KR101286859B1 - 광학 필름 - Google Patents

Abstract

[과제] 타입 A 및 타입 B의 성질을 겸비하는 광학 필름의 제공.
[해결 수단] 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 내부에 존재하고, 투과하는 입사광의 직선 투과율이 입사각에 따라 다른 광학 필름으로서,
산란 중심축으로부터 입사된 원형광은 상기 광학 필름과 평행한 평면에 대해서 타원형으로 투영되는 성질을 가지며,
산란 중심축으로부터 입사한 광의 산란 특성은
상기 타원형의 장축 방향과 평행한 방향인 광학 필름 평면상의 X축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 출사 각도와 이 출사 각도에서의 확산 투과율과의 관계 (Tx), 및
상기 X축으로 수직인 광학 필름 평면상의 Y축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면에서의 출사 각도와 이 출사 각도에서의 확산 투과율과의 관계 (Ty)가,
상기 관계 (Tx)에서의, 확산 투과율의 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서의 피크폭 (F_max1/10x)과, 상기 관계 (Ty)에서의 확산 투과율의 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서의 피크폭 (F_max1/10y)이 하기 식 (1)의 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
1.5 ＜ F_{max1 /10}x/F_{max1 /10}y ＜ 4.5 …(1)

Description

광학 필름{OPTICAL FILM}

본 발명은 입사각에 따라 투과광의 확산성이 변화하는 이방확산성 (異方擴散性) 광학 필름에 관한 것이다.

광 확산성을 가지는 부재는 이전부터 조명기구나 건재에 사용되었을 뿐만 아니라, 최근에는 디스플레이, 특히 LCD에서도 넓게 이용되고 있다. 이들 광 확산 부재의 광 확산 발현기구로는 표면에 형성된 요철에 의한 산란 (표면 산란), 매트릭스 수지와 그 안에 분산된 필러간의 굴절률 차이에 의한 산란 (내부 산란), 및 표면 산란과 내부 산란 양쪽에 의한 것을 들 수 있다. 단, 이들 광 확산 부재는 일반적으로 그 확산 성능은 등방적이며, 입사 각도를 약간 변화시켜도 그 투과광의 확산 특성은 크게 상이한 경우에는 없었다.

(판상 구조를 가지는 타입 A)

일정한 각도 영역의 입사광은 강하게 확산하고, 그 이외 각도의 입사광은 투과하는 광 제어판이 알려져 있다 (스미토모 화학에서 「루미스티」란 상품명으로 판매되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1). 이 광 제어판은 시트 형상의 감광성 조성물층의 상공으로부터 선 형상 광원을 이용해 평행한 광을 조사해서 경화시킨 것이다. 그리고 시트 형상 기체 (基體) 내에는 도 15에 나타낸 바와 같이, 광학 필름 (50)의 제작시에 그 상공에 배치한 선 형상 광원 (51)의 길이 방향에 일치하고, 주변 영역과 굴절률이 상이한 판 형상 구조 (40)가 서로 평행하게 형성되어 있다고 생각되고 있다 (이하, 편의적으로 타입 A로 한다). 도 16에 나타낸 바와 같이, 도시하지 않은 광원과 수광기 (3) 사이에 샘플을 배치하고, 샘플 표면의 직선 (L)을 중심축으로 해서 각도를 변화시키면서 샘플을 직진 투과시켜 수광기 (3)로 들어가는 직선 투과율을 측정할 수 있다.

도 17은 도 16에 나타낸 방법을 이용해서 측정한 도 15에 나타낸 타입 A의 광학 필름 (50)이 가지는 산란 특성의 입사각 의존성을 나타낸다. 세로축은 산란의 정도를 표시하는 지표인 직선 투과율 (소정 광량의 평행 광선을 입사시킬 때에, 입사 방향과 동일한 방향으로 출사된 평행 광선의 광량)을 나타내며, 가로축은 입사각을 나타낸다. 도 17 중 실선 및 파선은 각각 도 15 중 A-A축 (판 형상 구조를 통과한다) 및 B-B축 (판 형상 구조에 평행)을 중심으로 광학 필름 (50)을 회전시킨 경우를 나타낸다. 또한, 입사각의 플러스와 마이너스 (正負)는 광학 필름 (50)을 회전시킨 방향이 반대인 것을 나타낸다. 도 17 중 실선은 정면 방향에서도 경사 방향에서도 직선 투과율이 적은 채이지만, 이는 A-A축을 중심으로 회전시킨 경우에는 광학 필름 (50)이 입사각에 무관계로 산란 상태인 것을 의미한다. 또, 도 17 중 파선은 0° 근방의 방향에서 직선 투과율이 작아지고 있지만, 이는 B-B축을 중심으로 회전시킨 경우에도 광학 필름이 정면 방향의 광에 대해서 산란 상태인 것을 의미한다. 또한, 입사각이 큰 방향에서는 직선 투과율이 증가하고 있지만, 이는 B-B축을 중심으로 회전시킨 경우에는 광학 필름이 경사 방향의 광에 대해서 투과 상태인 것을 의미한다. 이 구조 덕분에 예를 들면, 가로 방향으로는 투과도가 입사각에 따라서 상이하지만, 세로 방향으로는 입사각을 바꾸어도 투과도가 변함없다는 특성을 부여할 수 있다. 여기서, 도 17과 같이 산란 특성의 입사각 의존성을 나타내는 곡선을 이하, 「광학 프로파일」이라고 칭한다. 광학 프로파일은 산란 특성을 직접적으로 표현하고 있는 것은 아니지만, 직선 투과율이 저하하는 경우에 역으로 확산 투과율이 증대하고 있다고 해석하면, 대체로 확산 특성을 나타내고 있다고 할 수 있다.

(기둥 형상 구조를 가지는 타입 B)

한편, 광 확산성에 입사각 의존성을 가지지만, 도 18에 나타낸 바와 같이 필름의 두께 방향 (필름의 법선 방향 P)으로 연재 (延在)하는 기둥 형상 구조 (62)를 가지는 광학 필름 (60)(이하, 편의적으로 타입 B로 한다)도 제안되고 있다 (예를 들면, 특허문헌 2). 이 기둥 형상 구조는 감광성 조성물층에 평행한 UV 광을 조사함으로써 감광성 조성물층 중에 그 광의 진행 방향으로 평행하게 형성되는 것이다. 이 타입 B의 광학 필름에 있어서, 입사각을 바꾼 경우의 직선 투과율의 변화를 나타낸 광학 프로파일을 도 19에 나타낸다. A-A를 회전중심축으로 했을 경우와, B-B를 회전중심축으로 했을 경우, 입사각을 바꿔서 그 직선 투과율을 측정하면, 어떠한 경우에서도 동일한 광학 프로파일이 얻어진다. 즉, 도 18의 광학 필름은 회전중심축이 바뀌어도 거의 동일한 직선 투과율을 나타내며, 법선 방향 (0°)에서 입사하는 경우의 투과율과 비교하여 ±5∼10°의 입사각에서 일단 직선 투과율이 극소값이 되고, 그 입사각이 커지게 됨에 따라서 직선 투과율이 커지며, ±45∼60°의 입사각에서 직선 투과율이 극대값이 된다.

이들 타입 A 및 타입 B에 대해서 보다 상세하게 설명하면, 내부에 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 존재하고, 투과하는 입사광의 직선 투과율이 입사각에 따라서 상이한 광학 필름의 경우, 그 광학 특성은 내부 구조의 타입과 그 구조물의 기울기에 의해서 규정된다. 예를 들면, 상기 타입 A와 같이 내부에 굴절률이 상이한 미세한 구조가 판 형상 구조로 형성되어 있는 광학 필름의 경우에는, 그 판 형상 구조의 필름 법선에 대한 기울기에 의해 광학 특성이 규정된다. 한편, 상기 타입 B와 같이 필름의 두께 (법선) 방향으로 연재하는 기둥 형상 구조를 가지는 광학 필름의 경우에는, 그 기둥 형상 구조의 필름 법선에 대한 기울기에 의해 광학 특성이 규정된다. 타입 A의 광학 필름의 경우, 판 형상 구조에 거의 평행한 방향으로부터의 입사광이 강하게 확산되며, 그 판 형상 구조를 가로질러서 입사 하는 광은 대부분 확산되지 않고 투과하기 때문에 판 형상 구조는 광 산란면이라고 할 수 있다. 한편, 타입 B의 광학 필름의 경우, 기둥 형상 구조는 평행한 UV 광을 감광성 조성물층에 조사할 때에 그 광의 진행 방향으로 평행하게 형성된 것이며, 감광성 조성물층에 대해서 그 법선 방향으로부터 평행 UV 광을 조사하면, 기둥 형상 구조는 법선 방향으로 연재한다. 이와 같은 경우에는, (UV 광의 조사 방향 = 기둥 형상 구조의 연재 방향 = 법선 방향)으로 되어, 도 19에 나타낸 바와 같이, 모든 입사면내에서의 광의 입사 각도와 직선 투과율과의 관계가 법선을 중심으로 대칭형이 되고 있기 때문에, 이 법선을 산란 중심축이라 할 수 있다. 이하에 이 산란 중심축에 대해서 도면을 사용해 더욱 상세하게 설명한다.

