JP2005265915A - 異方性拡散媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 任意の直線を軸に回転した場合においても直線透過光量が入射角依存性を示す異方性拡散媒体、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 光硬化性化合物を含む組成物の硬化物からなる樹脂層を有する異方性拡散媒体であって、樹脂層の内部には、複数の棒状硬化領域の集合体が形成されており、複数の棒状硬化領域は、全て所定の方向Ｐに対して平行に延在し、異方性拡散媒体の一方の側の任意の点におけるあらゆる方向からの入射光の各入射方向に対応するそれぞれの直線透過光量を、異方性拡散媒体の他方の側の空間の上記任意の点に対応する出射点を起点として出射方向にベクトル表示した場合に、これらベクトルの先端を結んで得られる曲面が、所定の方向Ｐに対称軸を有する釣鐘状曲面である。また、この異方性拡散媒体の製造方法。
【選択図】 図６

Description

本発明は、入射光の入射角度に応じて直線透過光量が大きく変化する異方性拡散媒体およびその製造方法に関する。

光拡散性を有する部材は、古くから照明器具や建材に使われていただけでなく、最近のディスプレイ、特にＬＣＤにおいても広く利用されている。これらの部材の光拡散発現機構としては、表面に形成された凹凸による散乱（表面散乱）、マトリックス樹脂とその中に分散されたフィラー間の屈折率差による散乱（内部散乱）、及び表面散乱と内部散乱の両方によるものが挙げられる。ただし、これらの光拡散部材には、一般にその拡散性能は等方的であり、入射角度を少々変化させても、その透過光の拡散特性が大きく異なることはなかった。

しかしながら、特定の角度からの入射光だけを選択的に散乱することができるという光制御板が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この光制御板なる特殊な光拡散部材は、それぞれの屈折率に差がある分子内に１個以上の光重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物の複数からなる樹脂組成物に、特定方向から紫外線を照射して硬化させたプラスチックシートであり、そのシートに対して特定の角度をなす入射光のみを選択的に散乱させるというものである。

この光制御板を作製するための材料としては、上述の「それぞれの屈折率に差がある分子内に１個以上の光重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物の複数からなる樹脂組成物」以外にも、ウレタンアクリレートオリゴマーを含む組成物が開示されている（例えば、特許文献２〜４参照。）。また、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物Ａと、このＡとの屈折率差が０．０１以上である重合性炭素−炭素二重結合を有しない化合物Ｂとの組み合わせや、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を複数有し、その硬化前後の屈折率差が０．０１以上である化合物が列挙されており（例えば、特許文献５参照。）、更に、ラジカル重合性化合物とビニルエーテルを官能基に有するカチオン重合性化合物との組み合わせも開示されている（例えば、特許文献６参照。）。

また、この光制御板の製造方法としては、角度特性の異なる光制御板を積層して複数の角度の選択散乱を生ぜしめる方法（例えば、特許文献７参照。）、分割した複数の領域の少なくともひとつの領域に線状光照射源からの光を照射し、他の領域には別の角度から線状光照射源や点光源からの光を照射して、散乱する角度範囲が異なる種々の領域を形成する方法（例えば、特許文献８参照。）、互いに隔てて配置した複数の線状照射光源から同時に光を照射する方法（例えば、特許文献９参照。）、さらに、光重合性組成物の膜状体の幅方向に線状光源を配置しこの膜状体を長さ方向に移動させることによる連続生産方法（例えば、特許文献１０参照。）が提案されている。

しかしながら、これらの光制御板が示す、特定の角度からの入射光だけを選択的に散乱することができるという散乱特性の入射角依存性は、特許文献２で図解されるように、光制御板作製時にその上空に配置した線状光源を光制御板表面に投影した線を中心にして光制御板を回転させた場合に観察されるものである。すなわち、線状光源の投影線と直交する線を中心に回転した場合は、散乱特性の入射角依存性がほとんど見られないか、先の線状光源の投影線を中心に回転させた場合とは大きく異なる散乱特性の入射角依存性を有することになる。

そのような従来の光制御板の模式図を図１に示す。図１に示すように、従来の光制御板は、シート状の基体内に、屈折率の異なる板状の領域が互いに平行に形成されていると言われている。図１におけるＡ−Ａ線断面の電子顕微鏡写真を図２（ａ）に、Ｂ−Ｂ線断面の電子顕微鏡写真を図２（ｂ）に示す。図に示すように、従来の光制御板は、Ａ−Ａ線断面で見た場合には屈折率の異なる領域が交互に現れているが、Ｂ−Ｂ線断面で見た場合には屈折率の変化がなく、均質である。つまり、Ａ−Ａ線断面内では入射角依存性が見られるが、Ｂ−Ｂ線断面内では入射角依存性がほとんど見られない。

