JP3976157B2 - 光散乱フィルム、その製造方法及び複屈折性フィルム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、散乱や位相差や偏光等の光学特性が波長による変化を受けにくい光散乱フィルム、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来、複屈折特性が相違する微小領域を分散分布させてなる光散乱フィルムが知られていた（特開平９−２７４１０８号公報）。かかる光散乱フィルムは、散乱や位相差や偏光等が部分的に相違する光学特性を示し、液晶表示装置等における画像のにじみやボケの防止等の視認性の向上を目的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、微小領域の形状やサイズによる光路差にて光学特性が波長により大きく変化し、光学特性の波長依存性が大きい問題点があった。
【０００４】
【発明の技術的課題】
本発明は、単層フィルムにても光学特性が波長に依存しにくい光散乱フィルムの開発を課題とする。
【０００５】
【課題の解決手段】
本発明は、複屈折特性が相違する微小領域を分散分布させた単層のフィルムからなり、その微小領域の大きさがフィルム厚方向で変化してフィルム表裏でその平均値が相違していることを特徴とする光散乱フィルム、及びそのフィルムの延伸処理フィルムからなることを特徴とする複屈折性フィルムを提供するものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、微小領域の形状やサイズが厚さ方向に変化して光学特性が波長により変化しにくく、単層フィルムにても光学特性が波長に依存しにくい光散乱フィルムを得ることができる。
【０００７】
【発明の実施形態】
本発明による光散乱フィルムは、複屈折特性が相違する微小領域を分散分布させた単層のフィルムからなり、その微小領域の大きさがフィルム厚方向で変化してフィルム表裏でその平均値が相違しているものである。その例を図１、図２に示した。１が光散乱フィルムであり、ｅが微小領域である。
【０００８】
本発明による光散乱フィルムの製造は、例えば複屈折特性が相違する複数のポリマーの混合液を展開するキャスト法にて製膜する際に、その展開層の表裏における硬化速度又は温度を相違させて、展開層中に形成される微小領域の成長速度を展開層の表裏方向で相違させる方法にて行うことができる。
【０００９】
また複屈折特性が相違する複数のポリマーを成分とし、かつ少なくとも１種の紫外線硬化型ポリマーを含む混合液を展開し、その展開層を紫外線照射にて硬化処理する際に、その展開層の表裏に対する紫外線照射量を相違させて、展開層中に形成される微小領域の成長速度を展開層の表裏方向で相違させる方法にても当該光散乱フィルムを製造することができる。
【００１０】
さらに複屈折特性が相違する複数のポリマーの混合物を押出し成形方式にてフィルムに成形する際に、その成形過程のフィルムの表裏に温度差をもたせて、成形フィルム中に形成される微小領域の成長速度を成形フィルムの表裏方向で相違させる方法にても当該光散乱フィルムを製造することができる。
【００１１】
またさらにキャスト法にて製膜する際に、１種又は２種以上のポリマーを成分とするポリマー液に粒度分布を有する光散乱性粒子を配合した混合液を用いて、その混合液を展開層の厚さ方向が重力方向となるように展開し、光散乱性粒子の粒度差による沈降速度差を利用して展開層の表裏方向に粒度分布による大きさに応じた光散乱性粒子の傾斜分布を形成する方法にても当該光散乱フィルムを製造することができる。
【００１２】
加えて、キャスト法による製膜時にその展開層に貧溶媒を噴霧する方式などにて得られる限外濾過膜の如く、孔の形状が膜厚方向に変化した多孔質フィルムの孔に複屈折特性が相違するポリマーを充填する方法などにても当該光散乱フィルムを製造することができる。
【００１３】
従って本発明による光散乱フィルムの製造は、ベースとなるフィルム成分中に形状やサイズがフィルム厚方向で変化した複屈折特性相違の微小領域を分散形成しうる適宜な方式にて行うことができる。ちなみに前記したキャスト法や紫外線照射法、押出し成形法や光散乱性粒子配合法にては図１に例示した如き微小領域分散タイプのものが、多孔質フィルム法にては図２に例示した如き微小領域分散タイプのものが一般に得られやすい。光学特性の波長依存を防止する点よりは、フィルム中における微小領域の形状やサイズがフィルム厚方向で一定方向に可及的に連続変化したものが好ましい。
【００１４】
上記において光散乱フィルムの形成には、例えばポリマー類や液晶類等の透明性に優れる適宜な材料の１種又は２種以上を、そのまま又は延伸処理等の適宜な配向処理を介して複屈折特性が相違する領域を形成しうる組合せで用いうる。
【００１５】