도 20은 타입 B의 광학 필름의 미세 구조의 단면 모식도를 표시한다. 미세한 기둥 형상 구조물이 시트의 법선 방향으로 연재하고 있다. 여기서, 망점 (網點) 부분의 영역과 흰색의 영역이 굴절률의 높낮이를 나타낸다. 이 광학 필름의 광 확산성은 도 21에 나타낸 방법으로 간편하게 조사할 수 있다. 즉, 백지 위쪽으로 평행하게 일정한 간격을 두고서 광학 필름을 고정하고, 광학 필름의 특정 영역을 입사점으로 하여 위쪽으로부터 레이저 포인터와 같은 강한 평행 광선이 입사하면, 투과광의 확산 상태가 백지 위에 투영된다. 여기서, 법선 방향으로부터의 입사광은 백지 위에 원형의 확산 광이 되어 투영되고, 한편 기울어진 입사광은 조금 전의 원형 확산 광과는 떨어진 위치에 초승달 형상의 투영광이 되어 나타난다. 입사광의 기울기와 그 방위를 바꾼 경우에 백지에 투영된 확산 광의 형상을 도 22에 나타내지만, 여기서 입사광을 법선 방향으로부터 조금씩 기울였을 경우, 기울기각을 깊게 할수록 초승달형이 가늘어지며, 동일한 기울기각으로 입사의 방위를 바꾼 경우에는 형상은 동일해도 초승달의 방향이 연속적으로 변화함을 알 수 있다. 백지 위에서 투영광이 원형을 나타낸 경우 그 원의 중심과, 그 때의 광학 필름에 대한 입사점을 연결한 직선이 산란 중심축이며, 이 경우에는 이것이 법선과 일치하고 있는 것으로 된다.

한편, 타입 B의 기둥 형상 구조의 연재 방향이 법선 방향으로부터 기울어져 있는 경우에는, 산란 중심축은 법선 방향과는 일치하지 않는다. 이와 같은 기울어진 기둥 형상 구조는 감광성 조성물층에 대해서 비스듬한 방향으로부터 UV 광을 조사함으로써 형성되지만, UV 광의 입사 방향과 감광성 조성물층 안을 통과하는 UV 광 방향으로 평행하게 형성되는 기둥 형상 구조의 연재 방향과는 스넬 법칙에 의해 반드시 일치하지 않는다. 또, UV 광 조사시의 감광성 조성물층의 온도 조건에 따라서는 기둥 형상 구조의 연재 방향으로 흐트러짐이 발생하는 경우도 있지만, 이와 같은 경우에도 산란 중심축은 상술한 도 21의 방법으로 구할 수 있다. 예를 들면, 도 23과 같은 확산 패턴이 얻어진 경우, 거의 원 형상의 투영광의 중심과 그 때 광학 필름에 대한 입사점을 연결한 직선이 산란 중심축이다. 또, 원 형상의 광이 형성되는 영역을 판별할 수 없는 경우에는, 이 산란 중심축으로부터 떨어진 각도에서 입사한 광이 초승달 형상으로 확산했을 경우, 도 24에 나타낸 바와 같이 초승달 형상을 이분하는 직선의 연장선 상에 산란 중심축이 있기 때문에, 떨어진 2개의 초승달형으로부터 산란 중심축의 위치를 구할 수 있다. 즉, 도 24 중 2 직선의 교점과 그 때의 광학 필름에 대한 입사점을 연결한 직선이 산란 중심축이 된다.

또한, 타입 A의 판 형상 구조의 광학 필름을 동일하게 도 21의 방법으로 측정하면, 도 25나 도 26과 같이 된다. 도 25는 판 형상 구조가 필름의 법선을 포함하는 방향으로 형성되었을 경우를 나타낸다. 여기에서는 확산 광은 X축 방향으로 길게 늘어난 타원형이 Y축 위에 늘어서고, 그 외의 입사 각도에서는 거의 퍼지지 않고 점 형상으로 되어 있다. 여기에서는, 판 형상 구조는 X축에 대해서 수직으로 위치하고, Y축 방향으로 늘어나 있다. 도 26은 판 형상 구조가 필름의 법선 방향으로부터 기울어져 형성된 경우를 나타낸다. 여기에서도 길게 늘어난 타원형의 퍼짐이 보이지만, 그 타원형은 법선으로부터 X축 방향으로 기울어진 Y₁축 위를 따라서 표시되며, Y₁ 위의 각도가 바뀌면 타원의 늘어난 방향이 변화한다. 이 경우, 판 형상 구조는 Y₁축과 광학 필름의 입사점을 연결한 방향을 따라서 연재하고 있다.

판 형상 구조를 가지는 타입 A의 광학 필름은, 예를 들면 엿봄 방지의 건재로서 실적이 있고, 또, 액정 패널에서 시야각 확대나 시인성 (是認性) 향상을 목적으로 하여 사용되는 일도 있다. 한편, 기둥 형상 구조를 가지는 타입 B의 광학 필름도 동일하게 액정 패널의 용도로 사용할 수 있고, 나아가 프로젝터용 스크린에 대한 적용도 제안되고 있다. 액정 패널에 이방성 확산 필름을 사용하는 경우, 용도에 따라서 목표한 시야각에 상응하는 타입을 선정하게 된다. 그러나 실제로는 타입 A에서는 어떤 방위각 방향만의 시야각이 확대되고, 이와 직교하는 방위각 방향에서는 거의 시야각은 확대되지 않는다.

일본 특허 제2547417호 공보 일본 특개 평2007-114756호 공보

타입 A의 경우에는, 광의 입사 각도를 바꾼 경우의 확산성의 변화가 매우 심하기 때문에, 이것을 패널에 적용했을 경우 시인성의 급격한 변화가 되어 나타나 부자연스러운 느낌을 안겨주는 일이 있었다. 한편 타입 B에서는 전방위로 거의 동일하게 시야각이 확대되지만, 어떤 일부의 방향 (예를 들면 수평 방향)으로 시야각을 더 확대하고 싶은 요구에는 응할 수 없고, 확산 각도를 확대하려고 하면 정면 휘도가 저하하게 된다. 이들 문제를 개선하기 위해서 다른 확산 필름과 조합해서 사용하는 것도 제안되고는 있지만, 비용의 요구나 제조 프로세스의 간략화로부터, 하나로 이들 광학 필름의 중간 광학 특성을 가지는 것이 요구되고 있었다. 이에, 본 발명은 이상의 종래 기술을 근거로 하여, 상기 타입 A 및 타입 B의 성질을 겸비한 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명 (1)은 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 내부에 존재하고, 투과하는 입사 광의 직선 투과율이 입사각에 따라 상이한 광학 필름으로서,

산란 중심축으로부터 입사된 원형광은 상기 광학 필름과 평행한 평면에 대해서 타원형으로 투영되는 성질을 가지며,

산란 중심축으로부터 입사한 광의 산란 특성은

상기 타원형의 장축 방향과 평행한 방향인 광학 필름 평면 상의 X축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 출사 각도와 이 출사 각도에서의 확산 투과율과의 관계 (Tx), 및

상기 X축에 수직인 광학 필름 평면 상의 Y축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면에서의 출사 각도와 이 출사 각도에서의 확산 투과율의 관계 (Ty)가

상기 관계 (Tx)에서의 확산 투과율 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서의 피크 폭 (F_max1/10x)과, 상기 관계 (Ty)에서의 확산 투과율 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서 피크 폭 (F_max1/10y)이 하기 식 (1)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름이다.

1.5 ＜ F_max1/10x/F_max1/10y ＜ 4.5 ... (1)

본 발명 (2)는 상기 X축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 광의 입사 각도와 직선 투과율의 관계가

직선 투과율의 극대값 F_A(%) 및 상기 극대값을 취한 각도 A(°)와, 직선 투과율의 극소값 F_B(%) 및 상기 극소값을 취한 각도 B(°)가 하기 식 (2)의 관계를 만족하는 상기 발명 (1)의 광학 필름이다.

