【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学フィルム及びその製造方法に関し、詳細には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクロトルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等の各種ディスプレイや、その他の光散乱を利用する部材に有用な光学フィルム及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＣＤ、ＥＬ、ＦＥＤ等のディスプレイの開発が進んでおり、特に、ＬＣＤはパソコン、携帯端末等のあらゆる分野に汎用されるようになってきた。ＬＣＤは、液晶パネルを照明する光の取り入れ方式により、反射型と透過型とに大別され、反射型は、反射率の高いアルミニウム膜等を貼った反射板を液晶パネルの背面に配して、ディスプレイ表面側から入射する光を反射板で反射させて液晶パネルを照明して液晶画像を得るものであり、透過型は、液晶パネルの背面に配したバックライトユニットにより液晶パネルを照明する方式をとっている。
【０００３】
反射型においては、アルミニウムの地色によるコントラストの悪化を抑制するため、液晶パネルと反射板との間に光を適度に拡散する部材を配置して、背景色を白色に近づけ、画像のコントラストを改良する構造が採用されている。また、透過型においては、バックライトユニットを構成するアクリル導光板の印刷パターンによる視認性の悪化を抑制し、均一な面状光を得る目的で、液晶パネルとバックライトユニットとの間に光を拡散する部材を配置する構造をとっている。
【０００４】
このように、ＬＥＤは、反射型、透過型のいずれにおいても所望の光拡散性を有する光拡散性部材を必要としている。このような光拡散性部材としては、光透過性の樹脂マトリックスで構成した樹脂層内に該光透過性樹脂とは屈折率の異なる光透過性微粒子を分散させて、樹脂層の内部で光散乱をさせる内部光拡散性部材と、光透過性樹脂フィルムを形成した後、その表面を粗面化して凹凸を形成することで光を拡散させる外部光拡散性部材、光透過性樹脂フィルムを形成する際に光透過性微粒子の一部を表面に突出させることにより表面に凹凸を形成し、フィルム内部の光る透過性微粒子による拡散と表面凹凸による拡散とを応用する内部／外部両方で光を拡散させる内部／外部光拡散性部材などが知られている。
【０００５】
これらの一般的な光拡散部材はある程度の光拡散性、光透過性を達成しているものの、例えば、内部光拡散性部材においては、内部光拡散体を構成する透明樹脂中には光透過性微粒子がランダムに分散しており、光線が透明樹脂中を通過する際にはフィルムの厚み方向において複数の光透過性微粒子を通過することになる、微粒子を通過する毎に光散乱が生じるため、結果として光透過性が低下してしまうという問題があった。
また、外部光拡散性部材および内部／部光拡散性部材においては、表面の凹凸を均一に形成することが困難であり、このため光拡散性が均一でなく、ムラが乗じるという問題があった。また。表面に凹凸が形成されているため、付着した汚れが取れにくいという問題もあった。
【０００６】
このような問題を解決する方法としては、２層の光透過性樹脂層の間に光透過性微粒子からなる単粒子層を介在させてなる光学フィルムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これによれば、入射した光は単層状態に配置された光透過性微粒子中を一回通過するのみとなり、従来の内部拡散性部材において問題となった光透過性を低下させる複数回に及ぶ光散乱を生じさせることはなく、さらに、平滑な表面を有するため、高い光透過性と均一な光拡散性とが達成できるものとして一応の評価を得ている。
このような光学フィルムの製造方法としては、光透過性樹脂層表目に均一な単粒子層を形成し、さらにその単粒子層上に光透過性樹脂層を設ける方法が一般的である。しかしながら、高密度で均一な単粒子層を形成することは困難であり、例えば、光透過性微粒子を適当な溶剤に分散させてコーティングする方法、エアースプレーにより光透過性微粒子を吹き付ける方法、光透過性微粒子を付着させたブラシやロール等から転写する方法等によっては、所望の均一な単粒子層を得ることができず、所望の光拡散性を有する光学フィルムは得られていないのが現状である。
【０００７】
近年、均一な単粒子層を形成する方法として、光透過性微粒子を分散したサスペンジョン（例えば水分散液）に、ガラス等の溶媒になじみやすい表面平坦な基板を浸漬し、分散液中の微粒子の濃度や引き上げ速度等を制御することにより、粒子の水膜中での流れを利用し、基板上に単粒子層を形成する粒子集積法（以下、適宜、「移流集積法」と称する）（例えば、特許文献２、３、４、及び、５参照。）や、Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜作製方法（以下、適宜、ＬＢ法と称する。）等が注目されている。このように、支持体表面に水膜を形成させ、その水膜中での粒子の流れを利用した粒子集積法（移流集積法）による単粒子層の作製方法は、水を含む溶剤の蒸発を利用して粒子を移動させ配列する方法であり、各粒子の自立的な集積力を用いるため、溶剤の蒸発条件を制御するための精密な装置が必要であり、且つ、単粒子層の形成に長時間を要するという問題があった。また、ＬＢ法は、水性媒体表面に、有機溶媒に溶解させた両親媒性物質を展開し、表面圧をかけることにより水性媒体表面上に単分子の膜を生成し、この膜を基板表面に写し取り、多重層に積層させる薄膜形成方法である。この方法を実施するには高い精度等が要求され、防振構造を有する精密な装置が必要である。
【０００８】
これらの方法の中で、特に優れた方法と言われているのは移流集積法であるが、この方法を実施するためには、移流集積法に必要な親水的な表面を作製し、その親水的な表面上に均一な水膜を形成し、その水性成分の蒸発を制御する必要があり、これらが達成されない限り微粒子配列膜の制御は困難であった。この問題を解決するため、微粒子を規則正しく配列させるのに有用な精密な水膜形成方法とそれを達成する装置が提案されている（例えば、特許文献６、７参照。）。この方法によって精密な薄膜形成は可能となったものの、薄膜形成速度が遅く、且つ、装置の複雑さ、蒸発制御の困難性から、このような薄膜の大面積への適用および大量生産が困難であるため、光学フィルムへの適用には不向きであった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３１１２１４公報
【特許文献２】
特開平７−１１６５０２号公報
【特許文献３】
特開平８−１５５３７８号公報
【特許文献４】
特開平８−２２９４７４号公報
【特許文献５】
特開平９−９２６１７号公報
【特許文献６】
特開平７−１１６５０２号公報
【特許文献７】
特開平９−９２６１７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の欠点を考慮してなされた本発明の目的は、高い光透過性と均一な光拡散性とを有し、ＬＣＤ、ＥＬ、ＦＥＤなどのディスプレイに有用な、輝度ムラが防止され、コントラストに優れた画像が得られる光学フィルムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、前記高品質な光学フィルムを、容易に、且つ、大面積で製造することのできる新規な光学フィルムの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【発明を解決しようとするための手段】
本発明者らは、親水性グラフトポリマーを表面に有する基材の特性に着眼し研究を進めた結果、光学フィルムの支持体として親水性グラフト表面を有する光透過性の支持体を用いることで、上記問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
即ち、請求項１に係る本発明の光学フィルムは、親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面を有する光透過性の支持体上に、光透過性微粒子からなる単粒子層と、光透過性樹脂層と、を順次設けたことを特徴とする。
また、請求項２に係る本発明の光学フィルムの製造方法は、親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面を有する光透過性の支持体上に、光透過性微粒子を含有した液体を展開し、展開厚みを制御しつつ光透過性微粒子を２次元凝集させて単粒子層を設ける工程と、該単粒子層上に光透過性樹脂層を設ける工程と、を含むことを特徴とする。
なお、本発明に用いられる光透過性微粒子は、所望の光散乱を得る目的から、少なくとも光透過性の支持体および光透過性樹脂層の一方と光屈折率が異なるものであることが好ましい。
【００１２】
本発明の作用は明確ではないが、親水性グラフトポリマー表面の優れた親水性、およびその保水的な効果が、移流集積法を用いた粒子集積に特に有効に作用したためと推定される。
即ち、本発明においては、光透過性の支持体（以下、単に「支持体」と称することがある）上に、親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面を有することから、高い親水性を有する均一な表面が形成され、そこに光透過性微粒子（以下、単に「微粒子」と称することがある）を含有する液体を展開した際に、例えば、部分的に水分が失われた領域が存在することにより生じる微粒子凝集の偏りの発生が抑制され、微粒子の２次元凝集が均一に進行することで、微粒子の配列にむらが生じることなく、規則正しく配列した単粒子層が形成されるものと考えられる。また、本発明の方法によれば、この高親水性の表面の特性を活用することで、従来移流集積法の実施に不可欠であった特別に制御された方法や装置を使用しなくても、微粒子含有液を塗布、乾燥することにより、単粒子層の形成が容易となり、該単粒子層の大面積への適用および大量生産が可能となった。
そのため、このような単粒子層を支持体と光透過性樹脂層との間に設けた本発明の光学フィルムは、前記したように、入射した光が該微粒子中を通過する回数が１回となるため、余分な光散乱を生じさせることがなく、また、前記外部拡散体および内部・外部光拡散体のように表面の凹凸も存在しないため、高い透過性と均一な光拡散性とが得られるものと考えられる。その結果、例えばこのような光学フィルムを利用したＬＣＤ、ＥＬ、ＦＥＤなどのディスプレイは、輝度ムラが防止され、コントラストに優れた画像が得られるものと期待される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の光学フィルムは、親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面を有する光透過性の支持体上に、光透過性微粒子からなる単粒子層と、光透過性樹脂層と、を順次設けたことを特徴とする。また、このような光学フィルムの製造方法としては、親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面を有する光透過性の支持体上に、光透過性微粒子を含有した液体を展開し、展開厚みを制御しつつ光透過性微粒子を２次元凝集させて単粒子層を設け、さらに該単粒子層上に光透過性樹脂層を設ければよい。
【００１４】
まず、本発明に係る単粒子層の製造方法の基礎的な技術である移流集積法について説明する。移流集積法は、光透過性微粒子の分散したサスペンジョン液（たとえば水系溶媒を用いた分散液）に、ガラスに代表される溶媒になじみやすい表面を有し、且つ、平坦な基板を浸漬し、粒子の濃度や引き上げ速度等を制御することにより基板上に単粒子層や多粒子層を形成する方法である。このような移流集積法は水の蒸発に伴う水の流れにより粒子が運ばれる現象を利用したものであり、この方法を適用して均一な単粒子層を形成するためには、少なくとも基板表面における均一な液膜の形成と、粒子がこの狭い空間で動き回れる滑りやすい基板という２つの要件が前提条件となっており、このことは、永山国昭著、「自己集積の自然と科学」丸善（１９９７年）に詳細に記載されている。さらに、基板表面に形成された液膜の上を粒子が移動しつつ、集積化するためには、表面張力由来の横毛細管力と液膜の蒸発に伴う液体の流れによる応力の２つの力が必要であり、これらがバランス良く作用しなければ、迅速に、均一な微粒子の配列を形成することは困難であり、従来はこの２つの応力のバランスをとるために特殊な装置を使用していたのは従来の技術の欄で述べたとおりである。
【００１５】