ちなみに前記した配向処理で複屈折特性が相違する領域を形成する組合せの例としては、ポリマー類と液晶類の組合せ、等方性ポリマーと異方性ポリマーの組合せ、異方性ポリマー同士の組合せなどがあげられる。微小領域の分散分布性などの点より、相分離する組合せが好ましく、組合せる材料の相溶性により分散分布性を制御することができる。相分離は、例えば非相溶性の材料を溶媒にて溶液化する方式や、相溶性の材料を加熱溶融下に混合する方式などの適宜な方式で行うことができる。
【００１６】
前記ポリマー類の例としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートの如きポリエステル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）の如きスチレン系ポリマー、ポリエチレンやポリプロピレン、シクロ系ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィンやエチレン・プロピレン共重合体の如きオレフィン系ポリマー、カーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレートの如きアクリル系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、二酢酸セルロースや三酢酸セルロースの如きセルロース系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミドの如きアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、それらのブレンド物などがあげられる。加熱処理や紫外線処理などにより重合してポリマー化するものなども用いうる。
【００１７】
また液晶類の例としては、シアノビフェニル系やシアノフェニルシクロヘキサン系、シアノフェニルエステル系や安息香酸フェニルエステル系、フェニルピリミジン系やそれらの混合物の如き室温又は高温でネマチック相やスメクチック相を呈する低分子液晶、あるいは室温又は高温でネマチック相やスメクチック相を呈する液晶ポリマーなどがあげられる。
【００１８】
微小領域の均等分布性に優れる光散乱フィルムを得る点などよりは、溶媒を介した材料の混合液をキャスト法や流延成形法等にて製膜する方式が好ましい。その場合、溶媒の種類や混合液の粘度、混合液展開層の乾燥速度などにより微小領域の大きさや分布性などを制御することができる。なお上記した粒度分布を有する光散乱性粒子としても、前記したポリマー類や液晶類などからなるものなどがあげられる。
【００１９】
光散乱フィルムの厚さは、適宜に決定しうる。一般には光学特性などの点より１μm〜３mm、就中５μm〜１mm、特に１０〜５００μmの厚さとされる。なお光散乱フィルムの形成に際しては、例えば分散剤や界面活性剤、紫外線吸収剤や色調調節剤、難燃剤や離型剤、酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することができる。
【００２０】
複屈折特性が相違する微小領域の形成に際しては、必要に応じて配向処理が施される。その配向処理は、例えば一軸や二軸、逐次二軸やＺ軸等による延伸処理方式や圧延方式、ガラス転移点又は液晶転移点以上の温度で電場又は磁場を印加して急冷し配向を固定化する方式や製膜時に流動配向させる方式、等方性ポリマーの僅かな配向に基づいて液晶を自己配向させる方式などの、配向により屈折率を制御しうる適宜な方式の１種又は２種以上を用いて行うことができる。
【００２１】
光散乱フィルムにおける微小領域は、散乱等の光学特性の均質性などの点より可及的に均等に分散分布していることが好ましい。また光散乱フィルムに占める微小領域の割合については、特に限定はないが、一般には片表面における微小領域の表面積割合に基づいて１〜９５％、就中５〜８０％、特に１０〜７０％とされる。
【００２２】
本発明による光散乱フィルムは、光学特性の制御などを目的に適宜な方式で延伸処理した複屈折性フィルムとすることもできる。従って本発明による光散乱フィルムは、延伸フィルムであってもよいし、非延伸フィルムであってもよい。なお延伸フィルムとする場合には、脆性ポリマーも用いうるが、延び性に優れるポリマーが特に好ましく用いうる。
【００２３】
ちなみに前記の延伸処理により光学特性に異方性をもたせて、例えば微小領域と他の部分（フィルムベース）との屈折率差に基づき直線偏光を散乱する軸方向と、散乱なく透過する軸方向を有する光散乱フィルムなどを得ることもできる。
【００２４】
本発明による光散乱フィルムや複屈折性フィルムは、拡散板や位相差板、偏光制御板やアンチグレア板、表示特性制御板など各種の用途に用いうる。その実用に際しては、重畳したり、他の適宜な光学部品と積層したりすることができる。その積層対象の光学部品については、特に限定はなく、例えば偏光板や位相差板、導光板等のバックライトや反射板、多層膜等からなる偏光分離板や液晶セルなどの適宜なものを用いうる。
