JP2013210409A - 異方性光拡散フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ルーバー構造を有する長尺状の異方性光拡散フィルムであって、ルーバー構造が、屈折率が異なる複数の板状領域からなるとともに、屈折率が異なる複数の板状領域が、フィルム面に沿った任意の一方向に交互に配置してなるルーバー構造であり、かつ、フィルム上方から眺めた場合に、ルーバー構造における板状領域の延び方向と、フィルムの長尺方向と、の為す鋭角が80°以下の値である。
【選択図】図4
Description
特に、所定のルーバー構造を有することにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状の異方性光拡散フィルムに関する。
また、特許文献1には、それぞれの屈折率に差がある分子内に1個以上の重合性炭素−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を、膜状に維持し、特定の方向から紫外線を照射して該組成物を硬化させる第1の工程と、得られた硬化物上に樹脂組成物を膜状に維持し第1の工程とは別の方向から紫外線を照射して硬化させる第2工程からなり、必要に応じて第2の工程を繰り返すことを特徴とする光制御板(異方性光拡散フィルム)の製造方法が開示されている。
したがって、特許文献1〜2の場合、入射光を塗布層の移動方向、すなわちフィルムの長尺方向に沿った方向に異方性光拡散させるような異方性光拡散フィルムを得ることはできるものの、入射光をフィルムの長尺方向と直交する方向に異方性光拡散させるような異方性光拡散フィルムを得ることはできないという問題が見られた。
このため、特許文献1〜2においてそのようなルーバー構造を形成しようとすると、線状光源の長軸方向が、塗布層の移動方向に沿った方向になるように線状光源を配置することになる。
ところが、線状光源をそのように配置したとしても、塗布層の移動方向断面から眺めた場合、塗布層の表面における巾方向の各位置によって、線状光源からの活性エネルギー線が異なる角度で照射されることになるため、得られる異方性光拡散フィルムの光拡散特性が不均一になる。
したがって、引用文献1〜2においては、入射光をその長尺方向と直交する方向に異方性光拡散させるような長尺状の異方性光拡散フィルムを得ようとすると、まず、フィルムを上面から眺めた場合に巾方向に沿って板状領域が配置されてなるルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムを得る必要がある。次いで、それらを裁断し、90°方向を変えて複数の異方性光拡散フィルムをつなぎ合わせる必要が生じる。このため、継ぎ目部分において光拡散性が不均一になったり、フィルムの強度が低下し易くなったりするといった問題が見られた。
このような状況の下、大画面スクリーン等への適用が容易で、継ぎ目等の問題が発生しない長尺状の異方性光拡散フィルムが求められていた。
すなわち、従来の入射光をフィルムの長尺方向に異方性光拡散させるような異方性光拡散フィルムとは別に、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができるような長尺状の異方性光拡散フィルムが求められていた。
すなわち、本発明の目的は、所定のルーバー構造を有することにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状の異方性光拡散フィルムを提供することにある。
すなわち、本発明の異方性光拡散フィルムであれば、フィルムの長尺方向、あるいはその近傍の方向に延びる板状領域からなるルーバー構造を有することから、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる。
したがって、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状の異方性光拡散フィルムを、従来のように複数の異方性光拡散フィルムをつなぎ合わせることなく得ることができる。
このように構成することにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状、かつ、大面積の異方性光拡散フィルムを得ることができる。
このように構成することにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状、かつ、より大面積の異方性光拡散フィルムを得ることができる。
このように構成することにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に、より効果的に異方性光拡散させることができる。
このように構成することにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に、さらに効果的に異方性光拡散させることができる。
このように構成することにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に、より一段と効果的に異方性光拡散させることができる。
以下、本発明の実施形態を、図面を適宜参照して、具体的に説明するが、かかる説明の理解を容易にするため、まず、異方性光拡散フィルムにおける光拡散の基本原理について説明する。
最初に、図1〜2を用いて、異方性光拡散フィルムにおける光拡散の基本原理について説明する。
まず、図1(a)には、異方性光拡散フィルム10の上面図(平面図)が示してあり、図1(b)には、図1(a)に示す異方性光拡散フィルム10を、点線A−Aに沿って垂直方向に切断して、切断面を矢印方向から眺めた場合の異方性光拡散フィルム10の断面図が示してある。
また、図2(a)には、異方性光拡散フィルム10の全体図を示し、図2(b)には、図2(a)の異方性光拡散フィルム10をX方向から見た場合の断面図を示す。
かかる図1(a)の平面図に示すように、異方性光拡散フィルム10は、フィルム面に沿った任意の一方向に、相対的に屈折率が高い板状領域12と、相対的に屈折率が低い板状領域14と、が交互に平行配置されたルーバー構造13を備えている。
言い換えると、フィルムを水平面に載置した場合に、フィルム面において水平方向に延びてなる板状領域からなるルーバー構造を備えている。
また、図1(b)の断面図に示すように、相対的に高屈折率の板状領域12と、相対的に低屈折率の板状領域14は、それぞれ所定厚さを有しており、異方性光拡散フィルム10の法線方向(膜厚方向)においても、交互に平行配置された状態を保持している。
すなわち、図1(b)に示すように、異方性光拡散フィルム10に対する入射光の入射角が、ルーバー構造13の境界面13´に対し、平行から所定の角度範囲の値、つまり、光拡散入射角度領域内の値である場合には、入射光(52、54)は、ルーバー構造内の相対的に高屈折率の板状領域12の内部を、方向を変化させながら膜厚方向に沿って通り抜けることにより、出光面側での光の進行方向が一様でなくなるものと推定される。
その結果、入射角が光拡散入射角度領域内である場合には、入射光が異方性光拡散フィルム10によって拡散されると推定される(52´、54´)。
一方、異方性光拡散フィルム10に対する入射光の入射角が、光拡散入射角度領域から外れる場合には、図1(b)に示すように、入射光56は、異方性光拡散フィルムによって拡散されることなく、そのまま異方性光拡散フィルム10を透過するものと推定される(56´)。
なお、本発明において、「光拡散入射角度領域」とは、異方性光拡散フィルムに対して、点光源からの入射光の角度を変化させた場合に、拡散光を出光するのに対応する入射光の角度範囲を意味する。
また、かかる「光拡散入射角度領域」は、図2(a)に示すように、異方性光拡散フィルムにおけるルーバー構造の屈折率差や傾斜角等によって、その異方性光拡散フィルムごとに決定される角度領域である。
また、本発明の異方性光拡散フィルムは、「異方性」を有することを特徴とするが、本発明において「異方性」とは、図2(a)に示すように、入射光がフィルムによって拡散された場合に、拡散された出射光におけるフィルムと平行な面内での、その光の拡散具合(拡散光の広がりの形状)が、同面内での方向によって異なる性質を有することを意味する。
より具体的には、図2(a)に示すように、入射光に含まれる成分のうち、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造の向きに垂直な成分については、選択的に光の拡散が生じる一方、入射光に含まれる成分のうち、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造の向きに平行な成分については、光の拡散が生じにくいため、異方性光拡散が実現する。
