KR101927681B1

KR101927681B1 - 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판

Info

Publication number: KR101927681B1
Application number: KR1020137006719A
Authority: KR
Inventors: 고조 나카무라; 아키노리 니시무라; 히로유키 다케모토
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2018-12-11
Also published as: US20130301130A1; KR20130041344A; CN103119479B; CN103119479A; TWI468743B; US9417364B2; TW201232052A; JP2012083744A; WO2012036274A1

Abstract

강한 광확산성을 가지면서 또한 편광 해소도가 작은, 박막의 광확산 소자가 제공된다. 본 발명의 광확산 소자는, 제 1 굴절률을 갖는 제 1 영역과 ; 제 1 영역을 포위하는 실질적으로 구각상의 굴절률 변조 영역과 ; 굴절률 변조 영역의 제 1 영역과 반대측에 위치하고, 제 2 굴절률을 갖는 제 2 영역을 갖고, 헤이즈가 90 ％ ∼ 99.9 ％ 이며, 또한 편광 해소도가 0.2 ％ 이하이다. 바람직하게는 광확산 소자는, 무기 초미립자 성분 및 수지 성분을 함유하는 매트릭스와, 매트릭스 중에 분산된 비정성 광확산성 미립자를 갖고, 굴절률 변조 영역은, 매트릭스 중의 그 무기 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배에 의해, 매트릭스와 비정성 광확산성 미립자의 계면 근방에 형성되어 있다.

Description

광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판{LIGHT-DIFFUSING ELEMENT AND POLARIZING PLATE PROVIDED THEREWITH}

본 발명은, 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판에 관한 것이다.

광확산 소자는 조명 커버, 프로젝션 텔레비전의 스크린, 면발광 장치 (예를 들어, 액정 표시 장치) 등에 널리 이용되고 있다. 최근에는, 광확산 소자는 액정 표시 장치 등의 표시 품위의 향상, 시야각 특성의 개선 등에 대한 이용이 진행되고 있다. 광확산 소자로는, 미립자를 수지 시트 등의 매트릭스 중에 분산시킨 것 등이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 광확산 소자에 있어서는, 입사된 광의 대부분은 전방 (출사면측) 으로 산란되지만, 일부는 후방 (입사면측) 으로 산란된다. 그 결과, 투과광량이 낮아지고, 표시 화면의 콘트라스트가 불충분해진다는 문제가 있다.

나아가, 액정 표시 장치의 이용 확대에 수반하여, 예를 들어 액정 표시 장치의 표시 품위 향상을 위해 광확산 소자를 액정 표시 장치의 최표면에 배치하거나, 광확산 소자를 반사형 액정 표시 장치에 사용하는 등, 광확산 소자의 이용 분야가 넓어지고 있다. 이러한 이용 형태에 있어서는, 광확산 소자가 편광자의 내측 (액정 표시 장치에 적용된 경우의 액정 셀측) 에 배치되는 경우가 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1 에 기재된 것과 같은 광확산 소자는 편광 해소가 크기 때문에, 이러한 분야에서는 실질적으로는 이용할 수 없다. 또한, 편광 안경과 액정 표시 장치를 조합함으로써, 3D (3 차원) 디스플레이화하는 움직임이 있다. 그 때에, 액정 표시 장치의 표시 품위 향상을 위해 광확산 소자를 시인측의 편광판에 적용하는 경우, 상기 특허문헌 1 에 기재된 것과 같은 광확산 소자는 편광 해소가 크기 때문에, 편광 안경에서의 편광 셔터 기능이 완전히 기능하지 않아, 크로스토크 (본래 오른쪽 눈에서만 보여야 되는 영상이 왼쪽 눈에도 보이거나, 또는 본래 왼쪽 눈에서만 보여야 되는 영상이 오른쪽 눈에도 보이는 현상) 가 발생하여 실용적으로는 이용할 수 없다.

상기한 바와 같은 편광 해소를 억제하는 수단으로서, 미립자의 중심부에서 외측을 향하여 연속적으로 굴절률이 변화하는 이른바 GRIN (gradient index) 미립자를 자기 융착시켜 얻어지는 광확산체가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 그러나, 이러한 GRIN 미립자를 자기 융착시켜 얻어지는 특허문헌 2 의 광확산체는, 융착시에 막이 요철화되기 쉬워 균일한 표면을 형성하기가 곤란하기 때문에, 광학적 균일성이 불충분하다. 추가로, 특허문헌 2 의 기술은 융착시에 입자 사이의 간극이 남아서 기포가 되는 경우가 많고, 당해 기포에 의해 후방 산란이 매우 커진다. 따라서, 기포를 제거하기 위한 탈기 공정이 필요하게 된다.

일본 특허 제3071538호 일본 공개특허공보 2002-214408호

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 강한 광확산성을 가지면서 또 편광 해소도가 작은, 박막의 광확산 소자를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 광확산 소자는, 제 1 굴절률을 갖는 제 1 영역과 ; 그 제 1 영역을 포위하는 실질적으로 구각상 (球殼狀) 의 굴절률 변조 영역과 ; 그 굴절률 변조 영역의 그 제 1 영역과 반대측에 위치하고, 제 2 굴절률을 갖는 제 2 영역을 갖고, 헤이즈가 90 ％ ∼ 99.9 ％ 이며, 또한 편광 해소도가 0.2 ％ 이하이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 광확산 소자는, 무기 초미립자 성분 및 수지 성분을 함유하는 매트릭스와, 그 매트릭스 중에 분산된 비정성 (非晶性) 광확산성 미립자를 갖고, 상기 굴절률 변조 영역이, 그 매트릭스 중의 그 무기 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배에 의해 그 매트릭스와 그 비정성 광확산성 미립자의 계면 근방에 형성되어 있다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 매트릭스는 상기 무기 초미립자 성분을 40 중량％ 이상 함유한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 무기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경은 100 ㎚ 이하이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 광확산 소자는 헤이즈가 90 ％ ∼ 99.9 ％ 이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 광확산 소자는 광확산 반치각이 10°∼ 90°이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 광확산 소자는 후방 산란율이 1 ％ 이하이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 광확산 소자는 면내 위상차 (Re) 가 5 ㎚ 이하이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 광확산 소자의 두께 (T) 와 상기 광확산성 미립자의 평균 입경 (d_p) 의 비 (T/d_p) 는 10 이하이다.

본 발명의 다른 국면에 의하면, 광확산 소자를 가진 편광판이 제공된다. 이 광확산 소자를 가진 편광판은, 상기 광확산 소자와 편광자를 갖는다.

본 발명에 의하면, 강한 광확산성을 가지면서 또 편광 해소도가 작은 박막의 광확산 소자를 실현할 수 있다. 구체적으로는, 헤이즈가 90 ％ 이상이면서 또 편광 해소도가 0.2 ％ 이하인 광확산 소자를 실현할 수 있다.

도 1a 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자의 개략 단면도이다.
도 1b 는 도 1a 의 광확산 소자의 비정성 광확산 미립자 근방을 확대하여 설명하는 모식도이다.
도 2 는 도 1a 의 광확산 소자에 있어서의 비정성 광확산성 미립자 중심부에서부터 매트릭스까지의 굴절률 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3 은 매트릭스 중의 무기 초미립자 성분의 면적 비율을 설명하기 위한 투과형 전자 현미경 화상이다.
도 4(a) 는, 매트릭스의 평균 굴절률 (n_M) ＞ 비정성 광확산성 미립자의 굴절률 (n_P) 인 경우의 후방 산란 발생의 메카니즘을 설명하기 위한 개념도이고, (b) 는 n_M ＜ n_P 인 경우의 후방 산란 발생의 메카니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5 는 후방 산란과 편광 해소의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 광확산 소자의 개략 단면도이다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다.
도 7b 는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다.
도 7c 은 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다.
도 7d 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다.
도 7e 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 9 는 광확산 반치각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이들 구체적인 실시형태에 한정되지는 않는다.

A. 광확산 소자

A-1. 전체 구성

본 발명의 광확산 소자는, 제 1 굴절률을 갖는 제 1 영역과 제 2 굴절률을 갖는 제 2 영역을 갖는다. 본 발명의 광확산 소자는, 제 1 영역과 제 2 영역의 굴절률차에 의해 광확산 기능을 발현한다. 본 발명에서는, 제 1 영역은 실질적으로 구각상의 굴절률 변조 영역에 의해 포위되고, 제 2 영역은 굴절률 변조 영역의 제 1 영역과 반대측에 위치하도록 구성되어 있다. 따라서, 본 발명의 광확산 소자에 있어서는, 외견적으로는 굴절률 변조 영역으로 포위된 제 1 영역이, 제 2 영역에 분산된 상태로 되어 있다. 굴절률 변조 영역에서는, 굴절률은 실질적으로 연속적으로 변화한다. 본 명세서에 있어서 「굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화한다」란, 굴절률 변조 영역에 있어서 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하기만 하면 되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어, 제 1 영역과 굴절률 변조 영역의 계면, 및/또는, 굴절률 변조 영역과 제 2 영역의 계면에 있어서 소정 범위 내 (예를 들어, 굴절률차가 0.05 이하) 의 굴절률 갭이 존재하여도, 당해 갭은 허용될 수 있다.

본 발명의 광확산 소자의 광확산 특성은, 대표적으로는 헤이즈와 광확산 반치각에 의해서 표시된다. 헤이즈란, 광의 확산의 강도, 즉 입사광의 확산 정도를 나타내는 것이다. 한편, 광확산 반치각이란, 확산광의 질, 즉 확산시키는 광의 각도 범위를 나타내는 것이다. 본 발명의 광확산 소자는, 헤이즈가 높은 경우에 그 효과가 충분히 발휘된다. 광확산 소자의 헤이즈는, 바람직하게는 90 ％ ∼ 99.9 ％ 이고, 보다 바람직하게는 92 ％ ∼ 99.9 ％ 이고, 더욱 바람직하게는 95 ％ ∼ 99.9 ％ 이고, 특히 바람직하게는 97 ％ ∼ 99.9 ％ 이다. 헤이즈가 90 ％ 이상임으로써, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템에 있어서의 프론트 광확산 소자로서 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 이러한 매우 높은 헤이즈를 가지면서, 또한 후방 산란이 억제된 광확산 소자가 얻어질 수 있다. 또한, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템이란, 액정 표시 장치에 있어서 콜리메이트 백라이트광 (일정 방향으로 집광된, 휘도 반치폭이 좁은 (예를 들어, 3°∼ 35°또는 ±1.5°∼ ±17.5°의) 백라이트광) 을 사용하고, 상측 편광판의 시인측에 프론트 광확산 소자를 형성한 시스템을 말한다. 또, 광확산 반치각에 관해서는 후술한다.

