JP5758056B2 - 光拡散フィルム - Google Patents
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Description
特に、入射光を光拡散フィルムと平行な面に対して楕円形状に光拡散させることができ、長方形状のディスプレイへの適用性に優れた光拡散フィルムに関する。
その結果、拡散光の形状における長径は十分に長いにもかかわらず、短径が著しく短くなってしまうため、広く一般的に用いられている長方形状のディスプレイへの適用が困難になるという問題が見られた。
すなわち、本発明の目的は、入射光を光拡散フィルムと平行な面に対して楕円形状に光拡散させることができ、長方形状のディスプレイへの適用性に優れた光拡散フィルムを提供することにある。
0.05≦T50/L50<0.9 (1)
すなわち、本発明の光拡散フィルムは、フィルム内において、従来のルーバー構造とも異なり、従来のカラム構造とも異なる所定の複数の薄片状物を備えた内部構造を有する。
その結果、かかる所定の内部構造により、入射光を光拡散フィルムと平行な面に対して楕円形状に光拡散させることができ、ひいては、長方形状のディスプレイに対して容易に適用することができる。
このように構成することにより、入射光を、より効果的に楕円形状に光拡散させることができる。
0.01≦T75/L75<0.5 (2)
このように構成することにより、入射光を、一段と効果的に楕円形状に光拡散させることができる。
0.005≦T100/L100≦0.1 (3)
このように構成することにより、入射光を、より一段と効果的に楕円形状に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、より良好な入射角度依存性を得ることができる。
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。
このように構成することにより、より安定的に所定の内部構造を形成することができる。
0.2≦θ2´/θ2≦0.9 (4)
このように構成することにより、長方形状のディスプレイに対する適用性を、さらに向上させることができる。
0.05≦T50/L50<0.9 (1)
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、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。
(1)異方性光拡散
最初に、図1〜2を用いて異方性光拡散特性を有する光拡散フィルムについて説明する。
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、切断面を矢印方向に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、フィルム内にルーバー構造を有する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。
また、図1(b)の断面図に示すように、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は、それぞれ所定の厚さを有しており、異方性光拡散フィルム10に対する法線方向(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屈折率が高い板状領域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、入射光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、拡散光(52´、54´)になると推定される。
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を透過し、透過光56´になるものと推定される。
なお、本発明において、「光拡散入射角度領域」とは、光拡散フィルムに対し、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)、図4(a)および図6(a)に示すように、光拡散フィルムにおけるルーバー構造等の屈折率差や傾斜角等によって、その光拡散フィルムごとに決定される角度領域である。
また、図2(a)に示すように、ルーバー構造13を有する異方性光拡散フィルム10は、その光拡散特性として、通常、「異方性」を有することになる。
ここで、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意味する。
より具体的には、図2(a)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に垂直な向きについては、選択的に光の拡散が生じる一方、ルーバー構造に平行な向きについては、光の拡散が生じにくいため、異方性光拡散が実現するものと推定される。
したがって、異方性を有する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、棒状となる。
また、本発明において、「光拡散角度領域」とは、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、異方性光拡散フィルムにおいて、「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方向)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を有すると言うことができる。
なお、ルーバー構造内の相対的に屈折率が高い領域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ほか、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、一様でない光学特性の分布が光拡散特性を高めているものと推定される。
次に、図3〜4を用いて等方性光拡散特性を有する光拡散フィルムについて説明する。
まず、図3(a)には、等方性光拡散フィルム20の上面図(平面図)が示してあり、図3(b)には、図3(a)に示す等方性光拡散フィルム20を、点線A−Aに沿って垂直方向に切断して、切断面を矢印方向に眺めた場合の等方性光拡散フィルム20の断面図が示してある。
また、図4(a)には、フィルム内にカラム構造を有する等方性光拡散フィルム20の全体図を示し、図4(b)には、図4(a)の等方性光拡散フィルム20をX方向から見た場合の断面図を示す。
かかる図3(a)の平面図に示すように、等方性光拡散フィルム20は、相対的に屈折率が高い柱状物22と、相対的に屈折率が低い領域24とからなるカラム構造23を有している。
また、図3(b)の断面図に示すように、相対的に屈折率が高い柱状物22と、相対的に屈折率が低い領域24は、等方性光拡散フィルム20に対する法線方向(膜厚方向)において、それぞれ所定の幅を有して交互に配置された状態を保持している。
すなわち、図3(b)に示すように、等方性光拡散フィルム20に対する入射光の入射角が、カラム構造23の境界面23´に対し、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(62、64)は、カラム構造内の相対的に屈折率が高い柱状物22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、入射光が光拡散入射角度領域内である場合には、入射光が等方性光拡散フィルム20によって拡散され、拡散光(62´、64´)になると推定される。
一方、等方性光拡散フィルム20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3(b)に示すように、入射光66は、等方性光拡散フィルムによって拡散されることなく、そのまま等方性光拡散フィルム20を透過し、透過光66´になるものと推定される。
但し、図4(a)に示すように、カラム構造23を有する等方性光拡散フィルムは、その光拡散特性として、通常、「等方性」を有することになる。
これは、カラム構造23では、図3(b)に示す断面と垂直な断面においても、同様にカラム構造内をステップインデックス型あるいはグラディエントインデックス型の反射を繰り返しながら光が通り抜けることによると推定される。
ここで、本発明において「等方性」とは、図4(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変化しない性質を意味する。
より具体的には、図4(a)に示すように、拡散された出射光の拡散具合は、フィルムと平行な面内において円状となる。
したがって、等方性光拡散フィルムにおいて入射光の「入射角θ1」と言った場合、単に、等方性光拡散フィルムの入射側表面の法線に対する角度を0°とした場合の角度(°)を意味するものとする。
その他の内容については、上述した異方性光拡散フィルムの内容と重複するため、省略する。
次に、図5〜6を用いて、本発明の楕円形状光拡散特性を有する光拡散フィルムの基本的な構成を説明する。
まず、図5(a)には、楕円形状光拡散フィルム30の上面図(平面図)が示してあり、図5(b)には、楕円形状光拡散フィルム30を、点線A−Aに沿って垂直方向に切断して、切断面を矢印方向に眺めた場合の楕円形状光拡散フィルム30の断面図が示してある。
また、図6(a)には、フィルム内に所定の内部構造を有する楕円形状光拡散フィルム30の全体図を示し、図6(b)には、図6(a)の楕円形状光拡散フィルム30をX方向から見た場合の断面図を示し、図6(c)には、図6(a)の楕円形状光拡散フィルム30をY方向から見た場合の断面図を示す。
かかる図5(a)の平面図に示すように、楕円形状光拡散フィルム30は、相対的に屈折率が低い領域34の中に相対的に屈折率が高い複数の薄片状物32を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って複数列配列させてなる所定の内部構造33を備えている。
また、一列に配列した複数の薄片状物32は、所定の間隔を隔てて配置されており、その間隙には、相対的に屈折率が低い領域34が介在している。
すなわち、薄片状物32は、屈折率が高いルーバー構造の延在を、相対的に屈折率が低い領域34により切断することにより形成された端部と、2つの端部により挟まれる板状部分からなる。
なお、図5(a)では、簡単のため薄片状物32を長方形で表わしたが、実際には角が丸まった長方形に近い形をしている。
また、図5(b)の断面図に示すように、相対的に屈折率が高い薄片状物32と、相対的に屈折率が低い領域34は、楕円形状光拡散フィルム30に対する法線方向(膜厚方向)において、それぞれ交互に配置された状態を保持している。
但し、図5〜6に示すように、楕円形状光拡散フィルム30は、相対的に屈折率が低い領域34の中に相対的に屈折率が高い複数の薄片状物32を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って複数列配列させてなる所定の内部構造33を有することから、その光拡散特性として、図6(a)に示すように、楕円形状の光拡散特性を有することとなる。
