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CN103109214A - 光扩散膜、带光扩散膜的偏振板、液晶显示装置及照明器具 - Google Patents

光扩散膜、带光扩散膜的偏振板、液晶显示装置及照明器具 Download PDF

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CN103109214A
CN103109214A CN2011800445546A CN201180044554A CN103109214A CN 103109214 A CN103109214 A CN 103109214A CN 2011800445546 A CN2011800445546 A CN 2011800445546A CN 201180044554 A CN201180044554 A CN 201180044554A CN 103109214 A CN103109214 A CN 103109214A
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武本博之
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Abstract

本发明提供一种具有较强的光扩散性且抑制后向散射、并且生产性优异的非常薄的光扩散膜。本发明的光扩散膜具有：第1区域，其具有第1折射率；折射率调制区域，其包围第1区域且实质上为球壳状；以及第2区域，其位于折射率调制区域的与第1区域相反侧且具有第2折射率；并且，光扩散半值角为30°以上，厚度为4μm～25μm，且满足下述式(1)及(2)：y≤0.011×(30≤×≤60)…(1)y≤0.0275×-0.99(60＜×)…(2)在这里，x表示光扩散半值角(°)，y表示后向散射率(％)，式(1)及(2)表示光扩散半值角的数值与后向散射率的数值的关系。

Description

光扩散膜、带光扩散膜的偏振板、液晶显示装置及照明器具
技术领域
本发明涉及一种光扩散膜、带光扩散膜的偏振板、液晶显示装置及照明器具。
背景技术
光扩散元件具有代表性的是包含树脂基质及分散在该基质中的微粒的片状光学元件，通过微粒与基质的折射率差来表现光扩散性(例如参照专利文献1)。光扩散元件广泛用于照明罩、投影电视的屏幕、面发光装置(例如，液晶显示装置)等。在光扩散元件的任一用途中，均要求高画质或高照明质量的实现、光的利用效率的提高、以及工业上优异的制造效率的特性。为使光扩散元件实现高画质或高照明质量，必须具有充分的光扩散性。然而，若为增强光扩散性而增大微粒与基质的折射率差，则会导致后向散射增大。因此，在基质中单纯地分散有微粒的以往的光扩散元件中，难以实现高画质或高照明质量。进而，以往的光扩散元件中的上述后向散射的增大会使光利用效率减少，因此也不容于所谓降低环境负荷的近年来的世界潮流。迄今为止，为改善光扩散元件的特性，提出有各种技术(例如，分散有折射率从微粒的中心部朝向外侧连续变化的所谓GRIN(gradient index，梯度指数)微粒的光扩散元件)(例如参照专利文献2～8)，但任一技术中，均无法获得同时满足充分的光扩散性与较低的后向散射的光扩散元件。
如上所述，充分的光扩散性与较低的后向散射的兼顾成为光扩散元件长期以来未得以解决的问题，业界强烈期望确立以工业上优异的制造效率获得同时满足该2种特性的光扩散元件的技术。
[以往技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第3071538号
[专利文献2]日本专利特开平6-347617号公报
[专利文献3]日本专利特开2003-262710号公报
[专利文献4]日本专利特开2002-212245号公报
[专利文献5]日本专利特开2002-214408号公报
[专利文献6]日本专利特开2002-328207号公报
[专利文献7]日本专利特开2010-077243号公报
[专利文献8]日本专利特开2010-107616号公报
发明内容
本发明正是为了解决上述以往的课题而完成的发明，其目的在于，提供一种具有较强的光扩散性且后向散射受到抑制、且生产性优异的非常薄的光扩散膜。
[解决问题的技术手段]
本发明的一个实施方式的光扩散膜具有：第1区域，其具有第1折射率；折射率调制区域，其包围该第1区域且实质上为球壳状；以及第2区域，其位于该折射率调制区域的与该第1区域相反侧且具有第2折射率；并且，光扩散半值角为30°以上，厚度为4μm～25μm，且满足下述式(1)及(2)：
y≤0.011×(30≤×≤60)…(1)
y≤0.0275×-0.99(60＜×)…(2)
在这里，×表示光扩散半值角(°)，y表示后向散射率(％)，式(1)及(2)表示光扩散半值角的数值与后向散射率的数值的关系。
在优选的实施方式中，上述折射率调制区域是通过由上述第1区域及上述第2区域形成的呈微细凹凸状且为球壳状的边界所构成。
本发明的其他实施方式的光扩散膜，具有基质及分散在该基质中的光扩散性微粒，光扩散半值角为30°以上，厚度为4μm～25μm，且满足下述式(1)及(2)：
y≤0.011×(30≤×≤60)…(1)
y≤0.0275×--0.99(60＜×)…(2)
在这里，x表示光扩散半值角(°)，y表示后向散射率(％)，式(1)及(2)表示光扩散半值角的数值与后向散射率的数值的关系。
在优选的实施方式中，上述光扩散膜的面内亮度的标准偏差σ为0.8以下。
在优选的实施方式中，上述光扩散膜在上述基质与上述光扩散性微粒的界面或其附近，形成有折射率实质上连续变化的折射率调制区域。
在优选的实施方式中，上述基质包含树脂成分及超微粒成分，上述折射率调制区域是基于上述基质中的上述超微粒成分的分散浓度的实质性梯度形成。
根据本发明的其他方面，提供一种带光扩散膜的偏振板。该带光扩散膜的偏振板具有上述光扩散膜及偏振片。
根据本发明的进而其他方面，提供一种液晶显示装置。该液晶显示装置具有液晶单元及上述光扩散膜。
根据本发明的进而其他方面，提供一种照明器具。该照明器具具有光源及上述光扩散膜。
[发明的效果]
根据本发明，可实现具有较强的光扩散性且后向散射受到抑制的非常薄的光扩散膜。具体而言，可实现光扩散半值角为30°以上、光扩散半值角与后向散射率具有特定关系且厚度为4μm～25μm的光扩散膜。以往，尽管业界期望强扩散且低后向散射的光扩散元件，但还未实现充分满足这样的特性的光扩散元件。如此，本发明可以以简单且工业上优异的制造效率而且以非常薄的膜形态获得强扩散且低后向散射的光扩散元件，解决业界长期未能解决的问题。
附图说明
图1A是说明本发明的优选实施方式的光扩散膜中光扩散半值角与后向散射率的关系的曲线图。
图1B是本发明的优选实施方式的光扩散膜的概略剖面图。
图1C是将图1B的光扩散膜的光扩散微粒附近放大进行说明的模式图。
图2A是用于说明本发明的优选实施方式的光扩散膜中光扩散性微粒附近的超微粒成分的分散状态的TEM图像。
图2B是根据从1个方向观察的图2A的TEM图像形成的三维再构建像。
图2C是根据从其他方向观察的图2A的TEM图像形成的三维再构建像。
图2D是将图2B的三维再构建像进行2值化而成的图，且是用于说明基质与光扩散性微粒的界面附近的超微粒成分的分散浓度(存在比率)的算出方法的图。
图2E是用于说明根据图2B及图2C的三维再构建像求出微细凹凸状的边界的凹凸的平均间距及凹凸平均高度的方法的三维再构建像。
图3是表示本发明的优选实施方式的光扩散膜中的距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系的曲线图。
图4是用于说明本发明的光扩散膜中的从光扩散性微粒中心部至基质为止的折射率变化的概念图。
图5A是用于说明构成折射率调制区域的形成于光扩散性微粒的表面附近的微细凹凸状的边界的模式图。
图5B是用于说明图5A的微细凹凸状的边界的详细情况的模式图。
图6(a)是用于说明基质的平均折射率nM＞光扩散性微粒的折射率nP时的后向散射产生机理的概念图，(b)是用于说明nM＜nP时的后向散射产生机理的概念图。
图7是本发明的其他实施方式的光扩散膜的概略剖面图。
图8是本发明的优选实施方式的带光扩散膜的偏振板的概略剖面图。
图9是说明本发明的带光扩散膜的偏振板的制造方法的一例的模式图。
图10是用于说明算出光扩散半值角的方法的模式图。
图11是实施例1的光扩散膜的光扩散性微粒附近的TEM图像。