본 발명의 광확산 소자는, 편광 해소도가 0.2 ％ 이하이고, 바람직하게는 0.15 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1 ％ 이하이다. 편광 해소도의 하한은 바람직하게는 0.01 ％ 이다. 편광 해소도가 0.2 ％ 이하이면, 광확산 소자를 예를 들어 3D 액정 표시 장치에 적용한 경우에 크로스토크를 양호하게 억제할 수 있고, 예를 들어 반사형 액정 표시 장치에 적용한 경우에는 화질의 열화를 양호하게 억제할 수 있다. 후술하는 고헤이즈이며 또 저후방 산란이라는 특성을 유지하면서, 이러한 매우 작은 편광 해소도를 실현한 것이 본 발명의 성과의 하나이다. 편광 해소도는 이하의 식 (1) 로부터 구할 수 있다.

편광 해소도 X (％) ={(1/CR1) - (1/CR2)}×100 … (1)

여기서, CR1 은 2 장의 편광판 사이에 광확산 소자를 끼운 경우의 편광 콘트라스트이고, CR2 는 통상적인 (2 장의 편광판만의) 편광 콘트라스트이다. 편광 콘트라스트 (CR1) 는 다음과 같이 하여 구할 수 있다 : 광확산 소자를 동일한 편광판 2 장 사이에 끼우고, 끼운 상태에서 편광판을 서로의 흡수축이 직교하도록 배치한다. 이 적층 편광판에 수직으로 백색 평행광을 조사하면서 광확산 소자를 회전시켜, 투과광량이 가장 작은 각도에 광확산 소자를 고정시키고, 정면 휘도를 측정한다 (직교 투과광 휘도 (L_C)). 한편, 편광판을 서로의 흡수축이 평행해지도록 위치 관계를 변경하여, 정면 휘도를 측정한다 (평행 투과광 휘도 (L_P)). CR1 은 L_P/L_C 에서 얻어진다. 편광 콘트라스트 (CR2) 는, 2 장의 편광판만으로 측정한 L_C 및 L_P 로부터, L_P/L_C 에서 얻어진다.

상기 제 1 영역, 제 2 영역 및 굴절률 변조 영역은 임의의 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 다음과 같은 수단을 들 수 있다 : (1) 미립자의 중심부에서 외측을 향하여 연속적으로 굴절률이 변화하는 이른바 GRIN 미립자 등의 굴절률 경사 미립자를 수지 중에 분산시키고, 굴절률 경사 부분을 굴절률 변조 영역으로서 이용하는 것 ; (2) 매트릭스에 수지 성분과 초미립자 성분을 사용하여, 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배에 의해 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 또는 그 근방에 굴절률 변조 영역을 형성하는 것. 이하, 매트릭스에 수지 성분과 초미립자 성분을 사용하는 실시형태에 대해서 주로 설명하며, 굴절률 경사 미립자를 사용하는 실시형태에 대해서는 그 특징적인 부분만을 간단히 설명한다.

일 실시형태에 있어서, 본 발명의 광확산 소자는, 매트릭스와, 그 매트릭스 중에 분산된 비정성 광확산성 미립자를 갖고, 매트릭스와 비정성 광확산성 미립자의 굴절률차에 의해 광확산 기능을 발현한다. 본 실시형태에서는, 광확산성 미립자가 상기 제 1 영역에 대응하고, 매트릭스가 상기 제 2 영역에 대응한다. 매트릭스는, 바람직하게는 수지 성분 및 무기 초미립자 성분을 함유한다. 본 실시형태에서는, 비정성 광확산성 미립자는 이름대로 비정성 재료로 구성되어 있다. 광확산성 미립자를 비정성 재료로 구성함으로써, 복굴절 등에 의한 악영향을 배제할 수 있다. 비정성 광확산성 미립자의 상세에 관해서는, 후술하는 A-3 항에서 설명한다. 또, 본 명세서에서는, 이하 「비정성 광확산성 미립자」를 간단히 「광확산성 미립자」라고 한다.

본 실시형태에서는, 상기 매트릭스는, 무기 초미립자 성분을 바람직하게는 40 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40 중량％ ∼ 70 중량％ 함유한다. 매트릭스 중에 무기 초미립자 성분을 이와 같은 고농도로 함유하는 것이 본 실시형태의 특징의 하나이다. 보다 상세하게는, 무기 초미립자 성분은 치수 변화율이 매우 작기 때문에, 이러한 함유량이면, 매트릭스를 형성할 때의 수지 성분의 수축이 작아진다. 예를 들어, 수지 성분으로서 전리선 경화형 수지를 사용하는 경우, 예를 들어 경화 수축을 10 ％ 미만으로 할 수 있다. 매트릭스의 경화 수축이 작으면, 광확산성 미립자로의 수축 응력도 작게 할 수 있기 때문에, 수축에서 기인한 변형에 의한 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면의 위상차가 작아진다. 그 결과, 당해 위상차에 의한 입사광의 편광 상태의 변화가 억제되기 때문에, 편광 해소도를 작게 할 수 있다. 또 본 실시형태에서는, 무기 초미립자 성분은 이름대로 무기 재료로 구성된다. 무기 재료는 광의 흡수가 적을 뿐 아니라, 매트릭스의 수지 성분 및 광확산성 미립자 (유기 화합물) 에서는 발현이 어려운 굴절률을 갖고 있기 때문에, 매트릭스 전체적으로 광확산성 미립자와의 굴절률차를 크게 할 수 있다. 그 결과, 박막이라도 고헤이즈를 실현할 수 있다. 그리고, 무기 재료를 사용함으로써 수지 성분 및 광확산성 미립자의 상용성의 차가 커지기 때문에, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역 (후술) 을 형성할 수 있다. 결과적으로 후방 산란을 방지할 수 있어, 편광 해소를 작게 할 수 있다. 또, 본 명세서에서는 이하, 「무기 초미립자 성분」을 간단히 「초미립자 성분」이라고 한다.

상기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경은, 바람직하게는 100 ㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 75 ㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 50 ㎚ 이하이다. 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경의 하한은, 바람직하게는 5 ㎚ 이다. 이와 같이, 광의 파장보다 충분히 작은 평균 입경의 초미립자 성분을 사용함으로써, 초미립자 성분과 수지 성분 사이에 기하 광학적인 반사, 굴절, 산란이 일어나지 않고, 나아가 입경이 작을수록 입자의 복굴절의 영향이 작아, 위상차가 발생하기 어렵기 때문에, 편광 해소를 억제할 수 있다. 그리고 광학적으로 균일한 매트릭스를 얻을 수 있어, 그 결과 광학적으로 균일한 광확산 소자를 얻을 수 있다. 이에 더하여, 100 ㎚ 이하의 초미립자 성분은 주변의 폴리머의 배향을 양호하게 완화하는 작용이 있으므로, 매트릭스로서 폴리머를 사용하는 경우에, 폴리머 제막시 (매트릭스 형성시) 의 응력에서 기인하는 위상차 (면내 위상차, 두께 방향 위상차) 의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 위상차에서 기인하는 편광 해소를 억제할 수 있다. 또, 초미립자 성분의 상세에 관해서는, 후술하는 A-2-2 항에서 설명한다.

본 실시형태의 광확산 소자에 있어서는, 바람직하게는 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역이 형성되어 있다. 따라서, 매트릭스는, 광확산성 미립자의 계면 근방의 굴절률 변조 영역과, 당해 굴절률 변조 영역의 외측 (광확산성 미립자로부터 떨어진 측) 의 굴절률 일정 영역을 갖는다. 바람직하게는, 매트릭스에 있어서의 굴절률 변조 영역 이외의 부분은 실질적으로는 굴절률 일정 영역이다. 본 명세서에 있어서 「매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방」이란, 광확산성 미립자 표면, 표면 부근의 외부 및 표면 부근의 내부를 포함한다. 굴절률 변조 영역에서는, 굴절률은 실질적으로 연속적으로 변화한다. 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하는 굴절률 변조 영역을 형성함으로써, 후방 산란을 억제하여 편광 해소를 억제할 수 있는 것에 추가해서, 광확산성 미립자 및 초미립자 성분의 구성 재료 그리고 초미립자 성분의 농도에 의한 효과와의 상승 (相乘) 효과에 의해 편광 해소도를 매우 작게 할 수 있다. 본 명세서에 있어서 「굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화한다」란, 굴절률 변조 영역에 있어서 적어도 광확산성 미립자 표면에서 굴절률 일정 영역까지 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하기만 하면 되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어, 광확산성 미립자와 굴절률 변조 영역의 계면, 및/또는, 굴절률 변조 영역과 굴절률 일정 영역의 계면에 있어서 소정 범위 내 (예를 들어, 굴절률차가 0.05 이하) 의 굴절률 갭이 존재하여도, 당해 갭은 허용될 수 있다. 또, 후방 산란과 편광 해소의 관계에 관해서는 후술한다.

도 1a 는 본 실시형태에 의한 광확산 소자의 개략 단면도이고, 도 1b 는 도 1a 의 광확산 소자의 광확산 미립자 근방을 확대하여 설명하는 모식도이다. 상기한 바와 같이, 매트릭스는, 바람직하게는 수지 성분 및 초미립자 성분을 함유한다. 도 1a 의 광확산 소자 (100) 는, 수지 성분 (11) 및 초미립자 성분 (12) 을 함유하는 매트릭스 (10) 와, 매트릭스 (10) 중에 분산된 광확산성 미립자 (20) 를 갖는다. 도 1a 에 있어서, 광확산성 미립자 (20) 의 표면 근방 외부에 굴절률 변조 영역 (30) 이 형성되어 있다. 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서는, 상기한 바와 같이 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화한다.

