KR20150039221A

KR20150039221A - 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법, 그리고, 이들 방법으로 얻어진 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판

Info

Publication number: KR20150039221A
Application number: KR20157006361A
Authority: KR
Inventors: 아키노리 니시무라; 히로유키 다케모토; 고조 나카무라; 슈사쿠 시바타; 다케히토 후치다
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2015-04-09
Also published as: TW201222019A; JP2012083743A; EP2618185A1; US20130242395A1; WO2012036273A1; CN103109211B; KR20130041347A; TWI514012B; EP2618185A4; KR101530452B1; CN103109211A; JP5883598B2

Abstract

강한 광확산성을 갖고, 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 저비용으로 또 매우 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법이 제공된다. 본 발명의 광확산 소자의 제조 방법은, 수지 성분의 모노머 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 그 모노머를 용해하는 용제를 혼합하는 공정과, 그 모노머를 중합하는 공정을 포함하고, 그 모노머를 그 용제에 용해한 용액 중의 그 광확산성 미립자의 제타 전위가, 그 모노머를 그 용제에 용해한 용액 중의 그 초미립자 성분의 제타 전위와 같은 부호이다.

Description

광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법, 그리고, 이들 방법으로 얻어진 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판{METHODS FOR MANUFACTURING LIGHT-DIFFUSING ELEMENT AND POLARIZING PLATE WITH LIGHT-DIFFUSING ELEMENT, AND LIGHT-DIFFUSING ELEMENT AND POLARIZING PLATE WITH LIGHT-DIFFUSING ELEMENT OBTAINED BY SAME METHODS}

본 발명은, 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법, 그리고 이들 방법으로 얻어진 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판에 관한 것이다.

광확산 소자는 조명 커버, 프로젝션 텔레비전의 스크린, 면발광 장치 (예를 들어, 액정 표시 장치) 등에 널리 이용되고 있다. 최근에는, 광확산 소자는 액정 표시 장치 등의 표시 품위의 향상, 시야각 특성의 개선 등에 대한 이용이 진행되고 있다. 광확산 소자로는, 미립자를 수지 시트 등의 매트릭스 중에 분산시킨 것 등이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 광확산 소자에 있어서는, 입사된 광의 대부분은 전방 (출사면측) 으로 산란되지만, 일부는 후방 (입사면측) 으로 산란된다. 미립자와 매트릭스의 굴절률차가 클수록 확산성 (예를 들어, 헤이즈값) 은 커지지만, 굴절률차가 크면 후방 산란이 증대되어 버린다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 액정 표시 장치의 표시 품위 향상을 위하여 광확산 소자를 액정 표시 장치의 최표면에 배치하는 기술이 제안되어 있지만, 이와 같은 광확산 소자는 충분한 광확산성을 갖지 않아 (예를 들어, 헤이즈값이 90 ％ 미만이어서), 표시 품위의 개선 효과는 불충분하다. 한편, 표시 품위를 향상시키기 위하여 광확산성이 큰 (예를 들어, 헤이즈값이 90 ％ 이상인) 광확산 소자를 액정 표시 장치에 사용하면, 액정 표시 장치에 외광이 입사되었을 때에 화면이 희뿌옇게 되어, 밝은 곳에 있어서 콘트라스트가 높은 영상이나 화상의 표시가 곤란하다는 문제가 있다. 이것은, 광확산 소자 중의 미립자가 입사광을 전방뿐만 아니라 후방으로까지 산란시켜 버리기 때문이다. 종래의 광확산 소자에 의하면, 헤이즈값이 커지면 커질수록 후방 산란은 커지기 때문에, 광확산성의 증대와 후방 산란의 억제를 양립시키는 것은 매우 곤란하다. 또한, 조명 용도에 있어서도, 헤이즈값이 커지면 후방 산란이 증대되어 전광선 투과율이 저하되기 때문에, 광이용 효율이 저하되고 만다.

상기와 같은 문제를 해결하는 수단으로서, 미립자와 매트릭스의 계면에서의 반사를 억제한다는 콘셉트에 기초하여, 코어와 쉘의 굴절률이 상이한 코어 쉘 미립자나, 미립자의 중심부로부터 외측을 향하여 연속적으로 굴절률이 변화하는 이른바 GRIN (gradient index) 미립자 등의 굴절률 경사 미립자를 수지 중에 분산시키는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 ∼ 8 참조). 그러나, 이들 중 어느 기술에 의해서도, 얇고, 또한 헤이즈가 높은 광확산 소자를 얻는 것은 불가능하다. 나아가, 이들 기술에 사용되는 미립자는 통상적인 미립자보다 제조 프로세스가 복잡하기 때문에 생산성이 불충분하여, 실용적이지 않다.

일본 특허공보 제3071538호 일본 공개특허공보 평6-347617호 일본 공개특허공보 2003-262710호 일본 공개특허공보 2002-212245호 일본 공개특허공보 2002-214408호 일본 공개특허공보 2002-328207호 일본 공개특허공보 2010-077243호 일본 공개특허공보 2010-107616호

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 강한 광확산성을 갖고, 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 저비용으로 또한 매우 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 광확산 소자의 제조 방법은, 수지 성분의 모노머 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 그 모노머를 용해하는 용제를 혼합하는 공정과, 그 모노머를 중합하는 공정을 포함하고,

그 모노머를 그 용제에 용해한 용액 중의 그 광확산성 미립자의 제타 전위가, 그 모노머를 그 용제에 용해한 용액 중의 그 초미립자 성분의 제타 전위와 같은 부호이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제조 방법은, 상기 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를, 상기 혼합 공정에서 조제된 직후의 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위의 60 ％ 이하로 저하시키는 공정을 추가로 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제조 방법은, 상기 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를, 상기 혼합 공정에서 조제된 직후의 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위로부터 6 mV 이상 저하시키는 공정을 추가로 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제타 전위를 저하시키는 공정이, 상기 혼합액을 실온에서 10 시간 이상 정치 (靜置) 시키는 것, 상기 혼합액에 초음파 처리 및 교반기에 의한 분산 처리에서 선택되는 처리를 실시하는 것, 및 상기 혼합액에 가열 처리를 실시하는 것으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제조 방법은, 상기 제타 전위를 저하시키는 공정 후, 상기 혼합액 중의 광확산성 미립자의 농도를 균일화하는 공정을 추가로 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경은 1 ㎚ ∼ 100 ㎚ 이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제조 방법은, 상기 매트릭스 형성 재료와 상기 광확산성 미립자를 포함하는 도공액을 조제하는 공정과, 장척상 (長尺狀) 의 기재를 반송하면서 그 기재 상에 그 도공액을 도포하는 공정과, 그 도공액이 도포된 기재를 반송하면서, 그 도공액 중의 상기 수지 성분의 모노머를 중합하는 공정을 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제조 방법은, 상기 혼합 공정 후, 상기 중합 공정 전에, 그 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 표면 근방에, 그 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 그 초미립자 성분의 존재 비율이 높아지는 농도 변조 영역을 형성하는 공정을 추가로 포함한다.

본 발명의 다른 국면에 의하면, 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법은, 상기 제조 방법에 의해 얻어진 광확산 소자와 편광판을 첩합 (貼合) 하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 광확산 소자가 제공된다. 이 광확산 소자는 상기 제조 방법에 의해 얻어지며, 매트릭스와 그 매트릭스 중에 분산된 광확산성 미립자를 갖고, 그 매트릭스와 그 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하는 굴절률 변조 영역이 형성되어 있다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 광확산 소자를 가진 편광판이 제공된다. 이 광확산 소자를 가진 편광판은, 상기 제조 방법에 의해 얻어진다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 광확산 소자의 형성에 사용되는 혼합액이 제공된다. 광확산 소자의 형성에 사용되는 혼합액은, 수지 성분의 모노머 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 그 모노머를 용해하는 용제를 갖고, 그 광확산성 미립자의 표면 근방에, 그 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 그 초미립자 성분의 존재 비율이 높아지는 농도 변조 영역을 갖는다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은, 수지 성분의 모노머 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 그 모노머를 용해하는 용제를 혼합하는 공정과, 그 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 표면 근방 외부에, 그 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 그 초미립자 성분의 존재 비율이 높아지는 농도 변조 영역을 형성하는 공정을 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 모노머를 상기 용제에 용해한 용액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위는, 상기 모노머를 상기 용제에 용해한 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 같은 부호이다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 농도 변조 영역 형성 공정은, 상기 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를 상기 혼합 공정에서 조제된 직후의 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위의 60 ％ 이하로 저하시키는 것을 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 농도 변조 영역 형성 공정은, 상기 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를 상기 혼합 공정에서 조제된 직후의 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위로부터 6 mV 이상 저하시키는 것을 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 농도 변조 영역 형성 공정은, 상기 혼합액을 실온에서 10 시간 이상 정치시키는 것, 상기 혼합액에 초음파 처리를 실시하는 것, 및 상기 혼합액에 가열 처리를 실시하는 것으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 제조 방법은, 상기 농도 변조 영역 형성 공정 후, 상기 혼합액 중의 광확산성 미립자의 농도를 균일화하는 공정을 추가로 포함한다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경이 1 ㎚ ∼ 100 ㎚ 이다.