したがって、異方性光拡散フィルムにおける拡散光の広がりの形状は、図2(a)に示すように、略楕円状になる。
また、本発明において、「光拡散角度領域」とは、異方性光拡散フィルムに対して、入射光が最も拡散される角度に点光源を固定し、この状態で得られる拡散光の角度範囲を意味するものとする。
さらに、本発明において、「拡散光の開き角」とは、上述した「光拡散角度領域」の幅であり、図2(b)に示すように、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造の向きに平行な方向Xから、フィルムの断面を眺めた場合における拡散光の開き角θ2を意味するものとする。
したがって、得られた異方性光拡散フィルムは、光を所定箇所に集中させる集光作用も有すると言うことができる。
なお、ルーバー構造内の高屈折率領域12の内部における入射光の方向変化は、図1(b)に示すような全反射により直線状にジグザグに方向変化するステップインデックス型となる場合の他、曲線状に方向変化するグラディエントインデックス型となる場合も考えられる。
また、図1(a)および(b)では、相対的に屈折率が高い板状領域12と、相対的に屈折率が低い板状領域14と、の界面を簡単のために直線で表わしたが、実際には、界面は僅かに蛇行しており、それぞれの板状領域は分岐や消滅を伴った複雑な屈折率分布構造を形成している。
その結果、これらが光拡散特性に複雑に作用しているものと推定される。
(1)屈折率
ルーバー構造において、屈折率が異なる板状領域間の屈折率の差、すなわち、相対的に高屈折率な板状領域の屈折率と、相対的に低屈折率な板状領域の屈折率との差を0.01以上の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる屈折率の差を0.01以上の値とすることにより、ルーバー構造内において入射光を安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した入射角度依存性をより向上させることができるためである。
より具体的には、かかる屈折率の差が0.01未満の値となると、入射光がルーバー構造内で全反射する角度域が狭くなることから、入射角度依存性が過度に低下する場合があるためである。
したがって、ルーバー構造における屈折率が異なる板状領域間の屈折率の差を0.05以上の値とすることがより好ましく、0.1以上の値であることがさらに好ましい。
なお、高屈折率板状領域の屈折率と、低屈折率板状領域の屈折率との差は大きい程好ましいが、ルーバー構造を形成可能な材料を選定する観点から、0.3程度が上限であると考えられる。
この理由は、高屈折率板状領域の屈折率が1.5未満の値となると、低屈折率板状領域との差が小さくなり過ぎて、所望のルーバー構造を得ることが困難になる場合があるためである。一方、高屈折率板状領域の屈折率が1.7を超えた値となると、異方性光拡散フィルム用組成物における材料物質間の相溶性が過度に低くなる場合があるためである。
したがって、ルーバー構造における高屈折率板状領域の屈折率を1.52〜1.65の範囲内の値とすることがより好ましく、1.55〜1.6の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、高屈折率板状領域の屈折率は、例えば、JIS K0062に準じて測定することができる。
この理由は、かかる低屈折率板状領域の屈折率が1.4未満の値となると、得られる光拡散フィルムの剛性を低下させる場合があるためである。一方、かかる低屈折率板状領域の屈折率が1.5を超えた値となると、高屈折率板状領域の屈折率との差が小さくなり過ぎて、所望のルーバー構造を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、ルーバー構造における低屈折率板状領域の屈折率を1.42〜1.48の範囲内の値とすることがより好ましく、1.44〜1.46の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、低屈折率板状領域における屈折率は、例えば、JIS K0062に準じて測定することができる。
また、図3(a)に示すように、ルーバー構造13において、屈折率が異なる高屈折率板状領域12および低屈折率板状領域14の幅(S1、S2)を、それぞれ0.1〜15μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、これらの板状領域の幅を0.1〜15μmの範囲内の値とすることにより、ルーバー構造内において入射光をより安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した入射角度依存性を、より効果的に向上させることができるためである。
すなわち、かかる板状領域の幅が0.1μm未満の値となると、入射光の入射角度にかかわらず、光拡散を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる幅が15μmを超えた値となると、ルーバー構造内を直進する光が増加し、拡散光の均一性が悪化する場合があるためである。
したがって、ルーバー構造において、屈折率が異なる板状領域の幅を、それぞれ0.5〜10μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜5μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ルーバーを構成する板状領域の幅や長さ等は、光学デジタル顕微鏡にてフィルム断面観察することにより測定することができる。
また、図3(a)に示すように、ルーバー構造において、屈折率が異なる複数の高屈折率板状領域12および複数の低屈折率板状領域14が、膜厚方向に対してそれぞれ一定の傾斜角θaにて平行配置してなることが好ましい。
この理由は、板状領域のそれぞれの傾斜角θaを一定とすることにより、フィルム面における位置によらず、均一な異方性光拡散性を発揮させることができるばかりか、ルーバー構造内において入射光をより安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した入射角度依存性をさらに向上させることができるためである。
なお、θaはフィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造に対して垂直な面でフィルムを切断した場合の断面において測定されるフィルム表面の法線に対する角度を0°とした場合の板状領域の傾斜角(°)を意味する。
より具体的には、図3(a)に示す通り、ルーバー構造の上端面の法線と板状領域の最上部との為す角度のうち狭い側の角度を意味する。なお、図3(a)に示す通り板状領域が右側に傾いているときの傾斜角を基準とし、板状領域が左側に傾いているときの傾斜角をマイナスで表記する。
この理由は、板状領域が湾曲していることにより、ルーバー構造における反射と透過のバランスを複雑化させて、拡散光の開き角を効果的に拡大することができるためである。
なお、このような湾曲したルーバー構造は、塗膜の厚さ方向での紫外線による重合反応速度を遅らせることにより得られるものと考えられる。
具体的には、平行光の光源から発せられる紫外線の照度を抑え、照射されている状態の塗膜を低速で移動させることにより形成することができる。
また、ルーバー構造の厚さ、すなわち、図3(a)〜(b)に示すフィルム表面の法線方向におけるルーバー構造存在部分の長さL1は50〜500μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ルーバー構造の厚さをかかる範囲内の値とすることにより、膜厚方向に沿ったルーバー構造の長さを安定的に確保して、ルーバー構造内において入射光をより安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した光拡散角度領域内における拡散光の強度の均一性をさらに向上させることができるためである。
すなわち、かかるルーバー構造の厚さL1が50μm未満の値となると、ルーバー構造の長さが不足して、ルーバー構造内を直進してしまう入射光が増加し、光拡散角度領域内における拡散光の強度の均一性を得ることが困難になる場合があるためである。一方、かかるルーバー構造の厚さL1が500μmを超えた値となると、異方性光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射してルーバー構造を形成する際に、初期に形成されたルーバー構造によって光重合の進行方向が拡散してしまい、所望のルーバー構造を形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、ルーバー構造の厚さL1を70〜300μmの範囲内の値とすることがより好ましく、80〜200μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明の異方性光拡散フィルムにおいては、図4(a)に示すように、フィルム上方から眺めた場合に、ルーバー構造13における板状領域(12、14)の延び方向Nと、フィルムの長尺方向E1´と、の為す鋭角θbが80°以下の値であることを特徴とする。
