TW201441673A - 顯示器用光擴散膜以及使用它的反射型顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供特別是用於反射型顯示裝置時,能夠將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出的顯示器用光擴散膜以及使用它的反射型顯示裝置。一種顯示器用光擴散膜,其特徵在於,是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜等,光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍變化時,相對於各入射角的霧度值為70%以上的值,上述塗佈層是將光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,上述移動方向是將上述塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向。
Description
本發明涉及顯示器用光擴散膜以及使用它的反射型顯示裝置。
特別是涉及用於反射型顯示裝置時,能夠將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像高效地向顯示裝置的正面擴散射出的顯示器用光擴散膜以及使用它的反射型顯示裝置。
以往,顯示裝置中,可利用從設置在裝置內部的光源(內部光源)射出的光顯示規定圖像。
近年,因行動電話、車載用電視等的普及,在室外觀看顯示裝置的機會增加,但在室外觀看顯示裝置時,來自內部光源的光強度為外來光的光強度以下,產生難以識別規定圖像的情況較多這種問題。
另外,在行動電話等的移動用途中,由於顯示裝置的內部光源的耗電量相對於總耗電量占大的比例,因此多用內部光源時,產生電池的持續時間變短這種問題。
因此,為了解決這些問題,開發出利用外來光
作為光源的反射型顯示裝置。
若為上述反射型顯示裝置,則利用外來光作為光源,因此外來光越強,越能夠顯示鮮明的圖像,並且,內部光源的耗電量也得到有效的抑制。
反射型顯示裝置中,為了利用外來光進行顯示,需要將具有光擴散功能的膜(以下,有時稱為光擴散膜)設置在顯示裝置內。
作為上述光擴散膜,已知有在膜表面(是指膜的端面以外的面的表面。以下相同)設置凹凸的膜、或者在膜內分散有微粒子的膜等。
然而,使用這些光擴散膜時,擴散光的射出角僅單純依賴於外來光的入射角,因此發現難以將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地在顯示裝置的正面射出的問題。
因此,公開了一種使用與上述光擴散膜不同的能夠控制擴散光的射出角的光擴散膜的反射型顯示裝置(例如,參照專利文獻1和2)。
更具體而言,公開了一種反射型顯示裝置,其使用了使折射率不同的2種以上的聚合性化合物相分離且光固化而成的膜,該膜具備在膜內由折射率相對高的區域和折射率相對低的區域以規定的圖案形成而成的規定的內部結構。
即,專利文獻1中公開了一種電氣光學裝置,其特徵在於,是在對置配置的一對基板間夾持電氣光學材
料的電氣光學裝置,在一對基板中的一方的基板的外面側設置層疊結構擴散膜和柱狀結構擴散膜,在一對基板中的另一基板側設置反射體而成。
這裡,公開了使用的層疊結構擴散膜是指折射率的不同多個樹脂層交替層疊,並且這些樹脂層間的介面相對於膜表面(或者裡面)以規定的角度傾斜形成的膜。
另外,公開了一併使用的柱狀結構擴散膜是指在折射率高的樹脂層內設置多個折射率低的柱狀樹脂層,並且這些樹脂層間的介面對膜表面(或者背面)以規定的角度傾斜形成的膜。
另外,專利文獻2中公開了一種顯示裝置,其具備反射型的顯示面板和配置在顯示面板上的光學層疊體,光學層疊體具有2片以上的各向異性散射膜,多個各向異性散射膜中至少2片的膜的散射中心軸的透射率相互不同。
這裡,公開了使用的各向異性散射膜是指具有由折射率的相互不同兩種的區域構成的百葉結構、柱狀結構的膜。
專利文獻1:日本特開2011-186002號公報(請求項、說明書、圖式)
專利文獻2:日本特開2012-208408號公報(請求項、說明書、圖式)
然而,專利文獻1~2中記載的電氣光學裝置
以及顯示裝置在控制擴散光的射出角時,需要層疊多片具有折射率不同的多個區域的規定的光擴散膜而使用。
因此,層疊片數、貼合步驟增多,在經濟上不利,並且因光擴散膜的層疊而膜厚增厚,因此在顯示圖像中容易產生模糊,進而發現層間剝離、顯示面板中的彎曲的產生之類的物理問題也容易產生的問題。
因此,尋求即便使用由單一層構成的光擴散膜,也能夠將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出的反射型顯示裝置。
因此,本發明的發明人等鑒於以上情況,經過深入研究,結果發現作為反射型顯示裝置的光擴散膜,使用使規定的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜、且具有規定的膜厚以及規定的光擴散特性的光擴散膜,從而能夠解決上述問題,從而完成本發明。
即,本發明的目的在於提供特別是用於反射型顯示裝置時,能夠將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出的顯示器用光擴散膜以及使用它的反射型顯示裝置。
根據本發明,提供一種顯示器用光擴散膜,其特徵在於,是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面(是指膜的端面以外的面。以下相同)的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍
變化時,相對於各入射角的霧度值為70%以上的值,上述塗佈層是將光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,上述移動方向是將上述塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向,從而解決上述問題。
即,根據本發明的顯示器用光擴散膜,由於是具有規定的膜厚的由單一層構成的光擴散膜,因此與層疊多個光擴散膜的情況相比,能夠減少貼合步驟,不僅在經濟上有利,還能夠有效抑制顯示圖像中的模糊的產生、層間剝離的產生。
其另一方面,該光擴散膜是使規定的光擴散膜用組合物光固化成的,並且具有規定的光擴散特性,因此即便膜由單一層構成,特別是用於反射型顯示裝置時,也能夠將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出。
應予說明,“單一層”是指不層疊多片光擴散膜,在一片光擴散膜內形成多層內部結構的情況也包含在“單一層”中。
另外,構成本發明的顯示器用光擴散膜時,光擴散膜為在折射率相對低的區域中具有使折射率相對高的多個柱狀物在膜膜厚方向林立而成的柱結構的光擴散膜,並且將光擴散膜中的一面設為第1面,另一面設為第2面時,柱狀物優選為從第1面朝向第2面形狀變化而成的變形柱狀物。
通過這樣構成,能夠對光擴散膜更穩定地賦予
規定的光擴散特性。
另外,構成本發明的顯示器用光擴散膜時,在變形柱狀物中,優選從第1面朝向第2面直徑增加。
通過這樣構成,能夠對光擴散膜進一步穩定地賦予規定的光擴散特性。
另外,構成本發明的顯示器用光擴散膜時,優選變形柱狀物在該柱狀物的中部具有彎曲部。
通過這樣構成,能夠對光擴散膜進一步穩定地賦予規定的光擴散特性。
另外,構成本發明的顯示器用光擴散膜時,變形柱狀物優選由位於第1面側的第1柱狀物和位於第2面側的第2柱狀物構成。
通過這樣構成,能夠對光擴散膜進一步穩定地賦予規定的光擴散特性,而且能夠有效抑制得到的光擴散特性。
另外,構成本發明的顯示器用光擴散膜時,光擴散膜用組合物優選包含作為(A)成分的含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯、作為(B)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和作為(C)成分的光聚合引發劑。
通過這樣構成,能夠使(A)成分與(B)成分高效地相分離並且光固化,因此能夠對光擴散膜更進一步穩定地賦予規定的光擴散特性。
另外,本發明的其它方式的反射型顯示裝置,其特徵在於,是在具備反射板的反射型顯示面板的顯示面
側層疊光擴散膜而成的反射型顯示裝置,光擴散膜是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,並且,光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍變化時,相對於各入射角的霧度值為70%以上的值,上述塗佈層是將光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,上述移動方向是將上述塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向。
即,若為本發明的反射型顯示裝置,則具有規定的光擴散膜,因此能夠將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出。
另外,本發明的另一個其它方式的反射型顯示裝置,其特徵在於,是在反射型顯示面板的非顯示面側另外具備反射板並且在反射板與反射型顯示面板間層疊光擴散膜而成的反射型顯示裝置,光擴散膜是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,並且,光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍變化時,相對於各入射角的霧度值為70%以上的值,上述塗佈層是將光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,上述移動方向是將上述塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向。
即,若為本發明的反射型顯示裝置,則在反射
型顯示面板的非顯示面側另外設置反射板,因此與設置在反射型顯示面板的內部時相比,製造容易且能夠廉價製造。
另外,構成本發明的反射型顯示裝置時,反射型顯示面板優選選自液晶顯示面板、電泳方式顯示面板、MEMS快門方式顯示面板以及電潤濕方式顯示面板中的至少一種。
通過這樣構成,能夠得到將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出的反射型顯示裝置。
另外,構成本發明的反射型顯示裝置時,反射型顯示面板優選為半透射型顯示面板。
通過這樣構成,能夠將從寬範圍的角度入射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出,另一方面,外來光不充分的環境下,也能夠得到利用背光燈顯示圖像的半透射型顯示裝置。
另外,構成本發明的反射型顯示裝置時,反射型顯示面板優選為單色顯示面板。
通過這樣構成,即使對反射型顯示面板另外設置反射板時,難以有雙重圖像的產生的問題,另一方面,能夠得到高對比的顯示圖像。
另外,構成本發明的反射型顯示裝置時,優選用作價格標籤或者時鐘的顯示裝置。
通過這樣構成,用於這些用途時,即使是單色
的低解析度圖像也能夠發揮充分的功能,即使對反射型顯示面板另外設置反射板時,雙重圖像的產生難以成為的問題,另一方面,能夠得到高對比的顯示圖像。
1‧‧‧反射型顯示裝置
10‧‧‧顯示面板(液晶顯示面板)
11‧‧‧TFT基板
12‧‧‧對置基板
13‧‧‧液晶層
14‧‧‧反射板
20‧‧‧光學層疊體
21‧‧‧λ/4板
22‧‧‧λ/2板
23‧‧‧偏振片
30‧‧‧驅動電路
50‧‧‧來自光源的照射光
60‧‧‧平行光
100‧‧‧光擴散膜
101‧‧‧塗佈層
102‧‧‧加工片
112‧‧‧折射率相對高的柱狀物
113‧‧‧柱結構
113a‧‧‧柱結構的邊界面
114‧‧‧折射率相對低的區域
115‧‧‧第1面
116‧‧‧第2面
125‧‧‧線狀光源
200‧‧‧照射光平行化部件
202‧‧‧點光源
204‧‧‧透鏡
210‧‧‧遮光部件
210a‧‧‧板狀部件
210b‧‧‧筒狀部件
310‧‧‧光源
320‧‧‧積分球
400‧‧‧錐光鏡
410‧‧‧光源臂
圖1是為了說明本發明的反射型顯示裝置的構成而提供的圖。
圖2a~2b的圖是為了說明在膜內具有柱結構的光擴散膜的概略而提供的圖。
圖3a~3b是為了說明在膜內具有柱結構的光擴散膜中的入射角度依賴性和各向同性光擴散而提供的圖。
圖4a~4c是為了說明光擴散膜的光擴散特性的測定方法而提供的圖。
圖5是為了說明光擴散膜的光擴散特性提供的圖。
圖6a~6c是為了例舉實施例1的光擴散膜來說明光擴散膜的光擴散特性與反射型顯示裝置中的圖像顯示光的擴散射出的關係而提供的圖。
圖7a~7c是為了例舉實施例1的光擴散膜來說明光擴散膜的光擴散特性與反射型顯示裝置中的圖像顯示光的擴散射出的關係而提供的其它圖。
圖8a~8c是為了例舉比較例1的光擴散膜來說明光擴散膜的光擴散特性與反射型顯示裝置中的圖像顯示光的擴散射出的關係而提供的圖。
圖9a~9c是為了例舉比較例1的光擴散膜來說
明光擴散膜的光擴散特性與反射型顯示裝置中的圖像顯示光的擴散射出的關係而提供的其它圖。
圖10a~10b是為了說明在膜內具有柱結構的光擴散膜而提供的其它圖。
圖11a~11b是為了說明柱結構而提供的圖。
圖12a~12b是為了說明光擴散膜的製造方法中的各步驟而提供的圖。
圖13a~13d是為了說明活性能量線照射步驟而提供的圖。
圖14是為了說明活性能量線照射步驟而提供的其它圖。
圖15是為了說明本發明的反射型顯示裝置的構成而提供的其它圖。
圖16a~16c是為了說明實施例1中的光擴散膜的截面而提供的圖及照片。
