CN103946728A - 光扩散膜的制造方法和光扩散膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够高效率地制造光扩散膜的光扩散膜的制造方法和用该方法得到的光扩散膜,该光扩散膜可容易地调节多个百叶结构区域中的板状区域的倾斜角组合,并提高光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性,进而有效扩大了光扩散角度区域。具有第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的光扩散膜的制造方法,其中包括以下工序(a)~(d):(a)准备光扩散膜用组合物的工序;(b)涂布光扩散膜用组合物,形成涂布层的工序;(c)进行第1活性能量射线照射,在涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域,并在涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域的工序;(d)进行第2活性能量射线照射,在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
Description
技术领域
本发明涉及光扩散膜的制造方法和光扩散膜。
尤其涉及能够高效率地制造光扩散膜的光扩散膜的制造方法和用该方法得到的光扩散膜,上述光扩散膜可容易地调节多个百叶结构区域中的板状区域的倾斜角组合,并有效扩大了光扩散角度区域。
背景技术
以往,在液晶显示装置中,可利用设在装置内部的光源(内部光源)射出的光识别规定图像。
然而,近年来,由于手机、车载用电视机等的普及,在室外看液晶显示画面的机会增加,随之产生来自内部光源的光强度不敌外光、不易看清规定画面的问题。
此外,在手机等移动用途中,液晶显示装置的内部光源导致的电耗相对于总电耗占有很大部分,因此产生频繁使用内部光源时导致电池持续时间缩短的问题。
因此,为解决这些问题,开发了用外光作为光源的反射型液晶显示装置。
该反射型液晶显示装置由于使用外光作为光源,因此,外光越强,越能显示鲜明的图像,而且,还能有效抑制内部光源的电力消耗。
即,已提出在这样的反射型液晶显示装置中,为了高效率地使外光透射而进入液晶显示装置内部,并将此外光作为光源有效利用,具备用于高效率地进行光扩散的光扩散膜(例如,专利文献1)。
更具体地说,如图24(a)~(b)所示,专利文献1公开了一种液晶装置1112,其具有在上基板1103与下基板1107之间夹持液晶层1105而成的液晶单元、设在下基板1107侧的光反射板1110、和设在液晶层1105与光反射板1110之间的光控制板(光扩散膜)1108。
并且,设有用于使以规定角度入射的光选择性地散射且使以规定角度以外的角度入射的光透射的光控制板1108,该光控制板1108以下述方式配置在液晶单元中:使得将以规定角度入射的光选择性地散射的方向投影在光控制板1108表面上的散射轴方向1121在液晶单元面内基本上成6点钟方向的方位。
此外,已知在反射型液晶显示装置中使用的光扩散膜有各种形态,尤其是具备百叶(louver)结构的光扩散膜被广泛使用,在上述百叶结构中,顺着沿膜面的任一方向,将细长板状的高折射率区域和细长板状的低折射率区域交互地平行配置,由此,能够在膜内控制光方向或调节光分散性(例如,专利文献2~4)。
即,专利文献2公开了一种光控制膜,其特征在于,上述光控制膜通过从特定方向向含多种具有聚合性碳碳双键的化合物的膜状组合物照射紫外线而使该组合物固化而得到,上述光控制膜选择性地仅使特定角度范围的入射光散射,在该光控制膜(光扩散膜)中,上述组合物中所含的至少一种化合物是分子内具有多个芳香环和一个聚合性碳碳双键的化合物。
此外,专利文献3公开了一种以含有分子内具有聚合性碳碳双键的芴系化合物(A)、与该芴系化合物(A)的折射率不同的阳离子聚合性化合物(B)和光阳离子聚合引发剂(C)为特征的光固化性组合物和使其固化而成的光控制膜。
另外,专利文献4公开了一种至少由(A)通式(5)表示的双酚A型环氧树脂或溴化双酚A型环氧树脂、(B)结构单元中至少含一个以上烯不饱和键的具有自由基聚合性的化合物、(D)通过化学放射线而产生自由基种的光聚合引发剂和(E)通过热量而产生阳离子种的热聚合引发剂组成的光扩散膜用组合物和用该组合物制成的光扩散膜。更具体地说,公开了一种光扩散膜用组合物和用该组合物制成的光扩散膜,上述光扩散膜用组合物的特征在于,常温下(B)具有自由基聚合性的化合物的折射率比(A)双酚A型环氧树脂或溴化双酚A型环氧树脂和(C)分子内至少具有一个阳离子聚合性基团的化合物低。
(通式(5)中,R表示氢原子或溴原子,重复数p表示自然数。)
另一方面,公开了为进一步扩大光扩散入射角度区域的宽度而将光扩散膜层叠的方法(例如,专利文献5)。
即,专利文献5公开了一种投影用屏幕,其特征在于,将多片光控制膜(光扩散膜)层叠而成,上述光控制膜对雾度有角度依赖性,相对于其表面,以0~180°的角度使光入射时,显示60%以上的雾度的光散射角度区域为30°以上。
此外,作为扩大光扩散入射角度区域的宽度的其他方法,还公开了在预先制成的光扩散膜上再涂布光扩散膜用组合物后光固化,从而在膜内形成2个百叶结构的方法(例如,专利文献6)。
即,专利文献6公开了一种光控制板(光扩散膜)的制造方法,其特征在于,包括第1工序和第2工序,并根据需要重复进行第2工序,在上述第1工序中,将由各自的折射率有差异的多个在分子内具有1个以上聚合性碳碳双键的化合物组成的树脂组合物维持在膜上,从特定方法照射紫外线而使该组合物固化;在上述第2工序中,在所得固化物上将树脂组合物维持(涂布)在膜上,从与第1工序不同的方向照射紫外线而使其固化。
此外,作为扩大光扩散入射角度区域宽度的另一种方法,还公开了一种对光扩散膜用组合物照射具有特定波长分布的紫外线,在膜内的规定范围形成弯曲的百叶结构的方法(例如,专利文献7)。
即,对比文件7公开了由一种光控制膜(光扩散膜)的制造方法,对含有各分子内具有聚合性碳碳键且折射率互不相同的至少2种化合物的膜状组合物,隔着在波长313nm的透射率为0~60%的干涉滤光片照射紫外线,使该组合物固化。
除此之外,虽然不是以扩大光扩散入射角度区域宽度为目的的方法,而是以抑制光扩散膜的粘连感为目的的方法,还公开了一种分2次对光扩散膜用组合物进行光照射的光扩散膜的制造方法(例如,专利文献8)。
即,专利文献8公开了一种光控制板(光扩散膜)的制造方法,其特征在于,将光从特定方向照射在由形成于片材上的光聚合组合物构成的膜状体上,使该膜状体固化而得到固化膜后,在该固化膜上以密合的方式层压透明基材后,用光照射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许3480260号公报(权利要求书)
专利文献2:日本特开2006-350290号公报(权利要求书)
专利文献3:日本特开2008-239757号公报(权利要求书)
专利文献4:日本特许3829601号公报(权利要求书)
专利文献5:日本特开2005-316354号公报(权利要求书)
专利文献6:日本特开昭63-309902号公报(权利要求书)
专利文献7:日本特开2006-323379号公报(权利要求书)
专利文献8:日本特开平11-133213号公报(权利要求书)
发明内容
然而,专利文献1~4中所公开的光扩散膜由于其膜内仅形成有1个百叶结构,因此,光扩散中的光扩散角度区域狭小,因此,在反射型液晶显示装置中,难以高效率地利用外光。
此外,从降低成本的角度考虑而减小该膜的膜厚时,无法保持光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性,从而在光扩散角度区域内的规定角度显示非常强的峰。
这表明,在该规定角度,入射光无扩散地透射了光扩散膜。
因此,将这样的光扩散膜用在反射型液晶显示装置上时,出现显示画面内会有斑点,可视性变得非常差的问题。
另一方面,专利文献5所公开的光扩散膜虽然能够在一定程度上扩大光扩散入射角度区域的宽度,但由于将多片光扩散膜层叠,引起不仅总膜厚增加,而且会产生图像鲜明度下降、出现虹彩色(莫尔现象)或成品率低这样的问题。
此外,专利文献6所公开的扩散膜虽然能够一定程度上扩大光扩散角度区域的宽度,但由于是在第1片光扩散膜上另行形成其他的光扩散膜,因此,不仅成品率差,而且容易出现层间剥离,进而,从降低膜厚的角度考虑,也有改善的必要。
还有,专利文献7公开的光扩散膜虽然也能够一定程度上扩大光扩散入射角度区域,但由于照射具有特定波长分布的紫外线,因此,出现必须使用特定的干涉滤光片、制造工序变得烦杂的问题。
此外,在光扩散膜用组合物含有对特定波长的紫外线具有吸收特性的成分的情况下,还存在难以在膜内的规定范围形成弯曲的百叶结构,从而难以稳定地制造所希望的光扩散膜的问题。
另一方面,在专利文献8所公开的光扩散膜只不过是为了抑制其粘连,以使光扩散膜完全固化为目的而进行2阶段的光照射。
更具体地说,由于是在通过第1次光照射而在膜内形成百叶结构之后在第2次的光照射中照射扩散光,因此,不会由于第2次光照射而形成新的百叶结构等,只是使膜内残留的单体成分固化。
由此,专利文献8所公开的光扩散膜存在与专利文献1~4同样的问题。
因而,高效率的制造光扩散角度区域得到有效扩大且总膜厚得到充分降低的光扩散膜是仍然难以实现的状况。
据此,本发明的发明人鉴于上述情况进行了深入的研究,结果发现,通过实施包含规定工序的光扩散膜的制造方法,能够高效率地在同一膜内形成具有规定结构的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,并由此能够解决上述问题,从而完成了本发明。
即,本发明的目的是,提供一种能够高效率地制造光扩散膜的光扩散膜的制造方法和用该方法得到的光扩散膜,上述光扩散膜可容易地调节多个百叶结构区域中的板状区域的倾斜角组合,并提高了光扩散角度区域中的扩散光的强度均一性高,还扩大了光扩散角度区域。
根据本发明,通过提供光扩散膜的制造方法,能够解决上述问题,上述光扩散膜的制造方法,其特征在于,上述光扩散膜具有将折射率不同的多个板状区域顺着沿膜面的任一方向交互地平行配置而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,上述光扩散膜的制造方法包括下述工序(a)~(d),
(a)准备含折射率不同的2种聚合性化合物的光扩散膜用组合物的工序,
(b)对加工片涂布光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序,
(c)在有氧气氛下,对涂布层进行第1活性能量射线照射,在涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域,并在涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域的工序,
(d)在非氧气氛下,对涂布层进行第2活性能量射线照射,在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
即,在本发明的光扩散膜的制造方法中,由于是在有氧气氛下(优选在空气气氛下)对由规定的光扩散膜用组合物构成的涂布层进行第1活性能量射线照射,因此,能够在涂布层下方部分高效率地形成第1百叶结构区域,同时,利用氧阻碍的影响,在涂布层的上方部分稳定地保留百叶结构未形成区域。
此外,由于是在非氧气氛下进行第2活性能量射线照射,因此,能够在所得百叶结构未形成区域抑制氧阻碍的影响而高效率地形成第2百叶结构区域。
还有,通过适宜地调节各活性能量射线照射中的照射角度,能够容易地调节各百叶结构区域中的板状区域的倾斜角组合。
因而,使用本发明的光扩散膜的制造方法,能够高效率地制造在光的透射和扩散中具有良好的入射角度依赖性的同时在光扩散角度区域中的扩散光的均一性高、并且有效扩大了光扩散角度区域的光扩散膜。
应予说明,在本发明中,“光扩散入射角度区域”是指相对于光扩散膜,使来自点光源的入射光的角度变化时,与射出扩散光相对应的入射光的角度范围。