これらの光制御板形成の原理は、必ずしも明らかになっていないが、「屈折率の異なる領域がある方向に配向した状態で存在するように硬化する」と記載されていることから（例えば特許文献１１参照。）、光重合性組成物の光重合過程において、空間的に不均一に反応が進行して屈折率の異なる微小構造が形成されるものと考えられる。ここで、特定の角度からの入射光だけを選択的に散乱することができるという散乱特性の入射角依存性を示すためには、屈折率が異なる領域が規則性を持ってある方向に配向することが必要であり、そのためには線状光源による光照射が必須のようである。すなわち、面光源や拡散光源照射では微小構造が形成されないので透明となり、点光源や平行光照射では微小構造は形成されるが規則性がないため方向性のない光散乱を与えるだけになってしまうと記載されている（例えば、特許文献８、１２、および１３参照。）。

以上説明した光制御板は、特異な光拡散性を示すものであるが、上述の如く特定の方向に回転させた場合だけしか散乱特性の入射角依存性を示さないため、特定方向の視覚を制限するための建材用途で使用されているだけである。

なお、一定角範囲の入射光だけを透過し、それ以外の入射光は遮光する性質を有する、ライトコントロールフィルムまたはルーバーフィルムと呼ばれている光学フィルムも知られており、古くは計器盤の背面照明や、最近ではディスプレイの視角制御、すなわち覗き見防止用途で用いられてきている。これは、透明プラスチック層と着色プラスチック層とを交互に多数積層圧着して作製したブロックを、上記プラスチック層に対して直角ないし所定の角度で平削ぎにして得られるものである（例えば、特許文献１４，１５参照。）。このルーバーフィルムは、そのフィルム厚さ方向に一定の傾きで着色ルーバーが等間隔で配置された構造であるため、ルーバーの向きにほぼ平行な光線は透過するが、隣接する複数のルーバーを通過するような角度で入射する光については、ルーバーで吸収されて透過できないことになるものである。

特開平１−７７００１号公報 特開平１−１４７４０５号公報 特開平１−１４７４０６号公報 特開平２−５４２０１号公報 特開平３−１０９５０１号公報 特開平６−９７１４号公報 特開昭６３−３０９９０２号公報 特開平１−４０９０３号公報 特開平１−４０９０５号公報 特開平２−６７５０１号公報 特開平２−５１１０１号公報 特開平１−４０９０６号公報 特開平３−８７７０１号公報 特開昭５０−９２７５１号公報 特許第３０４３０６９号

しかしながら、このルーバーフィルムも、特定の角度からの入射光だけを透過するという異方性は示すものの、先の光制御板と同様にルーバーの設けられている方向を中心にフィルムを回転させる場合にだけ光透過性に変化が見られるものであり、ルーバーと直交する直線を中心にフィルムを回転させても透過光の入射角度依存性は見られないものである。

本発明者は、以上の従来技術を踏まえて異方性拡散媒体の改良を目指すものであり、本発明は、散乱特性の入射角依存性が異方性拡散媒体内の特定の直線を軸として回転した場合だけに見られるのではなく、他の任意の直線を軸として回転した場合でも同様に散乱特性の入射角依存性を示すような異方性拡散媒体、およびその製造方法する提供することを目的としている。

本発明の異方性拡散媒体は、光硬化性化合物を含む組成物の硬化物からなる樹脂層を有する異方性拡散媒体であって、樹脂層内部には、複数の棒状硬化領域の集合体が形成されており、複数の棒状硬化領域は、全て所定の方向Ｐに対して平行に延在し、異方性拡散媒体の一方の側の任意の点におけるあらゆる方向からの入射光の各入射方向に対応するそれぞれの直線透過光量を、異方性拡散媒体の他方の側の空間の上記任意の点に対応する出射点を起点として出射方向にベクトル表示した場合に、これらベクトルの先端を結んで得られる曲面が、所定の方向Ｐに対称軸を有する釣鐘状曲面であることを特徴としている。

