JP2015135496A - 光学フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
一定の角度領域の入射光は強く拡散し、それ以外の角度の入射光は透過するという、光制御板が知られている(住友化学から「ルミスティー」の商品名で販売されている。例えば、特許文献1)。この光制御板は、シート状の感光性組成物層の上空から線状光源を用いて平行な光を照射して硬化せしめたものである。そして、シート状の基体内には、図15に示すように、光学フィルム50の作製時にその上空に配置した線状光源51の長さ方向に一致して、周辺領域と屈折率が異なる板状構造40が互いに平行に形成されていると考えられている(以下、便宜的にタイプAとする)。図16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を中心軸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に入る直線透過率を測定することができる。
一方、光拡散性に入射角依存性を有するものの、図18に示すように、フィルムの厚さ方向(フィルムの法線方向P)に延在する柱状構造62を有する光学フィルム60(以下、便宜的にタイプBとする)も提案されている(例えば、特許文献2)。この柱状構造は、感光性組成物層に平行なUV光を照射することで、感光性組成物層中にその光の進行方向に平行して形成されるものである。このタイプBの光学フィルムにおいて、入射角を変えた場合の直線透過率の変化を示す光学プロファイルを図19に示す。A−Aを回転中心軸とした場合と、B−Bを回転中心軸とした場合と、入射角を変えてその直線透過率を測定すると、いずれの場合であっても同様の光学プロファイルが得られる。即ち、図18の光学フィルムは、回転中心軸が変わっても、ほぼ同じ直線透過率を示し、法線方向(0°)で入射する場合の透過率と比較して、±5〜10°の入射角で一旦直線透過率が極小値になり、その入射角が大きくなるにつれて直線透過率が大きくなり、±45〜60°の入射角で直線透過率が極大値となる。
散乱中心軸より入射された円形光が、前記光学フィルムと平行な平面に対して楕円形に投影される性質を有し、
散乱中心軸より入射した光の散乱特性は、
前記楕円形の長軸方向と平行な方向である光学フィルム平面上のX軸と前記散乱中心軸とが形成する平面内における出射角度と該出射角度における拡散透過率との関係Tx、及び、
前記X軸に垂直な光学フィルム平面上のY軸と前記散乱中心軸とが形成する平面における出射角度と該出射角度における拡散透過率との関係Tyが、
前記関係Txにおける、拡散透過率のピークの最大値から10分の1の値におけるピーク幅Fmax1/10xと、前記関係Tyにおける、拡散透過率のピークの最大値から10分の1の値におけるピーク幅Fmax1/10yとが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする光学フィルムである。
1.5 < Fmax1/10x/Fmax1/10y < 4.5 ・・・(1)
直線透過率の極大値FA(%)及び当該極大値をとる角度A(°)と、直線透過率の極小値FB(%)及び当該極小値をとる角度B(°)とが、以下の式(2)の関係を満たすことを特徴とする、前記発明(1)の光学フィルムである。
0.70 < (FA−FB)/|A−B| < 2.0 ・・・(2)
直線透過率(%)=(直線透過光量/入射光量)×100
第一形態においては、散乱中心軸が光学フィルムの法線方向と平行な場合を例にとり、本発明の内容を説明する。図3は、本発明に係る光学フィルムの光学特性を説明するための概念図である。図3において、1は本発明の光学フィルムであり、2は光学フィルムに平行な平面である。図3に示すように、本発明に係る光学フィルムは、散乱中心軸よりPの位置に入射された円形光が、前記光学フィルムと平行な平面2に対して楕円形に投影される性質を有する。ここで、円形光とは、垂直断面の形状が円形状となるものをいう。円形光としては、特に限定されないが、例えば、レーザーポインターなどのレーザーが挙げられる。
X軸方向の散乱特性を示す関係Txと、Y軸方向の散乱特性を示す関係Tyのピーク幅の関係が所定の関係を満たす。すなわち、前記関係Txにおける、拡散透過率のピークの最大値から10分の1の値におけるピーク幅Fmax1/10xと、前記関係Tyにおける、直線透過率のピークの最大値から10分の1の値におけるピーク幅Fmax1/10yとが、下記式(1)の関係を満たす。
1.5 < Fmax1/10x/Fmax1/10y < 4.5 ・・・(1)
一方、関係Tyとは、光学フィルム平面上のY軸と前記散乱中心軸とが形成する平面における出射角度と該出射角度における拡散透過率と関係である。
2.0 < Fmax1/10x/Fmax1/10y < 3.0
拡散透過率=(検出器の検出光量/光学フィルムなしで光源の正面に検出器を配置した場合の検出光量)×100
0.70 < (FA−FB)/|A−B| < 2.0 ・・・(2)
0.90 <(FA−FB)/|A−B|< 1.7
(a)(FA1−FB1)/|A1−B1|
(b)(FA2−FB2)/|A2−B2|
即ち、光学プロファイルにおいて極小値から極大値への傾きが大きい側を用いる。この条件下で、本発明の光学フィルムは、前記式(2)の関係を満たす。尚、光学プロファイルの測定方法は、前記背景技術及び図16に記載した通りである。
