TWI537611B - 光擴散膜及光擴散膜之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係為光擴散膜及光擴散膜的製造方法。特別關於通過包含使入射光各向異性地擴散的百葉窗結構區域及使入射光各向同性地擴散的柱結構區域,而於光之透過及擴散中具有良好的入射角度依賴性、並且光擴散入射角度區域寬的光擴散膜及光擴散膜之製造方法。
以往,在液晶顯示裝置中,可以利用從設於裝置內部的光源(內部光源)射出的光以辨識給定圖像。
但是,近年來,隨著攜帶電話、車載電視等的普及,在室外觀看液晶顯示畫面的機會增加,從而產生與之相伴的、來自內部光源之光強度不敵外來光而難以辨識給定畫面的問題。
另外,在攜帶電話等移動用途中,由於液晶顯示裝置之內部光源的耗電相對於總耗電占很大的比例,因此在大量使用內部光源之情況下,會產生電池的續航時間變短的問題。
所以,為解決此等問題,開發出將外來光作為光源的一部分利用的反射型液晶顯示裝置。
若為該反射型液晶顯示裝置,則由於將外來光作為光源之一部分利用,因此外來光越強,則越可以辨識出鮮明的圖像,並且對於內部光源之電力消耗,亦可以有效地予以抑制。
另外,此種反射型液晶顯示裝置中,為使外來光有效地透過而導入液晶顯示裝置之內部,並且將該外來光作為光源之一部分有效地利用,已提出裝備用於有效地進行光擴散的光擴散膜之方案(例如專利文獻1)。
若更具體地進行說明,則在專利文獻1中,如圖23(a)~(b)所示,已公開具有在上基板1103與下基板1107之間夾持有液晶層1105的液晶單元、設於下基板1107側之光反射板1110、與設於液晶層1105與光反射板1110間之光控制板(光擴散膜)1108的液晶裝置1112。
此外,設有用於選擇性地使以給定角度入射的光散射並且使以給定角度以外的角度入射的光透過的光控制板1108,該光控制板1108被以如下的方式配置於液晶單元中,亦即,將選擇性地散射以給定角度入射的光之方向投影至光控制板1108之表面而得的散射軸方向1121在液晶單元面內大致上為6點鐘方向之方位。
在此,作為反射型液晶顯示裝置中所用的光擴散膜,正予公開著如下的光擴散膜,亦即,通過對特定的光固化性組合物使用線狀光源照射活性能量射線,而在膜面方向上交替地平行配置高折射率之板狀區域及低折射率之板狀區域,在膜內形成百葉窗結構區域(例如參照專利文獻2~3)。
亦即,在專利文獻2中,已公開一種光控制膜,該光控制膜係對含有多種具有聚合性碳-碳雙鍵之化合物的膜狀組合物自特定方向照射紫外線,使該組合物固化而得的、僅選擇性地散射特定角度範圍之入射光(光擴散膜)的光控制膜,其特徵在於,該組合物中所含的至少一種化合物係於分子內具有多個芳香環及一個聚合性碳-碳雙鍵之化合物。
另外,專利文獻3中,已公開一種光固化性組合物,其特徵在於,含有於分子內具有聚合性的碳-碳雙鍵之茀系(fluorene)化合物(A)、折射率與該茀系化合物(A)不同的陽離子聚合性化合物(B)以及陽離子型光聚合起始劑(C),並已公開使之固化而得的光控制膜。
另一方面,作為反射型液晶裝置中所用的其他類型之光擴散膜,已公開如下的光擴散膜,亦即,通過對特定的光固化性組合物全面地照射作為平行光之活性能量射線,而沿著膜之膜厚方向,在一媒介物中形成林立有與該媒介物折射率不同的多個柱狀物之柱結構區域(例如參照專利文獻4~6)。
亦即,專利文獻4中,已公開一種擴散介質之製造方法,係以薄片狀設置含有光固化性化合物之組合物,自給定的方向P對該薄片照射平行光線而使組合物固化,在薄片內部形成沿方向P平行地延伸的多個棒狀固化區域之集合體的擴散介質(光擴散膜)之製造方法,其特徵在於,線狀光源與薄片之間,夾設有沿方向P平行地配置的筒狀物之集合,穿過該筒狀物進行光照射。
另外,引用文獻5中,已公開一種光控制膜之製造裝置,係與光固化性樹脂組合物分開面對地配置線狀光源,一邊移動光固化性樹脂組合物及線狀光源的至少其一,一邊自線狀光源照射光而使光固化性樹脂組合物膜固化,形成光控制膜(光擴散膜)之製造裝置,其特徵在於,線狀光源之軸向與移動方向交叉,將相互面對的多片薄板狀之遮光構件,於與移動方向大致垂直的方向以給定間隔,並且使遮光構件之與光固化性樹脂組合物膜相面對的一邊分別與移動方向相同方向地設置於光固化性樹脂組合物與線狀光源之間。
此外,專利文獻6中,已公開一種反射型投影螢幕,其具備一擴散層(擴散膜),該擴散層覆蓋著將朝向上方的板面設為吸光面、將朝向下方的傾斜面設為反射面的線性菲涅耳構件的菲涅耳面進行配置,並具有不使大於給定角之入射光擴散的擴散特性,擴散層係利用第一光照射步驟及第二光照射步驟生成的,該第一光照射步驟係對光固化性樹脂組合物自給定方向夾隔著具有光通過區域及光不通過區域之光掩模照射平行光,使被照射的部位固化為不完全的固化狀態之步驟,該第二光照射步驟係去除光掩模,再向光固化性樹脂照射光強度分佈大致恆定的平行光,完成光固化性組合物之固化的步驟,在該膜內具備相分離結構,該相分離結構具有包含光固化性組合物之一基質及在該基質中沿平行光之照射方向延伸地取向的折射率與該基質不同的多個柱狀結構體。
專利文獻
專利文獻1 日本專利3480260號公報(申請專利範圍、附圖等)
專利文獻2 日本特開2006-350290號公報(申請專利範圍、附圖等)
專利文獻3 日本特開2008-239757號公報(申請專利範圍、附圖等)
專利文獻4 日本專利4095573號公報(申請專利範圍、附圖等)
專利文獻5 日本特開2009-173018號公報(申請專利範圍、附圖等)
專利文獻6 日本特開2008-256930號公報(申請專利範圍、附圖等)
但是,對於專利文獻1~3中公開的具有百葉窗結構區域之光擴散膜,顯現出能夠光擴散的入射光之入射角度區域(以下有時稱作光擴散入射角度區域)變窄,以及擴散光之開口角度亦變窄的情況。
另外,對於專利文獻4~5中公開的具有柱結構區域之光擴散膜,由於與具有百葉窗結構區域之光擴散膜相比,容易在膜內的光之反射中產生不均,因此由入射光之入射角造成的擴散特性之波動大,從而顯現出難以發揮良好的入射角度依賴性之問題。
所以,本發明人等鑑於如上所述的情況,進行深入的努力研究,結果發現,通過在膜內設置用於使入射光各向異性地擴散的百葉窗結構區域及用於使入射光各向同性地擴散的柱結構區域,即可以得到具有良好的入射角度依賴性並且光擴散入射角度區域寬的光擴散膜,從而完成本發明。
亦即,本發明之目的在於,提供於光之透過及擴散中具有良好的入射角度依賴性並且光擴散入射角度區域寬的光擴散膜及其製造方法。
根據本發明,提供一種光擴散膜,其具有用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域以及用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域,其特徵在於,第一結構區域係將折射率不同的多個板狀區域沿著膜面方向交替地平行配置而成的百葉窗結構區域,第二結構區域係在媒介物中林立折射率與該媒介物不同的多個柱狀物而成之柱結構區域,從而可以解決上述的問題。
亦即,若為本發明之光擴散膜時,則在膜內設有用於使入射光各向異性地擴散的作為第一結構區域之百葉窗結構區域及用於使入射光各向同性地擴散的作為第二結構區域之柱結構區域。
所以,通過使各個結構區域所具有的入射角度依賴性重複,不僅可以抑制擴散特性之波動,獲得良好的入射角度依賴性,而且對於擴散光之開口角度亦可以有效地予以擴大。
另外,通過使各個結構區域所具有的入射角度依賴性不同,可以有效地並且容易地擴大光擴散入射角度區域。
而且,本發明中所謂的「膜面方向」係指將膜厚方向設為z軸時之x-y平面方向。
另外,本發明中,所謂「光擴散入射角度區域」,係指在相對於各向異性光擴散膜改變來自點光源之入射光的角度之情況下,與射出擴散光對應的入射光之角度範圍。對於該光擴散入射角度區域之詳細情況,將在後面予以敘述。
另外,所謂「良好的入射角度依賴性」,係指產生入射光之光擴散的相對於膜之入射角度區域(光擴散入射角度區域)與不產生光擴散的其他入射角度區域間之區別可予明確控制。
此外,本發明之所謂「各向異性」係指擴散光之展寬的形狀具有各向異性,所謂「各向同性」係指擴散光之展寬的形狀具有各向同性。對於此等亦於後面予以敘述。
另外,於構成本發明之光擴散膜時,宜為在第一結構區域中,將折射率不同的板狀區域之寬度分別設為0.1~15 μm之範圍內的值,並且將板狀區域相對於膜厚方向以一定的傾斜角平行配置。
通過如此構成,即可以在作為第一結構區域之百葉窗結構區域內使入射光更為穩定地反射,進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,於構成本發明之光擴散膜時,宜為在第一結構區域中,折射率不同的板狀區域當中折射率高的板狀區域之主成分係含有多個芳香環之(甲基)丙烯酸酯的聚合物,折射率低的板狀區域之主成分係氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之聚合物。
通過如此構成,不僅可以有效地形成作為第一結構區域之百葉窗結構,而且可以進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,於構成本發明之光擴散膜時,宜為將第一結構區域之厚度設為5~495μm之範圍內的值。
通過如此構成,即可以穩定地確保沿著膜厚方向之百葉窗結構的長度,在作為第一結構區域之百葉窗結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,於構成本發明之光擴散膜時,宜為在第二結構區域中,將柱狀物之截面的最大直徑設為0.1~15μm之範圍內的值,並且將柱狀物間之距離設為0.1~15μm之範圍內的值,而且使多個柱狀物相對於膜厚方向以一定的傾斜角林立。
通過如此構成,即可以在作為第二結構區域之柱結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,於構成本發明的光擴散膜時,宜為在第二結構區域中,柱狀物之主成分係含有多個芳香環之(甲基)丙烯酸酯的聚合物,媒介物之主成分係氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的聚合物。
通過如此構成,不僅可以有效地形成作為第二結構區域之柱結構,而且可以進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,於構成本發明的光擴散膜時,宜為將第二結構區域之厚度設為5~495μm之範圍內的值。
通過如此構成,即可以穩定地確保沿著膜厚方向之柱狀物的長度,在作為第二結構區域之柱結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,本發明之其他方式提供一種光擴散膜之製造方法,其係具有用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域,及用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域之光擴散膜的製造方法,其特徵在於,包括下述步驟(a)~(d)。
(a)準備光擴散膜用組合物之步驟;
(b)將光擴散膜用組合物向工程片上塗佈而形成塗佈層之步驟;
(c)對塗佈層進行第一活性能量射線照射,於塗佈層的下方部分形成作為第一結構區域之將折射率不同的多個板狀區域沿著膜面方向交替地平行配置而成的百葉窗結構區域,並且在塗佈層的上方部分殘留未形成百葉窗結構區域之步驟;
(d)對塗佈層再進行第二活性能量射線照射,在未形成百葉窗結構區域中形成作為第二結構區域之於媒介物中林立折射率與媒介物不同的多個柱狀物而成的柱狀結構區域之步驟。