すなわち、楕円形状光拡散フィルム30における所定の内部構造33は、謂わば、異方性光拡散フィルム10におけるルーバー構造13および等方性光拡散フィルム20におけるカラム構造23のハイブリッド構造である。
より具体的には、所定の内部構造を構成する薄片状物においては、中央の板状部分が異方性光拡散を発現させ、端部が等方性光拡散を発現させていると推定される。
このため、所定の内部構造においては楕円形状光拡散が生じるものと推定される。
すなわち、ルーバー構造では、これを構成する板状領域が基本的に端部を有さないため、異方性が強く、等方性がほとんどない光拡散、つまり、異方性光拡散を生じる。
また、カラム構造では、これを構成する柱状物が板状部分を有さないため、等方性が強く、異方性がほとんどない光拡散、つまり、等方性光拡散を生じる。
したがって、板状部分と端部を共に有する薄片状物を備えた所定の内部構造では、ルーバー構造とカラム構造の中間の光拡散が生じることとなり、異方性と等方性を兼ね備えた楕円形状光拡散が生じるものと推定される。
また、楕円形状光拡散フィルムにおいて、「拡散光の開き角」とは、図6(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、複数列配列してなる薄片状物の配列方向と平行なX方向から、フィルムの断面を眺めた場合における長径方向の拡散光の開き角θ2と、図6(c)に示すように、X方向と直交するY方向からフィルムの断面を眺めた場合における短径方向の拡散光の開き角θ2´と、の2つが定義される。
その他の内容については、上述した異方性光拡散フィルムの内容と重複するため、省略する。
本発明の光拡散フィルムは、フィルム内において、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の薄片状物を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って、複数列配列させてなる所定の内部構造を有することを特徴とする。
以下、かかる所定の内部構造について、具体的に説明する。
所定の内部構造において、屈折率が相対的に高い薄片状物の屈折率と、屈折率が相対的に低い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、所定の内部構造内において入射光を安定的に反射させて、入射角度依存性および拡散光の開き角度をより向上させ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、入射光が所定の内部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したり、拡散光の開き角が過度に狭くなったりする場合があるためである。
したがって、所定の内部構造における屈折率が相対的に高い薄片状物の屈折率と、屈折率が相対的に低い領域の屈折率との差を0.05以上の値とすることがより好ましく、0.1以上の値とすることがさらに好ましい。
なお、屈折率の差は大きい程好ましいが、所定の内部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。
また、本発明の光拡散フィルムは、図7(a)〜(c)に示すように、その膜厚方向における薄片状物32の上端部(ラインA)から50μm下方の位置(ラインB)における薄片状物32の幅をT50(μm)、薄片状物32のフィルム面に沿った配列方向における長さをL50(μm)とした場合に、下記関係式(1)を満足することを特徴とする。
なお、図7(a)は、光拡散フィルム30を、薄片状物32のフィルム面に沿った配列方向と直交する面にて切断した断面図(側面図)であり、図7(b)は、光拡散フィルム30を、ラインBを通るフィルム面と平行な面にて切断した断面図(上面図)であり、図7(c)は、図7(b)に示す断面図における一部を拡大した拡大図である。
0.05≦T50/L50<0.9 (1)
この理由は、T50およびL50が関係式(1)を満足することにより、フィルム内において、従来のルーバー構造とも異なり、従来のカラム構造とも異なる所定の内部構造が形成され、入射光を光拡散フィルムと平行な面に対して楕円形状に光拡散させることができるためである。
すなわち、T50/L50が0.05未満の値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が小さくなり過ぎ、従来のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。一方、T50/L50が0.9以上の値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が大きくなり過ぎ、従来のカラム構造を有する等方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。
ここで、本発明においては、0.05以上、0.9未満の数値範囲内に特に好ましいT50/L50の値が存在する訳ではなく、かかる数値範囲内においてT50/L50の値を適宜変化させることで、各種用途に応じた楕円形状光拡散の楕円率を制御することができる。
但し、本発明が、従来の異方性光拡散フィルムや等方性光拡散フィルムとは異なることがより明確になるという観点からは、フィルムの膜厚方向における薄片状物の上端部から50μm下方の位置における薄片状物の幅をT50(μm)、薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さをL50(μm)とした場合に、下記関係式(1´)を満足することがより好ましく、下記関係式(1´´)を満足することがさらに好ましい。
0.08≦T50/L50≦0.8 (1´)
0.1≦T50/L50≦0.5 (1´´)
この理由は、薄片状物の幅T50をかかる範囲内の値とすることにより、入射光を、より効果的に楕円形状に光拡散させることができるためである。
すなわち、かかる薄片状物の幅T50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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の幅T50が15μmを超えた値となると、薄片状物内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から50μm下方の位置における薄片状物の幅T50を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。
この理由は、薄片状物の長さL50をかかる範囲内の値とすることにより、入射光を、より効果的に楕円形状に光拡散させることができるためである。
すなわち、かかる薄片状物の長さL50が0.11μm未満の値となると、入射光の入射角度にかかわらず、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の長さL50が300μmを超えた値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が小さくなり過ぎ、従来のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から50μm下方の位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さL50を0.56〜200μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1.1〜100μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる複数の薄片状物間の距離P50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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる複数の薄片状物間の距離P50が100μmを超えた値となると、薄片状物の外、つまり低屈折率領域内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から50μm下方の位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向での複数の薄片状物間の距離P50を0.5〜75μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜50μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる薄片状物の列間の距離P50´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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の列間の距離P50´が15μmを超えた値となると、薄片状物の外、つまり低屈折率領域内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から50μm下方の位置における複数列配列された薄片状物の列間の距離P50´を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。
また、薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さLが、光拡散フィルムの膜厚方向における上端部側から下方に向かって、長くなることが好ましい。
また、薄片状物の幅Tについても、光拡散フィルムの膜厚方向における上方から下方に向かって、厚くなることが好ましい。
この理由は、所定の内部構造をこのように構成することにより、入射光を、さらに効果的に楕円形状に光拡散させることができるためである。
すなわち、全体的に上端部側から下方に向かって薄片状物の断面積が大きくなることにより、戻り光が抑制され、出射光の拡散が促されるものと推定される。
なお、図8(a)は、光拡散フィルム30を、ラインCを通るフィルム面と平行な面にて切断した断面図(上面図)であり、図8(b)は、図8(a)に示す断面図における一部を拡大した拡大図である。
0.01≦T75/L75<0.5 (2)
この理由は、T75/L75が0.01未満の値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が小さくなり過ぎ、従来のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。一方、T75/L75が0.5以上の値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が大きくなり過ぎ、従来のカラム構造を有する等方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。
