KR100429098B1 - 필러 렌즈 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필름측과 필러측의 양방향으로부터의 입사광에 대하여, 충분한 광확산성이 발현되고, 필러층이 다층인 종래의 광확산체에 비교하여 광투과성이 뛰어 난 필러 렌즈 및 그 제조방법을 제공한다.
시트상 기체(1)와, 이 기체(1)상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층(2)과, 이 결착층(2)의 표층에 결착층(2)의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로 매립된 필러층(3A)을 구비한다. 필러층(3A)은 필러(3)가 치밀하게, 또한 단층 상태로 집합하여, 필러(3)의 일부가 결착층(2)의 표면에서 돌출하고 있다.
Description
LCD, EL, FED 등의 디스플레이는 근년 개발이 놀랍다. 특히, LCD는 노트 퍼스널 컴퓨터, 휴대단말 등 모든 분야에 보급하고 있고, 장래에의 기대도 크다. 이 LCD는 액정 패널을 조명하는 광취입방식에 의해, 반사형과 투과형으로 대별된다. 반사형은 반사율이 높은 알루미늄막 등을 붙이거나, 또는 증착한 반사판을 액정 패널의 배면에 배치하여, 디스플레이 표면측에서 입사하는 외광을 반사판으로 반사시켜 액정 패널을 조명하여 액정화상을 얻는다. 한편, 투과형은 액정 패널의 배면에 배치한 백 라이트 유닛(백 라이트 유닛)에 의해 액정 패널을 조명하는 방식이다. 반사형에 있어서는 알루미늄의 바탕색이 나타나 콘트라스트가 악화하는 것을 막기위해, 액정 패널과 반사판 사이에 광을 적절히 확산하는 매체를 설치하거나, 매트 가공(표면의 조면화처리)을 실시한 필름의 매트면에 알루미늄을 증착한 것 등을 이용하여 광을 확산시킴으로써, 배경색을 페이퍼 화이트색에 가깝게 하는 것이 행해지고 있다. 또한, 투과형에 있어서의 백 라이트 유닛은 일반적으로 냉음극관을 갖춘 아크릴 도광판 등의 광원과, 이 광원의 광을 확산하는 광확산판을 구비하고, 균일한 면상의 광이 액정 패널을 조명하는 구성으로 되어있다.
이와 같이, 반사형, 투과형 중 어느 쪽의 방식에 있어서도, 대개 광확산성 매체(이하, 광확산체라 한다)는 사용되고 있다. 이 광확산체로는 예컨대, 투명 수지 필름의 한 면에 광확산성 필러가 분산된 결착수지를 적층한 것을 들 수 있다. 이러한 종래의 광확산체는 결착수지에 용제를 혼합한 용액 중에 필러를 분산시켜 도료로 하여, 이 도료를 스프레이나 코터로 필름상에 도공하는 방법으로 제조되었다. 도 2는 그와 같은 제조방법으로 얻어지는 광확산체를 모식적으로 나타내고 있고, 필름(11)상에 결착수지로 된 결착층(12)이 형성되며, 이 결착층(12) 중에 필러(13)가 분산되어 있다.
상기 종래의 광확산체는 필러측으로부터와 필름측으로부터의 입사광에 의한 전체 광선 확산투과율 및 전체 광선 확산반사율 또는 전체 광선 투과율 및 전체 광선 확산율에 큰 차가 없고, 거의 동일한 값을 나타내며, 광의 입사방향에 의하지 않고, 광확산성이 같은 것, 즉, 지향성이 없는 것을 알 수 있다. 이것은 필러가 결착층 중에 완전히 매립되고, 게다가 필러가 두께 방향으로 겹쳐져 다층 상태로 되어 있기 때문이다. 또한, 이러한 구성으로는 확산한 광이 서로 부정하는 결과가 되기 때문에, 투과율이 감쇠(광에너지가 손실)된다.
또한, 동일한 광확산성을 나타내는 매체로서, 투명 필름의 한 면상에 포토리소그라프 등의 방법으로 마이크로렌즈를 형성한 렌즈 필름이 제안되어 있다. 이 렌즈 필름에서는 렌즈측으로부터 광을 입사한 경우와, 필름측으로부터 광을 입사한경우에서 큰 차가 있어 광확산성에 지향성이 있는 것을 알 수 있다. 이 지향성을 응용함으로써, 예컨대 상기 반사형 LCD에 탑재한 경우 등, 외광을 효율이 좋게 반사시켜, 고 콘트라스트로 밝은 화상을 얻는 것이 가능해진다.
이와 같이 렌즈 형상을 갖는 광확산체는 광확산체로서 매우 바람직한 것으로로 이해된다. 그렇지만, 포토리소그라프는 1 ㎛이하의 미소 렌즈를 만드는 데에는 적합하지만, 그 이상의 큰 렌즈 가공에는 적합하지 않고, 렌즈가 지나치게 작으면, 뉴턴 링(Newton ring)이 발생하기 때문에, 포토리소그라프로는 제조가 곤란하게 된다.
그래서, 본 발명자들은 필러를 결착층의 표층에 일부가 돌출하도록 매립하여, 돌출한 필러가 미세한 렌즈가 되는 것 같은 구성이면, 상기 렌즈 필름과 동일한 지향성이 있는 광확산성(이하 렌즈 효과라 한다)가 발현되는 것은 아니라고 여겨, 다음과 같은 제조방법을 시도하였다. 그것은 우선 필름 상에 결착층을 형성하고, 이어서 결착층에 필러를 부착시켜, 그 후, 가압 롤러를 사용하여, 이 필러를 결착층에 매립한다는 것이다.
이 방법은 가압 롤러의 압력 밸런스가 중요하기 때문에, 필름 두께의 차이나 가압 롤러의 휘어짐 등으로 양단부와 중앙부에 압력차가 생겨 큰 압력이 가해진 장소에서는 필러가 필요 이상으로 깊게 매립되기 때문에 필러층이 다층이 되기 쉽다. 한편, 압력이 작은 장소에서는 필러가 결착층에 충분히 매립되지 않기 때문에 잉여 필러의 세정 공정 등으로 필러 탈락 등의 결함이 발생하기 쉽다. 이 현상은 특히 큰 면적으로 처리하는 경우에 현저하였다.
또한, 입자직경이 15 ㎛ 이하인 필러를 매립하는 경우는, 필러의 비표면적이 커지게 됨으로써, 판 데르 발스 힘 등의 입자간 힘이나 마찰 대전에 의한 상기 적 부착력 등의 영향을 받아, 필러의 유동성이 나빠지고, 또한 가압 롤러의 압력이 분산하여, 각각의 필러에 가해지는 압력이 저하하기 때문에, 이미 결착층 상에 부착하고 있는 필러와 필러와 간극에 다른 필러를 균일한 깊이까지 매립할 수 없다.
이상의 문제점으로부터, 필러의 결착층으로의 매립 깊이의 차가 크고, 또한 면방향에서의 필러의 충전밀도가 불균일이 되기 쉬우며, 입자의 충전밀도가 치밀한 부분과 성긴 부분이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 장소에 의해 광의 확산성이나 투과성이 다른 불균일한 필러 렌즈가 되어, 실용상 사용할 수 있는 것이 아니었다.
도 3(a)는 가압 롤러를 사용한 상기 제조방법에 의해 체적평균입자직경이 4.5 ㎛의 메틸실리콘 필러를 사용하여 제조한 필러 렌즈의 평면을 10배의 대물렌즈로 촬영한 광학현미경사진이고, 도 3(b)는 상기 필러 렌즈의 단면을 2000배의 배율로 촬영한 전자현미경사진이다. 도 3(a)로부터, 필러의 충전밀도가 불균일하고, 부분적으로 다층으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 도 3(b)로부터 필러의 결착층 으로의 매립 깊이가 불균일하다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 예컨대, LCD, EL, FED 등의 디스플레이에 적절하게 사용되고, 특히, 이들 디스플레이의 휘도 불균일 방지, 콘트라스트 향상, 광시야각화(廣視野角化)가 뛰어난 효과를 발휘하는 필러 렌즈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 필러 렌즈의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 필러 렌즈의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 가압 롤러를 사용하여 제조한 필러 렌즈의 현미경 사진으로, (a)는 필러 렌즈의 평면을 10배의 대물렌즈로 촬영한 광학현미경 사진이고, (b)는 필러 렌즈의 단면을 2000배의 배율로 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 4는 필러의 입자간 거리를 설명하는 도면으로, (a)는 필러 렌즈를 평면방향에서 수직으로 촬영한 사진의 모식도이고, (b)는 구형이 아닌 필러의 경우의 모식도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 제 4 실시형태의 필러 렌즈를 모식적으로 나타내는 단면도이고, (b)는 결착층에서 돌출된 필러의 비율을 산출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 제 5 실시형태의 필러 렌즈를 모식적으로 나타내는 단면도이고, (b)는 필러 주연부의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 필러 렌즈를 제조하는데 있어서 바람직한 가진(加振)장치의 정면 단면도이다.
도 8은 본 발명의 시료 1-1의 필러 렌즈의 평면을 1000배(a), 2000배(b),5000배(c)로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 시료 1-1의 필러 렌즈의 단면을 2000배(a), 5000배(b)로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 10은 본 발명의 시료 1-2의 필러 렌즈의 평면을 1000배(a), 2000배(b), 5000배(c)로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 11은 본 발명의 시료 1-2의 필러 렌즈의 단면을 2000배(a), 5000배(b)로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 12는 필러 렌즈에 대한 입사광의 방향을 설명하기 위한 도면으로, 필름측으로부터의 입사광(a)과 필러측으로부터 입사광(b)을 나타내는 모식도이다.
도 13은 광산란성의 측정방법을 설명하기 위한 도면으로, 전체 광선 확산투과율(a), 전체 광선 확산반사율(b)의 측정방법을 나타내는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 시료 2-1의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 15는 본 발명의 시료 2-2의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 16은 본 발명의 시료 2-3의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 17은 본 발명의 시료 2-4의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 18은 본 발명의 시료 2-5의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로나타내는 전자현미경 사진이다.
도 19는 비교용 시료 2-6의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 20은 비교용 시료 2-7의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 21은 비교용 시료 2-8의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 22는 본 발명의 시료 3-1의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 23은 본 발명의 시료 3-2의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 500배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 24는 본 발명의 시료 3-3의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 500배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 25는 비교용 시료 3-4의 필러 렌즈의 평면(치밀한 영역(a1), 성긴 영역(a2)) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 26은 비교용 시료 3-5의 필러 렌즈의 평면(치밀한 영역(a1), 성긴 영역(a2)) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 27은 비교용 시료 3-6의 필러 렌즈의 평면을 500배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 28은 비교용 시료 3-7의 필러 렌즈의 평면을 500배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 29는 비교용 시료 3-8의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 30은 본 발명의 시료 3-1 및 비교용 시료 3-4의 필러 렌즈의 평면을 50배의 대물렌즈로 투과광을 사용하여 촬영한 광학현미경 사진이다.
도 31은 본 발명의 시료 4-1의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 2000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 32는 본 발명의 시료 4-2의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 2000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 33은 비교용 시료 4-3의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 2000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 34는 비교용 시료 4-4의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 2000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 35는 본 발명의 시료 5-1의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 5000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 36은 본 발명의 시료 5-2의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 5000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 37은 비교용 시료 5-3의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 5000배로 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 38은 본 발명의 필러 렌즈를 투과형 액정 디스플레이에 적용한 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 39는 본 발명의 필러 렌즈를 반사형 액정 디스플레이에 적용한 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 40은 본 발명의 필러 렌즈를 광확산 렌즈로서 액정 디스플레이에 적용한 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명은 광확산성 및 광투과성이 높고 균일하며, 필러층이 다층인 종래의 광확산체에 비교하여 광투과성이 뛰어난 필러 렌즈 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
1. 제 1 실시형태
본 발명의 제 1 실시형태의 필러 렌즈는 종래 기술에 있어서의 상기한 실정감안하여 이루어진 것으로, 기체와, 이 기체상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층과, 이 결착층의 표층에 이 결착층의 표면으로부터 일부가 돌출하는 상태로 매립된 다수의 필러로 이루어지는 필러층을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 실시형태에 의하면, 필러층에 있어서의 필러의 돌출하고 있는 부분이 미세한 렌즈형상을 나타내고 있기 때문에, 상술한 렌즈효과를 얻는 것이 가능해진다.
본 발명의 필러 렌즈에 있어서의 필러층은 필러에 의한 렌즈효과를 현저하게 얻을 수 있는 점에서, 결착층 표층에 단층으로, 필러의 일부가 결착층의 표면에서 하나 하나의 필러가 면방향에서 고밀도에 배치하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서의 단층이란 결착층의 표면에 돌출한 필러끼리가 겹쳐진 부분을 갖지 않고 형성되어 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 필러 렌즈의 일례를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 이 필러 렌즈(L)은 기체(1) 상에 결착층(2)이 직접 적층되고, 이 결착층(2)의 표층에, 다수의 필러(3)가 단층으로, 결착층(2)의 표면에서 일부 돌출하는 상태로, 또한 면방향에서 고밀도가 되도록 매립됨으로써, 필러층(3A)이 형성되어 있다. 또한, 본 발명의 필러 렌즈는 필러층의 표면에 광확산성을 향상시키도록 코팅나 다른 층을 형성하여도 좋다.
다음에, 본 발명의 필러 렌즈의 제조방법은 상기 구성의 필러 렌즈를 제조하는데 있어서 바람직한 제조방법으로,
① 기체 상에, 직접 또는 다른 층을 통해 결착층을 적층하는 공정,
② 필러를 가압매체에 의해 결착층에 매립하는 공정, 및
③ 상기 공정에서 얻은 적층체에 부착한 잉여 필러를 제거하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, ②의 공정 앞에, 필러를 결착층 상에 부착하는 공정을 행함으로써, 필러의 탈락 등 외관상 결점이 감소되어, 필러의 매립을 확실하게 할 수 있기 때문에 바람직하다. ②의 필러를 결착층에 매립하는 구체적 방법으로는 가압매체를 입상물로 하고, 이 가압매체를 진동시킴으로써, 가압매체가 필러를 타격하여 결착층에 매립한 형태를 들 수 있다.
본 발명의 필러 렌즈의 제조방법에 의하면, 필러의 매립 깊이가 균일화되어, 필러가 면방향으로 고밀도로 배치하고, 결착층 표층에 단층으로, 필러의 일부가 결착층의 표면에서 돌출하도록 매립되어 있는 구성의 필러 렌즈를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 의해 얻어지는 필러 렌즈에 바람직한 구성 재료 및 제조방법에 관해 설명한다.