광확산 소자 (100) 는, 바람직하게는 하기 식 (2) 및 (3) 을 만족한다 :

Δn ≥ 0.08 … (2)

0.0006 ≤ Δn/L … (3)

여기서, Δn 은 매트릭스의 평균 굴절률 (n_M) 과 광확산성 미립자의 굴절률 (n_P) 의 차의 절대값 |n_M－n_P| 이고, L 은 굴절률 변조 영역의 평균 두께이다. 매트릭스의 평균 굴절률 (n_M) 은, 수지 성분의 굴절률과 초미립자 성분의 굴절률의 가중 평균이다. Δn 은 바람직하게는 0.10 이상이다. Δn 의 상한은 바람직하게는 0.20 이다. Δn 이 0.10 미만이면, 헤이즈가 90 ％ 이하가 되는 경우가 많고, 그 결과 액정 표시 장치에 조합해 넣은 경우에 광원으로부터의 광을 충분히 확산시킬 수 없어, 시야각이 좁아질 우려가 있다. Δn 이 0.20 을 초과하면 후방 산란이 증대되고, 결과적으로 편광 해소를 방지할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 매트릭스의 수지 성분 및 초미립자 성분의 선택이 곤란해지는 경우가 있다. 더욱 바람직하게는, n_M ＞ n_P 이다. Δn/L (㎚^-1) 은, 바람직하게는 0.00075 ∼ 0.01 이다. 이러한 Δn/L 을 실현할 수 있는 굴절률 변조 영역의 평균 두께 (L) 는, 바람직하게는 5 ㎚ ∼ 500 ㎚, 보다 바람직하게는 12 ㎚ ∼ 400 ㎚, 더욱 바람직하게는 15 ㎚ ∼ 300 ㎚ 이다. 평균 두께 (L) 이 5 ㎚ 미만이면, 후방 산란이 커지는 경우가 있다. 평균 두께 (L) 이 500 ㎚ 를 초과하면, 확산성이 불충분해지는 경우가 있다. 본 실시형태의 광확산 소자에서는, 굴절률 변조 영역의 평균 두께 (L) 가 매우 얇음에도 불구하고, Δn 이 큰 (즉, Δn/L 이 각별히 큰) 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다. 나아가, 상기한 바와 같이, 본 실시형태의 광확산 소자에서는, 굴절률 변조 영역에 있어서 굴절률을 실질적으로 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이들의 상승적인 작용에 의해, 본 실시형태에 따르면, 강한 광확산성을 가지며 또한 후방 산란이 억제되어, 편광 해소도가 작은 박막의 광확산 소자를 실현할 수 있다.

상기한 바와 같이, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서는, 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화한다. 바람직하게는 이에 추가하여, 상기 굴절률 변조 영역의 최외부의 굴절률과 상기 굴절률 일정 영역의 굴절률이 실질적으로 동일하다. 바꿔 말하면, 본 발명의 광확산 소자에 있어서는, 굴절률 변조 영역에서부터 굴절률 일정 영역에 걸쳐서 굴절률이 연속적으로 변화하고, 바람직하게는 광확산성 미립자에서부터 굴절률 일정 영역에 걸쳐서 굴절률이 연속적으로 변화한다 (도 2). 바람직하게는, 당해 굴절률 변화는 도 2 에 나타내는 바와 같이 매끄럽다. 즉, 굴절률 변조 영역과 굴절률 일정 영역의 경계에 있어서, 굴절률 변화 곡선에 접선을 그을 수 있는 형상으로 변화한다. 바람직하게는, 굴절률 변조 영역에 있어서, 굴절률 변화의 구배는 상기 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 커진다. 본 실시형태의 광확산 소자에서는, 상기한 바와 같이 광확산성 미립자 및 초미립자 성분의 구성 재료 그리고 매트릭스 중의 초미립자 성분의 농도를 적절히 선택하고, 나아가 매트릭스의 수지 성분을 적절히 선택함으로써, 실질적으로 연속적인 굴절률 변화를 실현할 수 있다. 상기한 바와 같이 급준하고 (Δn/L 이 매우 크고), 또 이러한 실질적으로 연속적인 굴절률 변화를 실현한 것이 본 발명의 특징의 하나이다. 그 결과, 매트릭스 (10) (실질적으로는, 굴절률 일정 영역) 와 광확산성 미립자 (20) 의 굴절률차를 크게 하여도 매트릭스 (10) 와 광확산성 미립자 (20) 의 계면의 반사를 억제할 수 있기 때문에, 결과적으로 후방 산란을 억제할 수 있어, 편광 해소도를 작게 할 수 있다. 그리고, 굴절률 일정 영역에서는, 광확산성 미립자 (20) 와는 굴절률이 크게 상이한 초미립자 성분 (12) 의 중량 농도가 상대적으로 높아지기 때문에, 매트릭스 (10) (실질적으로는 굴절률 일정 영역) 와 광확산성 미립자 (20) 의 굴절률차를 크게 할 수 있다. 그 결과, 박막이라도 높은 헤이즈 (강한 광확산성) 을 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 광확산 소자에 있어서는, 굴절률차를 크게 하여 고헤이즈를 실현하면서, 후방 산란을 현저히 억제하여, 편광 해소도를 작게 할 수 있다. 한편, 굴절률 변조 영역이 형성되지 않은 종래의 광확산 소자에 의하면, 굴절률차를 크게 함으로써 강한 광확산성 (고헤이즈값) 을 부여하고자 하면, 계면에서의 굴절률의 갭을 해소할 수 없다. 그 결과, 광확산성 미립자와 매트릭스의 계면에서의 반사에 의한 후방 산란이 커져 버리기 때문에, 외광의 존재하에서 흑색 표시가 충분히 검게 되지 않는 (이른바 흑색이 겉도는) 경우가 많다. 또, 광확산성 미립자와 매트릭스의 계면에서의 반사에 의해, 편광 해소의 문제도 발생하는 경우가 많다. 본 실시형태의 광확산 소자에 있어서는, Δn/L 이 매우 크고 또한 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하는 굴절률 변조 영역을 형성함으로써 상기 종래 기술의 문제를 해결하여, 강한 광확산성을 가지며 또한 후방 산란이 억제되어, 편광 해소도가 작은 박막의 광확산 소자를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 상기 광확산 소자 (100) 는 식 (4) 를 만족한다 :

0.01 ≤ L/r_P ≤ 0.2 … (4)

여기서, r_P 는 상기 광확산성 미립자의 반경이다. L/r_P 는, 보다 바람직하게는 0.02 ∼ 0.15 이다. 본 실시형태의 광확산 소자에 있어서는, 상기한 바와 같이 굴절률 변조 영역의 평균 두께 (L) 를 매우 얇게 할 수 있기 때문에, L/r_P 를 매우 작게 할 수 있다. 그 결과, 상기 광확산성 미립자의 산란능을 충분히 유지하면서, 후방 산란을 양호하게 억제할 수 있다. 따라서, 박막이라도 높은 헤이즈 (강한 광확산성) 을 실현할 수 있다. 그리고, 후방 산란을 억제함으로써, 결과적으로 편광 해소도를 작게 할 수 있다.

상기 굴절률 변조 영역 (30) 의 두께 (굴절률 변조 영역 최내부에서 굴절률 변조 영역 최외부까지의 거리) 는 일정해도 되고 (즉, 굴절률 변조 영역이 광확산성 미립자의 주위에 동심구상으로 퍼져 있어도 되고), 광확산성 미립자 표면의 위치에 따라 두께가 상이해도 된다 (예를 들어, 별사탕의 외곽 형상과 같이 되어 있어도 된다). 바람직하게는, 굴절률 변조 영역 (30) 의 두께는 광확산성 미립자 표면의 위치에 따라서 상이하다. 이러한 구성이면, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서, 굴절률을 보다 매끄럽게 연속적으로 변화시킬 수 있다. 상기 평균 두께 (L) 는 굴절률 변조 영역 (30) 의 두께가 광확산성 미립자 표면의 위치에 따라 상이한 경우의 평균 두께이고, 두께가 일정한 경우에는 그 두께이다.

상기한 바와 같이 매트릭스 (10) 는, 바람직하게는 수지 성분 (11) 및 초미립자 성분 (12) 을 함유한다. 초미립자 성분 (12) 은, 매트릭스 (10) (실질적으로는 수지 성분 (11)) 중에 분산되어 있다. 바람직하게는 상기 굴절률 변조 영역 (30) 은, 매트릭스 (10) 중의 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도의 실질적인 구배에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서는, 광확산성 미립자 (20) 로부터 멀어짐에 따라서 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도 (대표적으로는, 중량 농도로 규정된다) 가 높아진다 (필연적으로, 수지 성분 (11) 의 중량 농도가 낮아진다). 바꿔 말하면, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서의 광확산성 미립자 (20) 의 최근접 영역에는 초미립자 성분 (12) 이 상대적으로 저농도로 분산되어 있고, 광확산성 미립자 (20) 로부터 멀어짐에 따라서 초미립자 성분 (12) 의 농도가 증대된다. 예를 들어, 투과형 전자 현미경 (TEM) 화상에 의한 매트릭스 (10) 중의 초미립자 성분 (12) 의 면적 비율은, 광확산성 미립자 (20) 에 근접하는 측에서는 작고, 매트릭스 (10) 에 근접하는 측에서는 커, 당해 면적 비율은 광확산성 미립자측에서 매트릭스측 (굴절률 일정 영역측) 으로 실질적인 구배를 형성하면서 변화한다. 그 대표적인 분산 상태를 나타내는 TEM 화상을 도 3 에 나타낸다. 본 명세서에 있어서, 「투과형 전자 현미경 화상에 의한 매트릭스 중의 초미립자 성분의 면적 비율」이란, 광확산성 미립자의 직경을 포함하는 단면의 투과형 전자 현미경 화상에 있어서, 소정 범위 (소정 면적) 의 매트릭스에서 차지하는 초미립자 성분의 면적 비율을 말한다. 당해 면적 비율은, 초미립자 성분의 3 차원적인 분산 농도 (실제의 분산 농도) 에 대응한다. 예를 들어, 상기한 바와 같은 면적 비율이면, 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도는, 그 농도 변화의 구배가 광확산성 미립자 (20) 에 근접하는 측에서는 작고, 굴절률 일정 영역에 근접하는 측에서는 커, 광확산 미립자측에서 굴절률 일정 영역측으로 실질적인 구배를 형성하면서 변화한다. 바꿔 말하면, 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도는, 그 농도 변화의 구배가 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 커진다. 당해 초미립자 성분의 면적 비율은, 임의의 적절한 화상 해석 소프트에 의해 구할 수 있다. 본 실시형태의 광확산 소자에 있어서는, 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도의 실질적인 구배를 이용하여 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역 (30) 을 형성할 수 있기 때문에, 간편한 수순 이용 및 저비용으로 광확산 소자를 제조할 수 있다. 그리고, 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배를 이용하여 굴절률 변조 영역을 형성함으로써, 굴절률 변조 영역 (30) 과 굴절률 일정 영역의 경계에 있어서 굴절률을 매끄럽게 변화시킬 수 있다. 또, 수지 성분 및 광확산성 미립자와 굴절률이 크게 상이한 초미립자 성분을 사용함으로써, 광확산성 미립자와 매트릭스 (실질적으로는, 굴절률 일정 영역) 의 굴절률차를 크게, 또한 굴절률 변조 영역의 굴절률 구배를 급준하게 할 수 있다.