图12是比较例1的光扩散膜的光扩散性微粒附近的TEM图像。
图13是表示实施例及比较例的光扩散膜的光扩散半值角与后向散射率的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，一面参照附图一面对本发明的优选实施方式进行说明，但本发明并不限于这些具体实施方式。
A.光扩散膜
A-1.整体构成
本发明的光扩散膜具有：具有第1折射率的第1区域及具有第2折射率的第2区域。本发明的光扩散膜通过第1区域与第2区域的折射率差来表现光扩散功能。在本发明中，第1区域由实质上为球壳状的折射率调制区域包围，第2区域以位于折射率调制区域的与第1区域相反侧的方式构成。因此，在本发明的光扩散膜中，外观上成为由折射率调制区域包围的第1区域分散在第2区域中的状态。在折射率调制区域中，折射率实质上连续变化。在本说明书中，所谓“折射率实质上连续变化”是指折射率调制区域中折射率实质上连续变化即可。因此，例如第1区域与折射率调制区域的界面、及/或折射率调制区域与第2区域的界面上，即便存在规定范围内(例如，折射率差为0.05以下)的折射率间隙(refractive index gap)，该间隙也可以被允许。
本发明的光扩散膜，光扩散半值角为30°以上，厚度为4μm～25μm，且满足下述式(1)及(2)：
y≤0.011×(30≤×≤60)…(1)
y≤0.0275×-0.99(60＜×)…(2)
在这里，x表示光扩散半值角(°)，y表示后向散射率(％)，式(1)及(2)表示光扩散半值角的数值与后向散射率的数值的关系。即，在本发明中，光扩散半值角与后向散射率满足如进入图1A的直线(1)及(2)的下部区域之类的关系。实际可获得这样的强扩散且低后向散射而且非常薄的光扩散膜的情况是本发明的成果之一。光扩散半值角x与后向散射率y的关系优选满足下述式(1a)及(2a)。式(1)、(1a)、(2)及(2a)规定相对于光扩散半值角x的后向散射率y的优选上限。
y≤0.011×-0.11(30≤×≤60)…(1a)
y≤0.0275×-1.10(60＜×)…(2a)
另一方面，相对于光扩散半值角x的后向散射率y的优选下限是根据下述式(1b)及(2b)加以规定，进而优选下限是根据下述式(1c)及(2c)加以规定。
y≥0.011×-0.56(30≤×≤60)…(1b)
y≥0.0275×-1.55(60＜×)…(2b)
y≥0.011×-0.46(30≤×≤60)…(1c)
y≥0.0275×-1.45(60＜×)…(2c)
进而，如上所述，光扩散半值角为30°以上，优选为30°～130°(单侧15°～65°)，从用于显示装置的部件的观点出发，更优选为40°～90°(单侧20°～45°)。光扩散半值角达到30°以上，方可表现后向散射率的降低及面内亮度的均匀性(后述)的效果。例如，若光扩散半值角为5°左右，则有时后向散射率变得非常小，但光扩散性极不充分的情形较多。后向散射率可成为可满足上述式(1)及(2)的任意合适的值。后向散射率优选为0.70％以下，优选为0.50％以下，更优选为0.30％以下。后向散射率的下限例如为0.02％。进而，可利用能通过上述式(1)及(2)得以实现的关系使得所谓强扩散且低后向散射的以往无法兼顾的特性得以最佳化的情况是本发明的另一成果。例如，在光扩散半值角为35°、后向散射率为0.48％的情形时，形式上可称作“强扩散且低后向散射”，但此种光扩散半值角及后向散射率偏离图1A的区域。若将此种特性的光扩散元件用于例如液晶显示装置，则有时在明处的黑显示发白。换言之，根据本发明，根据如图1A所示的关系使得光扩散半值角与后向散射率得以最佳化，由此可获得不是简单的文字上及数字上的强扩散且低后向散射，而是实际安装时可表现出非常优异的显示特性的光扩散膜。
上述光扩散膜在浊度较高的情形时充分发挥其效果。光扩散膜的浊度优选为90％～99.9％，更优选为92％～99.9％，进而优选为95％～99.9％，特别优选为97％～99.9％。根据本发明，可获得尽管厚度非常薄、但除光扩散半值角以外浊度值也高的光扩散膜。需要说明的是，所谓浊度表示光的扩散强度，即入射光的扩散程度，另一方面，所谓上述光扩散半值角，表示扩散光的品质(quality)，即所扩散的光的角度范围。
上述光扩散膜的厚度优选为4μm～20μm，更优选为4μm～15μm，进而优选为4μm～11μm。如上所述，根据本发明，可获得尽管厚度如此非常薄但具有非常高的扩散性(例如光扩散半值角)的光扩散膜。若为这样的较薄的厚度，则即便弯曲也不会破裂，故而可以以卷筒状进行保管。此外，如后所述，本发明的光扩散膜可通过涂敷来形成，因此例如可利用所谓卷对卷连续进行光扩散膜的制造及向偏振板的贴合。因此，本发明的光扩散膜，光扩散膜本身的生产性格外优异于以往的光扩散元件，且与如偏振板那样的其他光学部件的贴合的制造效率也极高。需要说明的是，所谓卷对卷是指将长条状膜彼此一面由辊搬送，一面对齐其长度方向连续贴合的方法。
上述光扩散膜的面内亮度的标准偏差σ优选为0.8以下，更优选为0.7以下，进而优选为0.6以下，特别优选为0.1～0.5。面内亮度的标准偏差成为外观不均的指标。根据本发明，可获得尽管非常薄但外观不均较小的光扩散膜。面内亮度的标准偏差，例如可通过如下方式获得，即，形成光扩散膜层叠体(基材膜+光扩散膜)及以夹持该光扩散膜层叠体的方式以交叉尼科尔的状态配置的2张偏振板的层叠体，测定使白色光从该层叠体的一方的面透过时的亮度，通过任意适当的图像处理进行数值化。
上述第1区域、第2区域及折射率调制区域，可通过任意适当的方法而形成。例如可列举如下所述的方法：(1)将折射率从微粒的中心部朝向外侧连续变化的所谓GRIN微粒等折射率倾斜微粒分散在树脂中，而将折射率倾斜部分用作折射率调制区域；(2)基质中使用树脂成分与超微粒成分，基于超微粒成分的分散浓度的实质性梯度而在基质与光扩散性微粒的界面或其附近形成折射率调制区域；(3)通过第1区域及第2区域形成呈微细凹凸状且为球壳状的边界，通过该边界构成折射率调制区域。以下，关于可实现如上所述的特性的光扩散膜的具体构成，以基质中使用树脂成分与超微粒成分的实施方式为主进行说明，关于使用折射率倾斜微粒的实施方式，仅对其特征部分进行简单说明。关于形成呈微细凹凸状且为球壳状的边界的实施方式，作为基质中使用树脂成分与超微粒成分的实施方式的一例进行说明。
在一个实施方式中，本发明的光扩散膜具有基质及分散在该基质中的光扩散性微粒，通过基质与光扩散性微粒的折射率差来表现光扩散功能。在本实施方式中，光扩散性微粒对应于上述第1区域，基质对应于上述第2区域。图1B是本实施方式的光扩散膜的概略剖面图。优选如图1B所示在基质10与光扩散性微粒20的界面附近形成有折射率调制区域30。因此，基质具有：与光扩散性微粒的界面附近的折射率调制区域、及该折射率调制区域的外侧(远离光扩散性微粒的一侧)的折射率恒定区域。优选基质中的除折射率调制区域以外的部分实质上为折射率恒定区域。基质优选包含树脂成分及超微粒成分。图1B的光扩散膜100具有：包含树脂成分11及超微粒成分12的基质10、以及分散在基质10中的光扩散性微粒20。优选折射率调制区域30基于基质10中的超微粒成分12的分散浓度的实质性梯度形成。具体而言，如图1C所示，在折射率调制区域30中，随着远离光扩散性微粒20，超微粒成分12的分散浓度(具有代表性的是由重量浓度加以规定)提高(树脂成分11的重量浓度必然降低)。换言之，在折射率调制区域30中的最接近光扩散性微粒20的区域，超微粒成分12以相对低浓度分散，随着远离光扩散性微粒20，超微粒成分12的浓度增大。对这样的分散浓度的梯度，使用透过型电子显微镜(TEM)图像进行说明。图2A是表示光扩散性微粒附近的超微粒成分的分散状态的二维TEM图像，图2B及图2C分别是根据从不同方向观察的图2A的TEM图像形成的三维再构建像，图2D是将图2B的三维再构建像进行2值化而成的图。图3是表示根据图2A～图2C的TEM图像算出的距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系的曲线图。图3的曲线图是将图2D的基质与光扩散性微粒的界面附近部分分为5个解析区域，对5个解析区域分别进行图像处理，算出各个解析区域中的距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系，并对其进行平均，制成曲线图。如图2A～图2C所示，在折射率调制区域中，随着远离基质10的折射率恒定区域，超微粒成分12的分散浓度(具有代表性的是由重量浓度加以规定)相对降低且各个超微粒接近光扩散性微粒的程度不同。优选如图3所示，关于超微粒成分的分散浓度，其浓度变化的梯度在接近光扩散性微粒20的一侧较小而在接近折射率恒定区域的一侧较大，一面从光扩散性微粒侧向折射率恒定区域侧形成实质性梯度一面产生变化。换言之，关于超微粒成分12的分散浓度，其浓度变化的梯度会随着远离光扩散性微粒而变大。根据本实施方式，可利用超微粒成分12的分散浓度的实质性梯度而在基质10与光扩散性微粒20的界面附近形成折射率调制区域30，因此可以以简单的步骤且以低成本制造光扩散膜。进而，利用超微粒成分的分散浓度的实质性梯度而形成折射率调制区域，由此可使折射率在折射率调制区域30与折射率恒定区域的边界平稳地变化。进而，通过使用折射率与树脂成分及光扩散性微粒有较大不同的超微粒成分，可增大光扩散性微粒与基质(实质上为折射率恒定区域)的折射率差，且使折射率调制区域的折射率梯度陡峭。其结果，可获得具有较强的光扩散性且后向散射受到抑制的非常薄的光扩散膜。
