TWI468743B - A light diffusing element and a polarizing plate with a light diffusing element - Google Patents

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TWI468743B
TWI468743B TW100133616A TW100133616A TWI468743B TW I468743 B TWI468743 B TW I468743B TW 100133616 A TW100133616 A TW 100133616A TW 100133616 A TW100133616 A TW 100133616A TW I468743 B TWI468743 B TW I468743B
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Akinori Nishimura
Hiroyuki Takemoto
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Description

光擴散元件及附有光擴散元件之偏光板
本發明係關於一種光擴散元件及附有光擴散元件之偏光板。
光擴散元件廣泛利用於照明罩、投影電視之屏幕、面發光裝置(例如，液晶顯示裝置)等。近年來，正推進將光擴散元件利用於液晶顯示裝置等之顯示品質之提高、視角特性之改善等。作為光擴散元件，提出有將微粒子分散至樹脂片材等之基質中而成者等(例如參照專利文獻1)。於此種光擴散元件中，入射光之大部分向前方(出射面側)散射，但一部分向後方(入射面側)散射。其結果，存在透光量下降，顯示畫面之對比度不充分之問題。
進而，隨著液晶顯示裝置之用途擴大，光擴散元件之利用領域擴大，例如為提高液晶顯示裝置之顯示品質而將光擴散元件配置於液晶顯示裝置之最表面，或者將光擴散元件使用於反射型液晶顯示裝置之處理等。於此種利用形態中，有時將光擴散元件配置於偏光子之內側(應用於液晶顯示裝置之情形之液晶單元側)。然而，如上述專利文獻1所揭示之光擴散元件由於消偏振較大，因此此種領域中實質上無法利用。進而，存在藉由組合偏光眼鏡與液晶顯示裝置而進行3D(three-dimensional，三維)顯示化之趨勢。此時，為提高液晶顯示裝置之顯示品質而將光擴散元件應用於視覺辨識側之偏光板之情形時，如上述專利文獻1所揭示之光擴散元件由於消偏振較大，因此偏光眼鏡中之偏光快門功能完全無法發揮作用，產生串擾(左眼亦可看到原先只能應由右眼看到之影像或者右眼亦可看到原先只能應由左眼看到之影像的現象)，故而實用上無法利用。
作為抑制如上所述之消偏振之方法，提出折射率自微粒子之中心部朝向外側連續變化之所謂GRIN(gradient index，梯度指數)微粒子進行自我融合所得之光擴散體(例如參照專利文獻2)。然而，此種GRIN微粒子進行自我融合所得之專利文獻2之光擴散體由於融合時膜容易凹凸化而難以形成均勻表面，因此光學均勻性不充分。此外，於專利文獻2之技術中，融合時粒子之間殘留縫隙而成為氣泡之情形較多，該氣泡會使背向散射變得非常大。因此，必須進行用以去除氣泡之脫氣步驟。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3071538號
[專利文獻2]日本專利特開2002-214408號公報
本發明係為解決上述先前之問題開發而成者，其目的在於提供一種具有較強之光擴散性且消偏振度較小之薄膜之光擴散元件。
本發明之光擴散元件包括：第1區域，其具有第1折射率；折射率調變區域，其包圍該第1區域且實質上為球殼狀；以及第2區域，其位於該折射率調變區域之與該第1區域相反側，具有第2折射率；並且濁度為90%~99.9%，且消偏振度為0.2%以下。
於較佳之實施形態中，上述光擴散元件包括包含無機超微粒子成分及樹脂成分之基質、以及分散至該基質中之非晶性光擴散性微粒子，上述折射率調變區域係藉由該基質中之該無機超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度而形成於該基質與該非晶性光擴散性微粒子之界面附近。
於較佳之實施形態中，上述基質包含40重量%以上之上述無機超微粒子成分。
於較佳之實施形態中，上述無機超微粒子成分之平均一次粒徑為100 nm以下。
於較佳之實施形態中，上述光擴散元件之濁度為90%~99.9%。
於較佳之實施形態中，上述光擴散元件之光擴散半值角為10°~90°。
於較佳之實施形態中，上述光擴散元件之背向散射率為1%以下。
於較佳之實施形態中，上述光擴散元件之面內相位差Re為5 nm以下。
於較佳之實施形態中，上述光擴散元件之厚度T與上述光擴散性微粒子之平均粒徑dp 之比T/dp 為10以下。
根據本發明之其他態樣，提供一種附有光擴散元件之偏光板。該附有光擴散元件之偏光板包括上述光擴散元件及偏光子。
根據本發明，可實現具有較強之光擴散性且消偏振度較小之薄膜之光擴散元件。具體而言，可實現濁度為90%以上且消偏振度為0.2%以下之光擴散元件。
以下，一面參照圖式一面對本發明之較佳實施形態進行說明，但本發明並不限定於該等具體實施形態。
A.　光擴散元件 A-1.整體構成
本發明之光擴散元件包括具有第1折射率之第1區域及具有第2折射率之第2區域。本發明之光擴散元件係藉由第1區域與第2區域之折射率差而表現光擴散功能。於本發明中，第1區域由實質上為球殼狀之折射率調變區域包圍，第2區域以位於折射率調變區域之與第1區域相反側之方式構成。因此，於本發明之光擴散元件中，外觀上成為由折射率調變區域包圍之第1區域分散至第2區域中之狀態。於折射率調變區域中，折射率實質上連續變化。於本說明書中，所謂「折射率實質上連續變化」係指折射率調變區域中折射率實質上連續變化即可。因此，例如第1區域與折射率調變區域之界面及/或折射率調變區域與第2區域之界面上即便存在特定範圍內(例如，折射率差為0.05以下)之折射率間隙，亦可容許該間隙。
本發明之光擴散元件之光擴散特性代表性的是由濁度及光擴散半值角來表示。所謂濁度表示光之擴散強度，即入射光之擴散程度。另一方面，所謂光擴散半值角表示擴散光之質，即所擴散之光之角度範圍。本發明之光擴散元件係於濁度較高之情形時充分發揮其效果。光擴散元件之濁度較佳為90%~99.9%，更佳為92%~99.9%，進而較佳為95%~99.9%，尤佳為97%~99.9%。藉由濁度為90%以上，而可較佳地用作準直背光前擴散系統中之前光擴散元件。根據本發明，可獲得具有此種非常高之濁度且抑制背向散射之光擴散元件。再者，所謂準直背光前擴散系統係指液晶顯示裝置中，使用準直背光之光(向固定方向聚光之亮度半寬值窄(例如，3°~35°或者±1.5°~±17.5°)背光之光)，而於上側偏光板之視覺辨識側設置有前光擴散元件之系統。再者，對光擴散半值角，將於下文中進行敍述。
本發明之光擴散元件之消偏振度為0.2%以下，較佳為0.15%以下，更佳為0.1%以下。消偏振度之下限較佳為0.01%。若消偏振度為0.2%以下，則將光擴散元件例如應用於3D液晶顯示裝置之情形時，可良好地抑制串擾，例如應用於反射型液晶顯示裝置之情形時，可良好地抑制畫質之劣化。維持如下所述之高濁度且低背向散射之特性並且實現此種非常小之消偏振度之情況係本發明之成果之一。消偏振度可根據以下式(1)求出。
