JP2024143490A - Diffusion film, light diffusion device, liquid crystal display device, and method for manufacturing the diffusion film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、拡散フィルム、光拡散装置、液晶表示装置、および拡散フィルムの製造方法に関する。 The present invention relates to a diffusion film, a light diffusion device, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing a diffusion film.
高分子マトリクスとその中に分散している液晶化合物の液滴(以下、「液晶液滴」と称する場合がある)とを含む高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal;以下、「PDLC」と称する場合がある)層を有するPDLCフィルムは、高分子マトリクスと液晶液滴との屈折率差に起因して液晶液滴が散乱粒子となって光散乱を生じさせ得る。 A PDLC film having a polymer dispersed liquid crystal (hereinafter sometimes referred to as "PDLC") layer containing a polymer matrix and droplets of a liquid crystal compound dispersed therein (hereinafter sometimes referred to as "liquid crystal droplets") can cause light scattering because the liquid crystal droplets act as scattering particles due to the difference in refractive index between the polymer matrix and the liquid crystal droplets.
また、近年、消費電力が少ないこと、小型化や薄型化が可能であること等から、発光ダイオード(以降、LEDと言う)を光源として用いる表示装置が普及している。このような表示装置においては、面内輝度の均一化の観点から、LED素子の表面に反射膜を設けてバットウィング配光を生成することが提案されている(特許文献1)。 In recent years, display devices that use light-emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) as light sources have become widespread due to their low power consumption and the possibility of making them smaller and thinner. In such display devices, from the viewpoint of uniforming the in-plane luminance, it has been proposed to provide a reflective film on the surface of the LED elements to generate a batwing light distribution (Patent Document 1).
PDLCフィルムは、その散乱特性を利用して拡散フィルムとして利用され得る。その一方で、PDLCフィルムを光源部と組み合わせて光拡散装置として用いると、面内輝度の均一化が不十分な場合がある。よって、本発明は、光源部と組み合わせた場合に、面内輝度の均一性を向上させ得る拡散フィルムの提供を主たる目的とする。 The PDLC film can be used as a diffusion film by taking advantage of its scattering properties. On the other hand, when the PDLC film is combined with a light source unit and used as a light diffusion device, the uniformity of the in-plane brightness may be insufficient. Therefore, the main object of the present invention is to provide a diffusion film that can improve the uniformity of the in-plane brightness when combined with a light source unit.
[1]本発明の1つの局面によれば、高分子マトリクスと、上記高分子マトリクス中に分散しており、重合性液晶化合物の重合体である液晶ポリマーを含む分散粒子と、を含む拡散層を有し、上記拡散層が、第1の方向に配向している上記液晶ポリマーを含む第1領域を有し、上記第1の方向が、厚み方向に対して傾斜している、拡散フィルムが提供される。
[2]上記[1]に記載の拡散フィルムにおいて、上記拡散層が、上記第1領域よりもヘイズが低い第3領域および上記第1領域よりもヘイズが高い第2領域をさらに有してもよい。
[3]上記[2]に記載の拡散フィルムにおいて、上記第1領域が、上記第2領域と上記第3領域との間に配置されていてもよい。
[4]上記[2]または[3]に記載の拡散フィルムにおいて、上記第2領域のヘイズと上記第3領域のヘイズとの差が、10%以上であってよい。
[5]上記[1]から[4]のいずれかに記載の拡散フィルムにおいて、上記第1の方向に配向している上記液晶ポリマーを含む上記分散粒子が、上記拡散層の一方の面から他方の面に渡って上記第1の方向に沿って位置してよい
[6]上記[1]から[5]のいずれかに記載の拡散フィルムにおいて、上記分散粒子が、非重合性液晶化合物をさらに含んでよい。
[7]上記[6]に記載の拡散フィルムにおいて、上記液晶ポリマーと上記非重合性液晶化合物との合計含有量に対する上記液晶ポリマーの含有割合が、5重量%以上であってよい。
[8]上記[1]から[7]のいずれかに記載の拡散フィルムにおいて、上記拡散層の片側または両側に配置された支持基材をさらに有してよい。
[9]本発明の別の局面によれば、光源部と、上記[1]から[8]のいずれかに記載の拡散フィルムと、を有する、光拡散装置が提供される。
[10]本発明の別の局面によれば、光源部と、上記[1]から[8]のいずれかに記載の拡散フィルムと、液晶パネルと、をこの順に有する、液晶表示装置が提供される。
[11]本発明の別の局面によれば、第1基材に、高分子マトリクス形成用樹脂と重合性液晶化合物と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を得る工程Iと、上記塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと、上記高分子マトリクス中に分散しており、上記重合性液晶化合物を含む液滴と、を含む高分子分散型液晶層を得る工程IIと、上記重合性液晶化合物を重合させて拡散層を得る工程IIIと、を含み、上記工程IIIが、上記高分子分散型液晶層の第1領域において、上記重合性液晶化合物の少なくとも一部を第1の方向に配向させた状態で重合させることを含み、上記第1の方向が、厚み方向に対して傾斜している、拡散フィルムの製造方法が提供される。
[12]上記[11]に記載の拡散フィルムの製造方法において、上記工程IIIが、上記高分子分散型液晶層の第2領域において、上記重合性液晶化合物を第1領域よりも配向度が低い状態で重合させることを含んでよい。
[13]上記[11]または[12]に記載の拡散フィルムの製造方法において、上記工程IIIが、上記高分子分散型液晶層の第3領域において、上記重合性液晶化合物の少なくとも一部を第2の方向に配向させた状態で重合させることを含んでよく、上記第2の方向と上記厚み方向とのなす角度が、上記第1の方向と上記厚み方向とのなす角度よりも小さくてよい。
[14]上記[11]から[13]のいずれかに記載の拡散フィルムの製造方法において、上記工程IIIが、上記高分子分散型液晶層の両側に平面視において重ならないように配置された電極間に電圧を印加した状態で上記重合性液晶化合物を重合させることを含んでよい。
[15]上記[11]から[14]のいずれかに記載の拡散フィルムの製造方法において、上記工程IIIが、上記高分子分散型液晶層の上記第1領域において、上記第1の方向に電界を生じさせた状態で上記重合性液晶化合物を重合させることを含んでよい。
[1] According to one aspect of the present invention, there is provided a diffusion film having a diffusion layer including a polymer matrix and dispersed particles dispersed in the polymer matrix, the dispersed particles including a liquid crystal polymer that is a polymer of a polymerizable liquid crystal compound, the diffusion layer having a first region including the liquid crystal polymer oriented in a first direction, the first direction being inclined with respect to a thickness direction.
[2] In the diffusion film according to the above [1], the diffusion layer may further include a third region having a lower haze than the first region and a second region having a higher haze than the first region.
[3] In the diffusion film according to [2] above, the first region may be disposed between the second region and the third region.
[4] In the diffusion film according to the above [2] or [3], a difference in haze between the second region and the third region may be 10% or more.
[5] In the diffusion film described in any one of [1] to [4] above, the dispersed particles containing the liquid crystal polymer oriented in the first direction may be positioned along the first direction from one side of the diffusion layer to the other side. [6] In the diffusion film described in any one of [1] to [5] above, the dispersed particles may further contain a non-polymerizable liquid crystal compound.
[7] In the diffusion film according to the above [6], the content of the liquid crystal polymer may be 5% by weight or more with respect to the total content of the liquid crystal polymer and the non-polymerizable liquid crystal compound.
[8] The diffusion film according to any one of [1] to [7] above may further include a supporting substrate disposed on one or both sides of the diffusion layer.
[9] According to another aspect of the present invention, there is provided a light diffusion device comprising a light source unit and the diffusion film according to any one of [1] to [8] above.
[10] According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising, in this order, a light source unit, the diffusion film according to any one of [1] to [8] above, and a liquid crystal panel.
[11] According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a diffusion film, comprising: step I of applying a coating liquid containing a polymer matrix-forming resin, a polymerizable liquid crystal compound, and a solvent to a first substrate to obtain a coating layer; step II of drying the coating layer to obtain a polymer dispersed liquid crystal layer containing a polymer matrix and droplets dispersed in the polymer matrix, the droplets containing the polymerizable liquid crystal compound; and step III of polymerizing the polymerizable liquid crystal compound to obtain a diffusion layer, wherein step III comprises polymerizing, in a first region of the polymer dispersed liquid crystal layer, at least a portion of the polymerizable liquid crystal compound in a state where the polymerizable liquid crystal compound is aligned in a first direction, and the first direction is inclined with respect to the thickness direction.
[12] In the method for manufacturing a diffusion film described in [11] above, step III may include polymerizing the polymerizable liquid crystal compound in a second region of the polymer dispersed liquid crystal layer in a state where the polymerizable liquid crystal compound has a lower degree of orientation than in the first region.
