TWI514012B - A light diffusion element and a method of manufacturing the polarizing plate with the light diffusion element, and a method of manufacturing the polarizing plate - Google Patents

A light diffusion element and a method of manufacturing the polarizing plate with the light diffusion element, and a method of manufacturing the polarizing plate Download PDF

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Description

光擴散元件及附有光擴散元件之偏光板之製造方法、及由該等方法所
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之製造方法、及由該等方法所得之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。微粒子與基質之折射率差越大，擴散性(例如，濁度值)變得越大，但若折射率差較大，則會導致背向散射增大。更具體而言，例如提出有將光擴散元件配置於液晶顯示裝置之最表面以提高液晶顯示裝置之顯示品質的技術，但此種光擴散元件不具有充分之光擴散性(例如，濁度值未達90%)，使得顯示品質之改善效果不充分。另一方面，若為提高顯示品質而將光擴散性較大(例如，濁度值為90%以上)之光擴散元件使用於液晶顯示裝置，則存在如下問題，即，外部光入射至液晶顯示裝置時導致畫面發白，使得明處難以顯示對比度較高之影像或圖像。其原因在於：光擴散元件中之微粒子不僅會使入射光向前方散射，而且使其向後方散射。根據先前之光擴散元件，由於濁度值變得越大，背向散射變得越大，因此極難兼顧到光擴散性之增大與背向散射之抑制。進而，於照明用途中，若濁度值增大，則背向散射增大，總光線穿透率下降，因此亦會導致光利用效率下降。
作為解決如上所述之問題之方法，基於抑制微粒子與基質之界面上之反射的概念，而提出將核與殼之折射率不同之核殼微粒子或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)微粒子等折射率傾斜微粒子分散至樹脂中(例如參照專利文獻2~8)。然而，藉由該等任一種技術，均無法獲得既薄且濁度較高之光擴散元件。進而，該等技術中所使用之微粒子係因製造製程較普通微粒子更複雜，故而生產性不充分，無法實用。
[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]　日本專利特開平6-347617號公報
[專利文獻3]　日本專利特開2003-262710號公報
[專利文獻4]　日本專利特開2002-212245號公報
[專利文獻5]　日本專利特開2002-214408號公報
[專利文獻6]　日本專利特開2002-328207號公報
[專利文獻7]　日本專利特開2010-077243號公報
[專利文獻8]　日本專利特開2010-107616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可以低成本且以非常高之生產性製造具有較強之光擴散性、抑制背向散射之非常薄之光擴散元件之方法。
本發明之光擴散元件之製造方法包括如下步驟：將包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑進行混合；以及聚合該單體；並且將該單體溶解於該溶劑所得之溶液中之該光擴散性微粒子之ζ電位符號與將該單體溶解於該溶劑所得之溶液中之該超微粒子成分之ζ電位相同。
於較佳之實施形態中，上述製造方法更包括如下步驟：將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低至上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位之60%以下。
於較佳之實施形態中，上述製造方法更包括如下步驟：將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位設為自上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低6 mV以上。
於較佳之實施形態中，降低上述ζ電位之步驟包含選自由如下情況所組成之群之至少一個，即，將上述混合液在室溫下靜置10小時以上、對上述混合液實施選自超音波處理及利用攪拌機之分散處理之處理、以及對上述混合液實施加熱處理。
於較佳之實施形態中，上述製造方法係於降低上述ζ電位之步驟之後，更包括將上述混合液中之光擴散性微粒子之濃度進行均勻化之步驟。
於較佳之實施形態中，上述超微粒子成分之平均一次粒徑為1 nm~100 nm。
於較佳之實施形態中，上述製造方法包括如下步驟：製備包含上述基質形成材料及上述光擴散性微粒子之塗敷液；一面搬送長條狀之基材，一面於該基材上塗佈該塗敷液；以及一面搬送塗佈有該塗敷液之基材，一面聚合該塗敷液中之上述樹脂成分之單體。
於較佳之實施形態中，上述製造方法係於上述混合步驟之後，上述聚合步驟之前，更包括於該混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之表面附近，形成該超微粒子成分之存在比率隨著遠離該光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域之步驟。
根據本發明之其他態樣，附有光擴散元件之偏光板之製造方法包括如下處理：將藉由上述製造方法所得之光擴散元件與偏光板進行黏合。
根據本發明之進而其他態樣，提供一種光擴散元件。該光擴散元件係藉由上述製造方法所得，包含基質及分散至該基質中之光擴散性微粒子，於該基質與該光擴散性微粒子之界面附近，形成有折射率實質上連續變化之折射率調變區域。
根據本發明之進而其他態樣，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係藉由上述製造方法所得。
