KR20020061105A

KR20020061105A - 광확산체 및 표시장치

Info

Publication number: KR20020061105A
Application number: KR1020020001266A
Authority: KR
Inventors: 다츠타스미타카; 와카타유우이치
Original assignee: 후지 샤신 필름 가부시기가이샤
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2002-07-22
Also published as: US20020135714A1; US6771336B2; JP2002214408A

Abstract

빛의 후방산란을 적게 억제하면서 광확산성을 확보할 수 있고, 또한 박막화를 도모할 수 있는 광확산체, 및 광을 손실하는 일 없이, 시야각을 넓힐 수 있고, 편광해소가 없는 표시장치를 제공한다.

중심으로부터 외부로 향해서 굴절률이 변화한 입자를 자기융착시켜서 얻어지는 광확산체이다. 입자의 외주부의 성분의 유리전이온도가 100℃보다도 낮은 것이 바람직하고, 입자가 자기융착해서 형성된 층의 한 쪽 면에 인접하고 또한 접촉한 광학적 투명층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 표시장치는 이들 광확산체를 사용하여 구성된다.

Description

광확산체 및 표시장치{PHOTODIFFUSER AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은 광학산체 및 표시장치에 관한 것으로, 상세하게는, 광산란없고, 투과광을 전방확산시키는 광확산체, 및 특히 반사형 LCD에 있어서 효과적으로 광을 손실하지 않고, 시야각도 넓히는 광확산 필름, 편광막의 내측에 넣어도 편광해소성이 없는 광확산필름, 액정셀의 내면에 넣어도 편광해소성 없이 광확산효과가 높고, 또한 액정의 배향흩어짐을 발생시키지 않는 박막 광확산체 등을 사용한 표시장치에 관한 것이다.

광확산재료는 조광재료, 광학소자, 표지소자 등의 각종 분야에서 이용되고 있다. 또한, 최근에는 액정 디스플레이 등의 표시재료의 표시품위의 향상, 시야각 특성의 개량 등으로의 이용이 진행되고 있다. 광확산재료의 구성으로는, 예컨대 불투명유리와 같이 표면에 미세한 요철을 형성하는 방법, 또는 수지막 중에 수㎛에서 수십㎛의 입자를 분산시키는 방법 등이 일반적으로 사용되어 왔다. 그러나, 이들 방법으로는 확실히 광을 산란시킬 수 있지만, 빛의 후방으로의 산란도 커지므로 투과광량이 저하되어 버리거나, 표시화면의 콘트라스트를 떨러뜨려 버린다. 또한, 편광해소도 일어나버리기 때문에 최근 요망이 강한 액정 디스플레이 등으로의 이용은곤란하다. 또한 표시재료용으로도 투과광량이 적기 때문에, 광원으로의 하중이 크게되어 버린다. 여기에서 후방산란이 적고, 또한 높은 광확산성을 보유하고, 편광해소가 발생하지 않는 광확산 재료가 요구되고 있다.

이와같은 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 예컨대, 요철형상을 렌즈형 형상으로 설계하여 빛의 굴절을 이용하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 방법으로는 미세한 요철형상의 형성이 번잡하여 생산성이 뒤떨어진, 또한, 확산재료가 오염이나 충격에 약한 요철을 보유하므로, 액정디스플레이의 셀내에 사용하도록 하면, 배향흩어짐을 일으키고, 표시품위를 현저히 떨어뜨리기 때문에 사용하지 않는다.

또한, 미립자를 사용하는 방법도 알려져 있다. 특히 입자에 의한 빛의 산란이 아니라 굴절을 이용할 목적에서, 입자는 내부의 분포가 균일하지 않고, 입자중의 굴절률을 내부와 표면부의 사이에서 변화시킨 미립자를 이용한 광확산재료가 알려져 있다. 이들 방법에서는 빛의 후방산란을 보유하는 정도는 적게 억제하면서 광확산성을 확보하고 있다.

그러나, 광확산체를 제조하는 경우, 이들 입자를 바인더에 분산시켜, 이 바인더를 통해서 입자를 접착시키고 있어, 그 결과, 입자의 면내존재량을 높이는 것이 곤란하므로, 얻어지는 광확산체는, 광확산효과가 충분하지 않고, 박막화도 기대할 수 없다.

본 발명의 제1목적은, 빛의 후방산란을 적게 억제하면서 광확산성을 확보할 수 있고, 또한 박막화를 도모할 수 있는 광확산체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은, 광을 손실하지 않고, 시야각을 넓힐 수 있고, 편광해소가 없은 표시장치를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 광확산체는

<1> 중심으로부터 외부로 향해서 굴절률이 변화한 입자를 자기융착시켜서 얻어지는 것을 특징으로 하는 광확산체이다.

<2> 상기 입자의 최외부의 성분의 유리전이온도가 100℃보다도 낮은 것을 특징으로 하는 상기 <1>에 기재된 광확산체이다.

<3> 상기 입자가 자기융착하여 형성된 층의 한쪽면에 인접하고 또한 접촉한 광학적 투명층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 광확산체이다.

<4> 상기 광학적 투명층이 드라이 필름적층법에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 <3>에 기재된 광확산체이다.

<5> 상기 입자의 평균입자지름이 0.50∼20㎛인 것을 특징으로 하는 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 광확산체이다.

