CN103364854A - 各向异性光扩散膜及各向异性光扩散膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够通过具有规定的百叶结构而使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状的各向异性光扩散膜及其制造方法。一种具有百叶结构的长条状的各向异性光扩散膜等,其中,百叶结构是由折射率不同的多个板状区域构成且折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替配置而成的百叶结构,并且,从膜上方观察时,百叶结构中的板状区域的延伸方向与膜的长边方向所构成的锐角为80°以下的值。
Description
技术领域
本发明涉及各向异性光扩散膜及各向异性光扩散膜的制造方法。
特别涉及一种能够通过具有规定的百叶结构而使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状的各向异性光扩散膜以及其制造方法。
背景技术
以往,例如在液晶显示装置等所属的光学技术领域中,提出了使用对于来自特定的方向的入射光能够向特定的方向扩散,对于来自其之外的方向的入射光能够保持原样直行透射的各向异性光扩散膜。
作为这样的各向异性光扩散膜,已知有各种形态,特别广泛使用的是具有将折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替配置而成的百叶结构的各向异性光扩散膜(例如,专利文献1~2)。
即,专利文献1中公开了一种光控制板(各向异性光扩散膜),其特征在于,是塑料片,对该片选择性散射2种以上的角度范围的入射光。
另外,专利文献1中公开了一种光控制板(各向异性光扩散膜)的制造方法,其特征在于,由第1工序和第2工序构成,根据需要重复第2工序,上述第1工序是将由各折射率间有差值的分子内具有1个以上的聚合性碳-碳双键的多个化合物构成的树脂组合物维持成膜状,从特定的方向照射紫外线使该组合物固化;上述第2工序是将树脂组合物呈膜状地维持在得到的固化物上,从与第1工序不同的方向照射紫外线使其固化。
另外,如图17所示,专利文献2中公开了一种光控制板(各向异性光扩散膜)的制造方法,其是以特定的入射角度将入射的光选择性地散射,其中,包括:将含有在各分子内具有聚合性碳-碳键且折射率互相不同的至少2种化合物的光聚合性组合物维持在具有规定的长度和宽度的膜状体204上;将线状光源201以与膜状体204对置地、光源的长轴方向与长度方向交叉延伸的方式进行配置;将照射角度限定机构202配置于光源201和膜状体204之间,上述照射角度限定机构202是用于以由膜状体204的宽度方向位置预先决定的角度将来自光源201的光照射到膜状体204的一部分;一边使膜状体204相对于光源201和限定机构202在其长度方向上相对移动,一边以规定的照射角度对膜状体204的全部长度照射来自光源201的光而使膜状体204固化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭63-309902号公报(权利要求书)
专利文献2:日本特开平2-67501号公报(权利要求书)
发明内容
然而,在专利文献1~2中,在制造长条状的各向异性光扩散膜时,通过一边用输送机等移动由各向异性光扩散膜用组合物构成的涂布层,一边对该涂布层使用线状光源照射活性能量线,从而制造具有规定的百叶结构的各向异性光扩散膜。
因此,专利文献1~2中存在如下的问题:虽然能够得到使入射光在涂布层的移动方向、即沿膜的长边方向的方向发生各向异性光扩散的各向异性光扩散膜,但是无法得到使入射光在与膜的长边方向正交的方向发生各向异性光扩散的各向异性光扩散膜。
若更具体地说明,则为了得到使入射光在与膜的长边方向正交的方向发生各向异性光扩散的各向异性光扩散膜,需要形成由在膜的长边方向延伸的板状区域构成的百叶结构。
因此,在专利文献1~2中为了形成上述的百叶结构,则以线状光源的长轴方向为沿涂布层的移动方向的方向的方式配置线状光源。
但是,即使如上所述地配置线状光源,从涂布层的移动方向截面观察时,根据涂布层的表面的宽度方向的各位置,来自线状光源的活性能量线需要以不同的角度进行照射,所以得到的各向异性光扩散膜的光扩散特性不均匀。
因此,在对比文献1~2中,要想得到使入射光在与其长边方向正交的方向发生各向异性光扩散的长条状的各向异性光扩散膜,首先需要得到具有从上面观察膜时沿宽度方向配置板状区域而成的百叶结构的各向异性光扩散膜。接着,需要将它们裁断,改变90°方向连接多个各向异性光扩散膜。因此,存在在接缝部分光扩散性不均匀,或膜的强度易于降低之类的问题。
在这样的状况下,寻求容易应用于大画面屏幕等、且不产生接缝等的问题的长条状的各向异性光扩散膜。
即,寻求与以往的使入射光在膜的长边方向发生各向异性光扩散的各向异性光扩散膜不同的、能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状的各向异性光扩散膜。
因此,本发明的发明人等鉴于上述的事实,经过深入反复研究,发现通过实施规定的制造方法,能够形成由在膜的长边方向、或其附近的方向延伸的板状区域构成的百叶结构,从而完成本发明。
即,本发明的目的在于提供一种通过具有规定的百叶结构,能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状的各向异性光扩散膜及其制造方法。
根据本发明,提供一种各向异性光扩散膜,其特征在于,是具有百叶结构的长条状的各向异性光扩散膜,百叶结构是由折射率不同的多个板状区域构成且折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替配置而成的百叶结构,并且,从膜上方观察时,百叶结构中的板状区域的延伸方向与膜的长边方向所构成的锐角为80°以下的值,从而能够解决上述的问题。
即,如果是本发明的各向异性光扩散膜,则由于具有在膜的长边方向、或其附近的方向延伸的板状区域构成的百叶结构,所以能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散。
因此,能够在不像以往那样连接多个各向异性光扩散膜的情况下得到使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状的各向异性光扩散膜。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜时,优选使各向异性光扩散膜中的短边方向的长度为0.1~3m的范围内的值,并且,使长边方向的长度为3m以上的值。
通过这样地构成,能够得到可使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状且大面积的各向异性光扩散膜。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜时,优选卷绕成卷状。
通过这样地构成,能够得到可使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状且更大面积的各向异性光扩散膜。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜时,优选使各向异性光扩散膜中的膜厚为100~500μm的范围内的值。
通过这样地构成,能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向有效地发生各向异性光扩散。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜时,优选使折射率不同的板状区域的宽度分别为0.1~15μm的范围内的值,并且将该板状区域相对于膜厚方向以恒定的倾斜角进行平行配置。
通过这样地构成,能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向有效地发生各向异性光扩散。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜时,优选使各向异性光扩散膜的原材料为含有折射率不同的2种聚合性化合物的各向异性光扩散膜用组合物。
通过这样地构成,能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向进一步有效地发生各向异性光扩散。
另外,本发明的其它的方式是一种各向异性光扩散膜的制造方法,其特征在于,是具有将折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替配置而成的百叶结构的长条状的各向异性光扩散膜的制造方法,包括下述工序(a)~(c)。
(a)准备包含折射率不同的2种聚合性化合物的各向异性光扩散膜用组合物的工序
(b)对加工片涂布各向异性光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序