上述折射率调制区域(实质上如上所述的超微粒成分的分散浓度的实质性梯度)，可通过适当地选择基质的树脂成分及超微粒成分以及光扩散性微粒的构成材料、以及化学特性及热力学特性而形成。例如，由同系材料(例如有机化合物彼此)构成树脂成分及光扩散性微粒，由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)构成超微粒成分，由此可良好地形成折射率调制区域。进而优选例如由同系材料中相溶性也较高的材料彼此构成树脂成分及光扩散性微粒。折射率调制区域的厚度及折射率梯度是可通过调整基质的树脂成分及超微粒成分以及光扩散性微粒的化学特性及热力学特性来控制。需要说明的是，在本说明书中，所谓“同系”是指化学结构或特性同等或类似，所谓“不同系”是指除外同系。是否同系可根据基准的选择方法而不同。例如，在以有机或无机为基准的情形时，有机化合物彼此是同系化合物，有机化合物与无机化合物是不同系的化合物。在以聚合物的重复单元为基准的情形时，例如丙烯酸系聚合物与环氧系聚合物尽管彼此是有机化合物，但仍为不同系的化合物，以周期表为基准的情形时，碱金属与过渡金属尽管彼此是无机元素，但仍为不同系的元素。
更具体而言，如上所述的超微粒成分的分散浓度的实质性梯度是可通过以下(1)～(2)或它们的适当组合而实现：(1)调整基质中的超微粒成分的分散浓度。例如，通过提高超微粒成分的分散浓度，使得超微粒成分彼此的电性排斥增加，结果直至光扩散微粒附近都有超微粒成分存在，故而可在折射率调制区域中形成陡峭的折射率梯度(折射率调制区域的厚度减小)。(2)调整光扩散性微粒的交联度。例如，在交联度低的光扩散性微粒中，由于微粒表面的构成聚合物分子的自由度提高，因此超微粒成分难以靠近。其结果，可在折射率调制区域中形成平缓的折射率梯度(折射率调制区域的厚度增加)。优选通过适当地组合上述(1)与(2)，而可实现如上所述的超微粒成分的分散浓度的实质性梯度。例如，使用氧化锆的超微粒成分与PMMA(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)的光扩散性微粒，将该超微粒成分的分散浓度相对于基质100重量份设定为30重量份～70重量份，且使用相对于后述树脂成分前体的溶胀度(swellingdegree)为100％～200％的光扩散性微粒，由此可实现如下的分散浓度梯度：基质10中的超微粒成分12的分散浓度在接近光扩散性微粒20的一侧较小且在接近折射率恒定区域的一侧较大，并一面从光扩散微粒侧向折射率恒定区域侧形成实质性梯度一面产生变化。进而，可形成厚度因光扩散性微粒表面的位置而不同(例如，如金米糖的轮廓形状之类的)的折射率调制区域。在这里，所谓“溶胀度”是指溶胀状态的粒子的平均粒径相对于溶胀前的粒子的平均粒径的比率。
上述折射率调制区域30的平均厚度L优选为10nm～500nm，更优选为12nm～400nm，进而优选为15nm～300nm。根据本实施方式，折射率调制区域的厚度非常小，但可增大光扩散性微粒与基质的折射率差(使折射率梯度变陡峭)，且可在该折射率调制区域中使折射率连续变化。折射率调制区域30的厚度也可恒定(即，折射率调制区域也可在光扩散性微粒的周围成同心球状扩展)，厚度也可因光扩散性微粒表面的位置而不同(例如，也可如金平糖的轮廓形状那样)。优选折射率调制区域30的厚度因光扩散性微粒表面的位置而不同。若为这样的构成，则折射率调制区域30中可使折射率更连续变化。上述平均厚度L是折射率调制区域30的厚度因光扩散性微粒表面的位置而不同时的平均厚度，在厚度恒定的情形时，指该厚度。
优选在折射率调制区域30中，折射率可实质上连续变化。进而优选除此以外上述折射率调制区域的最外部的折射率与上述折射率恒定区域的折射率实质上相同。换言之，在本实施方式的光扩散膜中，折射率从折射率调制区域向折射率恒定区域连续变化，优选折射率从光扩散性微粒向折射率恒定区域连续变化(图4)。进而优选该折射率变化如图4所示般平稳。即，在折射率调制区域30与折射率恒定区域的边界，以能在折射率变化曲线上引出切线的形状产生变化。优选在折射率调制区域中，折射率变化的梯度会随着远离上述光扩散性微粒而变大。根据本实施方式，适当地选择光扩散性微粒、基质的树脂成分及超微粒成分，由此可实现实质上连续的折射率变化。如上所述实现陡峭且这样的实质上连续的折射率变化的情况是本发明的特征之一。其结果，即便增大基质10(实质上为折射率恒定区域)与光扩散性微粒20的折射率差，也可抑制基质10与光扩散性微粒20的界面的反射，故而可抑制后向散射。进而，在折射率恒定区域中，折射率与光扩散性微粒20有较大不同的超微粒成分12的重量浓度相对升高，因此可增大基质10(实质上为折射率恒定区域)与光扩散性微粒20的折射率差。其结果，即便是薄膜，也可实现较大的光扩散半值角(较强的扩散性)。因此，根据本实施方式的光扩散膜，可增大折射率差而实现高浊度，且可显著抑制后向散射。另一方面，根据未形成折射率调制区域的以往的光扩散元件，若想要通过增大折射率差而赋予较强的扩散性(例如，较大的光扩散半值角)，则无法消除界面上的折射率的间隙。其结果，会导致光扩散性微粒与基质的界面上的反射所引起的后向散射增大的情形较多。根据本发明，在光扩散性微粒的表面附近形成折射率调制区域，由此解决上述以往技术的问题，可获得具有较强的扩散性且后向散射受到抑制的非常薄的光扩散膜。
在一个实施方式中，在基质10与光扩散性微粒20的界面附近，基质10中的分散有上述超微粒成分12的区域与未分散有上述超微粒成分12的区域形成微细凹凸状的边界，在基质与光扩散性微粒的界面附近，形成超微粒成分的分散浓度的实质性梯度。通过该微细凹凸状的边界形成有上述折射率调制区域。需要说明的是，在该实施方式中，也如上所述，光扩散性微粒对应于上述第1区域，基质对应于上述第2区域。进而，该微细凹凸状的边界形成于基质与光扩散性微粒的界面或其附近，因此实质上成为球壳状。将用于说明该微细凹凸状的边界的模式图示于图5A及图5B。如图5A及图5B所示，上述微细凹凸状的边界优选凹凸的间距、凹部的深度或凸部的高度、以及凹部及凸部的形状分别不均匀。将这样的微细凹凸状的边界25形成于基质与光扩散性微粒的界面附近，由此可良好地形成折射率调制区域30。上述微细凹凸状的边界的凹凸的平均高度优选为10nm～500nm，进而优选为10nm～60nm。上述微细凹凸状的边界的凹凸的平均间距优选为100nm以下，更优选为50nm以下，进而优选为30nm以下。平均间距的下限优选为5nm，更优选为10nm。若为这样的平均间距及平均高度，则可使折射率遍及整个折射率调制区域连续变化。其结果，可获得具有较强的光扩散性且后向散射受到抑制的非常薄的光扩散膜。在这里，所谓平均间距是指规定范围内相邻的凸部彼此的顶点与顶点的水平距离的统计平均，所谓平均高度是指规定范围内的凸部的高度(从谷底至顶点为止的垂直距离)的统计平均。平均间距及凹凸的平均高度如图2E所示，从图2B及图2C所示的三维再构建像提取出光扩散性微粒与基质的界面(实界面)，对该实界面进行基于近似曲面的拟合，可根据实界面中从近似曲面突出30nm以上的凸部间的距离及凸部的平均高度而算出。例如，如图5B所示，如上所述的微细凹凸状的边界具有从光扩散性微粒朝向基质呈锥状及/或针状的微细的许多突起(需要说明的是，微细凹凸状的边界在从基质侧观察时也相同，具有朝向光扩散性微粒呈锥状及/或针状的微细的许多突起)。通过形成这样的微细凹凸状的边界，可获得反射率较低的光扩散膜。需要说明的是，折射率调制区域的折射率调制功能可因微细凹凸状的边界整体的形状而表现，但进而微观观察的情形时，在边界中的上述许多突起的各个突起内，超微粒成分的分散浓度也可形成实质性梯度。
