JP7620619B2 - Anisotropic light-diffusing film and display device - Google Patents
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Description
本発明は、異方性光拡散フィルムおよび異方性光拡散フィルムを備える表示装置に関する。 The present invention relates to an anisotropic light-diffusing film and a display device equipped with the anisotropic light-diffusing film.
表示装置、例えば透過型のTN方式の液晶は、特定の方位で表示装置を斜めから視認した際に、輝度やコントラストが低下したり、正面方向とは異なる色味に変化(階調反転)する、といった視角依存性に係る問題があった。Display devices, such as transmissive TN liquid crystal displays, have problems related to viewing angle dependency, such as a decrease in brightness and contrast and a change in color (tone inversion) from that seen from the front when viewed at an angle in a certain direction.
このような視角依存性を解消するために、光の入射角により、直線透過率[(入射した光の直線方向の透過光量)/(入射した光の光量)]が変化する異方性光学体を適用することが行われている。To eliminate this viewing angle dependency, anisotropic optical bodies are used in which the linear transmittance [(amount of light transmitted in the linear direction of incident light) / (amount of incident light)] changes depending on the angle of incidence of light.
例えば、特許文献1では、表示デバイスの色変化が最小となる方向と、散乱中心軸と、が特定の角度範囲である異方性光学フィルムを表示装置に用いることで、視野角による輝度と色変化の問題を改善している。For example, in
しかしながら、表示装置の表示方法や表示サイズの多様化等を踏まえ、更に優れた視角依存性改善効果を有する異方性光学体が求められている。However, in light of the increasing diversification of display methods and display sizes of display devices, there is a demand for anisotropic optical bodies that have even better effects in improving viewing angle dependence.
そこで本発明は、視野角による輝度と色変化に関して、従来よりも優れた視角依存性改善効果を有する異方性光拡散フィルムを提供することを課題とする。Therefore, the objective of the present invention is to provide an anisotropic light-diffusing film that has a better effect of improving viewing angle dependence in terms of brightness and color change due to viewing angle than conventional films.
特定の性質を有する異方性光拡散フィルムとすることで、上記課題を解決可能なことを見い出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は以下の通りである。We discovered that the above problems could be solved by creating an anisotropic light-diffusing film with specific properties, and thus completed the present invention.
本発明(1)は、
光の入射角により、(入射した光の直線方向の透過光量)/(入射した光の光量)である、直線透過率が変化する異方性光拡散フィルムであって、
前記異方性光拡散フィルムは、マトリックス領域と、当該マトリックス領域とは屈折率の異なる複数の柱状領域とを有し、
更に、前記異方性光拡散フィルムは、1つの散乱中心軸を有し、
前記散乱中心軸の傾斜方位において、
入射角60°のときの直線透過率が、10%以下であり、
入射角0°の光の、極角60°方向への拡散透過率が0.001%以上であることを特徴とする、異方性光拡散フィルムである。
本発明(2)は、
前記異方性光拡散フィルム表面法線方向と、前記散乱中心軸方向とがなす極角を散乱中心軸角度とすると、
前記異方性光拡散フィルムの散乱中心軸角度が、20°~60°であることを特徴とする、前記発明(1)に記載の異方性光拡散フィルムである。
本発明(3)は、
前記異方性光拡散フィルムのヘイズ値が、75%以上であることを特徴とする、前記発明(1)又は(2)に記載の異方性光拡散フィルムである。
本発明(4)は、
前記異方性光拡散フィルムの厚みが、15μm~100μmであることを特徴とする、前記発明(1)~(3)のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムである。
本発明(5)は、
前記異方性光拡散フィルムの複数の柱状領域は、
前記異方性光拡散フィルムの一方の表面から他方の表面にかけて配向、かつ、延在して構成され、
前記異方性光拡散フィルムの前記柱状領域の柱軸に垂直な断面における、前記柱状領域の平均長径/平均短径、である前記柱状領域のアスペクト比が、2未満であることを特徴とする、前記発明(1)~(4)のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムである。
本発明(6)は、
液晶層よりも視認側に、前記発明(1)~(5)のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムが、積層されていることを特徴とする、液晶表示装置である。
本発明(7)は、
発光層よりも視認側に、前記発明(1)~(5)のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムが、積層されていることを特徴とする、有機EL表示装置である。
The present invention (1) is
An anisotropic light-diffusing film having a linear transmittance, which is (amount of transmitted light in a linear direction of incident light)/(amount of incident light), that changes depending on the angle of incidence of light,
the anisotropic light-diffusing film has a matrix region and a plurality of columnar regions having a refractive index different from that of the matrix region;
Furthermore, the anisotropic light-diffusing film has one scattering central axis,
In the tilt direction of the scattering central axis,
The linear transmittance at an incident angle of 60° is 10% or less,
The anisotropic light-diffusing film is characterized in that the diffuse transmittance of light at an incident angle of 0° in the direction of a polar angle of 60° is 0.001% or more.
The present invention (2) is
If the polar angle between the surface normal direction of the anisotropic light-diffusing film and the scattering central axis direction is defined as the scattering central axis angle,
The anisotropic light-diffusing film according to the above aspect (1) is characterized in that the scattering central axis angle of the anisotropic light-diffusing film is 20° to 60°.
The present invention (3) is
The anisotropic light-diffusing film according to the above invention (1) or (2) is characterized in that the haze value of the anisotropic light-diffusing film is 75% or more.
The present invention (4) is
The anisotropic light-diffusing film according to any one of the above aspects (1) to (3) is characterized in that the thickness of the anisotropic light-diffusing film is 15 μm to 100 μm.
The present invention (5) is
The plurality of columnar regions of the anisotropic light-diffusing film are
The anisotropic light diffusing film is oriented and extends from one surface to the other surface,
The anisotropic light-diffusing film according to any one of the above aspects (1) to (4) is characterized in that the aspect ratio of the columnar regions, which is the average long axis/average short axis of the columnar regions in a cross section perpendicular to the column axis of the columnar regions of the anisotropic light-diffusing film, is less than 2.
The present invention (6) is
A liquid crystal display device, characterized in that the anisotropic light-diffusing film according to any one of the above aspects (1) to (5) is laminated on the viewing side of a liquid crystal layer.
The present invention (7) is
The organic EL display device is characterized in that the anisotropic light-diffusing film according to any one of the above aspects (1) to (5) is laminated on the viewing side of the light-emitting layer.
本発明によれば、視野角による輝度と色変化に関して、従来よりも優れた視角依存性改善効果を有する異方性光拡散フィルムを提供可能である。 According to the present invention, it is possible to provide an anisotropic light-diffusing film that has a better effect of improving viewing angle dependence in terms of brightness and color change due to viewing angle than conventional films.
以下、本発明に係る異方性光拡散フィルムについて簡単に説明した後、構造、物性、製造方法、具体的な用途について説明する。Below, we will provide a brief explanation of the anisotropic light-diffusing film of the present invention, followed by an explanation of its structure, physical properties, manufacturing method, and specific uses.
<<<<異方性光拡散フィルム>>>>
異方性光拡散フィルムは、光の入射角により、直線透過率[(入射した光の直線方向の透過光量)/(入射した光の光量)]が変化する、光学異方性を有するフィルムである。即ち、異方性光拡散フィルムに対する入射光について、所定の角度範囲の入射光は直線性を維持して透過し、その他の角度範囲の入射光は、拡散性を示す。
<<<<<Anisotropic light diffusion film>>>>
An anisotropic light-diffusing film is a film having optical anisotropy, in which the linear transmittance [(amount of incident light transmitted in a linear direction)/(amount of incident light)] changes depending on the angle of incidence of light. That is, with respect to light incident on an anisotropic light-diffusing film, incident light within a specific angle range is transmitted while maintaining linearity, and incident light within other angle ranges exhibits diffusivity.
例えば、図1に示される異方性光拡散フィルムでは、入射角が20°~50°の場合に拡散性を示し、その他の入射角では拡散性を示さず、直線透過性を示す。For example, the anisotropic light diffusion film shown in Figure 1 exhibits diffusivity when the incident angle is between 20° and 50°, but does not exhibit diffusivity at other incident angles and exhibits linear transmittance.
<<<構造>>>
本発明における異方性光拡散フィルムは、マトリックス領域と、マトリックス領域とは屈折率の異なる複数の柱状領域とを有する。異方性光拡散フィルムに含まれる複数の柱状領域は、通常、異方性光拡散フィルムの一方の表面から他方の表面にかけて配向、かつ、延在して構成されている(図3等参照)。
<<<<Structure>>>
The anisotropic light-diffusing film of the present invention has a matrix region and a plurality of columnar regions having a refractive index different from that of the matrix region. The plurality of columnar regions included in the anisotropic light-diffusing film are usually configured to be oriented and extend from one surface to the other surface of the anisotropic light-diffusing film (see FIG. 3, etc.).
ここで、屈折率が異なるとは、異方性光拡散フィルムに入射した光の少なくとも一部が、マトリックス領域と、柱状領域との界面において反射が起こる程度に差異があればよく、特に限定されないが、例えば、マトリックス領域と柱状領域との屈折率の差は、0.001以上あればよい。Here, the difference in refractive index means that there is a difference to the extent that at least a portion of the light incident on the anisotropic light-diffusing film is reflected at the interface between the matrix region and the columnar region. Although there are no particular limitations, for example, the difference in refractive index between the matrix region and the columnar region may be 0.001 or more.
<<柱状領域>>
柱状領域の長さは、特に限定されず、異方性光拡散フィルムの一方の表面から他方の表面に貫通したものでもよく、一方の表面から他方の表面に届かない長さでも良い。
<<Columnar Region>>
The length of the columnar region is not particularly limited, and may extend from one surface of the anisotropic light-diffusing film to the other surface, or may be short enough not to reach from one surface to the other surface.
異方性光拡散フィルムに含まれる複数の柱状領域の、異方性光拡散フィルムの柱軸に垂直な断面における複数の柱状領域の断面形状は、短径と、長径とを有する形状とすることができる。The cross-sectional shape of the multiple columnar regions contained in the anisotropic light-diffusing film in a cross section perpendicular to the column axis of the anisotropic light-diffusing film can be a shape having a short diameter and a long diameter.
柱状領域の断面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形とすることができる。円形の場合には、短径と長径とは等しくなり、楕円形の場合には、短径は短軸の長さ、長径は長軸の長さであり、多角形の場合には、多角形内の最も短い長さを短径とし、最も長い長さを長径とすることができる。図2に、異方性光拡散フィルムの表面方向から見た柱状領域を示す。図2中、LAは長径を表わし、SAは短径を表わしている。The cross-sectional shape of the columnar region is not particularly limited, and can be, for example, circular, elliptical, or polygonal. In the case of a circle, the minor axis and the major axis are equal, in the case of an ellipse, the minor axis is the length of the minor axis, and the major axis is the length of the major axis, and in the case of a polygon, the shortest length within the polygon can be the minor axis, and the longest length can be the major axis. Figure 2 shows the columnar region as viewed from the surface direction of the anisotropic light-diffusing film. In Figure 2, LA represents the major axis, and SA represents the minor axis.