A.구성 재료
(1) 기체
본 발명에 사용되는 기체로는 공지의 투명한 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 트리아세틸셀룰로스(TAC), 폴리아레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 셀로판, 방향족 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜 등으로 이루어지는 각종 수지 필름을 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명의 기체는 이러한 필름에 한정되지 않고, 상기 수지로 이루어지는 경질판이나,수지판 이외에도 석영 유리, 소다 유리 등 유리재료로 이루어지는 시트상 부재도 사용할 수 있다.
기체로는 광이 투과되는 것이면 비투명상 물의 것이라도 상관없지만, 액정 디스플레이에 사용하는 경우 등은 굴절률(JIS K-7142)가 1.45∼1.55의 범위에 있는 투명기체가 바람직하다. 구체예로는 트리아세틸셀룰로스(TAC)나 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지 필름 등을 들 수 있다. 이들 투명기체는 투명성이 높은 것 정도 양호하지만, 전체 광선투과율(JIS C-6714)로는 80%이상, 보다 바람직하게는 85% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상의 것, 헤이즈(JIS K7105)로는 3.0 이하, 보다 바람직하게는 1.0 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 이하의 것이 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 그 투명기체를 소형 경량의 액정 디스플레이에 시용하는 경우에는, 투명기체는 필름인 것이 보다 바람직하다. 투명기재의 두께에 관해서는 경량화의 관점에서 얇은 쪽이 바람직하지만, 그 생산성을 고려하면, 1 ㎛∼5 ㎜의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기체의 한 면에 집광성 또는 확산성을 갖는 렌즈를 형성하여, 이 기체의 반대측의 한 면에 직접 또는 다른 층을 통해 필러 렌즈를 형성할 수도 있다.
(2) 결착층
본 발명에 있어서의 결착층은 예컨대, 점착제를 상기 기체 상에 코팅하여 얻어지는 점착제층이 바람직하다. 이 점착제로는 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄계 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 구아나민 수지, 아미노알키드 수지, 멜라민-요소 공축합 수지 등의 수지제 점착제를 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용해도 되고, 필요에 따라 중합촉진제, 용제, 점도조정제 등을 가할 수도 있다.
이들 중에서도 특히, 아크릴계 수지는 투명성이 양호하고, 내수성, 내열성, 내광성 등이 뛰어나며, 점착력, 또한 액정 디스플레이에 사용하는 경우에는 굴절률을 또한 그것에 적합하도록 조정하기 쉽기 때문에 바람직하다.
아크릴계 점착제로는 아크릴산 및 그 에스테르, 메타크릴산 및 그 에스테르, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴 등의 아크릴 모노머의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체, 또한 상기 아크릴 모노머 중 적어도 1 종과, 초산비닐, 무수 말레인산, 스티렌 등의 방향족 비닐 모노머와의 공중합체를 들 수 있다. 특히, 점착성을 발현하는 에틸렌아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등의 주 모노머, 응집력 성분이 되는 초산비닐, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 스티렌, 메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트 등의 모노머, 또한 점착력 향상이나, 가교화 기점을 부여하는 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디메틸아미노메틸메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메틸올아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 무수 말레인산 등의 작용기 함유 모노머로 이루어지는 공중합체로, Tg(유리 전이점)이 -60∼-15℃의 범위에 있고, 중량평균분자량이 20만∼130만의 범위에 있는 것이 바람직하다.
Tg가 -60℃ 보다 낮은 결착층이나 중량평균분자량이 20 만 미만인 점착제로 된 결착층으로는 지나치게 약하기 때문에, 일단 부착한 필러가 가압매체의 충격력에 의해 떨어지고, 필러 탈락 등의 결함이 발생하기 쉽게 된다. 또한, 일단 떨어져 나간 필러에는 점착제가 부착하고 있고, 그 필러가 다시 필러층 상에 부착하는 일도 있다. 또한, 지나치게 약한 결착층으로는 가압매체의 충격에 의해 필러가 결착층의 표면에서 세로방향으로 회전하여 필러의 점착제가 부착한 부위가 필러층의 표면에 나타나, 거기에 다른 필러가 부착하거나, 가압매체의 충격력이나 모세관 현상에 의해 결착제가 필러의 간극에서 스며 올라와, 거기에 다른 필러가 부착하는 일이 있다. 이러한 현상에 의해, 약한 결착층에서는 필러층이 다층으로 되기 쉽고 광투과성이 낮아지기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 약한 결착층에서는 필러층의 내스크래치성 등의 기계적 강도도 저하한다. 한편, Tg가 -15℃ 보다 높은 결착층이나, 중량평균분자량이 130만 보다 큰 결착층으로는 필러의 결착층으로의 부착력이 저하하여, 잉여 필러를 세정하는 공정 등에 있어서 필러의 탈락이 발생하기 쉽게 되기 때문에 바람직하지 못하다.
또한, 본 발명에 사용하는 점착제의 점도는 점착제를 초산에틸에 전체 고형분 농도가 25%가 되도록 용해하여, 액온 23℃에서의 점도를 B형 점도계로 측정한 값으로, 500∼20000cps의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1500∼5000cps의 범위가 좋다. 점도가 너무 낮으면 필러가 과도하게 매립되기 쉽고, 점도가 지나치게 높으면 매립되기 어렵다. 또한, 이 점착제의 유지력(JIS Z 0237 11)은 0.5㎜ 이하가 바람직하다. 이 유지력이 0.5㎜ 보다 크면, 약하기 때문에 상술한 바와 같이 필러층이 다층으로 되기 쉽다. 이 결착제의 점착력(JIS Z 0237 8)은 100g/25㎜ 이상이 되도록 배합되면 실용상 바람직하다. 점착력이 100g/25㎜ 미만에서는 필러의 탈리가 일어나거나, 내환경성이 나빠지기도 한다. 특히, 고온고습하에서는 결착층이 투명기체로부터 박리할 우려가 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 점착제로는 경화제로서, 예컨대 금속 킬레이트계, 이소시아네이트계, 에폭시계 가교제를 필요에 따라 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 또한 이 점착제에는 광중합성 모노머, 올리고머, 폴리머 및 광중합개시제를 가한 UV 경화성 점착제를 사용해도 좋다. 이것에 의해, 점착제의 특성을 적절하게 조정할 수 있고, 필러를 매립하는 공정 전에 이 결착층을 적절하게 경화시키는 경우, 경화후의 겔 분률은 40% 이상으로 되도록 배합되면 바람직하고, 보다 바람직하게는 60% 이상이 바람직하다. 겔 분률이 40% 미만에서서는 고온고습하에서는 결착층이 연화되어, 필러가 결착층 중에 가라앉아, 광학특성이 변화할 우려가 있다.
(3) 필러
본 발명의 필러로는 실리카, 유리, 알루미나 등의 무기 필러나, 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리플루오르화비닐리덴, 테플론, 디비닐벤젠, 페놀 수지, 우레탄 수지, 초산셀룰로스, 나일론, 셀룰로스, 벤조구아나민, 멜라민 등의 유기 필러 등을 사용할 수 있지만, 광투과성 및 결착층과의 밀착성의 관점에서 유기 필러가 바람직하고, 또한 내광성의 점에서 아크릴 비드, 실리콘 비드가 특히 바람직하다. 필러층을 보다 균일하고 또한 고밀도로 형성하기 위해서는, 유동성이 높은 메틸실리콘 등의 실리콘 비드를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 실리카나 유리 등의 무기 필러로는 결착층과의 밀착성이 양호하지 않기 때문에, 필러 매립 공정이나 세정 공정에서 필러가 탈락하여 필러 탈락이 발생하기 쉽기 때문에 바람직하지 못하다.
필러는 상술한 바와 같이 구상인 것이 바람직하고, 구상 필러는 매립 깊이의 차가 생기기 어려운 장점도 있다. 그 진원도는 80% 이상, 보다 바람직하게는 85%, 더욱 바람직하게는 90% 이상이 좋다. 또한, 본 발명에 있어서의「진원도」란 하기일반식으로 정의된다.
진원도(%) = (4 πA / B2) ×100
A: 필러입자의 투영면적
B: 필러입자의 주위길이
이 진원도는 예컨대 필러입자를 투과형 전자현미경으로 촬영하여 투영상을 얻어, 그것을 화상해석장치(예컨대 일본 아비오닉스사제, 상품명: EXECLII)를 사용하여 화상해석에 의해 얻은 상기 A, B로부터 산출할 수 있다. 상기식으로부터 명백한 바와 같이, 진원도는 입자가 진구(眞球)에 가까이 가면 100%에 가깝게 되며, 부정형의 경우는 그것보다 작은 값이 된다. 본 명세서에서는 10개의 필러에 관해서 측정한 평균치를 진원도로 하였다.
또한, 본 발명의 필러의 체적평균입자직경은 1∼50㎛ 정도의 것을 사용할 수 있지만, 액정 디스플레이 등에 사용하는 경우는 2∼15㎛가 바람직하고, 2∼10㎛이면 보다 바람직하다. 이 경우, 필러의 입자직경이 2㎛ 보다도 작은 경우에는 확산된 광끼리 간섭하여 무지개색을 나타내기 때문에 액정 셀의 콘트라스트가 저하하므로 바람직하지 못하다. 한편, 15㎛ 보다도 큰 필러의 경우는 액정 화상의 에지부가희미해져 시인성(視認性)이 저하하는 것과, 필러부와 필러의 간극, 즉 광확산성이 높은 부위와 낮은 부위가 육안으로 보이게 되고, 균일성이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.
필러층의 평면방향에서의 충전밀도를 높게 균일하게 함과 동시에, 필러의 결착층으로의 매립 깊이도 균일하게 하기 위해서는, 가압매체의 충격력을 필러에 균일하게 전달할 필요가 있고, 이를 위해서는 필러의 입경분포는 0.8∼1.0의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.9∼1.0인 것이 바람직하다. 또한, 높은 광투과성을 얻기 위해서는, 필러의 굴절률은 1.42∼1.55의 범위에 있는 것이 바람직하고, 기재 및 결착층의 굴절률과 필러의 굴절률의 차가 0.30 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15 이하가 좋다.
(4) 다른 층
본 발명을 구성하는 기체와 결착층 사이에는 다른 층으로서 광의 굴절률이나 투과성을 조정하기위한 조정층, 또는 기체와 결착층을 강고하게 접착시키기 위한 접착층 등을 형성하여도 좋다.
B. 제조방법
다음에, 본 발명의 필러 렌즈의 제조방법의 구체예를 나타낸다.
「결착층의 적층공정」
상기 기체의 한 면 또는 양면에 직접 또는 다른 층을 통해 상기 점착제를 에어 닥터 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 리버스 코팅, 트랜스퍼 롤 코팅, 그라비야 롤 코팅, 키스 코팅, 캐스트 코팅, 스프레이 코팅, 슬롯 오리피스 코팅, 캘린더 코팅, 전착 코팅, 딥 코팅, 다이 코팅 등의 코팅이나 플렉소 인쇄 등의 볼록판인쇄, 다이렉트 그라비야 인쇄, 오프셋 그라비야 인쇄 등의 오목판 인쇄, 오프셋 인쇄등의 평판 인쇄, 스크린 인쇄 등의 공판 인쇄 등의 도포 또는 인쇄에 의해, 결착층으로서 적층시킨다. 특히, 롤 코터를 사용하는 코팅이 균일한 층두께가 얻어지기 때문에 바람직하다. 결착층의 두께는 매립하는 필러의 평균입자직경의 0.5∼2배, 보다 바람직하게는 0.5∼1.5배가 바람직하다.
또한, 결착층에 경화제 성분이 포함되는 경우에는, 필러의 결착층으로의 매립을 조정하기 위해, 박리 PET 필름 등으로 결착층을 보호한 상태로 하여, 20∼80 ℃ 정도의 온도에서 3∼14일 정도 숙성시켜, 점착제와 경화제를 반응시키고 나서 다음 공정으로 옮겨도 좋다.
「결착층으로의 필러의 부착공정」
다음에, 기체상의 결착층 표면에 필러를 부착시킨다. 그 방법으로는, 예컨대 용기내에 충전한 필러를 진동 또는 유동화 에어에 의해 유동화시켜, 그 필러 중에 기체를 잠입시키거나, 에어 스프레이에 의해 필러를 결착층에 내뿜기도 하는 방법을 들 수 있다. 이 때, 유기 필러는 무기 필러보다도 유동성이 높기 때문에, 에어 스프레이시의 공기와의 혼합이나, 용기내에서 유동화 상태로 되기 쉽고, 결착층의 표면에 균일하게 부착될 수 있기 때문에 바람직하다. 결착층 표면에 필러를 부착시킴으로써, 필러의 탈락 등의 결점을 적게 함과 동시에, 후에 가압매체에 의해 필러를 결착층에 매립하는 공정에서 가압매체가 결착층에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 공정에서는 필러가 결착층 표면에 결착층의 점착력에 의해 단지 부착하고 있으면 된다.
「결착층으로의 필러의 매립 공정」
결착층의 표면에 부착시킨 필러를 가압매체의 충격력에 의해 결착층에 매립한다. 그 방법으로는 적당한 용기에 가압매체를 투입하여, 용기마다 가압매체를 진동시켜, 이 안에 필러가 결착층 표면에 부착한 상태의 기체를 투입하거나, 또는 잠입시킴으로써 필러에 충격력을 준다. 이것에 의해, 필러는 가압매체에 의해 타격되어, 결착층의 표층에 매립된다. 가압매체는 미소 면적으로 필러에 균일한 타격을 줄 수 있기 때문에, 필러를 균일한 매립 깊이로 결착층에 매립할 수 있는 특징이 있다. 이 때, 가압매체 100 중량부에 대하여 0.5∼2.0 중량부 정도의 필러를 미리 혼합한 혼합가압매체를 사용하면, 전공정에서 결착층의 표면에 부착한 필러의 간극에 다른 필러를 가압매체의 충격력에 의해 균일한 깊이로 밀어 넣을 수 있으므로, 필러의 충전밀도를 보다 높게 균일하게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 이러한 방법에 의해, 필러는 매립 깊이가 균일한 상태로 결착층의 일부에서 돌출하고, 또한 전체에 고 밀도로 매립되며, 결착층 중에서 적층하지 않고 단층 상태의 필러층으로서 형성된다.
또한, 필러를 매립하기 위해 부여하는 외력으로는 진동 외에, 회전, 낙하 등을 채용하여도 좋다. 회전의 경우에는 회전용기나, 내측에 교반날개를 갖는 용기 등이 사용된다. 또한, 외력으로서 낙하를 채용하는 경우에는 V 블렌더, 텀블러 등이 사용된다.