亦即,若為本發明之光擴散膜的製造方法時,則可以在利用第一活性能量射線照射形成作為第一結構區域之百葉窗結構區域後,通過照射第二活性能量射線,在存在於第一結構區域之上方的未形成區域中形成作為第二結構區域之柱結構區域。
所以,即可以有效地並且穩定地製造在單一的膜內沿著膜厚方向依次在上下包含作為第一結構區域之百葉窗結構區域,與作為第二結構區域之柱結構區域的光擴散膜。
另外,於實施本發明之光擴散膜的製造方法時,宜為作為第二活性能量射線照射,照射平行度為10°以下之值的平行光。
通過如此實施,即可以有效地並且穩定地製造相對於膜厚方向以一定的傾斜角形成多個柱狀物之作為第二結構區域的柱結構區域。
[第一實施方式]
本發明之第一實施方式係一種光擴散膜,其具有用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域,及用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域,其特徵在於,第一結構區域係將折射率不同的多個板狀區域沿著膜面方向交替地平行配置而成的百葉窗結構區域,第二結構區域係在媒介物中林立折射率與媒介物不同的多個柱狀物而成之柱結構區域。
下面,適當地參照附圖,對本發明之第一實施方式進行具體說明。
1.基本原理
下面,對光擴散膜中之借助百葉窗結構的光擴散及借助柱結構的光擴散之基本原理分別進行說明。
(1)借助百葉窗結構之光擴散
圖1(a)中,表示出僅具有百葉窗結構區域、用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域10之頂視圖(俯視圖),圖1(b)中,將圖1(a)所示的第一結構區域10沿著虛線A-A在垂直方向上切割,表示出自箭頭方向注視切割面時的第一結構區域10之剖面圖。
而且,本發明中所謂的各向異性係指如下的性質,亦即,如圖2(a)~(b)所示,在利用膜將光擴散的情況下,已擴散的出射光之與膜平行的面內之該光的擴散程度(擴散光之展寬的形狀)隨著相同面內之方向而具有不同的性質。
較具體而言,在第一結構區域10的情況下,主要係在擴散的出射光之與膜平行的面內,在與沿著膜面方向延伸的百葉窗結構之方向垂直的方向將光擴散,因此擴散光之展寬的形狀為近似橢圓狀。
另外,如圖1(a)之俯視圖所示,第一結構區域10具有將折射率較高的板狀區域12及折射率較低的板狀區域14在沿著膜面方向交替地平行配置的同時延伸而成之百葉窗結構13。
另外,如圖1(b)的剖面圖所示,折射率較高的板狀區域12與折射率較低的板狀區域14分別具有給定厚度,在第一結構區域10的垂直方向上亦保持著交替地平行配置的狀態。
由此可以推定,如圖2(a)~(b)所示,在入射角在光擴散入射角度區域內的情況下,入射光由第一結構區域10擴散。
亦即,可以推定,如圖1(b)所示,在相對於第一結構區域10之入射光的入射角係與百葉窗結構13之交界面13,平行至給定的角度範圍內之值,亦即光擴散入射角度區域內之值的情況下,因入射光(52,54)在改變方向的同時,沿著膜厚方向在百葉窗結構內的高折射率之板狀區域12內穿行,而使出光面側的光之行進方向不一樣。
其結果,可以推定,在入射角為光擴散入射角度區域內的情況下,入射光會由第一結構區域10擴散(52’,54’)。
而且,光擴散入射角度區域如圖2(a)~(b)、圖6(a)~(b)及圖7(a)~(b)所示,係由光擴散膜中的百葉窗結構或柱結構之折射率差、傾斜角等隨著該光擴散膜而決定的角度區域。
另外,對於百葉窗結構內的高折射率之板狀區域12內的入射光之方向變化,除利用如圖1(b)所示的全反射以直線狀鋸齒般地進行方向變化的突變折射率型之情況以外,亦可以考慮以曲線狀進行方向變化的漸變折射率型之情況。
另一方面,在相對於第一結構區域10之入射光的入射角脫離光擴散入射角度區域之情況下,可以推定,入射光56不會由第一結構區域10擴散,而是原樣不變地透過第一結構區域10(56’)。
利用以上的機理,具備百葉窗結構13之第一結構區域10例如可以如圖2(a)~(b)所示,於光之透過及擴散中發揮入射角度依賴性。
另外,如圖2(a)~(b)所示,第一結構區域在入射光之入射角包含於光擴散入射角度區域中的情況下,即使其入射角不同時,亦可以在出光面側進行大致相同的光擴散。
所以可以說,第一結構區域亦具有將光集中於給定部位之聚光作用。該聚光作用係於後述的第二結構區域,以及本發明之光擴散膜中亦同樣具有的作用。
在此,使用圖3(a),對相對於第一結構區域之入射光的入射角與由第一結構區域已擴散的擴散光之開口角度的關係進行說明。
亦即,圖3(a)中,表示出在橫軸中採取相對於第一結構區域之入射光的入射角(°)、在縱軸中採取由第一結構區域已擴散的擴散光之開口角度(°)而成的特性曲線。
而且,如圖4(a)~(c)所示,所謂入射角θ1係指將相對於第一結構區域10垂直地入射的角度設為0°時之角度(°)。
較具體而言,如上所述,由於參與各向異性光擴散的入射光之成分主要係與沿膜面方向延伸的百葉窗結構之朝向垂直的成分,因此在本發明中提及的入射光之「入射角θ1」的情況下,係指與沿膜面方向延伸的百葉窗結構之朝向垂直的成分之入射角。另外,此時,入射角θ1係指將相對於光擴散膜之入射側表面的法線之角度設為0°時的角度(°)。
另外,所謂擴散光之開口角度θ2,如字面所示係指擴散光之開口角度(°)。
此外,擴散光之開口角度越大,則越意味著以此時之入射角入射的光由第一結構區域有效地擴散。
相反,擴散光之開口角度越小,則越意味著以此時之入射角入射的光原樣不變地透過第一結構區域,未予擴散。
而且,對於該擴散光之開口角度的具體的測定方法,在實施例中予以記載。
亦即,自圖3(a)所示的特性曲線中可以理解,若為第一結構區域,則因入射角之差別,光之透過及擴散的程度有很大不同,可以將光擴散入射角度區域與其以外的入射角度區域予以分離清楚。
另一方面,在不具有入射角度依賴性之膜的情況下,如圖3(b)所示,入射角之變化對光之透過及擴散的程度不會造成明確的影響,無法認定光擴散入射角度區域。
(2)借助柱結構之光擴散
另外,圖5(a)中,表示出僅具有柱結構區域,且用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域20之頂視圖(俯視圖),圖5(b)中,將圖5(a)所示的第二結構區域20沿著虛線A-A在垂直方向上切割,表示出從箭頭方向注視切割面時的第二結構區域20之剖面圖。
而且,本發明中所謂的各向同性係指如下的性質,亦即,例如於如圖6(a)~(b)所示般利用膜將光擴散的情況下,已擴散的出射光之與膜平行的面內之該光的擴散程度(擴散光之展寬的形狀)不隨著相同面內之方向而變化。
較具體而言,在第二結構區域20的情況下,已擴散的出射光之擴散程度在與膜平行的面內係圓狀。
在此,如圖5(a)之俯視圖所示,第二結構區域20具有包含折射率較高的柱狀物22及折射率較低的媒介物24之柱結構(22,24)。
另外,如圖5(b)之剖面圖所示,在第二結構區域20的垂直方向,形成將折射率較高的柱狀物22與折射率較低的媒介物24分別具有給定的寬度地交替配置的狀態。
由此可以推定,在如圖6(a)~(b)所示,入射角在光擴散入射角度區域內的情況下,入射光由第二結構區域20擴散。
亦即,可以推定,如圖5(b)所示,在相對於第二結構區域20之入射光的入射角係與柱結構23之交界面23,平行至給定的角度範圍內之值,亦即光擴散入射角度區域內之值的情況下,因入射光(62、64)在改變方向的同時,沿著膜厚方向在柱結構內的高折射率之柱狀物22內穿行,而使出光面側的光之行進方向不一樣。
其結果,可以推定,在入射角為光擴散入射角度區域內之情況下,入射光會由第二結構區域20擴散(62’,64’)。
另外,對於柱結構內的高折射率之柱狀物22內的入射光之方向變化,除利用如圖5(b)所示的全反射以直線狀鋸齒般地進行方向變化的突變折射率型之情況以外,亦可以考慮以曲線狀進行方向變化的漸變折射率型的情況。
另一方面,可以推定,在相對於第二結構區域20之入射光的入射角脫離光擴散入射角度區域之情況下,入射光66不會由第二結構區域20擴散,原樣不變地透過第二結構區域20(66’)。
利用以上的機理,具備柱結構23之第二結構區域20例如可以如圖6(a)~(b)所示,於光之透過及擴散中發揮入射角度依賴性。
而且,由於相對於第二結構區域之入射光的入射角,與由第二結構區域已擴散的擴散光之開口角度的關係與上述的第一結構區域之情況相同,因此省略再次的說明。
2.基本的構成
下面,使用附圖,對本發明之光擴散膜的基本之構成進行說明。
如圖7(a)~(b)所示,本發明之光擴散膜30的特徵在於,具有用於使入射光各向異性地擴散的百葉窗結構區域(第一結構區域)10,及用於使入射光各向同性地擴散的柱結構區域(第二結構區域)20,宜為為沿著膜厚方向依次在上下方向包含此等結構區域之構成。
所以,若為本發明之光擴散膜時,則例如通過如圖7(a)所示,重複第一及第二結構區域所具有的入射角度依賴性,則不僅可以抑制擴散特性之波動,獲得良好的入射角度依賴性,而且對於擴散光之開口角度亦可以有效地予以展寬。
另外,若為本發明之光擴散膜時,則例如通過如圖7(b)所示,錯開第一及第二結構區域所具有的入射角度依賴性,即可以有效地並且很容易地拓寬光擴散入射角度區域。
3.第一結構區域
本發明之光擴散膜的特徵在於,作為用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域,具有將折射率不同的多個板狀區域,即折射率相對較高的板狀區域(高折射率部)及折射率相對較低的板狀區域(低折射率部)沿著膜面方向交替地平行配置而成的百葉窗結構區域。
下面,對第一結構區域進行具體說明。
(1)折射率
另外,在第一結構區域中,宜為將折射率不同的板狀區域間之折射率的差,即高折射率部之折射率與低折射率部之折射率的差設為0.01以上的值。
其理由係因,通過將該折射率的差設為0.01以上的值,即可以於作為第一結構區域之百葉窗結構區域內穩定地反射入射光,進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
較具體而言係因,若該折射率的差為未滿0.01的值時,則入射光在百葉窗結構內全反射的角度區域即會變窄,因此會有入射角度依賴性過度地降低、擴散光之開口角度過度地變窄的情況。
所以,較宜為將第一結構區域之折射率不同的板狀區域間之折射率的差設為0.05以上的值,尤宜為0.1以上的值。
而且,可以認為,雖然高折射率部之折射率與低折射率部之折射率的差越大越好,然而自選擇可以形成百葉窗結構之材料的觀點考慮,0.3左右為上限。
另外,在第一結構區域中,宜為將折射率相對較高的板狀區域(高折射率部)之折射率設為1.5~1.7之範圍內的值。
其理由係因,若高折射率部之折射率為未滿1.5的值時,則與低折射率部之差即會過小,從而會有難以獲得所需的百葉窗結構之情況。
另一方面,若高折射率部之折射率為超過1.7的值時,則會有光擴散膜用組合物中的材料物質間之相溶性過度降低的情況。
所以,較宜為將第一結構區域之高折射率部的折射率設為1.52~1.65之範圍內的值,較宜為設成1.55~1.6之範圍內的值。
而且,高折射率部之折射率可以依照JIS K0062予以測定。
另外,在第一結構區域中,宜為將折射率相對較低的板狀區域(低折射率部)之折射率設成1.4~1.5之範圍內的值。
其理由係因,若該低折射率部之折射率為未滿1.4的值時,則會有降低所得的光擴散膜之剛性的情況。
另一方面,若該折射率部之折射率為超過1.5的值時,則與高折射率部之折射率的差變得過小,從而會有難以獲得所需的百葉窗之情況。
所以,較宜為將第一結構區域之低折射率部的折射率設成1.42~1.48之範圍內的值,尤宜為設成1.44~1.46之範圍內的值。
而且,低折射率部之折射率可以依照例如JIS K0062予以測定。
(2)寬度