圖17a~17b是為了說明測定光擴散膜的光擴散特性時的光的入射的方式而提供的圖。
圖18是為了表示實施例1中的光擴散膜的入射角-霧度值圖而提供的圖。
圖19是為了說明測定將光擴散膜用於反射型顯示裝置時的光擴散特性的方法而提供的圖。
圖20a~20h是為了表示與將實施例1中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性的而提供的錐光鏡圖像。
圖21是為了表示與將實施例1中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的入射角-亮度圖。
圖22是為了表示將實施例1中的光擴散膜實際用於反射型顯示裝置時的規定圖像的觀察情況而提供的圖。
圖23a~23c是為了表示實施例2中的光擴散膜的截面而提供的圖及照片。
圖24a~24b是為了表示實施例2中的光擴散膜的截面而提供的其它的照片。
圖25是為了表示實施例2中的光擴散膜的入射角-霧度值圖而提供的圖。
圖26a~26g為了是表示與將實施例2中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的錐光鏡圖像。
圖27是為了表示與將實施例2中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的入射角-亮度圖。
圖28a~28c是為了表示實施例3中的光擴散膜的截面而提供的圖及照片。
圖29a~29b是為了表示實施例3中的光擴散膜的截面而提供的其它照片。
圖30是為了表示實施例3中的光擴散膜的入射角-霧度值圖而提供的圖。
圖31a~31g是為了表示與將實施例3中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的錐光鏡圖像。
圖32是為了表示與將實施例3中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的入射角-亮度圖。
圖33a~33b是為了表示在比較例1中使用的紫外線照射裝置以及照射光平行化部件而提供的圖。
圖34a~34b是為了表示在比較例1中使用的紫外線照射裝置以及照射光平行化部件而提供的其它圖。
圖35a~35c是為了表示比較例1中的光擴散膜的截面而提供的圖及照片。
圖36是為了表示比較例1中的光擴散膜的入射角-霧度值圖而提供的圖。
圖37a~37g是為了表示與將比較例1中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的錐光鏡圖像。
圖38是為了表示與將比較例1中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散膜特性而提供的入射角-亮度圖。
圖39是為了表示比較例2中的光擴散膜的入射角-霧度值圖而提供的圖。
圖40a~40g是為了表示與將比較例2中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的錐
光鏡圖像。
圖41是為了表示與將比較例2中的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散特性而提供的入射角-亮度圖。
圖42是為了說明實施例4和比較例3中製成的數位時鐘中的時刻的顯示情況而提供的照片。
本發明的實施方式的顯示器用光擴散膜,其特徵在於,是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍變化時,相對於各入射角的霧度值為70%以上的值,上述塗佈層是將光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,上述移動方向是將上述塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向。
另外,本發明的其它實施方式是使用上述顯示器用光擴散膜的反射型顯示裝置。
以下,適當地參照圖式具體說明這些的實施方式。
其中,基本上對本發明的反射型顯示裝置進行說明,對於本發明的顯示器用光擴散膜,作為反射型顯示裝置的一構成要素進行說明。
另外,為了便於說明,以使用液晶顯示面板作為反射型顯示面板的情況為主進行說明。
1.反射型顯示裝置的基本構成
首先,說明本發明的反射型顯示裝置的基本構成。
如圖1所示,反射型顯示裝置1具備:液晶顯示面板10、層疊在液晶顯示面板10上的光學層疊體20、根據圖像信號來驅動液晶顯示面板10的驅動電路30。
上述反射型顯示裝置1中,光學層疊體20的表面中,與液晶顯示面板10相反一側的表面為圖像顯示面。
另外,液晶顯示面板10是通過將從圖像顯示面側入射的外來光反射而顯示圖像的反射型顯示面板,因此基本上不在液晶顯示面板10的背後配置背光燈。
但是,將本發明的反射型顯示裝置作為半透射型顯示裝置構成時,可以配置背光燈。
2.反射型顯示面板
如圖1所示,作為反射型顯示面板的液晶顯示面板10,例如具備介由規定的間隙相互對置的TFT(Thin Film Transistor)基板11以及對置基板12、設置在TFT基板11與對置基板12間的液晶層13。
上述液晶層13,例如,含有向列型(Nematic)液晶而構成,如後述所述,通過來自驅動電路30的外加電壓,具有將入射到液晶層13的光在每個圖元透射或者遮擋
的變調功能,改變液晶的透光等級,由此調整每個圖元的灰度。
另外,TFT基板11,例如,在由玻璃基板等構成的基板上具有多個圖元電極和設置在每個圖元電極的圖元電路。
上述圖元電路,例如含有TFT、電容元件等而構成。
另外,TFT基板11具有取向膜,並且具有將從液晶層13側入射的光進行反射的反射板14。
另外,對置基板12,例如為由玻璃基板等構成的基板,且在與TFT基板11對置的一側的表面上具有共用電極。
上述對置基板12具有取向膜,並且在與圖元電極對置的區域具有彩色濾光片,在與圖元電極非對置的區域具有遮光膜。
另外,多個圖元電極可與對置基板12側的共用電極一同驅動液晶層13,在TFT基板11中二維配置。
另外,共用電極以與各圖元電極對置的方式在對置基板12中二維配置。
這些圖元電極和共用電極若通過驅動電路30而外加電壓,則在圖元電極與共用電極間產生與圖元電極和共用電極的電位差對應的電場,根據其電場的大小來驅動液晶層13。
應予說明,液晶顯示面板10中,將圖元電極
與共用電極相互對置的部分稱為圖元,上述圖元為能夠部分驅動液晶層的最小單位。
另外,反射板14可以由TFT基板11中的圖元電極構成,也可以與圖元電極分開設置。
反射板14由圖元電極構成時,圖元電極由反射可見光的導電性材料構成,反射板14與圖元電極分開設置時,圖元電極可以由反射可見光的導電性材料構成,也可以由使可見光透射的ITO等導電性材料構成。
另一方面,共用電極由使可見光透射的ITO等導電性材料構成。
另外,取向膜為使液晶層13中的液晶分子在規定方向取向的取向膜,與液晶層13直接相接。
上述取向膜,例如,由聚醯亞胺等高分子材料構成,例如可通過對塗佈的聚醯亞胺等實施摩擦處理而形成。
另外,具有彩色濾光片的基板是指將用於使從反射板14側透射液晶層13的光分別色分離為例如,紅、綠以及藍三原色的彩色濾光片與圖元對應地排列的基板。
另外,遮光膜具有例如吸收可見光的功能,形成在圖元與圖元間。
應於說明,作為在液晶層13中使用的液晶的種類,除上述的向列型液晶以外,可使用膽甾型(Cholesteric)液晶、近晶(Smectic)液晶、藍相(Blue phase)液晶以及强介電性(Ferroelectric)液晶等。
另外,液晶显示面板的動作模式可利用TN(Twisted Nematic)模式、STN(Super Twisted Nematic)模式、ECB(Electrically Controlled Birefringence)模式、IPS(In-Plane Ewiching)模式、super-IPS模式、MVA(Multidomain Vertical Alingement)模式等全部的動作模式。
另外,本發明中的反射型顯示面板不限定於上述液晶顯示面板,可使用電泳方式顯示面板、MEMS快門方式顯示面板以及電潤濕方式顯示面板。
該理由是,若為這些顯示面板,則與上述液晶顯示面板同樣地,通過來自驅動電路的外加電壓,能夠將入射到面板的光在每個圖元中透射或者遮擋,改變其透光等級,由此調整每個圖元的灰度。
應予說明,作為電泳方式顯示面板,例如,可舉出由將青色和黃色的粒子與液體一同收容的第一個層、和將品紅和黑色的粒子與液體一同收容的第二層構成的2層結構或者僅由黑色的粒子與液體一同收容的層構成的1層結構的電子紙張。
上述電子紙張優選採用通過來自驅動電路的外加電壓使收容在各層的粒子在液體中沿橫向移動的所謂的橫電場方式,由此,能夠適當切換全黑狀態、透明狀態、彩色顯示的狀態。
更具體而言,若使全部的粒子在畫面端的電極下移動,則成為透明顯示,若使全部的粒子在畫面內擴散,則成為黑顯示,通過控制各自粒子的位置還可以成為彩色
顯示。
另外,上述橫電場方式中,能夠以使畫面全體成為一個圖元的方式控制畫面整體的透光等級。
另外,MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)快門方式顯示面板是指將微小的快門作為1像素在面上排列的方式。
上述MEMS快門方式顯示面板中,通過來自驅動電路的外加電壓,將微小快門高速開關,由此控制各圖元的透光等級。
另外,電潤濕方式顯示面板是指在微小且透明的微膠囊中收容水和著色的油滴,將一個微膠囊作為1圖元在面上排列的面板。
上述電潤濕方式顯示面板中,通過來自驅動電路的外加電壓,使著色的油滴的水和性變化來改變油滴的形狀,由此控制各圖元的透光等級。
另外,反射顯示面板還優選為半透射型顯示面板,特別優選為半透射型液晶顯示面板。
該理由是,通過使用半透射型顯示面板,能夠得到如下的半透射型顯示裝置,該半透射型顯示裝置將從寬範圍的角度入射的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出,另一方面,在外來光不充分的環境下,也能夠利用背光燈顯示圖像。
這裡,半透射型液晶顯示面板是為了在室內室外均可觀察良好的圖像而研究的方案,通常在一個圖元中
具有透射區域和反射區域。
其中,透射區域具有透明電極,因此通過使從背光燈發出的光透射,能夠發揮作為透射式液晶顯示裝置的功能。
另一方面,反射區域具有反射電極,因此通過反射外來光,能夠發揮作為反射型液晶顯示裝置的功能。
另外,也存在不將圖元劃分為透射區域和反射區域而利用基於反射型偏振片的光的透射和反射的半透射型液晶顯示面板,也可將其應用。
3.光學層疊體
圖1所示,光學層疊體20從液晶顯示面板10的側按順序具有光擴散膜100、λ/4板21、λ/2板22以及偏振片23。
其中,上述層疊順序為一個例子,光擴散膜100可以配置在λ/4板21與λ/2板22間,可以配置在λ/2板22與偏振片23間,可以配置偏振片23上。
另外,光學層疊體20與液晶顯示面板10,例如用黏接劑或黏合劑相互貼合,構成光學層疊體20的各部件彼此均相同。
應予說明,反射型顯示面板為液晶顯示面板以外的顯示面板時,無需使用λ/4板、λ/2板以及偏振片。
(1)相位差板
作為相位差板的λ/4板21,例如可使用環烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂等單軸拉伸膜。
另外,其延遲值例如為0.14μm,與可見光中可見度最高的綠色光波長的約1/4相當。
因此,λ/4板21具有將從偏振片23側入射的直線偏振光變換為圓偏振光的功能。
作為其它相位差板的λ/2板22例如為聚碳酸酯樹脂的單軸拉伸膜。
另外,其延遲值例如為0.27μm,與可見光中可見度最高的綠色光波長的約1/2相當。
這裡,λ/4板21和λ/2板22,作為這些λ/4板21以及λ/2板22整體,具有將從偏振片23側入射而來的直線偏振光變換為圓偏振光的功能,對寬範圍的波長作為圓偏振片發揮功能。
(2)偏振片
偏振片23吸收規定的直線偏振光成分,透射其以外的偏振光成分,因此具有將從外部入射來的外來光變換為直線偏振光的功能。
上述偏振片23可以通過例如將吸附碘等鹵素物質或二色性染料的PVA(聚乙烯醇)的高分子膜拉伸而成的物質用TAC(三醋酸纖維素)夾持而構成。
(3)光擴散膜
光擴散膜100具有如下功能:將從寬範圍的角度入射而來的外來光介由反射板14作為圖像顯示光向顯示裝置的正面擴散射出。
另外,本發明的反射型顯示裝置在上述光擴散
膜中具有特徵。
即,本發明的光擴散膜,其特徵在於,是使規定的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,並且,具有規定的膜厚且具有規定的光擴散特性。
以下,對本發明的光擴散膜進行具體說明。
(3)-1光擴散膜中的光擴散的基本原理
本發明中的光擴散膜是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的光擴散膜。
因此,本發明中的光擴散膜成為在膜內具備折射率相對高的區域和折射率相對低的區域由規定的圖案形成而成的規定的內部結構的光擴散膜。
首先,使用圖2a~3b,對這樣的光擴散膜的基本原理進行說明。
首先,圖2a中示出了光擴散膜100的俯視圖(平面圖),圖2b中示出了將圖2a所示的光擴散膜100沿虛線A-A在垂直方向切割,從沿箭頭的方向觀察切割面時的的光擴散膜100的剖視圖。
另外,圖3a中示出了光擴散膜100的整體圖,圖3b中示出了從X方向觀察圖3a的光擴散膜100時的剖視圖。
如上述圖2a的俯視圖所示,光擴散膜100具有由折射率相對高的柱狀物112和折射率相對低的區域114構成的柱結構113。
另外,如圖2b剖視圖所示,在光擴散膜100的垂直方向,折射率相對高的柱狀物112和折射率相對低的區域114各自具有規定的寬度,成為交替地配置的狀態。