여기서, 필러의 매립에 사용되는 가압매체를 예시한다. 가압매체는 상기한바와 같이 진동 등에 의해 필러를 타격하여 결착층에 매립하는 작용을 하는 입상물이고, 철, 탄소강, 합금강, 구리 및 구리 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금, 그 밖의 각종 금속, 합금으로 이루어지는 것, 또는, Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, SiC 등의 세라믹으로 이루어지는 것, 또한, 유리, 경질 플라스틱 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 충분한 타격력을 분체에 줄 수 있는 것이면, 경질 고무를 사용해도 좋다. 어쨌든, 가압매체의 재질은 필러의 재질 등에 따라 적절히 선택된다. 또한, 그 형상은 필러에 대한 가압력이 균일하게 되도록 진구에 가까운 것이 바람직하고, 또한 전체 입자분포가 되도록이면 좁은 쪽이 바람직하다. 가압매체의 입자직경으로는 필러의 재질이나 필러의 매립 깊이에 따라 적절히 선택되지만, 직경이 대략 0.3∼2.0㎜ 정도의 것이 바람직하다.
필러의 매립 깊이는 결착층으로부터의 필러의 박리가 억제되고, 또한 결착층의 표면에서 돌출하여 확실하게 렌즈효과가 발현되기 위해서는, 결착층에 직경의 10∼90%, 바람직하게는 30∼90%, 보다 바람직하게는 40∼80% 매립되어 있는 것이 바람직하고, 렌즈의 광학특성에 따라 조정할 수 있다.
「잉여 필러의 제거공정」
결착층으로의 필러의 매립 공정후는 잉여 필러를 제거한다. 잉여 필러란 예컨대, 결착층으로 불완전하게 매립되어 있거나, 매립된 필러에 정상기 력이나 판 데르 발스 힘 등의 입자간 힘에 의해서만 부착하고 있는 필러 등을 말하고, 이러한 잉여 필러는 물세정이나 에어 블로 등에 의한 유체압을 필러층에 가함으로써 제거할 수 있다. 이 때, 필러의 입자직경이 비교적 작은 경우는 이온교환수 등을 사용하여 습식세정하는 것이 바람직하다. 또한, 필러의 입자직경이 작은 경우에는 유체압에 의한 제거만으로는 불완전하게 되기 쉽기 때문에, 계면활성제 등이 첨가된 이온교환수 등의 수용액을 사용하여 초음파 세정 등을 행한 후, 이온교환수 등으로 충분히 헹궈서 건조시키는 것이 바람직하다.
전공정 또는 이 공정의 후에 열이나 습기를 가하여 적층체의 결착층을 연화시키는 공정을 행하면, 필러와 결착층이 혼화하여, 특히 전체 광선투과율 및 신뢰성이 향상되기 때문에 필요에 따라 하는 행할 수도 있다. 연화시키는 공정은 열만으로도 열과 습기를 병용하여도 좋다.
또한, 본 발명자들은 필러 렌즈의 광학적 특성을 보다 향상시키기 위해, 필러의 형태 및 필러의 주변환경에 관해 예의 연구를 거듭한 결과, 보다 뛰어난 광학특성을 발휘하는 본 발명의 필러 렌즈의 바람직한 실시형태를 완성하기에 이르렀다. 이하, 본 발명의 제 2 실시형태 내지 제 6 실시형태의 필러 렌즈에 바람직한 구성 재료 및 제조방법에 관해 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 조성, 구성, 및 제조방법은 생략하고, 각 실시형태에 특유한 점에 관해서만 기재한다.
2. 제 2 실시형태
본 발명의 제 2 실시형태의 필러 렌즈는 균일한 광확산성과 광투과성을 충분히 얻기 위해, 체적평균입자직경가 2∼15㎛인 유기 필러에 의해 필러층을 형성하는 것이다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시형태의 필러 렌즈는 기체와, 이 기체상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층과, 이 결착층의 표층에 결착층의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로 매립된 다수의 필러로 이루어지는 필러층을 구비하는 필러렌즈에 있어서, 이 필러층은 체적평균입자직경이 2∼15㎛인 유기 필러로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
이 유기 필러의 체적평균입자직경은 2∼15㎛, 바람직하게는 2∼10㎛가 좋다. 유기 필러의 체적평균입자직경이 2㎛ 보다도 작은 경우에는, 확산된 광끼리 간섭하여 무지개색을 나타내기 때문에 액정 셀의 콘트라스트가 저하한다. 한편, 15㎛ 보다도 큰 유기 필러의 경우에는 거친 확산광이 되어, 액정화상의 에지부가 희미해져 시인성이 저하한다. 또한, 체적평균입자직경가 15㎛ 보다 큰 유기 필러를 사용한 경우에는, 필러 렌즈의 평면에서의 필러의 면적과, 필러의 간극의 면적, 즉 광을 확산하는 부위와 광을 확산하지 않는 부위의 면적이 함께 커져, 이것들이 육안으로도 확인할 수 있도록 되며, 이 때문에 액정화상에 휘도 불균일함이 발생한다.
또한, 유기 필러의 입자직경분포가 좁을수록, 본 발명의 제조방법에 있어서의 가압매체로부터의 충격력을 균일하게 유기 필러에 전달할 수 있기 때문에, 유기 필러의 결착층으로 매립되는 깊이가 균일하게 되고, 또한 같은 이유로, 면방향의 유기 필러의 충전밀도도 높게 균일하게 할 수 있다. 따라서, 가압매체로부터의 충격력을 균일하게 유기 필러에 전달하기 위해서는 유기 필러의 입자직경분포는 0.8∼1.0이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.9∼1.0인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 「체적평균입자직경」은 다음과 같이 정의되고, 「입자직경분포」는 하기식으로 정의된다.
입자직경분포 = 개수평균입자직경/체적평균입자직경
ㆍ 개수평균입자직경 = 필러 렌즈의 현미경 사진으로부터 무작위로 추출한100개의 유기 필러의 직경을 측정한 평균치.
ㆍ 체적평균입자직경 = 우선, 필러 렌즈의 현미경 사진으로부터 무작위로 추출한 100개의 유기 필러의 직경을 측정한다. 얻어진 유기 필러의 직경으로부터, 유기 필러를 진구로 간주하여 개개의 유기 필러의 체적를 구한다. 다음에 개개의 유기 필러의 체적를 누적하여 100개의 유기 필러의 합계 체적을 산출한다. 그 후, 100개의 유기 필러 내에서 최소 체적의 유기 필러로부터 최대 체적의 유기 필러까지 체적의 크기순으로 체적을 누적해 나가, 그 누적 체적이 상기 합계 체적의 50%가 된 입자의 직경.
이 때, 유기 필러의 입자가 진구가 아닌 경우에는, 그 중 최장 직경을 유기 필러의 직경으로 한다.
또한, 본 명세서에서는 필러 렌즈를 키엔스 사제의 디지털 현미경(상품명: VH-6300)으로 촬영한 투과광 영상 사진을 사용하여 측정하였다.
3. 제 3 실시형태
본 발명의 제 3 실시형태의 필러 렌즈는 보다 균일한 광확산성과 광투과성을 충분히 얻기 위해, 필러층의 면방향에서의 필러의 입자간 거리의 표준편차를 0.4 이하로 하는 것이다. 따라서, 본 발명의 제 3 실시형태의 필러 렌즈는 기체와, 이 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층과, 이 결착층의 표층에 결착층의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로 매립된 다수의 필러로 이루어지는 필러층을 구비하는 필러 렌즈에 있어서, 이 필러층의 면방향에서의 필러의 입자간 거리의 표준편차가 0.4 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
이 제 3 실시형태에 의하면, 필러층에서의 평면방향의 필러의 충전밀도가 높고 균일하기 때문에, 종래의 필러 렌즈보다도 높고 균일한 광의 투과성 및 확산성능을 발휘할 수 있다. 필러의 입자간 거리의 표준편차가 0.4 보다도 큰 것으로는, 광투과성이 불균일하게 되어, 실용상 충분한 광확산성능을 얻을 수 없다.
또한, 본 발명에서의「필러의 입자간 거리」는 다음 방법에 의해 측정한 값이다. 우선, 필러 렌즈를 평면방향에서 수지으로 촬영한 사진을 사용하여, 이 사진으로부터 무작위로 기점이 되는 필러를 추출한다. 도 4(a)는 필러 렌즈를 평면방향에서 수직으로 촬영한 사진의 모식도이고, 이 도에 있어서는 필러(Y)가「필러의 입자간 거리」를 측정하기 위한 기점이 되는 필러이다. 그리고, 이 기점이 되는 필러(Y)의 중심에서 모든 인접하는 다른 필러의 중심으로 직선을 끌어 내어, 그 직선의 길이를 측정한다. 다음에, 이 직선의 길이를 필러의 체적평균입자직경(여기서, 체적평균입자직경을 X로 한다)으로 나눈 것을 필러의 입자간 거리로 한다.
단, 이 때, 이 직선이 다른 필러와 접촉하는 것이나, 필러의 체적평균입자직경(X)의 반이하의 크기의 필러나, 중복하고 있는 필러는 인접하는 다른 필러라고는 하지 않는다. 또한, 필러의 체적평균입자직경(X)의 반이하의 크기의 필러 및 중복하고 있는 필러는 기점이 되는 필러라고는 하지 않는다. 즉, 도 4(a)에서는 필러(Y1), 필러(Y2), 필러(Y4) 및 필러(Y5)가 인접하는 다른 필러이다. 필러(Y3)는 기점이 되는 필러(Y)의 중심으로부터의 직선(x3)이 필러(Y2)에 접촉하기 때문에, 인접하는 다른 필러가 아니다. 또한, 필러(Y6 및 Y7)는 필러의 체적평균입자직경(X)의 반이하의 크기이므로, 인접하는 다른 필러가 아니다. 또한,필러(Y8, Y9 및 Yl0)는 필러가 중복하고 있기 때문에 인접하는 다른 필러가 아니다.
따라서, 기점이 되는 필러(Y) 에서의「필러의 입자간 거리」는 기점이 되는 필러(Y)의 중심으로부터 필러(Y1), 필러(Y2), 필러(Y4) 및 필러(Y5)의 각각의 중심까지의 거리로부터 구할 수 있고, 직선(x1)의 길이/X, 직선(x2)의 길이/X, 직선(x4)의 길이/X, 직선(x5)의 길이/X가 기점이 되는 필러(Y)에서의「필러의 입자간 거리」이다.
또한, 「필러의 입자간 거리의 표준편차」는 상기 측정방법에 의해 30개의 기점이 되는 필러에 관해「필러의 입자간 거리」를 측정하여, 이들 값으로부터 표준편차를 계산하여 구한다. 단, 30개의 기점이 되는 필러의「필러의 입자간 거리」 를 측정하는 경우, 일단 기점이 되는 필러 및 인접하는 다른 필러로서 특정하여 「필러의 입자간 거리」를 구한 필러는 재차 기점이 되는 필러 및 인접하는 다른 필러로서 특정해서는 안된다. 또한, 도 4(b)와 같이 구형이 아닌 필러의 경우는 필러(Y11)의 최장 직경(x11)의 중간점(P)을 그 필러의 중심으로 한다. 또한, 본 명세서에서는 상기 필러의 입자간 거리의 측정장치로서 키엔스 사제의 디지털 현미경(상품명: VH-6300)의 투과광 영상 사진을 사용하여 한 화면에 50∼100개의 필러가 찍히는 배율로 측정한 것을 사용했다.
4. 제 4 실시형태
본 발명의 제 4 실시형태의 필러 렌즈는 광의 확산성 및 균일성을 더욱 향상시키기 위해, 결착층으로부터의 필러의 돌출 비율을 50% 이상으로 하여, 결착층의겔 분률을 60% 이상으로 한 것이다. 따라서, 본 발명의 제 4 실시형태의 필러 렌즈는 기체와, 이 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층과, 이 결착층의 표층에 결착층의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로 매립된 다수의 필러로 이루어지는 필러층을 구비하는 필러 렌즈에 있어서, 이 결착층은 겔 분률이 60% 이상이고, 이 필러의 돌출 비율이 50% 이상인 것을 특징으로 하고 있다.
이 제 4 실시형태에 의하면, 특정한 제조방법으로 제조함으로써, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 필러(3)가 면방향에서 고 밀도로 되도록 매립되고, 또한 필러(3)의 돌출 비율이 50% 이상인 필러층(3A)이 형성되어 있어, 충분한 광의 확산성능이 얻어져, 반사형 액정 디스플레이에 사용하였을 때에, 알루미늄 바탕색을 억제하여 뛰어난 콘트라스트를 나타낼 수 있다.
그 때문에, 제 4 실시형태에서의 결착층에는 가교점을 갖는 수지와 경화제를 함유하는 것이 필요하다. 또한, 이 결착층 표면에 필러를 매립할 때에는 결착층을 충분히 가교시켜, 겔 분률이 60% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70% 이상, 가장 바람직하게는 80% 이상이 좋다. 겔 분률이 60% 미만인 결착층 으로는 약하므로, 필러가 깊게 매립되기 때문에 필러에 의한 광확산 기능이 충분히 발휘되지 않게 된다. 한편, 겔 분률이 60% 미만인 결착층으로는 내환경성(신뢰성)이 양호하지 못하고, 특히 고온고습환경하에서는 결착층이 연화되어, 필러가 결착층 중에 깊게 가라 앉아 넣어지기 때문에 광확산성이 저하한다.
또한, 본 발명에 있어서의「겔 분률」은 다음과 같이 측정할 수 있다.
① 임의의 크기의 필러 렌즈의 중량(A)을 측정한다.
② 필러 렌즈의 기체를 침해하지 않는 알콜 등의 용제(예컨대, 메탄올 등)로 필러 렌즈의 결착층을 팽윤시켜, 그 후 결착층을 기체로부터 분리한다. (분리하는 방법으로는, 예컨대 주걱 등으로 긁으면 좋다.)
③ 결착층이 분리된 기체의 중량(B)을 측정하고, A-B를 계산하여 결착층의 중량(C)을 얻는다.
④ 기체로부터 분리된 결착층을 아세톤 중에서 상온상습환경하에 24 시간 침지시킨 후, 초음파 분산기로 교반한다. 교반후의 아세톤 중에는 결착층의 겔분과 결착층 중에 함유되어 있던 필러가 혼재하고 있는 상태가 된다.
⑤ 아세톤 중의 결착층의 겔분과 필러를 분리하기 위해, 겔분과 필러가 분리하는 비중의 액체(예컨대 클로로포름 등)을 아세톤 중에 가하여 필러를 침전시키는 한편 겔분을 부유시킨다.
⑥ 다음에, 아세톤 중에 부유된 겔분을 여과, 건조하여 그 중량(D)을 측정한다. 한편, 침전된 아세톤 중의 필러도 여과, 건조하여 그 중량(E)을 측정한다.
⑦ 상기 얻어진 각 중량으로부터 하기식에 의해 본 발명에서 말하는 「겔 분률」을 얻을 수 있다.