(c)介由用于使照射光发生各向异性光扩散的各向异性光扩散元件对涂布层照射作为平行光的活性能量线,从膜上方观察时,以百叶结构中的所述板状区域的延伸方向与膜的长边方向所构成的锐角为80°以下的值的方式形成所述百叶结构的工序。
附图说明
图1的图1(a)~(b)是为了说明各向异性光扩散膜中的百叶结构的概略而提供的图。
图2的图2(a)~(b)是为了说明各向异性光扩散膜中的入射角度依赖性、各向异性以及开口角而提供的图。
图3的图3(a)~(b)是为了说明百叶结构而提供的图。
图4的图4(a)~(b)是为了说明百叶结构而提供的其它的图。
图5的图5(a)~(b)是为了说明活性能量线照射工序而提供的图。
图6的图6(a)~(b)是为了说明各向异性光扩散元件的光扩散方向而提供的图。
图7的图7(a)~(b)是为了对各向异性光扩散元件的具体例进行说明而提供的图。
图8是为了说明活性能量线照射工序而提供的其它的图。
图9是为了说明用于照射作为平行光的活性能量线的照射装置的构成而提供的图。
图10的图10(a)~(b)是为了对其他的活性能量线照射的方式进行说明而提供的图。
图11是为了说明实施例1的长条状的各向异性光扩散膜的构成而提供的图。
图12的图12(a)~(b)是说明实施例1的长条状的各向异性光扩散膜中的截面的样子的照片。
图13的图13(a)~(b)是为了说明实施例1的长条状的各向异性光扩散膜的光扩散特性而提供的光谱图和照片。
图14是为了说明比较例1的长条状的各向异性光扩散膜的构成而提供的图。
图15的图15(a)~(b)是说明比较例1的长条状的各向异性光扩散膜中的截面的样子的照片。
图16的图16(a)~(b)是为了说明比较例1的长条状的各向异性光扩散膜的光扩散特性而提供的光谱图和照片。
图17是为了对使用了以往的线状光源的各向异性光扩散膜的制造方法进行说明而提供的图。
附图标记
1:涂布层,2:加工片,10:各向异性光扩散膜,12:折射率相对高的板状区域,13:百叶结构,13’:百叶结构的边界面,14:折射率相对低的板状区域,50:作为平行光的活性能量线,50’:具有各向异性的活性能量线,60:各向异性光扩散元件,62:线性菲涅尔透镜,70:线状光源,80:照射装置,82:光源,84:透镜
具体实施方式
本发明的实施方式是一种各向异性光扩散膜,其特征在于,是具有百叶结构的长条状的各向异性光扩散膜,百叶结构是由折射率不同的多个板状区域构成且折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替配置而成的百叶结构,并且,从膜上方观察时,百叶结构中的板状区域的延伸方向与膜的长边方向所构成的锐角为80°以下的值。
以下,适当参照附图具体说明本发明的实施方式,为了容易理解所述的说明,首先,对各向异性光扩散膜中的光扩散的基本原理进行说明。
1.各向异性光扩散膜中的光扩散的基本原理
首先,使用图1~2,对各向异性光扩散膜中的光扩散的基本原理进行说明。
首先,图1(a)中示出了各向异性光扩散膜10的俯视图(平面图),图1(b)示出了将图1(a)所示的各向异性光扩散膜10沿点线A-A在垂直方向进行切割,从箭头方向观察切割面时的各向异性光扩散膜10的剖视图。
另外,图2(a)表示各向异性光扩散膜10的整体图,图2(b)表示从X方向观察图2(a)的各向异性光扩散膜10时的剖视图。
如所述图1(a)的平面图所示,各向异性光扩散膜10具备百叶结构13,其是折射率相对高的板状区域12与折射率相对低的板状区域14在沿膜面的任意一个方向交替平行配置而成的。
换言之,将膜载置于水平面上时,在膜面上具备由沿水平方向延伸而成的板状区域构成的百叶结构。
另外,如图1(b)的剖视图所示,折射率相对高的板状区域12和折射率相对低的板状区域14分别具有规定的厚度,在各向异性光扩散膜10的法线方向(膜厚方向)也保持交替地平行配置的状态。
由此,如图2(a)所示,入射角在光扩散入射角度区域内时,推断入射光被各向异性光扩散膜10所扩散。
即,如图1(b)所示,相对于百叶结构13的边界面13’,入射光相对于各向异性光扩散膜10的入射角为平行至规定的角度范围的值、即为光扩散入射角度区域内的值时,推断入射光(52、54)在方向发生改变的同时沿膜厚方向穿过百叶结构内的折射率相对高的板状区域12的内部,从而,出光面侧的光的行进方向变得不同。
其结果,推断入射角在光扩散入射角度区域内时,入射光被各向异性光扩散膜10所扩散而成为扩散光(52’、54’)。
另一方面,入射光相对于各向异性光扩散膜10的入射角超出光扩散入射角度区域的情况下,如图1(b)所示,推断入射光56不被各向异性光扩散膜所扩散,保持原样透射各向异性光扩散膜10而成为透射光56’。
应予说明,在本发明中,“光扩散入射角度区域”是指使来自点光源的入射光相对于各向异性光扩散膜的角度发生变化时与射出扩散光相对应的入射光的角度范围。
另外,如图2(a)所示,所述“光扩散入射角度区域”是指在各向异性光扩散膜中由各向异性光扩散膜中的百叶结构的折射率差、倾斜角等所决定的角度区域。
根据以上的基本原理,具备百叶结构13的各向异性光扩散膜10例如如图2(a)所示在光的透射和扩散中可以发挥入射角度依赖性。
另外,本发明的各向异性光扩散膜的特征在于具有“各向异性”,在本发明中,如图2(a)所示,所谓“各向异性”是指入射光被膜扩散时,具有在扩散的射出光中的与膜平行的面内的该光的扩散程度(扩散光的扩散形状)根据同面内的方向而不同的性质。
更具体而言,如图2(a)所示,对于包含在入射光的成分中、与沿着沿膜面的任意一个方向延伸的百叶结构的朝向垂直的成分,选择性的产生光的扩散,另一方面,对于包含在入射光的成分中、与沿着沿膜面的任意一个方向延伸的百叶结构的朝向平行的成分,难以产生光的扩散,所以实现了各向异性光扩散。
因此,各向异性光扩散膜中的扩散光的扩散形状如图2(a)所示为大致椭圆状。
另外,如上所述,有助于各向异性光扩散的入射光的成分主要是与沿着沿膜面的任意一个方向延伸的百叶结构的朝向垂直的成分,所以如图2(b)所示,在本发明中,称为入射光的“入射角θ1”时,是指与沿着沿膜面的任意一个方向延伸的百叶结构的朝向垂直的成分的入射角。另外,此时,入射角θ1是指将相对于各向异性光扩散膜的入射侧表面的法线的角度设为0°时的角度(°)。
另外,在本发明中,“光扩散角度区域”是指相对于各向异性光扩散膜,在入射光被最大扩散的角度固定点光源,在该状态下得到的扩散光的角度范围。
并且,在本发明中,“扩散光的开口角”是指所述的“光扩散角度区域”的宽度,如图2(b)所示,是指从与沿着沿膜面的任意一个方向延伸的百叶结构的朝向平行的方向X观察膜的截面时的扩散光的开口角θ2。
另外,如图2(a)所示,各向异性光扩散膜在入射光的入射角包含在光扩散入射角度区域的情况下,即使该入射角不同时,在出光面侧也能够得到几乎相同的光扩散。
因此,可以说得到的各向异性光扩散膜具有使光集中在规定位置的聚光作用。
此外,认为百叶结构内的高折射率区域12的内部的入射光的方向变化是图1(b)所示那样的通过全反射而呈直线状曲折地变化方向的阶跃折射型、以及呈曲线状变化方向的梯度折射型。
另外,在图1(a)和(b)中,为了简便,将折射率相对高的板状区域12和折射率相对低的板状区域14的界面用直线表示,但实际上,界面是稍微曲折的,各板状区域形成有伴随着分支、消失的复杂的折射率分布结构。
其结果,推断这些对光扩散特性有复杂的作用。
2.百叶结构
(1)折射率
在百叶结构中,优选将折射率不同的板状区域间的折射率的差、即相对高折射率的板状区域的折射率与相对低折射率的板状区域的折射率的差设为0.01以上的值。
该理由是,通过将上述折射率的差设为0.01以上的值,能够使入射光稳定地在百叶结构内反射,进一步提高来自百叶结构的入射角度依赖性。
更具体而言,若上述折射率的差为小于0.01的值,则入射光在百叶结构内进行全反射的角度域狭窄,有时入射角度依赖性过度降低。
因此,更优选使百叶结构中的折射率不同的板状区域间的折射率的差为0.05以上的值,进一步优选为0.1以上的值。
此外,高折射率板状区域的折射率与低折射率板状区域的折射率的差越大越优选,但从选定可形成百叶结构的材料的观点出发,认为0.3左右为上限。
另外,在百叶结构中,优选将折射率相对高的板状区域的折射率设为1.5~1.7的范围内的值。
该理由是,若高折射率板状区域的折射率为小于1.5的值,则与低折射率板状区域的差过小,有时难以得到所希望的百叶结构。另一方面是因为,若高折射率板状区域的折射率为超过1.7的值,则有时各向异性光扩散膜用组合物中的材料物质间的相容性变得过低。
因此,更优选将百叶结构中的高折射率板状区域的折射率设为1.52~1.65的范围内的值,进一步优选为1.55~1.6的范围内的值。
应予说明,高折射率板状区域的折射率例如可基于JIS K0062来测定。
另外,在百叶结构中,优选将折射率相对低的板状区域的折射率设为1.4~1.5的范围内的值。