このような異方性拡散媒体によれば、屈折率が異なりかつ所定の方向Ｐに平行に延在する複数の棒状硬化領域の集合体が異方性拡散媒体内部に形成されているので、所定の方向Ｐからの入射光に対応する直線透過光量が所定の方向Ｐまたはその近傍に最小値を示し、所定の方向Ｐから傾斜した角度からの入射光に対応する直線透過光量は、この傾斜角度が大きくなるにしたがって増加し、ある角度以上では増加が止まり飽和値を示す。すなわち、直線透過光量の入射角依存性は、所定の方向Ｐを含む任意の入射面において同様の性質を示す。したがって、任意の点Ｏに入射するあらゆる方向からの入射光に対応する透過光の直線透過光量をベクトルで表した場合に、これらベクトルの先端を結んで得られる曲面は、図３に示すような釣鐘状を有する曲面となる。

さらに、本発明の異方性拡散媒体の製造方法は、光硬化性化合物を含む組成物をシート状に設け、所定の方向Ｐに配された点状光源からシートに対して平行光線を照射し、組成物を硬化させ、シート中に所定の方向Ｐに平行に延在する複数の棒状硬化領域の集合体を形成することを特徴としている。

このような製造方法によれば、所定の方向Ｐに配された点状光源から互いに平行光線を照射するので、所定の方向Ｐに対して平行に延在する棒状硬化領域の集合体を樹脂中に有する本発明の異方性拡散媒体を好適に製造することができる。

本発明の異方性拡散媒体では、その拡散特性の入射角依存性は、媒体表面に所定の角度で交わる直線Ｐを含む任意の入射面内においてほぼ同一であり、直線Ｐを中心に対称性を有することを特徴としている。一般に拡散特性としては、ＪＩＳ−Ｋ７１０５やＪＩＳ−Ｋ７１３６で示される拡散透過率や平行光線透過率、ヘイズで表現されるが、これらは積分球にサンプルを密着させて光漏れがないような条件で、法線方向から光を照射して測定されるものであり、入射角度を任意に変えての測定は想定されていない。すなわち、異方性拡散媒体の拡散特性の入射角依存性を評価するための公的に認められた方法は存在しない。そこで、本発明では、図４に示すように、図示しない光源と受光器３との間にサンプルを配置し、サンプル表面の直線Ｌを中心として角度を変化させながらサンプルを直進透過して受光器３に入る光量を測定するという測定原理により直線透過光量の入射角依存性の評価を行うことにした。具体的な装置としては、市販のヘイズメーターや変角光度計、分光光度計において、光源と受光部との間に回転可能なサンプルホルダーを設けたものを使用することができる。ここで得られる光量の値はあくまで相対的なものであるが、直線透過光量の角度依存性として図５で示されるような測定結果を得ることが出来る。なお、以下直線光線透過量により散乱特性の角度依存性を説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、ヘイズメーターで測定される拡散透過率や平行光線透過率、ヘイズ等の値を代用することも可能である。

本発明の異方性拡散媒体について、以下詳細に説明を行う。
図６に、本発明の一実施形態である異方性拡散媒体の模式図を示す。光硬化性化合物を含む組成物の硬化物からなるシート状の異方性拡散媒体１の内部には、微小な棒状硬化領域２が多数形成されている。これら棒状硬化領域２は、異方性拡散媒体１の法線Ｓ方向に配された点状光源から互いに平行な紫外線を照射して形成されており、これら棒状硬化領域は全て法線Ｓ方向と平行に形成されている。このような本発明の異方性拡散媒体の一例における断面の電子顕微鏡写真を、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す。これらは図６におけるＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。すなわち、本発明で言う棒状硬化領域の集合体とは、図６に模式的に表したが、図７に示す電子顕微鏡写真に基づくものであって、このような断面形状を有するように形成されたものを意味するものである。また、棒状とは照射光源から推定して図６では円柱状に模式的に記載したが、厚さ方向に棒状に形成された状態を意味するもので、その形状は円状、多角形状、不定形状など、特に限定されるものではない。

図６に示す異方性拡散媒体を透過する直線透過光量の入射角依存性を説明する模式的断面図を図８に示す。図８において、符号２は棒状硬化領域を模式的に表したものであり、ここでは棒状硬化領域は法線Ｓ方向へ伸びている。この異方性拡散媒体の上方から光が入射し、下方へ出射する場合、法線Ｓ方向、つまり棒状硬化領域の延在方向から入射した入射光Ｉ_０は、異方性拡散媒体を通過する際に強く拡散されるため、その対応する直線透過光量は小さい。図８では、これをＩ_０と同じ向きを持ち、直線透過光量に比例した大きさを持つ透過光ベクトルＴ_０で表している。次に、この入射光Ｉ_０から一定の角度だけ傾斜した入射光Ｉ_１については、これに対応する直線透過光量は増加するため、その透過光ベクトルＴ_１はＴ_０より大きくなっている。さらに、入射光Ｉ_１よりも深い角度からの入射光Ｉ_２では、その対応する透過光ベクトルＴ_２はＴ_１よりもさらに大きくなっている。