在本实施方式的光扩散膜中，优选基质的平均折射率nM大于光扩散性微粒的折射率nP(nM＞nP)。如在图6(a)及图6(b)中加以比较所示，在nM＞nP的情形时，与nM＜nP的情形相比，即便折射率调制区域的折射率梯度陡峭，也可更良好地抑制后向散射。Δn(＝nM-nP)优选为0.08以上，进而优选为0.10以上。Δn的上限优选为0.2。
上述光扩散膜也可单独提供，也可贴合于任意适当的基材或偏振板而作为复合部件提供。另外，也可在光扩散膜上层叠有防反射层。
A-2.基质
如上所述，基质10优选包含树脂成分11及超微粒成分12。如上所述以及如图1B及图1C所示，超微粒成分12以在基质10与光扩散性微粒20的界面附近形成折射率调制区域30的方式，分散在树脂成分11中。
A-2-1.树脂成分
树脂成分11，只要获得本发明的效果，则可由任意适当的材料构成。优选如上所述树脂成分11由与光扩散性微粒同系的化合物且与超微粒成分不同系的化合物构成。由此，可在基质与光扩散性微粒的界面附近(光扩散性微粒的表面附近)良好地形成折射率调制区域。进而优选树脂成分11由与光扩散性微粒同系的化合物中相溶性也较高的化合物构成。由此，可形成具有所需的折射率梯度的折射率调制区域。
上述树脂成分优选由有机化合物构成，更优选由电离性射线固化型树脂构成。电离性射线固化型树脂由于涂膜的硬度优异，故而容易弥补作为后述超微粒成分的弱点的机械强度。作为电离性射线，例如可列举紫外线、可见光、红外线、电子射线。优选紫外线，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，例如可列举丙烯酸酯树脂(环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酯、醚丙烯酸酯)等由自由基聚合型单体或寡聚物形成的树脂。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(TMPTA：分子量296)。前体中也可根据需要添加引发剂。作为引发剂，例如可列举UV自由基产生剂(日本BASF公司制造的Irgacure 907、Irgacure 127、Irgacure 192等)、过氧化苯甲酰。上述树脂成分，除了上述电离性射线固化型树脂以外，也可包含其他树脂成分。其他树脂成分可为电离性射线固化型树脂，也可为热固性树脂，还可为热塑性树脂。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、聚氨酯系树脂。在使用其他树脂成分的情形时，其种类或配合量被调整成良好地形成上述折射率调制区域。
上述树脂成分具有代表性的是满足下述式(3)：
|nP-nA|＜|nP-nB|…(3)
式(3)中，nA表示基质的树脂成分的折射率，nB表示基质的超微粒成分的折射率，nP表示光扩散性微粒的折射率。进而，树脂成分也可满足下述式(4)：
|nP-nA|＜|nA-nB|…(4)
树脂成分的折射率优选为1.40～1.60。
上述树脂成分的配合量是相对于基质100重量份，优选为10重量份～80重量份，更优选为20重量份～65重量份。
A-2-2.超微粒成分
如上所述，超微粒成分12优选由与上述树脂成分及后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，而且具有电离性射线固化型树脂或热塑性树脂等有机化合物中难以表现的折射率，因此随着远离与光扩散性微粒的界面，超微粒成分的重量浓度会相对提高，由此可使折射率大幅调制。通过增大光扩散性微粒与基质的折射率差，即便是薄膜，也可实现强扩散，且由于形成有折射率调制区域而防止后向散射的效果也较大。无机化合物特别优选为氧化锆。
上述超微粒成分又可满足上述式(3)及(4)。超微粒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或低于1.60，则光扩散性微粒与基质的折射率差不充分，将光扩散膜用于采用准直背光前扩散系统的液晶显示装置的情形时，有无法使来自准直背光的光充分地扩散而视角变窄的可能。
上述超微粒成分的平均一次粒径优选小于折射率调制区域的平均厚度L。更具体而言，平均一次粒径相对于平均厚度L优选为1/50～1/2，更优选为1/25～1/3。若平均一次粒径相对于平均厚度L超过1/2，则有时折射率调制区域中的折射率变化实质上不连续。在低于1/50的情形时，有时折射率调制区域的形成较困难。上述平均一次粒径优选为1nm～100nm，更优选为1nm～50nm。超微粒成分也可进行二次凝聚，此时的平均粒径(凝聚体的平均粒径)优选为10nm～100nm，更优选为10nm～80nm。如此，通过使用平均粒径小于光的波长的超微粒成分，可获得在超微粒成分与树脂成分之间不产生几何光学性反射、折射、散射且光学上均匀的基质。其结果，可获得光学上均匀的光扩散膜。
上述超微粒成分优选与上述树脂成分的分散性良好。在本说明书中，所谓“分散性良好”是指涂布将上述树脂成分、超微粒成分(根据需要的少量UV引发剂)与挥发溶剂混合所得的涂敷液，并将溶剂干燥除去所得的涂膜较透明。
优选对上述超微粒成分进行表面改性。通过进行表面改性，可使超微粒成分良好地分散在树脂成分中，且可良好地形成上述折射率调制区域。作为表面改性方法，只要获得本发明的效果，便可采用任意适当的方法。具有代表性的是，表面改性通过在超微粒成分的表面涂布表面改性剂而形成表面改性剂层来进行。作为优选的表面改性剂的具体例，可列举硅烷系偶合剂、钛酸酯系偶合剂等偶合剂，脂肪酸系表面活性剂等表面活性剂。通过使用这样的表面改性剂，提高树脂成分与超微粒成分的润湿性，使树脂成分与超微粒成分的界面稳定，使超微粒成分良好地分散在树脂成分中，且可良好地形成折射率调制区域。
上述超微粒成分的配合量是相对于基质100重量份，优选为15重量份～80重量份，更优选为20重量份～70重量份。
A-3.光扩散性微粒
光扩散性微粒20又只要良好地形成有上述折射率调制区域，则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，在构成基质的树脂成分的电离性射线固化型树脂为丙烯酸酯系树脂的情形时，优选光扩散性微粒又由丙烯酸酯系树脂构成。更具体而言，构成基质的树脂成分的丙烯酸酯系树脂的单体成分为例如如上所述的PETA、NPGDA、DPHA、DPPA及/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(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、及它们的共聚物、以及它们的交联物。作为与PMMA及PMA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PMMA构成。其原因在于：与基质的树脂成分及超微粒成分在折射率或热力学特性方面的关系适当。进而优选光扩散性微粒具有交联结构(三维网状结构)。通过调整交联结构的粗密(交联度)，而可控制光扩散性微粒表面上构成微粒的聚合物分子的自由度，因此可控制超微粒成分的分散状态，结果可形成具有所需的折射率梯度的折射率调制区域。例如，涂布后述涂敷液时的光扩散性微粒相对于树脂成分前体(也可包含溶剂)的溶胀度优选为100％～200％。在这里，所谓“溶胀度”是交联度的指标，是指溶胀状态的粒子的平均粒径相对于溶胀前的粒子的平均粒径的比率。
上述光扩散性微粒的平均粒径优选为1.0μm～5.0μm，更优选为1.0μm～4.0μm。光扩散性微粒的平均粒径优选为光扩散膜的厚度的1/2以下(例如，1/2～1/20)。若为相对于光扩散膜的厚度具有这样的比率的平均粒径，则可将光扩散性微粒沿着光扩散膜的厚度方向排列多个，因此可在入射光穿过光扩散膜的期间，使该光多重扩散，其结果，可获得充分的光扩散性。
光扩散性微粒的重均粒径分布的标准偏差优选为1.0μm以下，更优选为0.5μm以下。若混入有大量粒径小于重均粒径的光扩散性微粒，则有时扩散性过于增大而无法良好地抑制后向散射。若混入有大量粒径大于重均粒径的光扩散性微粒，则有时无法沿着光扩散膜的厚度方向排列多个而无法获得多重扩散，其结果，有时光扩散性不充分。
作为上述光扩散性微粒的形状，可根据目的采用任意适当的形状。作为具体例，可列举正球状、鳞片状、板状、椭圆球状、不确定形状。多数情形下，可使用正球状微粒作为上述光扩散性微粒。
