CN116802525A - 各向异性光扩散膜和显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种抑制厚度、成本且具备在具有上下或左右等对称性的2个方位上的视角放大和模糊抑制效果的各向异性光扩散膜。一种各向异性光扩散膜,其为具有基体区域以及作为与基体区域折射率不同的多个柱状结构体的柱状区域的、根据光的入射角度而扩散性发生变化的各向异性光扩散膜,在将各向异性光扩散膜的法线角度设为0°时,在超过0°且小于90°的角度范围具有散射中心轴A和散射中心轴B,在将散射中心轴A的方位角φA设为0°时,散射中心轴B的方位角φB为170°~190°,如果将法线与散射中心轴A所形成的角度设为散射中心轴角度θA,将法线与散射中心轴B所形成的角度设为散射中心轴角度θB,则θB=θA±10°。
Description
技术领域
本发明涉及各向异性光扩散膜和具备各向异性光扩散膜的显示装置。
背景技术
在显示装置中,“视角”为重要的特性之一,如果除去防止窥视等用途,则一般认为视角宽是理想的。作为最具代表性的显示装置之一的LCD的视角放大方法能够大致区分为两种。
第一种为TN、VA、IPS这样的液晶面板的驱动方式、基于光学补偿用目的的相位差膜的使用等“利用液晶面板的内部设计的方法”。
第二种为在特定的液晶面板视觉观察侧表面使用扩散膜等“利用对于液晶面板表面的构件追加的方法”。
虽然“利用液晶面板的内部设计的方法”为基本方法,但是为了针对个别用途、各个使用环境进行最佳化,“利用对于液晶面板表面的构件追加的方法”的方法从生产性方面考虑是有利的。
作为“利用对于液晶面板表面的构件追加的方法”的具体例,例如具有:(1)使用具有专利文献1所示那样的透光性微粒被分散的光扩散层的光扩散膜等“各向同性扩散体”的方法,(2)将专利文献2和3所示那样的微透镜阵列、波透镜膜等“透镜类”配置于液晶面板表面的方法,(3)通过设置专利文献4所示那样的“具有角度依赖性的光控制膜”从而提高视角特性的方法等。
作为“具有角度依赖性的光控制膜”,能够根据入射光的入射角度使直线透射光量发生变化的“具有各向异性和指向性的各向异性光扩散膜”能够放大在特定方位上的视角,光的取向也不急剧,与其它构件的贴合容易,因此能够在显示装置等中被有效地利用。
专利文献5中公开了通过在光的扩散和透射时具有入射角依赖性,在相同膜内具有2个结构区域,从而由能够有效地放大光扩散角度区域的单一层形成的光扩散膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-98526号公报
专利文献2:日本特开平8-166582号公报
专利文献3:日本特开平7-239467号公报
专利文献4:日本特开平7-146404号公报
专利文献5:国际公开WO2014/156420
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1的“各向同性扩散体”由于在全部方位产生视角放大效果,因此即使在要沿特定的方位放大视角的情况下,也存在会向该特定方位外扩散,难以降低在要放大视角的方位处的亮度这样的问题。
专利文献2和3的“透镜类”利用光的折射、反射,因此光的取向变得急剧,由于视角的变化带来的亮度易于骤变、由于其排列、图案结构带来的干扰,存在易于产生炫光、波纹这样的问题。此外,在透镜的凹凸结构处于最表面的情况下,存在由于污染等的附着而效果易于降低这样的问题。进一步,在为了保护凹凸结构,研究其它膜等的贴合的情况下,在利用粘着层进行粘贴时,粘着层会填埋凹凸,产生光学特性会变化的问题,即使不使用粘着层,存在凹凸结构与膜间存在空气层等,透射率会降低的问题。
专利文献4的“具有角度依赖性的光控制膜”相对于光的入射角的雾度率的变化是急剧的,因此存在由视角变化带来的亮度变化变得急剧的问题。
专利文献5的“光扩散膜”在例如TV、数字标牌等用途中,由于几乎不会从上下的大角度去看,因此主要要求在左右的2个方位上的视角放大,在左右2个方位上要放大视角的情况下,通过在厚度方向上分阶段地扩散,从而存在不仅难以左右平衡良好地放大视角,而且在光扩散膜的结构上,厚度会增加、会产生成本这样的问题。
因此,本发明的课题在于提供抑制厚度、成本且在具有上下或左右等对称性的2个方位上的视角放大和模糊抑制成为可能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的性质的各向异性光扩散膜,从而能够解决上述课题,由此完成本发明。即,本发明如下。
本发明涉及一种各向异性光扩散膜,其特征在于,为根据光的入射角度而扩散性发生变化的各向异性光扩散膜;上述各向异性光扩散膜具有基体区域以及作为与上述基体区域折射率不同的多个柱状结构体的柱状区域;在将上述各向异性光扩散膜的法线角度设为0°时,在超过0°且小于90°的角度范围具有散射中心轴A和散射中心轴B;在将上述散射中心轴A的方位角设为0°时,上述散射中心轴B的方位角/>为170°~190°;如果将上述法线与上述散射中心轴A所形成的角度设为散射中心轴角度θA,将上述法线与上述散射中心轴B所形成的角度设为散射中心轴角度θB,则θB=θA±10°。
如果将上述散射中心轴A与法线之间的角度中的极小直线透射率设为TminA,将上述散射中心轴B与法线之间的角度中的极小直线透射率设为TminB,则优选|TminA-TminB|≤5%。
上述散射中心轴角度θA优选为10°~60°。
雾度值优选为40%以上。
上述多个柱状结构体的与取向方向垂直的截面中的短径与长径的长宽比优选小于2。
此外,本发明涉及一种显示装置,其特征在于,包含上述各向异性光扩散膜。
发明的效果
根据本发明,能够提供抑制厚度、成本且具备在具有上下或左右等对称性的2个方位上的视角放大和模糊抑制效果的各向异性光扩散膜。
附图说明
图1为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为表示各向异性光扩散膜的表面结构的俯视图。
图3为表示各向异性光扩散膜的例子的示意图。
图4为用于说明各向异性光扩散膜中的散射中心轴的三维极坐标表示。
图5为表示各向异性光扩散膜中的光学曲线的一例的图。
图6为表示各向异性光扩散膜的直线透射光量的测定方法的示意图。
图7为表示各向异性光扩散膜中的散射中心轴A与散射中心轴B的关系的示意图。
图8为表示利用任意工序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,对于一般的各向异性光扩散膜(仅具有1个散射中心轴角度的各向异性光扩散膜)的结构等进行说明。
接着,对于本发明涉及的各向异性光扩散膜(具有2个散射中心轴角度的各向异性光扩散膜)的结构、物性、制造方法、用途等进行说明。
<<<<1.一般的各向异性光扩散膜>>>>