入射光Ｉ_０から傾斜する全ての入射光について上記と同様に透過光量をベクトルで表現し、そのベクトル先端部を結ぶと、図８に破線で示す対称性を持つ曲線が得られる。さらに、入射光Ｉ_０を含む他の断面について同様の検討を行った場合も、すべての断面について図８と同様の破線の曲線が得られる。すなわち、全ての方向について得られる透過光ベクトルの先端を結ぶと、図３に示すような法線Ｓ方向に軸を有する釣鐘状曲面が得られることになる。

本発明の異方性拡散媒体は上記の実施形態のみに限定されるものではなく、例えば図９に示すような、法線Ｓ方向から任意の角度傾斜した方向Ｐを対称軸とした入射光角度依存性を有する異方性拡散媒体とすることも可能である。

図９に示す異方性拡散媒体を透過する直線透過光量の入射角依存性を説明する模式的断面図を図１０に示す。図１０において、符号２は棒状硬化領域を模式的に表したものである。この異方性拡散媒体についても上記と同様の検討を行うと、棒状硬化領域の延在方向であるＰ方向からの入射光Ｉ_０、それに対して傾斜する入射光Ｉ_１、Ｉ_２のそれぞれに対応する透過光ベクトルＴ_０、Ｔ_１、Ｔ_２の先端を結べば、図１０に破線で示した曲線が得られ、さらに入射光Ｉ_０を含む全ての断面について同様に透過光ベクトルの先端を結べば、図３に示すような方向Ｐに対称軸を有する釣鐘状曲面が得られる。

前記特許文献１等に基づいて作製された光制御板も、図５と同じ入射角依存性を示すが、これは図４に示された特定の直線Ｌを中心にサンプルを回転させた場合だけであって、サンプル面内の直線Ｌと直交する直線を中心に回転させた場合は、直線透過光量の入射角依存性がほとんど示されないか、全く異なった様相を呈することになる。すなわち、図１１に示す直線Ｌと同じ向きの線状光源から光照射を行って作製した光制御板について、直線Ｌを中心に光制御板を回転させた場合の直線透過光量の角度依存性は図１２の実線で示されるが、直線Ｌと直行する直線Ｍを中心に回転させた場合は、破線のように全く異なった入射角依存性を示すのである。

しかしながら、本発明の異方性拡散媒体は、光硬化性化合物を含む組成物に、直線Ｐの方向から平行光線を照射して、該組成物を硬化させて作製されるものであり、この直線Ｐを含むあらゆる入射面内において直線透過光量の入射角依存性がほぼ同一であり、その形状は直線Ｐを中心に対称性を示すものである。図１３に、本発明の異方性拡散媒体に対して、それを作製する際に照射した平行光線の入射方向を代表して直線Ｐで示している。直線Ｐの異方性拡散媒体との交点をＯとし、異方性拡散媒体の法線Ｓと直線Ｐとで作る入射面Ｐ１が定義され、またこの入射面Ｐ１と垂直で直線Ｐを含む入射面Ｐ２も定義される。この２つの入射面Ｐ１とＰ２における直線透過光量の入射角依存性を図１４に示す。なお、ここでは直線Ｐの方向を入射角０°としているが、両入射面について入射角依存性はほとんど同じであり、その形状も直線Ｐを中心に対称性を示すことが示されている。これは、直線Ｐを含むあらゆる入射面について直線透過光量の入射角依存性を測定して立体化すれば、直線Ｐを中心とした釣鐘状の回転体が形成されることを意味している。

なお、ここで直線Ｐを含むあらゆる入射面内において直線透過光量の入射角依存性がほぼ同一であると述べたが、この「ほぼ同一」について説明する。直線透過光量の入射角依存性は図５に示されるように、特定の入射角度範囲で直線透過光量が低下して谷状を示しており、ここで半値幅を異方性拡散特性の入射角度範囲と定義することが出来る。本発明では、異なる入射面において入射角度範囲の差が１５°以内であるものについて「ほぼ同一」と定義するものである。

また本発明では、直線透過光量の入射角依存性の形状が所定の方向Ｐを中心に対称性を示すものであると述べたが、ここで言う対称性とは、図５において方向Ｐを指す入射光の入射角を０°として、入射角がプラス側の領域における直線透過光量の最大値と最小値の差をΔＲ、同様にマイナス側のそれをΔＬで表し、０．５≦（ΔＲ／ΔＬ）≦２の関係が成立する場合を言うものである。