另一方面,在本发明中,“光扩散角度区域”是指将点光源固定在入射光相对于光扩散膜最扩散的角度,并在该状态下得到的扩散光的角度范围。
这里,在本发明的光扩散膜中,在特性上,光扩散角度区域的宽度(以下有时称“扩散光的开角”)与光扩散入射角度区域的宽度大致相同。
还有,“良好的入射角度依赖性”是指光扩散入射角度区域与入射光不扩散而以原状透射的非扩散入射角度区域之间的区别得到明确控制。
此外,在实施本发明的光扩散膜的制造方法时,在第1和第2活性能量射线照射中,优选对涂布层的上表面以线状照射活性能量射线。
通过这样实施,可以更高效率地形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。
此外,在实施本发明的光扩散膜的制造方法时,优选使第1活性能量射线照射中的照射角度与第2活性能量射线照射中的照射角度之差的绝对值为1°以上的值。
通过这样实施,能够更有效地扩大所得光扩散膜中的光扩散角度区域。
此外,在实施本发明的光扩散膜的制造方法时,优选使第1活性能量射线照射中的涂布层表面的照度为0.1~3mW/cm2范围内的值。
通过这样实施,能够在高效率地形成第1百叶结构区域的同时,更稳定地保留百叶结构未形成区域。
应予说明,这里所说的照度是指在照射在涂布层表面的活性能量射线显示最大值的部分的测定值。
此外,在实施本发明的光扩散膜的制造方法时,优选使第1活性能量射线照射中的涂布层表面的光量为5~100mJ/cm2范围内的值。
通过这样实施,能够在高效率地形成第1百叶结构区域的同时,更稳定地保留百叶结构未形成区域。
此外,在实施本发明的光扩散膜的制造方法时,优选使上述第2活性能量射线照射中的涂布层表面的照度为0.1~20mW/cm2范围内的值。
通过这样实施,能够在百叶结构未形成区域更高效率地形成第2百叶结构区域。
应予说明,这里所说的照度与第1活性能量射线照射时同样,是指在照射在涂布层表面的活性能量射线显示最大值的部分的测定值。
此外,在实施本发明的光扩散膜的制造方法时,优选使第2活性能量射线照射中的涂布层表面的光量为5~300mJ/cm2范围内的值。
通过这样实施,能够在百叶结构未形成区域进一步高效率地形成第2百叶结构区域。
此外,在实施本发明的光扩散膜的制造方法时,优选在(d)工序中,对所述涂布层的上表面在层压活性能量射线透射片的状态下进行第2活性能量射线照射。
通过这样实施,能够更有效地抑制氧阻碍的影响,在百叶结构未形成区域,更高效率地形成第2百叶结构区域。
应予说明,这时,上述照度和光量是指在活性能量射线透射片表面上的值。
此外,本发明的另一实施方式是一种光扩散膜,其中,具有将折射率不同的多个板状区域顺着沿膜面的任一方向交互地平行配置而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,通过包括下述工序(a)~(d)的制造方法而得到,
(a)准备含折射率不同的2种聚合性化合物的光扩散膜用组合物的工序,
(b)对加工片涂布光扩散膜用组合物涂布而形成涂布层的工序,
(c)在有氧气氛下,对涂布层进行第1活性能量射线照射,在涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域,并在上述涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域的工序,
(d)在非氧气氛,对涂布层进行第2活性能量射线照射,在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
即,本发明的光扩散膜在膜内具有第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,因此,能够在光的透射和扩散中具有良好的入射角度依赖性且在光扩散角度区域中的扩散光的均一性优异,并能够有效扩大光扩散角度区域。
附图说明
图1(a)~(b)是为了说明光扩散膜中的百叶结构的概略而提供的图。
图2(a)~(b)是为了说明光扩散膜中的入射角度依赖性、各向异性和开角而提供的图。
图3(a)~(b)是为了说明光扩散膜中的入射角度依赖性、各向异性和开角而提供的另外的图。
图4(a)~(c)是为了说明光扩散膜的形态而提供的图。
图5(a)~(b)是为了说明第1和第2活性能量射线照射工序而提供的图。
图6(a)~(b)是为了说明第1和第2活性能量射线照射工序而提供的另外的图。
图7(a)~(b)是为了说明第1百叶结构区域而提供的图。
图8(a)~(c)是为了说明重复百叶结构而提供的图。
图9是为了说明反射型液晶显示装置中的光扩散膜的适用例而提供的图。
图10是说明实施例1的光扩散膜的构成的图。
图11(a)~(b)是说明实施例1的光扩散膜的光扩散特性的光谱图和照片。
图12是说明实施例2的光扩散膜的构成的图。
图13(a)~(b)是说明实施例2的光扩散膜的光扩散特性的光谱图和照片。
图14是说明实施例3的光扩散膜的构成的图。
图15(a)~(c)是说明实施例3的光扩散膜的截面情况的照片和图。
图16(a)~(b)是说明实施例3的光扩散膜的光扩散特性的光谱图和照片。
图17是说明比较例1的光扩散膜的构成的图。
图18(a)~(b)是说明比较例1的光扩散膜的光扩散特性的光谱图和照片。
图19是说明比较例2的光扩散膜的构成的图。
图20(a)~(b)是说明比较例2的光扩散膜的光扩散特性的光谱图和照片。
图21是说明比较例3的光扩散膜的构成的图。
图22(a)~(c)是说明比较例3的光扩散膜的截面情况的照片和图。
图23(a)~(b)是说明比较例3的光扩散膜的光扩散特性的光谱图和照片。
图24(a)~(b)是为了说明使用以往的光扩散膜的反射型液晶装置而提供的图。
具体实施方式
[第1实施方式]
本发明的第1实施方式是一种光扩散膜的制造方法,其特征在于,上述光扩散膜具有将折射率不同的多个板状区域顺着沿膜面的任一方向交互地平行配置而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,上述光扩散膜的制造方法包括下述工序(a)~(d):
(a)准备含折射率不同的2种聚合性化合物的光扩散膜用组合物的工序,
(b)对加工片涂布光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序,
(c)在有氧气氛下(优选在空气气氛下),对涂布层进行第1活性能量射线照射,在涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域并,在涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域的工序,
(d)在非氧气氛下,对涂布层进行第2活性能量射线照射,在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
下面,适当参照附图,对本发明的第1实施方式作具体说明,但为了使说明容易理解,首先,对光扩散膜的基本原理和用本发明的光扩散膜的制造方法得到的规定的光扩散膜中的光扩散的基本构成进行说明。
1.光扩散膜中的光扩散基本原理
首先,使用图1~2对光扩散膜中的光扩散基本原理进行说明。
首先,图1(a)示出了光扩散膜10的上表面图(平面图),图1(b)示出了将图1(a)所示光扩散膜10沿虚线A-A在垂直方向上切开、从箭头所示方向眺望切开面时的光扩散膜10的截面图。
此外,图2(a)示出光扩散膜10的整体图,图2(b)示出从X方向看图2(a)的光扩散膜10时的截面图。
如上述图1(a)的平面图所示,光扩散膜10具有顺着沿膜面的任一方向将折射率相对较高的板状区域12和折射率相对较低的板状区域14交互地平行配置而成的百叶结构13。
此外,如图1(b)的截面图所示,高折射率的板状区域12和低折射率的板状区域14分别具有规定厚度,即使在光扩散膜10的垂直方向上,也保持着交互平行配置的状态。
由此,如图2(a)所示,当入射角在光扩散入射角区域内时,推断入射光通过光扩散膜10而扩散。
即,如图1(b)所示,相对于百叶结构13的边界面13’,入射光对于光扩散膜10的入射角为平行~规定角度范围内的值,即,光扩散入射角区域内的值时,推断入射光(52、54)在使方向进行变化的同时,沿膜厚方向穿过百叶结构内的高折射率板状区域12内,从而在光射出面一侧的光的行进方向变得不一样。
其结果,当入射角在光扩散入射角度区域内时,推断入射角会通过光扩散膜10而扩散(52’、54’)。
另一方面,入射光对于光扩散膜10的入射角在光扩散入射角度区域以外时,如图1(b)所示,推断入射光56不因光扩散膜而扩散,而是原状透射光扩散膜10(56’)。
根据以上基本原理,具有百叶结构13的光扩散膜10如例如图2(a)所示地,可在光的透射和扩散中发挥入射角度依赖性。
此外,如图2(a)所示,光扩散膜在入射光的入射角包含在光扩散入射角区域内时,即使在其入射角不同的情况下,也能在光射出面一侧进行基本相同的光扩散。
因此,可以说得到的光扩散膜还具有使光集中在规定地方的集光作用。
这里,光扩散入射角度区域如图2(a)所示,是根据光扩散膜中的百叶结构的折射率差、倾斜角等,就每一光扩散膜分别确定的角度区域。
此外,百叶结构内的高折射率区域12内的入射光的方向变化除了图1(b)所示的通过全反射而直线状地曲折地进行方向变化的阶跃型的情形之外,还可考虑曲线状地进行方向变化的渐变型。
此外,由本发明得到的光扩散膜优选为具有各向异性的光扩散膜(以下有时称“各向异性光扩散膜”)。
这里,“各向异性”是指如图2(a)所示,光通过膜而扩散时,扩散的射出光中在与膜平行的面内的该光的扩散程度(扩散光的扩散形状)具有根据在该面内的方向而不同的性质。
更具体地说,如图2(a)所示,在入射光所含的成分中,与顺着沿膜面的任一方向延伸的百叶结构的方向垂直的成分选择性地出现光扩散,另一方面,入射光中所含成分中,与顺着沿膜面的任一方向延伸的百叶结构的方向平行的成分不易出现光扩散,由此,各向异性光扩散得以实现。
因此,具有各向异性的光扩散膜中的扩散光的扩散形状如图2(a)所示,成近似椭圆状。
此外,如上所述,参与各向异性光扩散的入射光的成分主要是与顺着沿膜面的任一方向延伸的百叶结构的方向垂直的成分,因此,如图2(b)所示,在本发明中,入射光的“入射角θ1”是指与顺着沿膜面的任一方向延伸的百叶结构的方向垂直的成分的入射角。此外,这时,入射角θ1是指将相对于光扩散膜的入射侧表面的法线的角度设为0°时的角度(°)。
此外,在本发明中,“扩散光的开角”是指光扩散角度区域的宽度,是如图2(b)所示的从与顺着沿膜面的任一方向延伸的百叶结构的方向平行的方向X眺望膜截面时扩散光相对于规定入射角θ1的入射光的开角θ2。
2.基本构成
接着,利用附图,对由本发明的制造方法得到的光扩散膜的基本构成进行说明。
如图3(a)~(b)所示,由本发明的制造方法得到的光扩散膜40的特征在于,沿光扩散膜膜厚方向,从下方依次具有第1百叶结构区域20和第2百叶结构区域30。
因此,由本发明的制造方法得到的光扩散膜如例如图3(a)所示,通过使各百叶结构区域所具有的入射角度依赖性不同,可提高光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性,并可有效扩大光扩散入射角度区域。
另一方面,如图3(b)所示,使各百叶结构区域所具有的光扩散角度区域重复时,虽然对光扩散角度区域的扩大所起的作用小,但能稳定地使膜厚方向的作为整体的百叶长度延长,因此,能有效提高光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性。
这里,上述“下方”是指在加工片(process sheet)上设置涂布层时,涂布层的膜厚方向的靠近加工片的一侧。因此,是为便于说明本发明而采用的一个用语,而非是对光扩散膜自身的上下方向的任何限定。
此外,本发明的光扩散膜的制造方法的特征在于,对由光扩散膜用组合物构成的涂布层进行第1活性能量射线照射,在涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域,并在涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域。