各向异性光扩散膜是指根据光的入射角而直线透射率((入射的光的直线方向的透射光量)/(入射的光的光量))发生变化的、具有光学各向异性的膜。即,对于各向异性光扩散膜的入射光,预定的角度范围的入射光维持直线性而透射,其它角度范围的入射光显示扩散性。
例如,作为图1所示的一例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,其它入射角时,没有显示扩散性,显示直线透射性。
各向异性光扩散膜具有基体区域以及作为与基体区域折射率不同的多个柱状结构体的柱状区域。此外,各向异性光扩散膜所包含的多个柱状结构体通常,从各向异性光扩散膜的一表面开始向另一表面进行取向并且延伸而构成(参照图3)。
柱状结构体的长度没有特别限定,可以为从各向异性光扩散膜的一表面开始贯通至另一表面的长度,也可以为从一表面开始而没有到达另一表面的长度。
各向异性光扩散膜所包含的多个柱状结构体的、与柱轴垂直的截面的形状能够成为具有短径和长径的形状。
柱状结构体的截面形状没有特别限定,例如,能够成为圆形、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,能够将多边形内的最短的长度设为短径,将最长的长度设为长径。图2表示从各向异性光扩散膜的表面方向观察的多个柱状结构体。图2中,LA表示长径,SA表示短径。
图2(a)表示柱状结构体的长宽比为2~20的各向异性光扩散膜的一例。
此外,图2(b)表示柱状结构体的长宽比为1以上且小于2的各向异性光扩散膜的一例,在长宽比为1的情况下,LA=SA。
在长宽比为1以上且小于2的情况下,在照射与柱状结构体的轴方向平行的光的情况下,其透射光各向同性地扩散(参照图3(a))。另一方面,在长宽比为2~20的情况下,在同样地照射与轴方向平行的光的情况下,具有与长宽比相应的各向异性并扩散(参照图3(b))。
柱状结构体的短径和长径能够利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,对于任意地选择的20个柱状结构体计测各自的短径、长径,采用它们的平均值。
这里,折射率不同只要是入射至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上发生反射的程度地具有差异即可,没有特别限定,例如,基体区域与柱状区域的折射率的差只要为0.001以上即可。
通过调整柱状区域的、相对于各向异性光扩散膜的法线方向的倾斜角度,从而能够调整后述的散射中心轴角度。
<<<1-1.散射中心轴>>>
在具有散射中心轴的各向异性光扩散膜中,散射中心轴与多个柱状结构体的取向方向(延伸方向)通常处于平行的关系。需要说明的是,散射中心轴与多个柱状结构体的取向方向平行只要满足折射率定律(Snell定律)即可,不需要严格地平行。
Snell定律是指,在从折射率n1的介质对于折射率n2的介质的界面入射光的情况下,该入射光角度θ1与折射角θ2之间,成立n1sinθ1=n2sinθ2的关系。例如,如果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)成为约19°,但是这样即使入射光角度与折射角不同,只要满足Snell定律,则在本发明中,也包含于平行的概念内。
接下来,一边参照图4,一边对于各向异性光扩散膜中的散射中心轴P更详细地说明。图4为用于说明各向异性光扩散膜中的散射中心轴P的三维极坐标表示。
散射中心轴是指在使向各向异性光扩散膜的入射光角度发生变化时,光扩散性以该入射光角度为界限,与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射光量,作为绘制各个入射光角度的算出的直线透射率的图谱的光学曲线(作为一例为图5)中的直线透射率极小值间所夹持的大致中央部(扩散区域的中央部)的角度。
散射中心轴根据图4所示那样的三维极坐标表示,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,则能够通过极角θ与方位角来表达。
这里,能够将各向异性光扩散膜的法线(图4所示的z轴)与柱状区域所形成的极角θ(0°≤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,从而能够将多个柱状结构体的轴方向的角度调整至所期望的范围。
<<<1-2.光学曲线>>>
如图5所示那样,各向异性光扩散膜具有根据入射光角度而直线透射率发生变化的光扩散性的入射光角度依赖性。这里,如图5那样,将显示光扩散性的入射光角度依赖性的曲线以下称为“光学曲线”。
光学曲线例如能够如下那样操作来制作。
如图6所示那样,将各向异性光扩散膜配置于光源1与检测器2之间。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°。此外,各向异性光扩散膜以将直线V作为旋转轴,能够使其任意地旋转的方式来配置,固定有光源1和检测器2。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),一边使样品表面的直线V作为旋转轴使角度发生变化一边对样品进行直射透射,测定进入检测器2的直线透射光量(该直线V为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)。然后,由该直线透射光量算出直线透射率,基于角度对直线透射率进行绘图,制作光学曲线。
光学曲线没有直接表现光扩散性,但是通过直线透射率的降低,从而相反地解释为扩散透射率增大,则可以说大致显示光扩散性。
通常的各向同性的光扩散膜中,显示将0°附近的入射光角度作为峰的山型的光学曲线。
各向异性光扩散膜中,例如,如果使散射中心轴角度为0°(图5),则显示谷型的光学曲线,即,以0°附近的入射光角度,直线透射率变小,随着入射光角度(的绝对值)变大,直线透射率变大。
这样,各向异性光扩散膜具有这样的性质:在靠近散射中心轴的入射光角度范围内入射光被强烈地扩散,在其以上的入射光角度范围内,扩散变弱,直线透射率变高。
在散射中心轴角度为0°以外的情况下,以散射中心轴角度附近的入射光角度,直线透射率变小的方式光学曲线发生移动(光学曲线的谷部向散射中心轴角度侧移动)。
<<<1-3.直线透射率>>>
如图5所示那样,将以直线透射率成为最大的入射角入射至各向异性光扩散膜的光的直线透射率称为最大直线透射率。
如图5所示那样,将以直线透射率成为最小的入射角入射至各向异性光扩散膜的光的直线透射率称为最小直线透射率。
如图5所示那样,将对应于最大直线透射率与最小直线透射率的中间值的直线透射率的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设为“扩散宽度”),将除此以外的入射光角度范围称为非扩散区域(透射区域)。
<<<1-4.雾度值>>>
