的比率的平均粒径，则可将光扩散性微粒沿着光扩散元件的厚度方向排列多个，因此可在入射光穿过光扩散元件的期间，使该光多重扩散，其结果，可获得充分的光扩散性。
光扩散性微粒的重均粒径分布的标准偏差优选为1.0μm以下，更优选为0.5μm以下。若混入有大量粒径小于重均粒径的光扩散性微粒，则有时扩散性过于增大而无法良好地抑制后向散射。若混入有大量粒径大于重均粒径的光扩散性微粒，则有时无法沿着所得的光扩散元件的厚度方向排列多个而无法获得多重扩散，其结果，有时光扩散性不充分。
作为上述光扩散性微粒的形状，可根据目的采用任意适当的形状。作为具体例，可列举正球状、鳞片状、板状、椭圆球状、不确定形状。多数情形下，可使用正球状微粒作为上述光扩散性微粒。
上述光扩散性微粒又可满足上述式(2)及(3)。光扩散性微粒的折射率优选为1.30～1.70，进而优选为1.40～1.60。
上述涂敷液中的上述光扩散性微粒的配合量是相对于形成的基质100重量份，优选为10重量份～100重量份，更优选为10重量份～40重量份，进而优选为10重量份～35重量份。例如以这样的配合量包含具有上述优选范围的平均粒径的光扩散性微粒，由此可获得具有非常优异的光扩散性的光扩散元件。
A-1-4.涂敷液的整体构成
作为上述溶剂，只要可溶解上述单体且将上述超微粒成分及上述光扩散性微粒均匀地分散，便可采用任意适当的溶剂。作为溶剂的具体例，可列举乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、2-丁酮(甲基乙基酮)、甲基异丁基酮、环戊酮、甲苯、异丙醇、正丁醇、环戊烷、水。
上述涂敷液可根据目的而进一步包含任意适当的添加剂。例如，为使超微粒成分良好地分散，可优选地使用分散剂。作为添加剂的其他具体例，可列举紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂。
上述涂敷液的固态成分浓度优选可调整为10重量％～70重量％左右。若为这样的固态成分浓度，则可获得具有容易涂敷的粘度的涂敷液。
在本发明中，使得单体溶液中的超微粒成分的ζ电位及光扩散性微粒的ζ电位、超微粒成分的配合量、光扩散性微粒的交联度、以及树脂成分、超微粒成分及光扩散性微粒的种类(例如，折射率、相溶性)等最佳化而制备涂敷液，由此将该涂敷液涂布于基材，仅通过在基材上使单体聚合，从而可在所得的光扩散元件中的基质与光扩散性微粒的界面附近形成折射率调制区域。其结果，不必使用复杂的制造工艺，也可不必使用特殊且高价原料或试剂，便可获得具有较强的光扩散性、后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。例如，使用单体溶液中的超微粒成分的ζ电位与光扩散性微粒的ζ电位为相同符号的氧化锆的超微粒成分及PMMA的光扩散性微粒，并将该超微粒成分的分散浓度相对于基质100重量份设定为30重量份～70重量份，由此可实现如下的分散浓度梯度：基质中的超微粒成分的分散浓度在接近光扩散性微粒的一侧较小且在接近基质的折射率恒定区域的一侧较大，并一面从光扩散微粒侧向折射率恒定区域侧形成实质性梯度一面产生变化。进而，可形成厚度因光扩散性微粒表面的位置而不同(例如，如金平糖的轮廓形状之类)的折射率调制区域。
作为上述基材，只要获得本发明的效果，便可采用任意适当的膜。作为具体例，可列举三乙酰纤维素(TAC)膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚丙烯(PP)膜、尼龙膜、丙烯酸系膜、内酯改性丙烯酸系膜等。对上述基材也可根据需要进行易粘接处理等表面改性，也可包含润滑剂、抗静电剂、紫外线吸收剂等添加剂。该基材有时在后述的带光扩散元件的偏振板中发挥作为保护层的功能。在一个实施方式中，基材呈长条状。关于对该方式，将在后述A-4项中另外进行说明。
作为上述涂敷液向基材上的涂布方法，可采用使用任意适当的涂布机的方法。作为涂布机的具体例，可列举棒涂机、反向涂布机、吻合式涂布机、凹版印刷涂布机、模涂机、点涂机(commacoater)。根据本发明，仅通过将涂敷液加以涂布及使其聚合(根据需要进而进行干燥)，便可在基材上形成有光扩散元件。即，不必使用胶粘剂或粘合剂，便可将光扩散元件直接形成于基材上。
A-2.工序B