ここで、本発明においては、0.01以上、0.5未満の数値範囲内に特に好ましいT75/L75の値が存在する訳ではなく、かかる数値範囲内においてT75/L75の値を適宜変化させることで、各種用途に応じた楕円形状光拡散の楕円率を制御することができる。
但し、本発明が、従来の異方性光拡散フィルムや等方性光拡散フィルムとは異なることがより明確になるという観点からは、フィルムの膜厚方向における薄片状物の上端部から75μm下方の位置における薄片状物の幅をT75(μm)、薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さをL75(μm)とした場合に、下記関係式(2´)を満足することがより好ましく、下記関係式(2´´)を満足することがさらに好ましい。
0.02≦T75/L75≦0.2 (2´)
0.05≦T75/L75≦0.1 (2´´)
この理由は、かかる薄片状物の幅T75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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の幅T75が15μmを超えた値となると、薄片状物内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から75μm下方の位置における薄片状物の幅T75を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。
この理由は、かかる薄片状物の長さL75が0.2μm未満の値となると、入射光の入射角度にかかわらず、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の長さL75が1500μmを超えた値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が小さくなり過ぎ、従来のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から75μm下方の位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さL75を1〜1000μmの範囲内の値とすることがより好ましく、2〜500μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる複数の薄片状物間の距離P75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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる複数の薄片状物間の距離P75が100μmを超えた値となると、薄片状物の外、つまり低屈折率領域内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から75μm下方の位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向での複数の薄片状物間の距離P75を0.5〜75μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜50μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる薄片状物の列間の距離P75´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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の列間の距離P75´が15μmを超えた値となると、薄片状物の外、つまり低屈折率領域内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から75μm下方の位置における複数列配列された薄片状物の列間の距離P75´を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。
また、図7(a)および図9(a)〜(b)に示すように、光拡散フィルム30の膜厚方向における薄片状物32の上端部(ラインA)から100μm下方の位置(ラインD)における薄片状物32の幅をT100(μm)、薄片状物32のフィルム面に沿った配列方向における長さをL100(μm)とした場合に、下記関係式(3)を満足することが好ましい。
なお、図9(a)は、光拡散フィルム30を、ラインDを通るフィルム面と平行な面にて切断した断面図(上面図)であり、図9(b)は、図9(a)に示す断面図における一部を拡大した拡大図である。
0.005≦T100/L100<0.1 (3)
この理由は、T100/L100が0.005未満の値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が小さくなり過ぎ、従来のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。一方、T100/L100が0.1を超えた値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が大きくなり過ぎ、従来のカラム構造を有する等方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。
ここで、本発明においては、0.005以上、0.1未満の数値範囲内に特に好ましいT100/L100の値が存在する訳ではなく、かかる数値範囲内においてT100/L100の値を適宜変化させることで、各種用途に応じた楕円形状光拡散の楕円率を制御することができる。
但し、本発明が、従来の異方性光拡散フィルムや等方性光拡散フィルムとは異なることがより明確になるという観点からは、フィルムの膜厚方向における薄片状物の上端から100μm下方の位置における薄片状物の幅をT100(μm)、薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さをL100(μm)とした場合に、下記関係式(3´)を満足することがより好ましく、下記関係式(3´´)を満足することがさらに好ましい。
0.008≦T100/L100≦0.08 (3´)
0.01≦T100/L100≦0.06 (3´´)
この理由は、かかる薄片状物の幅T100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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の幅T100が15μmを超えた値となると、薄片状物内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から100μm下方の位置における薄片状物の幅T100を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。
この理由は、薄片状物の長さL100が1μm未満の値となると、入射光の入射角度にかかわらず、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の長さL100が3000μmを超えた値となると、薄片状物の配列方向と平行な方向への光拡散が小さくなり過ぎ、従来のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同じ光拡散特性となる場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から100μm下方の位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さL100を5〜2000μmの範囲内の値とすることがより好ましく、10〜1000μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる複数の薄片状物間の距離P100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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる複数の薄片状物間の距離P100が100μmを超えた値となると、薄片状物の外、つまり低屈折率領域内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から100μm下方の位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向での複数の薄片状物間の距離P100を0.5〜75μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜50μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる薄片状物の列間の距離P100´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、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる薄片状物の列間の距離P100´が15μmを超えた値となると、薄片状物の外、つまり低屈折率領域内を直進してそのまま通過する光が増加し、拡散光の均一性が低下する場合があるためである。
したがって、薄片状物の上端部から100μm下方の位置における複数列配列された薄片状物の列間の距離P100´を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。
また、図10(a)〜(b)に示すように、薄片状物32の膜厚方向における長さNaを50〜500μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる長さNaが50μm未満の値となると、所定の内部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および拡散光の開き角を得ることが困難になる場合があるためである。一方、かかる長さNaが500μmを超えた値となると、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所定の内部構造を形成する際に、初期に形成された所定の内部構造によって光重合の進行方向が拡散してしまい、所望の内部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、薄片状物の膜厚方向の長さNa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。
なお、図10(b)に示すように、所定の内部構造は、フィルムの膜厚方向における上下端部分にまで形成されていなくてもよい。
その場合、所定の内部構造が形成されない上下端部分の幅Nbは、フィルムの厚さにもよるが、一般に、0〜50μmの範囲内の値であることが好ましく、0〜5μmの範囲内の値であることがさらに好ましい。
