CN111448486A - 百叶窗膜、面光源装置及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够保持光利用效率的同时进一步提高对视觉辨认度的指向性且能够改善视角对比度和光环的百叶窗膜、面光源装置及液晶显示装置。所述百叶窗膜包括:透镜,在光源的出射侧以一定间距排列有多个;第一支撑体,配置于比透镜更靠近光源侧的位置、厚度与透镜的间距相同或其以上且折射率为1.5以上;及光反射层,配置于比第一支撑体更靠近光源侧的位置,反射率为90%以上,在多个透镜的光轴上具有开口部,开口部的开口率为30%~70%。
Description
技术领域
本发明涉及一种百叶窗膜以及具备百叶窗膜的面光源装置及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置(以下,还称为LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)。)作为耗电少,省空间的图像显示装置,其用途逐年增加。通常,液晶显示装置由面光源装置和液晶面板构成。并且,有机EL(Flectro Luminescence:电致发光)显示装置与液晶显示装置同样作为耗电少,省空间的图像显示装置,其用途逐年增加。通常,作为视角特性,上述各种图像显示装置要求宽视角。
然而,图像显示装置存在根据设置位置导致图像显示装置的显示图像投影到原本不希望投影的位置的情况。此时,需要控制图像显示装置的视角。例如,将机密性高的文件及图像、以及包含个人信息及密码等保密性高的信息的显示图像显示于图像显示装置时,需要限制视角以不被他人看见。如此,根据图像显示装置的用途,需要限制视角。
作为限制上述视角的方法,提出了配置百叶窗膜的内容(专利文献1)。并且,在专利文献2中公开有一种在柱面透镜的背面设置有光反射部的光学片。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:专利第4856805号说明书
专利文献2:专利第4389938号说明书
发明内容
发明要解决的技术课题
如上所述,即使在限制了视角的情况下,作为图像显示装置的基本性能,还希望显示图像明亮。然而,在专利文献1的百叶窗膜中,光的利用效率低,显示图像的亮度降低,图像变暗。
在专利文献2中公开的光学片中,为了减少边带,用公式规定开口部的开口率、从开口部到透镜部的距离。然而,在专利文献2中还记载有过度提高指向性并不好的内容。
在百叶窗膜的用途为车载显示器时,需要在减少边带的情况下比专利文献2更加提高对视觉辨认度的指向性。并且,用途为车载显示器时,关于指向性的方向,不仅要控制正面还要控制指向性的朝向。
因此,本发明的目的在于提供一种保持光利用效率的同时进一步提高了对视觉辨认度的指向性的百叶窗膜、面光源装置及液晶显示装置。
用于解决技术课题的手段
本发明人等为了实现上述目的而反复进行深入研究的结果,新发现了以下百叶窗膜,以至完成本发明。
所述百叶窗膜用于面光源装置,并具有以一定间距排列于光源的出射侧的透镜;配置于比透镜更靠近光源侧的位置的厚度与透镜的间距相同或其以上且折射率为1.5以上的第一支撑体;配置于比第一支撑体更靠近光源侧的位置的光吸收层,光吸收层具有第1开口部,第1开口部的开口率为30%~70%。
并且,本发明人等为了实现上述目的而反复进行深入研究的结果,新发现了以下百叶窗膜,以至完成本发明。
所述百叶窗膜用于面光源装置,并具有在光源的出射侧以一定间距排列有多个的折射率为1.65~1.9的透镜;配置于比透镜更靠近光源侧的位置的厚度比透镜的间距小且折射率为1.4~1.65的第一支撑体;配置于比第一支撑体更靠近光源侧的位置的光吸收层,光吸收层具有第1开口部,第1开口部的开口率为10%~70%。
其中,百叶窗膜是指提高了指向性的膜,在具备包含该膜的面光源装置的液晶显示装置中,是相较于没有该膜的情况,改善对视觉辨认度的指向性,例如能够抑制从斜向的视觉辨认的膜。并且是限制视角且改善了向不欲显示的区域的映入的膜。
视角的限制是指能够在某些角度范围内对百叶窗膜表面进行视觉辨认。例如,将与百叶窗膜的表面垂直的方向的亮度作为基准时,以与百叶窗膜的表面垂直的线作为基准,倾斜45°方向的亮度比基准的亮度更低。此时,视角被限制在百叶窗膜的正面附近。相反,倾斜45°方向的亮度比基准的亮度更高时,视角被限制在百叶窗膜的斜向。
并且,上述光利用效率是指通过以下方法测定的值。
在面光源装置的光的出射面中,用测定机”EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),测定从极角0°(正面方向)到极角88°为止的每1°的亮度(Y0),将亮度值的最大值作为最大亮度。在面光源装置中未配置百叶窗膜的状态(T0)和配置有百叶窗膜的状态(T)下测定该最大亮度,算出其比率(T/T0),并求出最大亮度比。最大亮度比越大,光利用效率越高。
并且,上述指向性是指通过以下方法评价的值。
用测定机”EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),对面光源装置测定从极角0°(正面方向)到极角88°为止的每1°的亮度(Y0),将成为正面方向的亮度值的一半的亮度值的最小的极角设为半峰半宽(half width at half maximum),半峰半宽越小,指向性越高。
并且,用测定机”EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),对面光源装置测定测定从极角0°(正面方向)到极角88°为止的每1°的亮度(Y0),取用正面方向的亮度值与极角60°的亮度最小值之比作为SN比(=正面方向的亮度/极角60°的亮度最小值)。将SN比评价为切尾均值。SN比越大,切尾均值良好而指向性越高。
在一方案中,第一支撑体的折射率为1.6以上。
在一方案中,具有配置于比光吸收层更靠近光源侧的位置且具备第2开口部的光反射层,光反射层的反射率为90%以上,且第2开口部的开口率与光吸收层相同,在第1开口部与第2开口部对位的状态下配置有光吸收层和光反射层。
在一方案中,各第1开口部相对于各透镜设置,第1开口部从透镜的光轴偏离。
在一方案中,各第1开口部及各第2开口部相对于各透镜设置,经对位的第1开口部及第2开口部从透镜的光轴偏离。
在一方案中,第二支撑体配置于比光吸收层更靠近光源侧的位置。
在一方案中,第二支撑体配置于比光反射层更靠近光源侧的位置。
在一方案中,光反射层包含胆甾醇型液晶层。
在一方案中,第二支撑体的折射率为1.6以上。
本发明的另一方案涉及一种包括上述百叶窗膜和光源的面光源装置。
在一方案中,具有配置于百叶窗膜与光源之间的反射型偏振器。
本发明的另一方案涉及一种包含上述百叶窗膜、面光源装置及液晶面板的液晶显示装置。
发明效果
根据本发明,能够提供一种保持光利用效率的同时进一步提高对视觉辨认度的指向性的百叶窗膜及具备该百叶窗膜的面光源装置、液晶显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一方案的一实施方式的面光源装置的概略结构的剖面示意图。
图2是表示本发明的第二方案的一实施方式的面光源装置的概略结构的剖面示意图。
图3是示意表示百叶窗膜的第1例的剖面图。
图4是示意表示百叶窗膜的第1例的立体图。
图5是示意表示百叶窗膜的第2例的剖面图。
图6是示意表示百叶窗膜的第3例的剖面图。
图7是示意表示百叶窗膜的第4例的剖面图。
图8是示意表示面光源装置的其他例的剖面图。
图9是示意表示液晶显示装置的一例的剖面图。
图10是示意表示液晶显示装置的其他例的剖面图。
图11是示意表示液晶显示装置的其他例的剖面图。
图12是表示从光轴方向观察的聚光透镜及液晶单元。
图13是图12的B-B线剖面图。
图14是图12的C-C线剖面图。
图15是图12的D-D线剖面图。
具体实施方式
以下的说明有时根据本发明的代表性实施方式进行,但本发明并不限于这些实施方式。
另外,以下表示数值范围的“~”包括记载于两侧的数值。例如,ε为数值α~数值β是指ε的范围为包括数值α和数值β的范围,若用数学符号表示,则为α≤ε≤β。
“以具体数值表示的角度”及“平行”的角度只要无特别记载,则包括在相关技术领域中通常容许的误差范围。并且,“相同”包括在相关技术领域中通常容许的误差范围。
[百叶窗膜]
图1是表示具有本发明的第一方案的一实施方式的百叶窗膜2A的面光源装置1的概略结构的剖面示意图。
本发明的百叶窗膜涉及一种百叶窗膜2A,其用于面光源装置且包括在光源16的出射侧以一定间距排列有多个的透镜11A;配置于比透镜11A更靠近光源16侧的厚度与前述透镜11A的间距相同或其以上且折射率为1.5以上的第一支撑体12A;及配置于比前述第一支撑体12B更靠近光源16侧的位置,具有第1开口部18b,第1开口部18b的开口率为30%~70%的光吸收层18。例如,光吸收层18的第1开口部18b位于前述多个透镜11A的光轴CL上。
图1所示的面光源装置1A依次具有上述百叶窗膜2A、配置于百叶窗膜2A的光吸收层18侧的扩散板14、光源16、反射板15。。例如,第1开口部18b设置于各透镜11A上,是1个透镜11A上设置第1开口部18b的结构。
以下内容并不对本发明进行任何限定,但本发明人认为通过上述第一方案的百叶窗膜2A,能够保持光利用效率的同时进一步提高对视觉辨认度的指向性的理由如下。
为了防止降低光的利用效率,在提高指向性时,光吸收层18的第1开口部18b的开口率优选为30%以上,开口率低于30%时,光的利用率迅速下降。并且,若开口率超过70%,则光不会进行聚光。在开口率为40%前后时,在35°以上的极角处,光强度的峰(边带)变高,聚光效果变得不充分。此时,通过使用折射率比透镜高的支撑体,具体而言,通过将第一支撑体12A的折射率设为1.5以上,穿过光吸收层18的第1开口部18b的光的指向性变高,并能够抑制产生边带。
并且,通过光吸收层18吸收在透镜或光反射层13等反射的光或从外部入射的光在第一支撑体12内重复反射的光,由此能够抑制产生杂散光。由此,能够抑制产生边带。
并且,若将第一支撑体12A的厚度设为与前述透镜11A的间距相同或其以上,并且将第一支撑体12A的折射率设为1.5以上,则通过光吸收层18的第1开口部18b的光的指向性变高,来自除了位于透镜11A的光轴CL上的第1开口部以外的相邻开口部的光变得不会被导波。根据上述情况,作为结果,百叶窗膜2A能够减少边带,并能够保持光利用效率的同时进一步实现对视觉辨认度的指向性。
然而,以上内容包括本发明人的推测,并不会对本发明进行任何限定。
图2是表示具有本发明的第二方案的一实施方式的百叶窗膜2B的面光源装置1B的概略结构的剖面示意图。
本发明的百叶窗膜涉及一种百叶窗膜2B,其用于面光源装置且在光源16的出射侧以一定间距排列有多个的折射率为1.65~1.9的透镜11B;配置于比透镜11B更靠近光源16侧的厚度比前述透镜11B的间距小,折射率为1.4~1.65的第一支撑体12B;配置于比前述第一支撑体12B更靠近光源16侧,具有第1开口部18b,第1开口部18b的开口率为10%~70%的光吸收层18。
图2所示的面光源装置1B依次具有上述百叶窗膜2B、配置于百叶窗膜2B的光反射层13侧的扩散板14、光源16、反射板15。例如,第1开口部18b设置于各透镜11B上,是1个透镜11B上设置第1开口部18b的结构。
以下内容并不对本发明进行任何限定,但本发明人认为通过上述第二方案的百叶窗膜2B而能够保持光利用效率的同时进一步提高对视觉辨认度的指向性的理由如下。
第一支撑体12B的厚度比透镜11B的间距小时,来自除了位于透镜11B的光轴CL上的开口部以外的相邻开口部的光变得不易被导波,虽减少边带,但会导致透镜11B的焦点位置向比光吸收层18的第1开口部18b更靠近外侧(与透镜11B相反的一侧)的位置大幅偏离,并导致指向性下降。另一方面,若通过将第一支撑体12B的折射率设为1.4~1.65并将透镜11B的折射率设为1.65~1.9而将透镜11B的折射率比第一支撑体12B的折射率设高,则能够使透镜的11B的焦点位置靠近光吸收层18的第1开口部18b,能够减少边带,并能够保持光利用效率的同时实现进一步提高指向性。并且,若通过将第一支撑体12B的折射率设为1.4~1.65,将透镜11B的折射率设为1.65~1.9而将透镜11B的折射率比第一支撑体12B的折射率设高,则即使在来自除了位于透镜11B的光轴CL上的第1开口部18b以外的相邻开口部的光不会被导波的情况下,也变得容易靠近正面附近,并实现减少边带。
并且,通过光吸收层18吸收在透镜或光反射层13(参考图5)等反射的光或从外部入射的光在第一支撑体12内重复反射的光,由此能够抑制产生杂散光。由此,能够抑制产生边带。根据上述情况,作为结果,百叶窗膜2B能够减少边带,并能够保持光利用效率的同时进一步实现对视觉辨认度的指向性。
然而,以上内容包括本发明人的推测,并不会对本发明进行任何限定。