各向异性光扩散膜的雾度值(总雾度)为表示各向异性光扩散膜的扩散性的指标。如果雾度值变大,则各向异性光扩散膜的扩散性变高。
雾度值的测定方法没有特别限定,能够利用公知的方法进行测定。例如,能够通过JIS K7136-1:2000“塑料-透明材料的雾度的求法”来测定。
<<<<2.本发明涉及的各向异性光扩散膜>>>>
以下,对于本发明涉及的各向异性光扩散膜进行说明。在以下说明中,在不存在矛盾的范围内,能够全部适用在上述一般的各向异性光扩散膜中说明的事项。
<<<2-1.本发明涉及的各向异性光扩散膜的结构>>>
本发明涉及的各向异性光扩散膜在1层内具有第1柱状区和第2柱状区域域;该第1柱状区由相对于各向异性光扩散膜的法线方向以某一方向倾斜的多个柱状结构体形成;该第2柱状区域由相对于各向异性光扩散膜的法线方向以与第1柱状区域的其它方向倾斜的多个柱状结构体形成,与第1柱状区域延伸方向不同。
本发明涉及的各向异性光扩散膜由于具有这样的构成,因此作为基于第1柱状区域的第1散射中心轴(散射中心轴A)以及基于第2柱状区域的第2散射中心轴(散射中心轴B),在1层内具有2个散射中心轴(参照图7(1))。
<<2-1-1.散射中心轴A和散射中心轴B的位置关系>>
这里,在本发明涉及的各向异性光扩散膜中,第1柱状区域和第2柱状区域都从各向异性光扩散膜的一表面开始向着另一表面,相对于各向异性光扩散膜的法线方向,具有倾斜的结构。因此,“散射中心轴A与散射中心轴B的位置关系”与“使散射中心轴B在各向异性光扩散膜的法线周围180°旋转的情况下的散射中心轴A与散射中心轴B的位置关系”是不同的。
因此,在本发明中,散射中心轴A和B的位置关系通过上述极角θ和方位角来表示。
一边参照图7,一边对于散射中心轴A和散射中心轴B的位置关系进行具体地说明。
如图7(1)所示那样,在本发明中,将相对于各向异性光扩散膜的表面的法线方向设为Z轴时,将散射中心轴A设为位于X轴上的轴,将其方位角(图7(1)中,3点的方向)设为0°。
进一步,如图7(2)所示那样,从散射中心轴A投影于X-Y平面(各向异性光扩散膜的表面方向的平面)的线与从散射中心轴B投影于X-Y平面的线所成的角度为170°~190°,更优选为175°~185°,进一步优选为180°(图7(2)表示优选例)。如果使/>为这样的范围,从而各向异性光扩散膜的具有上下或左右等对称性的2个方位上的视角放大变得优异。
本发明涉及的各向异性光扩散膜在将各向异性光扩散膜的法线方向的角度设为0°时,在超过0°且小于90°(优选为10°~60°,更优选为20°~45°)的角度范围具有2个散射中心轴。即,如图7(3)所示那样,在将各向异性光扩散膜的法线与散射中心轴A所形成的角度设为散射中心轴角度θA,将各向异性光扩散膜的法线与散射中心轴B所形成的角度设为散射中心轴角度θB的情况下,θA和θB满足超过0°且小于90°的关系。
进一步,θB=θA±10°(优选为θB=θA±5°,更优选为θB=θA±3°)。
根据本发明,通过在一层各向异性光扩散膜内部,存在满足上述关系的2个散射中心轴(散射中心轴A和散射中心轴B),从而成为一边抑制厚度,一边具有优异的光学特性的各向异性光扩散膜,能够使在上下或左右等具有对称性的2个方位上的视角放大成为可能。
<<2-1-2.柱状区域>>
如上述那样,在本发明涉及的各向异性光扩散膜中,存在构成散射中心轴A的第1柱状区域以及构成散射中心轴B的第2柱状区域这样的延伸方向不同的2个柱状区域。
以下,关于第1柱状区域所包含的多个柱状结构体和第2柱状区域所包含的多个柱状结构体,描述共同的结构(短径、长径、长宽比)。第1柱状区域所包含的多个柱状结构体的结构与第2柱状区域所包含的多个柱状结构体的结构可以相同也可以不同。
本发明的第1柱状区域和第2柱状区域由于从2个不同的角度照射光,使树脂固化而得,因此通过变更各自的光的照射条件,从而能够单独地调整第1柱状区域所包含的多个柱状结构体的结构与第2柱状区域所包含的多个柱状结构体的结构。
<2-1-2-1.短径>
柱状结构体的短径的平均值(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,柱状结构体的平均短径优选为5.0μm以下,更优选为4.0μm以下,进一步优选为3.0μm以下。这些柱状结构体的短径的下限值和上限值能够适当组合。
<2-1-2-2.长径>
柱状结构体的长径的平均值(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,柱状结构体的平均长径优选为100μm以下,更优选为50μm以下,进一步优选为30μm以下。这些柱状结构体的长径的下限值和上限值能够适当组合。
<2-1-2-3.长宽比>
柱状结构体的平均长径相对于平均短径的比(平均长径/平均短径),即,长宽比优选为1~20,更优选小于2。
为了进一步提高本发明的效果,在第1柱状区域所包含的多个柱状结构体与第2柱状区域所包含的多个柱状结构体中,长宽比的比优选为1:2~2:1,更优选为2:3~3:2,进一步优选为9:10~10:9。
<<2-1-3.厚度>>
各向异性光扩散膜的厚度优选为15μm~100μm,更优选为30μm~80μm。通过成为这样的范围,从而能够降低材料费、UV照射所需要的费用等制造成本的同时,使视觉依赖性改善效果变得充分。
<<<2-2.各向异性光扩散膜的物性>>>
<<2-2-1.直线透射率>>
本发明涉及的各向异性光扩散膜具有2个散射中心轴。因此,在本发明涉及的各向异性光扩散膜的光学曲线中,存在与散射中心轴A对应的入射光角度范围内的直线透射率以及与散射中心轴B对应的入射光角度范围内的直线透射率。
<<2-2-2.极小直线透射率>>
本发明涉及的各向异性光扩散膜中,作为散射中心轴A与各向异性光扩散膜的法线之间的角度中的极小直线透射率TminA和散射中心轴B与各向异性光扩散膜的法线之间的角度中的极小直线透射率TminB之差的绝对值的|TminA﹣TminB|为5%以下,优选为3%以下,更优选为1%以下。通过这样,从而各向异性光扩散膜的对称性提高,具有上下或左右等对称性的2个方向上的视角放大能够成为可能。
<<2-2-3.最大直线透射率>>
本发明涉及的各向异性光扩散膜的最大直线透射率优选为50%以下,更优选为30%以下。通过这样,从而各向异性光扩散膜的对称性提高,具有上下或左右等对称性的2个方位上的视角放大能够成为可能。
直线透射率能够通过各向异性光扩散膜的材料的折射率(使用多种树脂的情况下,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。例如,存在这样的倾向,即,进行UV照射时,涂膜的膜厚变厚,涂膜的温度变高,使用多种树脂的情况下的折射率差越大,则直线透射率越减少。
<<2-2-4.雾度值>>
各向异性光扩散膜的雾度值优选为40%以上,更优选为50%以上。通过成为这样的范围,从而能够进一步提高本发明的效果。
