光扩散元件及光扩散元件的制造方法_2

文档序号:8947353阅读:来源:国知局
适当 选择光扩散性微粒、基质的树脂成分及超微粒子成分,可实现实质上连续的折射率变化。其 结果为,即便使基质10 (实质上为浓度固定区域)与光扩散性微粒20的折射率差变大,亦 可抑制基质10与光扩散性微粒20的界面的反射,可抑制后方散射。进而,于浓度固定区域, 折射率与光扩散性微粒20的差距较大的超微粒子成分12的重量浓度相对变高,因此可使 基质10 (实质上为浓度固定区域)与光扩散性微粒20的折射率差变大。其结果为,即便为 薄膜,亦可实现较高的雾度(较强的扩散性)。于本说明书中,所谓"折射率实质上连续地 发生变化",是指折射率于浓度调制区域中至少自光扩散性微粒至浓度固定区域实质上连 续地发生变化即可。因此,例如,即便于光扩散性微粒与浓度调制区域的界面、和/或浓度 调制区域与浓度固定区域的界面上存在特定范围内(例如折射率差为0.05以下)的折射 率差距,亦可容许该差距。
[0033] 上述浓度调制区域30的厚度(自浓度调制区域最内部至浓度调制区域最外部的 距离)可固定(即,浓度调制区域可于光扩散性微粒的周围扩展成同心球状),亦可根据光 扩散性微粒表面的位置而厚度不同(例如亦可成为金平糖的外周形状)。
[0034] 上述浓度调制区域30的平均厚度优选为0. 01 μπι~0. 6 μπι,更优选为0. 03 μπι~ 0· 5 μ m,进而优选为0· 04 μ m~0· 4 μ m,特别优选为0· 05 μ m~0· 4 μ m。关于上述平均厚 度,于浓度调制区域30的厚度根据光扩散性微粒表面的位置而不同情形时为平均厚度,于 厚度固定的情形时为该厚度。
[0035] 上述光扩散元件的雾度值越高越优选,具体而言,优选为70%以上,更优选为 90 %~99. 6 %,进而优选为92 %~99. 6 %,进而优选为95 %~99. 6 %,进而优选为97 %~ 99. 6 %,特别优选为98 %~99. 6 %,最优选为98. 6 %~99. 6 %。藉由雾度值为70 %以上, 可适合地用作准直背光正面扩散系统中的正面光扩散元件。再者,所谓准直背光正面扩散 系统,是指于液晶显示设备中使用准直背光(向固定方向聚光的亮度半值宽较窄的背光) 且于上侧偏振板的观察侧设置有正面光扩散元件的系统。
[0036] 关于上述光扩散元件的扩散特性,若以光扩散半值角表示,则优选为10°~ 150° (单侧5°~75° ),更优选为10°~100° (单侧5°~50° ),进而优选为30°~ 80。(单侧 15° ~40° )。
[0037] 上述光扩散元件的算术平均表面粗糙度Ra为0.04 μπι以下,优选为0.03 μπι以 下,更优选为〇. 025 μm以下。若光扩散元件的算术平均表面粗糙度Ra处于上述范围内, 则可获得可在明处有助于对比度较高的影像或图像的显示的光扩散元件。如上述般,算术 平均表面粗糙度Ra较小且平滑性优异的光扩散元件可藉由于制造光扩散元件时利用有机 溶剂及树脂成分的前体使光扩散性微粒充分地溶胀而获得。光扩散元件的制造方法的详 细情况如下所述。光扩散元件的算术平均表面粗糙度Ra越小越好,但实用的下限值例如为 0.001 μπι。再者,于本说明书中,"算术平均表面粗糙度Ra"为JIS B 0601 (1994年版)中 所规定的算术平均表面粗糙度Ra。
[0038] 上述光扩散元件的十点平均表面粗糙度Rz优选为0. 2 μ m以下,更优选为0. 17 μ m 以下,进而优选为0. 15 μ m以下。若光扩散元件的十点平均表面粗糙度Rz处于上述范围内, 则可获得可在明处有助于对比度较高的影像或图像的显示的光扩散元件。光扩散元件的十 点平均粗糙度Rz越小越好,但实用的下限值例如为〇. 005 μ m。再者,于本说明书中,"十点 平均表面粗糙度Rz"系JIS B 0601 (1994年版)中所规定的十点平均表面粗糙度Rz。