以下,对上述百叶窗膜进行更详细的说明。
另外,在以下说明中,在无需区分第一方案的百叶窗膜2A与第二方案的百叶窗膜2B时,统称为百叶窗膜2。同样地,在无需区分面光源装置1A与面光源装置1B时统称为面光源装置1。同样地,在无需区分透镜11A与透镜11B时统称为透镜11。同样地,在无需区分第一支撑体12A与第一支撑体12B时统称为第一支撑体12。
<百叶窗膜的结构>
作为百叶窗膜的结构,在用于面光源装置时,包括在光源的出射侧排列有多个的透镜、配置于比透镜更靠近光源侧的位置的第一支撑体、配置于比前述第一支撑体更靠近光源侧的位置的在前述多个透镜的光轴上具有第1开口部的光吸收层。如图3所示,第二支撑体17可以配置于比光吸收层18更靠近光源侧的位置。
例如,如图4所示,在百叶窗膜中,透镜11是半圆柱状的凸柱面透镜,光吸收层18的第1开口部18b是沿半圆柱状的凸柱面透镜的延伸方向延伸的带状的开口部。相对于1个半圆柱状的凸柱面透镜设置有1个带状的开口部。
作为百叶窗膜的结构,在上述百叶窗膜2A及百叶窗膜2B中,如图5所示,也可以是配置于比第一支撑体12更靠近光源(未图示)侧的位置且具有具备第2开口部13b的光反射层13的结构。
光反射层13设置于与光吸收层18的第一支撑体12相反一侧的背面18c。
关于光反射层13,反射率为90%以上且第2开口部13b的开口率与光吸收层18相同。并且,光吸收层18与光反射层13的开口部的图案相同。在光吸收层18的第1开口部18b与光反射层13的第2开口部13b对位的状态下配置有光反射层13和光吸收层18。在图5所示的结构中,如上所述也可以设为将第二支撑体17配置于比光反射层13更靠近光源侧的结构。
在图3所示的百叶窗膜2中,如图6所示的百叶窗膜2,也可以设为光吸收层18的第1开口部18b从透镜11的光轴CL上偏离的结构。
并且,在图5所示的百叶窗膜2中,如图7所示的百叶窗膜2,也可以设为光吸收层18的第1开口部18b的中心及光反射层的13的第2开口部13b的中心从透镜11的光轴CL偏离的结构。通过将开口部的中心位置设为从透镜的光轴CL偏离的位置,能够调整指向性的方向。
另外,从透镜11的光轴CL上偏离表示光轴CL不通过光吸收层18的第1开口部18b的中心。若光轴CL与第1开口部18b的中心及第2开口部13b的偏离量相对于透镜间距为5%以上,则认为从透镜11的光轴CL上偏离。
上述图6及图7所示的百叶窗膜2均可以是所有开口部的中心从透镜11的光轴CL上偏离的结构,但并不限定于此。例如,也可以根据开口部与透镜的光轴之间的关系,并根据指向性的方向等预先确定使哪一个开口部从透镜的光轴偏离等。
(透镜)
在上述百叶窗膜中,透镜可以是半圆柱状的凸柱面透镜,也可以是半球状的凸透镜。或者透镜也可以是非球面透镜。
排列有多个的透镜的间距及曲率半径的大小可以无规。此时,一定间距是指排列有多个的透镜的间距的平均值。
在第一方案中,透镜的间距具有与第一支撑体的厚度相同或厚度以下的尺寸。在将高折射率材料用作第一支撑体时,从不会破坏脆性的观点考虑,将透镜的间距与第一支撑体厚度合计优选设为30μm以下,以使厚度变薄至30μm以下。
从指向性的观点考虑,透镜的折射率优选比第一支撑体的折射率低,优选1.9以下。更优选为1.7以下。
在第二方案中,透镜的间距具有比第一支撑体的厚度更大的尺寸。在将高折射率材料用作第一支撑体时,从不会破坏脆性的观点考虑,将透镜的间距与第一支撑体厚度合计优选设为30μm以下,以使厚度变薄至30μm以下。
从指向性的观点考虑,透镜的折射率为1.65~1.9。优选为1.65~1.75。
(第一支撑体)
在第一方案中,从指向性的观点考虑,第一支撑体的厚度是与透镜的间距相同或其以上的大小。
另一方面,在第二方案中,第一支撑体的厚度比透镜的间距小。
将高折射率材料用作第一支撑体时,从不会破坏脆性的观点考虑,厚度优选为30μm以下。更优选为10μm以下,更优选为1μm前后。
在第一方案中,第一支撑体的折射率为1.5以上,优选为1.60以上,更优选为1.65以上,进一步优选为1.80以上。并且,从不会破坏第一支撑体层的脆性的观点考虑,高折射率层的平均折射率优选为2.50以下,更优选为2.20以下,进一步优选小于2.10,更进一步优选2.05以下。
在第二方案中,从指向性的观点考虑,第一支撑体的折射率为1.4~1.65。优选为1.45~1.65。
能够通过公知的折射率测定装置来测定折射率。作为折射率测定装置的一例,能够举出ATAGO CO.,LTD,制多波长阿贝折射仪DR-M2。并且,本发明中的折射率表示相对于波长550nm的光的折射率。
第一支撑体的折射率能够根据用于形成层的成分的种类进行调整。作为用于形成层的成分,能够利用包含聚合性化合物及聚合引发剂的聚合性组合物来形成。或者,也可以是将树脂作为主成分的树脂层。其中,作为主成分是指树脂在构成层的成分中占最多部分。所包含的树脂可以是一种,也可以是两种以上。树脂层中的树脂量相对于树脂层的总质量,例如是50质量%以上,优选为70质量%以上,并且,树脂层中的树脂量相对于树脂层的总质量,例如是99质量%以下或95质量%以下,但也可以是100质量%。作为树脂层的具体例,能够举出热塑性树脂层。作为热塑性树脂,例如能够举出聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸苯乙烯(MS)树脂、丙烯腈苯乙烯(AS)树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二酯树脂、聚氯乙烯树脂(PVC)、纤维素酰化物、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、二乙酸纤维素、热塑性弹性体或它们的共聚物、环烯烃聚合物等。从形成层的容易度的观点考虑,此类树脂层优选为用聚合性组合物对该组合物实施聚合处理(固化处理)来形成的固化层。作为聚合性组合物,可以是通过光照射来固化的光聚合性组合物,也可以是通过加热来固化的热聚合性组合物。从提高生产性的观点考虑,由于能够在短时间内结束固化处理,因此优选光聚合性组合物。
为了调整第一支撑体的折射率,可以包含粒子。作为粒子,并无特别限定,可以是无机粒子,也可以是有机粒子。
作为上述粒子的具体例,可举出ZrO2、TiO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3等无机粒子,聚甲基丙烯酸甲酯粒子、交联聚甲基丙烯酸甲酯粒子、丙烯酸-苯乙烯共聚物粒子、三聚氰胺粒子、聚碳酸酯粒子、聚苯乙烯粒子、交联聚苯乙烯粒子、聚氯乙烯粒子、苯并胍胺-三聚氰胺甲醛粒子等有机粒子等。并且,作为上述粒子,为了抑制粒子表面的活性及提高在层内的分散性等,可以使用经表面处理并在表面形成有包覆层的粒子即所谓的核-壳粒子。关于此类粒子,例如,能够参考日本特开2013-251067号公报的0022~0025段。并且,上述粒子也可以是如在无机粒子的表面具有有机被膜的粒子的有机无机复合粒子。
上述粒子可以使用一种,也可以混合使用两种以上。从抑制散射性的观点考虑,粒子越小越优选。因此,作为一次粒径,粒子尺寸优选为100nm以下,更优选为30nm以下,进一步优选为25nm以下。并且,作为一次粒径,粒子尺寸优选为1nm以上。上述粒子的一次粒径是用扫描型电子显微镜(SEM)测定50个粒子的粒径,并作为数平均值计算的值。包含上述粒子的层中的粒子含量适当设定即可,优选设定成可获得上述范围的平均折射率的含量。
通常,粒子尺寸变得越小,对树脂的分散性变得越差,例如,在FUJIFILMCorporation研究报告第58号,2013年研究报告书“热塑性纳米复合光学材料的开发”中记载的通过基于一末端吸附性树脂的微粒子接枝化等,能够以保持透明性的状态分散。
从调整折射率的观点考虑,上述粒子的折射率(对波长550nm的光的折射率)优选为2.00以上且3.00以下,更优选为2.05以上且2.50以下。其中,粒子的折射率是指通过以下方法测定的值。对已知折射率的树脂材料掺杂粒子,并制作分散有该粒子的树脂材料。将所制作的树脂材料涂布于硅基板或石英基板上来形成树脂膜。用椭偏仪测定所形成的树脂膜的折射率,并根据构成树脂膜的树脂材料和粒子的体积分率求出粒子的折射率。在后述实施例中使用的氧化钛粒子的折射率是通过上述方法求得的值。
(光反射层)
光反射层例如由白油墨、金属箔、金属蒸镀或镜面银油墨构成。光反射层与光吸收层同样地相对于各透镜具有第2开口部,例如在多个各透镜的光轴上分别具有第2开口部。光反射层与光吸收层的开口部的图案相同。如上所述,在光吸收层的第1开口部与光反射层的第2开口部对位的状态下配置有光反射层和光吸收层。
若第2开口部的开口率过于小,则会导致光利用效率下降。并且,若过于大,则指向性变差。
从该观点考虑,在第一方案中,第2开口部的开口率优选30%~70%。更优选30%~60%。进一步优选35%~55%。
并且,在第二方案中,第2开口部的开口率优选10%~70%,更优选15%~65%。
从光利用率的观点考虑,反射率优选90%以上,更优选91%以上。进一步优选92%以上。另外,利用未配置百叶窗膜的状态的最大亮度T0与配置有百叶窗膜的状态的最大亮度T之比T/T0确定光利用率。
如下获得光反射层的反射率。将用于光反射层的材料形成于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基材上,从形成面入射光并用分光光度计(JASCO Corporation制V-550)测定波长380nm~780nm的反射率,并求出其平均值。该平均值是光反射层的反射率。
光反射层的第2开口部也可以设为与用于直下型背光的LED光源的配置匹配的图案。即,可以设为如下:在LED光源的正上方不设置第2开口部,随着远离LED光源,第2开口部的开口率变大。此时,使透镜直径在面内改变,以使透镜直径和第2开口部相对于透镜直径的开口率在前述优选范围。由此,能够配合源自LED光源的光线来设置开口,并能够一边更有效地利用光,一边使其成为平行光。并且,此时,相较于设置扩散性的反射层,在LED光源的背面设置镜面的反射层更容易控制光线,从光利用率的观点考虑较佳。
并且,光反射层可以具有胆甾醇型液晶层。
胆甾醇型液晶层包含胆甾醇型液晶相,并对特定波长区域的一个回转方向(右圆偏振光或左圆偏振光)的圆偏振光具有波长选择反射性。
因此,根据后述液晶显示装置的滤色器的结构,例如通过设为具有反射红色波长区域(620nm~750nm)的右圆偏振光的胆甾醇型液晶层、反射红色波长区域的左圆偏振光的胆甾醇型液晶层、反射绿色波长区域(495nm~570nm)的右圆偏振光的胆甾醇型液晶层、反射绿色波长区域的左圆偏振光的胆甾醇型液晶层、反射蓝色(420nm~490nm)波长区域的右圆偏振光的胆甾醇型液晶层、反射蓝色波长区域的左圆偏振光的胆甾醇型液晶层的结构,光反射层能够在除第2开口部以外的部分反射红色光、绿色光及蓝色光。
胆甾醇型液晶相的选择反射波长λ取决于胆甾醇型液晶相中的螺旋结构的间距P(=螺旋的周期),并遵从胆甾醇型液晶相的平均折射率n与λ=n×P的关系。因此,通过调节该螺旋结构的间距,能够调节选择反射波长。胆甾醇型液晶相的间距取决于与聚合性液晶化合物一同使用的手性试剂的种类或其添加浓度,因此通过调节这些,能够获得所需间距。
并且,显示选择反射的选择反射域(圆偏振光反射域)的半峰宽度Δλ(nm)取决于胆甾醇型液晶相的折射率各向异性Δn和螺旋的间距P,并遵从Δλ=Δn×P的关系。因此,选择反射域的宽度的控制能够通过调节Δn来进行。能够根据形成胆甾醇型液晶层的液晶化合物的种类及其混合比率、以及取向时的温度来调节Δn。另外,已知胆甾醇型液晶相中反射率也取决于Δn,在获得相同程度的反射率时,Δn越大,越能够减少螺旋间距数,即越能够减薄膜厚。
关于螺旋的旋向及间距的测定法,能够利用“液晶化学实验入门”,日本液晶学会编,西格玛(Sigma)出版,2007年出版,46页及“液晶便览”,液晶便览编辑委员会,丸善196页中记载的方法。
胆甾醇型液晶相的反射光是圆偏振光。反射光是右圆偏振光还是左圆偏振光取决于胆甾醇型液晶相的螺旋的扭曲方向。基于胆甾醇型液晶相的圆偏振光的选择反射在胆甾醇型液晶相的螺旋的扭曲方向为右时反射右圆偏振光,在螺旋的扭曲方向为左时反射左圆偏振光。
另外,胆甾醇型液晶相的回转的方向能够根据形成反射区域的液晶化合物的种类或被添加的手性试剂的种类来调节。
胆甾醇型液晶层中的选择反射波长能够设定在可见光(380~780nm左右)及近红外光(780~2000nm左右)中的任意范围,其设定方法如上所述。
作为用于胆甾醇型液晶层的形成的材料,可举出包含液晶化合物的液晶组合物等。液晶化合物优选为聚合性液晶化合物。
包含聚合性液晶化合物的液晶组合物还可以进一步包含表面活性剂、手性试剂、聚合引发剂等。
作为液晶化合物、表面活性剂、手性试剂及聚合引发剂,能够使用用于胆甾醇型液晶层的公知的液晶化合物、表面活性剂、手性试剂及聚合引发剂。