본 발명에 의하면, 광확산 소자의 제조 방법에 있어서, 수지 성분의 모노머를 용해한 용액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를 당해 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 같은 부호로 함으로써, 형성되는 매트릭스에 있어서 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배를 형성할 수 있다. 따라서, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있고, 결과적으로, 강한 광확산성을 갖고, 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 초미립자 성분과 광확산성 미립자의 전기적인 반발을 주요인으로 하여 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배를 형성함으로써, 복잡한 제조 프로세스나 특수하고 고가의 원료 또는 시약도 사용하지 않고서, 얻어지는 광확산 소자에 있어서 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다. 따라서 저비용으로 또 매우 높은 생산성으로, 강한 광확산성을 갖고, 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다.

도 1A 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자의 제조 방법에 있어서의 제타 전위의 저하와 농도 변조 영역과의 관계를 설명하는 개념도이다.
도 1b도 3a 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자의 제조 방법을 설명하는 모식도이다.
도 2 는 본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 3a 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자의 개략 단면도이다.
도 3b 는 도 3a 의 광확산 소자의 광확산 미립자 근방을 확대하여 설명하는 모식도이다.
도 4a 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자에 있어서의 광확산성 미립자 근방의 초미립자 성분의 분산 상태를 설명하기 위한 TEM 화상이다.
도 4b도 4c나의 방향에서 본 도 4a 의 TEM 화상으로부터의 3 차원 재구성 이미지이다.
도 4c 는 다른 방향에서 본 도 4a도 4bEM 화상으로부터의 3 차원 재구성 이미지이다.
도 4d 는 도 4b 의 3 차원 재구성 이미지를 2 값화한 것으로, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방 초미립자 성분의 분산 농도 (존재 비율) 의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자에 있어서의 광확산성 미립자 표면에서부터의 거리와 초미립자 성분의 분산 농도 (존재 비율) 와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6 은 본 발명 광확산 소자에 있어서의 광확산성 미립자 중심부에서부터 매트릭스까지의 굴절률 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7a 는 굴절률 변조 영역을 구성하는 광확산성 미립자의 표면 근방에 형성된 미세 요철상 (狀) 의 경계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7b 는 도 7a 의 미세 요철상의 경계의 상세를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8(a) 는, 매트릭스의 평균 굴절률 (n_M) ＞ 광확산성 미립자의 굴절률 (n_P) 인 경우의 후방 산란 발생의 메카니즘을 설명하기 위한 개념도이고, (b) 는 n_M ＜ n_P 인 경우의 후방 산란 발생의 메카니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다.
도 10 은 광확산 반치각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11 은 실시예 1 의 광확산 소자의 광확산성 미립자 근방의 TEM 화상이다.
도 12 는 비교예 1 의 광확산 소자의 광확산성 미립자 근방의 TEM 화상이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이들 구체적인 실시형태에 한정되지는 않는다.

A. 광확산 소자의 제조 방법

본 발명의 광확산 소자의 제조 방법은, 수지 성분의 모노머 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 그 모노머를 용해하는 용제를 혼합하는 공정 (공정 A 라고 한다) 과, 그 모노머를 중합하는 공정 (공정 B 라고 한다) 을 포함한다.

A-1. 공정 A

공정 A 에 있어서, 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 용제를 혼합함으로써 혼합액을 조제한다. 따라서, 당해 혼합액은, 대표적으로는 수지 성분의 모노머 및 용제 (대표적으로는 휘발성 용제) 중에 초미립자 성분 및 광확산성 미립자가 분산된 분산체이다. 초미립자 성분 및 광확산성 미립자를 분산시키는 수단으로는 임의의 적절한 수단 (예를 들어, 초음파 처리, 교반기에 의한 분산 처리) 이 채용될 수 있다. 상기 혼합액은, 기재에 도포되어 중합 공정 (공정 B) 에 제공된다. 따라서 본 명세서에 있어서는, 이하, 혼합액을 도공액으로 칭하는 경우도 있다.

본 발명에서는, 상기 수지 성분의 모노머를 상기 용제에 용해한 용액 (이하, 모노머 용액이라고 한다) 중의 상기 광확산성 미립자의 제타 전위가, 당해 모노머 용액 중의 그 초미립자 성분의 제타 전위와 같은 부호이다. 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 광확산성 미립자의 제타 전위가 같은 부호이면, 초미립자 성분과 광확산성 미립자의 전기적인 반발에 의해, 초미립자 성분이 광확산성 미립자 표면에 밀착하는 것이 억제된다. 그 결과, 형성되는 매트릭스에 있어서 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배가 형성되고, 결과적으로, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역이 형성된다 (즉, 광확산성 미립자 근방의 굴절률 변조 영역과 그 외측의 굴절률 일정 영역을 갖는 매트릭스가 형성된다). 그 결과, 강한 광확산성을 갖고, 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다. 상기한 바와 같이, 초미립자 성분과 광확산성 미립자의 전기적인 반발을 주요인으로 하여 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배를 형성함으로써, 복잡한 제조 프로세스나 특수하고 고가의 원료 또는 시약도 사용하지 않고서, 얻어지는 광확산 소자에 있어서 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다. 따라서 저비용으로 또 매우 높은 생산성으로, 강한 광확산성을 갖고, 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광확산 소자 (특히, 굴절률 변조 영역) 의 상세에 관해서는, 후술하는 C 항에서 설명한다.

상기 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 광확산성 미립자의 제타 전위는 같은 부호이면 되고, 따라서 함께 정 (正) 이어도 되고, 함께 부 (負) 이어도 된다. 바람직하게는, 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 광확산성 미립자의 제타 전위는 함께 정이다. 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위가 정인 경우가 많으므로, 조합의 자유도가 크기 때문이다. 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위는, 바람직하게는 25 mV ∼ 40 mV 이고, 보다 바람직하게는 30 mV ∼ 35 mV 이다. 모노머 용액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위는, 바람직하게는 0.1 mV ∼ 5 mV 이고, 보다 바람직하게는 0.5 mV ∼ 3 mV 이다.

상기 제타 전위는, 입자의 전기 영동 이동도를 측정하고, 당해 이동도에 헨리의 식을 적용시킴으로써 구할 수 있다. 구체적으로는, 제타 전위 z 는 하기 식 (1) 에서 구할 수 있다.

z = (U_E×3η) / (f(ka)×2ε) … (1)

식 (1) 에 있어서, U_E 는 전기 영동 이동도이고, η 는 매체의 점도이고, ε 는 매체의 유전율이고, f(ka) 는 헨리 함수이다.

일 실시형태에 있어서는, 상기 혼합액 (도공액) 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를, 상기 모노머 용액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위의 바람직하게는 60 ％ 이하로 저하시킨다. 다른 실시형태에 있어서는, 상기 혼합액 (도공액) 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를, 상기 모노머 용액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위로부터 바람직하게는 6 mV 이상, 보다 바람직하게는 6.5 mV 이상 저하시킨다. 이러한 제타 전위가 저하된 상태에 있어서는, 상기 혼합액 중의 광확산성 미립자의 표면 근방 외부에, 당해 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 상기 초미립자 성분의 존재 비율이 높아지는 농도 변조 영역이 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 상기한 바와 같이 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 광확산성 미립자의 제타 전위가 같은 부호이면, 초미립자 성분과 광확산성 미립자 사이에 전기적인 반발이 생긴다. 그리고, 도 1a 에 나타내는 바와 같이, 당해 반발에 의한 초미립자 성분에 작용하는 척력은, 광확산성 미립자에 가까운 초미립자 성분만큼 커진다. 이에 추가하여, 광확산성 미립자의 상용성이 높은 수지 성분 (실질적으로는 그 모노머) 을 사용함으로써, 수지 성분의 모노머가 광확산성 미립자에 접근하기 쉬워진다. 이들의 상승적인 결과로서 이러한 제타 전위의 저하 (도 1a도 1b타낸 것과 같은 농도 변조 영역의 형성) 가 실현되는 것으로 추찰된다. 당해 농도 변조 영역은, 얻어지는 광확산 소자에 있어서의 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 또는 그 근방의 굴절률 변조 영역에 대응한다. 본 발명에 의하면, 전기적인 반발 및 광확산성 미립자와 수지 성분 (실질적으로는 그 모노머) 의 상용성을 이용함으로써, 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다.