该理由是,若上述低折射率板状区域的折射率为小于1.4的值,则有时使得到的光扩散膜的刚性降低。另一方面是因为,若上述低折射率板状区域的折射率为超过1.5的值,则与高折射率板状区域的折射率的差过小,有时难以得到所希望的百叶结构。
因此,更优选将百叶结构中的低折射率板状区域的折射率设为1.42~1.48的范围内的值,进一步优选为1.44~1.46的范围内的值。
应予说明,低折射率板状区域的折射率例如可基于JIS K0062来测定。
(2)宽度
另外,如图3(a)所示,在百叶结构13中,优选将折射率不同的高折射率板状区域12和低折射率板状区域14的宽度(S1、S2)分别设为0.1~15μm的范围内的值。
该理由是,通过将这些板状区域的宽度设为0.1~15μm的范围内的值,能够使入射光更稳定地在百叶结构内反射,进一步有效地提高来自百叶结构的入射角度依赖性。
即,这是因为,若所述板状区域的宽度为小于0.1μm的值,则有时无论入射光的入射角度,如何都难以显示出光扩散。另一方面是因为,若所述宽度为超过15μm的值,则在百叶结构内直行的光增加,有时扩散光的均匀性差。
因此,在百叶结构中,更优选将折射率不同的板状区域的宽度分别设为0.5~10μm的范围内的值,进一步优选为1~5μm的范围内的值。
应予说明,构成百叶的板状区域的宽度、长度等可采用光学数字显微镜通过观察膜截面来测定。
(3)倾斜角
另外,如图3(a)所示,在百叶结构中,折射率不同的多个高折射率板状区域12和多个低折射率板状区域14优选在膜厚方向分别以恒定的倾斜角θa平行配置而成。
该理由是,通过使板状区域的各倾斜角θa恒定,不仅能够与膜面的位置无关地发挥均匀的各向异性光扩散性,还能够使入射光更加稳定地在百叶结构内反射,进一步提高来自百叶结构的入射角度依赖性。
应予说明,θa是指将相对于膜表面的法线的角度设为0°时的板状区域的倾斜角(°),上述相对于膜表面的法线的角度是在与沿着沿膜面的任意一个方向延伸的百叶结构垂直的面切割膜时的截面上测定的。
更具体而言,如图3(a)所示,是指百叶结构的上端面的法线与板状区域的最上部所呈的角度中窄侧的角度。应予说明,如图3(a)所示,按照以板状区域向右侧倾斜时的倾斜角为基准,以板状区域向左侧倾斜时的倾斜角为负进行标识。
另外,如图3(b)所示,百叶结构的折射率不同的板状区域(12、14)优选沿膜的膜厚方向从上方向下方弯曲。
该理由是,通过使板状区域弯曲,能够使百叶结构中的反射和透射的平衡复杂化,从而有效扩大扩散光的开口角。
应予说明,认为这样的弯曲的百叶结构可通过使在涂膜的厚度方向的利用紫外线的聚合反应速度迟缓而得到。
具体而言,能够通过抑制从平行光的光源射出的紫外线的照度,以低速移动被照射的状态的涂膜而形成。
(4)厚度
另外,百叶结构的厚度、即图3(a)~(b)所示的膜表面的法线方向的百叶结构存在部分的长度L1优选为50~500μm的范围内的值。
该理由是,通过将百叶结构的厚度设为上述范围内的值,能够稳定地确保沿膜厚方向的百叶结构的长度,使入射光更稳定地在百叶结构内反射,从而进一步提高来自百叶结构的光扩散角度区域内的扩散光的强度的均匀性。
即,这是因为,若上述百叶结构的厚度L1为小于50μm的值,则百叶结构的长度不足,在百叶结构内直行的入射光增加,有时难以得到光扩散角度区域内的扩散光的强度的均匀性。另一方面是因为,若上述百叶结构的厚度L1为超过500μm的值,则对各向异性光扩散膜用组合物照射活性能量线而形成百叶结构时,有时由于初期形成的百叶结构使光聚合的行进方向发生扩散,从而难以形成所希望的百叶结构。
因此,更优选将百叶结构的厚度L1设为70~300μm的范围内的值,进一步优选为80~200μm的范围内的值。
(5)在膜内的板状区域的延伸方向
另外,本发明的各向异性光扩散膜的特征在于,如图4(a)所示,从膜上方观察时,百叶结构13中的板状区域(12、14)的延伸方向N与膜的长边方向E1’所构成的锐角θb为80°以下的值。
该理由是,通过使百叶结构13中的板状区域(12、14)的延伸方向N为这样的方向,能够使入射光在与膜的长边方向E1’正交的方向、或者其附近的方向发生各向异性光扩散。
因此,如果为本发明的各向异性光扩散膜,则如后述的实施例1所示,能够在不连接多个各向异性光扩散膜的情况下得到能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状的各向异性光扩散膜。
即,如背景技术中记载的那样,具有本发明的光扩散特性的长条状的各向异性光扩散膜是不能通过使用以往的线状光源的制造方法而得到的。
因此,以往,为了得到具有本发明的光扩散特性的长条状的各向异性光扩散膜时,需要制造多个使入射光在与其长边方向平行的方向发生各向异性光扩散的各向异性光扩散膜,将其旋转90°,并且横向并列,分别将它们连接。
而且,此时,可观察到在接缝部分光扩散性变得不均匀,或膜的强度易于降低之类的问题。
在该方面,如果是本发明的各向异性光扩散膜,则能够根本上解决上述的问题。
因此,本发明的各向异性光扩散膜例如在大面积的投影屏幕中使来自菲涅尔透镜的光沿上下方向扩散的用途等中是非常重要的。
另外,从膜上方观察时,更优选将百叶结构13中的板状区域(12、14)的延伸方向与膜的长边方向E1’所构成的锐角θb设为0~45°的范围内的值,进一步优选为0~10°的范围内的值。
3.膜厚
另外,优选将各向异性光扩散膜的膜厚设为100~500μm的范围内的值。
该理由是,通过将各向异性光扩散膜的膜厚设为上述范围内的值,能够使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向更有效地各向异性光扩散。
即,这是因为,若上述膜厚为小于100μm的值,则在膜内形成的膜厚方向中的百叶结构的长度变得过短,在百叶结构内直行的入射光增加,有时难以得到充分的入射角度依赖性。另一方面是因为,若上述膜厚为超过500μm的值,则有时由于长时间照射照射光,所以批量生产率过度降低,照射光被初期形成的百叶结构所扩散,难以形成所希望的百叶结构。
因此,更优选将各向异性光扩散膜的膜厚设为130~300μm的范围内的值,进一步优选设为150~250μm的范围内的值。
应予说明,在各向异性光扩散膜的膜厚方向,例如表层部等也可以是不存在百叶结构的部分。
因此,各向异性光扩散膜的膜厚为与百叶结构的厚度L1相等或其以上。
4.膜的形状
另外,如图4(a)所示,优选将各向异性光扩散膜10中短边方向的长度L2设为0.1~3m的范围内的值,并且将长边方向的长度L3设为3m以上的值。
该理由是,通过将膜设为这样的形状,能够得到可使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状且大面积的各向异性光扩散膜。
因此,从更实用的观点出发,更优选将短边方向的长度L2设为0.3~2.5m的范围内的值,进一步优选设为0.5~2m的范围内的值。
另外,对于长边方向的长度L3,更优选设为15m以上的值,进一步优选为30m以上的值。
应予说明,L3的上限没有特别限制,但若考虑膜的保管、运输等,则为1000m左右。
另外,如图4(b)所示,各向异性扩散膜10优选卷绕成卷状而成。
该理由是,通过制成卷状,能够得到可使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散的长条状且更大面积的各向异性光扩散膜。
另外,这是因为,能够提高保管、携带时的操作性,并且能够提高在各向异性光扩散膜上形成其他光学功能层、或与其他光学部件贴合时的操作性。
5.制造方法
另外,本发明的各向异性光扩散膜例如可通过包括下述工序(a)~(c)的制造方法来制造。
(a)准备含有折射率不同的2种聚合性化合物的各向异性光扩散膜用组合物的工序
(b)对加工片涂布各向异性光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序
(c)介由用于使照射光各向异性光扩散的各向异性光扩散元件对涂布层照射作为平行光的活性能量线,形成由沿规定的方向延伸的板状区域构成的百叶结构的工序
以下,对上述制造方法,边参照附图边进行具体说明。
(1)工序(a):各向异性光扩散膜用组合物的准备工序
工序(a)是准备规定的各向异性光扩散膜用组合物的工序。
更具体而言,优选将折射率不同的2种聚合性化合物在40~80℃的高温条件下进行搅拌,制成均匀的混合液。
另外,与此同时,优选通过向混合液中,根据需要添加光聚合引发剂等添加剂后,搅拌至均匀,同时以成为所希望的粘度的方式,根据需要进一步添加稀释溶剂,从而得到各向异性光扩散膜用组合物的溶液。
以下,对工序(a)进行具体说明。
(1)-1高折射率聚合性化合物
(i)种类
折射率不同的2种聚合性化合物中折射率相对高的聚合性化合物(以下,有时称为(A)成分)的种类没有特别限定,但优选其主成分为含有多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯。