겔 분률(%)= D / (C - E) ×100
결착층으로부터의 필러의 돌출 비율은 결착층으로부터의 필러의 박리가 억제되고, 또한 확실하게 광확산성이 발현되기 위해 50% 이상인 것이 필요하다. 또한, 본 발명에서 말하는 필러의 돌출 비율은 50∼90%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 55∼80%, 가장 바람직하게는 60∼80%이다. 필러의 광확산성능은 필러의 돌출 비율에 비교적 크게 영향을 받아, 50% 미만에서는 현저하게 확산성능이 저하한다. 한편, 돌출 비율이 90%를 넘으면, 잉여 필러를 제거하는 공정 등으로 필러가 결착층로부터 탈리하기 쉽게 되기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명에 있어서의「필러의 돌출 비율」이란 필러층의 단면사진을 해석함으로써 얻을 수 있고, 임의의 30개의 필러의 돌출 비율의 평균치이다.
즉, 도 5(b)에 필러(3)가 기체(1) 상의 적층된 결착층(2)으로부터 돌출하도록 매립된 단면사진의 모식도를 나타내었다. 필러의 돌출 비율을 얻기 위해서는, 도 5(b)에 있어서 필러(3)와 결착층(2)과의 계면(a, b)으로 직선을 끌어 내어, 필러(3)의 중심선(c)과 상기 직선과의 교점(d)을 얻는다. 다음에 필러(3)의 접선으로부터 교점(d)까지의 길이(Y)를 구하여, 필러(3)의 직경(X)으로부터 하기식에 의해 1 개의 필러의 돌출 비율을 구할 수 있다.
1 개의 필러의 돌출 비율(%) = Y / X ×100
이렇게 하여 30개의 필러의 돌출 비율을 구한 후, 그 평균치로부터 본 발명에서 말하는 「필러의 돌출 비율」을 구할 수 있다.
다음에, 상기 구성의 제 4 실시형태의 필러 렌즈를 제조하는데 있어서 바람직한 제조방법에 관해 설명한다.
① 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 결착층을 적층하는 공정,
② 결착층을 경화시켜 겔 분률을 60% 이상으로 하는 공정,
③ 필러를 가압매체에 의해 필러의 돌출 비율이 50% 이상이 되도록 결착층에 매립하는 공정,
④ 상기 공정에서 얻은 적층체에 부착한 잉여 필러를 제거하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 때, 공정② 후에 필러를 결착층 상에 부착시키는 공정을 갖는 것이 바람직하고, 또한 공정④ 후에, 열 등을 가하는 건조공정을 추가할 수도 있다. 열이나 습도를 가함으로써, 결착층과 필러가 혼화되어, 광의 투과성이 향상하기 때문에 바람직하다. 이 때, 필요에 따라 습도를 가할 수도 있다.이하, 제 4 실시형태에서 특유한 공정에 관해 설명한다.
「결착층의 경화공정」
상기 결착층의 표면에 박리 PET 필름 등의 보호 필름을 점착한 후에, 20∼80℃ 정도의 환경하에 3∼14일 정도 방치하여 결착층을 경화시켜, 겔 분률이 60% 이상인 결착층을 얻는다. 이 때, 결착제의 경화계로서 UV 경화계를 사용한 경우는 UV 조사에 의해 경화시킬 수도 있다.
「결착층으로의 필러의 매립 공정」
필러를 결착층에 매립하는 방법은 상기 제 1 실시형태와 거의 동일하지만, 제 4 실시형태에 있어서는 필러의 돌출 비율을 50% 이상으로 하지 않으면 안된다.
5. 제 5 실시형태
본 발명의 제 5 실시형태의 필러 렌즈는 광투과성을 보다 향상시키기 위해, 결착층의 표면과 필러의 경계부, 즉 필러층에 있어서의 필러의 주연부에 결착층의 고조 부분을 형성한 것이다. 따라서, 본 발명의 제 5 실시형태의 필러 렌즈는 기체와, 이 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층과, 이 결착층의 표층에 결착층의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로 매립된 다수의 필러로 이루어지는 필러층을 구비하는 필러 렌즈에 있어서, 이 필러의 주연부에 결착층의 고조 부분을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.
이 제 5 실시형태에 의하면, 특정한 제조방법으로 제조함으로써, 도 6(a) 및 6(b)에 나타낸 바와 같이, 필러(3)의 주연의 결착층(2)에 고조 부분(2a)을 갖고, 필러 렌즈의 기체측으로부터의 입사광에 대한 광투과성을 각별히 향상시킬 수 있다.
다음에, 상기 구성의 제 5 실시형태의 필러 렌즈를 제조하는데 있어서 바람직한 제조방법에 관해 설명한다.
① 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 결착층을 적층하는 공정,
② 필러를 가압매체에 의해 결착층에 매립하는 공정,
③ 상기 공정에서 얻은 적층체에 부착한 잉여 필러를 제거하는 공정,
④ 상기 적층체의 결착층을 연화시키는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 때, 공정① 후에 필러를 결착층 상에 부착시키는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 공정③과 공정④의 순서는 교체하는 것도 가능하다. 그리고, 적층체의 결착층을 연화시키는 공정을 행함에 따라, 필러의 주연부에 결착층의 고조 부분을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 실시형태의 필러 렌즈를 제조하는데 있어서는, 상기기 필러층의 결착층을 연화시키는 공정을 하는 것 이외에, 결착층을 형성하는 수지로서 분자량이 작은 것이나, 가교밀도가 낮은 것을 선택함으로써도 필러의 주연부에 결착층의 고조 부분을 형성할 수 있지만, 이와 같은 결착층을 사용한 경우는 필러층의 내스크래치성 등의 기계적 강도가 저하함과 동시에, 고온고습 환경하에 방치한 경우 등에서 점착층이 튀거나 박리가 발생하기 쉽게 된다. 이하, 제 5 실시형태에서 특유한 공정에 관해 설명한다.
「적층체의 결착층의 연화공정」
적층체의 결착층을 연화시킨다. 연화시키는 수단으로는 결착층에 열 또는 습기를 주는 방법을 들 수 있다. 결착층을 연화시키기 위해서는, 결착층을 구성하는 점착제나 경화제의 종류에도 의하지만, 예컨대 온도: 30∼80℃, 습도: 60∼95% RH로 설정한 항온항습조 내에 적층체를 형성한 기체를 6 시간∼2 주간 정도 방치함으로써 얻어진다. 물론, 열에 의해서만 연화시켜도 좋고, 열과 습기를 병용하더라도 좋다.
또한, 30∼80℃로 설정된 환경하, 예컨대 열풍이나 적외선 히터 등에 적층체를 형성한 기체를 맞히거나, 전자선 등을 조사함으로써 결착층을 연화시킬 수 있다. 결착층을 연화시킴으로써, 필러 주변부에 결착수지에 의한 고조 부분이 형성되고, 특히 필름면으로부터의 광투과성이 각별히 향상한다.
6. 제 6 실시형태
본 발명의 제 6 실시형태의 필러 렌즈는 광학특성의 신뢰성, 즉 요구되는 특정한 광학특성을 안정하게 유지하기 위해, 경화제한된 경화제를 결착층에 함유시켜, 이것을 적절히 경화시킨 것이다. 따라서, 본 발명의 제 6 실시형태의 필러 렌즈는 기체와, 이 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층과, 이 결착층의 표층에 결착층의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로 매립된 다수의 필러로 이루어지는 필러층을 구비하는 필러 렌즈에 있어서, 이 결착층은 경화제한된 경화제에 의해 경화되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제 6 실시형태에 의하면, 결착층 형성시의 도공액의 경화, 또는 이 층형성으로부터 필러의 매립까지의 사이의 결착층의 경화를 막아, 필러의 매립도를 용이하게 조정할 수 있고, 또한 필러를 매립한 후에 결착층을 경화시킴으로써, 고온고습 조건하에 있어서도 점착제의 열유동이 생기는 일없이, 필러의 매립, 즉 광학특성을 안정하게 유지할 수 있다.
한, 제 6 실시형태에 있어서는 기체로서 플라스틱 필름을 사용하는 경우에는, 경화온도를 높게 설정할 수 없기 때문에, 특히 PET, TAC를 사용하는 경우에는, 100℃ 이하에서 경화할 수 있는 수지를 결착층에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이 결착층에는 필수성분으로서 경화제한된 경화제를 사용할 필요가 있다. 이 경화제한된 경화제로는 경화에 기여하는 반응기가 실온(상온∼60℃ 정도)에서는 경화반응을 일으키지 않도록 블록화된 경화제 또는 캡슐화된 경화제 등을 들 수 있고, 예컨대 어떤 특정 온도 이상의 열을 가함으로써 비로소 경화제로서 작용하는 것을 말한다. 구체적으로는 예컨대 이소시아네이트계 경화제의 경우, 이소시아네이트기를 알콜류, 페놀류, 락탐류, 옥심류 등의 적당한 활성수소 화합물(이후, 블록제라 약칭한다.)로 블록(마스크)한 블록 이소시아네이트 화합물을 들 수 있다. 이 블록 이소시아네이트 화합물은 교반기, 온도계, 환류냉각기를 구비한 반응기에 폴리이소시아네이트를 주입하고, 이것을 교반하면서 블록제를 가하며, 70∼80℃로 가열하여 블록화 반응을 행함으로써 조제할 수 있다.
블록제로는 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜모노부틸에테르, 펜타에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 디에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노-2-에틸헥실에테르, 디에틸렌글리콜모노-2-에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 알릴알콜, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 등의 히드록시아크릴레이트류 화합물 및 아세토초산알릴, 말론산디알릴 등의 이중결합을 갖는 활성 메틸렌 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 경화시에 도막의 발포 등의 문제를 방지하기 위해, 경화온도 이상의 비점을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 블록 이소시아네이트 화합물을 형성하는 이소시아네이트로는 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 수소화 톨릴렌디이소시아네이트, 수소화 디페닐메탄디이소시아네이트, 수소화 크실렌디이소시아네이트, 모노메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 리신이소시아네이트, 도데카메틸렌디이소시아네이트의 디이소시아네이트류나, 이들디이소시아네이트류의 우레탄화물, 뷰렛화물, 이소시아누레이트화(트리머화)물, 카보디이미드화물 및 중합물을 들 수 있고, 이들 화합물을 단독으로, 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 경화하기 전의 결착층의 점착력(JIS Z 0237에 의한 180도 잡아 떼는 점착력)이 50∼3000g/25㎜, 경화후의 점착력이 30g/25㎜ 이하가 되도록 배합되어 있는 것이 실용상 바람직하다. 경화전의 점착력이 50g/25㎜ 미만인 경우는, 필러가 매립되기 어렵게 되거나, 매립된 필러가 탈리하기도 한다. 역으로, 점착력이 3000g/25㎜을 넘으면, 필러가 과도하게 매립되거나, 형성되는 필러층의 표면에 상처나 눌린 자국이 붙기 쉽게 된다. 또한, 경화후의 점착력이 30g/25㎜을 넘으면, 필러층 표면에 상처나 눌린 자국이 붙기 쉽게 되거나, 내환경성이 양호하지 못하고, 특히 고온고습하에서 광학특성이 변화하는 문제가 생길 우려가 있다.
다음에, 상기 구성의 제 6 실시형태의 필러 렌즈를 제조하는데 있어서 바람직한 제조방법에 관해 설명한다.
① 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 결착층을 적층하는 공정,
② 필러를 가압매체에 의해 결착층에 매립하는 공정,
③ 결착층을 경화하는 공정,
④ 상기 공정에서 얻은 적층체에 부착한 잉여 필러를 제거하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, ② 공정 전에 필러를 결착층 상에 적층하는 공정을 행함으로써, 필러의 탈락 등 외관상의 결점이 감소하여, 필러의 매립이 확실하게 행해질 수 있기 때문에 바람직하다. 이하, 제 6 실시형태에서 특유한 공정에 관해 설명한다.
「결착층의 경화공정」
필러를 매립한 결착층의 점착제를 열경화한다. 상기 필러의 매립 공정까지는점착제가 부드럽고, 필러의 매립 깊이를 컨트롤하기 쉬운 것이 바람직하지만, 필러를 매립한 후에는 필러 렌즈의 광학적 특성을 유지하기 위해서는, 고온고습하에서도 열유동을 일으키지 않도록 경화시킬 필요가 있다.
다음에, 본 발명을 보다 구체화한 실시예를 설명한다. 또한, 하기에서 "부"는 중량부를 나타낸다.
1. 제 1 실시형태
(1) 필러 렌즈의 제조
시료 1-1
투명기체로서 두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁 UVD80, 후지사진필름 사제, 굴절률 1.49)를 사용하였다. 이 필름의 한 면상에 아크릴계 점착제(상품명: SK 다인 811L, 종연화학사제, 전체 고형분 23% 에틸아세테이트 용해액) 100부에 대하여 이소시아네이트계 경화제(상품명: D-90, 종연화학사제, 전체 고형분 90% 에틸아세테이트 용해액)을 1.5부 첨가한 도료를 건조 후의 두께가 10㎛ 되도록 리버스 코터로 도공, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성하였다.
다음에, 필러로서 입자직경이 5㎛인 단분산으로, 굴절률 1.50의 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지는 아크릴계 필러를 사용하여, 이 필러를 저부에서 에어를 분출하는 다공판 용기에 투입하였다. 그 후, 이 용기를 진동시켜, 진동과 분출 에어의 상승효과에 의해 필러를 유동화시킨다. 결착층을 표면에 형성한 상기 필름을 적정 시간에 걸쳐 그 안에 잠입시켜 결착층의 표면에 필러를 부착시켰다.
이어서, 도 7에 나타내는 가진장치에 의해, 결착층의 표층에 필러를 매립하여 필러층을 형성하였다. 이 가진장치는 가진기구(V) 상에 세트된 용기(C) 내에 가압매체, 필러 및 상기 필름이 투입되어, 이들 투입물을 가진기구(V)로 용기(C) 마다 진동시킴으로써, 필름의 결착층에 필러를 매립하는 것이다.
용기(C)는 경질 합성수지 또는 금속 등의 경질재로 이루어지는 것으로, 상부에 개구부(c1)를 갖는 주발형상으로 형성되어 있고, 그 저부(c2)의 중앙부에는 상방으로 팽출하여 개구부(c1)와 같은 정도의 높이에 달하는 기둥형상부(c3)가 돌출설치되어 있다. 한편, 가진기구(V)는 기대(F) 상에 코일 스프링(f1, f2)을 통해 진동판(f3)이 부착되고, 진동판(f3)의 상면 중앙부에 상방으로 연장되는 수직축(f4)이 돌출설치되고, 진동판(f3)의 하면 중앙부에 모터(f5)가 고정되며, 이 모터(f5)의 출력축(f6)에 중추(f7)가 편심부착된 구성으로 되어 있다. 용기(C)는 진동판(f3)에 놓인 상태로, 기둥형상부(c3)의 상단이 수직축(f4)의 상단에 고정되게 세트되어, 모터(f5)가 구동되어 중추(f7)가 회전하면 가진되게 되어 있다.