本发明的制造方法的特征还在于,然后,对涂布层进行第2活性能量射线照射,在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域。
因而,由本发明的制造方法得到的光扩散膜可采用图4(a)~(b)所示的形态。
即,作为第1种形态,可举出图4(a)所示的光扩散膜40,其具有第1百叶结构区域20的上端部与第2百叶结构区域30的下端部重合的重复百叶结构区域50。
此外,作为第2种形态,可举出图4(b)所示的光扩散膜40,在该光扩散膜40中,在第1百叶结构区域20与第2百叶结构区域30的界面存在未形成有百叶结构的间隔部分50’,或第1百叶结构区域20与第2百叶结构区域30正好相接。
另一方面,如图4(c)所示,膜内部存在的2个百叶结构区域(20、30)过度重合的光扩散膜42无法通过以分2个阶段实施活性能量射线照射为特征的本发明的制造方法而得到。
3.工序(a):光扩散膜用组合物的准备工序
工序(a)是准备光扩散膜用组合物的工序。
更具体地说,优选在40~80℃的高温条件下将折射率不同的2种化合物搅拌而形成均匀的混合液。
此外,优选的是,与此同时,根据需要,在混合液中添加光聚合引发剂等添加剂后,在搅拌至均匀的同时,再根据需要添加稀释溶剂,使混合液达到需要的粘度,由此得到光扩散膜用组合物的溶液。
下面对工序(a)作更具体的说明。
(1)高折射率聚合性化合物
(1)-1种类
在折射率不同的2种聚合性化合物中,对折射率高的聚合性化合物(以下有时称“(A)成分”)的种类无特别限定,但优选其主成分为含多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯。
其理由是,据推断,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低的一方的聚合性化合物(以下有时称“(B)成分”)的聚合速度快,使它们的成分间的聚合速度产生规定的差异,有效抑制两成分的共聚性。
其结果,在进行光固化时,能够高效率地形成来自(A)成分的板状区域和来自(B)成分的板状区域交互地延伸的所谓的百叶结构。
此外,据推断,通过含有特定的(甲基)丙烯酸酯作为(A)成分,能够在单体阶段与(B)成分具有充分的相容性的同时,还能够在聚合过程中,在多个相连的阶段,使其与(B)成分的相容性降低至规定的范围,更高效率地形成百叶结构。
另外,通过含有特定的(甲基)丙烯酸酯作为(A)成分,能够提高百叶结构中来自(A)成分的板状区域的折射率,将其与来自(B)成分的板状区域的折射率之差调整至规定以上的值。
因此,通过含有特定的(甲基)丙烯酸酯作为(A)成分,与后述的(B)成分的特性结合,能够高效率地得到具有折射率不同的板状区域交互延伸而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的光扩散膜。
这里,“含多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯”是指(甲基)丙烯酸酯的酯残基部分具有多个芳香环的化合物。
此外,“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸和甲基丙烯酸两者。
此外,作为这样的(A)成分的含多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯例如可以是(甲基)丙烯酸联苯酯、(甲基)丙烯酸萘基酯、(甲基)丙烯酸蒽基酯、(甲基)丙烯酸苄基苯基酯、(甲基)丙烯酸联苯基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸萘氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸蒽基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸苄基苯氧基烷基酯等,或者芳香环上的氢原子的一部分被卤素、烷基、烷氧基、卤代烷基等取代的化合物等。
此外,作为(A)成分的含多个芳香环的(甲基)丙烯酸酯优选包括含联苯环的化合物,特别是,优选包括下列通式(1)表示的联苯化合物。
(通式(1)中,R1~R10各自独立,R1~R10中的至少一个为下列通式(2)表示的取代基,其余为氢原子、羟基、羧基、烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基烷基、羧基烷基和卤原子中的任一取代基。)
(通式(2)中,R11为氢原子或甲基,碳原子数n为1~4的整数,重复数m为1~10的整数。)
其理由是,据推断,通过含有具有特定结构的联苯化合物作为(A)成分,能够使(A)成和(B)成分的聚合速度产生规定的差异,将(A)成分与(B)成分的相容性降低至规定的范围,从而降低两成分之间的共聚性。
此外,能够提高第1百叶结构和第2百叶结构中来自(A)成分的板状区域的折射率,更容易地使其与来自(B)成分的板状区域的折射率之差调节至规定以上的值。
此外,通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基烷基和羧基烷基中的任一种时,其烷基部分的碳原子数优选为1~4范围内的值。
其理由是,上述碳原子数为大于4的值时,则存在(A)成分的聚合速度下降、来自(A)成分的板状区域的折射率过低、难以高效率地形成第1百叶结构区域和第2百叶结构的情况。
因此,通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基烷基和羧基烷基中的任一种时,其烷基部分的碳原子数更优选为1~3的范围内的值,进一步优选为1~2的范围内的值。
此外,通式(1)中的R1~R10优选为卤代烷基或卤原子以外的取代基,即,优选为不含卤素的取代基。
其理由是,从对光扩散膜作焚烧等处理时防止二英发生、保护环境的角度考虑,是优选的。
此外,在具有以往的百叶结构的光扩散膜中,在获取规定的百叶结构时,为使单体成分高折射率化,一般在单体成分中进行卤素取代。
在这一点上,如果使用通式(1)表示的联苯化合物,即使在不进行卤素取代的情况下,也能使其具有高折射率。
因此,本发明中的使光扩散膜用组合物光固化而成的光扩散膜即使在不含卤素的情况下,也能发挥良好的入射角度依赖性。
此外,通式(1)中的R2~R9中的任一个优选为通式(2)表示的取代基。
其理由是,通过使通式(2)表示的取代基的位置位于R1和R10以外的位置,能够在进行光固化前的阶段有效防止(A)成分彼此定向、结晶化。
还有,其在进行光固化前的阶段为液状,即使不使用稀释溶剂等,也能在表观上使其与(B)成分均匀混合。
由此,可在光固化阶段使(A)成分和(B)成分在微细水平上凝集、相分离,更高效率地得到具有第1百叶结构和第2百叶结构区域的光扩散膜。
还有,从同样的观点出发,通式(1)中的R3、R5、R6和R8中的任一个特别优选为通式(2)表示的取代基。
此外,通式(2)表示的取代基中的重复数m通常优选为1~10的整数。
其理由是,若重复数m为大于10的值,则将聚合部位与联苯环连接的氧亚烷基链过长,有时会阻碍聚合部位中(A)成分彼此的聚合。
因此,通式(2)表示的取代基中的重复数m更优选为1~4的整数,特别优选为1~2的整数。
此外,从同样的观点出发,通式(2)表示的取代基中的碳原子数n通常优选为1~4的整数。
此外,若还考虑到作为聚合部位的聚合性碳碳双键的位置过于靠近联苯环而使得联苯环成为立体障碍、导致(A)成分的聚合速度下降的情况,通式(2)表示的取代基中的碳原子数n更优选为2~4的整数,特别优选为2~3的整数。
此外,作为通式(1)表示的联苯化合物的具体例子,可优选举出下式(3)~(4)表示的化合物。
(1)-2分子量
此外,(A)成分的分子量优选为200~2500的范围内的值。
其理由是,据推断,通过使(A)成分的分子量在规定的范围,可进一步加快(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,进行光固化时,能够更高效率地形成来自(A)成分的板状区域和来自(B)成分的板状区域向交互延伸的百叶结构。
即,这是因为,若(A)成分的分子量为小于200的值,则有时会由于立体障碍而导致聚合速度下降,与(B)成分的聚合速度接近,与(B)成分的共聚容易发生。另一方面,若(A)成分的分子量为大于2500的值,则推断为随着与(B)成分的分子量之差变小,(A)成分的聚合速度会下降而与(B)成分的聚合速度接近,容易发生与(B)成分的共聚,其结果,有时难以高效率地形成百叶结构。
因此,(A)成分的分子量更优选为240~1500的范围内的值,进一步优选为260~1000的范围内的值。
此外,(A)成分的分子量可根据由分子的组成和构成原子的原子量而得到的计算值求出,也可用凝胶渗透色谱(GPC)作为重均分子量测出。
(1)-3单独使用
此外,本发明中的光扩散膜用组合物的特征在于,作为形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中的折射率高的板状区域的单体成分,含有(A)成分,但(A)成分优选为以一种成分含有。
其理由是,通过这样的构成,能够有效抑制来自(A)成分的板状区域即折射率高的板状区域中的折射率的波动,更高效率地得到具有第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的光扩散膜。
即,当(A)成分在(B)成分中的相容性低时,例如,(A)成分为卤系化合物等时,作为使(A)成分与(B)成分相容的第3成分,有时并用其他(A)成分(例如,非卤系化合物等)。
然而,这种情况下,由于上述第3成分的影响,来自(A)成分的折射率高的板状区域的折射率有时会出现波动或容易下降。
其结果,与来自(B)成分的折射率低的板状区域的折射率差有时会变得不均匀,或容易过度下降。
因此,优选的是,选择与(B)成分具有相容性的高折射率的单体成分,将其用作单独的(A)成分。
此外,例如,作为(A)成分的式(3)表示的联苯化合物由于粘度低,从而具有与(B)成分的相容性,因此,可用作单独的(A)成分。
(1)-4折射率
此外,优选使(A)成分的折射率为1.5~1.65的范围内的值。
其理由是,通过使(A)成分的折射率为上述范围内的值,能够更容易地调节来自(A)成分的板状区域的折射率与来自(B)成分的板状区域的折射率之差,更高效率地得到具有第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的光扩散膜。
即,若(A)成分的折射率为小于1.5的值,则其与(B)成分的折射率之差过小,有时难以得到有效的光扩散角度区域。另一方面,若(A)成分的折射率为大于1.65的值,则虽然与(B)成分的折射率之差变大,但有时与(B)成分的表观上的相容状态都难以形成。
因此,(A)成分的折射率更优选为1.52~1.65的范围内的值,进一步优选为1.56~1.6的范围内的值。
此外,上述(A)成分的折射率是指通过光照射而固化之前的(A)成分的折射率。
此外,折射率可按例如JIS K0062测定。
(1)-5含量
此外,光扩散膜用组合物中的(A)成分的含量相对于后述的(B)成分100重量份,优选为25~400重量份的范围内的值。
其理由是,若(A)成分的含量为小于25重量份的值,则有时(A)成分相对于(B)成分的存在比率小,来自(A)成分的板状区域的宽度与来自(B)成分的板状区域的宽度相比过小,难以得到具有良好入射角度依赖性的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。此外,有时光扩散膜厚度方向的百叶长度不充分,显示不出光扩散性。另一方面,若(A)成分的含量为大于400重量份的值,则(A)成分相对于(B)成分的存在比率大,来自(A)成分的板状区域的宽度与来自(B)成分的板状区域的宽度相比,过度地大,反而难以得到具有良好入射角度依赖性的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。此外,有时光扩散膜厚度方向的百叶长度不充分,显示不出光扩散性。