根據本發明之進而其他態樣，提供一種形成光擴散元件時所使用之混合液。該形成光擴散元件時所使用之混合液包括包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑，於該光擴散性微粒子之表面附近包括該超微粒子成分之存在比率隨著遠離該光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域。
根據本發明之進而其他態樣，提供一種光擴散元件形成用混合液之製造方法。該製造方法包括如下步驟：將包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑進行混合；以及，於該混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之表面附近外部，形成該超微粒子成分之存在比率隨著遠離該光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域。
於較佳之實施形態中，將上述單體溶解於上述溶劑所得之溶液中之光擴散性微粒子之ζ電位符號與將上述單體溶解於上述溶劑所得之溶液中之超微粒子成分之ζ電位相同。
於較佳之實施形態中，上述濃度調變區域形成步驟包括如下處理：將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低至上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位之60%以下。
於較佳之實施形態中，上述濃度調變區域形成步驟包括如下處理：將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位設為自上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低6 mV以上。
於較佳之實施形態中，上述濃度調變區域形成步驟包含選自由如下情況所組成之群之至少一個，即，將上述混合液在室溫下靜置10小時以上、對上述混合液實施超音波處理、以及對上述混合液實施加熱處理。
於較佳之實施形態中，上述製造方法係於上述濃度調變區域形成步驟之後，更包括將上述混合液中之光擴散性微粒子之濃度進行均勻化之步驟。
於較佳之實施形態中，上述超微粒子成分之平均一次粒徑為1 nm~100 nm。
根據本發明，於光擴散元件之製造方法中，使溶解有樹脂成分之單體之溶液中之光擴散性微粒子之ζ電位符號與該溶液中之超微粒子成分之ζ電位相同，藉此可於所形成之基質中形成超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度。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，結果可獲得具有較強之光擴散性、抑制背向散射之非常薄之光擴散元件。而且，根據本發明之製造方法，以超微粒子成分與光擴散性微粒子之電性排斥為主要原因而形成超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度，藉此不必使用複雜製造製程，亦可不必使用特殊且高價原料或試劑，便可於所得之光擴散元件中形成折射率調變區域。因此，可以低成本且以非常高之生產性獲得具有較強之光擴散性、抑制背向散射之非常薄之光擴散元件。
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.　光擴散元件之製造方法
本發明之光擴散元件之製造方法包括：將包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑進行混合之步驟(設為步驟A)；以及，聚合該單體之步驟(設為步驟B)。
A-1.　步驟A
於步驟A中，藉由混合基質形成材料、光擴散性微粒子及溶劑而製備混合液。因此，該混合液代表性的是樹脂成分之單體及溶劑(代表性的是揮發性溶劑)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)。上述混合液係塗佈於基材而供給至聚合步驟(步驟B)。因此，於本說明書中，以下有時亦將混合液稱作塗敷液。
於本發明中，將上述樹脂成分之單體溶解於上述溶劑所得之溶液(以下稱作單體溶液)中之上述光擴散性微粒子之ζ電位符號與該單體溶液中之該超微粒子成分之ζ電位相同。若單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位符號與光擴散性微粒子之ζ電位相同，則藉由超微粒子成分與光擴散性微粒子之電性排斥而抑制超微粒子成分密著於光擴散性微粒子表面。其結果，於所形成之基質中形成有超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度，結果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(即，形成有包括光擴散性微粒子附近之折射率調變區域及其外側之折射率恆定區域之基質)。其結果，可獲得具有較強之光擴散性、抑制背向散射之非常薄之光擴散元件。如上所述，以超微粒子成分與光擴散性微粒子之電性排斥為主要原因而形成超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度，藉此不必使用複雜製造製程，亦可不必使用特殊且高價原料或試劑，便可於所得之光擴散元件中形成折射率調變區域。因此，可以低成本且以非常高之生產性獲得具有較強之光擴散性、抑制背向散射之非常薄之光擴散元件。再者，關於藉由本發明之製造方法所得之光擴散元件(尤其是折射率調變區域)之詳細情況，將於下述C項中進行說明。
上述單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位符號與光擴散性微粒子之ζ電位相同即可，因此亦可均為正，亦可均為負。較佳為，單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位與光擴散性微粒子之ζ電位均為正。其原因在於：由於單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位為正之情形較多，因此組合自由度較大。單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位較佳為25 mV~40 mV，更佳為30 mV~35 mV。單體溶液中之光擴散性微粒子之ζ電位較佳為0.1 mV~5 mV，更佳為0.5 mV~3 mV。