该理由是,可推断通过含有特定的(甲基)丙烯酸酯作为(A)成分,能够使(A)成分的聚合速度比折射率相对低的聚合性化合物(以下,有时称为(B)成分)的聚合速度快,使这些成分间的聚合速度产生规定的差,有效降低两成分的共聚性。
其结果,进行光固化时,能够形成由(A)成分形成的板状区域和由(B)成分形成的板状区域交替延伸的、所谓百叶结构。
另外,可推断通过含有特定的(甲基)丙烯酸酯作为(A)成分,能够在单体的阶段中具有与(B)成分充分的相容性,同时在聚合的过程中多个连接的阶段使与(B)成分的相容性降低至规定的范围,进一步高效地形成百叶结构。
并且,通过含有特定的(甲基)丙烯酸酯作为(A)成分,能够增加百叶结构中的由(A)成分形成的板状区域的折射率,将与由(B)成分形成的板状区域的折射率的差调节为规定以上的值。
因此,通过含有特定的(甲基)丙烯酸酯作为(A)成分,能够与后述的(B)成分的特性一起高效地得到具备折射率不同的板状区域交替延伸的百叶结构的各向异性光扩散膜。
应予说明,“含有多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯”是指在(甲基)丙烯酸酯的酯残基部分具有多个芳香环的化合物。
另外,“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸和甲基丙烯酸双方。
另外,对于作为这样的(A)成分的含有多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯而言,例如可举出(甲基)丙烯酸联苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸蒽酯、(甲基)丙烯酸苄基苯酯、(甲基)丙烯酸联苯基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸萘基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸蒽基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸苄基苯基氧基烷基酯等,或芳香环上的氢原子的一部分被卤素、烷基、烷氧基、卤代烷基等取代而得的物质等。
另外,对于作为(A)成分的含有多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯而言,优选包含含有联苯环的化合物,特别优选包含下述通式(1)表示的联苯化合物。
(通式(1)中,R1~R10各自独立,R1~R10中的至少一个为下述通式(2)表示的取代基,剩余为氢原子、羟基、羧基、烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基烷基、羧基烷基以及卤素原子中的任一个取代基。)
(通式(2)中,R11为氢原子或者甲基,碳原子数n为1~4的整数,重复数m为1~10的整数。)
该理由是,推断通过含有具有特定的结构的联苯化合物作为(A)成分,能够使(A)成分和(B)成分的聚合速度产生规定的差,将(A)成分与(B)成分的相容性降低至规定的范围,降低两成分彼此的共聚性。
另外,能够增加百叶结构中的由(A)成分形成的板状区域的折射率,将与由(B)成分形成的板状区域的折射率的差更容易地调节为规定以上的值。
另外,通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基烷基、以及羧基烷基中的任一种的情况下,优选使其烷基部分的碳原子数为1~4的范围内的值。
该理由是,若使上述碳原子数为超过4的值,则有时(A)成分的聚合速度降低,由(A)成分形成的板状区域的折射率变得过低,难以高效地形成百叶结构。
因此,通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基烷基、以及羧基烷基中的任一种的情况下,更优选使其烷基部分的碳原子数为1~3的范围内的值,进一步优选为1~2的范围内的值。
另外,通式(1)中的R1~R10优选为卤代烷基或者除卤素原子以外的取代基,即优选不含有卤素的取代基。
此外,在以往的具备百叶结构的各向异性光扩散膜中,在得到规定的百叶结构时,出于使单体成分高折射率的目的,通常是对单体成分进行卤素取代。
在该方面,如果是通式(1)表示的联苯化合物,则即使在不进行卤素取代的情况下,也能够形成高折射率。
因此,如果是将本发明的各向异性光扩散膜用组合物进行光固化而成的各向异性光扩散膜,即使在不含有卤素的情况下,也能够发挥良好的入射角度依赖性。
应予说明,“良好的入射角度依赖性”是指光扩散入射角度区域和入射光不扩散直接透射的非扩散入射角度区域的区别被明确控制。
另外,优选通式(1)中的R2~R9中的任一个为通式(2)表示的取代基。
该理由是,通过使通式(2)表示的取代基的位置为R1和R10以外的位置,能够在光固化之前的阶段,有效防止(A)成分彼此取向形成结晶。
并且,在光固化之前的单体阶段为液态,即使不使用稀释溶剂等,也能够在外观上与(B)成分均匀地混合。
由此,在光固化的阶段中,能够使(A)成分和(B)成分以微细的水平进行凝集、相分离,能够更高效地得到具备百叶结构的各向异性光扩散膜。
并且,从相同的观点出发,特别优选通式(1)中的R3、R5、R6以及R8中的任一个为通式(2)表示的取代基。
另外,优选使通式(2)表示的取代基中的重复数m通常为1~10的整数。
该理由是,若重复数m为超过10的值,则有时将聚合部位和联苯环连接的氧化烯链过长,阻碍聚合部位中的(A)成分彼此的聚合。
因此,更优选使通式(2)表示的取代基中的重复数m为1~4的整数,特别优选为1~2的整数。
此外,从相同的观点出发,优选使通式(2)表示的取代基中的碳原子数n通常为1~4的整数。
另外,还考虑到作为聚合部位的聚合性碳-碳双键的位置与联苯环过近,联苯环成为立体障碍,(A)成分的聚合速度降低的情况,更优选使通式(2)表示的取代基中的碳原子数n为2~4的整数,特别优选为2~3的整数。
另外,作为通式(1)表示的联苯化合物的具体例,可优选地举出下述式(3)~(4)表示的化合物。
(ii)分子量
另外,优选使(A)成分的分子量为200~2,500的范围内的值。
该理由是,推断通过使(A)成分的分子量为规定的范围,能够进一步加快(A)成分的聚合速度,更有效地降低(A)成分和(B)成分的共聚性。
其结果是,在进行光固化时,能够更高效地形成由(A)成分形成的板状区域和由(B)成分形成的板状区域交替地延伸的百叶结构。
即,这是因为,若(A)成分的分子量为低于200的值,则由于立体障碍而聚合速度降低,与(B)成分的聚合速度相近,有时易于产生与(B)成分的共聚。另一方面是因为,推断若(A)成分的分子量为超过2,500的值,则随着与(B)成分的分子量的差变小,则(A)成分的聚合速度降低,与(B)成分的聚合速度相近,易于产生与(B)成分的共聚,其结果有时难以高效地形成百叶结构。
因此,更优选使(A)成分的分子量为240~1,500的范围内的值,进一步优选为260~1,000的范围内的值。
应予说明,(A)成分的分子量可由分子的组成、和由构成原子的原子量得到的计算值而求得,可使用凝胶渗透色谱法(GPC)作为重均分子量而测定。
(iii)单独使用
另外,对于本发明中的各向异性光扩散膜用组合物而言,作为形成百叶结构中的折射率相对高的板状区域的单体成分,虽然含有(A)成分,但上述(A)成分优选以一个成分而含有。
该理由是,通过这样地构成,能够有效抑制由(A)成分形成的板状区域、即折射率相对高的板状区域中的折射率的波动,更高效地得到具备百叶结构的各向异性光扩散膜。
即,(A)成分对(B)成分的相容性低时,例如(A)成分为卤素系化合物等的情况下,有时并用其他的(A)成分(例如,非卤素系化合物等)作为用于使(A)成分与(B)成分相容的第3成分。
然而,此时,由于上述第3成分的影响,由(A)成分形成的折射率相对高的板状区域中的折射率发生波动,或容易降低。
其结果,有时与由(B)成分形成的折射率相对低的板状区域的折射率差不均匀,或易于过度降低。
因此,优选选择具有与(B)成分的相容性的高折射率的单体成分,使用它作为单独的(A)成分。
此外,例如,如果是作为(A)成分的式(3)表示的联苯化合物,则为低粘度,所以具有与(B)成分的相容性,从而能够作为单独的(A)成分而使用。
(iv)折射率
另外,优选使(A)成分的折射率为1.5~1.65的范围内的值。
该理由是,通过使(A)成分的折射率为上述范围内的值,能够更容易地调节由(A)成分形成的板状区域的折射率与由(B)成分形成的板状区域的折射率的差,更有效地得到具备百叶结构的各向异性光扩散膜。
即,这是因为,若(A)成分的折射率为低于1.5的值,则与(B)成分的折射率的差过小,有时难以得到有效的光扩散角度区域。另一方面是因为,若(A)成分的折射率为超过1.65的值,则有时虽然与(B)成分的折射率的差变大,但与(B)成分在外观上的相容状态也难以形成。
