CN105103009A - 光扩散元件及光扩散元件的制造方法 - Google Patents

光扩散元件及光扩散元件的制造方法 Download PDF

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CN105103009A CN201380075444.5A CN201380075444A CN105103009A CN 105103009 A CN105103009 A CN 105103009A CN 201380075444 A CN201380075444 A CN 201380075444A CN 105103009 A CN105103009 A CN 105103009A
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武本博之
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Abstract

本发明提供一种雾度值较高、具有较强的扩散性、抑制后方散射且减少直射光的透射的光扩散元件。本发明的光扩散元件具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质、与分散在该基质中的光扩散性微粒,在该光扩散性微粒的表面附近的外部形成有随着远离该光扩散性微粒而该超微粒子成分的重量浓度变高的实质上为球壳状的浓度调制区域,该光扩散元件中的该光扩散性微粒的平均中心间距离A、及该光扩散元件中的该光扩散性微粒的平均粒径B具有0.90<B/A的关系。

Description

光扩散元件及光扩散元件的制造方法
技术领域
本发明关于一种光扩散元件及光扩散元件的制造方法。
现有技术
光扩散元件广泛用于照明灯罩、投影电视的屏幕、面发光装置(例如液晶显示设备)等中。近年来,光扩散元件对于液晶显示设备等显示质量的提高、视角特性的改善等利用取得进展。作为光扩散元件,提出有具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质与分散在该基质中的光扩散性微粒的光扩散元件(例如参照专利文献1)。于该光扩散元件中,基质与光扩散性微粒具有折射率差,于光扩散性微粒的表面附近形成有超微粒子成分的重量浓度发生调制的区域(浓度调制区域),藉此表现光扩散性且抑制后方散射。但,上述光扩散元件一方面表现如上所述的效果,另一方面,入射光的一部分不受光扩散性微粒及浓度调制区域影响而透射、藉此就不扩散而直射方面而言仍有改善的余地。若直射光的量过多,则对液晶显示设备的显示质量、视角特性等造成不良影响。作为减少直射光的手段,可列举使光扩散元件增厚、增加微粒子数等。但,于使用这些手段的情形时,产生生产率恶化的问题、及后方散射变大而导致明处的对比度下降的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第04756099号
发明内容
发明所欲解决的问题
本发明为为了解决上述先前的问题而成者,其目的在于提供一种雾度值较高、具有较强的扩散性、抑制后方散射且降低直射光的透射的光扩散元件。
解决问题的技术手段
本发明的光扩散元件为具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质、与分散在该基质中的光扩散性微粒的光扩散元件,在该光扩散性微粒的表面附近的外部,形成有随着远离该光扩散性微粒而该超微粒子成分的重量浓度变高的实质上为球壳状的浓度调制区域,该光扩散元件中的该光扩散性微粒的平均中心间距离A及该光扩散元件中的该光扩散性微粒的平均粒径B具有0.90<B/A的关系。
于优选的实施方式中,上述平均中心间距离A、上述平均粒径B、及上述浓度调制区域最外部与上述光扩散性微粒的表面的平均距离C满足0.91<(B+2×C)/A的关系。
于优选的实施方式中,上述平均中心间距离A、上述平均粒径B、及上述平均距离C满足A-(B+2×C)≤0.2μm的关系。
于优选的实施方式中,上述光扩散性微粒中含有上述树脂成分的一部分。
根据本发明的另一方式,提供一种上述光扩散元件的制造方法。该光扩散元件的制造方法包括:步骤A,将使基质的树脂成分的前体、超微粒子成分及光扩散性微粒溶解或分散在有机溶剂中而成的涂布液涂布于基材;步骤B,使涂布于该基材的涂布液干燥;及步骤C,使所述前体聚合,在该步骤C之前使该光扩散性微粒溶胀。
于优选的实施方式中,上述光扩散性微粒的配合量相对于上述基质100重量份为30重量份以下。
于优选的实施方式中,上述有机溶剂的SP值与上述光扩散性微粒的SP值的差为0.2~0.8。
于优选的实施方式中,上述有机溶剂为第1有机溶剂与第2有机溶剂的混合溶剂,该第1有机溶剂与该第2有机溶剂相比更容易渗透至上述光扩散性微粒中,且与该第2有机溶剂相比挥发性更高。
发明效果
根据本发明,于光扩散性微粒的表面附近形成有折射率发生调制的区域(超微粒子成分的浓度发生调制的浓度调制区域),藉此可抑制基质与光扩散性微粒的界面的反射,可抑制后方散射。进而,使基质中含有超微粒子成分,藉此可使基质与光扩散性微粒的折射率差变大。藉由这些协同效应,可实现雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。进而,将光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B相对于该光扩散性微粒的平均中心间距离A的比率(B/A)设为特定值以上,藉此可减少俯视的情形时不存在光扩散性微粒的区域,并且亦可使形成于光扩散性微粒的表面附近的上述浓度调制区域所占的体积比率累积性增大。因此,可大幅度减少入射光不扩散而直射的区域(于俯视的情形时不存在光扩散性微粒且未形成浓度调制区域的区域)。其结果为,可大幅度抑制直射光的透射。根据本发明,可不增加光扩散性微粒数而抑制后方散射并且大幅度抑制直射光的透射。
附图说明
图1为用以对藉由本发明的优选的实施方式的制造方法所获得的光扩散元件的基质的树脂成分及光扩散性微粒的分散状态进行说明的模式图。
图2为对本发明的光扩散元件的光扩散性微粒附近进行放大并说明的模式图。
图3为用以对基质中的超微粒子成分的面积比率进行说明的透射式电子显微镜图像。
图4为用以对本发明的光扩散元件自光扩散性微粒中心部直至基质的折射率变化进行说明的概念图。
图5的(a)为表示俯视本发明的光扩散元件时的光扩散性微粒的状态的模式图,(b)为表示俯视现有的光扩散元件时的光扩散性微粒的状态的模式图。
图6为用以对计算直射光透射率的方法进行说明的模式图。
具体实施方式