이 가진장치의 용기(C) 내에 가압매체로서 입자직경이 0.5㎜ 진구상 지르코니아구를 3kg 투입하고, 또한 상기 필러를 30g 투입하여 양자를 혼합하였다. 다음에, 가진장치를 용기(C)가 도 7에 도시된 상태로부터 45도 기우는 상태로 유지하며 용기(C)를 진동시키면서, 상기 필름을 필러가 부착된 결착층측을 상방으로 향하도록 하여 용기(C)의 밑바닥을 30㎝/분의 속도로 이동킴으로써 가압매체 중에 잠입시켰다. 이것에 의해, 필러를 진동하는 가압매체에 의해 타격하여 결착층의 표층에 매립, 필러층을 형성하였다.
다음에, 이온교환수를 사용하여 필러층에 수압 샤워를 걸어 필러층을 세정함으로써 잉여 필러를 제거한 다음, 에어 블로에 의해 전체를 건조시켜 본 발명의 시료 1-1의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 1-2
체적평균입자직경이 15㎛인 필러를 사용한 점, 및 입자직경이 1.0㎜인 가압매체를 사용한 점을 변경점으로 하고, 이외에는 시료 1-1과 동일한 방법으로 본 발명의 시료 1-2의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 1-3
하기 성분으로 이루어지는 혼합물을 샌드 밀로 30 분간 분산시켜 얻어진 도료를 막두께 80㎛, 투과율 92%로 된 투명기체의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁UVD80, 후지사진필름사제, 굴절률 1.49)의 한 면상에 리버스 코팅 방식으로 도포하여, 100℃에서 2 분간 건조후, 120 W/cm 집광형 고압 수은등 1 등으로 자외선 조사를 행하여(조사거리 10㎝, 조사시간 30초), 도공막을 경화시켰다. 이렇게 하여 도 2에 나타내는 바와 같은 종래형 광확산 필름을 얻어 비교용 시료 1-3로 하였다.
ㆍ 에폭시아크릴레이트계 UV 수지
(상품명: KR-566, 旭電化社製, 고형 95% 용액) 95부
ㆍ 가교 아크릴 비드 안료(상품명: MX150, 綜硏化學社製, 입경 1.5㎛ ±O.5) 10부
ㆍ 이소프로필알콜 230부
(2) 필러 렌즈의 평가
① 필러층의 관찰
시료 1-1 및 1-2의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 전자현미경에 의해 관찰하였다. 도 8(a), (b), (c)는 각각 시료 1-1의 필러 렌즈의 평면을 1000배, 2000배, 5000배의 배율로 촬영한 전자현미경 사진, 도 9(a), (b)는 각각 시료 1-1의 필러 렌즈의 단면을 2000배, 5000배의 배율로 촬영한 전자현미경 사진이다. 또한, 도 10(a), (b), (c)는 각각 시료 1-2의 필러 렌즈의 평면을 1000배, 2000배, 5000배의 배율로 촬영한 전자현미경 사진, 도 11(a), (b)는 각각 시료 1-2의 필러 렌즈의 단면을 2000배, 5000배의 배율로 촬영한 전자현미경 사진이다. 시료 1-1, 1-2와 함께, 평면사진으로부터 알 수 있는 바와 같이 필러는 거의 균일하게 결착층 중에 치밀한 상태로 분산하고 있다. 또한, 단면사진으로부터 알 수 있는 바와 같이, 필러는 시료 1-1의 경우는 직경의 70% 정도가 결착층에 매립되고, 시료 1-2에서는 직경의 40% 정도가 매립된 상태로, 결착층의 표면에서 한결같이 돌출하고 있다.
(2) 광확산성 시험
상기 시료 1-1∼1-3의 필러 렌즈에 관해, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이 광을 필름(1)측으로부터 입사된 경우와 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 광을 필러(3)측으로부터 입사된 경우의 전체 광선 확산투과율: T%와 전체 광선 확산반사율: R%를 분광광도계 UV3100(島津製作所製)를 사용하여 측정하였다.
그 측정방법은 전체 광선 확산투과율: T%에 관해서는, 도 13(a)에 나타낸 바와 같이, 입사광과 기준 백색판(황산마그네슘; 10) 사이에 필러 렌즈(L)를 개재시켜 전방으로 산란한 광의 전체 광선 확산투과율을 측정하였다. 또한, 도 13(a)에서는 도 12(a)와 같이 필름측으로부터 광을 입사하지만, 도 12(b)와 같이 필러측으로부터 광을 입사한 경우도 동일하게 행하였다.
또한, 전체 광선 확산반사율: R%는 우선, 기준 백색판(황산마그네슘)에 광을 닿게 그 후방으로 산란한 광의 전체 광선 확산반사치를 측정하여 그 값을 100으로 한다. 다음에, 도 13(b)에 나타낸 바와 같이, 필러 렌즈(L)에 광을 입사하여 전체 광선 확산반사치를 측정하여, 상기 기준 백색판의 전체 광선 확산반사치와의 비율로 산출하였다. 또한, 도 13(b)에서는 도 12(a)와 같이 필름측으로부터 광을 입사시키고 있지만, 도 12(b)와 같이 필러측으로부터 광을 입사시킨 경우도 동일하게 행하였다. 이 경우의 측정파장은 400∼700㎚이고, 측정치는 이 파장영역의 평균치로 나타냈다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1에 의하면, 시료 1-3에 있어서는 광이 필름측과 필러측 중 어느 쪽으로부터 입사하여도, 전체 광선 확산투과율은 약 91%, 전체 광선 확산반사율은 약 26%로 차는 볼 수 없었다. 한편, 시료 1-1, 1-2의 광산란성은 광의 입사방향이 필름측과 필러측에서 차가 확인되었다. 광이 필름측으로부터 입사하는 경우의 전체 광선확산투과율은 시료 1-3 보다 낮지만, 전체 광선 확산반사율은 높다. 또한, 광이 필러측으로부터 입사하는 경우의 전체 광선 확산투과율은 매우 높고, 역으로 전체 광선 확산반사율은 낮다. 즉, 본 발명의 필러 렌즈에 의하면, 광의 입사방향이 안팎 어느 쪽인가에 따라 광산란성이 다르고, 렌즈효과가 확인된다. 이것을 이용하여 목적에 따라 광학적인 특성을 얻을 수 있다.
2. 제 2 실시형태
(1) 필러 렌즈의 제조
우선, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서, 점착제로 하여 결착층에 사용한 아크릴 폴리머 a에 관해 설명한다.
온도계, 교반기, 환류냉각관, 질소도입관을 구비한 플라스크 중에 n-부틸아크릴레이트 94 중량부, 아크릴산 3 중량부, 2-히드록시아크릴레이트 1 중량부, 과산화벤조일 0.3 중량부, 초산에틸 40 중량부, 톨루엔 60 중량부를 가하고, 이어서 질소도입관으로부터 질소를 도입하여 플라스크 내를 질소분위기로 한 후, 65℃로 가온하여 10 시간 중합반응을 행하여, 중량평균분자량 약 100만, Tg 약 -50℃의 아크릴 폴리머 용액을 얻었다. 이 아크릴 폴리머 용액에 고형분이 20 중량%가 되도록록 메틸이소부틸케톤을 가하여, 아크릴 폴리머 a를 조제하여, 이하의 필러 렌즈의 결착층에 사용한다.
시료 2-1
투명기체로서 두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁UVD80, 후지사진필름사제, 굴절률 1.49, 전체 광선투과율 92.4)를 사용하였다. 이 필름의 한 면상에 아크릴 폴리머 a 1OO 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제(상품명: L-45, 綜硏化學社製)를 0.2 중량부, 에폭시계 경화제(상품명: E-5XM, 綜硏化學社製)를 0.1 중량부 첨가한 결착제를, 건조후의 두께가 3㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성하여, 이 필름을 A5판의 크기로 절단하였다.
다음에, 유기 필러로서 체적평균입자직경 4.5㎛, 입자직경분포 0.94, 굴절률 1.43, 진원도 96%의 메틸실리콘 비드(상품명: 토스펄 145, GE 도시바 실리콘사제)를 사용하여, 이 유기 필러를 저부에서 에어를 분출하는 다공판 용기로 투입하였다. 그 후, 이 용기를 진동시켜, 진동과 분출 에어의 상승효과에 의해 유기 필러를 유동화 상태로 되게 하였다. 결착층을 표면에 형성한 상기 필름을 적정시간에 걸쳐 그 안에 잠입시켜 결착층의 표면에 필러를 부착시켰다.
이어서, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 행하여, 결착층의 표층에 유기 필러를 매립하여 필러층을 형성한 후, 이온교환수에 계면활성제(상품명: 리포녹스 NC-95, 라이온사제)를 가한 0.1 중량% 수용액 중에 이 필러 렌즈를 침지하면서 초음파를 가함으로써 잉여 유기 필러를 세정제거하였다. 이것을 수용액으로부터 취출하여, 이온교환수로 충분히 헹군 후, 에어 나이프로 표면의 물기를 뺀다. 그 후, 40℃에서의 항온조에서 5 일간 방치하여 건조시킨 후, 상온까지 냉각하여 본 발명의 시료 2-1의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 2-2
시료 2-1과 동일한 필름의 한 면상에 시료 2-1의 결착제를 건조후의 두께가3㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 유기 필러를 체적평균입자직경 2.6㎛, 굴절률 1.43, 입자직경분포 0.90, 진원도 94%의 메틸실리콘 비드(상품명: 토스펄 130, GE 도시바 실리콘사제)로 변경한 것 이외에는, 시료 2-1와 동일하게 행하여 본 발명의 시료 2-2의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 2-3
시료 2-1과 동일한 필름의 한 면상에 시료 2-1의 결착제를 건조후의 두께가 4㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 유기 필러를 체적평균입자직경 5.0㎛, 굴절률 1.50, 입자직경분포 0.94, 진원도 93%의 메틸메타크릴레이트 비드(상품명: MX-500, 綜硏化學社製)로 변경한 것 이외에는, 시료 2-1과 동일하게 행하여 본 발명의 시료 2-3의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 2-4
시료 2-1과 동일한 필름의 한 면상에 시료 2-1의 결착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 유기 필러를 체적평균입자직경 10.8㎛, 굴절률 1.50, 입자직경분포 0.94, 진원도 94%의 메틸메타크릴레이트 비드(상품명: MX-1000, 綜硏化學社製)로 변경한 것 이외에는 시료 2-1과 동일하게 행하여 본 발명의 시료 2-4의 필러 렌즈를 얻었다.
시료2-5
시료 2-1과 동일한 필름의 한 면상에 시료 2-1의 결착제를 건조후의 두께가 6㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 유기 필러를 체적평균입자직경 14.9㎛, 굴절률 1.50, 입자직경분포 0.96, 진원도 92%의 메틸메타크릴레이트 비드(상품명: MX-1500H, 綜硏化學社製)로 변경한 것 이외에는, 시료 2-1과 동일하게 행하여 본 발명의 시료 2-5의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 2-6
시료 2-과 동일한 필름의 한 면상에 시료 2-1의 결착제를 건조후의 두께가 3㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 필러를 체적평균입자직경 4.1㎛, 굴절률 1.52, 입자직경분포 0.34, 진원도 67%의 소다 유리(상품명: MB-10, 도시바 발로티니사제)로 변경한 것 이외에는, 시료 2-1과 동일하게 행하여 비교용 시료 2-6의 필러 렌즈를 얻었다. 또한, 이 필러에는 부정형 입자도 포함되고 있고, 최장 직경을 개개의 필러의 직경으로 하여 측정하였다.
시료 2-7
시료 2-1과 동일한 필름의 한 면상에 시료 2-1의 결착제를 건조후의 두께가 15㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 필러를 체적평균입자직경 21.0㎛, 굴절률 1.50, 입자직경분포 0.29, 진원도 94%의 메틸메타크릴레이트 필러(상품명: MR-20G, 綜硏化學社製)로 변경한 것 이외에는, 시료 2-1과 동일하게 행하여 비교용 시료 2-7의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 2-8
시료 2-1과 동일한 필름의 한 면상에 시료 2-1의 결착제를 건조후의 두께가 20㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃ 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은, 사용하는 필러를 체적평균입자직경 29.3㎛, 굴절률 1.52, 입자직경분포 0.23, 진원도 94%의 소다 유리(상품명: GB-731, 도시바 발로티니사제)로 변경한 것 이외에는, 시료 2-1과 동일하게 행하여 비교용 시료 2-8의 필러 렌즈를 얻었다.
(2) 필러 렌즈의 평가
① 필러 렌즈의 관찰
시료 2-1∼2-8의 필러 렌즈의 필러층의 평면 및 단면을 전자현미경에 의해 관찰하였다. 도 14∼21은 시료 2-1∼2-8의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 1000배의 배율로 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 14∼18로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 2-1∼2-5의 필러 렌즈는 면방향의 충전밀도가 높고 균일하며, 또한 결착층으로의 매립 깊이도 균일하다. 한편, 도 19 및 도 21로부터 명백한 바와 같이, 시료 2-6 및 2-8의 필러 렌즈에서는 잉여 필러의 세정공정 등으로 필러가 탈락한 흔적이라고 추정되고, 탈락 흔적(도 19 및 도 21의 도면 중앙부의 공극부)가 다수 관찰되었다. 또한, 도 20 및 21의 시료 2-7및 2-8에서는 필러의 체적평균입자직경이 크기 때문에, 필러 및 필러의 간극의 면적이 넓게 되어 있는 것이 명백하다.
② 투과광의 균일성 평가
시료 2-1∼2-8의 필러 렌즈를 투과광에 틈을 만들어 육안으로 관찰하여, 투과광의 균일성을 평가하였다. A 5판 전면에 있어서 균일한 경우는, 필러 탈락이나 필러의 간극 등, 장소에 의해 광의 투과성이 매우 높은 밝은 개소나, 필러가 다층으로 존재하기 때문에 광의 투과성이 매우 낮고 어두운 개소가 육안으로 확인할 수 있는 경우는 ×로 하였다. 투과광의 균일성 평가결과를 표 2에 나타냈다.
③ 투과광의 결의 미세함 평가
시료 2-1∼2-8의 필러 렌즈를 투과광에 틈새를 만들어 육안으로 관찰하여, 투과광의 결의 미세함을 평가하였다. 투과광이 매끈매끈하게 보이는 경우는, 껄끄러워 보이는 경우는 ×로 하였다. 투과광의 결의 미세함의 평가결과를 표 2에 나타낸다.