0.70 ＜ (F_A-F_B)/|A-B| ＜ 2.0 ...(2)

본 발명 (3)은 상기 광학 필름의 X축과 산란 중심축이 형성하는 평면에 평행한 단면 및 상기 광학 필름의 Y축과 산란 중심축이 형성하는 평면에 평행한 단면에 상기 미세한 구조가 나타나는 것을 특징으로 하는 상기 발명 (1) 또는 (2)의 광학 필름이다.

본 발명 (4)는 상기 광학 필름의 X축-산란 중심축 평면에 평행한 단면에서의 상기 미세한 구조의 밀도가 Y축-산란 중심축 평면에 평행한 단면에서의 상기 미세한 구조의 밀도보다도 높은 것을 특징으로 하는, 상기 발명 (3)의 광학 필름이다.

본 발명 (1)에 있어서, 내부에 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조를 가지는 것으로부터, 본 발명의 광학 필름은 투과하는 입사광의 직선 투과율을 입사각에 따라서 상이하게 할 수 있다. 또한, 산란 중심축으로부터 입사된 원형광이 광학 필름과 평행한 평면에 대해서 타원형으로 투영된다. 타원의 장축 방향으로 광을 강하게 확산하고, 장축과 직교하는 단축 방향으로 광을 약하게 확산하는 효과를 부여한다. 또는, 상기 타입 A의 판 형상 구조와 상기 타입 B의 기둥 형상 구조의 양쪽의 특성을 겸비하여, 종래 상이한 2층 이상의 이방성 환산 필름을 이용하지 않으면 얻을 수 없었던 특성을 부여한다. 구체적으로는, 필요한 방향으로 우선적인 광 확산을 실시함으로써 광의 이용 효율을 실질적으로 올리는 것이 가능해진다.

본 발명 (2)에 있어서, 광의 입사 각도를 바꾼 경우의 확산성의 변화가 지금까지 알려져 있는 타입 A와 비교해서 완만하기 때문에, 이를 패널에 적용했을 경우 시인성의 급격한 변화를 보이지 않아, 보다 자연스러운 인상 (印象)을 관찰자에게 줄 수 있다.

본 발명 (3)에 있어서, 산란 중심축으로부터 입사된 원형광이 광학 필름과 평행한 평면에 대해서 타원형이며, 또한 X축과 산란 중심축이 형성하는 평면 및 Y축과 산란 중심축이 형성하는 평면상에 미세한 구조가 형성되어 있기 때문에, X축 방향으로의 산란과 Y축 방향으로의 산란을 동시에 실시할 수 있는 동시에 X축 방향으로의 확산 정도와 Y축 방향으로의 확산 정도가 상이한 성질을 갖게 할 수 있다.

본 발명 (4)에 있어서, 미세 구조의 밀도가 X축 방향, Y축 방향에 따라서 상이하므로, 광을 쪼인 방향에 따라서 광의 확산을 상이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 광학 필름이 가지는 광학 프로파일의 개념도를 표시한다.
도 2는 본 발명의 광학 필름이 가지는 광학 프로파일의 개념도를 표시한다.
도 3은 본 발명의 광학 필름이 가지는 성질의 개념도를 표시한다.
도 4는 본 발명의 광학 필름의 산란 중심축을 구하는 방법을 표시한다.
도 5는 본 발명의 광학 필름의 산란 중심축을 구하는 방법을 표시한다.
도 6은 고니오·오프셋트 측정 실험의 모식도를 표시한다.
도 7은 본 발명의 광학 필름이 가지는 이방확산성을 표시한다.
도 8은 필름면의 법선 방향으로 UV 광선을 조사하여 제조한 본 발명의 광학 필름의 단면 사진을 표시한다.
도 9는 필름면의 법선 방향으로부터 10° 기울인 방향에서 UV 광선을 조사하여 제조한 본 발명의 광학 필름의 단면 사진을 표시한다.
도 10은 필름면의 법선 방향으로부터 45° 기울인 방향에서 UV 광선을 조사하여 제조한 본 발명의 광학 필름의 단면 사진을 표시한다.
도 11은 본 발명의 광학 필름의 제조 중 일 태양의 모식도를 표시한다.
도 12는 본 발명의 광학 필름의 제조 중 일 태양의 모식도를 표시한 다.
도 13은 본 발명의 실시예 및 비교예의 광학 필름에 관한 광학 프로파일 (직선 투과율)의 측정 결과를 표시한다.
도 14는 본 발명의 실시예 및 비교예의 광학 필름에 관한 이방성 확산성 (확산 투과율)의 측정 결과를 표시한다.
도 15는 종래 기술의 타입 A의 (판 형상 구조를 가진다) 광학 필름의 모식도를 표시한다.
도 16은 광학 프로파일의 측정 방법을 나타낸다.
도 17은 종래 기술의 타입 A의 광학 필름의 광학 프로파일을 표시한다.
도 18은 종래 기술의 타입 B의 (기둥 형상 구조를 가진다) 광학 필름의 모식도를 표시한다.
도 19는 종래 기술의 타입 B의 광학 필름의 광학 프로파일을 표시한다.
도 20은 종래 기술의 타입 B의 광학 필름의 단면 모식도를 표시한다.
도 21은 산란 중심축을 검출하기 위한 방법을 표시한다.
도 22는 종래 기술의 타입 B의 광학 필름의 확산 모습을 표시한다 (법선 방향에서 UV 조사했을 경우).
도 23은 종래 기술의 타입 B의 광학 필름의 확산 모습을 표시한다 (경사 방향에서 UV 조사했을 경우).
도 24는 산란 중심축을 검출하기 위한 방법을 표시한다.
도 25는 종래 기술의 타입 A의 광학 필름의 확산 모습을 표시한다 (법선 방향에서 UV 조사했을 경우).
도 26은 종래 기술의 타입 A의 광학 필름의 확산 모습을 표시한다 (경사 방향에서 UV 조사했을 경우).

여기서, 본 특허청구범위 및 본 명세서에서의 각 용어의 정의를 설명한다.

「굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조」란, 광학 필름을 구성하는 재료의 국소적인 굴절률의 높낮이 차이에 의해 형성되는 구조를 의미한다. 예를 들면, 도 8은 실시예 3에 관한 광학 필름이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 미세한 구조는 단면에 있어서 광학적으로 관측되는 모양을 이루는 구조이다. 이들 구조는 광학 필름을 형성하는 재료가 경화할 때에 형성되며, 예를 들면 밀도의 높낮이의 차이가 나타남으로써 형성되는 구조라 추측된다.

「산란 중심축」이란, 입사각을 변화시켰을 때에 산란 특성이 그 입사각을 경계로 대략 대상성 (對象性)을 가지는 광의 입사각과 일치하는 방향을 의미한다. 여기서, 대략 대상성을 가진다는 것은, 산란 중심축이 필름면의 법선 방향에 대해서 기울기를 가지는 경우에는, 후술하는 광학 특성 (property) 등이 엄밀하게는 대상성을 가지지 않기 때문이다. 산란 중심축은 후술한 바와 같이, 광학 필름을 통한 원 형상의 광의 투영 형상을 입사각을 변화시켜 관찰함으로써 알아낼 수 있다. 이하, 산란중심 축에 대해서 설명한다. 먼저 도 21 내지 도 26을 사용해 산란 중심축의 공간적인 자리매김을 설명했지만, 이에 의해서 얻어진 산란 중심축의 기울기의 방위각 방향을 알 수 있으면, 그것과 법선으로 형성되는 평면내에서 광학 프로파일을 측정하면, 산란 중심축의 정확한 기울기각을 얻을 수 있다. 이 광학 프로파일에 있어서는, 산란 중심축은 두 개의 극소값 사이에 극대값을 도입한 입사 각도로 표시될 수 있다. 도 1 및 도 2는 각종 광학 프로파일 및 산란 중심축을 개념적으로 나타낸 도면이다. 우선 도 1은 필름의 법선 방향으로 UV 광을 조사해서 제작한 광학 필름으로서, 전체 형상이 좌우 대략 대칭인 광학 프로파일 (W형)이다. 0도와 일치하는 굵은 세로선이 이 경우 산란 중심축과 일치하는 입사각이다. 도 2는 필름의 법선 방향과 상이한 방향으로부터 UV 광을 조사해 제작한 광학 필름으로서, 전체 형상이 좌우 대상 (對象)이 아닌 광학 프로파일 (W형)이다. 여기에서도 두개의 극소값에 사이에 극대값 Fc를 통과하는 굵은 세로선이 이 경우의 산란 중심축과 일치하는 입사각이다. 이와 같이, 어떠한 경우에도 산란 중심축은 우선 대략 대칭이 되는 큰 골 영역에 주목한 후에, 상기 골 영역의 중심을 특정함으로써 결정된다. 여기서, 도 1 및 도 2의 경우, 상기 골 영역은 좌우에 극소값을 포함하며, 그들 극소값 사이에 극대값을 포함한다. 그리고 이 극대값의 위치가 산란 중심축이 된다. 또한, 광학 프로파일이 두개의 극소값에 사이에 극대값을 가지는 W형이 아니고, 큰 골 영역에 극대값을 거의 볼 수 없는 U형을 나타내는 경우에는 양측의 골의 경사면으로부터 거의 같은 거리로서 골 바닥의 평탄한 부분의 중앙 부근을 산란 중심축이라고 정의할 수 있다. 또, 광학 프로파일이 V형을 나타내는 경우에는, 그 골의 중앙의 가장 깊은 곳을 산란 중심축으로 정의할 수 있다.