因此,更优选使(A)成分的折射率为1.52~1.62的范围内的值,进一步优选为1.56~1.6的范围内的值。
应予说明,所述的(A)成分的折射率是指利用光照射进行固化之前的(A)成分的折射率。
另外,折射率例如可基于JIS K0062来测定。
(v)含量
另外,相对于作为后述的折射率相对低的聚合性化合物的(B)成分100重量份,各向异性光扩散膜用组合物中的(A)成分的含量优选为25~400重量份的范围内的值。
该理由是,若(A)成分的含量为低于25重量份的值,则(A)成分相对于(B)成分的存在比例变少,由(A)成分形成的板状区域的宽度与由(B)成分形成的板状区域的宽度相比较,过度变小,有时难以得到具有良好的入射角度依赖性的百叶结构。另外,是因为有时各向异性光扩散膜的厚度方向中的百叶的长度不充分,不显示光扩散性。另一方面是因为,若(A)成分的含量为超过400重量份的值,则(A)成分相对于(B)成分的存在比例变多,由(A)成分形成的板状区域的宽度与由(B)成分形成的板状区域的宽度相比较,过度变大,相反,有时难以得到具有良好的入射角度依赖性的百叶结构。另外,是因为有时各向异性光扩散膜的厚度方向中的百叶的长度不充分,不显示光扩散性。
因此,相对于(B)成分100重量份,更优选使(A)成分的含量为40~300重量份的范围内的值,进一步优选为50~200重量份的范围内的值。
(1)-2低折射率聚合性化合物
(i)种类
折射率不同的2种聚合性化合物中折射率相对低的聚合性化合物((B)成分)的种类没有特别限定,作为其主成分,例如可举出氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、在侧链具有(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸系聚合物、含(甲基)丙烯酰基的硅酮树脂、不饱和聚酯树脂等,特别优选为氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
该理由是,如果是氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,则不仅更容易调节由(A)成分形成的板状区域的折射率与由(B)成分形成的板状区域的折射率的差,而且有效抑制由(B)成分形成的板状区域的折射率的波动,能够更高效地得到具备百叶结构的各向异性光扩散膜。
因此,以下,主要对作为(B)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯进行说明。
应予说明,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯双方。
首先,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯由(B1)至少含有2种异氰酸酯基的化合物、(B2)多元醇化合物、优选为二元醇化合物、特别优选为聚亚烷基二醇、以及(B3)(甲基)丙烯酸羟基烷基酯形成。
应予说明,(B)成分中还含有具有氨基甲酸酯键的重复单元的低聚物。
其中,对于作为(B1)成分的至少含有2种异氰酸酯基的化合物而言,例如可举出2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,3-苯二亚甲基二异氰酸酯、1,4-苯二亚甲基二异氰酸酯等芳香族多异氰酸酯,六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等脂环式多异氰酸酯,以及它们的缩二脲体,异氰脲酸酯体,以及与乙二醇、丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、蓖麻油等低分子含活性氢的化合物的反应物的加成物(例如,苯二亚甲基二异氰酸酯系3官能加成物)等。
另外,其中,特别优选为脂环式多异氰酸酯。
该理由是,如果是脂环式多异氰酸酯,则与脂肪族多异氰酸酯相比较,则易于以立体构象等的关系在各异氰酸酯基的反应速度间设置差值。
由此,能够抑制(B1)成分仅与(B2)成分反应、(B1)成分仅与(B3)成分反应,使(B1)成分与(B2)成分和(B3)成分可靠地反应,能够防止产生多余的副产物。
其结果,能够有效抑制百叶结构中的由(B)成分形成的板状区域、即低折射率板状区域的折射率的波动。
另外,如果是脂环式多异氰酸酯,则与芳香族多异氰酸酯相比较,能够将得到的(B)成分与(A)成分的相容性降低至规定的范围,更高效地形成百叶结构。
并且,如果是脂环式多异氰酸酯,则与芳香族多异氰酸酯相比较,则能够减小得到的(B)成分的折射率,所以能够增大与(A)成分的折射率的差,更可靠地显示光扩散性,并且,进一步高效地形成光扩散角度区域内的扩散光的均匀性高的百叶结构。
另外,这样的脂环式多异氰酸酯中,优选仅含有2种异氰酸酯基的脂环式二异氰酸酯。
该理由是,如果是脂环式二异氰酸酯,则能够与(B2)成分和(B3)成分定量地反应,得到单一的(B)成分。
作为这样的脂环式二异氰酸酯,可特别优选地举出异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
该理由是,能够设置对2种异氰酸酯基的反应性有效的差异。
另外,作为形成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分中,作为(B2)成分的聚亚烷基二醇,例如可举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚己二醇等,其中,特别优选为聚丙二醇。
该理由是,如果是聚丙二醇,则粘度低,所以能够在无溶剂的条件下进行处理。
另外,如果是聚丙二醇,则使(B)成分固化时,成为该固化物中的良好的软链段,能够有效地提高各向异性光扩散膜的操作性、安装性。
应予说明,(B)成分的重均分子量可主要通过(B2)成分的重均分子量进行调节。此处,(B2)成分的重均分子量通常为2,300~19,500,优选为4,300~14,300,特别优选为6,300~12,300。
另外,作为形成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分中、作为(B3)成分的(甲基)丙烯酸羟基烷酯,例如可举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯等。
另外,从降低得到的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的聚合速度而更高效地形成规定的百叶结构的观点出发,特别更优选为甲基丙烯酸羟基烷基酯,进一步优选为甲基丙烯酸2-羟基乙酯。
另外,利用(B1)~(B3)成分合成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可根据常用方法来实施。
此时,以摩尔比计,优选使(B1)~(B3)成分的配合比例为(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1~5:1:1~5的比例。
该理由是,通过设为上述的配合比例,能够高效地合成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是(B1)成分具有的一个异氰酸酯基分别与(B2)成分具有的2种羟基反应键合,进而(B3)成分具有的羟基与2种(B1)成分分别具有的另一个异氰酸酯基反应键合而成。
因此,以摩尔比计,更优选使(B1)~(B3)成分的配合比例为(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1~3:1:1~3的比例,进一步优选为2:1:2的比例。
(ii)重均分子量
另外,优选使(B)成分的重均分子量为3,000~20,000的范围内的值。
该理由是,通过使(B)成分的重均分子量在规定的范围,能够在(A)成分和(B)成分的聚合速度间产生一定的差值,有效降低两成分的共聚性。
其结果,进行光固化时,能够高效地形成由(A)成分形成的板状区域和由(B)成分形成的板状区域交替延伸而成的百叶结构。
即,这是因为,若(B)成分的重均分子量为低于3,000的值,则(B)成分的聚合速度加快,与(A)成分的聚合速度相近,易于产生与(A)成分的共聚,其结果是有时难以高效地形成百叶结构。另一方面是因为,若(B)成分的重均分子量为超过20,000的值,则有时难以形成由(A)成分和(B)成分形成的板状区域交替延伸而成的百叶结构,或与(A)成分的相容性过度降低,在涂布阶段(A)成分析出。
因此,更优选使(B)成分的重均分子量为5,000~15,000的范围内的值,进一步优选为7,000~13,000的范围内的值。
应予说明,(B)成分的重均分子量可使用凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。
(iii)单独使用