この理由は、ルーバー構造13における板状領域(12、14)の延び方向Nをこのような方向とすることにより、入射光をフィルムの長尺方向E1´と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができるためである。
したがって、本発明の異方性光拡散フィルムであれば、後述する実施例1に示すように、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状の異方性光拡散フィルムを、複数の異方性光拡散フィルムをつなぎ合わせることなく得ることができる。
したがって、従来においては、本発明のような光拡散特性を有する長尺状の異方性光拡散フィルムを得ようとした場合、入射光をその長尺方向と平行な方向に異方性光拡散させる異方性光拡散フィルムを複数製造し、これを90°旋回させた上で、横に並べ、それぞれをつなぎ合わせる必要があった。
そして、この場合、継ぎ目部分において光拡散性が不均一になったり、フィルムの強度が低下し易くなったりするといった問題が見られた。
この点、本発明の異方性光拡散フィルムであれば、上述した問題を根本的に解決することができる。
したがって、本発明の異方性光拡散フィルムは、例えば、大面積のプロジェクションスクリーンにおいて、フレネルレンズからの光を上下方向に拡散させる用途等において非常に重要である。
また、異方性光拡散フィルムにおける膜厚を100〜500μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、異方性光拡散フィルムの膜厚をかかる範囲内の値とすることにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に、より効果的に異方性光拡散させることができるためである。
すなわち、かかる膜厚が100μm未満の値となると、フィルム内に形成される膜厚方向におけるルーバー構造の長さが過度に短くなって、ルーバー構造内を直進してしまう入射光が増加し、十分な入射角度依存性を得ることが困難になる場合があるためである。一方、かかる膜厚が500μmを超えた値となると、照射光を長時間照射することになるため、量産性が過度に低下したり、照射光が、初期に形成されたルーバー構造によって拡散してしまい、所望のルーバー構造を形成することが困難になったりする場合があるためである。
したがって、異方性光拡散フィルムの膜厚を130〜300μmの範囲内の値とすることがより好ましく、150〜250μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、異方性光拡散フィルムの膜厚方向には、例えば、表層部等にルーバー構造の存在しない部分があってもよい。
したがって、異方性光拡散フィルムの膜厚は、ルーバー構造の厚さL1と等しいかそれ以上となる。
また、図4(a)に示すように、異方性光拡散フィルム10における短尺方向の長さL2を0.1〜3mの範囲内の値とするとともに、長尺方向の長さL3を3m以上の値とすることが好ましい。
この理由は、フィルムをこのような形状とすることにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状、かつ、大面積の異方性光拡散フィルムを得ることができるためである。
したがって、より実用的な観点からは、短尺方向の長さL2を0.3〜2.5mの範囲内の値とすることがより好ましく、0.5〜2mの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、長尺方向の長さL3については、15m以上の値とすることがより好ましく、30m以上の値とすることがさらに好ましい。
なお、L3の上限は特に制限されないが、フィルムの保管、運搬等を考慮すると1000m程度である。
この理由は、ロール状とすることにより、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができる長尺状、かつ、より大面積の異方性光拡散フィルムを得ることができるためである。
また、保管や持ち運びの際の取り扱い性を向上させることができ、さらに、異方性光拡散フィルム上に、他の光学機能層を形成させ、あるいは他の光学部材と貼合する際の取り扱い性を向上させることができるためである。
また、本発明の異方性光拡散フィルムは、例えば、下記工程(a)〜(c)を含む製造方法によって製造することができる。
(a)屈折率が異なる2つの重合性化合物を含む異方性光拡散フィルム用組成物を準備する工程
(b)異方性光拡散フィルム用組成物を工程シートに対して塗布し、塗布層を形成する工程
(c)塗布層に対し、照射光を異方性光拡散させるための異方性光拡散素子を介して平行光としての活性エネルギー線を照射し、所定の方向に延びる板状領域からなるルーバー構造を形成する工程
以下、かかる製造方法につき、図面を参照しつつ、具体的に説明する。
工程(a)は、所定の異方性光拡散フィルム用組成物を準備する工程である。
より具体的には、屈折率が異なる2つの重合性化合物を40〜80℃の高温条件下にて撹拌して、均一な混合液とすることが好ましい。
また、これと同時に、混合液に対し、所望により光重合開始剤等の添加剤を添加した後、均一になるまで撹拌しつつ、所望の粘度となるように、必要に応じて希釈溶剤を更に加えることにより、異方性光拡散フィルム用組成物の溶液を得ることが好ましい。
以下、工程(a)について、より具体的に説明する。
(i)種類
屈折率が異なる2つの重合性化合物のうち、屈折率が相対的に高い方の重合性化合物(以下、(A)成分と称する場合がある。)の種類は、特に限定されないが、その主成分を複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルとすることが好ましい。
この理由は、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、(A)成分の重合速度を、屈折率が相対的に低い方の重合性化合物(以下、(B)成分と称する場合がある。)の重合速度よりも速くして、これらの成分間における重合速度に所定の差を生じさせ、両成分の共重合性を効果的に低下させることができるものと推定されるためである。
その結果、光硬化させた際に、(A)成分に由来した板状領域および(B)成分に由来した板状領域が交互に延在した、所謂、ルーバー構造を効率よく形成することができる。
また、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、単量体の段階では(B)成分と十分な相溶性を有しつつも、重合の過程において複数繋がった段階では(B)成分との相溶性を所定の範囲にまで低下させて、ルーバー構造をさらに効率よく形成することができるものと推定される。
さらに、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、ルーバー構造における(A)成分に由来した板状領域の屈折率を高くして、(B)成分に由来した板状領域の屈折率との差を、所定以上の値に調節することができる。
したがって、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、後述する(B)成分の特性と相まって、屈折率の異なる板状領域が交互に延在したルーバー構造を備えた異方性光拡散フィルムを効率的に得ることができる。
なお、「複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステル」とは、(メタ)アクリル酸エステルのエステル残基部分に複数の芳香環を有する化合物を意味する。
また、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の両方を意味する。
また、ルーバー構造における(A)成分に由来した板状領域の屈折率を高くして、(B)成分に由来した板状領域の屈折率との差を、所定以上の値に、より容易に調節することができる。
この理由は、かかる炭素数が4を超えた値となると、(A)成分の重合速度が低下したり、(A)成分に由来した板状領域の屈折率が低くなり過ぎたりして、ルーバー構造を効率的に形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、一般式(1)におけるR1〜R10が、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、およびカルボキシアルキル基のいずれかを含む場合には、そのアルキル部分の炭素数を1〜3の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、異方性光拡散フィルムを焼却等する際に、ダイオキシンが発生することを防止して、環境保護の観点から好ましいためである。
