CN115280190A - 各向异性光扩散膜及显示装置 - Google Patents

各向异性光扩散膜及显示装置 Download PDF

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加藤昌央
荒岛纯弥
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Tomoegawa Paper Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种关于由视角引起的亮度和颜色变化，具有比以往优异的视角依赖性改善效果的各向异性光扩散膜。本发明的各向异性光扩散膜是(入射的光的直线方向的透过光量)/(入射的光的光量)、即直线透过率根据光的入射角而发生变化的各向异性光扩散膜，其特征在于，所述各向异性光扩散膜具有基体区域和折射率与该基体区域不同的多个柱状区域，所述各向异性光扩散膜还具有1个散射中心轴，在所述散射中心轴的倾斜方位上，入射角60°时的直线透过率为10％以下，入射角0°的光向极角60°方向的扩散透过率为0.001％以上。

Description

各向异性光扩散膜及显示装置
技术领域
本发明涉及各向异性光扩散膜及具备各向异性光扩散膜的显示装置。
背景技术
关于显示装置，例如透过型的TN方式的液晶，在以特定的方位从斜向观看显示装置时，存在亮度、对比度降低或变化为与正面方向不同的色调(灰阶反转)这样的涉及视角依赖性的问题。
为了消除这样的视角依赖性，应用了直线透过率即(入射的光的直线方向的透过光量)/(入射的光的光量)根据光的入射角而变化的各向异性光学体。
例如，在专利文献1中，通过在显示装置中使用显示设备的颜色变化最小的方向和散射中心轴为特定的角度范围的各向异性光学膜，改善了由视角引起的亮度和颜色变化的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-127819
发明内容
发明所要解决的课题
然而，鉴于显示装置的显示方法、显示尺寸的多样化等，要求具有更优异的视角依赖性改善效果的各向异性光学体。
因此，本发明的课题在于提供一种关于由视角引起的亮度和颜色变化，具有比以往优异的视角依赖性改善效果的各向异性光扩散膜。
用于解决课题的方法
发现通过制成具有特定性质的各向异性光扩散膜，能够解决上述课题，从而完成了本发明。即，本发明如下所述。
本发明(1)为一种各向异性光扩散膜，其特征在于，其为(入射的光的直线方向的透过光量)/(入射的光的光量)、即直线透过率根据光的入射角而发生变化的各向异性光扩散膜，其中，
上述各向异性光扩散膜具有基体区域和折射率与该基体区域不同的多个柱状区域，
上述各向异性光扩散膜还具有1个散射中心轴，
在上述散射中心轴的倾斜方位上，入射角60°时的直线透过率为10％以下，入射角0°的光向极角60°方向的扩散透过率为0.001％以上。
本发明(2)为根据上述发明(1)所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，如果将上述各向异性光扩散膜表面法线方向与上述散射中心轴方向所成的极角设为散射中心轴角度，则上述各向异性光扩散膜的散射中心轴角度为20°～60°。
本发明(3)为根据上述发明(1)或(2)所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，上述各向异性光扩散膜的雾度值为75％以上。
本发明(4)为根据上述发明(1)～(3)中任一项所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，上述各向异性光扩散膜的厚度为15μm～100μm。
本发明(5)为根据上述发明(1)～(4)中任一项所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，上述各向异性光扩散膜的多个柱状区域构成为从上述各向异性光扩散膜的一个表面朝向另一个表面取向且延伸，上述各向异性光扩散膜的上述柱状区域的与柱轴垂直的截面中的上述柱状区域的平均长径/平均短径、即上述柱状区域的纵横比小于2。
本发明(6)为一种液晶显示装置，其特征在于，在比液晶层更靠近视觉辨认侧的位置层叠有上述发明(1)～(5)中任一项所述的各向异性光扩散膜。
本发明(7)为一种有机EL显示装置，其特征在于，在比发光层更靠近视觉辨认侧的位置层叠有上述发明(1)～(5)中任一项所述的各向异性光扩散膜。
发明效果
根据本发明，能够提供关于由视场角引起的亮度和颜色变化，具有比以往优异的视角依赖性改善效果的各向异性光扩散膜。
附图说明
图1是表示各向异性光扩散膜的入射光角度依赖性的说明图。
图2是表示各向异性光扩散膜的表面结构的俯视图。
图3是表示各向异性光扩散膜的例子的示意图。
图4是用于说明各向异性光扩散膜中的散射中心轴的3维极坐标显示。
图5是各向异性光扩散膜中的光学分布。
图6是表示各向异性光扩散膜的入射光角度依赖性测定方法的示意图。
图7是表示包含任意工序1-3的本发明的各向异性光扩散膜的制造方法的示意图。
具体实施方式
以下，在对本发明的各向异性光扩散膜进行简单说明后，对结构、物性、制造方法、具体的用途进行说明。
<<<<各向异性光扩散膜>>>>
各向异性光扩散膜是直线透过率即(入射的光的直线方向的透过光量)/(入射的光的光量)根据光的入射角而变化的具有光学各向异性的膜。即，关于对各向异性光扩散膜的入射光，规定的角度范围的入射光维持直线性并透过，其他角度范围的入射光显示扩散性。