在工序B中，作为使上述单体聚合的方法，可根据单体种类而采用任意适当的方法。例如，在树脂成分为电离性射线固化型树脂的情形时，通过照射电离性射线而使单体聚合。在使用紫外线作为电离性射线的情形时，其累计光量优选为50mJ/cm2～1000mJ/cm2。电离性射线对光扩散性微粒的透过率优选为70％以上，更优选为80％以上。另外，例如在树脂成分为热固型树脂的情形时，通过加热而使单体聚合。加热温度及加热时间可根据树脂成分的种类而适当地设定。优选聚合通过照射电离性射线来进行。若为电离性射线照射，则可以以良好地保持折射率调制区域的状态使涂膜固化，因此可制作扩散特性良好的光扩散元件。通过使单体聚合而形成分散有光扩散性微粒的基质。同时，在该基质中的与光扩散性微粒的界面附近形成折射率实质上连续变化的折射率调制区域，且在除该折射率调制区域以外的部分形成折射率恒定区域。
A-3.工序C
优选上述制造方法还包括涂布上述涂敷液后干燥上述涂敷液的工序(工序C)。作为干燥方法，可采用任意适当的方法。作为具体例，可列举自然干燥、加热干燥、减压干燥。优选加热干燥。加热温度例如为60℃～150℃，加热时间例如为30秒～5分钟。
上述干燥工序(工序C)也可在上述聚合工序(工序B)之前进行，也可在工序B之后进行。
本发明的光扩散元件的制造方法，除上述工序A～工序C以外，当然可在任意适当的时间点包括任意适当的工序、处理及/或操作。此类工序等的种类及进行此类工序等的时间点可根据目的适当地设定。
A-4.辊搬送
在一个实施方式中，上述基材呈长条状。在该情形时，由于可一面由辊搬送基材一面制造光扩散元件，因此可格外提高制造效率。图1B是用于说明本实施方式的光扩散元件的制造方法的模式图。起初，将以卷筒状进行保管的基材100′从引出辊151送出而通过搬送辊152加以搬送。通过涂布机153将上述涂敷液涂布于正搬送的基材100′表面。接着，将基材/涂敷液的层叠体搬送至聚合·干燥区域154，一面穿过该聚合·干燥区域，一面进行单体的聚合及干燥。如此可获得基材100′/光扩散元件100的层叠体。基材/光扩散元件的层叠体，是如图1B所示也可卷绕于卷取辊155而以卷筒状进行保管，也可连续供于带光扩散元件的偏振板的制造工序。关于带光扩散元件的偏振板的制造工序，将在后述B项中进行说明。
如上所述，将光扩散元件形成于基材上。所得的光扩散元件也可从基材剥离而用作单一部件，也可用作附有基材的光扩散元件，也可从基材转印于偏振板等而用作复合部件(例如带光扩散元件的偏振板)，也可与基材一起贴附于偏振板等而用作复合部件(例如带光扩散元件的偏振板)。在与基材一起贴附于偏振板等而用作复合部件(例如带光扩散元件的偏振板)的情形时，该基材可发挥作为偏振板的保护层的功能。
B.带光扩散元件的偏振板的制造方法
本发明的带光扩散元件的偏振板的制造方法，也可从如上述图1B中说明的光扩散元件的制造工序连续进行，也可暂时保管所得的光扩散元件/基材的层叠体，并在所需的时间点进行。参照图2，对本发明的带光扩散元件的偏振板的制造方法的一例进行简单说明。图2中，符号111及112分别是卷绕偏振板与光扩散元件/基材的层叠体的辊，符号122是搬送辊。在图示例中，将偏振板(保护层130/偏振片110/保护层120)与光扩散元件100/基材100′的层叠体沿着箭头方向送出，并以对齐各自的长度方向的状态加以贴合。此时，以使光扩散元件100与偏振板的保护层120相邻的方式加以贴合。其后，根据需要剥离基材100′，由此可获得如后述图9所示的带光扩散元件的偏振板200。虽未图示，但例如也可将偏振板(保护层130/偏振片110)与光扩散元件100/基材100′的层叠体以使基材100′与偏振片110相邻的方式加以贴合，从而制作基材发挥作为保护层的功能的带光扩散元件的偏振板。如此，根据本发明，可采用所谓卷对卷，因此可以以非常高的制造效率来制造带光扩散元件的偏振板。进而，如上所述，该卷对卷工序可从上述A-4项所记载的光扩散元件的制造工序连续进行，因此若采用这样的步骤，则可进一步提高带光扩散元件的偏振板的制造效率。需要说明的是，所谓卷对卷是指将长条状膜彼此一面由辊搬送，一面对齐其长度方向连续贴合的方法。
C.光扩散元件
本发明的光扩散元件是可通过上述A-1项～A-4项所记载的方法而获得。本发明的光扩散元件具有基质及分散在该基质中的光扩散性微粒。本发明的光扩散元件是由基质与光扩散性微粒的折射率差来表现光扩散功能。通过如上述A-1项～A-4项所记载的方法所得的本发明的光扩散元件，在基质与光扩散性微粒的界面附近形成折射率实质上连续变化的折射率调制区域。因此，基质具有与光扩散性微粒的界面附近的折射率调制区域及该折射率调制区域的外侧(远离光扩散性微粒的一侧)的折射率恒定区域。优选基质中的除折射率调制区域以外的部分实质上为折射率恒定区域。在本说明书中，所谓“基质与光扩散性微粒的界面附近”包括光扩散性微粒表面、表面附近的外部及表面附近的内部。在折射率调制区域中，折射率实质上连续变化。在本说明书中，所谓“折射率实质上连续变化”是指折射率调制区域中折射率至少从光扩散性微粒表面至折射率恒定区域为止实质上连续变化即可。