A-1-1. 수지 성분

상기 수지 성분은, 본 발명의 효과가 얻어지는 한도 내에서 임의의 적절한 재료로 구성된다. 바람직하게는, 수지 성분은 광확산성 미립자와 동계 (同系) 의 화합물이면서 또한 초미립자 성분과는 상이한 계의 화합물로 구성된다. 이로써, 형성되는 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방 (광확산성 미립자의 표면 근방) 에 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 수지 성분은 광확산성 미립자와 동계 중에서도 상용성이 높은 화합물로 구성된다. 이로써, 원하는 굴절률 구배를 갖는 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다. 예를 들어, 수지 성분 및 광확산성 미립자를 예를 들어 유기 화합물끼리로 구성하고, 초미립자 성분을 예를 들어 무기 화합물로 구성함으로써, 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다. 그리고, 예를 들어, 수지 성분 및 광확산성 미립자를 동계 재료 중에서도 상용성이 높은 재료끼리로 구성하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같은 원하는 제타 전위의 저하가 실현될 수 있기 때문이다. 굴절률 변조 영역의 두께 및 굴절률 구배는, 모노머 용액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위와 초미립자 성분의 제타 전위를 조정하고, 또한, 수지 성분, 초미립자 성분 및 광확산성 미립자의 화학적 및 열역학적 특성을 조정함으로써 제어할 수 있다. 또, 본 명세서에 있어서 「동계」란, 화학 구조나 특성이 동등 또는 유사한 것을 말하고, 「상이한 계」란, 동계 이외의 것을 말한다. 동계인지 아닌지는 기준의 선택 방식에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 유기인지 무기인지를 기준으로 한 경우, 유기 화합물끼리는 동계의 화합물이고, 유기 화합물과 무기 화합물는 상이한 계의 화합물이다. 폴리머의 반복 단위를 기준으로 한 경우, 예를 들어 아크릴계 폴리머와 에폭시계 폴리머는 유기 화합물끼리 임에도 불구하고 상이한 계의 화합물이며, 주기율표를 기준으로 한 경우, 알칼리 금속과 천이 금속은 무기 원소끼리임에도 불구하고 상이한 계의 원소이다.

상기 수지 성분은 바람직하게는 유기 화합물로 구성되고, 보다 바람직하게는 전리선 경화형 수지로 구성된다. 전리선 경화형 수지는 도막의 경도가 우수하기 때문에, 후술하는 초미립자 성분의 약점인 기계 강도를 보충하기 쉽다. 전리선으로는, 예를 들어 자외선, 가시광, 적외선, 전자선을 들 수 있다. 바람직하게는 자외선이고, 따라서, 수지 성분은 특히 바람직하게는 자외선 경화형 수지로 구성된다. 자외선 경화형 수지로는, 예를 들어 아크릴레이트 수지 (에폭시아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 아크릴아크릴레이트, 에테르아크릴레이트) 등의 라디칼 중합형 모노머 혹은 올리고머로 형성되는 수지를 들 수 있다. 아크릴레이트 수지를 구성하는 모노머의 분자량은, 바람직하게는 200 ∼ 700 이다. 아크릴레이트 수지를 구성하는 모노머의 구체예로는, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 (PETA : 분자량 298), 네오펜틸글리콜디아크릴레이트 (NPGDA : 분자량 212), 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (DPHA : 분자량 632), 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트 (DPPA : 분자량 578), 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (TMPTA : 분자량 296) 를 들 수 있다. 모노머에는 필요에 따라서 개시제를 첨가해도 된다. 개시제로는, 예를 들어 UV 라디칼 발생제 (BASF 재팬사 제조 이르가큐어 907, 동 127, 동 192 등), 과산화벤조일을 들 수 있다. 상기 수지 성분은, 상기 전리선 경화형 수지 이외에 다른 수지 성분을 함유하고 있어도 된다. 다른 수지 성분은 전리선 경화형 수지이어도 되고, 열경화성 수지이어도 되며, 열가소성 수지이어도 된다. 다른 수지 성분의 대표예로는, 지방족계 (예를 들어, 폴리올레핀) 수지, 우레탄계 수지를 들 수 있다. 다른 수지 성분을 사용하는 경우, 그 종류나 배합량은. 상기 굴절률 변조 영역이 양호하게 형성되도록 조정된다.

상기 수지 성분은, 대표적으로는 하기 식 (2) 를 만족한다 :

｜n_P－n_A｜＜｜n_P－n_B｜ … (2)

식 (2) 중, n_A 는 매트릭스의 수지 성분의 굴절률을 나타내고, n_B 는 매트릭스의 초미립자 성분의 굴절률을 나타내며, n_P 는 광확산성 미립자의 굴절률을 나타낸다. 또한, 수지 성분은 하기 식 (3) 도 만족시킬 수 있다 :

｜n_P－n_A｜＜｜n_A－n_B｜ … (3)

수지 성분의 굴절률은, 바람직하게는 1.40 ∼ 1.60 이다.

상기 도공액에 있어서의 상기 수지 성분의 배합량은, 형성되는 매트릭스 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 10 중량부 ∼ 80 중량부이고, 보다 바람직하게는 20 중량부 ∼ 65 중량부이다.

A-1-2. 초미립자 성분

상기 초미립자 성분은, 바람직하게는 상기 수지 성분 및 후술하는 광확산성 미립자와는 상이한 계의 화합물로 구성되고, 보다 바람직하게는 무기 화합물로 구성된다. 바람직한 무기 화합물로는, 예를 들어 금속 산화물, 금속 불화물을 들 수 있다. 금속 산화물의 구체예로는, 산화지르코늄 (지르코니아) (굴절률 : 2.19), 산화알루미늄 (굴절률 : 1.56 ∼ 2.62), 산화티탄 (굴절률 : 2.49 ∼ 2.74), 산화규소 (굴절률 : 1.25 ∼ 1.46) 를 들 수 있다. 금속 불화물의 구체예로는, 불화마그네슘 (굴절률 : 1.37), 불화칼슘 (굴절률 : 1.40 ∼ 1.43) 을 들 수 있다. 이들 금속 산화물 및 금속 불화물은, 광의 흡수가 적을 뿐 아니라 전리선 경화형 수지나 열가소성 수지 등의 유기 화합물에서는 발현이 어려운 굴절률을 갖고 있기 때문에, 광확산성 미립자와의 계면으로부터 멀어짐에 따라서 초미립자 성분의 중량 농도가 상대적으로 높아짐으로써, 굴절률을 크게 변조시킬 수 있다. 광확산성 미립자와 매트릭스의 굴절률차를 크게 함으로써, 박막이라도 강 (强) 확산을 실현할 수 있으며, 또한 굴절률 변조 영역이 형성되기 때문에 후방 산란 방지의 효과도 크다. 특히 바람직한 무기 화합물은 산화지르코늄이다.

상기 초미립자 성분도 또한, 상기 식 (2) 및 (3) 을 만족할 수 있다. 초미립자 성분의 굴절률은 바람직하게는 1.40 이하 또는 1.60 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.40 이하 또는 1.70 ∼ 2.80 이고, 특히 바람직하게는 1.40 이하 또는 2.00 ∼ 2.80 이다. 굴절률이 1.40 을 초과 또는 1.60 미만이면, 광확산성 미립자와 매트릭스의 굴절률차가 불충분해져, 광확산 소자가 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템을 채용하는 액정 표시 장치에 사용된 경우에, 콜리메이트 백라이트로부터의 광을 충분히 확산시킬 수 없어 시야각이 좁아질 우려가 있다.

상기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경은, 형성되는 굴절률 변조 영역의 평균 두께 (L) 와 비교하여 작은 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 평균 1 차 입자경은, 평균 두께 (L) 에 대하여 바람직하게는 1/50 ∼ 1/2, 보다 바람직하게는 1/25 ∼ 1/3 이다. 평균 1 차 입자경이 평균 두께 (L) 에 대하여 1/2 을 초과하면, 굴절률 변조 영역에 있어서의 굴절률 변화가 실질적으로 연속적이지 않게 되는 경우가 있다. 1/50 미만인 경우, 굴절률 변조 영역의 형성이 곤란해지는 경우가 있다. 상기 평균 1 차 입자경은, 바람직하게는 1 ㎚ ∼ 100 ㎚ 이고, 보다 바람직하게는 1 ㎚ ∼ 50 ㎚ 이다. 초미립자 성분은 2 차 응집되어 있어도 되며, 그 경우의 평균 입자경 (응집체의 평균 입자경) 은, 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 100 ㎚ 이고, 보다 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 80 ㎚ 이다. 이와 같이, 광의 파장보다 작은 평균 입경의 초미립자 성분을 사용함으로써 초미립자 성분과 수지 성분 사이에 기하 광학적인 반사, 굴절, 산란이 일어나지 않고, 광학적으로 균일한 매트릭스를 얻을 수 있다. 그 결과, 광학적으로 균일한 광확산 소자를 얻을 수 있다.

상기 초미립자 성분은, 상기 수지 성분과의 분산성이 양호한 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서 「분산성이 양호」란, 상기 수지 성분과 초미립자 성분과 (필요에 따라서 소량의 UV 개시제와) 휘발 용제를 혼합하여 얻어진 도공액을 도포하고, 용제를 건조 제거하여 얻어진 도막이 투명한 것을 말한다.