柱状領域の短径及び長径は、異方性光拡散フィルムの、柱軸に垂直な断面を光学顕微鏡で観察し、任意に選択した20個の柱状領域についてそれぞれの短径、長径を計測し、これらの平均値とすることができる。The short and long diameters of the columnar regions can be determined by observing a cross section of the anisotropic light-diffusing film perpendicular to the column axis with an optical microscope, measuring the short and long diameters of 20 arbitrarily selected columnar regions, and taking the average value of these.
<短径>
異方性光拡散フィルムは、柱状領域の短径の平均値(平均短径)が、0.5μm以上であることが好ましく、1.0μm以上であることがより好ましく、1.5μm以上であることがさらに好ましい。一方、柱状領域の平均短径は、5.0μm以下であることが好ましく、4.0μm以下であることがより好ましく、3.0μm以下であることがさらに好ましい。これら柱状領域の短径の下限値及び上限値は、適宜組み合わせることができる。
<Minor diameter>
In the anisotropic light-diffusing film, the average value of the minor axes of the columnar regions (average minor axis) is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0 μm or more, and even more preferably 1.5 μm or more. On the other hand, the average minor axis of the columnar regions is preferably 5.0 μm or less, more preferably 4.0 μm or less, and even more preferably 3.0 μm or less. The lower and upper limits of the minor axes of the columnar regions can be appropriately combined.
<長径>
異方性光拡散フィルムは、柱状領域の長径の平均値(平均長径)が、0.5μm以上であることが好ましく、1.0μm以上であることがより好ましく、1.5μm以上であることがさらに好ましい。一方、柱状領域の平均長径は、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましい。柱状領域の平均長径は、柱状領域の長さよりも短いことが好ましい。このようにすることで、異方性光拡散フィルムの光の直線透過性を高くすることが可能である。これら柱状領域の長径の下限値及び上限値は、適宜組み合わせることができる。
<Long diameter>
In the anisotropic light-diffusing film, the average value of the major axis of the columnar region (average major axis) is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0 μm or more, and even more preferably 1.5 μm or more. On the other hand, the average major axis of the columnar region is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. The average major axis of the columnar region is preferably shorter than the length of the columnar region. In this way, it is possible to increase the linear light transmittance of the anisotropic light-diffusing film. The lower limit and upper limit of the major axis of the columnar region can be appropriately combined.
柱状領域の平均短径に対する平均長径の比(平均長径/平均短径)、即ち、アスペクト比は、特に限定されないが、例えば、1~20とすることができる。The ratio of the average long diameter to the average short diameter of the columnar region (average long diameter/average short diameter), i.e., the aspect ratio, is not particularly limited, but can be, for example, 1 to 20.
図2(a)は、柱状領域のアスペクト比が2~20の異方性光拡散フィルムを示しており、図2(b)は、柱状領域のアスペクト比が1以上2未満の異方性光拡散フィルムを示している。 Figure 2(a) shows an anisotropic light-diffusing film in which the aspect ratio of the columnar region is 2 to 20, and Figure 2(b) shows an anisotropic light-diffusing film in which the aspect ratio of the columnar region is 1 or more and less than 2.
アスペクト比が1以上2未満の場合には、柱状領域の軸方向に平行な光を照射した場合、その透過光は等方的に拡散する{図3(a)を参照}。一方、アスペクト比が2~20の場合には、同様に軸方向に平行な光を照射した場合には、アスペクト比に応じた異方性をもって拡散する{図3(b)を参照}。When the aspect ratio is between 1 and 2, and light is irradiated parallel to the axial direction of the columnar region, the transmitted light is diffused isotropically (see Figure 3(a)). On the other hand, when the aspect ratio is between 2 and 20, and light is irradiated parallel to the axial direction, the light is diffused anisotropically according to the aspect ratio (see Figure 3(b)).
異方性光拡散フィルムは、1つのアスペクト比を有する複数の柱状領域を含んでもよいし、異なるアスペクト比を持つ、複数の柱状領域を含んでもよい。An anisotropic light-diffusing film may contain multiple columnar regions having one aspect ratio, or may contain multiple columnar regions having different aspect ratios.
<<<散乱中心軸>>>
異方性光拡散フィルムは、散乱中心軸を有する。散乱中心軸と柱状領域の配向方向(延在方向)とは、通常、平行な関係にある。なお、散乱中心軸と柱状領域の配向方向とが平行であるとは、屈折率の法則(Snellの法則)を満たすものであればよく、厳密に平行である必要はない。
<<<Scattering center axis>>>
The anisotropic light-diffusing film has a scattering central axis. The scattering central axis and the orientation direction (extension direction) of the columnar regions are usually parallel to each other. Being parallel means that the law of refractive index (Snell's law) is satisfied, and it is not necessary for the rays to be strictly parallel.
Snellの法則は、屈折率n1の媒質から屈折率n2の媒質の界面に対して光が入射する場合、その入射光角度θ1と屈折角θ2との間に、n1sinθ1=n2sinθ2の関係が成立するものである。例えば、n1=1(空気)、n2=1.51(異方性光拡散フィルム)とすると、入射光角度が30°の場合、柱状領域の配向方向(屈折角)は約19°となるが、このように入射光角度と屈折角が異なっていてもSnellの法則を満たしていれば、本発明においては平行の概念に包含される。Snell's law states that when light is incident on the interface between a medium with a refractive index n1 and a medium with a refractive index n2, the relationship between the incident light angle θ1 and the refraction angle θ2 is n1 sin θ1 = n2 sin θ2. For example, if n1 = 1 (air) and n2 = 1.51 (anisotropic light-diffusing film), when the incident light angle is 30°, the orientation direction (refraction angle) of the columnar region is approximately 19°. Even if the incident light angle and refraction angle differ in this way, as long as they satisfy Snell's law, they are included in the concept of parallelism in this invention.
次に、図4を参照しながら、異方性光拡散フィルムにおける散乱中心軸Pについてより詳細に説明する。図4は、異方性光拡散フィルムにおける散乱中心軸Pを説明するための3次元極座標表示である。Next, the scattering central axis P in the anisotropic light-diffusing film will be described in more detail with reference to Figure 4. Figure 4 is a three-dimensional polar coordinate representation for explaining the scattering central axis P in the anisotropic light-diffusing film.
散乱中心軸は、異方性光拡散フィルムへの入射光角度を変化させた際に光拡散性がその入射光角度を境に略対称性を有する光の入射光角度と一致する方向を意味する。なお、このときの入射光角度は、異方性光拡散フィルムの直線透過率を測定し、入射光角度毎の直線透過率をプロットしたものである光学プロファイル(図5)における極小値に挟まれた略中央部(拡散領域の中央部)となる。The central scattering axis refers to the direction that coincides with the angle of incidence of light at which the light diffusion properties are approximately symmetrical across the angle of incidence when the angle of incidence of light on the anisotropic light-diffusing film is changed. The angle of incidence of light in this case is approximately the center (the center of the diffusion region) between the minimum values in the optical profile (Figure 5), which is a plot of the linear transmittance for each angle of incidence of light measured through the anisotropic light-diffusing film.
散乱中心軸は、図4に示すような3次元極座標表示によれば、異方性光拡散フィルムの表面をxy平面とし、異方性光拡散フィルムの表面に対する法線をz軸とすると、極角θと方位角φとによって表現することができる。 In a three-dimensional polar coordinate representation as shown in Figure 4, the central scattering axis can be expressed by the polar angle θ and the azimuthal angle φ, where the surface of the anisotropic light-diffusing film is the xy plane and the normal to the surface of the anisotropic light-diffusing film is the z axis.
ここで、異方性光拡散フィルムの法線(図4に示すz軸)と、柱状領域とのなす極角θ(-90°<θ<90°)を散乱中心軸角度と定義することができる。未硬化樹脂組成物層を光硬化させ柱状領域を形成させる工程において、照射する光線の方向を変えることで、柱状領域の軸方向の角度を所望の範囲に調整することができる。Here, the polar angle θ (-90°<θ<90°) between the normal to the anisotropic light-diffusing film (z-axis shown in Figure 4) and the columnar region can be defined as the scattering central axis angle. In the process of photocuring the uncured resin composition layer to form a columnar region, the axial angle of the columnar region can be adjusted to the desired range by changing the direction of the irradiated light beam.
異方性光拡散フィルムの散乱中心軸角度θは、特に限定されないが、好ましくは20°~60°であり、より好ましくは20°~50°である。The scattering central axis angle θ of the anisotropic light diffusion film is not particularly limited, but is preferably 20° to 60°, and more preferably 20° to 50°.
散乱中心軸角度θをこのように設定することで、所望の角度依存性を奏することが可能となる。 By setting the scattering central axis angle θ in this manner, it is possible to achieve the desired angle dependence.
<<<光学プロファイル>>>
図5に示すように、異方性光拡散フィルムは、入射光角度によって直線透過率が変化する光拡散性の入射光角度依存性を有するものである。ここで、図5のように光拡散性の入射光角度依存性を示す曲線を以下、「光学プロファイル」と称する。
<<<Optical profile>>>
As shown in Fig. 5, the anisotropic light diffusion film has light diffusion property that depends on the angle of incident light, that is, the linear transmittance varies depending on the angle of incident light. Hereinafter, the curve showing the light diffusion property dependency on the angle of incident light, as shown in Fig. 5, is referred to as the "optical profile".
光学プロファイルは、例えば以下のようにして作成できる。 An optical profile can be created, for example, as follows:
図6に示すように、異方性光拡散フィルムを光源1と検出器2との間に配置する。本形態においては、光源1からの照射光Iが、異方性光拡散フィルムの法線方向から入射する場合を入射光角度0°とした。また、異方性光拡散フィルムは直線Vを回転軸として、任意に回転させることができるように配置され、光源1及び検出器2は固定されている。すなわち、この方法によれば、光源1と検出器2との間にサンプル(異方性光拡散フィルム)を配置し、サンプル表面の直線Vを回転軸として角度を変化させながらサンプルを直進透過して検出器2に入る直線透過率を測定する。その後、この直線透過率を角度ごとにプロットし、光学プロファイルを作成する。As shown in FIG. 6, an anisotropic light-diffusing film is placed between a
光学プロファイルは、光拡散性を直接的に表現しているものではないが、直線透過率が低下することで、逆に拡散透過率が増大していると解釈すれば、概ね光拡散性を示しているといえる。 Although the optical profile does not directly express light diffusion, if we interpret it as meaning that a decrease in linear transmittance means an increase in diffuse transmittance, it can be said to generally indicate light diffusion.
通常の等方的な光拡散フィルムでは、0°付近の入射光角度をピークとする、山型の光学プロファイルを示す。A typical isotropic light diffusion film exhibits a mountain-shaped optical profile that peaks at an incident light angle of around 0°.