상기 굴절률 변조 영역 (실질적으로는, 상기한 바와 같은 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배) 은, 매트릭스의 수지 성분 및 초미립자 성분 그리고 광확산성 미립자의 구성 재료, 및 화학적 및 열역학적 특성을 적절히 선택함으로써 형성할 수 있다. 즉, 수지 성분 및 광확산성 미립자를 유기 화합물끼리로 구성하고, 나아가 광확산성 미립자를 비정성 재료로 구성하며, 초미립자 성분을 무기 화합물로 구성함으로써, 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다. 또한, 수지 성분 및 광확산성 미립자를 상용성이 높은 재료끼리로 구성하는 것이 바람직하다. 굴절률 변조 영역의 두께 및 굴절률 구배는, 매트릭스의 수지 성분 및 초미립자 성분 그리고 광확산성 미립자의 화학적 및 열역학적 특성을 조정함으로써 제어할 수 있다. 본 실시형태의 광확산 소자에 있어서는, 매트릭스 중의 초미립자 성분의 분산 농도를 크게 함으로써 초미립자 성분끼리의 전기적인 반발이 커지고, 결과적으로 광확산 미립자 근방까지 초미립자 성분이 존재하게 되어, 굴절률 변조 영역에 있어서 급준한 굴절률 구배를 형성할 수 있다 (굴절률 변조 영역의 두께가 작아진다).

본 실시형태의 광확산 소자 (100) 에 있어서는, 바람직하게는 n_M ＞ n_P 이다. 도 4(a) 및 도 4(b) 에 비교하여 나타내는 바와 같이, n_M ＞ n_P 인 경우에는, n_M ＜ n_P 인 경우와 비교하여 굴절률 변조 영역의 굴절률 구배가 급준하더라도 후방 산란을 보다 양호하게 억제할 수 있다.

광확산 소자의 확산 특성은 광확산 반치각으로 나타낸다고 하면, 바람직하게는 10°∼ 150°(편측 5°∼ 75°) 이고, 보다 바람직하게는 10°∼ 100°(편측 5°∼ 50°) 이고, 더욱 바람직하게는 30°∼ 80°(편측 15°∼ 40°) 이다. 광확산 반치각이 지나치게 작으면, 비스듬한 시야각 (예를 들어 백 (白) 휘도) 이 좁아지는 경우가 있다. 광확산 반치각이 지나치게 크면, 후방 산란이 커지는 경우가 있다.

광확산 소자의 후방 산란율은 바람직하게는 1 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.7 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ％ 이하이다. 본 발명의 광확산 소자에 있어서는 후방 산란율을 1 ％ 이하로 작게 할 수 있기 때문에, 편광 해소도를 작게 할 수 있다. 후방 산란이 작으면 편광 해소도를 작게 할 수 있는 이유에 관해서 간단히 설명한다. (1) 후방 산란에 의해 입사광의 진행 방향이 크게 변해 버리기 때문에, 입사광과 산란광의 편광의 축이 어긋나게 된다. 또한, 후방 산란이 크면, 후방 산란이 다시 후방 산란되고, 결과적으로 그 광은 전방으로 산란된다. 이러한 전방 산란광의 편광의 축은 더이상 입사광의 편광의 축과는 일치하지 않는다. (2) 도 5 에 나타내는 바와 같이, 후방 산란이 큰 광확산 소자는, 광확산성 미립자와 매트릭스의 계면에서의 굴절률차가 크기 때문에, 당해 계면에서의 반사도 크다. 이 때, 계면에 입사된 광은 S 편광 성분과 P 편광 성분으로 편광 분리되어고, 특히 비스듬한 광은 편광 분리되기 쉽다. 또한, 입사된 광 중 계면에서 반사되는 광은, 광확산성 미립자 표면에 대하여 S 편광 성분을 많이 포함한다. 나아가서는, 입사각이 브루스터각 (Brewster's angle) 인 경우에는, 완전히 S 편광 성분만이 반사된다. 광확산성 미립자는 많은 경우 구면인 점에서 여러 가지 방향의 반사 계면을 갖는다. 따라서, 계면에서 반사된 광의 편광의 축은 여러 가지 방향을 갖게 되고, 반사광의 양에 따라서 입사의 편광을 어지럽혀 버린다. 이러한 (1) 및 (2) 의 현상에 대해, 본 발명에 의하면, 광확산성 미립자와 매트릭스의 사이에서 굴절률을 실질적으로 연속적으로 변화시킴으로써 계면 반사를 작게 할 수 있기 때문에, 후방 산란을 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 상기한 편광 분리도 억제할 수 있으므로, 편광 해소를 작게 할 수 있다.

광확산 소자의 면내 위상차 (Re) 는 작으면 작을수록 바람직하며, 바람직하게는 5 ㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 3 ㎚ 이하이다. 면내 위상차 (Re) 가 작으면, 비스듬한 산란광이 광확산 소자를 통과하여도 편광 상태의 변화를 작게 할 수 있기 때문에, 편광 해소를 작게 할 수 있다. 또, 면내 위상차 (Re) 는, 23 ℃ 에 있어서의 파장 590 ㎚ 의 광으로 측정한 필름 면내의 위상차값을 말하고, 이하의 식에서 구할 수 있다.

Re = (nx－ny)×d

여기서, nx 는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향 (즉, 지상축 방향) 의 굴절률이고, ny 는 면내에서 지상축에 수직인 방향의 굴절률이고, d 는 측정되는 필름 (여기서는 광확산 소자) 의 두께 (㎚) 이다.

광확산 소자의 두께는, 목적이나 원하는 확산 특성에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 구체적으로는, 상기 광확산 소자의 두께는 바람직하게는 4 ㎛ ∼ 50 ㎛, 보다 바람직하게는 4 ㎛ ∼ 20 ㎛ 이다. 본 발명에 의하면, 이와 같이 매우 얇은 두께임에도 불구하고 상기한 바와 같은 매우 높은 헤이즈를 갖는 광확산 소자가 얻어질 수 있다. 그리고, 이러한 얇은 두께이면 구부려도 쪼개지거나 하지 않고, 롤 형상으로의 보관이 가능해진다. 추가로, 후술하는 바와 같이 본 발명의 광확산 소자는 도공에 의해 형성될 수 있기 때문에, 예를 들어, 광확산 소자의 제조와 편광판으로의 첩합 (貼合) 을 이른바 롤-투-롤로 연속적으로 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명의 광확산 소자는 광확산 소자 자체의 생산성이 종래의 광확산 소자와 비교하여 각별히 우수하고, 또한 편광판과 같은 다른 광학 부재와의 첩합의 제조 효율도 매우 높다. 또, 롤-투-롤이란, 장척 (長尺) 의 필름끼리를 롤 반송하면서, 그 길이 방향을 고르게 맞춰 연속적으로 첩합하는 방법을 말한다.

광확산 소자의 두께 (T) 와 광확산성 미립자의 평균 입경 (d_p) 의 비 (T/d_p) 는 바람직하게는 10 이하이고, 보다 바람직하게는 5 이하이다. T/d_p가 10 을 초과하면 다중 산란이 지나치게 많아져, 편광 해소도가 커지는 경우가 많다. 본 발명에 의하면, 광확산 소자의 두께를 매우 얇게 할 수 있기 때문에, T/d_p를 작게 할 수 있다. 그 결과, 적절한 다중 산란에 의해 강한 광확산성을 유지하면서, 편광 해소를 억제할 수 있다.

본 발명의 광확산 소자는, 단독으로 필름상 또는 판상 부재로서 제공해도 되고, 임의의 적절한 기재나 편광판에 첩부하여 복합 부재로서 제공해도 된다. 또, 광확산 소자 위에 반사 방지층이 적층되어도 된다.

A-2. 매트릭스

상기한 바와 같이, 매트릭스 (10) 는 바람직하게는 수지 성분 (11) 및 초미립자 성분 (12) 을 함유한다. 상기한 바와 같이, 그리고 도 1a 및 도 1b 에 나타내는 바와 같이, 초미립자 성분 (12) 은 매트릭스 (10) 와 광확산성 미립자 (20) 의 계면 근방에 굴절률 변조 영역 (30) 을 형성하도록 하여, 수지 성분 (11) 에 분산되어 있다.

A-2-1. 수지 성분

수지 성분 (11) 은, 상기 굴절률 변조 영역이 형성되는 한도 내에서 임의의 적절한 재료로 구성된다. 바람직하게는, 상기한 바와 같이 수지 성분 (11) 은 광확산성 미립자와 화학 구조나 특성이 유사한 화합물로서 또한 초미립자 성분과는 화학 구조나 특성이 유사하지 않은 화합물로 구성된다. 이로써, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방 (광확산성 미립자의 표면 근방) 에 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 수지 성분 (11) 은 광확산성 미립자와 상용성이 높은 화합물로 구성된다. 이로써, 원하는 굴절률 구배를 갖는 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다.