上述ζ電位係可藉由測定粒子之電泳移動率，並於該移動率應用亨利式而求出。具體而言，ζ電位z係可根據下述式(1)求出。
z=(UE ×3η)/(f(ka)×2ε)‧‧‧(1)
式(1)中，UE 係電泳移動率，η係媒體之黏度，ε係媒體之介電常數，f(ka)係亨利函數(Henry's function)。
於一個實施形態中，將上述混合液(塗敷液)中之光擴散性微粒子之ζ電位較佳為降低至上述單體溶液中之光擴散性微粒子之ζ電位之60%以下。於其他實施形態中，將上述混合液(塗敷液)中之光擴散性微粒子之ζ電位設為自上述單體溶液中之光擴散性微粒子之ζ電位較佳為降低6 mV以上，更佳為降低6.5 mV以上。於此種ζ電位下降之狀態下，於上述混合液中之光擴散性微粒子之表面附近外部，形成有上述超微粒子成分之存在比率隨著遠離該光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域。更詳細而言，如上所述，若單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位符號與光擴散性微粒子之ζ電位相同，則超微粒子成分與光擴散性微粒子之間產生電性排斥。進而，如圖1A所示，越接近光擴散性微粒子之超微粒子成分，其因該排斥而作用於超微粒子成分之斥力會越大。此外，藉由使用與光擴散性微粒子之相溶性較高之樹脂成分(實質上，其單體)，而使樹脂成分之單體容易接近光擴散性微粒子。作為該等之協同結果，推測出可實現此種ζ電位之下降(如圖1A所示之濃度調變區域之形成)。該濃度調變區域對應於所得之光擴散元件中之基質與光擴散性微粒子之界面或其附近之折射率調變區域。根據本發明，藉由利用電性排斥以及光擴散性微粒子與樹脂成分(實質上，其單體)之相溶性，可良好地形成折射率調變區域。
A-1-1.　樹脂成分
上述樹脂成分係只要獲得本發明之效果，則可由任意適當之材料構成。較佳為，樹脂成分由與光擴散性微粒子同系之化合物且與超微粒子成分不同系之化合物構成。藉此，可於所形成之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，樹脂成分由與光擴散性微粒子同系中相溶性亦較高之化合物構成。藉此，可形成具有所需之折射率梯度之折射率調變區域。例如，由例如有機化合物彼此構成樹脂成分及光擴散性微粒子，由例如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。進而較佳為例如由同系材料中相溶性亦較高之材料彼此構成樹脂成分及光擴散性微粒子。其原因在於：可實現如上所述之所需ζ電位之下降。折射率調變區域之厚度及折射率梯度係可藉由調整單體溶液中之光擴散性微粒子之ζ電位與超微粒子成分之ζ電位，以及調整樹脂成分、超微粒子成分及光擴散性微粒子之化學特性及熱力學特性而控制。再者，於本說明書中，所謂「同系」係指化學結構或特性同等或類似，所謂「不同系」係指除同系以外者。是否同系係可根據基準選擇方法而不同。例如，以是否有機還是無機為基準之情形時，有機化合物彼此係同系化合物，有機化合物與無機化合物係不同系之化合物。以聚合物之重複單元為基準之情形時，例如丙烯酸系聚合物與環氧系聚合物儘管彼此係有機化合物，但仍為不同系之化合物，以週期表為基準之情形時，鹼金屬與過渡金屬儘管彼此係無機元素，但仍為不同系之元素。
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之分子量較佳為200~700。作為構成丙烯酸酯樹脂之單體之具體例，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)。單體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(2)：
∣nP -nA ∣<∣nP -nB ∣‧‧‧(2)
式(2)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(3)：
∣nP -nA ∣<∣nA -nB ∣‧‧‧(3)
樹脂成分之折射率較佳為1.40~1.60。
上述塗敷液中之上述樹脂成分之調配量係相對於所形成之基質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-1-2.　超微粒子成分
上述超微粒子成分較佳為由與上述樹脂成分及下述光擴散性微粒子不同系之化合物構成，更佳為由無機化合物構成。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，亦可實現強擴散，且由於形成有折射率調變區域而背向散射防止之效果亦較大。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(2)及(3)。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所形成之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。未達1/50之情形時，有時折射率調變區域之形成較困難。上述平均一次粒徑較佳為1 nm~100 nm，更佳為1 nm~50 nm。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。如此，藉由使用平均粒徑小於光波長之超微粒子成分，可獲得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、散射且光學上均勻之基質。其結果，可獲得光學上均勻之光擴散元件。
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。
上述塗敷液中之上述超微粒子成分之調配量係相對於所形成之基質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。該調配量對應於所形成之基質中之超微粒子成分之分散濃度。若為此種調配量，則可於所形成之基質中實現超微粒子成分之分散濃度之實質性梯度(下述)。可藉由調整調配量而控制該梯度。
A-1-3.　光擴散性微粒子