消偏振度X(%)={(1/CR1)-(1/CR2)}×100‧‧‧(1)
此處，CR1係於2張偏光板之間夾持光擴散元件之情形之偏光對比度，CR2係通常(僅2張偏光板)之偏光對比度。偏光對比度CR1可如下所述求出：將光擴散元件夾持於相同之2張偏光板之間，以夾持狀態下使偏光板彼此之吸收軸成為正交之方式所配置。一面對該積層偏光板垂直地照射白色平行光一面旋轉光擴散元件而以透光量最小之角度固定光擴散元件，測定正面亮度(正交穿透光亮度LC )。另一方面，以使偏光板彼此之吸收軸成為平行之方式變更位置關係，測定正面亮度(平行穿透光亮度LP )。CR1係以LP /LC 獲得。偏光對比度CR2係根據僅由2張偏光板測定之LC 及LP ，以LP /LC 獲得。
上述第1區域、第2區域及折射率調變區域係可藉由任意適當之方法而形成。例如可列舉如下所述之方法：(1)將折射率自微粒子之中心部朝向外側連續變化之所謂GRIN微粒子等折射率傾斜微粒子分散至樹脂中，而將折射率傾斜部分用作折射率調變區域；(2)基質中使用樹脂成分與超微粒子成分，藉由超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度而於基質與光擴散性微粒子之界面或其附近形成折射率調變區域。以下，以基質中使用樹脂成分與超微粒子成分之實施形態為主進行說明，關於使用折射率傾斜微粒子之實施形態，僅對其特徵部分進行簡單說明。
於一個實施形態中，本發明之光擴散元件包含基質及分散至該基質中之非晶性光擴散性微粒子，藉由基質與非晶性光擴散性微粒子之折射率差而表現光擴散功能。於本實施形態中，光擴散性微粒子對應於上述第1區域，基質對應於上述第2區域。基質較佳為包含樹脂成分及無機超微粒子成分。於本實施形態中，非晶性光擴散性微粒子係如名字般由非晶性材料構成。由非晶性材料構成光擴散性微粒子，藉此可排除雙折射等所造成之不良影響。對非晶性光擴散性微粒子之詳細情況，將於下述A-3項中進行說明。再者，於本說明書中，以下將「非晶性光擴散性微粒子」簡單稱作「光擴散性微粒子」。
於本實施形態中，上述基質包含較佳為40重量%以上、更佳為40重量%~70重量%之無機超微粒子成分。基質中以此種高濃度包含無機超微粒子成分之情況係本實施形態之特徵之一。更詳細而言，由於無機超微粒子成分之尺寸變化率極小，因此若為此種含量，則形成基質時之樹脂成分之收縮減小。例如，使用電離線硬化型樹脂作為樹脂成分之情形時，例如可將硬化收縮設為未達10%。若基質之硬化收縮較小，則亦可減小對光擴散性微粒子之收縮應力，因此收縮引起變形而變形所造成之基質與光擴散性微粒子之界面之相位差減小。其結果，抑制該相位差所造成之入射光之偏光狀態之變化，因此可降低消偏振度。進而，於本實施形態中，無機超微粒子成分係如名字般由無機材料構成。無機材料由於光之吸收較少，而且具有基質之樹脂成分及光擴散性微粒子(有機化合物)中難以表現之折射率，因此作為整個基質，可擴大與光擴散性微粒子之折射率差。其結果，即便是薄膜，亦可實現高濁度。進而，藉由使用無機材料，擴大與樹脂成分及光擴散性微粒子之相溶性之差，因此可於基質與光擴散性微粒子之界面附近形成折射率調變區域(下述)。結果可防止背向散射，故而可減小消偏振。再者，於本說明書中，以下將「無機超微粒子成分」簡單稱作「超微粒子成分」。
上述超微粒子成分之平均一次粒徑較佳為100 nm以下，更佳為75 nm以下，進而較佳為50 nm以下。超微粒子成分之平均一次粒徑之下限較佳為5 nm。如此，藉由使用平均粒徑充分小於光波長之超微粒子成分，在超微粒子成分與樹脂成分之間不產生幾何光學性反射、折射、散射，進而粒徑越小，粒子之雙折射之影響越小，越難以產生相位差，因此可抑制消偏振。進而，可獲得光學上均勻之基質，其結果可獲得光學上均勻之光擴散元件。此外，100 nm以下之超微粒子成分具有良好地緩和周邊聚合物之定向之作用，因此使用聚合物作為基質之情形時，可抑制聚合物製膜時(基質形成時)之應力所引起之相位差(面內相位差、厚度方向相位差)之產生。其結果，可抑制相位差所引起之消偏振。再者，對超微粒子成分之詳細情況，將於下述A-2-2項中進行說明。
於本實施形態之光擴散元件中，較佳為於基質與光擴散性微粒子之界面附近形成有折射率調變區域。因此，基質包括與光擴散性微粒子之界面附近之折射率調變區域及該折射率調變區域之外側(遠離光擴散性微粒子之側)之折射率恆定區域。較佳為基質中之除折射率調變區域以外之部分實質上為折射率恆定區域。於本說明書中，所謂「基質與光擴散性微粒子之界面附近」包括光擴散性微粒子表面、表面附近之外部及表面附近之內部。於折射率調變區域中，折射率實質上連續變化。藉由形成折射率實質上連續變化之折射率調變區域，可抑制背向散射而抑制消偏振，並且可藉由與利用光擴散性微粒子及超微粒子成分之構成材料以及超微粒子成分濃度之效果的協同效果而使消偏振度變得非常小。於本說明書中，所謂「折射率實質上連續變化」係指折射率調變區域中折射率至少自光擴散性微粒子表面至折射率恆定區域為止實質上連續變化即可。因此，例如光擴散性微粒子與折射率調變區域之界面及/或折射率調變區域與折射率恆定區域之界面上即便存在特定範圍內(例如，折射率差為0.05以下)之折射率間隙，亦可容許該間隙。再者，對背向散射與消偏振之關係，將於下文中進行敍述。
圖1A係本實施形態之光擴散元件之概略剖面圖，圖1B係將圖1A之光擴散元件之光擴散微粒子附近放大進行說明之模式圖。如上所述，基質較佳為包含樹脂成分及超微粒子成分。圖1A之光擴散元件100包括包含樹脂成分11及超微粒子成分12之基質10、以及分散至基質10中之光擴散性微粒子20。圖1A中，於光擴散性微粒子20之表面附近外部形成有折射率調變區域30。於折射率調變區域30中，如上所述折射率實質上連續變化。
光擴散元件100較佳為滿足下述式(2)及(3)：
Δn≧0.08‧‧‧(2)
0.0006≦Δn/L‧‧‧(3)
此處，Δn係基質之平均折射率nM 與光擴散性微粒子之折射率nP 之差之絕對值|nM -nP |，L係折射率調變區域之平均厚度。基質之平均折射率nM 係樹脂成分之折射率與超微粒子成分之折射率之加權平均。Δn較佳為0.10以上。Δn之上限較佳為0.20。若Δn未達0.10，則濁度成為90%以下之情形較多，其結果，裝配到液晶顯示裝置之情形時無法使來自光源之光充分地擴散，故而有視角變窄之虞。若Δn超過0.20，則背向散射增大，結果有無法防止消偏振之虞。又，有時基質之樹脂成分及超微粒子成分之選擇變得困難。進而較佳為nM >nP 。Δn/L(nm-1 )較佳為0.00075~0.01。可實現此種Δn/L之折射率調變區域之平均厚度L較佳為5 nm~500 nm，更佳為12 nm~400 nm，進而較佳為15 nm~300 nm。若平均厚度L未達5 nm，則有時背向散射增大。若平均厚度L超過500 nm，則有時擴散性不充分。於本實施形態之光擴散元件中，可形成儘管折射率調變區域之平均厚度L非常薄，但Δn較大(即，Δn/L格外較大)之折射率調變區域。而且，如上所述，於本實施形態之光擴散元件中，可於折射率調變區域中使折射率實質上連續變化。藉由該等之協同作用，根據本實施形態，可實現具有較強之光擴散性且抑制背向散射、消偏振度較小之薄膜之光擴散元件。