④ 광학특성시험
시료 2-1∼2-5의 필러 렌즈에 관해서, 도 12(b)와 같이 광을 필러측으로부터 입사한 경우의 전체 광선투과율: Tt(%), 전체 광선확산율: Hz(%)를 분광광도계 UV3100(島津製作所製)를 사용하여 측정하였다. 측정결과를 표 3에 나타낸다.
또한, 실용상 디스플레이용으로서 필러 렌즈에 요구되는 특성으로는, 휘도와 시야각의 밸런스가 그 디스플레이의 사용용도에 따라 다르지만, Tt는 70% 이상, Hz는 60% 이상이 바람직하다.
표 2 및 표 3으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명과 같은 구성을 갖는 필러 렌즈의 광학특성은 전체 광선투과율, 전체 광선확산율이 동시에 실용상 충분한 값을 나타내며, 충분한 광확산성과 투과성을 갖고 있다. 그리고, 미소한 유기 필러를 사용하기 때문에, 균일하고 결이 미세한 투과광을 갖고 있었다. 또한, 표 3으로부터 유기 필러의 체적평균입자직경을 변화시킴으로써, 광의 확산성 및 투과성을 변화시켜 조정할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 시료 2-6 및 2-8과 같이, 무기 필러를 사용한 필러 렌즈에서는 결착층과 필러와의 밀착성이 나쁘기 때문에, 세정시에 필러의 탈락이 발생하여, 그 때문에 그 개소가 매우 밝게 투과광이 불균일하였다. 또한, 시료 2-7 및 2-8과 같이 체적평균입자직경이 15㎛ 보다 큰 필러를 사용한 것은 투과광의 결이 거칠고, 디스플레이 용도에는 사용될 수 없는 레벨이었다.
3. 제 3 실시형태
(1) 필러 렌즈의 제조
본 발명의 제 3 실시형태에 있어서도, 상기 제 2 실시형태에서 사용한 아크릴 폴리머 a를 점착제로서 결착층에 사용하였다.
시료 3-1
투명기체로서 두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁UVD80, 후지사진필름사제, 굴절률 1.49, 전체 광선투과율 92.4, 헤이즈 0.15)를 사용하였다. 이 필름의 한 면상에 아크릴 폴리머 a 100중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제(상품명: L-45, 綜硏化學社製)를 0.45 중량부, 에폭시계 경화제(상품명: E-5XM, 綜硏化學社製)를 0.15 중량부 첨가한 점착제를, 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성하여, 이 필름을 A5판의 크기로 절단하였다.
다음에, 필러로서 체적평균입자직경 4.5㎛, 입자직경분포 0.94, 굴절률 1.43, 진원도 96%의 메틸실리콘 필러(상품명: 토스펄 145, GE 도시바 실리콘사제)를 사용하여, 이 필러를 저부에서 에어를 분출하는 다공판 용기에 투입하였다. 그 후, 이 용기를 진동시켜, 진동과 분출 에어의 상승효과에 의해 필러를 유동화시킨다. 결착층을 표면에 형성한 상기 필름을 적정시간에 걸쳐 그 안에 잠입시켜 결착층의 표면에 필러를 부착시켰다.
이어서, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 행하여, 결착층의 표층에 유기 필러를 매립하여 필러층을 형성한 후, 이온교환수에 계면활성제(상품명: 리포녹스 NC-95, 라이온사제)를 가한 0.1 중량% 수용액 중에 이 필러 렌즈를 침지하면서 초음파를 가함으로써 잉여 유기 필러를 세정제거하였다. 이것을 수용액으로부터 취출하여, 이온교환수로 충분히 헹군 후, 에어 나이프로 표면의 물기를 뺀다. 그 후, 40℃에서의 항온조에서 7 일간 방치하여 건조시킨 후, 상온까지 냉각하여 본 발명의 시료 3-1의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 3-2
시료 3-1과 동일한 투명기체 필름의 한 면상에 시료 3-1의 점착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 필러를 체적평균입자직경 10.8㎛, 입자직경분포 0.94, 굴절률 1.50, 진원도 94%의 메틸메타크릴레이트(상품명: MX-1000, 綜硏化學社製)로 변경한 것 이외에는, 시료 3-1와 동일하게 행하여 본 발명의 시료 3-2의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 3-3
시료 3-1과 동일한 투명기체 필름의 한 면상에 시료 3-1의 점착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 그 후의 공정은 사용하는 필러를 체적평균입자직경 14.9㎛, 입자직경분포 0.96, 굴절률 1.50, 진원도 92%의 메틸메타크릴레이트(상품명: MX-1500H, 綜硏化學社製)로 변경한 것 이외에는, 시료 3-1과 동일하게 행하 본 발명의 시료 3-3의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 3-4
시료 3-1과 동일한 투명기체 필름의 한 면상에 시료 3-1의 점착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 이어서, 시료 3-1에서 사용한 필러를 시료 3-1과 동일하게 결착층에 부착시켰다. 다음에, YBA형 베이커 애플리케이터(요시미츠 精機社製)를 사용하여 필러 부착층의 두께가 12.5㎛가 되도록 표면을 고르게 한다. 그 후, 가압 롤러(상품명: Lamipacker PD3204, Fujipla Inc.사제)를 사용하여, 1.5 cm/초의 속도로 필러가 부착한 필름을 가압 롤러에 삽입하여 필러를 결착층에 매립한다. 그 후의 공정은 시료 3-1과 동일하게 행하여, 비교용 시료 3-4의 필러 렌즈를 얻는다.
시료 3-5
시료 3-1과 동일한 투명기체 필름의 한 면상에 시료 3-1의 점착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 이어서, 시료 3-1에서 사용한 필러를 시료 3-1과 동일하게 결착층에 부착시키고, YBA형 베이커 애플리케이터를 사용하여 필러 부착층의 두께가 12.5㎛가 되도록 표면을 고르게 한다. 다음 공정의 가압롤러를 삽입할 때에, 필러가 부착한 기재를 2 장 겹친 125㎛ 두께의 PET 필름의 사이에 끼움으로써 롤러의 압력을 높여, 결착층에 필러를 매립하였다. 그 후의 공정은 시료 3-1과 동일하게 행하여, 비교용 시료 3-5의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 3-6
시료 3-1과 동일한 투명기체 필름의 한 면상에 시료 3-1의 점착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 다음에, 시료 3-2의 필러를 사용하여 YBA형 베이커 애플리케이터의 갭을 변경하여 필러 부착층의 두께가 25㎛가 되도록 표면을 고르게 하였다. 그 후의 공정은 시료 3-4와 동일하게 행하여, 비교용 시료 3-6의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 3-7
시료 3-1과 동일한 투명기체 필름의 한 면상에 시료 3-1의 점착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성한 후, 이 필름을 A 5판으로 절단하였다. 다음에, 시료 3-3의 필러를 사용하여 YBA형 베이커 애플리케이터의 갭을 변경하여 필러 부착층의 두께가 25㎛가 되도록 표면을 고르게 하였다. 그 후의 공정은 시료 3-4와 동일하게 행하여, 비교용 시료 3-7의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 3-8
시료 3-1에서 사용한 점착제의 고형분 100 중량부에 대하여, 시료 3-1에서 사용한 필러를 10 중량부 첨가하여, 애지테이터로 1 시간 교반하여 도료를 작성하였다. 작성한 도료를 시료 3-1과 동일한 투명기체 필름의 한 면상에 콤머 코터로 건조후의 두께가 25㎛로 되도록 도포하여 건조시켜 필러층을 형성하였다. 이 필러층의 표면에 박리 PET 필름(상품명: 3811, 인텍사제)을 라미네이트하여, 40℃의 항온조 중에 1 주간 방치한 후, 상온까지 냉각하였다. 그 후, A 5판으로 절단하여 박리 PET를 벗겨 비교용 시료 3-8의 필러 렌즈를 얻었다.
(2) 필러 렌즈의 평가
① 필러 렌즈의 관찰
상기 방법으로 얻어진 시료 3-1∼3-8의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 전자현미경으로 관찰하였다. 도 22는 시료 3-1의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 1000배로 촬영한 현미경 사진으로, (a)는 평면, (b)는 단면을 나타낸다. 도 23, 도 24는 시료 3-2, 시료 3-3의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 500배로, 도 25, 도 26은 시료 3-4, 시료 3-5의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배로, 도 27, 도 28은 시료 3-6, 시료 3-7의 필러 렌즈의 평면을 500배로, 도 29은 시료 3-8의 필러 렌즈의 평면(a) 및 단면(b)을 1000배의 배율로 촬영한 전자현미경 사진이다.
상기 도22∼24의 (a)에 나타낸 평면사진으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 3-1∼3-3의 필러 렌즈는 면방향의 충전밀도가 높고 균일하며, 또한, 도 22∼24의 (b)의 단면사진으로부터, 시료 3-1∼3-3의 필러 렌즈에서는 필러층은 단층으로, 또한 필러가 결착층의 표면에서 일부가 돌출한 구성으로 균일한 깊이로 매립하고 있는 것이 보여진다. 이에 대하여, 롤러에 의해 필러를 결착제층에 매립하는 시료 3-4∼3-7의 필러 렌즈에서는 도 25∼28의 평면사진에 나타낸 바와 같이, 필러의 충전밀도가 불균일하고, 특히 시료 3-4 및 시료 3-5에 있어서는 필러의 충전이 치밀한 영역(al)이나 성긴 영역(a2)이 생기는 것이 분명하다. 이 필러의 충전밀도가 높은 영역에서는 도 25 및 도 26의 (b)에 나타낸 단면사진으로부터 명백한 바와 같이), 1 층째의 필러의 간극으로부터 노출한 결착층에 다른 필러가 부착한 콜로니와 같은 구성으로 된 부위가 다수 존재하고 있었다. 이것은 이 부위에 높은 압력이 가해져, 1 층째의 필러가 결착층에 깊게 매립되고, 필러의 간극으로 압출된 결착층에 다른 필러가 부착한 것으로 추정된다.
또한, 종래형 필러 렌즈인 시료 3-8에서는 도 29의 (a)에 나타낸 바와 같이, 필러가 완전히 결착층 중에 매몰하고 있고, 또한 (b)의 단면사진에 의하면, 필러가 결착층 중에 다층으로 존재하고 있는 것이 관찰되었다.
도 30은 시료 3-1 및 시료 3-4의 필러 렌즈에 투과광을 사용한 상태의 50배의 광학현미경 사진이다. 이 광학현미경 사진으로부터 명백한 바와 같이, 필러의 매립 깊이가 균일한 시료 3-1의 필러 렌즈에서는 광의 투과성이 균일한 것이 보여진다. 한편, 필러의 결착층의 매립 깊이가 불균일하고, 부분적으로 필러가 겹치고 있는 것과 같은 시료 3-4의 필러 렌즈에서는 광의 투과성이 불균일한 것으로보여진다.
② 필러의 입자간 거리의 측정
시료 3-1∼3-8의 필러 렌즈의 면방향의 필러간 거리를 키엔스 사제의 디지털 현미경(상품명: VH-6300)으로 측정하였다. 체적평균입자직경이 10㎛ 미만인 필러를 사용한 필러 렌즈에 관해서는 3000배로, 10㎛ 이상의 필러를 사용한 필러 렌즈에 관해서는 1000배의 배율로, 투과광을 사용하여 필러의 입자간 거리를 측정하여, 그 표준편차를 계산하였다.
③ 광학특성시험
시료 3-l∼3-8의 필러 렌즈에 관해, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 광을 필러측으로부터 입사한 경우의 전체 광선투과율: Tt(%), 전체 광선확산율: Hz(%)를 분광광도계 UV3100(島津製作所製)를 사용하여 측정하였다.
④ 광의 투과성 및 확산성의 균일성 평가
시료 3-1∼3-8의 필러 렌즈를 투과광에 틈을 만들어 육안으로 관찰하여, 광투과성의 균일성을 평가하였다. 균일한 경우는, 장소에 따라 투과성이 매우 높은 밝은 개소(들여다 보임)나, 투과성이 낮고 어두운 개소가 존재하는 경우는 ×로 하여, 광의 투과성 및 확산성의 균일성을 평가하였다.
이상의 결과를 표 4에 나타낸다.
표 4로부터 명백한 바와 같이, 시료 3-1∼3-3의 필러 렌즈에 있어서의 필러의 입자간 거리의 표준편차는 0.4 이하인데 대하여, 시료 3-4∼3-7의 표준편차는 0.4 보다 큰 수치로 되어 있었다. 또한, 시료 3-8의 필러 렌즈에서는 필러가 결착층에 완전히 매몰하고 있기 때문에, 투과광에 의한 광학현미경에서는 핀트를 맞추는 것이 불가능하고, 필러의 입자간 거리의 측정을 할 수 없었다.
또한, 도 1과 같은 구조의 시료 3-1∼3-7의 필러 렌즈는 도 2와 같이 필러층이 다층인 종래형 시료 3-8의 필러 렌즈보다도, 전체 광선확산율이 높음에도 불구하고 전체 광선투과율도 높기 때문에, 광투과성과 광확산성이 우수하다고 할 수 있다. 시료 3-1∼3-3의 필러 렌즈는 시료 3-4∼3-7의 필러 렌즈와 비교하여, 필러의 충전밀도가 높고 균일하며, 또한 균일한 단층 구조이기 때문에, 전체 광선투과율 및 전체 광선확산율이 동시에 높은 값을 나타낸다.
4. 제 4 실시형태
(1) 필러 렌즈의 제조
본 발명의 제 4 실시형태에 있어서도, 상기 제 2 실시형태에서 사용한 아크릴 폴리머 a를 점착제로서 결착층에 사용하였다.
시료 4-1
투명기체로서 두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁UVD80, 후지사진필름사제, 굴절률 1.49)를 사용하였다. 이 필름의 한 면상에 아크릴 폴리머 a 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제(상품명: L-45, 綜硏化學社製)를 0.4중량부와, 에폭시계 경화제(상품명: E-5XM, 綜硏化學社製) 0.2 중량부를 첨가한 점착제를, 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조한 후에 박리 PET 필름(상품명: 3811, 인텍사제)을 라미네이트하여, 40℃의 항온조 중에 7일간 방치하여 결착층을 경화시켰다. 이 필름을 A 5판으로 절단하여 박리 PET를 벗겼다.
필러로서 체적평균입자직경 4.5㎛, 입자직경분포 0.94, 굴절률 1.43, 진원도 96%의 메틸실리콘으로 된 필러(상품명: 토스펄 145, GE 도시바 실리콘사제)를 사용하여, 이 필러를 저부에서 에어를 분출하는 다공판 용기에 투입하였다. 그 후, 이 용기를 진동시켜, 진동과 분출 에어의 상승효과에 의해 필러를 유동화시킨다. 유동화 상태의 필러 중에 결착층을 표면에 형성한 상기 필름을 적정시간에 걸쳐 그 안에 잠입시켜 결착층의 표면에 필러를 부착시켰다.
