光扩散元件及光扩散元件的制造方法_3

文档序号:8947353阅读:来源:国知局
45重量 份~65重量份。
[0061] 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)树脂、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。
[0062] A-2-2.超微粒子成分
[0063] 超微粒子成分12如上所述,优选由与上述树脂成分及下述光扩散性微粒不同系 的化合物构成,更优选由无机化合物构成。作为优选的无机化合物,例如可列举金属氧化 物、金属氟化物。作为金属氧化物的具体例,可列举氧化锆(zirconia)(折射率:2. 19)、氧 化铝(折射率:1· 56~2. 62)、氧化钛(折射率:2· 49~2. 74)、氧化硅(折射率:1· 25~ 1. 46)。作为金属氟化物的具体例,可列举氟化镁(折射率:1. 37)、氟化钙(折射率:1. 40~ 1. 43)。这些金属氧化物及金属氟化物由于光的吸收较少,并且具有电离射线固化型树脂或 热塑性树脂等有机化合物难以表现的折射率,因此随着远离与光扩散性微粒的界面而超微 粒子成分的重量浓度相对变高,藉此可使折射率调制为较大。藉由使光扩散性微粒与基质 的折射率差变大,即便为薄膜亦可实现高雾度(较高的光扩散性),且形成浓度调制区域因 而防止后方散射的效果亦较大。特别优选的无机化合物为氧化锆。
[0064] 上述超微粒子成分亦优选满足上述式(3)及(4)。上述超微粒子成分的折射率优 选为1. 40以下或1. 60以上,进而优选为1. 40以下或1. 70~2. 80,特别优选为1. 40以下 或2. 00~2. 80。若折射率超过1. 40或小于1. 60,则光扩散性微粒与基质的折射率差变得 不充分,而有无法获得充分的光扩散性之虞,另外,于将光扩散元件用于采用准直背光正面 扩散系统的液晶显示设备的情形时,有无法使源自准直背光的光充分地扩散而视角变窄之 虞。
[0065] 上述超微粒子成分的平均粒径优选为Inm~100nm,更优选为IOnm~80nm,进而 优选为20nm~70nm。如此,藉由使用平均粒径小于光的波长的超微粒子成分,可于超微粒 子成分与树脂成分之间不产生几何光学反射、折射、散射而获得光学性均匀的基质。其结果 为,可获得光学性均匀的光扩散元件。
[0066] 上述超微粒子成分优选与上述树脂成分的分散性良好。于本说明书中,所谓"分散 性良好",是指涂布将上述树脂成分、超微粒子成分及(视需要的少量的UV引发剂)有机溶 剂混合而获得的涂布液,将溶剂干燥去除而获得的涂膜为透明。
[0067] 优选上述超微粒子成分进行过表面改性。藉由进行表面改性,可使超微粒子成分 于树脂成分中良好地分散,且可良好地形成上述浓度调制区域。作为表面改性手段,只要获 得本发明的效果,则可采用任意适当的手段。代表性情况下,表面改性系藉由如下方式进 行:于超微粒子成分的表面涂布表面改性剂而形成表面改性剂层。作为优选的表面改性剂 的具体例,可列举:硅烷系偶联剂、钛酸酯系偶联剂等偶联剂、脂肪酸系表面活性剂等表面 活性剂。藉由使用此种表面改性剂,可提高树脂成分与超微粒子成分的润湿性,使树脂成分 与超微粒子成分的界面稳定化,使超微粒子成分于树脂成分中良好地分散,且良好地形成 浓度调制区域。
[0068] 上述涂布液中的上述超微粒子成分的配合量相对于所形成的基质100重量份而 优选为10重量份~70重量份,更优选为30重量份~60重量份。
[0069] A-3.光扩散性微粒