光擴散性微粒子又只要獲得本發明之效果，則可由任意適當之材料構成。較佳為，如上所述，光擴散性微粒子由與上述基質之樹脂成分同系之化合物構成。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，polymethyl methacrylate)、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(PS，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。
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。光擴散性微粒子之平均粒徑較佳為所得之光擴散元件之厚度之1/2以下(例如，1/2~1/20)。若為相對於所得之光擴散元件之厚度具有此種比率之平均粒徑，則可將光擴散性微粒子沿著光擴散元件之厚度方向排列複數個，因此可於入射光穿過光擴散元件之期間，使該光多重擴散，其結果，可獲得充分之光擴散性。
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，則有時無法沿著所得之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(2)及(3)。光擴散性微粒子之折射率較佳為1.30~1.70，進而較佳為1.40~1.60。
上述塗敷液中之上述光擴散性微粒子之調配量係相對於所形成之基質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-1-4.　塗敷液之整體構成
作為上述溶劑，只要可溶解上述單體且將上述超微粒子成分及上述光擴散性微粒子均勻地分散，便可採用任意適當之溶劑。作為溶劑之具體例，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。
於本發明中，使得單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位及光擴散性微粒子之ζ電位、超微粒子成分之調配量、光擴散性微粒子之交聯度，以及樹脂成分、超微粒子成分及光擴散性微粒子之種類(例如，折射率、相溶性)等最佳化而製備塗敷液，藉此將該塗敷液塗佈於基材，僅藉由於基材上聚合單體，從而可於所得之光擴散元件中之基質與光擴散性微粒子之界面附近形成折射率調變區域。其結果，不必使用複雜製造製程，亦可不必使用特殊且高價原料或試劑，便可獲得具有較強之光擴散性、抑制背向散射之非常薄之光擴散元件。例如，使用單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位符號與光擴散性微粒子之ζ電位相同之氧化鋯之超微粒子成分及PMMA之光擴散性微粒子，並將該超微粒子成分之分散濃度相對於基質100重量份設定為30重量份~70重量份，藉此可實現如下之分散濃度梯度：基質中之超微粒子成分之分散濃度在接近光擴散性微粒子之側較小且於接近基質之折射率恆定區域之側較大，並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。進而，可形成厚度因光擴散性微粒子表面之位置而不同(例如，如金平糖之外廓形狀)之折射率調變區域。
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。於一個實施形態中，基材呈長條狀。對該形態，將於下述A-4項中另外進行說明。
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。根據本發明，僅藉由將塗敷液塗佈及聚合(視需要進而進行乾燥)，便可於基材上形成有光擴散元件。即，不必使用接著劑或黏著劑，便可將光擴散元件直接形成於基材上。
A-2.　步驟B
於步驟B中，作為聚合上述單體之方法，可根據單體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單體。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，藉由加熱而聚合單體。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。藉由聚合單體而形成有分散有光擴散性微粒子之基質。同時，於該基質中之與光擴散性微粒子之界面附近形成有折射率實質上連續變化之折射率調變區域，且於除該折射率調變區域以外之部分形成有折射率恆定區域。
A-3.　步驟C
較佳為，上述製造方法更包括塗佈上述塗敷液後乾燥上述塗敷液之步驟(步驟C)。作為乾燥方法，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。
上述乾燥步驟(步驟C)亦可於上述聚合步驟(步驟B)之前進行，亦可於步驟B之後進行。
本發明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。
A-4.　輥搬送
於一個實施形態中，上述基材呈長條狀。於該情形時，由於可一面由輥搬送基材一面製造光擴散元件，因此可格外提高製造效率。圖1B係用以說明本實施形態之光擴散元件之製造方法之模式圖。起初，將以輥狀進行保管之基材100'自抽出輥151送出而藉由搬送輥152搬送。藉由塗佈機153而將上述塗敷液塗佈於正搬送之基材100'表面。接著，將基材/塗敷液之積層體搬送至聚合‧乾燥區域154，一面穿過該聚合‧乾燥區域，一面進行單體之聚合及乾燥。如此可獲得基材100'/光擴散元件100之積層體。基材/光擴散元件之積層體係如圖1B所示亦可纏繞於捲取輥155而以輥狀進行保管，亦可連續供於附有光擴散元件之偏光板之製造步驟。對附有光擴散元件之偏光板之製造步驟，將於下述B項中進行說明。
如上所述，將光擴散元件形成於基材上。所得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。
B.　附有光擴散元件之偏光板之製造方法
本發明之附有光擴散元件之偏光板之製造方法亦可自如上述圖1B中說明之光擴散元件之製造步驟連續進行，亦可暫時保管所得之光擴散元件/基材之積層體，並於所需之時刻進行。參照圖2，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2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100'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100'，藉此可獲得如下述圖9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100'之積層體以使基材100'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，如上所述，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。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。