另外,如圖8(a)~(b)所示,在第一結構區域中,宜為將折射率不同的高折射率部12及低折射率部14之寬度(S1、S2)分別設成0.1~15μm之範圍內的值。
其理由係因,通過將此等板狀區域之寬度設成0.1~15μm之範圍內的值,即可以於作為第一結構區域之百葉窗結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
亦即因為,若該板狀區域之寬度為未滿0.1μm的值時,則無論入射光的入射角度為何,均會有難以顯示光擴散性之情況。另一方面,若該寬度為超過15μm的值時,則在百葉窗結構內直行的光增加,從而會有光擴散的均勻性變差的情況。
所以,較宜為在第一結構區域中,將折射率不同的板狀區域之寬度分別設成0.5~10μm之範圍內的值,尤宜為設成1~5μm之範團內的值。
而且,構成百葉窗之板狀區域的寬度、長度等可以通過用光學數位顯微鏡觀察予以算出。
(3)長度
另外,如圖8(a)~(b)所示,在第一結構區域中,宜為將折射率不同的高折射率部12及低折射率部14之長度L1分別設成5~495μm之範圍內的值。
其理由係因,若該長度為未滿5μm的值時,百葉窗結構之長度尤即會不足,在百葉窗結構內直行的入射光增加,從而會有難以獲得足夠的入射角度依賴性及擴散光之開口角度的情況。
另一方面,若該長度為超過495μm的值時,則在對光擴散膜用組合物照射活性能量射線而形成百葉窗結構時,初期所形成的百葉窗結構使得光聚合的進行方向擴散,從而會有難以形成所需的百葉窗結構之情況。
所以,較宜為在第一結構區域中,將該折射率不同的板狀區域之長度分別設成40~310μm之範圍內的值,尤宜為設成95~255μm之範圍內的值。
而且,如圖8(b)所示,百葉窗結構亦可以在第一結構區域中未形成至膜厚方向之上下端部分。
該情況下,未形成百葉窗結構之上下端部分的寬度L2由第一結構區域之厚度而定,然而一般而言,宜為0~100μm之範圍內的值,較宜為0~50μm之範圍內的值,尤宜為0~5μm之範圍內的值。
(4)傾斜角
另外,如圖8(a)~(b)所示,在第一結構區域中,宜為折射率不同的高折射率部12及低折射率部14相對於膜厚方向以一定的傾斜角θa延伸。
其理由係因,通過將板狀區域之傾斜角設為一定,即可以於作為第一結構區域之百葉窗結構區域內更為穩定地反射入射光,從而進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,如圖8(c)所示,宜為百葉窗結構係彎曲的。
其理由係因,因百葉窗結構為彎曲的,即可以減少在百葉窗結構內直行的入射光,提高光擴散之均勻性。
而且,此種已彎曲的百葉窗結構可以通過在進行第二實施方式中記載的第一活性能量射線照射時,一邊改變照射光之照射角度一邊照射光予以獲得,然而亦相當程度地依賴於形成百葉窗結構之材料物質的種類。
另外,θa係指於以與沿著膜面方向延伸的百葉窗結構垂直的面切割膜時之剖面中測定的將相對於膜面之法線的角度設為0°時的板狀區域之傾斜角(°)。
較具體而言,如圖8所示,係指入射光照射側之膜面的法線與板狀區域所成的角度當中窄的一側之角度。而且,如圖8(a)所示,以百葉窗向右側傾斜時的傾斜角作為基準,將百葉窗向左側傾斜時的傾斜角用負值表記。
(5)厚度
另外,宜為將第一結構區域之厚度設成5~495μm之範團內的值。
其理由係因,通過將第一結構區域之厚度設為該範圍內的值,即可以穩定地確保沿著膜厚方向之百葉窗結構的長度,在作為第一結構區域之百葉窗結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
亦即因為,若該第一結構區域之厚度為未滿5μm的值時,則百葉窗結構之長度會不足,在百葉窗結構內直行的入射光增加,從而會有難以獲得足夠的入射角度依賴性及擴散光之開口角度的情況。
另一方面,若該第一結構區域之厚度為超過495μm的值時,則在對光擴散膜用組合物照射活性能量射線而形成百葉窗結構時,初期所形成的百葉窗結構會使得光聚合的進行方向擴散,從而會有難以形成所需的百葉窗結構之情況。
所以,較宜為將第一結構區域之厚度設成40~310μm之範圍內的值,尤宜為設成95~255μm之範圍內的值。
(6)材料物質
(6)-1高折射率部
另外,在第一結構區域中,用於構成作為折射率不同的板狀區域當中之折射率相對較高的板狀區域之高折射率部的材料物質之種類並未予特別限定,然而宜為將其主成分設為含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯之聚合物。
其理由係因,若為該材料物質時,則不僅可以有效地形成作為第一結構區域之百葉窗結構,而且可以進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
亦即,可以推定,通過將高折射率部之主成分(以下有時稱作(A1)成分)設為特定的(甲基)丙烯酸酯之聚合物,則在形成第一結構區域時,可以使因聚合而成為(A1)成分之單體成分(以下有時稱作單體(A1)成分)的聚合速度比因聚合而成為後述之折射率低的低折射率部之主成分(以下有時稱作(B1)成分)的單體成分(以下有時稱作單體(B1)成分)之聚合速度快。
此外,可以推定,在此等單體成分間之聚合速度方面產生給定差別,可以抑制兩單體成分之間均勻地共聚,較具體而言,可以將兩單體成分之相溶性降低至給定的範圍,從而有效地降低兩單體成分間之共聚性。
其結果,可以利用活性能量射線之照射,有效地形成將(A1)成分及(B1)成分沿著膜面內方向交替地延伸的百葉窗結構。
另外,通過作為單體(A1)成分使用特定的(甲基)丙烯酸酯,可以將與單體(B1)成分之相溶性降低至給定的範圍,從而可以更為有效地形成百葉窗結構。
此外,通過作為(A1)成分包含特定的(甲基)丙烯酸酯的聚合物,即可以提高百葉窗結構中之源自(A1)成分的板狀區域之折射率,將與源自(B1)成分之板狀區域的折射率之差調節為給定值以上的值。
所以,通過作為(A1)成分包含特定的(甲基)丙烯酸酯之聚合物,即可以與後述的(B1)成分之特性相結合,有效地獲得將折射率不同的固化物沿著膜面內方向交替地延伸的百葉窗結構。
如此,即可以獲得於光之透過及擴散中具有良好的入射角度依賴性,並且光擴散入射角度區域寬的第一結構區域。
而且,所謂「含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯」,係指在(甲基)丙烯酸酯之酯化部分具有多個芳香環的化合物。
另外,所謂「(甲基)丙烯酸」係指丙烯酸及甲基丙烯酸雙方。
另外,對於作為構成此種(A1)成分之單體(A1)成分的含有多個芳香環之(甲基)丙烯酸酯,例如可以如同(甲基)丙烯酸聯苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸蒽酯、(甲基)丙烯酸苄基苯酯、(甲基)丙烯酸聯苯基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸萘基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸蒽基氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸苄基苯基氧基烷基酯等,或將此等的一部分用鹵素、烷基、烷氧基、鹵化烷基等所取代的物質等。
另外,對於作為構成(A1)成分之單體(A1)成分的含有多個芳香環之(甲基)丙烯酸酯,宜為包含含有聯苯環的化合物,特別較宜為以下述通式(1)表示的聯苯化合物。
[化學式2]
通式(1)中,R1~R10各自獨立,R1~R10之至少一個為以下述通式(2)表示的取代基,餘者為氫原子、羥基、羧基、烷基、烷氧基、鹵化烷基、羥基烷基、羧基烷基及鹵原子之任意一個取代基。
[化學式3]
通式(2)中,R11為氫原子或甲基,碳數n為1~4之整數,重複數m為1~10之整數。
其理由係因,通過作為構成(Al)成分之單體(Al)成分使用具有特定的結構之聯苯化合物,即可以使單體(Al)成分之聚合速度比單體(Bl)成分的聚合速度進一步加快。
另外,可以推定,能夠更為容易地將與單體(Bl)成分之相溶性降低至給定的範圍,並且可以提高百葉窗結構中之源自(Al)成分的板狀區域之折射率,更為容易地將與源自(Bl)成分之板狀區域的折射率之差調節為給定值以上的值。
此外,在使之光固化之前的單體階段為液狀,即使不使用稀釋溶劑等,亦可以與作為單體(B1)成分之代表例的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯均勻地混合。
另外,在通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、鹵化烷基、羥基烷基、以及羧基烷基之任意一個的情況下,宜為將其烷基部分之碳數設成1~4之範圍內的值。
其理由係因,若該碳數為超過4的值,則單體(A1)成分之聚合速度降低,或百葉窗結構中之源自(A1)成分的板狀區域之折射率變得過低,從而會有難以有效地形成第一結構區域之給定的百葉窗結構之情況。
所以,在通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、鹵化烷基、羥基烷基、以及羧基烷基之任意一個的情況下,較宜為將其烷基部分之碳數設成1~3之範圍內的值,尤宜為設成1~2之範圍內的值。
另外,宜為通式(1)中之R1~R10為鹵化烷基或鹵原子以外的取代基,即,係不包含鹵素之取代基。
其理由係因,在對光擴散膜進行焚燒等時,以自防止產生戴奧辛,進而保護環境之觀點考慮為宜。
需予說明者為,在以往的具備百葉窗結構之各向異性光擴散膜中,在獲得給定的百葉窗結構時,出於使單體成分高折射率化之目的,一般而言在單體成分中進行鹵素取代。
在此點上,若為以通式(1)表示的聯苯化合物,則即使在不進行鹵素取代的情況下,亦可以設為高折射率。
所以,通過作為單體(A1)成分使用以通式(1)表示的聯苯化合物,則即使在不包含鹵素的情況下,亦可以發揮良好的入射角度依賴性。
另外,宜為通式(1)中的R2~R9之任意一個為以通式(2)表示的取代基。
其理由係因,通過將以通式(2)表示的取代基之位置設為聯苯環中之R1及R10以外的位置,則在使之光固化前的階段,可以有效地防止單體(A1)成分之間發生取向而結晶化。
如此,在光固化的階段,即可以實現單體(A1)成分及單體(B1)成分之微細的水準的凝聚、相分離,從而可以更為有效地獲得具備給定的百葉窗結構之第一結構區域。
此外,基於相同的觀點,特別較宜為通式(1)中的R3、R5、R6及R8之任意一個為以通式(2)表示的取代基。
另外,一般而言宜為將以通式(2)表示的取代基中之重複數m設為1~10的整數。
其理由係因,若重複數m為超過10的值時,則連結聚合部位與聯苯環之氧化亞烷基鏈就會變得過長,從而會有阻礙聚合部位之單體(A1)成分間之聚合的情況。
所以,較宜為將以通式(2)表示的取代基中之重複數m設成1~4之整數,特別較宜為設成1~2的整數。
而且,基於相同的觀點,一般而言宜為將以通式(2)表示的取代基中之碳數n設成為1~4的整數。
尤其,作為聚合部位之聚合性碳-碳雙鍵的位置與聯苯環過於接近,聯苯環即會成為立體阻礙,自防止單體(A1)成分之聚合速度降低的觀點考慮,較宜為將以通式(2)表示的取代基中之碳數n設成2~4的整數,尤宜為設成2~3的整數。
另外,作為以通式(1)表示的聯苯化合物之具體例,宜為可以如同以下述通式(3)~(4)表示的化合物。
[化學式4]
[化學式5]
另外,宜為將構成(A1)成分之單體(A1)成分的重量平均分子量設成200~2500之範圍內的值。
對於其理由,可以推定係因,通過將單體(A1)成分之重量平均分子量設為給定的範圍,即可以進一步加快單體(A1)成分之聚合速度,從而可以更為有效地降低單體(A1)成分及單體(B1)成分之共聚性。