图3A是用于说明本发明的优选实施方式的光扩散元件中的基质中的光扩散性微粒的分散状态的模式图。图3A的光扩散元件100具有：包含树脂成分11及超微粒成分12的基质10、以及分散在基质10中的光扩散性微粒20。优选折射率调制区域30基于基质10中的超微粒成分12的分散浓度的实质性梯度形成。具体而言，如图3B所示，在折射率调制区域30中，随着远离光扩散性微粒20，超微粒成分12的分散浓度(具有代表性的是由重量浓度加以规定)提高(树脂成分11的重量浓度必然降低)。换言之，在折射率调制区域30中的最接近光扩散性微粒20的区域，超微粒成分12以相对低浓度分散，随着远离光扩散性微粒20，超微粒成分12的浓度增大。
使用透过型电子显微镜(TEM，TransmissionElectronMicroscopy)图像对如上所述的分散浓度的梯度进行说明。图4A是表示光扩散性微粒附近的超微粒成分的分散状态的二维TEM图像，图4B及图4C分别是根据从不同方向观察的图4A的TEM图像形成的三维再构建像，图4D是将图4B的三维再构建像进行2值化而成的图。图5是表示根据图4A～图4C的TEM图像算出的距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系的曲线图。图5的曲线图是将图4D的基质与光扩散性微粒的界面附近部分分为5个解析区域，对5个解析区域分别进行图像处理，算出各个解析区域中的距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系，将其进行平均而制成曲线图。如图4A～图4C所示，在折射率调制区域中，随着远离基质10的折射率恒定区域，超微粒成分12的分散浓度(具有代表性的是由重量浓度加以规定)相对降低，且各个超微粒接近光扩散性微粒的程度不同。优选如图5所示，关于超微粒成分的分散浓度，其浓度变化的梯度在接近光扩散性微粒20的一侧较小且在接近折射率恒定区域的一侧较大，并一面从光扩散性微粒侧向折射率恒定区域侧形成实质性梯度一面产生变化。换言之，关于超微粒成分12的分散浓度，其浓度变化的梯度会随着远离光扩散性微粒而变大。根据如上所述的本发明的制造方法，可利用因光扩散性微粒与超微粒成分的电性排斥等形成的超微粒成分12的分散浓度的实质性梯度，在基质10与光扩散性微粒20的界面附近形成折射率调制区域30，因此与通过繁杂的制造方法制造GRIN微粒而使该GRIN微粒分散的情形相比，可以以格外简单的步骤且以格外低的成本制造光扩散元件。进而，利用超微粒成分的分散浓度的实质性梯度而形成折射率调制区域，由此可使折射率在折射率调制区域30与折射率恒定区域的边界平稳地变化。进而，通过使用折射率与树脂成分及光扩散性微粒有较大不同的超微粒成分，可增大光扩散性微粒与基质(实质上为折射率恒定区域)的折射率差，且使折射率调制区域的折射率梯度陡峭。其结果，可获得具有较强的光扩散性且后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。
上述折射率调制区域30的平均厚度L优选为10nm～500nm，更优选为12nm～400nm，进而优选为15nm～300nm。根据通过本发明的制造方法所得的光扩散元件，折射率调制区域的厚度非常小，但可增大光扩散性微粒与基质的折射率差(使折射率梯度变陡峭)，且可在该折射率调制区域中使折射率连续变化。折射率调制区域30的厚度也可恒定(即，折射率调制区域也可在光扩散性微粒的周围成同心球状扩展)，厚度也可因光扩散性微粒表面的位置而不同(例如，也可如金平糖的轮廓形状)。优选折射率调制区域30的厚度因光扩散性微粒表面的位置而不同。若为这样的构成，则折射率调制区域30中可使折射率更连续变化。上述平均厚度L是折射率调制区域30的厚度因光扩散性微粒表面的位置而不同时的平均厚度，在厚度恒定的情形时，指该厚度。