상기 수지 성분은 바람직하게는 유기 화합물로 구성되고, 보다 바람직하게는 전리선 경화형 수지로 구성된다. 전리선 경화형 수지는 도막의 경도가 우수하기 때문에, 후술하는 초미립자 성분의 약점인 기계 강도를 보충하기 쉽다. 전리선으로는, 예를 들어 자외선, 가시광, 적외선, 전자선을 들 수 있다. 바람직하게는 자외선이고, 따라서, 수지 성분은 특히 바람직하게는 자외선 경화형 수지로 구성된다. 자외선 경화형 수지로는, 예를 들어 아크릴레이트 수지 (에폭시아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 아크릴아크릴레이트, 에테르아크릴레이트) 등의 라디칼 중합형 모노머 혹은 올리고머로 형성되는 수지를 들 수 있다. 아크릴레이트 수지를 구성하는 모노머 성분 (전구체) 의 분자량은, 바람직하게는 200 ∼ 700 이다. 아크릴레이트 수지를 구성하는 모노머 성분 (전구체) 의 구체예로는, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 (PETA : 분자량 298), 네오펜틸글리콜디아크릴레이트 (NPGDA : 분자량 212), 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (DPHA : 분자량 632), 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트 (DPPA : 분자량 578), 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (TMPTA : 분자량 296) 를 들 수 있다. 전구체에는 필요에 따라서 개시제를 첨가해도 된다. 개시제로는, 예를 들어 UV 라디칼 발생제 (BASF 재팬사 제조 이르가큐어 907, 동 127, 동 192 등), 과산화벤조일을 들 수 있다. 상기 수지 성분은, 상기 전리선 경화형 수지 이외에 다른 수지 성분을 함유하고 있어도 된다. 다른 수지 성분은 전리선 경화형 수지이어도 되고, 열경화성 수지이어도 되며, 열가소성 수지이어도 된다. 다른 수지 성분의 대표예로는, 지방족계 (예를 들어, 폴리올레핀) 수지, 우레탄계 수지를 들 수 있다. 다른 수지 성분을 사용하는 경우, 그 종류나 배합량은. 상기 굴절률 변조 영역이 양호하게 형성되도록 조정된다.

상기 수지 성분은, 대표적으로는 하기 식 (5) 를 만족한다 :

｜n_P－n_A｜＜｜n_P－n_B｜ … (5)

식 (5) 중, n_A 는 매트릭스의 수지 성분의 굴절률을 나타내고, n_B 는 매트릭스의 초미립자 성분의 굴절률을 나타내며, n_P 는 광확산성 미립자의 굴절률을 나타낸다. 또한, 수지 성분은 하기 식 (6) 도 만족시킬 수 있다 :

｜n_P－n_A｜＜｜n_A－n_B｜ … (6)

상기 수지 성분의 굴절률은, 바람직하게는 1.40 ∼ 1.60 이다.

상기 수지 성분의 배합량은, 매트릭스 100 중량부에 대하여 바람직하게는 10 중량부 ∼ 80 중량부이고, 보다 바람직하게는 20 중량부 ∼ 65 중량부이다.

A-2-2. 초미립자 성분

초미립자 성분 (12) 은, 상기한 바와 같이 무기 화합물로 구성된다. 바람직한 무기 화합물로는, 예를 들어 금속 산화물, 금속 불화물을 들 수 있다. 금속 산화물의 구체예로는, 산화지르코늄 (지르코니아) (굴절률 : 2.19), 산화알루미늄 (굴절률 : 1.56 ∼ 2.62), 산화티탄 (굴절률 : 2.49 ∼ 2.74), 산화규소 (굴절률 : 1.25 ∼ 1.46) 를 들 수 있다. 금속 불화물의 구체예로는, 불화마그네슘 (굴절률 : 1.37), 불화칼슘 (굴절률 : 1.40 ∼ 1.43) 을 들 수 있다. 이들 금속 산화물 및 금속 불화물은, 광의 흡수가 적을 뿐 아니라 전리선 경화형 수지나 열가소성 수지 등의 유기 화합물에서는 발현이 어려운 굴절률을 갖고 있기 때문에, 광확산성 미립자와의 계면으로부터 멀어짐에 따라서 초미립자 성분의 중량 농도가 상대적으로 높아짐으로써, 굴절률을 크게 변조시킬 수 있다. 광확산성 미립자와 매트릭스의 굴절률차를 크게 함으로써, 박막이라도 높은 헤이즈를 실현할 수 있으며, 또한 굴절률 변조 영역이 형성되기 때문에 후방 산란 방지 및 편광 해소 억제의 효과도 크다. 특히 바람직한 무기 화합물은 산화지르코늄이다.

상기 초미립자 성분도 또한, 상기 식 (5) 및 (6) 을 만족할 수 있다. 상기 초미립자 성분의 굴절률은 바람직하게는 1.40 이하 또는 1.60 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.40 이하 또는 1.70 ∼ 2.80 이고, 특히 바람직하게는 1.40 이하 또는 2.00 ∼ 2.80 이다. 굴절률이 1.40 을 초과 또는 1.60 미만이면, 광확산성 미립자와 매트릭스의 굴절률차가 불충분해져, 광확산 소자가 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템을 채용하는 액정 표시 장치에 사용된 경우에, 콜리메이트 백라이트로부터의 광을 충분히 확산시킬 수 없어 시야각이 좁아질 우려가 있다.

상기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경은, 형성되는 굴절률 변조 영역의 평균 두께 (L) 와 비교하여 작은 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 평균 1 차 입자경은, 평균 두께 (L) 에 대하여 바람직하게는 1/50 ∼ 1/2, 보다 바람직하게는 1/25 ∼ 1/3 이다. 평균 1 차 입자경이 평균 두께 (L) 에 대하여 1/2 을 초과하면, 굴절률 변조 영역에 있어서의 굴절률 변화가 실질적으로 연속적이지 않게 되는 경우가 있다. 그 결과, 후방 산란이 증대되고, 결과적으로 편광 해소를 작게 할 수 없는 경우가 있다. 1/50 미만인 경우, 굴절률 변조 영역의 형성이 곤란해지는 경우가 있다. 초미립자 성분은 2 차 응집되어 있어도 되며, 그 경우의 평균 입자경 (응집체의 평균 입자경) 은, 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 100 ㎚ 이고, 보다 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 80 ㎚ 이다.

상기 초미립자 성분은, 상기 수지 성분과의 분산성이 양호한 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서 「분산성이 양호」란, 상기 수지 성분과 초미립자 성분과 (필요에 따라서 소량의 UV 개시제와) 휘발 용제를 혼합하여 얻어진 도공액을 도포하고, 용제를 건조 제거하여 얻어진 도막이 투명한 것을 말한다.

바람직하게는, 상기 초미립자 성분은 표면 개질이 이루어져 있다. 표면 개질을 실시함으로써, 초미립자 성분을 수지 성분 중에 양호하게 분산시킬 수 있으며, 또한 상기 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다. 표면 개질 수단으로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한도 내에서 임의의 적절한 수단이 채용될 수 있다. 대표적으로는, 표면 개질은, 초미립자 성분의 표면에 표면 개질제를 도포하여 표면 개질제층을 형성함으로써 실시된다. 바람직한 표면 개질제의 구체예로는, 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제 등의 커플링제, 지방산계 계면 활성제 등의 계면 활성제를 들 수 있다. 이와 같은 표면 개질제를 사용함으로써, 수지 성분과 초미립자 성분의 젖음성을 향상시키고 수지 성분과 초미립자 성분의 계면을 안정화시켜, 초미립자 성분을 수지 성분 중에 양호하게 분산시키면서, 또한 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다.

상기 초미립자 성분의 배합량은, 매트릭스 100 중량부에 대하여 바람직하게는 15 중량부 ∼ 80 중량부이고, 보다 바람직하게는 20 중량부 ∼ 70 중량부이다.

A-3. 광확산성 미립자

광확산성 미립자 (20) 는 상기한 바와 같이 비정성 재료로 구성된다. 바람직하게는, 광확산성 미립자는 상기 굴절률 변조 영역이 양호하게 형성될 수 있는 임의의 적절한 재료로 구성되고, 더욱 바람직하게는, 상기 매트릭스의 수지 성분과 화학 구조나 특성이 유사한 화합물로 구성된다. 예를 들어, 매트릭스의 수지 성분을 구성하는 전리선 경화형 수지가 아크릴레이트계 수지인 경우에는, 광확산성 미립자도 또한 아크릴레이트계 수지로 구성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 매트릭스의 수지 성분을 구성하는 아크릴레이트계 수지의 모노머 성분이 예를 들어 상기한 바와 같은 PETA, NPGDA, DPHA, DPPA 및/또는 TMPTA 인 경우에는, 광확산성 미립자를 구성하는 아크릴레이트계 수지는, 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리메틸아크릴레이트 (PMA), 및 이들의 공중합체, 그리고 그들의 가교물이다. PMMA 및 PMA 의 공중합 성분으로는 폴리우레탄, 폴리스티렌 (PSt), 멜라민 수지를 들 수 있다. 특히 바람직하게는, 광확산성 미립자는 PMMA 로 구성된다. 매트릭스의 수지 성분 및 초미립자 성분과의 굴절률이나 열역학적 특성의 관계가 적절하기 때문이다. 또한 바람직하게는, 광확산성 미립자는 가교 구조 (3 차원 망목 (網目) 구조) 를 갖는다. 가교 구조의 조밀 (가교도) 을 조정함으로써, 광확산성 미립자 표면에 있어서 미립자를 구성하는 폴리머 분자의 자유도를 제어할 수 있기 때문에, 초미립자 성분의 분산 상태를 제어할 수 있고, 결과적으로 원하는 굴절률 구배를 갖는 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 도공액을 도포할 때의 광확산성 미립자의 수지 성분 전구체 (용매를 함유하고 있어도 된다) 에 대한 팽윤도는 바람직하게는 100 ％ ∼ 200 ％ 이다. 여기서, 「팽윤도」란 가교도의 지표로, 팽윤 전의 입자의 평균 입경에 대한 팽윤 상태의 입자의 평균 입경의 비율을 말한다.

상기 광확산성 미립자는, 평균 입경이 바람직하게는 1.0 ㎛ ∼ 5.0 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 1.0 ㎛ ∼ 4.0 ㎛ 이다. 이러한 평균 입경이면, 상기 T/d_p를 원하는 범위로 할 수 있다.

광확산성 미립자의 중량 평균 입경 분포의 표준 편차는 바람직하게는 1.0 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다. 중량 평균 입경에 대하여 입경이 작은 광확산성 미립자가 다수 혼재되어 있으면, 확산성이 지나치게 증대되어 후방 산란을 양호하게 억제할 수 없는 경우가 있다. 중량 평균 입경에 대하여 입경이 큰 광확산성 미립자가 다수 혼재되어 있으면, 광확산 소자의 두께 방향으로 복수 배열할 수 없어, 다중 확산이 얻어지지 않는 경우가 있고, 그 결과 광확산성이 불충분해지는 경우가 있다.