上述光扩散性微粒又可满足上述式(3)及(4)。光扩散性微粒的折射率优选为1.30～1.70，进而优选为1.40～1.60。
上述光扩散性微粒的配合量是相对于基质100重量份，优选为10重量份～100重量份，更优选为10重量份～40重量份，进而优选为10重量份～35重量份。例如以这样的配合量包含具有上述优选范围的平均粒径的光扩散性微粒，由此可获得具有非常优异的光扩散性的光扩散膜。
A-4.光扩散膜的制造方法
本实施方式的光扩散膜的制造方法具有：将使基质的树脂成分或其前体、超微粒成分及光扩散性微粒溶解或分散在挥发性溶剂中的涂敷液涂布于基材的工序(设为工序A)；以及，使涂布在该基材的涂敷液干燥的工序(设为工序B)。
(工序A)
关于树脂成分或其前体、超微粒成分及光扩散性微粒，分别如上述A-2-1项、A-2-2项及A-3项所说明的那样。具有代表性的是，上述涂敷液是前体及挥发性溶剂中分散有超微粒成分及光扩散性微粒的分散体。作为使超微粒成分及光扩散性微粒分散的方法，可采用任意适当的方法(例如，超声波处理、利用搅拌机的分散处理)。
作为上述挥发性溶剂，只要可将上述各成分溶解或均匀地分散，便可采用任意适当的溶剂。作为挥发性溶剂的具体例，可列举乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、2-丁酮(甲基乙基酮)、甲基异丁基酮、环戊酮、甲苯、异丙醇、正丁醇、环戊烷、水。
上述涂敷液可根据目的而进一步包含任意适当的添加剂。例如，为使超微粒成分良好地分散，可优选地使用分散剂。作为添加剂的其他具体例，可列举紫外线吸收剂、流平剂、消泡剂。
上述涂敷液中的上述各成分的配合量如上述A-2项～A-3项所说明的那样。涂敷液的固态成分浓度优选可调整为10重量％～70重量％左右。若为这样的固态成分浓度，则可获得具有容易涂敷的粘度的涂敷液。
作为上述基材，只要获得本发明的效果，便可采用任意适当的膜。作为具体例，可列举三乙酰纤维素(TAC)膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚丙烯(PP)膜、尼龙膜、丙烯酸系膜、内酯改性丙烯酸系膜等。对上述基材也可根据需要进行易粘接处理等表面改性，也可包含润滑剂、抗静电剂、紫外线吸收剂等添加剂。该基材有时在后述带光扩散膜的偏振板中可发挥作为保护层的功能。
作为上述涂敷液向基材上的涂布方法，可采用使用任意适当的涂布机的方法。作为涂布机的具体例，可列举棒涂机、反向涂布机、吻合式涂布机、凹版印刷涂布机、模涂机、点涂机(commacoater)。
(工序B)
作为上述涂敷液的干燥方法，可采用任意适当的方法。作为具体例，可列举自然干燥、加热干燥、减压干燥。优选加热干燥。加热温度例如为60℃～150℃，加热时间例如为30秒～5分钟。
(工序C)
优选上述制造方法在上述涂布工序之后，还包括使上述前体聚合的工序(工序C)。聚合方法，可根据树脂成分(因此为其前体)的种类而采用任意适当的方法。例如，在树脂成分为电离性射线固化型树脂的情形时，通过照射电离性射线而使前体聚合。在使用紫外线作为电离性射线的情形时，其累计光量优选为50mJ/cm2～1000mJ/cm2。电离性射线对光扩散性微粒的透过率优选为70％以上，更优选为80％以上。另外，例如在树脂成分为热固型树脂的情形时，通过加热而使前体聚合。加热温度及加热时间可根据树脂成分的种类而适当地设定。优选聚合通过照射电离性射线来进行。若为电离性射线照射，则可以以良好地保持折射率调制区域的状态使涂膜固化，因此可制作扩散特性良好的光扩散膜。通过使前体聚合而形成具有折射率调制区域30与折射率恒定区域的基质10。
上述聚合工序(工序C)也可在上述干燥工序(工序B)之前进行，也可在工序B之后进行。
如上所述，在基材上形成如图1B及图1C所示的光扩散膜。
本实施方式的光扩散膜的制造方法，除上述工序A～工序C以外，当然可在任意适当的时间点包括任意适当的工序、处理及/或操作。此类工序等的种类及进行此类工序等的时间点可根据目的适当地设定。
如上所述，将如上述A-1项～A-3项中说明的光扩散膜形成于基材上。
A-5.其他实施方式
图7是本发明的其他实施方式的光扩散膜的概略剖面图。图7的光扩散膜100′具有基质10及分散在基质10中的光扩散性微粒20。光扩散性微粒20是折射率从中心部朝向外侧变化的折射率倾斜粒子(例如GRIN微粒)，折射率倾斜部分构成折射率调制区域30。具有代表性的是，折射率倾斜粒子是具有中心部及覆盖该中心部的表层部的聚合物粒子。作为构成这样的聚合物粒子的聚合物的具体例，可列举乙烯系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物。通过适当地选择聚合物，可控制折射率倾斜。这样的聚合物粒子例如使用折射率不同的多种单体，在它们的共聚时，随着聚合的进行来改变单体量，由此可使折射率阶段性地或连续性地变化。这样的聚合物粒子及其制造方法的详细情况例如记载于日本专利特开2006-227279号公报，该记载作为参考引用至本说明书中。基质10例如可由涉及使用超微粒成分的方式的树脂成分而在上述A-2-1项所记载的那样的树脂构成。基质10也可包含超微粒成分，也可不含超微粒成分。在本实施方式中，光扩散性微粒20的中心部构成第1区域，基质10构成第2区域。在折射率调制区域30中，优选折射率实质上连续变化。
关于本实施方式，仅对结构的特征部分进行了简单说明。本实施方式的光扩散膜的整体特征，如果涉及使用包含树脂成分及超微粒成分的基质的实施方式，则如上所述。
本发明的光扩散膜也可从基材剥离而用作单一部件，也可用作带基材的光扩散膜，也可从基材转印于偏振板等而用作复合部件(例如带光扩散膜的偏振板)，也可与基材一起贴附于偏振板等而用作复合部件(例如带光扩散膜的偏振板)。在与基材一起贴附于偏振板等而用作复合部件(例如带光扩散膜的偏振板)的情形时，该基材可发挥作为偏振板的保护层的功能。
目前为止对本发明的特定实施方式进行了说明，但本发明并不限于这些实施方式，本发明包含如下的光扩散元件，其具有：具有第1折射率的第1区域；包围第1区域且实质上为球壳状的折射率调制区域；以及位于折射率调制区域的与第1区域相反侧具有第2折射率的第2区域；并且满足上述式(1)及(2)，且满足上述特定的光扩散半值角及厚度。
B.带光扩散膜的偏振板
B-1.带光扩散膜的偏振板的整体构成
图8是本发明的优选实施方式的带光扩散膜的偏振板的概略剖面图。该带光扩散膜的偏振板200具有光扩散膜100及偏振片110。光扩散膜100是上述A-1项～A-5项所记载的本发明的光扩散膜。在图示例中，带光扩散膜的偏振板200在偏振片的两侧具有保护层120及130。光扩散膜、偏振片及保护层是借助任意适当的胶粘剂层或粘合剂层而粘贴。保护层120及130的至少1个也可根据目的、偏振板的构成及液晶显示装置的构成而省略。例如，在形成光扩散膜时所使用的基材可发挥作为保护层的功能的情形时，可省略保护层120。
在一个实施方式中，本发明的带光扩散膜的偏振板是用作采用准直背光前扩散系统的液晶显示装置中的视认侧偏振板。在该情形时，光扩散膜100是以将带光扩散膜的偏振板配置于液晶显示装置的视认侧的情形时最接近视认侧的方式而配置。进而，可在光扩散膜100的视认侧配置有低反射层或防反射处理层(抗反射(antireflection)处理层)(未图示)。
在未图示的其他实施方式中，本发明的带光扩散膜的偏振板是用作液晶显示装置中的背光侧偏振板，用于背光光源的有效利用及灯影的消除等。在该情形时，带光扩散膜的偏振板具有代表性的是从液晶单元侧依次具有偏振片、亮度改善膜及光扩散膜。该带光扩散膜的偏振板是根据需要可在偏振片的至少一方具有保护层。
B-2.偏振片
作为上述偏振片，可根据目的采用任意适当的偏振片。例如可列举使碘或二色性染料等二色性物质吸附于聚乙烯醇系膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯·乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等亲水性高分子膜并进行单向拉伸而成的材料，聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等多烯系取向膜等。这些当中，使碘等二色性物质吸附于聚乙烯醇系膜进行单向拉伸而成的偏振片，偏光二色比高，故而特别优选。对于这些偏振片的厚度，并无特别限制，但通常是1～80μm左右。