由此,如圖3a所示,入射角為光擴散入射角度區域內時,推斷入射光被光擴散膜100擴散。
即,如圖2b所示,推斷相對於柱結構113的邊界面113a,對於光擴散膜100的入射光的入射角為平行至規定的角度範圍的值、即為光擴散入射角度區域內的值時,入射光(152、154)在方向發生改變的同時沿膜厚方向穿過柱結構內的折射率相對高的柱狀物112的內部,從而,光射出面側的光的行進方向變得不同。
其結果,推斷入射角為光擴散入射角度區域內時,入射光被光擴散膜100擴散而成為擴散光(152′、154′)。
另一方面,對於光擴散膜100的入射光的入射角超出光擴散入射角度區域的情況下,如圖2b所示,推斷入射光156不被光擴散膜擴散直接透射光擴散膜100而成為透射光156′。
應予說明,本發明中,“光擴散入射角度區域”是指使來自點光源的入射光的角度相對於光擴散膜發生變化時,與射出擴散光相對應的入射光的角度範圍。
另外,如圖3a所示,上述“光擴散入射角度區域”是指根據在光擴散膜中的柱結構的折射率差、傾斜角等,每個該光擴散膜所決定的角度區域。
根據以上的基本原理,在膜內具備柱結構113
的光擴散膜100,例如,如圖3a所示,在光的透射和擴散中可以發揮入射角度依賴性。
另外,如圖2a~3b所示,具有柱結構113的光擴散膜,通常,具有“各向同性”。
這裡,本發明中,如圖3a所示,“各向同性”是指入射光被膜擴散時,具有如下性質,即在擴散的射出光中的與膜平行的面(是指與膜的端面以外的面平行的面。以下也相同)內該光的擴散情況(擴散光的擴散形狀)根據該面內的方向而不發生變化的性質。
更具體而言,如圖3a所示,入射光被膜擴散時,擴散的射出光的擴散情況是在與膜平行的面內為圓形。
另外,如圖3b所示,本發明中,稱為入射光的“入射角θ 1”時,入射角θ 1是指將沿光擴散膜的入射側表面的法線的角度設為0°時的角度(°)。
另外,本發明中,“光擴散角度區域”是指相對於光擴散膜,在入射光被最大擴散的角度固定點光源,在該狀態下得到的擴散光的角度範圍。
並且,本發明中,“擴散光的開口角”是指上述的“光擴散角度區域”的角度寬度(°),如圖3b所示,是指觀察膜的截面時的擴散光的開口角θ 2。
應予說明,可確認光擴散角度區域的角度寬度(°)與光擴散入射角度區域的寬度大致相同。
另外,如圖3a所示,光擴散膜在入射光的入
射角包含在光擴散入射角度區域的情況下,即使該入射角不同時,在光射出面側也能夠進行幾乎相同的光擴散。
因此,可以說得到的光擴散膜具有使光集中在規定位置的聚光作用。
應予說明,柱結構內的柱狀物112的內部中的入射光的方向變化除了可以考慮如圖2b所示的那樣通過全反射而呈直線狀曲折地變化方向的階躍折射型的情況,還可以考慮除此以外也有呈曲線狀變化方向的梯度折射型的情況。
另外,在圖2a和圖2b中,為了簡便,將折射率相對高的柱狀物112和折射率相對低的區域114的介面用直線表示,但實際上,介面是稍微曲折的,各柱狀物形成有伴隨著分支、消失的複雜的折射率分佈結構。
推斷:其結果,不一樣的光學特性的分佈可提高光擴散特性。
(3)-2單一層
另外,本發明中的光擴散膜的特徵是單一層。
該理由是,與層疊多個光擴散膜的情況相比較,可減少貼合步驟,不僅經濟上有利,而且還能有效抑制顯示光中的模糊的產生、層間剝離的產生。
應予說明,除直接層疊多個光擴散膜的情況以外,介由其他膜等層疊多個光擴散膜的情況也包含在層疊多個光擴散膜的情況中。
(3)-3光擴散特性
另外,如圖4a~4c所示,本發明中的光擴散膜,其特徵在於,將相對於膜面的法線的入射角θ 1沿著塗佈層101的移動方向B在-70~70°的範圍變化時,如圖5所示,相對於各入射角θ 1的霧度值為70%以上的值,上述塗佈層是將光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,上述移動方向是將塗佈層101光固化時的該塗佈層101的移動方向B。
該理由是,光擴散膜通過具有上述規定的光擴散特性,從而即便該膜由單一層構成,也能夠將從寬範圍的角度入射來的外來光作為顯示光高效地擴散射出到利用外來光型顯示體的正面。
即,這是因為,若上述霧度值為小於70%的值,則難以將以對應的入射角θ 1入射而來的外來光作為顯示光高效地擴散射出到利用外來光型顯示體的正面。
因此,沿著將光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向,將相對於膜面的法線的入射角θ 1在-70~70°的範圍變化時,更優選相對於各入射角θ 1的霧度值為75%以上的值,進一步優選為80%以上的值。
另外,上述光擴散特性通常在滿足膜的一面時,可確認也滿足另一面,相反,即使僅滿足一面,可確認也能夠得到規定的效果,當然是在本方式的光擴散膜的範圍內。
應予說明,圖4a是表示將來自點光源202的照射光50通過透鏡204變為平行光60,照射到將沿移動方向
B移動的加工片102上的塗佈層101,並將其光固化的形態的側面圖。
另外,圖4b是表示使用光源310和積分球320,一邊將相對於膜面的法線的入射角θ 1沿著塗佈層的移動方向B在-70~70°的範圍變化,一邊測定相對於各入射角θ 1的霧度值的形態的側面圖。
另外,圖4c是表示將相對於膜面的法線的入射角θ 1在-70~70°的範圍內變化的樣子在固定膜的狀態下示出的側面圖。
進而,圖5表示横軸採取入射角θ 1(°),縱軸採取霧度值(%)的特性曲線(印象圖)。
接著,使用圖6a~8c,說明上述光擴散膜的光擴散特性與反射型顯示裝置中的圖像顯示光的擴散射出的關係。
最初,說明這些圖式的概要時,圖6a中示出了相對於實施例1的光擴散膜100以入射角θ 1入射光,使其1次擴散的形態。
另外,圖6b中示出了測定改變圖6a的入射角θ 1時的相對於各入射角θ 1(°)的霧度值(%)的入射角-霧度值圖。
並且,圖6c中示出了改變圖6a的入射角θ 1時的相對於各入射角θ 1的範圍的擴散1次的光的擴散情況(錐光鏡圖像的示意圖)。
另外,圖7a中示出了將實施例1的光擴散膜
100與反射板14貼合製成測定用試驗片,從該試驗片的膜側以入射角θ 1入射光,介由在反射板14的反射而擴散2次的形態。
另外,圖7b中示出了測定將圖7a的入射角θ 1改變時的相對於各入射角θ 1(°)的膜正面的亮度(cd/m2)的入射角-亮度圖。
並且,圖7c中示出了改變圖7a的入射角θ 1時的相對於各入射角θ 1擴散2次的光的擴散情況(錐光鏡圖像)。
另外,圖8a中示出了相對於比較例1的光擴散膜100以入射角θ 1入射光而擴散1次的形態。
另外,圖8b中示出了測定將圖8a的入射角θ 1改變時的相對於各入射角θ 1(°)的霧度值(%)的入射角-霧度值圖。
並且,在圖8c示出了將圖8a的入射角θ 1改變時的相對於各入射角θ 1的範圍的擴散1次的光的擴散情況(錐光鏡圖像的示意圖)。
另外,圖9a中示出了將比較例1的光擴散膜100與反射板14貼合製成測定用試驗片,從該試驗片的膜側以入射角θ 1入射光,介由在反射板14的反射而擴散2次的形態。
另外,圖9b中示出了測定將圖9a的入射角θ 1改變時的相對於各入射角θ 1(°)的膜正面的亮度(cd/m2)的入射角-亮度圖。
此外,圖9c中示出了將圖9a的入射角θ 1改變時的相對於各入射角θ 1的擴散2次的光的擴散情況(錐光鏡圖像)。
首先,圖6a所示的實施例1的光擴散膜100滿足本方式的光擴散膜的要件,即,如圖6b的入射角-霧度值圖所示,將入射角θ 1在-70~70°的範圍內改變時,相對於各入射角θ 1的霧度值取70%以上的值。
另外,相對於圖6b的入射角-霧度值圖中的入射角θ 1=-70~-18°、-18~-2°、-2~34°、34~44°以及44~70°的範圍的擴散1次的光的擴散情況,分別如圖6c的錐光鏡圖像的示意圖所示。
即,實施例1的光擴散膜100的入射角θ 1在-70~70°的範圍內改變時,相對於各入射角θ 1的霧度值為70%以上的值,所以如圖6c所示,可知在入射角θ 1=-70~70°的全部範圍內,能夠得到直線透射光少的均勻的擴散光(直線透射光越多,霧度值越小)。
更具體而言,在入射角θ 1=-2~34°的範圍內,入射角θ 1屬於使用圖3a等說明的光擴散入射角度區域,所以可知產生圖6c所示圓形的各向同性光擴散。
另一方面,在入射角θ 1=-70~-18°、-18~-2°、34~44°以及44~70°的範圍內,由於入射角θ 1屬於使用圖3a等說明的光擴散入射角度區域的範圍外,所以可知不產生圓形的各向同性光擴散,如圖6c所示產生月牙型的光擴散。
這裡,在使用圖3a等的先前的說明中記載了入射角θ 1為光擴散入射角度區域的範圍外的情況下,記載入射光不被膜擴散而透射。
然而,上述說明是為了將產生各向同性光擴散的光擴散入射角度區域容易理解且便於說明,應注意,實際上,月牙型的擴散光也不是透射光,按字面理解,為擴散光。
無論是什麼情況,實施例1的光擴散膜100的入射角θ 1在-70~70°的範圍改變時,相對於各入射角θ 1的霧度值為70%以上的值,因此可知各向同性光擴散或月牙型的光擴散雖有不同,但在入射角θ 1=-70~70°的全部範圍內,均能夠得到直線透射光少的均勻的擴散光。
由此,圖6a中示出的實施例1的光擴散膜100,如圖7a所示,使入射角θ 1的光介由在反射板14的反射總計擴散2次時,能夠在膜正面高效地擴散射出。
即,如圖7b的入射角θ 1-亮度圖所示,入射角θ 1在0~60°的範圍內改變時,可知相對於各入射角θ 1的膜表面的亮度至少在入射角θ 1=0~50°的範圍是超過0cd/m2的值,能夠利用介由反射板14的反射的總計2次擴散將寬範圍的入射光高效地擴散射出到膜正面。
認為這是由於若為實施例1的光擴散膜,能夠在第一次的擴散中將入射光均勻擴散,因此介由在反射板的反射的第2次的擴散,即使反射角與內部結構的傾斜角的關係變得不均勻,結果也能夠將均勻的擴散光射出到膜
面側。
另外,圖7a中示出的總計2次擴散的模型是用於測定將光擴散膜適用於反射型顯示裝置時的光擴散特性的模型。
應予說明,為了更具體顯示實際的形態,在圖7c中示出了對入射角θ 1=0°、20°、40°以及60°的2次擴散的光的擴散情況(錐光鏡圖像)。
即,將0cd/m2~至各錐光鏡圖像中的最大亮度值的亮度分佈劃分為從藍色至紅色的14個階段,0cd/m2為藍色,超過0cd/m2的值~至各錐光鏡圖像中的最大亮度值分為13等分,隨著0cd/m2~接近最大的亮度的值,表現為在藍色~淡藍色~綠色~黃色~橘色~紅色這13個階段發生變化。
另外,被繪製成各錐光鏡圖像中的放射狀的線分別表示方位角方向0~180°、45~225°、90~270°、135~315°,被繪製成同心圓狀的線從內側按順序表示極角方向18°、38°、58°、78°。
因此,各錐光鏡圖像中的各同心圓的中心部分的顏色表示被擴散射出到膜正面的擴散光的相對亮度,各同心圓的中心部分的絕對亮度與圖7(b)的各曲線的縱軸的值對應。
另一方面,在圖8a中示出的比較例1的光擴散膜100,如圖8b的入射角-霧度值圖所示,將入射角θ 1在-70~70°的範圍的範圍變化時,有根據入射角θ 1的值使霧
度值取小於70%的值的情況,且不滿足本方式的光擴散膜的要件。
另外,圖8b的入射角-霧度圖中的對於入射角θ 1=-70~-17°、-17~-7°、-7~16°、16~36°以及36~70°的範圍的1次擴散的光的擴散情況,分別如圖8c的錐光鏡圖像的示意圖所示。
即,比較例1的光擴散膜100的入射角θ 1在-70~70°的範圍內改變時,有根據入射角θ 1的值而使霧度值取得小於70%的值的情況,所以如圖8c所示,可知在這樣的入射角θ 1的範圍內,直線透射光增多,無法得到均勻的擴散光。
更具體而言,在入射角θ 1=-7~16°的範圍內,入射角θ 1屬於使用圖3a等說明的光擴散入射角度區域,並且,霧度值為70%以上的值,所以可知產生如圖8c所示圓形的各向同性光擴散。
另一方面,在入射角θ 1=-17~-7°以及16~36°的範圍內,入射角θ 1屬於使用圖3a等說明的光擴散入射角度區域的範圍外的情況,並且,霧度值為70%以上的值,所以可知不產生圓形的各向同性光擴散,產生如圖8c所示月牙型的光擴散。
另一方面,在入射角θ 1=-70~-17°以及36~70°的範圍內,入射角θ 1屬於使用圖3a等說明的光擴散入射角度區域的範圍外,並且霧度值為70%以上的值,所以可知作為輪郭產生月牙型的光擴散,且在其中央部分產生
直線傳播透射光強烈顯現的不均勻的光擴散。
因此,將比較例1的光擴散膜100的入射角θ 1在-70~70°的範圍內改變時,有根據入射角θ 1的值使霧度值取得小於70%的值的情況,所以在這樣的入射角θ 1的範圍內,可知雖然作為輪廓產生月牙型的光擴散,但直線傳播透射光增多,無法得到均勻的擴散光。
其結果,圖8a所示的比較例1的光擴散膜100,如圖9a所示,入射角θ 1的光介由在反射板14的反射總計擴散2次時,難於高效地擴散射出到膜正面。
即,如圖9b的入射角θ 1-亮度圖所示,可知入射角θ 1在0~60°的範圍內變化時,相對於各入射角θ 1的膜表面的亮度只有在入射角θ 1=0~30°的範圍取得超過0cd/m2的值,而無法將寬範圍的入射光利用介由反射板14的反射的2次擴散在膜正面高效地擴散射出。
另外,使入射角θ 1從20°變化為30°時的膜表面的亮度的落差顯著,因此,可知實質上,僅能在入射角θ 1=0~20°這種狹範圍內在膜正面高效地擴散射出。
認為這是由於,在比較例1的光擴散膜中,在第一次擴散中,特別是入射角θ 1的絕對值大的情況下,無法使入射光均勻擴散,所以在反射角與內部結構的傾斜角的關係變得不均勻的情況下,介由在反射板的反射的第2次的擴散無法使均勻的擴散光在膜面側射出。
即,認為射出到膜面側的擴散光變得不均勻時,通常,在膜正面以外的角度擴散光以較高的亮度射出,因
此膜正面的亮度容易相對降低。