其中,光反射层具有胆甾醇型液晶层时,第2开口部可以以物理方式形成,也可以通过在成为第2开口部的区域不形成胆甾醇型液晶相而作为不具有反射性的区域,形成具有光透过性的区域作为第2开口部。
并且,在制作光反射层时,也可以是使用光阻法。在透镜反面涂布抗蚀剂材料,经由根据欲制作的反射层的图案的掩模,照射光并进行显影。之后,例如进行铝或银的蒸镀,接着清洗并去除抗蚀剂材料,由此能够制作所需图案的反射层。在不使用光掩模时,也能够替代为从透镜侧照射平行光。从提高透镜与开口部的对位精度这一方面考虑,从透镜侧照射平行光的方法比使用光掩模的情况更佳。
此时,作为曝光中使用的光,有g射线、h射线、i射线、j射线等紫外线,尤其优选用i射线进行曝光。
基于赋予(优选涂布)到基板上的光阻材料的膜的干燥(预烘烤),能够用热板、烘箱等在50~140℃的温度范围、10~300秒的条件下进行。
显影中,将曝光后的未固化部溶出至显影液,仅留下固化部。作为显影温度,通常为20~30℃,作为显影时间,是20~600秒。作为显影液,只要是溶解未固化部中的感光性树脂组合物的膜但不溶解固化部的显影液,则能够使用任意显影液。具体而言,能够使用各种有机溶剂的组合或碱性水溶液。
作为前述有机溶剂,可举出作为能够在制备感光性树脂组合物时使用的已述溶剂而列举的有机溶剂。
作为前述碱性水溶液,例如可举出将氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵(TMAH)、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环-[5,4,0]-7-十一碳烯等碱性化合物溶解成浓度0.001~10质量%,优选0.01~1质量%的碱性水溶液。
另外,将碱性水溶液用作显影液时,通常在显影后用水进行清洗(冲洗)。
作为光阻剂材料的构成,包含(A)光聚合引发剂、(B)溶剂、(C)聚合性单体及(D)碱可溶性树脂,包含1种以上的O-酰基肟酯化合物和1种以上的α-氨基苯乙酮化合物作为(A)光聚合引发剂,能够同时形成2种以上的独立的图案。(D)碱可溶性树脂中的至少1种的酸值为150~400mgKOH/g。而且,包含(E)光敏剂或引发助剂。
(A)光聚合引发剂和(E)光敏剂或引发助剂的添加量的总和是感光性树脂组合物的总固体成分中的0.1~15.0重量%。(C)聚合性单体具有酸根,且酸值为20~150mgKOH/g。O-酰基肟酯化合物具有芳香环。O-酰基肟酯化合物具有包含芳香环的稠环。O-酰基肟酯化合物具有包含苯环和杂环的稠环。以10∶90~80∶20(重量比)包含O-酰基肟酯化合物和α-氨基苯乙酮化合物。(D)碱可溶性树脂是丙烯酸系树脂。
本发明的感光性树脂组合物的特征在于包含(A)光聚合引发剂、(B)溶剂、(C)聚合性单体及(D)碱可溶性树脂,包含1种以上的O-酰基肟酯化合物和1种以上的α-氨基苯乙酮化合物作为(A)光聚合引发剂,能够同时形成2种以上的独立的图案。通过同时使用O-酰基肟酯化合物和α-氨基苯乙酮化合物,能够形成2种以上的独立的图案。
其中,“能够同时形成2种以上的独立的图案”表示通过一次曝光,形成2种以上高度不同的图案。一次曝光表示在相同时期进行的曝光。作为在相同时期进行的曝光,其曝光方法并无限定,例如可举出使用透过率不同的半色调掩模的方法、同时照射2种以上的曝光量来进行曝光的方法等。
例如存在2种图案时,2种以上高度不同的图案表示存在包括高度高的多个图案的图案组(1)和包括高度低的多个图案的图案组(2)。并且,图案组(1)与图案组(2)之间的高度差优选为0.4~1.1μm。图案组的高度能够设定为各自的平均值。并且,各个独立的图案组的高度优选固定,例如,以标准偏差3σ计优选设为±0.1μm。
以下,对本发明的各成分进行详细说明。
(A)光聚合引发剂
在本发明中,作为(A)光聚合引发剂,使用O-酰基肟酯化合物和α-氨基苯乙酮化合物。
O-酰基肟酯化合物
本发明中使用的O-酰基肟酯化合物只要具有-C=N-O-C(=O)结构,则并无特别限定,但优选具有芳香环,更优选具有包含芳香环的稠环,进一步优选具有包含苯环和杂环的稠环。并且,本发明中使用的O-酰基肟酯化合物优选为肟酯基直接键结于前述稠环的结构。其中,包含芳香环的稠环表示至少1个环为芳香环即可。
O-酰基肟酯化合物能够适当选自日本特开2000-080068号公报、日本特开2001-233842号公报等中记载的O-酰基肟酯化合物等公知的光聚合引发剂中。具体而言,可举出1-(4-苯基硫烷基-苯基)-丁烷-1,2-二酮-2-肟-O-苯甲地那铵、1-(4-苯基硫烷基-苯基)-辛烷-1,2-二酮-2-肟-O-苯甲地那铵、1-(4-苯基硫烷基-苯基)-辛烷-1-酮肟-O-乙酸酯、1-(4-苯基硫烷基-苯基)-丁烷-1-酮肟-O-乙酸酯等。O-酰基肟酯化合物可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上的化合物。
并且,作为肟酯系光聚合材料,还能够使用BASF公司制的IRGACURE OXEO1或OXEO2。
α-氨基苯乙酮化合物
α-氨基苯乙酮化合物可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。
而且,作为α-氨基苯乙酮化合物,还能够使用由前述通式(4)表示的化合物的酸加成盐。
并且,作为市售的α-氨基苯乙酮化合物,能够例示能够从Ciba SpecialtyChemicals Co.,Ltd.以IRGACURE 907、IRGACURE 369、IRGACURE 379的商品名获得的聚合引发剂。
作为α-氨基苯乙酮化合物,具体而言,可举出2-二甲基氨基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-二乙基氨基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-甲基-2-吗啉基-1-苯基丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-甲基-1-(4-甲基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-乙基苯基)-2-甲基丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-异丙基苯基)-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-丁基苯基)-2-二甲基氨基-2-甲基丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-甲氧基苯基)-2-甲基丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-甲基-1-(4-甲基硫基苯基)丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基硫基苯基)-2-吗啉基丙烷-1-酮(IRGACURE 907)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮(IRGACURE369)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-二甲基氨基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(IRGACURE 379)等。
相对于除本发明的感光性树脂组合物中所含有的溶剂以外的总固体成分,优选以0.1~10质量%的比例包含α-氨基苯乙酮化合物,更优选以0.3~8质量%的比例包含α-氨基苯乙酮化合物,进一步优选以0.5~5质量%的比例包含α-氨基苯乙酮化合物。
其他光聚合引发剂
在本发明中,在不阻碍同时使用O-酰基肟酯化合物及α-氨基苯乙酮化合物时的效果的范围内,还能够进一步同时使用通常公知的其他光聚合引发剂。能够同时使用的光聚合引发剂并无特别限定,O-酰基肟酯化合物及α-氨基苯乙酮化合物的重量相对于所有光引发剂重量为80%以上这一情况从半色调适性及灵敏度方面考虑优选,更优选90%以上。在同时使用其他引发剂时,O-酰基肟酯化合物及α-氨基苯乙酮化合物的最佳的添加重量比也相同。
(B)溶剂
作为能够用于本发明的(B)溶剂,只要不脱离本发明主旨,则并无特别限定,可举出可分类为酯类、醚类、酮类、芳香族烃类等的溶剂。
作为用作(B)溶剂的酯类的例子,例如除了乙酸乙酯、乙酸-正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、烷基酯类、乳酸甲酯、乳酸乙酯、氧基乙酸甲酯、氧基乙酸乙酯、氧基乙酸丁酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等以外,可举出3-氧基丙酸甲酯及3-氧基丙酸乙酯等3-氧基丙酸烷基酯类;2-氧基丙酸甲酯、2-氧基丙酸乙酯、2-氧基丙酸丙酯、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-氧基-2-甲基丙酸乙酯等2-氧基丙酸烷基酯类;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙基等烷氧基丙酸烷基酯;丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。
作为醚类的例子,例如可举出二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯等。
作为酮类的例子,例如可举出甲基乙基酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等。
作为芳香族烃类的例子,例如可举出甲苯、二甲苯等。
在这些溶剂中,优选3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯等。
溶剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
本发明的感光性树脂组合物中的(B)溶剂的含量可考虑感光性树脂组合物的涂布性等适当确定,通常感光性树脂组合物中的(B)溶剂的含量为45~85质量%。
(C)聚合性单体
在本发明的感光性树脂组合物中含有1种以上的(C)聚合性单体作为固化性成分。作为聚合性单体,可以同时使用多个聚合性单体,也可以同时使用含有酸根的聚合性单体和不含有酸根的聚合性单体各1种以上。
作为含有羧基的聚合性单体,除了丙烯酸、甲基丙烯酸、邻苯二甲酸、富马酸、马来酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸等不饱和脂肪酸以外,可举出羧基改性的多官能丙烯酸酯化合物。作为羧基改性的多官能丙烯酸酯化合物,可举出琥珀酸改性季戊四醇三丙烯酸酯、琥珀酸改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、琥珀酸改性季戊四醇四丙烯酸酯、琥珀酸改性二季戊四醇五丙烯酸酯、琥珀酸改性二季戊四醇六丙烯酸酯、己二酸酯改性季戊四醇三丙烯酸酯、己二酸酯改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、己二酸酯改性季戊四醇四丙烯酸酯、己二酸酯改性二季戊四醇五丙烯酸酯、己二酸酯改性二季戊四醇四丙烯酸酯等,能够优选使用ARONIX M-510、ARONIX M-520、ARONIX TO-2349、ARONIX TO-2359(以上,TOAGOSEI CO.,LTD.制)等市售的化合物。
作为含有酚性羟基的聚合性单体,可举出对羟基苯乙烯、3,4-二羟基苯乙烯、3,5-二羟基苯乙烯、2,4,6-三羟基苯乙烯、(对羟基)苄基丙烯酸酯、水杨酸改性季戊四醇三丙烯酸酯、水杨酸改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、水杨酸改性季戊四醇四丙烯酸酯、水杨酸改性二季戊四醇五丙烯酸酯、水杨酸改性二季戊四醇六丙烯酸酯等,优选的是水杨酸改性二季戊四醇六丙烯酸酯、水杨酸改性二季戊四醇五丙烯酸酯。
作为含有磺酸基的聚合性单体,可举出乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、丁基磺酸改性丙烯酰胺等。作为含有磷酸基的聚合性单体,可举出乙烯基磷酸、苯乙烯磷酸、丁基磷酸改性丙烯酰胺等。这些中,优选的是丁基磺酸改性丙烯酰胺,作为市售的化合物,有ATBS(TOAGOSEI CO.,LTD.制)。
从制造适性及成本的观点考虑,在这些具有酸根的聚合性单体中,优选具有羧基的聚合性单体、具有酚性羟基的聚合性单体,更优选具有羧基的聚合性单体。
(不具有酸根的聚合性单体)
在本发明中,能够与具有酸根的聚合性单体同时使用的不具有酸根的聚合性单体只要能够聚合则并无特别限制,能够适当使用至少具有1个乙烯性双键的低分子化合物、二聚体、三聚物、低聚物等能够加成聚合的化合物。