其結果,在使之光固化時,可以更為有效地形成將(A1)成分及(B1)成分沿著膜面方向交替地延伸的百葉窗結構。
亦即因為,若單體(A1)成分之重量平均分子量為未滿200的值時,則例如多個芳香環之位置與聚合性碳-碳雙鍵的位置即會變得過近,因立體阻礙而降低聚合速度,接近單體(B1)成分之聚合速度,從而會有易於產生與單體(B1)成分之共聚的情況。另一方面,若單體(A1)成分之重量平均分子量為超過2500的值時,則單體(A1)成分之聚合速度降低,接近單體(B1)成分之聚合速度,從而易於產生與單體(B1)成分之共聚,其結果,會有難以有效地形成百葉窗結構之情況。
所以,較宜為將單體(A1)成分之重量平均分子量設成240~1500之範圍內的值,尤宜為設成260~1000之範圍內的值。而且,單體(A1)成分之重量平均分子量既可以使用膠體滲透層析法(GPC)予以測定,亦可以構成原子之原子量為基礎根據結構式算出。另外,宜為將形成百葉窗結構中之折射率高的板狀區域之單體(A1)設成單一的。其理由係因,通過如此構成,即可以有效地抑制百葉窗結構中之源自(A1)成分的板狀區域,即折射率高的板狀區域之折射率的波動,從而可以更為有效地獲得具備給定的百葉窗結構之第一結構區域。
即,在單體(A1)成分與單體(B1)成分之相溶性低的情況下,例如在單體(A1)成分為鹵素系化合物等情況下,有時作為用於使單體(A1)成分與單體(B1)成分相溶的第三成分,並用其他的單體(A1)成分(例如非鹵素系化合物等)。但是,該情況下,因該第三成分之影響,會有源自(A1)成分之折射率高的板狀區域中之折射率波動、降低的情況。其結果,會有與源自(B1)成分之折射率低的板狀區域之折射率差變得不均勻,或易於過度地降低的情況。所以,宜為選擇具有與單體(B1)成分之相溶性較高的折射率之單體成分,將其作為單一的單體(A1)成分使用。
而且,例如若為作為單體(A1)成分之以式(3)~(4)表示的聯苯化合物,則由於具有與單體(B1)成分之相溶性,因此可以作為單一的單體(A1)成分使用。(6)-2低折射率部另外,在第一結構區域中,用於構成作為折射率不同的板狀區域當中之折射率低的板狀區域之低折射率部的材料物質之種類並未予特別限定,然而宜為將其主成分設成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之聚合物。其理由係因,若為該材料物質時,則不僅可以有效地形成作為第一結構區域之百葉窗結構,而且可以進一步提高源自第一結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
即,通過將低折射率部之主成分((B1)成分)設為氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之聚合物,則不僅可以更為容易地調節源自(A1)成分之板狀區域的折射率與源自(B1)成分之板狀區域的折射率之差,而且可以有效地抑制源自(B1)成分之板狀區域的折射率之波動,從而可以更為有效地獲得具備給定的百葉窗結構之第一結構區域。而且,所謂「(甲基)丙烯酸酯」係指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯雙方。首先,作為構成(B1)成分之單體(B1)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯由(a)含有至少2個異氰酸酯基的化合物、(b)聚烯烴二醇及(c)(甲基)丙烯酸羥基烷基酯形成。
其中,對於作為(a)成分之含有至少2個異氰酸酯基的化合物,例如可以舉出2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、1,3-二甲苯二異氰酸酯、1,4-二甲苯二異氰酸酯等芳香族多異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯等脂肪族多異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯等脂環式多異氰酸酯、以及此等的縮二脲體、異氰尿酸體、以及作為與乙二醇、丙二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、苞麻油等含有低分子活性氫之化合物的反應物之加合物(例如二甲苯二異氰酸酯系三官能加合物)等。另外,在上述當中,特別較宜為為脂環式多異氰酸酯。其理由係因,若為脂環式多異氰酸酯,則因立體配位等關係,與脂肪族多異氰酸酯相比,更容易在各異氰酸酯基之反應速度方面形成差別,從而使所得的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之分子設計變得容易。另外,特別較宜為(a)成分係脂環式二異氰酸酯。其理由係因,若為脂環式二異氰酸酯時,則例如可以抑制(a)成分僅與(b)成分反應,或(a)成分僅與(c)成分反應,可靠地使(a)成分與(b)成分及(c)成分反應,從而可以防止多餘的副產物之產生。其結果,可以有效地抑制第一結構區域中之源自(B1)成分的板狀區域,即低折射率之板狀區域中的折射率之波動。
另外,若為脂環式二異氰酸酯時,則與芳香族二異氰酸酯相比,可以將所得的單體(B1)成分與作為單體(A1)成分的代表例之具有特定的結構之聯苯化合物的相溶性降低至給定的範圍,從而更為有效地形成百葉窗結構。此外,若為脂環式二異氰酸酯時,則與芳香族二異氰酸酯相比,可以減小所得的單體(B1)成分之折射率,因此可以增大與作為單體(A1)成分的代表例之具有特定的結構之聯苯化合物的折射率之差,從而更為有效地形成入射角度依賴性優異的百葉窗結構。另外,在此種脂環式二異氰酸酯當中,由於2個異氰酸酯基之反應性的差別大,因此特別較宜為異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。
另外,在形成作為單體(B1)成分之氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分當中,作為屬於(b)成分之聚烯烴二醇,例如可以舉出聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚己二醇等,其中特別較宜為為聚丙二醇。其理由係因,若為聚丙二醇時,則由於黏度低,因此可以不加溶劑地處置。
另外亦因為,若為聚丙二醇時,則在使單體(B1)成分固化時,會形成該固化物的良好的柔性段,可以有效地提高光擴散膜之操作性或安裝性。而且,單體(B1)成分之重量平均分子量主要可以利用(b)成分之重量平均分子量予以調節。在此,(b)成分之重量平均分子量一般而言為2300~19500,較宜為4300~14300,尤宜為6300~12300。另外,在形成作為單體(B1)成分之氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分當中,作為屬於(c)成分之(甲基)丙烯酸羥基烷基酯,例如可以舉出(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯等。另外,自降低所得的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之聚合速度,且更為有效地形成給定的百葉窗結構之觀點考慮,較宜為甲基丙烯酸羥基烷基酯,尤宜為甲基丙烯酸2-羥基乙酯。
另外,由(a)~(c)成分之氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的合成可以依照常規方法予以實施。
宜為將此時的(a)~(c)成分之配合比例以莫耳比計設成(a)成分:(b)成分:(c)成分=1~5:1:1~5之比例。
其理由係因,通過設為該配合比例,可以有效地合成如下的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,即,對於(b)成分具有的2個羥基,分別與(a)成分所具有的一個異氰酸酯基反應而結合,此外對於2個(a)成分分別具有的另一個異氰酸酯基,則與(c)成分所具有的羥基反應而結合。所以,較宜為將(a)~(c)成分之配合比例以莫耳比計設成(a)成分:(b)成分:(c)成分=1~3:1:1~3之比例,尤宜為設成2:1:2之比例。另外,宜為將構成(B1)成分之單體(B1)成分的重量平均分子量設成3000~20000之範圍內的值。對於其理由,可以推定係因,通過將單體(B1)成分之重量平均分子量設為給定的範圍,即會在單體(A1)成分及單體(B1)成分之聚合速度方面產生給定的差別,從而可以有效地降低兩成分之共聚性。
其結果,在使之光固化時,可以有效地形成將(A1)成分及(B1)成分交替地延伸的百葉窗結構。亦即因為,若單體(B1)成分之重量平均分子量為未滿3000的值時,則單體(B1)成分之聚合速度變快,接近單體(A1)成分之聚合速度,易於產生與單體(A1)成分之共聚,其結果,會有難以有效地形成百葉窗結構之情況。另一方面,若單體(B1)成分之重量平均分子量為超過20000的值時,則會有難以形成將(A1)成分及(B1)成分交替地延伸的百葉窗結構之情況,或過度地降低與單體(A1)成分之相溶性而在光擴散膜用組合物之塗佈階段析出單體(A1)成分之情況。所以,較宜為將單體(B1)成分之重量平均分子量設為5000~15000之範圍內的值,尤宜為設成7000~13000之範圍內的值。
而且,單體(B1)成分之重量平均分子量既可以使用膠體滲透層析法(GPC)予以測定,亦可以以構成原子之原子量為基礎而根據結構式算出。另外,雖然單體(B1)成分亦可以並用分子結構或重量平均分子量不同的2種以上,然而自抑制百葉窗結構中之源自(B1)成分的板狀區域之折射率的波動之觀點考慮,宜為僅使用1種。亦即因為,在使用多種單體(B1)成分的情況下,源自(B1)成分之折射率低的板狀區域之折射率波動或變高,從而會有與源自(Al)成分之折射率高的板狀區域之折射率差變得不均勻或過度地降低的情況。
4.第二結構區域
本發明之光擴散膜的特徵在於,作為用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域,具有在媒介物中林立折射率與該媒介物不同的多個柱狀物而成之柱結構區域。下面,對第二結構區域進行具體說明。
(1)折射率
另外,在第二結構區域中,宜為將柱狀物之折射率與媒介物之折射率的差設為0.01以上的值。其理由係因,通過將該折射率之差設為0.01以上的值,即可以在作為第二結構區域之柱結構區域內穩定地反射入射光,進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。亦即因為,若該折射率之差為未滿0.01的值時,則入射光在柱結構內全反射的角度區域極會變窄,因此會有入射角度依賴性過度地降低、擴散光之開口角度過度地變窄的情況。
所以,較宜為將第二結構區域之柱狀物的折射率與媒介物之折射率的差設為0.05以上的值,尤宜為0.1以上的值。而且,雖然折射率之差越大越好,然而自選擇可以形成柱結構之材料的觀點考慮,0.3左右為上限。
(2)最大直徑另外,如圖9(a)所示,在第二結構區域中,宜為將柱狀物之截面的最大直徑S3設成0.1~15μm之範圍內的值。其理由係因,通過將該最大直徑設成0.1~15μm之範圍內的值,即可以在作為第二結構區域之柱結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
