光扩散元件及光扩散元件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种光扩散元件及光扩散元件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 光扩散元件广泛用于照明灯罩、投影电视的屏幕、面发光装置（例如液晶显示设 备）等中。近年来，光扩散兀件对于液晶显不设备等显不质量的提尚、视角特性的改善等利 用取得进展。作为光扩散元件，提出有具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质、与分散在 该基质中的光扩散性微粒的光扩散元件（例如参照专利文献1)。于该光扩散元件中，基质 与光扩散性微粒具有折射率差，于光扩散性微粒的表面附近形成有超微粒子成分的浓度调 制区域且折射率于该区域中发生调制，藉此表现光扩散性，且抑制后方散射。但，上述光扩 散元件一方面表现如上所述的效果，另一方面，仍然残存由表面凹凸（表面平滑性较低）所 产生的后方散射，就明处的对比度不充分方面而言，仍有改善的余地。作为欲防止形成上述 凹凸的情形的手段，可列举使光扩散元件变厚。但，于制造较厚的光扩散元件的情形时，于 制造时，存在形成光扩散元件的材料的固化收缩变大而产生卷曲、或者因抑制卷曲而生产 性变差的问题。
[0003] [现有技术文献]
[0004] [专利文献]
[0005] [专利文献1]日本专利第4756099号
【发明内容】
[0006] [发明所欲解决的问题]
[0007] 本发明为了解决上述现有的问题而成，其目的在于提供一种雾度值较高、具有较 强的扩散性且表面平滑而抑制后方散射的光扩散元件。
[0008] [解决问题的技术手段]
[0009] 本发明的光扩散元件具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质、与分散在该基质 中的光扩散性微粒，且该树脂成分的一部分渗透至光扩散性微粒中，该光扩散性微粒中的 树脂成分的渗透范围相对于扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径而为90%以上，算术平 均表面粗糙度Ra为0. 04 μ m以下。
[0010] 于优选的实施方式中，上述光扩散元件的雾度值为70%以上。
[0011] 于优选的实施方式中，上述光扩散元件的十点平均表面粗糙度Rz为〇. 2 μπι以下。
[0012] 于优选的实施方式中，上述光扩散元件在该光扩散性微粒的表面附近的外部形成 有随着远离上述光扩散性微粒而该超微粒子成分的重量浓度变高的实质上为球壳状的浓 度调制区域。
[0013] 根据本发明的另一方式，提供一种上述光扩散元件的制造方法。该光扩散元件的 制造方法包括：步骤Α，将使基质的树脂成分的前体、超微粒子成分及光扩散性微粒溶解或 分散在有机溶剂中而成的涂布液涂布于基材；步骤Β，使涂布于该基材的涂布液干燥；及步 骤C，使所述前体聚合，于步骤A中，将该光扩散性微粒与该有机溶剂混合后，于包含该光扩 散性微粒的该有机溶剂中添加该树脂成分的前体及该超微粒子成分而制备涂布液。
[0014] 于优选的实施方式中，上述有机溶剂的SP值与上述光扩散性微粒的SP值之差为 0. 2 ~0. 8。
[0015] 根据本发明的进而另一方式，提供一种上述光扩散元件的制造方法。该光扩散元 件的制造方法包括：步骤A，将使基质的树脂成分的前体、超微粒子成分及光扩散性微粒溶 解或分散在有机溶剂中而成的涂布液涂布于基材；步骤B，使涂布于该基材的涂布液干燥； 及步骤C，使所述前体聚合，该有机溶剂的SP值与该光扩散性微粒的SP值之差为0. 2~ 0· 8〇