例如，在图1所示的各向异性光扩散膜中，在入射角为20°～50°的情况下显示扩散性，在其他入射角下不显示扩散性，显示直线透过性。
<<<结构>>>
本发明中的各向异性光扩散膜具有基体区域和折射率与基体区域不同的多个柱状区域。各向异性光扩散膜所包含的多个柱状区域通常构成为从各向异性光扩散膜的一个表面朝向另一个表面取向且延伸(参照图3等)。
在此，所谓折射率不同，只要入射到各向异性光扩散膜的光的至少一部分在基体区域与柱状区域的界面发生反射的程度存在差异即可，没有特别限定，例如，基体区域与柱状区域的折射率之差为0.001以上即可。
<<柱状区域>>
柱状区域的长度没有特别限定，可以是从各向异性光扩散膜的一个表面贯通到另一个表面的长度，也可以是从一个表面未到达另一个表面的长度。
各向异性光扩散膜所包含的多个柱状区域的、与各向异性光扩散膜的柱轴垂直的截面中的多个柱状区域的截面形状可以设为具有短径和长径的形状。
柱状区域的截面形状没有特别限定，例如可以为圆形、椭圆形、多边形。在圆形的情况下，短径与长径相等，在椭圆形的情况下，短径为短轴的长度，长径为长轴的长度，在多边形的情况下，可以将多边形内的最短的长度作为短径，将最长的长度作为长径。图2中示出从各向异性光扩散膜的表面方向观察的柱状区域。图2中，LA表示长径，SA表示短径。
关于柱状区域的短径和长径，可以用光学显微镜观察各向异性光扩散膜的与柱轴垂直的截面，对任意选择的20个柱状区域测量各自的短径、长径，作为它们的平均值。
<短径>
各向异性光扩散膜中，柱状区域的短径的平均值(平均短径)优选为0.5μm以上，更优选为1.0μm以上，进一步优选为1.5μm以上。另一方面，柱状区域的平均短径优选为5.0μm以下，更优选为4.0μm以下，进一步优选为3.0μm以下。这些柱状区域的短径的下限值和上限值可以适当组合。
<长径>
各向异性光扩散膜中，柱状区域的长径的平均值(平均长径)优选为0.5μm以上，更优选为1.0μm以上，进一步优选为1.5μm以上。另一方面，柱状区域的平均长径优选为100μm以下，更优选为50μm以下，进一步优选为30μm以下。柱状区域的平均长径优选比柱状区域的长度短。由此，能够提高各向异性光扩散膜的光的直线透过性。这些柱状区域的长径的下限值和上限值可以适当组合。
柱状区域的平均长径相对于平均短径之比(平均长径/平均短径)、即纵横比没有特别限定，例如可以设为1～20。
图2(a)表示柱状区域的纵横比为2～20的各向异性光扩散膜，图2(b)表示柱状区域的纵横比为1以上且小于2的各向异性光扩散膜。
在纵横比为1以上且小于2的情况下，在照射与柱状区域的轴向平行的光的情况下，其透过光会各向同性地扩散(参照图3(a))。另一方面，在纵横比为2～20的情况下，同样地在照射与轴向平行的光的情况下，具有与纵横比对应的各向异性而进行扩散(参照图3(b))。
各向异性光扩散膜可以包含具有1个纵横比的多个柱状区域，也可以包含具有不同纵横比的多个柱状区域。
<<<散射中心轴>>>
各向异性光扩散膜具有散射中心轴。散射中心轴与柱状区域的取向方向(延伸方向)通常处于平行的关系。需要说明的是，所谓散射中心轴与柱状区域的取向方向平行，只要满足折射率定律(Snell定律)即可，无需严格地平行。
Snell定律是在光从折射率n1的介质入射到折射率n2的介质的界面的情况下，在其入射光角度θ1与折射角θ2之间，n1sinθ1＝n2sinθ2的关系成立。例如，如果设为n1＝1(空气)、n2＝1.51(各向异性光扩散膜)，则在入射光角度为30°的情况下，柱状区域的取向方向(折射角)约为19°，但即使这样入射光角度与折射角不同，只要满足Snell定律，则在本发明中也包含在平行的概念中。
接着，参照图4，对各向异性光扩散膜中的散射中心轴P进行更详细的说明。图4是用于说明各向异性光扩散膜中的散射中心轴P的3维极坐标显示。
散射中心轴是指在使向各向异性光扩散膜的入射光角度变化时光扩散性与以该入射光角度为界具有大致对称性的光的入射光角度一致的方向。需要说明的是，此时的入射光角度为测定各向异性光扩散膜的直线透过率并绘制每个入射光角度的直线透过率而得到的光学分布(图5)中的被极小值夹着的大致中央部(扩散区域的中央部)。
根据图4所示的3维极坐标显示，如果将各向异性光扩散膜的表面设为xy平面，将相对于各向异性光扩散膜的表面的法线设为z轴，则散射中心轴可以通过极角θ和方位角
Figure BDA0003843977130000051
来表现。
在此，可以将各向异性光扩散膜的法线(图4所示的z轴)与柱状区域所成的极角θ(-90°<θ<90°)定义为散射中心轴角度。在使未固化树脂组合物层光固化而形成柱状区域的工序中，通过改变照射的光线的方向，能够将柱状区域的轴向的角度调整为期望的范围。
各向异性光扩散膜的散射中心轴角度θ没有特别限定，优选为20°～60°，更优选为20°～50°。
通过这样设定散射中心轴角度θ，能够实现期望的角度依赖性。
<<<光学分布>>>
如图5所示，各向异性光扩散膜具有直线透过率根据入射光角度而变化的光扩散性的入射光角度依赖性。在此，以下，将如图5那样表示光扩散性的入射光角度依赖性的曲线称为“光学分布”。
光学分布例如可以如以下那样制作。
如图6所示，将各向异性光扩散膜配置在光源1与检测器2之间。在本方式中，将来自光源1的照射光I从各向异性光扩散膜的法线方向入射的情况设为入射光角度0°。另外，各向异性光扩散膜以能够以直线V为旋转轴进行任意旋转的方式配置，光源1和检测器2被固定。即，根据该方法，在光源1与检测器2之间配置样品(各向异性光扩散膜)，测定以样品表面的直线V为旋转轴一边使角度变化一边直行透过样品而进入检测器2的直线透过率。然后，按每个角度绘制该直线透过率，制作光学分布。
