CN105103010A - 光扩散元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。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、与分散于该基质中的光扩散性微粒，该超微粒子成分的平均一次粒径为100nm以下，实质上不含凝聚的超微粒子成分。在优选的实施方式中，上述光扩散性微粒的平均一次粒径为1μm～5μm，该光扩散性微粒之重均粒径分布的变动系数为20％以下，且该光扩散性微粒实质上不凝聚。

Description

光扩散元件

技术领域

本发明涉及一种光扩散元件。

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的显示质量的提高、视场角特性的改善等的利用取得进展。作为光扩散元件，提出有使微粒分散于树脂片材等基质中而成的元件等(例如参照专利文献1)。但，所述现有的光扩散元件由于光扩散元件中的大量微粒发生凝聚，此外，微粒子的粒径不均匀，故而存在光扩散性不充分、且后方散射也较大的问题。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1：日本专利第3071538号

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决上述现有问题而完成的，其目的在于提供一种雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。

解决问题的技术手段

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、与分散于该基质中的光扩散性微粒，该超微粒子成分的平均一次粒径为100nm以下，且实质上不含凝聚的超微粒子成分。

在优选的实施方式中，上述光扩散性微粒的平均一次粒径为1μm～5μm，该光扩散性微粒的重均粒径分布的变动系数为20％以下，且该光扩散性微粒实质上不凝聚。

在优选的实施方式中，上述超微粒子成分的平均一次粒径为30nm以下。

在优选的实施方式中，上述树脂成分、上述超微粒子成分及上述光扩散性微粒的折射率满足下述式(i)，在该光扩散性微粒的表面附近具有折射率调变区域，

|n_P－n_A|＜|n_P－n_B|···(i)

式(i)中，n_A表示基质的树脂成分的折射率，n_B表示基质的超微粒子成分的折射率，n_P表示光扩散性微粒的折射率。

发明的效果

根据本发明，通过使基质中含有超微粒子成分，可使基质与光扩散性微粒的折射率差变大，可实现雾度值较高、具有较强的扩散性的光扩散元件。此外，可于光扩散性微粒的表面附近形成折射率实质上连续地发生变化的折射率调变区域，其结果为，可抑制基质与光扩散性微粒的界面上的反射，可抑制后方散射。上述效果通过超微粒子成分为小粒径且实质上不含凝聚的超微粒子成分而变得显著。具体而言，本发明的光扩散元件可防止以凝聚的超微粒子成分周边产生的极端的浓度梯度为主要因素的后方散射增大，且防止有助于光扩散的光的利用效率的下降。

进而，使用均匀的光扩散性微粒，该光扩散性微粒以实质上不凝聚的状态存在，由此上述效果变得更显著，并且可抑制不扩散而直射的光的透过。

附图说明

图1是用以对通过本发明的优选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是对本发明的光扩散元件中的光扩散性微粒附近进行放大并说明的模式图。

图3是用以对本发明的光扩散元件中的自光扩散性微粒中心部至基质的折射率变化进行说明的概念图。

图4是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型电子显微镜图像。

图5是表示实施例1中所获得的光扩散元件的剖面的透射型显微镜照片。

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浓度调变区域

100光扩散元件

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于该基质中的光扩散性微粒。本发明的光扩散元件通过基质与光扩散性微粒的折射率差而表现光扩散功能。图1是用以对本发明优选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、以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及平均一次粒径为100nm以下的超微粒子成分12的基质10、与分散于基质10中的光扩散性微粒20。本发明的光扩散元件实质上不含凝聚的超微粒子成分。

如图1及图2所示，优选在光扩散性微粒的表面附近形成折射率调变区域30。因此，优选基质具有光扩散性微粒的表面附近的折射率调变区域30以及该折射率调变区域的外侧(远离光扩散性微粒一侧)的折射率固定区域。于折射率调变区域30中，折射率实质上连续地发生变化。基质中的折射率调变区域30以外的部分优选实质上为折射率固定区域。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。即，折射率调变区域最内部也可位于光扩散性微粒的内部。