优选在折射率调制区域30中，折射率可实质上连续变化。进而优选除此以外上述折射率调制区域的最外部的折射率与上述折射率恒定区域的折射率实质上相同。换言之，在通过本发明的制造方法所得的光扩散元件中，折射率从折射率调制区域向折射率恒定区域连续变化，优选折射率从光扩散性微粒向折射率恒定区域连续变化(图6)。进而优选该折射率变化是如图6所示般平稳。即，在折射率调制区域30与折射率恒定区域的边界，以能在折射率变化曲线上引出切线的形状产生变化。优选在折射率调制区域中，折射率变化的梯度会随着远离上述光扩散性微粒而变大。根据本发明的制造方法，如上所述适当地选择光扩散性微粒、基质的树脂成分及超微粒成分，由此可实现实质上连续的折射率变化。其结果，即便增大基质10(实质上为折射率恒定区域)与光扩散性微粒20的折射率差，也可抑制基质10与光扩散性微粒20的界面的反射，故而可抑制后向散射。进而，在折射率恒定区域中，折射率与光扩散性微粒20有较大不同的超微粒成分12的重量浓度相对提高，因此可增大基质10(实质上为折射率恒定区域)与光扩散性微粒20的折射率差。其结果，即便是薄膜，也可实现较大的光扩散半值角(较强的光扩散性)。因此，根据通过本发明的制造方法所得的光扩散元件，可增大折射率差而实现高浊度，且可显著抑制后向散射。另一方面，根据使用众所周知的GRIN微粒的光扩散元件，所谓多阶段聚合的GRIN微粒的制造方法会导致难以增大与基质的折射率差，也难以使折射率变化变陡峭。其结果，即便使用众所周知的GRIN微粒，也极难兼顾到较薄的厚度与较高的扩散性。另外，根据未形成折射率调制区域的以往的光扩散元件，若想要通过增大折射率差而赋予较强的光扩散性(例如，较大的光扩散半值角)，则无法消除界面上的折射率的间隙。其结果，光扩散性微粒与基质的界面上的反射所引起的后向散射增大的情形较多。根据本发明，使用ζ电位具有规定关系的光扩散性微粒与超微粒成分而在基质与光扩散性微粒的界面附近形成折射率调制区域，由此解决上述以往技术的问题，可获得具有较强的光扩散性且后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。
在一个实施方式中，在基质与光扩散性微粒的界面附近，在折射率不同的2个区域以微细凹凸状形成边界。该边界的微细凹凸的尺寸优选为光的波长以下。即，在折射率不同的2个区域之间形成尺寸为光的波长以下的微细凹凸状的边界，由此将与凹凸高度相应的实质性折射率的调制区域形成于基质与光扩散性微粒的界面附近。将用于说明该微细凹凸状的边界结构的模式图示于图7A及图7B。如图7A及图7B所示，微细凹凸状的边界25优选为凹凸的间距、凹部的深度或凸部的高度、以及凹部及凸部的形状分别不均匀。将这样的不均匀的凹凸结构形成于基质与光扩散性微粒的界面附近，由此可良好地形成折射率调制区域。上述微细凹凸状的边界中的凹凸的平均高度优选为10nm～500nm，进而优选为10nm～60nm。上述微细凹凸状的边界的凹凸的平均间距优选为100nm以下，更优选为50nm以下，进而优选为30nm以下。平均间距的下限优选为5nm，更优选为10nm。若为这样的平均间距及平均高度，则可使折射率遍及整个折射率调制区域连续变化。其结果，可获得具有较强的光扩散性且后向散射受到抑制的非常薄的光扩散元件。在这里，所谓平均间距是指规定范围内相邻的凸部彼此的顶点与顶点的水平距离的统计平均，所谓平均高度是指规定范围内的凸部的高度(自谷底至顶点为止的垂直距离)的统计平均。例如，如图7B所示，如上所述的微细凹凸状的边界包含从光扩散性微粒朝向基质呈锥状及/或针状的微细的许多突起(需要说明的是，微细凹凸状的边界在从基质侧观察时也相同，包含朝向光扩散性微粒呈锥状及/或针状的微细的许多突起)。可通过形成这样的微细凹凸状的边界而获得反射率较低的光扩散元件。需要说明的是，折射率调制区域的折射率调制功能可因微细凹凸状的边界整体的形状而表现，但进而微观观察的情形时，在边界中的上述许多突起的各个突起内，超微粒成分的分散浓度也可形成实质性梯度。
在本发明的光扩散元件中，优选基质的平均折射率nM大于光扩散性微粒的折射率nP(nM＞nP)。如在图8(a)及图8(b)中加以比较所示，在nM＞nP的情形时，与nM＜nP的情形相比，即便折射率调制区域的折射率梯度陡峭，也可更良好地抑制后向散射。Δn(＝nM-nP)优选为0.08以上，进而优选为0.10以上。Δn的上限优选为0.2。