なお、従来のルーバー構造を備えた異方性光拡散フィルムにおいては、所定のルーバー構造を得るにあたり、モノマー成分を高屈折率化する目的で、モノマー成分においてハロゲン置換が行われることが一般的であった。
この点、一般式(1)で表わされるビフェニル化合物であれば、ハロゲン置換を行わない場合であっても、高い屈折率とすることができる。
したがって、本発明における異方性光拡散フィルム用組成物を光硬化してなる異方性光拡散フィルムであれば、ハロゲンを含まない場合であっても、良好な入射角度依存性を発揮することができる。
なお、「良好な入射角度依存性」とは、光拡散入射角度領域と、入射光が拡散されずにそのまま透過する非拡散入射角度領域との区別が、明確に制御されていることを意味する。
この理由は、一般式(2)で表わされる置換基の位置を、R1およびR10以外の位置とすることにより、光硬化させる前の段階において、(A)成分同士が配向し、結晶化することを効果的に防止することができる。
さらに、光硬化させる前のモノマー段階で液状であり、希釈溶媒等を使用しなくとも、見掛け上(B)成分と均一に混合することができる。
これにより、光硬化の段階において、(A)成分および(B)成分の微細なレベルでの凝集・相分離を可能とし、ルーバー構造を備えた異方性光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
さらに、同様の観点から、一般式(1)におけるR3、R5、R6およびR8のいずれか一つが、一般式(2)で表わされる置換基であることが特に好ましい。
この理由は、繰り返し数mが10を超えた値となると、重合部位と、ビフェニル環とをつなぐオキシアルキレン鎖が長くなりすぎて、重合部位における(A)成分同士の重合を阻害する場合があるためである。
したがって、一般式(2)で表わされる置換基における繰り返し数mを、1〜4の整数とすることがより好ましく、1〜2の整数とすることが特に好ましい。
なお、同様の観点から、一般式(2)で表わされる置換基における炭素数nを、通常1〜4の整数とすることが好ましい。
また、重合部位である重合性炭素−炭素二重結合の位置が、ビフェニル環に対して近すぎて、ビフェニル環が立体障害となり、(A)成分の重合速度が低下する場合をも考慮すると、一般式(2)で表わされる置換基における炭素数nを、2〜4の整数とすることがより好ましく、2〜3の整数とすることが特に好ましい。
また、(A)成分の分子量を、200〜2,500の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(A)成分の分子量を所定の範囲とすることにより、(A)成分の重合速度をさらに速くして、(A)成分および(B)成分の共重合性をより効果的に低下させることができるものと推定されるためである。
その結果、光硬化させた際に、(A)成分に由来した板状領域および(B)成分に由来した板状領域が交互に延在したルーバー構造を、より効率的に形成することができる。
すなわち、(A)成分の分子量が200未満の値となると、立体障害により重合速度が低下して、(B)成分の重合速度に近くなり、(B)成分との共重合が生じ易くなる場合があるためである。一方、(A)成分の分子量が2,500を超えた値となると、(B)成分との分子量の差が小さくなるのにともなって、(A)成分の重合速度が低下して(B)成分の重合速度に近くなり、(B)成分との共重合が生じ易くなるものと推定され、その結果、ルーバー構造を効率よく形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、(A)成分の分子量を、240〜1,500の範囲内の値とすることがより好ましく、260〜1,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、(A)成分の分子量は、分子の組成と、構成原子の原子量から得られる計算値から求めることができ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量として測定することもできる。
また、本発明における異方性光拡散フィルム用組成物は、ルーバー構造における屈折率が相対的に高い板状領域を形成するモノマー成分として、(A)成分を含むが、かかる(A)成分は一成分で含まれることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、(A)成分に由来した板状領域、つまり屈折率が相対的に高い板状領域における屈折率のばらつきを効果的に抑制して、ルーバー構造を備えた異方性光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
すなわち、(A)成分における(B)成分に対する相溶性が低い場合、例えば、(A)成分がハロゲン系化合物等の場合、(A)成分を(B)成分に相溶させるための第3成分として、他の(A)成分(例えば、非ハロゲン系化合物等)を併用する場合がある。
しかしながら、この場合、かかる第3成分の影響により、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い板状領域における屈折率がばらついたり、低下し易くなったりすることがある。
その結果、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い板状領域との屈折率差が不均一になったり、過度に低下し易くなったりする場合がある。
したがって、(B)成分との相溶性を有する高屈折率なモノマー成分を選択し、それを単独の(A)成分として用いることが好ましい。
なお、例えば、(A)成分としての式(3)で表わされるビフェニル化合物であれば、低粘度であることから、(B)成分との相溶性を有するため、単独の(A)成分として使用することができる。
また、(A)成分の屈折率を1.5〜1.65の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(A)成分の屈折率をかかる範囲内の値とすることにより、(A)成分に由来した板状領域の屈折率と、(B)成分に由来した板状領域の屈折率との差を、より容易に調節して、ルーバー構造を備えた異方性光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
すなわち、(A)成分の屈折率が1.5未満の値となると、(B)成分の屈折率との差が小さくなり過ぎて、有効な光拡散角度領域を得ることが困難になる場合があるためである。一方、(A)成分の屈折率が1.65を超えた値となると、(B)成分の屈折率との差は大きくなるものの、(B)成分との見かけ上の相溶状態さえも形成困難になる場合があるためである。
したがって、(A)成分の屈折率を、1.52〜1.62の範囲内の値とすることがより好ましく、1.56〜1.6の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、上述した(A)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(A)成分の屈折率を意味する。
また、屈折率は、例えば、JIS K0062に準じて測定することができる。
また、異方性光拡散フィルム用組成物における(A)成分の含有量を、後述する相対的に低屈折率が低い重合性化合物である(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(A)成分の含有量が25重量部未満の値となると、(B)成分に対する(A)成分の存在割合が少なくなって、(A)成分に由来した板状領域の幅が、(B)成分に由来した板状領域の幅と比較して過度に小さくなり、良好な入射角度依存性を有するルーバー構造を得ることが困難になる場合があるためである。また、異方性光拡散フィルムの厚さ方向におけるルーバーの長さが不十分になり、光拡散性を示さなくなる場合があるためである。一方、(A)成分の含有量が400重量部を超えた値となると、(B)成分に対する(A)成分の存在割合が多くなって、(A)成分に由来した板状領域の幅が、(B)成分に由来した板状領域の幅と比較して過度に大きくなり、逆に、良好な入射角度依存性を有するルーバー構造を得ることが困難になる場合があるためである。また、異方性光拡散フィルムの厚さ方向におけるルーバーの長さが不十分になり、光拡散性を示さなくなる場合があるためである。