光学分布并非直接表现了光扩散性，但如果解释为由于直线透过率降低而使扩散透过率反之增大，则可以说大致表现了光扩散性。
在通常的各向同性的光扩散膜中，显示出以0°附近的入射光角度为峰值的山型的光学分布。
在各向异性光扩散膜中，例如，如果将散射中心轴角度设为0°(图5)，则在0°附近(-20°～+20°)的入射光角度时直线透过率小，显示出随着入射光角度(的绝对值)变大而直线透过率变大的谷型的光学分布。
这样，各向异性光扩散膜具有如下性质：入射光在接近散射中心轴的入射光角度范围内被强烈扩散，但在其以上的入射光角度范围内扩散减弱，直线透过率提高。
在散射中心轴角度为0°以外的情况下，光学分布以在散射中心轴角度附近的入射光角度时直线透过率变小的方式移动(光学分布的谷部向散射中心轴角度侧移动)。
<<<直线透过率>>>
如图5所示，将以直线透过率最大的入射角入射到各向异性光扩散膜的光的直线透过率称为最大直线透过率。
如图5所示，将以直线透过率最小的入射角入射到各向异性光扩散膜的光的直线透过率称为最小直线透过率。
如图5所示，将相对于最大直线透过率与最小直线透过率的中间值的直线透过率的2个入射光角度的角度范围称为扩散区域(将该扩散区域的宽度称为“扩散宽度”)，将除此以外的入射光角度范围称为非扩散区域(透过区域)。
各向异性光扩散膜的散射中心轴的倾斜方位上的入射角60°时的直线透过率优选为10％以下，更优选为5％以下，特别优选小于2.5％。
直线透过率可以通过各向异性光扩散膜的材料的折射率(使用多种树脂时为其折射率差)、涂膜的膜厚、UV照度、结构形成时的温度、UV照射时的照射角度等固化条件来调整。例如在进行UV照射时，照射角度距涂膜的法线方向越远，涂膜的膜厚越厚，涂膜的温度越高，使用多种树脂时的折射率差越大，则入射角60°时的直线透过率有越减小的倾向。
<<<入射角0°的光向散射中心轴的倾斜方位上的极角60°方向的扩散透过率>>>
在各向异性光扩散膜的一个面的法线方向(入射角＝0°)上配置光源，在另一个面配置检测器。将检测器侧的法线方向设为极角θ＝0°，一边改变检测器的极角一边测定亮度。扩散透过率设为将不使用各向异性光扩散膜时的法线方向(极角θ＝0°)上的亮度设为100％的相对值。
各向异性光扩散膜的入射角0°的光向散射中心轴的倾斜方位上的极角60°方向的扩散透过率优选为0.001％以上。需要说明的是，该上限值没有特别限定，优选为0.01％以下，更优选为0.005％以下。
通过将各向异性光扩散膜的入射角60°时的直线透过率设为上述适当的范围，并且将各向异性光扩散膜的入射角0°的光向散射中心轴的倾斜方位上的极角60°方向的扩散透过率设为这样的范围，能够将光充分地扩散至视角80°左右。
在进行UV照射时，存在涂膜的膜厚越厚、涂膜的温度越高，则各向异性光扩散膜的入射角0°的光向散射中心轴的倾斜方位上的极角60°方向的扩散透过率越增加的倾向。另外，在对涂膜进行UV照射时，在照射角度距涂膜的法线方向为20°～60°的情况下，容易满足上述数值范围。
<<<雾度值>>>
各向异性光扩散膜的雾度值(总雾度)是表示各向异性光扩散膜的扩散性的指标。雾度值增大时，各向异性光扩散膜的扩散性提高。
雾度值的测定方法没有特别限定，可以利用公知的方法进行测定。例如，可以根据JIS K7136-1：2000“塑料-透明材料的雾度求法”进行测定。
各向异性光扩散膜雾度值没有特别限定，优选为75％以上。通过设为这样的范围，能够进一步提高本发明的效果。
雾度值可以通过各向异性光扩散膜的材料的折射率(使用多种树脂时为其折射率差)、涂膜的膜厚、UV照度、结构形成时的温度等固化条件来调整。雾度值例如有如下倾向：在进行UV照射时，照射角度越接近未涂膜的法线方向、涂膜的层厚越厚、涂膜的温度越高、使用多种树脂时的折射率差越大，则雾度值越增加。
<<厚度>>
各向异性光扩散膜的厚度没有特别限定，优选为15μm～100μm，更优选为30μm～60μm。通过设为这样的范围，能够降低材料费、UV照射所需的费用等制造成本，并且使视觉依赖性改善效果充分。
以下，对各向异性光扩散膜的制造方法进行说明。
<<<各向异性光扩散膜的制造>>>
<<原料>>
对于各向异性光扩散膜的原料，按照(1)光聚合性化合物、(2)光引发剂、(3)配合量、其他任意成分的顺序进行说明。
<光聚合性化合物>
光聚合性化合物由选自具有自由基聚合性或阳离子聚合性的官能团的大分子单体、聚合物、低聚物、单体中的光聚合性化合物和光引发剂构成，是通过照射紫外线和/或可见光而聚合、固化的材料。
在此，即使形成各向异性光扩散膜的材料为1种，由于形成密度的高低差而产生折射率差。这是因为，UV的照射强度强的部分的固化速度变快，因此聚合、固化材料在该固化区域周围移动，结果形成折射率变高的区域和折射率变低的区域。需要说明的是，(甲基)丙烯酸酯的意思是可以为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的任一种。