[0039] 上述光扩散元件的平均倾斜角度0a优选为小于0.50°,更优选为小于0.45°, 进而优选为0.40°以下。光扩散元件的平均倾斜角度0 a越小越好,但实用的下限值例如 为0.0Γ。再者,于本说明书中,平均倾斜角度0a由下述式(1)定义。
[0040] Θ a = tan 1 Δ a · · · (1)
[0041] 上述式⑴中,Λ a如下述式⑵所示般,于JIS B 0601 (1994年度版)中所规定 的粗糙度曲线的基准长度L中,为相邻的波峰的顶点与波谷的最低点的差(高度h)的合 计(hl+h2+h3· · ^+hn)除以上述基准长度L而获得的值。上述粗糙度曲线为利用相位差 补偿形高波段滤波器自剖面曲线去除长于特定波长的表面起伏成分而获得的曲线。另外, 上述所谓剖面曲线,是指于利用与对象面成直角的平面切断对象面时其切口所表现出的轮 廓。
[0042] Δ a = (hl+h2+h3 · · ·+hn)/L · · · (2)
[0043] 于一实施方式中,上述光扩散元件的十点平均表面粗糙度Rz优选为小于 0. 20 μπι、更优选为小于0. 17 μπι、进而优选为小于0. 15 μm,且平均倾斜角度Θ a优选为小 于0.5°、更优选为小于0.45°、进而优选为小于0.40°。
[0044] 于使平行光线朝向上述光扩散元件垂直入射时,平行于入射光的光的透射率优选 为2%以下、更优选为1%以下,进而优选为0.5%以下、特别优选为0.2%以下。于本发明 中,如下所述,于制造光扩散元件时使光扩散性微粒溶胀,并使光扩散元件中的光扩散性微 粒的平均粒径变大,藉此以于俯视的情形时重合的方式存在的光扩散性微粒的数变多。若 光扩散性微粒以上述状态存在,则可减少不受光扩散性微粒及折射率调制区域的影响而透 射的光,可防止入射光不扩散而直射的情况。再者,于本说明书中,所谓"直射光透射率",是 指直射光的光强度相对于总出射光(直射光+扩散光)的光强度的比率。
[0045] 上述光扩散元件的厚度可根据目的或所需的扩散特性而适当地设定。具体而言, 上述光扩散元件的厚度优选为4 μπι~50 μπκ更优选为4 μπι~20 μπι。根据本发明,尽管 为如上述般非常薄的厚度,亦可获得具有如上所述的非常高的雾度且平滑性优异的光扩散 元件。
[0046] 上述光扩散元件可适合地用于液晶显示设备,可尤其适合地用于准直背光正面扩 散系统。上述光扩散元件可单独作为膜状或板状构件而提供,亦可贴附于任意适当的基材 或偏振板作为复合构件而提供。另外,亦可于光扩散元件上层叠抗反射层。
[0047] Α-2.基质
[0048] 如上所述,基质10优选包含树脂成分11及超微粒子成分12。如上所述并如图1 及图2所示,超微粒子成分12以于光扩散性微粒20的表面附近形成浓度调制区域30的方 式分散于树脂成分11中。
[0049] Α-2-1.树脂成分
[0050] 树脂成分11只要可获得本发明的效果,则由任意适当的材料构成。优选为如上所 述,树脂成分11由与光扩散性微粒同系的化合物且与超微粒子成分不同系的化合物构成。 藉此,可于光扩散性微粒的表面附近良好地形成浓度调制区域。进而优选为,树脂成分11 由与光扩散性微粒同系的化合物中相容性较高的化合物构成。藉此,可形成具有所需的折 射率梯度的浓度调制区域。更详细而言,关于树脂成分,与于光扩散性微粒的附近局部地与 超微粒子成分均匀溶解或分散的状态相比,仅由树脂成分包围光扩散性微粒的状态于大多 情况下体系整体的能量较稳定。其结果为,树脂成分的重量浓度于光扩散性微粒的最接近 区域高于基质整体的树脂成分的平均重量浓度,并随着远离光扩散性微粒而变低。因此,可 于光扩散性微粒的表面附近良好地形成浓度调制区域。于本发明中,使光扩散性微粒中包 含有机溶剂并预先使光扩散性微粒溶胀,藉此可提高光扩散性微粒与树脂成分的亲和性, 且使光扩散性微粒的最接近区域的树脂成分的重量浓度变高。