本発明の光学フィルムにおいては、高い親水性を有する親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面を有する光透過性の支持体を用いたことにより、移流集積が起こるための必要な要件のうち、安定なぬれ膜（液膜）の形成が達成された。このことにより、液膜中において、液の流れによる微粒子集積力と横毛細管力が微粒子に与える応力を損なうことなく、微粒子が液膜中、或いは、液膜表面を束縛されずに自由に移動することが可能となったため、塗布法により特別の装置も必要とせず、容易に所望の単粒子層を得ることが可能となった。この特性は、グラフト親水膜中のグラフトポリマー鎖の高い運動性に起因するものと考えられる。即ち、親水性グラフトポリマー鎖は片末端が支持体と結合しているが、他の末端、即ち、親水性の官能基を有する末端はフリーの状態で存在するため、高い運動性と保水性を有している。このため、親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面を用いてグラフト親水膜を形成することで、いままで困難であった均一な液膜の形成やその制御が容易になり、従来必要とされていた液膜制御のために精密な装置を使用しなくても所望の単粒子層を形成できるものと考えられる。
【００１６】
次に、本発明の光学フィルムの構成及びその製造工程について順次説明する。
〔親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面〕
本発明に係る支持体における前記表面とは、親水性グラフトポリマー鎖が存在し、高い親水性を有する表面のことを指し（以下、適宜、「親水性表面」と称する）、このような表面は、親水性グラフトポリマー鎖が直接支持体表面に結合しているものでもよく、また、支持体表面にグラフトポリマーが結合しやすい中間層を設けてその層に親水性ポリマーがグラフトされているものでもよい。
【００１７】
更に、本発明における親水性表面には、親水性グラフトポリマー鎖が幹高分子化合物に結合したポリマー、若しくは、親水性グラフトポリマー鎖が幹高分子化合物に結合しており、かつ、架橋しうる官能基が導入されたポリマーを用いて、塗布或いは塗布架橋により支持体表面上に配置されたものや、ポリマー末端に架橋性基を有する親水性ポリマーと架橋剤とを含む組成物を用いて、塗布或いは塗布架橋により支持体表面上に配置されたものも包含される。
【００１８】
本発明の親水性グラフトポリマー鎖の特徴は、ポリマーの片末端が支持体表面に直接、若しくは、支持体表面に形成された中間層に結合し、親水性を示すグラフト鎖部分が実質的に架橋されていない構造を有することにある。この構造により親水性を発現するポリマー部分の運動性が制限されたり、強固な架橋構造内に埋没されることがなく、高い運動性を保持できる。このため、高い親水性を発現し、この表面における液膜の形成性が良好で、粒子集積法にに有利に作用するものと考えられる。
このような親水性グラフトポリマー鎖の分子量は、Ｍｗ５００〜５００万の範囲であり、好ましい分子量はＭｗ１０００〜１００万の範囲であり、更に好ましくはＭｗ２０００〜５０万の範囲である。
【００１９】
本発明においては、（ａ）親水性グラフトポリマー鎖が直接支持体表面若しくは支持体表面上に設けた中間層の上に結合しているものを「表面グラフト」と称し、（ｂ）親水性グラフトポリマー鎖がポリマー架橋膜構造の中に導入されているものを用いる場合は「親水性グラフト鎖導入架橋親水層」と称する。また、本発明では支持体若しくは支持体上に中間層を設けた材料を「基材」と称する。
以下、前記親水性表面を形成するための方法について説明する。
【００２０】
＜中間層＞
本発明においては、支持体表面に親水性グラフトポリマー鎖が結合しやすいように、支持体表面上に中間層を設けることが好ましい。このような中間層は、以下に説明する（ｉ）重合性化合物や（ｉｉ）重合開始剤などを適当な溶媒に溶解し、塗布などの方法で支持体表面上に設け、加熱または光照射により硬膜し、形成することができる。
【００２１】
（ｉ）重合性化合物
中間層に用いられる重合性化合物は、支持体との密着性が良好であり、且つ、活性光線照射などのエネルギー付与により、上層に含まれる親水性グラフトポリマー鎖が付加し得るものであれば特に制限はないが、中でも、分子内に重合性基を有する疎水性ポリマーが好ましい。
このような疎水性ポリマーとしては、具体的には、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリぺンタジエンなどのジエン系単独重合体、アリル（メタ）アクリレー卜、２−アリルオキシエチルメタクリレー卜などのアリル基含有モノマーの単独重合体；
さらには、前記のポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリペンタジエンなどのジエン系単量体またはアリル基含有モノマーを構成単位として含む、スチレン、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリロニトリルなどとの二元または多元共重合体；などが挙げられる。
なお、本明細書では、「アクリル、メタクリル」の双方或いはいずれかを指す場合、「（メタ）アクリル」と表記することがある。
重合性化合物の含有量は、中間層中、固形分で０〜１００質量％の範囲が好ましく、１０〜８０質量％の範囲が特に好ましい。
【００２２】
（ｉｉ）重合開始剤
本発明に係る中間層にはエネルギー付与により重合開始能を発現させるための重合開始剤を含有することが好ましい。ここで用いられる重合開始剤は、所定のエネルギー、例えば、活性光線の照射、加熱、電子線の照射などにより、重合開始能を発現し得る公知の熱重合開始剤、光重合開始剤などを目的に応じて、適宜選択して用いることができる。中でも、熱重合よりも反応速度（重合速度）が高い光重合を利用することが製造適性の観点から好適であり、このため、光重合開始剤を用いることが好ましい。
このような光重合開始剤は、照射される活性光線に対して活性であり、中間層に含まれる重合性化合物と、上層に含まれる親水性グラフトポリマー鎖とを重合させることが可能なものであれば、特に制限はなく、例えば、ラジカル重合開始剤、アニオン重合開始剤、カチオン重合開始剤などを用いることができる。
重合開始剤の含有量は、中間層中、固形分で０．０１〜２０質量％の範囲が好ましく、０．１〜１０質量％の範囲が特に好ましい。
【００２３】
上記重合性化合物及び重合開始剤を塗布する際に用いる溶媒は、それらの成分が溶解するものであれば特に制限されない。乾燥の容易性、作業性の観点からは、沸点が高すぎない溶媒が好ましく、具体的には、沸点４０℃〜１５０℃程度のものを選択すればよい。また、塗布溶液中の固形分の濃度は、２〜５０質量％が適当である。
中間層を支持体上に形成する場合の塗布量は、乾燥後の質量で、０．１〜２０ｇ／ｍ２が好ましく、さらに、１〜１５ｇ／ｍ２が好ましい。この範囲内において、中間層は、膜耐性に優れ、十分な重合開始能を発現し、所望の親水性表面が得られる。
【００２４】
本発明においては、上記中間層形成用の組成物を塗布などにより配置し、溶剤を除去することにより成膜させて中間層を形成するが、このとき、加熱及び／又は光照射を行って硬膜することが好ましい。特に、加熱により乾燥した後、光照射を行って予備硬膜しておくと、重合性化合物のある程度の硬化が予め行なわれるので、親水性グラフト化を達成した後に中間層ごと脱落するといった事態を効果的に抑制し得るため好ましい。ここで、予備硬化に光照射を利用するのは、前記光重合開始剤の項で述べたのと同様の理由による。
加熱温度と時間は、塗布溶剤が十分乾燥しうる条件を選択すればよいが、製造適正の点からは、温度が１００℃以下、乾燥時間は３０分以内が好ましく、乾燥温度４０〜８０℃、乾燥時間１０分以内の範囲の加熱条件を選択することがより好ましい。
【００２５】
＜（ａ）表面グラフトの作製方法＞
基材上にグラフトポリマーからなる親水性基を有する表面を作製する方法としては、基材とグラフトポリマーとを化学結合にて付着させる方法と、基材を基点として重合可能な２重結合を有する化合物を重合させグラフトポリマーとする２つの方法がある。
【００２６】
（基材とグラフトポリマーとを化学結合にて付着させる方法）
まず、基材とグラフトポリマーとを化学結合にて付着させる方法について説明する。
この方法においては、ポリマーの末端若しくは側鎖に基材と反応する官能基を有するポリマーを使用し、この官能基と、基材表面の官能基とを化学反応させることでグラフトさせることができる。基材と反応する官能基としては、基材表面の官能基と反応し得るものであれば特に限定はないが、例えば、アルコキシシランのようなシランカップリング基、イソシアネート基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、エポキシ基、アリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等を挙げることができる。ポリマーの末端若しくは側鎖に反応性官能基を有するポリマーとして特に有用な化合物は、トリアルコキシシリル基をポリマー末端に有する親水性ポリマー、アミノ基をポリマー末端に有する親水性ポリマー、カルボキシル基をポリマー末端に有する親水性ポリマー、エポキシ基をポリマー末端に有する親水性ポリマー、イソシアネート基をポリマー末端に有する親水性ポリマーである。
また、この時に使用される親水性ポリマーとしては、親水性であれば特に限定はないが、具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及びそれらの塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセトアミドなどを挙げることができる。その他、以下の表面グラフト重合で使用される親水性モノマーの重合体、若しくは親水性モノマーを含む共重合体を有利に使用することができる。
【００２７】
（基材を基点として重合可能な２重結合を有する化合物を重合させ、グラフトポリマーを形成させる方法）
基材を基点として重合可能な２重結合を有する化合物を重合させ、グラフトポリマーを形成させる方法は、一般的には表面グラフト重合と呼ばれる。表面グラフト重合法とは、プラズマ照射、光照射、加熱などの方法で基材表面上に活性種を与え、基材と接するように配置された重合可能な２重結合を有する化合物を重合によって基材と結合させる方法を指す。
【００２８】
本発明を実施するための表面グラフト重合法としては、文献記載の公知の方法をいずれも使用することができる。例えば、新高分子実験学１０、高分子学会編、１９９４年、共立出版（株）発行、Ｐ１３５には、表面グラフト重合法として光グラフト重合法、プラズマ照射グラフト重合法が記載されている。また、吸着技術便覧、ＮＴＳ（株）、竹内監修、１９９９．２発行、ｐ２０３、ｐ６９５には、γ線、電子線等の放射線照射グラフト重合法が記載されている。光グラフト重合法の具体的方法としては、特開昭６３−９２６５８号公報、特開平１０−２９６８９５号公報及び特開平１１−１１９４１３号公報に記載の方法を使用することができる。プラズマ照射グラフト重合法、放射線照射グラフト重合法においては、上記記載の文献、及びＹ．Ｉｋａｄａ ｅｔ ａｌ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｖｏｌ．１９、ｐａｇｅ １８０４（１９８６）などに記載の方法を適用することができる。
【００２９】
具体的には、ＰＥＴなどの高分子表面を、プラズマ、若しくは、電子線にて処理して表面にラジカルを発生させ、その後、その活性表面と親水性官能基を有するモノマーとを反応させることによりグラフトポリマー表面層、即ち、親水性基を有する表面層（親水性表面）を得ることができる。
光グラフト重合は、上記記載の文献のほかに、特開昭５３−１７４０７号公報（関西ペイント）や、特開２０００−２１２３１３号公報（大日本インキ）に記載されるように、フィルム基材の表面に光重合性組成物を塗布し、その後、水性ラジカル重合化合物とを接触させて光を照射することによっても実施することができる。
【００３０】
親水性グラフトポリマー鎖を形成するのに有用な化合物は、重合可能な２重結合を有しており、かつ、親水性の性質を兼ね備えていることが必要である。これらの化合物としては、分子内に２重結合を有していれば、親水性ポリマーでも、親水性オリゴマーでも、親水性モノマーでも、これらいずれの化合物をも用いることができる。特に有用な化合物は親水性モノマーである。
本発明で有用な親水性モノマーとは、アンモニウム、ホスホニウムなどの正の荷電を有するモノマー、若しくは、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、ホスホン酸基などの負の荷電を有するか負の荷電に解離し得る酸性基を有するモノマーが挙げられるが、その他にも、例えば、水酸基、アミド基、スルホンアミド基、アルコキシ基、シアノ基、などの非イオン性の基を有する親水性モノマーを用いることもできる。
【００３１】