したがって、(A)成分の含有量を、(B)成分100重量部に対して、40〜300重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、50〜200重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(i)種類
屈折率が異なる2つの重合性化合物のうち、屈折率が相対的に低い方の重合性化合物((B)成分)の種類は、特に限定されず、その主成分として、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリル系ポリマー、(メタ)アクリロイル基含有シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられるが、特に、ウレタン(メタ)アクリレートとすることが好ましい。
この理由は、ウレタン(メタ)アクリレートであれば、(A)成分に由来した板状領域の屈折率と、(B)成分に由来した板状領域の屈折率との差を、より容易に調節できるばかりか、(B)成分に由来した板状領域の屈折率のばらつきを有効に抑制し、ルーバー構造を備えた異方性光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
したがって、以下においては、(B)成分としてのウレタン(メタ)アクリレートについて、主に説明する。
なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよびメタクリレートの両方を意味する。
なお、(B)成分には、ウレタン結合の繰り返し単位を有するオリゴマーも含むものとする。
このうち、(B1)成分であるイソシアナート基を少なくとも2つ含有する化合物としては、例えば、2,4−トリレンジイソシアナート、2,6−トリレンジイソシアナート、1,3−キシリレンジイソシアナート、1,4−キシリレンジイソシアナート等の芳香族ポリイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート等の脂肪族ポリイソシアナート、イソホロンジイソシアナート(IPDI)、水素添加ジフェニルメタンジイソシアナート等の脂環式ポリイソシアナート、およびこれらのビウレット体、イソシアヌレート体、さらにはエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ヒマシ油等の低分子活性水素含有化合物との反応物であるアダクト体(例えば、キシリレンジイソシアナート系3官能アダクト体)等を挙げることができる。
この理由は、脂環式ポリイソシアナートであれば、脂肪族ポリイソシアナートと比較して、立体配座等の関係で各イソシアナート基の反応速度に差を設けやすいためである。
これにより、(B1)成分が(B2)成分とのみ反応したり、(B1)成分が(B3)成分とのみ反応したりすることを抑制して、(B1)成分を、(B2)成分および(B3)成分と確実に反応させることができ、余分な副生成物の発生を防止することができる。
その結果、ルーバー構造における(B)成分に由来した板状領域、すなわち、低屈折率板状領域の屈折率のばらつきを効果的に抑制することができる。
さらに、脂環式ポリイソシアナートであれば、芳香族ポリイソシアナートと比較して、得られる(B)成分の屈折率を小さくすることができることから、(A)成分の屈折率との差を大きくし、光拡散性をより確実に発現するとともに、光拡散角度領域内における拡散光の均一性の高いルーバー構造をさらに効率よく形成することができる。
また、このような脂環式ポリイソシアナートの中でも、イソシアナート基を2つのみ含有する脂環式ジイソシアナートが好ましい。
この理由は、脂環式ジイソシアナートであれば、(B2)成分および(B3)成分と定量的に反応し、単一の(B)成分を得ることができるためである。
このような脂環式ジイソシアナートとしては、イソホロンジイソシアナート(IPDI)であることが、特に好ましく挙げることができる。
この理由は、2つのイソシアナート基の反応性に有効な差異を設けることができるためである。
この理由は、ポリプロピレングリコールであれば、粘度が低いことから無溶剤で取り扱うことができるためである。
また、ポリプロピレングリコールであれば、(B)成分を硬化させた際に、当該硬化物における良好なソフトセグメントとなり、異方性光拡散フィルムのハンドリング性や実装性を、効果的に向上させることができるためである。
なお、(B)成分の重量平均分子量は、主に、(B2)成分の重量平均分子量により調節することができる。ここで、(B2)成分の重量平均分子量は、通常、2,300〜19,500であり、好ましくは4,300〜14,300であり、特に好ましくは6,300〜12,300である。
また、得られるウレタン(メタ)アクリレートの重合速度を低下させ、所定のルーバー構造をより効率的に形成する観点から、特に、ヒドロキシアルキルメタクリレートであることがより好ましく、2−ヒドロキシエチルメタクリレートであることがさらに好ましい。
このとき(B1)〜(B3)成分の配合割合を、モル比にて(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1〜5:1:1〜5の割合とすることが好ましい。
この理由は、かかる配合割合とすることにより、(B2)成分の有する2つの水酸基に対してそれぞれ(B1)成分の有する一方のイソシアナート基が反応して結合し、さらに2つの(B1)成分がそれぞれ有するもう一方のイソシアナート基に対して、(B3)成分の有する水酸基が反応して結合したウレタン(メタ)アクリレートを効率的に合成することができるためである。
したがって、(B1)〜(B3)成分の配合割合を、モル比にて(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1〜3:1:1〜3の割合とすることがより好ましく、2:1:2の割合とすることがさらに好ましい。
また、(B)成分の重量平均分子量を、3,000〜20,000の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(B)成分の重量平均分子量を所定の範囲とすることにより、(A)成分および(B)成分の重合速度に所定の差を生じさせ、両成分の共重合性を効果的に低下させることができるためである。
その結果、光硬化させた際に、(A)成分に由来した板状領域および(B)成分に由来した板状領域が交互に延在したルーバー構造を効率よく形成することができる。
すなわち、(B)成分の重量平均分子量が3,000未満の値となると、(B)成分の重合速度が速くなって、(A)成分の重合速度に近くなり、(A)成分との共重合が生じ易くなる結果、ルーバー構造を効率よく形成することが困難になる場合があるためである。一方、(B)成分の重量平均分子量が20,000を超えた値となると、(A)成分および(B)成分に由来した板状領域が交互に延在したルーバー構造を形成することが困難になったり、(A)成分との相溶性が過度に低下して、塗布段階で(A)成分が析出したりする場合があるためである。
したがって、(B)成分の重量平均分子量を、5,000〜15,000の範囲内の値とすることがより好ましく、7,000〜13,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、(B)成分の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
また、(B)成分は、分子構造や重量平均分子量が異なる2種以上を併用してもよいが、ルーバー構造における(B)成分に由来した板状領域の屈折率のばらつきを抑制する観点からは、1種類のみを用いることが好ましい。
すなわち、(B)成分を複数用いた場合、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い板状領域における屈折率がばらついたり、高くなったりして、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い板状領域との屈折率差が不均一になったり、過度に低下する場合があるためである。
また、(B)成分の屈折率を1.4〜1.55の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(B)成分の屈折率をかかる範囲内の値とすることにより、(A)成分に由来した板状領域と、(B)成分に由来した板状領域の屈折率との差を、より容易に調節して、ルーバー構造を備えた異方性光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