通过本发明的制造方法所得的光扩散元件的扩散特性具有代表性的是由浊度及光扩散半值角来表示。所谓浊度表示光的扩散强度，即入射光的扩散程度。另一方面，所谓光扩散半值角表示扩散光的品质(quality)，即所扩散的光的角度范围。通过本发明的制造方法所得的光扩散元件，在浊度较高的情形时充分发挥其效果。光扩散元件的浊度优选为90％～99.9％，更优选为92％～99.9％，进而优选为95％～99.9％，特别优选为97％～99.9％。通过浊度为90％以上，而可优选地用作准直背光前扩散系统中的前光扩散元件。根据本发明，可获得具有这样的非常高的浊度且后向散射受到抑制的光扩散元件。需要说明的是，所谓准直背光前扩散系统是指液晶显示装置中，使用准直背光的光(向固定方向聚光的亮度半辐值窄(例如，3°～35°或者±1.5°～±17.5°)背光的光)，在上侧偏振板的视认侧设置有前光扩散元件的系统。
上述光扩散元件的扩散特性若由光扩散半值角来表示，则优选为10°～150°(单侧5°～75°)，更优选为10°～100°(单侧5°～50°)，进而优选为30°～80°(单侧15°～40°)。若光扩散半值角太小，则有时斜向视角(例如白色亮度)变窄。若光扩散半值角太大，则有时后向散射增加。
上述光扩散元件的厚度是可根据目的或所需的扩散特性而适当地设定。具体而言，上述光扩散元件的厚度优选为4μm～50μm，更优选为4μm～20μm。根据本发明，可获得尽管厚度如此非常薄但具有如上所述的非常高的浊度的光扩散元件。进而，若为这样的较薄的厚度，则即便弯曲也不会破裂，故而如上所述可以以卷筒状进行保管。
D.带光扩散元件的偏振板
本发明的带光扩散元件的偏振板是可通过上述A-1项～A-4项及上述B项所记载的方法而获得。本发明的带光扩散元件的偏振板具有代表性的是配置于液晶显示装置的视认侧。图9是本发明的优选实施方式的带光扩散元件的偏振板的概略剖面图。该带光扩散元件的偏振板200具有光扩散元件100及偏振片110。光扩散元件100是上述C项所记载的本发明的光扩散元件。光扩散元件100配置成在将带光扩散元件的偏振板配置于液晶显示装置的视认侧的情形时最接近视认侧。在一个实施方式中，在光扩散元件100的视认侧配置有低反射层或防反射处理层(抗反射(antireflection)处理层)(未图示)。在图示例中，带光扩散元件的偏振板200在偏振片的两侧具有保护层120及130。光扩散元件、偏振片及保护层是借助任意适当的胶粘剂层或粘合剂层而粘贴。保护层120及130的至少1个也可根据目的、偏振板的构成及液晶显示装置的构成而省略。例如，在形成光扩散元件时所使用的基材可发挥作为保护层的功能的情形时，可省略保护层120。本发明的带光扩散元件的偏振板可特别优选地用作采用准直背光前扩散系统的液晶显示装置中的视认侧偏振板。需要说明的是，由于偏振片及保护层可采用业界中的任意适当的构成，因此省略详细说明。
[实施例]
以下，通过实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不受限于这些实施例。实施例中的评价方法如下所述。另外，只要无特别记载，实施例中的“份”及“％”是重量基准。
(1)光扩散元件的厚度
利用微计测器式厚度计(Mitutoyo公司制造)测定基材与光扩散元件的合计厚度，从该合计厚度减去基材的厚度而算出光扩散元件的厚度。
(2)浊度
通过JIS7136所规定的方法，使用浊度计(村上色彩科学研究所公司制造，商品名“HN-150”)进行测定。
(3)后向散射率
将实施例及比较例中获得的光扩散元件与基材的层叠体，借助透明粘合剂贴合于黑色压克力板(住友化学公司制造，商品名“SUMIPEX”(注册商标)，厚度2mm)上，设为测定试料。利用分光亮度计(日立计测器公司制造，商品名“U4100”)测定该测定试料的积分反射率。另一方面，使用从上述光扩散元件用涂敷液去除微粒后的涂敷液，制作基材与透明涂敷层的层叠体，而设为对照试料，并以与上述相同的方式测定积分反射率(即，表面反射率)。通过从上述测定试料的积分反射率减去上述对照试料的积分反射率(表面反射率)而算出光扩散元件的后向散射率。
(4)折射率调制区域的认定
将实施例及比较例中获得的光扩散元件与基材的层叠体一面利用液氮进行冷却，一面利用切片机切片成0.1μm的厚度，设为测定试料。使用透过型电子显微镜(TEM)，观察该测定试料的光扩散元件部分的微粒状态及该微粒与基质的界面状态，将微粒与基质的界面不清晰的部分认定为折射率调制区域，在微粒与基质的界面清晰的情形时，认定为未形成折射率调制区域。
(5)光扩散半值角