應予說明,為了更具體表示實際的形態,圖9c中示出了對於入射角θ 1=0°、20°、40°以及60°的2次擴散的光的擴散情況(錐光鏡圖像)。
因此,與圖7c的情況同樣地,各錐光鏡圖像中的各同心圓的中心部分中的顏色表示在膜正面擴散射出的擴散光的相對亮度,各同心圓的中心部分的絕對亮度與圖9b的各曲線的縱軸的值對應。
(3)-4內部結構
本發明中的光擴散膜成為在膜內具備折射率相對高的區域和折射率相對低的區域由規定的圖案形成而成的規定的內部結構的光擴散膜,該規定的內部結構就沒有特別限定。
其中,從穩定發揮上述規定的光擴散特性的觀點出發,優選本發明中的光擴散膜為折射率相對低的區域中具有使折射率相對高的多個柱狀物在膜膜厚方向林立而成的柱結構的光擴散膜,並且,將光擴散膜中的一面設為第1面,另一面設為第2面時,柱狀物為從第1面朝向第2面形狀變化而成的變形柱狀物。
該理由是,例如,為在膜內中具備折射率不同的多個板狀區域沿著沿膜面的任一方向交替配合而成的百葉結構、由從第1面朝向第2面形狀不發生變化的通常的柱狀物構成的柱結構的光擴散膜時,可確認無法穩定得到上述規定的光擴散特性。
對此,為具備由從第1面朝向第2面形狀變化而成的變形柱狀物構成的柱結構的光擴散膜時,可確認能夠穩定得到上述規定的光擴散特性。
以下,對變形柱狀物構成的柱結構進行具體說明。
更具體而言,如圖3a所示,在變形柱狀物112中,優選直徑從第1面115朝向第2面116增加。
該理由是,通過形成具有這樣的變形柱狀物的柱結構,能夠對光擴散膜更穩定地賦予規定的光擴散特性。
即,這是因為,若為這樣的變形柱狀物,則與通常的柱狀物相比較,即使為與柱狀物的軸線方向平行的光,也難以直線傳播透射,因此能夠對光擴散膜更穩定地賦予規定的光擴散特性。
另外,如圖10a所示,變形柱狀物112′優選在該柱狀物的中部具有彎曲部。
該理由是,通過形成具有這樣的變形柱狀物的柱結構,能夠對光擴散膜更進一步穩定地賦予規定的光擴散特性。
即,若為這樣的變形柱狀物,與通常的柱狀物相比,不僅難以直線傳播透射光,還能夠擴大擴散光的開口角,因此能夠對光擴散膜更進一步穩定地賦予規定的光擴散特性。
另外,如圖10b所示,變形柱狀物112〞優選由
位於第1面115〞的側的第1柱狀物112a〞和位於第2面116〞的側的第2柱狀物112b〞構成。
該理由是,通過形成具有這樣的變形柱狀物的柱結構,不僅能夠對光擴散膜更進一步穩定地賦予規定的光擴散特性,還能夠高效地控制得到的光擴散特性。
即,若為這樣的變形柱狀物,則與通常的柱狀物相比,不僅難以直線傳播透射光,還能夠擴大擴散光的開口角,因此能夠對光擴散膜更進一步穩定地賦予規定的光擴散特性。
另外,優選具有第2柱狀物的上端部與第1柱狀物的下端部如後述的實施例3的光擴散膜那樣彼此重合而形成的重複柱結構區域。
該理由是,通過具有上述重複柱結構區域,能夠抑制第1及第2柱狀物間的未形成柱狀物部分中的散射光的產生,能夠進一步提高光擴散角度區域內中的擴散光的強度的均勻性。
(i)折射率
柱結構中,優選折射率相對高的柱狀物的折射率與折射率相對低的區域的折射率的差為0.01以上的值。
該理由是,通過使上述折射率的差為0.01以上的值,能夠使入射光在柱結構區域內穩定地反射,更加提高柱結構中的來自入射角度依賴性,能夠明確地控制光擴散入射角度區域與非光擴散入射角度區域的區別。
更具體而言,這是因為若上述折射率的差為低
於0.01的值,則有時入射光在柱結構內全反射的角度域變窄,所以有時入射角度依賴性過度降低。
因此,更優選柱結構中的折射率相對高的柱狀物的折射率與折射率相對低的區域的折射率的差為0.05以上的值,進一步優選為0.1以上的值。
應予說明,折射率相對高的柱狀物的折射率與折射率相對低的區域的折射率的差越大越優選,但從選定可形成彎曲柱結構的材料的觀點出發,認為0.3左右為上限。
(ii)最大徑
另外,如圖11a所示,在柱結構中,優選柱狀物的截面的最大徑S為0.1~15μm的範圍內的值。
該理由是,通過上述最大徑為0.1~15μm的範圍內的值,能夠使入射光在柱結構內更穩定地反射,更有效地提高柱結構中的來自入射角度依賴性。
即,這是因為,若上述最大徑為小於0.1μm的值,則有時無論入射光的入射角度,如何都難以顯示出光擴散性。另一方面是因為,若上述最大徑為超過15μm的值,則在柱結構內直線傳播的光增加,有時擴散光的均勻性差。
因此,柱結構中,更優選柱狀物的截面的最大徑為0.5~10μm的範圍內的值,進一步優選為1~5μm的範圍內的值。
應予說明,柱狀物的截面形狀沒有特別限定,
例如優選為圓、橢圓、多角形、異形等。
另外,柱狀物的截面是指被與膜表面平行的面切割而成的截面。
應予說明,柱狀物的最大徑、長度等可採用光學數位顯微鏡觀察來進行測定。
(iii)柱狀物間的距離
另外,如圖11a所示,在柱結構中,優選柱狀物間的距離、即鄰接的柱狀物的空間P為0.1~15μm的範圍內的值。
該理由是,通過上述距離為0.1~15μm的範圍內的值,能夠使入射光在柱結構內更穩定地反射,進一步提高柱結構中的來自入射角度依賴性。
即,這是因為,若上述距離為小於0.1μm的值,則有時無論入射光的入射角度,如何都難以顯示出光擴散性。另一方面是因為,若上述距離為超過15μm的值,則在柱結構內直線傳播的光增加,有時擴散光的均勻性差。
因此,柱結構中,更優選柱狀物間的距離為0.5~10μm的範圍內的值,進一步優選為1~5μm的範圍內的值。
(iv)厚度
另外,柱結構的厚度,即,如圖11b所示,優選膜面的法線方向的柱狀物的長度L為50~700μm的範圍內的值。
該理由是,通過柱結構的厚度為上述範圍內的值,能夠穩定地確保沿膜厚方向的柱狀物的長度,使入射光更穩定地在柱結構內反射,進一步提高柱結構中的來自光擴散角度區域內的擴散光的強度的均勻性。
即,這是因為,若上述柱結構的厚度L為小於50μm的值,則柱狀物的長度不足,在柱結構內直線傳播的入射光增加,有時難以得到光擴散角度區域內的擴散光的強度的均勻性。另一方面是因為,若上述柱結構的厚度L為超過700μm的值,則對光擴散膜用組合物照射活性能量線而形成柱結構時,有時由於初期形成的柱結構使光聚合的行進方向發生擴散,從而難以形成所希望的柱結構。
因此,更優選柱結構的厚度L為70~400μm的範圍內的值,進一步優選為80~300μm的範圍內的值。
另外,本發明的光擴散膜可以在圖11b所示膜厚方向整體形成柱結構(膜厚方向長度L),在膜的上端部、下端部的至少任一方可以具有未形成柱結構部分。
應予說明,為具有如圖10a~10b所示的變形柱狀物的柱結的時,通常優選上方部分(製造光擴散膜時照射活性能量線的一側的部分)中的柱狀物的長度與下方部分中的柱狀物的長度的比為7:1~1:50的範圍內。
(v)傾斜角
另外,如圖11b所示,柱結構中,優選柱狀物112在光擴散膜的膜厚方向以恒定的傾斜角θ a林立而成。
該理由是,通過使柱狀物的傾斜角為恒定,能
夠使入射光在柱結構內更穩定地反射,進一步提高柱結構中的來自入射角度依賴性。
另外,優選傾斜角θ a為0~50°的範圍內的值。
該理由是,將通過柱結構來顯現的光擴散角度區域在任意方向調整。即,考慮設置顯示器的位置、觀察者觀察顯示器的角度,將擴散光向觀察者的方向聚光。
更具體而言,若為移動設備、TV等,則觀察者在顯示器的大致正面觀察圖像,因此以使膜的正面成為光擴散角度區域的方式控制柱狀物的傾斜角θ a。另一方面,為數位標牌用途等,觀察者從下方等觀察顯示器,因此以使其方向成為光擴散角度區域的方式控制柱狀物的傾斜角θ a。
但是,若傾斜角θ a為超過50°的值,則有時難以向膜的正面射出擴散光。
因此,更優選傾斜角θ a為0~40°的範圍內的值,進一步優選為0~30°的範圍內的值。
另外,傾斜角θ a是指在與膜面垂直的面且將1根柱狀物整體沿軸線切割成2個的面切割膜時的截面上測定的將相對於膜表面的法線的角度設為0°時的柱狀物的傾斜角(°)。
更具體而言,如圖11b所示,傾斜角θ a是指柱結構的上端面的法線與柱狀物的最上部所成的角度中窄側的角度。
另外,如圖11b所示,以柱狀物向左側傾斜時的傾斜角為基準,以柱狀物向右側傾斜時的傾斜角為負進行標識。
應予說明,為具有圖10a~10b所示的變形柱狀物的柱結構時,通常,優選上方部分中的柱狀物(光的入射側的柱狀物)的傾斜角為0~50°的範圍內的值並且下方部分中的柱狀物(光的射出側的柱狀物)的傾斜角為0~50°的範圍內的值。
(3)-5膜厚
另外,特徵在於本發明中的光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值。
該理由是,若光擴散膜的膜厚為小於60μm的值,則在柱結構內直線傳播的入射光增加,有時難以顯示規定的光擴散特性。另一方面是因為,若光擴散膜的膜厚為超過700μm的值,則對光擴散膜用組合物照射活性能量線來形成柱結構時,有時由於初期形成的柱結構使光聚合的行進方向發生擴散,從而難以形成所希望的柱結構。另外,有時容易在顯示圖像產生模糊。
因此,更優選光擴散膜的膜厚為80~450μm的範圍內的值,進一步優選為100~250μm的範圍內的值。
(3)-6黏接劑層
另外,本發明中的光擴散膜優選在其一面或者兩面具備用於相對於覆蓋體層疊的黏接劑層。
作為構成上述黏接劑層的黏接劑,沒有特別限
制,可使用以往公知的丙烯酸系、矽酮系、聚氨酯系、橡膠系的黏接劑。
(3)-7製造方法
本發明中的光擴散膜優選利用包含下述步驟(a)~(c)的製造方法進行製造:(a)準備光擴散膜用組合物的步驟,上述光擴散膜用組合物是包含作為(A)成分的含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯、作為(B)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和作為(C)成分的光聚合引發劑;(b)對加工片塗佈光擴散膜用組合物而形成塗佈層的步驟;(c)對塗佈層照射活性能量線的步驟。
以下,參照圖式具體說明各步驟。
(i)步驟(a):光擴散膜的準備步驟
上述步驟是準備規定的光擴散膜用組合物的步驟。
更具體而言,是混合(A)~(C)成分和所希望的其他添加劑的步驟。
另外,混合時,可以在室溫下直接攪拌,但從提高均勻性的觀點出發,例如,優選在40~80℃的加溫條件下攪拌,製成均勻的混合液。
另外,為了成為適於塗佈的所希望的黏度,還優選進一步添加稀釋溶劑。
以下,對光擴散膜用組合物進行更具體地說
明。
(i)-1(A)成分
(種類)
本發明中的光擴散膜用組合物優選包含含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯作為(A)成分。
該理由是,可推斷通過含有特定的(甲基)丙烯酸酯作為(A)成分,能夠使(A)成分的聚合速度比(B)成分的聚合速度快,使這些成分中的聚合速度產生規定的差,有效降低兩成分的共聚性。
其結果,進行光固化時,夠高效地形成在來自(B)成分的折射率相對低的區域中能來自(A)成分的折射率相對高的多個柱狀物林立而成的柱結構。
另外,可推斷通過含有特定的(甲基)丙烯酸酯作為(A)成分,能夠在單體的階段中具有與(B)成分的充分的相容性,同時在聚合的過程中多個連接的階段使與(B)成分的相容性降低至規定的範圍,進一步高效地形成柱結構。
進而,通過含有特定的(甲基)丙烯酸酯作為(A)成分,能夠增加柱結構中的來自(A)成分的區域的折射率,將與來自(B)成分的區域的折射率的差調節為規定以上的值。
因此,通過含有特定的(甲基)丙烯酸酯作為(A)成分,能夠與後述的(B)成分的特性相互結合而高效地得到由來自(A)成分的折射率相對高的區域和來自(B)
成分的折射率相對低的區域構成的柱結。
應予說明,“含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯”是指在(甲基)丙烯酸酯的酯殘基部分具有多個芳香環的化合物。
另外,“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸和甲基丙烯酸雙方。
另外,對於作為這樣的(A)成分的含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯而言,例如可舉出(甲基)丙烯酸聯苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸蒽酯、(甲基)丙烯酸苄基苯酯、(甲基)丙烯酸聯苯基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸萘基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸蒽基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸苄基苯基氧基烷基酯等,或芳香環上的氫原子的一部分被鹵素、烷基、烷氧基、鹵代烷基等取代而得的物質。
另外,對於作為(A)成分的含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯而言,優選包含含有聯苯環的化合物,特別優選包含下述通式(1)表示的聯苯化合物。
(通式(1)中,R1~R10各自獨立,R1~R10中的至少一個為下述通式(2)表示的取代基,其餘為氫原子、羥基、羧基、烷基、烷氧基、氟以外的鹵代烷基、羥基烷基、羧基烷基和氟以外的鹵素原子中的任意一個取代基。)
(通式(2)中,R11為氫原子或者甲基,碳原子數n為1~4的整數,重多m為1~10的整數。)
該理由是,推斷通過含有具有特定的結構的聯苯化合物作為(A)成分,能夠使(A)成分和(B)成分的聚合速度產生規定的差,將(A)成分與(B)成分的相容性降低至規定的範圍,進一步降低兩成分彼此的共聚性。
另外,能夠增加柱結構中的來自(A)成分的區域的折射率,將其與來自(B)成分的區域的折射率的差更容易地調節為規定以上的值。