[13] In the method for manufacturing a diffusion film described in [11] or [12] above, step III may include polymerizing at least a portion of the polymerizable liquid crystal compound in a third region of the polymer dispersed liquid crystal layer while aligning the compound in a second direction, and an angle between the second direction and the thickness direction may be smaller than an angle between the first direction and the thickness direction.
[14] In the method for manufacturing a diffusion film according to any one of [11] to [13] above, step III may comprise polymerizing the polymerizable liquid crystal compound while applying a voltage between electrodes disposed on both sides of the polymer dispersed liquid crystal layer so as not to overlap in a planar view.
[15] In the method for manufacturing a diffusion film according to any one of [11] to [14] above, step III may comprise polymerizing the polymerizable liquid crystal compound in the first region of the polymer dispersed liquid crystal layer while generating an electric field in the first direction.
本発明の実施形態によれば、PDLC層の所定の領域において液晶化合物の一部を斜めに配向させ、当該配向状態を固定する。これにより、斜め方向に光が抜けやすい領域を有し、光源部と組み合わせた場合に、面内輝度の均一性を向上させ得る拡散フィルムが得られ得る。 According to an embodiment of the present invention, a portion of the liquid crystal compound is obliquely aligned in a specific region of the PDLC layer, and the alignment state is fixed. This makes it possible to obtain a diffusion film that has an area where light easily escapes in an oblique direction, and that can improve the uniformity of in-plane luminance when combined with a light source unit.
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。本明細書中で、数値範囲を表す「~」は、その上限および下限の数値を含む。 The following describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments. In addition, each embodiment can be combined as appropriate. In this specification, the term "to" indicating a numerical range includes the upper and lower numerical limits.
A.拡散フィルム
本発明の実施形態による拡散フィルムは、高分子マトリクスと、上記高分子マトリクス中に分散しており、重合性液晶化合物の重合体である液晶ポリマーを含む分散粒子と、を含む拡散層を有する。上記拡散層は、第1の方向に配向している液晶ポリマーを含む第1領域を有し、上記第1の方向が、厚み方向に対して傾斜している。
A. Diffusion Film The diffusion film according to an embodiment of the present invention has a diffusion layer including a polymer matrix and dispersed particles including a liquid crystal polymer, which is a polymer of a polymerizable liquid crystal compound, dispersed in the polymer matrix. The diffusion layer has a first region including the liquid crystal polymer aligned in a first direction, and the first direction is inclined with respect to the thickness direction.
図1は、本発明の1つの実施形態による拡散フィルムの概略平面図である。拡散フィルム100(より具体的には、拡散層)は、平面視において、互いにヘイズが異なる第1領域A、第2領域B、および第3領域Cを有している。第2領域Bは、所定の間隔を設けて二次元配置されている。第1領域Aは、第2領域Bを囲むように配置されており、その外側の領域が、第3領域Cとされている。第1領域Aは、第2領域Bと第3領域Cとの間に配置されている。 Figure 1 is a schematic plan view of a diffusion film according to one embodiment of the present invention. The diffusion film 100 (more specifically, the diffusion layer) has a first region A, a second region B, and a third region C, each of which has a different haze when viewed in a plan view. The second region B is two-dimensionally arranged at a predetermined interval. The first region A is arranged so as to surround the second region B, and the region outside of the first region A is the third region C. The first region A is arranged between the second region B and the third region C.
拡散フィルム100の各領域のヘイズは、拡散フィルムの用途等に応じて適切に設定され得る。1つの実施形態において、第2領域Bは、第3領域Cよりも高いヘイズを有する。本実施形態において、第2領域のヘイズは、例えば30%~100%、また例えば50%~100%であり得る。第3領域のヘイズは、例えば0%~70%、また例えば0%~50%であり得る。第2領域と第3領域とのヘイズの差は、例えば10%以上、好ましくは20%~100%、より好ましくは30%~100%であり得る。第1領域のヘイズは、第3領域のヘイズ以上第2領域のヘイズ以下であり得る。例えば、第1領域のヘイズは、第3領域のヘイズより高く第2領域のヘイズより低い。第1領域のヘイズは、均一であってもよく、不均一であってもよい。1つの実施形態において、第1領域は、第2領域側から第3領域側に向かって徐々にヘイズが低くなるようなヘイズの勾配を有し得る。ヘイズは、JIS K 7136に従って測定され得る。
The haze of each region of the
図2は、図1に示す拡散フィルムの点線で囲った領域Iにおいて、A1-A1線での切断した際の断面における分散粒子中の液晶ポリマーの配向状態の一例を説明するイメージ図である。具体的には、図2においては、拡散層の第1領域A、第2領域B、および第3領域Cに関して、各領域にそれぞれ含まれる複数の分散粒子から1つを選択および拡大して示し、その中の液晶ポリマーの配向状態を説明している。図2において、拡散フィルム100は、第1支持基材110と、拡散層120と、第2支持基材130と、をこの順に有している。拡散層120は、高分子マトリクス10と高分子マトリクス10中に分散している分散粒子20(20a)とを含む。分散粒子20(20a)は、液晶ポリマー22を含んでいる。ここで、液晶ポリマーは、重合性液晶化合物の重合体であり、非液晶性である。すなわち、液晶ポリマーにおいては、例えば、液晶性化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。
2 is an image diagram illustrating an example of the orientation state of the liquid crystal polymer in the dispersed particles in the cross section of the diffusion film shown in FIG. 1, cut along the line A1-A1 in the region I surrounded by the dotted line. Specifically, in FIG. 2, one of the dispersed particles contained in each of the first region A, the second region B, and the third region C of the diffusion layer is selected and enlarged to illustrate the orientation state of the liquid crystal polymer therein. In FIG. 2, the
第1領域Aは、第1の方向(矢印aの方向)に配向する液晶ポリマー22を含む分散粒子20aを含む。厚み方向に対して斜めに配向した液晶ポリマーを含む分散粒子は、第1領域は第1の方向に沿って光を透過しやすくなる。第1の方向の傾斜角度(θ°)は、拡散フィルムの用途等に応じて適切に設定され得る。第1の方向の傾斜角度は、例えば10°~80°、また例えば20°~70°であってよい。
The first region A includes dispersed
1つの実施形態において、第1の方向に配向している液晶ポリマーを含む分散粒子は、拡散層の一方の面から他方の面に渡って第1の方向に沿って位置している。分散粒子の分布の一例を説明するイメージ図(図3)を参照しながら具体的に説明すると、拡散層120の第1領域Aに含まれる複数の分散粒子20中、第1の方向に配向している液晶ポリマーを含む分散粒子20aが、拡散層20の一方の面から他方の面に渡って第2領域B側から第3領域C側に向かって第1の方向(矢印aの方向)に沿って配列している。分散粒子20aがこのように配列すると、分散粒子20aの配列に沿って、結果として、第1の方向に沿って光が透過しやすくなる。なお、本発明の効果が得られる限りにおいて、第1領域における分散粒子は、第1の方向に配向していない液晶ポリマーまたは第1の方向への配向度が低い液晶ポリマーを含むことができる。また、第1領域は、第1の方向に配向している液晶ポリマーを含まない分散粒子を含んでもよい。例えば、図3において、第1領域の分散粒子20a以外の分散粒子は、第1の方向に配向している液晶ポリマーを含まなくてもよい。
In one embodiment, the dispersed particles containing the liquid crystal polymer oriented in the first direction are located along the first direction from one surface to the other surface of the diffusion layer. To explain in detail with reference to an image diagram (FIG. 3) illustrating an example of the distribution of dispersed particles, among the multiple dispersed
一方、拡散フィルム100の第2領域Bにおいて、分散粒子20中の液晶ポリマー22は、非配向状態である。また、第3領域Cにおいて、分散粒子20中の液晶ポリマー20は、拡散層120の第2の方向(図示例では、厚み方向)に配向している。ただし、本発明の効果が得られる限りにおいて、第2領域および第3領域における液晶ポリマーの配向状態はそれぞれ、図示例の配向状態に限定されず、目的に応じて、適宜調整され得る。
On the other hand, in the second region B of the
上記構成を有する拡散フィルム100によれば、斜め方向において厚み方向よりも高い平行光線透過率を示し得る。本明細書においては、拡散フィルムが斜め方向のいずれかの角度(0°を超え90°未満の入射角)において厚み方向における平行光線透過率(入射角0°)よりも高い平行光線透過率を示す場合、分散粒子が斜め方向に配向する液晶ポリマーを含むと判断することができ、最も高い平行光線透過率を示す方向を第1の方向とすることができる。平行光線透過率は、JIS K 7361に従って測定され得る。
The
各領域の形状および配置パターンは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、第1領域および第2領域はそれぞれ、任意の形状(円形、楕円形、矩形、多角形等)であってよい。また例えば、第1領域が第3領域の外側を囲むように設けられ、その外側に第2領域が配置されてもよい。 The shape and arrangement pattern of each region can be set appropriately depending on the purpose. For example, the first region and the second region may each be any shape (circular, elliptical, rectangular, polygonal, etc.). Also, for example, the first region may be provided so as to surround the outside of the third region, and the second region may be arranged outside of that.