본 발명의 표시장치는,

<6> 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 광확산체를 사용한 것을 특징으로 하는 표시장치이다.

<7> 상기 광확산체가 액정셀의 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 <6>에 기재된 표시장치이다.

이하, 본 발명의 광확산체 및 표시장치의 바람직한 실시의 형태에 대해서 설명한다.

-중합체 입자의 제조방법-

2성분 이상의 성분으로 이루어지고, 그 입자내의 분포가 불균일한 입자의 형성법으로는, 통상의 유화정합에 의한 코어쉘라텍스를 형성하는 방법이 일반적이다. 그러나, 이 경우는 얻어지는 미립자의 입자지름은 0.1㎛로 극히 작고, 본 발명의 목적인 광확산성을 나타낼 수 없고, 0.5∼20㎛의 입자지름이 필요하다. 본 발명에 있어서, 이와같은 입자(0.5∼20㎛)를 형성하기 위해서 각종의 입자와 그 제작법이 적용된다.

예컨대, 미리 미립자(시드입자라고 부름)를 형성할 때, 여기에 새로운 모노머를 중합시킨, 이른바 시드중합법을 사용할 수 있다. 시드입자는 무비누 유화중합 등으로 제1모노머를 중합시켜서 형성한다. 이 입자에 제2모노머를 첨가, 시드입자에 흡수시키면서, 중합을 진행시키는 것으로 입자내의 폴리머에 분포를 형성한다. 이 제2모노머의 첨가는 한번에 첨가, 몇번으로 나누어서 첨가, 연속적으로 첨가 등의 방법이다. 이 경우, 반드시 제1모노머로부터 얻어지는 폴리머가 코어에 많고, 제2모노머로부터 얻어지는 폴리머가 쉘에 많은 것은 한정하지 않지만, 각 모노머의 친소수성이나 제2모노머의 첨가속도의 조성 등에 의해, 소망의 형태로 제어할 수 있다.("고분자미립자의 최신기술과 용도전개" 씨엠씨(1997), "고분자라텍스(신고분자문고 26)" 무로이 슈이치, 모리노 이쿠오 고분자간행회(1988) 등)

또한, 최초의 시드입자에 제1모노머의 흡수, 중합을 반복하는 것으로 입자지름을 소망의 크기로까지 성장시키고 나서 사용할 수 있다. 이 방법으로, 제1모노머로부터 얻어지는 폴리머와, 제2모노머로부터 얻어지는 폴리머의 굴절률이 실질적으로 다른 조합을 사용하는 것이 가능하다. 더욱이, 이 제1모노머, 제2모노머는 각각이 1종이어도 또는 제1모노머 군으로부터 얻어지는 공중합체와 제2모노머 군에서 얻어지는 공중합체의 굴절률이 실질적으로 다른 것이면 모노머의 종류는 2종이상이어도 관계없다.

또한, 미크로현탁중합을 사용할 수도 있다. 이 방법을 통상의 현탁중합에 사용하여 소위 Grin렌즈를 형성한다.(코아케 야스히로, Apll. Opt. 33 (16) 3394(1994)) 이 경우 모노머 M1을 PVA수용액 중에 첨가하고, 현탁중합을 행하면서 약간 느리게 모노머 M1으로부터 얻어지는 폴리머와는 실질적으로 굴절률이 다른 폴리머를 부여한 모노머 M2를 적하하면서 중합하는 것, 또는 상기 폴리머 M1을 PVA수용액중에 첨가하고, 현탁중합을 행하여 입자를 형성한 후에 상기 폴리머 M2와 개시제를 첨가하여 재차 중합을 행하는 것 등의 방법으로, 입자내부의 굴절률을 연속적으로 변화시킨 입자를 형성시킨다. 단, 이 문헌에는, Grin렌즈용도를 겨냥, 통상의 현탁중합을 사용하고 있으므로, 입자지름은 약 0.5∼1.1mm로 크다.

따라서, 본 발명의 광확산체의 용도로 사용하기에는, 상기 Grin렌즈용도의 입자를 균질화기 등의 높은 셰어의 분산기로 분산한 후에 중합을 행하는 방법(미크로현탁중합)을 사용하여, 소망의 입자지름(예컨대, 5∼20㎛)으로 조정할 수 있다.

미크로현탁중합을 사용하는 예에서, 입자내의 폴리머분포를 보유하는 미크론사이즈입자를 형성하는 구체예로는, 예컨대 모노머 M1을 우선 20% 정도까지 중합시켜, 이 반응액을 수상으로 미크로현탁시켜서 다시 중합을 진행하고, 여기에 모노머 M2를 적하하면서 중합시키는 방법도 이용할 수 있다.(Michael F.등 J. Polym. Sci. PartA38345 (2000)). 단, 소망의 굴절률의 분포로 제어하기 위해서는, 모노머의 선정, 중합조건 등을 설정할 필요가 있다.

이때, 미리 모노머 M1을 중합시킨 폴리머를 준비하고, 이것과 모노머 M1을 혼합한 상태에서 수상으로 미크로현탁시켜, 이것에 모노머 M2를 적하하면서 중합시키는 방법, 또는 미크로현탁시킨 상태에서 중합을 개시하고, 그 후에 모노머 M2를 적하하면서 다시 중합시키는 방법 등도 이용할 수 있다.