另外,通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、鹵代烷基、羥基烷基、以及羧基烷基中的任一種的情況下,優選其烷基部分的碳原子數為1~4的範圍內的值。
該理由是,若使上述碳原子數為超過4的值,則有時(A)成分的聚合速度降低,來自(A)成分的區域的折射率變得過低,難以高效地形成規定的內部結構。
因此,通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、鹵代烷基、羥基烷基、以及羧基烷基中的任一種的情況下,更優選其烷基部分的碳原子數為1~3的範圍內的值,進一步優選為1~2的範圍內的值。
另外,通式(1)中的R1~R10優選為除鹵代烷基或者鹵素原子以外的取代基,即優選不含有鹵素的取代基。
該理由是,焚燒光擴散膜等時,防止產生二噁英,從環境保護的觀點出發而優選。
應予說明,在以往的光擴散膜中,在得到規定的柱結構時,出於使單體成分高折射率化的目的,通常是對單體成分進行鹵素取代。
在該方面,如果是通式(1)表示的聯苯化合物,則即使在不進行鹵素取代的情況下,也能夠形成高折射率。
因此,如果是將本發明中的光擴散膜用組合物進行光固化而成的光擴散膜,即使在不含有鹵素的情況下,也能夠發揮良好的入射角度依賴性。
另外,優選通式(1)中的R2~R9中的任意一個為通式(2)表示的取代基。
該理由是,通過使通式(2)表示的取代基的位置為R1和R10以外的位置,能夠在光固化之前的階段,有效防止(A)成分彼此取向并形成結晶。
並且,在光固化之前的單體階段為液態,即使不使用稀釋溶劑等,也能夠在外觀上與(B)成分均勻地混合。
這是因為,由此,在光固化的階段中,能夠使(A)成分和(B)成分以微細的水準進行凝集、相分離,能夠更高效地得到具備柱結構的光擴散膜。
並且,從相同的觀點出發,特別優選通式(1)的R3、R5、R6和R8中的任意一個為通式(2)表示的取代基。
另外,優選通式(2)表示的取代基的重多m通常為1~10的整數。
該理由是,若重多m為超過10的值,則有時將聚合部位和聯苯環連接的氧化烯鏈過長,阻礙聚合部位中的(A)成分彼此的聚合。
因此,更優選通式(2)表示的取代基的重多m為1~4的整數,特別優選為1~2的整數。
應予說明,從相同的觀點出發,優選通式(2)表示的取代基的碳原子數n通常為1~4的整數。
另外,還考慮到作為聚合部位的聚合性碳-碳雙鍵的位置與聯苯環過近,聯苯環成為立體障礙,(A)成分的聚合速度降低的情況,更優選通式(2)表示的取代基的碳原子數n為2~4的整數,特別優選為2~3的整數。
另外,作為通式(1)表示的聯苯化合物的具體例,可優選地舉出下述式(3)~(4)表示的化合物。
(分子量)
另外,優選(A)成分的分子量為200~2500的範圍內的值。
該理由是,推斷通過(A)成分的分子量為規定的範圍,能夠進一步加快(A)成分的聚合速度,更有效地降低(A)成分和(B)成分的共聚性。
其結果,在進行光固化時,能夠更高效地形成在來自(B)成分的折射率相對低的區域中使來自(A)成分的折射率相對高的多個柱狀物林立而成的柱結構。
即,這是因為,推斷若(A)成分的分子量為低於200的值,則由於立體障礙而容易產生與(B)成分的共聚,其結果,有時難以高效地形成柱結構。另一方面是因為,推斷若(A)成分的分子量為超過2500的值,則隨著與(B)成分的分子量的差變小,則(A)成分的聚合速度降低,與(B)成分的聚合速度相近,易於產生與(B)成分的共聚,其結果有時難以高效地形成柱結構。
因此,更優選(A)成分的分子量為240~1500的範圍內的值,進一步優選為260~1000的範圍內的值。
應予說明,(A)成分的分子量可由分子的組成和由構成原子的原子量得到的計算值而求得,可使用凝膠滲透色譜法(GPC)以重均分子量的形式來測定。
(單獨使用)
另外,本發明中的光擴散膜用組合物優選作為形成柱結構的折射率相對高的區域的單體成分,含有(A)成分,但(A)成分優選由單一成分構成。
該理由是,通過這樣構成,能夠有效地抑制來自(A)成分的區域中的折射率的波動,更高效地得到具備
柱結構的光擴散膜。
即,(A)成分對(B)成分的相容性低時,例如(A)成分為鹵素系化合物等的情況下,有時並用其他的(A)成分(例如,非鹵素系化合物等)作為用於使(A)成分與(B)成分相容的第3成分。
然而,此時,由於上述第3成分的影響,來自(A)成分的折射率相對高的區域中的折射率發生波動,或容易降低。
其結果,有時與來自(B)成分的折射率相對低的區域的折射率差變得不均勻,或易於過度降低。
因此,優選選擇具有與(B)成分的相容性的高折射率的單體成分,使用它作為單獨的(A)成分。
應予說明,如果是作為(A)成分的式(3)表示的聯苯化合物,則為低黏度,所以具有與(B)成分的相容性,從而能夠單獨作為(A)成分而使用。
(折射率)
另外,優選(A)成分的折射率為1.5~1.65的範圍內的值。
該理由是,通過使(A)成分的折射率為上述範圍內的值,能夠更容易地調節來自(A)成分的區域的折射率與來自(B)成分的區域的折射率的差,更有效地得到具備柱結構的光擴散膜。
即,這是因為,若(A)成分的折射率為低於1.5的值,則與(B)成分的折射率的差過小,有時難以得
到有效的光擴散角度區域。另一方面是因為,若(A)成分的折射率為超過1.65的值,則有時雖然與(B)成分的折射率的差變大,但與(B)成分在外觀上的相容狀態也難以形成。
因此,更優選(A)成分的折射率為1.52~1.62的範圍內的值,進一步優選為1.56~1.6的範圍內的值。
應予說明,所述的(A)成分的折射率是指利用光照射進行固化之前的(A)成分的折射率。
另外,折射率例如可基於JIS K0062來測定。
(含量)
另外,優選相對於後述的(B)成分100重量份,光擴散膜用組合物中的(A)成分的含量為25~400重量份的範圍內的值。
該理由是,若(A)成分的含量為小於25重量份的值,則(A)成分相對於(B)成分的存在比例變少,如圖2b的剖視圖所示柱結構中的來自(A)成分的柱狀物的寬度變得過小,有時難以得到具有良好的入射角度依賴性的柱結構。另外,光擴散膜的厚度方向的柱狀物的長度變得不充分,有時不能顯示規定的光擴散特性。另一方面,若(A)成分的含量為超過400重量份的值,則(A)成分相對於(B)成分的存在比例變多,來自(A)成分的柱狀物的寬度變得過大,反而難以得到具有良好的入射角度依賴性的柱結構。另外,光擴散膜的厚度方向中的柱狀物的長度變得不充分,有時不能顯示規定的光擴散特性。
因此,相對於(B)成分100重量份,更優選(A)成分的含量為40~300重量份的範圍內的值,進一步優選為50~200重量份的範圍內的值。
(i)-2(B)成分
(種類)
本發明中的光擴散膜用組合物優選含有氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯作為(B)成分。
該理由是,如果是氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,則不僅更容易調節來自(A)成分的區域的折射率與來自(B)成分的區域的折射率的差,而且有效抑制來自(B)成分的區域的折射率的波動,能夠更高效地得到具備柱結構的光擴散膜。
應予說明,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯雙方。
首先,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯由(B1)至少含有2種異氰酸酯基的化合物、(B2)多元醇化合物、以及(B3)(甲基)丙烯酸羥基烷基酯形成,上述(B2)多元醇化合物優選為二元醇化合物,特別優選為聚亞烷基二醇。
應予說明,(B)成分中還含有具有氨基甲酸酯鍵的重複單元的低聚物。
其中,對於作為(B1)成分的至少含有2種異氰酸酯基的化合物而言,例如可舉出2,4-甲苯撐二異氰酸酯、2,6-甲苯撐二異氰酸酯、1,3-亞二甲苯基二異氰酸酯、1,4-
亞二甲苯基二異氰酸酯等芳香族多異氰酸酯,六亞甲基二異氰酸酯等脂肪族多異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯等脂環式多異氰酸酯,以及它們的縮二脲體,異氰脲酸酯體,以及作為與乙二醇、丙二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、蓖麻油等低分子含活性氫的化合物的反應物的加成物(例如,亞二甲苯基二異氰酸酯系3官能加成物)等。
另外,上述中,特別優選為脂環式多異氰酸酯。
該理由是,如果是脂環式多異氰酸酯,則與脂肪族多異氰酸酯相比較,易於用立體配位等的關係在各異氰酸酯基的反應速度間設置差值。
由此,能夠抑制(B1)成分僅與(B2)成分反應、(B1)成分僅與(B3)成分反應,使(B1)成分與(B2)成分和(B3)成分可靠地反應,能夠防止產生多餘的副產物。
其結果,能夠有效抑制柱結構中的來自(B)成分的區域、即低折射率區域的折射率的波動。
另外,如果是脂環式多異氰酸酯,則與芳香族多異氰酸酯相比較,能夠將得到的(B)成分與(A)成分的相容性降低至規定的範圍,更高效地形成柱結構。
並且,如果是脂環式多異氰酸酯,則與芳香族多異氰酸酯相比較,能夠減小得到的(B)成分的折射率,所以能夠增大與(A)成分的折射率的差,更可靠地顯示光
擴散性,並且,進一步高效地形成光擴散角度區域內的擴散光的均勻性高的柱結構。
另外,這樣的脂環式多異氰酸酯中,優選為介由脂肪族環含有2種異氰酸酯基的化合物。
該理由是,如果是這樣的脂環式二異氰酸酯,
則能夠與(B2)成分和(B3)成分定量地反應,得到單一的(B)成分。
作為這樣的脂環式二異氰酸酯,可特別優選地舉出異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
該理由是,能夠設置對2種異氰酸酯基的反應性有效的差異。
另外,形成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分中,作為(B2)成分的聚亞烷基二醇,例如可舉出聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚己二醇等,其中,特別優選為聚丙二醇。
該理由是,如果是聚丙二醇,則使(B)成分固化時,成為該固化物中的良好的軟鏈段,能夠有效地提高光擴散膜的操作性、安裝性。
應予說明,(B)成分的重均分子量可主要通過(B2)成分的重均分子量進行調節。此處,(B2)成分的重均分子量通常為2300~19500,優選為4300~14300,特別優選為6300~12300。
另外,形成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分中,作為(B3)成分的(甲基)丙烯酸羥基烷基酯,例
如可舉出(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯等。
另外,從降低得到的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的聚合速度而更高效地形成柱結構的觀點出發,特別更優選為甲基丙烯酸羥基烷基酯,進一步優選為甲基丙烯酸2-羥基乙酯。
另外,利用(B1)~(B3)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的合成可根據常用方法來實施。
此時以莫耳比計,優選(B1)~(B3)成分的配合比例為(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1~5:1:1~5的比例。
該理由是,通過為上述的配合比例,能夠高效地合成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,上述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是(B1)成分具有的一個異氰酸酯基分別與(B2)成分具有的2個羥基反應鍵合,進而(B3)成分具有的羥基與2個(B1)成分分別具有的另一個異氰酸酯基反應鍵合而成。
因此,以莫耳比計,優選(B1)~(B3)成分的配合比例為(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1~3:1:1~3的比例,進一步優選為2:1:2的比例。
(重均分子量)
另外,優選(B)成分的重均分子量為3000~
20000的範圍內的值。
該理由是,通過使(B)成分的重均分子量在規定的範圍,能夠在(A)成分和(B)成分的聚合速度間產生規定的差,有效降低兩成分的共聚性。
其結果,進行光固化時,能夠高效地形成在來自(B)成分的折射率相對低的區域中使來自(A)成分的折射率相對高的多個柱狀物林立而成的柱結構。
即,這是因為,若(B)成分的重均分子量為低於3000的值,則(B)成分的聚合速度加快,與(A)成分的聚合速度相近,易於產生與(A)成分的共聚,其結果是有時難以高效地形成柱結構。另一方面是因為,若(B)成分的重均分子量為超過20000的值,則有時難以形成柱結構,或與(A)成分的相容性過度降低,在塗佈階段(A)成分析出。
因此,更優選(B)成分的重均分子量為5000~15000的範圍內的值,進一步優選為7000~13000的範圍內的值。
應予說明,(B)成分的重均分子量可使用凝膠滲透色譜法(GPC)來測定。
(單獨使用)
另外,(B)成分可以並用分子結構、重均分子量不同的2種以上的物質,從抑制柱結構中的來自(B)成分的區域的折射率的波動的觀點出發,優選僅使用1種。
即,這是因為,使用多個(B)成分時,來自
(B)成分的折射率相對低的區域中的折射率發生波動,或變高,有時與來自(A)成分的折射率相對高的區域的折射率差變得不均勻,或過度降低。
(折射率)
另外,優選(B)成分的折射率為1.4~1.55的範圍內的值。