雾度值能够通过各向异性光扩散膜的材料的折射率(使用多种树脂的情况下,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。例如,存在这样的倾向,即,进行UV照射时,照射角度接近涂膜的法线方向,涂膜的层厚变厚,涂膜的温度变高,使用多种树脂的情况下的折射率差越大,则雾度值越增加。
<<<2-3.各向异性光扩散膜的制造方法>>>
以下,对于各向异性光扩散膜的制造方法进行说明。
<<2-3-1.原料>>
关于各向异性光扩散膜的原料,以(1)光聚合性化合物、(2)光引发剂、(3)配合量、其它任意成分的顺序进行说明。
<2-3-1-1.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以及光引发剂构成,为通过照射紫外线和/或可见光线从而聚合、固化的材料。
这里,形成各向异性光扩散膜的材料即使为1种,通过形成密度的高低差,从而产生折射率差。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、固化材料向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。另外,(甲基)丙烯酸酯是指可以为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的任一者。
自由基聚合性化合物主要在分子中含有1个以上的不饱和双键,因此具体而言,可举出以环氧丙烯酸酯、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被称呼的丙烯酸低聚物、2-乙基己基丙烯酸酯、异戊基丙烯酸酯、丁氧基乙基丙烯酸酯、乙氧基二甘醇丙烯酸酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、四氢糠基丙烯酸酯、异降冰片烷基丙烯酸酯、2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基邻苯二甲酸、二环戊烯基丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、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,也可以多种混合使用。需要说明的是,同样地也能够使用甲基丙烯酸酯,但是一般而言,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,能够使用分子中具有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,可举出2-乙基己基二甘醇缩水甘油基醚、联苯基的缩水甘油基醚、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基醚类、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基醚类、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基醚类、六氢邻苯二甲酸的缩水甘油基酯、二聚酸的二缩水甘油基酯等缩水甘油基酯类。
作为具有环氧基的化合物,进一步也可举出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-氧杂-3,4-环氧)环己烷-间-二烷、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,但不限定于此。
作为具有乙烯基醚基的化合物,可举出例如,二甘醇二乙烯基醚、三甘醇二乙烯基醚、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,但不限定于此。需要说明的是,乙烯基醚化合物通常为阳离子聚合性,但是还能够通过与丙烯酸酯进行组合而自由基聚合。
另外,作为具有氧杂环丁烷基的化合物,能够使用1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、3-乙基-3-(羟基甲基)-氧杂环丁烷等。
需要说明的是,以上阳离子聚合性化合物可以以各单体使用,可以多种混合使用。上述光聚合性化合物不限定于上述化合物。
此外,为了产生充分的折射率差,在上述光聚合性化合物中,为了谋求低折射率化,可以导入氟原子(F),为了谋求高折射率化,可以导入硫原子(S)、溴原子(Br)、各种金属原子。进一步,如日本特表2005-514487号公报所公开那样,向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形成的超微粒的表面上导入有丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基等光聚合性官能团的功能性超微粒也是有效的。
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着其结构(主要是醚键)而取向,聚合、固化,形成低折射率区域、高折射率区域或者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,从而易于使柱状结构体倾斜,在正面方向上的聚光性提高。需要说明的是,低折射率区域相当于柱状区域或基体区域的任一方,另一方相当于高折射率区域。
在低折射率区域中,作为具有有机硅骨架的光聚合性化合物的固化物的有机硅树脂优选相对增多。由此,能够易于使散射中心轴进一步倾斜,因此在正面方向上的聚光性提高。有机硅树脂与不具有有机硅骨架的化合物相比,大量含有硅(Si),因此将该硅作为指标,使用EDS(能量分散型X射线分光器),从而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,可举出环氧基、氧杂环丁烷基等。这些官能团的种类和数目没有特别限制,官能团越多,则交联密度越高,易于产生折射率的差,因此优选,由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有时由于其结构而与其它化合物的相容性不充分,在这样的情况下,能够氨基甲酸酯化而提高相容性。在本方式中,适合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)优选处于500~50,000的范围内。更优选为2,000~20,000的范围。通过使重均分子量处于上述范围内,从而发生充分的光固化反应,各向异性光扩散膜的各各向异性光扩散膜内所存在的有机硅树脂变得易于取向。伴随着有机硅树脂的取向,易于使散射中心轴倾斜。