すなわち、(B)成分の屈折率が1.4未満の値となると、(A)成分の屈折率との差は大きくなるものの、(A)成分との相溶性が極端に悪化し、ルーバー構造を形成することができないおそれがあるためである。一方、(B)成分の屈折率が1.55を超えた値となると、(A)成分の屈折率との差が小さくなり過ぎて、所望の入射角度依存性を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、(B)成分の屈折率を、1.45〜1.54の範囲内の値とすることがより好ましく、1.46〜1.52の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、上述した(B)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(B)成分の屈折率を意味する。
そして、屈折率は、例えば、JIS K0062に準じて測定することができる。
この理由は、かかる屈折率の差を所定の範囲内の値とすることにより、光の透過と拡散におけるより良好な入射角度依存性、およびより広い光拡散入射角度領域を有する異方性光拡散フィルムを得ることができるためである。
すなわち、かかる屈折率の差が0.01未満の値となると、入射光がルーバー構造内で全反射する角度域が狭くなることから、異方性光拡散における開き角度が過度に狭くなる場合があるためである。一方、かかる屈折率の差が過度に大きな値となると、(A)成分と(B)成分の相溶性が悪化しすぎて、ルーバー構造を形成できないおそれがあるためである。
したがって、(A)成分の屈折率と、(B)成分の屈折率との差を、0.05〜0.5の範囲内の値とすることがより好ましく、0.1〜0.2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ここでいう(A)成分および(B)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(A)成分および(B)成分の屈折率を意味する。
また、異方性光拡散フィルム用組成物における(B)成分の含有量を、異方性光拡散フィルム用組成物の全体量100重量%に対して、10〜80重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(B)成分の含有量が10重量%未満の値となると、(A)成分に対する(B)成分の存在割合が少なくなって、(B)成分に由来した板状領域の幅が、(A)成分に由来した板状領域の幅と比較して過度に小さくなり、良好な入射角度依存性を有するルーバー構造を得ることが困難になる場合があるためである。また、異方性光拡散フィルムの厚さ方向におけるルーバーの長さが不十分になる場合があるためである。一方、(B)成分の含有量が80重量%を超えた値となると、(A)成分に対する(B)成分の存在割合が多くなって、(B)成分に由来した板状領域の幅が、(A)成分に由来した板状領域の幅と比較して過度に大きくなり、逆に、良好な入射角度依存性を有するルーバー構造を得ることが困難になる場合があるためである。また、異方性光拡散フィルムの厚さ方向におけるルーバーの長さが不十分になる場合があるためである。
したがって、(B)成分の含有量を、異方性光拡散フィルム用組成物の全体量100重量%に対して、20〜70重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、30〜60重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明における異方性光拡散フィルム用組成物においては、所望により、(C)成分として、光重合開始剤を含有させることが好ましい。
この理由は、光重合開始剤を含有させることにより、異方性光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射した際に、効率的にルーバー構造を形成することができるためである。
ここで、光重合開始剤とは、紫外線等の活性エネルギー線の照射により、ラジカル種を発生させる化合物をいう。
なお、光重合開始剤を含有させる場合の含有量としては、(A)成分および(B)成分の合計量100重量部に対し、0.2〜20重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.5〜15重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜10重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、適宜、上述した化合物以外の添加剤を添加することができる。
このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、重合促進剤、重合禁止剤、赤外線吸収剤、可塑剤、希釈溶剤、およびレベリング剤等が挙げられる。
なお、このような添加剤の含有量は、一般に、(A)成分および(B)成分の合計量100重量部に対して、0.01〜5重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.02〜3重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.05〜2重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
工程(b)は、図5(a)に示すように、準備した異方性光拡散フィルム用組成物を、工程シート2に対して塗布して塗布層1を形成する工程である。
工程シートとしては、プラスチックフィルム、紙のいずれも使用することができる。
このうち、プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィン系フィルム、トリアセチルセルロースフィルム等のセルロース系フィルム、およびポリイミド系フィルム等が挙げられる。
また、紙としては、例えば、グラシン紙、コート紙、およびラミネート紙等が挙げられる。
また、後述する工程を考慮すると、工程シート2としては、熱や活性エネルギー線に対する寸法安定性に優れたフィルムであることが好ましい。
このようなフィルムとしては、上述したもののうち、ポリエステル系フィルム、ポリオレフィン系フィルムおよびポリイミド系フィルムが好ましく挙げられる。
かかる剥離層は、シリコーン系剥離剤、フッ素系剥離剤、アルキッド系剥離剤、オレフィン系剥離剤等、従来公知の剥離剤を用いて形成することができる。
なお、工程シートの厚さは、通常、25〜200μmの範囲内の値とすることが好ましい。
なお、このとき、塗布層の厚さを、100〜700μmの範囲内の値とすることが好ましい。
工程(c)は、図5(b)に示すように、塗布層1に対し、照射光を異方性光拡散させるための異方性光拡散素子60を介して平行光としての活性エネルギー線50を照射し、所定の方向に延びる板状領域(12、14)からなるルーバー構造13を形成する工程である。
したがって、塗布層1の表面には、異方性光拡散素子60の光拡散方向Kに選択的に拡散された、異方性を有する活性エネルギー線50´が照射されることになる。
これにより、塗布層1に含まれる屈折率が異なる(A)成分および(B)成分は、かかる活性エネルギー線50´の光拡散方向に沿った方向に延びる板状領域(12、14)を交互に形成しながら硬化し、ルーバー構造13が形成されることになる。
その結果、上方から眺めた場合に、異方性光拡散素子60の光拡散方向Kと平行な方向、すなわち、本発明の場合、フィルムの長尺方向、あるいはその近傍の方向に板状領域(12、14)が延びてなるルーバー構造13が形成されることになる。
すなわち、図6(a)に示すように、入射光を所定の方向Kについては拡散させ、これとは直交する方向Hについては実質的に拡散させないような光拡散素子を意味する。
したがって、異方性光拡散素子における拡散光の広がりの形状は、図6(a)に示すように、楕円形状になる。
また、異方性光拡散素子の「光拡散方向」は、図6(a)の場合、方向Kということになる。
また、異方性光拡散素子が有する異方性の程度としては、光拡散方向Kにおける光拡散角度の半値角θkを10〜180°の範囲内の値とすることが好ましく、30〜90°の範囲内の値とすることが好ましい。
また、非光拡散方向Hにおける光拡散角度の半値角θhを0〜10°の範囲内の値とすることが好ましく、0〜5°の範囲内の値とすることがより好ましい。
なお、光拡散角度の半値角は、図6(b)に示すように、横軸に拡散光の光拡散角度(°)を採り、縦軸に拡散光の相対強度(−)を採った場合に、相対強度が0.5となる光拡散角度(°)を意味する。
この理由は、このようなレンズ拡散板であれば、その光拡散方向と平行な方向に板状領域が延びてなるルーバー構造を、より安定的に形成することができるばかりか、異方性光拡散素子の活性エネルギー線に対する耐久性についても効果的に向上させることができるためである。