以下,一面参照附图一面对本发明的优选的实施方式进行说明,但本发明并不限定于这些具体的实施方式。
A.光扩散元件
A-1.整体构成
本发明的光扩散元件具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质、与分散在该基质中的光扩散性微粒。本发明的光扩散元件藉由基质与光扩散性微粒的折射率差而表现光扩散功能。图1为用以对本发明的优选的实施方式的光扩散元件中的基质的树脂成分及超微粒子成分、及光扩散性微粒的分散状态进行说明的模式图。本发明的光扩散元件100具有包含树脂成分11及超微粒子成分12的基质10、与分散在基质10中的光扩散性微粒20。如图1及图2所示,在该光扩散性微粒的表面附近的外部,形成有随着远离光扩散性微粒20而该超微粒子成分的重量浓度变高的实质上为球壳状的浓度调制区域30。因此,基质具有与光扩散性微粒的界面附近的浓度调制区域30、及该浓度调制区域30的外侧(远离光扩散性微粒的一侧)的浓度固定区域。优选基质的浓度调制区域30以外的部分实质上为浓度固定区域。于浓度调制区域30中,折射率实质上连续地发生变化。浓度调制区域30亦可为于边界具有微细凹凸的球壳状。并且浓度调制区域最内部亦可位于光扩散性微粒的内部。于本说明书中,“光扩散性微粒的表面附近”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。并且“光扩散性微粒的表面附近的外部”包括光扩散性微粒表面、表面附近的外部。
上述浓度调制区域30由基质10中的超微粒子成分12的分散浓度的实质梯度形成。具体而言,于浓度调制区域30中,随着远离光扩散性微粒20而超微粒子成分12的分散浓度(代表性情况下,由重量浓度所规定)变高(树脂成分11的重量浓度必然变低)。换言之,于浓度调制区域30中光扩散性微粒20的最接近区域,超微粒子成分12以相对低浓度分散,随着远离光扩散性微粒20而超微粒子成分12的浓度增大。例如,由透射式电子显微镜(TEM)图像所获得的基质10中的超微粒子成分12的面积比率为于接近光扩散性微粒20的一侧较小,于接近基质10的一侧较大,该面积比率自光扩散性微粒侧至基质侧(浓度固定区域侧)形成实质的梯度而发生变化。将表示其代表性的分散状态的TEM图像示于图3。于本说明书中,所谓“由透射式电子显微镜图像所获得的基质中的超微粒子成分的面积比率”,是指于包含光扩散性微粒的直径的剖面透射式电子显微镜图像中,超微粒子成分的面积于特定范围(特定面积)的基质中所占的比率。该面积比率与超微粒子成分的三维分散浓度(实际的分散浓度)相对应。该超微粒子成分的面积比率可藉由任意适当的图像解析软件而求出。再者,上述面积比率代表性情况下与超微粒子成分的各粒子间的平均最短距离相对应。具体而言,超微粒子成分的各粒子间的平均最短距离于浓度调制区域中随着远离光扩散性微粒而变短,于浓度固定区域中固定(例如,平均最短距离于光扩散性微粒的最接近区域中为3nm~100nm左右,于浓度固定区域中为1nm~20nm)。关于平均最短距离,可使如图3的分散状态的TEM图像二值化并使用例如图像解析软件”A像君”(AsahiKaseiEngineering公司制造)的重心间距离法而算出。如上所述,根据本发明的制造方法,可利用超微粒子成分12的分散浓度的实质梯度而于光扩散性微粒的表面附近形成浓度调制区域30,因此与利用繁杂的制造方法制造GRIN微粒子并使该GRIN微粒子分散的情形相比,可以尤其简便的顺序且以尤其低的成本制造光扩散元件。进而,藉由利用超微粒子成分的分散浓度的实质梯度形成浓度调制区域,可于浓度调制区域30与浓度固定区域的边界使折射率平稳地变化。进而,藉由使用折射率与树脂成分及光扩散性微粒差距较大的超微粒子成分,可使光扩散性微粒与基质(实质上为浓度固定区域)的折射率差变大,且使浓度调制区域的折射率梯度变得陡峭。
上述浓度调制区域可藉由适当选择基质的树脂成分及超微粒子成分以及光扩散性微粒的构成材料、及化学及热力学特性而形成。例如,利用同系材料(例如有机化合物彼此)构成树脂成分及光扩散性微粒,并利用与树脂成分及光扩散性微粒不同系的材料(例如无机化合物)构成超微粒子成分,藉此可良好地形成浓度调制区域。进而,例如,优选为利用同系材料中相容性较高的材料彼此构成树脂成分及光扩散性微粒。浓度调制区域的厚度及折射率梯度可藉由调整基质的树脂成分、超微粒子成分及光扩散性微粒的化学及热力学特性而进行控制。再者,于本说明书中,所谓“同系”,是指化学结构或特性相同或类似,所谓“不同系”,是指同系以外者。同系与否可根据基准的选择方法而不同。例如,于以有机或无机为基准的情形时,有机化合物彼此为同系的化合物,有机化合物与无机化合物为不同系的化合物。于以聚合物的重复单元为基准的情形时,例如尽管丙烯酸系聚合物与环氧系聚合物同为有机化合物,但为不同系的化合物,于以元素周期表为基准的情形时,尽管碱金属与过渡金属同为无机元素,但为不同系的元素。
于浓度调制区域30中,如上所述般折射率实质上连续地发生变化。优选除此以外上述浓度调制区域的最外部的折射率与上述浓度固定区域的折射率实质上相同。换言之,于上述光扩散元件中,折射率自浓度调制区域至浓度固定区域连续地发生变化,优选折射率自光扩散性微粒(更优选为光扩散性微粒的表面附近的内部)至浓度固定区域连续地发生变化(图4)。该折射率变化优选为如图4所示般较平稳。即,于浓度调制区域与浓度固定区域的边界,以在折射率变化曲线上引切线的形状发生变化。优选于浓度调制区域中折射率变化的梯度随着远离上述光扩散性微粒而变大。根据本发明的光扩散元件,藉由适当选择光扩散性微粒、基质的树脂成分及超微粒子成分,可实现实质上连续的折射率变化。其结果为,即便使基质10(实质上为浓度固定区域)与光扩散性微粒20的折射率差变大,亦可抑制基质10与光扩散性微粒20的界面的反射,可抑制后方散射。进而,于浓度固定区域,折射率与光扩散性微粒20的差距较大的超微粒子成分12的重量浓度相对变高,因此可使基质10(实质上为浓度固定区域)与光扩散性微粒20的折射率差变大。其结果为,即便为薄膜,亦可实现较高的雾度(较强的扩散性)。于本说明书中,所谓“折射率实质上连续地发生变化”,是指折射率于浓度调制区域中至少自光扩散性微粒至浓度固定区域实质上连续地发生变化即可。因此,例如,即便于光扩散性微粒与浓度调制区域的界面、和/或浓度调制区域与浓度固定区域的界面上存在特定范围内(例如折射率差为0.05以下)的折射率差距,亦可容许该差距。
上述浓度调制区域30的厚度(自浓度调制区域最内部至浓度调制区域最外部的距离)可固定(即,浓度调制区域可于光扩散性微粒的周围扩展成同心球状),亦可根据光扩散性微粒表面的位置而厚度不同(例如亦可成为金平糖的外周形状)。