직선 투과율은 광학 필름에 대해서 입사한 광의 직선 투과성에 관련되며, 어떤 입사각으로부터 입사했을 때에 직선 방향의 투과 광량과 입사한 광의 광량의 비율로, 하기 식으로 표시된다.

직선 투과율 (%) = (직선 투과 광량/입사 광량)×100

본 발명은 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 내부에 존재하고, 투과하는 입사광의 직선 투과율이 입사각에 따라서 상이한 광학 필름이다. 즉, 이방확산성을 가지는 광학 필름이다. 본 발명의 광학 필름은 상기 타입 A의 판 형상 구조와 상기 타입 B의 기둥 형상 구조가 부여하는 성질의 중간과 같은 성질을 부여한다. 이하, 제1 형태 및 제2 형태를 이용하여 본 발명의 내용에 대해서 설명한다.

(제1 형태)

제1 형태에 있어서는, 산란 중심축이 광학 필름의 법선 방향과 평행한 경우를 예를 들어 본 발명의 내용을 설명한다. 도 3은 본 발명에 관한 광학 필름의 광학 특성을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3에 있어서, (1)은 본 발명의 광학 필름이며, (2)는 광학 필름에 평행한 평면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 광학 필름은 산란 중심축으로부터 P의 위치에 입사된 원형광이 상기 광학 필름과 평행한 평면 (2)에 대해서 타원형으로 투영된 성질을 가진다. 여기서, 원형광이란, 수직 단면의 형상이 원형 형상으로 되는 것을 말한다. 원형광으로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 레이저 포인터 등의 레이저를 들 수 있다.

평행 평면 (2)에 투영된 타원형의 광은 장축 A-A＇와 단축 B-B＇를 가진다. 상기 타원형은 원형광이 X축 방향으로 확산되어 투과함으로써 장축 A-A＇방향으로 확대되고, 원형광이 Y축 방향으로 확산됨에 따라서 단축 B-B＇ 방향으로 확대되어, 투영된 형태이다. 즉, 타원형으로 투영된다는 것은 광학 필름의 X축 방향과 Y축 방향으로의 확산 정도가 상이한 것을 의미한다. 이와 같이 방향에 의한 확산성의 차이를 가질 뿐만 아니라, 본 발명에서는 단축 B-B＇의 방향으로도 일정한 광의 확산이 관찰될 수 있다.

도 4는 본 형태의 광학 필름과 같이 산란 중심축이 법선 방향에 있는 경우의 산란 특성을 표시한다. 즉, 도 4는 도 3에 있어서 P점을 투과한 광으로서, 입사각을 변화시킨 경우에 평면 (2)에 투영된 광의 형태를 나타낸 도면이다. 본 발명의 광학 필름은 상기의 판 형상 구조와 막대 형상 구조의 중간의 광학 특성을 목표로 하기 때문에 막대 형상 구조 부분에서 설명한 산란 중심축을 가지고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 중앙의 확산 형상은 타원형을 하고 있다. 이와 같이 중앙의 확산 형상을 형성하는 입사각이 산란 중심축과 일치한다. 단, 도 25에 나타낸 타원보다도 둥그스름함을 띠고 있으며, 기울기 입사광의 확산 형상도 도 22의 초승달형과 도 25의 타원형의 중간 형상을 하고 있다. 이상 설명한 바와 같이, 제조상의 UV 광의 조사 방향을 알 수 없어도, 레이저 포인터와 같은 간단한 장치를 사용하는 것만으로, 광학 필름의 산란 중심축을 알아낼 수 있다. 또한, 산란 중심축을 알아내기 어려운 경우에는, 도 24에 나타낸 방법을 적용하여, 초승달 형상을 이분하는 직선의 연장선 상에 산란 중심축이 있기 때문에 떨어진 2개의 초승달형으로부터 산란 중심축의 위치를 구할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 산란 중심축으로부터 입사한 광의 산란 특성에 특히 현저한 특징이 나타난다. X축 방향의 산란 특성을 나타낸 관계 (Tx)와, Y축 방향의 산란 특성을 나타낸 관계 (Ty)의 피크폭의 관계가 소정의 관계를 만족한다. 즉, 상기 관계 (Tx)에서의 확산 투과율의 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서의 피크폭 (F_{max1 /10}x)과, 상기 관계 (Ty)에서의 직선 투과율의 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서의 피크폭 (F_{max1 /10}y)이 하기 식 (1)의 관계를 만족한다.

1.5 ＜ F_{max1 /10}x/F_{max1 /10}y ＜ 4.5 … (1)

피크폭 (F_{max1 /10})은 광학 필름의 산란 특성을 반영한다. 피크폭의 비가 이와 같은 범위로 됨으로써 X축 방향과 Y축 방향에서의 산란 특성의 상위 (相違)가 적절히 조절된다.

여기서, 관계 (Tx)란, 광학 필름 평면 상의 X축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 출사 각도와, 이 출사 각도에서의 확산 투과율의 관계이다.

한편, 관계 (Ty)란, 광학 필름 평면 상의 Y축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면에서의 출사 각도와 이 출사 각도에서의 확산 투과율의 관계이다.

특히, 본 발명에 있어서는 하기 특성을 만족하는 것이 보다 적합하다.

2.0 ＜ F_{max1 /10}x/F_{max1 /10}y ＜ 3.0

본 발명의 광학 필름의 산란 특성에 대해서, 고니오 포토미터를 이용하여, 도 6에 나타낸 방법으로 평가한다. 본 발명의 광학 필름에 광을 조사하고, 필름으로부터 출사되는 광의 투과율을 측정한다. 광원을 중심으로 하여 수광기를 X 방향 (지면에서 상하 방향), Y 방향 (지면의 바로 앞∼안쪽 방향)으로 회전시켜 측정을 행한다.

도 7은 후기하는 실시예 2의 광학 필름의 산란 특성을 표시한다. 도 7에 있어서, 가로축을 광학 필름에 대한 검출기의 각도로 하고, 세로축을 하기에서 정의하는 투과율로 표시하고 있다.

확산 투과율 = (검출기의 검출 광량/광학 필름 없이 광원의 정면에 검출기를 배치한 경우의 검출 광량)×100

도 7에 있어서, X축과 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 출사 각도와 상기 출사 각도에서의 확산 투과율의 관계 (T_x)를 파선으로 나타내고 (X축 방향), Y축과 산란 중심축을 형성한 평면내에서의 출사 각도와 상기 출사 각도에서의 확산 투과율의 관계 (T_Y)를 실선으로 나타낸다 (Y축 방향). F_max1/10x는 관계 (T_x)의 확산 투과율의 피크의 최대값 (X축 max)으로부터 10분의 1 값 (X축 max1/10)에서의 피크폭이다. 한편, F_{max1 ／10}Y는 관계 (Ty)의 확산 투과율의 피크의 최대값 (Y축 max)으로부터 10 분의 1 값 (Y축 max1/10)에서의 피크폭이다.

또한, 본 발명의 광학 필름은 상기 X축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 광의 입사 각도와 직선 투과율 (%)의 관계가, 직선 투과율의 극대값 F_A(%) 및 상기 극대값을 취한 각도 A(°)와, 직선 투과율의 극소값 F_B(%) 및 상기 극소값을 취한 각도 B (°)가 이하의 식 (2)의 관계를 만족하는 것이 매우 적합하다.