作为乙烯性化合物,例如可举出不饱和羧酸与单羟基化合物的酯、脂肪族聚羟基化合物与不饱和羧酸的酯、芳香族聚羟基化合物与不饱和羧酸的酯、通过不饱和羧酸与多元羧酸及前述脂肪酸聚羟基化合物、芳香族聚羟基化合物等多元羟基化合物的酯化反应获得的酯、使聚异氰酸酯化合物与(甲基)丙烯酰基含有羟基化合物进行反应的具有氨基甲酸酯骨架的乙烯性化合物等。
如下所示,具体的聚合性单体能够以1分子中的聚合性基团数来分类举出,但并不限定于此。
(1)在1分子中具有1个聚合性基团的化合物
作为在1分子中具有1个聚合性基团的化合物的例子,例如可举出(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸4-正丁基环己酯、(甲基)丙烯酸冰片酯、(甲基)丙烯酸冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基二乙二醇酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-氯乙酯、(甲基)丙烯酸氰基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙基酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-四氟乙酯、1H,1H,2H,2H(甲基)丙烯酸全氟癸酯、(甲基)丙烯酸苯酯、2,4,5-四甲基苯基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸4-氯苯酯、苯氧基甲基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油氧基丁酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、聚环氧乙烷单甲醚(甲基)丙烯酸酯、低聚环氧乙烷单甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚环氧乙烷(甲基)丙烯酸酯、低聚环氧乙烷(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、EO改性苯酚(甲基)丙烯酸酯、EO改性甲酚(甲基)丙烯酸酯、EO改性壬基苯酚(甲基)丙烯酸酯、PO改性壬基苯酚(甲基)丙烯酸酯、EO改性-2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯等。
(2)在1分子中具有2个聚合性基团的化合物
作为在1分子中具有2个聚合性基团的化合物的例子,可举出在同一分子内具有2个(甲基)丙烯酰基作为聚合性基团的化合物,例如可举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二丙烯氧基丙烷、2,2-双[4-(丙烯氧基乙氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(丙烯氧基二乙氧基)苯基]丙烷、双酚A的双(丙烯酰氧基乙基)醚、双酚A型环氧树脂的(甲基)丙烯酸改性物、3-甲基戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-丙烯酰氧基丙基甲基丙烯酸酯、二羟甲基-三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯等,可优选举出二羟甲基-三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、双酚A型环氧树脂的(甲基)丙烯酸改性物等。
(3)在1分子中具有3个聚合性基团的化合物
作为在1分子中具有3个聚合性基团的化合物的例子,例如可举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷的环氧烷改性三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三((甲基)丙烯酰基氧基丙基)醚、异氰脲酸环氧烷改性三(甲基)丙烯酸酯、丙酸二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯酰基氧基乙基)异氰脲酸酯、羟基新戊醛改性二羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三丙烯酸酯等。
(4)在1分子中具有4个以上的聚合性基团的化合物
作为在1分子中具有4个以上的聚合性基团的化合物,例如可举出季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇四(甲基)丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、丙酸二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇五(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇六(甲基)丙烯酸酯、磷腈的环氧烷改性六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、KYOEISHA CHEMICAL CO.,LTD.制的UA-306H、UA-306T、UA-306I等聚氨酯丙烯酸酯。
其中,从适当保持耐溶剂性及ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)溅射适性的观点考虑,优选在同一分子内具有2个以上的(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸酯单体,更优选具有3个以上的(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸酯单体。
尤其,具有4个以上的(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸酯单体有利,例如,从耐溶剂性及ITO溅射适性的观点考虑,优选二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯,可优选使用它们的混合物(质量换算的混合比率是二季戊四醇五丙烯酸酯∶二季戊四醇六丙烯酸酯=2~4∶8~6)。
同时使用具有酸根的聚合性单体和不具有酸根的聚合性单体时,在将具有酸根的聚合性单体和不具有酸根的聚合性单体的合计设为100质量份时的优选添加比只要在以上例示的优选酸值的范围内,则并无特别限定。
在本发明的感光性树脂组合物中,聚合性单体的优选含量相对于除了感光性树脂组合物的溶剂以外的总固体成分,优选5~80质量%,更优选10~70质量%,进一步优选在20~60质量%的范围内。
(D)碱可溶性树脂
作为能够适用于本发明的(D)碱可溶性树脂,只要是可溶于溶剂的高分子化合物,则能够任意使用。碱可溶性树脂可以分别使用单一化合物,也可以是同时使用多个化合物。作为优选的碱可溶性树脂,若考虑基于光刻法的碱显影性,则优选具有酸根的树脂(以下,适当称为“碱可溶性树脂”。)。
碱可溶性树脂是线状有机高分子聚合体,其中优选至少具有1个碱可溶性基(例如,羧基、磷酸基、磺酸基等)碱可溶性高分子,进一步优选可溶于有机溶剂且能够通过弱碱水溶液显影的碱可溶性高分子。
在碱可溶性树脂的制造中,例如能够适用基于公知的自由基聚合法的方法。
关于利用自由基聚合法制造碱可溶性树脂时的温度、压力、自由基引发剂的种类及其量、溶剂的种类等聚合条件,本领域技术人员能够容易设定,也能够通过实验确定条件。
作为可用作碱可溶性树脂的线状有机高分子聚合体,优选在侧链具有羧基的聚合物。
例如,可举出如日本特开昭59-044615号、日本特公昭54-034327号、日本特公昭58-012577号、日本特公昭54-025957号、日本特开昭59-053836号、日本特开昭59-071048号的各公报中记载的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物等以及在侧链具有羧酸的酸性纤维素衍生物、对具有羟基的聚合物加成酸酐的物质等,而且在侧链具有(甲基)丙烯酰基的高分子聚合体也可以作为优选物质举出。
其中,尤其优选包括(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物或(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其他单体的多元共聚物。此外,将甲基丙烯酸2-羟基乙基共聚的物质等也可以作为有用的物质而举出。
前述聚合物能够以任意量混合使用。
除上述以外,还可以举出日本特开平7-140654号公报中记载的(甲基)丙烯酸2-羟丙酯/聚苯乙烯大分子单体/丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体/丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大分子单体/丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
作为其他碱可溶性树脂,能够使用日本特开平7-207211号公报、日本特开平8-259876号公报、日本特开平10-300922号公报、日本特开平11-140144号公报、日本特开平11-174224号公报、日本特开2000-056118号公报、日本特开2003-233179号公报、日本特开2009-052020号公报等中记载的公知的高分子化合物。
关于碱可溶性树脂的具体的结构单元,从容易获得且容易调整碱溶解性等考虑,尤其优选使用(甲基)丙烯酸及能够与其共聚的其他单体的共聚物。
作为能够与前述(甲基)丙烯酸共聚的其他单体,可举出(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、乙烯基化合物等。其中,烷基及芳基的氢原子可以经取代基取代。
作为前述(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸芳基酯的具体例,能够举出甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、苄基丙烯酸酯、丙烯酸甲苯酯、丙烯酸萘酯、丙烯酸环己酯等。
作为前述乙烯基化合物,例如能够举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、聚苯乙烯大分子单体、聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体、CH2=CR31R32〔其中,R31表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R32表示碳原子数6~10的芳香族烃环。〕、CH2=C(R31)(COOR33)〔其中,R31表示氢原子或碳原子数1~5的烷基,R33表示碳原子数1~8的烷基或碳原子数6~12的芳烷基。〕等。
这些能够共聚的其他单体能够单独使用1种或者组合使用2种以上。
能够共聚的优选的其他单体是选自CH2=CR31R32、CH2=C(R31)(COOR33)、苯基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯及苯乙烯中的至少1种,尤其优选CH2=CR31R32及/或CH2=C(R31)(COOR33)。这些R31、R32及R33分别与前述含义相同。
并且,作为感光性树脂组合物中的碱可溶性树脂的含量,相对于除了感光性树脂组合物中含有的溶剂以外的总固体成分,优选5~60质量%,更优选为10~55质量%,尤其优选为15~50质量%。
本发明中使用的碱可溶性树脂的重均分子量(Mw)优选1000~100000,更优选5000~50000。
本发明中使用的碱可溶性树脂的酸值优选150~400mgKOH/g,更优选180~380mgKOH/g,进一步优选200~350mgKOH/g。通过设为这样的范围,可获得半色调适性等优异的感光性组合物。
(E)光敏剂或引发助剂
本发明的感光性树脂组合物中还可以进一步添加(E)光敏剂或引发助剂。通过添加这些物质,移动或扩大光谱灵敏度而能够促进本发明的感光性树脂组合物的光聚合。
作为前述光敏剂或引发助剂,尤其优选使用芳香族化合物,例如可举出二苯甲酮及其衍生物、噻吨酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、香豆素或吩噻嗪及其衍生物、3-(芳酰基亚甲基)噻唑啉、罗丹宁(Rhodanine)、樟脑醌、曙红、若丹明、赤藓红、呫吨、噻吨、吖啶(例如,9-苯基吖啶)、1,7-双(9-吖啶基)庚烷、1,5-双(9-吖啶基)戊烷、花青、部花青染料。