上述浓度调制区域30的平均厚度L优选为0.01μm~0.6μm,更优选为0.03μm~0.5μm,进而优选为0.04μm~0.4μm,特别优选为0.05μm~0.4μm。关于上述平均厚度L,于浓度调制区域30的厚度根据光扩散性微粒表面的位置而不同情形时为平均厚度,于厚度固定的情形时为该厚度。
上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A、及上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B具有0.90<B/A的关系,优选具有0.93≤B/A的关系,更优选具有0.95≤B/A的关系,进而优选具有0.97≤B/A的关系。(B/A)的上限优选为1。若具有上述关系,则可降低俯视的情形时不存在光扩散性微粒的区域,并且亦可使上述浓度调制区域所占的体积比率累积性增大。因此,可大幅度减少入射光不扩散而直射的区域(俯视的情形时不存在光扩散性微粒且未形成浓度调制区域的区域)。其结果为,可减少不受光扩散性微粒及浓度调制区域的影响而透射的光,可防止入射光不扩散而直射。以下,于本说明书中,将不扩散而直射的光称为”直射光”。
上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A、上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B、及上述浓度调制区域最外部与上述光扩散性微粒的表面的平均距离C优选具有0.91<(B+2×C)/A的关系,更优选具有0.94≤(B+2×C)/A的关系,进而优选具有0.96≤(B+2×C)/A的关系,特别优选具有0.98≤(B+2×C)/A的关系。若具有上述关系,则可减少不受光扩散性微粒及浓度调制区域的影响而透射的光,可防止直射光的透射。
上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A、上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B、及上述浓度调制区域最外部与上述光扩散性微粒的表面的平均距离C优选具有A-(B+2×C)≤0.2μm的关系,更优选具有A-(B+2×C)≤0.15μm的关系,进而优选具有A-(B+2×C)≤0.02μm的关系,特别优选具有A-(B+2×C)≤0μm的关系。若具有上述关系,则可减少不受光扩散性微粒及浓度调制区域的影响而透射的光,可防止直射光的透射。A-(B+2×C)=0的关系式是指于光扩散性微粒间浓度调制区域实质上连接。并且于光扩散性微粒间,存在于光扩散性微粒的外部的浓度调制区域可重合。因此,A-(B+2×C)可取负值。A-(B+2×C)的下限优选为-2×C。
具有如上所述的关系的光扩散性微粒可藉由如下方式获得:于制造光扩散元件时,利用有机溶剂及树脂成分的前体使光扩散性微粒充分地溶胀后,使基质中的树脂成分聚合。因此,上述所谓“光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A”及“光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B”,是指溶胀后的光扩散性微粒、即粒径较添加时增大的光扩散性微粒的平均中心间距离及平均粒径。光扩散元件的制造方法的详细情况如下所述。并且光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A、上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B、及上述浓度调制区域最外部与上述光扩散性微粒的表面的平均距离C的具体测定方法为如实施例中所记载。
上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A优选为1.5μm~10μm,更优选为2.5μm~8.0μm,进而优选为3.0μm~5.0μm。
上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B优选为1.5μm~10μm,更优选为2.5μm~8μm,进而优选为3μm~8μm。若光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B为上述范围,则不增加光扩散性微粒数而可减少俯视的情形时不存在光扩散性微粒的区域,并且亦可使上述浓度调制区域所占的体积比率累积性增大,因此可抑制后方散射并且抑制直射光的透射。光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B优选为光扩散元件的厚度的1/2以下(例如1/2~1/20)。若为相对于光扩散元件的厚度而具有上述比率的平均粒径,则可使光扩散性微粒于光扩散元件的厚度方向上多个排列,因此可于入射光通过光扩散元件时使该光多重地扩散,其结果为,可获得充分的光扩散性。
上述浓度调制区域最外部与上述光扩散性微粒的表面的平均距离C优选为0.01μm~0.5μm,更优选为0.03μm~0.5μm,进而优选为0.04μm~0.4μm,特别优选为0.05μm~0.4μm。若浓度调制区域最外部与光扩散性微粒的表面的平均距离C为上述范围,则可抑制直射光的透射。
图5(a)为表示俯视本发明的光扩散元件时的光扩散性微粒的状态的模式图,图5(b)为俯视现有的光扩散元件时的光扩散性微粒的状态的模式图。本发明的光扩散元件中上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A、上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B、及上述浓度调制区域最外部与上述光扩散性微粒的表面的平均距离C满足上述关系,藉此如图5(a)所示,光扩散性微粒可以间隙较小的状态存在。并且随着光扩散性微粒的粒径的增大,可使形成于上述光扩散性微粒的表面附近的外部的浓度调制区域所占的体积比率累积性增大。其结果为,可获得抑制直射光的透射的光扩散元件。并且若光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B于上述范围内,则可藉由较少的光扩散性微粒数而实现抑制直射光的透射。其结果为,可抑制后方散射而获得光扩散性优异的光扩散元件。
上述光扩散元件的雾度值越高越好,具体而言,优选为70%以上,更优选为90%~99.6%,进而优选为92%~99.6%,进而优选为95%~99.6%,进而优选为97%~99.6%,特别优选为98%~99.6%,最优选为98.6%~99.6%。藉由雾度值为70%以上,可适合地用作准直背光正面扩散系统中的正面光扩散元件。再者,所谓准直背光正面扩散系统,是指于液晶显示设备中使用准直背光(向固定方向聚光的亮度半值宽较窄的背光)且于上侧偏振板的观察侧设置有正面光扩散元件的系统。