作为有机硅骨架,例如,相当于下述通式(1)所示的骨架。通式(1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地具有甲基、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
如果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,形成各向异性光扩散膜,则易于使低折射率区域与高折射率区域分离而形成,各向异性的程度增强,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,能够使用热塑性树脂、热固性树脂,还能够将它们并用。
作为光聚合性化合物,能够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(然而,为不具有有机硅骨架的光聚合性化合物)。
作为热塑性树脂,可举出聚酯、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、丙烯酸系树脂及其共聚物、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,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,从而成型为各向异性光扩散膜。
作为热固性树脂,可举出环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、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,通过利用紫外线使具有有机硅骨架的光聚合性化合物固化之后,适当加热,从而使热固性树脂固化以成型各向异性光扩散膜。
作为不具有有机硅骨架的化合物,最优选为光聚合性化合物,低折射率区域与高折射率区域易于分离,使用热塑性树脂的情况下不需要溶剂且不需要干燥过程,不需要热固性树脂那样的热固化过程等,生产性优异。
<2-3-1-2.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、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、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二苯基氧化膦等。另外,这些化合物可以以各单体使用,可以多种混合使用。
阳离子聚合性化合物的光引发剂为通过光照射而产生酸,通过该产生的酸,能够使上述阳离子聚合性化合物聚合的化合物,一般而言,适合使用鎓盐、金属茂配位化合物。
作为鎓盐,使用重氮鎓盐、锍盐、碘鎓盐、鏻盐、硒盐等,这些抗衡离子使用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-苯基硫代苯基)二苯基锍六氟锑酸盐、(4-苯基硫代苯基)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、三苯基硒六氟磷酸盐、(η5-异丙基苯)(η5-环戊二烯基)铁(II)六氟磷酸盐等,但不限定于此。另外,这些化合物可以以各单体使用,可以多种混合使用。
光引发剂以相对于光聚合性化合物100质量份,优选为0.01~10质量份,更优选为0.1~7质量份,进一步优选为0.1~5质量份程度得以配合。这是因为,小于0.01质量份时,光固化性降低,超过10质量份而配合的情况下,仅仅表面固化,导致内部的固化性会降低的缺陷、着色、柱状结构的形成的阻碍。
<2-3-1-3.其它成分>
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,但是在溶解性差的情况下,还能够使用使光引发剂预先以高浓度溶解于极少量的溶剂而得的产物。作为这样的溶剂,进一步优选为光聚合性,具体而言,可举出碳酸丙烯酯、γ-丁内酯等。此外,为了提高光聚合性,还能够添加公知的各种染料、敏化剂。进一步,为了调整聚合速度,还能够添加阻聚剂等。
进一步,还能够将能够使光聚合性化合物进行加热而固化的热固化引发剂与光引发剂一起并用。在该情况下,能够期待在光固化之后通过进行加热,从而进一步促进光聚合性化合物的聚合固化,制成完全的物质。还能够使光聚合性化合物单独或多种混合的组合物进行固化,形成各向异性光扩散膜。
还能够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进行固化,从而形成各向异性光扩散膜。
作为这里能够使用的高分子树脂,可举出丙烯酸系树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚氨基甲酸酯树脂、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。这些高分子树脂与光聚合性化合物需要在光固化前具有充分的相容性,但是为了确保该相容性,还能够使用各种有机溶剂、增塑剂等。
在作为光聚合性化合物使用丙烯酸酯的情况下,作为高分子树脂从丙烯酸系树脂中进行选择从相容性方面考虑是优选的。
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处于15:85~85:15的范围内。更优选为30:70~70:30的范围。通过成为该范围,从而低折射率区域与高折射率区域的相分离易于进行,同时,柱状结构体变得易于倾斜。如果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,则相分离会难以进行,柱状结构体难以倾斜。
如果作为具有有机硅骨架的光聚合性化合物使用有机硅-氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯,则与不具有有机硅骨架的化合物的相容性提高。由此,即使增大材料的混合比率,也能够使柱状结构体倾斜。
作为调制包含光聚合性化合物的组合物时的溶剂,能够使用例如乙酸乙酯、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。
<<2-3-2.制造工艺>>
接下来,对于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涂料涂布于透明PET膜那样的适当的基体上,设置成片状,根据需要进行干燥,成膜,从而设置未固化树脂组合物层。通过对该未固化树脂组合物层上照射光,从而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工序。
(1)工序1-1:将未固化树脂组合物层设置于基体上的工序
(2)工序1-2:从光源获得平行光线的工序
(3)任意工序1-3:获得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