作为前述噻吨酮,例如可举出噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮、2-十二烷基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、1-甲氧基羰基噻吨酮、2-乙氧基羰基噻吨酮、3-(2-甲氧基乙氧基羰基)噻吨酮、4-丁氧基羰基噻吨酮、3-丁氧基羰基-7-甲基噻吨酮、1-氰基-3-氯噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-氯噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-乙氧基噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-氨基噻吨酮、1-乙氧基羰基-3-苯基磺酰基噻吨酮、3,4-二-〔2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基羰基〕噻吨酮、1,3-二甲基-2-羟基-9H-噻吨-9-酮、
2-乙基己基醚、1-乙氧基羰基-3-(1-甲基-1-吗啉基乙基)噻吨酮、2-甲基-6-二甲氧基甲基噻吨酮、2-甲基-6-(1,1-二甲氧基苄基)噻吨酮、2-吗啉基甲基噻吨酮、2-甲基-6-吗啉基甲基噻吨酮、N-烯丙基噻吨酮-3,4-二甲酰亚胺、N-辛基噻吨酮-3,4-二甲酰亚胺、N-(1,1,3,3-四甲基丁基)噻吨酮-3,4-二甲酰亚胺、1-苯氧基噻吨酮、6-乙氧基羰基-2-甲氧基噻吨酮、6-乙氧基羰基-2-甲基噻吨酮、噻吨酮-2-羧酸聚乙二醇酯、2-羟基-3-(3,4-二甲基-9-氧代-9H-噻吨酮-2-基氧基)-N,N,N-三甲基-1-丙基氯化铵。
作为前述二苯甲酮,例如可举出二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮、4,4’-二甲氧基二苯甲酮、4,4’-二甲基二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(甲基乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(对异丙基苯氧基)二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、4-(4-甲硫基苯基)二苯甲酮、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、甲基-2-苯甲酰基苯甲地那铵、4-(2-羟基乙硫基)二苯甲酮、4-(4-甲苯硫基)二苯甲酮、1-〔4-(4-苯甲酰基苯基硫烷基)苯基〕-2-甲基-2-(甲苯-4-磺酰基)丙-1-酮、4-苯甲酰基-N,N,N-三甲基苄基甲基氯化铵、2-羟基-3-(4-苯甲酰基苯氧基)-N,N,N-三甲基-1-丙基氯化铵一水和物、4-(13-丙烯酰基-1,4,7,10,13-五氧杂三癸基)二苯甲酮、4-苯甲酰基-N,N-二甲基-N-〔2-(1-氧代-2-丙烯基)氧基〕乙基苄基甲基氯化铵。
作为前述香豆素,例如可举出香豆素1、香豆素2、香豆素6、香豆素7、香豆素30、香豆素102、香豆素106、香豆素138、香豆素152、香豆素153、香豆素307、香豆素314、香豆素314T、香豆素334、香豆素337、香豆素500、3-苯甲酰基香豆素、3-苯甲酰基-7-甲氧基香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二甲氧基香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二丙氧基香豆素、3-苯甲酰基-6,8-二氯香豆素、3-苯甲酰基-6-氯香豆素、3,3’-羰基-双〔5,7-二(丙氧基)香豆素〕、3,3’-羰基-双(7-二乙基氨基香豆素)、3-异丁酰基香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二甲氧基香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二乙氧基香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二丁氧基香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二(甲氧基乙氧基)香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二(烯丙基氧基)香豆素、3-苯甲酰基-7-二甲基氨基香豆素、3-苯甲酰基-7-二乙基氨基香豆素、3-异丁酰基-7-二甲基氨基香豆素、5,7-二甲氧基-3-(1-萘甲酰基)香豆素、5,7-二乙氧基-3-(1-萘甲酰基)香豆素、3-苯甲酰基苯并〔f〕香豆素、7-二乙基氨基-3-硫酰基香豆素、3-(4-氰基苯甲酰基)-5,7-二甲氧基香豆素、3-(4-氰基苯甲酰基)-5,7-二丙氧基香豆素、7-二甲基氨基-3-苯基香豆素、7-二乙基氨基-3-苯基香豆素、例如7-〔{4-氯-6-(二乙基氨基)-S-三嗪-2-基}氨基〕-3-苯基香豆素等在日本特开平9-179299号公报及特开平9-325209号公报中公开的香豆素衍生物。
作为前述3-(芳酰基亚甲基)噻唑啉,可举出3-甲基-2-苯甲酰基亚甲基-β-萘噻唑啉、3-甲基-2-苯甲酰基亚甲基-苯并噻唑啉、3-乙基-2-丙酰基亚甲基-β-萘噻唑啉。
作为前述罗丹宁,可举出4-二甲基氨基苯亚甲基罗丹宁、4-二乙基氨基苯亚甲基罗丹宁、3-乙基-5-(3-辛基-2-苯并噻唑啉)罗丹宁、在日本特开平8-305019号公报中公开的由式〔1〕、〔2〕、〔7〕表示的罗丹宁衍生物。
除了前述化合物以外,还能够使用苯乙酮、3-甲氧基苯乙酮、4-苯基苯乙酮、苄基、4,4’-双(二甲基氨基)苄基、2-乙酰基萘、2-萘醛、丹酰酸衍生物、9,10-蒽醌、蒽、芘、氨基芘、苝、菲、菲醌、9-芴酮、二苯并环庚酮、姜黄素、呫吨酮、硫代米蚩酮、α-(4-二甲基氨基亚苄基)酮、2,5-双(4-二乙基氨基亚苄基环戊酮、2-(4-二甲基氨基亚苄基)茚满-1-酮、3-(4-二甲基氨基苯基)-1-茚满-5-基丙烯酮、3-苯硫基邻苯二甲酰亚胺、N-甲基-3,5-二(乙基硫基)邻苯二甲酰亚胺、N-甲基-3,5-二(乙基硫基)邻苯二甲酰亚胺、吩噻嗪、甲基吩噻嗪、胺、N-苯基甘氨酸、4-二甲基氨基苯甲酸乙基、4-二甲基氨基苯甲酸丁氧基乙基、4-二甲基氨基苯乙酮、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、2-(二甲基氨基)乙基苯甲地那铵、聚(丙二醇)-4-(二甲基氨基)苯甲地那铵等。
作为本发明的感光性树脂组合物中添加的光敏剂或引发助剂(E),可优选举出选自前述中的二苯甲酮及其衍生物、噻吨酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、香豆素衍生物中的至少1种光敏剂化合物。
并且,作为感光性树脂组合物中的(E)光敏剂或引发助剂含量,相对于除了感光性树脂组合物中含有的溶剂以外的总固体成分,优选0.5~15质量%,更优选为1~12质量%,尤其优选为2~10质量%。
并且,(A)光聚合引发剂和(E)光敏剂或引发助剂的添加量的总和优选为感光性树脂组合物的总固体成分中的0.1~15.0重量%,更优选为0.1~12.0重量%。
(其他成分)
本发明的感光性树脂组合物根据需要能够含有自由基清除剂、光稳定剂、固化助剂、热聚合引发剂、表面活性剂、密合助剂、显影促进剂、热聚合抑制剂、分散剂、其他添加剂(填充剂、紫外线吸收剂、凝聚抑制剂等)各种添加剂。
(光稳定剂)
本发明中可以添加各种光稳定剂以提高耐光性。光稳定剂的种类并无特别限定,从通用性的方面考虑,可优选使用受阻胺系光稳定剂;例如,双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)己二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)己二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-四丙烯酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-四丙烯酸酯、受阻酚系光稳定剂;例如,季戊四醇-四(3-(3’,5’-二-三-丁基-4’-羟基苯基)丙酯等。
本发明中的光稳定剂的含量相对于感光性树脂组合物的总固体成分,优选0.1~5.0质量%左右,进一步优选为0.2~4.0质量%,更优选为0.5~2.0质量%。若为0.1质量%以下,则无法获得所需耐光性,若为5.0质量%以上,则灵敏度降低,因此不优选。
(固化助剂)
为了提高所形成的涂布膜的强度,可以使用具有环氧环的化合物作为固化助剂。通过使用具有环氧环的化合物,进行热聚合,提高耐溶剂性或提高ITO溅射适性,因此优选。
作为具有环氧环的化合物,是在分子中具有2个以上的双酚A型、甲酚酚醛清漆型、联苯型、脂环式环氧化合物等环氧环的化合物。
例如,作为双酚A型,除了Epotohto YD-115、YD-118T、YD-127、YD-128、YD-134、YD-8125、YD-7011R、ZX-1059、YDF-8170、YDF-170等(以上,TohtoKasei Co.,Ltd.制)、DenacolEX-1101、EX-1102、EX-1103等(以上,Nagase Chemicals,Ltd.制)、PLACCEL GL-61、GL-62、G101、G102(以上,Daicel Corporation.制)以外,还能够举出与这些类似的双酚F型、双酚S型。并且,还能够使用Ebecryl 3700、3701、600(以上,Daicel Ucb kk制)等环氧丙烯酸酯。
作为甲酚酚醛清漆型,能够举出Epotohto YDPN-638、YDPN-701、YDPN-702、YDPN-703、YDPN-704等(以上,Tohto Kasei Co.,Ltd.制)、Denacol EM-125等(以上,NagaseChemicals,Ltd.制)、作为联苯型,能够举出3,5,3’,5’-四甲基-4,4’-二缩水甘油联苯等,作为脂环式环氧化合物,能够举出Celloxide 2021、2081、2083、2085、Epolead GT-301、GT-302、GT-401、GT-403、EHPE-3150(以上,Daicel Corporation.制)、SUNTOHTO ST-3000、ST-4000、ST-5080、ST-5100等(以上,Tohto Kasei Co.,Ltd.制)、Epiclon 430、Epiclon 673、Epiclon 695、Epiclon 850S、Epiclon 4032(以上,DIC Corporation制)等。
并且,除了1,1,2,2-四(对缩水甘油氧基苯基)乙烷、三(对缩水甘油氧基苯基)甲烷、三缩水甘油三(羟基乙基)异氰脲酸酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯以外,还能够使用作为胺型环氧树脂的Epotohto YH-434、YH-434L(以上,NagaseChemicals,Ltd.制)、在双酚A型环氧树脂的骨架中对二聚酸进行改性的缩水甘油酯等。
其中,优选的是“分子量/环氧环数”为100以上,更优选的是130~500。若“分子量/环氧环数”小,则固化性高,固化时的收缩大,并且,若过大,则固化性不足,可靠性欠缺或平坦性变差。作为优选的化合物,可举出Epotohto YD-115、118T、127、YDF-170、YDPN-638、YDPN-701(以上,Nagase Chemicals,Ltd.制)、PLACCEL GL-61、GL-62、3,5,3’,5’-四甲基-4,4’二缩水甘油联苯、Celloxide 2021、2081、Epolead GT-302、GT-403、EHPE-3150(以上,Daicel Corporation.制)等。
本发明中的固化助剂的含量相对于感光性树脂组合物的总固体成分,优选0.1~5.0质量%左右,进一步优选为0.2~4.0质量%,更优选为0.5~2.0质量%。若为0.1质量%以下,则无法获得固化促进效果,若为5.0质量%以上,则耐光性变差而成为问题。
(热聚合引发剂)
本发明的感光性树脂组合物中含有热聚合引发剂也有效。作为热聚合引发剂,例如能够举出各种偶氮系化合物、过氧化物系化合物,作为前述偶氮系化合物,能够举出偶氮双系化合物,作为前述过氧化物系化合物,能够举出过氧化酮、过氧化缩酮、过氧化氢、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧化酯、过氧化二碳酸酯等。