关于上述光扩散元件的扩散特性,若以光扩散半值角表示,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°)。
于使平行光线朝向上述光扩散元件垂直入射时,与入射方向平行的光的透射率(即直射光透射率)优选为2%以下,更优选为1%以下,进而优选为0.5%以下,特别优选为0.2%以下。再者,于本说明书中,所谓“直射光透射率”,是指直射光的光强度相对于总出射光(直射光+扩散光)的光强度的比率。
上述光扩散元件的厚度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,尽管为如上述般非常薄的厚度,亦可获得具有如上所述的非常高的雾度的光扩散元件。
上述光扩散元件可适合地用于液晶显示设备,可尤其适合地用于准直背光正面扩散系统。上述光扩散元件可单独作为膜状或板状构件而提供,亦可贴附于任意适当的基材或偏振板作为复合构件而提供。并且亦可于光扩散元件上层叠抗反射层。
A-2.基质
如上所述,基质10优选包含树脂成分11及超微粒子成分12。如上所述并如图1及图2所示,超微粒子成分12以于光扩散性微粒20的表面附近形成浓度调制区域30的方式分散在树脂成分11中。
A-2-1.树脂成分
树脂成分11只要可获得本发明的效果,则由任意适当的材料构成。优选为如上所述,树脂成分11由与光扩散性微粒同系的化合物且与超微粒子成分不同系的化合物构成。藉此,可于光扩散性微粒的表面附近良好地形成浓度调制区域。进而优选为,树脂成分11由与光扩散性微粒同系的化合物中相容性较高的化合物构成。藉此,可形成具有所需的折射率梯度的浓度调制区域。更详细而言,关于树脂成分,与于光扩散性微粒的附近局部地与超微粒子成分均匀溶解或分散的状态相比,仅由树脂成分包围光扩散性微粒的状态于大多情况下体系整体的能量较稳定。其结果为,树脂成分的重量浓度于光扩散性微粒的最接近区域高于基质整体的树脂成分的平均重量浓度,并随着远离光扩散性微粒而变低。因此,可于光扩散性微粒的表面附近良好地形成浓度调制区域。于本发明中,使光扩散性微粒中包含有机溶剂并预先使光扩散性微粒溶胀,藉此可提高光扩散性微粒与树脂成分的亲和性,且使光扩散性微粒的最接近区域的树脂成分的重量浓度变高。
上述树脂成分优选由有机化合物构成,更优选由电离射线固化型树脂构成。电离射线固化型树脂的涂膜的硬度优异。作为电离射线,例如可列举紫外线、可见光、红外线、电子射线。优选为紫外线,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,例如可列举由丙烯酸酯树脂(环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酸酯、醚丙烯酸酯)等自由基聚合型单体和/或低聚物所形成的树脂。构成丙烯酸酯树脂的单体成分(前体)的分子量优选为200~700。作为构成丙烯酸酯树脂的单体成分(前体)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)。于前体中,亦可视需要添加引发剂。作为引发剂,例如可列举UV自由基产生剂(BASFJapan公司制造的Irgacure907、Irgacure127、Irgacure192等)、过氧化苯甲酰。上述树脂成分亦可包含上述电离射线固化型树脂以外的其他树脂成分。其他树脂成分可为电离射线固化型树脂,可为热固化性树脂,亦可为热塑性树脂。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、氨基甲酸酯系树脂。于使用其他树脂成分的情形时,其种类或配合量以良好地形成上述浓度调制区域的方式进行调整。
上述基质的树脂成分及光扩散性微粒优选它们的折射率满足下述式(1):
0<|nP-nA|···(1)
式(1)中,nA表示基质的树脂成分的折射率,nP表示光扩散性微粒的折射率。|nP-nA|优选为0.01~0.10,进而优选为0.01~0.06,特别优选为0.02~0.06。若|nP-nA|小于0.01,则存在不形成浓度调制区域的情况。若|nP-nA|超过0.10,则有后方散射增大之虞。
上述基质的树脂成分、超微粒子成分及光扩散性微粒优选其折射率满足下述式(2):
0<|nP-nA|<|nP-nB|···(2)
式(2)中,nA及nP如上所述,nB表示超微粒子成分的折射率。|nP-nB|优选为0.10~1.50,进而优选为0.20~0.80。若|nP-nB|小于0.10,则雾度值成为90%以下的情形较多,其结果为,于并入至液晶显示设备中的情形时无法使源自光源的光充分地扩散,而有视角变窄之虞。若|nP-nB|超过1.50,则有后方散射增大之虞。
若各成分的折射率为上述(1)及(2)的关系,则可获得维持较高的雾度并且抑制后方散射的光扩散元件。
树脂成分的折射率优选为1.40~1.60。
上述树脂成分的配合量相对于基质100重量份而优选为10重量份~80重量份,更优选为20重量份~80重量份,进而优选为20重量份~65重量份,特别优选为45重量份~65重量份。
上述树脂成分亦可包含上述电离射线固化型树脂以外的其他树脂成分。其他树脂成分可为电离射线固化型树脂,可为热固化性树脂,亦可为热塑性树脂。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、氨基甲酸酯系树脂。于使用其他树脂成分的情形时,其种类或配合量以良好地形成上述浓度调制区域的方式进行调整。
A-2-2.超微粒子成分
超微粒子成分12如上所述,优选由与上述树脂成分及下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,并且具有电离射线固化型树脂或热塑性树脂等有机化合物难以表现的折射率,因此随着远离与光扩散性微粒的界面而超微粒子成分的重量浓度相对变高,藉此可使折射率调制为较大。藉由使光扩散性微粒与基质的折射率差变大,即便为薄膜亦可实现高雾度(较高的光扩散性),且形成浓度调制区域因而防止后方散射的效果亦较大。特别优选的无机化合物为氧化锆。
上述超微粒子成分亦优选满足上述式(1)及(2)。上述超微粒子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或小于1.60,则光扩散性微粒与基质的折射率差变得不充分,而有无法获得充分的光扩散性之虞,并且于将光扩散元件用于采用准直背光正面扩散系统的液晶显示设备的情形时,有无法使源自准直背光的光充分地扩散而视角变窄之虞。