如上所述，於折射率調變區域30中，折射率實質上連續變化。較佳為，除此以外，上述折射率調變區域之最外部之折射率與上述折射率恆定區域之折射率實質上相同。換言之，於本發明之光擴散元件中，折射率自折射率調變區域至折射率恆定區域連續變化，較佳為折射率自光擴散性微粒子至折射率恆定區域連續變化(圖2)。較佳為該折射率變化係如圖2所示般平穩。即，於折射率調變區域與折射率恆定區域之邊界，以如折射率變化曲線上劃出切線之形狀產生變化。較佳為，於折射率調變區域中，折射率變化之梯度會隨著遠離上述光擴散性微粒子而變大。於本實施形態之光擴散元件中，如上所述適當地選擇光擴散性微粒子及超微粒子成分之構成材料以及基質中之超微粒子成分之濃度，進而適當地選擇基質之樹脂成分，藉此可實現實質上連續之折射率變化。如上所述實現陡峭(Δn/L非常大)且此種實質上連續之折射率變化之情況係本發明之特徵之一。其結果，即便擴大基質10(實質上為折射率恆定區域)與光擴散性微粒子20之折射率差，亦可抑制基質10與光擴散性微粒子20之界面之反射，因此結果可抑制背向散射，故而可減小消偏振度。進而，於折射率恆定區域中，折射率與光擴散性微粒子20有較大不同之超微粒子成分12之重量濃度相對提高，因此可擴大基質10(實質上為折射率恆定區域)與光擴散性微粒子20之折射率差。其結果，即便是薄膜，亦可實現較高之濁度(較強之光擴散性)。因此，於本實施形態之光擴散元件中，擴大折射率差而實現高濁度，並且顯著抑制背向散射，故而可減小消偏振度。另一方面，根據未形成有折射率調變區域之先前之光擴散元件，若欲藉由擴大折射率差而賦予較強之光擴散性(高濁度值)，則無法消除界面上之折射率之間隙。其結果，會導致光擴散性微粒子與基質之界面上之反射所引起之背向散射增大，因此外光存在下黑顯示不會充分變黑(導致所謂泛黑)之情形較多。進而，由於光擴散性微粒子與基質之界面上之反射而亦產生消偏振之問題之情形較多。於本實施形態之光擴散元件中，形成Δn/L非常大且折射率實質上連續變化之折射率調變區域，藉此解決上述先前技術之問題，可獲得具有較強之光擴散性且抑制背向散射、消偏振度較小之薄膜之光擴散元件。
較佳為上述光擴散元件100滿足式(4)：
0.01≦L/rP ≦0.2‧‧‧(4)
此處，rP 係上述光擴散性微粒子之半徑。L/rP 更佳為0.02~0.15。於本實施形態之光擴散元件中，如上所述可使折射率調變區域之平均厚度L變得非常薄，因此可使L/rP 變得非常小。其結果，可充分維持上述光擴散性微粒子之散射能，並且可良好地抑制背向散射。因此，即便是薄膜，亦可實現較高之濁度(較強之光擴散性)。進而，藉由抑制背向散射，結果可減小消偏振度。
上述折射率調變區域30之厚度(自折射率調變區域最內部至折射率調變區域最外部為止之距離)亦可恆定(即，折射率調變區域亦可於光擴散性微粒子之周圍成同心球狀擴展)，厚度亦可因光擴散性微粒子表面之位置而不同(例如，亦可如金平糖之外廓形狀)。較佳為折射率調變區域30之厚度因光擴散性微粒子表面之位置而不同。若為此種構成，則折射率調變區域30中可使折射率更平穩地連續變化。上述平均厚度L係折射率調變區域30之厚度因光擴散性微粒子表面之位置而不同之情形之平均厚度，於厚度恆定之情形時，指該厚度。
如上所述，基質10較佳為包含樹脂成分11及超微粒子成分12。超微粒子成分12係分散至基質10(實質上為樹脂成分12)中。較佳為上述折射率調變區域30由基質10中之超微粒子成分12之分散濃度之實質性梯度所形成。具體而言，於折射率調變區域30中，隨著遠離光擴散性微粒子20，超微粒子成分12之分散濃度(代表性的是由重量濃度規定)提高(必然樹脂成分11之重量濃度降低)。換言之，於折射率調變區域30中之最接近光擴散性微粒子20之區域，超微粒子成分12以相對低濃度分散，隨著遠離光擴散性微粒子20，超微粒子成分12之濃度增大。例如，基於穿透型電子顯微鏡(TEM，Transmission Electron Microscopy)圖像的基質10中之超微粒子成分12之面積比率係於接近光擴散性微粒子20之側較小並於接近基質10之側較大，該面積比率係於自光擴散性微粒子側至基質側(折射率恆定區域側)一面形成實質性梯度一面產生變化。將表示其代表性分散狀態之TEM圖像示於圖3。於本說明書中，所謂「基於穿透型電子顯微鏡圖像之基質中之超微粒子成分之面積比率」，係指包含光擴散性微粒子之直徑之剖面之穿透型電子顯微鏡圖像中，特定範圍(特定面積)之基質中所佔之超微粒子成分之面積之比率。該面積比率對應於超微粒子成分之三維分散濃度(實際分散濃度)。例如，若為如上所述之面積比率，則超微粒子成分12之分散濃度係其濃度變化之梯度在接近光擴散性微粒子20之側較小，並於接近折射率恆定區域之側較大，於自光擴散微粒子側至折射率恆定區域側一面形成實質性梯度一面產生變化。換言之，超微粒子成分12之分散濃度係其濃度變化之梯度會隨著遠離光擴散性微粒子而變大。該超微粒子成分之面積比率可藉由任意適當之圖像解析軟體而求出。於本實施形態之光擴散元件中，可利用超微粒子成分12之分散濃度之實質性梯度而於基質與光擴散性微粒子之界面附近形成折射率調變區域30，因此可以簡單順序且以低成本製造光擴散元件。進而，利用超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度而形成折射率調變區域，藉此可使折射率在折射率調變區域30與折射率恆定區域之邊界平穩地變化。進而，藉由使用折射率與樹脂成分及光擴散性微粒子有較大不同之超微粒子成分，可擴大光擴散性微粒子與基質(實質上為折射率恆定區域)之折射率差，且使折射率調變區域之折射率梯度陡峭。
上述折射率調變區域(實質上如上所述之超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度)係可藉由適當地選擇基質之樹脂成分及超微粒子成分以及光擴散性微粒子之構成材料、以及化學特性及熱力學特性而形成。即，由有機化合物彼此構成樹脂成分及光擴散性微粒子，而且由非晶性材料構成光擴散性微粒子，由無機化合物構成超微粒子成分，藉此可良好地形成折射率調變區域。進而較佳為由相溶性較高之材料彼此構成樹脂成分及光擴散性微粒子。折射率調變區域之厚度及折射率梯度係可藉由調整基質之樹脂成分及超微粒子成分以及光擴散性微粒子之化學特性及熱力學特性而控制。於本實施形態之光擴散元件中，藉由提高基質中之超微粒子成分之分散濃度，使得超微粒子成分彼此之電性排斥增加，結果直至光擴散微粒子附近為止存在超微粒子成分，故而可於折射率調變區域中形成陡峭之折射率梯度(折射率調變區域之厚度減小)。
於本實施形態之光擴散元件100中，較佳為nM >nP 。如圖4(a)及圖4(b)中比較所示，nM >nP 之情形時，與nM <nP 之情形相比，即便折射率調變區域之折射率梯度陡峭，亦可更良好地抑制背向散射。
光擴散元件之擴散特性若由光擴散半值角來表示，則較佳為10°~150°(單側5°~75°)，更佳為10°~100°(單側5°~50°)，進而較佳為30°~80°(單側15°~40°)。若光擴散半值角太小，則有時斜向視角(例如白色亮度)變窄。若光擴散半值角太大，則有時背向散射增加。