また、図10(a)〜(b)に示すように、薄片状物32がフィルム30の膜厚方向に対して一定の傾斜角θaにて傾斜していることが好ましい。
この理由は、薄片状物を一定の傾斜角θaにて傾斜させることにより、光拡散入射角度領域を調節することができるためである。
なお、θaは薄片状物の配列方向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傾斜角であり、フィルム表面に対する法線の角度を0°とした場合の薄片状物の傾斜角(°)を意味する。
より具体的には、図10(a)〜(b)に示す通り、所定の内部構造の上端面の法線と薄片状物32の上端部との為す角度のうち狭い側の角度を意味する。なお、図10(a)〜(b)に示す通り薄片状物32が右側に傾いているときの傾斜角を基準とし、薄片状物32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、薄片状物32が屈曲していることにより、所定の内部構造内を直進してしまう入射光を減少させて、光拡散の均一性を向上させることができるためである。
なお、このような屈曲した薄片状物は、活性エネルギー線照射を行う際に、照射光の照射角度を変化させながら光を照射することによって得ることができるが、所定の内部構造を形成する材料物質の種類にも大きく依存する。
また、光拡散フィルムの膜厚を100〜500μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、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、より優れた入射角度依存性を得ることができるためである。
すなわち、光拡散フィルムの膜厚が100μm未満の値となると、所定の内部構造内を直進する光が増加し、光拡散特性を示すことが困難になる場合があるためである。一方、光拡散フィルムの膜厚が500μmを超えた値となると、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所定の内部構造を形成する際に、初期に形成された内部構造によって光重合の進行方向が拡散してしまい、所望の内部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、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。
また、本発明の光拡散フィルムは、その片面または両面に被着体に対して積層するための粘着剤層を備えていてもよい。
かかる粘着剤層を構成する粘着剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知のアクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ゴム系等の粘着剤を使用することができる。
また、図6(b)〜(c)に示すように、光拡散フィルムにより入射光を拡散させたときに得られる楕円形状の光拡散における長径方向の拡散光の開き角をθ2(°)とし、短径方向の拡散光の開き角をθ2´(°)とした場合に、下記関係式(4)を満足することが好ましい。
0.2≦θ2´/θ2≦0.9 (4)
この理由は、関係式(4)を満足することにより、長方形のディスプレイに対する適用性を、さらに向上させることができるためである。
すなわち、θ2´/θ2が0.2未満の値となると、異方性光拡散に近くなり、ディスプレイ全面を明るくすることが困難になる場合があるためである。一方、θ2´/θ2が0.9を超えた値となると、等方性光拡散に近くなり、長方形状のディスプレイにおいて無駄な拡散光が存在することになる場合があるためである。
ここで、本発明においては、0.2〜0.9の数値範囲内に特に好ましいθ2´/θ2の値が存在する訳ではなく、かかる数値範囲内においてθ2´/θ2の値を適宜変化させることで、各種用途に応じた最適な楕円形状光拡散を得ることができる。
但し、本発明が、従来の異方性光拡散フィルムや等方性光拡散フィルムとは異なることがより明確になるという観点からは、光拡散フィルムにより入射光を拡散させたときに得られる楕円形状の光拡散における長径方向の拡散光の開き角をθ2(°)とし、短径方向の拡散光の開き角をθ2´(°)とした場合に、下記関係式(4´)を満足することがより好ましく、下記関係式(4´´)を満足することがさらに好ましい。
0.3≦θ2´/θ2≦0.8 (4´)
0.4≦θ2´/θ2≦0.7 (4´´)
また、本発明の光拡散フィルムは、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)光拡散フィルム用組成物を準備する工程
(b)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、活性エネルギー線を照射する工程であって、塗布層の表面において、活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域上に位置する任意の一点における、活性エネルギー線の入射角度幅が最小値をとる方位角方向と、活性エネルギー線の入射角度幅が最大値をとる方位角方向と、が直交しており、かつ、活性エネルギー線の入射角度幅の最小値を10°以下の値とするとともに、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値を10°を超え〜40°以下の範囲内の値とする工程
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。
かかる工程は、所定の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、屈折率が異なる少なくとも2つの重合性化合物、光重合開始剤および所望によりその他の添加剤を混合する工程である。
また、混合に際しては、室温下でそのまま撹拌してもよいが、均一性を向上させる観点からは、例えば、40〜80℃の加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、塗工に適した所望の粘度となるように、希釈溶剤をさらに加えることも好ましい。
以下、光拡散フィルム用組成物について、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、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域中に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い複数の薄片状物を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って、複数列配列させてなる所定の内部構造を効率良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、所定の内部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、所定の内部構造における(A)成分に由来した領域の屈折率を高くして、(B)成分に由来した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、屈折率が相対的に低い領域中に、屈折率が相対的に高い複数の薄片状物を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って、複数列配列させてなる所定の内部構造を効率的に形成することができる。
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、(A)成分に由来した領域の屈折率を高くして、(B)成分に由来した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)成分に由来した領域の屈折率が低くなり過ぎたりして、所定の内部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、光拡散フィルムを廃棄する際に、焼却によるダイオキシンの発生を防止して、環境保護の観点から好ましいためである。
なお、従来の光拡散フィルムにおいては、所望の内部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、本発明における光拡散フィルム用組成物を光硬化してなる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。
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ためである。
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、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、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、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域中に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い複数の薄片状物を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って、複数列配列させてなる所定の内部構造を、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、所定の内部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、本発明における光拡散フィルム用組成物は、所定の内部構造における屈折率が相対的に高い領域を形成するモノマー成分として、(A)成分を含むことを特徴とするが、(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)成分に由来した領域、つまり屈折率が相対的に高い薄片状物における屈折率のばらつきを効果的に抑制して、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、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)成分に由来した領域の屈折率と、(B)成分に由来した領域の屈折率との差を、より容易に調節して、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、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、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)成分に由来した薄片状物の幅が過度に小さくなり、良好な入射角度依存性を有する