从光扩散元件的正面照射激光光，利用测角光度计(goniophotometer)每隔1°测定扩散光相对于扩散角度的扩散亮度，如图10所示，在扩散的两侧测定亮度成为除激光直进透过光外的光扩散亮度的最大值的一半亮度的扩散角度，将满足该两侧的角度的(图10的角度A+角度A′)设为光扩散半值角。
(6)ζ电位的测定
使用电泳装置(MalvernInstruments公司制造)，对季戊四醇三丙烯酸酯/MIBK溶液中分散有光扩散性微粒或超微粒成分的测定试料以及实施例及比较例的涂敷液的电泳迁移率进行测定，并根据下述式(1)求出ζ电位z。需要说明的是，电泳迁移率是由激光多普勒(laserDoppler)速度测定法测定电泳时的粒子的移动速度。
z＝(UE×3η)/(f(ka)×2ε)…(1)
式(1)中，UE是电泳迁移率，η是介质的粘度，ε是介质的介电常数，f(ka)是亨利函数。
<实施例1：光扩散元件的制作>
在包含62％的作为超微粒成分的氧化锆纳米粒子(平均一次粒径10nm，平均粒径60nm，折射率2.19)的硬涂用树脂(JSR公司制造，商品名“OPSTARKZ6661”(包含MEK/MIBK))100份中，添加作为树脂成分的单体的季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有机化学工业公司制造，商品名“Biscoat#300”，折射率1.52)的50％甲基乙基酮(MEK)溶液11份、光聚合引发剂(日本BASF公司制造，商品名“Irgacure907”)0.5份、流平剂(DIC公司制造，商品名“GRANDICPC4100”)0.5份、以及作为光扩散性微粒的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒(积水化成品工业公司制造，商品名“SAX-102”，平均粒径2.5μm，折射率1.495)15份。使用搅拌机(浅田铁工股份有限公司制造，商品名“DESPA”)将该混合物搅拌30分钟而进行分散处理，制备宏观上均匀地分散有上述各成分的涂敷液。该涂敷液的固态成分浓度为55％。季戊四醇三丙烯酸酯/MIBK溶液中的氧化锆纳米粒子的ζ电位为+32.3mV，PMMA微粒的ζ电位为+1.1mV。进而，该刚制备后不久(自制备1小时后)的涂敷液中的PMMA微粒的ζ电位为+14.4mV，将该涂敷液在室温(25℃)下静置24小时后的PMMA微粒的ζ电位为+7.5mV(刚制备后不久的52％)，ζ电位的下降度为6.9mV。ζ电位下降的事实暗示在涂敷液中，微观上在光扩散性微粒的表面附近形成有超微粒成分的存在比率随着远离光扩散性微粒而提高的浓度调制区域。
将上述涂敷液利用搅拌机搅拌后，使用棒涂机涂敷在具有TAC膜(富士胶片公司制造，商品名“Fujitac”，厚度40μm)的基材上，100℃下干燥1分钟后，照射累计光量300mJ/cm2的紫外线，获得厚度为11μm的光扩散元件。将所得的光扩散元件供于上述(1)～(6)的评价。进而，将光扩散性微粒附近的TEM照片示于图11。根据图11可知，在该光扩散元件中，在基质与光扩散性微粒的界面附近形成有折射率调制区域。需要说明的是，所得的光扩散元件中的基质的平均折射率nM与光扩散性微粒的折射率nP之差为0.12(nM＞nP)。另外，根据TEM图像算出距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系，结果确认到超微粒成分的分散浓度的梯度会随着远离光扩散性微粒而变大。
<比较例1>
将光扩散性微粒变更为硅酮树脂微粒(MomentivePerformanceMaterials公司制造，商品名“Tospearl120”，平均粒径2.0μm，折射率1.43)，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为11μm的光扩散元件。需要说明的是，季戊四醇三丙烯酸酯/MIBK溶液中的硅酮树脂微粒的ζ电位为-31mV。进而，刚制备后不久(自制备1小时后)的涂敷液中的硅酮树脂微粒的ζ电位为+18.5mV，将该涂敷液在室温(25℃)下静置24小时后的硅酮树脂微粒的ζ电位为+17.6mV(刚制备后不久的90％)，ζ电位的下降度为0.9mV。
将所得的光扩散元件供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。进而，将光扩散性微粒附近的TEM照片示于图12。根据图12可知，在该光扩散元件中，基质与光扩散性微粒的界面清晰，未形成折射率调制区域。
[表1]
<实施例2：向液晶显示装置中的应用>