光擴散元件之背向散射率較佳為1%以下，更佳為0.7%以下，進而較佳為0.5%以下。於本發明之光擴散元件中，由於可將背向散射率減小至1%以下，因此可減小消偏振度。對若背向散射較小則可減小消偏振度之理由，進行簡單說明。(1)背向散射會導致入射光之進行方向大幅改變，因此入射光與散射光之偏光軸偏離。進而，若背向散射較大，則背向散射進而進行背向散射，結果該光向前方散射。此種前向散射光之偏光軸也已與入射光之偏光軸不一致。(2)如圖5所示，背向散射較大之光擴散元件由於光擴散性微粒子與基質之界面上之折射率差較大，因此該界面上之反射亦較大。此時，導致入射至界面之光偏光分離成S偏光成分與P偏光成分，尤其是斜向光容易偏光分離。又，入射光中之由界面反射之光係相對於光擴散性微粒子表面，包含大量S偏光成分。進而，入射角為布魯斯特角(Brewster's angle)之情形時，完全僅反射S偏光成分。因光擴散性微粒子在多數情形下呈球面，故而具有多個方向之反射界面。因此，界面上反射之光之偏光軸具有各種各樣的方向，故而導致入射之偏光會根據反射光之量而散射。相對於該等(1)及(2)之現象，根據本發明，於光擴散性微粒子與基質之間使折射率實質上連續變化，藉此可減小界面反射，因此不僅可減小背向散射，而且亦可抑制上述偏光分離，因此可減小消偏振。
光擴散元件之面內相位差Re越小越好，較佳為5 nm以下，更佳為3 nm以下。若面內相位差Re較小，則即便傾斜散射光穿過光擴散元件，亦可減小偏光狀態之變化，因此可減小消偏振。再者，面內相位差Re係指以23℃中之波長590 nm之光測定之膜面內之相位差值，可根據以下式求出。
Re=(nx-ny)×d
此處，nx係面內折射率最大之方向(即，遲相軸方向)之折射率，ny係在面內垂直於遲相軸之方向之折射率，d係所測定之膜(此處為光擴散元件)之厚度(nm)。
光擴散元件之厚度係可根據目的或所需之擴散特性而適當地設定。具體而言，上述光擴散元件之厚度較佳為4 μm~50 μm，更佳為4 μm~20 μm。根據本發明，可獲得儘管厚度如此非常薄，但具有如上所述之非常高之濁度之光擴散元件。進而，若為此種較薄之厚度，則即便彎曲亦不會破裂，故而可以輥狀進行保管。此外，如下所述，本發明之光擴散元件係可藉由塗敷而形成，因此例如可利用所謂捲對捲連續進行光擴散元件之製造及向偏光板之黏合。因此，本發明之光擴散元件係光擴散元件本身之生產性格外優異於先前之光擴散元件，且與如偏光板之其他光學部件之黏合之製造效率亦極高。再者，所謂捲對捲係指將長條狀膜彼此一面由輥搬送，一面對齊其長度方向連續黏合之方法。
光擴散元件之厚度T與光擴散性微粒子之平均粒徑dp 之比T/dp 較佳為10以下，更佳為5以下。若T/dp 超過10，則多重散射變得太多而導致消偏振度增大之情形較多。根據本發明，由於可使光擴散元件之厚度非常薄，因此可減小T/dp 。其結果，可藉由適當之多重散射而維持較強之光擴散性，並且抑制消偏振。
本發明之光擴散元件亦可單獨作為膜狀或板狀部件提供，亦可黏合於任意適當之基材或偏光板而作為複合部件提供。又，亦可於光擴散元件上積層有抗反射層。
A-2.基質
如上所述，基質10較佳為包含樹脂成分11及超微粒子成分12。如上所述，以及如圖1A及圖1B所示，超微粒子成分12係以於基質10與光擴散性微粒子20之界面附近形成折射率調變區域30之方式，分散至樹脂成分11中。
A-2-1.　樹脂成分
樹脂成分11係只要形成有上述折射率調變區域，則可由任意適當之材料構成。較佳為，如上所述，樹脂成分11由化學結構或特性與光擴散性微粒子類似之化合物且化學結構或特性不與超微粒子成分類似之化合物構成。藉此，可於基質與光擴散性微粒子之界面附近(光擴散性微粒子之表面附近)良好地形成折射率調變區域。進而較佳為，樹脂成分11由與光擴散性微粒子相溶性較高之化合物構成。藉此，可形成具有所需之折射率梯度之折射率調變區域。
上述樹脂成分較佳為由有機化合物構成，更佳為由電離線硬化型樹脂構成。電離線硬化型樹脂由於塗膜之硬度優異，故而容易彌補作為下述超微粒子成分之弱點之機械強度。作為電離線，例如可列舉紫外線、可視光、紅外線、電子束。較佳為紫外線，因此樹脂成分尤佳為由紫外線硬化型樹脂構成。作為紫外線硬化型樹脂，例如可列舉丙烯酸酯樹脂(環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酯、醚丙烯酸酯)等由自由基聚合型單體或寡聚物形成之樹脂。構成丙烯酸酯樹脂之單體成分(前驅物)之分子量較佳為200~700。作為構成丙烯酸酯樹脂之單體成分(前驅物)之具體例，可列舉季戊四醇三丙烯酸酯(PETA，pentaerythritol triacrylate：分子量298)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA，neopentyl glycol diacrylate：分子量212)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA，dipenthaerythiritol hexaacrylate：分子量632)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA，dipenthaerythiritol pentaacrylate：分子量578)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA，trimethylolpropane triacrylate：分子量296)。前驅物中亦可視需要添加起始劑。作為起始劑，例如可列舉UV(ultraviolet，紫外線)自由基產生劑(日本BASF公司製造之Irgacure 907、Irgacure 127、Irgacure 192等)、過氧化苯甲醯。上述樹脂成分係除上述電離線硬化型樹脂以外，亦可包含其他樹脂成分。其他樹脂成分可為電離線硬化型樹脂，亦可為熱固性樹脂，還可為熱塑性樹脂。作為其他樹脂成分之代表例，可列舉脂肪族系(例如聚烯烴)樹脂、胺基甲酸酯系樹脂。使用其他樹脂成分之情形時，其種類或調配量係以良好地形成上述折射率調變區域之方式進行調整。
上述樹脂成分代表性的是滿足下述式(5)：
∣nP -nA ∣<∣nP -nB ∣‧‧‧(5)
式(5)中，nA 表示基質之樹脂成分之折射率，nB 表示基質之超微粒子成分之折射率，nP 表示光擴散性微粒子之折射率。進而，樹脂成分亦可滿足下述式(6)：
∣nP -nA ∣<∣nA -nB ∣‧‧‧(6)
上述樹脂成分之折射率較佳為1.40~1.60。
上述樹脂成分之調配量係相對於基質100重量份，較佳為10重量份~80重量份，更佳為20重量份~65重量份。
A-2-2.　超微粒子成分
如上所述，超微粒子成分12由無機化合物構成。作為較佳之無機化合物，例如可列舉金屬氧化物、金屬氟化物。作為金屬氧化物之具體例，可列舉氧化鋯(zirconia)(折射率：2.19)、氧化鋁(折射率：1.56~2.62)、氧化鈦(折射率：2.49~2.74)、氧化矽(折射率：1.25~1.46)。作為金屬氟化物之具體例，可列舉氟化鎂(折射率：1.37)、氟化鈣(折射率：1.40~1.43)。該等金屬氧化物及金屬氟化物由於光之吸收較少，而且具有電離線硬化型樹脂或熱塑性樹脂等有機化合物中難以表現之折射率，因此隨著遠離與光擴散性微粒子之界面，超微粒子成分之重量濃度會相對提高，藉此可使折射率大幅調變。藉由擴大光擴散性微粒子與基質之折射率差，即便是薄膜，亦可實現高濁度，且由於形成有折射率調變區域而背向散射防止及消偏振抑制之效果亦較大。無機化合物尤佳為氧化鋯。
上述超微粒子成分又可滿足上述式(5)及(6)。上述超微粒子成分之折射率較佳為1.40以下或1.60以上，進而較佳為1.40以下或1.70~2.80，尤佳為1.40以下或2.00~2.80。若折射率超過1.40或未達1.60，則光擴散性微粒子與基質之折射率差不充分，將光擴散元件使用於採用準直背光前擴散系統之液晶顯示裝置之情形時，有無法使來自準直背光之光充分地擴散而視角變窄之虞。