内部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、光拡散フィルムの厚さ方向における薄片状物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)成分に由来した薄片状物の幅が過度に大きくなり、逆に、良好な入射角度依存性を有する所定の内部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、光拡散フィルムの厚さ方向における薄片状物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)成分に由来した領域の屈折率と、(B)成分に由来した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)成分に由来した領域の屈折率のばらつきを有効に抑制し、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、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、所定の内部構造における(B)成分に由来した領域、すなわち、低屈折率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所定の内部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)を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、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、所定の内部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、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域中に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い複数の薄片状物を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って、複数列配列させてなる所定の内部構造を効率良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、所定の内部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、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域中に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い複数の薄片状物を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って、複数列配列させてなる所定の内部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、(B)成分に由来した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)成分に由来した領域の屈折率と、(B)成分に由来した領域の屈折率との差を、より容易に調節して、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、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、所定の内部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、入射光が所定の内部構造内で全反射する角度域が狭くなることから、光拡散における開き角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、所定の内部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、光拡散フィルム用組成物における(B)成分の含有量を、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)成分に由来した領域が、(A)成分に由来した領域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所定の内部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、(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)成分に由来した領域が、(A)成分に由来した領域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所定の内部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、(B)成分の含有量を、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、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、効率的に所定の内部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11(a)に示すように、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、塗布層1に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。
なお、工程シートとしては、シート強度および表面平滑性に優れることから、プラスチックフィルムであることが好ましい。
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プラスチックフィルムであることがさらに好ましい。
このようなプラスチックフィルムとしては、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。
この理由は、塗布層の膜厚をかかる範囲内の値とすることにより、所定の内部構造を、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、塗布層の膜厚が80μm未満の値となると、形成される所定の内部構造のフィルムの膜厚方向における長さが不足して、所定の内部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、塗布層の膜厚が700μmを超えた値となると、塗布層に対して活性エネルギー線を照射して所定の内部構造を形成する際に、初期に形成された所定の内部構造によって光重合の進行方向が拡散してしまい、所望の内部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、塗布層の膜厚を100〜500μmの範囲内の値とすることがより好ましく、120〜300μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)−1 活性エネルギー線照射準備工程
かかる工程は、後述する活性エネルギー線照射工程に先立ち、活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線を、方位角方向ごとに入射角度幅が所定の範囲内の値に制御された活性エネルギー線に変換するための準備を行う工程である。
かかる工程を実施する場合、図11(b)に示すように、活性エネルギー線光源としての線状光源125と、当該線状光源125からの活性エネルギー線の入射角度幅を調節するための入射角度幅調節部材200と、を用いるとともに、入射角度幅調節部材200を、線状光源125と塗布層1との間、かつ、線状光源125からの活性エネルギー線の放射領域中に配置することが好ましい。
より具体的には、図11(b)に示すように、入射角度幅調節部材200が、複数の板状部材210からなるとともに、複数の板状部材210がそれぞれの主面を対向させながら平行配置されるとともに、主面が鉛直方向に平行であることが好ましい。
この理由は、このように活性エネルギー線照射準備工程を実施することにより、線状光源からの活性エネルギー線を、方位角方向ごとに入射角度幅が所定の範囲内の値に制御された活性エネルギー線に変換して、塗布層に対して照射することができるためである。
なお、「複数の板状部材がそれぞれの主面を対向させながら平行配置される」としたが、線状光源からの直接光を、方位角方向ごとに入射角度幅が所定の範囲内の値に制御された活性エネルギー線に変換する観点から、実質的に平行であれば足りる。
また、「線状光源125と塗布層1との間、かつ、線状光源125からの活性エネルギー線の放射領域中」とは、例えば、図11(c)に示すように、線状光源125から鉛直下方に活性エネルギー線を照射する場合には、線状光源125の鉛直下方かつ塗布層1の鉛直上方になる。
より具体的には、図12(a)〜(c)に示すように、塗布層1の表面において、活性エネルギー線光源125からの活性エネルギー線60の照度が最大となる領域上に位置する任意の一点Rにおける、活性エネルギー線の入射角度幅が最小値θ3をとる方位角方向Xと、活性エネルギー線の入射角度幅が最大値θ4をとる方位角方向Yと、が直交しており、かつ、活性エネルギー線の入射角度幅の最小値θ3を10°以下の値とするとともに、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4を10°を超え40°以下の範囲内の値とすることが好ましい。
また、図12(c)は、図12(a)における方向Xから眺めた場合の側面図であり、方位角方向Yにおける活性エネルギー線の入射角度幅を示す図である。
まず、「塗布層の表面において、活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域」とは、図12(a)〜(c)に示すように活性エネルギー線光源として線状光源125を用いた場合、塗布層1の表面に対して略線状に照射される活性エネルギー線60の分布の中心線になる。
したがって、図12(b)に示すように、線状光源125から鉛直下方に向けて活性エネルギー線60を照射した場合には、図12(a)の塗布層1の表面における線状光源125の中心線の鉛直下方への投影線が活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域になる。
また、例えば、線状光源から右斜め下方に向けて活性エネルギー線を照射した場合には、塗布層の表面における線状光源の中心線の右斜め下方への投影線の近傍が活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域になる。
そして、「任意の一点」としての点Rにおける活性エネルギー線60の入射角度幅の最小値θ3は、図12(b)に示す通り、点Rから、線状光源125の断面円への2本の接線が為す角度となる。