本発明において、特に有用な親水性モノマーの具体例としては、次のモノマーを挙げることができる。例えば、（メタ）アクリル酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、イタコン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン酸塩、アリルアミン若しくはそのハロゲン化水素酸塩、３−ビニルプロピオン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、ビニルスルホン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、スチレンスルホン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、２−スルホエチレン（メタ）アクリレート、３−スルホプロピレン（メタ）アクリレート若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート若しくはそれらの塩、２−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート若しくはそのハロゲン化水素酸塩、３−トリメチルアンモニウムプロピル（メタ）アクリレート、３−トリメチルアンモニウムプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロイルオキシプロピル）アンモニウムクロライド、などを使用することができる。また、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−モノメチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ジメチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルアセトアミド、ポリオキシエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートなども有用である。
【００３２】
また上記の光グラフト反応以外にも、本発明に必要な表面親水性グラフトポリマーを作製するのに有用な他の方法として、最近注目される表面グラフト重合法として原子移動ラジカル重合を利用する方法が挙げられる。この方法を用いることでグラフトポリマー表面に高密度、且つ、均一に親水性の官能基を有する親水性グラフトポリマーの作製が可能となった。この重合法はマチヤゼウスキら（Ｋ．Ｍａｔｙｊａｓｚｅｗｓｋｉ ｅｔ ａｌ．）， 「ポリマープレプリント（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ）」，２０００年，第４１巻，ｐ．４１１、ブルエニングら（Ｍ．Ｌ． Ｂｒｕｅｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．），「Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．」， ２０００年，第１２２巻，ｐ．７６１６、及び「マクロモレキュールス（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）」，２００２年，第３５巻，ｐ．１１７５に詳細に記載され、この重合方法を本発明の親水性表面の形成に適用することができる。
【００３３】
＜（ｂ）親水性グラフト鎖導入架橋親水層の作製方法＞
本発明における親水性グラフト鎖が導入された架橋親水層は、一般的にグラフト重合体の合成法として公知の方法を用いてグラフトポリマーを作製し、それを架橋することで作製することができる。具体的には、グラフト重合体の合成は“グラフト重合とその応用”井手文雄著、昭和５２年発行、高分子刊行会、及び“新高分子実験学２、高分子の合成・反応”高分子学会編、共立出版（株）（１９９５）に記載されている。
【００３４】
グラフト重合体の合成は、基本的に、１．幹高分子から枝モノマーを重合させる、２．幹高分子に枝高分子を結合させる、３．幹高分子に枝高分子を共重合させる（マクロマー法）、の３つの方法に分けられる。これらの３つの方法のうち、いずれを使用しても本発明における親水性表面を作製することができるが、特に、製造適性、膜構造の制御という観点からは「３．マクロマー法」が優れている。マクロマーを使用したグラフトポリマーの合成は前記の“新高分子実験学２、高分子の合成・反応”高分子学会編、共立出版（株）１９９５に記載されている。また、山下雄他著“マクロモノマーの化学と工業”アイピーシー、１９８９にも詳しく記載されている。
具体的には、アクリル酸、アクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、Ｎ−ビニルアセトアミドなど、上記の有機架橋親水層として具体的に記載した親水性モノマー使用して文献記載の方法に従い親水性マクロマーを合成することができる。
【００３５】
これらの親水性マクロマーを合成後、親水性グラフト鎖が導入された架橋親水層を作製する一つの方法は、上記の親水性マクロマーと反応性官能基を有する他のモノマーと共重合させ、グラフト共重合ポリマーを合成しその後、合成したグラフト共重合ポリマーとポリマーの反応性官能基と反応する架橋剤とを支持体上に塗布し、熱により反応させて架橋させ作製する方法である。また、他の方法としては、親水性マクロマーと光架橋性基、若しくは重合性基を有するグラフトポリマーを合成し、それを支持体上に塗布して光照射により反応させて架橋させ作製する方法が挙げられる。
【００３６】
このようにして、基材上に親水性グラフトポリマー鎖が存在する表面（親水性表面）を設けることができる。親水性表面を形成する層の膜厚は目的により選択できるが、一般的には０．００１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましく、０．０１μｍ〜５μｍの範囲が更に好ましく、０．１μｍ〜２μｍの範囲が最も好ましい。膜厚が薄すぎても、厚すぎても移流集積現象を起こさせる液膜形成には好ましくない。
【００３７】
〔光透過性の支持体〕
本発明の光学フィルムに使用される支持体としては、光透過性であり、且つ、寸度的に安定な板状物であり、必要な可撓性、強度、耐久性等を満たせばいずれのものも使用できる。
このような支持体においては、光透過性が高いもの程好ましいが、光透過性であれば、必ずしも目視で透明である必要はなく、非透明状物でも使用することができる。本発明における光透過性の目安としては、ＪＩＳ Ｃ６７１４に準拠して測定した光線透過率が８０％以上であることが挙げられ、より好ましくは８５％以上のものが好適に使用される。また、本発明に用いられる支持体の光屈折率は、１．４０〜１．７０の範囲にあることが好ましい。
【００３８】
このような支持体としては、具体的には、例えば、ガラス、プラスチックフィルム（例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアセタール、アクリル、エポキシ、シリコーン、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール等）等が挙げられる。
これらの支持体は、使用される目的、または、後述の微粒子の光屈折率などとの関係に応じて適宜選択することができる。また、これら支持体の厚さについても、使用される目的、または、目的の光線透過率などにより適宜選択することができる。
【００３９】
〔単粒子層〕
本発明に係る単粒子層とは、前記支持体上に、移流集積法を用いて光透過性微粒子を２次元凝集させた層のことを指す。まず、このような単粒子層を形成する光透過性微粒子について説明する。
（光透過性微粒子）
本発明に用いられる光透過性微粒子とは、光透過性を有する樹脂で形成されたものであれば特に制限はない。なお、これらの微粒子は必ずしも無色である必要はなく、目的や用途に応じて、着色されたものであっても使用することができる。また、本発明に用いられる光透過性微粒子は、少なくとも前記支持体及び後述の光透過性樹脂層の一方と、光屈折率が異なるものであることが好ましく、球状で、且つ、その屈折率が１．４２〜１．６０の範囲にあるものが光学フィルムとして高い光透過性を得ることができるので好ましい。
【００４０】
このような微粒子の具体例としては、例えば、シリカ、ガラス粉、石英等の無機フィラー；アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、テフロン（登録商標）、ジビニルベンゼン、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、酢酸セルロース、ナイロン、セルロース、ベンゾグアナミン、メラミン等の有機微粒子；等が挙げられる。これらの微粒子は、使用される目的、或いは、前記支持体および後述の光透過性樹脂層の屈折率などとの関係により適宜選択可能である。また、本発明に係る微粒子の粒径は、１〜５０μｍ程度であることが好ましく、特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などに用いる場合には、１〜１０μｍ程度であることが好ましい。
【００４１】
（単粒子層の形成）
本発明に係る単粒子層を形成するには、前記微粒子を含有する微粒子含有液体を調製し、支持体の親水性表面に展開し、液体の膜厚を制御しながら乾燥し、溶媒を除去すればよい。
本発明における単粒子層とは、支持体表面上に粒子が１層で且つ２次元的に細密充填配列された状態の単粒子層を指す。前記微粒子をこのような状態で配列することにより、入射した光が微粒子中を通過する回数が１回となるため、余分な光散乱を生じさせることがなく、高い透過性と均一な光拡散性とが得られるものと考えられる。
【００４２】
＜微粒子含有液体の調製＞
微粒子含有液体は前記微粒子を適当な溶媒中に分散させて調製すればよい。このときの微粒子含有液体中の微粒子の含有量は０．１〜５０質量％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜２０質量％の範囲である。この範囲において、本発明に係る単粒子層は均一な集積を生じ易くなる。
【００４３】
分散媒としては、親水性表面との親和性の観点から水系溶媒が好ましく、具体的には、例えば、水、メタノール、エタノールなどのアルコール類、ＴＨＦ、ジオキサン、エチレングリコール、ジメチルエーテルなどのエーテル類などが挙げられ、中でも、水、アルコール類、又は、これらの混合物が好ましい。
【００４４】
＜塗布、乾燥＞
前記のように調製した微粒子含有液体を親水性表面に展開するには、これらの液体をスピンコート法、バーコート法など公知の塗布法により塗布すればよい。また、永山国昭らが提案した特開平７−１１６５０２号、特開平９−９２６１７号、特開平６−３３９６２５号の各公報に記載の、微粒子を配列させる目的で用いられた精密な水膜形成方法やそこに用いられている装置を親水性表面に液膜を形成する際に使用することもできるが、本発明に係る親水性表面を用いれば、前記特開平７−１１６５０２号公報等に記載の如き、特殊な装置や方法を用いなくても、一般的な塗布、乾燥方法により大きな面積で規則正しく配列された所望の単粒子層を形成することができることは言うまでもない。
【００４５】
また、本発明の光学フィルムにおいて、「（液膜の）展開厚みを制御しつつ微粒子を凝集させ」るためには、下記の如く、微粒子含有液体の塗布量と乾燥条件とを調製すればよい。
微粒子含有液体の塗布量は展開時のウエット塗布量で０．１ｇ／ｃｍ２〜１００ｇ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｇ／ｃｍ２〜１０ｇ／ｃｍ２の範囲である。支持体表面が高い親水性を有するため、このように単に微粒子含有液体を塗布することにより、支持体表面に均一な膜厚の液膜が形成される。
その後、形成された液膜を乾燥するに従い、溶媒の除去による液の移動が生じ、表面張力とともに液膜中あるいは液膜表面に存在する微粒子に応力が掛かり、微粒子が凝集して支持体表面に単粒子層が配列される。
このとき、乾燥が急激であると微粒子が不均一に凝集したり、微粒子同士が融着を生じるおそれがあり、凝集を生じにくくなるため、使用する溶媒にもよるが、一般に乾燥温度は１８０℃以下であることが好ましい。乾燥温度は好ましくは室温〜８０℃の範囲である。なかでも、室温程度で徐々に時間をかけて乾燥することが均一な単粒子配列を形成する観点から好ましい。
好ましい乾燥時間は１０秒〜１０時間の範囲で有り、より好ましくは、１分から６時間の範囲である。水を分散媒として用いる場合には、３〜６時間程度が好ましい。
【００４６】
また、本発明の光学フィルムにおいては、前記支持体と微粒子との間に空気などの隙間を生じないことが好ましいが、本発明に係る表面親水性層を有する支持体は、その表面に比較的高分子の親水性グラフトポリマー鎖を有するため、該微粒子が表面親水性層内に埋めこまれる傾向があり、支持体と微粒子との間に隙間は生じにくいものと考えられる。さらに、後述する光透過性樹脂層を設ける際に、該樹脂層の形成材料として、流動性を有する樹脂を使用するため、このような樹脂により隙間が充填される。
なお、形成された単粒子層は、例えば、透過型電子顕微鏡にて観察することにより容易に確認することができる。
【００４７】
〔光透過性樹脂層〕
本発明の光学フィルムに用いられる光透過性樹脂層としては、光透過性であり、且つ、前記微粒子の立体構造に起因する微粒子間の隙間および微粒子と支持体との隙間を、光透過性樹脂層を形成する樹脂により充填することができるものであれば特に制限はない。
