JP2006119241A - 異方性拡散媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 光線の入射角度による直線透過光量の変化量が多い異方性拡散媒体を提供する。
【解決手段】 少なくともフッ素を含有する光硬化性化合物およびフッ素を含有しない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、樹脂層を光線が透過する際の直線透過光量が、樹脂層に対する入射光の入射角によって異なることを特徴とする異方性拡散媒体。
【選択図】 図１

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）。

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。

ところで、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等の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７、８参照）。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することができない。

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５０−９２７５１号公報 特許第３０４３０６９号

以上に列挙した異方性拡散媒体の問題点として、光の異方性拡散が弱いことが挙げられる。特に異方性拡散媒体と光源との間隔が数ｍｍ以下ときわめて狭いＬＣＤなどのディスプレイに使用した場合、異方性拡散が弱いと異方性拡散媒体としての効果を発現しにくいため、前記光制御板については光源との間隔が広くとることができる建材用途で使用されているだけである。なお、本発明では異方性拡散の強さを、後述する直線透過光量の変化率で評価している。

一方、前記ルーバーフィルムにおいては異方性拡散は強いものの、光線は遮光されるために拡散せず、またルーバーを設けた分だけあらゆる入射角において光線透過量が低下するため、異方性拡散媒体とはいえないものである。

本発明は、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、光線の入射角度による直線透過光量の変化率が大きい異方性拡散媒体、すなわち異方性拡散が強い異方性拡散媒体を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、少なくともフッ素を含有する光硬化性化合物およびフッ素を含有しない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、樹脂層を光線が透過する際の直線透過光量が、上記樹脂層に対する入射光の入射角によって異な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、フッ素を含有する光硬化性化合物（以下、フッ素含有の光硬化性化合物という）とフッ素を含有しない光硬化性化合物（以下、フッ素不含の光硬化性化合物という）によって、それぞれの屈折率が異なる領域を形成することにより、光の入射角度による直線透過光量の変化率が大きい異方性拡散媒体、すなわち異方性拡散が強い異方性拡散媒体を得ることができる。本発明においては、フッ素系の光硬化性化合物は、撥水・撥油剤や防汚剤として使用されている通り、他の物質との親和性が悪い特性があることから、硬化の際にフッ素不含の化合物と分離して屈折率の異なる領域を形成しやすいため、異方性拡散が強くなると考えられる。

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。
本発明の異方性拡散媒体の一実施形態は、図１より説明できる。すなわち、フッ素含有の光硬化性化合物とフッ素不含の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、微小な領域２が多数形成されている。これら微小領域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、これら微小領域は全て法線Ｓ方向と平行に形成されている。図１では微小領域２を円柱状に模式的に記載したが、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１におけるＡ−Ａ線断面図の光学顕微鏡写真を図２（ａ）に、Ｂ−Ｂ線断面図の光学顕微鏡写真を図２（ｂ）に示す。両断面図とも微小領域２が存在していることを確認できる。図１の異方性拡散媒体では、このようにいずれの断面においても微小領域２が存在するため、いずれの方向からの入射光に対しても光拡散性（拡散特性の入射角依存性）を得ることができる。

さらには、照射光源を線状光源とした場合においては、硬化領域は図３のような線状光源の向きに平行な板状の硬化領域となり、拡散特性の入射角依存性は図３のＡ−Ａ線断面において確認できる。

すなわち、図３には本発明の一実施形態が示され、フッ素含有の光硬化性化合物とフッ素不含の光硬化性化合物とを含むシート状の異方性拡散媒体内に、屈折率の異なる板状の領域が互いに平行に形成されたものである。図３におけるＡ−Ａ線断面の光学顕微鏡写真を図４（ａ）に、Ｂ−Ｂ線断面の光学顕微鏡写真を図４（ｂ）に示す。この異方性拡散媒体では、図４（ａ）のようにＡ−Ａ線断面で見た場合には屈折率の変化がなく均質である。このような構造の異方性拡散媒体では、Ａ−Ａ線断面に平行する入射光に対しては光拡散性を得ることができるが、Ｂ−Ｂ線断面に平行する入射光に対してはほとんど光拡散性を得ることはできない。