在折射率调变区域30中，如上所述，折射率实质上连续地发生变化。除此以外，优选上述折射率调变区域的最外部的折射率与上述折射率固定区域的折射率实质上相同。换言之，在上述光扩散元件上，折射率自折射率调变区域至折射率固定区域连续地发生变化，优选折射率自光扩散性微粒至折射率固定区域连续地发生变化(图3)。该折射率变化优选如图3所示般较平稳。即，在折射率调变区域与折射率固定区域的边界，以在折射率变化曲线上引切线的形状变化。在折射率调变区域，折射率变化的梯度优选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，通过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(实质上为折射率固定区域)与光扩散性微粒20的折射率差变大，也可抑制基质10与光扩散性微粒20的界面的反射，可抑制后方散射。进而，在折射率固定区域，由于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(实质上为折射率固定区域)与光扩散性微粒20的折射率差变大。其结果为，即便为薄膜，也可实现较高的雾度(较强的扩散性)。在本说明书中，所谓“折射率实质上连续地发生变化”，是指在折射率调变区域中，折射率至少自光扩散性微粒至折射率固定区域实质上连续地发生变化即可。因此，例如即便在光扩散性微粒与折射率调变区域的界面、和/或折射率调变区域与折射率固定区域的界面存在特定范围内(例如折射率差为0.05以下)的折射率差距，该差距也是可接受的。

上述折射率调变区域30的厚度(自折射率调变区域最内部至折射率调变区域最外部的距离)可固定(即，折射率调变区域可在光扩散性微粒的周围扩展成同心球状)，也可根据光扩散性微粒表面的位置而厚度不同(例如也可成为金平糖的外周形状)。

上述折射率调变区域30的平均厚度优选0.01μm～0.6μm，更优选0.03μm～0.5μm，进一步优选0.04μm～0.4μm，特别优选0.05μm～0.4μm。关于上述平均厚度，折射率调变区域30的厚度根据光扩散性微粒表面的位置而不同的情形时为平均厚度，在厚度固定的情形时为该厚度。

如上所述，基质10包含树脂成分11及超微粒子成分12。上述折射率调变区域30优选根据基质10中的超微粒子成分12的分散浓度而实质上以梯度形成。具体而言，在折射率调变区域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，在折射率调变区域30的光扩散性微粒20的最接近区域，超微粒子成分12以相对低的浓度分散，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，由透射型电子显微镜(TEM)图像所获得的基质10中的超微粒子成分12的面积比率，在接近光扩散性微粒20一侧较小，在接近基质10一侧较大，该面积比率自光扩散性微粒一侧至基质一侧(折射率固定区域一侧)边形成实质的梯度边发生变化。将表示其代表性的分散状态的TEM图像示于图4。在本说明书中，所谓“由透射型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”，是指在包含光扩散性微粒的直径的剖面的透射型电子显微镜图像中，超微粒子成分的面积在给定范围(给定面积)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通过任意适当的图像解析软件而求出。再者，在代表性的情况下，上述面积比率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在折射率调变区域中随着远离光扩散性微粒而变短，在折射率固定区域中为固定(例如，关于平均最短距离，在光扩散性微粒的最接近区域中为3nm～100nm左右，在折射率固定区域中为1nm～20nm)。关于平均最短距离，可使如图4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在光扩散性微粒表面附近形成折射率调变区域30，因此与利用复杂的制造方法制造GRIN微粒并使该GRIN微粒分散的情形相比，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，通过利用超微粒子成分的分散浓度的实质梯度形成折射率调变区域，可于折射率调变区域30与折射率固定区域的边界使折射率平稳地变化。进而，通过使用折射率与树脂成分以及光扩散性微粒显著不同的超微粒子成分，可使光扩散性微粒与基质(实质上为折射率固定区域)的折射率差变大，且使折射率调变区域的折射率梯度变得陡峭。