自由基聚合性化合物主要是在分子中含有1个以上不饱和双键的自由基聚合性化合物，具体而言，可举出被称为环氧丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丁二烯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯等名称的丙烯酸低聚物以及丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸丁氧基乙酯、乙氧基二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异降冰片酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、邻苯二甲酸2-丙烯酰氧基酯、丙烯酸二环戊烯酯、三乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、双酚A的EO加成物二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等丙烯酸酯单体。另外，这些化合物可以以各单体使用，也可以混合多种使用。需要说明的是，同样也可以使用甲基丙烯酸酯，但通常与甲基丙烯酸酯相比，丙烯酸酯的光聚合速度快，因此优选。
作为阳离子聚合性化合物，可以使用分子中具有1个以上环氧基、乙烯基醚基、氧杂环丁烷基的化合物。作为具有环氧基的化合物，可以举出2-乙基己基二甘醇缩水甘油醚、联苯的缩水甘油醚、双酚A、氢化双酚A、双酚F、双酚AD、双酚S、四甲基双酚A、四甲基双酚F、四氯双酚A、四溴双酚A等双酚类的二缩水甘油醚类，苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、溴化苯酚酚醛清漆、邻甲酚酚醛清漆等酚醛清漆树脂的聚缩水甘油醚类，乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己烷二甲醇、双酚A的EO加成物、双酚A的PO加成物等亚烷基二醇类的二缩水甘油醚类，六氢邻苯二甲酸的缩水甘油酯、二聚酸的二缩水甘油酯等缩水甘油酯类。
作为具有环氧基的化合物，还可列举出3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环己烷羧酸酯、2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)环己烷-间二噁烷、二(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、二(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、3,4-环氧-6-甲基环己基-3’,4’-环氧-6’-甲基环己烷羧酸酯、亚甲基双(3,4-环氧环己烷)、二环戊二烯二环氧化物、乙二醇的二(3,4-环氧环己基甲基)醚、亚乙基双(3,4-环氧环己烷羧酸酯)、内酯改性3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环己烷羧酸酯、四(3,4-环氧环己基甲基)丁烷四羧酸酯、二(3,4-环氧环己基甲基)-4,5-环氧四氢邻苯二甲酸酯等脂环式环氧化合物，但不限定于这些。
作为具有乙烯基醚基的化合物，例如可列举出二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、丙烯基醚碳酸亚丙酯等，但不限定于这些。需要说明的是，乙烯基醚化合物通常为阳离子聚合性，但也可以通过与丙烯酸酯组合而进行自由基聚合。
另外，作为具有氧杂环丁烷基的化合物，可以使用1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]苯、3-乙基-3-(羟基甲基)-氧杂环丁烷。
需要说明的是，以上的阳离子聚合性化合物可以以各单体使用，也可以混合多种使用。上述光聚合性化合物并不限定于上述。
另外，为了产生充分的折射率差，在上述光聚合性化合物中，为了实现低折射率化，可以导入氟原子(F)，为了实现高折射率化，可以导入硫原子(S)、溴原子(Br)、各种金属原子。进而，如日本特表2005-514487号公报所公开的那样，在上述光聚合性化合物中添加在由氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化锡(SnOx)等高折射率的金属氧化物构成的超微粒子的表面导入丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基等光聚合性官能团而得的功能性超微粒子也是有效的。
作为光聚合性化合物，优选使用具有有机硅骨架的光聚合性化合物。具有有机硅骨架的光聚合性化合物伴随其结构(主要为醚键)而取向并聚合、固化，形成低折射率区域、高折射率区域或低折射率区域和高折射率区域。通过使用具有有机硅骨架的光聚合性化合物，容易使柱状区域倾斜，向正面方向的聚光性提高。需要说明的是，低折射率区域相当于柱状区域或基体区域中的任一方，另一方相当于高折射率区域。
在低折射率区域中，优选具有有机硅骨架的光聚合性化合物的固化物即有机硅树脂相对变多。由此，能够使散射中心轴更容易倾斜，因此向正面方向的聚光性提高。有机硅树脂与不具有有机硅骨架的化合物相比，含有更多的硅(Si)，因此通过以该硅为指标，使用EDS(能量分散型X射线分光器)，能够确认有机硅树脂的相对的量。
具有有机硅骨架的光聚合性化合物为具有自由基聚合性或阳离子聚合性的官能团的单体、低聚物、预聚物或大分子单体。作为自由基聚合性的官能团，可列举出丙烯酰基、甲基丙烯酰基、烯丙基等，作为阳离子聚合性的官能团，可列举出环氧基、氧杂环丁烷基等。这些官能团的种类和数量没有特别限制，官能团越多，交联密度越上升，越容易产生折射率的差，因此优选，因此优选具有多官能的丙烯酰基或甲基丙烯酰基。另外，具有有机硅骨架的化合物由于其结构而在与其他化合物的相容性方面有时不充分，但在这样的情况下，可以进行氨基甲酸酯化而提高相容性。本方式中，优选使用末端具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的有机硅-氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯。