このような光透過性樹脂層を構成する樹脂材料としては、光透過性が高いもの程好ましいが、光透過性であれば、必ずしも目視で透明である必要はなく、非透明状物でも使用することができる。本発明における光透過性の目安としては、ＪＩＳ Ｃ６７１４に準拠して測定した光線透過率が８０％以上であることが挙げられ、より好ましくは８５％以上のものが好適に使用される。また、光屈折率は、１．４０〜１．７０の範囲にあることが好ましい。
【００４８】
また、微粒子間の隙間および微粒子と支持体との隙間を該樹脂により充填する方法としては、前記単粒子層上に、少なくとも光透過性樹脂層形成時に流動性を有する樹脂を塗布法や、光透過性樹脂フィルムを加熱、加圧して積層するラミネート法などにより設ける方法が挙げられる。
塗布法により樹脂層を形成する場合に用い得る樹脂としては、常温において終始流動性を有する樹脂、加熱時に流動性を示す樹脂、溶剤に溶解することにより流動性を示す樹脂、光や熱で硬化する材料であってその硬化前の状態の樹脂などが挙げられる。
このような樹脂の塗布方法としては、従来公知の方法を使用することができるが、例えば、エアドクターコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ナイフコーティング、リバースコーティング、トランスファロールコーティング、グラビアロールコーティング、キスコーティング、キャストコーティング、スプレーコーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、電着コーティング、ディップコーティング、ダイコーティング等のコーティング等の塗布法、または、フレキソ印刷等の凸版印刷、ダイレクトグラビア印刷、オフセットグラビア印刷等の凹版印刷、オフセット印刷等の平版印刷、スクリーン印刷等の孔版印刷等の印刷等が挙げられる。
【００４９】
また、ラミネート法により光透過性樹脂層を形成する場合には、常法により目的とする厚みの樹脂フィルムを形成し、それを加熱圧着すればよい。ここで、加熱により軟化した樹脂フィルムが加圧により光透過性微粒子間に隙間なく侵入することが好ましいことから、ラミネート法を適用する場合には熱可塑性樹脂を用いることがこのましい。加熱圧着は、例えば、一組の加熱ロールを通過させることなどにより行なうことができる。また、樹脂フィルムをラミネートする前に余熱してもよい。
【００５０】
また、本発明に係る光透過性樹脂層の材料として用いられる樹脂としては、具体的には、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、シリコーン、セルロース等の樹脂及びそれらの各種誘導体が好適なものとして挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
これらの樹脂は、使用される目的、または、前記微粒子の光屈折率などとの関係に応じて適宜選択可能であり、２種類以上の樹脂を混合して用いることもできる。また、これら樹脂により形成された光透過性樹脂層の厚さについても、使用される目的、または、目的の光線透過率などにより適宜選択することができる。
【００５１】
〔その他の構成〕
本発明の光学フィルムには、前記光透過性樹脂層の表面に、基体を設けてもよい。前記光透過性樹脂層が流動性を有している場合は、その表面を透明な基体で覆うことにより取扱い性が向上するため好ましい。このような透明な基体としては、光が透過されるものであれば、必ずしも目視で透明である必要はなく、非透明状物でも使用できるが、これら透光性基体の透明性は高いもの程良好であって、光線透過率（ＪＩＳ Ｃ６７１４）が８０％以上、より好ましくは８５％以上のもの、また、ヘイズ値（ＪＩＳ Ｋ７１０５）が３．０以下、より好ましくは１．０以下、最も好ましくは０．５以下のもの、さらには屈折率が１．４０〜１．８０の樹脂製のフィルムなどが好適に使用される。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セロファン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール等からなる各種樹脂フィルムを好適に使用することができる。また、このようなフィルムに限定されず、上記樹脂からなる樹脂板や、石英ガラス、ソーダガラス等、ガラス材料からなるシート状部材も用いることができる。
【００５２】
また、特に前記光透過性樹脂層が粘着性を有する場合には、上記透明なフィルム以外にも、離型フィルムまたは離型紙を設けてもよい。表面に粘着性を有する光学フィルムから離型フィルムまたは離型紙を剥がすことにより、光学フィルムの本体を粘着部剤として用いることができることから、ＬＣＤ等の組み立て時に液晶セルやバックライトユニットとの接着のために、別途接着層等を設ける必要がなく、作業効率が向上する。また、このような離型フィルムまたは離型紙は、剥がして使用することが前提であるため、透明である必要はない。具体的には、上記透明フィルムのほか、紙、または紙に上記透明フィルムとして使用される樹脂がラミネートされたものなどを好適に用いることができる。
以上のようにして得られた、本発明の光学フィルムは、高い光透過性と均一な光拡散性とを兼ね備え、ＬＣＤ、ＥＬ、ＦＥＤなどのディスプレイに好適に用いられる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔実施例１〕
（支持体の作製）
支持体基板として、厚さ８０μｍのトリアセチルセルロース（商品名：富士タックＵＶＤ８０、屈折率１．４９、全光線透過率９２．４％、ヘイズ値０．１５、富士写真フィルム社製）を用いた。この支持体の片面上に、下記の光重合性組成物を、乾燥後の厚さが１０μｍになるようにリバースコーターで塗工し、１００℃で２分間乾燥させた。次にこの塗布されたフィルムを、４００Ｗ高圧水銀灯（ＵＶＬ−４００Ｐ、理工科学産業（株）製）を使用し、１０分間照射し、予備硬化させて光重合性組成物からなる中間層を形成した。中間層形成後の基材の屈折率は１．５３であった。
【００５４】
＜光重合性組成物＞
・アリルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ４ｇ
（モル比率８０／２０、分子量１０万）
・エチレンオキシド変性ビスフェノールＡジアクリレート ４ｇ
（東亞合成（株）Ｍ２１０）
・１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン １．６ｇ
・１−メトキシ−２−プロパノール １６ｇ
【００５５】
（親水性表面の形成）
中間層が形成されたトリアセチルセルロースを、アクリル酸（２０質量％）及び次亜塩素酸ナトリウム（０．０１質量％）を含む水溶液に浸漬し、アルゴン雰囲気下で４００Ｗ高圧水銀灯を使用し３０分間光照射した。
光照射後、得られたフィルムをイオン交換水で良く洗浄し、ポリアクリル酸がグラフトされた親水性表面を有する支持体を得た。グラフトされたポリアクリル酸の厚みをＡＴＲ−ＩＲ（全反射赤外線吸収スペクトル）を用いて測定したところ、０．５５μｍであった。
【００５６】
（移流集積法による単粒子層の形成）
得られた支持体上に以下の方法により光透過性微粒子からなる単粒子層を設ける処理を行った。
光透過性微粒子として、平均粒子径３．０μｍ、屈折率１．４３のシリカ微粒子（商品名：ハイプレシカＦＱ、宇部日東化成社製）を用いた。まず、この光透過性微粒子の水分散液１ｗｔ％を調整し、この分散液をロッドバー＃２０を使用し、グラフトフィルムの上に塗布し、室温乾燥した。次に、流水による洗浄を行い余剰の光透過性微粒子を除去することで、支持体の表面に光透過性微粒子からなる単粒子層を形成した。
得られた部材の表面を透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ ＪＥＭ−２００ＣＸ）にて６０００倍で観察したところ、該微粒子が単層で規則正しく配列しているのが確認できた。
【００５７】
（光透過性樹脂層の形成）
次に、ＵＶ硬化型樹脂（商品名：アロニックスＵＶ−３３００、東亞合成社製、硬化後の屈折率１．５１）をＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）で希釈して塗料を調製した。さらに、得られた単粒子層上にこの塗料を、乾燥後の厚さが１１μｍになるようにブレードコーターで塗工し、１００℃で２分間乾燥させた後、紫外線照射による硬化を行って透明樹脂層を形成し、実施例１の光学フィルムを得た。
【００５８】
〔比較例１〕
実施例１において、親水性表面を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法により光透過性微粒子を配列した。部材の表面を透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬＪＥＭ−２００ＣＸ）にて、６０００倍で観察したところ、微粒子の規則正しい配列は見られず、微粒子の配列はまばらであった。また多層に吸着している個所も見られた。
【００５９】
上記微粒子層を設けた支持体上に、実施例１と同様の方法により光透過性樹脂層を設け、比較例１の光学フィルムを得た。
【００６０】
〔評価〕
（光学特性試験）
得られた実施例１および比較例１の光学フィルムを、縦６０ｍｍ、横８０ｍｍの大きさに切断し、それらの四隅および中央の５点に対して片面から入射光を施した場合の、全光線透過率（％）、及び、ヘイズ値（％）の平均値、並びに５点のヘイズ値の最大値と最小値の差［ΔＨｚ（％）］を、ＮＤＨ２０００（日本電色工業社製）を用いて測定した。結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１の結果から明らかなとおり、実施例１の光学フィルムは、均一な単粒子層が得られなかった比較例１の光学フィルムに比べて、全光線透過率、ヘイズ値とも高い値を示し、ヘイズ値のバラツキも小さくなっており、均一な光拡散性を有することが確認された。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、高い光透過性と均一な光拡散性とを兼ね備え、特にＬＣＤ、ＥＬ、ＦＥＤなどのディスプレイに用いた場合、輝度ムラが防止され、コントラストに優れた画像が得られる光学フィルムを得ることができる。また、本発明の光学フィルムの製造方法によれば、前記高品質な光学フィルムを、容易に、且つ、大面積で製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical film and a method for producing the same, and more specifically, various displays such as a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a field emission display (FED), and other members utilizing light scattering. The present invention relates to an optical film useful for manufacturing and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, displays such as LCDs, ELs, and FEDs have been developed. In particular, LCDs have been widely used in various fields such as personal computers and portable terminals. LCDs are broadly divided into reflective and transmissive types, depending on the method of taking light to illuminate the liquid crystal panel. The reflective type has a reflective plate with a highly reflective aluminum film on the back of the liquid crystal panel. The liquid crystal image is obtained by illuminating the liquid crystal panel by reflecting the light incident from the display surface side with a reflector, and the transmissive type illuminates the liquid crystal panel with a backlight unit arranged on the back of the liquid crystal panel Have taken.