0.70 ＜ (F_A-F_B)/|A-B| ＜ 2.0 … (2)

이와 같은 특성을 만족함으로써, 직선 투과율의 각도 의존성이 완화된다. 예를 들면, 디스플레이에 사용된 경우에는 각도에 따라서 급격하게 화질이 변화한다는 문제를 해결할 수 있다.

특히, 본 발명에 있어서는 하기의 특성을 만족하는 것이 보다 적합하다.

0.90 ＜ (F_A-F_B)/|A-B| ＜ 1.7

여기서, 각도 A 및 B는 광학 필름의 법선에 대한 각도를 의미한다. 이 관계에 대해서, 도 1로 되돌아가, 본 발명의 광학 필름에서의 광의 입사 각도와 직선 투과율의 관계 (광학 프로파일)를 상세히 설명한다. 본 발명의 광학 필름의 광학 프로파일은 산란 중심축을 중심으로 하여 좌우 대략 대칭인 커브를 형성한다. 상기 커브는 3개의 극대값과, 2개의 극소값을 가진다. 즉, 입사 각도를 변화시켜 직선 투과광을 측정하면, 2개 부분에 각각 극소값 F_B1과 F_B2가 있다 (또한, 극소값 F_B1가 이루는 입사 각도를 B₁, 극소값 F_B2가 이루는 입사 각도를 B₂로 한다.). 상기 극소값 사이의 위치에 비교적 작은 극대값 (Fc)이 존재한다. 상기 극대값에서의 입사각은 산란 중심축과 일치한다. 상기 극대값 (Fc)의 양측에 극소값 F_B1과 F_B2를 사이에 두고 극대값 F_A1과 극대값 F_A2가 존재한다 (또한, 극대값 F_A1로 이루어진 입사 각도를 A₁, 극대값 F_A2로 이루어진 입사 각도를 A₂로 한다.).

식 (2)에서의 관계는 각각 2종류인 극대값 (F_A1 및 F_A2) 및 극소값 (F_B1 및 F_B2)에 있어서, 하기 (a), (b) 중 값이 보다 큰 것을 F_A 및 A, F_B 및 B로 한다.

(a) (F_A1-F_B1)/|A₁-B₁|

(b) (F_A2-F_B2)/|A₂-B₂|

즉, 광학 프로파일에 있어서 극소값으로부터 극대값으로의 기울기가 큰 쪽을 이용한다. 이 조건하에서, 본 발명의 광학 필름은 상기 식 (2)의 관계를 만족한다. 또한, 광학 프로파일의 측정 방법은 상기 배경 기술 및 도 16에 기재한 대로이다.

도 8은 본 발명의 광학 필름의 단면 사진이다. 도 8(A)은 X축-산란 중심축 평면에 평행한 방향의 단면 사진이며, 도 8(B)은 Y축-산란 중심축 평면에 평행한 방향의 단면 사진이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, X축 방향 단면에는 ㎛ 단위의 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 세로 길이의 줄무늬로 나타난다. 한편, 그것과 직교하는 Y축 방향 단면에는 미세한 구조로 생각되는 것이 나타나지만, 상기 구조가 확인되지 않는 경우도 있다. 이 사진으로부터 명확한 바와 같이 본 발명의 광학 필름의 X축-산란 중심축 평면에 평행한 단면에서의 미세한 구조의 밀도와, Y축-산란 중심축 평면에 평행한 단면에서의 상기 미세한 구조의 밀도를 비교하면, 전자 쪽이 후자보다도 높다. 즉, 본 발명의 광학 필름은 어떤 한 방향으로 미세한 구조가 밀하게 존재함으로써 광을 강하게 확산하는 한편, 그것과 직교하는 방향에는 미세한 구조가 드문드문 존재해서 광이 약하게 확산한다고 생각된다.

(제2 형태)

본 발명에 관한 제2 형태는 산란 중심축이 광학 필름의 법선 방향과는 일치하지 않는 기울기를 가지는 광학 필름이다. 산란 중심축이 Y축 방향으로 기울어져 있는 경우의 산란 특성을 도 5에 나타내지만, 상기 도 5는 도 3에 있어서 P점을 투과하는 광으로서 입사각을 변화시켰을 경우에, 평면 (2)에 투영되는 광의 형태를 나타낸 도면이다. 이것도 도 22와 도 25의 중간 성질을 나타내고 있다. 어느 것이라도, 입사각을 변화시켜 광을 입사시켰을 경우의 확산 형상은 원형으로부터 타원형으로 대칭성이 높은 형태를 나타내는 것이며, 상기 중심의 타원형을 가지는 산란광으로 되는 입사각이 산란 중심축과 일치한다.

제2 형태에 있어서도, 산란 중심축이 광학 필름의 법선 방향과는 상이하지만 제1 형태와 동일한 산란 특성 및 광학 프로파일을 나타낸다.

도 9는 필름면의 법선 방향으로부터 10°기울어진 UV 광선을 조사해서 제작한 광학 필름의 단면 사진이다. 이 경우도, X축 방향 (도 9(A))에는 줄무늬의 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 형성되어 있지만, 그것과 직교하는 Y축 방향 (도 9(B))에는 거의 미세 구조가 확인되지 않는다.

도 10은 필름면의 법선 방향으로부터 45°기울어진 UV 광선을 조사해서 제작한 광학 필름의 단면 사진이다. 이 경우에도, X축 방향 (도 10(B))에는 현저한 줄무늬의 굴절율의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 형성되어 있지만, 그것과 직교하는 Y축 방향 (도 10(A))에는 미세 구조를 확인할 수 있지만 X축 방향과 비교해 얇은 줄무늬가 된다.

광학 필름의 제조 방법

본 발명의 광학 필름은 특정한 광 경화수지층에 특수한 조건으로 UV 조사를 실시함으로써 제작할 수 있다. 이하, 우선 광학 필름의 원료를 설명하고, 그 다음에 제조 프로세스를 설명한다.

광학 필름의 원료 (광 경화성 화합물)

본 발명의 광학 필름을 형성하는 재료인 광 경화성 화합물은 라디칼 중합성 또는 양이온 (cation) 중합성의 관능기를 가지는 폴리머, 올리고머, 모노머로부터 선택된 광 중합성 화합물과 광 개시제로 구성되며, 자외선 및/또는 가시광선을 조사함으로써 중합·고화하는 재료이다.

라디칼 중합성 화합물은 주로 분자 중에 1개 이상의 불포화 이중 결합을 함유하는 것으로, 구체적으로는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 폴리 부타디엔 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 등의 명칭으로 일컬어지는 아크릴 올리고머와, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, 부톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시 디에틸렌글리콜 아크릴레이트, 페녹시 에틸 아크릴레이트, 테트라히드로 푸르푸릴 아크릴레이트, 이소노르보닐 아크릴레이트, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시 프로필 아크릴레이트, 2-아크릴로일옥시프탈산, 디시클로펜테닐 아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 비스페놀 A의 EO 부가물 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, EO 변성 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디트리메틸올 프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 등의 아크릴레이트 모노머를 들 수 있다. 또, 이들 화합물은 각 단체로 이용해도 되고, 복수 혼합해서 이용해도 된다. 또한, 동일하게 메타크릴레이트도 사용 가능하지만, 일반적으로는 메타크릴레이트보다도 아크릴레이트가 광중합 속도가 빠르기 때문에 바람직하다.

양이온 중합성 화합물로는 분자 중에 에폭시기나 비닐 에테르기, 옥세탄기를 1개 이상 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 에폭시기를 가지는 화합물로는, 2-에틸헥실디글리콜글리시딜 에테르, 비페닐의 글리시딜 에테르, 비스페놀 A, 수첨 (水添) 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 테트라메틸 비스페놀 A, 테트라메틸 비스페놀 F, 테트라클로로 비스페놀 A, 테트라브로모 비스페놀 A 등의 비스페놀류의 디글리시딜 에테르류, 페놀 노볼락, 크레졸 노볼락, 브롬화 페놀 노볼락, 오르토 크레졸 노볼락 등의 노볼락 수지의 폴리글리시딜 에테르류, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판, 1,4-시클로헥산디메탄올, 비스페놀 A의 EO 부가물, 비스페놀 A의 PO 부가물 등의 알킬렌 글리콜류의 디글리시딜에테류, 헥사히드로프탈산의 글리시딜에스테르나 다이머산의 디글리시딜에스테르 등의 글리시딜에스테르류를 들 수 있다.