另外,(B)成分可以并用分子结构、重均分子量不同的2种以上的物质,从抑制百叶结构中的由(B)成分形成的板状区域的折射率的波动的观点出发,优选仅使用1种。
即,这是因为,使用多个(B)成分时,由(B)成分形成的折射率相对低的板状区域中的折射率发生波动,或变高,有时与由(A)成分形成的折射率相对高的板状区域的折射率差变得不均匀,或过度降低。
(iv)折射率
另外,优选使(B)成分的折射率为1.4~1.55的范围内的值。
该理由是,通过使(B)成分的折射率为上述范围内的值,能够更容易地调节由(A)成分形成的板状区域与由(B)成分形成的板状区域的折射率的差,能够更高效地得到具备百叶结构的各向异性光扩散膜。
即,这是因为,若(B)成分的折射率为低于1.4的值,则虽然与(A)成分的折射率的差变大,但有可能与(A)成分的相容性变得极端差,无法形成百叶结构。另一方面是因为,若(B)成分的折射率为超过1.55的值,则与(A)成分的折射率的差变得过小,有时难以得到所希望的入射角度依赖性。
因此,更优选使(B)成分的折射率为1.45~1.54的范围内的值,进一步优选为1.46~1.52的范围内的值。
应予说明,上述(B)成分的折射率是指利用光照射进行固化之前的(B)成分的折射率。
而且,折射率例如可基于JIS K0062来测定。
另外,优选使上述(A)成分的折射率与(B)成分的折射率的差为0.01以上的值。
该理由是,通过使上述折射率的差为规定的范围内的值,能够得到具有光的透射和扩散中的更良好的入射角度依赖性、和更广泛的光扩散入射角度区域的各向异性光扩散膜。
即,这是因为,若上述折射率的差为低于0.01的值,则有时入射光在百叶结构内全反射的角度域变窄,各向异性光扩散的开口角度变得过度窄。另一方面是因为,若上述折射率的差为过度大的值,则(A)成分与(B)成分的相容性变得过差,有可能无法形成百叶结构。
因此,更优选使(A)成分的折射率和(B)成分的折射率的差为0.05~0.5的范围内的值,进一步优选为0.1~0.2的范围内的值。
应予说明,此处所谓的(A)成分和(B)成分的折射率是指利用光照射进行固化之前的(A)成分和(B)成分的折射率。
(v)含量
另外,相对于各向异性光扩散膜用组合物的总量100重量%,优选使各向异性光扩散膜用组合物中的(B)成分的含量为10~80重量%的范围内的值。
该理由是,若(B)成分的含量为低于10重量%的值,则(B)成分相对于(A)成分的存在比例变少,由(B)成分形成的板状区域的宽度与由(A)成分形成的板状区域的宽度相比较,变得过小,有时难以得到具有良好的入射角度依赖性的百叶结构。另外,是因为有时各向异性光扩散膜的厚度方向中的百叶的长度变得不充分。另一方面是因为,若(B)成分的含量为超过80重量%的值,则(B)成分相对于(A)成分的存在比例变大,由(B)成分形成的板状区域的宽度与由(A)成分形成的板状区域的宽度相比较,变得过大,相反,有时难以得到具有良好的入射角度依赖性的百叶结构。另外,是因为有时各向异性光扩散膜的厚度方向中的百叶的长度变得不充分。
因此,相对于各向异性光扩散膜用组合物的总量100重量%,更优选使(B)成分的含量为20~70重量%的范围内的值,进一步优选为30~60重量%的范围内的值。
(1)-3光聚合引发剂
另外,在本发明中的各向异性光扩散膜用组合物中,优选根据需要含有光聚合引发剂作为(C)成分。
该理由是,通过含有光聚合引发剂,能够对各向异性光扩散膜用组合物照射活性能量线时,高效地形成百叶结构。
在此,光聚合引发剂是指利用紫外线等活性能量线的照射使自由基种产生的化合物。
作为上述光聚合引发剂,例如可举出苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻正丁醚、苯偶姻异丁醚、苯乙酮、二甲基氨基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-2-(羟基-2-丙基)甲酮、二苯甲酮、对苯基二苯甲酮、4,4-二乙基氨基二苯甲酮、二氯二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、苯偶酰二甲基缩酮、苯乙酮二甲基缩酮、对二甲基胺苯甲酸酯、寡聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙烷等,其中可以单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
应予说明,作为含有光聚合引发剂时的含量,相对于(A)成分和(B)成分的总量100重量份,优选为0.2~20重量份的范围内的值,更优选为0.5~15重量份的范围内的值,进一步优选为1~10重量份的范围内的值。
(1)-4他的添加剂
另外,在不损害本发明的效果的范围内,可以适当地添加上述化合物以外的添加剂。
作为这样的添加剂,例如可举出防氧化剂、紫外线吸收剂、防带电剂、聚合促进剂、阻聚剂、红外线吸收剂、增塑剂、稀释溶剂、以及流平剂等。
应予说明,相对于(A)成分和(B)成分的总量100重量份,这样的添加剂的含量通常优选为0.01~5重量份的范围内的值,更优选为0.02~3重量份的范围内的值,进一步优选为0.05~2重量份的范围内的值。
(2)工序(b):涂布工序
如图5(a)所示,工序(b)是对加工片2涂布所准备的各向异性光扩散膜用组合物而形成涂布层1的工序。
作为加工片,可使用塑料膜、纸中的任一种。
其中,作为塑料膜,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等聚酯系膜,聚乙烯膜、聚丙烯膜等聚烯烃系膜,三乙酰纤维素膜等纤维素系膜,以及聚酰亚胺系膜等。
另外,作为纸,例如可举出玻璃纸、涂布纸、以及层压纸等。
另外,若考虑后述的工序,则作为加工片2,优选为对热、活性能量线的尺寸稳定性优异的膜。
作为这样的膜,在上述膜中,可优选地举出聚酯系膜、聚烯烃系膜以及聚酰亚胺系膜。
另外,对于加工片,为了在光固化后,将得到的各向异性光扩散膜容易地从加工片上剥离,优选在加工片的各向异性光扩散膜用组合物的涂布面侧,设置剥离层。
上述剥离层可使用硅酮系剥离剂、氟系剥离剂、醇酸系剥离剂、烯烃系剥离剂等以往公知的剥离剂来形成。
应予说明,加工片的厚度通常优选为25~200μm的范围内的值。
另外,作为在加工片上涂布各向异性光扩散膜用组合物的方法,例如可利用刮板涂布法、辊涂法、棒涂法、刮刀涂布法、模涂法、以及凹版涂布法等以往公知的方法来进行。
应予说明,此时,优选使涂布层的厚度为100~700μm的范围内的值。
(3)工序(c):活性能量线照射工序
如图5(b)所示,工序(c)是如下的一种工序:介由用于使照射光发生各向异性光扩散的各向异性光扩散元件60对涂布层1照射作为平行光的活性能量线50,从而形成由在规定的方向延伸的板状区域(12、14)构成的百叶结构13。
即,作为从照射装置80照射的平行光的活性能量线50,通过介由各向异性光扩散元件60,从而在该各向异性光扩散元件60的光扩散方向K被选择性地扩散。
因此,在各向异性光扩散元件60的光扩散方向K选择性扩散的、具有各向异性的活性能量线50’被照射在涂布层1的表面。
由此,涂布层1中含有的折射率不同的(A)成分和(B)成分交替形成在沿上述活性能量线50’的光扩散方向的方向延伸的板状区域(12、14),并且固化,从而形成百叶结构13。
其结果,从上方观察时,形成了在与各向异性光扩散元件60的光扩散方向K平行的方向、即本发明的情况下为膜的长边方向、或其附近的方向使板状区域(12、14)延伸而成的百叶结构13。
另外,本发明中的各向异性光扩散元件60是指能够使入射光发生各向异性光扩散的光扩散元件。
即,如图6(a)所示,是指在规定的方向K入射光发生扩散、在与其正交的方向H实际上入射光不发生扩散的光扩散元件。
因此,如图6(a)所示,各向异性光扩散元件中扩散光的扩散形状为椭圆形状。
另外,为图6(a)的情况下,将各向异性光扩散元件的“光扩散方向”称为方向K。
另外,作为各向异性光扩散元件所具有的各向异性的程度,优选使光扩散方向K中的光扩散角度的半值角θk为10~180°的范围内的值,更优选为30~90°的范围内的值。
另外,优选使非光扩散方向H中的光扩散角度的半值角θh为0~10°的范围内的值,更优选为0~5°的范围内的值。
应予说明,如图6(b)所示,光扩散角度的半值角是指横轴采用扩散光的光扩散角度(°),纵轴采用扩散光的相对强度(-)的情况下,相对强度为0.5的光扩散角度(°)。
另外,作为各向异性光扩散元件的种类,没有任何限制,例如,优选使用如图7(a)所示那样的在表面具有多个微小透镜的透镜扩散板60a。
该理由是,如果是这样的透镜扩散板,则不仅能够更稳定地形成在与其光扩散方向平行的方向使板状区域延伸而成的百叶结构,而且能够有效地提高各向异性光扩散元件对活性能量线的耐气候性。
即,例如,如图7(a)所示,如果是由具有规则性的凹凸形成的、在表面具有多个微小透镜的透镜扩散板60a,则能够有效地扩大光扩散方向中的光扩散角度的半值角θk,并且有效地缩小非光扩散方向中的光扩散角度的半值角θh,从而能够发挥优异的各向异性光扩散。