이들 방법에서 모노머 M1으로부터 얻어지는 폴리머와, 모노머 M2로부터 얻어지는 폴리머의 굴절률이 실질적으로 다른 모노머의 조합을 사용하는 방법도 본 발명에 이용할 수 있다. 이 경우도 모노머 M1, M2는 각각 1종이어도, 또는 모노머 M1군으로부터 얻어지는 공중합체와, 모노머 M2으로부터 얻어지는 공중합체의 굴절률이 실질적으로 다른 것이면, 모노머의 종류는 2종 이상이어도 관계없다.

특히, 본 발명의 광확산체를 제작하기에 바람직한 중합입자로는, 이하의 방법으로 제조된 것이 바람직하다.

즉, 적어도 제1모노머 군과 제2모노머 군으로부터 얻어지는 중합체 입자로서, 제1모노머 군으로부터 얻어지는 중합체의 굴절률이 제2모노머 군으로부터 얻어지는 중합체의 구절률보다도 실질적으로 높게 되는 조합에 있어서, 적어도 상기 제1 또는 제2모노머 군에서 선택되는 모노머, 중합개시제 중에 각각 상당하는 제1 또는 제2모노머 군에서 선택된 모노머의 중합으로 얻어지는 중합체를 혼합시킨 후,그 혼합물을 촉매중에 분산시키고, 그 후, 중합반응에 의해서 중합체 입자를 형성하는 과정에서, 중합이 종결하기 전에, 다시, 각각 제2 또는 제1모노머 군에서 선택되는 모노머를 후첨가하면서 중합시켜서 평균입자지름이 0.5∼20㎛인 중합체 입자를 형성시키는 방법이다.

중합체 입자의 형성에는 적어도 제1모노머 군과 제2모노머 군에서 적어도 1개 이상의 모노머를 선택하여 사용한다. 이 제1모노머 군과 제2모노모 군은, 제1모노머 군으로부터 얻어지는 중합체의 굴절률이, 제2모노머 군으로부터 얻어지는 중합체의 굴절률보다도 실질적으로 높게 되는 조합으로 존재하면, 모노머의 종류는 특별히 한정하지 않는다. 실제로는, 굴절률의 차는 0.01이상이 바람직하고, 0.05이상이 더욱 바람직하고, 0.1이상이 특히 바람직하다. 중합체 입자의 굴절률은, 중심과 외부로 향해서 변화하고 있으면 좋고, 외부측이 높아도 좋고, 또 중심이 높아도 좋고, 중합체 입자의 굴절률의 변화는 바람직하게는 연속적이다. 더욱이, 각 모노머로부터 얻어지는 중합체의 굴절률에 대해서는, 예컨대, POLYMER HANDBOOK (JOHN WILEY ＆ SONS) 등에 기재되어 있다.

이와같은 굴절률차를 발생하도록하기 위해서는 제1모노머 군으로는 분자중에 방향환 또는 브롬원자, 염소원자, 유황원자 중 적어도 1종을 보유하고, 또한 에틸렌성 이중결합을 적어도 1개 보유하는 화합물이 열거된다. 보다 구체적으로는, 스티렌, 비닐나프탈렌, 클로로스티렌, 브로모스티렌, 클로로메틸스티렌, 메톡시스티렌, 메틸스티렌, 디비닐벤젠, 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴아미드, 2-페닐에틸(메타)아크릴레이트, 2-(트리브로모페닐)에틸(메타)아크릴레이트, 2-(트리브로모페닐옥시)에틸(메타)아크릴레이트, 3-(m-메틸브로모페녹시)-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2,2-비스(4-(메타)아크릴로일옥시에톡시-3,5-디브로모페닐)프로판, 3-(m-메틸클로로페녹시)-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 비스(4-메타크릴로일티오페닐)술피드, 비스(4-비닐티오페닐)술피드, 비스(β-(메타)아크릴로일옥시에틸티오)크실렌, 디알릴프탈레이트, 비닐클로리드, 비닐리덴클로리드, 안식향산비닐, 클로로안식향산비닐, 브로모안식향산비닐, 안식향산알릴, 클로로안식향산알릴, 브로모안식향산알릴 등이 열거된다. 사용하는 모노머는 이들 중 1종이어도, 2종 이상의 조합이어도 관계없다.

한편, 제2모노머 군으로는, 분자중에 방향환 또는 브롬원자, 염소원자, 유황원자 모두를 보유하지 않고, 또한 에틸렌성 이중결합을 적어도 1개 보유하는 화합물이 열거된다. 보다 구체적으로는, 알킬(메타)아크릴레이트(이 알킬기로는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, 헥실, 시클로헥실, 2-에틸헥실 등), 불소화알킬(메타)아크릴레이트(이 불소화 알킬기로는, (CH₂)_mC_nF_2n+1(m은 0∼3, n은 1∼10을 표시함), 헥사플루오로이소프로필, 트리플루오로이소프로필 등), (메타)아크릴산, 초산비닐, 알킬비닐에테르(이 알킬기로는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, 헥실, 시클로헥실, 2-에틸헥실 등)이 열거된다.