C.　光擴散元件
本發明之光擴散元件係可藉由上述A-1項~A-4項所揭示之方法而獲得。本發明之光擴散元件包含基質及分散至該基質中之光擴散性微粒子。本發明之光擴散元件係藉由基質與光擴散性微粒子之折射率差而表現光擴散功能。藉由如上述A-1項~A-4項所揭示之方法所得之本發明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實質上連續變化之折射率調變區域。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。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。
圖3A係用以說明本發明之較佳實施形態之光擴散元件中之基質中之光擴散性微粒子之分散狀態的模式圖。圖3A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。較佳為折射率調變區域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，如圖3B所示，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。
對如上所述之分散濃度之梯度，使用穿透型電子顯微鏡(TEM，Transmission Electron Microscopy)圖像進行說明。圖4A係表示光擴散性微粒子附近之超微粒子成分之分散狀態之二維TEM圖像，圖4B及圖4C係分別根據自不同方向觀察之圖4A之TEM圖像形成之三維再構成像，圖4D係將圖4B之三維再構成像進行2值化而成者。圖5係表示根據圖4A~圖4C之TEM圖像算出之距光擴散性微粒子表面之距離與超微粒子成分之分散濃度(存在比率)之關係的圖表。圖5之圖表係將圖4D之基質與光擴散性微粒子之界面附近部分分為5個解析區，對5個解析區分別進行圖像處理，算出各個解析區中之距光擴散性微粒子表面之距離與超微粒子成分之分散濃度(存在比率)之關係，將所得者進行平均而製成圖表。如圖4A~圖4C所示，於折射率調變區域中，隨著遠離基質10之折射率恆定區域，超微粒子成分12之分散濃度(代表性的是由重量濃度規定)相對降低，且各個超微粒子接近光擴散性微粒子之程度不同。較佳為，如圖5所示，超微粒子成分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之側較小且於接近折射率恆定區域之側較大，並於自光擴散性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。根據如上所述之本發明之製造方法，可利用因光擴散性微粒子與超微粒子成分之電性排斥等所形成之超微粒子成分12之分散濃度之實質性梯度而於基質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，因此與藉由繁雜製造方法製造GRIN微粒子而使該GRIN微粒子分散之情形相比，可以格外簡單順序且以格外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。其結果，可獲得具有較強之光擴散性且抑制背向散射之非常薄之光擴散元件。
上述折射率調變區域30之平均厚度L較佳為10 nm~500 nm，更佳為12 nm~400 nm，進而較佳為15 nm~300 nm。根據藉由本發明之製造方法所得之光擴散元件，折射率調變區域之厚度非常小，但可擴大光擴散性微粒子與基質之折射率差(使折射率梯度變陡峭)，且可於該折射率調變區域中使折射率連續變化。折射率調變區域30之厚度亦可恆定(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。
較佳為，於折射率調變區域30中，折射率可實質上連續變化。進而較佳為，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，於藉由本發明之製造方法所得之光擴散元件中，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6)。進而較佳為該折射率變化係如圖6所示般平穩。即，於折射率調變區域30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。根據本發明之製造方法，如上所述適當地選擇光擴散性微粒子、基質之樹脂成分及超微粒子成分，藉此可實現實質上連續之折射率變化。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，故而可抑制背向散射。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，亦可實現較大之光擴散半值角(較強之光擴散性)。因此，根據藉由本發明之製造方法所得之光擴散元件，可擴大折射率差而實現高濁度，且可顯著抑制背向散射。另一方面，根據使用眾所周知之GRIN微粒子之光擴散元件，所謂多階段聚合之GRIN微粒子之製造方法會導致難以擴大與基質之折射率差，亦難以使折射率變化變陡峭。其結果，即便使用眾所周知之GRIN微粒子，亦極難兼顧到較薄之厚度與較高之擴散性。又，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(例如，較大之光擴散半值角)，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之情形較多。根據本發明，使用ζ電位具有特定關係之光擴散性微粒子與超微粒子成分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，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之非常薄之光擴散元件。