상기 광확산성 미립자의 형상으로는, 목적에 따라서 임의의 적절한 형상이 채용될 수 있다. 구체예로는, 진구상 (眞球狀), 인편상, 판상, 타원구상, 부정형을 들 수 있다. 다수의 경우, 상기 광확산성 미립자로서 진구상 미립자가 사용될 수 있다.

상기 광확산성 미립자도 또한, 상기 식 (5) 및 (6) 을 만족할 수 있다. 상기 광확산성 미립자의 굴절률은 바람직하게는 1.30 ∼ 1.70 이고, 더욱 바람직하게는 1.40 ∼ 1.60 이다.

상기 광확산성 미립자의 배합량은, 매트릭스 100 중량부에 대하여 바람직하게는 10 중량부 ∼ 100 중량부이고, 보다 바람직하게는 10 중량부 ∼ 40 중량부, 더욱 바람직하게는 10 중량부 ∼ 35 중량부이다. 예를 들어 이러한 배합량으로 상기 바람직한 범위의 평균 입경을 갖는 광확산성 미립자를 함유시킴으로써, 매우 우수한 광확산성을 갖는 광확산 소자가 얻어질 수 있다.

A-4. 광확산 소자의 제조 방법

본 실시형태의 광확산 소자의 제조 방법은, 매트릭스의 수지 성분 또는 그 전구체와 초미립자 성분과 광확산성 미립자를 휘발성 용제 중에 용해 또는 분산시킨 도공액을 기재에 도포하는 공정 (공정 A 라고 한다) 과, 그 기재에 도포된 도공액을 건조시키는 공정 (공정 B 라고 한다) 을 포함한다.

(공정 A)

수지 성분 또는 그 전구체, 초미립자 성분, 및 광확산성 미립자에 대해서는 각각, 상기 A-2-1 항, A-2-2항 및 A-3 항에서 설명한 바와 같다. 대표적으로는, 상기 도공액은 전구체 및 휘발성 용제 중에 초미립자 성분 및 광확산성 미립자가 분산된 분산체이다. 초미립자 성분 및 광확산성 미립자를 분산시키는 수단으로는 임의의 적절한 수단 (예를 들어, 초음파 처리, 교반기에 의한 분산 처리) 가 채용될 수 있다.

상기 휘발성 용제로는, 상기 각 성분을 용해 또는 균일하게 분산시킬 수 있는 한도 내에서 임의의 적절한 용제가 채용될 수 있다. 휘발성 용제의 구체예로는, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산이소프로필, 2-부타논 (메틸에틸케톤), 메틸이소부틸케톤, 시클로펜타논, 톨루엔, 이소프로필알코올, n-부탄올, 시클로펜탄, 물을 들 수 있다.

상기 도공액은, 목적에 따라서 임의의 적절한 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 예를 들어, 초미립자 성분을 양호하게 분산시키기 위하여 분산제가 바람직하게 사용될 수 있다. 첨가제의 다른 구체예로는, 자외선 흡수제, 레벨링제, 소포제를 들 수 있다.

상기 도공액에 있어서의 상기 각 성분의 배합량은, 상기 A-2 항 ∼ A-3 항에서 설명한 바와 같다. 도공액의 고형분 농도는 바람직하게는 10 중량％ ∼ 70 중량％ 정도가 되도록 조정될 수 있다. 이와 같은 고형분 농도이면, 도공하기 용이한 점도를 갖는 도공액이 얻어질 수 있다.

상기 기재로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한도 내에서 임의의 적절한 필름이 채용될 수 있다. 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름, 폴리프로필렌 (PP) 필름, 나일론 필름, 아크릴 필름, 락톤 변성 아크릴 필름 등을 들 수 있다. 상기 기재는, 필요에 따라서 접착 용이 처리 등의 표면 개질이 이루어져 있어도 되고, 활제, 대전 방지제, 자외선 흡수제 등의 첨가제가 함유되어 있어도 된다. 당해 기재는, 후술하는 광확산 소자를 가진 편광판에 있어서, 보호층으로서 기능할 수 있는 경우가 있다.

상기 도공액의 기재에 대한 도포 방법으로는 임의의 적절한 코터를 사용한 방법이 채용될 수 있다. 코터의 구체예로는, 바 코터, 리버스 코터, 키스 코터, 그라비아 코터, 다이 코터, 콤마 코터를 들 수 있다.

(공정 B)

상기 도공액의 건조 방법으로는 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체예로는, 자연 건조, 가열 건조, 감압 건조를 들 수 있다. 바람직하게는 가열 건조이다. 가열 온도는 예를 들어 60 ℃ ∼ 150 ℃ 이고, 가열 시간은 예를 들어 30 초 ∼ 5 분이다.

(공정 C)

바람직하게는 상기 제조 방법은, 상기 도포 공정 후에 상기 전구체를 중합시키는 공정 (공정 C) 을 추가로 포함한다. 중합 방법은, 수지 성분 (따라서, 그 전구체) 의 종류에 따라서 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 예를 들어, 수지 성분이 전리선 경화형 수지인 경우에는, 전리선을 조사함으로써 전구체를 중합한다. 전리선으로서 자외선을 사용하는 경우에는, 그 적산 광량은 바람직하게는 50 mJ/㎠ ∼ 1000 mJ/㎠ 이다. 전리선의 광확산성 미립자에 대한 투과율은 바람직하게는 70 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 또한 예를 들어, 수지 성분이 열경화형 수지인 경우에는, 가열함으로써 전구체를 중합한다. 가열 온도 및 가열 시간은, 수지 성분의 종류에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 바람직하게는, 중합은 전리선을 조사함으로써 실시된다. 전리선 조사이면, 굴절률 변조 영역을 양호하게 유지한 채로 도막을 경화시킬 수 있기 때문에, 양호한 확산 특성의 광확산 소자를 제작할 수 있다. 전구체를 중합함으로써, 굴절률 변조 영역 (30) 과 굴절률 일정 영역을 갖는 매트릭스 (10) 가 형성된다.

상기 중합 공정 (공정 C) 은, 상기 건조 공정 (공정 B) 전에 실시해도 되고, 공정 B 후에 실시해도 된다.

이상과 같이 하여, 기재 상에 도 1a 및 도 1b 에 나타낸 것과 같은 광확산 소자가 형성된다.

본 실시형태의 광확산 소자의 제조 방법이 상기 공정 A ∼ 공정 C 에 추가하여, 임의의 적절한 시점에서 임의의 적절한 공정, 처리 및/또는 조작을 포함할 수 있음은 말할 필요도 없다. 그와 같은 공정 등의 종류 및 그와 같은 공정 등이 실시되는 시점은, 목적에 따라서 적절히 설정될 수 있다.

이상과 같이 하여, 상기 A-1 항 ∼ A-3 항에서 설명한 광확산 소자가 기재 상에 형성된다.

A-5. 다른 실시형태

도 6 은, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 광확산 소자의 개략 단면도이다. 도 6 의 광확산 소자 (100') 는, 매트릭스 (10) 와, 매트릭스 (10) 중에 분산된 광확산성 미립자 (20) 를 갖는다. 광확산성 미립자 (20) 는 중심부에서 외측을 향하여 굴절률이 변화하는 굴절률 경사 입자 (예를 들어, GRIN 미립자) 로, 굴절률 경사 부분이 굴절률 변조 영역 (30) 을 구성한다. 대표적으로는, 굴절률 경사 입자는 중심부와 당해 중심부를 덮는 표층부로 이루어지는 폴리머 입자이다. 이러한 폴리머 입자를 구성하는 폴리머의 구체예로는, 비닐계 폴리머, (메트)아크릴계 폴리머, 스티렌계 폴리머를 들 수 있다. 폴리머를 적절히 선택함으로써 굴절률 경사를 제어할 수 있다. 이러한 폴리머 입자는, 예를 들어 굴절률이 상이한 복수의 모노머를 사용하여, 그들의 공중합에 있어서, 중합이 진행됨에 따라서 모노머량을 변화시킴으로써 굴절률을 단계적으로 또는 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이러한 폴리머 입자 및 그 제조 방법의 상세는 예를 들어 일본 공개특허공보 2006-227279호에 기재되어 있으며, 그 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다. 매트릭스 (10) 는, 예를 들어 초미립자 성분을 사용하는 형태의 수지 성분에 관해서 상기 A-2-1 항에 기재한 것과 같은 수지로 구성될 수 있다. 매트릭스 (10) 는 초미립자 성분을 함유하고 있어도 되고, 함유하고 있지 않아도 된다. 본 실시형태에서는 광확산성 미립자 (20) 의 중심부가 제 1 영역을 구성하고, 매트릭스 (10) 가 제 2 영역을 구성한다. 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서는, 바람직하게는 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화한다.

본 실시형태에 관해서는, 구조의 특징적인 부분에 대해서만 간단히 설명하였다. 본 실시형태의 광확산 소자의 전체적인 특징은, 수지 성분 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스를 사용한 실시형태에 관해서 상기한 바와 동일하다.

본 발명의 광확산 소자는, 기재로부터 박리하여 단일 부재로서 사용해도 되고, 기재가 부착된 광확산 소자로서 사용해도 되며, 기재로부터 편광판 등에 전사하여 복합 부재 (예를 들어, 광확산 소자를 가진 편광판) 로서 사용해도 되고, 기재째로 편광판 등에 첩부하여 복합 부재 (예를 들어, 광확산 소자를 가진 편광판) 로서 사용해도 된다. 기재째 편광판 등에 첩부하여 복합 부재 (예를 들어, 광확산 소자를 가진 편광판) 로서 사용하는 경우에는, 당해 기재는 편광판의 보호층으로서 기능할 수 있다.

지금까지 본 발명의 특정한 실시형태를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되지는 않으며, 제 1 굴절률을 갖는 제 1 영역과 ; 제 1 영역을 포위하는 실질적으로 구각상의 굴절률 변조 영역과 ; 굴절률 변조 영역의 제 1 영역과 반대측에 위치하고, 제 2 굴절률을 갖는 제 2 영역을 갖고, 헤이즈 및 편광 해소도가 상기 소정의 범위를 만족하는 광확산 소자를 포함한다.