拡散フィルムの厚みは、例えば10μm~400μm、好ましくは20μm~300μm、より好ましくは30μm~150μmである。 The thickness of the diffusion film is, for example, 10 μm to 400 μm, preferably 20 μm to 300 μm, and more preferably 30 μm to 150 μm.
<拡散層>
拡散層120は、高分子マトリクス10と、高分子マトリクス10中に分散し、液晶ポリマー22を含む分散粒子20と、を含む。分散粒子20は、液晶ポリマー22に加えて非重合性液晶化合物をさらに含んでいてもよい。分散粒子が非重合性液晶化合物を含むことにより、液晶ポリマーの配向制御がより好適に行われ得る。
<Diffusion layer>
The
拡散層120は、第1の方向に配向している液晶ポリマーを含む第1領域を有する。また、好ましくは、拡散層は、平面視において、互いにヘイズが異なる第1領域A、第2領域B、および第3領域Cを有する。拡散層の各領域のヘイズは、拡散フィルムの各領域のヘイズと同様であり得る。拡散層の各領域における液晶ポリマーの配向状態は、拡散フィルムに関して上述したとおりである。
The
高分子マトリクスは、任意の適切な樹脂で構成され得る。高分子マトリクス形成用樹脂は、光透過率、液晶ポリマーまたは非重合性液晶化合物の屈折率、支持基材との密着力等に応じて適切に選択され得る。例えば、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂等の水溶性樹脂または水分散性樹脂が好ましく用いられ得る。高分子マトリクス形成用樹脂は、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。 The polymer matrix may be composed of any suitable resin. The resin for forming the polymer matrix may be appropriately selected depending on the light transmittance, the refractive index of the liquid crystal polymer or non-polymerizable liquid crystal compound, the adhesion to the support substrate, and the like. For example, water-soluble or water-dispersible resins such as urethane-based resins, polyvinyl alcohol-based resins, polyethylene-based resins, polypropylene-based resins, and acrylic-based resins may be preferably used. The resin for forming the polymer matrix may be used alone or in combination.
拡散層中における高分子マトリクスの含有割合は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%である。高分子マトリクスの含有割合が当該範囲内であれば、良好な機械的強度が得られる、端部からの液晶漏れが防止される等の効果が得られ得る。 The content of the polymer matrix in the diffusion layer is, for example, 30% to 70% by weight, preferably 35% to 65% by weight, and more preferably 40% to 60% by weight. If the content of the polymer matrix is within this range, it is possible to obtain effects such as good mechanical strength and prevention of liquid crystal leakage from the edges.
液晶ポリマーは、重合性液晶化合物の重合体であり、上述のとおり、非液晶性である。液晶ポリマーを構成する重合性液晶化合物としては、複屈折、非重合性液晶化合物との相溶性等に応じて任意の重合性液晶化合物を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の記載において、液晶化合物についての特性(複屈折、誘電率等)は、液晶化合物全体としての特性を意味する。 A liquid crystal polymer is a polymer of a polymerizable liquid crystal compound, and as described above, is non-liquid crystal. As the polymerizable liquid crystal compound that constitutes the liquid crystal polymer, any polymerizable liquid crystal compound can be used alone or in combination of two or more types depending on the birefringence, compatibility with the non-polymerizable liquid crystal compound, etc. In the following description, the characteristics of the liquid crystal compound (birefringence, dielectric constant, etc.) refer to the characteristics of the liquid crystal compound as a whole.
重合性液晶化合物の誘電異方性は、正でも負でもよい。重合性液晶化合物は、2官能以上の架橋型であってもよい。重合性液晶化合物としては、例えば、特表2002-533742(WO00/37585)、EP358208(US5211877)、EP66137(US4388453)、WO93/22397、EP0261712、DE19504224、DE4408171、およびGB2280445等に記載の重合型メソゲン化合物等が使用できる。重合性液晶化合物としては、例えばネマティック型液晶モノマーが好ましい。 The dielectric anisotropy of the polymerizable liquid crystal compound may be positive or negative. The polymerizable liquid crystal compound may be a crosslinked type having two or more functionalities. As the polymerizable liquid crystal compound, for example, the polymerizable mesogen compounds described in JP-A-2002-533742 (WO00/37585), EP358208 (US5211877), EP66137 (US4388453), WO93/22397, EP0261712, DE19504224, DE4408171, GB2280445, etc. can be used. As the polymerizable liquid crystal compound, for example, a nematic type liquid crystal monomer is preferable.
重合性液晶化合物の波長589nmにおける複屈折Δn(=ne-no;neは液晶化合物分子の長軸方向の屈折率、noは液晶化合物分子の短軸方向の屈折率)は、好ましくは0.05~0.50、より好ましくは0.10~0.45である。 The birefringence Δn (=ne-no; ne is the refractive index of the liquid crystal compound molecules in the long axis direction, and no is the refractive index of the liquid crystal compound molecules in the short axis direction) of the polymerizable liquid crystal compound at a wavelength of 589 nm is preferably 0.05 to 0.50, and more preferably 0.10 to 0.45.
非重合性液晶化合物としては、複屈折、重合性液晶化合物との相溶性等に応じて任意の非重合性液晶化合物を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。非重合性液晶化合物の誘電異方性は、正でも負でもよい。非重合性液晶化合物は、例えば、ネマティック型、スメクティック型、コレステリック型液晶化合物であり得る。配向状態において高い透明性を実現できることから、ネマティック型液晶化合物を用いることが好ましい。 As the non-polymerizable liquid crystal compound, any non-polymerizable liquid crystal compound can be used alone or in combination of two or more depending on the birefringence, compatibility with the polymerizable liquid crystal compound, etc. The dielectric anisotropy of the non-polymerizable liquid crystal compound may be positive or negative. The non-polymerizable liquid crystal compound may be, for example, a nematic type, a smectic type, or a cholesteric type liquid crystal compound. It is preferable to use a nematic type liquid crystal compound because it can achieve high transparency in the oriented state.
ネマティック型液晶化合物としては、ビフェニル系化合物、フェニルベンゾエート系化合物、シクロヘキシルベンゼン系化合物、アゾキシベンゼン系化合物、アゾベンゼン系化合物、アゾメチン系化合物、ターフェニル系化合物、ビフェニルベンゾエート系化合物、シクロヘキシルビフェニル系化合物、フェニルピリジン系化合物、シクロヘキシルピリミジン系化合物、コレステロール系化合物、フッ素系化合物等が挙げられる。これらの液晶化合物は、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。 Nematic liquid crystal compounds include biphenyl compounds, phenylbenzoate compounds, cyclohexylbenzene compounds, azoxybenzene compounds, azobenzene compounds, azomethine compounds, terphenyl compounds, biphenylbenzoate compounds, cyclohexylbiphenyl compounds, phenylpyridine compounds, cyclohexylpyrimidine compounds, cholesterol compounds, fluorine compounds, etc. These liquid crystal compounds may be used alone or in combination.
非重合性液晶化合物の波長589nmにおける複屈折Δnは、好ましくは0.05~0.50、より好ましくは0.10~0.45である。 The birefringence Δn of the non-polymerizable liquid crystal compound at a wavelength of 589 nm is preferably 0.05 to 0.50, and more preferably 0.10 to 0.45.
拡散層における液晶ポリマーおよび非重合性液晶化合物の合計含有割合は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%である。また、拡散層における液晶ポリマーおよび非重合性液晶化合物の合計含有量に対する液晶ポリマーの含有量の割合は、例えば5重量%以上、好ましくは7重量%以上、より好ましくは10重量%以上であり、また例えば100重量%以下、好ましくは80重量%以下、より好ましくは50重量%以下であり得る。また、拡散層における高分子マトリクスと液晶ポリマーと非重合性液晶化合物との合計含有割合は、例えば80重量%以上、好ましくは90重量%~99.9重量%、好ましくは95重量%~99.9重量%であり得る。 The total content of the liquid crystal polymer and the non-polymerizable liquid crystal compound in the diffusion layer is, for example, 30% by weight to 70% by weight, preferably 35% by weight to 65% by weight, and more preferably 40% by weight to 60% by weight. The content of the liquid crystal polymer relative to the total content of the liquid crystal polymer and the non-polymerizable liquid crystal compound in the diffusion layer may be, for example, 5% by weight or more, preferably 7% by weight or more, and more preferably 10% by weight or more, and may be, for example, 100% by weight or less, preferably 80% by weight or less, and more preferably 50% by weight or less. The total content of the polymer matrix, the liquid crystal polymer, and the non-polymerizable liquid crystal compound in the diffusion layer may be, for example, 80% by weight or more, preferably 90% by weight to 99.9% by weight, and more preferably 95% by weight to 99.9% by weight.