本発明に係る第二形態は、散乱中心軸が光学フィルムの法線方向とは一致しない傾きを有する光学フィルムである。散乱中心軸がY軸方向に傾いている場合の散乱特性を図5に示すが、当該図5は、図3においてP点を透過する光であって、入射角を変化させた場合に、平面2に投影される光の形を示した図である。これも図22と図25との中間の性質を示している。いずれも、入射角を変化させて光を入射させた場合の拡散形状は、円形から楕円形で対称性の高い形を示すものであり、当該中心の楕円形を有する散乱光となる入射角が散乱中心軸と一致する。
本発明の光学フィルムは、特定の光硬化樹脂層に特殊な条件でUV照射を行なうことにより作製することが出来る。以下、まず光学フィルムの原料を説明し、次いで製造プロセスを説明する。
本発明の光学フィルムを形成する材料である光硬化性化合物は、ラジカル重合性又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/又は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を重合させることのでき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。又、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、着色、柱状構造の形成の阻害を招くからである。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できる。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。又、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できる熱硬化開始剤を光開始剤と共に併用することもできる。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。
次に本発明の光学フィルムの製造方法(プロセス)について説明する。上述の光硬化性組成物を透明PETフィルムのような適当な基材上に塗工して塗工膜(光硬化樹脂層)を設ける。必要に応じて乾燥して溶剤を揮発させるが、その乾燥膜厚は10〜200μm、より好ましくは20〜100μm、更に好ましくは25〜50μmである。乾燥膜厚が10μm未満では、後述するUV照射プロセスを経て得られる光拡散性が乏しいため好ましくない。一方乾燥膜厚が200μmを越えるような場合、全体の拡散性が強すぎて本発明の特徴的な異方性が得られ難くなると共に、コストアップ、薄型化用途に不適合といったことからも好ましくない。更に、この塗工膜上には離型フィルムや後述するマスクをラミネートして感光性の積層体を作る。
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。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できる。
本発明の光学フィルムの特徴である微細構造を効率良く形成させるために、光硬化性組成物層の光照射側に密着して光の照射強度を局所的に変化させるマスクを積層することも可能である。マスクの材質としては、カーボン等の光吸収性のフィラーをポリマーマトリックス中に分散したもので、入射光の一部はカーボンに吸収されるが、開口部は光が十分に透過できるような構成のものが好ましい。又、通常の透明フィルムを光硬化性組成物層上に積層するだけでも、酸素障害を防ぎ柱状体の形成を促す上で有効である。
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。光硬化性化合物を含む組成物に照射する光線は、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。
本発明の光学フィルムを作製するためには、上述の感光性積層体に離型フィルム若しくはマスク側から法線方向より、UV光線を照射するのであるが、上述の平行光線だけでなくそれと共に一方向に拡散した拡散光線の両者を同時に照射することが重要である。このような光線を照射するため、例えば、レンチキュラーレンズを用いることができる。UV平行光線がレンチキュラーを介することによって、上記光線(平行光線と一方向に拡散した拡散光線)を形成することができる。この場合のレンチキュラーは、一方向に拡散した拡散光源のみの光線でもよい(平行光線が多少混合していてもよい)。又、レンチキュラーレンズに露光マスクを組み合わせることもできる。レンチキュラーレンズとは、複数の半円筒状又は円弧状の細長い凸部が並列に配置された凸部面を有し、この凸部面の反対側が平坦な面となっているレンズをいう(以下、便宜的に前記「半円筒状又は円弧状の細長い凸部」をカマボコ形状という)。
別態様として、平行光線を法線方向とは異なる方向から傾けて感光性積層体に照射してもよい。その態様の一例を図12に示す。レンチキュラーレンズ14の法線方向より30°傾けた平行光線12(レンチキュラーレンズからは60°の角度を有する)をレンチキュラーレンズの凸面(カマボコ形状面)14aとは反対の方向から照射する。その場合、レンチキュラーレンズの凸面14aより、拡散光16が斜め方向に照射される。その結果拡散光16は、図に示されるように、感光性積層体の法線よりX軸に30°傾いた方向を中心にして、平面扇形に拡がって感光性積層体10の斜め方向から照射され、光硬化層20において光硬化が行われる。
実施例1 垂直照射