또한, 3,4-에폭시시클로헥실 메틸-3’,4’-에폭시시클로헥산 카르복시레이트, 2-(3,4-에폭시시클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)시클로헥산메타디옥산, 디(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 디(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디페이트, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실-3’,4’-에폭시-6’-메틸시클로헥산카르복시레이트, 메틸렌비스(3,4-에폭시시클로헥산), 디시클로펜타디에탄디에폭시드, 에틸렌글리콜의 디(3,4-에폭시시클로헥실메틸)에테르, 에틸렌비스(3,4-에폭시디클로헥산카르복시레이트), 락톤 변성 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3’,4’-에폭시시클로헥산카르복시레이트, 테트라(3,4-에폭시시클로헥실메틸)부탄테트라카르복시레이트, 디(3,4-에폭시시클로헥실메틸)-4,5-에폭시테트라히드로프탈레이트 등의 지환식 에폭시 화합물도 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

비닐 에테르기를 가지는 화합물로는, 예를 들면 디에틸렌글리콜 디비닐에테르, 트리에틸렌글리콜 디비닐 에테르, 부탄디올 디비닐에테르, 헥산디올 디비닐에테르, 시클로헥산디메탄올 디비닐에테르, 히드록시부틸 비닐에테르, 에틸 비닐에테르, 도데실 비닐에테르, 트리메틸올프로판 트리비닐에테르, 프로페닐에테르프로필렌카르보네이트 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한 비닐에테르 화합물은 일반적으로 양이온 중합성이지만, 아크릴레이트와 조합함으로써 라디칼 중합도 가능하다.

옥세탄기를 가지는 화합물로는 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세탄일메톡시)메틸]벤젠, 3-에틸-3-(히드록시메틸)-옥세탄 등을 사용할 수 있다.

또한, 이상의 양이온 중합성 화합물은 각 단체로 이용해도 되고, 복수 혼합해서 이용해도 된다. 상기 광 중합성 화합물은 상술로 한정되는 것은 아니다. 또, 충분한 굴절률 차이를 일으킬 수 있도록, 상기 광 중합성 화합물로는 저굴절률화를 도모하기 위해서 불소 원자 (F)를 도입해도 되고, 고굴절률화를 도모하기 위해서 황 원자 (S), 브롬 원자 (Br), 각종 금속 원자를 도입해도 된다. 또, 일본 특표 2005-514487호에 개시된 바와 같이, 산화티탄 (TiO₂), 산화지르코늄 (ZrO₂), 산화주석 (SnO_x) 등의 고굴절률의 금속산화물로 이루어진 초미립자의 표면에 아크릴기나 메타크릴기, 에폭시기 등의 광 중합성 관능기를 도입한 기능성 초미립자를 상술한 광 중합성 화합물에 첨가하는 것도 유효하다.

광학 필름의 원료 (광 개시제 )

라디칼 중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 광 개시제로는, 벤조페논, 벤질, 미할로 케톤 (Michler’s ketone), 2-클로로티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 2,2-디에톡시아세토페논, 벤질디메틸케탈, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실 페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포니노프로파논-1,1-[4-(2-히드록시에톡시)-페닐]-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 비스(시클로펜타디에닐)-비스(2,6-디플루오로-3-(필-1-일)티타늄, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포니로페닐)-부타논-1,2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다. 또한, 이들 화합물은 각 단체로 이용해도 되고, 복수 혼합하여 이용해도 된다.

양이온 중합성 화합물의 광 개시제는 광 조사에 의해서 산을 발생하고, 이 발생한 산에 의해 상술한 양이온 중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 화합물이며, 일반적으로는 오늄염, 메탈로센 착체가 바람직하게 이용된다. 오늄염으로는 디아조늄염, 술포늄염, 요오드염, 포스포늄염, 세레늄염 등이 사용되며, 이들의 쌍이온으로는 BF₄ ^-, PF₆ ^-, AsF₆ ^-, SbF₆ ^- 등의 음이온이 이용된다. 구체적인 예로는, 4-클로로벤젠디아조늄헥사플루오로포스페이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로포스페이트, (4-페닐티오페닐)디페닐술포늄헥사플루오로안티모네이트, (4-페닐티오페닐)디페닐술포늄헥사플루오로포스페이트, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술피드-비스-헥사플루오로안티모네이트, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술피드-비스-헥사플루오로포스페이트, (4-메톡시페닐)디페닐술포늄헥사플루오로안티모네이트, (4-메톡시페닐)페닐요오드늄헥사플루오로안티모네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오드늄헥사플루오로포스페이트, 벤질트리페닐포스포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐세레늄헥사플루오로포스페이트, (η5-이소프로필 벤젠)(η5-시클로펜타디에틸)철(II)헥사 플루오로포스페이트 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또, 이들 화합물은 각 단체로 이용해도 되고, 복수 혼합하여 이용해도 된다.

광학 필름의 원료 (배합량, 그 외 임의 성분)

본 발명에 있어서, 상기 광 개시제는 광 중합성 화합물 100 중량부에 대해서, 0.01∼10 중량부, 바람직하게는 0.1∼7 중량부, 보다 바람직하게는 0.1∼5 중량부 정도 배합한다. 이는 0.01 중량부 미만에서는 광 경화성이 저하하고, 10 중량부를 초과해 배합하는 경우에는 표면만 경화되어 내부의 경화성이 저하해 버리는 폐해, 착색, 기둥 형상 구조의 형성의 저해를 초래하기 때문이다. 이들 광 개시제는 통상 분체를 광 중합성 화합물 중에 직접 용해하여 사용되지만, 용해성이 나쁜 경우에는 광 개시제를 미리 극소량의 용제에 고농도로 용해시킨 것을 사용할 수도 있다. 이와 같은 용제로는 광 중합성인 것이 더욱 바람직하고, 구체적으로는 탄산 프로필렌, γ-부티로락톤 등을 들 수 있다. 나아가, 광 중합성을 향상시키기 위해서 공지의 각종 염료나 증감제를 첨가하는 것도 가능하다. 또한 광 중합성 화합물을 가열에 의해 경화시킬 수 있는 열경화 개시제를 광 개시제와 함께 병용할 수도 있다. 이 경우, 광 경화 후에 가열함으로써 광 중합성 화합물의 중합 경화를 더욱 촉진해 완전한 것으로 하는 것을 기대할 수 있다.

본 발명에서는, 상기 광 경화성 화합물을 단독으로, 또는 복수를 혼합한 조성물을 경화시켜 이방성 확산층을 형성할 수 있다. 또, 광 경화성 화합물과 광 경화성을 가지지 않는 고분자 수지의 혼합물을 경화시킴으로써도 본 발명의 이방성 확산층을 형성할 수 있다. 여기서 사용할 수 있는 고분자 수지로는 아크릴 수지, 스티렌 수지, 스티렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 셀룰로오스계 수지, 아세트산 비닐계 수지, 염화비닐-아세트산 공중합체, 폴리비닐부티랄 수지 등을 들 수 있다. 이들 고분자 수지와 광 경화성 화합물은 광 경화 전에는 충분한 상용성을 가지고 있는 것이 필요하지만, 이 상용성을 확보하기 위해서 각종 유기용제나 가소제 등을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 광 경화성 화합물로서 아크릴레이트를 사용하는 경우에는 고분자 수지로는 아크릴 수지로부터 선택하는 것이 상용성의 점에서 바람직하다.

[프로세스]

다음에 본 발명의 광학 필름의 제조 방법 (프로세스)에 대해서 설명한다. 상술한 광 경화성 조성물을 투명 PET 필름과 같은 적절한 기재 상에 도공하여 도공막 (광 경화 수지층)을 마련한다. 필요에 따라서 건조하여 용제를 휘발시키지만, 그 건조 막 두께는 10∼200㎛, 보다 바람직하게는 20∼100㎛, 더욱 바람직하게는 25∼50㎛이다. 건조 막 두께가 10㎛ 미만에서는 후술하는 UV 조사 프로세스를 거쳐 얻어지는 광 확산성이 부족하기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 건조 막 두께가 200㎛를 초과하는 경우, 전체의 확산성이 지나치게 강해서 본 발명의 특징적인 이방성을 얻기 어려워지는 동시에, 비용 증가, 박형화 용도에 부적합하다는 점에서 바람직하지 않다. 또한, 이 도공막 상에는 이형 필름이나 후술하는 마스크를 라미네이트하여 감광성 적층체를 만든다.