上述折射率调变区域(实质上为如上所述的超微粒子成分的分散浓度的实质梯度)可通过适当选择基质的树脂成分、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，可良好地形成折射率调变区域。进而，例如，优选利用同系材料中相溶性较高的材料彼此构成树脂成分及光扩散性微粒。折射率调变区域的厚度及折射率梯度可通过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，在本说明书中，所谓“同系”，是指化学结构或特性相同或类似，所谓“不同系”，是指除同系以外的物质。同系与否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。在以聚合物的重复单位为基准的情形时，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，在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。

上述光扩散元件雾度值越高越好，具体而言，优选70％以上，更优选90％～99％，进而优选92％～99.5％，进而优选95％～99.5％，特别优选97％～99.5％，最优选98.6％～99.5％。通过雾度值为70％以上，可适宜地用作准直背光正面扩散体系中的正面光扩散元件。需要说明的是，所谓准直背光正面扩散体系，是指在液晶显示设备中，使用准直背光(向固定方向聚光的亮度半值宽较窄的背光)且于上侧偏光板的视认侧设置有正面光扩散元件的体系。

关于上述光扩散元件的扩散特性，若以光扩散半值角表示，优选10°～150°(单侧5°～75°)，更优选10°～100°(单侧5°～50°)，进一步优选30°～80°(单侧15°～40°)。

在使平行光线朝向上述光扩散元件垂直入射时，平行于入射光的光的透过率优选2％以下，更优选1％以下。在本发明中，由于实质上不含凝聚的超微粒子成分，故而可不受光扩散性微粒及折射率调变区域的影响地减少透过的光，可防止入射光不扩散而直射的情况。进而，使光扩散性微粒以实质上不凝聚的状态存在，由此上述效果变得更显著。

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4μm～50μm、更优选4μm～20μm。根据本发明，尽管如上所述厚度非常薄，也可获得具有如上所述的非常高的雾度值且平滑性优异的光扩散元件。

上述光扩散元件可适宜用于液晶显示设备，可尤其适宜地用于准直背光正面扩散体系。上述光扩散元件可单独作为膜状或板状构件而提供，也可贴附于任意适当的基材或偏光板作为复合构件而提供。此外，也可在光扩散元件上层叠防反射层。

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优选以在光扩散性微粒20的表面附近形成折射率调变区域30的方式分散于树脂成分11中。

A-2-1.树脂成分

关于树脂成分11，只要可获得本发明的效果，则可由任意适当的材料构成。优选如上所述，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。由此可在光扩散性微粒的表面附近良好地形成折射率调变区域。进而优选，树脂成分11由与光扩散性微粒同系的化合物中相溶性较高的化合物构成。由此，可形成具有所需折射率梯度的折射率调变区域。更详细而言，关于树脂成分，与在光扩散性微粒附近局部地和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在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在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，可在光扩散性微粒的表面附近良好地形成折射率调变区域。

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。关于电离射线固化型树脂，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、电子束。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)。在前体中，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。上述树脂成分可包含除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，也可为热塑性树脂。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。在使用其他树脂成分的情形时，其种类或配合量按照可良好地形成上述折射率调变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＜|n_P－n_A|···(1)

式(1)中，n_A表示基质的树脂成分的折射率，n_P表示光扩散性微粒的折射率。|n_P－n_A|优选0.01～0.10，进而优选0.01～0.06，特别优选0.02～0.06。若|n_P－n_A|低于0.01，则存在不形成上述折射率调变区域的情况。若|n_P－n_A|超过0.10，则有后方散射增大的担忧。

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＜|n_P－n_A|＜|n_P－n_B|···(2)

式(2)中，n_A及n_P如上所述，n_B表示超微粒子成分的折射率。|n_P－n_B|优选0.10～1.50，进而优选0.20～0.80。若|n_P－n_B|低于0.10，则雾度值成为90％以下的情形较多，其结果为，在组装至液晶显示设备中时无法使源自光源的光充分地扩散，而有视场角变窄的担忧。若|n_P－n_B|超过1.50，则有后方散射增大的担忧。