異方性光拡散フィルムでは、例えば、散乱中心軸角度を0°とすると(図5)、0°付近(-20°~+20°)の入射光角度で直線透過率が小さく、入射光角度(の絶対値)が大きくなるにつれて直線透過率が大きくなる谷型の光学プロファイルを示す。In an anisotropic light diffusion film, for example, when the scattering central axis angle is 0° (Figure 5), the film exhibits a valley-shaped optical profile in which the linear transmittance is small at incident light angles near 0° (-20° to +20°) and increases as the incident light angle (absolute value) increases.
このように、異方性光拡散フィルムは、入射光が散乱中心軸に近い入射光角度範囲では強く拡散されるが、それ以上の入射光角度範囲では拡散が弱まり直線透過率が高まるという性質を有する。In this way, anisotropic light diffusion films have the property that the incident light is strongly diffused in the incident light angle range close to the central scattering axis, but the diffusion weakens and the in-line transmittance increases in the incident light angle range beyond that.
散乱中心軸角度が0°以外の場合には、散乱中心軸角度付近の入射光角度で直線透過率が小さくなるように光学プロファイルが移動する(光学プロファイルの谷部が散乱中心軸角度側に移動する)。 When the scattering central axis angle is other than 0°, the optical profile moves so that the linear transmittance decreases at incident light angles near the scattering central axis angle (the valley of the optical profile moves toward the scattering central axis angle).
<<<直線透過率>>>
図5に示すように、直線透過率が最大となる入射角で異方性光拡散フィルムに入射した光の直線透過率を、最大直線透過率と称する。
<<<Lin-line transmittance>>>
As shown in FIG. 5, the linear transmittance of light incident on the anisotropic light-diffusing film at an incident angle at which the linear transmittance is maximized is referred to as the maximum linear transmittance.
図5に示すように、直線透過率が最小となる入射角で異方性光拡散フィルムに入射した光の直線透過率を、最少直線透過率と称する。As shown in Figure 5, the linear transmittance of light incident on an anisotropic light-diffusing film at an incident angle at which the linear transmittance is minimum is called the minimum linear transmittance.
図5に示すように、最大直線透過率と最小直線透過率との中間値の直線透過率に対する2つの入射光角度の角度範囲を拡散領域(この拡散領域の幅を「拡散幅」)と称し、それを除く入射光角度範囲を非拡散領域(透過領域)と称する。As shown in Figure 5, the angular range of the two incident light angles for a linear transmittance that is intermediate between the maximum linear transmittance and the minimum linear transmittance is called the diffusion region (the width of this diffusion region is the "diffusion width"), and the incident light angle range excluding this is called the non-diffusion region (transmitting region).
異方性光拡散フィルムの散乱中心軸の傾斜方位における入射角60°のときの直線透過率は、10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、2.5%未満であることが特に好ましい。The linear transmittance of the anisotropic light diffusion film at an incident angle of 60° in the inclined orientation of the scattering central axis is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and particularly preferably less than 2.5%.
直線透過率は、異方性光拡散フィルムの材料の屈折率(複数の樹脂を用いる場合はその屈折率差)や塗膜の膜厚、UV照度や構造形成時の温度、UV照射する際の照射角度などの硬化条件によって調整することができる。入射角60°のときの直線透過率は、例えば、UV照射を行う際、照射角度が塗膜の法線方向から遠く、塗膜の膜厚が厚く、塗膜の温度が高く、複数の樹脂を用いる場合の屈折率差が大きいほど、減少する傾向にある。The linear transmittance can be adjusted by the refractive index of the material of the anisotropic light-diffusing film (the refractive index difference when multiple resins are used), the film thickness of the coating, UV illuminance, the temperature during structure formation, the irradiation angle during UV irradiation, and other curing conditions. The linear transmittance at an incident angle of 60° tends to decrease, for example, when the irradiation angle during UV irradiation is farther from the normal direction of the coating film, the coating film thickness is thicker, the coating film temperature is higher, and the refractive index difference when multiple resins are used is larger.
<<<入射角0°の光の、散乱中心軸の傾斜方位における極角60°方向への拡散透過率>>>
異方性光拡散フィルムの一方の面の法線方向(入射角=0°)に光源を配置し、他方の面に検出器を配置する。検出器側の法線方向を極角θ=0°とし、検出器の極角を変角させながら輝度を測定した。拡散透過率は、異方性光拡散フィルムを用いないときの法線方向(極角θ=0°)における輝度を100%とする相対値とした。
<<<<Diffuse transmittance in the direction of a polar angle of 60° in the tilt direction of the central scattering axis for light with an incident angle of 0°>>>
A light source is arranged in the normal direction (incident angle = 0°) of one surface of the anisotropic light-diffusing film, and a detector is arranged on the other surface. The normal direction on the detector side is set to a polar angle θ = 0°, and the luminance is measured while changing the polar angle of the detector. The diffuse transmittance is a relative value with the luminance in the normal direction (polar angle θ = 0°) when no anisotropic light-diffusing film is used being 100%.
異方性光拡散フィルムの入射角0°の光の、散乱中心軸の傾斜方位における極角60°方向への拡散透過率は、0.001%以上であることが好ましい。なお、この上限値は特に限定されないが、0.01%以下であることが好ましく、0.005%以下であることがより好ましい。The diffuse transmittance of the anisotropic light diffusion film in the direction of a polar angle of 60° in the inclination direction of the scattering central axis of light with an incident angle of 0° is preferably 0.001% or more. The upper limit of this value is not particularly limited, but is preferably 0.01% or less, and more preferably 0.005% or less.
異方性光拡散フィルムの入射角60°のときの直線透過率を上述した適切な範囲としつつ、異方性光拡散フィルムの入射角0°の光の、散乱中心軸の傾斜方位における極角60°方向への拡散透過率をこのような範囲とすることで、視野角80°程度まで十分に光を拡散することができる。By setting the linear transmittance of the anisotropic light-diffusing film at an incident angle of 60° within the appropriate range described above, and setting the diffuse transmittance of light at an incident angle of 0° into the direction of a polar angle of 60° in the inclination direction of the scattering central axis within this range, light can be diffused sufficiently up to a viewing angle of approximately 80°.
異方性光拡散フィルムの入射角0°の光の、散乱中心軸の傾斜方位における極角60°方向への拡散透過率は、UV照射を行う際、塗膜の膜厚が厚く、塗膜の温度が高いほど、増加する傾向にある。また、塗膜にUV照射を行う際、照射角度が、塗膜の法線方向から20°~60°である場合に、上記数値範囲を満たしやすい。 The diffuse transmittance of light with an incident angle of 0° on an anisotropic light diffusion film in the direction of a polar angle of 60° in the inclination direction of the scattering central axis tends to increase as the coating film becomes thicker and the temperature of the coating film becomes higher during UV irradiation. In addition, when UV irradiation is performed on the coating film, the above numerical range is likely to be satisfied if the irradiation angle is 20° to 60° from the normal direction of the coating film.
<<<ヘイズ値>>>
異方性光拡散フィルムのヘイズ値(全ヘイズ)は、異方性光拡散フィルムの拡散性を示す指標である。ヘイズ値が大きくなると、異方性光拡散フィルムの拡散性が高くなる。
<<<Haze value>>>
The haze value (total haze) of an anisotropic light-diffusing film is an index showing the diffusibility of the anisotropic light-diffusing film. The larger the haze value, the higher the diffusibility of the anisotropic light-diffusing film.
ヘイズ値の測定方法は、特に限定されず、公知の方法で測定することができる。例えば、JIS K7136-1:2000「プラスチック-透明材料のヘイズの求め方」によって測定することができる。The method for measuring the haze value is not particularly limited and can be measured by a known method. For example, it can be measured according to JIS K7136-1:2000 "Determination of haze for plastics - transparent materials."
異方性光拡散フィルムヘイズ値は、特に限定されないが、75%以上が好ましい。このような範囲とすることで、本発明の効果をより高めることができる。The haze value of the anisotropic light-diffusing film is not particularly limited, but is preferably 75% or more. By setting it in this range, the effect of the present invention can be further enhanced.
ヘイズ値は、異方性光拡散フィルムの材料の屈折率(複数の樹脂を用いる場合はその屈折率差)や塗膜の膜厚、UV照度や構造形成時の温度などの硬化条件によって調整することができる。ヘイズ値は、例えば、UV照射を行う際、照射角度が未塗膜の法線方向に近く、塗膜の層厚が厚く、塗膜の温度が高く、複数の樹脂を用いる場合の屈折率差が大きいほど、増加する傾向にある。The haze value can be adjusted by the refractive index of the material of the anisotropic light-diffusing film (or the difference in refractive index when multiple resins are used), the thickness of the coating film, and curing conditions such as UV illuminance and temperature during structure formation. The haze value tends to increase, for example, when UV irradiation is performed, the irradiation angle is closer to the normal direction of the uncoated film, the coating layer is thicker, the coating temperature is higher, and the refractive index difference is larger when multiple resins are used.
<<厚み>>
異方性光拡散フィルムの厚みは、特に限定されないが、好ましくは15μm~100μmであり、より好ましくは30μm~60μmである。このような範囲とすることで、材料費やUV照射に要する費用等の製造コストを低減させつつ、視覚依存性改善効果を十分なものとすることができる。
<<Thickness>>
The thickness of the anisotropic light-diffusing film is not particularly limited, but is preferably 15 μm to 100 μm, and more preferably 30 μm to 60 μm. By setting the thickness in such a range, it is possible to reduce the manufacturing costs, such as the cost of materials and the cost required for UV irradiation, while ensuring a sufficient visual dependency improving effect.
以下、異方性光拡散フィルムの製造方法について説明する。 The manufacturing method for anisotropic light diffusion film is described below.
<<<異方性光拡散フィルムの製造>>>
<<原料>>
異方性光拡散フィルムの原料について、(1)光重合性化合物、(2)光開始剤、(3)配合量、その他任意成分の順に説明する。
<<<<Production of anisotropic light-diffusing film>>>
<<Ingredients>>
The raw materials of the anisotropic light-diffusing film will be described in the following order: (1) photopolymerizable compound, (2) photoinitiator, (3) blending amount, and other optional components.
<光重合性化合物>
光重合性化合物は、ラジカル重合性又はカチオン重合性の官能基を有するマクロモノマー、ポリマー、オリゴマー、モノマーから選択される光重合性化合物と光開始剤とから構成され、紫外線及び/又は可視光線を照射することにより重合・硬化する材料である。
<Photopolymerizable Compound>
The photopolymerizable compound is a material that is composed of a photopolymerizable compound selected from a macromonomer, polymer, oligomer, or monomer having a radically polymerizable or cationic polymerizable functional group and a photoinitiator, and that polymerizes and hardens when irradiated with ultraviolet light and/or visible light.
ここで、異方性光拡散フィルムを形成する材料が1種類であっても、密度の高低差ができることによって屈折率差が生ずる。UVの照射強度が強い部分は硬化速度が早くなるため、その硬化領域周囲に重合・硬化材料が移動し、結果として屈折率が高くなる領域と屈折率が低くなる領域が形成されるからである。なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタアクリレートのどちらであってもよいことを意味する。Here, even if the anisotropic light-diffusing film is made of only one material, differences in density will result in differences in refractive index. The curing speed will be faster in areas where the UV irradiation intensity is strong, and the polymerized and cured material will move around the cured area, resulting in the formation of areas with a high refractive index and areas with a low refractive index. Note that (meth)acrylate means that it can be either acrylate or methacrylate.