上述超微粒子成分的平均粒径优选为1nm~100nm,更优选为10nm~80nm,进而优选为20nm~70nm。如此,藉由使用平均粒径小于光的波长的超微粒子成分,可于超微粒子成分与树脂成分之间不产生几何光学反射、折射、散射而获得光学性均匀的基质。其结果为,可获得光学性均匀的光扩散元件。
上述超微粒子成分优选与上述树脂成分的分散性良好。于本说明书中,所谓“分散性良好”,是指涂布将上述树脂成分、超微粒子成分及(视需要的少量的UV引发剂)有机溶剂混合而获得的涂布液,将溶剂干燥去除而获得的涂膜为透明。
优选上述超微粒子成分进行过表面改性。藉由进行表面改性,可使超微粒子成分于树脂成分中良好地分散,且可良好地形成上述浓度调制区域。作为表面改性手段,只要获得本发明的效果,则可采用任意适当的手段。代表性情况下,表面改性系藉由如下方式进行:于超微粒子成分的表面涂布表面改性剂而形成表面改性剂层。作为优选的表面改性剂的具体例,可列举:硅烷系偶联剂、钛酸酯系偶联剂等偶联剂、脂肪酸系表面活性剂等表面活性剂。藉由使用此种表面改性剂,可提高树脂成分与超微粒子成分的润湿性,使树脂成分与超微粒子成分的界面稳定化,使超微粒子成分于树脂成分中良好地分散,且良好地形成浓度调制区域。
上述超微粒子成分的配合量相对于所形成的基质100重量份而优选为10重量份~70重量份,更优选为30重量份~60重量份,进而优选为35重量份~55重量份。
A-3.光扩散性微粒
并且光扩散性微粒20只要获得本发明的效果,亦可由任意适当的材料构成。优选如上所述光扩散性微粒20由与上述基质的树脂成分同系的化合物构成。例如,于构成基质的树脂成分的电离射线固化型树脂为丙烯酸酯系树脂的情形时,光扩散性微粒亦优选由丙烯酸酯系树脂构成。更具体而言,于构成基质的树脂成分的丙烯酸酯系树脂的单体成分例如为如上所述的PETA、NPGDA、DPHA、DPPA和/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子成分的折射率或热力学特性的关系较适当。进而,光扩散性微粒优选具有交联结构(立体网状结构)。藉由调整交联结构的疏密(交联度),可于光扩散性微粒表面控制构成微粒的聚合物分子的自由度,因此可控制超微粒子成分的分散状态,结果可形成具有所需的折射率梯度的浓度调制区域。
优选上述树脂成分渗透至光扩散性微粒中,于光扩散元件中在光扩散性微粒中包含树脂成分。若树脂成分渗透至光扩散性微粒中,则可于光扩散性微粒的表面附近的内部形成浓度调制区域,可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。光扩散性微粒中的上述前体的渗透范围优选为10%以上,更优选为50%以上,进而优选为80%~100%,特别优选为90%~100%。若为上述范围,则可良好地形成浓度调制区域而抑制后方散射。渗透范围可藉由调整树脂成分及光扩散性微粒的材料、光扩散性微粒的交联密度、制造时所使用的有机溶剂的种类、制造时的静置时间、静置温度等而进行控制。
上述光扩散元件中的光扩散性微粒的重量平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,特别优选为0.1μm以下。并且上述光扩散元件中的扩散性微粒子优选为单分散状态,例如重量平均粒径分布的变动系数((粒径的标准偏差)×100/(平均粒径))优选为20%以下,更优选为15%以下。若混合有大量相对于重量平均粒径而粒径较小的光扩散性微粒,则存在扩散性过度增大而无法良好地抑制后方散射的情形。若混合有大量相对于重量平均粒径而粒径较大的光扩散性微粒,则存在无法于光扩散元件的厚度方向上多个排列而无法获得多重扩散的情形,其结果为,存在光扩散性变得不充分的情形。
作为上述光扩散性微粒的形状,可根据目的而采用任意适当的形状。作为具体例,可列举圆球状、鳞片状、板状、椭球状、不定形。大多情况下可使用圆球状微粒作为上述光扩散性微粒。
上述光扩散性微粒亦优选满足上述式(1)及(2)。上述光扩散性微粒的折射率优选为1.30~1.70,更优选为1.40~1.60。
A-4.光扩散元件的制造方法
本发明的一实施方式的光扩散元件的制造方法包括:将使基质的树脂成分的前体(单体)、超微粒子成分及光扩散性微粒溶解或分散在有机溶剂中而成的涂布液涂布于基材的步骤(记作步骤A);使涂布于该基材的涂布液干燥的步骤(记作步骤B);及使上述前体聚合的步骤(记作步骤C)。
优选于步骤C前利用有机溶剂使光扩散性微粒溶胀。藉由使光扩散性微粒溶胀,第1,可使光扩散性微粒的粒径增大。若光扩散元件中的光扩散性微粒的粒径较大,则可不增加光扩散性微粒数而缩短光扩散性微粒间的距离,因此可抑制后方散射并且抑制直射光的透射。第2,藉由使光扩散性微粒溶胀,可使光扩散性微粒由有机溶剂所被覆,可提高光扩散性微粒与树脂成分的前体的亲和性。其结果为,于光扩散性微粒周围,树脂成分的前体的浓度变高,超微粒子成分的分散浓度变低,可形成较厚的浓度调制区域。如此,藉由使粒径增大且形成较厚的浓度调制区域,可获得上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A、上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B、及上述浓度调制区域最外部与上述光扩散性微粒的表面的平均距离C如上所述经适当调整的光扩散元件。
并且藉由以上述方式使光扩散性微粒溶胀而使树脂成分的前体容易渗透至光扩散性微粒内部。藉由树脂成分的前体的渗透,光扩散性微粒进而溶胀,平均粒径进而增大。并且若树脂成分的前体渗透至光扩散性微粒内部,则可于光扩散性微粒的表面附近的内部形成浓度调制区域,可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。
作为使上述光扩散性微粒溶胀而增大粒径的方法,例如可列举:使用溶解性参数(SP值)与光扩散性微粒的SP值具有特定的差(例如0.2~0.8)的有机溶剂作为有机溶剂的方法(方法1);于步骤A中,预先在有机溶剂中混合光扩散性微粒而使光扩散性微粒溶胀后,将树脂成分的前体及超微粒子成分添加于该有机溶剂中而制备涂布液的方法(方法2)等。这些方法可组合使用。
上述光扩散性微粒的溶胀度优选为105%~200%,更优选为110%~200%,进而优选为115%~200%。再者,于本说明书中,所谓“溶胀度”,是指溶胀状态的粒子的平均粒径(光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径)相对于溶胀前的粒子的平均粒径的比率。步骤C前的上述光扩散性微粒的有机溶剂含有比率优选为10%~100%,更优选为70%~100%。于本说明书中,所谓“光扩散性微粒的有机溶剂含有比率”,是指相对于光扩散性微粒中有机溶剂的含有成为饱和状态的情形的有机溶剂的含量(最大含量)的光扩散性微粒的有机溶剂含有比率。