[0070] 另外,光扩散性微粒20只要获得本发明的效果,亦可由任意适当的材料构成。优 选如上所述光扩散性微粒20由与上述基质的树脂成分同系的化合物构成。例如,于构成基 质的树脂成分的电离射线固化型树脂为丙烯酸酯系树脂的情形时,光扩散性微粒亦优选由 丙烯酸酯系树脂构成。更具体而言,于构成基质的树脂成分的丙烯酸酯系树脂的单体成分 例如为如上所述的PETA、NPGDA、DPHA、DPPA和/或TMPTA的情形时,构成光扩散性微粒的 丙烯酸酯系树脂优选为聚甲基丙烯酸甲酯(PMM)、聚丙烯酸甲酯(PM)及他们的共聚物、 以及他们的交联物。作为与PMM及PM的共聚成分,可列举聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯(PS)、 三聚氰胺树脂。光扩散性微粒特别优选由PMM构成。其原因在于:与基质的树脂成分及超 微粒子成分的折射率或热力学特性的关系较适当。进而,光扩散性微粒优选具有交联结构 (立体网状结构)。藉由调整交联结构的疏密(交联度),可于光扩散性微粒表面控制构成 微粒的聚合物分子的自由度,因此可控制超微粒子成分的分散状态,结果可形成具有所需 的折射率梯度的浓度调制区域。
[0071] 优选上述树脂成分的一部分渗透至光扩散性微粒中,于光扩散元件中在光扩散性 微粒中包含树脂成分。若树脂成分渗透至光扩散性微粒中,则可于光扩散性微粒的表面附 近的内部形成浓度调制区域,可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的光 扩散元件。另外,可获得平均粒径较大的光扩散性微粒。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,更优选为95 %~ 100%。若为上述范围,则可良好地形成浓度调制区域,另外,可于无损平滑性的情况下使光 扩散性微粒大粒径化,因此可获得具有较强的扩散性且抑制后方散射的光扩散元件。于本 发明中,例如于制造光扩散元件时,利用有机溶剂使光扩散性微粒充分地溶胀后,使基质中 的树脂成分聚合,藉此可使树脂成分充分地渗透至光扩散性微粒中。渗透范围可藉由调整 树脂成分及光扩散性微粒的材料、光扩散性微粒的交联密度、制造时所使用的有机溶剂的 种类、制造时的静置时间、静置温度等而进行控制。
[0072] 上述光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径优选为1. 5 μπι~10 μπι,更优选为 1. 5 μπι~8 μπι,进而优选为2. 0 μπι~5. 0 μπι。若为上述范围,则可获得为薄膜并且具有较 强的扩散性且平滑性优异的光扩散元件。具有如上所述的平均粒径的光扩散性微粒例如可 藉由如下方式获得: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 粒充分地溶胀后,使基质中的树脂成分聚合。于本说明书中,所谓"光扩散元件中的光扩散 性微粒的平均粒径",于光扩散性微粒溶胀的情形时,是指溶胀后的光扩散性微粒、即粒径 较添加时增大的光扩散性微粒的平均粒径。光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径优选 为光扩散元件的厚度的1/2以下(例如1/2~1/20)。若为相对于光扩散元件的厚度而具 有上述比率的平均粒径,则可使光扩散性微粒于光扩散元件的厚度方向上多个排列,因此 可于入射光通过光扩散元件时使该光多重地扩散,其结果为,可获得充分的光扩散性。
[0073] 上述光扩散元件中的光扩散性微粒的重量平均粒径分布的标准偏差优选为 I. 0 μπι以下,更优选为0. 5 μπι以下,特别优选为0. 1 μπι以下。另外,上述光扩散元件中 的扩散性微粒子优选为单分散状态,例如重量平均粒径分布的变动系数((粒径的标准偏 差)X KKV (平均粒径))优选为20%以下,更优选为15%以下。若混合有大量相对于重量 平均粒径而粒径较小的光扩散性微粒,则存在扩散性过度增大而无法良好地抑制后方散射 的情形。若混合有大量相对于重量平均粒径而粒径较大的光扩散性微粒,则存在无法于光 扩散元件的厚度方向上多个排列而无法获得多重扩散的情形,其结果为,存在光扩散性变 得不充分的情形。