ラジカル重合性化合物は、主に分子中に1個以上の不飽和二重結合を含有するもので、具体的には、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコーンアクリレート等の名称で呼ばれるアクリルオリゴマーと、2-エチルヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソノルボルニルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-アクリロイロキシフタル酸、ジシクロペンテニルアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のアクリレートモノマーが挙げられる。又、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。なお、同様にメタクリレートも使用可能であるが、一般にはメタクリレートよりもアクリレートの方が、光重合速度が速いので好ましい。Radical polymerizable compounds mainly contain one or more unsaturated double bonds in the molecule. Specifically, acrylic oligomers called epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, polybutadiene acrylate, silicone acrylate, etc., and 2-ethylhexyl acrylate, isoamyl acrylate, butoxyethyl acrylate, ethoxydiethylene glycol acrylate, phenoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isonorbornyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, Examples of the acrylate monomer include acrylate monomers such as hydroxypropyl acrylate, 2-acryloyloxyphthalic acid, dicyclopentenyl acrylate, triethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, EO adduct diacrylate of bisphenol A, trimethylolpropane triacrylate, EO-modified trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate. These compounds may be used alone or in combination. Methacrylates can also be used in the same manner, but acrylates are generally preferred over methacrylates because they have a faster photopolymerization rate.
カチオン重合性化合物としては、分子中にエポキシ基やビニルエーテル基、オキセタン基を1個以上有する化合物が使用できる。エポキシ基を有する化合物としては、2-エチルヘキシルジグリコールグリシジルエーテル、ビフェニルのグリシジルエーテル、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラクロロビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA等のビスフェノール類のジグリシジルエーテル類、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ブロム化フェノールノボラック、オルトクレゾールノボラック等のノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル類、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAのEO付加物、ビスフェノールAのPO付加物等のアルキレングリコール類のジグリシジルエーテル類、ヘキサヒドロフタル酸のグリシジルエステルやダイマー酸のジグリシジルエステル等のグリシジルエステル類が挙げられる。As a cationic polymerizable compound, a compound having one or more epoxy groups, vinyl ether groups, or oxetane groups in the molecule can be used. Examples of the compound having an epoxy group include 2-ethylhexyl diglycol glycidyl ether, glycidyl ether of biphenyl, diglycidyl ethers of bisphenols such as bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, tetramethyl bisphenol A, tetramethyl bisphenol F, tetrachloro bisphenol A, and tetrabromo bisphenol A, polyglycidyl ethers of novolac resins such as phenol novolac, cresol novolac, brominated phenol novolac, and ortho-cresol novolac, diglycidyl ethers of alkylene glycols such as ethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, 1,4-cyclohexanedimethanol, an EO adduct of bisphenol A, and a PO adduct of bisphenol A, and glycidyl esters such as a glycidyl ester of hexahydrophthalic acid and a diglycidyl ester of dimer acid.
エポキシ基を有する化合物としてはさらに、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル-5,5-スピロ-3,4-エポキシ)シクロヘキサン-メタ-ジオキサン、ジ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ジ(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシル-3’,4’-エポキシ-6’-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキシド、エチレングリコールのジ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ラクトン変性3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、テトラ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)ブタンテトラカルボキシレート、ジ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)-4,5-エポキシテトラヒドロフタレート等の脂環式エポキシ化合物も挙げられるが、これらに限定されるものではない。Further examples of compounds having an epoxy group include 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexanecarboxylate, 2-(3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexane-meta-dioxane, di(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipate, di(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl)adipate, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexyl-3',4'-epoxy-6'-methylcyclohexanecarboxylate, methylenebis(3,4-epoxycyclohexa and alicyclic epoxy compounds such as, but not limited to, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexanecarboxylate, tetra(3,4-epoxycyclohexylmethyl)butane tetracarboxylate, and di(3,4-epoxycyclohexylmethyl)-4,5-epoxytetrahydrophthalate.
ビニルエーテル基を有する化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、プロペニルエーテルプロピレンカーボネート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、ビニルエーテル化合物は、一般にはカチオン重合性であるが、アクリレートと組み合わせることによりラジカル重合も可能である。Examples of compounds having a vinyl ether group include, but are not limited to, diethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, butanediol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, cyclohexanedimethanol divinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, propenyl ether propylene carbonate, etc. Vinyl ether compounds are generally cationic polymerizable, but can also be radically polymerized by combining them with acrylates.
又、オキセタン基を有する化合物としては、1,4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、3-エチル-3-(ヒドロキシメチル)-オキセタン等が使用できる。 Compounds having an oxetane group that can be used include 1,4-bis[(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzene and 3-ethyl-3-(hydroxymethyl)-oxetane.
なお、以上のカチオン重合性化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。上記光重合性化合物は、上述に限定されるものではない。The above cationic polymerizable compounds may be used alone or in combination. The photopolymerizable compounds are not limited to those mentioned above.
また、十分な屈折率差を生じさせるべく、上記光重合性化合物には、低屈折率化を図るために、フッ素原子(F)を導入しても良く、高屈折率化を図るために、硫黄原子(S)、臭素原子(Br)、各種金属原子を導入しても良い。さらに、特表2005-514487号公報に開示されるように、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化錫(SnOx)等の高屈折率の金属酸化物からなる超微粒子の表面に、アクリル基やメタクリル基、エポキシ基等の光重合性官能基を導入した機能性超微粒子を上述の光重合性化合物に添加することも有効である。 In order to generate a sufficient refractive index difference, a fluorine atom (F) may be introduced into the photopolymerizable compound to lower the refractive index, or a sulfur atom (S), a bromine atom (Br), or various metal atoms may be introduced into the photopolymerizable compound to increase the refractive index. Furthermore, as disclosed in JP-A-2005-514487, it is also effective to add functional ultrafine particles, which are made of ultrafine particles of a metal oxide having a high refractive index such as titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), or tin oxide (SnO x ), to the above-mentioned photopolymerizable compound, to which a photopolymerizable functional group such as an acrylic group, a methacrylic group, or an epoxy group has been introduced on the surface of the ultrafine particles.
光重合性化合物として、シリコーン骨格を有する光重合性化合物を使用することが好ましい。シリコーン骨格を有する光重合性化合物は、その構造(主にエーテル結合)に伴い配向して重合・硬化し、低屈折率領域、高屈折率領域、又は、低屈折率領域及び高屈折率領域を形成する。シリコーン骨格を有する光重合性化合物を使用することによって、柱状領域を傾斜させやすくなり、正面方向への集光性が向上する。なお、低屈折率領域は柱状領域又はマトリックス領域のいずれか一方に相当するものであり、他方が高屈折率領域に相当する。It is preferable to use a photopolymerizable compound having a silicone skeleton as the photopolymerizable compound. The photopolymerizable compound having a silicone skeleton is oriented according to its structure (mainly ether bonds) and polymerizes and hardens to form a low refractive index region, a high refractive index region, or a low refractive index region and a high refractive index region. By using a photopolymerizable compound having a silicone skeleton, it becomes easier to tilt the columnar region, improving the light collection in the front direction. The low refractive index region corresponds to either the columnar region or the matrix region, and the other corresponds to the high refractive index region.
低屈折率領域において、シリコーン骨格を有する光重合性化合物の硬化物であるシリコーン樹脂が相対的に多くなることが好ましい。これによって、散乱中心軸をさらに傾斜させやすくすることができるため、正面方向への集光性が向上する。シリコーン樹脂は、シリコーン骨格を有さない化合物に比べ、ケイ素(Si)を多く含有するため、このケイ素を指標として、EDS(エネルギー分散型X線分光器)を使用することによってシリコーン樹脂の相対的な量を確認することができる。In the low refractive index region, it is preferable that the amount of silicone resin, which is a cured product of a photopolymerizable compound having a silicone skeleton, is relatively large. This makes it easier to tilt the scattering axis further, improving the light collection in the forward direction. Silicone resin contains more silicon (Si) than compounds that do not have a silicone skeleton, so the relative amount of silicone resin can be confirmed by using an EDS (energy dispersive X-ray spectrometer) using silicon as an indicator.
シリコーン骨格を有する光重合性化合物は、ラジカル重合性又はカチオン重合性の官能基を有するモノマー、オリゴマー、プレポリマー又はマクロモノマーである。ラジカル重合性の官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基等が挙げられ、カチオン重合性の官能基としては、エポキシ基、オキセタン基等が挙げられる。これらの官能基の種類と数に特に制限はないが、官能基が多いほど架橋密度が上がり、屈折率の差が生じやすいため好ましいことから、多官能のアクリロイル基又はメタクリロイル基を有することが好ましい。又、シリコーン骨格を有する化合物はその構造から他の化合物との相溶性において不十分なことがあるが、そのような場合にはウレタン化して相溶性を高めることができる。本形態では、末端にアクリロイル基又はメタクリロイル基を有するシリコーン・ウレタン・(メタ)アクリレートが好適に用いられる。The photopolymerizable compound having a silicone skeleton is a monomer, oligomer, prepolymer, or macromonomer having a radically polymerizable or cationic polymerizable functional group. Examples of radically polymerizable functional groups include acryloyl groups, methacryloyl groups, and allyl groups, and examples of cationic polymerizable functional groups include epoxy groups and oxetane groups. There are no particular limitations on the type and number of these functional groups, but it is preferable to have a polyfunctional acryloyl group or methacryloyl group because the more functional groups there are, the higher the crosslinking density and the more likely the refractive index difference is to occur. In addition, compounds having a silicone skeleton may have insufficient compatibility with other compounds due to their structure, but in such cases, the compatibility can be increased by urethane conversion. In this embodiment, a silicone urethane (meth)acrylate having an acryloyl group or methacryloyl group at the end is preferably used.
シリコーン骨格を有する光重合性化合物の重量平均分子量(Mw)は、500~50,000の範囲にあることが好ましい。より好ましくは2,000~20,000の範囲である。重量平均分子量が上記範囲にあることにより、十分な光硬化反応が起こり、異方性光拡散フィルム0の各異方性光拡散フィルム内に存在するシリコーン樹脂が配向しやすくなる。シリコーン樹脂の配向に伴い、散乱中心軸を傾斜させやすくなる。The weight-average molecular weight (Mw) of the photopolymerizable compound having a silicone skeleton is preferably in the range of 500 to 50,000. More preferably, it is in the range of 2,000 to 20,000. When the weight-average molecular weight is in the above range, a sufficient photocuring reaction occurs, and the silicone resin present in each anisotropic light-diffusing film of Anisotropic Light-
シリコーン骨格としては、例えば、下記の一般式(1)で示されるものが該当する。一般式(1)において、R1、R2、R3、R4、R5、R6はそれぞれ独立に、メチル基、アルキル基、フルオロアルキル基、フェニル基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、ポリエーテル基、アクリロイル基、メタクリロイル基等の官能基を有する。又、一般式(1)中、nは1~500の整数であることが好ましい。An example of a silicone skeleton is that shown in the following general formula (1). In general formula (1), R1, R2, R3, R4, R5, and R6 each independently have a functional group such as a methyl group, an alkyl group, a fluoroalkyl group, a phenyl group, an epoxy group, an amino group, a carboxyl group, a polyether group, an acryloyl group, or a methacryloyl group. In general formula (1), n is preferably an integer from 1 to 500.