[0016] 于优选的实施方式中，上述光扩散元件的制造方法于上述步骤A中还包括使上述 光扩散性微粒溶胀。
[0017] 于优选的实施方式中，上述步骤A中的上述光扩散性微粒的有机溶剂含有比率为 80%以上。
[0018] 于优选的实施方式中，于上述步骤C中形成包含上述树脂成分及超微粒子成分的 基质。
[0019] 于优选的实施方式中，上述有机溶剂为第1有机溶剂与第2有机溶剂的混合溶剂， 该第1有机溶剂与该第2有机溶剂相比更易渗透至上述光扩散性微粒中，且与该第2有机 溶剂相比挥发性更高。
[0020] [发明效果]
[0021] 根据本发明，藉由于基质中含有超微粒子成分，可使基质与光扩散性微粒的折射 率差变大。另外，光扩散性微粒中的树脂成分的渗透范围相对于光扩散元件中的光扩散性 微粒的平均粒径而为90 %以上，藉此可于无损平滑性的情况下使光扩散性微粒大粒径化。 藉由这些协同效应，可实现雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。 另外，本发明的光扩散元件虽为薄膜，但扩散性及表面平滑性优异，可抑制后方散射。此种 光扩散元件例如于液晶显示设备中可在明处有助于对比度较高的影像或图像的显示。
【附图说明】
[0022] 图1为用以对藉由本发明的优选实施方式的制造方法所获得的光扩散元件的基 质的树脂成分及光扩散性微粒的分散状态进行说明的模式图。
[0023] 图2为对本发明的光扩散元件的光扩散性微粒附近进行放大说明的模式图。
[0024] 图3为用以对基质中的超微粒子成分的面积比率进行说明的透射式电子显微镜 图像。
[0025] 图4为用以对本发明的光扩散元件中的自光扩散性微粒中心部至基质的折射率 变化进行说明的概念图。
【具体实施方式】
[0026] 以下，一面参照图式一面对本发明的优选的实施方式进行说明，但本发明并不限 定于这些具体的实施方式。
[0027] A.光扩散元件
[0028] A-L整体构成
[0029] 本发明的光扩散元件具有包含树脂成分及超微粒子成分的基质、与分散在该基质 中的光扩散性微粒。本发明的光扩散元件藉由基质与光扩散性微粒的折射率差而表现光扩 散功能。图1为用以对本发明的优选的实施方式的光扩散元件中的基质的树脂成分及超微 粒子成分、及光扩散性微粒的分散状态进行说明的模式图。本发明的光扩散元件100具有 包含树脂成分11及超微粒子成分12的基质10、与分散于基质10中的光扩散性微粒20。另 外，该树脂成分11的一部分渗透至光扩散性微粒20中。优选为，如图1及图2所示，在该 光扩散性微粒的表面附近的外部，形成有随着远离光扩散性微粒20而该超微粒子成分的 重量浓度变高的实质上为球壳状的浓度调制区域30。因此，基质具有与光扩散性微粒的界 面附近的浓度调制区域30、及该浓度调制区域30的外侧（远离光扩散性微粒的一侧）的 浓度固定区域。优选基质的浓度调制区域30以外的部分实质上为浓度固定区域。于浓度 调制区域30中，折射率实质上连续地发生变化。浓度调制区域30亦可为于边界具有微细 凹凸的球壳状。另外，浓度调制区域最内部亦可位于光扩散性微粒的内部。于本说明书中， "光扩散性微粒的表面附近"包括光扩散性微粒表面、表面附近的外部及表面附近的内部。 另外，"光扩散性微粒的表面附近的外部"包括光扩散性微粒表面、表面附近的外部。