[0003]
In the reflection type, in order to suppress the deterioration of the contrast due to the ground color of aluminum, a member that appropriately diffuses light is arranged between the liquid crystal panel and the reflection plate so that the background color is close to white and the image contrast is increased. Improved structure is adopted. In addition, in the transmissive type, light is transmitted between the liquid crystal panel and the backlight unit for the purpose of suppressing visibility deterioration due to the printing pattern of the acrylic light guide plate constituting the backlight unit and obtaining uniform planar light. The structure which arrange | positions the member to diffuse is taken.
[0004]
As described above, the LED requires a light diffusing member having a desired light diffusing property in both the reflection type and the transmission type. As such a light diffusing member, light-transmitting fine particles having a refractive index different from that of the light-transmitting resin are dispersed in a resin layer composed of a light-transmitting resin matrix, and light scattering is performed inside the resin layer. After forming the internal light diffusing member and the light transmissive resin film, the surface is roughened to form irregularities to form an external light diffusive member and a light transmissive resin film that diffuse light At the time, a part of the light-transmitting fine particles is protruded on the surface to form irregularities on the surface, and the light is diffused both inside and outside by applying diffusion by the light-transmitting fine particles inside the film and diffusion by the surface unevenness. Internal / external light diffusing members are known.
[0005]
Although these general light diffusing members achieve a certain degree of light diffusibility and light transmittance, for example, in the case of an internal light diffusive member, the transparent resin constituting the internal light diffuser has a light transmissive property. Since the fine particles are randomly dispersed and light rays pass through the transparent resin, the light passes through the plurality of light-transmitting fine particles in the thickness direction of the film. As a result, there was a problem that the light transmittance was lowered.
Further, in the external light diffusing member and the internal / partial light diffusing member, it is difficult to form unevenness on the surface uniformly, and thus there is a problem that the light diffusibility is not uniform and unevenness is multiplied. . Also. Since the surface is uneven, there is a problem that it is difficult to remove attached dirt.
[0006]
As a method for solving such a problem, an optical film is proposed in which a single particle layer made of light-transmitting fine particles is interposed between two light-transmitting resin layers (see, for example, Patent Document 1). .) According to this, the incident light passes only once through the light-transmitting fine particles arranged in a single layer state, and reaches a plurality of times to reduce the light transmittance which has been a problem in the conventional internal diffusive member. Light scattering is not caused, and furthermore, since it has a smooth surface, it has been temporarily evaluated as being capable of achieving high light transmittance and uniform light diffusibility.
As a method for producing such an optical film, a method in which a uniform single particle layer is formed on the surface of the light transmissive resin layer and a light transmissive resin layer is provided on the single particle layer is generally used. However, it is difficult to form a high-density, uniform single particle layer. For example, a method in which light-transmitting fine particles are dispersed and coated in an appropriate solvent, a method in which light-transmitting fine particles are sprayed by air spray, a light transmission The desired uniform single particle layer cannot be obtained depending on the method of transferring from a brush, roll, etc. to which the fine particles are adhered, and an optical film having a desired light diffusibility has not been obtained at present. is there.
[0007]
In recent years, as a method for forming a uniform single particle layer, a surface flat substrate that is easily compatible with a solvent such as glass is immersed in a suspension in which light-transmitting fine particles are dispersed (for example, an aqueous dispersion). A particle accumulation method for forming a single particle layer on a substrate by using the flow of particles in a water film by controlling the concentration, the pulling speed, etc. (hereinafter referred to as “advection accumulation method” as appropriate) (for example, Patent Documents 2, 3, 4, and 5), a Langmuir-Blodgett film manufacturing method (hereinafter, referred to as LB method as appropriate), and the like. In this way, a method for producing a single particle layer by a particle accumulation method (convection accumulation method) using a water film formed on the surface of a support and utilizing the flow of particles in the water film, evaporates the solvent containing water. This is a method of moving and arranging particles by using a self-accumulating force of each particle, so that a precise device for controlling the evaporation conditions of the solvent is necessary, and for the formation of a single particle layer. There was a problem that it took a long time. In the LB method, an amphiphilic substance dissolved in an organic solvent is developed on the surface of an aqueous medium, and a monomolecular film is formed on the surface of the aqueous medium by applying a surface pressure. This is a method for forming a thin film by copying and laminating it in multiple layers. In order to carry out this method, high accuracy and the like are required, and a precise device having an anti-vibration structure is required.
[0008]
Among these methods, the advection and accumulation method is said to be a particularly excellent method. However, in order to carry out this method, a hydrophilic surface necessary for the advection and accumulation method is prepared, and the hydrophilic surface is obtained. It is necessary to form a uniform water film on a typical surface and control the evaporation of the aqueous component, and unless these are achieved, it is difficult to control the fine particle array film. In order to solve this problem, a precise water film forming method useful for regularly arranging fine particles and an apparatus for achieving the method have been proposed (see, for example, Patent Documents 6 and 7). Although this method enabled precise thin film formation, the thin film formation rate was slow, and the complexity of the apparatus and the difficulty of evaporation control made it difficult to apply such thin films to large areas and mass production. Therefore, it is not suitable for application to optical films.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-31214 A
[Patent Document 2]
JP-A-7-116502
[Patent Document 3]
JP-A-8-155378
[Patent Document 4]
JP-A-8-229474
[Patent Document 5]
JP-A-9-92617
[Patent Document 6]
JP-A-7-116502
[Patent Document 7]
JP-A-9-92617
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention, which has been made in consideration of the above-mentioned drawbacks of the prior art, has high light transmittance and uniform light diffusibility, and prevents brightness unevenness useful for displays such as LCD, EL, and FED. An object of the present invention is to provide an optical film capable of obtaining an image having excellent contrast. Another object of the present invention is to provide a novel optical film production method capable of producing the high-quality optical film easily and in a large area.
[0011]
[Means for Solving the Invention]
As a result of studying the characteristics of the substrate having a hydrophilic graft polymer on the surface, the present inventors have used a light-transmitting support having a hydrophilic graft surface as the support of the optical film. The inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention.
That is, the optical film of the present invention according to claim 1 includes a single particle layer made of light-transmitting fine particles on a light-transmitting support having a surface on which a hydrophilic graft polymer chain is present, and a light-transmitting resin layer. Are sequentially provided.
Further, the method for producing an optical film of the present invention according to claim 2 expands a liquid containing light-transmitting fine particles on a light-transmitting support having a surface on which a hydrophilic graft polymer chain is present. The method includes a step of providing a single particle layer by two-dimensionally aggregating light transmissive fine particles while controlling a thickness, and a step of providing a light transmissive resin layer on the single particle layer.
The light-transmitting fine particles used in the present invention preferably have a light refractive index different from at least one of the light-transmitting support and the light-transmitting resin layer for the purpose of obtaining desired light scattering.
[0012]
Although the action of the present invention is not clear, it is presumed that the excellent hydrophilicity of the hydrophilic graft polymer surface and its water retention effect particularly effectively acted on particle accumulation using the advection accumulation method.
That is, in the present invention, since a surface having a hydrophilic graft polymer chain is present on a light-transmitting support (hereinafter sometimes simply referred to as “support”), it is uniform with high hydrophilicity. When a liquid containing transparent fine particles (hereinafter sometimes simply referred to as “fine particles”) is developed there, for example, there is a region where water has been partially lost. It is considered that the occurrence of unevenness of fine particle aggregation caused by the above is suppressed, and the two-dimensional aggregation of fine particles proceeds uniformly, thereby forming a regularly arranged single particle layer without causing unevenness of the fine particle arrangement. In addition, according to the method of the present invention, by utilizing the characteristics of this highly hydrophilic surface, it is possible to use a specially controlled method or apparatus that has been indispensable for the implementation of the conventional advection accumulation method. By applying and drying the fine particle-containing liquid, it becomes easy to form a single particle layer, and the single particle layer can be applied to a large area and mass-produced.
Therefore, in the optical film of the present invention in which such a single particle layer is provided between the support and the light-transmitting resin layer, as described above, the incident light passes through the fine particles once. Therefore, there is no extra light scattering, and there are no surface irregularities like the external diffuser and internal / external light diffuser, so that high transparency and uniform light diffusivity are obtained. It is thought that As a result, for example, displays such as LCD, EL, and FED using such an optical film are expected to prevent uneven brightness and obtain an image with excellent contrast.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the optical film of the present invention, a single particle layer composed of light-transmitting fine particles and a light-transmitting resin layer are sequentially provided on a light-transmitting support having a surface on which a hydrophilic graft polymer chain is present. It is characterized by. In addition, as a method for producing such an optical film, a liquid containing light transmissive fine particles is spread on a light transmissive support having a surface on which a hydrophilic graft polymer chain is present, and the spread thickness is controlled. The light-transmitting fine particles may be aggregated two-dimensionally to provide a single particle layer, and a light-transmitting resin layer may be provided on the single particle layer.
[0014]
First, the advection accumulation method, which is a basic technique of the method for producing a single particle layer according to the present invention, will be described. In the advection accumulation method, a flat substrate is immersed in a suspension liquid (for example, a dispersion liquid using an aqueous solvent) in which light-transmitting fine particles are dispersed and a flat substrate is immersed in the particles. This is a method of forming a single particle layer or a multi-particle layer on a substrate by controlling the concentration, the pulling rate and the like. Such an advection accumulation method utilizes a phenomenon in which particles are carried by the flow of water accompanying the evaporation of water, and in order to form a uniform single particle layer by applying this method, at least on the substrate surface. Two preconditions are the formation of a uniform liquid film and a slippery substrate that allows particles to move around in this narrow space. This is written by Kuniaki Nagayama, “Nature and Science of Self-Assembly” Maruzen (1997). Year). Furthermore, in order to integrate particles while moving on the liquid film formed on the surface of the substrate, two forces of the lateral capillary force derived from the surface tension and the stress caused by the liquid flow accompanying the evaporation of the liquid film are obtained. If they do not work in a well-balanced manner, it is difficult to form a uniform fine particle array quickly. Conventionally, a special apparatus has been used to balance the two stresses. This is as described in the section of the prior art.