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10重量份～80重量份，更优选20重量份～80重量份，进而优选20重量份～65重量份，特别优选45重量份～65重量份。

上述树脂成分也可包含除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，也可为热塑性树脂。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。在使用其他树脂成分的情形时，其种类或配合量按照可良好地形成上述折射率调变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)。上述金属氧化物及金属氟化物由于光的吸收较少，并且电离射线固化型树脂或热塑性树脂等有机化合物具有难以表现的折射率，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，由此可大幅调变折射率。通过使光扩散性微粒与基质的折射率差设定为较大，即便为薄膜也可实现高雾度(较高的光扩散性)，且形成折射率调变区域因而防止后方散射的效果较大。特别优选的无机化合物为氧化锆。

上述超微粒子成分也优选满足上述式(1)及(2)。此外，上述树脂成分、上述超微粒子成分及上述光扩散性微粒的折射率优选下述式(3)。若上述树脂成分、上述超微粒子成分及上述光扩散性微粒的折射率为上述关系，则可获得维持较高的雾度值并且抑制后方散射的光扩散元件。

|n_P－n_A|＜|n_A－n_B|···(3)

上述超微粒子成分的折射率优选1.40以下或1.60以上，进而优选1.40以下或1.70～2.80，特别优选1.40以下或2.00～2.80。若折射率超过1.40或低于1.60，光扩散性微粒与基质的折射率差变得不充分，有无法获得充分的光扩散性的担忧，此外，在将光扩散元件用于采用准直背光正面扩散体系的液晶显示设备时，有无法使源自准直背光的光充分地扩散而视场角变窄的担忧。

上述超微粒子成分的平均一次粒径的上限为100nm，优选80nm，更优选60nm，进而优选30nm。上述超微粒子成分的平均一次粒径的下限优选10nm，更优选15nm。由此，通过使用小于光波长的平均粒径的超微粒子成分，可在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。

上述光扩散元件实质上不含凝聚的超微粒子成分。通过实质上不含凝聚的超微粒子成分，可获得雾度值较高、具有较强的扩散性的光扩散元件。在本说明书中，所谓“实质上不含凝聚的超微粒子成分”，不仅包括仅包含作为一次粒子而存在的超微粒子的情形，而且包括进而包含粒径充分地接近一次粒径的超微粒子成分的情形、以及在获得本发明效果的范围内，进而包含微量的凝聚的超微粒子成分的情形。所谓“粒径充分地接近一次粒径的超微粒子成分”，是指作为粒径为平均一次粒径的10倍以下(优选8倍以下、更优选5倍以下、进而优选3倍以下)的二次粒子而存在的超微粒子成分。再者，在本说明书中，将“粒径充分地接近一次粒径”也称为“实质上不凝聚”。此外，光扩散元件中的超微粒子成分的粒径及平均粒径可通过使用透射型电子显微镜(TEM)观察光扩散元件的剖面而进行测定。

如上所述，上述光扩散元件可在获得本发明的效果的范围内，包含微量的凝聚的超微粒子成分。所谓包含微量的凝聚的超微粒子成分的光扩散元件，具体而言，是指例如在透射型电子显微镜(TEM)的特定测定视野(直接倍率×1,200、MAGNIFICATION×10,000(13.9μm×15.5μm))中，因基质中不存在超微粒子成分而观察到的白点(即该测定视野中，除源自光扩散性微粒的发白部分以外的白点)的数目低于10个的光扩散元件。该白点因超微粒子成分的疏密(即凝聚)而产生，且越少越好。该白点的数目优选低于8个，更优选低于5个，进而优选低于3个。最优选该白点的数目为0个。换言之，上述超微粒子成分优选实质上不凝聚，进而优选作为一次粒子而存在。