B. 광확산 소자를 가진 편광판

B-1. 광확산 소자를 가진 편광판의 전체 구성

도 7a 는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다. 이 광확산 소자를 가진 편광판 (200) 은, 광확산 소자 (100) 와 편광자 (110) 를 갖는다. 광확산 소자 (100) 는, 상기 A-1 항 ∼ A-5 항에 기재된 본 발명의 광확산 소자이다. 광확산 소자 (100) 는, 광확산 소자를 가진 편광판이 액정 표시 장치의 시인측에 배치된 경우에 가장 시인측이 되도록 배치되어 있다. 일 실시형태에 있어서는, 광확산 소자 (100) 의 시인측에 저반사층 또는 반사 방지 처리층 (안티리플렉션 처리층) 이 배치되어 있다 (도시 생략). 도시예에 있어서는, 광확산 소자를 가진 편광판 (200) 은, 편광자의 양측에 보호층 (120 및 130) 을 갖는다. 광확산 소자, 편광자 및 보호층은, 임의의 적절한 접착제층 또는 점착제층을 통해서 첩부되어 있다. 보호층 (120 및 130) 중 적어도 1 개는, 목적, 편광판의 구성 및 액정 표시 장치의 구성에 따라서 생략되어도 된다. 예를 들어, 광확산 소자를 형성할 때에 사용되는 기재가 보호층으로서 기능할 수 있는 경우에는, 보호층 (120) 이 생략될 수 있다. 도 7b 는, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다. 이 실시형태에서는, 보호층 (130) 대신에 위상차층 (140) 이 배치되고, 당해 위상차층 (140) 이 보호층을 겸하고 있다. 위상차층의 광학 특성 (예를 들어, 굴절률 타원체, 면내 위상차, 두께 방향 위상차) 은, 목적에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 위상차층 (140) 에 지상축이 발현되는 경우, 당해 지상축과 편광자 (110) 의 흡수축은, 일 실시형태 (예를 들어, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템의 시인측 편광판) 에 있어서는 실질적으로 직교 또는 평행하고, 다른 실시형태 (예를 들어, 3D 용 편광판) 에 있어서는 15°∼ 75°, 바람직하게는 40°∼ 50°의 각도를 규정한다.

도 7c 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다. 이 실시형태에 있어서는, 광확산 소자 (100) 는, 광확산 소자를 가진 편광판이 액정 표시 장치의 시인측에 배치된 경우에 액정 셀측 (내측) 이 되도록 배치되어 있다. 도 7d 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다. 이 실시형태에 있어서는, 광확산 소자를 편광자에 첩부한 후, 기재를 박리하여 박형화를 꾀하며, 또 보호층 (130) 대신에 위상차층 (140) 이 배치되어 있다. 또, 편의상, 기재를 박리한 광확산 소자를 광확산층 (100a) 으로 한다. 도 7e 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다. 이 실시형태에 있어서는, 위상차층 (140) 이 가장 시인측이 되도록 배치되어 있다. 이 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판은, 3D 용 편광판으로서 특히 바람직하게 사용될 수 있다.

도 7a ∼ 도 7e 에 나타낸 실시형태는, 목적에 따라서 적절히 조합할 수 있다. 또한 목적에 따라서, 광확산 소자를 가진 편광판에 있어서의 각 층의 배치 순서를 교체해도 되고, 특정한 층을 추가 또는 생략해도 된다. 예를 들어, 도 7c 의 형태에 있어서 보호층 (130) 을 생략해도 되고, 도 7d 의 형태에 있어서 광확산층 (100a) 과 위상차층 (140) 을 교체해도 되며, 또는, 위상차층 (140) 을 생략해도 되고, 도 7e 의 형태에 있어서 광확산층 (100a) 과 위상차층 (140) 을 교체해도 된다. 또한 예를 들어, 복수의 위상차층을 배치해도 된다.

본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판은, 예를 들어, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템의 시인측 편광판, 반사형 액정 표시 장치용 편광판, 3D 용 편광판 (직선 편광 출사 편광판 또는 원편광 출사 편광판) 으로서 바람직하게 사용될 수 있다.

B-2. 편광자

상기 편광자 (110) 로는, 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 등의 이색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 편광자가, 편광 이색비가 높아 특히 바람직하다. 이들 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 1 ∼ 80 ㎛ 정도이다.

폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시켜 1 축 연신한 편광자는, 예를 들어 폴리비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지함으로써 염색하고, 원래 길이의 3 ∼ 7 배로 연신함으로써 제작할 수 있다. 필요에 따라 붕산이나 황산아연, 염화아연 등을 함유하고 있어도 되고, 요오드화칼륨 등의 수용액에 침지할 수도 있다. 또한 필요에 따라서 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지하여 수세해도 된다.

폴리비닐알코올계 필름을 수세함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 실시해도 되고, 염색하면서 연신해도 되며, 또한 연신하고 나서 요오드로 염색해도 된다. 붕산이나 요오드화칼륨 등의 수용액 중이나 수욕 중에서도 연신할 수 있다.

B-3. 보호층

상기 보호층 (120 및 130) 은, 편광판의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름에 의해 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, (메타)아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, (메타)아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예를 들어 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는, 예를 들어 측사슬에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측사슬에 치환 또는 비치환의 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예를 들어 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은, 예를 들어 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.

상기 보호층 (내측 보호층) (130) 은, 광학적으로 등방성을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 내측 보호층의 두께 방향의 위상차 (Rth(550)) 는 바람직하게는 -20 ㎚ ∼ +20 ㎚, 더욱 바람직하게는 -10 ㎚ ∼ +10 ㎚, 특히 바람직하게는 -6 ㎚ ∼ +6 ㎚, 가장 바람직하게는 -3 ㎚ ∼ +3 ㎚ 이다. 내측 보호층의 면내 위상차 (Re(550)) 는 바람직하게는 0 ㎚ 이상 10 ㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 0 ㎚ 이상 6 ㎚ 이하, 특히 바람직하게는 0 ㎚ 이상 3 ㎚ 이하이다. 이와 같은 광학적으로 등방성을 갖는 보호층을 형성할 수 있는 필름의 상세는, 일본 공개특허공보 2008-180961호에 기재되어 있으며, 그 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.

B-4. 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법

도 8 을 참조하여, 본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법의 일례에 관해서 간단히 설명한다. 도 8 에 있어서, 부호 111 및 112 는 각각 편광판 및 광확산 소자/기재의 적층체를 권회하는 롤이고, 부호 122 는 반송 롤이다. 도시된 예에서는, 편광판 (보호층 (130)/편광자 (110)/보호층 (120)) 과, 광확산 소자 (100)/기재 (101) 의 적층체를 화살표 방향으로 내보내어, 각각의 길이 방향을 고르게 맞춘 상태에서 첩합한다. 그 때, 광확산 소자 (100) 와 편광판의 보호층 (120) 이 인접하도록 첩합한다. 그 후, 필요에 따라서 기재 (101) 를 박리함으로써, 도 6A 에 나타낸 것과 같은 광확산 소자를 가진 편광판 (200) 이 얻어질 수 있다. 도시하지는 않지만, 예를 들어, 편광판 (보호층 (130)/편광자 (110)) 과 광확산 소자 (100)/기재 (101) 의 적층체를, 기재 (101) 와 편광자 (110) 가 인접하도록 첩합하여, 기재가 보호층으로서 기능하는 광확산 소자를 가진 편광판을 제작할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 이른바 롤-투-롤을 채용할 수 있기 때문에, 광확산 소자를 가진 편광판을 매우 높은 제조 효율로 제조할 수 있다. 그리고 이 롤-투-롤 공정은 상기 A-4 항에 기재된 광확산 소자의 제조 공정으로부터 연속해서 실시할 수 있기 때문에, 이러한 순서를 채용하면, 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서의 평가 방법은 하기와 같다. 또한, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예에 있어서의 「부」 및 「％」는 중량 기준이다.

(1) 광확산 소자의 두께

마이크로게이지식 두께계 (미츠토요사 제조) 로 기재와 광확산 소자의 합계 두께를 측정하고, 당해 합계 두께로부터 기재의 두께를 차감하여 광확산 소자의 두께를 산출하였다.

(2) 굴절률 변조 영역

실시예 및 비교예에서 얻어진 광확산 소자와 기재의 적층체를 액체 질소로 냉각시키면서, 마이크로톰으로 0.1 ㎛ 의 두께로 슬라이스하여 측정 시료로 하였다. 투과형 전자 현미경 (TEM) 을 사용하여, 당해 측정 시료의 광확산 소자 부분의 미립자의 상태 및 당해 미립자와 매트릭스의 계면의 상태를 관찰하여, 미립자와 매트릭스의 계면이 불명료한 부분을 굴절률 변조 영역으로 인정하였다. 미립자와 매트릭스의 계면이 명료한 경우에는 굴절률 변조 영역이 형성되어 있지 않은 것으로 인정하였다.

(3) 헤이즈

JIS 7136 에서 정하는 방법에 의해, 헤이즈미터 (무라카미 색채 과학 연구소사 제조, 상품명 「HN-150」) 를 사용하여 측정하였다.

(4) 광확산 반치각

광확산 소자의 정면으로부터 레이저광을 조사하여, 확산된 광의 확산 각도에 대한 확산 휘도를 고니오포토미터로 1°간격으로 측정하고, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 레이저의 직진 투과광을 제외한 광확산 휘도의 최대값으로부터 절반의 휘도가 되는 확산 각도를 확산의 양측에서 측정하여, 당해 양측의 각도를 더한 것 (도 9 의 각도 A ＋ 각도 A') 을 광확산 반치각으로 하였다.

(5) 후방 산란율

실시예 및 비교예에서 얻어진 광확산 소자와 기재의 적층체를, 투명 점착제를 개재하여 흑색 아크릴판 (스미토모 화학사 제조, 상품명 「SUMIPEX」(등록 상표), 두께 2 ㎜) 상에 첩합하여 측정 시료로 하였다. 이 측정 시료의 적분 반사율을 분광 광도계 (히타치 계측기사 제조, 상품명 「U4100」) 로 측정하였다. 한편, 상기 광확산 소자용 도공액으로부터 미립자를 제거한 도공액을 사용하여, 기재와 투명 도공층의 적층체를 제작해서 대조 시료로 하고, 상기와 동일하게 하여 적분 반사율 (즉, 표면 반사율) 을 측정하였다. 상기 측정 시료의 적분 반사율로부터 상기 대조 시료의 적분 반사율 (표면 반사율) 을 차감함으로써, 광확산 소자의 후방 산란율을 산출하였다.