使碘吸附于聚乙烯醇系膜并进行单向拉伸而成的偏振片，例如可通过将聚乙烯醇浸渍于碘水溶液而进行染色，拉伸至原先长度的3～7倍制作而成。也可根据需要包含硼酸或硫酸锌、氯化锌等，也可浸渍于碘化钾等的水溶液。进而也可根据需要在染色之前将聚乙烯醇系膜浸渍于水中进行水洗。
不仅可以通过对聚乙烯醇系膜进行水洗来洗涤聚乙烯醇系膜表面的污垢或防粘连剂，而且还有通过使聚乙烯醇系膜溶胀而防止染色斑点等不均匀的效果。拉伸也可在利用碘进行染色之后进行，也可一面染色一面拉伸，另外，也可拉伸后利用碘进行染色。也可在硼酸或碘化钾等的水溶液中或水浴中进行拉伸。
B-3.保护层
上述保护层由可用作偏振板的保护层的任意适当的膜形成。作为成为该膜的主成分的材料的具体例，可列举三乙酰纤维素(TAC)等纤维素系树脂，或聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚醚砜系、聚砜系、聚苯乙烯系、聚降冰片烯系、聚烯烃系、(甲基)丙烯酸系、乙酸酯系等的透明树脂等。另外，也可列举(甲基)丙烯酸系、氨基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸氨基甲酸酯系、环氧系、硅酮系等的热固型树脂或紫外线固化型树脂等。除此以外，例如也可列举硅氧烷系聚合物等玻璃质系聚合物。另外，也可使用日本专利特开2001-343529号公报(WO01/37007)所记载的聚合物膜。作为该膜的材料，例如可使用包含侧链上具有经取代或未经取代的亚氨基的热塑性树脂、与侧链上具有经取代或未经取代的苯基及腈基的热塑性树脂的树脂组合物，例如可列举具有含有异丁烯与N-甲基马来酰亚胺的交替共聚物、及丙烯腈·苯乙烯共聚物的树脂组合物。该聚合物膜例如可为上述树脂组合物的挤出成形物。
内侧保护层(液晶单元侧的保护层，图示例中指保护层130)优选具有光学各向同性。具体而言，内侧保护层的厚度方向的相位差Rth(550)优选为-20nm～+20nm，进而优选为-10nm～+10nm，特别优选为-6nm～+6nm，最优选为-3nm～+3nm。内侧保护层的面内相位差Re(550)优选为0nm以上10nm以下，进而优选为0nm以上6nm以下，特别优选为0nm以上3nm以下。可形成这样的具有光学各向同性的保护层的膜的详细情况记载于日本专利特开2008-180961号公报，该记载作为参考引用至本说明书中。
B-4.带光扩散膜的偏振板的制造方法
参照图9，对本发明的带光扩散膜的偏振板的制造方法的一例进行简单说明。图9中，符号111及112分别是卷绕偏振板与光扩散膜/基材的层叠体的辊，符号122是搬送辊。在图示例中，将偏振板(保护层130/偏振片110/保护层120)与光扩散膜100/基材101的层叠体沿着箭头方向送出，并以对齐各自的长度方向的状态加以贴合。此时，以使光扩散膜100与偏振板的保护层120相邻的方式加以贴合。其后，根据需要剥离基材101，由此可获得如图8所示的带光扩散膜的偏振板200。虽未图示，但例如也可将偏振板(保护层130/偏振片110)与光扩散膜100/基材101的层叠体以使基材101与偏振片110相邻的方式加以贴合，从而制作基材发挥作为保护层的功能的带光扩散膜的偏振板。如此，根据本发明，可采用所谓卷对卷，因此可以以非常高的制造效率制造带光扩散膜的偏振板。进而，该卷对卷工序可从上述A-4项所记载的光扩散膜的制造工序连续进行，因此若采用这样的步骤，则可进一步提高带光扩散膜的偏振板的制造效率。
C.液晶显示装置
本发明的液晶显示装置具有液晶单元、配置在该液晶单元的两侧的偏振板、设置于一方的偏振板的外侧的背光单元、以及上述A-1项～A-5项所记载的本发明的光扩散膜。可根据目的将任意适当的光学补偿板(相位差板)配置于液晶单元与至少一方的偏振板之间。液晶单元具有一对基板(具有代表性的是玻璃基板)、以及配置于基板之间且包含作为显示介质的液晶的液晶层。上述光扩散膜是根据目的，也可配置于视认侧偏振板的进而视认侧，也可配置于比背光侧偏振板更靠近背光的一侧。在将上述光扩散膜配置于比视认侧偏振板更靠近视认的一侧的情形时，背光单元具有代表性的是朝向液晶单元射出准直光的平行光光源装置。需要说明的是，作为液晶显示装置的整体构成，可采用在业界众所周知的构成，因此省略其详细说明。
D.照明装置
本发明的照明装置具有光源、以及配置于来自光源的光所照射的一侧且上述A-1项～A-5项所记载的本发明的光扩散膜。本发明的照明装置是可根据目的采用任意适当的构成。例如，光源也可为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)阵列，也可为有机EL(electro luminescence，电致发光)元件，也可为冷阴极荧光管。
[实施例]
以下，通过实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不受限于这些实施例。实施例中的评价方法如下所述。另外，只要无特别记载，实施例中的“份”及“％”是重量基准。
(1)光扩散膜的厚度
利用微计测器式厚度计(Mitutoyo公司制造)测定基材与光扩散膜的合计厚度，从该合计厚度减去基材的厚度而算出光扩散膜的厚度。
(2)浊度
通过JIS 7136所规定的方法，使用浊度计(村上色彩科学研究所公司制造，商品名“HN-150”)进行测定。
(3)后向散射率
将实施例及比较例中获得的光扩散膜与基材的层叠体，借助透明粘合剂贴合于黑色压克力板(住友化学公司制造，商品名“SUMIPEX”(注册商标)，厚度2mm)上，设为测定试料。利用分光亮度计(日立计测器公司制造，商品名“U4100”)测定该测定试料的积分反射率。另一方面，使用从上述光扩散膜用涂敷液去除微粒后的涂敷液，制作基材与透明涂敷层的层叠体，而设为对照试料，并以与上述相同的方式测定积分反射率(即，表面反射率)。通过从上述测定试料的积分反射率减去上述对照试料的积分反射率(表面反射率)而算出光扩散膜的后向散射率。
(4)折射率调制区域及其厚度
将实施例及比较例中获得的光扩散膜与基材的层叠体一面利用液氮进行冷却，一面利用切片机切片成0.1μm的厚度，设为测定试料。使用透过型电子显微镜(TEM)，观察该测定试料的光扩散膜部分的微粒状态及该微粒与基质的界面状态，将微粒与基质的界面不清晰的部分认定为折射率调制区域，并使用图像解析软件根据TEM图像算出其平均厚度L。在微粒与基质的界面清晰的情形时，认定为未形成折射率调制区域，使厚度为零。
进而，为了观察折射率调制区域中的超微粒成分的分散状态，进行三维图像的再构建。具体而言，在上述获得的测定试料上附着有直径5nm的金粒子作为拍摄位置修正用的标记，从-60°至60°每隔1°拍摄连续倾斜TEM图像(121张)。对该121张TEM图像，通过Fiducial Marker法进行位置修正，进行三维图像的再构建。使用IMOD3.9.31作为再构建软件，使用MercuuryComputer Systems，Amira作为显示软件。
(5)光扩散半值角
从光扩散膜的正面照射激光光，利用测角光度计(goniophotometer)每隔1°测定扩散光相对于扩散角度的扩散亮度，如图10所示，在扩散的两侧测定亮度成为除激光直进透过光外的光扩散亮度的最大值的一半亮度的扩散角度，将满足该两侧的角度的(图10的角度A+角度A′)设为光扩散半值角。
(6)面内亮度的标准偏差
使用透明粘合剂，形成实施例及比较例中获得的带基材的光扩散膜、偏振板与玻璃板(厚度：0.7mm)的层叠体(玻璃板/偏振板/玻璃板/基材/光扩散膜/偏振板/玻璃板)。此时，2张偏振板是以交叉尼科尔的状态层叠。使用高亮度白色LED背光而使白色光透过该层叠体。对透过光的射出面，使用亮度测定照相机(CYBERNET公司制造，商品名“PROMETRIC 1600”)进行图像拍摄，将面内亮度进行数值数据化。
所得的面内亮度值中去除亮点部分，而且修正较外观不均的周期更大的周期的起伏，算出亮度的标准偏差σ。
<实施例1：光扩散膜的制作>