因此,(A)成分含量相对于(B)成分100重量份,更优选为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。
(2)低折射率聚合性化合物
(2)-1种类
在折射率不同的2种聚合性化合物中,对折射率低的聚合性化合物((B)成分)的种类无特别限定,其主成分例如可举出聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、侧链有(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸系聚合物、含(甲基)丙烯酰基的有机硅树脂、不饱和聚酯树脂等,但特别优选聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
其理由是,使用聚氨酯(甲基)丙烯酸酯时,不仅可以更容易地调节来自(A)成分的板状区域的折射率与来自(B)成分的板状区域的折射率之差,而且,能够有效抑制来自(B)成分的板状区域的折射率的波动、更高效率地得到具有第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的光扩散膜。
因而,下面主要就作为(B)成分的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯进行说明。
这里,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。
首先,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯由(a)具有至少2个异氰酸酯基团的化合物,(b)多元醇化合物、优选为二元醇化合物、更优选为聚亚烷基二醇,以及(c)羟基烷基(甲基)丙烯酸酯形成。
此外,(B)成分还包括具有氨基甲酸酯键重复单元的低聚物。
其中,作为(a)成分的具有至少2个异氰酸酯基团的化合物例如可举出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、异氰尿酸酯,以及与乙二醇、丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、蓖麻油等含活泼氢的低分子化合物的反应物即加合物(例如,苯二亚甲基二异氰酸酯系3官能加合物)等。
此外,在上述化合物中,特别优选脂环式多异氰酸酯。
其理由是,脂环式多异氰酸酯与脂肪族多异氰酸酯相比,由于立体构象等关系,容易在各异氰酸酯基团的反应速度上设置差异。
由此,能够抑制(a)成分仅与(b)成分反应或(a)成分仅与(c)成分反应,使(a)成分切实地与(b)成分和(c)成分反应,防止产生多余的副产物。
其结果,能够有效抑制第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中来自(B)成分的板状区域即低折射率板状区域的折射率的波动。
此外,若使用脂环式多异氰酸酯,则与芳香族多异氰酸酯相比,能够将所得(B)成分与(A)成分的相容性降低至规定的范围,更高效率地形成百叶结构。
还有,若使用脂环式多异氰酸酯,则与芳香族多异氰酸酯相比,能够降低所得(B)成分的折射率,从而能够扩大与(A)成分的折射率之差,更切实地显现光扩散性,并且能够更高效率地形成光扩散角度区域内的扩散光均一性高的百叶结构。
此外,在此类脂环式多异氰酸酯中,优选仅含2个异氰酸酯基团的脂环式二异氰酸酯。
其理由是,使用脂环式二异氰酸酯时,能够与(b)成分和(c)成分定量反应,得到单一的(B)成分。
作为此类脂环式二异氰酸酯,可以特别优选地举出为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
其理由是,可在2个异氰酸酯基团的反应性上设置有效差异。
此外,在形成聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的成分中,作为(b)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,特别优选聚丙二醇。
其理由是,聚丙二醇的粘度低,因此,不用溶剂也可操作。
此外,这是因为聚丙二醇在使(B)成分固化时成为该固化物中良好的软链段,从而能够有效提高光扩散膜的操作性和安装性能。
此外,(B)成分的重均分子量可主要通过(b)成分的重均分子量进行调节。这里,(b)成分的重均分子量通常为2300~19500,优选为4300~14300,特别优选为6300~12300。
此外,在形成聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的成分中,作为(c)成分的(甲基)丙烯酸羟基烷基酯,例如可举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁基酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁基酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯等。
此外,从降低所得聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的聚合速度、更高效率地形成规定的百叶结构的角度考虑,更优选甲基丙烯酸羟基烷基酯,进一步优选甲基丙烯酸2-羟基乙基酯。
此外,用(a)~(c)成分进行的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的合成可按常法实施。
此时,(a)~(c)成分的配合比例以摩尔比计,优选为(a)成分:(b)成分:(c)成分=1~5:1:1~5的比例。
其理由是,通过该配合比例,对于(b)成分所具有的2个羟基,分别有(a)成分所具有的一方的异氰酸酯基团与其反应而结合,而且,对于2个(a)成分分别具有的另一方的异氰酸酯基团,(c)成分所具有的羟基与其反应而结合,从而能够高效率地合成聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
因此,(a)~(c)成分的配合比例以摩尔比计,更优选为(a)成分:(b)成分:(c)成分=1~3:1:1~3的比例,进一步优选为2:1:2的比例。
(2)-2重均分子量
此外,优选使(B)成分的重均分子量为3000~20000的范围内的值。
其理由是,通过使(B)成分的重均分子量在规定的范围内,能够使(A)成分和(B)成分的聚合速度产生规定的差异,有效降低两成分的共聚性。
其结果,进行光固化时,能够高效率地形成来自(A)成分的板状区域和来自(B)成分的板状区域交互延伸而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。
即,这是因为若(B)成分的重均分子量为小于3000的值,则(B)成分的聚合速度变快,与(A)成分的聚合速度接近,容易发生与(A)成分的共聚,其结果,有时难以高效率地形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。另一方面,若(B)成分的重均分子量为大于20000的值,则有时难以形成来自(A)成分和来自(B)成分的板状区域交互延伸而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,或与(A)成分的相容性过低、在涂布阶段析出(A)成分。
因此,(B)成分的重均分子量更优选为5000~15000的范围内的值,进一步优选为7000~13000的范围内的值。
此外,(B)成分的重均分子量可用凝胶渗透色谱(GPC)测定。
(2)-3单独使用
此外,(B)成分可以并用分子结构、重均分子量不同的2种以上化合物,但从抑制第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中来自(B)成分的板状区域的折射率的波动的角度考虑,优选仅使用1种。
即,这是因为使用多个(B)成分时,来自(B)成分的折射率低的板状区域的折射率有时波动,或者折射率变大,导致其与来自(A)成分的折射率高的板状区域的折射率之差不均匀,又或者过度降低。
(2)-4折射率
此外,优选使(B)成分的折射率为1.4~1.55的范围内的值。
其理由是,通过使(B)成分的折射率为上述范围内的值,能够更容易地调节来自(A)成分的板状区域与来自(B)成分的板状区域的折射率之差,更高效率地得到具有第1百叶结构和第2百叶结构的光扩散膜。
即,这是因为若(B)成分的折射率为小于1.4的值,则虽然与(A)成分的折射率之差大,但有与(A)成分的相容性极端恶化、难以形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域之虞。另一方面,若(B)成分的折射率为大于1.55的值,则有时与(A)成分的折射率之差过小,难以得到所希望的入射角度依赖性。
因此,(B)成分的折射率更优选为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。
此外,上述(B)成分的折射率是指通过光照射进行固化之前的(B)成分的折射率。
另外,折射率可按例如JIS K0062测定。
此外,上述(A)成分的折射率与(B)成分的折射率之差优选在0.01以上的值。
其理由是,通过使该折射率之差为上述范围内的值,能够得到具有在光的透射和扩散中的更良好的入射角度依赖性、以及更宽的光扩散入射角度区域的光扩散膜。
即,若该折射率之差为小于0.01的值,则入射光在第1百叶结构区域和第2百叶结构区域内进行全反射的角度区域会变窄,其结果,光扩散中的开角有时过窄。另一方面,若该折射率之差为过大的值,则有(A)成分与(B)成分的相容性过度地恶化,难以形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域之虞。
因此,(A)成分的折射率与(B)成分的折射率之差更优选为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。
这里所说的(A)成分和(B)成分的折射率是指通过光照射进行固化之前的(A)成分和(B)成分的折射率。
(2)-5含量
此外,优选使光扩散膜用组合物中(B)成分的含量相对于光扩散膜用组合物总量(100重量%),为10~80重量%的范围内的值。
其理由是,若(B)成分的含量为小于10重量%的值,则有时(B)成分相对于(A)成分的存在比率小,来自(B)成分的板状区域的宽度与来自(A)成分的板状区域的宽度相比过小,难以得到具有良好入射角度依赖性的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。此外,是因为光扩散膜厚度方向的百叶长度有时不充分。另一方面是因为,若(B)成分的含量为大于80重量%的值,则有时(B)成分相对于(A)成分的存在比率大,来自(B)成分的板状区域的宽度与来自(A)成分的板状区域的宽度相比过大,反而难以得到具有良好入射角度依赖性的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。此外,是因为光扩散膜厚度方向的百叶长度有时会不充分。
因此,(B)成分的含量相对于光扩散膜用组合物的总量100重量%,更优选为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。
(3)光聚合引发剂
此外,本发明的光扩散膜用组合物中,根据需要,优选含有光聚合引发剂作为(C)成分。
其理由是,通过含有光聚合引发剂,能够在对光扩散膜用组合物照射活性能量射线时高效率地形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域。
这里,光聚合引发剂是指通过紫外线等活性能量射线的照射而产生自由基种的化合物。