优选上述超微粒子成分进行了表面改性。通过进行表面改性，可使超微粒子成分在树脂成分中良好地分散，且可良好地形成上述折射率调变区域。作为表面改性手段，只要获得本发明的效果，则可采用任意的适当手段。代表性情况下，表面改性通过如下方式进行：在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。通过使用上述表面改性剂，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，使超微粒子成分在树脂成分中良好地分散，且良好地形成折射率调变区域。

上述涂布液中的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10重量份～70重量份，更优选35重量份～55重量份。

A-3.光扩散性微粒

此外，光扩散性微粒20只要获得本发明的效果，也可由任意的适当材料构成。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，在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，光扩散性微粒也优选由丙烯酸酯系树脂构成。更具体而言，在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时，构成光扩散性微粒的丙烯酸酯系树脂优选聚甲基丙烯酸甲酯(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)。通过调整交联结构的疏密(交联度)，可控制在光扩散性微粒表面构成微粒子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折射率梯度的折射率调变区域。

优选上述树脂成分渗透至光扩散性微粒中，关于光扩散元件，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，则可在光扩散性微粒的表面附近内部形成折射率调变区域，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。此外，可获得平均粒径较大的光扩散性微粒。光扩散性微粒中的树脂成分的渗透范围相对于光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径而优选80％以上，更优选85％以上，进而优选85％～100％。若为上述范围，则可良好地形成折射率调变区域而抑制后方散射。渗透范围可通过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平均一次粒径优选1μm～5μm，更优选2μm～5μm，进而优选2.5μm～4μm。若为上述范围，则可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且可抑制直射光的透过的光扩散元件。在本说明书中，所谓“光扩散元件中的光扩散性微粒”，光扩散性微粒在制造工序中膨润的情形时，是指膨润后的光扩散性微粒、即粒径较添加时增大的光扩散性微粒。再者，光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径可通过使用透射型电子显微镜(TEM)观察光扩散元件的剖面而进行测定。

上述光扩散元件中的光扩散性微粒优选实质上不凝聚。通过光扩散性微粒以实质上不凝聚的状态存在，可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且可抑制直射光的透过的光扩散元件。在本说明书中，所谓“实质上不凝聚”，是指粒径充分地接近一次粒径的状态。因此，所谓“实质上不凝聚”粒子，不仅包括各自分离的粒子(单一粒子)，而且包含在获得本发明效果的范围内的多个聚集状态的粒子。具体而言，所谓“实质上不凝聚”光扩散性微粒，包括作为一次粒子而存在的光扩散性微粒、及作为粒径为平均一次粒径的2.5倍以下的二次粒子而存在的光扩散性微粒。光扩散元件中的光扩散性微粒的粒径优选平均一次粒径的2倍以下，更优选1.5倍以下。

上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径优选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在光扩散元件的厚度方向上多个排列，因此可在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。

上述光扩散元件中的光扩散性微粒的重均粒径分布标准偏差优选1.0μm以下，更优选0.5μm以下，特别优选0.1μm以下。光扩散性微粒的重均粒径分布的标准偏差越小越好，但实用的下限值例如为0.01μm。此外，扩散性微粒的重均粒径分布优选单分散，例如重均粒径分布的变动系数((粒径的标准偏差)×100/(平均粒径))优选20％以下，更优选15％以下。扩散性微粒的重均粒径分布的变动系数越小越好，但实用的下限值例如为5％。若混合有大量相对于重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均粒径而粒径较大的光扩散性微粒，则存在无法在光扩散元件的厚度方向上多个排列、从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。

上述光扩散性微粒也优选满足上述式(1)及(2)。上述光扩散性微粒的折射率优选1.30～1.70，更优选1.40～1.60。

A-4.光扩散元件的制造方法

本发明的一个实施方式的光扩散元件的制造方法包括：将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于有机溶剂中形成涂布液，将该涂布液涂布于基材上的工序(记作工序A)；使涂布于该基材上的涂布液干燥的工序(记作工序B)；以及使上述前体聚合的工序(记作工序C)。