亦即因為,若該最大直徑為未滿0.1μm的值時,則無論入射光之入射角度為何,均會有難以顯示光擴散性之情況。另一方面,若該最大之間為超過15μm的值時,則在柱結構內直行的光增加,從而會有光擴散之均勻性變差的情況。所以,較宜為在第二結構區域中,將柱狀物之截面的最大直徑設成0.5~10μm的範圍內的值,尤宜為設成1~5μm之範圍內的值。而且,對於柱狀物之截面形狀,並未予特別限定,然而宜為設成例如圓形、橢圓形、多角形、各種形狀等。另外,柱狀物之截面係指,由與膜表面平行的面進行切割的截面。而且,柱狀物之最大直徑、長度等可以通過用光學數位顯微鏡觀察予以算出。
(3)長度另外,在第二結構區域中,宜為將柱狀物之長度L3設成5~495μm之範圍內的值。其理由係因,若該長度為未滿5μm的值時,柱狀物之長度尤即會不足,在柱結構內直行的入射光增加,從而會有難以獲得足夠的入射角度依賴性及擴散光之開口角度的情況。
另一方面,若該長度為超過495μm的值時,則在對光擴散膜用組合物照射活性能量射線而形成柱結構時,初期所形成的柱結構使得光聚合之進行方向擴散,從而會有難以形成所需的柱結構之情況。
所以,較宜為在第二結構區域中,將該柱狀物之長度設成40~310μm之範圍內的值,尤宜為設成95~255μm之範圍內的值。而且,如圖9(c)所示,柱結構議可以在第二結構區域中未形成到膜厚方向的上下端部分。該情況下,未形成柱結構之上下端部分的寬度L4由第二結構區域之厚度而定,然而一般而言,較宜為0~50μm之範圍內的值,尤宜為0~5μm之範圍內的值。(4)柱狀物間之距離另外,如圖9(a)所示,在第二結構區域中,宜為將柱狀物間之距離,即相鄰的柱狀物之間隙P設為0.1~15μm之範圍內的值。
其理由係因,通過將該距離設為0.1~15μm之範圍內的值,即可以在作為第二結構區域之柱結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。亦即因為,若該距離為未滿0.1μm的值時,則無論入射光之入射角度為何,均會有難以顯示光擴散性之情況。另一方面,若該距離為超過15μm的值時,則在柱結構內直行的光增加,從而會有光擴散之均勻性變差的情況。所以,較宜為在第二結構區域中,將柱狀物間之距離設為0.5~10μm之範圍內的值,尤宜為設成1~5μm之範圍內的值。
(5)傾斜角
另外,如圖9(b)~(c)所示,在第二結構區域中,宜為將柱狀物22相對於膜厚方向以一定的傾斜角θb林立。其理由係因,通過將柱狀物之傾斜角設為一定,即可以在作為第二結構區域之柱結構區域內更為穩定地反射入射光,從而進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
另外,如圖9(d)所示,宜為柱結構係彎曲的。其理由係因,因柱結構為彎曲的,即可以減少在柱結構內直行的入射光,提高光擴散之均勻性。而且,此種已彎曲的柱結構可以通過在進行第二實施方式中記載的第二活性能量射線照射時,一邊改變照射光的照射角度一邊照射光予以獲得,然而亦相當程度地依賴於形成柱結構之材料物質的種類。另外,θb係指在用與膜面垂直,且將1根柱狀物整體沿著軸線切割成2個的面切割膜時之剖面中測定的將相對於膜面之法線的角度設為0°時的柱狀物之傾斜角(°)(該法線與柱狀物所成之角度當中窄的一側之角度)。而且,如圖9(b)所示,以柱向右側傾斜時之傾斜角作為基準,將柱向左側傾斜時之傾斜角用負值表記。(6)厚度另外,宜為將第二結構區域之厚度設成5~495μm之範圍內的值。
其理由係因,通過將第二結構區域之厚度設為該範圍內的值,即可以穩定地確保沿著膜厚方向之柱狀物的長度,在作為第二結構區域之柱結構區域內更為穩定地反射入射光,進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。
亦即因為,若該厚度為未滿5μm的值時,則柱狀物之長度即會不足,在柱結構內直行的入射光增加,從而會有難以獲得足夠的入射角度依賴性及擴散光之開口角度的情況。另一方面,若該厚度為超過495μm的值時,則在對光擴散膜用組合物照射活性能量射線而形成柱結構時,初期所形成的柱結構會使得光聚合的進行方向擴散,從而會有難以形成所需的柱結構之情況。所以,較宜為將第二結構區域之厚度設成40~310μm之範圍內的值,尤宜為設成95~255μm之範圍內的值。
(7)材料物質
(7)-1柱狀物
另外,在第二結構區域中,構成柱狀物之材料物質的種類並未予特別限定,然而宜為將其主成分設為含有多個芳香環的(甲基)丙烯酸酯之聚合物。其理由係因,若為該材料物質時,則不僅可以有效地形成作為第二結構區域之柱結構,而且可以進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。即,可以推定,通過將柱狀物之主成分(以下有時稱作(A2)成分。)設為特定的(甲基)丙烯酸酯之聚合物,則在形成第二結構區域時,可以使因聚合而成為(A2)成分之單體成分(以下有時稱作單體(A2)成分)之聚合速度比因聚合而成為後述的媒介物之主成分(以下有時稱作(B2)成分)的單體成分(以下有時稱作單體(B2)成分)之聚合速度快,在此等單體成分間之聚合速度方面產生給定差別,從而有效地降低兩單體成分之共聚性。其結果,可以利用活性能量射線之照射,有效地形成在包含(B2)成分之媒介物中林立包含(A2)成分的柱狀物之柱結構。
另外,通過作為單體(A2)成分使用特定的(甲基)丙烯酸酯,可以將與單體(B2)成分之相溶性降低至給定的範圍,從而可以更為有效地形成柱結構。此外,通過作為單體(A2)成分使用特定的(甲基)丙烯酸酯,即可以提高柱結構中之源自(A2)成分的柱狀物之折射率,將與源自(B2)成分之媒介物的折射率之差調節為給定值以上的值。所以,通過作為(A2)成分包含特定的(甲基)丙烯酸酯之聚合物,即可以與後述的(B2)成分之特性相結合,有效地獲得在包含(B2)成分的媒介物中林立包含(A2)成分的柱狀物之柱結構。如此,即可以獲得於光之透過及擴散中具有良好的入射角度依賴性,並且光擴散入射角度區域寬的第二結構區域。
而且,對於作為構成(A2)成分之單體(A2)成分的含有多個芳香環之(甲基)丙烯酸酯的詳細情況,由於與第一結構區域之單體(A1)成分的內容重複,因此省略。
(7)-2媒介物
另外,在第二結構區域中,構成媒介物之材料物質的種類並未予特別限定,然而宜為將其主成分設成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之聚合物。其理由係因,若為該材料物質時,則不僅可以有效地形成作為第二結構區域之柱結構,而且可以進一步提高源自第二結構區域之入射角度依賴性及擴散光之開口角度。即,通過將媒介物之主成分((B2)成分)設為氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之聚合物,則不僅可以更為容易地調節源自(A2)成分之柱狀物的折射率與源自(B2)成分之媒介物的折射率之差,而且可以有效地抑制源自(B2)成分之媒介物的折射率之波動,從而可以更為有效地獲得具備給定的柱結構之第二結構區域。而且,對於作為構成(B2)成分之單體(B2)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之詳細情況,由於與第一結構區域之單體(B1)成分的內容重複,因此省略。
5.總膜厚
另外,宜為將本發明之光擴散膜的總膜厚設成50~500μm之範圍內的值。其理由係因,若光擴散膜之總膜厚為未滿50μm的值時,則在柱結構及百葉窗結構內直行的光增加,從而會有難以顯示出光擴散性之情況。另一方面,若光擴散膜之總膜厚為超過500μm的值時,則在對光擴散膜用組合物照射活性能量射線而形成柱結構及百葉窗結構時,初期所形成的柱結構及百葉窗結構使得光聚合之進行方向擴散,從而會有難以形成所需的柱結構及百葉窗結構之情況。
所以,較宜為將光擴散膜之總膜厚設成80~350μm之範圍內的值,尤宜為設成100~260μm之範圍內的值。而且,本發明之光擴散膜既可為於單一的膜中具有第一及第二結構區域之構成,亦可以為將僅具有第一結構區域之膜與僅具有第二結構區域之膜層疊而成的構成。特別是,由於可以根本性地抑制在層疊第一及第二結構區域時於其間產生氣泡混入等,因此較宜為在單一的膜內形成兩結構之構成。另外,第一結構區域與第二結構區域若僅沿著光擴散膜的膜厚方向依次設於上下方向即可,對於其順序、數目並未予特別限制。
6.傾斜角度之組合
另外,若為本發明之光擴散膜時,則可以通過分別調節第一結構區域中之相對於膜厚方向的板狀區域之傾斜角度θa,與第二機構區域中之相對於膜厚方向的柱狀物之傾斜角度θb,以改變其光擴散特性。例如,通過使各個結構區域所具有的入射角度依賴性重複,則不僅可以抑制擴散特性之波動,獲得良好的入射角度依賴性,而且對於擴散光之開口角度亦可以有效地予以拓寬。
該情況下,宜為在第一結構區域中,將相對於膜厚方向之板狀區域的傾斜角度θa設為-80~80°之範圍內的值,並且在第二機構區域中,將相對於膜厚方向之柱狀物的傾斜角度θb設為-80~80°之範圍內的值,而且將θa-θb之絕對值設成0~80°之範圍內的值,較宜為將θa-θb的絕對值設成5~20°的範圍內的值。
而且,在此的θa及θb之內容如前述說明所示。另外,通過錯開各個結構區域所具有的入射角度依賴性,可以有效地並且很容易地拓寬光擴散入射角度區域。該情況下,宜為在第一結構區域中,將相對於膜厚方向之板狀區域的傾斜角度θa設為-80~80°之範圍內的值,並且在第二機構區域中,將相對於膜厚方向之柱狀物的傾斜角度θb設為-80~80°之範圍內的值,而且將θa-θb之絕對值設為5~60°之範圍內的值,較宜為將θa-θb之絕對值設成20~45°之範圍內的值。
7.用途
另外,如圖10所示,宜為將本發明之光擴散膜用於反射型液晶顯示裝置100中。其理由係因,若為本發明之光擴散膜時,即可以按照將外來光聚光並有效地透過而導入液晶顯示裝置之內部,並且能夠將該光作為光源利用的方式使之有效地擴散。
所以,本發明之光擴散膜宜為配置於包含玻璃板(104,108)、液晶106以及鏡面反射板107等的液晶單元110之上面或者下面,作為反射型液晶顯示裝置100之光擴散板103使用。
而且,亦可以通過將本發明之光擴散膜用於偏振片101或相位差板102中而獲得寬視場角偏振片或寬視場相位差板。
[第二實施方式]
本發明之第二實施方式為光擴散膜的製造方法,其係具有用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域及用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域之光擴散膜的製造方法,其特徵在於,包括下述步驟(a)~(d)。
(a)準備光擴散膜用組合物之步驟;
(b)將光擴散膜用組合物向工程片上塗佈而形成塗佈層之步驟;
(c)對塗佈層照射第一活性能量射線,於塗佈層之下方部分形成作為第一結構區域之將折射率不同的多個板狀區域沿著膜面方向交替地平行配置而成之百葉窗結構區域,並且於塗佈層之上方部分殘留未形成百葉窗結構區域之步驟;
(d)對塗佈層再進行第二活性能量射線照射,在未形成百葉窗結構區域形成作為第二結構區域之於媒介物中林立折射率與媒介物不同的多個柱狀物而成之柱狀結構區域的步驟。
下面,以與第一實施方式不同的方面為中心,在參照附圖的同時,對作為本發明之第二實施方式的光擴散膜之製造方法進行具體說明。
1. 步驟(a):光擴散膜用組合物之準備步驟步驟(a)為準備光擴散膜用組合物之步驟。
較具體而言,宜為將單體(A)成分及單體(B)成分於40~80℃之高溫條件下攪拌,製成均勻的混合液。
另外,與此同時,宜為通過對混合液中根據所需添加(C)成分等其他的添加劑後,一邊攪拌至均勻,一邊以達到所需的黏度之方式,根據需要再加入稀釋溶劑,而得到光擴散膜用組合物之溶液。
而且,單體(A)成分係因聚合而成為構成第一及第二結構區域之高折射率部的(A)成分之單體成分,單體(B)成分係因聚合而成為構成第一及第二結構區域之低折射率部的(B)成分的單體成分。