具有有机硅骨架的光聚合性化合物的重均分子量(Mw)优选为500～50,000的范围。更优选为2,000～20,000的范围。通过使重均分子量在上述范围内，发生充分的光固化反应，各向异性光扩散膜的各存在于各向异性光扩散膜内的有机硅树脂变得容易取向。随着有机硅树脂的取向，容易使散射中心轴倾斜。
作为有机硅骨架，例如，下述通式(1)所示的有机硅骨架符合。通式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立地具有甲基、烷基、氟烷基、苯基、环氧基、氨基、羧基、聚醚基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基等官能团。另外，通式(1)中，n优选为1～500的整数。
[化1]
【化1】
Figure BDA0003843977130000111
在具有有机硅骨架的光聚合性化合物中配合不具有有机硅骨架的化合物而形成各向异性光扩散膜时，低折射率区域和高折射率区域容易分离而形成，各向异性的程度变强，因此优选。
不具有有机硅骨架的化合物除了光聚合性化合物以外，还可以使用热塑性树脂、热固性树脂，也可以将它们并用。
作为光聚合性化合物，可以使用具有自由基聚合性或阳离子聚合性的官能团的聚合物、低聚物、单体(但不具有有机硅骨架)。
作为热塑性树脂，可列举出聚酯、聚醚、聚氨酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚乙酸乙烯酯、丙烯酸类树脂及其共聚物、改性物。在使用热塑性树脂的情况下，使用溶解热塑性树脂的溶剂进行溶解，在涂布、干燥后利用紫外线使具有有机硅骨架的光聚合性化合物固化从而成形出各向异性光扩散膜。
作为热固性树脂，可列举出环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯及其共聚物、改性物。在使用热固性树脂的情况下，利用紫外线使具有有机硅骨架的光聚合性化合物固化后适当加热，由此使热固性树脂固化从而成形出各向异性光扩散膜。
作为不具有有机硅骨架的化合物，最优选的是光聚合性化合物，低折射率区域与高折射率区域容易分离，使用热塑性树脂时不需要溶剂从而不需要干燥过程，不需要热固性树脂那样的热固化过程等，生产率优异。
<光引发剂>
作为能够使自由基聚合性化合物聚合的光引发剂，可列举出二苯甲酮、苯偶酰、米蚩酮、2-氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、苯偶酰二甲基缩酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮-1、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(吡咯-1-基)苯基]钛、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等。另外，这些化合物可以以各单体使用，也可以混合多种使用。
阳离子聚合性化合物的光引发剂是能够通过光照射而产生酸并通过该产生的酸使上述阳离子聚合性化合物聚合的化合物，通常适合使用鎓盐、茂金属络合物。
作为鎓盐，可以使用重氮鎓盐、锍盐、碘鎓盐、鏻盐、硒鎓盐等，它们的抗衡离子可以使用BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-等阴离子。作为具体例，可举出4-氯苯重氮鎓六氟磷酸盐、三苯基锍六氟锑酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐、(4-苯硫基苯基)二苯基锍六氟锑酸盐、(4-苯硫基苯基)二苯基锍六氟磷酸盐、双[4-(二苯基锍基)苯基]硫化物-双-六氟锑酸盐、双[4-(二苯基锍基)苯基]硫化物-双-六氟磷酸盐、(4-甲氧基苯基)二苯基锍六氟锑酸盐、(4-甲氧基苯基)苯基碘鎓六氟锑酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟磷酸盐、苄基三苯基鏻六氟锑酸盐、三苯基硒鎓六氟磷酸盐、(η5-异丙苯)(η5-环戊二烯基)铁(II)六氟磷酸盐等，但并不限定于这些。另外，这些化合物可以以各单体使用，也可以混合多种使用。
相对于光聚合性化合物100质量份，光引发剂配合0.01～10质量份、优选0.1～7质量份、更优选0.1～5质量份程度。这是因为，如果小于0.01质量份，则光固化性降低，如果配合超过10质量份，则会导致仅表面固化而内部的固化性降低的弊端，阻碍着色、柱状结构的形成。
<其他成分>
光引发剂通常将粉体直接溶解于光聚合性化合物中来使用，但在溶解性差的情况下，也可以使用预先使光引发剂以高浓度溶解于极少量的溶剂中而成的物质。作为这样的溶剂，进一步优选为光聚合性，具体而言，可举出碳酸亚丙酯、γ-丁内酯等。另外，为了提高光聚合性，也可以添加公知的各种染料、敏化剂。
进而，也可以将能够通过加热使光聚合性化合物固化的热固化引发剂与光引发剂一起并用。此时，通过在光固化后进行加热，能够期待进一步促进光聚合性化合物的聚合固化而使其完全。能够使光聚合性化合物单独或多种混合而成的组合物固化，形成各向异性光扩散膜。
通过使光聚合性化合物与不具有光固化性的高分子树脂的混合物固化，也能够形成各向异性光扩散膜。