上述超微粒子成分之平均一次粒徑較佳為小於折射率調變區域之平均厚度L。更具體而言，平均一次粒徑相對於平均厚度L較佳為1/50~1/2，更佳為1/25~1/3。若平均一次粒徑相對於平均厚度L超過1/2，則有時折射率調變區域中之折射率變化實質上不連續。其結果，背向散射增大，結果有時無法減小消偏振。未達1/50之情形時，有時折射率調變區域之形成較困難。超微粒子成分亦可進行二次凝聚，此時之平均粒徑(凝聚體之平均粒徑)較佳為10 nm~100 nm，更佳為10 nm~80 nm。
上述超微粒子成分較佳為與上述樹脂成分之分散性良好。於本說明書中，所謂「分散性良好」係指塗佈將上述樹脂成分、超微粒子成分(視需要少量之UV起始劑)與揮發溶劑混合所得之塗敷液，並將溶劑乾燥去除所得之塗膜較透明。
較佳為對上述超微粒子成分進行表面改質。藉由進行表面改質，可使超微粒子成分良好地分散至樹脂成分中，且可良好地形成上述折射率調變區域。作為表面改質方法，只要獲得本發明之效果，便可採用任意適當之方法。代表性的是，表面改質係藉由於超微粒子成分之表面塗佈表面改質劑形成表面改質劑層而進行。作為較佳之表面改質劑之具體例，可列舉矽烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑等偶合劑，脂肪酸系界面活性劑等界面活性劑。藉由使用此種表面改質劑，而提高樹脂成分與超微粒子成分之潤濕性，使樹脂成分與超微粒子成分之界面穩定，使超微粒子成分良好地分散至樹脂成分中，且可良好地形成折射率調變區域。
上述超微粒子成分之調配量係相對於基質100重量份，較佳為15重量份~80重量份，更佳為20重量份~70重量份。
A-3.光擴散性微粒子
光擴散性微粒子20如上所述由非晶性材料構成。光擴散性微粒子較佳為由可良好地形成上述折射率調變區域之任意適當之材料構成，進而較佳為由化學結構或特性與上述基質之樹脂成分類似之化合物構成。例如，構成基質之樹脂成分之電離線硬化型樹脂為丙烯酸酯系樹脂之情形時，較佳為光擴散性微粒子又由丙烯酸酯系樹脂構成。更具體而言，構成基質之樹脂成分的丙烯酸酯系樹脂之單體成分為例如如上所述之PETA、NPGDA、DPHA、DPPA及/或TMPTA之情形時，構成光擴散性微粒子之丙烯酸酯系樹脂較佳為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA，polymethyl acrylate)、及該等之共聚物、以及彼等之交聯物。作為與PMMA及PMA之共聚合成分，可列舉聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯(PSt，polystyrene)、三聚氰胺樹脂。光擴散性微粒子尤佳為由PMMA構成。其原因在於：與基質之樹脂成分及超微粒子成分之折射率或熱力學特性之關係適當。進而較佳為光擴散性微粒子具有交聯結構(三維網狀結構)。藉由調整交聯結構之粗密(交聯度)，而可控制光擴散性微粒子表面上構成微粒子之聚合物分子之自由度，因此可控制超微粒子成分之分散狀態，結果可形成具有所需之折射率梯度之折射率調變區域。例如，塗佈下述塗敷液時之光擴散性微粒子相對於樹脂成分前驅物(亦可包含溶劑)之膨潤度較佳為100%~200%。此處，所謂「膨潤度」係交聯度之指標，意指膨潤狀態之粒子之平均粒徑相對於膨潤前之粒子之平均粒徑的比率。
上述光擴散性微粒子之平均粒徑較佳為1.0 μm~5.0 μm，更佳為1.0 μm~4.0 μm。若為此種平均粒徑，則可將上述T/dp 設為所需之範圍。
光擴散性微粒子之重量平均粒徑分佈之標準偏差較佳為1.0 μm以下，更佳為0.5 μm以下。若混入有大量粒徑小於重量平均粒徑之光擴散性微粒子，則有時擴散性過於增大而無法良好地抑制背向散射。若混入有大量粒徑大於重量平均粒徑之光擴散性微粒子，則有時無法沿著光擴散元件之厚度方向排列複數個而無法獲得多重擴散，其結果，有時光擴散性不充分。
作為上述光擴散性微粒子之形狀，可根據目的採用任意適當之形狀。作為具體例，可列舉細球狀、鱗片狀、板狀、橢圓球狀、不定形。多數情形下，可使用細球狀微粒子作為上述光擴散性微粒子。
上述光擴散性微粒子又可滿足上述式(5)及(6)。上述光擴散性微粒子之折射率較佳為1.30~1.70，更佳為1.40~1.60。
上述光擴散性微粒子之調配量係相對於基質100重量份，較佳為10重量份~100重量份，更佳為10重量份~40重量份，進而較佳為10重量份~35重量份。例如以此種調配量包含具有上述較佳範圍之平均粒徑之光擴散性微粒子，藉此可獲得具有非常優異之光擴散性之光擴散元件。
A-4.光擴散元件之製造方法
本實施形態之光擴散元件之製造方法包括：將使基質之樹脂成分或其前驅物、超微粒子成分及光擴散性微粒子溶解或分散至揮發性溶劑中之塗敷液塗佈於基材之步驟(設為步驟A)；以及，使塗佈於該基材之塗敷液乾燥之步驟(設為步驟B)。
(步驟A)
關於樹脂成分或其前驅物、超微粒子成分及光擴散性微粒子，分別如上述A-2-1項、A-2-2項及A-3項所說明。代表性的是，上述塗敷液係前驅物及揮發性溶劑中分散有超微粒子成分及光擴散性微粒子之分散體。作為使超微粒子成分及光擴散性微粒子分散之方法，可採用任意適當之方法(例如，超音波處理、利用攪拌機之分散處理)。
作為上述揮發性溶劑，只要可將上述各成分溶解或均勻地分散，便可採用任意適當之溶劑。作為揮發性溶劑之具體例，可列舉乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異丙酯、2-丁酮(甲基乙基酮)、甲基異丁基酮、環戊酮、甲苯、異丙醇、正丁醇、環戊烷、水。
上述塗敷液可根據目的而進一步包含任意適當之添加劑。例如，為使超微粒子成分良好地分散，可較佳地使用分散劑。作為添加劑之其他具體例，可列舉紫外線吸收劑、調平劑、消泡劑。
上述塗敷液中之上述各成分之調配量如上述A-2項~A-3項所說明。塗敷液之固形物成分濃度較佳為可調整為10重量%~70重量%左右。若為此種固形物成分濃度，則可獲得具有容易塗敷之黏度之塗敷液。
作為上述基材，只要獲得本發明之效果，便可採用任意適當之膜。作為具體例，可列舉三乙醯纖維素(TAC，triacetyl cellulose)膜、聚對苯二甲酸乙二酯(PET，polyethylene terephthalate)膜、聚丙烯(PP，polypropylene)膜、尼龍膜、丙烯酸系膜、內酯改性丙烯酸系膜等。對上述基材亦可視需要進行易接著處理等表面改質，亦可包含潤滑劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑等添加劑。該基材有時於下述附有光擴散元件之偏光板中發揮作為保護層之功能。
作為上述塗敷液之於基材上之塗佈方法，可採用使用任意適當之塗佈機之方法。作為塗佈機之具體例，可列舉棒式塗佈機、反向塗佈機、吻合式塗佈機、凹板印刷塗佈機、模塗機、刮刀式塗佈機。
(步驟B)
作為上述塗敷液之乾燥方法，可採用任意適當之方法。作為具體例，可列舉自然乾燥、加熱乾燥、減壓乾燥。較佳為加熱乾燥。加熱溫度例如為60℃~150℃，加熱時間例如為30秒~5分鐘。
(步驟C)