(6) 편광 해소도

편광 해소 측정 장치 (Autronic 사 제조, 상품명 ConoScope) 를 사용하여, 2 장의 동일한 편광판을 적층했을 때의 직교 투과광 휘도 (L_C) 및 평행 투과광 휘도 (L_P) 를 측정하고, L_P/L_C 로부터 편광 콘트라스트 (CR2) 를 산출하였다. 편광 콘트라스트 (CR2) 는 9200 이었다. 또, 직교 투과광 휘도 (L_C) 는, 편광판을 서로의 흡수축이 직교하도록 적층하여 측정한 정면 휘도이고, 평행 투과광 휘도 (L_P) 는, 편광판을 서로의 흡수축이 평행해지도록 적층하여 측정한 정면 휘도이다. 다음으로, 실시예 및 비교예에서 얻어진 광확산 소자를 동일한 편광판 2 장의 사이에 끼우고, 끼운 상태에서 편광판을 서로의 흡수축이 직교하도록 배치하였다. 이 적층 편광판에 수직으로 백색 평행광을 조사하면서 광확산 소자를 회전시켜, 투과광량이 가장 작은 각도에 광확산 소자를 고정시키고, 정면 휘도 (직교 투과광 휘도 (L_C)) 를 측정하였다. 또, 편광판을 서로의 흡수축이 평행해지도록 위치 관계를 변경하여, 정면 휘도 (평행 투과광 휘도 (L_P) 를 측정하였다. L_P/L_C 로부터 편광 콘트라스트 (CR1) 를 산출하였다. 마지막으로, 편광 해소도를 이하의 식 (1) 에서 구하였다.

편광 해소도 X (％) = {(1/CR1) - (1/CR2)}×100 … (1)

＜실시예 1 : 광확산 소자의 제작＞

초미립자 성분으로서의 지르코니아 나노 입자 (평균 입경 60 ㎚, 평균 1 차 입자경 10 ㎚, 굴절률 2.19) 를 62 ％ 함유하는 하드코트용 수지 (JSR 사 제조, 상품명 「오프스타 KZ6661」(MEK/MIBK 함유)) 100 부에, 수지 성분의 전구체로서의 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 (오사카 유기 화학 공업사 제조, 상품명 「비스코트 #300」, 굴절률 1.52) 의 50 ％ 메틸에틸케톤 (MEK) 용액을 11 부, 광중합 개시제 (BASF 재팬사 제조, 상품명 「이르가큐어 907」) 를 0.5 부, 레벨링제 (DIC 사 제조, 상품명 「GRANDIC PC 4100」) 를 0.5 부, 및 광확산성 미립자로서의 폴리메타크릴산메틸 (PMMA) 미립자 (세키스이 화성품 공업사 제조, 상품명 「XX-131AA」, 평균 입경 2.5 ㎛, 굴절률 1.495) 를 15 부 첨가하였다. 교반기 (아사다 철공 주식회사 제조, 상품명 「데스파 (DESPA)」) 를 사용하여 이 혼합물을 30 분간 교반해서 분산 처리를 실시하고, 상기 각 성분이 균일하게 분산된 도공액을 조제하였다. 이 도공액의 고형분 농도는 55 ％ 였다. 당해 도공액을 바코터를 사용하여 TAC 필름 (코니카 미놀타 옵토사 제조, 상품명 「KC4UY」, 두께40 ㎛) 으로 이루어지는 기재 상에 도공하고, 100 ℃ 에서 1 분간 건조 후, 적산 광량 300 mJ/㎠ 의 자외선을 조사하여, 두께 7 ㎛ 의 광확산 소자를 얻었다. 얻어진 광확산 소자에 있어서의 매트릭스의 평균 굴절률 (n_M) 과 광확산성 미립자의 굴절률 (n_P) 의 차는 0.12 (n_M ＞ n_P) 였다. 얻어진 광확산 소자를 상기 (1) ∼ (6) 의 평가에 적용시켰다. 결과를 후술하는 실시예 2 및 비교예 1 ∼ 3 의 결과와 함께 표 1 에 나타낸다.

＜실시예 2 : 광확산 소자의 제작＞

도공 두께를 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 두께 11.5 ㎛ 의 광확산 소자를 얻었다. 얻어진 광확산 소자를 실시예 1 과 동일한 평가에 적용시켰다. 결과를 상기 표 1 에 나타낸다.

＜비교예 1＞

폴리스티렌 수지 (Pressure Chemical 사 제조, 상품명 폴리스티렌 스탠다드, 분자량 30000) 85 부, 실리콘 수지 미립자 (모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조, 상품명 「토스펄 120」, 평균 입경 2.0 ㎛, 굴절률 1.43) 15 부, 및 아세트산에틸 500 부를 혼합하고, 당해 혼합물을 1 일 교반하여 도공액을 조제하였다. 당해 도공액을 와이어바를 사용하여 TAC 필름 (코니카 미놀타 옵토사 제조, 상품명 「KC4UY」, 두께 40 ㎛) 상에 도공하고, 80 ℃ 에서 5 분간 건조시켜 두께 19 ㎛ 의 광확산 소자를 얻었다. 얻어진 광확산 소자를 실시예 1 과 동일한 평가에 적용시켰다. 결과를 상기 표 1 에 나타낸다.

＜비교예 2＞

플루오렌계 아크릴레이트 모노머 (오사카 가스 케미컬사 제조, 상품명 옥솔 EA-2000, 고형분 100 ％) 25 부, PMMA 미립자 (네가미 공업사 제조, 상품명 「아트펄 J4P」, 평균 입경 2.1 ㎛, 굴절률 1.495) 2.5 부, 광중합 개시제 (BASF 재팬사 제조, 상품명 「이르가큐어 907」) 0.07 부, 및 레벨링제 (DIC 사 제조, 상품명 「GRANDIC PC 4100」) 0.6 부를 혼합하였다. 이 혼합물을 5 분간 초음파 처리하여, 상기 각 성분이 균일하게 분산된 도공액을 조제하였다. 당해 도공액을 바코터를 사용하여 TAC 필름 (코니카 미놀타 옵토사 제조, 상품명 「KC4UY」, 두께 40 ㎛) 로 이루어지는 기재 상에 도공하고, 100 ℃ 에서 1 분간 건조 후, 적산 광량 300 mJ/㎠ 의 자외선을 조사하여, 두께 25 ㎛ 의 광확산 소자를 얻었다. 얻어진 광확산 소자를 상기 (1) ∼ (6) 의 평가에 적용시켰다. 결과를 상기 표 1 에 나타낸다.

＜비교예 3＞

도공 두께를 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 두께 30 ㎛ 의 광확산 소자를 얻었다. 얻어진 광확산 소자를 실시예 1 과 동일한 평가에 적용시켰다. 결과를 상기 표 1 에 나타낸다.

＜평가＞

표 1 에서 알 수 있듯이, 매트릭스 중에 무기 초미립자 성분을 고농도로 함유하는 실시예 1 및 2 의 광확산 소자는, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역이 형성되어 있고, 편광 해소도가 매우 작고, 헤이즈값이 높으면서 또 광확산 반치각이 크고 (광확산성이 강하고), 그리고 후방 산란율이 작다. 한편, 무기 초미립자 성분을 함유하지 않은 비교예 1 ∼ 3 의 광확산 소자는, 후방 산란율이 크고, 편광 해소도도 크다. 또, 비교예 1 ∼ 3 의 광확산 소자를 실시예의 광확산 소자와 동일한 정도의 두께로 제작하면, 광확산성이 현저히 저하되는 것도 확인하였다.

산업상 이용가능성

본 발명의 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판은, 액정 표시 장치 (예를 들어, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템의 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 3D 액정 표시 장치) 의 시인측 부재, 액정 표시 장치의 백라이트용 부재, 조명 기구 (예를 들어, 유기 EL, LED) 용 확산 부재, 3D 용 편광 안경 등에 바람직하게 사용될 수 있다.

10 … 매트릭스
11 … 수지 성분
12 … 초미립자 성분
20 … 광확산성 미립자
30 … 굴절률 변조 영역
100 … 광확산 소자
110 … 편광자
120 … 보호층
130 … 보호층
140 … 위상차층
200 … 광확산 소자를 가진 편광판

Claims

제 1 굴절률을 갖는 제 1 영역과 ; 상기 제 1 영역을 포위하는 구각상 (球殼狀) 의 굴절률 변조 영역과 ; 상기 굴절률 변조 영역의 상기 제 1 영역과 반대측에 위치하고, 제 2 굴절률을 갖는 제 2 영역을 갖고,
헤이즈가 90 ％ ∼ 99.9 ％ 이며, 또한 편광 해소도가 0.2 ％ 이하이며,
0.0006 ≤ Δn/L 을 만족하는, 광확산 소자.
(Δn 은 상기 굴절률 변조 영역과 상기 제 2 영역의 평균 굴절률 (n_M) 과 상기 제 1 영역의 굴절률 (n_P) 의 차의 절대값 |n_M－n_P| 이고, L 은 상기 굴절률 변조 영역의 평균 두께(㎚)이고, Δn/L 의 단위는 ㎚^-1임)
제 1 항에 있어서,
무기 초미립자 성분 및 수지 성분을 함유하는 매트릭스와, 상기 매트릭스 중에 분산된 비정성 광확산성 미립자를 갖고,
상기 굴절률 변조 영역이, 상기 매트릭스 중의 상기 무기 초미립자 성분의 분산 농도의 구배에 의해, 상기 매트릭스와 상기 비정성 광확산성 미립자의 계면 근방에 형성되어 있는, 광확산 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 매트릭스가 상기 무기 초미립자 성분을 40 중량％ 이상 함유하는, 광확산 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 무기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경이 100 ㎚ 이하인, 광확산 소자.
제 1 항에 있어서,
광확산 반치각이 10°∼ 90°인, 광확산 소자.
제 1 항에 있어서,
후방 산란율이 1 ％ 이하인, 광확산 소자.
제 1 항에 있어서,
면내 위상차 (Re) 가 5 ㎚ 이하인, 광확산 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 광확산 소자의 두께 (T) 와 상기 광확산성 미립자의 평균 입경 (d_p) 의 비 (T/d_p) 가 10 이하인, 광확산 소자.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 광확산 소자와 편광자를 갖는, 광확산 소자를 가진 편광판.