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、乙酰苯、二甲基氨基乙酰苯、2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、2,2-二乙氧基-2-苯基乙酰苯、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、苄基二甲基缩酮、乙酰苯二甲基缩酮、对二甲氨基苯甲酸酯、低聚〔2-羟基-2-甲基-1-〔4-(1-甲基乙烯基)苯基〕丙烷等,它们可单独使用,也可二种以上合用。
此外,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。
(4)其他添加剂
此外,在不影响本发明效果的范围内,可适宜地添加上述化合物以外的添加剂。
作为此类添加剂,例如可举出抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、聚合促进剂、阻聚剂、红外线吸收剂、增塑剂、稀释溶剂和流平剂等。
此外,此类添加剂的含量通常相对于(A)成分和(B)成分的总量100重量份,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。
4.工序(b):涂布工序
工序(b)是如图5(a)所示,将准备好的光扩散膜用组合物涂布在加工片2上而形成涂布层1的工序。
作为加工片,可使用塑料膜和纸中的任一种。
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和聚酰亚胺系膜等。
此外,作为纸,例如可以举出玻璃纸、涂层纸和层压纸等。
还有,考虑到后述的工序,作为加工片2,优选为对热、活性能量射线的尺寸稳定性优异的膜。
作为此类膜,在上述膜中,优选聚酯系膜、聚烯烃膜和聚酰亚胺系膜。
此外,对于加工片,为了在光固化后容易从加工片上剥离所得光扩散膜,优选在加工片的光扩散膜用组合物的涂布面一侧设置剥离层。
上述剥离层可用硅酮系剥离剂、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形成。
此外,该加工片的厚度通常优选为25~200μm的范围内的值。
此外,作为在加工片上涂布光扩散膜用组合物的方法,可通过例如刮板涂布法、辊涂法、棒涂法、刮刀涂布法、模涂布法、凹版涂布法等以往公知的方法来进行。
此外,此时,涂布层的厚度优选为100~700μm的范围内的值。
5.工序(c):第1活性能量射线照射工序
工序(c)是在有氧气氛下(优选在空气气氛下)对涂布层进行第1活性能量射线照射,在涂布层下方部分形成第1百叶结构区域并在涂布层上方部分保留百叶结构未形成区域的工序。
即,如图5(b)所示,对于在加工片2上形成的涂布层1的上表面,优选线状照射活性能量射线150。
更具体地,例如,如图6(a)所示,在线状的紫外线灯125上设有集光用冷镜122的紫外线照射装置120(例如,市售的有EYE GRAPHICS株式会社制的ECS-4011GX等)上配置热射线截止滤波器121和遮光板123,射出仅由照射角度得到控制的直接光构成的活性能量射线150,照射在形成于加工片2上的涂布层1。
此外,线状的紫外线灯设置成以与具有涂布层1的加工片2的长度方向垂直的方向为基准(0°),通常为-80~80°的范围内的值,优选为-50~50°的范围内的值,特别优选为-30~30°的范围内的值。
这里,使用线状光源的理由是,能够高效率地且稳定地制造折射率不同的板状区域交互地且与膜厚方向成一定倾斜角地平行配置而成的第1百叶结构区域。
更具体地说,通过使用线状光源,就能照射如下的光:该光从线状光源的轴方向看时,其实质上是平行的光,从与线状光源的轴方向垂直的方向看时,其是非平行的光。
这时,作为照射光的照射角度,如图6(b)所示,将相对于涂布层1的表面的法线的角度设为0°时的照射角度θ3通常优选为-80~80°的范围内的值。
其理由是,若照射角度为-80~80°的范围之外的值,则在涂布层1表面的反射等的影响大,有时难以形成充分的百叶结构。
此外,照射角度θ3优选具有1~80°的宽度(照射角度宽度)θ3’。
其理由是,若上述照射角度宽度θ3’为小于1°的值,则百叶结构的间隔会过窄,有时难以得到所希望的第1百叶间隔区域。另一方面,若上述照射角度宽度θ3’为大于80°的值,则照射光过于分散,有时难以形成百叶结构。
因此,照射角度θ3的照射角度宽度θ3’更优选为2~45°的范围内的值,进一步优选为5~20°的范围内的值。
此外,照射光可举出紫外线、电子束等,但优选使用紫外线。
其理由是,使用电子束时,由于聚合速度非常快,因此,有时聚合过程中(A)成分与(B)成分无法充分相分离,难以形成百叶结构。另一方面,与可见光等相比,紫外线由于通过其照射而固化的紫外线固化型树脂、可使用的光聚合引发剂的变化丰富,因此,可扩大(A)成分和(B)成分的选择范围。
此外,第1活性能量射线照射中涂布层表面的照度优选为0.1~3mW/cm2的范围内的值。
其理由是,通过使第1活性能量射线照射中的照度为上述范围内的值,能够在高效率地形成第1百叶结构区域的同时,更稳定地保留百叶结构未形成区域。
即,这是因为若上述照度为小于0.1mW/cm2的值,则有时虽然能够确保百叶结构未形成区域,但有时难以明确形成第1百叶结构区域。另一方面,是因为若上述照度为大于3mW/cm2的值,则即使有百叶结构未形成区域存在,但推断在该区域的固化反应会进行过度,在后述的第2活性能量射线照射中有时会难以充分形成第2百叶结构区域。
因此,第1活性能量射线照射中涂布层表面的照度更优选为0.3~2mW/cm2的范围内的值,进一步优选为0.5~1.5mW/cm2的范围内的值。
此外,第1活性能量射线照射中涂布层表面的光量优选为5~100mJ/cm2的范围内的值。
其理由是,通过使第1活性能量射线照射中的光量为上述范围内的值,能够在高效率地形成第1百叶结构区域的同时,更稳定地保留百叶结构未形成区域。
即,若上述光量为小于5mJ/cm2的值,有时难以使第1百叶结构区域从上方向着下方充分伸长,或形成第2百叶结构区域时第1百叶结构区域变形。另一方面,若上述光量为大于100mJ/cm2的值,则有时百叶结构未形成区域的固化会进行过度,在后述的第2活性能量射线照射工序中难以充分形成第2百叶结构区域。
因此,第1活性能量射线照射中涂布层表面的光量更优选为7~50mJ/cm2的范围内的值,进一步优选为10~30mJ/cm2的范围内的值。
此外,优选将形成在加工片上的涂布层以0.1~10m/分钟的速度移动,使利用紫外线照射装置的紫外线照射部分通过。
其理由是,若上述速度为小于0.1m/分钟的值,则有时量产性过渡下降。另一方面是因为,若上述速度为大于10m/分钟的值,则有时会比涂布层的固化更快,换言之,会比百叶结构的形成更快,紫外线对涂布层的入射角度发生变化,百叶结构的形成会不充分。
因此,更优选的是,将形成在加工片上的涂布层以0.2~5m/分钟的范围内的速度移动,使利用紫外线照射装置的紫外线照射的部分通过,进一步优选以0.5~3m/分钟的范围内的速度使其通过。
此外,第1活性能量射线照射工序的特征在于,从高效率地保留百叶结构未形成区域的角度考虑,在有氧气氛下(优选在空气气氛下)实施。
其理由是,通过在有氧气氛下进行第1活性能量射线照射,能够在高效率地在涂布层下方部分形成第1百叶结构区域的同时,利用氧阻碍的影响,在涂布层的上方部分稳定地保留百叶结构未形成区域。
因此,在后述的第2活性能量射线照射工序中,在上述百叶结构未形成区域,可高效率地形成第2百叶结构区域。
即,这是因为假使第1活性能量射线照射不是在有氧气氛下进行,而是在非氧气氛下进行,则有时膜上部未保留结构未形成区域,第1百叶结构区域形成至膜的几乎最表面。
应予说明,“有氧气氛下”是指在涂布层上表面与空气等含氧气体直接接触的条件下,其中,“空气气氛下”是指在涂布层上表面与空气直接接触的条件下。
因此,不实施在涂布层上表面层压膜或进行氮气吹扫这样的特定手段,而是在使涂布层上表面直接露出在空气中的状态下进行第1活性能量射线照射相当于在“空气气氛下”的第1活性能量射线照射。
6.工序(d):第2活性能量射线照射工序
工序(d)是在非氧气氛下对涂布层进行第2活性能量射线照射,在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
即,如图5(b)所示,优选对加工片2上形成的、经过第1活性能量射线照射的涂布层1的上表面以线状照射活性能量射线150,并优选以基本上与第1活性能量射线照射工序相同的方式进行。
但是,第2活性能量射线照射工序与第1活性能量射线照射工序的情况不同,其特征在于,在非氧气氛下对涂布层照射活性能量射线。
其理由是,通过在非氧气氛下进行第2活性能量射线照射,能够在通过第1活性能量射线照射而得到的百叶结构未形成区域抑制氧阻碍的影响,高效率地形成第2百叶结构区域。
即,这是因为假使不是在非氧气氛下,而是在有氧气氛下进行了第2活性能量射线照射的情况下,则如果高照度地进行照射的话,也许能在表面附近的非常浅的位置形成第2百叶结构区域,但有时难以得到光扩散所必需的折射率。此外,用低照度进行照射的情况下,有时会受到氧阻碍的影响,有时难以在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域。
这里所说的“非氧气氛下”是指在涂布层的上表面与氧气氛或含氧气氛不直接接触的条件下。
因此,例如,在将膜层压于涂布层上表面或用氮气置换空气而进行氮气吹扫的状态下进行第2活性能量射线照射相当于在“非氧气氛下”的第2活性能量射线照射。
此外,作为在上述“非氧气氛下”的第2活性能量射线照射,特别优选对涂布层上表面在层压活性能量射线透射片的状态下进行第2活性能量射线照射。
其理由是,通过这样进行第2活性能量射线照射,能够有效抑制氧阻碍的影响,在百叶结构未形成区域,更高效率地形成第2百叶结构区域。
即,这是因为通过对涂布层上表面层叠活性能量射线透射片,能够在稳定地防止涂布层上表面与氧接触的同时,透射该片材,高效率地对涂布层照射活性能量射线。
此外,作为活性能量射线透射片,如果是在工序(b)(涂布工序)中记载的加工片,只要是能够透射活性能量射线的即可,无特别限制。
此外,作为活性能量射线透射片,优选其与涂布层不接触一侧表面的中心线平均粗糙度为2μm以下的值,进一步优选为1μm以下的值,特别优选为0.05μm以下的值。
其理由是,这样的中心线平均粗糙度能够有效防止第2活性能量射线由于活性能量射线透射片而扩散,高效率地形成第2百叶结构区域。
中心线平均粗糙度可通过JIS B0633求出。
从同样的角度考虑,活性能量射线透射片的雾度值优选为0~8%的范围内的值,特别优选为0.1~5%的范围内的值。
此外,雾度值可通过JIS K7136求出。
此外,活性能量射线透射片的图像鲜明度(狭缝宽度:0.125mm、0.25mm、0.5mm、1mm和2mm的合计值)优选为200~500的范围内的值,特别优选为300~490的范围内的值。
其理由是,若图像鲜明度为这样的范围内的值,则可使活性能量射线在没有在该片材上的损失的情况下透射涂布层,高效率地形成第2百叶结构区域。
图像鲜明度可通过JIS K7374求出。
此外,从同样的角度考虑,活性能量射线透射片对波长360nm的光的透射率优选为30~100%的范围内的值,进一步优选为45~95%的范围内的值,特别优选为75~90%的范围内的值。
此外,在进行第2活性能量射线照射时,第1活性能量射线照射中的照射角度与第2活性能量射线照射中的照射角度之差的绝对值优选为1°以上的值。
其理由是,通过这样地在照射角度上设置差异,能够更有效地扩大所得光扩散膜中的光扩散角度区域。
另一方面,若照射角度之差的绝对值过大,则有时所得光扩散膜的各百叶结构区域所引起的扩散光完全独立,从而无法做到高效率地扩大光扩散角度区域。
因此,在进行第2活性能量射线照射时,第1活性能量射线照射中的照射角度与第2活性能量射线照射中的照射角度之差的绝对值更优选为2~30°的范围内的值,进一步优选为5~20°的范围内的值。
此外,第2活性能量射线照射中的涂布层表面的照度优选为0.1~20mW/cm2的范围内的值。