於一個實施形態中，於基質與光擴散性微粒子之界面附近，折射率不同之2個區域形成微細凹凸狀之邊界。該邊界之微細凹凸之尺寸較佳為光波長以下。即，於折射率不同之2個區域之間形成尺寸為光波長以下之微細凹凸狀之邊界，藉此將與凹凸高度相應之實質性折射率之調變區域形成於基質與光擴散性微粒子之界面附近。將用以說明該微細凹凸狀之邊界結構之模式圖示於圖7A及圖7B。如圖7A及圖7B所示，微細凹凸狀之邊界25較佳為凹凸之間距、凹部之深度或凸部之高度、以及凹部及凸部之形狀分別不均勻。將此種不均勻之凹凸結構形成於基質與光擴散性微粒子之界面附近，藉此可良好地形成折射率調變區域。上述微細凹凸狀之邊界中之凹凸之平均高度較佳為10 nm~500 nm，進而較佳為10 nm~60 nm。上述微細凹凸狀之邊界之凹凸之平均間距較佳為100 nm以下，更佳為50 nm以下，進而較佳為30 nm以下。平均間距之下限較佳為5 nm，更佳為10 nm。若為此種平均間距及平均高度，則可使折射率遍及整個折射率調變區域連續變化。其結果，可獲得具有較強之光擴散性且抑制背向散射之非常薄之光擴散元件。此處，所謂平均間距係指特定範圍內相鄰之凸部彼此之頂點與頂點之水平距離之統計平均，所謂平均高度係指特定範圍內之凸部之高度(自谷底至頂點為止之垂直距離)之統計平均。例如，如圖7B所示，如上所述之微細凹凸狀之邊界包含自光擴散性微粒子朝向基質呈錐狀及/或針狀之微細突起群(再者，微細凹凸狀之邊界於自基質側觀察時亦相同，包含朝向光擴散性微粒子呈錐狀及/或針狀之微細突起群)。可藉由形成此種微細凹凸狀之邊界而獲得反射率較低之光擴散元件。再者，折射率調變區域之折射率調變功能係可因微細凹凸狀之邊界整體之形狀引起而表現，但進而微觀觀察之情形時，於邊界中之上述突起群之各個突起內，超微粒子成分之分散濃度亦可形成實質性梯度。
於本發明之光擴散元件中，較佳為基質之平均折射率nM 大於光擴散性微粒子之折射率nP (nM >nP )。如圖8(a)及圖8(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。Δn(=nM -nP )較佳為0.08以上，進而較佳為0.10以上。Δn之上限較佳為0.2。
藉由本發明之製造方法所得之光擴散元件之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。藉由本發明之製造方法所得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。
上述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。
上述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，故而如上所述可以輥狀進行保管。
D.　附有光擴散元件之偏光板
本發明之附有光擴散元件之偏光板係可藉由上述A-1項~A-4項及上述B項所揭示之方法而獲得。本發明之附有光擴散元件之偏光板代表性的是配置於液晶顯示裝置之視覺辨識側。圖9係本發明之較佳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C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。本發明之附有光擴散元件之偏光板可尤佳地用作採用準直背光前擴散系統之液晶顯示裝置中之視覺辨識側偏光板。再者，由於偏光子及保護層可採用業界中之任意適當之構成，因此省略詳細說明。
[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)　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。
(3)　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。
(4)　折射率調變區域之認定
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。
(5)　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10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10之角度A+角度A')設為光擴散半值角。
(6)　ζ電位之測定
使用電泳裝置(Malvern Instruments公司製造)，測定季戊四醇三丙烯酸酯/MIBK溶液中分散有光擴散性微粒子或超微粒子成分之測定試料以及實施例及比較例之塗敷液之電泳移動率，並根據下述式(1)求出ζ電位z。再者，電泳移動率係藉由雷射都卜勒(laser Doppler)速度測定法測定電泳時之粒子之移動速度。
z=(UE ×3η)/(f(ka)×2ε)‧‧‧(1)
式(1)中，UE 係電泳移動率，η係媒體之黏度，ε係媒體之介電常數，f(ka)係亨利函數。
<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(平均一次粒徑10 nm，平均粒徑60 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單體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「SAX-102」，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，製備宏觀上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%。季戊四醇三丙烯酸酯/MIBK溶液中之氧化鋯奈米粒子之ζ電位為+32.3 mV，PMMA微粒子之ζ電位為+1.1 mV。進而，該剛製備後(自製備1小時後)之塗敷液中之PMMA微粒子之ζ電位為+14.4 mV，將該塗敷液在室溫(25℃)下靜置24小時後之PMMA微粒子之ζ電位為+7.5 mV(剛製備後之52%)，ζ電位之下降度為6.9 mV。ζ電位下降之事實暗示於塗敷液中，微觀上於光擴散性微粒子之表面附近形成有超微粒子成分之存在比率隨著遠離光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域。