(工序A)

关于树脂成分的前体、超微粒子成分、以及光扩散性微粒，已分别于上述A-2-1项、A-2-2项及A-3项中进行说明。代表性的情况下，上述涂布液为超微粒子成分及光扩散性微粒分散于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，可优选使用利用搅拌机的分散处理。其原因在于：对超微粒子成分及光扩散性微粒实施充分的混合，可获得实质上不凝聚的超微粒子成分及光扩散性微粒。作为搅拌机，可优选使用分散机型搅拌机。搅拌时间优选15分钟以上、更优选15分～60分钟。分散处理优选在将涂布液涂布于基材上之前立即进行。

在一个实施方式中，涂布液按照如下获得：预先在有机溶剂中混合光扩散性微粒而使光扩散性微粒膨润，然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。若预先在有机溶剂中混合光扩散性微粒而使光扩散性微粒膨润，则在制备涂布液后立即、即不静置而供给至后续工序。其结果，可防止上述光扩散性微粒及超微粒子成分凝聚。

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。

优选的是，上述有机溶剂的沸点优选70℃以上，更优选100℃以上，特别优选110℃以上，最优选为120℃以上。通过使用挥发性相对较低的有机溶剂，可在使有机溶剂干燥时防止快速的挥发，可防止上述光扩散性微粒及超微粒子成分凝聚。

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，可适当使用分散剂。作为添加剂的其他具体例，可列举紫外线吸收剂、调平剂、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系已于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40重量份，进而优选30重量份，特别优选20重量份。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5重量份，更优选10重量份，进而优选15重量份。

上述涂布液的固形分浓度可以优选成为10重量％～70重量％左右的方式进行调整。若为上述固形分浓度，则可获得具有容易涂布的粘度的涂布液。

作为上述基材，只要可获得本发明的效果，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、丙烯酸膜、内酯改性丙烯酸膜等。上述基材也可视需要进行易接着处理等表面改性，也可包含润滑剂、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。

(工序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。优选加热干燥。加热温度优选60℃～150℃，更优选60℃～100℃，进而优选60℃～80℃。若加热温度超过150℃，则有涂布液面急剧变化且光扩散性微粒无法追随于涂布液面的变化而无法获得充分的平滑性的担忧。加热时间例如为30秒～5分钟。

(工序C)

聚合方法可根据树脂成分(因此，其前体)的种类而采用任意适当的方法。例如在树脂成分为电离射线固化型树脂的情形时，通过照射电离射线而使前体聚合。在使用紫外线作为电离射线的情形时，其累积光量优选50mJ/cm²～1000mJ/cm²，更优选200mJ/cm²～400mJ/cm²。电离射线对于光扩散性微粒的透过率优选70％以上，更优选80％以上。此外，例如在树脂成分为热固化型树脂的情形时，通过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。聚合优选通过照射电离射线而进行。若为电离射线照射，则可良好地保持折射率调变区域而直接使涂膜硬化，因此可制作良好的扩散特性的光扩散元件。通过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折射率调变区域。即，根据本发明的制造方法，通过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，可在光扩散性微粒的表面附近形成折射率调变区域的同时形成基质。

上述聚合工序(工序C)可在上述干燥工序(工序B)之前进行，也可在工序B之后进行。干燥工序(工序B)优选在聚合工序(工序C)之前进行。其原因在于：可通过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，除上述工序A～工序C以外，也可在任意适当的时刻包括任意适当的工序、处理和/或操作。此种工序等的种类及进行此种工序等的时刻可根据目的而适当地设定。例如在工序A中，在将各成分同时混合的情形时，涂布液可在涂布前静置特定时间。通过静置特定时间，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1小时～48小时，更优选2小时～40小时，进而优选3小时～35小时，特别优选4小时～30小时。