从具有多区域型VA模式的液晶单元的市售液晶电视(SONY公司制造，BRAVIA20型，商品名“KDL20J3000”)取出液晶单元。在该液晶单元的两侧，将市售的偏振板(日东电工公司制造，商品名“NPF-SEG1423DU”)以各偏振片的吸收轴正交的方式加以贴合。更具体而言，以背光侧偏振板的偏振片的吸收轴方向成为垂直方向(相对于液晶面板的长边方向为90°)且视认侧偏振板的偏振片的吸收轴方向成为水平方向(相对于液晶面板的长边方向为0°)的方式进行贴合。进而，将实施例1的光扩散元件从基材转印并贴合于视认侧偏振板的外侧，制作液晶面板。
另一方面，在PMMA片材的单面，使用转印辊对双凸透镜的图案进行熔融热转印。对与形成有透镜图案的面相反侧的面(平滑面)，以使光仅透过透镜的焦点的方式，进行铝的图案蒸镀，形成开口部的面积比率7％(反射部的面积比率93％)的反射层。如此制作聚光元件。作为背光光源使用冷阴极荧光灯(索尼公司制造，BRAVIA20J的CCFL)，在该光源安装聚光元件，制作射出准直光的平行光光源装置(背光单元)。
向上述液晶面板装配上述背光单元而制作准直背光前扩散系统的液晶显示装置。对所得的液晶显示装置，在暗处进行白显示及黑显示，目视观察其显示状态。其结果，在从倾斜方向观察的情形时，表现出明处的黑显示较黑且暗处的白显示的亮度较高的良好显示特性。
<比较例2>
使用比较例1的光扩散元件，除此以外，以与实施例2相同的方式制作液晶显示装置。对所得的液晶显示装置，在暗处进行白显示及黑显示，目视观察其显示状态。其结果，在从倾斜方向观察的情形时，暗处的白显示的亮度较高，但明处的黑显示看起来发白。
<评价>
由单体溶液中的超微粒成分的ζ电位与光扩散性微粒的ζ电位为相同符号的涂敷液所得的实施例1的光扩散元件，形成有折射率调制区域。另一方面，由单体溶液中的超微粒成分的ζ电位与光扩散性微粒的ζ电位为不同符号的涂敷液所得的比较例1的光扩散元件，未形成折射率调制区域。其结果，实施例1的光扩散元件与比较例1的光扩散元件相比，光扩散半值角、浊度及后向散射率均优异。实施例1的光扩散元件在用作准直背光前扩散系统的液晶显示装置的前扩散元件的情形时，表现出非常优异的显示特性。另一方面，比较例1的光扩散元件在用作准直背光前扩散系统的液晶显示装置的前扩散元件的情形时，确认到明处的黑显示发白的问题。
[产业上的可利用性]
通过本发明的制造方法所得的光扩散元件及带光扩散元件的偏振板，可优选地用于液晶显示装置的视认侧部件、液晶显示装置的背光用部件、照明器具(例如有机EL、LED)用扩散部件。
【主要元件符号说明】
10基质
11树脂成分
12超微粒成分
20光扩散性微粒
30折射率调制区域
100光扩散元件
110偏振片
120保护层
130保护层
200带光扩散元件的偏振板

Claims (18)

1.一种光扩散元件的制造方法，其包括如下工序：
将包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂进行混合的工序；以及
使该单体聚合的工序；并且
将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该光扩散性微粒的ζ电位与将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该超微粒成分的ζ电位为相同符号，
该制造方法的特征在于，还包括
使所述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低至所述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位的60％以下的工序。
2.一种光扩散元件的制造方法，其包括如下工序：
将包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂进行混合的工序；以及
使该单体聚合的工序；并且
将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该光扩散性微粒的ζ电位与将该单体溶解在该溶剂中所得的溶液中的该超微粒成分的ζ电位为相同符号，
该制造方法的特征在于，还包括
使所述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位从所述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低6mV以上的工序。