本発明の異方性拡散媒体は、光硬化性化合物を含む組成物に、直線Ｐの方向から平行光線を照射して、該組成物を硬化させることにより作製されるが、この直線Ｐの方向としては、媒体の法線からの傾きが４５°以内であることが求められ、３０°以内が好ましく、１５°以内であることがより好ましい。また、この直線Ｐが法線と一致することも本発明の好ましい形態である。なお、４５°以上の深い傾きから光を照射した場合、照射光の吸収効率が悪く製造上不利であり、また本発明に示される直線Ｐを含む任意の入射面内における直線透過光量の入射角依存性の同一性を保てないため好ましくない。これは図１０からも明らかなように、方向Ｐの法線に対する傾斜が大きい場合、方向Ｐに対して同じ角度だけ傾斜した入射光Ｉ_２どうしであっても、異方性拡散媒体中の光路長がそれぞれ著しく異なってしまい、透過光Ｔ_２の光量に差が生じてしまうからである。

本発明の異方性拡散媒体の形態としては、光硬化性化合物を含む組成物の硬化物からなる異方性拡散層単独、該異方性拡散層を透明基体上に積層した構成、異方性拡散層の両側に透明基体を積層した構成が提供可能である。ここで透明基体としては、透明性は高いもの程良好であって、全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ７３６１−１）が８０％以上、より好ましくは８５％以上、最も好ましくは９０％以上のもの、また、ヘイズ値（ＪＩＳ Ｋ７１３６）が３．０以下、より好ましくは１．０以下、最も好ましくは０．５以下のものが好適に使用できる。透明なプラスチックフィルムやガラス板等が使用可能であるが、薄く、軽く、割れ難く、生産性に優れる点でプラスチックフィルムが好適である。具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート、ポリイミド（ＰＩ）、芳香族ポリアミド、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セロファン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、シクロオレフィン樹脂等が挙げられ、これらの単独または混合、更には積層したものを用いることが出来る。また基体の厚さは、用途や生産性を考慮すると１μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは、５０〜１５０μｍである。

次に、本発明の異方性拡散媒体は、光硬化性化合物を含む組成物を硬化した異方性拡散層を含むものであるが、この組成物としては次のような組み合わせが使用可能である。
（１）後述する単独の光重合性化合物を使用するもの
（２）後述する複数の光重合性化合物を混合使用するもの
（３）単独又は複数の光重合性化合物と、光重合性を有しない高分子化合物とを混合して使用するもの

いずれの組み合わせにおいても、光照射により異方性拡散層中に、屈折率の異なるミクロンオーダーの微細な構造が形成されるようであり、これにより本発明に示される特異な異方性拡散特性が発現できるものと思われる。従って、上記（１）では光重合の前後における屈折率変化が大きい方が好ましく、また（２）（３）では屈折率の異なる複数の材料を組み合わせることが好ましい。なお、ここで屈折率変化や、屈折率の差とは、具体的に０．０１以上、好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．１０以上の変化や差を示すものである。

本発明の異方性拡散層を形成するのに必須な材料である光硬化性化合物は、ラジカル重合性またはカチオン重合性の官能基を有するポリマー、オリゴマー、モノマーから選択される光重合性化合物と光開始剤とから構成され、紫外線及び可視光線を照射することにより重合・固化する材料である。

ラジカル重合性化合物は、主に分子中に１個以上の不飽和二重結合を含有するもので、具体的にはエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコーンアクリレート等の名称で呼ばれるアクリルオリゴマーと、２−エチルヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソノルボルニルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−アクリロイロキシフタル酸、ジシクロペンテニルアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ変成トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のアクリレートモノマーが挙げられる。また、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。なお、同様にメタクリレートも使用可能であるが、一般にはメタクリレートよりもアクリレートの方が光重合速度が速いので好ましい。

カチオン重合性化合物としては、分子中にエポキシ基やビニルエーテル基、オキセタン基を１個以上有する化合物が使用出来る。エポキシ基を有する化合物としては、２−エチルヘキシルジグリコールグリシジルエーテル、ビフェニルのグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ、水添ビスフェノ−ルＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＦ、テトラクロロビスフェノールＡ、テトラブロモビスフェノールＡ等のビスフェノール類のジグリシジルエーテル類、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ブロム化フェノールノボラック、オルトクレゾールノボラック等のノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル類、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、ビスフェノールＡのＰＯ付加物等のアルキレングリコール類のジグリシジルエーテル類、ヘキサヒドロフタル酸のグリシジルエステルやダイマー酸のジグリシジルエステル等のグリシジルエステル類が挙げられる。