이들 모노머 군의 조합 중에서도, 그 중합성이나 용해성, 공급성, 및 굴절률의 차 등의 관점에서 특히 제1모노머 군에서 선택되는 모노머가 스티렌, 및 치환스티렌, 벤질(메타)아크릴레이트, 2-페닐에틸(메타)아크릴레이트, 2-(트리브로모페닐)에틸(메타)아크릴레이트, 2-(트리브로모페닐옥시)에틸(메타)아크릴레이트, 비스(4-메타크릴로일티오페닐)술피드, 비스(4-비닐티오페닐)술피드, 디알릴프탈레이트이고, 제2모노머 군에서 선택되는 모노머가 알킬(메타)아크릴레이트류, 불소화알킬 (메타)아크릴레이트류인 조합이 바람직하다.

중합개시제로는, 공지의 열중합개시제, 광중합개시제 등을 이용할 수 있다. 예컨대, 열중합개시제로는, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조계 개시제, 벤조일퍼옥시드 등의 과산화물계 개시제 등이 열거된다.

광중합개시제로는, 미국특허 제2367660호 명세서에 기재된 이웃자리 폴리케탈도닐화합물, 미국특허 제2448828호 명세서에 기재된 아실로인에테르화합물, 미국특허 제2722512호 명세서에 기재된 α-탄화수소로 치환된 방향족 아실로인화합물, 미국특허 제3046127호 명세서 및 동 제2951758호 명세서에 기재된 다핵 퀴논화합물, 미국특허 제3549367호 명세서에 기재된 트리아릴이미다졸 이량체와 p-아미노케톤의 조합, 일본특허공고 소51-48516호 공보에 기재된 벤조티아졸화합물과 트리할로메틸-s-트리아진화합물, 미국특허 제4269850호 명세서에 기재된 트리할로메틸-s-트리아진화합물, 미국특허 제4239850호 명세서에 기재된 트리할로메틸-s-트리아진화합물, 미국특허 제4212976호 명세서에 기재된 트리할로메틸옥사디아졸화합물 등을 열거할 수 있다.

또한, 상기 공중합개시제로서, 벤조페논, 캄파퀴논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4-메톡시-4'-디메틸아미노벤조페논, 4,,4'-디메톡시벤조페논, 4-디메틸아미노벤조페논, 4-디메틸아미노아세토페논, 벤질안트라퀴논, 2-tert-부틸안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 크산톤, 티오크산톤, 2-클로르티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 플루오레논, 아크리돈, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등의 비스아실포스핀옥사이드류, Lucirin TPO 등의 아실포스핀옥사이드류, α-히드록시 또는 α-아미노아세토페논류, α-히드록시시클로알킬페닐케톤류, 디알콕시아세토페논류 등의 방향족 케톤류;

벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인페닐에테르 등의 벤조인 및 벤조인에테르류; 2-(o-클로로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체, 2-(o-클로로페닐)-4,5-디(m-메톡시페닐)이미다졸 이량체, 2-(o-플루오로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체, 2-(o-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체, 2-(p-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 이량체 등의 2,4,6-트리아릴이미다졸 이량체, 그외 미국특허 제3784557호, 동 4252887호, 동 4311783호, 동 4459349호, 동 4410621호, 동 4622286호 등에 기재된 화합물;

4브롬화 탄소, 페닐트리브로모메틸술폰, 페닐트리클로로메틸케톤 등의 폴리할로겐화합물; 일본특허공개 소59-133428호, 특허공개 소57-1819호, 특허공고 소57-6096호, 미국특허 제3615455호에 개재된 화합물;

2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-메톡시-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-아미노-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(P-메톡시스티릴)-4, 6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진 등의 특허공개 소58-29803호 기재의 트리할로겐 치환 메틸기를 보유하는 s-트리아진 유도체;

메틸에틸케톤퍼옥사이드, 시클로헥사논퍼옥사이드, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 디-tert-부틸디퍼옥시이소프탈레이트, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, tert-부틸퍼옥시벤조에이트, a,a'-비스(tert-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 디쿠밀퍼옥사이드, 3,3',4,4'-테트라-(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 등의 특허공개 소59-189340호에 기재된 유기과산화물;

미국특허 제4743530호에 기재된 아지늄염; 유기붕소화합물; 페닐글리옥살산메틸에스테르 등의 페닐글리옥살산에스테르류; 비스(η⁵-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐)티타늄 등의 티타노센류; η⁶-시클로펜타디에닐-η⁵-쿠메닐-아니안(1+)-헥사플루오로포스페이트(1-) 등의 철알렌착체; 디페닐요오드늄염 등의 디아릴요오드늄염류; 트리페닐술포늄염 등의 트리아릴숲포늄염류 등이 열거된다.

상기 광중합개시제의 보다 상세한 화합물예, 및 그 외의 다른 종류의 광중합개시제의 예로는, 일본특허공개 평10-45816호 공보의 단락 [0067]∼[0132]에 기재된 것을 열거할 수 있다.

또한, 상기 광중합개시제로는, 2종 이상의 화합물의 조합으로부터 이루어지는 재료를 사용할 수 있다. 예컨대, 2,4,5-트리아릴이미다졸 이량체와 메르캅토벤즈옥사졸 등의 조합, 미국특허 제3427161호 명세서에 기재된 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 벤조페논 및 벤조인메틸에테르의 조합, 미국특허 제4239850호 명세서에 기재된 벤조일-N-메틸나프토티아졸린과 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4'-메톡시페닐)-트리아졸의 조합, 특허공개 소57-23602호 공보에 기재된 디알킬아미노안식향산에스테르와 디메틸티옥산톤의 조합, 특허공개 소59-78339호 공보에 기재된 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 벤조페논 및 폴리할로겐환 메틸화합물의 3종 조합 등이 등이 열거된다.