如上述那样,本发明涉及的各向异性光扩散膜具有2个散射中心轴(散射中心轴A和散射中心轴B)。通过使照射于未固化树脂组合物层的光线为来自2个方向的照射,从而以对应各光线的照射方向的形式,散射中心轴A和散射中心轴B得以延伸。通过变更光线的照射角度以外的条件,从而能够使第1柱状区域所包含的柱状结构体的结构与第2柱状区域所包含的柱状结构体的结构成为不同性质的结构。
此外,还能够通过在光线的进路上配置棱镜片,将光线分割成2个方向并照射,从而成为来自2个方向的照射。在这样地使用了棱镜透镜的制造方法的情况下,除了光线的照射角度不同以外,相同性质的光线从2个方向得以照射,能够使第1柱状区域的多个柱状结构体与第2柱状区域的多个柱状结构体除了倾斜方向以外,成为大致相同的结构体。
<2-3-2-1.工序1-1:将未固化树脂组合物层设置于基体上的工序>
作为将包含光聚合性化合物的涂料在基体上,片状地设置未固化树脂组合物层的方法应用通常的涂覆方式、印刷方式。具体而言,能够使用气刀涂布、棒式涂布、刮片涂布、刮刀涂布、反转涂布、转移辊涂布、凹版辊涂布、吻涂、浇铸涂布、喷射涂布、狭缝涂布、压延涂布、坝涂、浸渍涂布、模头涂布等涂布、凹版印刷等凹版印刷、网版印刷等孔版印刷等印刷等。在涂料为低粘度的情况下,还能够在基体的周围设置一定高度的堤,向由该堤包围的内部浇铸涂料。
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结构体,还能够在未固化树脂组合物层的光照射侧密合来层叠使光的照射强度局部地变化的掩模。
作为掩模的材质,由于使碳等光吸收性的填料分散于基体中,因此入射光的一部分被碳吸收,但是优选为除此以外的入射光能够充分地透射那样地构成。作为这样的基体,可以包括PET、TAC、PVAc、PVA、丙烯酸、聚乙烯等透明塑料、玻璃、石英等无机物、在这些基体的片中包含用于控制紫外线透射量的图案、包含吸收紫外线的颜料的基体。
在不使用这样的掩模的情况下,通过在氮气气氛下进行光照射,从而还能够防止未固化树脂组合物层的氧阻碍。此外,即使仅将通常的透明膜层叠于未固化树脂组合物层上,在防止氧阻碍、促进柱状区域的形成上来说是有效的。在介由这样的掩模、透明膜的光照射中,在包含光聚合性化合物的涂料中,产生与该照射强度相应的光聚合反应,因此易于产生折射率分布,对于本方式涉及的各向异性光扩散膜的制作而言是有效的。
<2-3-2-2.工序1-2:从光源获得平行光线的工序>
作为光源,通常使用短弧的紫外线发生光源,具体而言,能够使用高压水银灯、低压水银灯、金属卤化物灯、氙灯等。此时,需要获得与所期望的散射中心轴平行的光线,这样的平行光线例如能够配置点光源,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尔透镜等光学透镜来获得,除此以外,在光源的背后配置反射镜,在预定的方向上是作为点光源的光出射那样等来获得。
<2-3-2-3.任意工序1-3:获得具有指向性的光线的工序>
任意工序1-3为使平行光线入射至指向性扩散元件,获得具有指向性的光线的工序。图8为表示利用任意工序1-3的本发明的各向异性光扩散膜的制造方法的示意图。
任意工序1-3所使用的指向性扩散元件301和302只要对于从光源300入射的平行光线D赋予指向性即可。
图8中记载了具有指向性的光E以在X方向上大量扩散、在Y方向上几乎没有扩散的方式,入射至未固化树脂组合物层303。为了获得这样具有指向性的光,例如,能够采用在指向性扩散元件301和302内含有长宽比大的针状填料的同时,使该针状填料在Y方向上长轴方向延伸那样取向的方法。指向性扩散元件301和302除了使用针状填料的方法以外,能够使用各种方法。
这里,具有指向性的光E的长宽比优选为2~20。形成具有与该长宽比几乎对应的长宽比的柱状区域。上述长宽比的上限值更优选为10以下,进一步优选为5以下。长宽比超过20时,有产生干扰虹、炫光的担忧。
任意工序1-3中,通过调整具有指向性的光E的宽度,从而能够适当确定形成的柱状区域的大小(长宽比、短径SA、长径LA等)。例如,图8(a)、(b)的任一者中,能够获得本方式的各向异性光扩散膜。图8的(a)与(b)的不同在于,具有指向性的光E的宽度在(a)中大,与此相对,在(b)中小。取决于具有指向性的光E的宽度的大小,柱状区域的大小不同。
具有指向性的光E的宽度主要取决于指向性扩散元件301和302的种类以及与未固化树脂组合物层303的距离。随着缩短该距离,柱状区域的大小变小,随着增长该距离,柱状区域的大小变大。因此,通过调整该距离,从而能够调整柱状区域的大小。
<2-3-2-4.工序1-4:使未固化树脂组合物层固化的工序>
向未固化树脂组合物层照射并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,通常利用以水银灯的365nm为中心的波长的光。在使用该波长带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发生结构形成,不能表现出目标的光学特性。
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。
如上述那样,通过使照射的光线成为来自2个方向的照射,从而能够获得本发明涉及的各向异性光扩散膜。
各向异性光扩散膜如上述那样,为通过比较长时间照射低照度的光,从而在未固化树脂组合物层中形成特定的内部结构而得的各向异性光扩散膜。因此,仅仅这样的光照射时,有时未反应的单体成分会残存,产生发粘而操作性、耐久性具有问题。在这样的情况下,能够追加照射1000mW/cm2以上的高照度的光,使残存单体聚合。此时的光照射可以从层叠有掩模一侧的相反侧来进行。
如上述那样,在使未固化树脂组合物层固化时,通过调整照射至未固化树脂组合物层的光的角度,从而能够使所得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。
<<<<2-4.各向异性光扩散膜的用途>>>>
各向异性光扩散膜的视角依赖性改善效果优异,因此能够适用于液晶显示装置、有机EL显示装置、等离子体显示器等所有显示装置。
各向异性光扩散膜特别优选能够用于视角依赖性的问题易于发生的TN方式的液晶。
这里,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,各向异性光扩散膜与液晶层相比设置在视觉观察侧。液晶显示装置可以为TN方式、VA方式、IPS方式等的任一者。更具体而言,一般的液晶装置从显示装置朝向视觉观察侧,具有以光源、偏振片、玻璃基板、透明电极膜、液晶层、透明电极膜、滤色器、玻璃基板、偏振片的顺序被层叠的层结构,此外,进一步具有适当的功能层,但是各向异性光扩散膜可以设置于与液晶层相比成为视觉观察侧的任一处。