更に、３，４―エポキシシクロヘキシルメチル―３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、２―（３，４―エポキシシクロヘキシル―５，５―スピロ―３，４−エポキシ）シクロヘキサン―メタ―ジオキサン、ジ（３，４―エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ジ（３，４―エポキシ―６―メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、３，４―エポキシ―６―メチルシクロヘキシル―３’，４’―エポキシ―６’―メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス（３，４―エポキシシクロヘキサン）、ジシクロペンタジエンジエポキシド、エチレングリコールのジ（３，４―エポキシシクロヘキシルメチル）エーテル、エチレンビス（３，４―エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）、ラクトン変性３，４―エポキシシクロヘキシルメチル―３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、テトラ（３，４―エポキシシクロヘキシルメチル）ブタンテトラカルボキシレート、ジ（３，４―エポキシシクロヘキシルメチル）―４，５―エポキシテトラヒドロフタレート等の脂環式エポキシ化合物も挙げられるが、これらに限定されるものではない。

ビニルエーテル基を有する化合物としては、例えばジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、プロペニルエーテルプロピレンカーボネート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なおビニルエーテル化合物は、一般にはカチオン重合性であるが、アクリレートと組み合わせることによりラジカル重合も可能である。

またオキセタン基を有する化合物としては、１，４−ビス［（３−エチル−３−オキセタニルメトキシ）メチル］ベンゼン、３−エチル−３−（ヒドロキシメチル）−オキセタン等が使用できる。

なお以上のカチオン重合性化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。
ラジカル重合性化合物を重合させることの出来る光開始剤としては、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパノン−１、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、ビス（シクロペンタジエニル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（ピル−１−イル）チタニウム、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。また、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。

またカチオン重合性化合物の光開始剤は光照射によって酸を発生し、この発生した酸により上述のカチオン重合性化合物を重合させることが出来る化合物であり、一般的には、オニウム塩、メタロセン錯体が好適に用いられる。オニウム塩としては、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩等が使用され、これらの対イオンには、ＢＦ_４ ⁻、ＰＦ_６ ⁻、ＡｓＦ_６ ⁻、ＳｂＦ_６ ⁻等のアニオンが用いられる。具体例としては、４−クロロベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス［４−（ジフェニルスルホニオ）フェニル］スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、ビス［４−（ジフェニルスルホニオ）フェニル］スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、（４−メトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、（４−メトキシフェニル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルセレニウムヘキサフルオロホスフェート、（η５−イソプロピルベンゼン）（η５−シクロペンタジエニル）鉄（ＩＩ）ヘキサフルオロホスフェート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。

本発明において、上記光開始剤は、光重合性化合物１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜７重量部、より好ましくは０．１〜５重量部程度配合される。これは、０．０１重量部未満では光硬化性が低下し、１０重量部を超えて配合した場合には、表面だけが硬化して内部の硬化性が低下してしまう弊害が出てくるからである。これらの光開始剤は、通常粉体を光重合性化合物中に直接溶解して使用されるが、溶解性が悪い場合は光開始剤を予め極少量の溶剤に高濃度に溶解させたものを使用することも出来る。このような溶剤としては光重合性であることが更に好ましく具体的には炭酸プロピレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。また、光重合性を向上させるために公知の各種染料や増感剤を添加することも可能である。更に光重合性化合物を加熱により硬化させることの出来る熱硬化開始剤を光開始剤と共に併用することも出来る。この場合光硬化の後に加熱することにより光重合性化合物の重合硬化を更に促進し完全なものにすることが期待できる。

本発明では、上記の光硬化性化合物を単独で、または複数を混合した組成物を硬化させて、異方性拡散層を形成することが出来る。また、光硬化性化合物と光硬化性を有しない高分子樹脂の混合物を硬化させることによっても本発明の異方性拡散層を形成可能である。ここで使用できる高分子樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩ビ−酢ビ共重合体、ポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。これらの高分子樹脂と光硬化性化合物は、光硬化前は十分な相溶性を有していることが必要であるが、この相溶性を確保するために各種有機溶剤や可塑剤等を使用することも可能である。なお、光硬化性化合物としてアクリレートを使用する場合は、高分子樹脂としてはアクリル樹脂から選択することが相溶性の点で好ましい。