[0074] 作为上述光扩散性微粒的形状,可根据目的而采用任意适当的形状。作为具体例, 可列举圆球状、鳞片状、板状、椭球状、不定形。大多情况下可使用圆球状微粒作为上述光扩 散性微粒。
[0075] 上述光扩散性微粒亦优选满足上述式(3)及(4)。上述光扩散性微粒的折射率优 选为L 30~L 70,更优选为L 40~L 60。
[0076] Α-4.光扩散元件的制造方法
[0077] 本发明的一实施方式的光扩散元件的制造方法包括:将使基质的树脂成分的前体 (单体)、超微粒子成分及光扩散性微粒溶解或分散于有机溶剂中而成的涂布液涂布于基 材的步骤(记作步骤Α);使涂布于该基材的涂布液干燥的步骤(记作步骤Β);以及使上述 前体聚合的步骤(记作步骤C)。
[0078] 优选于步骤A中使有机溶剂渗透至光扩散性微粒中,利用有机溶剂使光扩散性微 粒溶胀。充分地包含有机溶剂且溶胀的光扩散性微粒于涂布液中具有流动性,且于干燥步 骤(步骤Β)中可追随于涂布液面的变化。可认为,其结果可防止本发明中的光扩散性微粒 自涂膜突出的情况并可获得平滑性优异的光扩散元件。另一方面,于不使有机溶剂充分地 渗透至光扩散性微粒的情况下制造的现有的光扩散元件中,光扩散性微粒于涂布液中的流 动性较低。于将包含上述光扩散性微粒的涂布液供给至干燥步骤的情形时,光扩散性微粒 无法追随于涂布液面的变化。其结果为,光扩散性微粒自涂膜突出,并于光扩散元件的表面 产生凹凸。
[0079] 另外,藉由如上所述般使光扩散性微粒溶胀而使树脂成分的前体易于渗透至光扩 散性微粒内部。树脂成分的前体的渗透例如于步骤A中开始,于步骤B中采用加热干燥的情 形时进而得到促进。藉由树脂成分的前体的渗透,光扩散性微粒进而溶胀,平均粒径进而增 大。若光扩散性微粒的平均粒径较大,则可以较少的光扩散性微粒数表现较强的光扩散性。 所包含的光扩散性微粒的数较少的光扩散元件可抑制后方散射。于本发明中,存在于光扩 散性微粒的周围的树脂成分的前体渗透至光扩散性微粒中,故而树脂成分的前体不会渗透 至涂布于基材的涂布液中光扩散性微粒与涂布液面大致接触的部分。其结果为,可防止光 扩散性微粒自涂膜突出并增大,不会损害平滑性,可存在平均粒径较大的光扩散性微粒。
[0080] 另外,若树脂成分的前体渗透至光扩散性微粒内部,则可于光扩散性微粒的表面 附近的内部形成浓度调制区域,可获得雾度值较高、具有较强的扩散性且抑制后方散射的 光扩散元件。
[0081] 作为使上述光扩散性微粒溶胀之方法,例如可列举:使用溶解性参数(SP值)与光 扩散性微粒的SP值具有特定的差(例如0. 2~0. 8)的有机溶剂作为有机溶剂的方法(方 法1);于步骤A中,预先在有机溶剂中混合光扩散性微粒而使光扩散性微粒溶胀后,将树脂 成分的前体及超微粒子成分添加于该有机溶剂中而制备涂布液的方法(方法2)等。这些 方法可组合使用。
[0082] 上述光扩散性微粒的溶胀度优选为105 %~200 %,更优选为110 %~200 %,进而 优选为115%~200%,特别优选为140%~200%。再者,于本说明书中,所谓"溶胀度",是 指溶胀状态的粒子的平均粒径(光扩散元件中的光扩散性微粒的平均粒径)相对于溶胀前 的粒子的平均粒径的比率。步骤A中的上述光扩散性微粒的有机溶剂含有比率优选为80 % 以上,更优选为85%以上,进而优选为90%~100%。于本说明书中,所谓"光扩散性微粒 的有机溶剂含有比率",是指相对于光扩散性微粒中有机溶剂的含有成
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