拡散層は、必要に応じて、任意の適切な添加剤をさらに含んでもよい。このような添加剤としては、重合開始剤、分散剤、レベリング剤、架橋剤、分散安定剤等が挙げられる。拡散層における添加剤の合計含有割合は、例えば20重量%以下、好ましくは0.1重量%~10重量%、より好ましくは0.1重量%~5重量%であり得る。 The diffusion layer may further contain any suitable additives as necessary. Such additives include polymerization initiators, dispersants, leveling agents, crosslinking agents, dispersion stabilizers, etc. The total content of the additives in the diffusion layer may be, for example, 20% by weight or less, preferably 0.1% by weight to 10% by weight, and more preferably 0.1% by weight to 5% by weight.
分散粒子の平均粒子径は、例えば0.2μm~9μm、好ましくは0.3μm~8μmであり得る。分散粒子の平均粒子径が小さすぎると、光の波長よりも分散粒子サイズが小さいために、光が散乱することなく分散粒子を透過してしまい、結果として、十分なヘイズを得られないという問題が生じ得る。また、該平均粒子径が大きすぎると、光の波長よりも分散粒子サイズが大きすぎるために、十分なヘイズを得られないという問題が生じ得る。なお、拡散層中における分散粒子の平均粒子径は、拡散層の主面に対して垂直な方向から見た場合の分散粒子の体積平均粒子径である。 The average particle diameter of the dispersed particles may be, for example, 0.2 μm to 9 μm, preferably 0.3 μm to 8 μm. If the average particle diameter of the dispersed particles is too small, the dispersed particle size is smaller than the wavelength of light, so that the light passes through the dispersed particles without being scattered, which may result in a problem of insufficient haze being obtained. If the average particle diameter is too large, the dispersed particle size is larger than the wavelength of light, so that a problem of insufficient haze being obtained may result. The average particle diameter of the dispersed particles in the diffusion layer is the volume average particle diameter of the dispersed particles when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the diffusion layer.
拡散層の厚みは、例えば3μm~60μm、好ましくは5μm~55μm、より好ましくは10μm~50μmである。 The thickness of the diffusion layer is, for example, 3 μm to 60 μm, preferably 5 μm to 55 μm, and more preferably 10 μm to 50 μm.
<支持基材>
第1支持基材および第2支持基材(以下、まとめて「支持基材」と称する場合がある)はそれぞれ、基材本体を含む。支持基材は、必要に応じて、基材本体の片側または両側にハードコート(HC)層を有していてもよい。第1支持基材および第2支持基材は、互いに同じ構成(基材本体の形成材料および厚み、HC層の有無または形成材料等)であっても、異なる構成であってもよい。第1支持基材および第2支持基材の一方または両方は、目的等に応じて省略されてもよい。
<Support substrate>
The first supporting substrate and the second supporting substrate (hereinafter, collectively referred to as "supporting substrate") each include a substrate body. The supporting substrate may have a hard coat (HC) layer on one side or both sides of the substrate body as necessary. The first supporting substrate and the second supporting substrate may have the same configuration (material and thickness of the substrate body, presence or absence of an HC layer or material, etc.) or may have different configurations. One or both of the first supporting substrate and the second supporting substrate may be omitted depending on the purpose, etc.
基材本体は、任意の適切な材料を用いて形成され得る。具体例としては、ガラスフィルムおよび高分子フィルムが挙げられる。平滑性に優れ、また、ロールによる連続生産により生産性を大幅に向上させ得ることから、高分子フィルムが好ましい。 The substrate body may be formed using any suitable material. Specific examples include glass film and polymer film. Polymer films are preferred because they have excellent smoothness and can be used for continuous production using rolls to greatly improve productivity.
基材本体は、代表的には熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムである。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル系樹脂;ポリノルボルネン等のシクロオレフィン系樹脂;アクリル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;セルロース系樹脂等が挙げられる。なかでも好ましくは、ポリエステル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂またはアクリル系樹脂である。これらの樹脂は、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性等に優れる。上記熱可塑性樹脂は、単独で、または2種以上組み合わせて用いてもよい。また、偏光板に用いられるような光学フィルム、例えば、低位相差基材、高位相差基材、位相差板、吸収型偏光フィルム、偏光選択反射フィルム等を基材本体として用いることも可能である。 The substrate body is typically a polymer film mainly composed of a thermoplastic resin. Examples of thermoplastic resins include polyester resins; cycloolefin resins such as polynorbornene; acrylic resins; polycarbonate resins; and cellulose resins. Of these, polyester resins, cycloolefin resins, and acrylic resins are preferred. These resins are excellent in transparency, mechanical strength, thermal stability, and moisture shielding properties. The above thermoplastic resins may be used alone or in combination of two or more. In addition, optical films such as those used in polarizing plates, such as low retardation substrates, high retardation substrates, retardation plates, absorptive polarizing films, and polarized selective reflection films, can also be used as the substrate body.
支持基材のヘイズは、好ましくは20%以下であり、より好ましくは10%以下であり、さらに好ましくは0.1%~10%である。 The haze of the support substrate is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 0.1% to 10%.
支持基材の全光線透過率は、好ましくは30%以上であり、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは80%以上である。 The total light transmittance of the support substrate is preferably 30% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 80% or more.
支持基材の厚みは、例えば100μm以下であり、好ましくは3μm~50μmであり、より好ましくは5μm~30μmである。 The thickness of the support substrate is, for example, 100 μm or less, preferably 3 μm to 50 μm, and more preferably 5 μm to 30 μm.
B.拡散フィルムの製造方法
本発明の別の局面によれば、拡散フィルムの製造方法が提供される。本発明の実施形態による拡散フィルムの製造方法は、
第1基材に、高分子マトリクス形成用樹脂と重合性液晶化合物と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を得る工程Iと、
上記塗布層を乾燥させて、上記高分子マトリクスと、上記高分子マトリクス中に分散しており、上記重合性液晶化合物を含む液滴と、を含む高分子分散型液晶層を得る工程IIと、
上記重合性液晶化合物を重合させて拡散層を得る工程IIIと、を含み、
上記工程IIIが、上記高分子分散型液晶層の第1領域において、上記重合性液晶化合物の少なくとも一部を第1の方向に配向させた状態で重合させることを含む。
上記拡散フィルムの製造方法によれば、PDLC層の第1領域において、重合性液晶化合物の少なくとも一部を第1の方向に配向させた状態で重合させることから、第1の方向に配向している液晶ポリマーを含む分散粒子が第1領域に生成する。よって、上記製造方法によれば、A項に記載の拡散フィルムを好適に製造することができる。上記製造方法は、必要に応じて、重合性液晶化合物を重合させる前のPDLC層または重合させた後の拡散層の第1基材が設けられた側と反対側に第2基材を配置すること(工程IV)をさらに含み得る。
B. Method for Producing Diffusion Film According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a diffusion film. The method for producing a diffusion film according to an embodiment of the present invention includes the steps of:
A step I of applying a coating liquid containing a polymer matrix-forming resin, a polymerizable liquid crystal compound, and a solvent to a first substrate to obtain a coating layer;
Step II of drying the coating layer to obtain a polymer dispersed liquid crystal layer including the polymer matrix and droplets containing the polymerizable liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix;
Step III of polymerizing the polymerizable liquid crystal compound to obtain a diffusion layer,
The step III includes polymerizing the polymerizable liquid crystal compound in the first region of the polymer dispersed liquid crystal layer while at least a portion of the polymerizable liquid crystal compound is aligned in a first direction.
According to the manufacturing method of the diffusion film, at least a part of the polymerizable liquid crystal compound is polymerized in a state aligned in a first direction in the first region of the PDLC layer, and thus dispersed particles containing a liquid crystal polymer aligned in the first direction are generated in the first region. Therefore, according to the manufacturing method, the diffusion film described in section A can be suitably manufactured. The manufacturing method may further include, as necessary, disposing a second substrate on the side of the PDLC layer before the polymerizable liquid crystal compound is polymerized or on the side of the diffusion layer after the polymerization opposite to the side on which the first substrate is provided (step IV).
B-1.工程I
工程Iにおいては、第1基材に、高分子マトリクス形成用樹脂と重合性液晶化合物と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を得る。塗工液は、代表的には、重合開始剤をさらに含み、必要に応じて、非重合性液晶化合物および/または他の添加剤(分散剤、レベリング剤、架橋剤、分散安定剤等)をさらに含み得る。以下、重合性液晶化合物と非重合性液晶化合物とをまとめて液晶成分と称する場合がある。
B-1. Step I
In step I, a coating liquid containing a polymer matrix forming resin, a polymerizable liquid crystal compound, and a solvent is applied to a first substrate to obtain a coating layer. The coating liquid typically further contains a polymerization initiator, and may further contain a non-polymerizable liquid crystal compound and/or other additives (such as a dispersant, a leveling agent, a crosslinking agent, and a dispersion stabilizer) as necessary. Hereinafter, the polymerizable liquid crystal compound and the non-polymerizable liquid crystal compound may be collectively referred to as a liquid crystal component.