本発明の異方性拡散媒体は、上述の光硬化性化合物を含む組成物をシート状に設け、これに直線Ｐの方向から平行光線を照射して、該組成物を硬化させることにより製造されるものである。ここで、光硬化性化合物を含む組成物を基体上にシート状に設ける手法としては、通常の塗工方式や印刷方式が適用される。具体的には、エアドクターコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ナイフコーティング、リバースコーティング、トランスファロールコーティング、グラビアロールコーティング、キスコーティング、キャストコーティング、スプレーコーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、ダムコーティング、ディップコーティング、ダイコーティング等のコーティングや、グラビア印刷等の凹版印刷、スクリーン印刷等の孔版印刷等の印刷等が使用できる。また、組成物が低粘度の場合は、基体の周囲に一定の高さの堰を設けて、この堰で囲まれた中に組成物をキャストすることも出来る。

シート状に設けた光硬化性化合物を含む組成物に光照射を行うための光源としては、通常はショートアークの紫外線発生光源が使用され、具体的には高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタハライドランプ、キセノンランプ等が使用可能である。なお、棒状の発光面を有する光源は、本発明では不適当である。このような棒状光源を使用すると、板状の硬化領域が形成され、図１、図２、および図１２に示す従来の光拡散媒体となってしまう。本発明では、シート状に形成された光硬化性化合物を含む組成物に対して、所定の方向（直線Ｐ）から平行光線を照射させる必要があり、レジストの露光に使用される露光装置を使用することが好ましい。また、サイズが小さいものを作製する場合は、紫外線スポット光源を用いて十分離れた距離から照射することも可能である。

光硬化性化合物を含む組成物をシート状にしたものに照射する光線は、該光硬化性化合物を硬化可能な波長を含んでいることが必要で、通常は水銀灯の３６５ｎｍを中心とする波長の光が利用される。この波長帯を使って本発明の異方性拡散層を作製する場合、照度としては０．０１〜１００ｍＷ／ｃｍ^２の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．１〜２０ｍＷ／ｃｍ^２の範囲である。照度が０．０１ｍＷ／ｃｍ^２以下であると硬化に長時間を要するため、生産効率が悪くなり、１００ｍＷ／ｃｍ^２以上であると光硬化性化合物の硬化が速過ぎて構造形成を生じず、目的の異方性拡散特性を発現できなくなるからである。

［実施例］
７６×２６ｍｍサイズのスライドガラスの縁部全周に、ディスペンサーを使い硬化性樹脂で高さ０．５ｍｍの隔壁を形成した。この中に下記の紫外線硬化性樹脂組成物を滴下し、別のスライドガラスでカバーした。
・ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート １００重量部
（共栄社化学製、商品名：ライトアクリレートＴＭＰ−６ＥＯ−３Ａ）
・２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン ４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、商品名：Ｄａｒｏｃｕｒｅ１１７３）

この両面をスライドガラスで挟まれた０．５ｍｍの厚さの液膜に対して、ＵＶスポット光源（浜松ホトニクス製、商品名：Ｌ２８５９−０１）の落射用照射ユニットから垂直に、照射強度３０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を１分間照射した。その後両側のスライドガラスを外して本発明の異方性拡散媒体を得た。

［比較例］
実施例と同じスライドガラスに挟まれた状態の紫外線硬化組成物に、発光長さ１２５ｍｍの線状ＵＶ光源（日本ＵＶマシーン製、商品名：ハンディＵＶ装置ＨＵＶ−１０００）から、実施例と同じ照射強度の紫外線を垂直に照射した。その後両側のスライドガラスを外して異方性拡散媒体を得た。なお、紫外線照射にあたっては、線状ＵＶ光源の長手方向をスライドガラスの短辺と一致させた。

ゴニオフォトメーター（村上色彩製、商品名：ＧＰ−５）を使い、光源からの直進光を受ける位置に受光部を固定し、その間のサンプルホルダーに実施例および比較例で得られた異方性拡散媒体をセットした。図１１に示すようにサンプルを作製する際に使用したスライドガラスの短辺方向を回転軸（Ｌ）としてサンプルを回転させてそれぞれの入射角に対応する直線透過光量を測定し、これを「短辺軸回転」と名付けた。次にサンプルホルダーからサンプルを一旦外して、これを面内に９０°回転させて再度セットすることにより、今度はスライドガラスの長辺を回転軸（Ｍ）とする直線透過光量を測定し、「長辺軸回転」とした。