2종 이상을 조합하여 이루어지는 광중합개시제의 경우, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논과 벤조페논의 조합, 2,4-디에틸티옥산톤과 4-디메틸아미노안식향산에틸의 조합, 또는 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논과 2,4,5-트리아릴이미다졸 이량체의 조합을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 연쇄이동제를 병용할 수 있다. 연쇄이동제의 예로는, 예컨대, 도데실메르캅탄, 옥틸메르캅탄, 메르캅토초산 등의 메르캅탄계, 디부틸술피드, 디부틸디술피드 등의 술피드계, 4염화탄소, 클로로포름, 4브롬화탄소, 부틸브로마이드 등의 할로겐계, 트리에틸아민, 부틸아민 등의 아민계 등이 열거된다. 이 연쇄이동제는 상기 제1 또는 제2모노머 군에서 선택되는 모노머, 중합개시제, 및 각각 상당하는 제1 또는 제2모노머 군의 중합으로 얻어지는 중합체의 혼합물과 혼합하여 사용하여도, 또는 나중에 가해지는 제2 또는 제1모노머 군에서 선택되는 모노머와 혼합하여 사용하여도, 또는 양자에 사용하여도 관계없다. 첨가량으로는 특별히 한정하지 않지만, 모노머의 총량에 대해서 0.01∼30몰%가 바람직하고, 0.05∼20몰%가 더욱 바람직하고, 0.1∼15몰%가 특히 바람직하다.

또한 이들 모노머액, 또는 모노머/폴리머 혼합액에는, 필요에 따라 그 용제를 첨가할 수도 있다.

또한, 이들 모노머, 중합체, 개시제 등을 분산시켜서 중합하기 위한 촉매로는 물, 또는 수성촉매가 바람직하다. 수성촉매란, 물을 주성분으로 하면서, 예컨대 메탄올, 에탄올, 아세톤, THF 등의 수용성 용매, 또는 폴리비닐알콜, 폴리(아크릴산나트륨), 젤라틴, 메틸히드록시셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜류 등의 수용성 고분자, 도데실벤젠술폰산 등의 계면활성제 등의 적어도 1종 이상을 함유하는 수용액을 나타낸다. 이들은 사용하는 모노머와의 조합으로부터, 특히 입자의 분산안정성의 부여나 입자지름의 조정을 위해서 적당히 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에서는 입자의 형성에 있어서, 상기 모노머 1군 또는 2군으로부터 얻어지는 중합체를 미리 합성하고, 이것을 각각 상기 모노머 1군 또는 2군으로부터 선택되는 모노머, 중합개시제와 병용하여 사용한다. 상기 중합체의 중량평균분자량, 상기 중합체/모노머 1군 또는 모노머 2군의 병용량비, 분산조건(장치, 회전수, 분산시간 등)에 따라서 용이하게 소망의 평균입자지름으로 조정할 수 있다. 즉, 이들 각 조건의 조합따라서 입자지름이 결정된다는 의미이므로, 각 조건을 일률적으로 규정할 수 없지만, 대개는 상기 중합체의 중량평균분자량은 2000∼40만, 바람직하게는 2000∼10만, 상기 중합체/모노머 1군 또는 2군의 병용량비는 5∼80/95∼20질량비, 바람직하게는 5∼50/95∼5질량비이다. 분사장치에 대해서는 본 균질화기, 비드밀 등의 공지의 각종의 분산장치를 사용할 수 있고, 각 장치마다 적당한 분산조건을 선택하여 사용할 수 있다.

이와같이 하여 적어도 상기 모노머 1군 또는 제2군에서 선택된 모노머로로부터 미리 합성하여 얻어지는 중합체, 상기 모노머 군에서 선택된 모노머, 중합개시제로부터 이루어지는 혼합물의 분산물을 얻는다. 이 분산시의 분산입자의 평균입자지름은 최종적으로 얻어지는 광확산체 입자의 입자지름에 영향을 미치기 때문에, 0.1∼40㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8∼10㎛이다.

다음으로, 이 분산물의 중합을 개시한다. 중합은 열중합개시제를 사용하고 있는 경우이면 가열에 의해서, 광중합개시제를 사용하고 있는 경우이면 광조사에 의해서 행한다. 이 때에는 중합의 정지를 제어하기 위해서 질소기류하에서 중합을 하는 것이 바람직하다. 이 중합의 과정에 있어서, 상기 또한 한 쪽의 모노머군에서 선택되는 모노머(제1단계에서 사용한 모노모가 모노머 제1군이면 모노머 제2군, 역으로 제1단계에서 사용한 모노머가 모노머 제2군이면, 모노머 제2군)를 이 중합계에 첨가한다. 첨가는 상기 모노머를 한번에 첨가하여도, 또는 몇회로 나누어 첨가하여도, 또는 연속적으로 적하하여도 관계없지만, 연속적으로 적하하는 방법이 바람직하다.