シリコーン骨格を有する光重合性化合物にシリコーン骨格を有さない化合物を配合して、異方性光拡散フィルムを形成すると、低屈折率領域と高屈折率領域が分離して形成されやすくなり、異方性の程度が強くなり好ましい。When a photopolymerizable compound having a silicone skeleton is blended with a compound not having a silicone skeleton to form an anisotropic light-diffusing film, low refractive index regions and high refractive index regions are easily formed separately, which results in a stronger degree of anisotropy, which is preferable.
シリコーン骨格を有さない化合物は、光重合性化合物のほかに熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができ、これらを併用することもできる。 Compounds that do not have a silicone skeleton can be photopolymerizable compounds, as well as thermoplastic resins and thermosetting resins, and these can also be used in combination.
光重合性化合物としては、ラジカル重合性又はカチオン重合性の官能基を有するポリマー、オリゴマー、モノマーを使用することができる(ただし、シリコーン骨格を有していないものである)。As the photopolymerizable compound, a polymer, oligomer, or monomer having a radically polymerizable or cationic polymerizable functional group (however, it does not have a silicone skeleton) can be used.
熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂とその共重合体や変性物が挙げられる。熱可塑性樹脂を用いる場合においては熱可塑性樹脂が溶解する溶剤を使用して溶解し、塗布、乾燥後に紫外線でシリコーン骨格を有する光重合性化合物を硬化させて異方性光拡散フィルムを成形する。Thermoplastic resins include polyester, polyether, polyurethane, polyamide, polystyrene, polycarbonate, polyacetal, polyvinyl acetate, acrylic resins, and their copolymers and modifications. When using a thermoplastic resin, it is dissolved in a solvent that dissolves the thermoplastic resin, and after coating and drying, a photopolymerizable compound having a silicone skeleton is cured with ultraviolet light to form an anisotropic light-diffusing film.
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステルとその共重合体や変性物が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合においては、紫外線でシリコーン骨格を有する光重合性化合物を硬化させた後に適宜加熱することで、熱硬化性樹脂を硬化させて異方性光拡散フィルムを成形する。Examples of thermosetting resins include epoxy resins, phenolic resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyesters, and their copolymers and modified products. When using a thermosetting resin, a photopolymerizable compound having a silicone skeleton is cured with ultraviolet light, and then heated appropriately to harden the thermosetting resin and form an anisotropic light-diffusing film.
シリコーン骨格を有さない化合物として最も好ましいのは光重合性化合物であり、低屈折率領域と高屈折率領域が分離しやすいことと、熱可塑性樹脂を用いる場合の溶剤が不要で乾燥過程が不要であること、熱硬化性樹脂のような熱硬化過程が不要であることとなど、生産性に優れている。The most preferred compounds that do not have a silicone skeleton are photopolymerizable compounds, which offer excellent productivity because the low and high refractive index regions are easy to separate, there is no need for a solvent when using thermoplastic resins, and no drying process is required, and there is no need for a heat curing process like with thermosetting resins.
<光開始剤>
ラジカル重合性化合物を重合させることのできる光開始剤としては、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2-ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパノン-1、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、ビス(シクロペンタジエニル)-ビス[2,6-ジフルオロ-3-(ピル-1-イル)フェニル]チタニウム、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、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等が挙げられる。又、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。
<Photoinitiator>
Examples of photoinitiators capable of polymerizing radically polymerizable compounds include benzophenone, benzil, Michler's ketone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2,2-diethoxyacetophenone, benzil dimethyl ketal, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl ether, and 1-methyl-2-phenylpropan-1-one. phenyl ketone, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropanone-1, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, bis(cyclopentadienyl)-bis[2,6-difluoro-3-(pyr-1-yl)phenyl]titanium, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, etc. Furthermore, these compounds may be used alone or in combination.
カチオン重合性化合物の光開始剤は、光照射によって酸を発生し、この発生した酸により上述のカチオン重合性化合物を重合させることができる化合物であり、一般的には、オニウム塩、メタロセン錯体が好適に用いられる。A photoinitiator for a cationic polymerizable compound is a compound that generates an acid when irradiated with light and can polymerize the above-mentioned cationic polymerizable compound using the generated acid. Generally, onium salts and metallocene complexes are preferably used.
オニウム塩としては、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩等が使用され、これらの対イオンには、BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-等のアニオンが用いられる。具体例としては、4-クロロベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、(4-フェニルチオフェニル)ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、(4-フェニルチオフェニル)ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド-ビス-ヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド-ビス-ヘキサフルオロホスフェート、(4-メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、(4-メトキシフェニル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルセレニウムヘキサフルオロホスフェート、(η5-イソプロピルベンゼン)(η5-シクロペンタジエニル)鉄(II)ヘキサフルオロホスフェート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。又、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。As the onium salt, a diazonium salt, a sulfonium salt, an iodonium salt, a phosphonium salt, a selenium salt, etc. are used, and as the counter ion, an anion such as BF4-, PF6-, AsF6-, SbF6-, etc. are used. Specific examples include 4-chlorobenzenediazonium hexafluorophosphate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium hexafluorophosphate, (4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium hexafluoroantimonate, (4-phenylthiophenyl)diphenylsulfonium hexafluorophosphate, bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide-bis-hexafluoroantimonate, bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide-bis-hexafluoroantimonate, and bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide-bis-hexafluorophosphate. Examples of the hexafluorophosphate include, but are not limited to, fluorophosphate, (4-methoxyphenyl)diphenylsulfonium hexafluoroantimonate, (4-methoxyphenyl)phenyliodonium hexafluoroantimonate, bis(4-t-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate, benzyltriphenylphosphonium hexafluoroantimonate, triphenylselenium hexafluorophosphate, (η5-isopropylbenzene)(η5-cyclopentadienyl)iron(II) hexafluorophosphate, etc. Furthermore, these compounds may be used alone or in combination.
光開始剤は、光重合性化合物100質量部に対して、0.01~10質量部、好ましくは0.1~7質量部、より好ましくは0.1~5質量部程度配合される。これは、0.01質量部未満では光硬化性が低下し、10質量部を超えて配合した場合には、表面だけが硬化して内部の硬化性が低下してしまう弊害、着色、柱状構造の形成の阻害を招くからである。The photoinitiator is blended in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 7 parts by weight, and more preferably 0.1 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the photopolymerizable compound. This is because if it is blended in an amount of less than 0.01 parts by weight, the photocurability decreases, and if it is blended in an amount of more than 10 parts by weight, it will cause problems such as only the surface curing and decreasing the internal curability, as well as discoloration and inhibition of the formation of columnar structures.
<その他の成分>
光開始剤は、通常粉体を光重合性化合物中に直接溶解して使用されるが、溶解性が悪い場合は光開始剤を予め極少量の溶剤に高濃度に溶解させたものを使用することもできる。このような溶剤としては光重合性であることがさらに好ましく、具体的には炭酸プロピレン、γ-ブチロラクトン等が挙げられる。又、光重合性を向上させるために公知の各種染料や増感剤を添加することも可能である。
<Other ingredients>
The photoinitiator is usually used by directly dissolving the powder in the photopolymerizable compound, but if the solubility is poor, the photoinitiator can be used by dissolving it in a very small amount of solvent in advance at a high concentration. It is more preferable that such a solvent is photopolymerizable, and specific examples include propylene carbonate and γ-butyrolactone. It is also possible to add various known dyes and sensitizers to improve photopolymerizability.
さらに、光重合性化合物を加熱により硬化させることのできる熱硬化開始剤を光開始剤と共に併用することもできる。この場合、光硬化の後に加熱することにより光重合性化合物の重合硬化をさらに促進し完全なものにすることが期待できる。光重合性化合物を単独で、又は複数を混合した組成物を硬化させて、異方性光拡散フィルムを形成することができる。 Furthermore, a heat-curing initiator capable of curing the photopolymerizable compound by heating can be used together with the photoinitiator. In this case, it is expected that the polymerization and curing of the photopolymerizable compound can be further promoted and completed by heating after photocuring. An anisotropic light-diffusing film can be formed by curing a single photopolymerizable compound or a composition in which multiple photopolymerizable compounds are mixed.
光重合性化合物と光硬化性を有しない高分子樹脂の混合物を硬化させることによっても異方性光拡散フィルム形成することができる。 An anisotropic light-diffusing film can also be formed by curing a mixture of a photopolymerizable compound and a polymer resin that is not photocurable.
ここで使用できる高分子樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン-アクリル共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。これらの高分子樹脂と光重合性化合物は、光硬化前は十分な相溶性を有していることが必要であるが、この相溶性を確保するために各種有機溶剤や可塑剤等を使用することも可能である。 Polymer resins that can be used here include acrylic resin, styrene resin, styrene-acrylic copolymer, polyurethane resin, polyester resin, epoxy resin, cellulose-based resin, vinyl acetate-based resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl butyral resin, etc. These polymer resins and photopolymerizable compounds must have sufficient compatibility before photocuring, and various organic solvents and plasticizers can be used to ensure this compatibility.
光重合性化合物としてアクリレートを使用する場合は、高分子樹脂としてはアクリル樹脂から選択することが相溶性の点で好ましい。When using an acrylate as the photopolymerizable compound, it is preferable to select an acrylic resin as the polymer resin in terms of compatibility.
シリコーン骨格を有する光重合性化合物と、シリコーン骨格を有さない化合物の比率は質量比で15:85~85:15の範囲にあることが好ましい。より好ましくは30:70~70:30の範囲である。当該範囲にすることによって、低屈折率領域と高屈折率領域の相分離が進みやすくなるとともに、柱状領域が傾斜しやすくなる。シリコーン骨格を有する光重合性化合物の比率が下限値未満又は上限値超であると、相分離が進みにくくなってしまい、柱状領域が傾斜しにくくなる。The ratio of the photopolymerizable compound having a silicone skeleton to the compound not having a silicone skeleton is preferably in the range of 15:85 to 85:15 by mass. More preferably, it is in the range of 30:70 to 70:30. By setting it in this range, phase separation between the low refractive index region and the high refractive index region is more likely to proceed, and the columnar region is more likely to tilt. If the ratio of the photopolymerizable compound having a silicone skeleton is less than the lower limit or more than the upper limit, phase separation is less likely to proceed, and the columnar region is less likely to tilt.
シリコーン骨格を有する光重合性化合物としてシリコーン・ウレタン・(メタ)アクリレートを使用すると、シリコーン骨格を有さない化合物との相溶性が向上する。これによって、材料の混合比率を幅広くしても柱状領域を傾斜させることができる。 When silicone urethane (meth)acrylate is used as a photopolymerizable compound with a silicone skeleton, it has improved compatibility with compounds that do not have a silicone skeleton. This allows the columnar regions to be inclined even when the material mixing ratio is wide.