此外,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,各向异性光扩散膜与发光层(包含与发光层连接的电极。)相比设置(被层叠)于视觉观察侧。有机EL显示装置可以为顶部发光方式、底部发光方式等的任一方式,此外,在彩色的有机EL显示装置的情况下,可以为RGB分涂方式、滤色器方式等任一方式。此外,有机EL显示装置可以被进一步多层化。
实施例
<<<实施例>>>
接下来,通过实施例和比较例,进一步具体地说明本发明,但是本发明并不受这些例子的任何限定。
<<各向异性光扩散膜和各向异性光扩散膜层叠体的制作>>
在厚度100μm的PET膜(东洋纺公司制,商品名:A4300)的缘部整周,使用分配器,利用固化性树脂形成高度30μm或60μm的隔板。在其中滴加下述的包含紫外线固化的光聚合性化合物的涂料,利用其它PET膜进行了覆盖。
·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,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Ebecryl145)
·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)
·苯氧基乙基丙烯酸酯(折射率1.518)40重量份(共荣公司化学制,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,商品名:Irgacure651)
<具有2个散射中心轴的各向异性光扩散膜的制作>
对于将两面用PET膜夹持的60μm的厚度的液膜,从UV点光源(浜松Photonics公司制,商品名:L2859-01)的落射用照射单元,照射照射强度10mW/cm2~100mW/cm2的作为平行光线的紫外线。此时,在光源与液膜之间设置棱镜片,将平行光线分割为2个方向,以2个方向的平行光线的方位角180°进行了照射。
通过变更液膜的厚度、UV照度、平行光线照射时的液膜温度等参数,从而获得了具有表1的特性的具有2个散射中心轴的各向异性光扩散膜1~5。
需要说明的是,2个散射中心轴在通过直线透射光量的测定制作光学曲线时(之后测定详细说明),以光扩散性具有大致对称性的入射光角度,获得与0°相比位于正侧的角度(直线透射率极小值间所夹持的大致中央部(扩散区域的中央部)的角度)作为散射中心轴A的散射中心轴角度θA,获得与0°相比位于负侧的角度作为散射中心轴B的散射中心轴角度θB。
此外,所得的各各向异性光扩散膜的方位角利用直线透射光量的测定,在图6所示的配置中,将散射中心轴A的方位角设为0°,且每隔1°,从图6的配置,使各各向异性光扩散膜进行旋转(显示图6的旋转的圆状的两箭头成为垂直的旋转,然而,直线V保持不动),制作每个旋转角度各自的光学曲线时,如果将在各图形状中确认到散射中心轴角度附近的直线透射率的拐点(変曲)的图的旋转角度设为散射中心轴B的方位角/>则方位角/>都为180°。这与2个方向的平行光线的方位角一致。
需要说明的是,以下,为了区别,将制作的各向异性光扩散膜的光线照射侧面称为“照射表面”,将相反侧面称为“背面”。
<具有1个散射中心轴的各向异性光扩散膜的制作>
对于将两面用PET膜夹持的30μm的厚度的液膜,从UV点光源(浜松Photonics公司制,商品名:L2859-01)的落射用照射单元,照射照射强度10mW/cm2~100mW/cm2的作为平行光线的紫外线。通过变更照射角度、液膜的厚度、UV照度、平行光线照射时的液膜温度等参数,从而获得了具有表1的特性的具有1个散射中心轴的各向异性光扩散膜6~8。
<具有2个散射中心轴的各向异性光扩散膜层叠体的制作>
准备2张各向异性光扩散膜6,以使2张的散射中心轴彼此不同的方式,将倾斜方位错开180°,介由5μm的厚度的透明粘贴进行层叠,获得了具有2个散射中心轴的各向异性光扩散膜层叠体1。此时,在各向异性光扩散膜6的照射表面上介由透明粘贴,层叠第2个各向异性光扩散膜6的背面。
需要说明的是,以下,为了区别,将作为构成制作的各向异性光扩散膜层叠体的各向异性光扩散膜的露出面的照射表面侧称为“层叠体表面”,将作为构成各向异性光扩散膜层叠体的各向异性光扩散膜的露出面的背面侧称为“层叠体背面”。
此外,在构成各向异性光扩散膜层叠体的各向异性光扩散膜内,具有层叠体表面的各向异性光扩散膜的散射中心轴以散射中心轴A计,具有散射中心轴角度θA,具有层叠体背面的各向异性光扩散膜的散射中心轴以散射中心轴B计,具有散射中心轴角度θB。
接着,各向异性光扩散膜7和8也进行与利用各向异性光扩散膜7的各向异性光扩散膜层叠体1制作同样的制法,分别获得了各向异性光扩散膜层叠体2和3。包含特性,显示于表1。
<<特性测定>>
特性测定按照以下方法。
<厚度>
对于由实施例获得的各向异性光扩散膜和各向异性光扩散膜层叠体,使用测微计(Mitutoyo公司制)进行了测定。测定值为将在包含制作的各向异性光扩散膜和各向异性光扩散膜层叠体的平面中的4个角附近以及平面中的中央附近的1处的合计5处所测定的值的平均值设为厚度。
<直线透射率、散射中心轴角度>
使用图6所示那样的能够将光源的投光角、检测器的受光角任意地可变的变角光度计测角光度计(Genesia公司制),进行由实施例获得的各向异性光扩散膜和各向异性光扩散膜层叠体的直线透射光量的测定。在接受来自光源的直进光的位置固定检测器,在其间的样品固定件上放置由实施例获得的各向异性光扩散膜和各向异性光扩散膜层叠体。需要说明的是,该直线V以成为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的方式配置。
此外,以使来自光源的光的入射侧在各向异性光扩散膜中为照射表面侧,在各向异性光扩散膜层叠体中为层叠体表面侧,且具有层叠体表面的各向异性光扩散膜的散射中心轴角度θA成为正的值的方式进行了设置。
如图6所示那样,将直线V作为旋转轴以使样品旋转,测定与各个入射光角度相对应的直线透射光量,算出直线透射率,基于角度绘制直线透射率,制作光学曲线。通过该评价方法,从而能够评价在怎样的角度的范围内被入射的光进行扩散。直线透射光量的测定使用可见度过滤器,在可见光区域的波长进行了测定。
基于以上那样的测定的结果而得的光学曲线,获得了作为直线透射率的最大值的最大直线透射率以及在该最大直线透射率时的入射光角度。
此外,具有2个散射中心轴的各向异性光扩散膜时,以光扩散性为具有大致对称性的入射光角度,将位于与0°相比正侧的角度(直线透射率极小值间所夹持的大致中央部(扩散区域的中央部)的角度)作为散射中心轴A的散射中心轴角度θA而获得,将位于与0°相比负侧的角度(直线透射率极小值间所夹持的大致中央部(扩散区域的中央部)的角度)作为散射中心轴B的散射中心轴角度θB而获得。