【００２５】
【実施例】
実施例１
ポリメタクリル酸メチル３００部（重量部、以下同じ）を含有する１８重量％ジクロロメタン溶液とシアノ系ネマチック液晶（チッソ社製、ＧＲ−４１）１００部を混合し、その混合液を水冷した基盤上に展開し、その展開層の上部より９０℃の熱風を吹き付けて乾燥処理するキャスト法にて厚さ５０μmの光散乱フィルムを得た。
【００２６】
前記の光散乱フィルムは、ポリメタクリル酸メチルからなるフィルムベース中にシアノ系ネマチック液晶からなる微小領域がドメイン状に分散分布した図１に例示のタイプのものであり、そのドメインの大きさは、前記の熱風乾燥側で平均直径が約１μm、基盤側で平均直径が約５μmであり、その粒径分布変化はフィルム厚方向におおよそ直線的であった。
【００２７】
また前記の光散乱フィルムを延伸処理することにより液晶相が配向して位相差が発生し、包埋物質との屈折率差から光散乱性を示す複屈折性フィルムが得られた。その散乱特性における波長依存性は、フィルムの表裏で微小領域の平均直径に変化のない均一フィルムに較べて少なかった。
【００２８】
実施例２
メタクリル酸メチル８０部、アクリル酸１０部、光反応開始剤３部（チバガイギ社製、イルガキュア１８４：２部、イルガキュア９０７：１部）、紫外線吸収剤（チバガイギ社製、チヌビン１１３０）２部、反応開始剤（ＢＰＯ）２部、及びシアノ系ネマチック液晶（チッソ社製、ＧＲ−４１）３０部を混合し、その混合液を離型処理したガラス板間（ギャップ１００μm）に注入し、その一方より紫外線を照射して重合の進行による白濁（相分離）を生じさせた後、８０℃で１２０分間アニールして残存モノマーの反応を完結させて光散乱フィルムを得た。
【００２９】
前記の光散乱フィルムは、メタクリル酸メチル・アクリル酸共重合体からなるフィルムベース中にシアノ系ネマチック液晶の相分離による微小領域が分散分布した図１に例示のタイプのものであり、その微小領域の平均粒径は、紫外線照射側が小さく反対面側ほど大きいものであった。
【００３０】
また前記の光散乱フィルムは硬化フィルムで延伸処理することは困難であったが、その散乱特性における波長依存性は、フィルムの表裏で微小領域の平均直径に変化のない均一フィルムに較べて少なかった。
【００３１】
実施例３
厚さ５００μmのポリメタクリル酸メチルフィルムを超臨界炭酸ガス処理して炭酸ガスによる膨潤フィルムとした後、常温常圧に戻して見かけ上の体積が１．５倍で、内部に元体積の５０％に相当する連続気泡が発生した、スキン層を有しない連続多孔質フィルムを得た。このフィルムの断面構造は、図２に例示した如く気泡の平均直径が表面側で大きく、内部側ほど小さいものであった。次に前記の多孔質フィルムに真空中にてシアノ系ネマチック液晶（チッソ社製、ＧＲ−４１）を吸収させて光散乱フィルムを得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の説明図
【図２】他の実施例の説明図
【符号の説明】
１：光散乱フィルム
ｅ：微小領域

Claims (7)

1. 複屈折特性が相違する微小領域を分散分布させた単層のフィルムからなり、その微小領域の大きさがフィルム厚方向で変化してフィルム表裏でその平均値が相違していることを特徴とする光散乱フィルム。
2. 複屈折特性が相違する複数のポリマーの混合液を展開するキャスト法にて製膜する際に、その展開層の表裏における硬化速度又は温度を相違させることを特徴とする請求項１に記載の光散乱フィルムの製造方法。
3. 複屈折特性が相違する複数のポリマーを成分とし、かつ少なくとも１種の紫外線硬化型ポリマーを含む混合液を展開し、その展開層を紫外線照射にて硬化処理する際に、その展開層の表裏に対する紫外線照射量を相違させることを特徴とする請求項１に記載の光散乱フィルムの製造方法。
4. 複屈折特性が相違する複数のポリマーの混合物を押出し成形方式にてフィルムに成形する際に、その成形過程のフィルムの表裏に温度差をもたせることを特徴とする請求項１に記載の光散乱フィルムの製造方法。
5. キャスト法にて製膜する際に、１種又は２種以上のポリマーを成分とするポリマー液に粒度分布を有する光散乱性粒子を配合した混合液を用いて、その混合液を展開層の厚さ方向が重力方向となるように展開することを特徴とする請求項１に記載の光散乱フィルムの製造方法。
6. 多孔質フィルムの孔に複屈折特性が相違するポリマーを充填することを特徴とする請求項１に記載の光散乱フィルムの製造方法。
7. 請求項１に記載の光散乱フィルムの延伸処理フィルムからなることを特徴とする複屈折性フィルム。

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