또한, 모노머의 적하의 개시는 제1단계의 모노머의 중합개시가 시작되면 동시에 개시하여도, 또는 일정 시간후에 개시하여도 관계없지만, 제1단계의 모노머중합이 실질적으로 종결하는 시간보다도 이전에 개시하는 것이 바람직하다. 여기에 모노머의 중합이 실질적으로 종결했는지의 여부는 중합시간외에 분산액의 상태, 점도, 잔조모노머량 등으로 판단할 수 있지만, 중합시간의 경우, 중합조건에 따라서도 달라지지만, 대략 2∼6시간, 바람직하게는 2∼5시간을 기준으로 할 수 있다. 또한, 모노머의 적하속도도 특별히 한정하지는 않지만 10분∼3시간 정도가 바람직하다.

이와같은 조작에 의해서 입자중심부와 외주부에서 실질적으로 굴절률이 다르고, 평균입자지름이 0.5∼20㎛, 바람직하게는 1∼10㎛, 보다 바람직하게는 1∼5㎛의 중합입자가 얻어진다. 중합체 입자의 평균입자지름이 0.5㎛보다도 작으면 빛의 확산효과가 적고, 20㎛보다도 크면, 막두께가 지나치게 두꺼워지거나, 표면의 평탄화가 얻어지기 때문에, 액정셀의 내측에 사용하는 것이 곤란하게 되어, 광확산성 입자로는 바람직하지 않다.

상기 중합과정에 있어서, 적하되는 모노머의 중합에 의해서 중합체 입자의 외주부가 형성되고, 이 외주부를 형성하는 폴리머의 유리전이온도는, 상기 방법으로 얻어진 입자끼리를 자기융착시키는 점에서 100℃보다도 낮은 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50∼90℃이다. 이들 관점으로부터는, 상기 중합과정에 있어서, 적하되는 모노머로는, 에틸메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 트리플루오로에틸메타크릴레이트 등이 바람직하다.

- 광확산체 -

본 발명의 광확산체를 제작하는 방법으로는, 상기 광확산성 입자의 중합과정에서 얻어진 중합체의 분산액을, 예컨대, 소정의 메쉬의 여과포 등을 사용하여 소정의 입자지름의 입자를 함유하는 중합체의 분산액에 형성하고, 이 분산액을, 예컨대 유리, 트리셀룰로오스아세테이트필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트필름, 폴리메틸메타크릴레이트, 노르보르넨, 폴라카보네이트기판 등의 투명기판상에 도포건조하여 형성하는 등의 방법을 이용할 수 있다. 이 과정에서 중합체의 분산액이 건조하여그 분산액 중에 함유되는 입자가 자기융착하여 치밀하게 충전된 광확산층이 형성된다 이들 도포는 통상의 도포방법, 즉, 와이어바, 압출, 닥터블레이드, 스핀코트, 슬릿다이 등에서 적당히 선택하여 할 수 있다. 또한, 미리 임시 지지체상에 도포건조한 후, 드라이적층법으로 소망의 기판에 드라이적층하는 것도 가능하다.

본 발명에서 말하는 「자기융착」이란, 실질적으로 중합체 입자끼리가 융착하여 층형상으로 형성되는 형태를 의미한다. 따라서, 본 발명에 있어서, 중합의 과정에서 분산안정제로서 수용성 폴리머 등이 사용되는 경우에도 가열에 의해서 중합체 입자의 외주부를 구성하는 폴리머끼리가 실질적으로 융착하는 경우도 포함한다. 본 발명에 있어서는, 중합체 입자의 자기융착에 의해서 광확산층이 형성되므로, 중합체 입자가 바인더를 통하여 융착되는 경우에 비교하여 중합체 입자의 외주면과 바인더의 사이의 계면이 존재하지 않기 때문에, 광산란에 의한 투과광량의 감소나 편광해소가 일어나지 않는다. 광확산체가 편광해소성이 없이면, LCD에 있어서 평광막의 내측, 더욱이 셀의 내측에 설치하는 것도 가능하다. 광확산체가 액정화소에 가능한한 가까운 위치로 올수록, 화상의 흐림이 적게 완료되므로, 표시소자의 해상도가 향상한다.

또한, 광확산체를 형성하는 경우, 중합체 입자를 광확산체의 두께방향으로 1열이 병설한 정도부터 광확산효과가 생기지만, 바람직하게는 광확산체의 두께방향으로 5∼10열 정도가 되도록 층형상으로 형성한다.

더욱이, 바인더를 통하는 일 없이 중합체 입자끼리의 자기융착에 의해서, 층형상으로 광확산층을 형성할 수 있는 결과, 분포밀도가 높은 광확산층을 형성할 수있다. 그러므로, 광확산 효과가 높고, 광확산체의 박막화를 도모할 수 있다. 광확산체의 박막화를 도모하는 것은, 액정셀의 내측에서는 액정의 배향을 취하므로 유효하다. 그러나, 광확산체의 표면은 가능한한 평활한 것이 바람직하다. 광확산체표면을 평활화하기 위해서는, 중합체 입자끼리의 자기융착에 의해서, 층형상으로 광확산층을 형성한 면의 표면에 인접, 또 접촉한 상태에서 광학적 투명층을 형성하는 것이 바람직하다.