이어서, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 행하여, 결착층의 표층에 필러를 매립하여 필러층을 형성한 후, 이온교환수에 계면활성제(상품명: 리포녹스 NC-95, 라이온사제)를 가한 0.1 중량% 용액 중에 이 필러 렌즈를 침지하면서 초음파를 가함으로써 잉여 필러를 세정제거하였다. 이것을 수용액으로부터 취출하여, 이온교환수로 충분히 헹군 후, 에어 나이프로 표면의 물기를 뺀다. 그 후, 40℃에서의 항온조에서 5 일간 방치하여 건조시킨 후, 상온까지 냉각하여 본 발명의 시료 4-1의 필러 렌즈를 얻었다. 이 필러 렌즈의 결착층의 겔 분률은 64%이었다.
시료 4-2
시료 4-l과 동일한 필름의 한 면상에 아크릴 폴리머 a 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제(상품명: L-45, 綜硏化學社製)를 1.0 중량부와, 에폭시계 경화제(상품명: E-5XM, 綜硏化學社製) 0.5 중량부를 첨가한 점착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조한 후에, 박리 PET 필름(상품명: 3811, 인텍사제)를 라미네이트하여, 40℃의 항온조 중에 7 일간 방치하여 결착층을 경화시켰다. 이 필름을 A 5판으로 절단하여, 박리 PET 필름을벗겼다. 그 후의 공정은 시료 4-1과 동일하게 행하여 본 발명의 시료 4-2의 필러 렌즈를 얻었다. 이 필러 렌즈의 결착층의 겔 분률은 90%이었다.
시료 4-3
시료 4-1에서 점착제의 배합에 경화제를 전혀 사용하지 않는 것 이외에는 동일하게 행하여 비교용 시료 4-3의 필러 렌즈를 얻었다. 이 필러 렌즈의 결착층의 겔 분률은 1%이었다.
시료 4-4
시료 4-1에서 점착제의 배합을 아크릴 폴리머 a 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제(상품명: L-45, 綜硏化學社製)를 0.2 중량부와, 에폭시계 경화제(상품명: E-5XM 綜硏化學社製)를 0.1 중량부로 변경한 것 이외에는 동일하게 행하여 비교용 시료 4-4의 필러 렌즈를 얻었다. 이 필러 렌즈의 결착층의 겔 분률은 42%이었다.
(2) 필러 렌즈의 평가
① 필러층의 관찰 및 필러의 돌출 비율의 측정
시료 4-1∼4-4의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 전자현미경으로 관찰하였다. 도 31∼34은 시료 4-1∼4-4의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 2000배의 배율로 촬영한 현미경 사진이다.
도 31로부터 시료 4-1의 필러 렌즈에서는 필러의 돌출 비율이 55%가 되도록 결착층으로부터 돌출한 상태로, 필러층이 균일한 단층으로 되어 있다. 도 32로부터 시료 4-2의 필러 렌즈에서는 필러의 돌출 비율이 66%가 되도록 결착층으로부터 돌출한 상태로, 필러층이 균일한 단층으로 되어 있다. 한편, 도 33으로부터 시료 4-3의 필러 렌즈에서는 필러의 돌출 비율이 24%가 되도록 결착층으로부터 돌출한 상태로, 필러층이 균일한 단층으로 되어 있다. 도 34로부터 시료 4-4의 필러 렌즈에서는 필러의 돌출 비율이 39%가 되도록 결착층으로부터 돌출한 상태로, 필러층이 균일한 단층으로 되어 있다.
② 광학특성시험
상기 시료 4-1∼4-4의 필러 렌즈에 관해, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 광을 필러(3)측으로부터 입사한 경우와, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이 필름(1)측으로부터 입사한 경우의 헤이즈(전체 광선확산율(Hz))%를 분광광도계 UV3100(島津製作所製)를 사용하여 측정하였다. 측정결과를 표 5에 나타낸다.
③ 신뢰성 시험
상기 시료 4-1∼4-4의 필러 렌즈를 60℃에서 90% RH의 고온고습조에 500 시간 방치하고, 상온상습하에서 24 시간 방치한 후, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 광을 필러(3)측으로부터 입사한 경우와, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이 필름(1)측으로부터 입사한 경우의 헤이즈(전체 광선확산율(Hz))%를 분광광도계 UV3100(島津製作所製)를 사용하여 측정하였다. 측정결과를 표 5에 나타낸다.
④ 페이퍼 화이트성과 균일성의 확인
상기 시료 4-1∼4-4의 필러 렌즈에 관해, 표면에 알루미늄 증착을 실시한 평판 상에 필러면이 상향이 되게 놓아, 육안으로 페이퍼 화이트성을 확인하였다다. 배경이 페이퍼 화이트에 가까운 경우는, 알루미늄의 바탕색이 나타나 있는 경우는 ×로 하였다. 이 때, 페이퍼 화이트색의 균일성도 육안으로 평가하여, 균일한 경우는, 부분적으로 불균일한 경우는 ×로 하였다. 페이퍼 화이트성, 균일성의 평가결과를 표 5에 나타낸다.
표 5에 의하면, 시료 4-1, 4-2의 필러 렌즈에서는 필러측, 필름측의 어느 쪽의 방향의 입사광에 대해서도 초기의 헤이즈는 약 87∼90%이고, 실용상 충분한 광확산성을 갖고, 또한 페이퍼 화이트성도 양호하였다. 이것에 대하여, 시료 4-3, 시료 4-4의 필러 렌즈에서는 초기의 헤이즈는 약 75∼81%이고, 페이퍼 화이트성이 불충분하였다. 또한, 신뢰성 시험에 있어서는 시료 4-1, 4-2의 필러 렌즈에서는 헤이즈의 값의 변화가 거의 없고 신뢰성은 양호하였다. 한편, 시료 4-3, 4-4의 필러 렌즈에서는 헤이즈가 10∼15%나 저하하여, 디스플레이 등에 사용하기 위해서는 곤란하였다.
5. 제 5 실시형태
(1) 필러 렌즈의 제조
본 발명의 제 5 실시형태에 있어서는 상기 제 2 실시형태에서 중합시킨 아크릴 폴리머 용액에 고형분이 20 중량%가 되도록 초산에틸을 가하여, 아크릴 폴리머 b를 조제하여, 이하의 필러 렌즈의 결착층에 사용하였다.
시료 5-1
투명기체로서 두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁UVD80, 후지사진필름사제, 굴절률 1.49)를 사용하였다. 이 필름의 한 면상에 아크릴 폴리머 b 100 중량부에 대하여 이소시아네이트계 경화제(상품명: L-45, 綜硏化學社製)를 0.5중량부와, 에폭시계 경화제(상품명: E-5XM, 綜硏化學社製) 0.2 중량부를 첨가한 결착제를, 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조하여 결착층을 형성하여, 이 필름을 A 5판의 크기로 절단하였다.
필러로서 개수평균입자직경 4.5㎛, 입자직경분포 0.94, 굴절률 1.43, 진원도 96%의 메틸실리콘으로 된 필러(상품명: 토스펄 145, GE 도시바 실리콘사제)를 사용하여, 이 필러를 저부에서 에어를 분출하는 다공판 용기에 투입하였다. 그 후, 이 용기를 진동시켜, 진동과 분출 에어의 상승효과에 의해 필러를 유동화시킨다. 유동화 상태의 필러 중에 결착층을 표면에 형성한 상기 필름을 적정시간에 걸쳐 그 안에 잠입시켜 결착층의 표면에 필러를 부착시켰다.
이어서, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 행하여, 결착층의 표층에 필러를 매립하여 필러층을 형성한 후, 계면활성제(상품명: 리포녹스 NC-95, 라이온사제)를 이온교환수 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 첨가한 수용액을 사용하여, 필러층에 수압 샤워를 걸어 필러층을 세정하여 잉여 필러를 제거한 후, 이온교환수로 충분히 씻긴다. 그 후, 에어 블로로 전체를 충분히 건조시킨다.
다음에, 상기 결착층의 표층에 매립된 필러층을 갖는 필름을 60℃로 설정된 항온조 중에 2 일간 방치하여 결착층을 연화시켜, 결착층과 필러를 혼화시킴으로써, 필러의 주변부에 결착층의 고조 부분을 형성하였다. 그 후, 항온조로부터 취출하여 자연냉각시켜 본 발명의 시료 5-1의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 5-2
시료 5-1과 동일한 필름의 한 면상에 시료 5-1과 동일한 결착제를 건조후의 두께가 5㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조한 후에, 박리 PET 필름(상품명: 3811, 인텍사제)를 라미네이트하여, 40℃에서의 항온조 중에 1 주간 방치한 후, 박리 PET 필름을 벗겨 결착층을 형성하였다. 다음에, 이 필름을 A 5판의 크기로 절단하였다.
이어서, 시료 5-1의 필러를 사용하여 시료 5-1의 필러를 부착시키는 공정 및 가압매체에 의해 결착층에 필러를 매립하는 공정을 행하였다. 그 후, 시료 5-1과 동일한 세정수용액 중에 이 적층체를 투입하고 초음파를 가하여 잉여 필러를 제거한 후, 이온교환수을 사용하여 충분히 헹궈 에어 블로에 의해 전체를 건조시켰다.
다음에, 상기 결착층의 표층에 매립된 필러층을 갖는 필름을 40℃ 및 90% RH로 설정된 항온고습조에 3 일간 방치하여 결착층을 연화시킨 후, 항온고습조로부터 취출하여 자연냉각시켜 본 발명의 시료 5-2의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 5-3
결착층을 연화시키는 공정을 제외한 것 이외에는 시료 5-2와 동일하게 행하여 비교용 시료 5-3의 필러 렌즈를 얻었다.
(2) 필러 렌즈의 평가
① 필러층의 관찰
시료 5-1∼5-3의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 전자현미경으로 관찰하였다. 도 35∼37은 시료 5-1∼5-3의 필러 렌즈의 평면 및 단면을 5000배로 촬영한 현미경 사진이다. 도 35, 도 36으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 5-1, 5-2의 필러 렌즈에서는 필러의 주연부에 결착층의 고조 부분을 갖고, 필러가 균일한 단층으로, 또한 일부가 돌출하고 있어, 도 6에 나타낸 것과 같은 구성이었다. 또한, 도 37로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 5-3의 필러 렌즈의 필러 주연부에는 결착층의 고조 부분이 없는 구성이었다.
② 광학특성시험
상기 시료 5-1∼5-3의 필러 렌즈에 관해, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이 광을 필름(1)측으로부터 입사한 경우와 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 광을 필러(3)측으로부터 입사한 경우의 전체 광선투과율: Tt(%)와 헤이즈(전체 광선확산율): Hz(%)를 분광광도계 UV3100(島津製作所製)를 사용하여 측정하였다. 상기 측정결과를 표 6에 나타낸다.
표 6에 의하면, 필름측으로부터 입사한 경우의 전체 광선투과율은 시료 5-1,5-2의 필러 렌즈에서는 약 91∼92%인데 대하여, 시료 5-3의 필러 렌즈에서는 약 75%이었다. 즉, 시료 5-1, 5-2의 필러 렌즈의 필름측으로부터의 입사광에 대한 광투과성은 시료 5-3의 필러 렌즈보다도 16∼17%나 높은 것이 확인되었다. 그리고, 헤이즈에 관해서는, 시료 5-1∼5-3의 필러 렌즈에서는 약 78∼81%이고, 충분한 광확산성을 갖고 있었다. 한편, 필러측으로부터의 입사광에 대해서는, 시료 5-1∼5-3의 필러 렌즈에서는 전체 광선투과율이 약 96∼97%이고, 매우 높은 광투과성을 갖고 있었다. 또한, 헤이즈도 약 79∼81%이고, 충분한 광확산성을 갖고 있었다.
즉, 시료 5-l, 5-2의 필러 렌즈는 필러측의 입사광에 대하여 종래품과 동일한 광확산성과 광투과성을 갖고 있다. 그리고, 필름측으로부터의 입사광에 대해서는 충분한 광확산성을 소지하면서, 종래품 보다 약 16∼17%나 투과성이 우수한 것이 확인되었다. TAC 필름자체의 전체 광선투과율이 약 92%이고 헤이즈가 약 0.2% 정도기 때문에, 본 발명의 필러 렌즈는 양방향에서의 입사광에 대하여, 충분한 광확산성을 가지면서 광투과성의 손실이 거의 없는 것이 확인되었다.
6. 제 6 실시형태
(1) 필러 렌즈의 제작
우선, 본 발명의 제 6 실시형태에 있어서, 결착층에 사용한 블록 이소시아네이트 경화제에 관해 설명한다.
환류냉각기, 온도계 및 교반기를 부착한 사구 플라스크에 하기 조성을 주입하고, 소망하는 이소시아네이트 함량에 이를 때까지 폴리우레탄화를 행하고, 이어서, 여기에 에틸렌글리콜모노-n-헥실에테르를 4 부가하여 이소시아네이트기의 블록화 반응을 행하여 블록 이소시아네이트 경화제를 조제하여, 이하의 필러 렌즈의 결착층용 도공액에 사용하였다.
[블록 이소시아네이트 경화제용 배합]
ㆍ 폴리디페닐메탄디이소시아네이트(상품명: 밀리오네이트 MR120, 일본 폴리우레탄 공업사제) 45부
ㆍ 2-히드록시에틸아크릴레이트 31부
ㆍ 초산부틸 20부
시료 6-1
투명기체로서 두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁UVD80, 후지사진필름사제, 굴절률 1.49)를 사용하였다. 이 필름의 한 면상에 디스퍼로 15 분간 교반ㆍ혼합한 하기 결착층용 도공액을 건조후의 두께가 10㎛가 되도록 리버스 코터로 도공하여, 100℃에서 2 분간 건조시킨 후 30℃에서 1 주간 에이징을 행하여 결착층을 형성하였다.
[결착층용 도공액의 배합]
ㆍ아크릴계 점착제
(상품명: SK 다인 1852, 綜硏化學社製, 전체 고형분 23% 에틸아세테이트 용해액) 100부
ㆍ아크릴계 화합물
트리펜타에리드리톨폴리아크릴레이트 45부
ㆍ상기 블록이소시아네이트 경화제 1.5부
ㆍ이소프로필알콜 5부
ㆍ메틸에틸케톤 210부
ㆍ에틸아세테이트 650부
다음에, 필러로서 입자직경이 4.5㎛인 단분산으로, 굴절률이 1.45인 메틸실리콘으로 된 필러를 사용하여, 이 필러를 저부에서 에어를 분출하는 다공판 용기에 투입하였다. 그 후, 이 용기를 진동시켜, 진동과 분출 에어의 상승효과에 의해 필러를 유동화시킨다. 결착층을 표면에 형성한 상기 필름을 적정시간에 걸쳐 그 안에 잠입시켜 결착층의 표면에 필러를 부착시켰다.