作为在此可以使用的高分子树脂，可以举出丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、纤维素系树脂、乙酸乙烯酯系树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛树脂等。这些高分子树脂和光聚合性化合物需要在光固化前具有充分的相容性，但为了确保该相容性，也可以使用各种有机溶剂、增塑剂等。
在使用丙烯酸酯作为光聚合性化合物的情况下，作为高分子树脂，从相容性的方面考虑，优选从丙烯酸树脂中选择。
具有有机硅骨架的光聚合性化合物与不具有有机硅骨架的化合物的比率以质量比计优选为15∶85～85∶15的范围。更优选为30∶70～70∶30的范围。通过设为该范围，低折射率区域与高折射率区域的相分离变得容易进行，并且柱状区域变得容易倾斜。具有有机硅骨架的光聚合性化合物的比率小于下限值或超过上限值时，相分离变得难以进行，柱状区域变得难以倾斜。
使用有机硅-氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯作为具有有机硅骨架的光聚合性化合物时，与不具有有机硅骨架的化合物的相容性提高。由此，即使扩大材料的混合比率，也能够使柱状区域倾斜。
作为制备含有光聚合性化合物的组合物时的溶剂，例如可以使用乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲苯、二甲苯等。
<<制造工艺>>
接着，对各向异性光扩散膜的制造工艺进行说明。
首先，将包含上述光聚合性化合物的组合物(以下，有时称为“光固化树脂组合物)涂布在透明PET膜之类的适当的基体上，设置成片状，进行成膜而设置光固化树脂组合物层。根据需要对该光固化树脂组合物层进行干燥，使溶剂挥发，然后在光固化树脂组合物层上照射光，由此能够制作各向异性光扩散膜。
更具体而言，各向异性光扩散膜的形成工序主要具有以下的工序。
(1)工序1-1：将未固化树脂组合物层设置在基体上的工序
(2)工序1-2：由光源得到平行光线的工序
(3)任意工序1-3：得到具有指向性的光线的工序
(4)工序1-4：使未固化树脂组合物层固化的工序
<工序1-1：将未固化树脂组合物层设置在基体上的工序>
将光固化树脂组合物作为未固化树脂组合物层以片状设置在基体上的方法可以应用通常的涂布方式、印刷方式。具体而言，可以使用气刀涂布、棒涂、刮刀涂布、刀片涂布、反向涂布、转印辊涂布、凹版辊涂布、吻合涂布、流延涂布、喷涂、狭缝孔涂布、压延涂布、挡板涂布、浸涂、模涂等涂布、凹版印刷等凹版印刷、丝网印刷等孔版印刷等印刷等。在组合物为低粘度的情况下，也可以在基体的周围设置一定高度的堰，在由该堰包围的内部浇铸组合物。
在工序1-1中，为了防止未固化树脂组合物层的氧阻碍，高效地形成作为各向异性光扩散膜的特征的柱状区域，也可以层叠与未固化树脂组合物层的光照射侧密合而使光的照射强度局部变化的掩模。
作为掩模的材质，是将碳等光吸收性的填料分散在基体中而成的材质，优选入射光的一部分被碳吸收，但开口部能够充分透过光的结构。作为这样的基体，也可以是PET、TAC、PVAc、PVA、丙烯酸、聚乙烯等透明塑料、玻璃、石英等无机物、在包含这些基体的片材中包含用于控制紫外线透过量的图案化、吸收紫外线的颜料的基体。
在不使用这样的掩模的情况下，通过在氮气氛下进行光照射，也能够防止未固化树脂组合物层的氧阻碍。另外，即使仅将通常的透明膜层叠在未固化树脂组合物层上，在防止氧阻碍并促进柱状区域的形成方面也是有效的。在隔着这样的掩模、透明膜的光照射中，在包含光聚合性化合物的组合物中，产生与其照射强度相应的光聚合反应，因此容易产生折射率分布，对于本方式的各向异性光扩散膜的制作是有效的。
<工序1-2：由光源得到平行光线的工序>
作为光源，通常使用短弧的紫外线产生光源，具体而言，可以使用高压汞灯、低压汞灯、金属卤化物灯、氙灯等。此时，需要得到与期望的散射中心轴平行的光线，这样的平行光线例如可以通过配置点光源、在该点光源与未固化树脂组合物层之间配置用于照射平行光线的菲涅耳透镜等光学透镜以及在光源的背后配置反射镜，在规定的方向上射出作为点光源的光等而得到。
<任意工序1-3：得到具有指向性的光线的工序>
任意工序1-3是使平行光线入射到指向性扩散元件而得到具有指向性的光线的工序。图7是表示包含任意工序1-3的本发明的各向异性光扩散膜的制造方法的示意图。
在任意工序1-3中使用的指向性扩散元件301和302只要对从光源300入射的平行光线D赋予指向性即可。
图7中记载了具有指向性的光E以在X方向上大量扩散、在Y方向上几乎不扩散的方式入射到未固化树脂组合物层303。为了得到这样具有指向性的光，例如可以采用如下方法：在指向性扩散元件301和302内含有纵横比高的针状填料，并且使该针状填料以长轴方向沿Y方向延伸存在的方式取向。指向性扩散元件301及302除了使用针状填料的方法以外，还可以使用各种方法。
在此，具有指向性的光E的纵横比优选为2～20。可形成具有与该纵横比大致对应的纵横比的柱状区域。上述纵横比的上限值更优选为10以下，更优选为5以下。纵横比超过20时，有可能产生干涉虹、晃眼。
在任意工序1-3中，通过调整具有指向性的光E的扩展，能够适当地确定所形成的柱状区域的大小(纵横比、短径SA、长径LA等)。例如，在图7(a)、(b)的任一个中，都能够得到本方式的各向异性光扩散膜。在图7(a)和(b)中不同的是，具有指向性的光E的扩展在(a)中较大，而在(b)中较小。柱状区域的大小取决于具有指向性的光E的扩展的大小而不同。