(광 경화성 화합물을 포함하는 조성물을 기체 상에 시트 형상으로 마련하는 수법)

여기서, 광 경화성 화합물을 포함하는 조성물을 기체 상에 시트 형상으로 마련하는 수법으로는, 통상의 도공 방식이나 인쇄 방식이 적용된다. 구체적으로는, 에어 닥터 코팅, 바 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 리버스 코팅, 트랜스퍼 롤 코팅, 그라비어 롤 코팅, 키스 코팅, 캐스트 코팅, 스프레이 코팅, 슬롯 오리피스 코팅, 카렌더 코팅, 댐 코팅, 딥 코팅, 다이코팅 등의 코팅이나, 그라비어 인쇄 등의 요판 인쇄, 스크린 인쇄 등의 공판 인쇄 등의 인쇄 등을 사용할 수 있다. 조성물이 저점도인 경우에는 기체의 주위에 일정한 높이의 댐을 마련하고, 이 댐에 의해 둘러싸여진 안에 조성물을 캐스트 할 수도 있다.

(마스크의 적층)

본 발명의 광학 필름의 특징인 미세 구조를 효율적으로 형성시키기 위해서, 광 경화성 조성물 층의 광 조사 측에 밀착해 광의 조사 강도를 국소적으로 변화시키는 마스크를 적층하는 것도 가능하다. 마스크의 재질로는 카본 등의 광 흡수성 필러를 폴리머 매트릭스 중에 분산시킨 것으로, 입사 광의 일부는 카본에 흡수되지만, 개구부는 광이 충분히 투과할 수 있는 구성의 것이 바람직하다. 또, 통상의 투명 필름을 광 경화성 조성물층 상에 적층하는 것만으로도, 산소 장해를 막아 기둥 형상체의 형성을 촉진하는데 있어서 유효하다.

(광원)

광 경화성 화합물을 포함하는 조성물에 광 조사를 실시하기 위한 광원으로는 통상은 쇼트 아크의 자외선 발생 광원이 사용되며, 구체적으로는 고압 수은등, 저압 수은등, 메타할라이드 램프, 크세논 램프 등이 사용 가능하다. 광 경화성 화합물을 포함하는 조성물에 조사하는 광선은 이 광 경화성 화합물을 경화 가능한 파장을 포함하고 있는 것이 필요하며, 통상은 수은등의 365nm를 중심으로 하는 파장의 광이 이용된다.

상기의 쇼트 아크의 UV 광선으로부터의 광에서 평행 광선 (12)을 만들기 위해서는, 예를 들면 광원의 배후에 반사경을 배치하고, 소정의 방향으로 점광원으로서 광이 출사하도록, 또는 그 광을 프레넬 렌즈 (Fresnel lenz)에 의해 평행 광으로 할 수 있다. 프레넬 렌즈란, 통상의 렌즈를 동심원 형상의 영역으로 분할해 두께를 감소시킨 렌즈이며, 톱니 형상의 단면을 가지는 것이다. 점 형상 광원으로부터 출사된 광선이 페레넬 렌즈를 통과하면, 방향이 뿔뿔이 흩어졌던 광의 방향이 한 방향으로 통일되어, 평행 광선이 되는 것이다. 단, 본 발명의 광학 필름을 제작하는데 있어서 필요한 평행한 UV 출사 광을 얻기 위해서, 반드시 페레넬 렌즈를 필수로 하는 것은 아니며, 레이저를 포함해 다양한 방법을 사용하는 것을 알 수 있다.

(1) 법선에 따른 UV 광선의 조사

본 발명의 광학 필름을 제작하기 위해서는, 상술한 감광성 적층체에 이형 필름 혹은 마스크측으로부터 법선 방향으로부터 UV 광선을 조사하는 것이지만, 상술한 평행 광선만 없이 그와 함께 한 방향으로 확산한 확산 광 선의 양자를 동시에 조사하는 것이 중요하다. 이와 같은 광선을 조사하기 위해서, 예를 들면, 렌티큘라 렌즈를 이용할 수 있다. UV 평행 광선이 렌티큘라를 통함으로써 상기 광선 (평행 광선과 한 방향으로 확산한 광선)을 형성할 수 있다. 이 경우의 렌티큘라는 한 방향으로 확산한 확산 광원만을 광선으로 해도 된다 (평행 광선이 다소 혼합해 있어도 된다). 또, 렌티큘라 렌즈에 노광 마스크를 조합할 수도 있다. 렌티큘라 렌즈란, 복수의 반원통 형상 또는 원호 형상의 가늘고 긴 볼록부가 병렬로 배치된 볼록부면을 가지며, 이 볼록부면의 반대측이 평탄한 면으로 되어 있는 렌즈를 말한다 (이하, 편의적으로 상기 「반원통 형상 또는 원호 형상의 가늘고 긴 볼록부」를 어묵 (가운데가 볼록한) 형상이라 한다).

여기서, 렌티큘라 렌즈를 이용한 예로는, 상기 「평행 광선과 한 방향으로 확산한 확산 광선의 양자를 동시에 조사한다」가 의미하는 것은, 어묵 형상을 병렬로 한 렌티큘라 렌즈의 볼록부를 요소로 하는 부채 형상으로 펼쳐진 광선 (평면 부채 형상으로 확산)이 세로 방향으로 평행하게 늘어서있는 상태 (확산 평면으로는 평행)라고 이해된다.

도 11은 본 발명의 광학 필름의 제조 방법의 한 태양을 표시한다. 가로 길이가 대략 반원 기둥인 볼록부 (14a)가 세로로 병렬된 렌티큘라 렌즈 (14)에 평행하게 감광성 적층체 (10) (렌즈에 가까운 측으로부터 이형 PET 또는 마스크 (18), 광 경화 수지층 (20) 및 투명 PET (22))를 배치하고, 렌티큘라 렌즈 (14)를 향해서 UV 평행 광선 (12)을 렌티큘라 (14)의 법선 방향으로부터 조사하고, 광 경화한 것이다. UV 광이 렌티큘라 렌즈 (14)를 통과하면, 렌티큘라의 볼록부 (14a)에서 광 (16)이 Y 방향으로 확산해서 감광성 적층체 (10)에 조사된다. 렌티큘라 렌즈를 통하면, 한 방향 (도 11에서는 Y 방향, 지면의 안쪽 방향)으로는 넓게 확산된 것을 취하고, 이와 직교하는 방향 (도 11에서는 X 방향, 지면의 세로 방향)으로는 좁은 확산 밖에 가지지 않는 이방성의 광 (16)이 형성된다. 감광성 적층체 (10)는 조사를 받으면 광 경화되어, 광 경화 수지층에 있어서 내부 구조를 가지는 경화 수지층이 된다.

(2) 법선 방향이 아닌 UV 광선의 조사

각 태양으로서, 평행 광선을 법선 방향과는 상이한 방향으로부터 기울여 감광성 적층체에 조사해도 된다. 그 태양의 일례를 도 12에 나타낸다. 렌티큘라 렌즈 (14)의 법선 방향으로부터 30° 기울인 평행 광선 (12)(렌티큘라 렌즈로부터는 60°의 각도를 가진다)을 렌티큘라 렌즈의 볼록면 (어묵 형상면)(14a)과는 반대 방향으로부터 조사한다. 그 경우, 렌티큘라 렌즈의 볼록면 (14a)으로부터 확산 광 (16)이 경사 방향으로 조사된다. 그 결과 확산 광 (16)은 도면에 나타낸 바와 같이 감광성 적층체의 법선으로부터 X축으로 30° 기울인 방향을 중심으로 하여, 평면 부채꼴 형상으로 퍼진 감광성 적층체 (10)의 경사 방향으로부터 조사되어 광 경화층 (20)에서 광 경화가 행해진다.

또한, 렌티큘라 렌즈를 사용하는 상술의 UV 조사 방법은 본 발명의 광학 필름을 제작하기 위한 하나의 방법이며, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 요점은 광 경화성 조성물층 중에 특정한 내부 구조를 형성하기 위해서, 평면 부채꼴 형상으로 확산된 UV 광을 감광성 적층체에 조사하는 것이 중요하다.

즉, 광 경화 수지층에 대해서 평면 부채꼴 형상으로 확산성을 갖는 광을 조사하는 공정에 의해, 본 발명에 관한 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 형성된다. 또한, 조사하는 광은 상기 감광성 조성물을 경화시킬 수 있는 파장을 가진다. 또, 상기 조사하는 공정에서는 평행 광선을 평면 부채꼴 형상으로 확산시킨 광을 사용하는 것이 매우 적합하다.

본 발명의 광학 필름을 제작하는 경우, 상술한 렌티큘라 렌즈 등을 통과해 감광성 적층체에 조사되는 UV 광의 조도는 0.01∼100 mW/cm²의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1∼20 mW/cm²의 범위이다. 조도가 0.01 mW/cm² 이하이면 경화에 장시간을 필요로 하기 때문에 생산 효율이 나빠지며, 100 mW/cm² 이상이면 광 경화성 화합물의 경화가 지나치게 빨라서 구조 형성을 발생시키지 않아 목적하는 이방성 확산 특성을 발현할 수 없게 되기 때문이다.