바람직하게는, 상기 초미립자 성분은 표면 개질이 이루어져 있다. 표면 개질을 실시함으로써, 초미립자 성분을 수지 성분 중에 양호하게 분산시킬 수 있으며, 또한 상기 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다. 표면 개질 수단으로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한도 내에서 임의의 적절한 수단이 채용될 수 있다. 대표적으로는, 표면 개질은, 초미립자 성분의 표면에 표면 개질제를 도포하여 표면 개질제층을 형성함으로써 실시된다. 바람직한 표면 개질제의 구체예로는, 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제 등의 커플링제, 지방산계 계면 활성제 등의 계면 활성제를 들 수 있다. 이와 같은 표면 개질제를 사용함으로써, 수지 성분과 초미립자 성분의 젖음성을 향상시키고 수지 성분과 초미립자 성분의 계면을 안정화시켜, 초미립자 성분을 수지 성분 중에 양호하게 분산시키면서, 또한 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다.

상기 도공액에 있어서의 상기 초미립자 성분의 배합량은 형성되는 매트릭스 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 15 중량부 ∼ 80 중량부, 보다 바람직하게는 20 중량부 ∼ 70 중량부이다. 당해 배합량은, 형성되는 매트릭스에 있어서의 초미립자 성분의 분산 농도에 대응한다. 이러한 배합량이면, 형성되는 매트릭스에 있어서, 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배 (후술) 가 실현될 수 있다. 배합량을 조정함으로써 당해 구배가 제어될 수 있다.

A-1-3. 광확산성 미립자

광확산성 미립자도 또한, 본 발명의 효과가 얻어지는 한도 내에서 임의의 적절한 재료로 구성된다. 바람직하게는, 상기한 바와 같이 광확산성 미립자는 상기 매트릭스의 수지 성분과 동계의 화합물로 구성된다. 예를 들어, 매트릭스의 수지 성분을 구성하는 전리선 경화형 수지가 아크릴레이트계 수지인 경우에는, 광확산성 미립자도 또한 아크릴레이트계 수지로 구성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 매트릭스의 수지 성분을 구성하는 아크릴레이트계 수지의 모노머 성분이 예를 들어 상기한 바와 같은 PETA, NPGDA, DPHA, DPPA 및/또는 TMPTA 인 경우에는, 광확산성 미립자를 구성하는 아크릴레이트계 수지는, 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리메틸아크릴레이트 (PMA), 및 이들의 공중합체, 그리고 그들의 가교물이다. PMMA 및 PMA 의 공중합 성분으로는, 폴리우레탄, 폴리스티렌 (PS), 멜라민 수지를 들 수 있다. 특히 바람직하게는, 광확산성 미립자는 PMMA 로 구성된다. 매트릭스의 수지 성분 및 초미립자 성분과의 굴절률이나 열역학적 특성의 관계가 적절하기 때문이다.

상기 광확산성 미립자는 평균 입경이, 바람직하게는 1.0 ㎛ ∼ 5.0 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 1.0 ㎛ ∼ 4.0 ㎛ 이다. 광확산성 미립자의 평균 입경은, 바람직하게는 얻어지는 광확산 소자의 두께의 1/2 이하 (예를 들어, 1/2 ∼ 1/20) 이다. 얻어지는 광확산 소자의 두께에 대하여 이러한 비율을 갖는 평균 입경이면, 광확산성 미립자를 광확산 소자의 두께 방향으로 복수 배열할 수 있기 때문에, 입사광이 광확산 소자를 통과하는 사이에 당해 광을 다중으로 확산시킬 수 있고, 그 결과, 충분한 광확산성이 얻어질 수 있다.

광확산성 미립자의 중량 평균 입경 분포의 표준 편차는 바람직하게는 1.0 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다. 중량 평균 입경에 대하여 입경이 작은 광확산성 미립자가 다수 혼재되어 있으면, 확산성이 지나치게 증대되어 후방 산란을 양호하게 억제할 수 없는 경우가 있다. 중량 평균 입경에 대하여 입경이 큰 광확산성 미립자가 다수 혼재되어 있으면, 얻어지는 광확산 소자의 두께 방향으로 복수 배열할 수 없어, 다중 확산이 얻어지지 않는 경우가 있고, 그 결과 광확산성이 불충분해지는 경우가 있다.

상기 광확산성 미립자의 형상으로는, 목적에 따라서 임의의 적절한 형상이 채용될 수 있다. 구체예로는, 진구상 (眞球狀), 인편상, 판상, 타원구상, 부정형을 들 수 있다. 다수의 경우, 상기 광확산성 미립자로서 진구상 미립자가 사용될 수 있다.

상기 광확산성 미립자도 또한, 상기 식 (2) 및 (3) 을 만족할 수 있다. 광확산성 미립자의 굴절률은 바람직하게는 1.30 ∼ 1.70 이고, 더욱 바람직하게는 1.40 ∼ 1.60 이다.

상기 도공액에 있어서의 상기 광확산성 미립자의 배합량은, 형성되는 매트릭스 100 중량부에 대하여 바람직하게는 10 중량부 ∼ 100 중량부이고, 보다 바람직하게는 10 중량부 ∼ 40 중량부, 더욱 바람직하게는 10 중량부 ∼ 35 중량부이다. 예를 들어 이러한 배합량으로 상기 바람직한 범위의 평균 입경을 갖는 광확산성 미립자를 함유시킴으로써, 매우 우수한 광확산성을 갖는 광확산 소자가 얻어질 수 있다.

A-1-4. 도공액의 전체 구성

상기 용제로는, 상기 모노머를 용해하여 상기 초미립자 성분 및 상기 광확산성 미립자를 균일하게 분산시킬 수 있는 한, 임의의 적절한 용제가 채용될 수 있다. 용제의 구체예로는, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산이소프로필, 2-부타논(메틸에틸케톤), 메틸이소부틸케톤, 시클로펜타논, 톨루엔, 이소프로필알코올, n-부탄올, 시클로펜탄, 물을 들 수 있다.

상기 도공액은, 목적에 따라서 임의의 적절한 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 예를 들어, 초미립자 성분을 양호하게 분산시키기 위해서, 분산제가 바람직하게 사용될 수 있다. 첨가제의 다른 구체예로는, 자외선 흡수제, 레벨링제, 소포제를 들 수 있다.

상기 도공액의 고형분 농도는, 바람직하게는 10 중량％ ∼ 70 중량％ 정도가 되도록 조정될 수 있다. 이러한 고형분 농도이면, 도공하기 용이한 점도를 갖는 도공액이 얻어질 수 있다.

본 발명에서는, 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위 및 광확산성 미립자의 제타 전위, 초미립자 성분의 배합량, 광확산성 미립자의 가교도, 그리고, 수지 성분, 초미립자 성분 및 광확산성 미립자의 종류 (예를 들어, 굴절률, 상용성) 등을 최적화하여 도공액을 조제함으로써, 당해 도공액을 기재에 도포하고 기재 상에서 모노머를 중합하는 것만으로, 얻어지는 광확산 소자에 있어서 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다. 그 결과, 복잡한 제조 프로세스나 특수하고 고가의 원료 또는 시약도 사용하지 않고서, 강한 광확산성을 갖고, 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다. 예를 들어, 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위 및 광확산성 미립자의 제타 전위가 같은 부호인 지르코니아의 초미립자 성분과 PMMA 의 광확산성 미립자를 사용하고, 당해 초미립자 성분의 분산 농도를 매트릭스 100 중량부에 대하여 30 중량부 ∼ 70 중량부로 설정함으로써, 매트릭스 중의 초미립자 성분의 분산 농도가 광확산성 미립자에 근접하는 측에서는 작고, 매트릭스의 굴절률 일정 영역에 근접하는 측에서는 커, 광확산 미립자측에서부터 굴절률 일정 영역측으로 실질적인 구배를 형성하면서 변화하는 분산 농도 구배를 실현할 수 있다. 또한, 광확산성 미립자 표면의 위치에 따라 두께가 상이한 (예를 들어, 별사탕의 외곽 형상과 같은) 굴절률 변조 영역을 형성할 수 있다.

상기 기재로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한도 내에서 임의의 적절한 필름이 채용될 수 있다. 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름, 폴리프로필렌 (PP) 필름, 나일론 필름, 아크릴 필름, 락톤 변성 아크릴 필름 등을 들 수 있다. 상기 기재는, 필요에 따라 접착 용이 처리 등의 표면 개질이 행해져 있어도 되고, 활제, 대전 방지제, 자외선 흡수제 등의 첨가제가 함유되어 있어도 된다. 당해 기재는, 후술하는 광확산 소자를 가진 편광판에 있어서, 보호층으로서 기능할 수 있는 경우가 있다. 일 실시형태에 있어서는, 기재는 장척상이다. 이 형태에 관해서는 후술하는 A-4 항에서 별도 설명한다.

상기 도공액의 기재에 대한 도포 방법으로는, 임의의 적절한 코터를 사용한 방법이 채용될 수 있다. 코터의 구체예로는, 바 코터, 리버스 코터, 키스 코터, 그라비아 코터, 다이 코터, 콤마 코터를 들 수 있다. 본 발명에 의하면, 도공액을 도포 및 중합 (필요에 따라서 추가로 건조) 하는 것만으로 기재 상에 광확산 소자가 형성될 수 있다. 즉, 접착제나 점착제를 사용하지 않고, 광확산 소자가 기재 상에 직접 형성될 수 있다.