(步骤A)
针对树脂成分的前体、超微粒子成分、及光扩散性微粒,已分别于上述A-2-1项、A-2-2项及A-3项中进行说明。代表性情况下,上述涂布液系超微粒子成分及光扩散性微粒分散在前体及挥发性溶剂中而成的分散体。作为使超微粒子成分及光扩散性微粒分散的手段,可采用任意适当的手段(例如超声波处理、利用搅拌机的分散处理)。
于一实施方式中,涂布液如作为(方法2)所述般,预先于有机溶剂中混合光扩散性微粒而使光扩散性微粒溶胀后,将树脂成分的前体及超微粒子成分添加于该有机溶剂中而可制备。将光扩散性微粒与有机溶剂混合后,历经特定时间,藉此可使光扩散性微粒溶胀。例如藉由历经15分钟~90分钟,可使光扩散性微粒溶胀。混合液例如亦可藉由在有机溶剂中搅拌光扩散性微粒而制备。如此,若预先于有机溶剂中混合光扩散性微粒而使光扩散性微粒溶胀,则可于制备涂布液后立即、即不静置而供给至后续步骤。因此,可防止上述光扩散性微粒及超微粒子成分凝聚,可获得平滑性优异、无超微粒子成分的疏密且后方散射较少的光扩散元件。
作为上述有机溶剂的具体例,可列举乙酸丁酯、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、2-丁酮(甲基乙基酮)、环戊酮、甲苯、异丙醇、正丁醇、环戊烷、水。
于一实施方式中,上述有机溶剂的沸点优选为70℃以上,更优选为100℃以上,特别优选为110℃以上,最优选为120℃以上。藉由使用挥发性相对较低的有机溶剂,可于使有机溶剂干燥时防止快速的挥发,可获得平滑性优异的光扩散元件。
于另一实施方式中,作为上述有机溶剂,可使用混合溶剂。作为混合溶剂,例如可使用将易渗透至上述光扩散性微粒中的(第1有机溶剂)与挥发性较低的有机溶剂(第2有机溶剂)混合而成的溶剂。上述第1有机溶剂优选与第2有机溶剂相比更易渗透至光扩散性微粒中且挥发性较高。上述第2有机溶剂优选与第1有机溶剂相比更难渗透至光扩散性微粒中且挥发性较低。若使用此种混合溶剂,则可促进光扩散性微粒的溶胀(即使制造步骤短时间化)且防止有机溶剂的快速的挥发而获得平滑性优异的光扩散元件。上述第1有机溶剂的沸点优选为80℃以下,更优选为70℃~80℃。上述第2有机溶剂的沸点优选高于80℃,更优选为100℃以上,进而优选为110℃以上,最优选为120℃以上。再者,有机溶剂的渗透容易性例如可藉由光扩散性微粒的对于该有机溶剂的溶胀度而进行比较,以更高溶胀度使光扩散性微粒溶胀的有机溶剂可谓易渗透至光扩散性微粒中的有机溶剂。并且溶解性参数(SP值)接近光扩散性微粒的SP值的有机溶剂有易渗透至光扩散性微粒中的倾向。上述第1有机溶剂的SP值与光扩散性微粒的SP值之差优选为0.5以下,更优选为0.4以下,进而优选为0.1~0.4。上述第2有机溶剂的SP值与光扩散性微粒的SP值之差优选为大于0.5,更优选为0.6以上,进而优选为0.7~2.0。并且分子量较低的有机溶剂有易渗透至光扩散性微粒中的倾向。上述第1有机溶剂的分子量优选为80以下,更优选为75以下,进而优选为50~75。上述第2有机溶剂的分子量优选为高于80,更优选为100以上,进而优选为110~140。
作为有机溶剂,可如作为(方法1)所述般使用溶解性参数(SP值)与光扩散性微粒的SP值具有特定的差的有机溶剂。有机溶剂的SP值与光扩散性微粒的SP值之差的绝对值优选为0.2~0.8,更优选为0.2~0.7。于有机溶剂的SP值与光扩散性微粒的SP值之差较小的情形(小于0.2的情形)时,有随着时间经过光扩散性微粒的溶解过度进行而使其凝聚和/或小粒径化之虞。于有机溶剂的SP值与光扩散性微粒的SP值之差较大的情形(超过0.8的情形)时,有树脂成分的前体未充分地渗透至光扩散性微粒中之虞。另一方面,若有机溶剂的SP值与光扩散性微粒的SP值之差的绝对值处于上述范围内,则可抑制光扩散性微粒的溶解而使光扩散性微粒缓慢地溶胀。其结果为,可获得溶胀度较高、粒径较大的光扩散性微粒,且可形成较厚的浓度调制区域。有机溶剂的SP值优选为8.4~9.0,更优选为8.5~8.7。作为具有上述SP值的有机溶剂的具体例,可列举:乙酸丁酯(SP值:8.7)、甲基异丁基酮(SP值:8.6)、及这些溶剂与适当的其他溶剂(例如甲基乙基酮)的混合溶剂等。若使用具有上述SP值的有机溶剂,则于构成光扩散性微粒的树脂为PMMA(SP值:9.2)的情形时,可获得溶胀度较高、粒径较大的光扩散性微粒,且可形成较厚的浓度调制区域。
上述涂布液可视需要进而含有任意适当的添加剂。例如为了使超微粒子成分良好地分散,可适合地使用分散剂。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。
上述涂布液中的树脂成分的前体的配合量已于A-2-1项中进行说明,超微粒子成分的配合量已于A-2-2项中进行说明。光扩散性微粒的配合量的上限相对于基质100重量份而优选为30重量份,更优选为25重量份,进而优选为20重量份。于本发明中,如上所述于步骤C(聚合步骤)之前使光扩散性微粒溶胀而使粒径增大,故而即便减少光扩散性微粒的配合量,亦可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且减少直射光的透射的光扩散元件。并且由于光扩散性微粒的配合量较少,故而亦可抑制后方散射。光扩散性微粒的配合量的下限相对于基质100重量份而优选为5重量份,更优选为10重量份,进而优选为15重量份。
涂布液的固体成分浓度可以优选以成为10重量%~70重量%左右的方式进行调整。若为上述固体成分浓度,则可获得具有容易涂布的粘度的涂布液。
作为上述基材,只要获得本发明的效果,则可采用任意适当的膜。作为具体例,可列举三乙酸纤维素(TAC)膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚丙烯(PP)膜、尼龙膜、丙烯酸类膜、内酯改性丙烯酸类膜等。上述基材亦可视需要进行易粘接处理等表面改性,亦可包含润滑剂、防静电剂、紫外线吸收剂等添加剂。
作为上述涂布液对基材的涂布方法,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,可列举棒式涂布机、反向涂布机、接触式涂布机、凹版涂布机、模嘴涂布机、缺角轮涂布机。
(步骤B)
作为上述涂布液的干燥方法,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。优选为加热干燥。加热温度例如为60℃~150℃,加热时间例如为30秒~5分钟。