在包含62％的作为超微粒成分的氧化锆纳米粒子(平均一次粒径10nm，平均粒径60nm，折射率2.19)的硬涂用树脂(JSR公司制造，商品名“OPSTAR KZ6661”(包含MEK/MIBK))100份中，添加作为树脂成分的前体的季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有机化学工业公司制造，商品名“Biscoat#300”，折射率1.52)的50％甲基乙基酮(MEK)溶液11份、光聚合引发剂(日本BASF公司制造，商品名“Irgacure907”)0.5份、流平剂(DIC公司制造，商品名“RS721”)0.5份、以及作为光扩散性微粒的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒(积水化成品工业公司制造，商品名“XX-131AA”，平均粒径2.5μm，折射率1.49)15份。使用搅拌机(浅田铁工股份有限公司制造，商品名“DESPA”)将该混合物搅拌30分钟而进行分散处理，制备均匀地分散有上述各成分的涂敷液。该涂敷液的固态成分浓度为55％。将该涂敷液，使用棒涂机涂敷在具有TAC膜(富士胶片公司制造，商品名“Fujitac”，厚度40μm)的基材上，100℃下干燥1分钟后，照射累计光量300mJ的紫外线，获得厚度为8.1μm的光扩散膜。所得的光扩散膜中的基质的平均折射率nM与光扩散性微粒的折射率nP之差为0.12(nM＞nP)。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果与后述实施例2～15及比较例1～6的结果一并示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。进而，利用TEM观察所得的光扩散膜。将结果示于图11。进而，根据该TEM图像进行三维图像的再构建。其结果，确认形成有如图2B～图2E所示的微细凹凸状的边界(折射率调制区域)。此外，根据该TEM图像，算出距光扩散性微粒表面的距离与超微粒成分的分散浓度(存在比率)的关系。其结果，如图3所示，确认形成有超微粒成分的分散浓度的梯度。
[表1]
Figure BDA00002923087900281
<实施例2：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为10.2μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例3：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为14.3μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例4：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为15.5μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例5：光扩散膜的制作>
将作为光扩散性微粒的PMMA微粒变更为根上工业公司制造的商品名“Art Pearl J4P”(平均粒径2.1μm，折射率1.49)，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为10μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例6：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例5相同的方式获得厚度为12μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例7：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例5相同的方式获得厚度为14μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例8：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例5相同的方式获得厚度为17μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例9：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例5相同的方式获得厚度为18μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例10：光扩散膜的制作>
将流平剂变更为“GRANDIC PC4100”，除此以外，以与实施例2相同的方式获得厚度为10.2μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例11：光扩散膜的制作>
作为光扩散性微粒使用对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)赋予亲水基的微粒(积水化成品工业制造，商品名“XX-157-AA”，平均粒径2.5μm，折射率1.495)15份，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为10μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例12：光扩散膜的制作>
作为光扩散性微粒使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚苯乙烯(PS)的共聚微粒(积水化成品工业制造，商品名“XX-164-AA”，平均粒径2.5μm，折射率1.495)15份，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为10μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例13：光扩散膜的制作>
将作为超微粒成分的氧化锆纳米粒子在硬涂用树脂中的含量设为25％，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为9μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例14：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为5μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<实施例15：光扩散膜的制作>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为20μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系满足上述式(1)及(2)。
<比较例1>
将光扩散性微粒变更为硅酮树脂微粒(MomentivePerformance Materials公司制造，商品名“Tospearl 120”，平均粒径2.0μm，折射率1.43)，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为11μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系不满足上述式(1)及(2)。进而，将光扩散性微粒附近的TEM照片示于图12。根据图12可知，比较例1的光扩散膜中，未形成折射率调制区域。
<比较例2>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与比较例1相同的方式获得厚度为13μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系不满足上述式(1)及(2)。另外，TEM观察的结果，确认到光扩散性微粒与基质的界面清晰，未形成折射率调制区域。
<比较例3>
变更涂敷液的涂敷厚度，除此以外，以与比较例1相同的方式获得厚度为15μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系不满足上述式(1)及(2)。另外，TEM观察的结果，确认到光扩散性微粒与基质的界面清晰，未形成折射率调制区域。
<比较例4>
使用不含作为超微粒成分的氧化锆纳米粒子的硬涂用树脂，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为10μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系不满足上述式(1)及(2)。另外，TEM观察的结果，确认到光扩散性微粒与基质的界面清晰，未形成折射率调制区域。
<比较例5>