具有指向性的光E的扩展主要依赖于指向性扩散元件301和302的种类以及与未固化树脂组合物层303的距离。随着该距离变短，柱状区域的大小变小，随着该距离变长，柱状区域的大小变大。因此，通过调整该距离，能够调整柱状区域的大小。
<工序1-4：使未固化树脂组合物层固化的工序>
对未固化树脂组合物层进行照射而使未固化树脂组合物层固化的光线需要包含能够使光聚合性化合物固化的波长，通常利用汞灯的以365nm为中心的波长的光。在使用该波段来制作各向异性光扩散膜的情况下，作为照度，优选为0.01mW/cm2～100mW/cm2的范围，更优选为0.1mW/cm2～20mW/cm2。这是因为，如果照度小于0.01mW/cm2，则固化需要长时间，因此生产效率变差，如果超过100mW/cm2，则光聚合性化合物的固化过快而不会发生结构形成，无法表现出目标光学特性。
需要说明的是，光的照射时间没有特别限定，优选为10秒～180秒，更优选为30秒～120秒。通过照射上述光线，能够得到本方式的各向异性光扩散膜。
如上所述，各向异性光扩散膜是通过较长时间地照射低照度的光，在未固化树脂组合物层中形成特定的内部结构而得到的。因此，仅通过这样的光照射，未反应的单体成分残留，有时发粘，在操作性、耐久性方面存在问题。在这样的情况下，可以追加照射1000mW/cm2以上的高照度的光而使残留单体聚合。此时的光照射也可以从层叠有掩模的一侧的相反侧进行。
如上所述，在使未固化树脂组合物层固化时，通过调整对未固化树脂组合物层照射的光的角度，能够使得到的各向异性光扩散膜的散射中心轴成为所期望的散射中心轴。另外，未固化树脂组合物层优选在30℃～100℃的范围内调整。
<<<<各向异性光扩散膜的用途>>>>
各向异性光扩散膜由于视角依赖性改善效果优异，因此可以应用于液晶显示装置、有机EL显示装置、等离子体显示器等所有显示装置。各向异性光扩散膜在容易产生视角依赖性问题的TN方式的液晶中也可以特别优选地使用。
在此，根据本发明，能够提供包含液晶层和各向异性光扩散膜的液晶显示装置。在该情况下，各向异性光扩散膜设置于比液晶层更靠近视觉辨认侧的位置。液晶显示装置可以是TN方式、VA方式、IPS方式等中的任一种。更具体而言，一般的液晶装置具有从显示装置朝向视觉辨认侧按光源、偏振板、带透明电极的玻璃基板、液晶层、带透明电极的玻璃基板、滤色器、偏振板的顺序层叠而成的层结构，另外，还具有适当的功能层，但各向异性光扩散膜可以设置于比液晶层更靠近视觉辨认侧的任一部位。
另外，根据本发明，能够提供包含发光层和各向异性光扩散膜的有机EL显示装置。在该情况下，各向异性光扩散膜设置(层叠)于比发光层(包含与发光层连接的电极)更靠近视觉辨认侧的位置。有机EL显示装置可以是顶部发光方式、底部发光方式中的任一种，另外，在为彩色的有机EL显示装置的情况下，可以是RGB分别涂布方式、彩色滤光片方式中的任一种。另外，有机EL显示也可以进一步多层化。
实施例
<<<实施例>>>
接着，通过实施例和比较例对本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些例子的任何限定。
<各向异性光学膜>
在厚度100μm的PET膜(东洋纺公司制，商品名：A4300)的边缘部整周，使用分配器，用固化性树脂形成高度40～60μm的隔壁。向其中滴加下述的紫外线固化树脂组合物，用另外的PET膜覆盖。
·有机硅-氨基甲酸酯-丙烯酸酯(折射率：1.460，重均分子量：5890)20重量份(RAHN公司制造，商品名：00-225/TM18)
·新戊二醇二丙烯酸酯(折射率：1.450)30重量份(Daicel-Cytec公司制，商品名Ebecryl 145)
·双酚A的EO加成物二丙烯酸酯(折射率：1.536)15重量份(Daicel-Cytec公司制，商品名Ebecryl150)
·丙烯酸苯氧基乙酯(折射率1.518)40重量份(共荣社化学制造，商品名：LightAcrylate PO-A)
·2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮4重量份(BASF公司制造，商品名：Irgacure651)
从UV点光源(Hamamatsu Photonics公司制，商品名：L2859-01)的落射用照射单元对该两面被PET膜夹持的40～60μm的厚度的液膜照射照射强度10～100mW/cm2的平行光线即紫外线。此时，通过改变照射角度、液膜的厚度、UV照度、平行光线照射时的液膜温度等参数，得到具有表1的光学特性的实施例的各向异性光扩散膜1～5和比较例的各向异性光扩散膜6～10。
<各向异性光扩散膜的厚度测定>
对于实施例中得到的各向异性光扩散膜，使用切片机形成截面后，用光学显微镜观察该截面，测定10处的厚度，将这些测定值的平均值作为各向异性光扩散膜的厚度。
<各向异性光扩散膜的散射中心轴角度及直线透过率的测定>
使用如图6所示的能够任意改变光源的投光角、检测器的受光角的变角光度计测角仪(Gensia公司制)，进行表1所示的实施例的各向异性光扩散膜的直线透过率的测定(包括入射角60°时的直线透过率)。在接受来自光源的直行光的位置固定检测器，在其间的样品支架上设置实施例中得到的各向异性光扩散膜。如图6所示，作为旋转轴(V)，使样品旋转，测定与各自的入射光角度对应的直线透过率。通过该评价方法，能够评价以哪个角度范围入射的光会扩散。该旋转轴(V)是与散射中心轴的倾斜方位垂直的各向异性光扩散膜上的线。直线透光率的测定是使用可见度滤光片在可见光区域的波长下进行测定。基于以上那样的测定结果得到的光学分布，求出直线透过率的最大值(最大直线透过率)及最小值(最小直线透过率)并由该光学分布中的被最小值夹着的大致中央部(扩散区域的中央部)求出散射中心轴的角度，汇总于表1。