통상, 중합체 입자끼리의 자기융착에 의해서 층형상으로 광확산층을 형성하면, 표면요철에 따라서 그 위에 투명막을 적층하거나, 도포하면, 이 표면산란에 의한 희뿌해짐은 사라진다. 이 표면산란을 직교니콜하에서 관찰하면, 약간 편광해소되어 있으므로, 편광막의 내측으로 가지고 오는데는, 적층이 바람직하다. 편광막보다 외부로 가지고 오는데는, 오히려 자연발생적으로 휘광방지(정반사장치)효과를 얻을 수 있어 바람작한 경우도 있다.

더욱이, LCD에는 투과형과 반사형이 있지만, 본 발명의 광확산체는 어느 것에 대해서도 적용되고, 휘도가 손실되지 않고, 시야각을 넓히고, 특히 색의 계조발란스를 기대할 수 없다는 특징이 있다. 또한, 조준된 광원과의 병용에 의해서 그 효과는 더욱 높아진다.

이들 광확산체의 한쪽면 또는 양면에는 하드코트층, 오염방지층, 반사방지층, 휘광방지층, 평탄화층, 점착층, 대전방지층 등을 형성하여도 좋다.

이하에, 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 「부」는 「질량부」를 의미한다.

이하, 실시예 및 비교예에 있어서 얻어진 광확산체의 평가는, 하기와 같이 행하였다.

합성예 및 비교예의 중합체 입자 분산물을, 각각 고형분에서 10g/㎡이 되도록 무배향의 트리아세테이트필름에 도포하고, 120℃의 오븐내에서 건조가열하였다. 얻어진 도공물의 일부에 두께 15㎛의 투명한 드라이적층필름(메타크릴산/메틸메타크릴레이트/에틸헥실아크릴레이트/벤젤메타크릴레이트의 28.8/55/11.7/4.5몰% 공중합체)에 적층하였다.

[평가방법]

이하, 실시예 및 비교예에 있어서, 얻어진 광확산체의 평가는, 하기와 같은 항목으로 나누어 5단계의 점수로 하였다. 숫자가 클수록 양호한 것을 나타낸다.

(피막성) : 상기 필름의 외관을 목시관찰. 균일한 피막일수록 양호.

(후방산란) : 상기 필름을 흑색의 경면판에 붙이고, 위쪽에서 목시관찰. 흑색일수록 양호.

(광확산성) : 광확산체를 알루미늄증착 필름에 붙이고, 위쪽에서 목시관찰. 알루미늄의 금속광택이 사라지고, 백색으로 보일수록 양호.

(편광해소성) : 광확산체를 알루미늄증착 필름에 붙이고, 광확산체상에 경면반사광을 완전하게 차단하는 방향으로 1/4λ판과 직선편광판을 이 순서로 붙이고, 위쪽에서 목시관찰. 반사광이 차단되고, 흑색으로 보일수록 양호.

실시예1 : [합성예-1]

폴리스티렌올리고머(중량평균분자량 5000) 1.0부와 스티렌 9.0부, 도데실메르캅탄 0.35부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약(和光純藥)주 제품 V-65) 0.21부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 40.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여 중합을 개시하였다. 승온 후 30분후부터 에틸메타크릴레이트 10.0부를 1시간에 걸쳐서 적하하고, 4시간 더 중합반응을 계속하였다. 얻어진 반응액을 100메쉬의 여과포로 여과하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 2.4㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 65℃였다.

실시예2 : [합성예-2]

합성예-1에 있어서, 에틸메타크릴레이트 10.0부를 에틸메타크릴레이트 4.75부, 메타크릴산 0.25부로 변경하여, 적하시간을 1시간에서 30분으로 변경한 것 이외는, 합성예-1과 동일하게 하여 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 4.1㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 71℃이었다.

실시예3 : [합성예-3]

폴리벤질메타크릴레이트(질량평균분자량 10000) 1.0부와 벤질메타크릴레이트 9.0부, 도데실메르캅탄 0.20부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.13부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 40.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온60℃까지 승온하여 중합을 개시하였다. 승온 후 30분후부터 에틸메타크릴레이트 5.0부를 30분에 걸쳐서 적하하고, 4시간 더 중합반응을 계속하였다. 얻어진 반응액을 100메쉬의 여과포로 여과하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 3.1㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 65℃였다.

실시예4 : [합성예-4]

합성예-3에 있어서, 승온후 30분후부터 에틸메타크릴레이트 5.0부를 30분에 걸쳐서 적하하는 공정을, 승온직후부터 에틸메타크릴레이트 5.0부를 30분에 결쳐서 적하하도록 변경한 것 이외는, 합성예-3과 동일하게 처리함으로써, 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 2.7㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 65℃이었다.

실시예5 : [합성예-5]

벤질메타크릴레이트 10.0부, 도데실메르캅탄 0.20부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.13부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 40.0부에 주입하고, 균질화기에서 3000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여 중합을 개시하였다. 승온 후 30분후부터 에틸메타크릴레이트 5.0부를 30분에 걸쳐서 적하하고, 4시간 더 중합반응을 계속하였다. 얻어진 반응액을 100메쉬의 여과포로 여과하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 1.9㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 65℃였다.