100μmの透明PETフィルム上に、特表2005−514487の実施例3に示されている処方の光硬化性組成物を塗工し、乾燥膜厚50μmの塗工膜を設け、更にこの塗工膜上に、38μmの離型PETフィルムを離型面が塗工膜に接するようにラミネートした。この積層体の離型PETフィルム側から法線に対して0°の方向から、5mW/cm2の平行UV光線(フレネルレンズを用いて形成)を、半径(r)=0.5mm、ピッチ(p)=0.5mmのレンチキュラーレンズ(積層体と平行になるように設置した)を介して、90秒間照射した。硬化後の積層体から離型PETフィルムを剥離することで、本発明の光学フィルム(透明PET/光硬化樹脂層)を得た(図11参照)。レンチキュラーレンズを介し照射されるUV光線は、X方向(紙面の縦方向)には殆ど散乱せず平行だが、Y方向(紙面の奥行き方向)には散乱した光線となった。
使用するレンチキュラーレンズを半径(r)=0.5mm、ピッチ(p)=0.7mmとする以外は実施例1と同様にして本発明の光学フィルム(透明PET/光硬化樹脂層)を得た。
離型PETフィルムの代わりに、PETフィルム上に平均粒径3μmのグラファイト粒子を分散したポリビニルアルコール樹脂水溶液を塗布乾燥して得られる光学濃度(OD)が0.50となる露光マスクを用い、レンチキュラーレンズを半径(r)=0.05mm、ピッチ(p)=0.1mmとする以外は実施例1と同様にして本発明の光学フィルム(透明PET/光硬化樹脂層)を得た。
照射する方向を積層体の法線方向から、X軸側に30°傾斜させる以外は実施例2と同様にして本発明の光学フィルム(透明PET/光硬化樹脂層)を得た(図12参照)。尚、レンチキュラーレンズと積層体は平行になるように設置し、レンチキュラーレンズを介し照射されるUV光線は、X方向に30°傾斜しながら平行で、Y方向には散乱した光線となった。
レンチキュラーレンズを使用しないこと以外は実施例1と同様にして比較とする光学フィルム(透明PET/光硬化樹脂層)を得た。レンチキュラーレンズを介さないため、完全な平行光線が照射され、タイプBの柱状の微細な構造を有する光学フィルムを得た。
市販のルミスティー(登録商標・住友化学)をタイプAの板状の微細な構造を有する光学フィルムとして使用した。
入射角依存性について、図16に示すゴニオフォトメーター(ジェネシア製 GENESIA Gonio/Far Field Profiler)を用いる方法で評価した。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に入る直線透過率を測定することにより得られる(尚、測定方法の詳細は、特開2005−265915号公報の段落番号0048に記載されている)。実施例1〜3並びに比較例1及び2についての結果を図13に示す。尚、実施例2の結果は実施例1と同じであったので、併記している。この結果によると、実施例1、2及び3の光学フィルムは、法線方向である0°付近で極大値を有し、極小値FBを±5〜10°の入射角Bでとり、そこから更に入射角を広げて、極大値FAを40〜50°付近の入射角Aでとる。測定により得られた光学プロファイルから、(FA−FB)/|A−B|を算出して、表1に示した。
拡散の異方性について、ゴニオフォトメーターを用いて、図6に示す方法で評価した。前記実施例及び比較例で製造した光学フィルムを用いて、光を照射し、フィルムから出射される光の透過率を測定した。測定にあたり、図6において、光学フィルムからの光の出射地点を中心にして受光器をX方向(紙面において上下方向)、Y方向(紙面の手前〜奥方向)に回転させた。結果を図14に示す。Fmax1/10x/Fmax1/10yを算出して、表1に示した。
Claims (4)
- 屈折率の高低からなる微細な構造が内部に存在し、透過する入射光の直線透過率が入射角によって異なる光学フィルムであって、
散乱中心軸より入射された円形光が、前記光学フィルムと平行な平面に対して楕円形に投影される性質を有し、
散乱中心軸より入射した光の散乱特性は、
前記楕円形の長軸方向と平行な方向である光学フィルム平面上のX軸と前記散乱中心軸とが形成する平面内における出射角度と該出射角度における拡散透過率との関係Tx、及び、
前記X軸に垂直な光学フィルム平面上のY軸と前記散乱中心軸とが形成する平面における出射角度と該出射角度における拡散透過率との関係Tyが、
前記関係Txにおける、拡散透過率のピークの最大値から10分の1の値におけるピーク幅Fmax1/10xと、前記関係Tyにおける、拡散透過率のピークの最大値から10分の1の値におけるピーク幅Fmax1/10yとが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする光学フィルム。
1.5 < Fmax1/10x/Fmax1/10y < 4.5 ・・・(1) - 前記X軸と前記散乱中心軸とが形成する平面内における、光の入射角度と直線透過率の関係が、
直線透過率の極大値FA(%)及び当該極大値をとる角度A(°)と、直線透過率の極小値FB(%)及び当該極小値をとる角度B(°)とが、以下の式(2)の関係を満たすことを特徴とする、請求項1記載の光学フィルム。
0.70 < (FA−FB)/|A−B| < 2.0 ・・・(2) - 前記光学フィルムのX軸と散乱中心軸とが形成する平面に平行な断面及び前記光学フィルムのY軸と散乱中心軸とが形成する平面に平行な断面に前記微細な構造が現れることを特徴とする、請求項1又は2記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムのX軸−散乱中心軸平面に平行な断面における前記微細な構造の密度が、Y軸−散乱中心軸平面に平行な断面における前記微細な構造の密度よりも高いことを特徴とする、請求項3記載の光学フィルム。
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