(表面活性剂)
从改善涂布性的观点考虑,本发明的感光性树脂组合物优选使用各种表面活性剂来构成。通过表面活性剂,能够改善作为涂布液时的液特性(尤其流动性),并能够改善涂布厚度的均匀性及省液性。即,降低基板与涂布液之间的表面张力来改善对基板的润湿性,提高对基板的涂布性,因此,即使在用少量的液量形成了数μm左右的薄膜时,也能够形成厚度不均小的均匀厚度的膜这一方面有效。并且,在容易引起断液的狭缝涂布中也有效。
作为表面活性剂,能够使用非离子系、阳离子系、阴离子系的各种表面活性剂。其中,优选为非离子系表面活性剂且具有全氟烷基的氟系表面活性剂。
氟系表面活性剂的氟含有率优选3~40质量%,更优选为5~30质量%,尤其优选为7~25质量%。若氟含有率在前述范围内,则在涂布厚均匀性及省液性这一方面有效,在组合物中的溶解性也良好。
作为氟系表面活性剂,例如可举出MEGAFACE F171、MEGAFACE F172、MEGA FACEF173、MEGAFACE F177、MEGAFACE F141、MEGAFACE F142、MEGAFACE F143、MEGAFACE F144、MEGAFACE R30、MEGAFACE F437(以上,DIC Corporation(株)制)、FluoradFLUORAD FC430、FLUORAD FC431、FLUORAD FC171(以上,Sumitomo 3M Limited制)、SURFLON S-382、SURFLONSC-101、SURFLON SC-103、SURFLON SC-104、SURFLON SC-105、SURFLON SC1068、SURFLONSC-381、SURFLON SC-383、SURFLON S393、SURFLON KH-40(以上,ASAHI GLASS CO.,LTD.制)等。
作为除了氟系以外的表面活性剂的例子,可举出酞菁衍生物(市售品EFKA-745(MORISHITA&CO.,LTD制))、有机硅氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制)、(甲基)丙烯酸系(共)聚物Polyflow 75号、90号、95号(KYOEISHA CHEMICAL Co.,Ltd.制)、W001(Yusho Co Ltd制)等阳离子系表面活性剂;聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯(BASF公司制PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、TETRONI 304、701、704、901、904、150R1等非离子系表面活性剂;W004、W005、W017(Yusho Co Ltd制)等阴离子系表面活性剂。
表面活性剂的添加量相对于感光性树脂组合物的总质量,优选0.001~2.0质量%,更优选为0.005~1.0质量%。
显影促进剂
并且,要促进感光性树脂组合物层的未固化部分的碱溶解性,并进一步提高感光性树脂组合物的显影性时,能够在感光性树脂组合物中使用显影促进剂。
作为此类显影促进剂,优选有机羧酸,更优选分子量优选为1000以下的低分子量有机羧酸。具体而言,例如可举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、新戊酸、己酸、二乙基乙酸、庚酸、辛酸等脂肪族一元羧酸;草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、巴西二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、二甲基丙二酸、甲基琥珀酸、四甲基琥珀酸、柠康酸等脂肪族二羧酸;丙三酸、乌头酸、樟脑酸等脂肪族三羧酸;苯甲酸、甲基苯甲酸、枯酸、2,3-二甲基苯甲酸、均三甲苯等芳香族一元羧酸;邻苯二甲酸、异邻苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三甲酸、均苯三甲酸、苯偏四甲酸、均苯四甲酸等芳香族聚羧酸;苯基乙酸、二苯基丙酸、氢化肉桂酸、扁桃酸、苯基琥珀酸、阿托酸、肉桂酸、甲基肉桂酸、苄基肉桂酸、5-苯基戊烷-2,4-双酸、香豆酸、伞形酸等其他羧酸。
(热聚合抑制剂)
优选预先对本发明的感光性树脂组合物进一步添加热聚合抑制剂,例如,氢醌、对甲氧基苯酚、二-三-丁基-对甲酚、邻苯三酚、叔丁基邻苯二酚、苯醌、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-巯基苯并咪唑等有用。
(其他添加剂)
除了上述以外,能够举出玻璃、氧化铝等填充剂;2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、烷氧基二苯甲酮等紫外线吸收剂;及聚丙烯酸钠等凝聚抑制剂。
本发明的感光性树脂组合物能够通过添加并混合以上所述的各成分,即(A)光聚合引发剂、(B)溶剂、(C)聚合性单体、(D)碱可溶性树脂,根据需要添加(E)光敏剂或引发助剂等其他添加剂来制备。
(光吸收层)
光吸收层吸收在透镜或光反射层13等反射的光或从外部入射的光在第一支撑体12内重复反射的光,并抑制杂散光。由此,能够抑制产生边带,并能够进一步提高光利用效率。
光吸收层相对于各透镜具有第1开口部,例如,在多个各透镜的光轴上分别具有第1开口部。光吸收层与光反射层的开口部的图案相同,如上所述,进行开口部的对位,并在光吸收层的第1开口部与光反射层的第2开口部对位的状态下配置有光反射层和光吸收层。
若第1开口部的开口率过于小,则会导致光利用效率下降。并且,若过于大,则指向性变差。
从该观点考虑,在第一方案中,光吸收层优选第1开口部的开口率30%~70%。更优选为30%~60%,进一步优选为35%~55%。
并且,在第二方案中,光吸收层优选第1开口部的开口率为10%~75%。更优选为10%~70%,进一步优选为15%~65%。
在具有光吸收层和光反射层这两者的结构中,为了由T/T0表示的光利用率,设置于光吸收层和光反射层的开口部的开口率最优选为25%。若开口率下降,则基于光反射层的光的回收再利用效果变高,正面亮度即最大亮度值提高。若过多降低开口率,例如为10%以下,则在光的回收再利用中的光损耗的效果变大,正面亮度反而降低。
光吸收层18的第1开口部18b的开口率通过相对于配置第1开口部18b的间距的第1开口部18b的开口宽度规定。若间距为100μm,开口宽度为25μm,则是25/100,开口率成为25%。
在光反射层13中,也与光吸收层18相同地,光反射层13的第2开口部13b的开口率通过相对于配置第2开口部13b的间距的第2开口部13b的开口宽度规定。若间距为100μm,开口宽度为25μm,则是25/100,开口率成为25%。
开口宽度能够如下获得:关于光吸收层18获得包含第1开口部18b的图像,以及关于光反射层13获得包含第2开口部13b的图像,并用各图像求出相当于第1开口部18b及第2开口部13b的开口宽度的位置的长度。
光吸收层并无特别限定,例如能够利用炭黑、氮化钛及银油墨等,并能够适当利用用于LCD、有机EL(Flectro Luminescence:电致发光)等黑矩阵的光吸收层。
银油墨在油墨涂布后的加热过程中成为黑色吸收体之后,成为镜面银,因此若在对膜涂布银油墨之后,高温加热油墨表面,低温加热背面,则表面能够作为发挥反射层作用的镜面镜、背面作为黑色吸收体,并能够以简便的工艺制作反射层和黑色吸收层。
光吸收层的反射率优选20%以下,为了提高斜向的遮光性,即,为了降低斜向的视觉辨认度,更优选10%以下,最优选7%以下。
如下获得光吸收层的反射率。将用于光吸收层的材料形成于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基材上,从形成面入射光并用分光光度计(JASCO Corporation制V-550)测定波长380nm~780nm的反射率,并求出其平均值。该平均值是光吸收层的反射率。
另外,光吸收层18与光反射层13可以构成为一体,也可以分体构。构成为一体时,光反射层13的表面13a作为光吸收层18发挥功能,与表面13a的反射率不同,低于90%,并吸收光。此时,如上所述,反射率优选20%以下,更优选10%以下,最优选7%以下。
光吸收层18与光反射层13构成为一体相较于分体构成,能够减少部件数,并能够简化结构。并且,在分体构成时,光吸收层18的第1开口部18b与光反射层13的第2开口部13b需要对位,但构成为一体时,无需上述对位,能够简化制造工序。
光吸收层的制造方法并无特别限定,例如能够通过蚀刻加工或激光加工等形成成为光吸收层的板状部件。除此以外,也能够利用蒸镀等气相法或涂布等液相法在基材上形成成为光吸收层的膜来形成光吸收层。
(第二支撑体)
将高折射率材料用作第二支撑体时,从不会破坏脆性的观点考虑,厚度优选为30μm以下。更优选为10μm以下,更优选为1μm前后。
从不产生边带的观点考虑,第二支撑体的折射率优选为1.30以上,更优选为1.4以上,进一步优选为1.6以上,尤其优选为1.80以上,最优选为1.9以上。并且,从不会破坏第二支撑体的脆性的观点考虑,折射率优选为2.50以下,更优选为2.20以下,进一步优选小于2.10,更进一步优选2.05以下。
第二支撑体的折射率能够根据与第一支撑体同样用于形成层的成分的种类来调整。作为用于形成层的成分,与第一支撑体同样地能够利用包含聚合性化合物及聚合引发剂的聚合性组成物来形成。或者与第一支撑体同样地,可以是以树脂为主成分的树脂层。
为了调整第二支撑体的折射率,可以与第一支撑体同样地包含粒子。作为粒子,并无特别限定,可以是无机粒子,也可以是有机粒子。
上述粒子可以使用一种,也可以混合使用两种以上。从抑制散射性的观点考虑,粒子越小越优选。因此,作为一次粒径,粒子尺寸优选为100nm以下,更优选为30nm以下,进一步优选为25nm以下。并且,作为一次粒径,粒子尺寸优选为1nm以上。上述粒子的一次粒径是用扫描型电子显微镜(SEM)测定50个粒子的粒径,并作为数平均值计算的值。包含上述粒子的层中的粒子含量适当设定即可,优选设定成可获得上述范围的平均折射率的含量。
从调整折射率的观点考虑,上述粒子的折射率(对波长550nm的光的折射率)优选为2.00以上且3.00以下,更优选为2.05以上且2.50以下。其中,粒子的折射率是指通过以下方法测定的值。对已知折射率的树脂材料掺杂粒子,并制作分散有该粒子的树脂材料。将所制作的树脂材料涂布于硅基板或石英基板上来形成树脂膜。用椭偏仪测定所形成的树脂膜的折射率,并根据构成树脂膜的树脂材料和粒子的体积分率求出粒子的折射率。在后述实施例中使用的氧化钛粒子的折射率是通过上述方法求得的值。
[面光源装置]
本发明的一方案所涉及的面光源装置至少包含上述百叶窗膜和光源。
<面光源装置的结构>
作为面光源装置的结构,至少包含光源和导光板,有任意包含反射板、扩散板等的边光方式和至少包含配置于反射板、反射板上的多个光源及扩散板的直下型。上述面光源装置可以是任意结构。关于详细内容,在专利第3416302号、专利第3363565号、专利第4091978号、专利第3448626号等公报中有记载,将这些公报的内容编入本发明中。并且,光源可以是白色光源,也可以是利用蓝色LED或紫外LED的单色光源。在白色光源的情况下,在无需改变颜色而能够成为简单的结构这一方面优选。在单色光源的情况下,在能够无色差地控制光的指向性这一方面优选。并且,在蓝色或紫外光源的情况下,可以将使用量子点粒子或荧光体的波长转换膜设置于百叶窗膜与光源之间。也可以在液晶面板上设置含有量子点粒子或荧光体的滤色器来代替波长转换膜。高指向性地通过液晶面板的液晶层的光被颜色转换成量子点粒子,进而转换光扩散,因此能够拓宽视角。
并且,面光源装置可以具有反射型偏振器、棱镜片、扩散片、波长转换膜等光学膜。
例如,在图8所示的例子中,在百叶窗膜2与扩散板14之间,即在百叶窗膜2与光源16之间具有反射型偏振器20。
通过设为具有反射型偏振器20的结构,通过光回收再利用能够提高光利用效率。另外,在图8所示的例子中,也能够使用上述图5~图7中所示的各种百叶窗膜2。
作为反射型偏振器20,能够利用通常的反射型偏振器。例如,3M Company制的商品名:DBEF等。
[液晶显示装置]
本发明的一方案所涉及的液晶显示装置至少包含上述面光源装置和液晶面板。
<液晶显示装置的结构>
通常,液晶面板至少包含视觉辨认侧偏振器、液晶单元及背光侧偏振器。
在液晶显示装置的一实施方式中,构成为具有在相对的至少一方设置有电极的基板之间夹持液晶层的液晶单元,该液晶单元配置于2片偏振器之间。液晶显示装置具备在上下基板之间密封液晶的液晶单元,并通过施加电压改变液晶的取向状态来进行图像的显示。而且,根据需要具有偏振片保护膜及进行光学补偿的光学补偿部件、粘接层等附带功能层。并且,也可以与滤色器基板、薄层晶体管基板、透镜膜、扩散片、硬涂层、防反射层、低反射层、防眩光层等一同(或代替其)配置有前方散射层、底漆层、抗静电层、底涂层等表面层。