(步骤C)
聚合方法可根据树脂成分(因此,为其前体)的种类而采用任意适当的方法。例如于树脂成分为电离射线固化型树脂的情形时,藉由照射电离射线而使前体聚合。于使用紫外线作为电离射线的情形时,其累积光量优选为50mJ/cm2~1000mJ/cm2,更优选为200mJ/cm2~400mJ/cm2。电离射线对于光扩散性微粒的透射率优选为70%以上,更优选为80%以上。并且例如于树脂成分为热固化型树脂的情形时,藉由进行加热而使前体聚合。加热温度及加热时间可根据树脂成分的种类而适当设定。聚合优选藉由照射电离射线而进行。若为电离射线照射,则可良好地保持浓度调制区域而直接使涂膜固化,因此可制作良好的扩散特性的光扩散元件。藉由使前体聚合而形成基质,同时在光扩散性微粒的表面附近形成浓度调制区域。即,根据本发明的制造方法,藉由使渗透至光扩散性微粒内部的前体与未渗透至光扩散性微粒中的前体同时聚合,可于光扩散性微粒的表面附近形成浓度调制区域,同时形成基质。
上述聚合步骤(步骤C)可于上述干燥步骤(步骤B)之前进行,亦可于步骤B之后进行。干燥步骤(步骤B)优选于聚合步骤(步骤C)之前进行。其原因在于:可藉由加热而促进树脂成分的前体对光扩散性微粒的渗透。
自不待言,本实施方式的光扩散元件的制造方法中,除上述步骤A~步骤C以外,亦可于任意适当的时刻包括任意适当的步骤、处理和/或操作。此种步骤等的种类及进行此种步骤等的时刻可根据目的而适当地设定。例如于步骤A中,于不采用上述(方法2)的情形、即将各成分同时混合的情形时,涂布液可于涂布前静置特定时间。藉由静置特定时间,可使树脂成分的前体充分地渗透至光扩散性微粒中。作为静置时间,优选为1小时~48小时,更优选为2小时~40小时,进而优选为3小时~35小时,特别优选为4小时~30小时。
以上述方式,于基材上形成如上述A-1项~A-3项中所说明的光扩散元件。
以下,藉由实施例而对本发明具体地进行说明,但本发明并不受这些实施例所限定。实施例中的评价方法如下所述。并且只要无特别说明,则实施例中的“份”及“%”为重量基准。
(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,自该合计厚度减去基材的厚度而算出光扩散元件的厚度。
(2)光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A及平均粒径B、及浓度调制区域最外部与光扩散性微粒的表面的平均距离C
使用透射式电子显微镜(TEM)(日立制作所公司制造、商品名”H-7650”、加速电压100kV)观察二维及三维图像。对于二维图像,利用液氮使实施例及比较例中所获得的光扩散元件与基材的层叠体冷却,并且利用切片机切割成0.1μm的厚度而作为测定试样,观察该测定试样的光扩散元件部分的微粒的状态及该微粒与基质的界面的状态。对于三维图像,于上述中所获得的测定试样上附着直径5nm的金粒作为拍摄位置修正用标记物,自-60°至60°每1°地对连续倾斜TEM图像(121片)进行拍摄。对于该121片TEM图像,利用基准标记(FiducialMarker)法进行位置修正而重建三维图像。作为重建软件,使用IMOD3.9.31,作为显示软件,使用MercuuryComputerSystems,Amira。自以上述方式获得的三维重建像中抽选光扩散性微粒与基质的界面(实界面),测定光扩散元件中的光扩散性微粒的中心间距离a及粒径b。并且对于该实界面,进行近似曲面的拟合,测定于实界面上自近似曲面突出20nm以上的凸部的平均高度,将其作为浓度调制区域最外部与光扩散性微粒的表面的距离c。于随机选择的5处进行该测定,将a、b及c各自的平均值作为光扩散元件中的光扩散性微粒的平均中心间距离A、平均粒径B、及浓度调制区域最外部与光扩散性微粒的表面的平均距离C。再者,拟合的近似曲线使用下述式。
z=ax2+by2+cxy+dx+ey+f
(3)前体的渗透范围
自以上述(2)中所记载的顺序拍摄的TEM照片中随机选择10个光扩散性微粒。对于所选择的各光扩散性微粒,测定光扩散性微粒的粒径及光扩散性微粒的前体未渗透的部分(非渗透部)的粒径,利用下述式算出渗透范围。将10个光扩散性微粒的平均值记作渗透范围。
(渗透范围)={1-(非渗透部的粒径/光扩散性微粒的粒径)}×100(%)
(4)雾度值
根据JIS7136中所规定的方法,利用雾度计(村上色彩科学研究所公司制造、商品名“HN-150”)进行测定。
(5)后方散射率
将实施例及比较例中所获得的光扩散元件与基材的层叠体经由透明粘合剂而贴合于黑丙烯酸类板(住友化学公司制造、商品名“SUMIPEX”(注册商标)、厚度2mm)上而作为测定试样。利用分光光度计(日立计测器公司制造、商品名“U4100”)测定该测定试样的积分反射率。另一方面,使用自上述光扩散元件用涂布液中去除微粒子的涂布液制作基材与透明涂布层的层叠体而作为对照试样,以与上述相同的方式测定积分反射率(即表面反射率)。藉由自上述测定试样的积分反射率减去上述对照试样的积分反射率(表面反射率)而算出光扩散元件的后方散射率。
(6)直射光透射率
自光扩散元件的正面照射激光光,利用测角光度计(ゴニオフォトメーター)每隔1°测定一次扩散的光的对应扩散角度的扩散亮度。将自测定结果所获得的图6所示的直射透射光的光强度相对于总出射光的光强度(入射光-反射光=入射光×0.9)的比率设为直射光透射率。
(实施例1)
将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“XX131AA”、平均粒径2.5μm、折射率1.49)15份、与作为有机溶剂的乙酸丁酯及MEK的混合溶剂(重量比50/50)15份混合,搅拌60分钟而制备混合液。
继而,于所获得的混合液中,添加含有62%作为超微粒子成分的氧化锆纳米粒子(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”(含有MEK/MIBK))100份、作为树脂成分的前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“Viscoat#300”、折射率1.52、分子量298)的50%乙酸丁酯溶液11份、光聚合引发剂(CibaSpecialtyChemical公司制造、商品名“Irgacure907”)0.5份及流平剂(DIC公司制造、商品名“GRANDICPC4100”)0.5份,使用分散机搅拌15分钟而制备涂布液。