光重合性化合物を含む組成物を調製する際の溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン等を使用することができる。 When preparing a composition containing a photopolymerizable compound, for example, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, toluene, xylene, etc. can be used as a solvent.
<<製造プロセス>>
次に、異方性光拡散フィルムの製造プロセスについて説明する。
<<Manufacturing process>>
Next, a manufacturing process for the anisotropic light-diffusing film will be described.
まず、上述の光重合性化合物を含む組成物(以下、「光硬化樹脂組成物」と称する場合がある。)を、透明PETフィルムのような適当な基体上に塗布してシート状に設け、成膜して光硬化樹脂組成物層を設ける。この光硬化樹脂組成物層を、必要に応じて乾燥し溶剤を揮発させた上で、光硬化樹脂組成物層上に、光を照射することで、異方性光拡散フィルムを作製することができる。First, a composition containing the above-mentioned photopolymerizable compound (hereinafter sometimes referred to as "photocurable resin composition") is applied to a suitable substrate such as a transparent PET film to form a sheet, which is then formed into a film to provide a photocurable resin composition layer. This photocurable resin composition layer is dried as necessary to volatilize the solvent, and the photocurable resin composition layer is then irradiated with light to produce an anisotropic light-diffusing film.
より具体的には、異方性光拡散フィルムの形成工程は、主に、以下の工程を有するものである。
(1)工程1-1:未硬化樹脂組成物層を基体上に設ける工程
(2)工程1-2:光源から平行光線を得る工程
(3)任意工程1-3:指向性をもった光線を得る工程
(4)工程1-4:未硬化樹脂組成物層を硬化させる工程
More specifically, the process for forming the anisotropic light-diffusing film mainly includes the following steps.
(1) Step 1-1: A step of providing an uncured resin composition layer on a substrate (2) Step 1-2: A step of obtaining a parallel light beam from a light source (3) Optional Step 1-3: A step of obtaining a directional light beam (4) Step 1-4: A step of curing the uncured resin composition layer
<工程1-1:未硬化樹脂組成物層を基体上に設ける工程>
光硬化樹脂組成物を、基体上に、シート状に、未硬化樹脂組成物層として設ける手法は、通常の塗工方式や印刷方式が適用される。具体的には、エアドクターコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ナイフコーティング、リバースコーティング、トランスファロールコーティング、グラビアロールコーティング、キスコーティング、キャストコーティング、スプレーコーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、ダムコーティング、ディップコーティング、ダイコーティング等のコーティングや、グラビア印刷等の凹版印刷、スクリーン印刷等の孔版印刷等の印刷等が使用できる。組成物が低粘度の場合は、基体の周囲に一定の高さの堰を設けて、この堰で囲まれた中に組成物をキャストすることもできる。
<Step 1-1: Step of Providing Uncured Resin Composition Layer on Substrate>
The photocurable resin composition is provided on the substrate in the form of a sheet as an uncured resin composition layer by a normal coating method or printing method.Specifically, coating such as air doctor coating, bar coating, blade coating, knife coating, reverse coating, transfer roll coating, gravure roll coating, kiss coating, cast coating, spray coating, slot orifice coating, calendar coating, dam coating, dip coating, die coating, intaglio printing such as gravure printing, stencil printing such as screen printing, etc. can be used.When the composition has a low viscosity, a dam of a certain height can be provided around the substrate, and the composition can be cast into the area surrounded by the dam.
工程1-1において、未硬化樹脂組成物層の酸素阻害を防止して、異方性光拡散フィルムの特徴である柱状領域を効率良く形成させるために、未硬化樹脂組成物層の光照射側に密着して光の照射強度を局所的に変化させるマスクを積層することも可能である。In step 1-1, in order to prevent oxygen inhibition of the uncured resin composition layer and efficiently form the columnar regions that are characteristic of anisotropic light-diffusing films, it is also possible to laminate a mask that adheres closely to the light-irradiated side of the uncured resin composition layer and locally changes the light irradiation intensity.
マスクの材質としては、カーボン等の光吸収性のフィラーをマトリックス中に分散したもので、入射光の一部はカーボンに吸収されるが、開口部は光が十分に透過できるような構成のものが好ましい。このようなマトリックスとしては、PET、TAC、PVAc、PVA、アクリル、ポリエチレン等の透明プラスチックや、ガラス、石英等の無機物や、これらのマトリックスを含むシートに紫外線透過量を制御するためのパターニングや紫外線を吸収する顔料を含んだものであっても構わない。The mask material is preferably one in which light-absorbing fillers such as carbon are dispersed in a matrix, so that part of the incident light is absorbed by the carbon, but the openings allow sufficient light to pass through. Such matrices may be transparent plastics such as PET, TAC, PVAc, PVA, acrylic, and polyethylene, inorganic materials such as glass and quartz, or sheets containing these matrices with patterning to control the amount of UV light transmitted or pigments that absorb UV light.
このようなマスクを用いない場合には、窒素雰囲気下で光照射を行うことで、未硬化樹脂組成物層の酸素阻害を防止することも可能である。また、通常の透明フィルムを未硬化樹脂組成物層上に積層するだけでも、酸素阻害を防ぎ柱状領域の形成を促す上で有効である。このようなマスクや透明フィルムを介した光照射では、光重合性化合物を含む組成物中に、その照射強度に応じた光重合反応を生じるため、屈折率分布を生じ易く、本形態に係る異方性光拡散フィルムの作製に有効である。When such a mask is not used, it is also possible to prevent oxygen inhibition of the uncured resin composition layer by performing light irradiation under a nitrogen atmosphere. In addition, simply laminating a normal transparent film on the uncured resin composition layer is also effective in preventing oxygen inhibition and promoting the formation of columnar regions. When light is irradiated through such a mask or transparent film, a photopolymerization reaction occurs in the composition containing the photopolymerizable compound according to the irradiation intensity, which makes it easy to generate a refractive index distribution, and is effective in producing the anisotropic light-diffusing film of this embodiment.
<工程1-2:光源から平行光線を得る工程>
光源としては、通常はショートアークの紫外線発生光源が使用され、具体的には高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタハライドランプ、キセノンランプ等が使用可能である。このとき、所望の散乱中心軸と平行な光線を得る必要があるが、このような平行光線は、例えば点光源を配置して、この点光源と未硬化樹脂組成物層の間に平行光線を照射するためのフレネルレンズ等の光学レンズを配置する他、光源の背後に反射鏡を配置して、所定の方向に点光源として光が出射するようにすること等で、得ることができる。
<Step 1-2: Step of obtaining parallel light from a light source>
As the light source, a short-arc ultraviolet light source is usually used, and specifically, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a metahalide lamp, a xenon lamp, etc., can be used. At this time, it is necessary to obtain a light beam parallel to the desired scattering central axis, and such a parallel light beam can be obtained, for example, by arranging a point light source and arranging an optical lens such as a Fresnel lens for irradiating a parallel light beam between the point light source and the uncured resin composition layer, or by arranging a reflecting mirror behind the light source so that light is emitted as a point light source in a predetermined direction.
<任意工程1-3:指向性をもった光線を得る工程>
任意工程1-3は、平行光線を指向性拡散素子に入射させ、指向性をもった光線を得る工程である。図7は、任意工程1-3を含む本発明に係る異方性光拡散フィルムの製造方法を示す模式図である。
<Optional step 1-3: Step of obtaining a directional light beam>
Optional step 1-3 is a step of making parallel light incident on a directional diffusion element to obtain a directional light beam. Fig. 7 is a schematic diagram showing a method for producing an anisotropic light-diffusing film according to the present invention, including optional step 1-3.
任意工程1-3で用いられる指向性拡散素子301及び302は、光源300から入射した平行光線Dに指向性を付与するものであればよい。The
図7においては指向性をもった光Eが、X方向に多く拡散し、Y方向にはほとんど拡散しない態様にて、未硬化樹脂組成物層303に入射することを記載している。このように指向性をもった光を得るためには、例えば、指向性拡散素子301及び302内に、アスペクト比の高い針状フィラーを含有させるとともに、当該針状フィラーをY方向に長軸方向が延存するように配向させる方法を採用することができる。指向性拡散素子301及び302は、針状フィラーを使用する方法以外に、種々の方法を使用することができる。
Figure 7 shows that directional light E is incident on the uncured
ここで、指向性をもった光Eのアスペクト比は、2~20とすることが好ましい。当該アスペクト比にほぼ対応した、アスペクト比を有する柱状領域が形成される。上記アスペクト比の上限値は、10以下であることがより好ましく、5以下であることがより好ましい。アスペクト比が20超では、干渉虹やギラツキを生じるおそれがある。Here, the aspect ratio of the directional light E is preferably 2 to 20. A columnar region having an aspect ratio roughly corresponding to the aspect ratio is formed. The upper limit of the aspect ratio is more preferably 10 or less, and even more preferably 5 or less. If the aspect ratio exceeds 20, there is a risk of interference rainbows and glare.
任意工程1-3においては、指向性をもった光Eの広がりを調整することにより、形成される柱状領域の大きさ(アスペクト比、短径SA、長径LA等)を適宜定めることができる。例えば、図7(a)、(b)のいずれにおいても、本形態の異方性光拡散フィルムを得ることができる。図7(a)と(b)で異なるのは、指向性をもった光Eの広がりが、(a)では大きいのに対し(b)では小さいことである。指向性をもった光Eの広がりの大きさに依存して、柱状領域の大きさが異なることとなる。In optional step 1-3, the size (aspect ratio, short diameter SA, long diameter LA, etc.) of the columnar region formed can be appropriately determined by adjusting the spread of the directional light E. For example, the anisotropic light diffusion film of this embodiment can be obtained in either Figure 7 (a) or (b). The difference between Figure 7 (a) and (b) is that the spread of the directional light E is large in (a) but small in (b). The size of the columnar region differs depending on the size of the spread of the directional light E.
指向性をもった光Eの広がりは、主に指向性拡散素子301及び302の種類と、未硬化樹脂組成物層303との距離に依存する。当該距離を短くするにつれ柱状領域の大きさは小さくなり、長くするにつれ柱状領域の大きさは大きくなる。従って、当該距離を調整することにより、柱状領域の大きさを調整することができる。The spread of the directional light E depends mainly on the type of
<工程1-4:未硬化樹脂組成物層を硬化させる工程>
未硬化樹脂組成物層に照射して、未硬化樹脂組成物層を硬化させる光線は、光重合性化合物を硬化可能な波長を含んでいることが必要で、通常は水銀灯の365nmを中心とする波長の光が利用される。この波長帯を使って異方性光拡散フィルムを作製する場合、照度としては0.01mW/cm2~100mW/cm2の範囲が好ましく、0.1mW/cm2~20mW/cm2 がより好ましい。照度が0.01mW/cm2未満であると、硬化に長時間を要するため、生産効率が悪くなり、100mW/cm2を超えると、光重合性化合物の硬化が速すぎて構造形成を生じず、目的の光学特性を発現できなくなるからである。
<Step 1-4: Step of curing the uncured resin composition layer>
The light irradiated to the uncured resin composition layer to cure the uncured resin composition layer must contain a wavelength capable of curing the photopolymerizable compound, and light with a wavelength centered at 365 nm from a mercury lamp is usually used. When using this wavelength band to produce an anisotropic light-diffusing film, the illuminance is preferably in the range of 0.01 mW/cm 2 to 100 mW/cm 2 , and more preferably 0.1 mW/cm 2 to 20 mW/cm 2. If the illuminance is less than 0.01 mW/cm 2 , it takes a long time to cure, resulting in poor production efficiency, and if it exceeds 100 mW/cm 2 , the curing of the photopolymerizable compound is too fast to form a structure, making it impossible to express the desired optical properties.