以上述方式，在基材上形成如上述A-1项～A-3项中所说明的光扩散元件。

以下，通过实施例而对本发明具体地进行说明，但本发明并不受上述实施例所限定。实施例中的评价方法如下所述。此外，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总厚度，从该总厚度减去基材的厚度算出光扩散元件的厚度。

(2)光扩散元件中的光扩散性微粒及超微粒子成分的平均粒径及标准偏差

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。使用透射型电子显微镜(TEM)观察该测定试样，根据TEM图像并使用图像解析软件测定光扩散元件中的光扩散性微粒及超微粒子成分的粒径。在随机选择的20处进行该测定，算出光扩散元件中的光扩散性微粒及超微粒子成分的平均粒径及标准偏差。

(3)超微粒子成分的凝聚

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。对于该测定试样的剖面，利用透射型电子显微镜(TEM)(日立制作所制造、商品名“H-7650”、加速电压100kV)观察二维图像，确认该测定试样的光扩散元件内疏密的产生。在直接倍率×1,200、MAGNIFICATION×10,000的测定视野(13.9μm×15.5μm)下，对基质中不存在超微粒子成分而作为白点观察到的部分(即测定视野内的除源自光扩散性微粒的发白部分以外的白点)的数目进行计数。对于实施例及比较例中所获得的光扩散元件与基材的层叠体，分别在20处按照如上所述地对白点的数目进行计数，算出其平均值。将该平均值示于表1。白点的数目越多，则评价超微粒子成分的凝集越多。

(4)光扩散性微粒的凝聚

以与上述(2)相同的方式进行TEM观察，确认相对于平均一次粒径而具有2.5倍以上的粒径的光扩散性微粒(实质的二次粒子)的有无。在未观察到实质的二次粒子的情形时，判断各粒子实质上不凝聚。

(5)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。

(6)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结剂而贴合于黑丙烯酸板(住友化学公司制造、商品名“SUMIPEX”(注册商标)、厚度2mm)上并作为测定试样。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)。通过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。

(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)30份混合，搅拌60分钟而制备混合液。

接着，在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)22份、光聚合引发剂(CibaSpecialtyChemical公司制造、商品名“Irgacure907”)0.5份及调平剂(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。

制备该涂布液后立即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。进而，将光扩散元件剖面的TEM照片示于图5。

(实施例2)

在实施例1中，代替含有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份而使用JSR公司制造的商品名“OpstarKZ6706”(含有PEGME(丙二醇单甲醚))(平均粒径30nm、折射率2.19)，除此以外，以与实施例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。

(比较例1)

在含有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)的乙酸丁酯及MEK的混合溶剂50％溶液11份、光聚合引发剂(CibaSpecialtyChemical公司制造、商品名“Irgacure907”)0.5份、调平剂(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。

[表1]

由上述表1而明确，根据本发明，超微粒子成分为小粒径且实质上不含凝聚的超微粒子成分，由此可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。

工业实用性

通过本发明的制造方法所获得的光扩散元件可适宜地用于液晶显示设备的视认侧构件、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，可尤其适宜地用作准直背光正面扩散体系的正面扩散元件。

Claims (4)

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、与分散于该基质中的光扩散性微粒，该超微粒子成分的平均一次粒径为100nm以下，且实质上不含凝聚的超微粒子成分。

2.根据权利要求1所述的光扩散元件，其中，

所述光扩散性微粒的平均一次粒径为1μm～5μm，该光扩散性微粒的重均粒径分布的变动系数为20％以下，且该光扩散性微粒实质上不凝聚。

3.根据权利要求1或2所述的光扩散元件，其中，所述超微粒子成分的平均一次粒径为30nm以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光扩散元件，其中，

所述树脂成分、所述超微粒子成分以及所述光扩散性微粒的折射率满足下述式(i)，且在该光扩散性微粒的表面附近具有折射率调变区域，

|n_P－n_A|＜|n_P－n_B|…(i)

在式(i)中，n_A表示基质的树脂成分的折射率，n_B表示基质的超微粒子成分的折射率，n_P表示光扩散性微粒的折射率。