使用棒式涂布机将该涂布液涂布于TAC膜(FUJIFILM公司制造、商品名“Fujitac”)上,于60℃下加热1分钟后,照射累积光量300mJ的紫外线,获得厚度10μm的光扩散元件。将所获得的光扩散元件供于上述(2)~(6)的评价。将结果示于表1。
(实施例2)
将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”XX131AA”、平均粒径2.5μm、折射率1.49)15份、与作为有机溶剂的乙酸丁酯及MEK的混合溶剂(重量比50/50)15份混合,搅拌45分钟而制备混合液,除此以外,以与实施例1相同的方式制作光扩散元件。将所获得的光扩散元件供于上述(2)~(6)的评价。将结果示于表1。
(实施例3)
于含有62%作为超微粒子成分的氧化锆纳米粒子(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”(含有MEK/MIBK))100份中,添加作为树脂成分的前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”Viscoat#300”、折射率1.52)的50%甲基异丁基酮(MIBK)溶液11份、光聚合引发剂(CibaSpecialtyChemical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、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“XX131AA”、平均粒径2.5μm、折射率1.49)15份。对该混合物进行5分钟超声波处理而制备上述各成分均匀地分散的涂布液。将该涂布液静置72小时后,使用棒式涂布机涂布于TAC膜(FUJIFILM公司制造、商品名“Fujitac”)上,于60℃下干燥1分钟后照射累积光量300mJ的紫外线,获得厚度10μm的光扩散元件。将所获得的光扩散元件供于上述(2)~(6)的评价。将结果示于表1。
(比较例1)
于含有62%作为超微粒子成分的氧化锆纳米粒子(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”(含有MEK/MIBK))18.2份中,添加作为树脂成分的前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“Viscoat#300”、折射率1.52)的50%甲基乙基酮(MEK)溶液6.8份、光聚合引发剂(CibaSpecialtyChemical公司制造、商品名“Irgacure907”)0.068份、流平剂(DIC公司制造、商品名“GRANDICPC4100”)0.625份、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“XX131AA”、平均粒径2.5μm、折射率1.49)2.5份。对该混合物进行5分钟超声波处理而制备上述各成分均匀地分散的涂布液。将该涂布液静置24小时后,使用棒式涂布机涂布于TAC膜(FUJIFILM公司制造、商品名“Fujitac”)上,于60℃下干燥1分钟后照射累积光量300mJ的紫外线,获得厚度10μm的光扩散元件。将所获得的光扩散元件供于上述(2)~(6)的评价。将结果示于表1。
(比较例2)
将作为光扩散性微粒的PMMA微粒变更为根上工业公司制造的商品名“ArtPearlJ4P”(平均粒径2.1μm、折射率1.49),除此以外,以与比较例1相同的方式获得光扩散元件。将所获得的光扩散元件供于上述(2)~(6)的评价。将结果示于表1。
[表1]
根据表1而明确,藉由对光扩散元件中的该光扩散性微粒的平均中心间距离A、光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径B、及该浓度调制区域最外部与该光扩散性微粒的表面的平均距离C的关系进行适当调整,可获得抑制后方散射及直射光的透射的高雾度的光扩散元件。光扩散性微粒间的距离、及光扩散性微粒附近的外部的厚度经如此调整而得的光扩散性例如可藉由如下方式而获得:使用具有适当的SP值的有机溶剂(实施例1~3);和/或于有机溶剂中混合光扩散性微粒而使光扩散性微粒溶胀后,将树脂成分的前体及超微粒子成分添加于该有机溶剂中而制备涂布液(实施例1及2)。
[产业上的可利用性]
藉由本发明的制造方法所获得的光扩散元件可适合地用于液晶显示设备的观察侧构件、液晶显示设备的背光用构件、照明器具(例如有机EL、LED)用扩散构件中,可尤其适合地用作准直背光正面扩散系统的正面扩散元件。
【符号说明】
10基质
11树脂成分
12超微粒子成分
20光扩散性微粒
30浓度调制区域
100光扩散元件

Claims (8)

1.一种光扩散元件,其具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质、和分散在该基质中的光扩散性微粒,其中,
在该光扩散性微粒的表面附近的外部形成有实质上为球壳状的浓度调制区域,该浓度调制区域中,随着远离该光扩散性微粒,该超微粒子成分的重量浓度变高,
该光扩散元件中的该光扩散性微粒的平均中心间距离A、及该光扩散元件中的该光扩散性微粒的平均粒径B具有0.90<B/A的关系。
2.如权利要求1所述的光扩散元件,其中,
所述平均中心间距离A、所述平均粒径B、及所述浓度调制区域最外部与所述光扩散性微粒的表面的平均距离C满足0.91<(B+2×C)/A的关系。
3.如权利要求1或2所述的光扩散元件,其中,
所述平均中心间距离A、所述平均粒径B及所述平均距离C满足A-(B+2×C)≤0.2μm的关系。
4.如权利要求1至3中任一项所述的光扩散元件,其中,
所述光扩散性微粒中含有所述树脂成分的一部分。
5.权利要求1至4中任一项所述的光扩散元件的制造方法,
其包括:
步骤A,将使基质的树脂成分的前体、超微粒子成分及光扩散性微粒溶解或分散在有机溶剂中而成的涂布液涂布于基材;
步骤B,使涂布于该基材的涂布液干燥;及
步骤C,使所述前体聚合,
在该步骤C之前使该光扩散性微粒溶胀。
6.如权利要求5所述的光扩散元件的制造方法,其中,
所述光扩散性微粒的配合量相对于所述基质100重量份为30重量份以下。
7.如权利要求5或6所述的光扩散元件的制造方法,其中,
所述有机溶剂的SP值与所述光扩散性微粒的SP值之差为0.2~0.8。
8.如权利要求5至7中任一项所述的光扩散元件的制造方法,其中,
所述有机溶剂为第1有机溶剂与第2有机溶剂的混合溶剂,
该第1有机溶剂与该第2有机溶剂相比更易渗透至所述光扩散性微粒中,且与该第2有机溶剂相比挥发性更高。
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