另外,對於有關單體(A)成分及單體(B)成分之種類的詳細情況,由於如第一實施方式中作為單體(A1)及(A2)、(B1)及(B2)成分分別記載所述,因此省略。
(1)單體(A)成分之折射率
另外,宜為將單體(A)成分之折射率設成1.5~1.65之範圍內的值。
其理由係因,通過將單體(A)成分之折射率設成該範圍內的值,即可以更為容易地調節百葉窗結構及柱結構中之源自(A)成分的部分,與源自(B)成分的折射率之差,從而可以更為有效地獲得具備給定的百葉窗結構及柱結構之光擴散膜。
亦即因為,若單體(A)成分之折射率為未滿1.5的值時,則與單體(B)成分的折射率之差即會過小,從而會有難以獲得所需的入射角度依賴性之情況。另一方面,若單體(A)成分之折射率為超過1.65的值時,則雖然與單體(B)成分的折射率之差變大,然而黏度過度降低,從而會有難以與單體(B)成分相溶的情況。
所以,較宜為將單體(A)成分之折射率設成1.55~1.6的範圍內的值,尤宜為設成1.56~1.59之範圍內的值。
而且,上述之所謂單體(A)成分的折射率係指利用光照射固化之前的單體(A)成分之折射率。
此外,單體(A)成分之折射率可以依照例如JIS K0062予以測定。
(2)單體(A)成分之含量
另外,宜為相對於後述的單體(B)成分100重量份,將單體(A)成分之含量設成25~400重量份之範圍內的值。
其理由係因,通過將單體(A)成分之含量設為該範圍內的值,即可以在維持與單體(B)成分之混合性的同時,有效地降低在已進行光照射時兩成分之共聚,從而可以有效地形成給定的百葉窗結構及柱結構。
亦即因為,若單體(A)成分之含量為未滿25重量份的值時,則(A)成分相對於單體(B)成分之存在比例變少,百葉窗結構及柱結構中之源自(A)成分的部分之寬度等與源自(B)成分之部分的寬度等相比變得過小,從而會有難以獲得具有良好的入射角度依賴性之百葉窗結構及柱結構的情況。另外,亦會有光擴散膜之厚度方向的百葉窗或柱狀物之長度變得不足的情況。另一方面,若單體(A)成分之含量為超過400重量份的值時,則單體(A)成分相對於單體(B)成分之存在比例變多,百葉窗結構及柱結構中之源自(A)成分的部分之寬度等與源自(B)成分之部分的寬度等相比變得過大,相反地會有難以獲得具有良好的入射角度依賴性之百葉窗結構及柱結構的情況。另外,亦會有光擴散膜之厚度方向的百葉窗或柱狀物之長度變得不足的情況。
所以,較宜為相對於單體(B)成分100重量份,將單體(A)成分之含量設成40~300重量份之範圍內的值,尤宜為設成50~200重量份之範圍內的值。
(3)單體(B)成分的折射率
另外,宜為將單體(B)成分之折射率設成1.4~1.5之範圍內的值。
其理由係因,通過將單體(B)成分之折射率設為該範圍內的值,即更容易調節百葉窗結構及柱結構中之源自(A)成分的部分與源自(B)成分的部分的折射率之差,從而可以更為有效地獲得具備給定的百葉窗結構及柱結構之光擴散膜。
亦即因為,若單體(B)成分之折射率為未滿1.4的值時,則雖然與單體(A)成分之折射率的差變大,然而與單體(A)成分之相溶性極端地惡化,從而會有難以形成百葉窗結構及柱結構之情況。另一方面,若單體(B)成分之折射率為超過1.5的值時,則與單體(A)成分之折射率的差變得過小,從而會有難以獲得所需的入射角度依賴性之情況。
所以,較宜為將單體(B)成分之折射率設成1.45~1.49的範圍內的值,尤宜為為設成為1.46~1.48之範圍內的值。
而且,上述的所謂單體(B)成分之折射率係指利用光照射固化之前的單體(B)成分之折射率。
此外,對於單體(B)成分之折射率,亦可以依照例如JIS K0062予以測定。
(4)單體(B)成分之含量
另外,宜為相對於光擴散膜用組合物之總體量(100重量%),將單體(B)成分之含量設成20~80重量%之範圍內的值。
其理由係因,若單體(B)成分之含量為未滿20重量%的值時,則單體(B)成分相對於單體(A)成分之存在比例變少,百葉窗結構及柱結構中之源自(B)成分的部分之寬度等與源自(A)成分的部分之寬度等相比變得過小,從而會有難以獲得具有良好的入射角度依賴性之百葉窗結構及柱結構的情況。另外,亦會有光擴散膜之厚度方向的百葉窗或柱狀物之長度變得不足的情況。
另一方面,若單體(B)成分之含量為超過80重量%的值時,則單體(B)成分相對於單體(A)成分之的存在比例變多,百葉窗結構及柱結構中之源自(B)成分的部分之寬度等與源自(A)成分的部分之寬度等相比變得過大,相反地會有難以獲得具有良好的入射角度依賴性之百葉窗結構及柱結構的情況。另外,亦會有光擴散膜之厚度方向的百葉窗或柱狀物之長度變得不足的情況。
所以,較宜為相對於光擴散膜用組合物之整體量,將單體(B)成分之含量設成30~70重量%之範圍內的值,尤宜為設成40~60重量%之範圍內的值。
(5)光聚合起始劑
另外,在本發明之光擴散膜用組合物中,宜為根據所需,作為(C)成分含有光聚合起始劑。
其理由係因,通過含有光聚合起始劑,在對光擴散膜用組合物照射活性能量射線時,可以有效地形成給定的百葉窗結構及柱結構。
在此,所謂光聚合起始劑係指利用紫外線等活性能量射線之照射產生自由基種子的化合物。
作為該光聚合起始劑,例如可以為安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香正丁醚、安息香異丁醚、苯乙酮、二甲基氨基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-2-(羥基-2-丙基)酮、二苯甲酮、對苯基二苯甲酮、4,4-二乙基氨基二苯甲酮、二氯二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-甲基9-氧硫[口+山][口+星](thioxanthone)、2-乙基9-氧硫[口+山][口+星]、2-氯9-氧硫[口+山][口+星]、2,4-二甲基9-氧硫[口+山][口+星]、2,4-二乙基9-氧硫[口+山][口+星]、苯偶醯二甲基縮酮、苯乙酮二甲基縮酮、對二甲氨基苯甲酸酯、低聚[2-羥基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙烷等,既可以單獨使用此等當中的1種,亦可以組合使用2種以上。
而且,作為含有光聚合起始劑時之含量,相對於單體(A)成分及單體(B)成分之合計量100重量%,宜為設成0.2~20重量%之範圍內的值,較宜為設成0.5~15重量%之範圍內的值,尤宜為設成1~10重量%之範圍內的值。
(6)其他的添加劑
另外,在不損害本發明之效果的範圍內,可以適當地添加其他的添加劑。
至於其他的添加劑,例如可以舉出抗氧化劑、紫外線吸收劑、防靜電干擾劑、聚合促進劑、聚合抑制劑、紅外線吸收劑、塑化劑、稀釋溶劑、以及調平劑等。
而且,對於其他的添加劑之含量,一般而言,相對於單體(A)成分及單體(B)成分之合計量100重量%,宜為設成0.01~5重量%之範圍內的值,較宜為設成0.02~3重量%之範圍內的值,尤宜為設成0.05~2重量%之範圍內的值。
2.步驟(b):塗怖步驟
步驟(b)如圖11(a)中所示,係將備妥的光擴散膜用組合物向工程片2塗佈而形成塗佈層1之步驟。
至於工程片,無論塑膠膜抑或紙均可以使用。
其中,至於塑膠膜,可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯膜等聚酯系膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜等聚烯烴系膜、三乙醯纖維素膜等纖維素系膜、以及聚醯亞胺系膜等。
另外,至於紙,例如可以為玻璃紙、塗佈紙以及層壓紙板等。
另外,對於工程片,為使於光固化之後,易於將所得的光擴散膜自工程片上予以剝離,宜為在工程片之光擴散膜用組合物的塗佈面側設置剝離層。
該剝離層可以使用矽氧系剝離劑、氟系剝離劑、醇酸系剝離劑、烯烴系剝離劑等以往習知的剝離劑予以形成。
而且,工程片之厚度一般而言宜為設成25~200μm之範圍內的值。
另外,至於在工程片上塗佈光擴散膜用組合物之方法,例如可以利用刀片塗佈法、輥塗法、棒塗法、刮刀塗佈法、光學塗佈法、以及凹版塗佈法等以往習知的方法予以進行。
而且,此時,宜為將塗佈層之厚度設成100~700μm之範圍內的值。
3.步驟(c):第一活性能量射線照射步驟
步驟(c)係如下的步驟,即,對塗佈層進行第一活性能量射線照射,在塗佈層的下方部分形成作為第一結構區域之將折射率不同的多個板狀區域沿著膜面方向交替地平行配置而成之百葉窗結構區域,並且在塗佈層的上方部分殘留未形成百葉窗結構區域。
即,如圖11(b)所示,對形成於工程片2上的塗佈層1,照射僅由已控制照射角度之直接光構成的活性能量射線50。
較具體而言,例如如圖12(a)所示,通過線狀的紫外線燈125中設有聚光用的冷反光鏡122之紫外線照射裝置120(例如若為市售品,有Eyegraphics(股)製的ECS-4011GX等)中,配置紅外線截止濾光片121及遮光板123,而取出僅由已控制照射角度之直接光構成的活性能量射線50,向形成於工程片2上的塗佈層1照射。
而且,對於線狀的紫外線燈,以與具有塗佈層1之工程片2的長度方向正交的方向為基準(0°),一般而言設置為-80~80°之範圍內的值,宜為設置成-50~50°之範圍內的值,特別較宜為設置成-30~30°之範圍內的值。
在此,使用線狀光源之理由係因,可以有效地並且穩定地製造將折射率不同的板狀區域交替地,並且相對於膜厚方向以一定的傾斜角平行配置而成的作為第一結構區域之百葉窗結構區域。
較具體而言,通過使用線狀光源,即可以照射自線狀光源之軸向觀看時實質上係平行光,而自與線狀光源之軸向垂直的方向觀看時係非平行的光。
此時,至於照射光之照射角度,如圖12(b)所示,一般而言宜為將以相對於塗佈層1之表面的法線之角度為0°時的照射角度θ3設成-80~80°之範圍內的值。
其理由係因,若照射角度為-80~80°之範圍外的值時,則塗佈層1之表面中的反射等之影響即會變大,從而會有難以形成充分的百葉窗結構之情況。
另外,照射角度θ3宜為具有1~80°之寬度(照射角度寬度)θ3’。
其理由係因,若該照射角度寬度θ3’為未滿1°的值時,則百葉窗結構之間隔即會過窄,從而會有難以獲得所需的第一結構區域之情況。另一方面,若該照射角度寬度θ3’係超過80°的值時,則照射光就會過於分散,從而會有難以形成百葉窗結構之情況。
所以,較宜為將照射角度θ3之照射角度寬度θ3’設成2~45°之範圍內的值,尤宜為設成5~20°之範圍內的值。
另外,至於照射光,可以舉出紫外線、電子束等,然而宜為使用紫外線。
其理由係因,在電子束之情況下,由於聚合速度非常快,因此聚合過程中單體(A)成分與單體(B)成分無法充分地進行相分離,從而會有難以形成百葉窗結構之情況。另一方面,在與可見光等比較時,紫外線一方利用其照射而固化的紫外線固化樹脂、可以使用的光起始劑之變化豐富,因此可以拓寬單體(A)成分及單體(B)成分之選擇的範圍。
另外,至於紫外線之照射條件,宜為將照度設成0.01~50mW/cm2之範圍內的值。
其理由係因,若照度為未滿0.01mW/cm2的值時,則雖然可以充分地形成未形成百葉窗結構區域,然而會有難以明確地形成百葉窗結構之情況。另一方面,若照度為超過50mW/cm2的值時,則在(A)成分及(B)成分之相分離進行前就會固化掉,相反地會有難以明確地形成百葉窗結構之情況。
所以,較宜為將紫外線之照度設成0.05~20mW/cm2之範圍內的值,尤宜設成0.1~10mW/cm2之範圍內的值。
另外,宜為使形成於工程片上的塗佈層以0.1~10m/分鐘之速度移動,穿過紫外線照射裝置之紫外線照射部分。
其理由係因,若該速度為未滿0.1m/分鐘的值時,則會有批量生產率過度降低的情況。另一方面,若該速度為超過10m/分鐘的值時,則會比塗佈層的固化,換言之,比百葉窗結構的形成更快地,紫外線相對於塗佈層之入射角度發生變化,從而會有百葉窗結構之形成不夠充分的情況。