비교예1 : [비교합성예-1]

스티렌 10.0부, 도데실메르캅탄 0.35부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.21부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 40.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여 중합을 개시하였다. 승온 후 30분후부터 에틸메타크릴레이트 10.0부를 1시간에 걸쳐서 적하하고, 4시간 더 중합반응을 계속하였다. 얻어진 반응액을 100메쉬의 여과포로 여과하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 0.10㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 65℃였다.

비교예2 : [비교합성예-2]

폴리스티렌올리고머(중량평균분자량 5000) 1.0부와 스티렌 9.0부, 도데실메르캅탄 0.35부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.21부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 40.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여, 6시간 가열교반하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 3.2㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 65℃였다.

비교예3 : [비교합성예-3]

폴리스티렌올리고머(중량평균분자량 5000) 1.0부와 스티렌 9.0부, 에틸메타크릴레이트 10.0부, 도데실메르캅탄 0.35부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.21부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 80.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여, 6시간 가열교반하여 중합하였다. 얻어진 반응액을 100메쉬의 여과포로 여과하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다.입자의 평균입자지름은 3.7㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 82℃였다.

비교예4 : [비교합성예-4]

폴리벤질메타크릴레이트(중량평균분자량 10000) 1.0부와 벤질메타크릴레이트 9.0부, 도데실메르캅탄 0.20부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.13부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 40.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여, 6시간 가열교반하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 2.8㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 54℃였다.

비교예5 : [비교합성예-5]

폴리벤질메타크릴레이트(중량평균분자량 10000) 1.0부와 벤질메타크릴레이트 9.0부, 에틸메타크릴레이트 5.0부, 도데실메르캅탄 0.20부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.13부를 균일하게 용해하고, 이것을PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 60.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여, 6시간 가열교반하여 중합하였다. 얻어진 반응액을 100메쉬의 여과포로 여과하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 2.5㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 59℃였다.

비교예6 : [비교합성예-6]

폴리벤질메타크릴레이트(중량평균분자량 10000) 1.0부와 벤질메타크릴레이트 9.0부, 도데실메르캅탄 0.20부, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약(和光純藥)주 제품 V-65) 0.13부를 균일하게 용해하고, 이것을 PVA의 1.25질량% 수용액(PVA는 클라레(주) 제품 PVA-205) 60.0부에 주입하고, 균질화기에서 10000rpm으로 5분간 분산처리를 하였다. 얻어진 분산액을 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온 60℃까지 승온하여, 6시간 가열교반하여 중합하였다. 얻어진 반응액에 대하여 에틸메타크릴레이트 5.0부, 도데실메르캅탄 0.17부, 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(화광순약주 제품 V-65) 0.11부를 균일하게 용해한 용액을 적하하고, 실온에서 2시간 교반하였다. 질소기류하에서 400rpm으로 교반하면서, 내온을 60℃까지 승온하여 6시간 가열교반하여 중합하였다. 얻어진 반응액을 100메쉬의 여과포로 여과하는 것으로 중합체 입자의 분산액을 얻었다. 입자의 평균입자지름은 2.7㎛이었다. 또한, 입자외주부의 유리전이온도는 65℃였다.

평과결과를 표1에 나타내었다.

표1에 나타내었듯이, 본 실시예의 광확산체는 피막성, 후방산란, 광확산성, 편광해소성 모두에 있어서 우수하다. 한편, 비교예의 광확산체는, 피막성, 후방산란, 광확산성, 편광해소성 모두가 뒤떨어진다.

실시예6

실시예 3에서 얻어진 적층완료의 필름을 콜레스테르성 컬러필터를 사용한 반사형 액정디스플레이의 1/4λ판과 액정셀의 사이에 삽입한 것은, 삽입하지 않은 것과 비교하여, 시야각이 대폭으로 넓고, 또 콜레스테르성 특유의 경면반사광이 없게 되어, 극히 시인성이 양호한 디스플레이로 되었다. 한편, 실시예3의 입자를, 폴리에틸메타크릴레이트의 단독 중합체 에멀젼(입자지름 1.0㎛)과, 고형분 중량비가 1:2가 되도록 혼합한 것 이외는 실시예2과 전부 동일한 방법으로, 도포, 중층, 적층하여 얻은 필름을 동일하게 하여 반사형 액정디스플레이의 1/4λ판과 액정셀의 사이에 삽입한 것은, 대부분 시야각이 넓게 되었다.

본 발명의 광확산체는, 피막성, 후방산란, 광확산성, 편광해소성 모두에 있어서, 우수하고, 이 광확산체를 사용한 표시장치는, 광손실하는 일 없이, 시야각을 넓힐 수 있고, 편광해소가 없는 표시장치를 제공할 수 있다.

Claims

중심으로부터 외부로 향해서 굴절률이 변화한 입자를 자기융착시켜서 얻어지는 것을 특징으로 하는 광확산체.
제1항에 있어서, 상기 입자의 최외부의 성분의 유리전이온도가 100℃보다도 낮은 것을 특징으로 하는 광확산체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자가 자기융착하여 형성된 층의 한쪽면에 인접하고 또한 접촉한 광학적 투명층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광확산체.
제3항에 있어서, 상기 광학적 투명층이 드라이 필름적층법에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광확산체.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자의 평균입자지름이 0.50∼20㎛인 것을 특징으로 하는 광확산체.
상기 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 광확산체를 사용한 것을 특징으로 하는 표시장치.
제6항에 있어서, 상기 광확산체가 액정셀의 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.