実施例と比較例の異方性拡散媒体について、２つの回転軸に対して測定した入射角と直線透過光量との関係を図１５および図１６に示す。実施例では短辺軸回転と長辺軸回転の両者とも入射角０°に小さい山を含む深い谷状で、ほぼ左右対称であることがわかる。一方、比較例の異方性拡散媒体では、短辺軸回転と長辺軸回転とで、大きく様相が異なっている。すなわち、短辺軸回転では実施例と類似の谷状を示しているが、長辺軸回転では入射角を変えても直線透過光量は短辺軸回転の谷の大きさでほとんど変化していない。

以上説明したように、本発明によれば、直線透過光量の入射角依存性が異方性拡散媒体内の特定の直線を軸として釣鐘状曲面となるような従来にない特徴的な特性を有する異方性拡散媒体、およびその製造方法を提供することができる。

従来の光制御板の一例を示す模式図である。 （ａ）図１の従来の光拡散媒体におけるＡ−Ａ線断面（線状光源の向きと垂直な断面）を示す電子顕微鏡写真である。（ｂ）図１の従来の光拡散媒体におけるＢ−Ｂ線断面（線状光源の向きと平行な断面）を示す電子顕微鏡写真である。 本発明の異方性拡散媒体を透過する直線透過光量の入射角依存性を説明する模式図である。 異方性拡散媒体の直線透過光量の入射角依存性の評価方法を示す模式図である（直線Ｌのみを回転軸とした場合）。 異方性拡散媒体の直線透過光量の入射角依存性の評価における入射角と直線透過光量の関係を示すグラフである。 本発明の異方性拡散媒体の実施形態を示す模式図である。 （ａ）図６の本発明の異方性拡散媒体におけるＡ−Ａ線断面を示す電子顕微鏡写真である。（ｂ）図６の本発明の異方性拡散媒体におけるＢ−Ｂ線断面（Ａ−Ａ線断面に直交する断面）を示す電子顕微鏡写真である。 図６の異方性拡散媒体を透過する直線透過光量の入射角依存性を説明する模式的断面図である。 本発明の異方性拡散媒体の他の実施形態を示す模式図である。 図９の異方性拡散媒体を透過する直線透過光量の入射角依存性を説明する模式的断面図である。 異方性拡散媒体の直線透過光量の入射角依存性の評価方法を示す模式図である（直線ＬおよびＭを回転軸とした場合）。 従来の光拡散媒体の直線透過光量の入射角依存性の評価における入射角と直線透過光量の関係を示すグラフである。 所定の直線Ｐ方向から平行光線を照射して作製した本発明の異方性拡散媒体における直線透過光量の入射角依存性を説明する模式図である。 本発明の異方性拡散媒体の直線透過光量の入射角依存性の評価における入射角と直線透過光量の関係を示すグラフである。 実施例における直線透過光量の入射角依存性を示すグラフである。 比較例における直線透過光量の入射角依存性を示すグラフである。

符号の説明

１ 異方性拡散媒体
２ 棒状硬化領域
３ 受光部
Ｉ 入射光
Ｔ 透過光
Ｐ 入射方向
Ｐ１，Ｐ２ 入射面
Ｓ 異方性拡散媒体表面の法線

Claims (5)

1. 光硬化性化合物を含む組成物の硬化物からなる樹脂層を有する異方性拡散媒体であって、
   上記樹脂層の内部には、複数の棒状硬化領域の集合体が形成されており、
   上記複数の棒状硬化領域は、全て所定の方向Ｐに対して平行に延在し、
   上記異方性拡散媒体の一方の側の任意の点におけるあらゆる方向からの入射光の各入射方向に対応するそれぞれの直線透過光量を、上記異方性拡散媒体の他方の側の空間の上記任意の点に対応する出射点を起点として出射方向にベクトル表示した場合に、これらベクトルの先端を結んで得られる曲面が、上記所定の方向Ｐに対称軸を有する釣鐘状曲面であることを特徴とする異方性拡散媒体。
2. 前記所定の方向Ｐは、前記異方性拡散媒体表面に対する法線Ｓであることを特徴とする請求項１に記載の異方性拡散媒体。
3. 透明基体上に請求項１または２に記載の異方性拡散媒体を積層した構成からなることを特徴とする異方性拡散媒体。
4. 請求項１または２に記載の異方性拡散媒体の両側に透明基体を積層した構成からなることを特徴とする異方性拡散媒体。
5. 光硬化性化合物を含む組成物をシート状に設け、所定の方向Ｐに配された点状光源から上記シートに対して平行光線を照射し、上記組成物を硬化させ、上記シート中に所定の方向Ｐに平行に延在する複数の棒状硬化領域の集合体を形成することを特徴とする異方性拡散媒体の製造方法。

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