すなわち、例えば、図7(a)に示すように、規則性を有する凹凸から形成される、複数の微小レンズを表面に有するレンズ拡散板60aであれば、光拡散方向における光拡散角度の半値角θkを効果的に広げつつ、非光拡散方向における光拡散角度の半値角θhについては効果的に狭めることができ、優れた異方性光拡散を発揮することができるためである。
また、図7(a)では、一般的なものとしてθh≠0°であるレンズ拡散板を示しているが、例えば、レンティキュラレンズのような理論的にθh=0°であるレンズ拡散板を用いてもよい。
なお、レンズ拡散板の原材料としては、透明性および耐候性に優れることから、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂、あるいはより耐候性に優れたガラスを用いることが好ましい。
この理由は、介在用異方性光拡散フィルムであれば、拡散光の方向を精密に制御でき、拡散光の輝度の均一性も高いため、その光拡散方向と平行な方向に板状領域が延びてなるルーバー構造を、より安定的に形成することができるためである。
この理由は、このように実施することにより、フィルムの長尺方向E1´、あるいはその近傍の方向に板状領域が延びてなるルーバー構造を、安定的に形成することができるためである。
したがって、塗布層1の移動方向Eに沿った仮想線E2´と、異方性光拡散素子60の光拡散方向Kと、が為す鋭角θ3を45°以下の値とすることが好ましく、10°以下の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、平行光としての活性エネルギー線の平行度をかかる範囲内の値とすることにより、異方性光拡散素子の光拡散方向と平行な方向に板状領域が延びてなるルーバー構造を、さらに安定的に形成することができるためである。
すなわち、かかる平行度が10°を超えた値となると、図6(a)〜(b)を用いて説明した異方性光拡散素子60の非光拡散方向Hにおける光拡散角度の半値角θhが過度に大きな値となり、照射光の異方性が過度に低下する場合があるためである。
したがって、平行光の平行度を5°以下の値とすることがより好ましく、2°以下の値とすることがさらに好ましい。
すなわち、照射装置80は、例えば、ショートアークHgランプ等の光源82から出射された活性エネルギー線の進行方向を、順次、マイクロレンズアレイ84a、ロッドレンズ84b、およびその他のレンズ(84c〜84e)を通過させることによって調節し、最終的に平行度の高い平行光とすることができる装置である。
なお、本発明における照射装置は、これに限定されるものではない。
例えば、特開2005−292219や特開2009−173018に開示されているような、線状光源の直下に筒状物の集合体を介在させ、この筒状物の集合体を通して活性エネルギー線の照射を行うタイプの照射装置等、平行光の平行度が上述した範囲内となるものであれば、好適に使用することができる。
例えば、図10(a)〜(b)に示すように、線状光源70を、その長軸方向が塗布層1の移動方向Eと平行な方向、あるいはその近傍の方向となるように配置するとともに、線状光源70と塗布層1との間に、リニアフレネルレンズ62を介在させて活性エネルギー線51を照射する態様であってもよい。
すなわち、リニアフレネルレンズ62は、のこぎり状の断面を有し、片面にかかる断面形状に由来した複数の溝が平行直線状に形成されてなるレンズである。
したがって、図10(a)〜(b)に示すように、リニアフレネルレンズ62の溝方向を、線状光源70の長軸方向と平行になるように介在させることで、図10(b)に示すように、線状光源70の長軸方向から眺めた場合に扇状に拡散している活性エネルギー線51の進行方向を、リニアフレネルレンズ62と直交する方向に統一し、活性エネルギー線51´とすることができる。
したがって、このような態様であっても、異方性光拡散素子を介在させて平行光としての活性エネルギー線を照射した場合と同様に、フィルムの長尺方向、あるいはその近傍の方向に延びる板状領域からなるルーバー構造を形成してなる長尺状の異方性光拡散フィルムを得ることができる。
なお、リニアフレネルレンズの原材料としては、透明性および耐候性に優れることから、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂、あるいはより耐候性に優れたガラスを用いることが好ましい。
この理由は、塗布層の表面における活性エネルギー線のピーク照度をかかる範囲内の値とすることにより、異方性光拡散素子の光拡散方向と平行な方向に板状領域が延びてなるルーバー構造を、より効率的に形成することができるためである。
すなわち、かかるピーク照度が0.1mW/cm2未満の値となると、ルーバー構造を明確に形成することが困難になる場合があるためである。一方、かかるピーク照度が50mW/cm2を超えた値となると、硬化速度が速くなり過ぎるものと推定され、ルーバー構造を明確に形成できない場合があるためである。
したがって、塗布層の表面における活性エネルギー線のピーク照度を0.3〜10mW/cm2の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5〜5mW/cm2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ここでいうピーク照度都は、塗布層表面に照射される活性エネルギー線が最大値を示す部分での測定値を意味する。
この理由は、塗布層の表面における活性エネルギー線の積算光量をかかる範囲内の値とすることにより、異方性光拡散素子の光拡散方向と平行な方向に板状領域が延びてなるルーバー構造を、さらに効率的に形成することができるためである。
すなわち、かかる積算光量が5mJ/cm2未満の値となると、ルーバー構造領域を上方から下方に向けて十分に伸長させることが困難になる場合があるためである。一方、かかる積算光量が300mJ/cm2を超えた値となると、得られる異方性光拡散フィルムに着色が生じる場合があるためである。
したがって、塗布層の表面における活性エネルギー線の積算光量を10〜200mJ/cm2の範囲内の値とすることがより好ましく、15〜150mJ/cm2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、塗布層の移動速度をかかる範囲内の値とすることにより、異方性光拡散素子の光拡散方向と平行な方向に板状領域が延びてなるルーバー構造を、より一段と効率的に形成することができるためである。
すなわち、塗布層の移動速度が0.1m/分未満の値となると、生産性が過度に低下する場合があるためである。一方、塗布層の移動速度が10m/分を超えた値となると、塗布層の硬化、言い換えれば、ルーバー構造の形成よりも速く、塗布層に対する活性エネルギー線の入射角度が変化してしまい、ルーバー構造の形成が不十分になる場合があるためである。
したがって、塗布層の移動速度を0.2〜5m/分の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5〜3m/分の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、異方性光拡散素子の下端と、塗布層の表面との距離は、特に制限されるものではないが、通常、0.1〜500cmの範囲内の値とすることが好ましく、1〜100cmの範囲内の値とすることがより好ましい。
さらに、図5(b)においては、水平に載置された塗布層1に対して、異方性光拡散素子を平行に介在させ、かつ、平行光としての活性エネルギー線を、塗布層1および異方性光拡散素子の表面と直交する方向から照射しているが、本発明の態様はこれに限定されるものではない。
したがって、例えば、異方性光拡散素子を傾斜させて介在させたり、平行光としての活性エネルギー線を斜め方向から照射したりといった態様であってもよい。
この理由は、活性エネルギー線透過シートをラミネートすることにより、酸素阻害の影響を効果的に抑制して、より効率的にルーバー構造を形成することができるためである。
すなわち、塗布層の上面に対し、活性エネルギー線透過シートをラミネートすることで、塗布層の上面が酸素と接触することを安定的に防止しながら、当該シートを透過させて、効率的に塗布層に対して活性エネルギー線を照射することができるためである。
なお、活性エネルギー線透過シートとしては、工程(b)(塗布工程)において記載した工程シートのうち、活性エネルギー線が透過可能なものであれば、特に制限なく使用することができる。
このときの活性エネルギー線は、塗布層を十分に硬化させることを目的とするものであるため、平行光ではなく、いずれの進行方向においてもランダムな光を用いることが好ましい。
また、活性エネルギー線照射工程後の異方性光拡散フィルムは、工程シートを剥離することにより、最終的に使用可能な状態となる。
1.低屈折率重合性化合物(B)成分の合成