其理由是,通过使第2活性能量射线照射中的照度为上述范围内的值,能够在百叶结构未形成区域更高效率地形成第2百叶结构区域。
即,这是因为若上述照度为小于0.1mW/cm2的值,有时难以明确形成第2百叶结构区域。另一方面,若上述照度为大于20mW/cm2的值,则推断固化速度会过快,有时无法有效形成第2百叶结构区域。
因此,第2活性能量射线照射中的涂布层表面的照度更优选为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。
此外,在透射上述活性能量射线透射片进行第2活性能量射线照射时,涂布层表面的照度值是指在活性能量射线透射片露出面一侧的照度的值。
此外,第2活性能量射线照射中的涂布层表面的光量优选为5~300mJ/cm2的范围内的值。
其理由是,通过使第2活性能量射线中的光量为上述范围内的值,能够在百叶结构未形成区域更高效率地形成第2百叶结构区域。
即,这是因为若上述光量为小于5mJ/cm2的值,则有时难以使第2百叶结构区域从上方向着下方充分伸展。另一方面,若上述光量为大于300mJ/cm2的值,则有时所得光扩散膜发生着色。
因此,第2活性能量射线照射中的涂布层表面的光量更优选为30~200mJ/cm2的范围内的值,进一步优选为50~150mJ/cm2的范围内的值。
此外,在本发明中,如上所述,通过第1活性能量射线照射和第2活性能量射线照射而分别形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,因此,可容易地调节各百叶结构区域中的板状区域的倾斜角的组合。
即,仅通过适当调节各活性能量射线照射中的照射角度,就能够容易地调节各百叶结构区域中的板状区域的倾斜角组合。
此外,在通过上述活性能量射线透射片进行第2活性能量射线照射时,涂布层表面的光量的值表示在活性能量射线透射片的露出面一侧的光量。
此外,为了达到使涂布层充分固化的光量,优选在第1和第2活性能量射线照射之外,进一步照射活性能量射线。
此时的活性能量射线由于是以使涂布层充分固化为目的,因此,优选使用在膜的长度方向和宽度方向中的任一个行进方向上均随机的光,而非平行光。
此外,光固化工序后的光扩散膜通过将加工片剥离而达到可最终使用的状态。
第2实施方式
本发明的第2实施方式是一种光扩散膜,其具有将折射率不同的多个板状区域顺着沿膜面的任一方向交互地平行配置而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,通过包括下述工序(a)~(d)的制造方法而得到,
(a)准备含折射率不同的2种聚合性化合物的光扩散膜用组合物的工序,
(b)对加工片涂布光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序,
(c)在有氧气氛下(优选为空气气氛下),对涂布层进行第1活性能量射线照射,在涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域,并在涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域的工序,
(d)在非氧气氛下,对涂布层进行第2活性能量射线照射,在百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
下面,以与第1实施方式的不同点为中心,参照附图,对本发明的第2实施方式作具体说明。
1.第1百叶结构区域
(1)折射率
在第1百叶结构区域中,折射率不同的板状区域间的折射率之差,即,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之差优选为0.01以上的值。
其理由是,通过使该折射率之差为0.01以上的值,能够在第1百叶结构区域内使入射光稳定地反射,进一步提高来自第1百叶结构区域的入射角度依赖性。
更具体地说,若该折射率之差为小于0.01的值,则有时入射光在百叶结构内进行全反射的角度区域变窄,其结果,入射角度依赖性过度降低。
因此,第1百叶结构区域中的折射率不同的板状区域间的折射率之差更优选地为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之差越大越佳,但从选用可形成百叶结构的材料的角度考虑,认为0.3左右为上限。
此外,在第1百叶结构区域中,优选使折射率相对较高的板状区域的折射率为1.5~1.7的范围内的值。
其理由是,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之差过小,有时难以得到所希望的百叶结构。另一方面,若高折射率板状区域的折射率为大于1.7的值,则有时光扩散膜用组合物中的材料物质间的相容性过低。
因此,第1百叶结构区域中的高折射率板状区域的折射率更优选为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。
此外,高折射率板状区域的折射率可按例如JIS K0062测定。
此外,在第1百叶结构区域中,折射率相对较低的板状区域的折射率优选为1.4~1.5的范围内的值。
其理由是,若该低折射率板状区域的折射率为小于1.4的值,则有时会使所得光扩散膜的刚性下降。另一方面,若该低折射率板状区域的折射率为大于1.5的值,则与高折射率板状区域的折射率之差过小,有时难以得到所希望的百叶结构。
因此,第1百叶结构区域中的低折射率板状区域的折射率更优选为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。
此外,低折射率板状区域的折射率可按例如JIS K0062测定。
(2)宽度
此外,如图7(a)所示,在第1百叶结构区域20中,优选使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)分别为0.1~15μm的范围内的值。
其理由是,通过使这些板状区域的宽度为0.1~15μm的范围内的值,能够在第1百叶结构区域内使入射光更稳定地反射,更有效地提高来自第1百叶结构区域的入射角度依赖性。
即,这是因为若该板状区域宽度为小于0.1μm的值,则有时无论入射光的入射角度如何,难以显示光扩散。另一方面,若该宽度为大于15μm的值,则有时存在在百叶结构内笔直行进的光增加、光扩散的均一性恶化的情况。
因此,在第1百叶结构区域中,折射率不同的板状区域的宽度更优选地分别为0.5~10μm的范围内的值,进一步优选为1~5μm的范围内的值。
此外,构成百叶的板状区域的宽度、长度等可通过用光学数字显微镜观察膜截面而加以测定。
(3)倾斜角
此外,如图7(a)所示,优选的是,在第1百叶结构区域中,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相对于膜厚方向分别以一定的倾斜角θa延伸而成。
其理由是,通过使板状区域的各倾斜角θa恒定,能够在第1百叶结构区域内更稳定地使入射光反射,进一步提高来自第1百叶结构区域的入射角度依赖性。
此外,θa是指在相对于顺着沿膜面的任一方向延伸的百叶结构垂直的面将膜切割时,在所得截面上测得的、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(°)。
更具体地说,如图7(a)所示,是指在第1百叶结构区域上端面的法线与板状区域的最上部之间所形成的角度中窄的一侧的角度。此外,如图7(a)所示,以板状区域向右侧倾斜时的倾斜角为基准,将板状区域向左侧倾斜时的倾斜角用负值表示。
此外,如图7(b)所示,第1百叶结构区域中折射率不同的板状区域(12、14)优选沿着光扩散膜膜厚方向朝上方或下方弯曲(图7(b)中,示出了向下方弯曲的情形)。
其理由是,通过板状区域结构弯曲,能够使第1百叶结构区域中的反射与透射的平衡复杂化,有效扩大扩散光的开角。
此外,这样的弯曲的百叶结构被认为可通过延迟在涂膜膜厚方向的利用紫外线进行的聚合反应的速度而得到。
具体地,可通过抑制线状光源发出的紫外线的照度、使被照射状态的涂膜低速移动而形成。
(4)厚度
此外,第1百叶结构区域的厚度,即,图7(a)~(b)所示的膜表面法线方向的百叶结构存在部分的厚度L1优选为50~500μm的范围内的值。
其理由是,通过使第1百叶结构区域的厚度为上述范围内的值,能够稳定地确保沿着膜厚方向的百叶结构长度,在第1百叶结构区域内使入射光更稳定地反射,进一步提高来自第1百叶结构区域的光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性。
即,若上述第1百叶结构区域的厚度L1为小于50μm的值,则有时百叶结构的长度不够,在百叶结构内笔直行进的入射光增加,难以得到光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性。另一方面,若上述第1百叶结构区域的厚度L1为大于500μm的值,则对光扩散膜用组合物照射活性能量射线而形成百叶结构时,有时初期形成的百叶结构使得光聚合的进行方向扩散,难以形成所希望的百叶结构。
因此,第1百叶结构区域的厚度L1更优选为70~300μm的范围内的值,进一步优选为80~200μm的范围内的值。
2.第2百叶结构区域
本发明的光扩散膜的特征在于,沿着光扩散膜膜厚方向,在上述第1百叶结构区域的上方具有将折射率不同的多个板状区域顺着沿膜面的任一方向交互地平行配置而成的第2百叶结构区域。
应予说明,第2百叶结构区域的构成与第1百叶结构区域的构成基本上相同,因此省略其说明。
但从在光扩散中起第1百叶结构区域的辅助作用的角度考虑,第2百叶结构区域的厚度优选为10~200μm的范围内的值,更优选为20~150μm的范围内的值,进一步优选为40~100μm的范围内的值。
此外,从第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的厚度之和中扣除后述的重复百叶结构区域的厚度之后的值优选相对于光扩散膜膜厚(100%)为80%以上的值。
其理由是,通过使形成有百叶结构的区域之和相对于膜整体所占的比例为上述范围内的值,能够更有效地提高来自第1百叶结构和第2百叶结构的光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性。
即,这是因为若形成有百叶结构的区域之和相对于膜整体所占的比例为小于80%的值,则百叶结构的绝对量不足,有时难以得到足够的光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性。
另一方面,形成有百叶结构的区域之和相对于膜整体所占的比率越大越好,其上限是100%。
但考虑到稳定的再现性等,上限优选为98%左右。
3.重复百叶结构区域
本发明的光扩散膜优选具有第1百叶结构区域上端部与第2百叶结构区域下端部重合的重复百叶结构区域。
其理由是,通过具有重复百叶结构区域,能够在有限的膜厚中高效率地实现光扩散角度区域内的扩散光强度的均一化。
下面对重复百叶结构区域作具体说明。
(1)形态
重复百叶结构区域50只要是第1百叶结构区域20的上端部与第2百叶结构区域30的下端部重合而形成的即可,无特别限定。
更具体地说,如图8(a)~(b)所示,重复百叶结构区域50优选为第1百叶结构区域20和第2百叶结构区域30的任一方的前端与来自另一方百叶结构区域的板状区域的前端附近接触而成。
或者,如图8(c)所示,重复百叶结构区域50还优选为来自第1百叶结构区域20和第2百叶结构区域30的各板状区域彼此在非接触状态下重复而成。
(2)倾斜角之差
此外,分别来自第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的板状区域的倾斜角之差的绝对值优选为1°以上的值。
即,如图8(a)所示,来自第1百叶结构区域的板状区域的倾斜角θa与来自第2百叶结构区域的倾斜角θb’之差的绝对值优选为1°以上的值。
其理由是,通过使上述倾斜角之差的绝对值为1°以上的值,能够更有效地扩大光扩散角度区域。
另一方面,若上述倾斜角之差的绝对值过大,则有时所得光扩散膜的各百叶结构所产生的扩散光会完全独立,难以实现光扩散角度区域的高效率的扩大。