A-2. 공정 B

공정 B 에 있어서, 상기 모노머를 중합하는 방법으로는, 모노머의 종류에 따라서 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 예를 들어, 수지 성분이 전리선 경화형 수지인 경우에는, 전리선을 조사함으로써 모노머를 중합한다. 전리선으로서 자외선을 사용하는 경우에는, 그 적산 광량은 바람직하게는 50 mJ/㎠ ∼ 1000 mJ/㎠ 이다. 전리선의 광확산성 미립자에 대한 투과율은 바람직하게는 70 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 또한 예를 들어, 수지 성분이 열경화형 수지인 경우에는, 가열함으로써 모노머를 중합한다. 가열 온도 및 가열 시간은, 수지 성분의 종류에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 바람직하게는, 중합은 전리선을 조사함으로써 실시된다. 전리선 조사이면, 굴절률 변조 영역을 양호하게 유지한 채로 도막을 경화시킬 수 있기 때문에, 양호한 확산 특성의 광확산 소자를 제작할 수 있다. 모노머를 중합함으로써, 광확산성 미립자가 분산된 매트릭스가 형성된다. 동시에, 당해 매트릭스에 있어서는, 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하는 굴절률 변조 영역이 형성되고, 또한 당해 굴절률 변조 영역 이외의 부분에 굴절률 일정 영역이 형성된다.

A-3. 공정 C

바람직하게는, 상기 제조 방법은 상기 도포액을 도포한 후에 상기 도공액을 건조하는 공정 (공정 C) 을 추가로 포함한다. 건조 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체예로는, 자연 건조, 가열 건조, 감압 건조를 들 수 있다. 바람직하게는 가열 건조이다. 가열 온도는, 예를 들어 60 ℃ ∼ 150 ℃ 이고, 가열 시간은, 예를 들어 30 초 ∼ 5 분이다.

상기 건조 공정 (공정 C) 은, 상기 중합 공정 (공정 B) 의 전에 실시해도 되고, 공정 B 의 후에 실시해도 된다.

본 발명의 광확산 소자의 제조 방법이, 상기 공정 A ∼ 공정 C 에 추가하여 임의의 적절한 시점에서 임의의 적절한 공정, 처리 및/또는 조작을 포함할 수 있음은 말할 필요도 없다. 그와 같은 공정 등의 종류 및 그와 같은 공정 등이 행해지는 시점은, 목적에 따라서 적절히 설정될 수 있다.

A-4. 롤 반송

일 실시형태에 있어서는, 상기 기재는 장척상이다. 이 경우, 기재를 롤 반송하면서 광확산 소자를 제조할 수 있기 때문에, 제조 효율이 각별히 향상될 수 있다. 도 1b 는, 본 실시형태에 의한 광확산 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 먼저, 롤상으로 보관된 기재 (100') 가 조출 (繰出) 롤 (151) 로부터 내보내어, 반송 롤 (152) 에 의해 반송된다. 상기 도공액이, 코터 (153) 에 의해 반송되어 있는 기재 (100') 표면에 도포된다. 계속해서, 기재/도포액의 적층체는 중합·건조존 (154) 으로 반송되고, 당해 중합·건조존을 통과하면서 모노머의 중합 및 건조가 실시된다. 이렇게 해서, 기재 (100')/광확산 소자 (100) 의 적층체가 얻어진다. 기재/광확산 소자의 적층체는, 도 1b 에 나타내는 바와 같이 권취 롤 (155) 에 권취되어 롤상으로 보관되어도 되고, 연속해서 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 공정에 제공되어도 된다. 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 공정에 관해서는, 다음의 B 항에서 설명한다.

이상과 같이 하여, 광확산 소자가 기재 상에 형성된다. 얻어진 광확산 소자는 기재로부터 박리하여 단일 부재로서 사용해도 되고, 기재가 부착된 광확산 소자로서 사용해도 되며, 기재로부터 편광판 등에 전사하여 복합 부재 (예를 들어, 광확산 소자를 가진 편광판) 로서 사용해도 되고, 기재째로 편광판 등에 첩부하여 복합 부재 (예를 들어, 광확산 소자를 가진 편광판) 로서 사용해도 된다. 기재째 편광판 등에 첩부하여 복합 부재 (예를 들어, 광확산 소자를 가진 편광판) 로서 사용하는 경우에는, 당해 기재는 편광판의 보호층으로서 기능할 수 있다.

B. 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법

본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법은, 상기 도 1b 에서 설명한 광확산 소자의 제조 공정으로부터 연속해서 실시해도 되고, 얻어진 광확산 소자/기재의 적층체를 일단 보관하고, 원하는 시점에서 실시해도 된다. 도 2 를 참조하여, 본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 방법의 일례에 관해서 간단히 설명한다. 도 2 에 있어서, 부호 111 및 112 는 각각 편광판 및 광확산 소자/기재의 적층체를 권회하는 롤이고, 부호 122 는 반송 롤이다. 도시된 예에서는, 편광판 (보호층 (130)/편광자 (110)/보호층 (120)) 과, 광확산 소자 (100)/기재 (100') 의 적층체를 화살표 방향으로 내보내어, 각각의 길이 방향을 고르게 맞춘 상태에서 첩합한다. 그 때, 광확산 소자 (100) 와 편광판의 보호층 (120) 이 인접하도록 첩합한다. 그 후, 필요에 따라서 기재 (100') 를 박리함으로써, 후술하는 도 9 에 나타낸 것과 같은 광확산 소자를 가진 편광판 (200) 이 얻어질 수 있다. 도시하지는 않지만, 예를 들어, 편광판 (보호층 (130)/편광자 (110)) 과 광확산 소자 (100)/기재 (100') 의 적층체를, 기재 (100') 와 편광자 (110) 가 인접하도록 첩합하여, 기재가 보호층으로서 기능하는 광확산 소자를 가진 편광판을 제작할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 이른바 롤·투·롤을 채용할 수 있기 때문에, 광확산 소자를 가진 편광판을 매우 높은 제조 효율로 제조할 수 있다. 그리고 상기한 바와 같이, 이 롤·투·롤 공정은 상기 A-4 항에 기재된 광확산 소자의 제조 공정으로부터 연속해서 실시할 수 있기 때문에, 이러한 순서를 채용하면, 광확산 소자를 가진 편광판의 제조 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 롤·투·롤이란, 장척의 필름끼리를 롤 반송하면서, 그 길이 방향을 고르게 맞춰 연속적으로 첩합하는 방법을 말한다.

C. 광확산 소자

본 발명의 광확산 소자는, 상기 A-1 항 ∼ A-4 항에 기재된 방법에 의해 얻어질 수 있다. 본 발명의 광확산 소자는, 매트릭스와, 그 매트릭스 중에 분산된 광확산성 미립자를 갖는다. 본 발명의 광확산 소자는, 매트릭스와 광확산성 미립자의 굴절률차에 의해 광확산 기능을 발현한다. 상기 A-1 항 ∼ A-4 항에 기재된 방법에 의해 얻어지는 본 발명의 광확산 소자는, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하는 굴절률 변조 영역이 형성되어 있다. 따라서 매트릭스는, 광확산성 미립자의 계면 근방의 굴절률 변조 영역과, 당해 굴절률 변조 영역 외측 (광확산성 미립자로부터 떨어진 측) 의 굴절률 일정 영역을 갖는다. 바람직하게는, 매트릭스에 있어서의 굴절률 변조 영역 이외의 부분은 실질적으로는 굴절률 일정 영역이다. 본 명세서에 있어서 「매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방」이란, 광확산성 미립자 표면, 표면 부근의 외부 및 표면 부근의 내부를 포함한다. 굴절률 변조 영역에 있어서는, 굴절률은 실질적으로 연속적으로 변화한다. 본 명세서에 있어서 「굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화한다」란, 굴절률 변조 영역에 있어서 적어도 광확산성 미립자 표면에서 굴절률 일정 영역까지 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화하기만 하면 되는 것을 의미한다.

도 3a 는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자에 있어서의 매트릭스 중의 광확산성 미립자의 분산 상태를 설명하기 위한 모식도이다. 도 3a 의 광확산 소자 (100) 는, 수지 성분 (11) 및 초미립자 성분 (12) 을 함유하는 매트릭스 (10) 와, 매트릭스 (10) 중에 분산된 광확산성 미립자 (20) 를 갖는다. 바람직하게는, 굴절률 변조 영역 (30) 은, 매트릭스 (10) 중의 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도의 실질적인 구배에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는 도 3b도 4a타내는 바와 같이, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서는, 광확산성 미립자 (20) 로부터 멀어짐에 따라서 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도 (대표적으로는, 중량 농도로 규정된다) 가 높아진다 (필연적으로, 수지 성분 (11) 의 중량 농도가 낮아진다). 바꿔 말하면, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서의 광확산성 미립자 (20) 의 최근접 영역에는 초미립자 성분 (12) 이 상대적으로 저농도로 분산되어 있고, 광확산성 미립자 (20) 로부터 멀어짐에 따라서 초미립자 성분 (12) 의 농도가 증대된다.