該理由是,通過使(B)成分的折射率為上述範圍內的值,能夠更容易地調節來自(A)成分的區域的折射率與來自(B)成分的區域的折射率的差,能夠更高效地得到具備柱結構的光擴散膜。
即,這是因為,若(B)成分的折射率為低於1.4的值,則雖然與(A)成分的折射率的差變大,但有可能與(A)成分的相容性變得極端差,可能無法形成柱結構。另一方面是因為,若(B)成分的折射率為超過1.55的值,則與(A)成分的折射率的差變得過小,有時難以得到所希望的入射角度依賴性。
因此,更優選(B)成分的折射率為1.45~1.54的範圍內的值,進一步優選為1.46~1.52的範圍內的值。
應予說明,上述(B)成分的折射率是指利用光照射進行固化之前的(B)成分的折射率。
而且,折射率例如可基於JIS K0062來測定。
另外,優選上述(A)成分的折射率與(B)成分的折射率的差為0.01以上的值。
該理由是,通過使上述折射率的差為規定的範
圍內的值,能夠得到具有光的透射和擴散中的更良好的入射角度依賴性、以及更寬的光擴散入射角度區域的光擴散膜。
即,這是因為,若上述折射率的差為低於0.01的值,則有時入射光在柱結構內全反射的角度域變窄,光擴散中的開口角過度狹窄。另一方面是因為,若上述折射率的差為過度大的值,則(A)成分與(B)成分的相容性變得過差,有可能無法形成柱結構。
因此,更優選(A)成分的折射率和(B)成分的折射率的差為0.05~0.5的範圍內的值,進一步優選為0.1~0.2的範圍內的值。
應予說明,此處所謂的(A)成分和(B)成分的折射率是指利用光照射進行固化之前的(A)成分和(B)成分的折射率。
(含量)
另外,優選光擴散膜用組合物中的(B)成分的含量相對於光擴散膜用組合物的總量100重量份為10~75重量份的範圍內的值。
該理由是,,若(B)成分的含量為低於10重量份的值,則(B)成分相對於(A)成分的存在比例變少,來自(B)成分的區域與來自(A)成分的區域相比較,變得過小,有時難以得到具有良好的入射角度依賴性的柱結構。另一方面是因為,若(B)成分的含量為超過75重量份的值,則(B)成分相對於(A)成分的存在比例變大,
來自(B)成分的區域與來自(A)成分的區域相比較,變得過大,相反,難以得到具有良好的入射角度依賴性的柱結構。
因此,相對於光擴散膜用組合物的總量100重量份,更優選(B)成分的含量為20~70重量份的範圍內的值,進一步優選為30~60重量份的範圍內的值。
(i)-3(C)成分
(種類)
另外,本發明的光擴散膜用組合物優選含有光聚合引發劑作為(C)成分。
該理由是,向光擴散膜用組合物照射活性能量線時,能夠有效形成在來自(B)成分的折射率相對低的區域中使來自(A)成分的折射率相對高的多個柱狀物林立而成的柱結構。
這裡,光聚合引發劑是指利用紫外線等活性能量線的照射使自由基種產生的化合物。
作為上述光聚合引發劑,例如可舉出苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻異丙醚、苯偶姻正丁醚、苯偶姻異丁醚、苯乙酮、二甲基氨基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基甲酮、2-甲基-1-〔4-(甲硫基)苯基〕-2-嗎啉代-丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-2-(羥基-2-丙基)甲酮、二苯甲酮、對苯基二苯甲酮、4,4-二乙基氨基二苯甲酮、二氯二苯甲酮、2-甲基蒽
醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-甲基噻噸酮、2-乙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、苯偶醯二甲基縮酮、苯乙酮二甲基縮酮、對二甲基胺苯甲酸酯、寡聚〔2-羥基-2-甲基-1-〔4-(1-甲基乙烯基)苯基〕丙烷等,其中可以單獨使用1種,也可以2種以上組合使用。
(含量)
另外,優選光擴散膜用組合物中的(C)成分的含量相對於(A)成分和(B)成分的總計量(100重量份)為0.2~20重量份的範圍內的值。
該理由是,若(C)成分的含量為小於0.2重量份的值,則不僅難以得到具有充分的入射角度依賴性的光擴散膜,聚合引發點也變得過少,有時難以使膜充分光固化。另一方面是因為,若(C)成分的含量為超過20重量份的值,則塗佈層的表層中的紫外線吸收變得過強,反而阻礙膜的光固化,臭氣變得過強,或者膜的初始泛黃增強。
因此,更優選相對於(A)成分和(B)成分的總計量(100重量份),使(C)成分的含量為0.5~15重量份的範圍內的值,進一步優選為1~10重量份的範圍內的值。
(i)-4(D)成分
(種類)
另外,本發明中的光擴散膜用組合物,特別是形成如圖10a所示的具有變形柱狀物112′的柱結構時,優選
含有紫外線吸收劑作為(D)成分,上述變形柱狀物112′在柱狀物的中部具有彎曲部。
該理由是,通過含有紫外線吸收劑作為(D)成分,在照射活性能量線時,能夠在規定的範圍選擇性吸收規定波長的活性能量線。
其結果,不阻礙光擴散膜用組合物的固化,如圖10a所示,能夠在形成於膜內的柱結構發生彎曲,由此,能夠對得到的光擴散膜更穩定地賦予規定的光擴散特性。
另外,(D)成分優選為選自羥基苯基三嗪系紫外線吸收劑、苯並三唑系紫外線吸收劑、二苯甲酮系紫外線吸收劑和羥基苯甲酸酯系紫外線吸收劑中的至少一種。
另外,作為羥基苯基三嗪系紫外線吸收劑的具體例,可優選地舉出下述式(5)~(9)表示的化合物。
另外,作為苯並三唑系紫外線吸收劑的具體例,可優選舉出下述式(10)表示的化合物。
(含量)
另外,優選光擴散膜用組合物中的(D)成分的含量相對於(A)成分和(B)成分的總計量(100重量份)為小於2重量份的值(其中,不為0重量份)。
該理由是,通過使(D)成分的含量為上述範圍內的值,能夠不阻礙光擴散膜用組合物的固化而在形成於膜內的柱結構發生彎曲,由此,能夠對得到的光擴散膜更穩定地賦予規定的光擴散特性。
即,這是因為,若(D)成分的含量為2重量份以上的值,則光擴散膜用組合物的固化受到阻礙,有時在膜表面產生收縮皺褶,或完全不發生固化。另一方面是因為,若(D)成分的含量過度減少,則難以在形成於膜內的柱結構發生充分的彎曲,有時難以對得到的光擴散膜穩定地賦予規定的光擴散特性。
因此,更優選(D)成分的含量相對於(A)成分和(B)成分的總計量(100重量份)為0.01~1.5重量份的範圍內的值,進一步優選為0.02~1重量份的範圍內的值。
(i)-5其他添加劑
另外,在不損害本發明的效果的範圍內,可以適當地添加上述化合物以外的添加劑。
作為這樣的添加劑,例如可舉出受阻胺系光穩定化劑、抗氧化劑、防靜電劑、聚合促進劑、阻聚劑、紅外線吸收劑、增塑劑、稀釋溶劑、以及流平劑等。
應予說明,相對於(A)成分和(B)成分的總量100重量份,這樣的添加劑的含量通常優選為0.01~5重量份的範圍內的值,更優選為0.02~3重量份的範圍內的值,進一步優選為0.05~2重量份的範圍內的值。
(ii)步驟(b):塗佈步驟
如圖12a所示,上述步驟是對加工片102塗佈光擴散膜用組合物而形成塗佈層101的步驟。
作為加工片,可使用塑膠膜、紙中的任一種。
其中,作為塑膠膜,可舉出聚對苯二甲酸乙二醇酯膜等聚酯系膜,聚乙烯膜、聚丙烯膜等聚烯烴系膜,三乙醯纖維素膜等纖維素系膜,以及聚醯亞胺系膜等。
另外,作為紙,例如可舉出玻璃紙、塗佈紙、以及層壓紙等。
另外,若考慮後述的步驟,則作為加工片102,優選為對熱、活性能量線的尺寸穩定性優異的塑膠膜。
作為這樣的塑膠膜,在上述膜中,可優選地舉出聚酯系膜、聚烯烴系膜以及聚醯亞胺系膜。
另外,對於加工片,為了在光固化後,將得到
的光擴散膜容易地從加工片上剝離,優選在加工片的光擴散膜用組合物的塗佈面側設置剝離層。
所述剝離層可使用矽酮系剝離劑、氟系剝離劑、醇酸系剝離劑、烯烴系剝離劑等以往公知的剝離劑來形成。
應予說明,加工片的厚度通常優選為25~200μm的範圍內的值。
另外,作為在加工片上塗佈光擴散膜用組合物的方法,例如可利用刮板塗佈法、輥塗法、棒塗法、刮刀塗佈法、模塗法、以及凹版塗佈法等以往公知的方法來進行。
應予說明,此時,優選塗佈層的厚度為60~700μm的範圍內的值。
(iii)步驟(c):活性能量線的照射步驟
如圖12b所示,上述步驟是對塗佈層101進行活性能量線照射,在膜內形成柱結構而製成光擴散膜的步驟。
更具體而言,活性能量線的照射步驟中,向形成在加工片上的塗佈層照射光線的平行度高的平行光。
這裡,平行光是指發出的光的方向即使從任何方向觀察時也不具有廣度的大致平行的光。
更具體而言,例如,如圖13a所示,優選將來自點光源202的照射光50通過透鏡204而成為平行光60後,向塗佈層101照射,或者如圖13b~13c所示,將來自線狀光
源125的照射光50通過照射光平行化部件200(200a、200b)而成為平行光60後,向塗佈層101照射。
應予說明,如圖13d所示,照射光平行化部件200在利用線狀光源125的直射光中,在與光的朝向為隨機的線狀光源125的軸線方向平行的方向中,例如,通過使用板狀部件210a、筒狀部件210b等遮光部件210將光的朝向統一,能夠將利用線狀光源125的直射光變換成平行光。
更具體而言,在利用線狀光源125的直射光中,對板狀部件210a、筒狀部件210b等遮光部件210的平行度低的光與它們接觸、被吸收。
因此,對板狀部件210a、筒狀部件210b等遮光部件210的平行度高的光,即,僅平行光通過照射光平行化部件200,作為結果,利用線狀光源125的直射光被照射光平行化部件200變換為平行光。
應予說明,作為板狀部件210a、筒狀部件210b等的遮光部件210的材料物質,只要能夠吸收對遮光部件210的平行度低的光,就沒有特別限制,例如,可使用實施了耐熱黑塗裝的阿爾斯特鋼板等。
另外,優選照射光的平行度為10°以下的值。
該理由是,通過照射光的平行度為上述範圍內的值,能夠高效且穩定地形成柱結構。
因此,更優選照射光的平行度為5°以下的值,進一步優選為2°以下的值。
另外,作為照射光的照射角,如圖14所示,
優選將相對於塗佈層101的表面的法線的角度設為0°時的照射角θ 3通常為-80~80°的範圍內的值。
該理由是,如果照射角為-80~80°的範圍外的值,則在塗佈層101的表面的反射等的影響大,有時難以形成充分的柱結構。
另外,作為照射光,可舉出紫外線、電子束等,優選使用紫外線。
該理由是,使用電子束時,由於聚合速度非常快,因此在聚合過程中(A)成分與(B)成分無法充分相分離,有時難以形成柱結構。另一方面是因為,與可見光等進行比較時,由於使用紫外線時因其照射而固化的紫外線固化樹脂、可使用的光聚合引發劑的變更豐富,所以能夠拓寬(A)成分和(B)成分的選擇的範圍。
另外,作為紫外線的照射條件,優選塗佈層表面的峰值照度為0.1~10mW/cm2的範圍內的值。
該理由是,若上述峰值照度為小於0.1mW/cm2的值,則有時難以明確地形成柱結構。另一方面是因為,若上述峰值照度為超過10mW/cm2的值,則在進行(A)成分和(B)成分的相分離前進行固化,反而難以明確地形成柱結構。
因此,更優選紫外線照射的塗佈層表面的峰值照度為0.3~8mW/cm2的範圍內的值,進一步優選為0.5~6mW/cm2的範圍內的值。
另外,優選紫外線照射中的塗佈層表面的累計
光量為5~200mJ/cm2的範圍內的值。
該理由是,若上述累計光量為小於5mJ/cm2的值,則有時難以使柱結構從上方朝向下方充分地伸長。另一方面是因為,若上述累計光量為超過200mJ/cm2的值,有時難以在得到的光擴散膜上產生著色。
因此,更優選紫外線照射中的塗佈層表面的累計光量為7~150mJ/cm2的範圍內的值,進一步優選為10~100mJ/cm2的範圍內的值。
應予說明,利用形成在膜內的內部結構,能夠使峰值照度和累計光量最優化。
另外,紫外線照射時,優選形成在加工片上的塗佈層以0.1~10m/分鐘的速度移動。
該理由是,若上述速度為小於0.1m/分鐘的值,則有時量產率過度降低。另一方面是因為,若上述速度為超過10m/分鐘的值,則塗佈層的固化,換言之,柱結構的形成更快,紫外線對塗佈層的入射角度改變,有時柱結構的形成變得不充分。
因此,紫外線照射時,更優選形成在加工片上的塗佈層以0.2~5m/分鐘的範圍內的速度移動,進一步優選以0.3~3m/分鐘的範圍內的速度移動。
應予說明,紫外線照射步驟後的光擴散膜通過對加工片進行剝離而成為最終可使用的狀態。
應予說明,形成具有由圖10b所示的位於第1面側的第1柱狀物和位於第2面側的第2柱狀物構成的變
形柱狀物112〞的柱結構時,將紫外線照射分為2個階段進行。
即,首先進行第1紫外線照射,在塗佈層的下部,即第2面側形成第2柱狀物,在塗佈層的上部,即第1面側保留未形成柱結構的區域。
此時,從穩定地保留未形成柱結構的區域的觀點出發,為了利用氧阻礙的影響,優選將第1紫外線照射在氧存在氣氛下進行。
接著,進行第2紫外線照射,在殘留在第1面側的未形成柱結構區域形成第1柱狀物。
此時,從穩定地形成第1柱狀物的觀點出發,為了抑制氧阻礙的影響,優選第2紫外線照射在非氧氣氛下進行。
4.反射型顯示裝置的其它方式
以上,例舉將本發明的反射型顯示裝置在圖1所示的具備反射板14的反射型顯示面板10的顯示面側層疊光擴散膜100而成的反射型顯示裝置1並進行說明,但作為與其不同的方式,還可以為圖15所示的反射型顯示裝置1′。
即,圖15中例示了使用液晶顯示面板作為反射型顯示面板10′時的反射型顯示裝置1′,示出了在反射型顯示面板10′的非顯示面側另外具備反射板14,並且,在反射板14與反射型顯示面板10′間層疊光擴散膜100而成的反射型顯示裝置1′。