[0015]
In the optical film of the present invention, the use of a light-transmitting support having a surface on which a hydrophilic graft polymer chain having high hydrophilicity is present, among the necessary requirements for advection accumulation, is stable. Formation of a wet film (liquid film) was achieved. As a result, in the liquid film, the fine particles can freely move in the liquid film or without being constrained on the surface of the liquid film without impairing the stress exerted on the fine particles by the fine particle accumulation force and the lateral capillary force due to the flow of the liquid. Therefore, it is possible to easily obtain a desired single particle layer without requiring a special apparatus by a coating method. This characteristic is considered to be due to the high mobility of the graft polymer chain in the graft hydrophilic film. That is, one end of the hydrophilic graft polymer chain is bonded to the support, but the other end, that is, the end having a hydrophilic functional group exists in a free state, so that high mobility and water retention are achieved. Have. For this reason, the formation of a graft hydrophilic film using a surface on which a hydrophilic graft polymer chain is present facilitates the formation and control of a uniform liquid film, which has been difficult until now, and has been conventionally required. It is considered that a desired single particle layer can be formed without using a precise apparatus for liquid film control.
[0016]
Next, the structure of the optical film of the present invention and the manufacturing process thereof will be described in order.
[Surface with hydrophilic graft polymer chain]
The surface in the support according to the present invention refers to a surface having a hydrophilic graft polymer chain and having high hydrophilicity (hereinafter, referred to as “hydrophilic surface” as appropriate). In addition, the hydrophilic graft polymer chain may be directly bonded to the surface of the support, or an intermediate layer where the graft polymer is easily bonded to the surface of the support and the hydrophilic polymer is grafted on the layer. Good.
[0017]
Furthermore, the hydrophilic surface in the present invention has a polymer in which a hydrophilic graft polymer chain is bonded to a trunk polymer compound, or a functional group that has a hydrophilic graft polymer chain bonded to a trunk polymer compound and can be crosslinked. Using a polymer in which a group is introduced, coating on a support surface by coating or coating crosslinking, or coating using a composition containing a hydrophilic polymer having a crosslinking group at the polymer terminal and a crosslinking agent Or what was arrange | positioned on the support surface by application | coating bridge | crosslinking is also included.
[0018]
The hydrophilic graft polymer chain of the present invention is characterized in that one end of the polymer is bonded directly to the support surface or an intermediate layer formed on the support surface and the hydrophilic graft chain portion is substantially crosslinked. It has an unstructured structure. This structure does not limit the mobility of the polymer portion that exhibits hydrophilicity, and is not buried in a strong cross-linked structure, and can maintain high mobility. For this reason, it is considered that high hydrophilicity is expressed, the liquid film is well formed on the surface, and it has an advantageous effect on the particle accumulation method.
The molecular weight of such a hydrophilic graft polymer chain is in the range of Mw 500 to 5,000,000, the preferred molecular weight is in the range of Mw 1000 to 1,000,000, and more preferably in the range of Mw 2000 to 500,000.
[0019]
In the present invention, (a) a hydrophilic graft polymer chain directly bonded to the support surface or an intermediate layer provided on the support surface is referred to as “surface graft”, and (b) hydrophilic graft When using a polymer chain introduced into a polymer cross-linked membrane structure, it is referred to as a “hydrophilic graft chain-introduced cross-linked hydrophilic layer”. In the present invention, a support or a material provided with an intermediate layer on the support is referred to as a “base material”.
Hereinafter, a method for forming the hydrophilic surface will be described.
[0020]
<Intermediate layer>
In the present invention, it is preferable to provide an intermediate layer on the support surface so that the hydrophilic graft polymer chain can be easily bonded to the support surface. Such an intermediate layer is prepared by dissolving (i) a polymerizable compound or (ii) a polymerization initiator, which will be described below, in an appropriate solvent and providing it on the surface of the support by a method such as coating, and by heating or light irradiation. It can be hardened and formed.
[0021]
(I) Polymerizable compound
The polymerizable compound used in the intermediate layer is particularly suitable as long as it has good adhesion to the support and can be added with a hydrophilic graft polymer chain contained in the upper layer by applying energy such as irradiation with actinic rays. Although there is no restriction | limiting, Especially the hydrophobic polymer which has a polymeric group in a molecule | numerator is preferable.
Specific examples of such a hydrophobic polymer include diene homopolymers such as polybutadiene, polyisoprene, and polypentadiene, and allyl groups such as allyl (meth) acrylates and 2-allyloxyethyl methacrylate. Monomer homopolymer;
Further, binary or multiple with styrene, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylonitrile, etc. containing diene monomers such as polybutadiene, polyisoprene, polypentadiene or allyl group-containing monomers as constituent units. A copolymer; and the like.
In this specification, when referring to both or one of “acrylic and methacrylic”, it may be expressed as “(meth) acrylic”.
The content of the polymerizable compound is preferably in the range of 0 to 100% by mass, particularly preferably in the range of 10 to 80% by mass in terms of solid content in the intermediate layer.
[0022]
(Ii) polymerization initiator
The intermediate layer according to the present invention preferably contains a polymerization initiator for expressing the polymerization initiating ability by applying energy. The polymerization initiator used here is a known thermal polymerization initiator, photopolymerization initiator, or the like that can exhibit polymerization initiating ability by predetermined energy, for example, irradiation with actinic rays, heating, irradiation with electron beam, etc. Can be selected and used as appropriate. Among these, use of photopolymerization having a higher reaction rate (polymerization rate) than thermal polymerization is preferable from the viewpoint of production suitability, and therefore, a photopolymerization initiator is preferably used.
Such a photopolymerization initiator is active against irradiated actinic rays and is capable of polymerizing the polymerizable compound contained in the intermediate layer and the hydrophilic graft polymer chain contained in the upper layer. If there are, there will be no restriction | limiting in particular, For example, a radical polymerization initiator, an anionic polymerization initiator, a cationic polymerization initiator etc. can be used.
The content of the polymerization initiator is preferably in the range of 0.01 to 20% by mass, particularly preferably in the range of 0.1 to 10% by mass in terms of solid content in the intermediate layer.
[0023]
The solvent used when applying the polymerizable compound and the polymerization initiator is not particularly limited as long as these components can be dissolved. From the viewpoint of easy drying and workability, a solvent having a boiling point that is not too high is preferable. Specifically, a solvent having a boiling point of about 40 ° C to 150 ° C may be selected. Moreover, 2-50 mass% is suitable for the density | concentration of the solid content in a coating solution.
The coating amount when the intermediate layer is formed on the support is 0.1 to 20 g / m in terms of the mass after drying. 2 Is preferable, and further, 1 to 15 g / m. 2 Is preferred. Within this range, the intermediate layer is excellent in film resistance, exhibits sufficient polymerization initiating ability, and a desired hydrophilic surface can be obtained.
[0024]
In the present invention, the intermediate layer-forming composition is disposed by coating or the like, and the intermediate layer is formed by removing the solvent to form the intermediate layer. At this time, heating and / or light irradiation is performed to form a hard layer. It is preferable to form a film. In particular, if the film is dried by heating and then preliminarily cured by light irradiation, a certain degree of curing of the polymerizable compound is performed in advance, so that the intermediate layer falls off after achieving hydrophilic grafting. Since it can suppress effectively, it is preferable. Here, the reason why light irradiation is used for pre-curing is the same as described in the section of the photopolymerization initiator.
The heating temperature and time may be selected under conditions that allow the coating solvent to be sufficiently dried, but from the viewpoint of production suitability, the temperature is 100 ° C. or less, the drying time is preferably within 30 minutes, and the drying temperature is 40 to 80 ° C., It is more preferable to select heating conditions within a drying time of 10 minutes.
[0025]
<(A) Method for producing surface graft>
As a method for producing a surface having a hydrophilic group made of a graft polymer on a base material, a method in which the base material and the graft polymer are attached by a chemical bond, and a double bond capable of being polymerized from the base material is used. There are two methods of polymerizing compounds to form graft polymers.
[0026]
(Method of attaching the substrate and graft polymer by chemical bonding)
First, a method for attaching the base material and the graft polymer by chemical bonding will be described.
In this method, a polymer having a functional group that reacts with the substrate at the end or side chain of the polymer is used, and the functional group can be grafted by chemically reacting with the functional group on the substrate surface. The functional group that reacts with the substrate is not particularly limited as long as it can react with the functional group on the substrate surface. For example, a silane coupling group such as alkoxysilane, an isocyanate group, an amino group, a hydroxyl group, Examples thereof include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, an epoxy group, an allyl group, a methacryloyl group, and an acryloyl group. Particularly useful compounds as a polymer having a reactive functional group at the terminal or side chain of the polymer are a hydrophilic polymer having a trialkoxysilyl group at the polymer terminal, a hydrophilic polymer having an amino group at the polymer terminal, and a carboxyl group at the polymer terminal. A hydrophilic polymer having an epoxy group at the polymer terminal, and a hydrophilic polymer having an isocyanate group at the polymer terminal.
In addition, the hydrophilic polymer used at this time is not particularly limited as long as it is hydrophilic. Specifically, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methyl Examples thereof include propanesulfonic acid and salts thereof, polyacrylamide, and polyvinyl acetamide. In addition, a polymer of a hydrophilic monomer used in the following surface graft polymerization or a copolymer containing a hydrophilic monomer can be advantageously used.
[0027]
(Method of polymerizing a compound having a double bond that can be polymerized from a base material to form a graft polymer)
A method of polymerizing a compound having a double bond that can be polymerized from a base material to form a graft polymer is generally called surface graft polymerization. The surface graft polymerization method is a method in which an active species is provided on the surface of a substrate by a method such as plasma irradiation, light irradiation, or heating, and a compound having a polymerizable double bond disposed so as to be in contact with the substrate is polymerized. Refers to the method of bonding with the material.
[0028]
Any known method described in the literature can be used as the surface graft polymerization method for carrying out the present invention. For example, New Polymer Experiment 10, edited by Polymer Society, 1994, published by Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., P135 describes a photograft polymerization method and a plasma irradiation graft polymerization method as surface graft polymerization methods. In addition, the adsorption technique handbook, NTS Co., Ltd., supervised by Takeuchi, 1999.2, p203, p695 describes radiation-induced graft polymerization methods such as γ rays and electron beams. As a specific method of the photograft polymerization method, the methods described in JP-A-63-92658, JP-A-10-296895, and JP-A-11-119413 can be used. In the plasma irradiation graft polymerization method and the radiation irradiation graft polymerization method, the literatures described above and Y.C. Ikada et al, Macromolecules vol. 19, page 1804 (1986), and the like can be applied.