因此,来自第1百叶结构区域的板状区域的倾斜角θa与来自第2百叶结构区域的倾斜角θb’之差的绝对值更优选为2~30°的范围内的值,进一步优选为5~20°的范围内的值。
应予说明,θa和θb’是指在与顺着沿膜面的任一方向延伸的百叶结构垂直的面将膜切割时,在所得截面上测得的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(°)。
更具体地说,如图8(a)~(c)所示,θa是指第1百叶结构区域的上端面法线与板状区域最上部所形成的角度中窄的一侧的角度。
此外,θb’是指第2百叶结构区域的下端面法线与板状区域最下部所形成的角度中窄的一侧的角度。
此外,如图8(a)~(c)所示,以板状区域向右侧倾斜时的倾斜角为基准,将板状区域向左侧倾斜时的倾斜角用负值表示。
此外,如图8(a)~(c)所示,θb是指第1百叶结构区域的下端面法线与板状区域最下部所形成的角度中窄的一侧的角度。θa’是指第2百叶结构区域的上端面法线与板状区域最上部所形成的角度中窄的一侧的角度。
此外,优选来自第2百叶结构区域的板状区域的倾斜角的绝对值为比来自第1百叶结构区域的折射率不同的板状区域的倾斜角的绝对值大的值。
其理由是,通过这样的构成,在与第1百叶结构区域相比其形成较困难的第2百叶结构区域,能够沿着光扩散膜膜厚方向,得到足够长度的板状区域,更有效地扩大光扩散角度区域。
(3)厚度
此外,优选使重复百叶结构区域的厚度L2为1~40μm的范围内的值。
其理由是,通过使重复百叶结构区域的厚度L2为上述范围内的值,能够将重复百叶结构区域中的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的重合程度调整至合适的范围内,从而能够抑制各自百叶结构区域的连接部分的散射光的发生,更稳定地保持光扩散中的各向异性。
即,这是因为若重复百叶结构区域的厚度L2为小于1μm的值,则有时各自百叶结构区域的连接部分易发生散射光,稳定地保持光扩散中的各向异性会变得困难。
另一方面是因为,若重复百叶结构区域的厚度L2为大于40μm的值,则有时扩散光射出效率降低。即,预测重复百叶结构区域的厚度L2过长时,在该区域会发生后方散乱等,导致扩散光的射出效率下降。
因此,重复百叶结构区域的厚度L2更优选为3~35μm的范围内的值,进一步优选为5~30μm的范围内的值。
此外,重复百叶结构区域的厚度相对于光扩散膜膜厚(100%),优选为0.1~10%的范围内的值。
其理由是,通过使重复百叶结构区域相对于膜整体所占的比例为上述范围内的值,能够将重复百叶结构区域中第1百叶结构区域和第2百叶结构区域的重合程度调整至更合适的范围,从而能够抑制各百叶结构区域间的百叶结构未形成部分中的散射光的发生,更稳定地保持光扩散的射出效率。
即,这是因为若重复百叶结构区域相对于膜整体所占的比例为小于0.1%的值,则第1百叶结构区域和第2百叶结构区域在微观上看,未形成重复结构的部分有时会增多。因此,有时会出现该结构区域容易发生散射光、扩散光的射出效率下降的情况。
另一方面,若重复百叶结构区域相对于膜整体所占的比例为大于10%的值,则相对地,有时第1或第2百叶结构区域的厚度不充分。
因此,重复百叶结构区域的厚度相对于光扩散膜膜厚(100%),更优选为0.2~5%的范围内的值,进一步优选为0.5~4%的范围内的值。
4.总膜厚
此外,本发明的光扩散膜的总膜厚优选为60~700μm的范围内的值。
其理由是,若光扩散膜的总膜厚为小于60μm的值,则在百叶结构区域内笔直行进的入射光增加,有时难以显示光扩散。另一方面,若光扩散膜的总膜厚为大于700μm的值,则对光扩散膜用组合物照射活性能量射线而形成百叶结构区域时,有时会由于初期形成的百叶结构而导致光聚合的进行方向扩散,难以形成所希望的百叶结构区域。
因此,光扩散膜的总膜厚更优选为90~450μm的范围内的值,进一步优选为120~250μm的范围内的值。
此外,还可进一步交互地形成第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,例如,可作为第3百叶结构区域、第4百叶结构区域等设置。
5.倾斜角的组合
此外,本发明的光扩散膜可通过分别调节第1百叶结构区域中板状区域相对于膜厚方向的倾斜角θa和第2百叶结构区域中板状区域相对于膜厚方向的倾斜角θa’而使其光扩散特性进行变化。
即,例如,如图3(a)所示,通过使各自百叶结构区域所具有的入射角度区域依赖性产生差异,可实现光透射和扩散中的良好的入射角度依赖性,并且能够有效扩大光扩散入射角度区域和光扩散角度区域。
这种情况下,优选在第1百叶结构区域,使板状区域相对于膜厚方向的倾斜角度θa为-80~80°的范围内的值,并在第2百叶结构区域,使板状区域相对于膜厚方向的倾斜角度θa’为-80~80°的范围内的值,且使θa-θa’的绝对值为0~80°的范围内的值,更优选为2~30°的范围内的值,进一步优选为5~20°的范围内的值。
另一方面,如图3(b)所示,使各自的百叶结构区域所具有的入射角度依赖性重复时,虽然对光扩散角度区域的扩大所作的贡献小,但会稳定地延长膜厚方向上作为整体的百叶长度,因此,能够有效地提高光扩散角度区域内的扩散光强度的均一性。
这种情况下,优选在第1百叶结构区域,使板状区域相对于膜厚方向的倾斜角度θa为-80~80°的范围内的值,并在第2百叶结构区域,使相对于膜厚方向的倾斜角度θa’为-80~80°的范围内的值,且使θa-θa’的绝对值为0~20°的范围内的值,更优选θa-θa’的绝对值为2~15°的范围内的值。
此外,在本发明的光扩散膜中,从保持光扩散中的各向异性的角度考虑,沿着膜面的方向的板状区域的方向优选第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中的沿着膜面的方向的板状区域的方向如图3(a)和(b)所示,为平行或实质上平行,但根据用途,也不限于这些。
还有,在第1百叶结构区域的下方和第2百叶结构区域的上方,可以以规定的厚度设置未形成有百叶结构的空白区域。
6.用途
此外,如图9所示,优选在反射型液晶显示装置100中使用本发明的光扩散膜。
其理由是,本发明的光扩散膜能够使外光集光并高效率地透射,射入液晶显示装置内部,且能够使该光高效率地扩散,使其可用作光源。
因此,本发明的光扩散膜优选配置在由玻璃板(104、108)和液晶106、以及镜面反射板107等构成的液晶单元110的上表面或下表面上,用作反射型液晶显示装置100中的光扩散板103。
此外,本发明的光扩散膜也可通过应用于偏光板101或位相差板102而得到广视角偏光板或广视角位相差板。
实施例
下面参照实施例对本发明的光扩散膜的制造方法等作更详细的说明。
实施例1
1.(B)成分的合成
在容器内放入作为(b)成分的重均分子量9200的聚丙二醇(PPG)1摩尔、作为(a)成分的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)2摩尔和作为(c)成分的甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)2摩尔后,按常法缩合,得到重均分子量9900的聚醚聚氨酯甲基丙烯酸酯。
其中,聚丙二醇和聚醚聚氨酯甲基丙烯酸酯的重均分子量是用凝胶渗透色谱(GPC)在下述条件下测得的苯乙烯换算值。
·GPC测定装置:东曹株式会社制,HLC-8020
·GPC柱:东曹株式会社制(下面,按通过顺序记载)
TSK guard column HXL-H
TSK gel GMH×L(×2)
TSK gel G2000H×L
·测定溶剂:四氢呋喃
·测定温度:40℃
2.光扩散膜用组合物的配制
然后,添加作为所得(B)成分的重均分子量9900的聚醚聚氨酯甲基丙烯酸酯100重量份、作为(A)成分的下式(3)所示的重均分子量268的邻苯基苯氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(新中村化学株式会社制,NK esterA-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℃的条件下加热混合,得到光扩散膜用组合物。
此外,上述(A)成分和(B)成分的折射率用阿贝氏折射计(ATAGO公司制,产品名称“阿贝氏折射计DR-M2”,Na光源,波长:589nm)按JIS K0062进行了测定,分别为1.58和1.46。
3.光扩散膜用组合物的涂布
接着,用涂布器将所得光扩散膜用组合物涂布在作为加工片的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(以下称“PET”),得到膜厚200μm的涂布层。
4.涂布层的光固化
(1)第1紫外线照射
然后,准备图6(a)所示的线状高压汞灯上装有集光用冷镜的紫外线照射装置(EYE GRAPHICS株式会社制,ECS-4011GX)。
接着,在热射线截止滤波器框上设置遮光板,照射在涂布层表面的紫外线,设定成在从线状紫外线灯的长度方向上观察时的由涂布层和PET构成的层叠体的法线方向设为0°的情况下,来自灯的直接的紫外线的照射角度(图6(b)的θ3)为30°。
此时,将灯设定为高出涂布层500mm,并使照度为1.0mW/cm2,光量为50mJ/cm2。
此外,为了防止在遮光板等上的反射光在照射机器内部成杂散光、给涂布层的光固化带来影响,在输送器附近也设置遮光板,并设定成仅使灯直接发出的紫外线照射在涂布层上。
此外,上述照度和光量可通过在涂布层的位置上设置装有受光器的EYE GRAPHICS株式会社制的UV METER EYE紫外线累积照度计“UVPF-A1”来进行测定。
然后,在用输送器使涂布层在图6(a)中的右方向上以0.2m/分钟的速度移动的同时,照射上述设定的紫外线。
(2)第2紫外线照射
接着,在经过用线状光源进行的第1紫外线照射工序之后,在涂布层的露出面一侧层压厚38μm的具有紫外线透射性的剥离膜(Lintec株式会社制,SP-PET382050;紫外线照射侧表面的中心线平均粗糙度0.01μm,雾度值1.80%,图像鲜明度425,波长360nm的透射率84.3%)作为活性能量射线透射片。
然后,用与第1紫外线照射同样的紫外线照射装置,将来自灯的直接的紫外线的照射角度(图6(b)的θ3)设定为16°。此时,使灯高出涂布层500mm,并设定照度为3.0mW/cm2,光量为80mJ/cm2。
接着,在用输送器使涂布层在图6(a)中的右方向上以0.2m/分钟的速度移动的同时,照射上述设定的紫外线,得到总膜厚200μm的光扩散膜。
此外,上述光扩散膜的膜厚用定压厚度测定器(宝制作所(株)制,TECLOCK PG-02J)进行了测定。
此外,确认所得光扩散膜如图10所示,其第1百叶结构区域中的板状区域为直线状,其倾斜角θa(=θb)为26°,第2百叶结构区域中的板状区域也为直线状,其倾斜角θa’(=θb’)为12°。
另外,上述图10所示图为示出在与第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中的板状区域垂直的面进行切割后的膜截面的示意图。
还有,第1百叶结构区域的厚度为165μm,第2百叶结构区域的厚度为50μm,重复百叶结构区域的厚度为15μm。
5.测定
用锥光偏振仪(autronic-MELCHERS GmbH公司制)如图11(a)所示,从所得光扩散膜的下侧,即从第1百叶结构区域所存在的一侧对该膜边改变入射角θ1(°)边使光入射,作为入射光最扩散的入射角,决定θ1=35°。
此时,将通过光扩散膜而扩散的扩散光中的扩散角度(°)示于横轴,将扩散光强度(cd/m2)示于纵轴,将此时的光谱图示于图11(a),将在图11(a)中从Z方向观察到的扩散光的照片示于图11(b)。
此外,将由上述光谱图认定的光扩散角度区域(°)示于表1。
此外,上述光扩散角度区域为照射入射光而使光扩散膜表面上的照度为65勒克斯且通过光扩散膜而扩散的光的强度在100cd/m2以上的角度区域。
此外,将光扩散角度区域内的扩散光强度中的最大峰值(cd/cm2)示于表1。