所以,較宜為使形成於工程片上的塗佈層以0.2~5m/分鐘的範圍內之速度移動,穿過紫外線照射裝置之紫外線照射部分,尤宜為以0.5~3m/分鐘之範圍內的速度穿過。
4.步驟(d):第二活性能量射線照射步驟
步驟(d)係如下的步驟,即,對塗佈層再進行第二活性能量射線照射,在未形成百葉窗結構區域中,形成作為第二結構區域之於媒介物中林立折射率與該媒介物不同的多個柱狀物而成之柱結構區域。
即,對形成於工程片上的塗佈層,照射光線之平行度高的平行光。於進行該平行光之照射時,亦可以對塗佈層直接照射,然而宜為在露出的塗佈層表面層疊剝離膜,越過剝離膜地照射。至於剝離膜,可以適當地選擇上述工程片中記載的材料當中之具有紫外線透過性的材料。
在此,第一活性能量射線照射步驟中所用的線狀光源之直接光在該光的方向與線狀光源之軸向垂直的方向上不具有展寬,係大致平行的,然而在與線狀光源之軸向平行的方向上於光之朝向方面並未有統一性,係隨機的。
相對於此,第二活性能量射線照射中之所謂平行光係指發出的光之方向無論自何一方向觀看時均不具有展寬的大致平行的光。
較具體而言,例如宜為如圖13(a)所示,在將來自點光源202之光利用透鏡204變為平行光後,向塗佈層照射,或如圖13(b)~(c)所示,於將來自線狀光源206之光利用筒狀物208之集合體210變為平行光後,向塗佈層照射。
所以,至於如圖13(a)所示的平行光照射裝置之具體例,例如可以如同山下電裝(股)製的、在紫外線點光源「HYPERCURE 200」中安裝有配件之均勻曝光附件的裝置。
此外,宜為將平行光之平行度設成10°以下的值。
其理由係因,通過將該平行度設為10°以下的值,即可以有效地並且穩定地製造將多個柱狀物相對於膜厚方向以一定的傾斜角林立而成之作為第二結構區域的柱結構區域。
亦即因為,若該平行度為超過10°的值時,則會有無法形成柱結構之情況。
所以,較宜為將平行光之平行度設成5°以下的值,尤宜為設成2°以下的值。
另外,至於照射光,可以舉出紫外線、電子束等,然而基於與第一活性能量射線照射步驟中相同的理由,宜為使用紫外線。
另外,至於紫外線之照射條件,宜為將照度設成0.01~30mW/cm2之範圍內的值。
其理由係因,若照度為未滿0.01mW/cm2的值時,則會有難以明確地形成柱結構之情況。另一方面,若照度為超過30mW/cm2的值時,則在(A)成分及(B)成分之相分離進行前即會固化,相反地會有難以明確地形成柱結構之情況。
所以,較宜為將紫外線之照度設成0.05~20mW/cm2之範圍內的值,尤宜為設成0.1~10mW/cm2之範圍內的值。
另外,對於塗佈層之移動速度或照射光之照射角度,可以設為與第一活性能量射線照射步驟相同。
而且,宜為以達到將塗佈層充分地固化的累計光量之方式,除第一及第二活性能量射線照射以外,再照射活性能量射線。
此時之活性能量射線係以將塗佈層充分地固化為目的,因此以非為平行光等,而設為行進方向隨機的光較宜。
另外,光固化步驟後的光擴散膜通過將工程片剝離而最終成為可以使用的狀態。
[實施例]
下面,參照實施例,對本發明之光擴散膜等進行更詳細的說明。
[實施例1]
1.單體(B)成分之合成
在容器內,相對於作為(b)成分的重量平均分子量9200的聚丙二醇(PPG)1莫耳,收容作為(a)成分之異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)2莫耳、以及作為(c)成分之甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)2莫耳後,依照常規方法使之聚合,得到重量平均分子量9900之聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
而且,聚丙二醇及聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯之重量平均分子量係利用膠體滲透層析法(GPC),依照下述條件測定而得的聚苯乙烯換算值。
‧GPC測定裝置:東曹Tosoh(股)製的HLC-8020
‧GPC柱子:東曹(股)製(以下依通過次序記載)
TSK guard column HXL-H
TSK gel GMHXL(×2)
TSK gel G2000HXL
‧測定溶劑:四氫呋喃
‧測定溫度:40℃
2.光擴散膜用組合物之製備
然後,相對於所得的作為單體(B)成分之重量平均分子量9900的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯100重量份,添加作為(A)成分之以下述通式(3)表示的重量平均分子量268之鄰苯基苯氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(新中村化學(股)製的NK Ester A-LEN-10)100重量份,及作為(C)成分之2-羥基-2-甲基苯丙酮10重量份後,在80℃的條件下進行加熱混合,得到光擴散膜用組合物。而且,單體(A)成分及單體(B)成分之折射率係利用阿貝折射儀(愛宕ATAGO公司製,商品名「阿貝折射儀DR-M2」,Na光源,波長:589nm),依照JIS K0062予以測定的,其結果分別是1.58及1.46。
[化學式6]
3.光擴散膜用組合物之塗佈
然後,將所得的各向異性光擴散膜用組合物使用分配器塗佈於作為工程片之膜狀的透明聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(以下稱作PET。)上,得到膜厚200μm的塗佈層。
4.塗佈層之光固化
(1)第一紫外線照射
然後,備妥如圖12(a)所示之線狀的高壓水銀燈中附設有聚光用的冷反光鏡之紫外線照射裝置(Eyegraphics(股)製的ECS-4011GX)。
然後,在紅外線截止濾光片框上設置遮光板,將向塗佈層之表面照射的紫外線設定為,在將自線狀的紫外線燈之長度方向觀看時的包含塗佈層及PET的層疊體之法線方向設為0°的情況下,來自燈之直接的紫外線之照射角度(圖12(b)之θ3)為-40°。
此時,設定為自塗佈層算起的燈之高度為500mm,峰值照度為1.7mW/cm2。
另外,遮光板等處之反射光在照射機內部成為雜散光,為防止對塗佈層之光固化造成影響,於傳送帶附近亦設置遮光板,按照僅將自燈中直接發出的紫外線向塗佈層照射之方式設定。
然後,於利用傳送帶將塗佈層向圖12(a)之右方向以0.2m/分鐘之速度移動的同時照射紫外線。
(2)第二紫外線照射
然後,在經過借助線狀光源之第一紫外線照射步驟後,利用厚38μm之具有紫外線透過性的剝離膜(Lintech(股)製的SP-PET382050)層壓塗佈層之露出面側。
然後,使用通過在紫外線點光源(山下電裝(股)製的HYPERCURE200)中安裝配件之均勻曝光附件而將平行度設成2°以下的裝置,通過以使平行光之入射角達到40°的方式越過剝離膜地進行照射,而得到總膜厚200μm之光擴散膜。
此時之平均照度設為5mW/cm2,燈高度設為800mm。
需予說明者為,光擴散膜之厚度使用恆壓厚度測定器(寶製作所(股)製的TECLOCK PG-02J)進行測定。
而且,所得的光擴散膜如圖14(a)所示,並予確認百葉窗結構之傾斜角為-27°、柱狀物之傾斜角為27°的光擴散膜。
而且,該圖14(a)為表示用與百葉窗結構之板狀區域垂直的面切割時之膜的剖面之示意圖。
另外,第一結構區域之膜厚為66μm,第二結構區域的膜厚為38μm。
此外,將所得的光擴散膜之剖面照片表示於圖15(a)~(b)中。圖15(a)係用與百葉窗結構之板狀區域垂直的面切割膜時之剖面照片,圖15(b)係用與圖15(a)之切割面垂直的面切割膜時之剖面照片。
5.測定
使用變角測色計(須賀Suga試驗機(股)製的VC-2),如圖14(a)所示,自所得的光擴散膜之上方,向該膜以入射角θ1=60°射入光線(C光源、視場角2°)。
然後,測定出由光擴散膜擴散的擴散光之展寬、及其亮度(%)之分佈。將該測定結果表示於圖14(c)所示的散佈圖之縱軸的值為0°之橫軸上。
即,橫軸之值表示擴散光之展寬角度(°)的範圍,繪點的顏色表示以該角度擴散的擴散光之亮度(%)。
在此,繪點的顏色與亮度(%)之關係為,繪點的顏色越接近紅色,則表示亮度越接近100%,繪點的顏色越接近綠色,則表示亮度越接近50%,繪點的顏色越接近藏青色,則表示亮度越接近0%。而且,對於詳細情況表示於圖14(b)中。
另外,為對入射光之寬度方向的擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈亦進行測定,以光擴散膜之面上的給定的一點作為中心,一邊使光擴散膜於同一平面內以-80~80°之範圍旋轉,一邊進行相同的測定。而且,該旋轉的角度係指將上述之測定時的光擴散膜之角度設為0°時之旋轉的角度。例如,使光擴散膜旋轉20°時之測定結果表示於圖14(c)中所示的散佈圖之縱軸的值為20°之橫軸上。
所以,在圖14(c)所示的散佈圖之情況下,例如亮度為30%以上之擴散光分佈的區域係圖14(c)中之以虛線包圍的區域。
然後,如圖14(d)~(k)所示,將相對於光擴散膜之入射角θ1分別變為50°、40°、30°、0°、-30°、-40°、-50°、-60°,與入射角θ1=60°之情況相同地測定擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈。
6.結果
如圖14(c)~(k)所示,實施例1之光擴散膜中,雖然於入射光之入射角θ1=0°左右的範圍中,難以產生光之擴散,然而在入射角θ1=30~60°之範圍中,產生由柱結構區域造成的各向同性光擴散,在入射角θ1=-60~-30°之範圍中,產生由百葉窗結構區域造成的各向異性光擴散,因而可知,通過錯開由兩個結構區域造成的光擴散入射角度依賴性,即可以有效地擴大光擴散入射角度區域。
[實施例2]
實施例2中,除在使塗佈層固化時,將第一紫外線照射的θ3變更為40°以外,餘與實施例1相同地操作,獲得百葉窗結構之傾斜角為27°、柱狀物之傾斜角為27°之如圖16所示的光擴散膜。
另外,除將相對於光擴散膜之入射角θ1分別設為25°、35°、45°、55°以外,餘與實施例1相同地對擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈進行測定。
其結果,實施例2之光擴散膜中,由於百葉窗結構區域及柱結構區域中的光擴散入射角度依賴性大致重合,因此光擴散入射角度區域為入射角θ1=25~55°之所謂較窄的範圍。
但是,可以確認,實施例2之光擴散膜與後述的比較例1及2相比,擴散光之均勻性較高;與比較例3及4相比,入射光之寬度方向的擴散光之展寬較大。
[實施例3]
實施例3中,除將第一紫外線照射的θ3變更為40°,將第二紫外線照射的平行光之入射角變更為0°以外,餘與實施例1相同地操作,獲得百葉窗結構之傾斜角為27°、柱狀物之傾斜角為0°之如圖17(a)所示的光擴散膜。
另外,如圖17(b)~(h)所示,除將相對於光擴散膜的入射角θ1分別設為0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°以外,餘與實施例1相同地對擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈進行測定。
其結果,如圖17(b)~(h)所示,實施例3之光擴散膜中,雖然於入射光之入射角θ1=20°左右,難以產生光的擴散,然而在入射角=0~10°之範圍中,產生由柱結構區域造成的各向同性光擴散,在入射角θ1=30~60°之範圍中,產生由百葉窗結構區域造成的各向異性光擴散,因而可知,通過錯開由兩個結構區域造成的光擴散入射角度依賴性,即可以有效地擴大光擴散入射角度區域。