為這樣的圖15所示的反射型顯示裝置1′時,反射板14在反射型顯示面板10′的非顯示面側另外設置,因此可知與在反射型顯示面板10的內部設置圖1所示反射板14的反射型顯示裝置1相比,容易產生雙重圖像,特別是,顯示彩色的高解析度圖像等時,可知解析度容易降低。
上述雙重圖像是指正常情況下,向反射型顯示面板中的明亮顯示部入射的光被反射板反射而再次通過明亮顯示部射出到觀察者側,與此相對,例如,入射到暗顯示部的光被反射板反射而不透射暗反射部卻透射明亮顯示部並射出,在從明亮顯示部射出的光產生暗顯示部的影的現象。
應予說明,暗顯示部是指與明亮顯示部相比,透射率相對低的圖元,明亮顯示部是指與暗顯示部相比,透射率相對高的圖元。
這裡,如圖15所示,在TFT基板11′外另外設置反射板14的反射型顯示體1′,與圖1所示反射板14與TFT基板11一體化的反射型顯示體1相比,光通過的距離變長。
因此,隨著外來光的入射角度增大,圖15所示的反射型顯示體1′與圖1所示的反射型顯示體1相比,雙重圖像也容易產生。
另外,在使用彩色濾光片的高解析度的面板中,雙重圖像更容易產生。
但是,顯示單色的低解析度圖像等時,由於不
使用彩色濾光片,因此雙重圖像的影響少。
相反,使用圖15所示的反射型顯示裝置1′時,由於反射板14在反射型顯示面板10′的非顯示面側另外設置,因此與圖1所示在反射型顯示面板10的內部設置反射板14的反射型顯示裝置1相比,具有容易製造且能夠廉價製造這種優點。
另外,還具有將作為通常的反射板14的平面鏡反射板容易設計變更作為其他反射板14的半透射反射板、DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)以及線栅偏振片等反射型偏振片這種優點。
應予說明,光擴散膜100的詳細內容與上述內容重複,因此省略。除此以外,對於構成偏振片23等光學膜類以及反射型顯示面板10′等反射型顯示裝置的各部件的詳細內容,可以基於圖1所示的反射型顯示裝置中的內容,另外,可適當使用λ/4板、λ/2板等。
另外,非顯示面側的偏振片可有可無,對於顯示面側的偏振片,如果是賓主型液晶等不需要偏振片的方式的情況下,並不是必須的。
另外,圖15所示的反射型顯示裝置1′中的反射型顯示面板10′可形成液晶顯示面板,還可形成電泳式顯示面板、MEMS快門方式顯示面板以及電潤濕方式顯示面板等。
另外,圖15所示的反射型顯示裝置中的反射型顯示面板優選為單色顯示面板。
該理由是,顯示單色的、特別是低解析度圖像時,能夠得到高對比的顯示圖像,另一方面,如上述所述,因在反射型顯示面板的顯示面側另外設置反射板而引起的雙重圖像的產生實際上成為問題,製造容易和廉價之類的優點顯著。
即,在反射型顯示裝置中不擴散射出顯示光的顯示部分,即,以數位時鐘來說,顯示數位的部分成為黑色,另一方面,在反射型顯示裝置中擴散射出顯示光的背景部分,即顯示數位部分以外的部分因規定的光擴散膜的優異的光擴散特性而成為白色。
因此,因背景部分為白色,所以與顯示部分的黑色的對比度顯著增高,時刻的顯示情況非常容易看到(參照實施例4)。
另一方面,若為現有的數位時鐘,則顯示數位的部分成為黑色,另一方面,顯示數位的部分以外的部分為暗綠灰色,所以與顯示部分的黑色的對比度低,時刻的顯示情況變得非常難以看到(參照比較例3)。
應予說明,與用途相關且顯示圖像的劣化不存在實際上問題時,則優選通過在反射型顯示面板內設置彩色濾光片來製成彩色顯示面板。
另外,上述高對比度這樣的效果是由於是規定的光擴散膜而得到的效果,因此不僅是圖15所示的反射型顯示裝置,圖1所示的反射型顯示裝置中也能够得到的效果。
另外,上述內容中,說明了在數位時鐘中顯示數位的部分為黑色,另一方面,背景部分為白色,從而對比度顯著提高的內容,當然,即使反轉白黑的情況下也能夠得到優異的對比度。
另外,圖15所示的反射型顯示裝置優選用作價格標籤或者時鐘的顯示裝置。
若為這些用途,則在其目的方面,以單色的低解析度圖像便足夠。
而且,若為本實施方式的反射型顯示裝置,則能夠得到高對比的顯示圖像,另一方面,不存在在反射型顯示面板的顯示面側另外設置反射板而引起的雙重圖像的產生的問題,製造容易、廉價之類的優點較突出。
應予說明,價格標籤是指在超市等中安裝於陳列架中,為了表示商品的價格等而使用的小型反射型顯示裝置。
另外,作為圖15所示的反射型顯示裝置的其他優選用途,例如,可舉出計算器、車載面板、家電的面板、測定設備的面板等。
另外,特别是,使用圖15所示的反射型顯示裝置作為價格標簽等時,作為反射型顯示面板,優選使用Bi-Nematic模式、ZBD(Zenithal Bistable Display)模式、BTDS(Bistable Twisted Switching Direction)模式等雙穩態(双穩定)液晶顯示面板。
上述雙穩態液晶顯示面板中,液晶分子具有2
個穩定的取向狀態,只有在切換2個取向狀態時需要外加電壓,無需為了維持顯示持續外加電壓。
因此,上述顯示原理中,耗電量與顯示的切換次數成比例,切換週期越長,耗電量越接近0。
因此,低耗電量在所要求的價格標籤等用途中非常有用。
實施例
以下,參照實施例,進一步詳細說明本發明。
〔實施例1〕
1.光擴散膜的製作
(1)低折射率聚合性化合物(B)成分的合成
在容器內,放入作為(B2)成分的重均分子量9200的聚丙二醇(PPG)1莫耳、作為(B1)成分的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)2莫耳和作為(B3)成分的甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)2莫耳後,根據常法使它們反應,得到重均分子量9900的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
應予說明,聚丙二醇和聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯的重均分子量是採用凝膠滲透色譜法(GPC)根據下述條件測定而得的聚苯乙烯換算值。
.GPC測定裝置:東曹株式會社製,HLC-8020
.GPC柱:東曹株式會社製(以下,按通過順序記載)
TSK保護柱(guard column)HXL-H
TSK凝膠(gel)GMHXL(×2)
TSK凝膠(gel)G2000HXL
.測定溶劑:四氫呋喃
.測定溫度:40℃
(2)光擴散膜用組合物的製備
接著,向得到的作為(B)成分的重均分子量9900的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯100重量份中,添加作為(A)成分的上述式(3)表示的分子量268的鄰苯基苯氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(新中村化學株式會社製,NK ESTER A-LEN-10)150重量份和作為(C)成分的2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮20重量份(相對於(A)成分和(B)成分的總計量(100重量份)為8重量份)後,在80℃的條件下進行加熱混合,得到光擴散膜用組合物。
應予說明,(A)成分和(B)成分的折射率是使用阿貝折射儀(ATAGO株式會社製,阿貝折射儀DR-M2,Na光源,波長589nm)基於JIS K0062進行測定,結果分別為1.58和1.46。
(3)塗佈步驟
接著,將得到的光擴散膜用組合物對作為加工片的膜狀的透明聚對苯二甲酸乙二醇酯(以下,稱為PET)進行塗佈,得到膜厚170μm的塗佈層。
(4)活性能量線照射
接著,使用使塗佈層沿圖12b中的B方向移動並且將中心光線平行度控制在±3°以內的紫外線點平行光源(紫外線平行光源)(JATEC株式會社製),以使照射角(圖14的θ 3)約為10°的方式在塗佈層照射平行度
為2°以下的平行光(來自在主峰波長365nm、其他在254nm、303nm、313nm具有峰的高壓汞燈的紫外線)。
此時的峰值照度為2.00mW/cm2,累計光量為53.13mJ/cm2,燈高度為240mm,塗佈層的移動速度為0.2m/分鐘。
接著,為了實現可靠的固化,在塗佈層的露出面側層壓具有厚度38μm的紫外線透射性的剝離膜(Lintec株式會社製,SP-PET382050;紫外線照射側的表面的中心平均粗度0.01μm,霧度值1.80%,圖像鮮明度425,波長360nm的透射率84.3%)。
接著,從剝離膜上,以使峰值照度為10mW/cm2、累計光量為150mJ/cm2的方式照射使上述平行光的行進方向為隨機的散射光,使塗佈層完全固化,得到在除去加工片和剝離膜的狀態下的膜厚為170μm的光擴散膜。
應予說明,對於上述峰值照度和累計光量,將安裝有受光器的UV METER(Eye Graphics株式會社製,Eye紫外線累計照度計UVPF-A1)設置於塗佈層的位置而測定。
另外,得到的光擴散膜的膜厚使用定壓厚度測定器(寶製作所株式會社製,TECLOCK PG-02J)進行測定。
另外,將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向平行且與膜面正交的面進行切割而形成的截面的示意圖示於圖16a,將其截面照片示於圖16b。
另外,將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向垂直且與膜面正交的面進行切割而形成的截面的截面照
片示於圖16c。由圖16b和圖16c可知,得到的光擴散膜中的內部結構為具有圖3a所示的變形柱狀物的柱結構。
應予說明,光擴散膜的切割使用剃刀進行,截面的照片的拍攝使用數碼顯微鏡(Keyence株式會社製,VHX-2000)利用反射觀察來進行。
(5)光擴散特性的評價
(5)-1霧度值的測定
評價得到的光擴散膜的光擴散特性。
即,如圖4b所示,通過旋轉得到的光擴散膜,將相對於膜面的法線的入射角θ 1沿著塗佈層的移動方向B在-70~70°的範圍內變化,並且使用改造BYK株式會社製的裝置而得的裝置,基於ASTM D 1003測定將相對於各入射角θ 1的霧度值(%)。
另外,此時的對於光擴散膜的光的入射,如圖17a所示,從光擴散膜的背側,即製造光擴散膜時的照射活性能量線的一側的相反側進行。
另外,在以下的實施例和比較例中,將具有與柱狀物的傾斜相同側的傾斜的入射角θ 1標記為正的值,將具有與柱狀物的傾斜相反側的傾斜的入射角θ 1標記為負的值。將得到的入射角-霧度值圖示於圖18所示的。
應予說明,霧度值(%)是指按下述數學式(1)計算的值,下述數學式(1)中,擴散透射率(%)是指從總光線透射率(%)減去平行透光率(%)的值,平行透光率(%)是指相對於直線傳播透射光的行進方向,具有±2.5°
的寬度的光的透射率(%)。
(5)-2利用錐光鏡的測定
測定與將得到的光擴散膜用於利用外來光型顯示裝置時相當的光擴散特性。
即,如圖19所示,將得到的光擴散膜100貼合在反射板14來製成測定用試驗片。
接著,如圖19所示,使用錐光鏡(autronic-MELCHERS GmbH公司製)400的反射模式,從可動式的光源臂410向試驗片(100、14)入射光。
另外,如圖17b所示,此時的對光擴散膜的光的入射,從光擴散膜的背側,即製造光擴散膜時的照射活性能量線的側的相反側進行。
另外,以下的實施例和比較例中,將具有與柱狀物的傾斜相同側的傾斜的入射角θ 1標記為正的值,將具有與柱狀物的傾斜相反側的傾斜的入射角θ 1標記為負的值。將得到的錐光鏡圖像示於圖20a~20g所示的。
應予說明,反射板為JDSU株式會社製的BV2,測定用試驗片介由厚度15μm的黏接劑層向上述反射板的鋁蒸鍍面貼合光擴散膜而得。
另外,這些錐光鏡圖像,如圖20h所示,將0cd/m2~各錐光鏡圖像中的最大亮度值的亮度分佈分為從
藍色至紅色的14階段表示,0cd/m2為藍色,將超過0cd/m2的值~各錐光鏡圖像中的最大的亮度的值分成13等分,隨著0cd/m2~接近最大亮度值,按在藍色~淡藍色~綠色~黃色~橘色~紅色13階段變化的方式表示。
另外,各錐光鏡圖像中的繪製成放射狀的線表示各自方位角方向0~180°、45~225°、90~270°、135~315°,被繪製成同心圓狀的線從內側依次表示極角方向18°、38°、58°、78°。
因此,各錐光鏡圖像中的各同心圓的中心部分中的顏色表示擴散射出到膜正面的擴散光的相對的亮度。
另外,圖21中示出了表示入射角θ 1與圖20a~20g中的各同心圓的中心部分中的亮度(cd/m2)的關係的入射角-亮度圖。由上述圖21可知能夠將入射角θ 1=0~50°的寬範圍的入射光高效地擴散射出到膜正面。
2.反射型顯示裝置的製造以及評價
另外,如圖1所示,將得到的光擴散膜貼合在偏振片上,製造反射型顯示裝置。
使用得到的反射型顯示裝置,使規定圖像顯示,評價其觀察情況,結果可確認如圖22所示為良好的觀察情況。
另外,將圖22中示出的實際的反射型顯示裝置中的顯示圖像的觀察情況與將上述試驗片作為試樣使用錐光鏡測定的圖20a~20g所示的光擴散膜的光擴散特性相互相關,可確認沒有矛盾。
〔實施例2〕
在實施例2中,製備光擴散膜用組合物時,相對於(B)成分100重量份,進一步添加作為(D)成分的由上述式(10)表示的紫外線吸收劑(BSF株式會社製,TINUVIN 384-2)0.5重量份(相對於(A)成分和(B)成分的總計量(100重量份)為0.2重量份),除此以外,與實施例1同樣地製造、評價光擴散膜。將得到的結果示於圖23a~27。
這裡,圖23a是將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向平行且與膜面正交的面進行切割而形成的截面的示意圖,圖23 b是其截面照片。
另外,圖23c是將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向垂直並且與膜面正交的面進行切割而形成的截面的照片。