將上述塗敷液利用攪拌機攪拌後，使用棒式塗佈機塗敷於包含TAC膜(富士膠片公司製造，商品名「Fujitac」，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11 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。進而，將光擴散性微粒子附近之TEM照片示於圖11。根據圖11可明白，於該光擴散元件中，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。再者，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 )。又，根據TEM圖像算出距光擴散性微粒子表面之距離與超微粒子成分之分散濃度(存在比率)之關係，結果確認到超微粒子成分之分散濃度之梯度會隨著遠離光擴散性微粒子而變大。
<比較例1>
將光擴散性微粒子變更為矽氧樹脂微粒子(Momentive Performance Materials公司製造，商品名「Tospearl 120」，平均粒徑2.0 μm，折射率1.43)，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得厚度為11 μm之光擴散元件。再者，季戊四醇三丙烯酸酯/MIBK溶液中之矽氧樹脂微粒子之ζ電位為-31 mV。進而，剛製備後(自製備1小時後)之塗敷液中之矽氧樹脂微粒子之ζ電位為+18.5 mV，將該塗敷液在室溫(25℃)下靜置24小時後之矽氧樹脂微粒子之ζ電位為+17.6 mV(剛製備後之90%)，ζ電位之下降度為0.9 mV。
將所得之光擴散元件供於上述(1)~(6)之評價。將結果示於表1。進而，將光擴散性微粒子附近之TEM照片示於圖12。根據圖12可明白，於該光擴散元件中，基質與光擴散性微粒子之界面清晰，未形成折射率調變區域。
<實施例2：應用於液晶顯示裝置>
自包含多區域型VA模式之液晶單元之市售液晶電視(SONY公司製造，BRAVIA 20型，商品名「KDL20J3000」)取出液晶單元。於該液晶單元之兩側，將市售之偏光板(日東電工公司製造，商品名「NPF-SEG1423DU」)以各偏光子之吸收軸正交之方式黏合。更具體而言，以背光側偏光板之偏光子之吸收軸方向成為垂直方向(相對於液晶面板之長邊方向為90°)且視覺辨識側偏光板之偏光子之吸收軸方向成為水平方向(相對於液晶面板之長邊方向為0°)之方式進行黏合。進而，將實施例1之光擴散元件自基材轉印而黏合於視覺辨識側偏光板之外側，製作液晶面板。
另一方面，於PMMA片材之單面，使用轉印輥對扁豆狀透鏡之圖案進行熔融熱轉印。對與形成有透鏡圖案之面相反側之面(平滑面)，以使光僅穿透透鏡之焦點之方式，進行鋁之圖案蒸鍍，形成開口部之面積比率7%(反射部之面積比率93%)之反射層。如此製作聚光元件。作為背光光源使用冷陰極螢光燈(索尼公司製造，BRAVIA20J之CCFL)，於該光源安裝聚光元件，製作出射準直光之平行光光源裝置(背光單元)。
於上述液晶面板裝配上述背光單元而製作準直背光前擴散系統之液晶顯示裝置。對所得之液晶顯示裝置，在暗處進行白顯示及黑顯示，目視觀察其顯示狀態。其結果，自傾斜方向觀察之情形時，表現出明處之黑顯示較黑且暗處之白顯示之亮度較高之良好之顯示特性。
<比較例2>
使用比較例1之光擴散元件，除此以外，以與實施例2相同之方式製作液晶顯示裝置。對所得之液晶顯示裝置，在暗處進行白顯示及黑顯示，目視觀察其顯示狀態。其結果，自傾斜方向觀察之情形時，暗處之白顯示之亮度較高，但明處之黑顯示看起來發白。
<評價>
由單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位符號與光擴散性微粒子之ζ電位相同之塗敷液所得之實施例1之光擴散元件係形成有折射率調變區域。另一方面，由單體溶液中之超微粒子成分之ζ電位符號與光擴散性微粒子之ζ電位不同之塗敷液所得之比較例1之光擴散元件係未形成折射率調變區域。其結果，實施例1之光擴散元件係與比較例1之光擴散元件相比，光擴散半值角、濁度及背向散射率均優異。實施例1之光擴散元件於用作準直背光前擴散系統之液晶顯示裝置之前擴散元件之情形時，表現出非常優異之顯示特性。另一方面，比較例1之光擴散元件於用作準直背光前擴散系統之液晶顯示裝置之前擴散元件之情形時，確認到明處之黑顯示發白之問題。
[產業上之可利用性]
藉由本發明之製造方法所得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。
10．．．基質
11．．．樹脂成分
12．．．超微粒子成分
20．．．光擴散性微粒子
25．．．微細凹凸狀之邊界
30．．．折射率調變區域
100．．．光擴散元件
100'．．．基材
110．．．偏光子
111．．．輥
112．．．輥
120．．．保護層
122．．．搬送輥
130．．．保護層
151．．．抽出輥
152．．．搬送輥
153．．．塗佈機
154．．．聚合‧乾燥區域
155．．．捲取輥
200．．．附有光擴散元件之偏光板
圖1A係說明本發明之較佳實施形態之光擴散元件之製造方法中之ζ電位之下降與濃度調變區域之關係之概念圖。
圖1B係說明本發明之較佳實施形態之光擴散元件之製造方法之模式圖。
圖2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3A係本發明之較佳實施形態之光擴散元件之概略剖面圖。
圖3B係將圖3A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。
圖4A係用以說明本發明之較佳實施形態之光擴散元件中之光擴散性微粒子附近之超微粒子成分之分散狀態的TEM圖像。
圖4B係根據自1個方向觀察之圖4A之TEM圖像形成之三維再構成像。
圖4C係根據自其他方向觀察之圖4A之TEM圖像形成之三維再構成像。
圖4D係將圖4B之三維再構成像進行2值化而成者，且係用以說明基質與光擴散性微粒子之界面附近之超微粒子成分之分散濃度(存在比率)之算出方法的圖。
圖5係表示本發明之較佳實施形態之光擴散元件中之距光擴散性微粒子表面之距離與超微粒子成分之分散濃度(存在比率)之關係的圖表。
圖6係用以說明本發明之光擴散元件中之自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7A係用以說明構成折射率調變區域之形成於光擴散性微粒子之表面附近之微細凹凸狀之邊界的模式圖。
圖7B係用以說明圖7A之微細凹凸狀之邊界之詳細情況之模式圖。
圖8(a)係用以說明基質之平均折射率nM ＞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8(b)係用以說明nM <nP 時之背向散射產生機理之概念圖。