[實施例4]
實施例4中,除將第一紫外線照射的θ3變更為40°,將第二紫外線照射的平行光之入射角變更為20°以外,餘與實施例1相同地操作,獲得百葉窗結構之傾斜角為27°、柱狀物之傾斜角為14°之如圖18(a)所示的光擴散膜。
另外,如圖18(b)~(g)所示,除將相對於光擴散膜的入射角θ1分別設為5°、15°、25°、35°、45°、55°以外,餘與實施例1相同地對擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈進行測定。
其結果是,如圖18(b)~(g)所示,實施例4之光擴散膜中,在入射光之入射角θ1=5~25°的範圍中,產生由柱結構區域造成的各向同性光擴散,在入射角θ1=25~55°的範圍中,產生由百葉窗結構區域造成的各向異性光擴散,因而可知,通過在錯開由兩個結構區域造成的光擴散入射角度依賴性之同時使一部分重複,即可以有效地擴大光擴散入射角度區域。
[比較例1]
比較例1中,除未進行第一紫外線照射,將第二紫外線照射的平行光之入射角變更為0°以外,餘與實施例1相同地操作,如圖19(a)所示,獲得在相當於第一結構區域及第二結構區域之整個區域中僅具有傾斜角為0°的柱結構之光擴散膜。
另外,如圖19(b)~(j)所示,除將相對於光擴散膜之入射角θ1分別設為20°、15°、10°、5°、0°、-5°、-10°、-15°、-20°以外,餘與實施例1相同地對擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈進行測定。
其結果,如圖19(b)~(j)所示,比較例1之光擴散膜中,由於僅具有柱結構,因此光擴散入射角度區域為θ1=-15~15°之所謂比較窄的範圍。
另外,擴散光之中心部與其他部分相比亮度特別高,可知擴散光之均勻性甚低。
[比較例2]
比較例2中,除未進行第一紫外線照射,將第二紫外線照射的平行光之入射角變更為40°以外,與實施例1相同地操作,如圖20(a)所示,獲得在相當於第一結構區域及第二結構區域之整個區域中僅具有傾斜角為27°的柱結構之光擴散膜。
另外,如圖20(b)~(k)所示,除將相對於光擴散膜的入射角θ1分別設為15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°以外,餘與實施例1相同地對擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈進行測定。
其結果,如圖20(b)~(k)所示,比較例2之光擴散膜由於僅具有柱結構,因此光擴散入射角度區域為θ1=25~60°之所謂比較窄的範圍。
另外,擴散光之中心部與其他部分相比亮度特別高,可知擴散光之均勻性相當低。
[比較例3]
比較例3中,除將第一紫外線照射之θ3變更為0°,未進行第二紫外線照射以外,餘與實施例1相同地操作,如圖21(a)所示,獲得具有作為第一結構區域之傾斜角為0°的百葉窗結構區域、及其上方的未形成百葉窗結構區域之光擴散膜。
另外,如圖21(b)~(h)所示,除將相對於光擴散膜之入射角θ1分別設為20°、15°、10°、5°、0°、-5°、-10°以外,與實施例1相同地對擴散光之展寬及其亮度(%)之分佈進行測定。
其結果,如圖21(b)~(h)所示,比較例3之光擴散膜由於僅具有百葉窗結構,因此光擴散角度區域為θ1=-5~15°之所謂比較窄的範圍。
另外,擴散光之各向異性甚大,可知入射光之寬度方向的擴散光之展寬甚小。
[比較例4]
比較例4中,除將第一紫外線照射之θ3變更為40°,未進行第二紫外線照射以外,餘與實施例1相同地操作,如圖22(a)所示,獲得具有作為第一結構區域之傾斜角為27°的百葉窗結構區域及其上方的未形成百葉窗結構區域之光擴散膜。
另外,如圖22(b)~(i)所示,除將相對於光擴散膜之入射角θ1分別設為25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°以外,餘與實施例1相同地製造光擴散膜。
另外,如圖22(b)~(i)所示,比較例4之光擴散膜由於僅具有百葉窗結構,因此光擴散角度區域為θ1=30~60°之所謂比較窄的範圍。
另外,擴散光之各向異性甚大,可知入射光之寬度方向的擴散光之展寬甚小。
如上詳述所示,若依本發明時,通過在膜內沿著膜厚方向在上下設置用於使入射光各向異性地擴散的百葉窗結構區域、及用於使入射光各向同性地擴散的柱結構區域,即可以獲得具有良好的入射角度依賴性、並且光擴散入射角度區域寬之光擴散膜。
所以,本發明之光擴散膜等除可以應用於反射型液晶裝置之光控制膜中以外,亦可以應用於視場角控制膜、視場角擴大膜、以及投影用螢幕中,有望對此等之高品質化產生顯著的貢獻。
上述實施例僅係為方便說明而舉例而已,本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準,而非僅限於上述實施例。
1...塗布層
2...工程片
10...第一結構區域(各向異性光擴散膜)
12...折射率相對較高的板狀區域(高折射率部)
13...百葉窗結構
13’...百葉窗結構之交界面
14...折射率相對較低的板狀區域(低折射率部)
20...第二結構區域(各向同性光擴散膜)
22...柱狀物
23...柱結構
23’...交界面
24...折射率較低的媒介物
30...光擴散膜
50...活性能量射線
52,54,56,62,64,66...入射光
52’,54’,56’62’,64’,66’...擴散光
100...反射型液晶顯示裝置
101...偏振片
102...相位差板
103...光擴散板
104...玻璃板
105...濾色片
106...液晶
107...鏡面反射板
108...玻璃板
110...液晶單元
120...紫外線照射裝置
121...紅外線截止濾光片
122...冷反光鏡
123...遮光板
125...線狀的紫外線燈
202...點光源
204...透鏡
206...線狀的紫外線燈
208...筒狀物
210...筒狀物之集合體
1103...上基板
1105...液晶層
1107...下基板
1108...光控制板
1110...光反射板
1112...液晶裝置
1121...散射軸方向
θ1...入射角
θ2...開口角度
θ3...照射角度
θ3’...照射角度寬度
Θa,Θb...傾斜角
B...傳送帶移動方向
S1,S2...寬度
S3...最大直徑
L1,L3...長度
L2,L4...寬度
圖1(a)~(b)係供說明第一結構區域之百葉窗結構的概略情況而用之圖。
圖2(a)~(b)係供說明百葉窗結構之入射光角度依賴性及各向異性而用的圖。
圖3(a)~(b)係供說明百葉窗結構之入射角度依賴性而用的另一圖。
圖4(a)~(c)係供說明入射角及擴散光之開口角度而用的圖。
圖5(a)~(b)係供說明第二結構區域之柱結構的概略情況而用之圖。
圖6(a)~(b)係供說明柱結構之入射角度依賴性及各向同性而用的圖。
圖7(a)~(b)係供說明本發明之光擴散膜的概略情況而用之圖。
圖8(a)~(c)係供說明第一結構區域之百葉窗結構的形態而用之圖。
圖9(a)~(d)係供說明第二結構區域之柱結構的形態而用之圖。
圖10係供說明反射型液晶顯示裝置中的本發明之光擴散膜的應用例而用之圖。
圖11(a)~(b)係供說明第一活性能量射線照射步驟而用的圖。
圖12(a)~(b)係供說明第一活性能量射線照射步驟而用的另一圖。
圖13(a)~(c)係供說明第二活性能量射線照射步驟而用的圖。
圖14(a)~(k)係供說明實施例1之光擴散膜的擴散光之展寬及其亮度的分佈而用之圖。
圖15(a)~(b)係供說明實施例1之光擴散膜的剖面情況而用之照片。
圖16係供說明實施例2之光擴散膜而用的圖。
圖17(a)~(h)係供說明實施例3之光擴散膜的擴散光之展寬及其亮度的分佈而用的圖。
圖18(a)~(g)係供說明實施例4之光擴散膜的擴散光之展寬及其亮度的分佈而用之圖。
圖19(a)~(j)係供說明比較例1之光擴散膜的擴散光之展寬及其亮度的分佈而用之圖。
圖20(a)~(k)係供說明比較例2之光擴散膜的擴散光之展寬及其亮度的分佈而用之圖。
圖21(a)~(h)係供說明比較例3之光擴散膜的擴散光之展寬及其亮度的分佈而用之圖。
圖22(a)~(i)係供說明比較例4之光擴散膜的擴散光之展寬及其亮度的分佈而用之圖。
圖23(a)~(b)係供說明使用以往的光擴散膜之反射型液晶顯示裝置而用的圖。
10...第一結構區域(各向異性光擴散膜)
20...第二結構區域(各向同性光擴散膜)
30...光擴散膜
Claims (9)
- 一種光擴散膜,其係於單一薄膜內具有用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域、及用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域,該第一結構區域係將折射率不同的多個板狀區域沿著膜面方向交替地平行配置而成之百葉窗結構區域,該第二結構區域係於媒介物中林立折射率與該媒介物不同的多個柱狀物而成之柱結構區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之光擴散膜,其中,在該第一結構區域中,將折射率不同的板狀區域之寬度分別設為0.1~15μm之範圍內的值,並且將該多個板狀區域相對於膜厚方向以一定的傾斜角平行配置。
- 如申請專利範圍第1項所述之光擴散膜,其中,在該第一結構區域中,所述折射率不同的板狀區域當中折射率高的板狀區域之主成分係含有多個芳香環之(甲基)丙烯酸酯的聚合物,折射率低的板狀區域之主成分係氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之聚合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之光擴散膜,其中,將該第一結構區域之厚度設為5~495μm之範圍內的值。
- 如申請專利範圍第1項所述之光擴散膜,其中,在該第二結構區域中,將該柱狀物之截面的最大直徑設為0.1~15μm之範圍內的值,並且將該柱狀物間之距離設為0.1~15μm之範圍內的值,而且使該多個柱狀物相對於膜厚方向以一定的傾斜角林立。
- 如申請專利範圍第1項所述之光擴散膜,其中,在該第二結構區域中,該柱狀物之主成分係含有多個芳香環之(甲基)丙烯酸酯,該媒介物之主成分係氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
- 如申請專利範圍第1項所述之光擴散膜,其中,將該第二結構區域之厚度設為5~495μm的範圍內的值。
- 一種光擴散膜之製造方法,其係於單一薄膜內具有用於使入射光各向異性地擴散的第一結構區域及用於使入射光各向同性地擴散的第二結構區域之光擴散膜的製造方法,包括下述步驟(a)~(d):(a)準備光擴散膜用組合物之步驟;(b)將該光擴散膜用組合物向工程片上塗佈而形成一塗佈層之步驟;(c)對該塗佈層進行第一活性能量射線照射,在該塗佈層的下方部分形成作為第一結構區域之將折射率不同的多個板狀區域沿著膜面方向交替地平行配置而成的一百 葉窗結構區域,並且在該塗佈層的上方部分殘留未形成百葉窗結構區域之步驟;(d)對該塗佈層再進行第二活性能量射線照射,在該未形成百葉窗結構區域中形成作為第二結構區域之於一媒介物中林立折射率與該媒介物不同的多個柱狀物而成之柱狀結構區域的步驟。
- 如申請專利範圍第8項所述的光擴散膜之製造方法,其中,作為該第二活性能量射線照射,照射平行度為10°以下的值之平行光。
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