こちらも形状は板状に限定されるものではないが、ディスプレイはあらゆる角度から鑑賞されるため、３６０°全てで異方性拡散を発現する棒状（もしくは円状、多角形状、不定形状等）の硬化領域を形成する方がより好ましい。

さらに、フッ素含有の光硬化性化合物は、その分子量に占めるフッ素原子の割合が４０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。
フッ素原子の割合が低いと、硬化した際に形成される領域が曖昧になり、異方性拡散が弱くなる。

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を直線透過光量が入射光の入射角によって異な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、ヘーズで表現されるが、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式に認められた方法は存在しない。そこで、本発明では、図５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線透過して受光器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、市販のヘー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６で示されるような測定結果を得ることができる。

この結果は直接散乱特性を表しているものではないが、直線透過光量が低下することで逆に拡散透過光量が増大することから、概ね拡散特性を示しているといえる。そして、得られた直線透過光量の最大値と最小値との比率を直線透過光量の変化率と定義し、異方性拡散の強さを評価している。

なお、以下直線透過光量およびその変化率により散乱特性の角度依存性を説明する。

前記測定法により測定される直線透過光量により、図１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７に示す。図７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７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から傾斜するすべ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７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７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８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示したものである。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を含むすべ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８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。

線状光源を用いて作製された異方性拡散媒体では、図６に示す入射角依存性を示すが、これは図５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と直交する直線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。

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６において方向Ｐを差す入射光の入射角を０°として、入射光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同士であっても、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、前記異方性拡散媒体単独、異方性拡散媒体を透明基体上に積層した構成、異方性拡散媒体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、ヘーズ値（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、フッ素含有の光硬化性化合物と、フッ素不含の光硬化性化合物とを含む組成物を硬化したものであり、これは、光照射により異方性拡散媒体中に、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。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。したがって、フッ素含有の光硬化性化合物と、フッ素不含の光硬化性化合物とは、硬化の際に微細な構造が形成されるよう相分離するものであることが好ましい。

また、フッ素含有の光硬化性化合物と、フッ素不含の光硬化性化合物は、未硬化の状態では相溶性が高いことが好ましく、任意の比率で相溶することがより好ましい。両者の相溶性が高い組み合わせの場合、光硬化の際に形成される微細な構造がより細かくなり、硬化した際に形成される各々の領域が明確に分離されやすく、異方性拡散が強くなる。

フッ素含有の光硬化性化合物としては、その化学構造中にフッ素原子を有する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。

ラジカル重合性の光硬化性化合物としては、具体的には２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート、２−（パーフルオロエチル）−エチルアクリレート、２−（パーフルオロブチル）−エチルアクリレート、２−（パーフルオロオクチル）−エチルアクリレート、３−パーフルオロブチル−２−ヒドロプロピルアクリレート、３−パーフルオロヘキシル−２−ヒドロプロピルアクリレート、２−（パーフルオロ−５−メチルヘキシル）エチルアクリレート、２−（パーフルオロ−７−メチルオクチル）エチルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，４Ｈ，４Ｈ−パーフルオロ−１，４−ブタンジオールジアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，６Ｈ，６Ｈ−パーフルオロ−１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，８Ｈ，８Ｈ−パーフルオロ−１，８−オクタンジオールジアクリレート、ビスフェノールＡＦジエチルジアクリレート、テトラフルオロ−１，４−ヒドロキノンジグリコールジアクリレート等のアクリレートモノマーが挙げられるが、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。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。