进一步,具有1个散射中心轴的各向异性光扩散膜时,将光扩散性具有大致对称性的入射光角度(直线透射率极小值间所夹持的大致中央部(扩散区域的中央部)的角度)作为散射中心轴A的散射中心轴角度θA而获得。
而且,具有2个散射中心轴的各向异性光扩散膜时,获得散射中心轴A与各向异性光扩散膜平面法线之间的角度中的极小直线透射率TminA以及散射中心轴B与各向异性光扩散膜平面法线之间的角度中的极小直线透射率TminB,算出|TminA﹣TminB|。
进一步,具有1个散射中心轴的各向异性光扩散膜时,获得散射中心轴与各向异性光扩散膜平面法线之间的角度中的极小直线透射率作为TminA。
<柱状结构体的长宽比>
将由实施例获得的各向异性光扩散膜和各向异性光扩散膜层叠体的多个柱状结构体的、与柱轴垂直的截面(紫外线照射时的照射光侧)利用光学显微镜进行观察,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的算出采用任意20个柱状结构体的平均值。此外,对于求得的平均长径LA和平均短径SA,将平均长径LA/平均短径SA作为长宽比而算出。
<雾度值(Hz)>
使用雾度计NDH-2000(日本电色工业公司制),按照JIS K7136-1:2000,进行由实施例获得的各向异性光扩散膜和各向异性光扩散膜层叠体的雾度值的测定。
需要说明的是,光的入射侧在各向异性光扩散膜中为照射表面,在各向异性光扩散膜层叠体中为层叠体表面。
[表1]
<<评价>>
接着,将由实施例制作的各向异性光扩散膜1~5和各向异性光扩散膜层叠体1~3设为表2所示的实施例1~5的各向异性光扩散膜1~5和比较例1~3的各向异性光扩散膜层叠体1~3,进行了以下评价。
[表2]
光扩散膜 | |
实施例1 | 各向异性光扩散膜1 |
实施例2 | 各向异性光扩散膜2 |
实施例3 | 各向异性光扩散膜3 |
实施例4 | 各向异性光扩散膜4 |
实施例5 | 各向异性光扩散膜5 |
比较例1 | 各向异性光扩散膜层叠体1 |
比较例2 | 各向异性光扩散膜层叠体2 |
比较例3 | 各向异性光扩散膜层叠体3 |
<白亮度比>
将由实施例获得的各向异性光扩散膜或各向异性光扩散膜层叠体贴合于TN模式的液晶显示器表面。更详细地说,将液晶显示器的平面从正面观察时成为右侧的3点的方位设为0点的方位设为/>9点的方位设为/>6点的方位设为/>
与此相对,实施例1~5的各向异性光扩散膜1~5中,将散射中心轴A的倾斜方位与一致进行层叠贴合,比较例1~3的各向异性光扩散膜层叠体1~3中,将层叠体表面的散射中心轴A的倾斜方位与/>一致进行层叠贴合。
接着,使用视角测定装置Conometer80(Westboro公司制),测定液晶显示器显示为白色时的、相对于液晶显示器的法线方向的极角0~80°的范围内的白亮度。
测定作为液晶显示器的法线方向(极角θ=0°)的正面的白亮度以及显示器平面的左右方向(180°)上的视角30°和70°(极角θ=30°和70°)时的白亮度,作为与对空比(対ブランク比)的对比的白亮度比而归纳于表3中。
需要说明的是,白亮度比作为将在液晶显示器表面没有贴合各向异性光扩散膜或各向异性光扩散膜层叠体的状态设为1的对空比而算出。
<模糊>
在白亮度的评价所使用的构成(在液晶显示器表面贴合各向异性光扩散膜或各向异性光扩散膜层叠体)中,使液晶显示器显示白色,使用放大镜,从表面确认RGB的像素。
<<评价基准>>
白亮度和模糊的评价基准如下。
<白亮度比评价基准>
极角θ=0°或30°时
0.8以上:○
小于0.8:×
极角θ=70°时
1.30以上:○
小于1.30:×
<模糊评价基准>
RGB的像素是作为其边界的黑底也能够清楚的视觉观察的情况:◎
RGB各自能够识别的情况:○
至少RGB的一部分混杂而能够视觉观察的情况:×
[表3]
<<评价结果>>
如实施例1~5所示那样,本发明的具有2个散射中心轴的各向异性光扩散膜抑制正面(极角θ=0°)、比较浅的视角(极角θ=30°)时的液晶显示器平面的左右方向(180°)的亮度降低,同时,在深的视角(极角θ=70°)时,与该正面和比较浅的视角相比,亮度提高了。即,可以说显现相对的2个方位上的视角放大的效果。此外,同时图像模糊也得以抑制。
另一方面,比较例1~3为准备2张具有1个散射中心轴的各向异性光扩散膜,以使2张的散射中心轴彼此不同的方式,将倾斜方位错开180°,介由透明粘贴进行层叠而得的产物,通过液晶显示器的光被分阶段地扩散,从而左右的扩散性会产生差异,在该比较浅的视角或深的视角时,液晶显示器平面的左右方向的任一者的亮度会降低。进一步,比较例2和3中,该正面的亮度会降低、模糊会增强。
此外,本发明的各向异性光扩散膜层叠体与比较例的各向异性光扩散膜层叠体相比,1层就能够得到本评价结果,因此从厚度、成本的观点考虑,认为也是有利的。
本发明认为通过作为具有特定的扩散特性的扩散介质,使用特定的各向异性光扩散膜,从而能够获得本评价结果。
因此,能够制成一边抑制厚度、成本,一边具备在具有上下或左右等对称性的2个方位上的视角放大和模糊抑制效果的各向异性光扩散膜。
Claims (6)
1.一种各向异性光扩散膜,其特征在于,为根据光的入射角度而扩散性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以及作为与所述基体区域折射率不同的多个柱状结构体的柱状区域,
在将所述各向异性光扩散膜的法线角度设为0°时,在超过0°且小于90°的角度范围具有散射中心轴A和散射中心轴B,
在将所述散射中心轴A的方位角φA设为0°时,所述散射中心轴B的方位角φB为170°~190°,
如果将所述法线与所述散射中心轴A所形成的角度设为散射中心轴角度θA,将所述法线与所述散射中心轴B所形成的角度设为散射中心轴角度θB,则θB=θA±10°。
2.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜,其特征在于,
如果将所述散射中心轴A与法线之间的角度中的极小直线透射率设为TminA,将所述散射中心轴B与法线之间的角度中的极小直线透射率设为TminB,则|TminA-TminB|≤5%。
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,所述散射中心轴角度θA为10°~60°。
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,雾度值为40%以上。
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,所述多个柱状结构体的与取向方向垂直的截面中的短径与长径的长宽比小于2。
6.一种显示装置,其特征在于,包含权利要求1~5中任一项所述的各向异性光扩散膜。
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