[0030] 上述浓度调制区域30由基质10中的超微粒子成分12的分散浓度的实质梯度形 成。具体而言，于浓度调制区域30中，随着远离光扩散性微粒20而超微粒子成分12的分 散浓度（代表性情况下，由重量浓度所规定）变高（树脂成分11的重量浓度必然变低）。 换言之，于浓度调制区域30中光扩散性微粒20的最接近区域，超微粒子成分12以相对低 浓度分散，随着远离光扩散性微粒20而超微粒子成分12的浓度增大。例如，由透射式电子 显微镜（TEM)图像所获得的基质10中的超微粒子成分12的面积比率为于接近光扩散性微 粒20的一侧较小，于接近基质10的一侧较大，该面积比率自光扩散性微粒侧至基质侧（浓 度固定区域侧）形成实质的梯度而发生变化。将表示其代表性的分散状态的TEM图像示于 图3。于本说明书中，所谓"由透射式电子显微镜图像所获得的基质中的超微粒子成分的面 积比率"，是指于包含光扩散性微粒的直径的剖面透射式电子显微镜图像中，超微粒子成分 的面积于特定范围（特定面积）的基质中所占的比率。该面积比率与超微粒子成分的三维 分散浓度（实际的分散浓度）相对应。该超微粒子成分的面积比率可藉由任意适当的图像 解析软件而求出。再者，上述面积比率代表性情况下与超微粒子成分的各粒子间的平均最 短距离相对应。具体而言，超微粒子成分的各粒子间的平均最短距离于浓度调制区域中随 着远离光扩散性微粒而变短，于浓度固定区域中固定（例如，平均最短距离于光扩散性微 粒的最接近区域中为3nm~IOOnm左右，于浓度固定区域中为Inm~20nm)。关于平均最短 距离，可使如图3的分散状态的TEM图像二值化并使用例如图像解析软件"A像君"（Asahi Kasei Engineering公司制造）的重心间距离法而算出。如上所述，根据本发明的制造方 法，可利用超微粒子成分12的分散浓度的实质梯度而于光扩散性微粒的表面附近形成浓 度调制区域30,因此与利用繁杂的制造方法制造GRIN微粒子并使该GRIN微粒子分散的情 形相比，可以尤其简便的顺序且以尤其低的成本制造光扩散元件。进而，藉由利用超微粒子 成分的分散浓度的实质梯度形成浓度调制区域，可于浓度调制区域30与浓度固定区域的 边界使折射率平稳地变化。进而，藉由使用折射率与树脂成分及光扩散性微粒差距较大的 超微粒子成分，可使光扩散性微粒与基质（实质上为浓度固定区域）的折射率差变大，且使 浓度调制区域的折射率梯度变得陡峭。
[0031] 上述浓度调制区域可藉由适当选择基质的树脂成分及超微粒子成分以及光扩散 性微粒的构成材料、及化学及热力学特性而形成。例如，利用同系材料（例如有机化合物彼 此）构成树脂成分及光扩散性微粒，并利用与树脂成分及光扩散性微粒不同系的材料（例 如无机化合物）构成超微粒子成分，藉此可良好地形成浓度调制区域。进而，例如，优选为 利用同系材料中相容性较高的材料彼此构成树脂成分及光扩散性微粒。浓度调制区域的厚 度及折射率梯度可藉由调整基质的树脂成分、超微粒子成分及光扩散性微粒的化学及热力 学特性而进行控制。再者，于本说明书中，所谓"同系"，是指化学结构或特性相同或类似，所 谓"不同系"，是指同系以外者。同系与否可根据基准的选择方法而不同。例如，于以有机或 无机为基准的情形时，有机化合物彼此为同系的化合物，有机化合物与无机化合物为不同 系的化合物。于以聚合物的重复单元为基准的情形时，例如尽管丙烯酸系聚合物与环氧系 聚合物同为有机化合物，但为不同系的化合物，于以元素周期表为基准的情形时，尽管碱金 属与过渡金属同为无机元素，但为不同系的元素。
[0032] 于浓度调制区域30中，如上所述般折射率实质上连续地发生变化。优选除此以外 上述浓度调制区域的最外部的折射率与上述浓度固定区域的折射率实质上相同。换言之， 于上述光扩散元件中，折射率自浓度调制区域至浓度固定区域连续地发生变化，优选折射 率自光扩散性微粒（更优选为光扩散性微粒的表面附近的内部）至浓度固定区域连续地发 生变化（图4)。该折射率变化优选为如图4所示般较平稳。即，于浓度调制区域与浓度固 定区域的边界，以在折射率变化曲线上引切线的形状发生变化。优选于浓度调制区域中折 射率变化的梯度随着远离上述光扩散性微粒而变大。根据本发明的光扩散元件，藉由