較佳為，上述製造方法係於上述塗佈步驟之後，更包括聚合上述前驅物之步驟(步驟C)。聚合方法係可根據樹脂成分(因此為其前驅物)之種類而採用任意適當之方法。例如，樹脂成分為電離線硬化型樹脂之情形時，藉由照射電離線而聚合前驅物。使用紫外線作為電離線之情形時，其累計光量較佳為50 mJ/cm2 ~1000 mJ/cm2 。電離線對光擴散性微粒子之穿透率較佳為70%以上，更佳為80%以上。又，例如樹脂成分為熱固型樹脂之情形時，藉由加熱而聚合前驅物。加熱溫度及加熱時間可根據樹脂成分之種類而適當地設定。較佳為，聚合係藉由照射電離線而進行。若為電離線照射，則可以良好地保持折射率調變區域之狀態使塗膜硬化，因此可製作擴散特性良好之光擴散元件。藉由聚合前驅物而形成有包含折射率調變區域30與折射率恆定區域之基質10。
上述聚合步驟(步驟C)亦可於上述乾燥步驟(步驟B)之前進行，亦可於步驟B之後進行。
如上所述，於基材上形成有如圖1A及圖1B所示之光擴散元件。
本實施形態之光擴散元件之製造方法除上述步驟A~步驟C以外，當然可於任意適當之時刻包括任意適當之步驟、處理及/或操作。此類步驟等之種類及進行此類步驟等之時刻可根據目的適當地設定。
如上所述，將如上述A-1項~A-3項中說明之光擴散元件形成於基材上。
A-5.其他實施形態
圖6係本發明之其他實施形態之光擴散元件之概略剖面圖。圖6之光擴散元件100'包含基質10及分散至基質10中之光擴散性微粒子20。光擴散性微粒子20係折射率自中心部朝向外側變化之折射率傾斜粒子(例如GRIN微粒子)，折射率傾斜部分構成折射率調變區域30。代表性的是，折射率傾斜粒子係包含中心部及覆蓋該中心部之表層部的聚合物粒子。作為構成此種聚合物粒子之聚合物之具體例，可列舉乙烯系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物。藉由適當地選擇聚合物，可控制折射率傾斜。此種聚合物粒子例如使用折射率不同之複數種單體，於彼等之共聚合時，隨著聚合之進行改變單體量，藉此可使折射率階段性地或連續性地變化。此種聚合物粒子及其製造方法之詳細情況例如揭示於日本專利特開2006-227279號公報，該記載作為參考引用至本說明書中。基質10例如可由如關於使用超微粒子成分之形態之樹脂成分而於上述A-2-1項所揭示之樹脂構成。基質10亦可包含超微粒子成分，亦可不包含超微粒子成分。於本實施形態中，光擴散性微粒子20之中心部構成第1區域，基質10構成第2區域。於折射率調變區域30中，較佳為折射率實質上連續變化。
關於本實施形態，僅對結構之特徵部分進行了簡單說明。本實施形態之光擴散元件之整體特徵係如關於使用包含樹脂成分及超微粒子成分之基質之實施形態所記載。
本發明之光擴散元件亦可自基材剝離而用作單一部件，亦可用作附有基材之光擴散元件，亦可自基材轉印於偏光板等而用作複合部件(例如附有光擴散元件之偏光板)，亦可每個基材黏附於偏光板等而用作複合部件(例如附有光擴散元件之偏光板)。每個基材黏附於偏光板等而用作複合部件(例如附有光擴散元件之偏光板)之情形時，該基材可發揮作為偏光板之保護層之功能。
目前為止對本發明之特定實施形態進行了說明，但本發明並不限定於該等實施形態，本發明包含光擴散元件，其包括具有第1折射率之第1區域；包圍第1區域且實質上為球殼狀之折射率調變區域；以及位於折射率調變區域之與第1區域相反側，具有第2折射率之第2區域；並且濁度及消偏振度滿足上述特定範圍。
B.　附有光擴散元件之偏光板 B-1.附有光擴散元件之偏光板之整體構成
圖7A係本發明之一個實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。該附有光擴散元件之偏光板200包含光擴散元件100及偏光子110。光擴散元件100係上述A-1項~A-5項所揭示之本發明之光擴散元件。光擴散元件100係以將附有光擴散元件之偏光板配置於液晶顯示裝置之視覺辨識側之情形時成為最視覺辨識側之方式而配置。於一個實施形態中，於光擴散元件100之視覺辨識側配置有低反射層或抗反射處理層(減反射(antireflection)處理層)(未圖示)。於圖示例中，附有光擴散元件之偏光板200係於偏光子之兩側包含保護層120及130。光擴散元件、偏光子及保護層係介隔任意適當之接著劑層或黏著劑層而黏附。保護層120及130之至少1個亦可根據目的、偏光板之構成及液晶顯示裝置之構成而省略。例如，形成光擴散元件時所使用之基材可發揮作為保護層之功能之情形時，可省略保護層120。圖7B係本發明之其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。於該實施形態中，配置相位差層140來代替保護層130，該相位差層140兼作保護層。相位差層之光學特性(例如，折射率橢圓體、面內相位差、厚度方向相位差)可根據目的適當地設定。於相位差層140中表現遲相軸之情形時，該遲相軸與偏光子110之吸收軸係於一個實施形態(例如，準直背光前擴散系統之視覺辨識側偏光板)中實質上正交或平行，於其他實施形態(例如，3D用偏光板)中規定15°~75°，較佳為40°~50°之角度。
圖7C係本發明之進而其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。於該實施形態中，光擴散元件100係以將附有光擴散元件之偏光板配置於液晶顯示裝置之視覺辨識側之情形時成為液晶單元側(內側)之方式而配置。圖7D係本發明之進而其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。於該實施形態中，將光擴散元件黏附於偏光子後，剝離基材而實現薄型化，進而配置相位差層140來代替保護層130。再者，方便起見將剝離基材後之光擴散元件設為光擴散層100a。圖7E係本發明之進而其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。於該實施形態中，以使相位差層140成為最視覺辨識側之方式而配置。該實施形態之附有光擴散元件之偏光板可尤佳地用作3D用偏光板。
圖7A~圖7E所示之實施形態可根據目的適當地組合。進而，根據目的，亦可更換附有光擴散元件之偏光板中之各層之配置順序，亦可追加或省略特定層。例如，亦可於圖7C之形態中省略保護層130，亦可於圖7D之形態中更換光擴散層100a與相位差層140，或者亦可省略相位差層140，亦可於圖7E之形態中更換光擴散層100a與相位差層140。又，例如亦可配置複數個相位差層。
本發明之附有光擴散元件之偏光板例如可較佳地用作準直背光前擴散系統之視覺辨識側偏光板、反射型液晶顯示裝置用偏光板、3D用偏光板(直線偏光出射偏光板或圓偏光出射偏光板)。
B-2.偏光子
作為上述偏光子110，可根據目的採用任意適當之偏光子。例如可列舉使碘或二色性染料等二色性物質吸附於聚乙烯醇系膜、部分縮甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯‧乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等親水性高分子膜，進行單軸延伸而成者，聚乙烯醇之脫水處理物或聚氯乙烯之脫鹽酸處理物等多烯系定向膜等。該等之中，使碘等二色性物質吸附於聚乙烯醇系膜進行單軸延伸而成之偏光子係偏光二色比高，故而尤佳。對於該等偏光子之厚度，並無特別限制，通常是1~80 μm左右。
使碘吸附於聚乙烯醇系膜進行單軸延伸而成之偏光子係例如可藉由將聚乙烯醇浸漬於碘水溶液而進行染色，延伸至原先長度之3~7倍製作而成。亦可視需要包含硼酸或硫酸鋅、氯化鋅等，亦可浸漬於碘化鉀等之水溶液。進而亦可視需要在染色之前將聚乙烯醇系膜浸漬於水中進行水洗。