そして、「任意の一点」としての点Rにおける活性エネルギー線60の入射角度幅の最大値θ4は、図12(c)に示す通り、点Rから、隣接する2枚の板状部材210における線状光源125側の端部への2本の接線が為す角度となる。
このように、活性エネルギー線の入射角度幅が最小値θ3をとる方位角方向Xと、活性エネルギー線の入射角度幅が最大値θ4をとる方位角方向Yと、が直交することにより、効率よく所定の内部構造を形成することができる。
その場合、活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域は、活性エネルギー線照射下、塗布層を設けていない工程シート上に照度光量計を設置し、工程シートを移動させながら照度光量をプロットすることによっても容易に特定することができる。
また、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値および最小値についても、それぞれ活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域上に位置する任意の一点において、入射角度幅調節部材における板状部材等により遮られることなく当該任意の一点に照射される活性エネルギー線の入射角度幅の最大値および最小値として特定することができる。
なお、上述した特定方法は、活性エネルギー線光源として線状光源を用いた場合にも適用することができる。
したがって、塗布層の表面において、活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域上に位置する塗布層の表面の任意の一点における、活性エネルギー線の入射角度幅の最小値θ3を0.1〜7°の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5〜5°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
したがって、塗布層の表面において、活性エネルギー線光源からの活性エネルギー線の照度が最大となる領域上に位置する任意の一点における、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4を12〜35°の範囲内の値とすることがより好ましく、15〜30°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
すなわち、図13には、横軸に活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4(°)を採り、縦軸にθ2´/θ2(−)を採った特性曲線が示してある。
ここで、図6(b)〜(c)に示すように、θ2とは、楕円形状の光拡散における長径方向の拡散光の開き角(°)であり、θ2´とは、楕円形状の光拡散における短径方向の拡散光の開き角(°)である。
そして、θ4が10°を超え40°以下の範囲内の値の場合には、等方性光拡散と異方性光拡散の中間の光拡散特性である楕円形状光拡散が発現することがわかる。
さらに、θ4が10°を超え40°以下の範囲内では、θ4の値の変化に伴ってθ2´/θ2の値も変化していることから、楕円形状光拡散フィルムの製造時にθ4の値を調節することにより、楕円形状光拡散の楕円率を有効に制御できることが理解される。
この理由は、複数の板状部材210における間隔L1をかかる範囲内の値とすることにより、線状光源からの活性エネルギー線を、より効果的に方位角方向ごとに入射角度幅が所定の範囲内の値に制御された活性エネルギー線に変換することができるためである。
すなわち、複数の板状部材における間隔L1が1mm未満の値となると、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4が10°以下の値となることから、方位角方向XとYで共に小さな入射角度幅となり、平行光を当てた場合と同様に、フィルム内にカラム構造を有する等方性光拡散フィルムになってしまう場合があるためである。また、L1が小さすぎると、板状部材間等に熱がこもり、板状部材にひずみが生じる可能性がある。一方、複数の板状部材における間隔L1が1000mmを超えた値となると、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4が40°を超えた値となることから、方位角方向XとYでの入射角度幅の差が大きくなり過ぎて、線状光源から直接光を当てた場合と同様に、フィルム内にルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムになってしまう場合があるためである。
したがって、複数の板状部材における間隔L1を5〜750mmの範囲内の値とすることがより好ましく、10〜500mmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、図14(a)においては、板状部材の枚数を4枚としているが、これは単なる例であり、実際の板状部材の枚数は、活性エネルギー線の照射対象である塗布層の幅や、複数の板状部材における間隔L1といった諸条件によって決定されるものである。
なお、線状光源125の軸線方向から見た直径は、通常、5〜100mmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、板状部材の厚さをかかる範囲内の値とすることにより、入射角度幅調節部材による影の影響を抑制しつつ、活性エネルギー線に起因した板状部材のひずみについても効果的に抑制することができるためである。
すなわち、板状部材の厚さが0.1mm未満の値となると、活性エネルギー線に起因してひずみが生じ易くなる場合があるためである。一方、板状部材の厚さが5mmを超えた値となると、板状部材の影の影響が大きくなって、塗布層における照度ムラを抑制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、板状部材の厚さを0.5〜2mmの範囲内の値とすることがより好ましく、0.7〜1.5mmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
さらには、塗布層の上方から眺めた場合に、板状部材210が、線状光源125の軸線方向と直交する向きに入射角度幅調節部材200を配置することがより好ましい。
この理由は、入射角度幅調節部材をこのように配置することにより、複数の板状部材における間隔L1の値が同じ場合であっても、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4の値を小さくすることができるためである。
すなわち、板状部材と線状光源の軸線方向とを直交させない場合、直交させた場合と比較して、同じL1の値であっても線状光源の軸線方向で見た板状部材の間隔は大きくなる。
そして、板状部材の間隔が大きくなると、活性エネルギー線を平行化する能力が弱くなるため、θ4は大きな値となる。
逆に言えば、板状部材と線状光源の軸線方向とを直交させない場合、直交させた場合と同じθ4の値を得るためにはL1の値を小さくしなければならなくなる。
そして、L1の値が小さくなるほど、板状部材間等に熱がこもり、板状部材にひずみが生じやすくなるという弊害が生じる。
この理由は、板状部材における上下方向の長さL3をかかる範囲内の値とすることにより、線状光源からの活性エネルギー線を、さらに効果的に方位角方向ごとに入射角度幅が所定の範囲内の値に制御された活性エネルギー線に変換することができるためである。
すなわち、かかる長さL3が10mm未満の値となると、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4が40°を超えた値となることから、方位角方向XとYでの入射角度幅の差が大きくなり過ぎて、線状光源から直接光を当てた場合と同様に、フィルム内にルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムになってしまう場合があるためである。一方、かかる長さL3が1000mmを超えた値となると、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4が10°以下の値となることから、方位角方向XとYで共に小さな入射角度幅となり、平行光を当てた場合と同様に、フィルム内にカラム構造を有する等方性光拡散フィルムになってしまう場合があるためである。
したがって、板状部材における上下方向の長さL3を20〜750mmの範囲内の値とすることがより好ましく、50〜500mmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、図14(b)は、図14(a)に示す入射角度幅調節部材200aを、線状光源125の軸線方向から眺めた側面図である。
この理由は、距離L4をかかる範囲内の値とすることにより、線状光源からの活性エネルギー線を、さらに効果的に方位角方向ごとに入射角度幅が所定の範囲内の値に制御された活性エネルギー線に変換しつつ、塗布層に対して十分量の活性エネルギー線を照射することができるためである。
すなわち、かかる距離L4が0.1mm未満の値となると、入射角度幅調節部材が線状光源に近くなり過ぎ、板状部材が熱によりひずみを生じる場合があるためである。一方、かかる距離L4が1000mmを超えた値となると、塗布層が線状光源から遠くなり過ぎ、塗布層に入射する活性エネルギー線が過度に弱くなる場合があるためである。
したがって、入射角度幅調整部材の上端と、線状光源の下端と、の間の距離L4を0.5〜500mmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜100mmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、距離L5をかかる範囲内の値とすることにより、入射角度幅調節部材による影の影響をより効果的に抑制しつつ、線状光源からの活性エネルギー線を、さらに効果的に方位角方向ごとに入射角度幅が所定の範囲内の値に制御された活性エネルギー線に変換することができるためである。
すなわち、かかる距離L5が0.1mm未満の値となると、板状部材の影の影響が過度に大きくなるばかりか、照射時のわずかな振動により入射角度幅調節部材の下端と塗布層の表面とが接触してしまう場合があるためである。
一方、かかる距離L5が1000mmを超えた値となると、塗布層が線状光源から遠くなり過ぎ、塗布層に入射する活性エネルギー線が過度に弱くなる場合があるためである。
したがって、入射角度幅調節部材の下端と、塗布層の表面と、の間の距離L5を0.5〜500mmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜100mmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ここまで、入射角度幅調節部材として板状部材が平行に並んだもののみを記載し、活性エネルギー線光源として線状光源のみを記載したが、楕円形状光拡散フィルムを製造するにあたり重要な点は、θ3とθ4が規定の範囲内の値となることである。