カチオン重合性の光硬化化合物としては、具体的には３−ヘプタフルオロブチル−１，２−エポキシエタン、３−パーフルオロブチル−１，２−エポキシプロパン、３−パーフルオロヘキシル−１，２−エポキシプロパン、３−パーフルオロデシル−１，２−エポキシプロパン、３−（パーフルオロ−３−メチルブチル）−１，２−エポキシプロパン、３−（パーフルオロ−５−メチルヘキシル）−１，２−エポキシプロパン、３−（パーフルオロ-7-メチルオクチル）−１，２−エポキシプロパン、３−（２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ）−１，２−エポキシプロパン、３−（１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルオキシ）−１，２−エポキシプロパン、３−［２−（パーフルオロヘキシル）エトキシ］−１，２−エポキシプロパン、パーフルオロ（２−ｎ−ブチルテトラヒドロフラン）等の化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

フッ素不含の光硬化性化合物としては、その化学構造中にフッ素原子を有さない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。

ラジカル重合性の光硬化性化合物としては、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。

カチオン重合性の光硬化化合物としては、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。

上記に列挙した光硬化性化合物を硬化させるためには感光性の光開始剤が必要となる。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、上記のフッ素含有の光硬化性化合物とフッ素不含の光硬化性化合物を混合した組成物を硬化させて、異方性拡散媒体を形成することが出来るが、さらに他の光硬化性化合物と光硬化性を有しない高分子樹脂を加えてもよい。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の製造方法としては、光硬化性化合物を光照射により硬化させる以外は特に限定されるものではないが、一例として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。

なお、光照射の際に光硬化性化合物を含む組成物の硬化を促進させたり異方性拡散の強さをコントロールしたりする等の目的で、シート上に設けた組成物の片面または両面を光線が透過する透明な可撓性シートで覆ってもよい。さらに同様の目的で、光照射の前後にシート状に設けた組成物を加熱してもよい。

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、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が使用可能である。

光照射によって形成される微細構造の形状は発光面の形状によって異なっており、棒状の発光面を有する光源では板状の微細構造が形成されるのに対し、レジストの露光に使用される平行光源を使用すると、棒状の微細構造が形成されるが、本発明の用途からすると、こちらの方がより好ましい。また、棒状の微細構造を形成する場合、異方性拡散媒体のサイズが小さい場合は、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源は、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媒体を作製する場合、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１］
厚さ７５μｍ、７６×２６ｍｍサイズのＰＥＴフィルム（東洋紡社製、商品名：Ａ４３００）の縁部全周に、ディスペンサーを使い硬化性樹脂で高さ０．２ｍｍの隔壁を形成した。この中に下記の紫外線硬化樹脂組成物を滴下し、別のＰＥＴフィルムでカバーした。
・２−（パーフルオロオクチル）−エチルアクリレート ５０重量部
（フッ素含有率６１％、共栄社化学社製、商品名：ライトアクリレートＦＡ−１０８）
・１，９−ノナンジオールジアクリレート ５０重量部
（フッ素不含、共栄社化学社製、商品名：ライトアクリレート１．９ＮＤ−Ａ）
・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ＰＥＴフィルムで挟まれた０．２ｍｍの厚さの液膜に対して、ＵＶスポット光源（浜松ホトニクス社製、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分間照射して、図１に示すような棒状の微小な領域を多数有する実施例１の異方性拡散媒体を得た。

［実施例２］
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０．２ｍｍの隔壁を形成した。この中に下記の紫外線硬化樹脂組成物を滴下し、別のスライドガラスでカバーした。
・２−（パーフルオロオクチル)-エチルアクリレート ５０重量部
（フッ素含有率６１％、共栄社化学社製、商品名：ライトアクリレートＦＡ−１０８）
・１，９−ノナンジオールジアクリレート ５０重量部
（フッ素不含、共栄社化学社製、商品名：ライトアクリレート１．９ＮＤ−Ａ）
・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０．２ｍｍの厚さの液膜に対して、ＵＶスポット光源（浜松ホトニクス社製、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、図１に示すような棒状の微小な領域を多数有する実施例２の異方性拡散媒体を得た。