藉由將聚乙烯醇系膜進行水洗，而不僅可洗淨聚乙烯醇系膜表面之污垢或抗結塊劑，而且亦有藉由使聚乙烯醇系膜膨潤而防止染色斑點等不均勻之效果。延伸亦可於利用碘進行染色之後進行，亦可一面染色一面延伸，又，亦可延伸後，利用碘進行染色。亦可於硼酸或碘化鉀等之水溶液中或水浴中進行延伸。
B-3.保護層
上述保護層120及130係由可用作偏光板之保護層之任意適當之膜形成。作為成為該膜之主成分之材料之具體例，可列舉三乙醯纖維素(TAC)等纖維素系樹脂，或聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚醯胺系、聚醯亞胺系、聚醚碸系、聚碸系、聚苯乙烯系、聚降冰片烯系、聚烯烴系、(甲基)丙烯酸系、乙酸酯系等之透明樹脂等。又，亦可列舉(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯系、環氧系、矽氧系等之熱固型樹脂或紫外線硬化型樹脂等。除此以外，例如亦可列舉矽氧烷系聚合物等玻璃質系聚合物。又，亦可使用日本專利特開2001-343529號公報(WO01/37007)所揭示之聚合物膜。作為該膜之材料，例如可使用包含側鏈上具有經取代或未經取代之醯亞胺基之熱塑性樹脂與側鏈上具有經取代或未經取代之苯基及腈基之熱塑性樹脂的樹脂組合物，例如可列舉包含由異丁烯與N-甲基順丁烯二醯亞胺構成之交替共聚物及丙烯腈‧苯乙烯共聚物的樹脂組合物。該聚合物膜例如可為上述樹脂組合物之擠壓成形物。
上述保護層(內側保護層)130較佳為具有光學性各向同性。具體而言，內側保護層之厚度方向之相位差Rth(550)較佳為-20 nm~+20 nm，進而較佳為-10 nm~+10 nm，尤佳為-6 nm~+6 nm，最佳為-3 nm~+3 nm。內側保護層之面內相位差Re(550)較佳為0 nm以上10 nm以下，進而較佳為0 nm以上6 nm以下，尤佳為0 nm以上3 nm以下。可形成此種具有光學性各向同性之保護層的膜之詳細情況揭示於日本專利特開2008-180961號公報，該記載作為參考引用至本說明書中。
B-4.附有光擴散元件之偏光板之製造方法
參照圖8，對本發明之附有光擴散元件之偏光板之製造方法之一例進行簡單說明。圖8中，符號111及112分別係捲繞偏光板與光擴散元件/基材之積層體之輥，符號122係搬送輥。於圖示例中，將偏光板(保護層130/偏光子110/保護層120)與光擴散元件100/基材101之積層體沿著箭頭方向送出，並以對齊各個長度方向之狀態黏合。此時，以使光擴散元件100與偏光板之保護層120相鄰之方式黏合。其後，視需要剝離基材101，藉此可獲得如圖6A所示之附有光擴散元件之偏光板200。雖未圖示，但例如亦可將偏光板(保護層130/偏光子110)與光擴散元件100/基材101之積層體以使基材101與偏光子110相鄰之方式黏合，從而製作基材發揮作為保護層之功能之附有光擴散元件之偏光板。如此，根據本發明，可採用所謂捲對捲，因此可以非常高之製造效率製造附有光擴散元件之偏光板。進而，該捲對捲步驟可自上述A-4項所揭示之光擴散元件之製造步驟連續進行，因此若採用此種順序，則可進一步提高附有光擴散元件之偏光板之製造效率。
[實施例]
以下，藉由實施例對本發明進行具體說明，但本發明並不受限於該等實施例。實施例中之評價方法為如下所述。又，只要無特別記載，實施例中之「份」及「%」係重量基準。
(1)光擴散元件之厚度
利用微計測器式厚度計(Mitutoyo公司製造)測定基材與光擴散元件之合計厚度，自該合計厚度減去基材之厚度而算出光擴散元件之厚度。
(2)折射率調變區域
將實施例及比較例中獲得之光擴散元件與基材之積層體一面利用液氮進行冷卻，一面利用切片機切片成0.1 μm之厚度，設為測定試料。使用穿透型電子顯微鏡(TEM)，觀察該測定試料之光擴散元件部分之微粒子狀態及該微粒子與基質之界面狀態，將微粒子與基質之界面不清晰之部分認定為折射率調變區域。於微粒子與基質之界面清晰之情形時，認定為未形成折射率調變區域。
(3)濁度
藉由JIS 7136所規定之方法，使用濁度計(村上色彩科學研究所公司製造，商品名「HN-150」)進行測定。
(4)光擴散半值角
自光擴散元件之正面照射雷射光，利用配光測定器每隔1°測定擴散光相對於擴散角度之擴散亮度，如圖9所示，於擴散之兩側測定亮度成為除雷射直進穿透光外之光擴散亮度之最大值之一半亮度的擴散角度，將滿足該兩側之角度者(圖9之角度A+角度A')設為光擴散半值角。
(5)背向散射率
將實施例及比較例中獲得之光擴散元件與基材之積層體，介隔透明黏著劑黏合於黑色壓克力板(住友化學公司製造，商品名「SUMIPEX」(註冊商標)，厚度2 mm)上，設為測定試料。利用分光光度計(日立計測器公司製造，商品名「U4100」)測定該測定試料之積分反射率。另一方面，使用自上述光擴散元件用塗敷液去除微粒子之塗敷液而製作基材與透明塗敷層之積層體，而設為對照試料，並以與上述相同之方式測定積分反射率(即，表面反射率)。藉由自上述測定試料之積分反射率減去上述對照試料之積分反射率(表面反射率)而算出光擴散元件之背向散射率。
(6)消偏振度
使用消偏振測定裝置(Autronic公司製造，商品名ConoScope)，測定積層2張相同之偏光板時之正交穿透光亮度LC 及平行穿透光亮度LP ，並根據LP /LC 算出偏光對比度CR2。偏光對比度CR2為9200。再者，正交穿透光亮度LC 係以使偏光板彼此之吸收軸成為正交之方式積層而測定之正面亮度，平行穿透光亮度LP 係以使偏光板彼此之吸收軸成為平行之方式積層而測定之正面亮度。其次，將實施例及比較例中獲得之光擴散元件夾持於相同之2張偏光板之間，以夾持狀態下使偏光板彼此之吸收軸成為正交之方式所配置。一面對該積層偏光板垂直地照射白色平行光一面旋轉光擴散元件而以透光量最小之角度固定光擴散元件，測定正面亮度(正交穿透光亮度LC )。進而，以使偏光板彼此之吸收軸成為平行之方式變更位置關係，測定正面亮度(平行穿透光亮度LP )。根據LP /LC 算出偏光對比度CR1。最後，根據以下式(1)求出消偏振度。
消偏振度X(%)={(1/CR1)-(1/CR2)}×100‧‧‧(1)
<實施例1：光擴散元件之製作>
於包含62%之作為超微粒子成分之氧化鋯奈米粒子(平均粒徑60 nm，平均一次粒徑10 nm，折射率2.19)的硬塗用樹脂(JSR公司製造，商品名「OPSTAR KZ6661」(包含MEK(methyl ethyl ketone，甲基乙基酮)/MIBK(methyl isobutyl ketone，甲基異丁基酮)))100份中，添加作為樹脂成分之前驅物之季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有機化學工業公司製造，商品名「Viscoat#300」，折射率1.52)之50%甲基乙基酮(MEK)溶液11份、光聚合起始劑(日本BASF公司製造，商品名「Irgacure 907」)0.5份、調平劑(DIC公司製造，商品名「GRANDIC PC 4100」)0.5份、以及作為光擴散性微粒子之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒子(積水化成品工業公司製造，商品名「XX-131AA」，平均粒徑2.5 μm，折射率1.495)15份。使用攪拌機(淺田鐵工股份有限公司製造，商品名「DESPA」)將該混合物攪拌30分鐘而進行分散處理，製備均勻地分散有上述各成分之塗敷液。該塗敷液之固形物成分濃度為55%。將該塗敷液使用棒式塗佈機塗敷於包含TAC膜(Konica Minolta Opto公司製造，商品名「KC4UY」，厚度40 μm)之基材上，100℃下乾燥1分鐘後，照射累計光量300 mJ/cm2 之紫外線，獲得厚度為7 μm之光擴散元件。所得之光擴散元件中之基質之平均折射率nM 與光擴散性微粒子之折射率nP 之差為0.12(nM >nP )。將所得之光擴散元件供於上述(1)~(6)之評價。將結果與下述實施例2及比較例1~3之結果一併示於表1。