したがって、例えば、入射角度幅調節部材として長方形の筒の集合体を用いるとともに活性エネルギー線光源として面光源を用いて規定の範囲内のθ3とθ4を実現してもよい。
さらには、入射角度幅調節部材を用いず、活性エネルギー線光源として平行光源を用い、これを楕円形状光拡散フィルム等の楕円形状光拡散素子によって拡散させ、規定の範囲内のθ3とθ4を実現してもよい。
かかる工程は、図11(c)に示すように、通常、塗布層1を移動させながら、当該塗布層1に対し、活性エネルギー線を照射する工程であって、図12(a)〜(c)に示すように、塗布層1の表面において、活性エネルギー線光源125からの活性エネルギー線60の照度が最大となる領域上に位置する任意の一点Rにおける、活性エネルギー線の入射角度幅が最小値θ3をとる方位角方向Xと、活性エネルギー線の入射角度幅が最小値θ4をとる方位角方向Yと、が直交しており、かつ、活性エネルギー線の入射角度幅の最小値θ3を10°以下の値とするとともに、活性エネルギー線の入射角度幅の最大値θ4を10°を超え40°以下の範囲内の値とする工程である。
より具体的には、図15(a)に示すように、線状の紫外線ランプ125に集光用のコールドミラー122が設けられた紫外線照射装置120(例えば、市販品であれば、アイグラフィックス(株)製、ECS−4011GX等)により、活性エネルギー線50を、入射角度幅調節部材200を介して、工程シート2の上に形成された塗布層1に対し、照射する。
また、入射角度幅調節部材200と塗布層1との間には、遮光部材123a、bを設けることにより、活性エネルギー線50の平行度をさらに向上させることが好ましい。
さらに、活性エネルギー線50の平行度を向上させる観点からは、線状光源125と入射角度幅調節部材200との間に遮光板121を設け、活性エネルギー線50を線状光源125からの直接光のみとすることも好ましい。
なお、線状の紫外線ランプ125は、塗布層1の上方から眺めた場合に、塗布層1の移動方向と直交する方向を基準(0°)として、通常−80〜80°の範囲内の値、好ましくは−50〜50°の範囲内の値、特に好ましくは−30〜30°の範囲内の値となるように設置される。
この理由は、かかる照射角度が−80〜80°の範囲外の値となると、塗布層1の表面での反射等の影響が大きくなって、所定の内部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。
また、照射角度θ5は、1〜80°の幅(照射角度幅)θ5´を有していることが好ましい。
この理由は、かかる照射角度幅θ5´が1°未満の値となると、塗布層の移動速度を過度に低下させなければならず、製造効率が低下する場合があるためである。一方、かかる照射角度幅θ5´が80°を超えた値となると、照射光が分散し過ぎて、所定の内部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、照射角度θ5の照射角度幅θ5´を2〜45°の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜20°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、照射角度幅θ5´を有する場合、その丁度中間位置の角度を照射角度θ5とする。
この理由は、活性エネルギー線照射におけるピーク照度をかかる範囲内の値とすることにより、フィルム内において所定の内部構造をより安定的に形成することができるためである。
すなわち、かかるピーク照度が0.01mW/cm2未満の値となると、所定の内部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すぎるものと推定され、所定の内部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、活性エネルギー線照射における塗布層の表面におけるピーク照度を0.05〜40mW/cm2の範囲内の値とすることがより好ましく、0.1〜30mW/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、活性エネルギー線照射における積算光量をかかる範囲内の値とすることにより、フィルム内において所定の内部構造をより安定的に形成することができるためである。
すなわち、かかる積算光量が1mJ/cm2未満の値となると、所定の内部構造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1000mJ/cm2を超えた値となると、得られる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、活性エネルギー線照射における塗布層の表面における積算光量を2〜500mJ/cm2の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜200mJ/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、効率よく楕円形状光拡散フィルムを製造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、楕円形状光拡散フィルムの製造効率が極端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、積算光量が不十分になって、所定の内部構造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。
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。
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、より効率的に所定の内部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、平行光等ではなく、個々のベクトルが制御されていないランダムな光(散乱光)を用いることが好ましい。
1.(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、常法に従って反応させ、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10重量部とを添加した後、80℃の条件下にて加熱混合を行い、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)により、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。)に対して塗布し、膜厚200μmの塗布層を得た。
次いで、図15(a)に示すような線状の高圧水銀ランプ(直径25mm、長さ0.4m、出力4.5kW)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)からなる線状の紫外線ランプを準備した。
次いで、線状の紫外線ランプと、塗布層との間に、図11(b)に示すように、複数の板状部材がそれぞれ平行配置してなる入射角度幅調節部材を配置した。
このとき、塗布層の上方から眺めた場合に、塗布層の移動方向と、板状部材の延び方向と、が為す鋭角が0°となるように入射角度幅調節部材を配置した。
また、入射角度幅調節部材における複数の板状部材における間隔(図14(a)におけるL1)は20mm、板状部材の幅(図14(a)におけるL2)は150mm、板状部材の厚さは1mmであり、材料は耐熱黒塗料を施したアルスター鋼材であった。
さらに、入射角度幅調節部材の上端から下端までの長さ(図14(b)におけるL3)は70mm、入射角度幅調節部材の上端と、線状の紫外線ランプの下端と、の間の距離(図14(b)におけるL4)は250mm、入射角度幅調節部材の下端と、塗布層の表面と、の間の距離(図14(b)におけるL5)は180mmであった。
また、線状の紫外線ランプは、塗布層の移動方向と、線状の紫外線ランプの長軸方向と、が直交するように、かつ、紫外線ランプから鉛直下方に向けて活性エネルギー線(紫外線)が照射されるように配置した。
したがって、塗布層の表面における紫外線ランプの中心線の鉛直下方への投影線が紫外線ランプからの活性エネルギー線(紫外線)の照度が最大となる領域になる。
次いで、入射角度幅調節部材を介して線状の紫外線ランプから紫外線を照射することにより、塗布層の表面における上述した紫外線の照度が最大となる領域上に位置する任意の一点において、線状の紫外線ランプの軸線方向から眺めた場合に、紫外線の入射角度幅が最小値(図12(b)のθ3)として1.4°をとり、これと直交する方向である塗布層の移動方向から眺めた場合に、紫外線の入射角度幅が最大値(図12(c)のθ4)として16°をとるように、剥離フィルム越しに塗布層に対して紫外線を照射した。
その結果、膜厚193μmの光拡散フィルムが得られた。
その際の剥離フィルム表面のピーク照度は2.46mW/cm2、積算光量は23.49mJ/cm2、ランプ高さは500mmとし、塗布層の移動速度は0.6m/分とした。
なお、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。
また、得られた光拡散フィルムの断面写真を、図16(a)〜(c)に示す。
すなわち、図16(a)は、図17に示すように、フィルム面に対して45°の傾きを有する面Aでフィルムを切断した場合の断面を正面から、つまり矢印Dの方向に撮影した写真であり、図16(b)は、塗布層の移動方向に平行でフィルム面に対して垂直な面でフィルムを切断した場合の断面写真であり、図16(c)は、図16(b)における切断面に対して垂直な面でフィルムを切断した場合の断面写真である。
このとき、光拡散フィルムの膜厚方向における薄片状物の上端部から50μm下方の位置における薄片状物の幅T50は1.3μmであり、同位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さL50は9.3μmであった。
したがって、T50/L50は0.13であった。
また、同位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向での複数の薄片状物間の距離P50は6.6μmであり、同位置における複数列配列された薄片状物の列間の距離P50´は1.1μmであった。
また、T75は1.2μmであり、L75は19μmであったため、T75/L75は0.063であり、P75は10μmであり、P75´は2.1μmであった。
さらに、T100は1.5μmであり、L100は31μmであったため、T100/L100は0.048であり、P100は8.4μmであり、P100´は2.5μmであった。
(1)拡散光の受光角度−相対輝度チャート
得られた光拡散フィルムにおける受光角度−相対輝度チャートを測定した。