なお、光の照射時間は特に限定されないが、10秒間~180秒間が好ましく、30秒間~120秒間がより好ましい。上記光線を照射することで、本形態の異方性光拡散フィルムを得ることができる。The light irradiation time is not particularly limited, but is preferably 10 to 180 seconds, and more preferably 30 to 120 seconds. By irradiating the light beam, the anisotropic light diffusion film of this embodiment can be obtained.
異方性光拡散フィルムは、上述の如く、低照度の光を比較的長時間照射することにより、未硬化樹脂組成物層中に、特定の内部構造が形成されることで得られるものである。そのため、このような光照射だけでは未反応のモノマー成分が残存して、べたつきを生じたりしてハンドリング性や耐久性に問題がある場合がある。そのような場合は、1000mW/cm2以上の高照度の光を追加照射して残存モノマーを重合させることができる。このときの光照射はマスクを積層した側の逆側から行ってもよい。 As described above, the anisotropic light diffusion film is obtained by forming a specific internal structure in the uncured resin composition layer by irradiating low-intensity light for a relatively long time. Therefore, such light irradiation alone may leave unreacted monomer components, causing stickiness and problems in handling and durability. In such cases, the remaining monomers can be polymerized by additionally irradiating high-intensity light of 1000 mW/cm2 or more . The light irradiation at this time may be performed from the opposite side to the side where the mask is laminated.
前述したように、未硬化樹脂組成物層を硬化させる際に、未硬化樹脂組成物層に照射される光の角度を調整することにより、得られる異方性光拡散フィルムの散乱中心軸を所望のものとすることができる。また、未硬化樹脂組成物層は、30℃~100℃の範囲で調整されることが好ましい。As described above, when curing the uncured resin composition layer, the scattering central axis of the resulting anisotropic light-diffusing film can be adjusted to the desired value by adjusting the angle of light irradiated onto the uncured resin composition layer. In addition, the uncured resin composition layer is preferably adjusted to a temperature in the range of 30°C to 100°C.
<<<<異方性光拡散フィルムの用途>>>>
異方性光拡散フィルムは、視角依存性改善効果に優れることから、液晶表示装置、有機EL表示装置、プラズマディスプレイ等のあらゆる表示装置に適用することができる。異方性光拡散フィルムは、視角依存性の問題が生じ易いTN方式の液晶においても特に好ましく使用することができる。
<<<<<Applications of anisotropic light diffusion film>>>>
The anisotropic light-diffusing film has an excellent effect of improving the viewing angle dependency, and therefore can be applied to all kinds of display devices such as liquid crystal display devices, organic EL display devices, plasma displays, etc. The anisotropic light-diffusing film can be particularly preferably used in TN type liquid crystal displays, which are prone to problems with viewing angle dependency.
ここで、本発明によれば、液晶層と、異方性光拡散フィルムと、を含む液晶表示装置を提供することが可能である。この場合、異方性光拡散フィルムは、液晶層よりも視認側に設けられている。液晶表示装置は、TN方式、VA方式、IPS方式などのいずれでもよい。より具体的には、一般的な液晶装置は、表示装置から視認側に向かって、光源、偏光板、透明電極付きガラス基板、液晶層、透明電極付きガラス基板、カラーフィルター、偏光板の順番で積層された層構造を有し、また、適宜の機能層を更に有するが、異方性光拡散フィルムは、液晶層よりも視認側となるいずれの箇所に設けられていてもよい。Here, according to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device including a liquid crystal layer and an anisotropic light diffusion film. In this case, the anisotropic light diffusion film is provided on the viewing side of the liquid crystal layer. The liquid crystal display device may be any of the TN type, VA type, IPS type, etc. More specifically, a general liquid crystal device has a layer structure in which a light source, a polarizing plate, a glass substrate with a transparent electrode, a liquid crystal layer, a glass substrate with a transparent electrode, a color filter, and a polarizing plate are laminated in this order from the display device toward the viewing side, and further has an appropriate functional layer, but the anisotropic light diffusion film may be provided at any location on the viewing side of the liquid crystal layer.
また、本発明によれば、発光層と、異方性光拡散フィルムと、を含む有機EL表示装置を提供することが可能である。この場合、異方性光拡散フィルムは、発光層(発光層に接続された電極を含む。)よりも視認側に設けられている(積層されている)。有機EL表示装置は、トップエミッション方式、ボトムエミッション方式のいずれでもよいし、また、カラーの有機EL表示装置である場合には、RGB塗り分け方式、カラーフィルター方式のいずれでもよい。また、有機EL表示は、更に多層化されたものであってもよい。 According to the present invention, it is also possible to provide an organic EL display device including a light-emitting layer and an anisotropic light-diffusing film. In this case, the anisotropic light-diffusing film is provided (laminated) on the viewing side of the light-emitting layer (including the electrode connected to the light-emitting layer). The organic EL display device may be of either a top emission type or a bottom emission type, and in the case of a color organic EL display device, it may be of either an RGB color-separated type or a color filter type. The organic EL display may also be further multi-layered.
<<<実施例>>>
次に、本発明を実施例及び比較例により、更に具体的に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。
<<<<Example>>>
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
<異方性光学フィルム>
厚さ100μmのPETフィルム(東洋紡社製、商品名:A4300)の縁部全周に、ディスペンサーを使い、硬化性樹脂で高さ40~60μmの隔壁を形成した。この中に下記の紫外線硬化樹脂組成物を滴下し、別のPETフィルムでカバーした。
<Anisotropic Optical Film>
A partition wall having a height of 40 to 60 μm was formed with a curable resin using a dispenser around the entire edge of a 100 μm thick PET film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., product name: A4300). The following ultraviolet curable resin composition was dropped into this, and it was covered with another PET film.
・シリコーン・ウレタン・アクリレート(屈折率:1.460、重量平均分子量:5890)20重量部
(RAHN社製、商品名:00-225/TM18)
・ネオペンチルグリコールジアクリレート(屈折率:1.450) 30重量部
(ダイセルサイテック社製、商品名Ebecryl145)
・ビスフェノールAのEО付加物ジアクリレート(屈折率:1.536) 15重量部
(ダイセルサイテック社製、商品名Ebecryl150)
・フェノキシエチルアクリレート(屈折率1.518) 40重量部
(共栄社化学製、商品名:ライトアクリレートPО-A)
・2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン 4重量部
(BASF社製、商品名:Irgacure651)
Silicone urethane acrylate (refractive index: 1.460, weight average molecular weight: 5890) 20 parts by weight (manufactured by RAHN, product name: 00-225/TM18)
Neopentyl glycol diacrylate (refractive index: 1.450) 30 parts by weight (manufactured by Daicel Cytec Co., Ltd., product name Ebecryl 145)
Bisphenol A EO adduct diacrylate (refractive index: 1.536) 15 parts by weight (manufactured by Daicel Cytec Co., Ltd., product name Ebecryl 150)
Phenoxyethyl acrylate (refractive index 1.518) 40 parts by weight (manufactured by Kyoeisha Chemical, product name: Light Acrylate PO-A)
2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one 4 parts by weight (manufactured by BASF, product name: Irgacure 651)
この両面をPETフィルムで挟まれた40~60μmの厚さの液膜に対して、UVスポット光源(浜松ホトニクス社製、商品名:L2859-01)の落射用照射ユニットから、照射強度10~100mW/cm2の平行光線である紫外線を照射した。このとき、照射角度や液膜の厚さ、UV照度、平行光線照射時の液膜温度などのパラメータを変えることで、表1の光学特性を有する実施例の異方性光拡散フィルム1~5および比較例の異方性光拡散フィルム6~10を得た。
The liquid film having a thickness of 40 to 60 μm, sandwiched between PET films on both sides, was irradiated with ultraviolet light in the form of parallel rays with an irradiation intensity of 10 to 100 mW/ cm2 from an epi-illumination unit of a UV spot light source (manufactured by Hamamatsu Photonics KK, product name: L2859-01). By changing parameters such as the irradiation angle, thickness of the liquid film, UV illuminance, and liquid film temperature during irradiation with parallel rays, anisotropic light-diffusing
<異方性光拡散フィルムの厚みの測定>
実施例で得られた異方性光拡散フィルムに対し、ミクロトームを用いて断面を形成した後、この断面を光学顕微鏡で観察して10箇所における厚さを測定し、それら測定値の平均値を、異方性光拡散フィルムの厚みとした。
<Measurement of thickness of anisotropic light-diffusing film>
A cross section was formed using a microtome on the anisotropic light-diffusing film obtained in the examples, and the cross section was then observed under an optical microscope to measure the thickness at 10 points. The average of these measurements was taken as the thickness of the anisotropic light-diffusing film.
<異方性光拡散フィルムの散乱中心軸角度及び直線透過率の測定>
図6に示すような、光源の投光角、検出器の受光角を任意に可変できる変角光度計ゴニオフォトメータ(ジェネシア社製)を用いて、表1に示す実施例の異方性光拡散フィルムの直線透過率の測定を行った(入射角60°のときの直線透過率を含む)。光源からの直進光を受ける位置に検出器を固定し、その間のサンプルホルダーに実施例で得られた異方性光拡散フィルムをセットした。図6に示すように回転軸(V)としてサンプルを回転させてそれぞれの入射光角度に対応する直線透過率を測定した。この評価方法によって、どの角度の範囲で入射される光が拡散するかを評価することができる。この回転軸(V)は、散乱中心軸の傾斜方位に垂直な異方性光拡散フィルム上の線である。直線透過光率の測定は、視感度フィルターを用いて可視光領域の波長において測定した。以上のような測定の結果得られた光学プロファイルに基づき、直線透過率の最大値(最大直線透過率)及び最小値(最小直線透過率)と、該光学プロファイルにおける最小値に挟まれた略中央部(拡散領域の中央部)より散乱中心軸の角度とを求め、表1にまとめた。
<Measurement of Scattering Axis Angle and Linear Transmittance of Anisotropic Light Diffusion Film>
As shown in FIG. 6, a variable angle photometer (manufactured by Genesia) capable of arbitrarily varying the projection angle of the light source and the receiving angle of the detector was used to measure the linear transmittance of the anisotropic light diffusion film of the embodiment shown in Table 1 (including the linear transmittance at an incident angle of 60°). The detector was fixed at a position receiving the straight light from the light source, and the anisotropic light diffusion film obtained in the embodiment was set on the sample holder between them. As shown in FIG. 6, the sample was rotated around the rotation axis (V) to measure the linear transmittance corresponding to each incident light angle. This evaluation method makes it possible to evaluate the range of angles at which the incident light is diffused. This rotation axis (V) is a line on the anisotropic light diffusion film perpendicular to the tilt direction of the scattering central axis. The linear transmittance was measured at wavelengths in the visible light region using a visibility filter. Based on the optical profile obtained as a result of the above measurements, the maximum value (maximum linear transmittance) and minimum value (minimum linear transmittance) of the linear transmittance, as well as the angle of the scattering central axis at the approximate center between the minimum values in the optical profile (the center of the diffusion region) were determined, and are summarized in Table 1.