<實施例2：光擴散元件之製作>
變更塗敷厚度，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得厚度為11.5 μm之光擴散元件。將所得之光擴散元件供於與實施例1相同之評價。將結果示於上述表1。
<比較例1>
混合聚苯乙烯樹脂(Pressure Chemical公司製造，商品名聚苯乙烯標準，分子量30000)85份、矽氧樹脂微粒子(Momentive Performance Materials公司製造，商品名「Tospearl 120」，平均粒徑2.0 μm，折射率1.43)15份及乙酸乙酯500份，將該混合物攪拌1日而製備塗敷液。將該塗敷液使用環棒式濕膜塗佈器塗敷於TAC膜(Konica Minolta Opto公司製造，商品名「KC4UY」，厚度40 μm)上，80℃下乾燥5分鐘，獲得厚度為19 μm之光擴散元件。將所得之光擴散元件供於與實施例1相同之評價。將結果示於上述表1。
<比較例2>
混合茀系丙烯酸酯單體(Osaka Gas Chemicals公司製造，商品名OGSOL EA-2000，固形物成分100%)25份、PMMA微粒子(根上工業公司製造，商品名「Art Pearl J4P」，平均粒徑2.1 μm，折射率1.495)2.5份、光聚合起始劑(日本BASF公司製造，商品名「Irgacure 907」)0.07份、以及調平劑(DIC公司製造，商品名「GRANDIC PC 4100」)0.6份。對該混合物進行超音波處理5分鐘，製備均勻地分散有上述各成分之塗敷液。將該塗敷液使用棒式塗佈機塗敷於包含TAC膜(Konica Minolta Opto公司製造，商品名「KC4UY」，厚度40 μm)之基材上，100℃下乾燥1分鐘後，照射累計光量300 mJ/cm2 之紫外線，獲得厚度為25 μm之光擴散元件。將所得之光擴散元件供於上述(1)~(6)之評價。將結果示於上述表1。
<比較例3>
變更塗敷厚度，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得厚度為30 μm之光擴散元件。將所得之光擴散元件供於與實施例1相同之評價。將結果示於上述表1。
<評價>
根據表1可明白，基質中以高濃度包含無機超微粒子成分之實施例1及2之光擴散元件係於基質與光擴散性微粒子之界面附近形成有折射率調變區域，消偏振度非常小，濁度值較高且光擴散半值角較大(光擴散性較強)，以及背向散射率較小。另一方面，不包含無機超微粒子成分之比較例1~3之光擴散元件係背向散射率較大，消偏振度亦較大。再者，若以與實施例之光擴散元件相同程度之厚度製作比較例1~3之光擴散元件，則亦可確認光擴散性顯著下降。
[產業上之可利用性]
本發明之光擴散元件及附有光擴散元件之偏光板係可較佳地使用於液晶顯示裝置(例如，準直背光前擴散系統之液晶顯示裝置、反射型液晶顯示裝置、3D液晶顯示裝置)之視覺辨識側部件、液晶顯示裝置之背光用部件、照明器具(例如有機EL(electro luminescence，電致發光)、LED(Light Emitting Diode，發光二極體))用擴散部件、3D用偏光眼鏡等。
10．．．基質
11．．．樹脂成分
12．．．超微粒子成分
20．．．光擴散性微粒子
30．．．折射率調變區域
100．．．光擴散元件
100'．．．光擴散元件
100a．．．光擴散層
101．．．基材
110．．．偏光子
111．．．輥
112．．．輥
120．．．保護層
122．．．搬送輥
130．．．保護層
140．．．相位差層
200．．．附有光擴散元件之偏光板
圖1A係本發明之較佳實施形態之光擴散元件之概略剖面圖。
圖1B係將圖1A之光擴散元件之非晶性光擴散微粒子附近放大進行說明之模式圖。
圖2係用以說明圖1A之光擴散元件中之自非晶性光擴散性微粒子中心部至基質為止之折射率變化之概念圖。
圖3係用以說明基質中之無機超微粒子成分之面積比率之穿透型電子顯微鏡圖像。
圖4(a)係用以說明基質之平均折射率nM >非晶性光擴散性微粒子之折射率nP 時之背向散射產生機理之概念圖，圖4(b)係用以說明nM <nP 時之背向散射產生機理之概念圖。
圖5係用以說明背向散射與消偏振之關係之概念圖。
圖6係本發明之其他實施形態之光擴散元件之概略剖面圖。
圖7A係本發明之一個實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。
圖7B係本發明之其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。
圖7C係本發明之進而其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。
圖7D係本發明之進而其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。
圖7E係本發明之進而其他實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。
圖8係說明本發明之附有光擴散元件之偏光板之製造方法之一例的模式圖。
圖9係用以說明算出光擴散半值角之方法之模式圖。
10．．．基質
11．．．樹脂成分
12．．．超微粒子成分
20．．．光擴散性微粒子
30．．．折射率調變區域
100．．．光擴散元件

Claims (9)

  1. 一種光擴散元件，其包括：第1區域，其具有第1折射率；折射率調變區域，其包圍該第1區域且實質上為球殼狀；以及第2區域，其位於該折射率調變區域之與該第1區域相反側，具有第2折射率；並且濁度為90%~99.9%，且消偏振度為0.2%以下。
  2. 如請求項1之光擴散元件，其包括包含無機超微粒子成分及樹脂成分之基質、以及分散至該基質中之非晶性光擴散性微粒子，上述折射率調變區域係藉由該基質中之該無機超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度而形成於該基質與該非晶性光擴散性微粒子之界面附近。
  3. 如請求項2之光擴散元件，其中上述基質包含40重量%以上之上述無機超微粒子成分。
  4. 如請求項2或3之光擴散元件，其中上述無機超微粒子成分之平均一次粒徑為100 nm以下。
  5. 如請求項1或2之光擴散元件，其中光擴散半值角為10°~90°。
  6. 如請求項1或2之光擴散元件，其中背向散射率為1%以下。
  7. 如請求項1或2之光擴散元件，其中面內相位差Re為5 nm以下。
  8. 如請求項1或2之光擴散元件，其中上述光擴散元件之厚度T與上述光擴散性微粒子之平均粒徑dp 之比T/dp 為10以下。
  9. 一種附有光擴散元件之偏光板，其包括如請求項1至8中任一項之光擴散元件及偏光子。
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