另外,在图7(a)中,虽然示出了θh≠0°的透镜扩散板作为一般的扩散板,但例如也可使用双凸透镜那样的理论上θh=0°的透镜扩散板。
应予说明,作为透镜扩散板的原材料,由于透明性和耐气候性优异,所以优选使用丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂等合成树脂,或耐气候性更优异的玻璃。
另外,如图7(b)所示,作为各向异性光扩散元件60,优选具有将折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替地配置而成的百叶结构的介在用各向异性光扩散膜60b。
该理由是,如果是介在用各向异性光扩散膜,则能够精密地控制扩散光的方向,从而扩散光的亮度的均匀性高,所以能够更稳定地形成在与其光扩散方向平行的方向使板状区域延伸而成的百叶结构。
另外,优选如图5(b)所示,一边使形成在加工片2上的涂布层1移动,一边照射照射光,并且,从上方观察时,如图8所示,使沿涂布层1的移动方向E的假想线E2’(与膜的长边方向E1’一致)与各向异性光扩散元件60的光扩散方向K所构成的锐角θ3为80°以下的值。
该理由是,通过这样地实施,能够稳定地形成在膜的长边方向E1’、或其附近的方向使板状区域延伸而成的百叶结构。
因此,优选使沿涂布层1的移动方向E的假想线E2’与各向异性光扩散元件60的光扩散方向K所构成的锐角θ3为45°以下的值,进一步优选为10°以下的值。
另外,优选使作为平行光的活性能量线的平行度为10°以下的值。
该理由是,通过使作为平行光的活性能量线的平行度为上述范围内的值,能够进一步稳定地形成在与各向异性光扩散元件的光扩散方向平行的方向使板状区域延伸而成的百叶结构。
即,若上述平行度为超过10°的值,则使用图6(a)~(b)进行说明的各向异性光扩散元件60的非光扩散方向H中的光扩散角度的半值角θh成为过大的值,有时照射光的各向异性过度降低。
因此,更优选使平行光的平行度为5°以下的值,进一步优选为2°以下的值。
此处,作为用于得到上述平行度的平行光的装置的一个例子,使用图9,对用于照射作为平行光的活性能量线的照射装置80进行说明。
即,照射装置80例如是如下的装置:通过使从短弧Hg灯等光源82射出的活性能量线的行进方向依次通过微透镜阵列84a、棒透镜84b、以及其他的透镜(84c~84e)来调节,最终能够形成平行度高的平行光。
应予说明,本发明中的照射装置并不限于此。
例如,如果是特开2005-292219、特开2009-173018中公开的那样、使筒状物的集合体存在于线状光源正下方而通过该筒状物的集合体进行活性能量线的照射的类型的照射装置等,平行光的平行度为上述范围内的装置,则可优选地使用。
另外,对涂布层的活性能量线照射的方式,也可以是上述以外的方式。
例如,如图10(a)~(b)所示,也可以是如下的方式:将线状光源70以其长轴方向为与涂布层1的移动方向E平行的方向、或其附近的方向的方式进行配置,并且使线性菲涅尔透镜62存在于线状光源70与涂布层1之间而照射活性能量线51。
即,线性菲涅尔透镜62是具有锯齿状的截面,在单面呈平行直线状地形成有由上述截面形状形成的多个槽而成的透镜。
因此,如图10(a)~(b)所示,通过以线性菲涅尔透镜62的槽方向为与线状光源70的长轴方向平行的方式存在,如图10(b)所示,能够使从线状光源70的长轴方向观察时扩散成扇状的活性能量线51的行进方向在与线性菲涅尔透镜62正交的方向上统一,形成活性能量线51’。
因此,在这样的方式下,也能够与存在各向异性光扩散元件并照射作为平行光的活性能量线的情况相同地,得到形成由在膜的长边方向、或其附近的方向延伸的板状区域构成的百叶结构而成的长条状的各向异性光扩散膜。
应予说明,作为线性菲涅尔透镜的原材料,由于透明性和耐气候性优异,所以优选使用丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂等合成树脂,或耐气候性更优异的玻璃。
另外,优选使涂布层的表面中的活性能量线的峰值照度为0.1~50mW/cm2的范围内的值。
该理由是,通过使涂布层的表面中的活性能量线的峰值照度为上述范围内的值,能够更高效地形成在与各向异性光扩散元件的光扩散方向平行的方向使板状区域延伸而成的百叶结构。
即,这是因为,若上述峰值照度为低于0.1mW/cm2的值,则有时难以明确形成百叶结构。另一方面是因为,若上述峰值照度为超过50mW/cm2的值,则推断固化速度变得过快,有时无法明确地形成百叶结构。
因此,更优选使涂布层的表面中的活性能量线的峰值照度为0.3~10mW/cm2的范围内的值,进一步优选为0.5~5mW/cm2的范围内的值。
应予说明,此处所谓的峰值照度是指照射到涂布层表面的活性能量线显示最大值的部分的测定值。
另外,优选使涂布层的表面中的活性能量线的累计光量为5~300mJ/cm2的范围内的值。
该理由是,通过使涂布层的表面中的活性能量线的累计光量为上述范围内的值,能够进一步高效地形成在与各向异性光扩散元件的光扩散方向平行的方向使板状区域延伸而成的百叶结构。
即,这是因为,若上述累计光量为低于5mJ/cm2的值,则有时难以使百叶结构区域从上方朝向下方充分地伸长。另一方面是因为,若上述累计光量为超过300mJ/cm2的值,则有时在得到的各向异性光扩散膜中产生着色。
因此,更优选使涂布层的表面中的活性能量线的累计光量为10~200mJ/cm2的范围内的值,进一步优选为15~150mJ/cm2的范围内的值。
另外,一边使涂布层移动一边进行活性能量线的照射时,优选使涂布层的移动速度为0.1~10m/分钟的范围内的值。
该理由是,通过使涂布层的移动速度为上述范围内的值,能够更进一步高效地形成在与各向异性光扩散元件的光扩散方向平行的方向使板状区域延伸而成的百叶结构。
即,这是因为,若使涂布层的移动速度为低于0.1m/分钟的值,则有时生产率过度降低。另一方面是因为,若涂布层的移动速度为超过10m/分钟的值,则涂布层的固化、换言之百叶结构的形成更快速,相对于涂布层的活性能量线的入射角度发生变化,有时百叶结构的形成变得不充分。
因此,更优选使涂布层的移动速度为0.2~5m/分钟的范围内的值,进一步优选为0.5~3m/分钟的范围内的值。
另外,用于射出作为平行光的活性能量线的照射装置的下端与各向异性光扩散元件的上端的距离没有特别限制,但通常优选为0~500cm的范围内的值,更优选为1~100cm的范围内的值。
另外,各向异性光扩散元件的下端与涂布层的表面的距离也没有特别限制,但通常优选为0.1~500cm的范围内的值,更优选为1~100cm的范围内的值。
并且,在图5(b)中,相对于水平载置的涂布层1,使各向异性光扩散元件平行地存在,并且,从与涂布层1和各向异性光扩散元件的表面正交的方向照射作为平行光的活性能量线,但本发明的方式并不限于此。
因此,例如,也可以是使各向异性光扩散元件倾斜地存在,或从倾斜方向照射作为平行光的活性能量线之类的方式。
另外,在工序(c)中,优选对涂布层的上表面,在层压活性能量线透射片的状态下照射活性能量线。
该理由是,通过层压活性能量线透射片,能够有效抑制氧阻碍的影响,更高效地形成百叶结构。
即,这是因为,通过对涂布层的上表面层压活性能量线透射片,能够稳定地防止涂布层的上表面与氧接触,并且透射该片,高效地对涂布层照射活性能量线。
应予说明,作为活性能量线透射片,在工序(b)(涂布工序)中记载的加工片中,如果是可透射活性能量线的加工片,就可以无特别限制地使用。
另外,优选以充分固化涂布层的光量,除了作为工序(c)的活性能量线的照射以外,另外进一步照射活性能量线。
由于以使涂布层充分固化为目的,优选此时的活性能量线不是平行光,而是使用在任意的行进方向随机的光。
另外,通过剥离加工片,活性能量线照射工序后的各向异性光扩散膜成为最终可使用的状态。
实施例
以下,参照实施例,对本发明的各向异性光扩散膜进一步进行详细说明。
[实施例1]
1.低折射率聚合性化合物(B)成分的合成
在容器内,放入作为(B2)成分的重均分子量9,200的聚丙二醇(PPG)1摩尔、作为(B1)成分的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)2摩尔和作为(B3)成分的甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)2摩尔后,根据常法使它们聚合,得到重均分子量9,900的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
应予说明,聚丙二醇和聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯的重均分子量是采用凝胶渗透色谱法(GPC)根据下述条件测定而得的聚苯乙烯换算值。
·GPC测定装置:东曹株式会社制,HLC-8020