上記塗工液は、好ましくは、液晶成分を含む液晶粒子を分散質として含むエマルション塗工液である。1つの実施形態において、塗工液は、高分子マトリクス形成用樹脂粒子と、液晶成分を含む液晶粒子とが溶媒中に分散したエマルション塗工液である。エマルション塗工液は、好ましくは液晶粒子中に重合開始剤をさらに含む。 The coating liquid is preferably an emulsion coating liquid containing liquid crystal particles containing a liquid crystal component as a dispersoid. In one embodiment, the coating liquid is an emulsion coating liquid in which polymer matrix forming resin particles and liquid crystal particles containing a liquid crystal component are dispersed in a solvent. The emulsion coating liquid preferably further contains a polymerization initiator in the liquid crystal particles.
溶媒としては、水または水と水混和性有機溶媒との混合溶媒が好ましく用いられ得る。水混和性有機溶媒としては、C1-3アルコール、アセトン、DMSO等が挙げられる。重合性液晶化合物、非重合性液晶化合物、および高分子マトリクス形成用樹脂については、A項に記載した通りである。 As the solvent, water or a mixed solvent of water and a water-miscible organic solvent can be preferably used. Examples of the water-miscible organic solvent include C1-3 alcohol, acetone, DMSO, etc. The polymerizable liquid crystal compound, non-polymerizable liquid crystal compound, and resin for forming the polymer matrix are as described in Section A.
塗工液の固形分における液晶成分の含有割合は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%であり得る。 The content of the liquid crystal component in the solid content of the coating liquid can be, for example, 30% by weight to 70% by weight, preferably 35% by weight to 65% by weight, and more preferably 40% by weight to 60% by weight.
塗工液における重合性液晶化合物と非重合性液晶化合物との含有重量比(重合性液晶化合物:非重合性液晶化合物)は、例えば5:95~100:0、好ましくは7:93~80:20、より好ましくは10:90~50:50であり得る。 The weight ratio of the polymerizable liquid crystal compound to the non-polymerizable liquid crystal compound in the coating liquid (polymerizable liquid crystal compound:non-polymerizable liquid crystal compound) can be, for example, 5:95 to 100:0, preferably 7:93 to 80:20, and more preferably 10:90 to 50:50.
塗工液の固形分における高分子マトリクス形成用樹脂の含有割合は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%であり得る。 The content of the polymer matrix-forming resin in the solid content of the coating liquid can be, for example, 30% by weight to 70% by weight, preferably 35% by weight to 65% by weight, and more preferably 40% by weight to 60% by weight.
塗工液における液晶成分の含有量と高分子マトリクス形成用樹脂の含有量との重量比(液晶成分:高分子マトリクス形成用樹脂)は、例えば30:70~70:30、好ましくは35:65~65:35、より好ましくは40:60~60:40であり得る。また、塗工液の固形分における高分子マトリクス形成用樹脂と液晶成分との合計含有割合は、例えば80重量%以上、好ましくは90重量%~99.9重量%、より好ましくは95重量%~99.9重量%であり得る。 The weight ratio of the liquid crystal component content to the polymer matrix forming resin content in the coating liquid (liquid crystal component:polymer matrix forming resin) can be, for example, 30:70 to 70:30, preferably 35:65 to 65:35, and more preferably 40:60 to 60:40. The total content of the polymer matrix forming resin and the liquid crystal component in the solid content of the coating liquid can be, for example, 80% by weight or more, preferably 90% by weight to 99.9% by weight, and more preferably 95% by weight to 99.9% by weight.
液晶粒子の平均粒子径は、好ましくは0.3μm以上であり、より好ましくは0.4μm以上である。また、液晶粒子の平均粒子径は、好ましくは9μm以下であり、より好ましくは8μm以下である。液晶粒子の平均粒子径が当該範囲内であれば、拡散層における分散粒子の平均粒子径を所望の範囲とすることができる。なお、上記液晶粒子の平均粒子径は、体積基準のメジアン径を意味し、例えば、粒度分布測定装置(マイクロトラック社製、「MT3300EXII」)等を用いて、レーザー回折・散乱法によって測定され得る。 The average particle diameter of the liquid crystal particles is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.4 μm or more. The average particle diameter of the liquid crystal particles is preferably 9 μm or less, more preferably 8 μm or less. If the average particle diameter of the liquid crystal particles is within this range, the average particle diameter of the dispersed particles in the diffusion layer can be set to a desired range. The average particle diameter of the liquid crystal particles means the volume-based median diameter, and can be measured by a laser diffraction/scattering method using, for example, a particle size distribution measuring device (Microtrac's "MT3300EXII") or the like.
液晶粒子の平均粒子径は、比較的狭い粒度分布を有することが好ましい。液晶粒子の平均粒子径の変動係数(CV値)は、例えば0.40未満であり得、好ましくは0.35以下、より好ましくは0.30以下であり得る。 It is preferable that the average particle size of the liquid crystal particles has a relatively narrow particle size distribution. The coefficient of variation (CV value) of the average particle size of the liquid crystal particles may be, for example, less than 0.40, preferably 0.35 or less, and more preferably 0.30 or less.
高分子マトリクス形成用樹脂粒子の平均粒子径は、好ましくは10nm~500nmであり、より好ましくは30nm~300nm、さらに好ましくは50nm~200nmである。樹脂の種類および/または平均粒子径の異なる2種以上の樹脂粒子を用いてもよい。高分子マトリクス形成用樹脂粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径を意味し、例えば、粒度分布測定装置(Microtrac社製、「Nanotrac150」)等を用いて、動的光散乱法によって測定され得る。 The average particle size of the resin particles for forming a polymer matrix is preferably 10 nm to 500 nm, more preferably 30 nm to 300 nm, and even more preferably 50 nm to 200 nm. Two or more types of resin particles with different resin types and/or average particle sizes may be used. The average particle size of the resin particles for forming a polymer matrix means the volume average particle size, and can be measured by dynamic light scattering using, for example, a particle size distribution measuring device (Microtrac's Nanotrac 150).
重合開始剤としては、目的および所望の特性等に応じて任意の適切な光重合開始剤または熱重合開始剤が用いられ得、光重合開始剤が好ましく用いられる。光重合開始剤の具体例としては、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、キサントン、3-メチルアセトフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール、N,N,N’,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-2,4-ジペントキシフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメトキシ-ベンゾイル)-(2,4,4-トリメチル-ペンチル)-ホスフィンオキサイド、チオキサントン系化合物が挙げられる。重合開始剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。重合開始剤の含有割合は、重合性液晶化合物100重量部に対して、好ましくは0.1重量部~10重量部であり、より好ましくは0.5重量部~5重量部である。 As the polymerization initiator, any suitable photopolymerization initiator or thermal polymerization initiator can be used depending on the purpose and desired properties, etc., and a photopolymerization initiator is preferably used. Specific examples of photopolymerization initiators include 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, acetophenone, benzophenone, xanthone, 3-methylacetophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, benzoin propyl ether, benzyl dimethyl ketal, N,N,N',N'-tetramethyl-4,4'-diaminobenzophenone, 1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-2,4-dipentoxyphenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxy-benzoyl)-(2,4,4-trimethyl-pentyl)-phosphine oxide, and thioxanthone compounds. The polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more. The content of the polymerization initiator is preferably 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably 0.5 to 5 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the polymerizable liquid crystal compound.
分散剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤等を挙げることができる。分散剤の含有割合は、塗工液の固形分100重量部に対して、好ましくは1重量部~15重量部であり、より好ましくは2重量部~10重量部である。 Examples of dispersants include anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants. The content of the dispersant is preferably 1 to 15 parts by weight, and more preferably 2 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the solid content of the coating liquid.
レベリング剤としては、例えば、アクリル系レベリング剤、フッ素系レベリング剤、シリコーン系レベリング剤等を挙げることができる。レベリング剤の含有量は、塗工液の固形分100重量部に対して、好ましくは0.1重量部~10重量部であり、より好ましくは0.5重量部~5重量部である。 Examples of leveling agents include acrylic leveling agents, fluorine-based leveling agents, and silicone-based leveling agents. The content of the leveling agent is preferably 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably 0.5 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the solid content of the coating liquid.
架橋剤としては、例えば、アジリジン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤等を挙げることができる。架橋剤の含有量は、塗工液の固形分100重量部に対して、好ましくは0.5重量部~20重量部であり、より好ましくは1重量部~10重量部である。 Examples of crosslinking agents include aziridine-based crosslinking agents and isocyanate-based crosslinking agents. The content of the crosslinking agent is preferably 0.5 to 20 parts by weight, and more preferably 1 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the solid content of the coating liquid.