*상기한 바와 같은 분산 농도의 구배를 투과형 전자 현미경 (TEM) 화상을 이용하여 설명한다. 도 4a 는, 광확산성 미립자 근방의 초미립자 성분의 분산 상태를 나타내는 2 차원 TEM 화상이고, 도 4b 및 도 4c 는 각각 다른 방향에서 본 도 4a 의 TEM 화상으로부터의 3 차원 재구성 이미지이고, 도 4d 는 도 4b 의 3 차원 재구성 이미지를 2 값화한 것이다. 도 5 는, 도 4a ∼ 도 4c 의 TEM 화상으로부터 산출한 광확산성 미립자 표면에서부터의 거리와 초미립자 성분의 분산 농도 (존재 비율) 와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5 의 그래프는, 도 4d도 7a트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방 부분을 5 개의 해석 에어리어로 나눠, 5개의 해석 에어리어 각각에 대해서 화상 처리를 실시하고, 각각의 해석 에어리어에 있어서의 광확산성 미립자 표면에서부터의 거리와 초미립자 성분의 분산 농도 (존재 비율) 와의 관계를 산출한 것을 평균하여, 그래프화한 것이다. 도 4a ∼ 도 4c 에 나타내는 바와 같이, 굴절률 변조 영역에서는 매트릭스 (10) 의 굴절률 일정 영역에서 멀어짐에 따라서, 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도 (대표적으로는, 중량 농도로 규정된다) 가 상대적으로 낮아지고, 또한 각각의 초미립자가 광확산성 미립자에 근접하는 정도가 상이하다. 바람직하게는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 초미립자 성분의 분산 농도는, 그 농도 변화의 구배가 광확산성 미립자 (20) 에 근접하는 측에서는 작고, 굴절률 일정 영역에 근접하는 측에서는 커, 광확산성 미립자측에서 굴절률 일정 영역측으로 실질적인 구배를 형성하면서 변화한다. 바꿔 말하면, 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도는 그 농도 변화의 구배가 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 커진다. 상기한 바와 같은 본 발명의 제조 방법에 의하면, 광확산성 미립자와 초미립자 성분과의 전기적인 반발 등에 기인하여 형성되는 초미립자 성분 (12) 의 분산 농도의 실질적인 구배를 이용하여 매트릭스 (10) 와 광확산성 미립자 (20) 의 계면 근방에 굴절률 변조 영역 (30) 을 형성할 수 있기 때문에, 번잡한 제조 방법으로 GRIN 미립자를 제조하고 당해 GRIN 미립자를 분산시키는 경우와 비교하여, 각별히 간편한 순서로 또 각별히 저비용으로 광확산 소자를 제조할 수 있다. 그리고, 초미립자 성분의 분산 농도의 실질적인 구배를 이용하여 굴절률 변조 영역을 형성함으로써, 굴절률 변조 영역 (30) 과 굴절률 일정 영역의 경계에 있어서 굴절률을 매끄럽게 변화시킬 수 있다. 또한, 수지 성분 및 광확산성 미립자와 굴절률이 크게 상이한 초미립자 성분을 사용함으로써, 광확산성 미립자와 매트릭스 (실질적으로는 굴절률 일정 영역) 의 굴절률차를 크게, 또한 굴절률 변조 영역의 굴절률 구배를 급준하게 할 수 있다. 그 결과, 강한 광확산성을 갖고, 또 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다.

상기 굴절률 변조 영역 (30) 의 평균 두께 (L) 는 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 500 ㎚, 보다 바람직하게는 12 ㎚ ∼ 400 ㎚, 더욱 바람직하게는 15 ㎚ ∼ 300 ㎚ 이다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광확산 소자에 의하면, 매우 작은 두께의 굴절률 변조 영역이면서 광확산성 미립자와 매트릭스의 굴절률차를 크게 하고 (굴절률 구배를 급준하게 하고), 또한 당해 굴절률 변조 영역에 있어서 굴절률을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 굴절률 변조 영역 (30) 의 두께는 일정해도 되고 (즉, 굴절률 변조 영역이 광확산성 미립자 주위에 동심구상으로 퍼져 있어도 되고), 광확산성 미립자 표면의 위치에 따라서 두께가 상이해도 된다 (예를 들어, 별사탕의 외곽 형상과 같이 되어 있어도 된다). 바람직하게는, 굴절률 변조 영역 (30) 의 두께는 광확산성 미립자 표면의 위치에 따라서 상이하다. 이러한 구성이면, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서 굴절률을 보다 연속적으로 변화시킬 수 있다. 상기 평균 두께 (L) 는, 굴절률 변조 영역 (30) 의 두께가 광확산성 미립자 표면의 위치에 따라서 상이한 경우의 평균 두께이고, 두께가 일정한 경우에는 그 두께이다.

바람직하게는, 굴절률 변조 영역 (30) 에 있어서는 굴절률이 실질적으로 연속적으로 변화할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 이에 추가하여, 상기 굴절률 변조 영역의 최외부의 굴절률과 상기 굴절률 일정 영역의 굴절률이 실질적으로 동일하다. 바꿔 말하면, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광확산 소자에 있어서는, 굴절률 변조 영역에서 굴절률 일정 영역에 걸쳐 굴절률이 연속적으로 변화하고, 바람직하게는 광확산성 미립자로부터 굴절률 일정 영역에 걸쳐서 굴절률이 연속적으로 변화한다 (도 6). 더욱 바람직하게는, 당해 굴절률 변화는, 도 6 에 나타내는 바와 같이 매끄럽다. 즉, 굴절률 변조 영역 (30) 과 굴절률 일정 영역의 경계에 있어서, 굴절률 변화 곡선에 접선을 그을 수 있는 형상으로 변화한다. 바람직하게는, 굴절률 변조 영역에 있어서, 굴절률 변화의 구배는 상기 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 커진다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 상기한 바와 같이 광확산성 미립자와 매트릭스의 수지 성분과 초미립자 성분을 적절히 선택함으로써, 실질적으로 연속적인 굴절률 변화를 실현할 수 있다. 그 결과, 매트릭스 (10) (실질적으로는 굴절률 일정 영역) 와 광확산성 미립자 (20) 의 굴절률차를 크게 해도, 매트릭스 (10) 와 광확산성 미립자 (20) 의 계면의 반사를 억제할 수 있어, 후방 산란을 억제할 수 있다. 그리고, 굴절률 일정 영역에서는, 광확산성 미립자 (20) 와는 굴절률이 크게 상이한 초미립자 성분 (12) 의 중량 농도가 상대적으로 높아지기 때문에, 매트릭스 (10) (실질적으로는 굴절률 일정 영역) 와 광확산성 미립자 (20) 의 굴절률차를 크게 할 수 있다. 그 결과, 박막이라도 큰 광확산 반치각 (半値角) (강한 광확산성) 을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광확산 소자에 의하면, 굴절률차를 크게 하여 고헤이즈를 실현하면서, 후방 산란을 현저히 억제할 수 있다. 한편, 공지된 GRIN 미립자를 사용하는 광확산 소자에 의하면, 다단층 중합이라는 GRIN 미립자의 제조 방법에서 기인하여, 매트릭스의 굴절률차를 크게 하는 것도 굴절률 변화를 급준하게 하는 것도 곤란하다. 그 결과, 공지된 GRIN 미립자를 사용하더라도 얇은 두께와 높은 확산성을 양립시키는 것은 매우 곤란하다. 또한, 굴절률 변조 영역이 형성되지 않은 종래의 광확산 소자에 의하면, 굴절률차를 크게 함으로써 강한 광확산성 (예를 들어, 큰 광확산 반치각) 을 부여하고자 하면, 계면에서의 굴절률의 갭을 해소하는 것이 불가능하다. 그 결과, 광확산성 미립자와 매트릭스의 계면에서의 반사에 의한 후방 산란이 커져 버리는 경우가 많다. 본 발명에 의하면, 제타 전위가 소정의 관계를 갖는 광확산성 미립자와 초미립자 성분을 사용하여 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역을 형성함으로써 상기 종래 기술의 문제를 해결하여, 강한 광확산성을 갖고, 또한 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다.