·GPC柱:东曹株式会社制(以下,按通过顺序记载)
TSK guard column HXL-H
TSK gel GMHXL(×2)
TSK gel G2000HXL
·测定溶剂:四氢呋喃
·测定温度:40℃
2.各向异性光扩散膜用组合物的制备
接着,向得到的作为(B)成分的重均分子量9,900的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯100重量份中,添加作为(A)成分的下述式(3)表示的重均分子量268的邻苯基苯氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(新中村化学(株)制,NK ESTER A-LEN-10)100重量份和作为(C)成分的2-羟基-2-甲基苯丙酮5重量份后,在80℃的条件下进行加热混合,得到各向异性光扩散膜用组合物。
应予说明(A)成分和(B)成分的折射率是使用阿贝折射仪(ATAGO(株)制,阿贝折射仪DR-M2,Na光源,波长589nm)基于JIS K0062进行测定,结果分别为1.58和1.46。
3.各向异性光扩散膜用组合物的涂布
接着,使用涂布器将得到的各向异性光扩散膜用组合物涂布在作为加工片的薄片状的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(以下,称为PET)上,得到膜厚200μm的涂布层。
4.涂布层的光固化
接着,如图5(b)所示,在得到的涂布层的上方,以照射透镜位于与涂布层的表面的距离为160mm的位置上的方式,固定作为照射装置的平行光曝光装置(平行度:3°,照射面积:7cm×7cm)。
另外,在涂布层上方,以其下面位于与涂布层的表面的距离为50mm的位置的方式,固定作为各向异性扩散元件60的透镜扩散板(OpticalSolutions(株)制,LSD40×0.2PC10-F12,材质:聚碳酸酯,厚度:254μm,光扩散方向中的光扩散角度的半值角θk:40°,非光扩散方向中的光扩散角度的半值角θh:0.2°)。
接着,在图8中,以从上方观察时沿涂布层的移动方向的假想线E2’与各向异性光扩散元件60的光扩散方向K所构成的锐角θ3为0°的方式,一边使用输送机将得到的涂布层1以0.32m/分钟的速度平行移动,一边照射紫外线,得到长边方向(涂布层的移动方向)的长度为3m、短边方向的长度为0.07m、膜厚200μm的长条状的各向异性光扩散膜。
此时,涂布层的表面中的峰值照度为1.92mW/cm2,累计光量为22.17mJ/cm2。
应予说明,上述峰值照度和累计光量是通过将安装有受光器的UVMETER(EYE GRAPHICS(株)制,EYE紫外线积算照度计UVPF-A1)设置在涂布层的位置上进行测定。
另外,各向异性光扩散膜的膜厚是使用定压厚度测定器(宝制作所(株)制,TECLOCK PG-02J)进行测定。
另外,对得到的各向异性光扩散膜10a而言,如图11所示,可确认从上面观察膜面时,板状区域的延伸方向与膜的长边方向(涂布层的移动方向)所构成的锐角为0°。
即,可知能够在长边方向的长度没有限制的条件下连续地得到板状区域的延伸方向与膜的长边方向一致的膜,或者,得到将其卷绕成卷状的各向异性光扩散膜。
另外,对于得到的各向异性光扩散膜,分别将在与膜的长边方向正交的面切割的截面的照片示于图12(a),将在与膜的长边方向平行且与膜面正交的面切割的截面的照片示于图12(b)。
应予说明,各向异性光扩散膜的切割是使用剃刀进行的,截面的照片的拍摄是使用数字显微镜(Keyence(株)制,VHV-1000)进行的。
5.测定
如图11所示,从得到的各向异性光扩散膜的下侧,对该膜从膜面的法线方向(入射角θ1=0°)使光入射。
接着,使用变角测色计(Suga Test(株)制,VC-2),得到在与膜的长边方向正交的方向、和与膜的长边方向平行的方向中的扩散光的光谱图。
即,如图13(a)所示,得到横轴采用被各向异性光扩散膜扩散的扩散光的光扩散角度(°)、纵轴采用扩散光的相对强度(-)时的光谱图。
此处,图13(a)所示的光谱图A和与膜的长边方向正交的方向中的扩散光相对应,光谱图B和与膜的长边方向平行的方向中的扩散光相对应。
另外,使用锥光镜(autronic-MELCHERS GmbH公司制),如图13(b)所示,得到从图11中的Z方向观察时的扩散光的照片。
上述图13(a)~(b)所示的结果与由具有图11所示的内部结构的膜预测的光扩散特性一致。
[比较例1]
在比较例1中,将涂布层1的光固化的条件按以下的方式变更,除此之外,与实施例1同样地制造光扩散膜。
即,准备在线状的高压水银灯中附属有聚光用冷镜的紫外线照射装置(EYE GRAPHICS(株)制,ECS-4011GX)。
此时,从上方观察时,以线状光源的长轴方向与沿涂布层的移动方向的假想线呈直角(锐角为90°)的方式设置紫外线照射装置。
接着,在热线截止滤波器框上设置遮光板,将照射到涂布层的表面的紫外线设定成从线状光源的长轴方向观察时的涂布层表面的法线为0°的情况下来自线状光源的直接的紫外线的照射角度为0°。
另外,设定从涂布层表面至线状光源的高度为2000mm、峰值照度为1.26mW/cm2、累计光量为23.48mW/cm2。
另外,得到的各向异性光扩散膜10a如图14所示,可确认从膜上方观察时百叶结构中的板状区域的延伸方向与膜的长边方向呈直角(锐角为90°)。
另外,对于得到的各向异性光扩散膜10a,分别将在与膜的长边方向正交的面切割的截面的照片示于图15(a),将在与膜的长边方向平行且与膜面正交的面切割的截面的照片示于图15(b)。
另外,与实施例1同样地,测定从得到的光扩散膜的下侧,对该膜从膜面的法线方向入射光时的光扩散程度。
将得到的扩散光的光谱图示于图16(a),将从图14中的Z方向观察时的扩散光的照片示于图16(b)。
上述图16(a)~(b)所示的结果与由具有图14所示的内部结构的膜预测的光扩散特性一致。
产业上的可利用性
如以上详细说明,根据本发明,通过实施规定的制造方法,能够得到形成由在膜的长边方向、或其附近的方向延伸的板状区域构成的百叶结构而成的长条状的各向异性光扩散膜。
其结果,能够在长条状的各向异性光扩散膜中,使入射光在与其长边方向正交的方向、或其附近的方向发生各向异性光扩散。
因此,期待本发明的各向异性光扩散膜等能够对特别是投影屏幕、反射型液晶装置等中使用的大面积的各向异性光扩散膜的生产率和高品质化做出显著的贡献。
Claims (7)
1.一种各向异性光扩散膜,其特征在于,是具有百叶结构的长条状的各向异性光扩散膜,
所述百叶结构是由折射率不同的多个板状区域构成且所述折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替配置而成的百叶结构,并且,
从膜上方观察时,所述百叶结构中的所述板状区域的延伸方向与膜的长边方向所构成的锐角为80°以下的值。
2.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜,其特征在于,使所述各向异性光扩散膜中的短边方向的长度为0.1~3m的范围内的值,并且,使长边方向的长度为3m以上的值。
3.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜,是被卷绕成卷状而成的。
4.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜,其特征在于,使所述各向异性光扩散膜中的膜厚为100~500μm的范围内的值。
5.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜,其特征在于,使所述折射率不同的板状区域的宽度分别为0.1~15μm的范围内的值,并且,将该板状区域相对于膜厚方向以恒定的倾斜角平行配置而成。
6.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜,其特征在于,使所述各向异性光扩散膜的原材料为含有折射率不同的2种聚合性化合物的各向异性光扩散膜用组合物。
7.一种各向异性光扩散膜的制造方法,其特征在于,是具有将折射率不同的多个板状区域在沿膜面的任意一个方向交替配置而成的百叶结构的长条状的各向异性光扩散膜的制造方法,包括下述工序(a)~(c),
(a)准备包含折射率不同的2种聚合性化合物的各向异性光扩散膜用组合物的工序,
(b)对加工片涂布所述各向异性光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序,
(c)介由用于使照射光发生各向异性光扩散的各向异性光扩散元件对所述涂布层照射作为平行光的活性能量线,从膜上方观察时,以所述百叶结构中的所述板状区域的延伸方向与膜的长边方向所构成的锐角为80°以下的值的方式形成所述百叶结构的工序。
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