<入射角0°的光向散射中心轴倾斜方位上的极角60°方向的扩散透过率的测定>
使用变角光度计测角仪(Genecia公司制)，测定表1所示的实施例的各向异性光扩散膜的入射角0°的光向散射中心轴倾斜方位上的极角60°方向的扩散透过率。具体而言，在样品架上设置实施例中得到的各向异性光学膜，在各向异性光扩散膜的一个面的法线方向(入射角＝0°)上配置光源，在另一个面配置检测器。将检测器侧的法线方向设为极角θ＝0°，一边改变检测器的极角一边测定亮度。扩散透过率设为将不使用各向异性光扩散膜时的法线方向(极角θ＝0°)上的亮度设为100％的相对值。将得到的扩散透过率示于表1。
<柱状结构体的纵横比的测定(各向异性光扩散膜的表面观察)>
用光学显微镜观察实施例中得到的各向异性光扩散膜的与柱轴垂直的截面(紫外线照射时的照射光侧)，测定柱状区域中的柱状结构体的长径LA和短径SA。平均长径LA和平均短径SA的计算采用任意20个结构中的平均值。另外，相对于求出的平均长径LA和平均短径SA，算出平均长径LA/平均短径SA作为长径比，汇总于表1。
<各向异性光扩散膜的雾度测定>
使用雾度计NDH-2000(日本电色工业制)，进行实施例中得到的各向异性光扩散膜的雾度测定，汇总于表1。
[表1]
Figure BDA0003843977130000201
<<评价方法>>
对于上述实施例1～5和比较例1～5中制作的各向异性光扩散膜，如下进行评价。
<灰阶反转的评价>
将各向异性光扩散膜以产生液晶显示器的灰阶反转的方位与各向异性光扩散膜a的散射中心轴的倾斜方位所成的角为0°的方式贴合于TN模式的液晶显示器表面。
接着，使用视角测定装置Conometer 80(Westboro公司制)，测定在显示器上分别显示将从白到黑分为11灰阶的灰度时的、相对于显示器的法线方向的极角0～80°范围内的亮度分布。
算出液晶显示器单体中产生灰阶反转的方位的极角80°时的“白亮度/黑亮度”，作为对比度。另外，在液晶显示器单体中产生灰阶反转的方位上，将测定的11灰阶与本来的灰阶发生反转的最小极角设为灰阶反转角度。将其汇总于表2。
在此，在未粘贴各向异性光扩散膜的仅显示器的评价中，对比度为8.0，灰阶反转角度为28°。
<灰阶反转的判定基准>
将灰阶反转角度为65°以上设为◎，将52°以上且小于65°设为○，将小于52°设为×。
<极角80°对比度的判定基准>
将对比度11以上设为◎，将9以上且小于11设为○，将小于9设为×。
[表2]
Figure BDA0003843977130000211
<<评价结果>>
如实施例1～5所示，使用了规定的各向异性光扩散膜的本发明的灰阶反转改善效果、80°时的对比度与比较例1～5相比优异。
在比较例1和3中，入射角60°时的直线透过率高，另外，入射角0°的光的、向散射中心轴的倾斜方位上的极角60°方向的扩散透过率也低，因此，无法使射出灰阶反转后的光的60°方向的光扩散，并且也无法使正确的灰阶的0°方向的光也向极角大的角度扩散。比较例2虽然该扩散透过率充分，但该直线透过率不充分，相反，比较例4和5虽然该直线透过率充分，但该扩散透过率不充分，因此灰阶反转角度均小。
认为本发明通过使用特定的各向异性光扩散膜作为具有特定的扩散特性的扩散介质，能够得到本评价结果。
因此，在将实施例的光扩散膜用于例如TN液晶显示装置的情况下，能够抑制灰阶反转，提高深角度下的对比度，因此即使在通常难以视觉辨认的方位上也能够确保视觉辨认性。

Claims (7)

1.一种各向异性光扩散膜，其特征在于，
其为(入射的光的直线方向的透过光量)/(入射的光的光量)、即直线透过率根据光的入射角而发生变化的各向异性光扩散膜，
所述各向异性光扩散膜具有基体区域和折射率与该基体区域不同的多个柱状区域，
所述各向异性光扩散膜还具有1个散射中心轴，
在所述散射中心轴的倾斜方位上，入射角60°时的直线透过率为10％以下，入射角0°的光向极角60°方向的扩散透过率为0.001％以上。
2.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，
如果将所述各向异性光扩散膜表面法线方向与所述散射中心轴方向所成的极角设为散射中心轴角度，则所述各向异性光扩散膜的散射中心轴角度为20°～60°。
3.根据权利要求1或2所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，
所述各向异性光扩散膜的雾度值为75％以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，
所述各向异性光扩散膜的厚度为15μm～100μm。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的各向异性光扩散膜，其特征在于，
所述各向异性光扩散膜的多个柱状区域构成为从所述各向异性光扩散膜的一个表面朝向另一个表面取向且延伸，
所述各向异性光扩散膜的所述柱状区域的与柱轴垂直的截面中的所述柱状区域的平均长径/平均短径、即所述柱状区域的纵横比小于2。
6.一种液晶显示装置，其特征在于，在比液晶层更靠近视觉辨认侧的位置层叠有权利要求1～5中任一项所述的各向异性光扩散膜。
7.一种有机EL显示装置，其特征在于，在比发光层更靠近视觉辨认侧的位置层叠有权利要求1～5中任一项所述的各向异性光扩散膜。
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