并且,为了拓宽高指向性地通过液晶面板的液晶层之后的光的视角,也可以在含有前述量子点粒子或荧光体的滤色器或视觉辨认侧偏振器的视觉辨认侧设置透镜膜、光扩散片、衍射膜等缓和光的指向性的功能层。
液晶显示装置所具有的面光源装置如上所述。
构成本发明的一方案所涉及的液晶显示装置的液晶单元、偏振片、偏振片保护膜等并无特别限定,能够无任何限制地使用以公知的方法制作的产品及市售品。并且,当然也可以在各层之间设置粘接层等公知的中间层。
作为液晶显示装置,如图9所示的液晶显示装置30,可以设为在液晶单元32与背光侧偏振器34之间配置百叶窗膜2的结构。或者如图10所示,也可以设为在背光侧偏振器34与扩散板14之间配置百叶窗膜2的结构。或者如图11所示,还可以设为不具有背光侧偏振器,在与液晶单元32的光源16侧相反的一侧具有视觉辨认侧偏振器36的结构。另外,在图9~图11所示的液晶显示装置中,能够使用上述图5~图7所示的各种百叶窗膜2。
并且,百叶窗膜2的配置位置并不限定于相对于液晶单元32位于光源侧的位置。例如,在图9所示的液晶显示装置30中,在液晶单元32与背光侧偏振器34之间配置有百叶窗膜2,但也可以将百叶窗膜2配置于液晶单元32的表面32a上,即显示面上。
在图10所示的液晶显示装置30中,在背光侧偏振器34与扩散板14之间配置有百叶窗膜2,但也可以将百叶窗膜2配置于液晶单元32的表面32a上,即显示面上。
在图11所示的液晶显示装置30中,也在液晶单元32与扩散板14之间配置有百叶窗膜2,但可以将百叶窗膜2配置于设置在液晶单元32上的视觉辨认侧偏振器36的表面36a上。如此,百叶窗膜2还能够配置于液晶显示装置30的最表面侧。在这样的百叶窗膜2的配置位置中,也能够保持光利用效率的同时进一步提高对视觉辨认度的指向性,并能够抑制向不欲显示的区域的映入等。
并且,百叶窗膜的透镜形成为二维透镜阵列时,从光轴方向观察的形状为正方形形状,多个透镜排列成正方形格子状,在排列的透镜彼此的交点形成有干涉条纹防止点,优选透镜的排列方向相对于液晶面板的像素的排列方向倾斜25°~65°。
关于这一点,用图12~图15进行说明。
图12是使相对位置朝面方向偏离来显示从透镜的光轴方向观察的百叶窗膜2的一部分和液晶单元32的一部分的示意图。图13是图12的B-B线剖面图。图14是图12的C-C线剖面图。图15是图12的D-D线剖面图。
如图12所示,透镜11是从透镜11的光轴方向观察的形状为正方形形状的二维透镜阵列。多个透镜11排列成正方形格子状。并且,如图12所示,透镜11的排列方向相对于液晶单元32的像素33的排列方向约倾斜45°。
其中,如图12及图13所示,在排列成正方形格子状的多个透镜11的顶点部(面方向的四角)形成有凹部作为干涉条纹防止点22。
另外,透镜11的排列可以是二维状排列,关于二维状排列,并无特别限定,除了正方形形状的排列以外,也可以是六边形形状的排列。通过将透镜11排列成六边形形状,提高光的利用效率,并提高亮度。
规则排列百叶窗膜的多个透镜时,有可能会因与其他具有规则排列的部件的关系而导致产生干涉条纹。
例如,重叠配置具有规则排列的多个像素的液晶单元和百叶窗膜时,有可能会导致产生干涉条纹。
发现,相对于此,通过将透镜11的排列方向相对于液晶面板的像素的排列方向倾斜25°~65°,而且在透镜11的顶点部形成干涉条纹防止点22,能够减少干涉条纹。通常,干涉条纹是因液晶单元的规则排列的多个像素图案与多个透镜11之间的阴影(边界线)的图案的频率差而产生。另一方面,将透镜11的排列方向相对于液晶单元32的像素33的排列方向倾斜约45°时,因与将多个透镜11之间的阴影(边界线)的图案沿液晶单元32的像素33的排列方向累计时出现的图案的频率差而产生干涉条纹。由于在排列成正方形格子状的多个透镜11的格子点上,图案强度变弱,而在除了格子点上以外的部分,图案强度变强,因此出现将多个透镜11之间的阴影(边界线)的图案沿液晶单元32的像素33的排列方向累计时出现的图案。通过使排列成正方形格子状的多个透镜11的格子点上的阴影变浓或变粗,能够使图案强度在格子点上和除了格子点上以外的部分相同,并能够消除百叶窗膜侧的图案。因此,认为与液晶单元的规则排列的多个像素图案具有频率差的图案被消除,由此干涉条纹不易产生。
干涉条纹防止点22的大小(面积)相对于1个二维配置的透镜11的大小(面积),优选为0.01%~10%。
并且,干涉条纹防止点22的深度相对于透镜的间距,优选为0.1%~40%。
在图12所示的例子中,将干涉条纹防止点22的平面形状设为正方形形状,但并不限定于此,能够设为矩形形状、三角形形状、多边形形状、圆形形状、不定形等各种形状。
并且,干涉条纹防止点22的平面形状可以对称,也可以不对称。
并且,在图13所示的例子中,将干涉条纹防止点22设为凹部,但并不限定于此,只要能够改变光的透过量即可。例如,干涉条纹防止点22可以是凸部。或者也可以是用油墨印刷有点的部分。
由凹部构成的干涉条纹防止点22的形成方法也并无特别限定。例如,用压模形成透镜11时,形成透镜11的同时使用形成干涉条纹防止点22的模具即可。
并且,将百叶窗膜的透镜形成为柱面透镜(一维阵列透镜)时,从干涉条纹的观点考虑,透镜的间距优选50μm~300μm以下。更优选50μm~200μm。进一步优选50μm~150μm。优选透镜的排列方向相对于液晶面板的像素的排列方向倾斜0.1°~20°。由此,抑制面板的像素间距与透镜的间距的干涉,变得不易观察到干涉条纹。
实施例
以下,根据实施例,进一步对本发明进行具体说明。
[实施例1]
在实施例1中,作为第一支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度125μm,折射率1.57)。用棒涂机将在下述1.中以折射率成为1.55的方式制备的含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型2)涂布于第一支撑体表面,为了以100μm间距在表面形成剖面为曲率半径57μm的凸状的圆弧(透镜),一边按压具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊,一边用UV曝光机(HOYA CANDEOOPTRONICS CORPORATION制EXECURE 3000W),在氮气氛下,以5J/cm2曝光并固化之后,从凹凸辊剥离,由此在表面制作了凹凸形状。
之后,经由间距100μm、宽度50μm的条纹状的掩模,在第一支撑体的与形成有凹凸形状的面相反一侧的面涂布下述K颜料分散物1并干燥,将间距100μm、开口宽度50μm、开口率50%、膜厚2μm的光吸收层形成为开口宽度方向的中心与透镜凸部的顶点的位置对准,由此制作了百叶窗膜A。光吸收层含有炭黑,表1的光吸收层的材料一栏的“CB”是炭黑。
·K颜料分散物1
将炭黑、分散剂、聚合物及溶剂混合至成为以下的K颜料分散物1的组成,由此获得了K颜料分散物1。
(K颜料分散物1)
·按照专利5320652号公报段落号〔0036〕~〔0042〕中的记载制作的树脂包覆炭黑3.4质量%
·分散剂1〔下述结构〕0.13质量%
·聚合物16.47质量%
(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比的无规共聚物,重均分子量3.7万)
·丙二醇单甲醚乙酸酯80.0质量%
[化学式1]
1.含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型1)的制备
混合了三羟甲基丙烷三丙烯酸酯18.2质量份、甲基丙烯酸月桂基酯80.8质量份及光聚合引发剂(BASF公司制Irgacure(注册商标)819)1质量份。
对上述混合物(以下,记载为粘合剂。)掺杂分散有氧化钛(TiO2)粒子(一次粒径100nm以下)的浆料(溶剂:甲基乙基酮、氧化钛粒子浓度30质量%)并充分搅拌,由此制备了含有氧化钛粒子的聚合性组合物。上述氧化钛粒子是为了抑制氧化钛的光活性而通过氧化铝进行了表面处理的氧化钛粒子,折射率为2.40。为了调整后述各层的平均折射率,以质量基准计,在粘合剂∶氧化钛粒子浆料=7∶3~6∶4的范围内,设定了氧化钛粒子浆料对粘合剂的添加量。
[实施例2]
在实施例2中,作为第一支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度125μm,折射率1.57)。用棒涂机将在上述1.中以折射率成为1.55的方式制备的含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型2)涂布于第一支撑体表面,为了以100μm间距在表面形成剖面为曲率半径57μm的凸状的圆弧(透镜),一边按压具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊,一边用UV曝光机(HOYA CANDEOOPTRONICS CORPORATION制EXECURE 3000W),在氮气氛下,以5J/cm2曝光并固化之后,从凹凸辊剥离,由此在表面制作了凹凸形状。
之后,经由间距100μm、宽度50μm的条纹状的掩模,在第一支撑体的与形成有凹凸形状的面相反一侧的面涂布前述K颜料分散物1并干燥,将间距100μm、开口宽度50μm、开口率50%、膜厚2μm的光吸收层形成为开口宽度方向的中心与透镜凸部的顶点的位置对准。之后,经由与光吸收层相同图案的掩模,在光吸收层上蒸镀Ag,将间距100μm、开口宽度50μm、开口率50%的光反射层形成为开口宽度方向的中心与透镜凸部的顶点的位置对准,由此制作了百叶窗膜B。
[实施例3]
在实施例3中,作为第一支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度75μm,折射率1.57)。用棒涂机将在上述1.中以折射率成为1.69的方式制备的含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型2)涂布于第一支撑体表面,为了以100μm间距在表面形成剖面为曲率半径50μm的凸状的圆弧(透镜),一边按压具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊,一边用UV曝光机(HOYA CANDEOOPTRONICS CORPORATION制EXECURE 3000W),在氮气氛下,以5J/cm2曝光并固化之后,从凹凸辊剥离,由此在表面制作了凹凸形状。
之后,经由间距100μm、宽度35μm的条纹状的掩模,在第一支撑体的与形成有凹凸形状的面相反一侧的面涂布前述K颜料分散物1并干燥,将间距100μm、开口宽度35μm、开口率35%、膜厚2μm的光吸收层形成为开口宽度方向的中心与透镜凸部的顶点的位置对准,由此制作了百叶窗膜C。
[实施例4]
在实施例4中,作为第一支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度75μm,折射率1.57)。用棒涂机将在上述1.中以折射率成为1.69的方式制备的含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型2)涂布于第一支撑体表面,为了以100μm间距在表面形成剖面为曲率半径50μm的凸状的圆弧(透镜),一边按压具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊,一边用UV曝光机(HOYA CANDEOOPTRONICS CORPORATION制EXECURE 3000W),在氮气氛下,以5J/cm2曝光并固化之后,从凹凸辊剥离,由此在表面制作了凹凸形状。
之后,经由间距100μm、宽度35μm的条纹状的掩模,在第一支撑体的与形成有凹凸形状的面相反一侧的面涂布前述K颜料分散物1并干燥,将间距100μm、开口宽度35μm、开口率35%、膜厚2μm的光吸收层形成为开口宽度方向的中心与透镜凸部的顶点的位置对准。之后,经由与光吸收层相同图案的掩模,在光吸收层上蒸镀Ag,将间距100μm、开口宽度35μm、开口率35%的光反射层形成为开口宽度方向的中心与透镜凸部的顶点的位置对准,由此制作了百叶窗膜D。
[实施例5]
在实施例5中,作为第二支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度75μm,折射率1.57)。将第二支撑体的一个面与实施例3的第一支撑体的形成有光吸收层的面贴合,由此制作了百叶窗膜E。
[实施例6]
在实施例6中,作为第二支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度75μm,折射率1.57)。将第二支撑体的一个面与实施例4的第一支撑体的形成有光吸收层和光反射层的面贴合,由此制作了百叶窗膜F。