UV의 조사 시간은 특별히 한정되지 않지만, 10∼180초간, 보다 바람직하게는 30∼120초간이다. 그 후, 이형 필름을 박리함으로써 본 발명의 이방성 확산 광학 필름을 얻을 수 있다.

본 발명의 광학 필름은 상술한 바와 같이 낮은 조도 UV 광을 비교적 장시간 조사함으로써 광 경화성 조성물층 중에 특정한 내부 구조가 형성되는 것으로 얻을 수 있는 것이다. 이 때문에, 이와 같은 UV 조사만으로는 미반응의 모노머 성분이 잔존하고, 끈적임이 생기거나 해서 핸들링성이나 내구성에 문제가 있는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는, 1000 mW/cm² 이상의 높은 조도의 UV 광을 추가 조사해서 잔존 모노머를 중합시킬 수 있다. 이 때의 UV 조사는 마스크측의 반대 측으로부터 실시하는 것이 바람직하다.

실시예

이하의 방법에 따라서, 본 발명의 광학 필름 및 비교예의 광학 필름을 제조했다.

실시예 1 수직 조사

100㎛의 투명 PET 필름 상에, 일본 특표 2005-514487호의 실시예 3에 나타나 있는 처방의 광 경화성 조성물을 도공하고, 건조 막 두께 50㎛의 도공막을 마련하고, 추가로 이 도공막 상에 38㎛의 이형 PET 필름을 이형면이 도공막에 접하도록 라미네이트 했다. 이 적층체의 이형 PET 필름측으로부터 법선에 대해서 0°의 방향으로부터 5 mW/cm²의 평행 UV 광선 (프레넬 렌즈를 이용해 형성)을 반경 (r)=0.5 ㎜, 피치 (p)=0.5 ㎜의 렌티큘라 렌즈 (적층체와 평행이 되도록 설치했다)를 통하여 90초간 조사했다. 경화 후의 적층체로부터 이형 PET 필름을 박리함으로써, 본 발명의 광학 필름 (투명 PET/광 경화 수지층)을 얻었다 (도 11 참조). 렌티큘라 렌즈를 통하여 조사된 UV 광선은 X 방향 (지면의 세로 방향)으로는 대부분 산란하지 않고 평행하지만, Y 방향 (지면의 안쪽 방향)으로는 산란한 광선이 되었다.

실시예 2 수직 조사

사용하는 렌티큘라 렌즈를 반경 (r)=0.5 ㎜, 피치 (p)=0.7 ㎜로 하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 해서 본 발명의 광학 필름 (투명 PET/광 경화 수지층)을 얻었다.

실시예 3 수직 조사

이형 PET 필름 대신에, PET 필름 상에 평균 입경 3㎛의 그라파이트 입자를 분산시킨 폴리비닐 알코올 수지 수용액을 도포 건조해서 얻어진 광학 농도 (OD)가 0.50이 되는 노광 마스크를 이용하고, 렌티큘라 렌즈를 반경 (r)=0.05 ㎜, 피치 (p)=0.1 ㎜로 하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 본 발명의 광학 필름 (투명 PET/광 경화 수지층)을 얻었다.

실시예 4 경사 조사

조사하는 방향을 적층체의 법선 방향으로부터 X축측에 30° 경사시키는 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 본 발명의 광학 필름 (투명 PET/광 경화 수지층)을 얻었다 (도 12 참조). 또한, 렌티큘라 렌즈와 적층체는 평행이 되도록 설치해, 렌티큘라 렌즈를 통하여 조사되는 UV 광선은 X 방향으로 30°경사지면서 평행하고, Y 방향으로는 산란한 광선이 되었다.

비교예 1

렌티큘라 렌즈를 사용하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 비교로 하는 광학 필름 (투명 PET/광 경화 수지층)을 얻었다. 렌티큘라 렌즈를 통하지 않기 때문에 완전한 평행 광선이 조사되며, 타입 B의 기둥 형상의 미세한 구조를 가지는 광학 필름을 얻었다.

비교예 2

시판된 루미스티 (등록상표·스미토모 화학)를 타입 A의 판 형상의 미세한 구조를 가지는 광학 필름으로 사용했다.

평가 1 광학 프로파일의 비교 (직선 투과율)

입사각 의존성에 대해서, 도 16에 나타낸 고니오 포토미터 (제네시아제 GENESIA Gonio/Far Field Profiler)를 이용하는 방법으로 평가했다. 도시하지 않은 광원과 수광기 (3) 사이에 샘플을 배치하고, 샘플 표면의 직선 (L)을 중심으로 하여 각도를 변화시키면서 샘플을 직선 투과하여 수광기 (3)로 들어가는 직선 투과율을 측정함으로써 얻어진다 (또한, 측정 방법의 상세한 것은 일본 특개 2005-265915호 공보의 단락 번호 0048에 기재되어 있다). 실시예 1∼3 및 비교예 1 및 2에 대한 결과를 도 13에 나타낸다. 또한, 실시예 2의 결과는 실시예 1과 동일한 것이므로, 병기하고 있다. 이 결과에 의하면, 실시예 1, 2 및 3의 광학 필름은 법선 방향인 30°부근에서 극대값을 가지며, 극소값 F_B를 ±5∼10°의 입사각 B로 취하고, 거기로부터 추가로 입사각을 확대하여, 극대값 F_A를 40∼50°부근의 입사각 A로 취한다. 측정에 의해 얻어진 광학 프로파일로부터, (F_A-F_B)/|A-B|를 산출하고, 표 1에 나타냈다.

평가 2 수광기를 회전한 경우의 확산 투과성

확산의 이방성에 대해서, 고니오 포토미터를 이용하여, 도 6에 나타내는 방법으로 평가했다. 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 광학 필름을 이용하여, 광을 조사하고, 필름으로부터 출사되는 광의 투과율을 측정했다. 측정에 있어서도, 도 6에서 광학 필름으로부터의 광의 출사 지점을 중심으로 하여 수광기를 X 방향 (지면에서 상하 방향), Y 방향 (지면의 바로 앞∼안쪽 방향)으로 회전시켰다. 결과를 도 14에 나타낸다. F_{max1 /10}x/F_{max1 /10}y를 산출하고, 표 1에 나타냈다.

Claims (4)

1. 굴절률의 높낮이로 이루어진 미세한 구조가 내부에 존재하고, 투과하는 입사 광의 직선 투과율이 입사각에 따라 상이한 광학 필름으로서,
   산란 중심축으로부터 입사된 원형광은 상기 광학 필름과 평행한 평면에 대해서 타원형으로 투영되는 성질을 가지며,
   산란 중심축으로부터 입사한 광의 산란 특성은
   상기 타원형의 장축 방향과 평행한 방향인 광학 필름 평면상의 X축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 출사 각도와 이 출사 각도에서의 확산 투과율의 관계 (Tx), 및
   상기 X축에 수직인 광학 필름 평면상의 Y축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면에서의 출사 각도와 이 출사 각도에서의 확산 투과율의 관계 (Ty)가
   상기 관계 (Tx)에서의 확산 투과율 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서의 피크 폭 (F_{max1 /10}x)과, 상기 관계 (Ty)에서의 확산 투과율 피크의 최대값으로부터 10분의 1 값에서 피크 폭 (F_{max1 /10}y)이 하기 식 (1)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
   1.5 ＜ F_{max1 ／10}x / F_{max1 ／10}y ＜ 4.5 …(1)
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 X축과 상기 산란 중심축이 형성하는 평면내에서의 광의 입사 각도와 직선 투과율의 관계가
   직선 투과율의 극대값 F_A(％) 및 상기 극대값을 취한 각도 A(°)와, 직선 투과율의 극소값 F_B(％) 및 상기 극소값을 취한 각도 B(°)가 하기 식 (2)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
   0.70 ＜ (F_A－F_B)/|A-B| ＜ 2.0 …(2)
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 광학 필름의 X축과 산란 중심축이 형성하는 평면에 평행한 단면 및 상기 광학 필름의 Y축과 산란 중심축이 형성하는 평면에 평행한 단면에 상기 미세한 구조가 나타나는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 광학 필름의 X축-산란 중심축 평면에 평행한 단면에서의 상기 미세한 구조의 밀도가 Y축-산란 중심축 평면에 평행한 단면에서의 상기 미세한 구조의 밀도보다도 높은 것을 특징으로 하는 광학 필름.

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