此外,上述最大峰值表示1500cd/m2以上的值时,判断为在光扩散角度区域内存在入射光未扩散而原状透射的部分,表明扩散光的均一性差。
实施例2
在实施例2中,除了改变涂布层厚度并在使涂布层固化时将第2紫外线照射的照射角度θ3改变为30°以外,按与实施例1相同的方法得到光扩散膜。
此外,确认所得光扩散膜如图12所示,其第1百叶结构区域中的板状区域为直线状,其倾斜角θa(=θb)为23°,第2百叶结构区域中的板状区域也为直线状,其倾斜角θa’(=θb’)为21°。
另外,上述图12所示的图为示出在与第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中的板状区域垂直的面进行切割后的膜截面的示意图。
还有,总膜厚为130μm,第1百叶结构区域的厚度为95μm,第2百叶结构区域的厚度为50μm,重复百叶结构区域的厚度为15μm。
此外,与实施例1同样,用锥光偏振仪在入射光的入射角θ1=35°的条件下测定了因光扩散膜而扩散的光的强度(cd/cm2)。将所得光谱图示于图13(a),将在图13(a)中从Z方向观察到的扩散光的照片示于图13(b)。
此外,将由上述光谱图认定的光扩散角度区域(°)和最大峰值(cd/cm2)示于表1。
实施例3
在实施例3中,改变涂布层厚度,并在使涂布层固化时将第1紫外线照射的照射角度θ3改变为24.3°,且将照度改为0.8mW/cm2、光量改为20mJ/cm2,并且还将第2紫外线照射的照射角度θ3改变为5°、将照度改为1.4mW/cm2、光量改为40mJ/cm2。
还有,除了将第1和第2紫外线照射中的涂布层的移动速度改为1.0m/分钟之外,按与实施例1相同的方法得到光扩散膜。
此外,确认所得光扩散膜如图14所示,其第1百叶结构区域中的板状区域因照度低而为弯曲状,其倾斜角θa=11°,θb=16°。
另外,确认第2百叶结构区域中的板状区域为直线状,其倾斜角θa’(=θb’)为2°。
还有,上述图14所示的图为示出在与第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中的板状区域垂直的面进行切割后的膜截面的示意图。
此外,总膜厚为165μm,第1百叶结构区域的厚度为105μm,第2百叶结构区域的厚度为75μm,重复百叶结构区域的厚度为15μm。
还有,将所得光扩散膜的截面照片和由该截面照片得到的线图示于图15(a)~(c)。
此外,图15(a)为示出所得光扩散膜的整个截面的截面照片和线图,图15(b)为以膜截面的上方部分即第2百叶结构区域部分为中心而示出的截面照片和线图,图15(c)为以膜截面的下方部分即第1百叶结构区域部分为中心而示出的截面照片和线图。
此外,除了入射光的入射角θ1=10°之外,与实施例1同样,用锥光偏振仪测定了因光扩散膜而扩散的光的强度(cd/cm2)。将所得光谱图示于图16(a),将在图16(a)中从Z方向观察到的扩散光的照片示于图16(b)。
另外,将由上述光谱图认定的光扩散角度区域(°)和最大峰值(cd/cm2)示于表1。
比较例1
在比较例1中,除了在使涂布层固化时作为第2紫外线照射而照射照度为10mW/cm2、光量为80mJ/cm2的散射光以外,按与实施例1相同的方法得到了光扩散膜。
此外,确认所得光扩散膜如图17所示,其第1百叶结构区域中的板状区域为直线状,其倾斜角θa(=θb)为22°,第2百叶结构区域未形成。
此外,上述图17所示的图为示出在与第1百叶结构区域中的板状区域垂直的面进行切割后的膜截面的示意图。
还有,总膜厚为200μm,第1百叶结构区域的厚度为165μm,与第2百叶结构区域相当的部分的厚度为35μm。
此外,与实施例1同样,用锥光偏振仪在入射光的入射角θ1=35°的条件下测定了因光扩散膜而扩散的光的强度(cd/cm2)。将所得光谱图示于图18(a),将在图18(a)中从Z方向观察到的扩散光的照片示于图18(b)。
另外,将由上述光谱图认定的光扩散角度区域(°)和最大峰值(cd/cm2)示于表1。
比较例2
在比较例2中,除了改变涂布层厚度并在使涂布层固化时作为第2紫外线照射而照射照度为10mW/cm2、光量为80mJ/cm2的散射光之外,按与实施例1相同的方法得到光扩散膜。
此外,确认所得光扩散膜如图19所示,其第1百叶结构区域中的板状区域为直线状,其倾斜角θa(=θb)为22°,第2百叶结构区域未形成。
此外,上述图19所示的图为示出在与第1百叶结构区域中的板状区域垂直的面进行切割后的膜截面的示意图。
还有,总膜厚为130μm,第1百叶结构区域的厚度为95μm,相当于第2百叶结构区域的部分的厚度为35μm。
此外,与实施例1同样,用锥光偏振仪在入射光的入射角θ1=35°的条件下测定了因光扩散膜而扩散的光的强度(cd/cm2)。将所得光谱图示于图20(a),将在图20(a)中从Z方向观察到的扩散光的照片示于图20(b)。
另外,将由上述光谱图认定的光扩散角度区域(°)和最大峰值(cd/cm2)示于表1。
比较例3
在比较例3中,改变涂布层厚度,并在使涂布层固化时将第1紫外线照射的照射角度θ3改为24.3°,照度改为0.8mW/cm2,光量改为20mJ/cm2,并作为第2紫外线照射而照射照度为10mW/cm2、光量为40mJ/cm2的散射光。
再将第1和第2紫外线照射中的涂布层移动速度改为1.0m/分钟之外,按与实施例1相同的方法得到光扩散膜。
此外,确认所得光扩散膜如图21所示,其第1百叶结构区域中的板状区域为直线状,其倾斜角θa(=θb)为13°,第2百叶结构区域未形成。
此外,上述图21所示的图为示出在与第1百叶结构区域中的板状区域垂直的面进行切割后的膜截面的示意图。
还有,总膜厚为165μm,第1百叶结构区域的厚度为100μm,相当于第2百叶结构区域的部分的厚度为65μm。
再将所得光扩散膜的截面照片和由截面照片得到的线图示于图22(a)~(c)。
此外,图22(a)是示出所得光扩散膜的截面整体的截面照片和线图,图22(b)是以膜截面的上方部分即相当于第2百叶结构区域的部分为中心而示出的截面照片和线图,图22(c)是以膜截面的下方部分即第1百叶结构区域部分为中心而示出的截面照片和线图。
此外,除了入射光的入射角θ1=30°之外,与实施例1同样,用锥光偏振仪测定了因光扩散膜而扩散的光的强度(cd/cm2)。将所得光谱图示于图23(a),将在图23(a)中从Z方向观察到的扩散光的照片示于图23(b)。
另外,将由上述光谱图认定的光扩散角度区域(°)和最大峰值(cd/cm2)示于表1。
表1
表1
考察以上结果,将实施例1与比较例1比较,或将实施例3与比较例3比较,可以发现,具有第2百叶结构区域和重复百叶结构的一方,其光扩散角度区域的宽度(扩散光开角)宽。
另外还可知,在比较例2中,光扩散角度区域内的扩散光强度中的最大峰值(cd/cm2)大于1500cd/cm2,因此,作为光扩散膜,被判定为膜厚不足,而在实施例2中,虽然是同样的膜厚,但能够将上述最大峰值(cd/cm2)抑制为小于1500cd/cm2的值。
产业上的利用可能性
如上面所详细描述的,根据本发明,通过实施包含规定工序的光扩散膜的制造方法,能够高效率地形成在同一膜内具有规定结构的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,并由此能够高效率地制造在光扩散角度区域内的散射光的均一性高且有效扩大了光扩散角度区域的光扩散膜。
此外,能够容易地调节具有规定结构的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域中的板状区域的倾斜角的组合。
因此,本发明的光扩散膜的制造方法等能够适用于反射型液晶装置中的光控制膜,还可适用于视角控制膜、视角扩大膜以及投影用屏幕,可期待对这些产品的品质提高和成品率提高发挥显著作用。
符号说明
1:涂布层; 2:加工片;
10:通常的各向异性光扩散膜; 12:折射率相对高的板状区域;
13:百叶结构区域; 13’:百叶结构的边界面;
14:折射率相对低的板状区域; 20:第1百叶结构区域;
20’:百叶结构未形成区域; 30:第2百叶结构区域;
40:本发明的各向异性光扩散膜; 50:重复百叶结构区域;
100:反射型液晶显示装置; 101:偏光板;
102:位相差板; 103:光扩散板;
104:玻璃板; 105:滤色片;
106:液晶; 107:镜面反射板;
108:玻璃板; 110:液晶单元;
120:紫外线照射装置; 121:热射线截止滤波器;
122:冷镜; 123:遮光板;
125:线状的紫外线灯; 150:活性能量射线。
Claims (9)
1.一种光扩散膜的制造方法,其特征在于,所述光扩散膜具有将折射率不同的多个板状区域顺着沿膜面的任一方向交互地平行配置而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,
所述光扩散膜的制造方法包括下述工序(a)~(d),
(a)准备含折射率不同的2种聚合性化合物的光扩散膜用组合物的工序,
(b)对加工片涂布所述光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序,
(c)在有氧气氛下,对所述涂布层进行第1活性能量射线照射,在所述涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域,并在所述涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域的工序,
(d)在非氧气氛下,对所述涂布层进行第2活性能量射线照射,在所述百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
2.根据权利要求1所述的光扩散膜的制造方法,其特征在于,在所述第1和第2活性能量射线照射中,对所述涂布层的上表面以线状照射活性能量射线。
3.根据权利要求1或2所述的光扩散膜的制造方法,其特征在于,所述第1活性能量射线照射中的照射角度与所述第2活性能量射线照射中的照射角度之差的绝对值为1°以上的值。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的光扩散膜的制造方法,其特征在于,所述第1活性能量射线照射中的涂布层表面的照度为0.1~3mW/cm2范围内的值。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的光扩散膜的制造方法,其特征在于,所述第1活性能量射线照射中的涂布层表面的光量为5~100mJ/cm2范围内的值。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的光扩散膜的制造方法,其特征在于,所述第2活性能量射线照射中的涂布层表面的照度为0.1~20mW/cm2范围内的值。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的光扩散膜的制造方法,其特征在于,所述第2活性能量射线照射中的涂布层表面的光量为5~300mJ/cm2范围内的值。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的光扩散膜的制造方法,其特征在于,在所述(d)工序中,对所述涂布层的上表面在层压活性能量射线透射片的状态下进行所述第2活性能量射线照射。
9.一种光扩散膜,其中,具有将折射率不同的多个板状区域顺着沿膜面的任一方向交互地平行配置而成的第1百叶结构区域和第2百叶结构区域,
通过包括下述工序(a)~(d)的制造方法而得到,
(a)准备含折射率不同的2种聚合性化合物的光扩散膜用组合物的工序,
(b)对加工片涂布所述光扩散膜用组合物而形成涂布层的工序,
(c)在有氧气氛下,对所述涂布层进行第1活性能量射线照射,在所述涂布层的下方部分形成第1百叶结构区域,并在所述涂布层的上方部分保留百叶结构未形成区域的工序,
(d)在非氧气氛下,对所述涂布层进行第2活性能量射线照射,在所述百叶结构未形成区域形成第2百叶结构区域的工序。
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