[0051] 上述树脂成分优选由有机化合物构成,更优选由电离射线固化型树脂构成。电离 射线固化型树脂的涂膜的硬度优异。作为电离射线,例如可列举紫外线、可见光、红外线、电 子射线。优选为紫外线,因此树脂成分特别优选由紫外线固化型树脂构成。作为紫外线固 化型树脂,例如可列举由丙烯酸酯树脂(环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酸酯、 醚丙烯酸酯)等自由基聚合型单体和/或低聚物所形成的树脂。构成丙烯酸酯树脂的单体 成分(前体)的分子量优选为200~700。作为构成丙烯酸酯树脂的单体成分(前体)的 具体例,可列举季戊四醇三丙烯酸酯(PETA :分子量298)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA:分 子量212)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA :分子量632)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA :分 子量578)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ΤΜΡΤΑ:分子量296)。于前体中,亦可视需要添加引 发剂。作为引发剂,例如可列举UV自由基产生剂(BASF Japan公司制造的Irgacure 907、 Irgacure 127、Irgacure 192等)、过氧化苯甲酰。上述树脂成分亦可包含上述电离射线 固化型树脂以外的其他树脂成分。其他树脂成分可为电离射线固化型树脂,可为热固化性 树脂,亦可为热塑性树脂。作为其他树脂成分的代表例,可列举脂肪族系(例如聚烯烃)树 月旨、氨基甲酸酯系树脂。于使用其他树脂成分的情形时,其种类或配合量以良好地形成上述 浓度调制区域的方式进行调整。
[0052] 上述基质的树脂成分及光扩散性微粒优选它们的折射率满足下述式(3):
[0053] 0 < I ηΡ-η AI · · · (3)
[0054] 式(3)中,nA表示基质的树脂成分的折射率,η P表示光扩散性微粒的折射率。I η P- nAI优选为0.01~0· 10,进而优选为0.01~0.06,特别优选为0.02~0.06。若I ηΡ-η A 小于0.01,则存在不形成浓度调制区域的情况。若|n「nA|超过0. 10,则有后方散射增大 之虞。
[0055] 上述基质的树脂成分、超微粒子成分及光扩散性微粒优选为其折射率满足下述式 (4):
[0056] 0 < I nP-n AI < I ηΡ-η BI · · · (4)
[0057] 式⑷中,nA及n p如上所述,n B表示超微粒子成分的折射率。|n p-n B|优选为 0. 10~I. 50,进而优选为0.20~0.80。若|ηΡ-η B|小于0. 10,则雾度值成为90%以下的 情形较多,其结果为,于并入至液晶显示设备中的情形时无法使源自光源的光充分地扩散, 而有视角变窄之虞。若|nP-n B|超过1.50,则有后方散射增大之虞。
[0058] 若各成分的折射率为上述(3)及(4)的关系,则可获得维持较高的雾度并且抑制 后方散射的光扩散元件。
[0059] 树脂成分的折射率优选为1. 40~L 60。
[0060] 上述树脂成分的配合量相对于基质100重量份而优选为10重量份~80重量份, 更优选为20重量份~80重量份,进而优选为20重量份~65重量份,特别优选为
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