エマルション塗工液は、例えば、高分子マトリクス形成用樹脂粒子を含む樹脂エマルションまたは樹脂粒子分散体と、液晶成分および重合開始剤を含む液晶粒子を含む液晶エマルションと、任意の添加剤(例えば、分散剤、レベリング剤、架橋剤)と、を混合することによって調製され得る。必要に応じて、混合時に、溶媒をさらに添加してもよい。あるいは、エマルション塗工液は、溶媒中に、液晶成分、高分子マトリクス形成用樹脂、重合開始剤、およびに任意の添加剤を添加し、機械的に分散させること等によっても調製され得る。 The emulsion coating liquid can be prepared, for example, by mixing a resin emulsion or a resin particle dispersion containing resin particles for forming a polymer matrix, a liquid crystal emulsion containing liquid crystal particles containing a liquid crystal component and a polymerization initiator, and any additives (e.g., a dispersant, a leveling agent, a crosslinking agent). If necessary, a solvent may be further added during mixing. Alternatively, the emulsion coating liquid can be prepared by adding the liquid crystal component, the resin for forming a polymer matrix, the polymerization initiator, and any additives to a solvent and mechanically dispersing them.
上記樹脂エマルションおよび液晶エマルションは、例えば、機械的乳化法、マイクロチャネル法、膜乳化法等によって調製され得る。なかでも、液晶エマルションは膜乳化法で調製されることが好ましい。膜乳化法によれば、粒度分布が揃ったエマルションが好適に得られ得る。膜乳化法の詳細については、特開平4-355719号公報、特開2015-40994号公報(これらは、本明細書に参考として援用される)等の開示を参照することができる。 The resin emulsion and liquid crystal emulsion can be prepared by, for example, a mechanical emulsification method, a microchannel method, a membrane emulsification method, or the like. In particular, the liquid crystal emulsion is preferably prepared by the membrane emulsification method. According to the membrane emulsification method, an emulsion with a uniform particle size distribution can be suitably obtained. For details of the membrane emulsification method, the disclosures of JP-A-4-355719, JP-A-2015-40994, and the like (these are incorporated herein by reference) can be referred to.
塗工液の固形分濃度は、例えば20重量%~60重量%、好ましくは30重量%~50重量%であり得る。 The solids concentration of the coating liquid can be, for example, 20% to 60% by weight, preferably 30% to 50% by weight.
塗工液の粘度は、第1基材への塗工が好適に行われるように適切に調整され得る。塗工時における塗工液の粘度は、好ましくは20mPas~400mPasであり、より好ましくは30mPas~300mPasであり、さらに好ましくは40mPas~200mPasである。粘度が20mPas未満の場合、溶媒を乾燥させる際に溶媒の対流が顕著となり、PDLC層(結果として、拡散層)の厚みが不安定となるおそれがある。また、粘度が400mPasを超える場合、塗工液のビードが安定しないおそれがある。塗工液の粘度は、例えば、アントンパール社製レオメーターMCR302により測定することができる。ここでの粘度は、20℃、せん断速度1000(1/s)の条件でのせん断粘度の値を用いている。 The viscosity of the coating liquid can be appropriately adjusted so that the coating on the first substrate is performed satisfactorily. The viscosity of the coating liquid during coating is preferably 20 mPas to 400 mPas, more preferably 30 mPas to 300 mPas, and even more preferably 40 mPas to 200 mPas. If the viscosity is less than 20 mPas, the convection of the solvent becomes significant when the solvent is dried, and the thickness of the PDLC layer (and consequently the diffusion layer) may become unstable. If the viscosity exceeds 400 mPas, the bead of the coating liquid may become unstable. The viscosity of the coating liquid can be measured, for example, by a rheometer MCR302 manufactured by Anton Paar. The viscosity used here is the shear viscosity value at 20°C and a shear rate of 1000 (1/s).
第1基材としては、任意の適切な基材が用いられ得る。第1基材として、A項に記載の第1支持基材を用いることにより、第1支持基材と拡散層とを有する拡散フィルムが好適に得られ得る。目的に応じて、第1基材は、工程IIIの終了後に拡散層から剥離除去されてもよい。 Any suitable substrate may be used as the first substrate. By using the first supporting substrate described in Section A as the first substrate, a diffusion film having a first supporting substrate and a diffusion layer can be suitably obtained. Depending on the purpose, the first substrate may be peeled off and removed from the diffusion layer after completion of step III.
塗工方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。なかでも、ロールコート法が好ましい。例えば、スロットダイを用いたロールコート法による塗工に関しては、特開2019-5698号公報の記載を参照することができる。 Any appropriate method can be used as the coating method. For example, roll coating, spin coating, wire bar coating, dip coating, die coating, curtain coating, spray coating, knife coating (comma coating, etc.), etc. are included. Among them, roll coating is preferred. For example, the description of JP2019-5698A can be referred to for coating by the roll coating method using a slot die.
塗布層の厚みは、好ましくは40μm~300μmであり、より好ましくは60μm~240μmであり、さらに好ましくは80μm~200μmである。このような範囲であれば、面内輝度の均一性の向上効果に優れ、かつ、厚みの均一性に優れる拡散層を得ることができる。 The thickness of the coating layer is preferably 40 μm to 300 μm, more preferably 60 μm to 240 μm, and even more preferably 80 μm to 200 μm. Within such a range, a diffusion layer can be obtained that is excellent in improving the uniformity of in-plane luminance and has excellent thickness uniformity.
B-2.工程II
工程IIにおいては、工程Iで得た塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと、高分子マトリクス中に分散しており、重合性液晶化合物を含む液滴と、を含むPDLC層を得る。乾燥により塗布層から溶媒が除去されることで、高分子マトリクス中に液晶液滴が分散した構造を有するPDLC層が形成される。
B-2. Step II
In step II, the coating layer obtained in step I is dried to obtain a PDLC layer containing a polymer matrix and droplets containing a polymerizable liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix. The solvent is removed from the coating layer by drying, forming a PDLC layer having a structure in which liquid crystal droplets are dispersed in a polymer matrix.
塗布層の乾燥は、任意の適切な方法によって行われ得る。乾燥方法の具体例としては、自然乾燥、加熱乾燥、熱風乾燥等が挙げられる。塗工液が架橋剤を含む場合、乾燥時において、高分子マトリクスの架橋構造が形成され得る。 The coating layer can be dried by any suitable method. Specific examples of drying methods include natural drying, heat drying, and hot air drying. If the coating liquid contains a crosslinking agent, a crosslinked structure of the polymer matrix can be formed during drying.
乾燥温度は、好ましくは20℃~150℃であり、より好ましくは25℃~80℃である。乾燥時間は、好ましくは1分~100分である。 The drying temperature is preferably 20°C to 150°C, more preferably 25°C to 80°C. The drying time is preferably 1 minute to 100 minutes.
B-3.工程III
工程IIIにおいては、工程IIで得られたPDLC層において、重合性液晶化合物を重合させる。これにより、高分子マトリクスと、高分子マトリクス中に分散しており、重合性液晶化合物の重合体である液晶ポリマーを含む分散粒子と、を含む拡散層が形成される。
B-3. Step III
In step III, the polymerizable liquid crystal compound is polymerized in the PDLC layer obtained in step II, thereby forming a diffusion layer including a polymer matrix and dispersed particles that are dispersed in the polymer matrix and contain a liquid crystal polymer, which is a polymer of the polymerizable liquid crystal compound.
重合性液晶化合物の重合は、活性エネルギー線照射、加熱、またはこれらの組み合わせによって行われ、活性エネルギー線照射によって行われることが好ましい。 The polymerization of the polymerizable liquid crystal compound is carried out by irradiation with active energy rays, heating, or a combination of these, and is preferably carried out by irradiation with active energy rays.
活性エネルギー線としては、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線および電子線等が用いられる。なかでも、紫外線が好ましい。また、活性エネルギー線は照射源からの直進性が高いコリメート光であることが好ましい。 Examples of active energy rays that can be used include ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, alpha rays, beta rays, gamma rays, and electron beams. Of these, ultraviolet rays are preferred. In addition, it is preferable that the active energy rays are collimated light that has a high degree of linearity from the irradiation source.