圖9係本發明之較佳實施形態之附有光擴散元件之偏光板之概略剖面圖。
圖10係用以說明算出光擴散半值角之方法之模式圖。
圖11係實施例1之光擴散元件之光擴散性微粒子附近之TEM圖像。
圖12係比較例1之光擴散元件之光擴散性微粒子附近之TEM圖像。
100．．．光擴散元件
100'．．．基材
151．．．抽出輥
152．．．搬送輥
153．．．塗佈機
154．．．聚合‧乾燥區域
155．．．捲取輥

Claims (18)

  1. 一種光擴散元件之製造方法，其包括如下步驟：將包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑進行混合；聚合該單體；以及將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低至上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位之60%以下；並且將該單體溶解於該溶劑所得之溶液中之該光擴散性微粒子之ζ電位、與將該單體溶解於該溶劑所得之溶液中之該超微粒子成分之ζ電位係符號相同。
  2. 一種光擴散元件之製造方法，其包括如下步驟：將包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑進行混合；聚合該單體；以及將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位設為自上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低6mV以上；並且將該單體溶解於該溶劑所得之溶液中之該光擴散性微粒子之ζ電位、與將該單體溶解於該溶劑所得之溶液中之該超微粒子成分之ζ電位係符號相同。
  3. 如請求項1或2之光擴散元件之製造方法，其中降低上述ζ電位之步驟包含選自由如下情況所組成之群之至少一種處理：將上述混合液在室溫下靜置10小時以上、對上述混合液實施選自超音波處理及利用攪拌機之分散處理之處理、以及對上述混合液實施加熱處理。
  4. 如請求項1或2之光擴散元件之製造方法，其係於降低上述ζ電位之步驟之後，更包括將上述混合液中之光擴散性微粒子之濃度進行均勻化之步驟。
  5. 如請求項1或2之光擴散元件之製造方法，其中上述超微粒子成分之平均一次粒徑為1nm~100nm。
  6. 如請求項1或2之光擴散元件之製造方法，其包括如下步驟：製備包含上述基質形成材料及上述光擴散性微粒子之塗敷液；一面搬送長條狀之基材，一面於該基材上塗佈該塗敷液；以及一面搬送塗佈有該塗敷液之基材，一面聚合該塗敷液中之上述樹脂成分之單體。
  7. 如請求項1或2之光擴散元件之製造方法，其係於上述混合步驟之後，上述聚合步驟之前，更包括於該混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之表面附近，形成該超微粒子成分之存在比率隨著遠離該光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域之步驟。
  8. 一種附有光擴散元件之偏光板之製造方法，其包括如下處理：將藉由如請求項1至7中任一項之製造方法所得之光擴散元件與偏光板進行黏合。
  9. 一種光擴散元件，其係藉由如請求項1至7中任一項之製造方法所得者，該光擴散元件包含基質及分散至該基質中之光擴散性微粒子，於該基質與該光擴散性微粒子之界面附近，形成有折射率實質上連續變化之折射率調變區域。
  10. 一種附有光擴散元件之偏光板，其係藉由如請求項8之製造方法所得者。
  11. 一種光擴散元件形成用混合液，其係形成光擴散元件時所使用之混合液，該光擴散元件形成用混合液包括包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑，於該光擴散性微粒子之表面附近包括該超微粒子成分之存在比率隨著遠離該光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域。
  12. 一種光擴散元件形成用混合液之製造方法，其係如請求項11之光擴散元件形成用混合液之製造方法，該製造方法包括如下步驟：將包含樹脂成分之單體及超微粒子成分之基質形成材料、光擴散性微粒子及溶解該單體之溶劑進行混合；以及於該混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之表面附近外部，形成該超微粒子成分之存在比率隨著遠離該光擴散性微粒子而提高之濃度調變區域。
  13. 如請求項12之光擴散元件形成用混合液之製造方法，其中將上述單體溶解於上述溶劑所得之溶液中之光擴散性微粒子之ζ電位、與將上述單體溶解於上述溶劑所得之溶液中之超微粒子成分之ζ電位係符號相同。
  14. 如請求項13之光擴散元件形成用混合液之製造方法，其中上述濃度調變區域形成步驟包括如下處理：將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低 至上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位之60%以下。
  15. 如請求項13之光擴散元件形成用混合液之製造方法，其中上述濃度調變區域形成步驟包括如下處理：將上述混合步驟中製備之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位設為自上述混合步驟中剛製備後之混合液中之光擴散性微粒子之ζ電位降低6mV以上。
  16. 如請求項12至15中任一項之光擴散元件形成用混合液之製造方法，其中上述濃度調變區域形成步驟包含選自由如下情況所組成之群之至少一種處理：將上述混合液在室溫下靜置10小時以上、對上述混合液實施超音波處理、以及對上述混合液實施加熱處理。
  17. 如請求項12至15中任一項之光擴散元件形成用混合液之製造方法，其係於上述濃度調變區域形成步驟之後，更包括將上述混合液中之光擴散性微粒子之濃度進行均勻化之步驟。
  18. 如請求項12至15中任一項之光擴散元件形成用混合液之製造方法，其中上述超微粒子成分之平均一次粒徑為1nm~100nm。
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