이어서, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 행하여, 결착층의 표층에 필러를 매립하여 필러층을 형성한 후, 상기 필름의 도공막을 120℃에서 5 분간 가열하여 열경화시킨다. 그 후, 이온교환수을 사용하여 필러층에 수압 샤워를 걸어 필러층을 세정함으로써 잉여 필러를 제거하고, 이어서 에어 블로로 전체를 건조시켜 본 발명의 시료 6-l의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 6-2
결착층용 도공액에 있어서의 아크릴계 화합물로서, 트리펜타에리드리톨폴리아크릴레이트 대신에 디펜타에리드리톨트리아크릴레이트를 사용한 것 이외에는, 시료 6-1과 동일하게 행하여, 본 발명의 시료 6-2의 필러 렌즈를 얻었다.
시료 6-3
하기 성분으로 이루어지는 혼합물을 샌드 밀로 30 분간 분산함으로써 얻어진 도료를 막두께 80㎛, 투과율 92%로 된 투명기체의 트리아세틸셀룰로스(상품명: 후지탁 UVD80, 후지사진필름사제, 굴절률 1.49)의 한 면상에 리버스 코팅 방식으로 도포하여, 100℃에서 2 분간 건조후, 120 W/cm 집광형 고압 수은등 1 등으로 자외선 조사를 행하여(조사거리 10cm, 조사시간 30초) 도공막을 경화시켜 비교용 시료 6-3의 필러 렌즈를 얻었다.
ㆍ에폭시아크릴레이트계 UV 수지
(상품명: KR-566, 旭電化社製, 고형분 95% 용액) 95부
ㆍ가교 아크릴 비드 안료
(상품명: MXl50, 綜硏化學社製, 입경 1.5㎛ ±0.5) 10부
ㆍ이소프로필알콜 230부
시료 6-4
시료 6-1의 결착층용 도공액의 조성을 하기로 바꾼 것 이외에는 시료 6-1과 동일하게 행하여, 비교용 시료 6-4의 필러 렌즈를 얻었다.
[결착층용 도공액의 배합]
ㆍ아크릴계 점착제
(상품명: SK 다인 811L, 綜硏化學社製, 전체 고형분 23% 에틸아세테이트 용해액) 100부
ㆍ이소시아네이트계 경화제
(상품명: D-90, 綜硏化學社製, 전체 고형분 90% 에틸아세테이트 용해액) 1.5부
(2) 필러 렌즈의 평가
① 필러층의 관찰
시료 6-1, 6-2의 필러 렌즈의 필러의 매립 상태를 전자현미경으로 관찰한 바, 필러는 거의 균일하게 결착층 중에 치밀한 상태로 분산하고 있었다. 또한, 시료 6-1의 경우, 필러는 직경의 70% 정도가 결착층에 매립되고, 시료 6-2에서는 직경의 40% 정도가 매립된 상태로, 결착층의 표면에서 균일하게 돌출하고 있었다.
② 광확산성 시험
상기 시료 6-1∼6-4의 필러 렌즈에 관해, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이 광을 필름(1)측으로부터 입사된 경우와 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 광을 필러(3)측으로부터 입사한 경우의 전체 광선 확산투과율: T%과 전체 광선 확산반사율: R%을 분광광도계 UV3100(島津製作所製)로 적분구식을 이용하여 측정하였다.
그 측정방법은 전체 광선 확산투과율: T%에 관해서는, 도 13(a)에 나타낸 바와 같이, 입사광과 기준백색판(황산마그네슘; 10) 사이에 필러 렌즈(L)를 개재시켜 전방으로 산란한 광의 전체 광선 확산투과율을 측정하였다. 또한, 도 13(a)에서는 도 12(a)와 같이 필름측으로부터 광을 입사하고 있지만, 도 12(b)와 같이 필러측으로부터 광을 입사한 경우도 동일하게 행하였다.
또한, 전체 광선 확산반사율: R%은 우선, 기준백색판(황산마그네슘)에 광을 닿게 하여 그 후방에 산란한 광의 전체 광선 확산반사치를 측정하여 그 값을 100으로 한다. 다음에, 도 13(b)에 나타낸 바와 같이, 필러 렌즈(L)에 광을 입사하여 전체 광선 확산반사치를 측정하여, 상기 기준백색판의 전체 광선 확산반사치와의 비율로 산출하였다. 또한, 도 13(b)에서는 도 12(a)와 같이 필름측으로부터 광을 입사하고 있지만, 도 12(b)과 같이 필러측으로부터 광을 입사한 경우도 동일하게 행하였다. 이 경우의 측정파장은 400∼700nm이고, 측정치는 이 파장영역의 평균치로 나타냈다.
③ 신뢰성 평가
상기 시료 6-1∼6-4의 필러 렌즈를 고온고습(80℃, 90%)조건하에 3 일간 방치하여, 그 후 상기와 같이 광확산성 시험을 행하여 내고온고습성, 즉 고온고습하에서의 신뢰성 평가를 행하였다.
④ 점착력 평가
상기 시료 6-1∼6-4의 결착층용 도공액을 PET 필름상에 도포건조(건조도포 두께 10㎛)한 것 을 사용하여, JIS Z 0237에 따라 점착력을 측정하였다. 또한, 평가는 경화전과 경화후(경화조건은 시료 6-1과 동일) 각각에 대해서 실시하였다. 이들 결과를 표 7에 나타낸다.
표 7에 의하면, 필러를 수지 중에 분산시킨 시료 6-3에 있어서는, 광이 필름측과 필러측의 어느 쪽으로부터 입사하더라도, 전체 광선 확산투과율은 약 91%, 전체 광선 확산반사율은 약 26%로 차는 볼 수 있지 않았다. 한편, 시료 6-1, 6-2 및 6-4의 광산란성은 광의 입사방향이 필름측과 필러측에서 차가 확인되었다. 광이 필름측으로부터입사하는 경우에는, 전체 광선 확산투과율이 시료 6-3보다 낮지만, 전체 광선 확산반사율은 높고, 또한, 광이 필러측으로부터 입사하는 경우에는, 전체 광선 확산투과율이 대단히 높고, 역으로 전체 광선 확산반사율은 낮았다.
또한, 고온고습하에 방치후, 시료 6-1∼6-3의 광산란성에는 거의 변화가 보이지 않았지만, 결착층의 점착제를 경화시키지 않은 시료 6-4에 관해서는, 광이 필름측으로부터 입사하는 경우의 전체 광선 확산투과율이 상승하고, 한편 전체 광선확산반사율이 저하하였다. 즉, 본 발명의 필러 렌즈는 광의 입사방향이 어느 쪽인가에 의해 광산란성이 다른 렌즈효과가 확인되고, 또한 고온고습하에서도 특정한 광산란성을 계속 유지하는 필러 렌즈를 얻는 것이 가능하다. 또한, 시료 6-4의 필러 렌즈는 필러의 매립 전의 건조 및 에이징시에 부분적으로 경화반응이 진행되므로, 균일한 필러층이 형성되지 않고, 광학특성이 뒤떨어지는 것이었다.
7. 필러 렌즈의 적용예
예컨대, 본 발명의 필러 렌즈를 투과형 액정 디스플레이에 사용하는 경우에는 도 38(a)에 나타낸 바와 같이, 양면에 편광판(20)이 설치된 액정 셀(21)과 백 라이트 유닛(22) 사이에 필러 렌즈(L)를 액정 셀(21)측을 향하여 삽입하거나, 또는 도 38(b)와 같이 필름(1)면에 점착가공을 실시하여 점착층(23)을 형성하여, 필러 렌즈(L)와 편광판(20)을 접합하여 사용하면, 백 라이트 유닛(22)의 광투과율이 대단히 높고, 이에 더하여 디스플레이의 전면측(도에서 상측)으로부터 입사하는 태양광이나 전등광은 반사하기 쉬운 상태가 된다. 따라서, 액정 셀(21)을 조명하는 광량이 대단히 많아져서, 액정 화상의 선명화 및 절전효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 필러 렌즈(L)는 광확산성이 우수하기 때문에, 백 라이트 유닛(22)에 의한 배경색을 페이퍼 화이트색에 가까이 할 수 있어, 액정 디스플레이의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 필러 렌즈를 반사형 액정 디스플레이에 사용하는 경우에는, 도 39(a)에 나타낸 바와 같이, 양면에 편광판(20)이 설치된 액정 셀(21)과 반사판(24) 사이에 본 발명의 필러 렌즈(L)를 삽입하거나, 또는 도 39(b)에 나타낸 바와 같이, 2 장의 필러 렌즈(L)의 필름(1) 끼리 점착층(23)을 통해 접합하여, 광확산체로서 사용할 수도 있다. 이 경우, 1 장의 필러 렌즈(L) 대신에 다른 광확산체와 접합하여 사용할 수도 있다. 또한, 도 39(c)에 나타낸 바와 같이, 필러 렌즈(L)의 필름(1)에 알루미늄 증착층(25)을 형성하여, 확산반사판으로서 사용하는 것도 가능하다. 이것에 의해, 본 발명의 필러 렌즈는 효율이 좋게 광을 받아 들이고, 또한 효율이 좋게 광을 확산시키는 것이 가능하다.
도 40에 나타낸 바와 같이, 액정 셀(21)의 전면측에 필름(1)을 전방을 향하여 필러 렌즈(L)를 배치하면, 백 라이트 유닛(22)의 투과율이 높기 때문에, 시야각이 대단히 넓은 광확산 렌즈로서 사용할 수 도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 필러 렌즈에 의하면, 기체 상에 적층된 결착층의 표층에 이 결착층의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로, 단층의 필러층이형성되어, 이 필러층의 평면방향의 필러의 충전밀도가 높고 균일하기 때문에, 광확산성이 기체측으로부터와 필러층측으로부터에서는 다르거나, 필러의 렌즈효과가 증대하여, 그 결과, 다양한 목적에 따른 렌즈효과를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 필러 렌즈를 LCD, EL, FED 등의 디스플레이에 사용하면 입사광의 감쇠가 적기 때문에, 광시야각, 고 휘도, 고 콘트라스트를 겸비한 액정 디스플레이의 설계가 가능해져, 공업적으로 매우 우수한 작용효과를 나타낸다.
Claims (48)
- 기체와, 이 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 적층된 결착층과, 이 결착층의 표층에 결착층의 표면에서 일부가 돌출하는 상태로 매립된 다수의 필러로 이루어지는 필러층을 구비하고,상기 결착층은 경화제를 포함하며, 상기 필러는 입자 직경 분포가 0.8 ~ 1.0 이며, 상기 필러는 진원도가 80% 이상인 구이며, 상기 필러층은 체적 평균 입경이 2 ~ 15 ㎛ 의 유기 필러로 이루어진 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필러층은 필러가 면방향에서 고밀도로, 또한 단층으로 매립되어 형성된 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 삭제
- 제 2 항에 있어서, 상기 필러가 상기 결착층에 그 직경의 10∼90% 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기체가 투명기체인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 2 항에 있어서, 상기 필러의 굴절률이 1.45∼1.55인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 6 항에 있어서, 상기 기체, 결착층 및 필러의 각각의 굴절률의 차가 0.30이하인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기 필러는 구형이고, 그 진원도가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기 필러의 굴절률이 1.42∼1.55인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기 필러가 아크릴 수지 또는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 기체가 전체 광선투과율 80% 이상의 투명기체인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필러층의 면방향에서의 필러의 입자간 거리의 표준편차가 0.4 이하인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 14 항에 있어서, 상기 필러는 입자직경분포가 0.8∼1.0인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 필러는 체적평균입자직경이 2∼15㎛인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 필러는 구형이고, 그 진원도가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 필러는 굴절률이 1.42∼1.55인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 기체는 전체 광선투과율 80% 이상의 투명기체인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 결착층의 겔 분률이 60% 이상이고, 상기 필러의 돌출 비율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 20 항에 있어서, 상기 필러는 유기 필러인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 필러의 체적평균입자직경이 2∼15㎛인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 필러는 입자직경분포가 0.8∼1.0인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 필러는 진원도가 80% 이상의 구인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 필러의 굴절률이 1.42∼1.55인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 기체는 전체 광선투과율이 85% 이상의 투명기체인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필러의 주연부에 결착층의 고조 부분을 형성한 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 27 항에 있어서, 상기 필러층은 필러가 단층으로 매립되어 형성된 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 28 항에 있어서, 상기 필러는 유기 필러인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 필러의 개수평균입자직경이 2∼10㎛인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 필러는 입자직경분포가 0.8∼1.0인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 필러는 진원도가 80% 이상의 구인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 필러는 상기 결착층에 그 직경의 30∼90% 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 기체의 전체 광선투과율이 85% 이상의 투명기체인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 필러의 굴절률이 1.42∼1.55인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 결착층은 경화제한된 경화제에 의해 경화되어 있는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 36 항에 있어서, 상기 경화제한된 경화제는 블록화된 경화제 또는 캡슐화된 경화제인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서, 상기 경화제한된 경화제는 블록 이소시아네이트 화합물인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서, 상기 필러는 면방향에서 고 밀도로, 또한 단층으로 매립되는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서, 상기 필러는 상기 결착층에 그 직경의 10∼90% 매립되는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈.
- 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 결착층을 적층하는 공정과, 필러를 입상물로 이루어진 가압매체에 의해 결착층에 매립하는 공정과, 상기 공정에서 얻은 적층체에 부착한 잉여 필러를 제거하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈의 제조방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 기체 상에 직접 또는 다른 층을 통해 결착층을 적층하는 공정후에, 상기 결착층을 경화시켜 겔 분률을 60% 이상으로 하는 공정을 갖고, 상기 필러를 가압매체에 의해 결착층에 매립하는 공정에서는 필러의 돌출 비율이 50% 이상이 되도록 매립하는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈의 제조방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 잉여 필러를 제거하는 공정후에, 상기 공정에서 얻은 적층체에서 결착층을 연화시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈의 제조방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 필러를 가압매체에 의해 결착층에 매립하는 공정후에, 상기 결착층을 경화하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈의 제조방법.
- 제 41 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필러를 가압매체에 의해 결착층에 매립하는 공정전에, 필러를 결착층의 표면에 부착시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈의 제조방법.
- 삭제
- 제 41 항에 있어서, 상기 입상물은 직경이 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 필러 렌즈의 제조방법.
- 제 41 항 내지 제 44 항 및 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서, 잉여 필러를 제거하는 공정에서 물 또는 수용액을 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 필러 렌즈의 제조방법.
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