일 실시형태에 있어서는, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 있어서, 굴절률이 상이한 2 개의 영역이 미세 요철상으로 경계를 형성하고 있다. 당해 경계의 미세 요철의 사이즈는, 바람직하게는 광의 파장 이하이다. 즉, 굴절률이 상이한 2 개의 영역 사이에 광의 파장 이하 사이즈의 미세 요철상의 경계를 형성함으로써, 요철의 높이에 따른 실질적인 굴절률의 변조 영역이 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 형성된다. 당해 미세 요철상의 경계 구조를 설명하기 위한 모식도를 도 7a 및 도 7b 에 나타낸다. 도 7a 및 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 미세 요철상의 경계 (25) 는, 바람직하게는 요철의 피치, 오목부의 깊이 또는 볼록부의 높이, 그리고 오목부 및 볼록부의 형상이 각각 불균일하다. 이러한 불균일한 요철 구조를 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 형성함으로써, 굴절률 변조 영역을 양호하게 형성할 수 있다. 상기 미세 요철상의 경계에 있어서의 요철의 평균 높이는, 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 500 ㎚ 이고, 더욱 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 60 ㎚ 이다. 상기 미세 요철상 경계의 요철의 평균 피치는, 바람직하게는 100 ㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 50 ㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 30 ㎚ 이하이다. 평균 피치의 하한은 바람직하게는 5 ㎚ 이고, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 이다. 이러한 평균 피치 및 평균 높이이면, 굴절률 변조 영역의 전체에 걸쳐 굴절률을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 그 결과, 강한 광확산성을 갖고, 또한 후방 산란이 억제된 매우 얇은 광확산 소자를 얻을 수 있다. 여기서, 평균 피치란, 소정의 범위에 있어서 인접하는 볼록부끼리의 정점 (頂点) 과 정점과의 수평 거리의 통계적 평균을 말하고, 평균 높이란, 소정의 범위에 있어서의 볼록부의 높이 (곡부 바닥에서 정점까지의 수직 거리) 의 통계적 평균을 말한다. 예를 들어, 상기한 바와 같은 미세 요철상의 경계는, 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 광확산성 미립자로부터 매트릭스를 향하여 뿔상 및/또는 바늘상의 미세한 돌기군을 갖는다 (또, 미세 요철상의 경계는, 매트릭스측에서 보아도 동일하여, 광확산성 미립자를 향해 뿔상 및/또는 바늘상의 미세한 돌기군을 갖는다). 이러한 미세 요철상의 경계를 형성함으로써, 반사율이 낮은 광확산 소자가 얻어질 수 있다. 또, 굴절률 변조 영역의 굴절률 변조 기능은 미세 요철상의 경계 전체의 형상에서 기인하여 발현될 수 있지만, 더욱 미시적으로 본 경우, 경계에 있어서의 상기 돌기군 각각의 돌기 내에서도, 초미립자 성분의 분산 농도는 실질적인 구배를 형성할 수 있다.

본 발명의 광확산 소자에 있어서는, 바람직하게는 매트릭스의 평균 굴절률 (n_M) 이 광확산성 미립자의 굴절률 (n_P) 보다 크다 (n_M ＞ n_P). 도 8(a) 및 도 8(b) 에 비교하여 나타내는 바와 같이, n_M ＞ n_P 인 경우에는 n_M ＜ n_P 인 경우와 비교하여, 굴절률 변조 영역의 굴절률 구배가 급준하더라도 후방 산란을 보다 양호하게 억제할 수 있다. Δn (= n_M－n_P) 는 바람직하게는 0.08 이상, 더욱 바람직하게는 0.10 이상이다. Δn 의 상한은 바람직하게는 0.2 이다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광확산 소자의 확산 특성은, 대표적으로는 헤이즈와 광확산 반치각에 의해서 표시된다. 헤이즈란, 광의 확산의 강도, 즉 입사광의 확산 정도를 나타내는 것이다. 한편, 광확산 반치각이란, 확산광의 질, 즉 확산시키는 광의 각도 범위를 나타내는 것이다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광확산 소자는, 헤이즈가 높은 경우에 그 효과가 충분히 발휘된다. 광확산 소자의 헤이즈는, 바람직하게는 90 ％ ∼ 99.9 ％ 이고, 보다 바람직하게는 92 ％ ∼ 99.9 ％ 이고, 더욱 바람직하게는 95 ％ ∼ 99.9 ％ 이고, 특히 바람직하게는 97 ％ ∼ 99.9 ％ 이다. 헤이즈가 90 ％ 이상임으로써, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템에 있어서의 프론트 광확산 소자로서 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 이러한 매우 높은 헤이즈를 가지면서, 또한 후방 산란이 억제된 광확산 소자가 얻어질 수 있다. 또한, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템이란, 액정 표시 장치에 있어서 콜리메이트 백라이트광 (일정 방향으로 집광된, 휘도 반치폭이 좁은 (예를 들어, 3°∼ 35°또는 ±1.5°∼ ±17.5°의) 백라이트광) 을 사용하고, 상측 편광판의 시인측에 프론트 광확산 소자를 형성한 시스템을 말한다.

상기 광확산 소자의 확산 특성은 광확산 반치각으로 나타내면, 바람직하게는 10°∼ 150°(편측 5°∼ 75°) 이고, 보다 바람직하게는 10°∼ 100°(편측 5°∼ 50°) 이고, 더욱 바람직하게는 30°∼ 80°(편측 15°∼ 40°) 이다. 광확산 반치각이 지나치게 작으면, 비스듬한 시야각 (예를 들어 백 (白) 휘도) 이 좁아지는 경우가 있다. 광확산 반치각이 지나치게 크면, 후방 산란이 커지는 경우가 있다.

상기 광확산 소자의 두께는 목적이나 원하는 확산 특성에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 구체적으로는 상기 광확산 소자의 두께는, 바람직하게는 4 ㎛ ∼ 50 ㎛, 보다 바람직하게는 4 ㎛ ∼ 20 ㎛ 이다. 본 발명에 의하면, 이와 같이 매우 얇은 두께임에도 불구하고, 상기한 바와 같은 매우 높은 헤이즈를 갖는 광확산 소자가 얻어질 수 있다. 그리고, 이러한 얇은 두께이면 구부려도 쪼개지거나 하지 않고, 상기한 바와 같이 롤상으로의 보관이 가능해진다.

D. 광확산 소자를 가진 편광판

본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판은, 상기 A-1 항 ∼ A-4 항 및 상기 B 항에 기재된 방법에 의해 얻어질 수 있다. 본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판은, 대표적으로는 액정 표시 장치의 시인측에 배치된다. 도 9 는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광확산 소자를 가진 편광판의 개략 단면도이다. 이 광확산 소자를 가진 편광판 (200) 은, 광확산 소자 (100) 와 편광자 (110) 을 갖는다. 광확산 소자 (100) 는, 상기 C 항에 기재한 본 발명의 광확산 소자이다. 광확산 소자 (100) 는, 광확산 소자를 가진 편광판이 액정 표시 장치의 시인측에 배치된 경우에 가장 시인측이 되도록 배치되어 있다. 일 실시형태에 있어서는, 광확산 소자 (100) 의 시인측에 저반사층 또는 반사 방지 처리층 (안티리플렉션 처리층) 이 배치되어 있다 (도시 생략). 도시예에 있어서는, 광확산 소자를 가진 편광판 (200) 은, 편광자의 양측에 보호층 (120 및 130) 을 갖는다. 광확산 소자, 편광자 및 보호층은, 임의의 적절한 접착제층 또는 점착제층을 통해서 첩부되어 있다. 보호층 (120 및 130) 중 적어도 1 개는, 목적, 편광판의 구성 및 액정 표시 장치의 구성에 따라서 생략되어도 된다. 예를 들어, 광확산 소자를 형성할 때에 사용되는 기재가 보호층으로서 기능할 수 있는 경우에는, 보호층 (120) 이 생략될 수 있다. 본 발명의 광확산 소자를 가진 편광판은, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템을 채용한 액정 표시 장치에 있어서의 시인측 편광판으로서 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 또, 편광자 및 보호층에 대해서는 당업계에서의 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서의 평가 방법은 하기와 같다. 또한, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예에 있어서의 「부」 및 「％」는 중량 기준이다.

(1) 광확산 소자의 두께

마이크로게이지식 두께계 (미츠토요사 제조) 로 기재와 광확산 소자의 합계 두께를 측정하고, 당해 합계 두께로부터 기재의 두께를 차감하여 광확산 소자의 두께를 산출하였다.

(2) 헤이즈

JIS 7136 에서 정하는 방법에 의해, 헤이즈미터 (무라카미 색채 과학 연구소사 제조, 상품명 「HN-150」) 를 사용하여 측정하였다.

(3) 후방 산란율

실시예 및 비교예에서 얻어진 광확산 소자와 기재의 적층체를, 투명 점착제를 개재하여 흑색 아크릴판 (스미토모 화학사 제조, 상품명 「SUMIPEX」(등록 상표), 두께 2 ㎜) 상에 첩합하여 측정 시료로 하였다. 이 측정 시료의 적분 반사율을 분광 광도계 (히타치 계측기사 제조, 상품명 「U4100」) 로 측정하였다. 한편, 상기 광확산 소자용 도공액으로부터 미립자를 제거한 도공액을 사용하여, 기재와 투명 도공층의 적층체를 제작해서 대조 시료로 하고, 상기와 동일하게 하여 적분 반사율 (즉, 표면 반사율) 을 측정하였다. 상기 측정 시료의 적분 반사율로부터 상기 대조 시료의 적분 반사율 (표면 반사율) 을 차감함으로써, 광확산 소자의 후방 산란율을 산출하였다.