[实施例7]
在实施例7中,用棒涂机将在上述1.中以折射率成为1.90的方式制备的含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型2)涂布于玻璃基板上,利用UV曝光机(HOYA CANDEOOPTRONICS CORPORATION制EXECURE 3000W),在氮气氛下,以紫外线照射量5J/cm2曝光并固化来形成厚度为25μm的第二支撑体,除此以外,以与实施例5相同的方式制作了百叶窗膜G。
[实施例8]
在实施例8中,用棒涂机将在上述1.中以折射率成为1.90的方式制备的含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型2)涂布于玻璃基板上,利用UV曝光机(HOYA CANDEOOPTRONICS CORPORATION制EXECURE 3000W),在氮气氛下,以紫外线照射量5J/cm2曝光并固化来形成厚度为25μm的第二支撑体,除此以外,以与实施例6相同的方式制作了百叶窗膜H。
[实施例9]
在实施例9中,将在形成于第一支撑体的光吸收层上形成的光反射层的形成方法变更为如下,除此以外,以与实施例4相同的方式制作了百叶窗膜I。
作为胆甾醇型液晶层形成用组合物,制备了以下涂布液。
液晶化合物(LCl)
[化学式2]
手性试剂(C1)
[化学式3]
表面活性剂(W1)
[化学式4]
表面活性剂(W2)
[化学式5]
用摩擦装置,对与形成有第一支撑体的凹凸形状的面相反一侧的面实施了摩擦处理。此时,长条状的膜的长边方向与传送方向为平行,并将摩擦辊的旋转轴设为相对于膜长边方向为顺时针45°的方向。
用线棒将上述涂布液胆甾醇型液晶层形成用组合物涂布于摩擦处理面,使膜厚成为3μm,由此形成了由聚合性液晶组合物构成的膜。接着,在70℃下,加热该膜1分钟,实施了胆甾醇型取向处理。
之后,用具有高压汞灯的紫外线照射装置EXECURE3000-W(HOYA CORPORATION制),将规定图案中印刷有黑油墨的OHP片材作为掩模,在环境气体氛围下,以10mW/cm2,从涂布表面侧对冷却至25℃的涂布膜照射紫外线10秒,由此进行了一次固化。另外,上述照度是用UVR-T1(UD-T36;TOPCON CORPORATION制),在300nm~390nm的范围内测定的照度。而且,经由掩模,在氮气氛下,以50mW/cm2,从涂布表面侧照射紫外线30秒,由此对膜进行了二次固化。
之后,取下掩模,一边加热至130°,一边用紫外线照射装置,在氮气氛下,以50mW/cm2,从涂布表面侧对胆甾醇型液晶用涂覆液照射紫外线40秒,由此获得了具有在一个层中具有各向同性相部分和胆甾醇型液晶相部分的胆甾醇型液晶层作为光反射层的百叶窗膜I。另外,表1中,将胆甾醇型液晶标记为“CLC”。
[实施例10]
在实施例10中,将光反射层及光吸收层的开口率变更为25%,除此以外,以与实施例4相同的方式制作了百叶窗膜K。
[实施例11]
在实施例11中,作为第一支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度50μm,折射率1.57),除此以外,以与实施例10相同的方式制作了百叶窗膜L。
[实施例12]
在实施例12中,作为第二支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度75μm,折射率1.57)。将第二支撑体的一个面与实施例11的第一支撑体的形成有光吸收层和光反射层的面贴合,由此制作了百叶窗膜M。
[实施例13]
在实施例13中,将光反射层及光吸收层的开口率变更为16%,除此以外,以与实施例11相同的方式制作了百叶窗膜N。
[实施例14]
在实施例14中,为了在表面形成将曲率半径50μm的半球状的圆弧(透镜)以100μm间距配置成正方形形状的形状,变更为具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊,除此以外,以与实施例11相同的方式制作了百叶窗膜0。
[实施例15]
在实施例15中,为了在表面形成将曲率半径50μm的半球状的圆弧(透镜)以100μm间距配置成正方形形状的形状,变更为具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊,除此以外,以与实施例13相同的方式制作了百叶窗膜P。
[实施例16]
在实施例16中,作为第一支撑体,变更为聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度38μm,折射率1.57),除此以外,以与在实施例14相同的方式制作了百叶窗膜Q。
[实施例17]
在实施例17中,为了在表面形成将曲率半径50μm的半球状的圆弧(透镜)以100μm间距配置成六边形形状的形状,变更为具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊,除此以外,以与实施例11相同的方式制作了百叶窗膜R。
[比较例1]
作为第二支撑体,准备聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度75μm,折射率1.57),经由间距333μm、宽度166.5μm的条纹状的掩模,在一面侧蒸镀Ag,由此形成了光反射层。
接着,为了以333μm间距在表面形成剖面为曲率半径167μm的凸状的圆弧(透镜),制作了具有将所形成的形状反转的表面形状的凹凸辊。
作为第一支撑体,准备了聚对苯二甲酸乙二酯膜(Toyobo Co.,Ltd.制,商品名:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度125μm,折射率1.57)。利用在日本特开2006-122889号公报的实施例1中记载的狭缝模具的模涂法,在传送速度24m/分钟的条件下,将在上述1.中以折射率成为1.55的方式制备的含有氧化钛粒子的聚合性组合物(组合物类型1)涂布于第一支撑体表面,并在60℃下干燥了60秒。之后,一边按压上述凹凸辊,一边用UV曝光机(HOYACANDEO OPTRONICS CORPORATION制EXECURE 3000W),在氮气氛下,以5J/cm2曝光并固化之后,从凹凸辊剥离,由此在表面制作了凹凸形状(透镜)。
之后,将第二支撑体的光反射层形成面与第一支撑体的未形成有凹凸形状的面贴合,由此制作了百叶窗膜J。
[比较例2]
比较例2是3M Company制隐秘膜(PF12.1WS(产品编号))。
[比较例3]
在比较例3中,将相对于光反射层及光吸收层的透镜间距的开口率变更为8%,除此以外,以与实施例14相同的方式制作了百叶窗膜S。
另外,在上述实施例14~实施例16及比较例3中,将透镜配置成正方形,在实施例17中,将透镜配置成六边形。开口率的数值例如表示为“25/5”,前面的数值是(开口宽度)/(由间距表示的数值)。后面的数值是由(开口面积)/(将间距作为单边的正方形的面积)表示的数值。
[评价]
(最大亮度的评价)
在上述中制作的面光源装置的光的出射面中,用测定机”EZ-ContrastXL88”(ELDIM公司制),测定从极角0°(正面方向)到极角88°为止的每1°的亮度(Y0),将亮度值的最大值作为最大亮度。在面光源装置中未配置百叶窗膜的状态(T0)和配置有百叶窗膜的状态(T)下测定该最大亮度,算出其比率(T/T0),并求出了最大亮度比。将最大亮度比分为下述4阶段,作为光利用效率进行了评价。如此求出的最大亮度比的值越大,表示面光源装置的光利用效率越高。将测定结果示于表1。
<评价基准>
AA:1.3以上
A:1.25以上
B:0.8以上且小于1.25
C:0.65以上且小于0.8
D:小于0.65
(指向性的评价)
在上述中制作的面光源装置的光的出射面中,用测定机”EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),测定从极角0°(正面方向)到极角88°为止的每1°的亮度(Y0),将相对于正面方向的亮度值成为一半的亮度值的最小的极角作为半峰半宽,分为下述4阶段,作为指向性进行了评价。将指向性的评价结果示于表1。
<评价基准>
A:低于15°
B:15°以上且低于20°
C:20°以上且低于25°
D:25°以上
(切尾均值的评价)
在上述中制作的面光源装置的光的出射面中,用测定机”EZ-Contrast XL88”(ELDIM公司制),测定从极角0°(正面方向)到极角88°为止的每1°的亮度(Y0),取用正面方向的亮度值与极角60°的亮度最小值之比,作为SN比(=正面方向的亮度/极角60°的亮度最小值),分为下述3阶段,作为切尾均值进行了评价。将切尾均值的评价结果示于表1的SN比一栏。
<评价基准>
A:50以上
B:10以上且低于50
C:低于10
实施例1及实施例2是第一方案的实施例。实施例3~实施例13是第二方案的实施例。
从表1所示的结果确认到,实施例的百叶窗膜相较于比较例的百叶窗膜,在维持光利用效率的同时指向性得到提高。
从实施例3与实施例5及实施例4与实施例6的对比可知优选具有第二支撑体。
并且,从实施例5与实施例7及实施例6与实施例8的对比可知优选第二支撑体的折射率为1.6以上。
从实施例4及实施例10~实施例13的对比可知开口率小则最大亮度比变高,且指向性也优异。
实施例10~实施例13相较于比较例3,最大亮度比变高,且SN比也优异。
从实施例10~实施例13的对比可知,关于透镜的配置,相较于正方形配置,最大亮度比在六边形配置变高。
符号说明
1、1A、1B-面光源装置,2、2A、2B-百叶窗膜,11、11A、11B-透镜,12、12A、12B-第一支撑体,13-光反射层,13a、32a、36a-表面,13b-第2开口部,14-扩散板,15-反射板,16-光源,17-第二支撑体,18-光吸收层,18b-第1开口部,18c-背面,20-反射型偏振器,22-干涉条纹防止点,30-液晶显示装置,32-液晶单元,33-像素,34-背光侧偏振器,36-视觉辨认侧偏振器,CL-光轴。
Claims (13)
1.一种百叶窗膜,其用于面光源装置,所述百叶窗膜具有:
透镜,以一定间距多个排列于光源的出射侧;
第一支撑体,配置于比所述透镜更靠近光源侧的位置,厚度与所述透镜的间距相同或其以上,且折射率为1.5以上;及
光吸收层,配置于比所述第一支撑体更靠近所述光源侧的位置,
所述光吸收层具有第1开口部,所述第1开口部的开口率为30%~70%。
2.根据权利要求1所述的百叶窗膜,其中,
所述第一支撑体的折射率为1.6以上。
3.一种百叶窗膜,其用于面光源装置,所述百叶窗膜具有:
透镜,在光源的出射侧以一定间距排列有多个,且折射率为1.65~1.9;
第一支撑体,配置于比所述透镜更靠近光源侧的位置,厚度比所述透镜的间距小,且折射率为1.4~1.65;及
光吸收层,配置于比所述第一支撑体更靠近所述光源侧的位置,
所述光吸收层具有第1开口部,所述第1开口部的开口率为10%~70%。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的百叶窗膜,其中,
具有配置于比所述光吸收层更靠近所述光源侧的位置、且具备第2开口部的光反射层,所述光反射层的反射率为90%以上,且所述第2开口部的开口率与所述光吸收层相同,
在所述第1开口部与所述第2开口部对位的状态下配置所述光吸收层和所述光反射层。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的百叶窗膜,其中,
所述各第1开口部相对于所述各透镜而设置,所述第1开口部从所述透镜的光轴偏离。
6.根据权利要求4所述的百叶窗膜,其中,
所述各第1开口部及所述各第2开口部相对于所述各透镜而设置,经对位了的所述第1开口部及所述第2开口部从所述透镜的光轴偏离。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的百叶窗膜,其中,
第二支撑体配置于比所述光吸收层更靠近所述光源侧的位置。
8.根据权利要求4或6所述的百叶窗膜,其中,
第二支撑体配置于比所述光反射层更靠近所述光源侧的位置。
9.根据权利要求4、6及8中任一项所述的百叶窗膜,其中,
所述光反射层包含胆甾醇型液晶层。
10.根据权利要求7或8所述的百叶窗膜,其中,
所述第二支撑体的折射率为1.6以上。
11.一种面光源装置,其包括权利要求1至10中任一项所述的百叶窗膜、和所述光源。
12.根据权利要求11所述的面光源装置,其中,
具有配置于所述百叶窗膜与所述光源之间的反射型偏振器。
13.一种液晶显示装置,其包括权利要求11或12所述的面光源装置、和液晶面板。
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