另外,圖24a是將圖23b的截面照片中的柱狀物的彎曲部附近放大的照片,圖24b是進一步放大與柱狀物的彎曲部相比為下方的部分的照片。由圖23b~23c和圖24a~24b可知,得到的光擴散膜中的內部結構為如圖10a所示的具有變形柱狀物的柱結構。
另外,圖25是得到的光擴散膜中的入射角-霧度值圖。
另外,圖26a~26g是表示將將得到的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散情況的照片。
應予說明,實際使用得到的光擴散膜的反射型
顯示裝置中的顯示圖像的觀察情況和圖26a~26g所示的光擴散膜的光擴散特性相互相關,可確認沒有矛盾。
另外,圖27是表示入射角θ 1與圖26a~26g中的各同心圓的中心部分中的亮度(cd/m2)的關係的入射角-亮度圖。由上述圖27可知,能夠將入射角θ 1=0~60°的寬範圍的入射光高效地擴散射出到膜正面。
〔實施例3〕
在實施例3中,將塗佈層的膜厚變更為210μm,並且,活性能量線照射時,代替照射平行光後在塗佈層的露出面側以層壓剝離膜的狀態照射散射光,而使用將中心光線平行度控制在±3°以內的紫外線點平行光源(JATEC株式會社製),將平行度2°以下的平行光以照射角(圖14的θ 3)幾乎為25°的方式照射到塗佈層,除此以外,與實施例1同樣地製造、評價光擴散膜。得到的光擴散膜的膜厚为210μm。將得到的結果示於圖28a~32。
這裡,圖28a是將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向平行且與膜面正交的面進行切割而形成的截面的示意圖,圖28b是其截面照片。
另外,圖28c是將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向垂直且與膜面正交的面進行切割而形成的截面照片。
另外,圖29a是將圖28b的截面照片中的第1柱狀物以及第2柱狀物重複的重複柱結構區域附近放大的照片,圖29b是將與重複柱結構區域相比為下方的部分進
一步放大的照片。由圖28b~28c以及圖29a~29b可知,得到的光擴散膜中的內部結構是具有圖10b所示的變形柱狀物的柱結構。
另外,圖30是得到的光擴散膜中的入射角-霧度值圖。
另外,圖31a~31g是表示與將得到的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散情況的照片。
應予說明,實際上使用得到的光擴散膜的反射型顯示裝置中的顯示圖像的觀察情況與圖31a~31g所示的光擴散膜的光擴散特性相互相關,可確認沒有矛盾。
另外,圖32是表示入射角θ 1與圖31a~31g中的各同心圓的中心部分中的亮度(cd/m2)的關係的入射角-亮度圖。由上述圖32可知,能夠將入射角θ 1=0~60°的寬範圍的入射光高效地擴散射出到膜正面。
〔比較例1〕
在比較例1中,代替紫外線點平行光源,準備如圖33a所示的線上狀的高壓汞燈(直徑25mm、長度2.4m、輸出28.8kW)中附屬有用於聚光的冷鏡的紫外線照射裝置(Eye Graphics株式會社製,小型實驗機)。
接著,如圖33b所示,線上狀的紫外線燈與塗佈層之間,配置多個板狀部件各自平行配置而成的照射光平行化部件。
此時,從塗佈層的上方觀察時,以使塗佈層的移動方向與板狀部件的延伸方向所成的銳角即圖34a中的
θ 4為45°的方式配置照射光平行化部件。
進而,如圖33a所示,在塗佈層與照射光平行化部件之間存在2片遮光部件。
另外,照射光平行化部件中的多個板狀部件中的間隔(圖34a中的L1)為23mm,板狀部件的寬度(圖34a中的L2)為510mm,板狀部件的厚度為1.6mm,材料為實施了耐熱黑塗料的阿爾斯特鋼材。
進而,從照射光平行化部件的上端至下端的長度(圖34b中的L3)為200mm,照射光平行化部件的上端與線狀的紫外線燈的下端間的距離(圖34b中的L4)為100mm,照射光平行化部件的下端與塗佈層的表面間的距離(圖34c中的L5)為1700mm。
另外,塗佈層中照射活性能量線的區域中的塗佈層的移動方向的長度W如圖33a所示是2片遮光部件123a及123b間的長度,即為360mm。
另外,線狀的紫外線燈以使塗佈層的移動方向與線狀的紫外線燈的長軸方向正交的方式配置。
接著,通過介由照射光平行部件,從線狀的紫外線燈照射紫外線,可將平行度為-5°以下的平行光以照射角(圖14的θ 3)成為0°的方式越過剝離膜向塗佈層照射紫外線,得到膜厚170μm的光擴散膜。
此時的剝離膜表面的峰值照度為1.05mW/cm2,累計光量為22.6mJ/cm2,塗佈層的移動速度為1.0m/分鐘。將得到的結果示於圖35~38。
這裡,圖35a是將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向平行且與膜面正交的面進行切割而形成的截面的示意圖,圖35b是其截面照片。
另外,圖35c是將得到的光擴散膜在與塗佈層的移動方向垂直且與膜面正交的面進行切割而形成的截面的照片。
另外,圖36是得到的光擴散膜中的入射角-霧度值圖。
另外,圖37a~37g是表示與將得到的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散情況的照片。
應予說明,可確認實際上使用得到的光擴散膜的反射型顯示裝置中的顯示圖像的觀察情況和圖37a~37g所示的光擴散膜的光擴散特性相互相關,沒有矛盾。
另外,圖38是表示入射角θ 1與圖37a~37g中的各同心圓的中心部分中的亮度(cd/m2)的關係的入射角-亮度圖。由上述圖38可知,只有入射角θ 1=0~30°的窄範圍的入射光擴散射出到膜正面。
〔比較例2〕
在比較例2中,以重量比95:5的比例使用丙烯酸丁酯和丙烯酸并根據常法聚合而成的重均分子量180方的丙烯酸系共聚合物100重量份中添加三(丙烯酰氧乙基)異氰脲酸酯(東亞合成株式會社製,ARONIX M-315,分子量423,3官能型)15重量份、作為光聚合引發劑的二苯甲酮與1-羥-羥基環己基苯基酮的重量比1:1的混合物
(Ciba Specialty Chemicals株式會社製,Irgacure 500)1.5重量份、作為異氰酸酯系交聯劑的三羟甲基丙烷改性甲苯二異氰酸酯(日本聚氨酯株式會社製,CORONATE L)0.3重量份、作為硅烷偶聯劑的3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工業株式會社製,KBM-403)0.2重量份和圓球状硅酮微粒子(GE東芝硅酮株式會社製,TOSPEARL 145,平均粒徑4.5μm)18.6重量份,並且加入乙酸乙酯混合,製備黏接性材料的乙酸乙酯溶液(固體成分14重量%)。
接著,將得到的黏接性材料的乙酸乙酯溶液用刮板式塗佈機以使乾燥後的厚度為25μm的方式對厚度100μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(東洋紡織株式會社製,Cosmoshine A4100)進行塗佈後,在90℃乾燥處理1分鐘形成黏接性材料層。
接著,將作為剝離片的厚度38μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯製的剝離膜(將Lintec株式會社製,SP-PET3811)的剝離層與得到的黏接性材料層貼合,貼合30分鐘後,利用使用H閥的無電極燈(Fusion株式會社製),以照度為600mW/cm2、光量為150mJ/cm2的方式從剝離膜側向黏接性材料層照射紫外線。
然後,將得到的紫外線固化後的黏接性材料層製成比較例2的光擴散膜,與實施例1同樣地進行評價。將得到的結果示於圖39~41。
這裡,圖39是得到的光擴散膜中的入射角-霧度值圖。
另外,圖40a~40g是表示與將得到的光擴散膜用於反射型顯示裝置時相當的光擴散情況的照片。
應予說明,可確認實際使用得到的光擴散膜的反射型顯示裝置中的顯示圖像的觀察情況與圖40a~40g所示的光擴散膜的光擴散特性相互相關,沒有矛盾。
另外,圖41是表示入射角θ 1與圖40a~40g中的各同心圓的中心部分中的亮度(cd/m2)的關係的入射角-亮度圖。由上述圖41可知,只有入射角θ 1=0~30°窄範圍的入射光向膜正面擴散射出。
〔實施例4〕
在實施例4中,如圖42a~42b所示,在反射型單色TN液晶顯示面板的非顯示面側另外具備反射板的反射型顯示裝置中的反射板與反射型單色TN液晶顯示面板間層疊在實施例1中得到的光擴散膜。
接著,將這樣得到的反射型顯示裝置用於數位時鐘,目視觀察確認數位時鐘中的時刻的顯示情況。
其結果,如圖42a所示,可知在反射型顯示裝置中不擴散射出顯示光的顯示部分,即顯示數位的部分為黑色,另一方面,在反射型顯示裝置中擴散射出顯示光的背景部分,即顯示數位的部分以外的部分為白色。
而且,可知因背景部分為白色,所以與顯示部分的黑色的對比度顯著增高,時刻的顯示情況與圖42b所示的以往的數位時鐘(後述的比較例3)相比,非常容易看到。
〔比較例3〕
在比較例3中,代替使用光擴散膜,作為反射板,不使用平面鏡類型,使用表面粗糙類型的反射板,除此以外,與實施例4同樣地製作、評價數位時鐘。換句話說,比較例3中製作、評價了以往的數位時鐘。
其結果,如圖42b所示,可知在反射型顯示裝置中沒有擴散射出顯示光的顯示部分,即顯示數位的部分為黑色,另一方面,在反射型顯示裝置中擴散射出顯示光的背景部分,即顯示數位的部分以外的部分為暗綠灰色。
而且,可知由於背景部分為暗綠灰色,因此與顯示部分的黑色的對比度變低,時刻的顯示情況與圖42a所示的使用本發明的光擴散膜的數位時鐘(實施例4)相比,非常難以看見。
產業上的可利用性
以上,如詳述的那樣,根據本發明的顯示器用光擴散膜,特別是用於反射型顯示裝置時,能夠將從寬範圍的角度射而來的外來光作為圖像顯示光高效地向顯示裝置的正面擴散射出。
因此,本發明的顯示器用光擴散膜以及使用它的反射型顯示裝置可用於智慧手機、屋外用電視、數位標牌等在屋外使用的產品,期待對它們的高品質化做出顯著的貢獻。
100‧‧‧光擴散膜
Claims (12)
- 一種顯示器用光擴散膜,包括,是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,該光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍變化時,相對於各入射角的霧度值為70%以上的值,該塗佈層是將該光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,該移動方向是將該塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示器用光擴散膜,其中該光擴散膜為在折射率相對低的區域中具有使折射率相對高的多個柱狀物在膜膜厚方向林立而成的柱結構的光擴散膜,並且,將該光擴散膜中的一面設為第1面、另一面設為第2面時,該柱狀物為從所述第1面朝向第2面形狀變化而成的變形柱狀物。
- 如申請專利範圍第2項所述的顯示器用光擴散膜,其中該變形柱狀物中,從該第1面朝向第2面直徑增加。
- 如申請專利範圍第2項所述的顯示器用光擴散膜,其中該變形柱狀物在該柱狀物的中部具有彎曲部。
- 如申請專利範圍第2項所述的顯示器用光擴散膜,其中該變形柱狀物由位於該第1面側的第1柱狀物和位於該第2面側的第2柱狀物構成。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示器用光擴散膜,其中 該光擴散膜用組合物包含作為A成分的含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯、作為B成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和作為C成分的光聚合引發劑。
- 一種反射型顯示裝置,包括,是在具備反射板的反射型顯示面板的顯示面側層疊光擴散膜而成的反射型顯示裝置,該光擴散膜是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,並且,該光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍變化時,相對於各入射角的霧度值為70%以上的值,該塗佈層是將該光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,該移動方向是將該塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向。
- 一種反射型顯示裝置,包括,是在反射型顯示面板的非顯示面側另外具備反射板並且在該反射板與該反射型顯示面板間層疊光擴散膜而成的反射型顯示裝置,該光擴散膜是使包含折射率不同的2種以上的聚合性化合物的光擴散膜用組合物光固化而成的單一層的光擴散膜,並且,該光擴散膜的膜厚為60~700μm的範圍內的值,並且,將相對於膜面的法線的入射光的入射角沿著塗佈層的移動方向在-70~70°的範圍變化時,相對於各入射角的 霧度值為70%以上的值,該塗佈層是將該光擴散膜用組合物塗佈成膜狀而成的,該移動方向是將所述塗佈層光固化時的該塗佈層的移動方向。
- 如申請專利範圍第7項或第8項所述的反射型顯示裝置,其中該反射型顯示面板為選自液晶顯示面板、電泳方式顯示面板、MEMS快門方式顯示面板以及電潤濕方式顯示面板中的至少一種。
- 如申請專利範圍第7項所述的反射型顯示裝置,其中該反射型顯示面板為半透射型顯示面板。
- 如申請專利範圍第7項所述的反射型顯示裝置,其中該反射型顯示面板為單色顯示面板。
- 如申請專利範圍第11項所述的反射型顯示裝置,其中可用作價格標籤或者時鐘的顯示裝置。
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