容器内に、(B2)成分としての重量平均分子量9,200のポリプロピレングリコール(PPG)1モルに対して、(B1)成分としてのイソホロンジイソシアナート(IPDI)2モル、および(B3)成分としての2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)2モルを収容した後、常法に従って重合させ、重量平均分子量9,900のポリエーテルウレタンメタクリレートを得た。
・GPC測定装置:東ソー(株)製、HLC−8020
・GPCカラム :東ソー(株)製(以下、通過順に記載)
TSK guard column HXL−H
TSK gel GMHXL(×2)
TSK gel G2000HXL
・測定溶媒 :テトラヒドロフラン
・測定温度 :40℃
次いで、得られた(B)成分としての重量平均分子量9,900のポリエーテルウレタンメタクリレート100重量部に対し、(A)成分としての下記式(3)で表わされる重量平均分子量268のo−フェニルフェノキシエトキシエチルアクリレート(新中村化学(株)製、NKエステル A−LEN−10)100重量部と、(C)成分としての2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン5重量部とを添加した後、80℃の条件下にて加熱混合を行い、異方性光拡散フィルム用組成物を得た。
なお、(A)成分および(B)成分の屈折率は、アッベ屈折計(アタゴ(株)製、アッベ屈折計DR−M2、Na光源、波長589nm)を用いてJIS K0062に準じて測定したところ、それぞれ1.58および1.46であった。
次いで、得られた異方性光拡散フィルム用組成物を、工程シートとしてのフィルム状の透明ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、PETと称する。)に対して、アプリケーターを用いて塗布し、膜厚200μmの塗布層を得た。
次いで、図5(b)に示すように、得られた塗布層の上方に、塗布層の表面との距離が160mmの位置に照射レンズが位置するように、照射装置としての平行光露光装置(平行度:3°、照射面積:7cm×7cm)を固定した。
また、塗布層の上方に、塗布層の表面との距離が50mmの位置にその下面が位置するように、異方性拡散素子60としてのレンズ拡散板(オプティカルソリューションズ(株)製、LSD40×0.2PC10−F12、材質:ポリカーボネート、厚さ:254μm、光拡散方向における光拡散角度の半値角θk:40°、非光拡散方向における光拡散角度の半値角θh:0.2°)を固定した。
次いで、図8において、得られた塗布層1を、上方から眺めた場合に、塗布層の移動方向に沿った仮想線E2´と、異方性光拡散素子60の光拡散方向Kと、が為す鋭角θ3が0°となるように、コンベアを用いて0.32m/分の速度で平行移動させつつ、紫外線を照射し、長尺方向(塗布層の移動方向)の長さが3m、短尺方向の長さが0.07m、膜厚200μmの長尺状の異方性光拡散フィルムを得た。
このとき、塗布層の表面におけるピーク照度は1.92mW/cm2であり、積算光量は22.17mJ/cm2であった。
なお、上述したピーク照度および積算光量は、受光器を取り付けたUV METER(アイグラフィック(株)製、アイ紫外線積算照度計UVPF−A1)を塗布層の位置に設置して測定した。
また、異方性光拡散フィルムの膜厚は、定圧厚さ測定器(宝製作所(株)製、テクロック PG−02J)を用いて測定した。
すなわち、板状領域の延び方向とフィルムの長尺方向とが一致するフィルムを、長尺方向の長さを制限することなく、連続的に得ることができ、ひいては、これをロール状に巻いた異方性光拡散フィルムも得られることが明らかとなった。
また、得られた異方性光拡散フィルムを、フィルムの長尺方向と直交する面で切断した断面の写真を図12(a)に、フィルムの長尺方向に平行かつフィルム面と直交する面で切断した断面の写真を図12(b)に、それぞれ示す。
なお、異方性光拡散フィルムの切断は剃刀を用いて行い、断面の写真の撮影はデジタル顕微鏡(Keyence(株)製、VHV−1000)を用いて行った。
図11に示すように、得られた異方性光拡散フィルムの下側より、当該フィルムに対してフィルム面の法線方向(入射角θ1=0°)から光を入射した。
次いで、変角測色計(スガ試験機(株)製、VC−2)を用い、フィルムの長尺方向と直交する方向、および、フィルムの長尺方向に平行な方向における拡散光のスペクトルチャートを得た。
すなわち、図13(a)に示すように、異方性光拡散フィルムにより拡散された拡散光における光拡散角度(°)を横軸に採り、拡散光の相対強度(−)を縦軸に採った場合のスペクトルチャートを得た。
ここで、図13(a)に示すスペクトルチャートAは、フィルムの長尺方向と直交する方向における拡散光に対応しており、スペクトルチャートBは、フィルムの長尺方向に平行な方向における拡散光に対応している。
また、コノスコープ(autronic−MELCHERS GmbH社製)を用い、図13(b)に示すように、図11におけるZ方向から見た場合の拡散光の写真を得た。
かかる図13(a)〜(b)に示す結果は、図11に示すような内部構造を有するフィルムから予測される光拡散特性と一致するものであった。
比較例1では、塗布層1の光硬化の条件を以下のように変更したほかは、実施例1と同様に光拡散フィルムを製造した。
すなわち、線状の高圧水銀ランプに集光用のコールドミラーが付属した紫外線照射装置(アイグラフィックス(株)製、ECS−4011GX)を準備した。
このとき、上方から眺めた場合に、線状光源の長軸方向と、塗布層の移動方向に沿った仮想線と、が直角を為す(鋭角が90°)ように紫外線照射装置を設置した。
次いで、熱線カットフィルター枠上に遮光板を設置し、塗布層の表面に照射される紫外線が、線状光源の長軸方向から眺めたときの塗布層表面の法線を0°とした場合に、線状光源からの直接の紫外線の照射角度が0°となるように設定した。
また、塗布層表面から線状光源までの高さは2000mmとし、ピーク照度は1.26mW/cm2、積算光量は23.48mW/cm2となるように設定した。
また、得られた異方性光拡散フィルム10aを、フィルムの長尺方向と直交する面で切断した断面の写真を図15(a)に、フィルムの長尺方向に平行かつフィルム面と直交する面で切断した断面の写真を図15(b)に、それぞれ示す。
得られた拡散光のスペクトルチャートを図16(a)に、図14におけるZ方向から見た場合の拡散光の写真を図16(b)に示す。
かかる図16(a)〜(b)に示す結果は、図14に示すような内部構造を有するフィルムから予測される光拡散特性と一致するものであった。
その結果、長尺状の異方性光拡散フィルムにおいて、入射光をその長尺方向と直交する方向、あるいはその近傍の方向に異方性光拡散させることができるようになった。
したがって、本発明の異方性光拡散フィルムは、特に、プロジェクションスクリーンや反射型液晶装置等に使用される大面積の異方性光拡散フィルムの生産性や高品質化に著しく寄与することが期待される。
Claims (6)
- ルーバー構造を有する長尺状の異方性光拡散フィルムであって、
前記ルーバー構造が、屈折率が異なる複数の板状領域からなるとともに、前記屈折率が異なる複数の板状領域が、フィルム面に沿った任意の一方向に交互に配置してなるルーバー構造であり、かつ、
フィルム上方から眺めた場合に、前記ルーバー構造における前記板状領域の延び方向と、フィルムの長尺方向と、の為す鋭角が80°以下の値であることを特徴とする異方性光拡散フィルム。 - 前記異方性光拡散フィルムにおける短尺方向の長さを0.1〜3mの範囲内の値とするとともに、長尺方向の長さを3m以上の値とすることを特徴とする請求項1に記載の異方性光拡散フィルム。
- ロール状に巻かれてなる請求項1または2に記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記異方性光拡散フィルムにおける膜厚を100〜500μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記屈折率が異なる板状領域の幅を、それぞれ0.1〜15μmの範囲内の値とするとともに、当該板状領域を膜厚方向に対して一定の傾斜角にて平行配置してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記異方性光拡散フィルムの原材料を、屈折率が異なる2つの重合性化合物を含む異方性光拡散フィルム用組成物とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の異方光拡散フィルム。
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