在包含30％的作为超微粒成分的二氧化硅纳米粒子(平均一次粒径10nm，平均粒径40nm，折射率1.49)的硬涂用树脂(JSR公司制造，商品名“Z7540”)100份中，添加作为光扩散性微粒的聚苯乙烯(PS)微粒(综研化学公司制造，商品名“SX-350H”，平均粒径3.5μm，折射率1.595)15份，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为10μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系不满足上述式(1)及(2)。另外，TEM观察的结果，确认到光扩散性微粒与基质的界面清晰，未形成折射率调制区域。
<比较例6>
作为光扩散性微粒使用对二氧化硅实施环氧修饰的微粒(日本触媒制造，商品名“SEAHOSTER KG-250”)15份，除此以外，以与实施例1相同的方式获得厚度为10μm的光扩散膜。将所得的光扩散膜供于上述(1)～(6)的评价。将结果示于表1。光扩散半值角与后向散射率的关系不满足上述式(1)及(2)。
<实施例16：液晶显示装置的制作>
从具有多区域型VA模式的液晶单元的市售液晶电视(SONY公司制造，BRAVIA 20型，商品名“KDL20J3000”)取出液晶单元。在该液晶单元的两侧，将市售的偏振板(日东电工公司制造，商品名“NPF-SEG1423DU”)以各偏振片的吸收轴正交的方式加以贴合。更具体而言，以背光侧偏振板的偏振片的吸收轴方向成为垂直方向(相对于液晶面板的长边方向为90°)且视认侧偏振板的偏振片的吸收轴方向成为水平方向(相对于液晶面板的长边方向为0°)的方式进行贴合。进而，将实施例1的光扩散膜从基材转印并贴合于视认侧偏振板的外侧，制作液晶面板。
另一方面，在PMMA片材的单面，使用转印辊对双凸透镜的图案进行熔融热转印。对与形成有透镜图案的面相反侧的面(平滑面)，以使光仅透过透镜的焦点的方式，进行铝的图案蒸镀，形成开口部的面积比率7％(反射部的面积比率93％)的反射层。如此制作聚光元件。使用冷阴极荧光灯(索尼公司制造，BRAVIA20J的CCFL)作为背光光源，在该光源安装聚光元件，制作射出准直光的平行光光源装置(背光单元)。
向上述液晶面板装配上述背光单元而制作准直背光前扩散系统的液晶显示装置。对所得的液晶显示装置，在暗处进行白显示及黑显示，目视观察其显示状态。其结果，在从倾斜方向观察的情形时，表现出明处的黑显示较黑且暗处的白显示的亮度较高的良好显示特性。
<比较例7>
使用比较例1的光扩散膜，除此以外，以与实施例16相同的方式制作液晶显示装置。对所得的液晶显示装置，在暗处进行白显示及黑显示，目视观察其显示状态。其结果，在从倾斜方向观察的情形时，暗处的白显示的亮度较高，但明处的黑显示看起来发白。
<比较例8>
使用比较例2的光扩散膜，除此以外，以与实施例16相同的方式制作液晶显示装置。对所得的液晶显示装置，在暗处进行白显示及黑显示，目视观察其显示状态。其结果，在从倾斜方向观察的情形时，暗处的白显示的亮度较高，但明处的黑显示看起来发白。
<比较例9>
使用比较例3的光扩散膜，除此以外，以与实施例16相同的方式制作液晶显示装置。对所得的液晶显示装置，在暗处进行白显示及黑显示，目视观察其显示状态。其结果，在从倾斜方向观察的情形时，暗处的白显示的亮度较高，但明处的黑显示看起来发白。
<实施例17：背光侧偏光元件的制作>
在包含62％的作为超微粒成分的氧化锆纳米粒子(平均粒径60nm，折射率2.19)的硬涂用树脂(JSR公司制造，商品名“OPSTAR KZ6661”(包含MEK/MIBK))100份中，添加作为树脂成分的前体的季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有机化学工业公司制造，商品名“Biscoat#300”，折射率1.52)的50％甲基乙基酮(MEK)溶液70份、光聚合引发剂(日本BASF公司制造，商品名“Irgacure907”)0.5份、流平剂(DIC公司制造，商品名“Megafac479”)0.1份及作为光扩散性微粒的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒(根上工业公司制造，商品名“Art Pearl J4P”，平均粒径2.1μm，折射率1.49)20份，并以固态成分达到50％的方式添加甲苯作为稀释溶剂。利用搅拌机处理该混合物，制备均匀地分散有上述各成分的涂敷液。
使用模涂机将该涂敷液涂布于具有双折射性多层结构的亮度改善膜(3M公司制造，商品名“DBEF”，厚度38μm)上，80℃下利用烘箱干燥2分钟后，利用高压水银灯照射累计光量300mJ的紫外线，在亮度改善膜上形成厚度6.5μm的光扩散膜(光扩散层)。接着，借助粘合剂将所得的亮度改善膜/光扩散膜的层叠体与市售的偏振板(日东电工公司制造，商品名“NPF”)贴合，获得偏光元件。
将所得的偏光元件配置于扩散板/灯室构成的背光上，进行光扩散照度及灯影的评价。光扩散照度非常高，为6000Lx以上，故而确认有效照射背光的光线。进而，无法确认灯影，故而确认良好地消除灯影。
<评价>
关于实施例及比较例的光扩散膜，将光扩散半值角与后向散射率的关系示于图13。根据实施例可知，根据本发明，可以以简单步骤实际制作强扩散且低后向散射、非常薄的光扩散膜。如图13所示，实施例的光扩散膜满足式(1)及(2)。另一方面，比较例的光扩散膜，光扩散半值角为相同程度，与本发明的光扩散膜相比后向散射率增大，故而无法满足式(1)及(2)。这样的光扩散膜在用作准直背光前扩散系统的液晶显示装置的前扩散元件的情形时，确认到明处的黑显示发白的问题。另外，光扩散半值角非常小的比较例4的光扩散膜，后向散射率较低，但浊度极不充分，故而无法供于实用。
[产业上的可利用性]
本发明的光扩散膜及带光扩散膜的偏振板，可优选地用于液晶显示装置的视认侧部件、液晶显示装置的背光用部件、照明器具(例如有机EL、LED)用扩散部件。
【主要元件符号说明】
10          基质
11          树脂成分
12          超微粒成分
20          光扩散性微粒
30          折射率调制区域
100、100′  光扩散膜
110         偏振片
120         保护层
130         保护层
200         带光扩散膜的偏振板

Claims (9)

1.一种光扩散膜，其具有：
第1区域，其具有第1折射率，
折射率调制区域，其包围该第1区域且实质上为球壳状，以及
第2区域，其位于该折射率调制区域的与该第1区域相反侧且具有第2折射率；
所述光扩散膜的光扩散半值角为30°以上，厚度为4μm～25μm，且所述光扩散膜满足下述式(1)及(2)：
y≤0.011×(30≤×≤60)…(1)
y≤0.0275×-0.99(60＜×)…(2)
在这里，x表示光扩散半值角(°)，y表示后向散射率(％)，式(1)及(2)表示光扩散半值角的数值与后向散射率的数值间的关系。
2.如权利要求1所述的光扩散膜，其中，
所述折射率调制区域是通过由所述第1区域及所述第2区域形成的呈微细凹凸状且为球壳状的边界所构成。
3.一种光扩散膜，其具有：
基质、及分散在该基质中的光扩散性微粒，
所述光扩散膜的光扩散半值角为30°以上，厚度为4μm～25μm，且所述光扩散膜满足下述式(1)及(2)：
y≤0.011×(30≤×≤60)…(1)
y≤0.0275×-0.99(60＜×)…(2)
在这里，x表示光扩散半值角(°)，y表示后向散射率(％)，式(1)及(2)表示光扩散半值角的数值与后向散射率的数值间的关系。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的光扩散膜，其中，面内亮度的标准偏差σ为0.8以下。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的光扩散膜，其中，在所述基质与所述光扩散性微粒的界面或其附近，形成有折射率实质上连续变化的折射率调制区域。
6.如权利要求5所述的光扩散膜，其中，
所述基质包含树脂成分及超微粒成分，所述折射率调制区域是基于所述基质中的所述超微粒成分的分散浓度的实质性梯度形成。
7.一种带光扩散膜的偏振板，其具有：
权利要求1～6中任意一项所述的光扩散膜、和偏振片。
8.一种液晶显示装置，其具有：
液晶单元、及权利要求1～6中任意一项所述的光扩散膜。
9.一种照明器具，其具有：
光源、及权利要求1～6中任意一项所述的光扩散膜。
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