紫外線の照射条件は、重合性液晶化合物の種類、基材の透過率、光重合開始剤の吸収波長等に応じて適切に設定され得る。照射強度は、例えば0.1mW/cm2~1000mW/cm2、好ましくは1mW/cm2~100mW/cm2であり得る。照射量は、例えば10mJ/cm2~10000mJ/cm2、好ましくは100mJ/cm2~5000mJ/cm2であり得る。照射温度は、例えば-20℃~80℃、好ましくは-20℃~60℃であり得る。 The ultraviolet irradiation conditions can be appropriately set depending on the type of polymerizable liquid crystal compound, the transmittance of the substrate, the absorption wavelength of the photopolymerization initiator, etc. The irradiation intensity can be, for example, 0.1 mW/cm 2 to 1000 mW/cm 2 , preferably 1 mW/cm 2 to 100 mW/cm 2. The irradiation amount can be, for example, 10 mJ/cm 2 to 10000 mJ/cm 2 , preferably 100 mJ/cm 2 to 5000 mJ/cm 2. The irradiation temperature can be, for example, -20°C to 80°C, preferably -20°C to 60°C.
上記重合は、代表的には、PDLC層の第1領域において、重合性液晶化合物の少なくとも一部を第1の方向に配向させた状態で行われる。例えば、上記重合は、PDLC層の両側に平面視において重ならないように電極を配置し、当該電極間に電圧を印加した状態で行われ得る。これにより、PDLC層の第1領域において、厚み方向に対して斜め方向(例えば、第1の方向)に電界を生じさせることができ、当該電界方向(例えば、第1の方向)に液晶成分を配向させた状態で重合性液晶化合物の重合を行うことができる。 The polymerization is typically carried out in a state where at least a portion of the polymerizable liquid crystal compound is aligned in a first direction in the first region of the PDLC layer. For example, the polymerization can be carried out in a state where electrodes are arranged on both sides of the PDLC layer so that they do not overlap in a planar view, and a voltage is applied between the electrodes. This allows an electric field to be generated in the first region of the PDLC layer in a direction oblique to the thickness direction (e.g., the first direction), and the polymerizable liquid crystal compound can be polymerized in a state where the liquid crystal component is aligned in the electric field direction (e.g., the first direction).
以下、図4を参照しながら、工程IIIの一例について説明する。図示例においては、工程IIIの前に工程IVが行われており、PDLCフィルム100aは、PDLC層120aと、その一方の側に配置されている第1支持基材110と、他方の側に配置されている第2支持基材130と、を有する。PDLC層120aは、高分子マトリクス10と、高分子マトリクス10中に分散しており、重合性液晶化合物26を含む液晶液滴24とを含んでいる。PDLCフィルム100aの第1支持基材110の外側に第1電極410が配置され、第2支持基材130の外側に第2電極420が配置されている。図示例と異なり、第1支持基材および/または第2支持基材は省略されてもよい。
An example of step III will be described below with reference to FIG. 4. In the illustrated example, step IV is performed before step III, and the
図5(a)は、第1電極410の概略平面図であり、図5(b)は、図5(a)に示す第1電極410をA2-A2線で切断した概略断面図である。第1電極410は、平板状であり、その片面に平面視で二重円形状の凹部410aが二次元配列で設けられている。第1電極410としては、金属電極を好ましく例示することができる。
Figure 5(a) is a schematic plan view of the
図6(a)は、第2電極420の概略平面図であり、図6(b)は、図6(a)に示す第2電極420をA3-A3線で切断した概略断面図である。第2電極420は、平板状の基材部422と基材部422の片面に設けられた電極層424とを有する。電極層424には、平面視で円形状の孔部424aが二次元配列で設けられている。図示例において、孔部424aは、第1電極410の凹部410aの外径と同径であり、凹部410aと同じパターンで配置されている。
Figure 6(a) is a schematic plan view of the
第2電極は、好ましくは活性エネルギー線を透過可能な透明電極である。第2電極は、例えば、ガラス板からなる基材部422の片面に、スパッタリングによってITO層等の透明電極層424を設け、次いで、エッチングにより所望の部位の透明電極層424を除去して孔部424aを形成することによって得ることができる。また例えば、第2電極は、ガラス板からなる基材部の片面に、スパッタリングによってITO層等の透明電極層を設け、次いで、切削加工によって孔部に対応する箇所の透明電極層をガラス板ごと除去することによって作製してもよい。
The second electrode is preferably a transparent electrode that can transmit active energy rays. The second electrode can be obtained, for example, by providing a
上記のとおり、第2電極420の孔部424aは、第1電極410の凹部410aの外径と同径かつ同じパターンで設けられている。よって、図4に示すように、第1電極410および第2電極420をそれぞれ、PDLCフィルム100aの第1支持基材110側および第2支持基材130側に配置すると、平面視において、PDLC層の両側に第1電極と第2電極(より具体的には、第2電極の電極層)とが重なって配置される領域と、重ならない領域とが生じる。
上記構成において、第1電極と第2電極と間に電圧を印加すると、これらの電極が重なる領域においては、厚み方向(矢印bの方向)に電界が生じ、当該電界方向に沿って液晶成分が配向し得る。
一方、電極が重ならない領域においては、第1電極と第2電極とを結ぶ方向に電界が生じ得る。なかでも、電極間の距離が最短となる方向(すなわち、第1電極410の凹部410aの内円部分と第2電極420の電極層424の孔部424a側を結ぶ方向(矢印cの方向))に沿って、より具体的には電極間の距離が最短となる線上に最も強い電界が生じ、当該電界方向に沿って液晶成分が配向し得る。また、電極が重ならない領域において、液晶成分の配向度は電極間の距離が大きくなるにつれて低くなり、例えば非配向状態であり得る。
このような状態で、第2電極側からPDLC層に活性エネルギー線(図示例ではUV光)を照射することにより、電極が重ならない領域において、重合性液晶化合物の少なくとも一部を上記電極間の距離が最短となる方向に配向させた状態で重合させることができる。
上記電極間の距離が最短となる方向は、厚み方向に対して傾斜した方向であり、A項に記載の拡散フィルムにおける第1の方向に対応し得る。
なお、図4においては、PDLC層の電界強度、電界方向等が異なる領域に関して、各領域にそれぞれ含まれる複数の分散粒子から1つを選択および拡大して、その中の液晶成分の配向状態を例示している。PDLC層中、電極間の距離が最短となる線に沿って生じる電界の幅(断面積)に含まれる分散粒子中の液晶成分は、図示例のように、矢印cの方向に沿って配向していることが好ましく、当該線から離れるにつれて分散粒子中の液晶成分の配向度は低くなり得る。
As described above, the
In the above configuration, when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, an electric field is generated in the thickness direction (the direction of arrow b) in the region where these electrodes overlap, and the liquid crystal component can be oriented along the electric field direction.
On the other hand, in the region where the electrodes do not overlap, an electric field may be generated in the direction connecting the first electrode and the second electrode. In particular, the strongest electric field may be generated along the direction where the distance between the electrodes is the shortest (i.e., the direction connecting the inner circle portion of the
In this state, by irradiating the PDLC layer with active energy rays (UV light in the illustrated example) from the second electrode side, at least a portion of the polymerizable liquid crystal compound in the area where the electrodes do not overlap can be polymerized in a state where the polymerizable liquid crystal compound is oriented in the direction that minimizes the distance between the electrodes.
The direction in which the distance between the electrodes is shortest is a direction inclined with respect to the thickness direction, and can correspond to the first direction in the diffusion film described in section A.
4, for regions of the PDLC layer with different electric field strengths, electric field directions, etc., one of the multiple dispersed particles contained in each region is selected and enlarged to illustrate the orientation state of the liquid crystal component therein. In the PDLC layer, the liquid crystal component in the dispersed particles contained in the width (cross-sectional area) of the electric field generated along the line where the distance between the electrodes is the shortest is preferably oriented along the direction of arrow c as shown in the example, and the degree of orientation of the liquid crystal component in the dispersed particles can decrease with increasing distance from the line.
図示例の工程IIIを含む製造方法によれば、第1電極の二重円形凹部に対応する領域を第1領域として有し、二重円形凹部の内円の内側に対応する領域を第2領域として有し、二重円形凹部の外円の外側に対応する領域を第3領域として有する拡散フィルム(結果として、A項に記載の拡散フィルム)を好適に得ることができる。 According to the manufacturing method including step III of the illustrated example, it is possible to suitably obtain a diffusion film (as a result, the diffusion film described in section A) having a region corresponding to the double circular recess of the first electrode as a first region, a region corresponding to the inside of the inner circle of the double circular recess as a second region, and a region corresponding to the outside of the outer circle of the double circular recess as a third region.