［実施例３］
実施例１と同じＰＥＴフィルムに挟まれた状態の紫外線硬化組成物に、ＰＥＴフィルムの長辺と直交する方向に配置した発光長さ１２５ｍｍの線状ＵＶ光源（日本ＵＶマシーン社製、商品名：ハンディＵＶ装置ＨＵＶ−１０００）から、実施例１と同じ照射強度の紫外線を垂直に照射して、図３に示すような屈折率の異なる板状の領域を有する実施例３の異方性拡散媒体を得た。

［実施例４］
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０．２ｍｍの隔壁を形成した。この中に下記の紫外線硬化樹脂組成物を滴下し、別のスライドガラスでカバーした。
・２，２，２−トリフロロエチルメタクリレート ５０重量部
（フッ素含有率３３％、共栄社化学社製、商品名：ライトエステルＭ−３Ｆ）
・１，９−ノナンジオールジアクリレート ５０重量部
（フッ素不含、共栄社化学社製、商品名：ライトアクリレート１．９ＮＤ−Ａ）
・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０．２ｍｍの厚さの液膜に対して、ＵＶスポット光源（浜松ホトニクス社製、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、図１に示すような棒状の微小な領域を多数有する実施例４の異方性拡散媒体を得た。

［比較例］
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０．２ｍｍの隔壁を形成した。この中に下記の紫外線硬化樹脂組成物を滴下し、別のスライドガラスでカバーした。
・３−メチル−ｎ−ブチルアクリレート ５０重量部
（フッ素不含、共栄社化学社製、商品名：ライトアクリレートＩＡＡ）
・１，９−ノナンジオールジアクリレート ５０重量部
（フッ素不含、共栄社化学社製、商品名：ライトアクリレート１．９ＮＤ−Ａ）
・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０．２ｍｍの厚さの液膜に対して、ＵＶスポット光源（浜松ホトニクス社製、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、図１に示すような棒状の微小な領域を多数有する比較例の異方性拡散媒体を得た。

ゴニオフォトメーター（村上色彩社製、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１〜４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１〜４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それぞれ図１３〜図１６と図１７に示す。実施例１、２、４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、直線透過光量の変化率が約０．８〜０．９の深い谷状で、ほぼ左右対称であることがわかる。また、実施例３では短辺軸回転で他の実施例と類似の深い谷状を示し、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ない、選択的な異方性拡散を示した。

これら実施例に対し、比較例の異方性拡散媒体では、直線透過光量の変化率が約０．６４〜０．６５の浅い谷状を示しており、実施例と比較して異方性拡散が不十分であることが明らかである。

以上説明したように、本発明によれば、光線の入射角度による直線透過光量の変化量が多い異方性拡散媒体を提供することができる。

本発明の異方性拡散媒体の一例を示す模式図である。 （ａ）図１におけるＡ−Ａ線断面を示す光学顕微鏡写真である。（ｂ）図１におけるＢ−Ｂ線断面（Ａ−Ａ線断面に直交する断面）を示す光学顕微鏡写真である。 本発明の異方性拡散媒体の一例を示す模式図である。 （ａ）図３の異方性拡散媒体におけるＡ−Ａ線断面（線状光源の向きと垂直な断面）を示す光学顕微鏡写真である。（ｂ）図３の異方性拡散媒体におけるＢ−Ｂ線断面（線状光源の向きと平行な断面）を示す光学顕微鏡写真である。 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。 図１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。 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）。 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１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。 実施例２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。 実施例３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。 実施例４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
Ｓ 異方性拡散媒体表面の法線

Claims (6)

1. 少なくともフッ素を含有する光硬化性化合物およびフッ素を含有しない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、上記樹脂層を光線が透過する際の直線透過光量が、上記樹脂層に対する入射光の入射角によって異なることを特徴とする異方性拡散媒体。
2. 前記フッ素を含有する光硬化性化合物中のフッ素原子が占める質量の割合が４０％以上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. 前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、上記棒状硬化領域は、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請求項１または２に記載の異方性拡散媒体。
4. 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１〜３のいずれかに記載の異方性拡散媒体。
5. 透明基体上に請求項１〜４のいずれか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。
6. 請求項１〜４のいずれか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。
   

Images