<入射角0°の光の、散乱中心軸の傾斜方位における極角60°方向への拡散透過率の測定>
変角光度計ゴニオフォトメータ(ジェネシア社製)を用いて、表1に示す実施例の異方性光拡散フィルムの入射角0°の光の、散乱中心軸の傾斜方位における極角60°方向への拡散透過率を測定した。具体的には、サンプルホルダーに実施例で得られた異方性光学フィルムをセットし、異方性光拡散フィルムの一方の面の法線方向(入射角=0°)に光源を配置し、他方の面に検出器を配置する。検出器側の法線方向を極角θ=0°とし、検出器の極角を変角させながら輝度を測定した。拡散透過率は、異方性光拡散フィルムを用いないときの法線方向(極角θ=0°)における輝度を100%とする相対値とした。得られた拡散透過率を表1に示した。
<Measurement of diffuse transmittance in the direction of a polar angle of 60° in the tilt direction of the scattering central axis for light with an incident angle of 0°>
Using a variable angle photometer goniophotometer (manufactured by Genesia), the diffuse transmittance of the light with an incidence angle of 0° of the anisotropic light diffusion film of the example shown in Table 1 in the direction of a polar angle of 60° in the tilt direction of the scattering central axis was measured. Specifically, the anisotropic optical film obtained in the example was set in a sample holder, a light source was placed in the normal direction (incidence angle = 0°) of one surface of the anisotropic light diffusion film, and a detector was placed on the other surface. The normal direction on the detector side was set to a polar angle θ = 0°, and the luminance was measured while varying the polar angle of the detector. The diffuse transmittance was a relative value with the luminance in the normal direction (polar angle θ = 0°) when no anisotropic light diffusion film was used as 100%. The obtained diffuse transmittance is shown in Table 1.
<柱状構造体のアスペクト比の測定(異方性光拡散フィルムの表面観察)>
実施例で得られた異方性光拡散フィルムの柱軸に垂直な断面(紫外線照射時の照射光側)を光学顕微鏡で観察し、柱状領域における柱状構造体の長径LA及び短径SAを測定した。平均長径LA及び平均短径SAの算出には、任意の20の構造のうちの平均値とした。また、求めた平均長径LA及び平均短径SAに対し、平均長径LA/平均短径SAをアスペクト比として算出し、表1にまとめた。
<Measurement of the aspect ratio of columnar structures (surface observation of anisotropic light-diffusing film)>
The cross section perpendicular to the column axis of the anisotropic light-diffusing film obtained in the examples (the side irradiated with ultraviolet light) was observed with an optical microscope, and the major axis LA and minor axis SA of the columnar structures in the columnar region were measured. The average major axis LA and the average minor axis SA were calculated as average values of 20 arbitrary structures. In addition, the average major axis LA/average minor axis SA was calculated as an aspect ratio for the average major axis LA and the average minor axis SA, and the ratio is summarized in Table 1.
<異方性光拡散フィルムのヘイズの測定>
ヘイズメーターNDH-2000(日本電色工業製)を用いて、実施例で得られた異方性光拡散フィルムのヘイズの測定を行い、表1にまとめた。
<Measurement of Haze of Anisotropic Light Diffusion Film>
The haze of the anisotropic light-diffusing films obtained in the examples was measured using a haze meter NDH-2000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The results are summarized in Table 1.
<<評価方法>>
上記の実施例1~5および比較例1~5で作製した異方性光拡散フィルムに関し、以下の様にして評価を行った。
<<Evaluation method>>
The anisotropic light-diffusing films prepared in the above Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were evaluated as follows.
<階調反転の評価>
異方性光拡散フィルムを、TNモードの液晶ディスプレイ表面に、液晶ディスプレイの階調反転が生じる方位と異方性光拡散フィルムaの散乱中心軸の傾斜方位となす角が0°となるように貼合した。
続いて、視野角測定装置Conometer80(Westboro社製)を用いて、ディスプレイに白から黒までを11階調に分けたグレースケールをそれぞれ表示したときの、ディスプレイの法線方向に対する極角0~80°範囲における輝度分布を測定した。
液晶ディスプレイ単体において階調反転が生じる方位の極角80°における「白輝度/黒輝度」を算出し、コントラストとした。また、液晶ディスプレイ単体において階調反転が生じる方位において、測定した11階調が本来の階調と逆転する最小の極角を階調反転角度とした。これを表2にまとめた。
ここで、異方性光拡散フィルムを貼り付けていない、ディスプレイのみの評価では、コントラストは8.0で、階調反転角度は28°であった。
<Evaluation of tone inversion>
The anisotropic light-diffusing film was attached to the surface of a TN mode liquid crystal display such that the angle between the direction in which tone inversion occurs in the liquid crystal display and the tilt direction of the scattering central axis of the anisotropic light-diffusing film a was 0°.
Next, a viewing angle measuring device Conometer 80 (manufactured by Westboro) was used to measure the luminance distribution in the polar angle range of 0 to 80° relative to the normal direction of the display when a gray scale divided into 11 gradations from white to black was displayed on the display.
The "white luminance/black luminance" was calculated at a polar angle of 80° in the direction in which grayscale inversion occurs in the liquid crystal display alone, and this was taken as the contrast. In addition, in the direction in which grayscale inversion occurs in the liquid crystal display alone, the minimum polar angle at which the measured 11 grayscales are reversed from the original grayscale was taken as the grayscale inversion angle. This is summarized in Table 2.
Here, in an evaluation of the display alone, without the anisotropic light-diffusing film attached, the contrast was 8.0 and the tone inversion angle was 28°.
<階調反転の判定基準>
階調反転角度が65°以上を◎、52°以上65°未満を○、52°未満を×とした。
<Criteria for determining tone inversion>
The tone inversion angle of 65° or more was rated as ⊚, that of 52° or more and less than 65° was rated as ◯, and that of less than 52° was rated as x.
<極角80°コントラストの判定基準>
コントラスト11以上を◎、9以上11未満を○、9未満を×とした。
<Contrast evaluation criteria at 80° polar angle>
A contrast of 11 or more was rated as ⊚, a contrast of 9 or more but less than 11 was rated as ◯, and a contrast of less than 9 was rated as x.
<<評価結果>>
実施例1~5に示されるとおり、所定の異方性光拡散フィルムを用いた本発明の階調反転改善効果や80°でのコントラストは、比較例1~5と比較して優れている。
比較例1および3は、入射角60°のときの直線透過率が高く、また、入射角0°の光の、散乱中心軸の傾斜方位における極角60°方向への拡散透過率も低いため、階調反転した光が出射される60°方向の光を拡散することができないと共に、正しい階調の0°方向の光も極角が大きい角度へ拡散することもできていない。比較例2は、当該拡散透過率は十分であるものの、当該直線透過率が不十分であり、逆に比較例4および5は、当該直線透過率は十分だが、当該拡散透過率が不十分であるために、いずれも階調反転角度が小さい。
<<Evaluation Results>>
As shown in Examples 1 to 5, the effect of improving tone inversion and the contrast at 80° of the present invention using a predetermined anisotropic light-diffusing film are superior to those of Comparative Examples 1 to 5.
In Comparative Examples 1 and 3, the linear transmittance is high at an incident angle of 60°, and the diffuse transmittance in the
本発明は、特定の拡散特性を有する拡散媒体として、特定の異方性光拡散フィルムを用いることで、本評価結果を得ることができたものと考えられる。 It is believed that the present invention was able to obtain these evaluation results by using a specific anisotropic light diffusion film as a diffusion medium with specific diffusion characteristics.
従って、実施例の光拡散フィルムを、例えばTN液晶表示装置に用いた場合に、階調反転を抑え、深い角度におけるコントラストを向上させることができるため、通常では視認が困難な方位においても視認性を確保することができる。Therefore, when the light diffusion film of the embodiment is used in, for example, a TN liquid crystal display device, it is possible to suppress gray scale inversion and improve contrast at deep angles, thereby ensuring visibility even in directions where visibility is normally difficult.
Claims (6)
前記異方性光拡散フィルムは、マトリックス領域と、当該マトリックス領域とは屈折率の異なる複数の柱状領域とを有し、
更に、前記異方性光拡散フィルムは、1つの散乱中心軸を有し、
前記散乱中心軸の傾斜方位において、
入射角60°のときの直線透過率が、10%以下であり、
入射角0°の光の、極角60°方向への拡散透過率が0.001%以上であり、
前記異方性光拡散フィルムのヘイズ値が、75%以上であることを特徴とする、異方性光拡散フィルム。 An anisotropic light-diffusing film having a linear transmittance, which is (amount of transmitted light in a linear direction of incident light)/(amount of incident light), that changes depending on the angle of incidence of light,
the anisotropic light-diffusing film has a matrix region and a plurality of columnar regions having a refractive index different from that of the matrix region;
Furthermore, the anisotropic light-diffusing film has one scattering central axis,
In the tilt direction of the scattering central axis,
The linear transmittance at an incident angle of 60° is 10% or less,
The diffuse transmittance of light at an incident angle of 0° in a polar angle direction of 60° is 0.001% or more,
1. An anisotropic light-diffusing film, characterized in that the haze value of the anisotropic light-diffusing film is 75% or more .
前記異方性光拡散フィルムの散乱中心軸角度が、20°~60°であることを特徴とする、請求項1に記載の異方性光拡散フィルム。 If the polar angle between the surface normal direction of the anisotropic light-diffusing film and the scattering central axis direction is defined as the scattering central axis angle,
2. The anisotropic light-diffusing film according to claim 1, wherein the scattering central axis angle of the anisotropic light-diffusing film is 20° to 60°.
前記異方性光拡散フィルムの一方の表面から他方の表面にかけて配向、かつ、延在して構成され、
前記異方性光拡散フィルムの前記柱状領域の柱軸に垂直な断面における、前記柱状領域の平均長径/平均短径、である前記柱状領域のアスペクト比が、2未満であることを特徴とする、請求項1~3いずれか1項に記載の異方性光拡散フィルム。 The plurality of columnar regions of the anisotropic light-diffusing film are
The anisotropic light diffusing film is oriented and extends from one surface to the other surface,
The anisotropic light-diffusing film according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the aspect ratio of the columnar regions, which is the average long axis/average short axis of the columnar regions in a cross section perpendicular to the column axis of the anisotropic light-diffusing film, is less than 2 .
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