拡散層の第1領域、第2領域、および第3領域における分散粒子中の液晶ポリマーの配向状態は、印加電圧、電極間距離等を変更して電界強度を変化させることによって、適宜変更することができる。例えば、電極が重なる領域(第3領域)において、印加電圧、電極間距離等を変更することによって、PDLC層中の液晶成分を第2の方向に配向させた状態で重合性液晶化合物を重合させることができる。第2の方向と厚み方向とのなす角度は、好ましくは第1の方向と厚み方向とのなす角度よりも小さい。また例えば、電極が重ならない領域中、電極間の距離が最短となる部分を含まない領域(第2領域)において、電極間の距離が最短となる部分を含む領域(第1領域)よりも配向度が低い状態(非配向状態を含む)で重合性液晶化合物を重合させることができる。 The orientation state of the liquid crystal polymer in the dispersed particles in the first, second, and third regions of the diffusion layer can be appropriately changed by changing the applied voltage, the distance between the electrodes, etc. to change the electric field strength. For example, in the region where the electrodes overlap (third region), the applied voltage, the distance between the electrodes, etc. can be changed to polymerize the polymerizable liquid crystal compound in a state in which the liquid crystal component in the PDLC layer is aligned in the second direction. The angle between the second direction and the thickness direction is preferably smaller than the angle between the first direction and the thickness direction. Also, for example, in the region where the electrodes do not overlap (second region) that does not include the part where the distance between the electrodes is the shortest, the polymerizable liquid crystal compound can be polymerized in a state with a lower degree of orientation (including a non-aligned state) than in the region where the distance between the electrodes is the shortest (first region).
第1電極の二重円形凹部の外径と内径との差および凹部の深さは、所望の拡散特性、印加電圧、PDLC層厚み等に応じて適切に設定され得る。また、第1電極の凹部および第2電極の電極層の形状、配置パターン等を適宜変更することにより、任意の形状およびパターンで、第1領域、第2領域、および第3領域を有する拡散フィルムを得ることができる。 The difference between the outer diameter and inner diameter of the double circular recess of the first electrode and the depth of the recess can be appropriately set according to the desired diffusion characteristics, applied voltage, PDLC layer thickness, etc. Also, by appropriately changing the shape, arrangement pattern, etc. of the recess of the first electrode and the electrode layer of the second electrode, a diffusion film having a first region, a second region, and a third region in any shape and pattern can be obtained.
B-4.工程IV
工程IVにおいては、PDLC層または拡散層の第1基材が設けられた側と反対側に第2基材を配置する。第2基材としては、任意の適切な基材を用いることができ、A項に記載の第2支持基材が好ましく用いられ得る。工程IVを実施するタイミングは、工程IIIの前、すなわち、重合性液晶化合物を重合させる前であってもよく、工程IIIの後、すなわち、重合性液晶化合物を重合させた後であってもよい。
B-4. Step IV
In step IV, a second substrate is disposed on the side of the PDLC layer or the diffusion layer opposite to the side on which the first substrate is disposed. Any suitable substrate can be used as the second substrate, and the second supporting substrate described in section A can be preferably used. The timing of carrying out step IV may be before step III, i.e., before polymerizing the polymerizable liquid crystal compound, or after step III, i.e., after polymerizing the polymerizable liquid crystal compound.
工程IVを含む拡散フィルムの製造方法によれば、第1基材および第2基材として、それぞれ、A項に記載の第1支持基材および第2支持基材を用いることにより、第1支持基材および第2支持基材と、これらに直接挟持された拡散層とを有する拡散フィルムが得られ得る。 According to the method for manufacturing a diffusion film including step IV, by using the first supporting substrate and the second supporting substrate described in section A as the first substrate and the second substrate, respectively, a diffusion film having the first supporting substrate and the second supporting substrate and the diffusion layer directly sandwiched therebetween can be obtained.
十分な密着性を得る観点から、第2基材は、好ましくはラミネーターを用いて、0.006MPa/m~7MPa/mのラミネート圧、より好ましくは0.06MPa/m~0.7MPa/mのラミネート圧をかけながらPDLC層または拡散層に積層される。 In order to obtain sufficient adhesion, the second substrate is laminated onto the PDLC layer or the diffusion layer, preferably using a laminator, while applying a lamination pressure of 0.006 MPa/m to 7 MPa/m, more preferably 0.06 MPa/m to 0.7 MPa/m.
C.光拡散装置
本発明の実施形態による光拡散装置は、A項に記載の拡散フィルムと、光源部と、を有する。図7は、本発明の1つの実施形態による光拡散装置の構成を示す概略断面図である。光拡散装置300は、光源層200と、その上に配置された拡散フィルム100(分散粒子は図示せず)とを有する。
C. Light Diffusion Device The light diffusion device according to an embodiment of the present invention includes the diffusion film described in Section A and a light source unit. Fig. 7 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a light diffusion device according to one embodiment of the present invention. The
光源層200は、反射層210と反射層210の片面に設けられた光源部220と光源部220を封止する封止樹脂層230とを有している。反射層は、例えば、金属層または発泡樹脂層を含み得る。光源部220は、代表的には、複数の点光源から構成されている。複数の点光源は、例えば、所定のパターンで二次元に配列されている。点光源としては、例えば、LED素子を用いることができる。封止樹脂層230は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で構成されている。
The
1つの実施形態において、拡散フィルム100は、点光源の配置パターンに対応するパターンで形成された第2領域とその外側を囲むようにこの順に形成された第1領域および第3領域とを有し、点光源の上に第2領域(高ヘイズ領域)が位置するように光源層200の上に積層され得る。このような構成によれば、点光源から出射された光を第2領域で高度に拡散させ、第1領域および第3領域を好適に透過させることができる。また、第1領域においては、光が斜め外方に優先的に透過し得る。よって、このような構成を有する光拡散装置によれば、優れた面内輝度の均一性を実現することができる。
In one embodiment, the
D.画像表示装置
A項に記載の拡散フィルムおよびC項に記載の光拡散装置は、例えば、画像表示装置のバックライト装置において好ましく用いられ得る。1つの実施形態において、画像表示装置は、光源部と、A項に記載の拡散フィルムと、液晶パネルと、をこの順に有する、液晶表示装置、または、C項に記載の光拡散装置とその視認側に配置された液晶パネルとを有する、液晶表示装置である。
D. Image display device The diffusion film described in Section A and the light diffusion device described in Section C can be preferably used, for example, in a backlight device of an image display device. In one embodiment, the image display device is a liquid crystal display device having a light source unit, the diffusion film described in Section A, and a liquid crystal panel in this order, or a liquid crystal display device having the light diffusion device described in Section C and a liquid crystal panel arranged on the viewing side thereof.
本発明の拡散フィルムは、光拡散装置等に好適に用いられる。 The diffusion film of the present invention is suitable for use in light diffusion devices, etc.
10 高分子マトリクス
20 分散粒子
22 液晶ポリマー
100 拡散フィルム
110 第1支持基材
120 拡散層
130 第2支持基材
100 拡散フィルム
200 光源層
300 光拡散装置
REFERENCE SIGNS
Claims (15)
前記拡散層が、第1の方向に配向している前記液晶ポリマーを含む第1領域を有し、
前記第1の方向が、厚み方向に対して傾斜している、拡散フィルム。 A diffusion layer including a polymer matrix and dispersed particles including a liquid crystal polymer that is a polymer of a polymerizable liquid crystal compound and is dispersed in the polymer matrix,
the diffusion layer has a first region including the liquid crystal polymer aligned in a first direction;
A diffusion film, wherein the first direction is inclined with respect to a thickness direction.
前記塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと、前記高分子マトリクス中に分散しており、前記重合性液晶化合物を含む液滴と、を含む高分子分散型液晶層を得る工程IIと、
前記重合性液晶化合物を重合させて拡散層を得る工程IIIと、を含み、
前記工程IIIが、前記高分子分散型液晶層の第1領域において、前記重合性液晶化合物の少なくとも一部を第1の方向に配向させた状態で重合させることを含み、
前記第1の方向が、厚み方向に対して傾斜している、拡散フィルムの製造方法。 A step I of applying a coating liquid containing a polymer matrix-forming resin, a polymerizable liquid crystal compound, and a solvent to a first substrate to obtain a coating layer;
Step II of drying the coating layer to obtain a polymer dispersed liquid crystal layer including a polymer matrix and droplets containing the polymerizable liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix;
and step III of polymerizing the polymerizable liquid crystal compound to obtain a diffusion layer,
the step III includes polymerizing, in a first region of the polymer dispersed liquid crystal layer, at least a part of the polymerizable liquid crystal compound in a state where the polymerizable liquid crystal compound is aligned in a first direction;
The method for manufacturing a diffusion film, wherein the first direction is inclined with respect to a thickness direction.
前記第2の方向と前記厚み方向とのなす角度が、前記第1の方向と前記厚み方向とのなす角度よりも小さい、請求項11に記載の製造方法。 the step III includes polymerizing, in a third region of the polymer dispersed liquid crystal layer, at least a part of the polymerizable liquid crystal compound in a state where the polymerizable liquid crystal compound is aligned in a second direction;
The manufacturing method according to claim 11 , wherein an angle between the second direction and the thickness direction is smaller than an angle between the first direction and the thickness direction.
The method according to claim 11 , wherein the step III includes polymerizing the polymerizable liquid crystal compound in the first region of the polymer dispersed liquid crystal layer while applying an electric field in the first direction.
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