[0029]
Specifically, a polymer surface such as PET is treated with plasma or electron beam to generate radicals on the surface, and then the active surface is reacted with a monomer having a hydrophilic functional group. A graft polymer surface layer, that is, a surface layer having a hydrophilic group (hydrophilic surface) can be obtained.
In addition to the above-mentioned documents, photograft polymerization can be carried out as described in JP-A No. 53-17407 (Kansai Paint) and JP-A No. 2000-212313 (Dainippon Ink). It can also be carried out by applying a photopolymerizable composition to the surface, and then irradiating it with an aqueous radical polymerization compound in contact.
[0030]
A compound useful for forming a hydrophilic graft polymer chain must have a polymerizable double bond and also have a hydrophilic property. As these compounds, any of these compounds can be used as long as it has a double bond in the molecule, whether it is a hydrophilic polymer, a hydrophilic oligomer, or a hydrophilic monomer. Particularly useful compounds are hydrophilic monomers.
The hydrophilic monomer useful in the present invention is a monomer having a positive charge such as ammonium or phosphonium, or a negative charge or negative charge such as a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a phosphonic acid group. In addition, monomers having a nonionic group such as a hydroxyl group, an amide group, a sulfonamide group, an alkoxy group, or a cyano group may be used. You can also.
[0031]
In the present invention, specific examples of particularly useful hydrophilic monomers include the following monomers. For example, (meth) acrylic acid or its alkali metal salt and amine salt, itaconic acid or its alkali metal salt and amine salt, allylamine or its hydrohalide salt, 3-vinylpropionic acid or its alkali metal salt and amine salt Vinyl sulfonic acid or its alkali metal salt and amine salt, styrene sulfonic acid or its alkali metal salt and amine salt, 2-sulfoethylene (meth) acrylate, 3-sulfopropylene (meth) acrylate or its alkali metal salt and amine salt 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid or its alkali metal salts and amine salts, acid phosphooxypolyoxyethylene glycol mono (meth) acrylate or their salts, 2-dimethylaminoethyl (meth) ) Acrylate or its hydrohalide, 3-trimethylammoniumpropyl (meth) acrylate, 3-trimethylammoniumpropyl (meth) acrylamide, N, N, N-trimethyl-N- (2-hydroxy-3-methacryloyloxypropyl) ) Ammonium chloride, etc. can be used. In addition, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, N-monomethylol (meth) acrylamide, N-dimethylol (meth) acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylacetamide, polyoxyethylene glycol mono (meth) ) Acrylate is also useful.
[0032]
In addition to the photografting reaction described above, another method useful for preparing the surface hydrophilic graft polymer necessary for the present invention is a method using atom transfer radical polymerization as a surface graft polymerization method which has recently attracted attention. Can be mentioned. By using this method, it became possible to produce a hydrophilic graft polymer having a hydrophilic functional group with high density and uniformity on the surface of the graft polymer. This polymerization method is described in K. Matyjaszewski et al., “Polymer Preprints”, 2000, Vol. 41, p. 411, Bruening et al., “J. Am. Chem. Soc.”, 2000, Vol. 122, p. 7616, and "Macromolecules", 2002, 35, p. 1175, and this polymerization method can be applied to the formation of the hydrophilic surface of the present invention.
[0033]
<(B) Method for producing hydrophilic graft chain-introduced crosslinked hydrophilic layer>
The crosslinked hydrophilic layer into which the hydrophilic graft chain in the present invention has been introduced can be generally produced by preparing a graft polymer using a known method as a method for synthesizing a graft polymer and crosslinking it. Specifically, the synthesis of the graft polymer is “graft polymerization and its application” written by Fumio Ide, published in 1977, “Polymer Publishing”, and “New Polymer Experimental Studies 2, Synthesis and Reaction of Polymers”. Edition, Kyoritsu Publishing Co., Ltd. (1995).
[0034]
The synthesis of the graft polymer is basically as follows: 1. Polymerize the branch monomer from the trunk polymer. 2. Link the branch polymer to the trunk polymer. It can be divided into three methods of copolymerizing a branch polymer with a trunk polymer (macromer method). Any of these three methods can be used to produce the hydrophilic surface in the present invention, but “3. Macromer method” is particularly excellent from the viewpoints of production suitability and film structure control. Yes. The synthesis of graft polymers using macromers is described in the aforementioned “New Polymer Experiments 2, Polymer Synthesis / Reaction” edited by Polymer Society of Japan, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd. 1995. It is also described in detail in Yamashita Yu et al., “Chemical Monomer Chemistry and Industry”, IPC, 1989.
Specifically, according to the method described in the literature, using hydrophilic monomers specifically described as the organic cross-linked hydrophilic layer, such as acrylic acid, acrylamide, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, N-vinylacetamide and the like. Hydrophilic macromers can be synthesized.
[0035]
After synthesizing these hydrophilic macromers, one method for preparing a crosslinked hydrophilic layer having a hydrophilic graft chain introduced therein is to copolymerize the hydrophilic macromer with another monomer having a reactive functional group and graft copolymer. In this method, a polymer is synthesized, and then the synthesized graft copolymer and a crosslinking agent that reacts with a reactive functional group of the polymer are coated on a support and reacted by heat to be crosslinked. In addition, as another method, there is a method of synthesizing a graft polymer having a hydrophilic macromer and a photocrosslinkable group or a polymerizable group, applying it on a support and reacting it with light irradiation to form a crosslink. Can be mentioned.
[0036]
In this way, a surface (hydrophilic surface) on which a hydrophilic graft polymer chain exists can be provided on the substrate. The thickness of the layer forming the hydrophilic surface can be selected depending on the purpose, but generally it is preferably in the range of 0.001 μm to 10 μm, more preferably in the range of 0.01 μm to 5 μm, and in the range of 0.1 μm to 2 μm. Most preferred. If the film thickness is too thin or too thick, it is not preferable for forming a liquid film that causes an advection and accumulation phenomenon.
[0037]
(Light transmissive support)
The support used in the optical film of the present invention is a light-transmitting and dimensionally stable plate-like material that satisfies any necessary flexibility, strength, durability, etc. Things can also be used.
In such a support, the higher the light transmittance, the better. However, as long as it is light transparent, it is not always necessary to be visually transparent, and even a non-transparent material can be used. Examples of the light transmittance in the present invention include a light transmittance measured in accordance with JIS C6714 of 80% or more, more preferably 85% or more. Moreover, it is preferable that the optical refractive index of the support body used for this invention exists in the range of 1.40-1.70.
[0038]
As such a support, specifically, for example, glass, plastic film (for example, polyester, polyamide, polyvinyl alcohol, polyurethane, polyacetal, acrylic, epoxy, silicone, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose propionate) Cellulose butyrate, cellulose acetate butyrate, cellulose nitrate, polyethylene terephthalate, polyethylene, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, polyvinyl acetal, etc.).
These supports can be appropriately selected according to the purpose of use or the relationship with the optical refractive index of fine particles described later. Also, the thickness of these supports can be appropriately selected depending on the purpose of use or the desired light transmittance.
[0039]
(Single particle layer)
The single particle layer according to the present invention refers to a layer obtained by two-dimensionally aggregating light-transmitting fine particles on the support using an advection and accumulation method. First, the light-transmitting fine particles forming such a single particle layer will be described.
(Light transmitting fine particles)
The light-transmitting fine particles used in the present invention are not particularly limited as long as they are formed of a resin having light transmittance. These fine particles do not necessarily need to be colorless, and can be used even if they are colored according to the purpose and application. In addition, the light-transmitting fine particles used in the present invention preferably have a light refractive index different from at least one of the support and the light-transmitting resin layer described later, and are spherical and have a refractive index. What is in the range of 1.42-1.60 is preferable because high optical transparency can be obtained as an optical film.
[0040]
Specific examples of such fine particles include inorganic fillers such as silica, glass powder, and quartz; acrylic resins, polystyrene resins, styrene-acrylic copolymers, polyethylene resins, epoxy resins, silicone resins, polyvinylidene fluoride, and Teflon. (Registered trademark), divinylbenzene, phenol resin, urethane resin, cellulose acetate, nylon, cellulose, benzoguanamine, organic fine particles such as melamine, and the like. These fine particles can be appropriately selected depending on the purpose of use or the relationship between the support and the refractive index of the light-transmitting resin layer described below. Further, the particle diameter of the fine particles according to the present invention is preferably about 1 to 50 μm, and particularly preferably about 1 to 10 μm when used for a liquid crystal display (LCD) or the like.
[0041]
(Formation of single particle layer)
To form a single particle layer according to the present invention, a fine particle-containing liquid containing the fine particles is prepared, spread on the hydrophilic surface of the support, dried while controlling the film thickness of the liquid, and the solvent is removed. That's fine.
The single particle layer in the present invention refers to a single particle layer in a state where particles are one layer and two-dimensionally densely packed and arranged on the support surface. By arranging the fine particles in such a state, the number of times the incident light passes through the fine particles is one, so that no extra light scattering occurs, and high transparency and uniform light diffusibility. Is considered to be obtained.
[0042]
<Preparation of fine particle-containing liquid>
The fine particle-containing liquid may be prepared by dispersing the fine particles in a suitable solvent. At this time, the content of the fine particles in the fine particle-containing liquid is preferably in the range of 0.1 to 50% by mass, and more preferably in the range of 0.5 to 20% by mass. Within this range, the single particle layer according to the present invention tends to cause uniform accumulation.
[0043]
The dispersion medium is preferably an aqueous solvent from the viewpoint of affinity with a hydrophilic surface. Specifically, for example, water, alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as THF, dioxane, ethylene glycol and dimethyl ether, etc. Among these, water, alcohols, or a mixture thereof is preferable.
[0044]
<Coating and drying>
In order to spread the fine particle-containing liquid prepared as described above on the hydrophilic surface, these liquids may be applied by a known coating method such as spin coating or bar coating. Also, a precise water film forming method used for the purpose of arranging fine particles described in JP-A-7-116502, JP-A-9-92617, and JP-A-6-339625 proposed by Kuniaki Nagayama et al. And the apparatus used therefor can be used when forming a liquid film on the hydrophilic surface. However, if the hydrophilic surface according to the present invention is used, it is described in JP-A-7-116502. Thus, it goes without saying that a desired single particle layer regularly arranged in a large area can be formed by a general coating and drying method without using a special apparatus or method.
[0045]
Further, in the optical film of the present invention, in order to “aggregate the fine particles while controlling the developed thickness of the (liquid film)”, the coating amount of the fine particle-containing liquid and the drying conditions may be prepared as follows. .