すなわち、得られた光拡散フィルムに対して、図6(b)のθ1=0°の光を入射した。
次いで、変角測色計(スガ試験機(株)製、VC−2)を用い、塗布層の移動方向に平行な方向、および、これと直行する方向における拡散光の受光角度−相対輝度チャートを得た。
すなわち、図18(a)〜(b)に示すように、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受光角度−相対輝度チャートを得た。
ここで、図18(a)に示す受光角度−相対輝度チャートAは、塗布層の移動方向に平行な方向における拡散光に対応しており、図18(b)に示す受光角度−相対輝度チャートBは、これと直交する方向における拡散光に対応している。
また、受光角度−相対輝度チャートAの半値幅に基づくθ2(楕円形状の光拡散における長径方向の拡散光の開き角)は28°であり、受光角度−相対輝度チャートBの半値幅に基づくθ2´(楕円形状の光拡散における短径方向の拡散光の開き角)は16°であり、θ2´/θ2は0.57であった。
得られた光拡散フィルムにおける拡散光の写真撮影を行った。
すなわち、得られた光拡散フィルムに対して、図6(b)のθ1=0°の光を入射して拡散させ、拡散光の写真を撮影した。得られた写真を図19(a)に示し、かかる写真から起こした線図を図19(b)に示す。
かかる写真および図から、拡散光の拡散具合は、フィルムと平行な面内において長径(DL)12.5mm、短径(DS)7.0mm、DS/DL=0.56の楕円形状であることが確認された。
また、かかる写真および図から確認された拡散光の拡散具合は、測定された受光角度−相対輝度チャートが示す光拡散特性と一致するものであった。
比較例1では、入射角度幅調節部材を用いることなく、線状の紫外線ランプから紫外線を照射した。
これにより、塗布層の表面における上述した紫外線の照度が最大となる領域上に位置する任意の一点において、線状の紫外線ランプの軸線方向から眺めた場合に、紫外線の入射角度幅が最小値(図12(b)のθ3)として1.4°をとり、これと直交する方向である塗布層の移動方向から眺めた場合に、紫外線の入射角度幅が最大値(図12(c)のθ4)として44°をとるように、剥離フィルム越しに塗布層に対して紫外線が照射された。
また、その際の剥離フィルム表面のピーク照度は7.42mW/cm2、積算光量は21mJ/cm2とし、塗布層の移動速度は2m/分とし、それ以外の条件は実施例1と同様とした。
また、得られた光拡散フィルムは、フィルム内において、屈折率が異なる複数の板状領域をフィルム面に沿った任意の一方向に沿って交互に配置してなるルーバー構造を有しており、板状領域の傾斜角が0°であることを確認した。
また、得られた光拡散フィルムの断面写真を、図20(a)〜(c)に示す。
すなわち、図20(a)は、図17に示すように、フィルム面に対して45°の傾きを有する面でフィルムを切断した場合の断面写真であり、図20(b)は、塗布層の移動方向に平行でフィルム面に対して垂直な面でフィルムを切断した場合の断面写真であり、図20(c)は、図20(b)における切断面に対して垂直な面でフィルムを切断した場合の断面写真である。
このとき、光拡散フィルムの膜厚方向における板状領域の上端部から50μm下方の位置における板状領域の幅T50は1.5μmであり、同位置における薄片状物のフィルム面に沿った配列方向における長さL50は46μmであった。
したがって、T50/L50は0.032であった。
また、図21(a)〜(b)に得られた光拡散フィルムにおける受光角度−相対輝度チャートを示す。
ここで、図21(a)に示す受光角度−相対輝度チャートAは、塗布層の移動方向に平行な方向における拡散光に対応しており、図21(b)に示す受光角度−相対輝度チャートBは、これと直交する方向における拡散光に対応している。
また、受光角度−相対輝度チャートAの半値幅に基づくθ2は25°であり、受光角度−相対輝度チャートBの半値幅に基づくθ2´は4°であり、θ2´/θ2は0.16であった。
さらに、図22(a)に得られた光拡散フィルムにおける拡散光の拡散具合を示す写真を示し、かかる写真から起こした線図を図22(b)に示す。
かかる写真および図から、拡散光の拡散具合は、フィルムと平行な面内において長径(DL)11.1mm、短径(DS)1.7mm、DS/DL=0.16の棒状であることから、異方性光拡散であることが確認された。
また、かかる写真および図から確認された拡散光の拡散具合は、測定された受光角度−相対輝度スペクトルが示す光拡散特性と一致するものであった。
比較例2では、入射角度幅調節部材の代わりに、線状の紫外線ランプの軸線方向における一部からの紫外線のみを下方に通過させるための2枚の遮光板を、紫外線ランプの近傍かつ鉛直下方に、所定の間隔を持たせつつ、塗布層と平行に配置し、線状の紫外線ランプからの紫外線がほぼ平行光となるように調整して紫外線を照射した。
これにより、塗布層の表面の任意の点において、線状の紫外線ランプの軸線方向から眺めた場合に、紫外線の入射角度幅が最小値(図12(b)のθ3)として1.4°をとり、これと直交する方向である塗布層の移動方向から眺めた場合に、紫外線の入射角度幅が最大値(図12(c)のθ4)として2.2°をとるように、剥離フィルム越しに塗布層に対して紫外線が照射された。
また、その際のピーク照度は0.36mW/cm2、積算光量は43.99mJ/cm2、塗布層の移動速度は0.05m/分とし、それ以外の条件は実施例1と同様とした。
また、得られた光拡散フィルムは、フィルム内において、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させてなるカラム構造を有しており、柱状物の傾斜角が0°であることを確認した。
また、得られた光拡散フィルムの断面写真を、図23(a)〜(c)に示す。
すなわち、図23(a)は、図17に示すように、フィルム面に対して45°の傾きを有する面でフィルムを切断した場合の断面写真であり、図23(b)は、塗布層の移動方向に平行でフィルム面に対して垂直な面でフィルムを切断したした場合の断面写真であり、図23(c)は、図23(b)における切断面に対して垂直な面でフィルムを切断した場合の断面写真である。
このとき、光拡散フィルムの膜厚方向における柱状物の上端部から50μm下方の位置における柱状物の直径T50(=L50)は2.3μmであった。
したがって、T50/L50に相当する値は1であった。
また、図24(a)〜(b)に得られた光拡散フィルムにおける受光角度−相対輝度チャートを示す。
ここで、図24(a)に示す受光角度−相対輝度チャートAは、塗布層の移動方向に平行な方向における拡散光に対応しており、図24(b)に示す受光角度−相対輝度チャートBは、これと直交する方向における拡散光に対応している。
また、受光角度−相対輝度チャートAの半値幅に基づくθ2は26°であり、受光角度−相対輝度チャートBの半値幅に基づくθ2´は25°であり、θ2´/θ2は0.96であった。
さらに、図25(a)に得られた光拡散フィルムにおける拡散光の拡散具合を示す写真を示し、かかる写真から起こした線図を図25(b)に示す。
かかる写真および図から、等方性光拡散であることが確認された。
かかる写真および図から、拡散光の拡散具合は、フィルムと平行な面内において長径(DL)11.5mm、短径(DS)11.1mm、DS/DL=0.96の円形状であることから、等方性光拡散であることが確認された。
また、かかる写真および図から確認された拡散光の拡散具合は、測定された受光角度−相対輝度チャートが示す光拡散特性と一致するものであった。
その結果、入射光を光拡散フィルムと平行な面に対して楕円形状に光拡散させることができ、長方形状のディスプレイへの適用性に優れた光拡散フィルムを提供できるようになった。
したがって、本発明の光拡散フィルムは、反射型液晶装置における光制御膜の他、視野角制御フィルム、視野角拡大フィルム、プロジェクション用スクリーン等に使用される光拡散フィルムの高品質化に著しく寄与することが期待される。
Claims (7)
- 入射光を楕円形状に光拡散させるための光拡散フィルムであって、
フィルム内において、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の薄片状物を、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って、複数列配列させてなる構造を有するとともに、
前記薄片状物の前記任意の一方向における長さLが、前記光拡散フィルムの膜厚方向における前記上端部側から下方に向かって、長くなり、かつ、
前記光拡散フィルムの膜厚方向における前記薄片状物の上端部から50μm下方の位置における前記薄片状物の幅、および前記薄片状物の前記任意の一方向における長さを、それぞれT 50 (μm)およびL50(μm)とした場合に、下記関係式(1)を満足することを特徴とする光拡散フィルム。
0.05≦T50/L50<0.9 (1) - 前記T50を0.1〜15μmの範囲内の値とするとともに、前記L50を0.11〜300μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1に記載の光拡散フィルム。
- 前記光拡散フィルムの膜厚方向における前記薄片状物の上端部から75μm下方の位置における前記薄片状物の幅、および前記薄片状物の前記任意の一方向における長さを、それぞれT 75 (μm)およびL75(μm)とした場合に、下記関係式(2)を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の光拡散フィルム。
0.01≦T75/L75<0.5 (2) - 前記光拡散フィルムの膜厚方向における前記薄片状物の上端部から100μm下方の位置における前記薄片状物の幅、および前記薄片状物の前記任意の一方向における長さを、それぞれT 100 (μm)およびL100(μm)とした場合に、下記関係式(3)を満足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光拡散フィルム。
0.005≦T100/L100≦0.1 (3) - 前記光拡散フィルムの膜厚を100〜500μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光拡散フィルム。
- 前記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光拡散フィルム。
- 前記光拡散フィルムにより入射光を拡散させたときに得られる楕円形状の光拡散における長径方向の拡散光の開き角をθ2(°)とし、短径方向の拡散光の開き角をθ2´(°)とした場合に、下記関係式(4)を満足することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光拡散フィルム。
0.2≦θ2´/θ2≦0.9 (4)
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