3.如权利要求1或2所述的光扩散元件的制造方法，其中，
降低所述ζ电位的工序包含选自由如下处理所组成的组的至少一种处理：将所述混合液在室温下静置10小时以上、对所述混合液实施选自超声波处理及利用搅拌机的分散处理的处理、以及对所述混合液实施加热处理。
4.如权利要求1或2所述的光扩散元件的制造方法，其中，
在降低所述ζ电位的工序之后，还包括将所述混合液中的光扩散性微粒的浓度进行均匀化的工序。
5.如权利要求1或2所述的光扩散元件的制造方法，其中，
所述超微粒成分的平均一次粒径为1nm～100nm。
6.如权利要求1或2所述的光扩散元件的制造方法，其中，包括如下工序：
制备包含所述基质形成材料及所述光扩散性微粒的涂敷液的工序；
一面搬送长条状的基材，一面在该基材上涂布该涂敷液的工序；以及
一面搬送涂布有该涂敷液的基材，一面使该涂敷液中的所述树脂成分的单体聚合的工序。
7.如权利要求1或2所述的光扩散元件的制造方法，其中，
在所述混合工序之后、所述聚合工序之前，还包括在该混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的表面附近，形成该超微粒成分的存在比率随着远离该光扩散性微粒而变高的浓度调制区域的工序。
8.一种带光扩散元件的偏振板的制造方法，其中，包括如下处理：
将通过权利要求1～7中任意一项所述的制造方法所得的光扩散元件与偏振板进行贴合。
9.一种带光扩散元件的偏振板，其由如权利要求8所述的制造方法而得到。
10.一种光扩散元件，其由权利要求1～7中任意一项所述的制造方法而得到，该光扩散元件具有基质及分散在该基质中的光扩散性微粒，在该基质与该光扩散性微粒的界面附近，形成有折射率实质上连续变化的折射率调制区域。
11.一种光扩散元件形成用混合液，其是用于形成光扩散元件的混合液，其中，该光扩散元件形成用混合液具有：包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂，其特征在于，
在该光扩散性微粒的表面附近，具有该超微粒成分的存在比率随着远离该光扩散性微粒而变高的浓度调制区域。
12.一种光扩散元件形成用混合液的制造方法，其是权利要求11的光扩散元件形成用混合液的制造方法，该制造方法包括如下工序：
将包含树脂成分的单体及超微粒成分的基质形成材料、光扩散性微粒及溶解该单体的溶剂进行混合的工序；以及
在该混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的表面附近外部，形成该超微粒成分的存在比率随着远离该光扩散性微粒而变高的浓度调制区域。
13.如权利要求12所述的光扩散元件形成用混合液的制造方法，其中，
使所述单体溶解于所述溶剂中所得的溶液中的光扩散性微粒的ζ电位与将所述单体溶解于所述溶剂中所得的溶液中的超微粒成分的ζ电位为相同符号。
14.如权利要求12或者13所述的光扩散元件形成用混合液的制造方法，其中，
所述浓度调制区域形成工序包括如下处理：使所述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低至所述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位的60％以下。
15.如权利要求12或者13所述的光扩散元件形成用混合液的制造方法，其中，
所述浓度调制区域形成工序包括如下处理：使所述混合工序中制备的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位从所述混合工序中刚制备后不久的混合液中的光扩散性微粒的ζ电位降低6mV以上。
16.如权利要求12或者13所述的光扩散元件形成用混合液的制造方法，其中，
所述浓度调制区域形成工序包含选自由如下处理所组成的组的至少一种处理：将所述混合液在室温下静置10小时以上、对所述混合液实施超声波处理、以及对所述混合液实施加热处理。
17.如权利要求12或者13所述的光扩散元件形成用混合液的制造方法，其中，
在所述浓度调制区域形成工序之后，还包括将所述混合液中的光扩散性微粒的浓度进行均匀化的工序。
18.如权利要求12或者13所述的光扩散元件形成用混合液的制造方法，其中，
所述超微粒成分的平均一次粒径为1nm～100nm。
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