The coating amount of the fine particle-containing liquid is 0.1 g / cm as the wet coating amount during development 2 ~ 100g / cm 2 Is preferably in the range of 0.5 g / cm. 2 -10 g / cm 2 Range. Since the surface of the support has high hydrophilicity, a liquid film having a uniform film thickness is formed on the surface of the support simply by applying the fine particle-containing liquid.
Thereafter, as the formed liquid film is dried, the liquid moves due to the removal of the solvent, and stress is applied to the fine particles existing in the liquid film or on the surface of the liquid film together with the surface tension. Single particle layers are arranged.
At this time, if the drying is rapid, the fine particles may aggregate non-uniformly, or the fine particles may be fused together, and it is difficult to cause the aggregation. Therefore, although depending on the solvent used, the drying temperature is generally 180 ° C. The following is preferable. The drying temperature is preferably in the range of room temperature to 80 ° C. Among them, it is preferable from the viewpoint of forming a uniform single particle array that drying is gradually performed at about room temperature over time.
The preferred drying time is in the range of 10 seconds to 10 hours, more preferably in the range of 1 minute to 6 hours. When water is used as a dispersion medium, it is preferably about 3 to 6 hours.
[0046]
In the optical film of the present invention, it is preferable that no gaps such as air are generated between the support and the fine particles. However, the support having the surface hydrophilic layer according to the present invention is relatively free from the surface. Since the polymer has a hydrophilic graft polymer chain, the fine particles tend to be embedded in the surface hydrophilic layer, and it is considered that a gap is hardly formed between the support and the fine particles. Furthermore, when a light-transmitting resin layer to be described later is provided, a resin having fluidity is used as a material for forming the resin layer, so that the gap is filled with such a resin.
In addition, the formed single particle layer can be easily confirmed by observing with a transmission electron microscope, for example.
[0047]
(Light transmissive resin layer)
The light transmissive resin layer used in the optical film of the present invention is light transmissive, and the gap between the fine particles and the gap between the fine particles and the support due to the three-dimensional structure of the fine particles are divided into the light transmissive resin. If it can be filled with resin which forms a layer, there will be no restriction | limiting in particular.
As a resin material constituting such a light-transmitting resin layer, a material having a high light-transmitting property is preferable. However, as long as it is light-transmitting, it does not necessarily need to be visually transparent, and even a non-transparent material is used. be able to. Examples of the light transmittance in the present invention include a light transmittance measured in accordance with JIS C6714 of 80% or more, more preferably 85% or more. The light refractive index is preferably in the range of 1.40 to 1.70.
[0048]
In addition, as a method of filling the gaps between the fine particles and the gaps between the fine particles and the support with the resin, a resin having fluidity at least when the light-transmitting resin layer is formed on the single particle layer may be applied by a coating method, The method of providing by the laminating method etc. which laminate | stack a transparent resin film by heating and pressurizing is mentioned.
Resins that can be used to form a resin layer by a coating method include resins that have fluidity at room temperature, resins that exhibit fluidity when heated, resins that exhibit fluidity by dissolving in a solvent, and are cured by light or heat. And a resin in a state before curing.
As a method for applying such a resin, conventionally known methods can be used. For example, air doctor coating, bar coating, blade coating, knife coating, reverse coating, transfer roll coating, gravure roll coating, kiss coating , Cast coating, spray coating, slot orifice coating, calendar coating, electrodeposition coating, dip coating, die coating and other coating methods, or relief printing such as flexographic printing, intaglio printing such as direct gravure printing and offset gravure printing Examples thereof include lithographic printing such as printing and offset printing, and printing such as stencil printing such as screen printing.
[0049]
Moreover, when forming a light-transmitting resin layer by a laminating method, a resin film having a desired thickness may be formed by a conventional method and then thermocompression bonded. Here, since it is preferable that the resin film softened by heating penetrates between the light-transmitting fine particles with no pressure, it is preferable to use a thermoplastic resin when applying the laminating method. The thermocompression bonding can be performed, for example, by passing a set of heating rolls. Moreover, you may preheat before laminating a resin film.
[0050]
Specific examples of the resin used as a material for the light-transmitting resin layer according to the present invention include resins such as polyester, polyamide, polyvinyl alcohol, polyurethane, polystyrene, polyacetal, polycarbonate, acrylic, epoxy, silicone, and cellulose. And various derivatives thereof are preferable, but the present invention is not limited thereto.
These resins can be appropriately selected according to the purpose of use or the relationship with the optical refractive index of the fine particles, and two or more kinds of resins can be used in combination. Further, the thickness of the light-transmitting resin layer formed of these resins can be appropriately selected depending on the purpose of use or the desired light transmittance.
[0051]
[Other configurations]
In the optical film of the present invention, a substrate may be provided on the surface of the light transmissive resin layer. When the light-transmitting resin layer has fluidity, it is preferable because the handleability is improved by covering the surface with a transparent substrate. As such a transparent substrate, it is not always necessary to be transparent as long as light can be transmitted, and a non-transparent material can be used. The light transmittance (JIS C6714) is 80% or more, more preferably 85% or more, and the haze value (JIS K7105) is 3.0 or less, more preferably 1.0 or less, most preferably. Is preferably 0.5 or less, and a resin film having a refractive index of 1.40 to 1.80.
Specifically, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), triacetyl cellulose (TAC), polyarylate, polyimide, polyether, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, cellophane, polyamide, polyethylene, polypropylene, polyvinyl Various resin films made of alcohol or the like can be suitably used. Moreover, it is not limited to such a film, The sheet-like member which consists of glass materials, such as the resin plate which consists of the said resin, quartz glass, soda glass, can also be used.
[0052]
In particular, when the light-transmitting resin layer has adhesiveness, a release film or release paper may be provided in addition to the transparent film. Since the main body of the optical film can be used as an adhesive part by peeling off the release film or release paper from the optical film having adhesiveness on the surface, it is possible to adhere to a liquid crystal cell or a backlight unit when assembling an LCD or the like. Therefore, it is not necessary to provide a separate adhesive layer or the like, and work efficiency is improved. Moreover, since such a release film or release paper is premised on peeling off and using, it does not need to be transparent. Specifically, in addition to the transparent film, paper or paper laminated with a resin used as the transparent film can be suitably used.
The optical film of the present invention obtained as described above has both high light transmittance and uniform light diffusibility, and is suitably used for displays such as LCD, EL, and FED.
[0053]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[Example 1]
(Production of support)
Triacetyl cellulose (trade name: Fuji Tac UVD80, refractive index 1.49, total light transmittance 92.4%, haze value 0.15, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) having a thickness of 80 μm was used as a support substrate. . On one side of the support, the following photopolymerizable composition was applied with a reverse coater so that the thickness after drying was 10 μm, and dried at 100 ° C. for 2 minutes. Next, this coated film was irradiated for 10 minutes using a 400 W high-pressure mercury lamp (UVL-400P, manufactured by Riko Kagaku Sangyo Co., Ltd.) and pre-cured to form an intermediate layer made of a photopolymerizable composition. . The refractive index of the base material after forming the intermediate layer was 1.53.
[0054]
<Photopolymerizable composition>
・ Allyl methacrylate / methacrylic acid copolymer 4g
(Molar ratio 80/20, molecular weight 100,000)
・ Ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate 4g
(Toagosei Co., Ltd. M210)
・ 1.6g of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone
・ 16 g of 1-methoxy-2-propanol
[0055]
(Formation of hydrophilic surface)
The triacetyl cellulose on which the intermediate layer is formed is immersed in an aqueous solution containing acrylic acid (20% by mass) and sodium hypochlorite (0.01% by mass), and a 400 W high-pressure mercury lamp is used for 30 minutes in an argon atmosphere. Irradiated with light.
After irradiation with light, the resulting film was thoroughly washed with ion exchange water to obtain a support having a hydrophilic surface grafted with polyacrylic acid. The thickness of the grafted polyacrylic acid was measured using ATR-IR (total reflection infrared absorption spectrum) and found to be 0.55 μm.
[0056]
(Formation of single particle layer by advection accumulation method)
A treatment for providing a single particle layer composed of light-transmitting fine particles on the obtained support was performed by the following method.
As light-transmitting fine particles, silica fine particles having an average particle diameter of 3.0 μm and a refractive index of 1.43 (trade name: High Plessica FQ, manufactured by Ube Nitto Kasei Co., Ltd.) were used. First, 1 wt% of an aqueous dispersion of the light transmissive fine particles was prepared, and this dispersion was applied onto a graft film using a rod bar # 20 and dried at room temperature. Next, by washing with running water to remove excess light transmissive fine particles, a single particle layer made of light transmissive fine particles was formed on the surface of the support.
When the surface of the obtained member was observed with a transmission electron microscope (JEOL JEM-200CX) at a magnification of 6000, it was confirmed that the fine particles were regularly arranged in a single layer.
[0057]
(Formation of light transmissive resin layer)
Next, a UV curable resin (trade name: Aronix UV-3300, manufactured by Toagosei Co., Ltd., refractive index 1.51 after curing) was diluted with MIBK (methyl isobutyl ketone) to prepare a paint. Further, this paint was coated on the obtained single particle layer with a blade coater so that the thickness after drying was 11 μm, dried at 100 ° C. for 2 minutes, and then cured by ultraviolet irradiation to be transparent. A resin layer was formed to obtain the optical film of Example 1.
[0058]
[Comparative Example 1]
In Example 1, light transmitting fine particles were arranged in the same manner as in Example 1 except that the hydrophilic surface was not formed. When the surface of the member was observed with a transmission electron microscope (JEOLJEM-200CX) at a magnification of 6000, no regular arrangement of fine particles was found, and the arrangement of fine particles was sparse. In addition, some parts were adsorbed in multiple layers.
[0059]
On the support provided with the fine particle layer, a light transmissive resin layer was provided in the same manner as in Example 1 to obtain an optical film of Comparative Example 1.
[0060]
[Evaluation]
(Optical characteristics test)
The obtained optical films of Example 1 and Comparative Example 1 were cut to a size of 60 mm in length and 80 mm in width, and the total light rays when incident light was applied from one side to the four corners and the central five points. NDH2000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) was used for the transmittance (%), the average value of haze values (%), and the difference between the maximum and minimum values of five haze values [ΔHz (%)]. Measured. The results are shown in Table 1.
[0061]
[Table 1]
[0062]
As is clear from the results in Table 1, the optical film of Example 1 shows a high value for both the total light transmittance and the haze value compared to the optical film of Comparative Example 1 in which a uniform single particle layer was not obtained. The variation in haze value was also small, and it was confirmed that the film had uniform light diffusibility.
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention, an optical film that has both high light transmittance and uniform light diffusibility, and particularly when used in a display such as LCD, EL, FED, etc., prevents uneven brightness and provides an image with excellent contrast. Can be obtained. Moreover, according to the manufacturing method of the optical film of this invention, the said high quality optical film can be manufactured easily and with a large area.