(4) 굴절률 변조 영역의 인정

실시예 및 비교예에서 얻어진 광확산 소자와 기재의 적층체를 액체 질소로 냉각시키면서, 마이크로톰으로 0.1 ㎛ 의 두께로 슬라이스하여 측정 시료로 하였다. 투과형 전자 현미경 (TEM) 을 사용하여, 당해 측정 시료의 광확산 소자 부분의 미립자의 상태 및 당해 미립자와 매트릭스의 계면의 상태를 관찰하여, 미립자와 매트릭스의 계면이 불명료한 부분을 굴절률 변조 영역으로 인정하고, 미립자와 매트릭스의 계면이 명료한 경우에는 굴절률 변조 영역이 형성되어 있지 않은 것으로 인정하였다.

(5) 광확산 반치각

광확산 소자의 정면으로부터 레이저광을 조사하여, 확산된 광의 확산 각도에 대한 확산 휘도를 고니오포토미터로 1°간격으로 측정하고, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 레이저의 직진 투과광을 제외한 광확산 휘도의 최대값으로부터 절반의 휘도가 되는 확산 각도를 확산의 양측에서 측정하여, 당해 양측의 각도를 더한 것 (도 10 의 각도 A ＋ 각도 A') 을 광확산 반치각으로 하였다.

(6) 제타 전위의 측정

전기 영동 장치 (Malvern Instruments 사 제조) 를 사용해서, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트/MIBK 용액 중에 광확산성 미립자 또는 초미립자 성분을 분산시킨 측정 시료 그리고 실시예 및 비교예의 도공액의 전기 영동 이동도를 측정하여, 하기 식 (1) 로부터 제타 전위 (z) 를 구하였다. 또, 전기 영동 이동도는, 전기 영동에 있어서의 입자의 이동 속도를 레이저 도플러 속도 측정법에 의해 측정하였다.

z = (U_E×3η)/(f(ka) ×2ε) … (1)

＜실시예 1 : 광확산 소자의 제작＞

초미립자 성분으로서의 지르코니아 나노 입자 (평균 1 차 입자경 10 ㎚, 평균 입자경 60 ㎚, 굴절률 2.19) 를 62 ％ 함유하는 하드코트용 수지 (JSR 사 제조, 상품명 「오프스타 KZ6661」(MEK/MIBK 함유)) 100 부에, 수지 성분의 모노머로서의 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 (오사카 유기 화학 공업사 제조, 상품명 「비스코트 #300」, 굴절률 1.52) 의 50 ％ 메틸에틸케톤 (MEK) 용액을 11 부, 광중합 개시제 (BASF 재팬사 제조, 상품명 「이르가큐어 907」) 를 0.5 부, 레벨링제 (DIC 사 제조, 상품명 「GRANDIC PC 4100」) 를 0.5 부, 및 광확산성 미립자로서의 폴리메타크릴산메틸 (PMMA) 미립자 (세키스이 화성품 공업사 제조, 상품명 「SAX-102」, 평균 입경 2.5 ㎛, 굴절률 1.495) 를 15 부 첨가하였다. 교반기 (아사다 철공 주식회사 제조, 상품명 「데스파 (DESPA)」) 를 이용해서 이 혼합물을 30 분간 교반하여 분산 처리를 실시하여, 상기 각 성분이 거시적으로는 균일하게 분산된 도공액을 조제하였다. 이 도공액의 고형분 농도는 55 ％ 이었다. 펜타에리트리톨트리아크릴레이트/MIBK 용액 중의 지르코니아 나노 입자의 제타 전위는 ＋32.3 mV, PMMA 미립자의 제타 전위는 ＋1.1 mV 였다. 또, 이 조제한 직후 (조제하고 나서 1 시간 후) 의 도공액에 있어서의 PMMA 미립자의 제타 전위는 ＋14.4 mV 이고, 이 도공액을 실온 (25 ℃) 에서 24 시간 정치한 후의 PMMA 미립자의 제타 전위는 ＋7.5 mV (조제한 직후의 52 ％) 로, 제타 전위의 저하도는 6.9 mV 였다. 제타 전위가 저하되었다는 사실로부터, 도공액에 있어서, 미시적으로는 광확산성 미립자의 표면 근방에 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 초미립자 성분의 존재 비율이 높아지는 농도 변조 영역이 형성되어 있음이 시사된다.

상기 도공액을 교반기로 교반한 후, 바코터를 사용하여 TAC 필름 (후지 필름사 제조, 상품명 「후지택」, 두께 40 ㎛) 으로 이루어지는 기재 상에 도공하고, 100 ℃ 에서 1 분간 건조 후, 적산 광량 300 mJ/㎠ 의 자외선을 조사하여, 두께 11 ㎛ 의 광확산 소자를 얻었다. 얻어진 광확산 소자를 상기 (1) ∼ (6) 의 평가에 적용시켰다. 또, 광확산성 미립자 근방의 TEM 사진을 도 11 에 나타낸다. 도 11 로부터 알 수 있듯이, 이 광확산 소자에 있어서는, 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면 근방에 굴절률 변조 영역이 형성되어 있었다. 또, 얻어진 광확산 소자에 있어서의 매트릭스의 평균 굴절률 (n_M) 과 광확산성 미립자의 굴절률 (n_P) 의 차는 0.12 (n_M ＞ n_P) 였다. 또한, 광확산성 미립자 표면에서부터의 거리와 초미립자 성분의 분산 농도 (존재 비율) 와의 관계를 TEM 화상으로부터 산출한 결과, 초미립자 성분의 분산 농도의 구배가 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 커지는 것을 확인하였다.

＜비교예 1 ＞

광확산성 미립자를 실리콘 수지 미립자 (모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조, 상품명 「토스펄 120」, 평균 입경 2.0 ㎛, 굴절률 1.43) 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 두께 11 ㎛ 의 광확산 소자를 얻었다. 또, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트/MIBK 용액 중의 실리콘 수지 미립자의 제타 전위는 -31 mV 였다. 그리고, 조제한 직후 (조제하고 나서 1 시간 후) 의 도공액에 있어서의 실리콘 수지 미립자의 제타 전위는 ＋18.5 mV 이고, 이 도공액을 실온 (25 ℃) 에서 24 시간 정치한 후의 실리콘 수지 미립자의 제타 전위는 ＋17.6 mV (조제한 직후의 90 ％) 로, 제타 전위의 저하도는 0.9 mV 였다.

얻어진 광확산 소자를 상기 (1) ∼ (6) 의 평가에 적용시켰다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 광확산성 미립자 근방의 TEM 사진을 도 12 에 나타낸다. 도 12 로부터 알 수 있듯이, 이 광확산 소자에 있어서는 매트릭스와 광확산성 미립자의 계면은 명확하고, 굴절률 변조 영역은 형성되지 않았다.

＜실시예 2 : 액정 표시 장치에 대한 적용＞

멀티도메인형 VA 모드의 액정 셀을 구비한 시판되는 액정 텔레비전 (SONY 사 제조, 브라비아 20 형, 상품명「KDL20J3000」) 으로부터 액정 셀을 꺼내었다. 당해 액정 셀의 양측에 시판되는 편광판 (닛토 전공사 제조, 상품명 「NPF-SEG1423DU」) 을, 각각의 편광자의 흡수축이 직교하도록 하여 첩합하였다. 보다 구체적으로는, 백라이트측 편광판의 편광자의 흡수축 방향이 수직 방향 (액정 패널의 장변 방향에 대해서 90°) 이 되고, 시인측 편광판의 편광자의 흡수축 방향이 수평 방향 (액정 패널의 장변 방향에 대해서 0°) 이 되도록 하여 첩합하였다. 그리고, 시인측 편광판의 외측에, 실시예 1 의 광확산 소자를 기재로부터 전사하고 첩합하여, 액정 패널을 제작하였다.

한편, PMMA 시트의 편면에 렌티큘러 렌즈의 패턴을 전사 롤을 사용하여 용융 열전사하였다. 렌즈 패턴이 형성된 면과는 반대측의 면 (평활면) 에, 렌즈의 초점만 광이 투과하도록 알루미늄의 패턴 증착을 실시하여, 개구부의 면적 비율 7 ％ (반사부의 면적 비율 93 ％) 의 반사층을 형성하였다. 이렇게 해서, 집광 소자를 제작하였다. 백라이트의 광원으로서 냉음극 형광 램프 (소니사 제조, BRAVIA20J 의 CCFL) 를 사용하고, 당해 광원에 집광 소자를 설치하여, 콜리메이트광을 출사하는 평행광 광원 장치 (백라이트 유닛) 를 제작하였다.

상기 액정 패널에 상기 백라이트 유닛을 조립해 넣고, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템의 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치에 대해서 어두운 곳에서 백색 표시 및 흑색 표시를 실시하여, 그 표시 상태를 육안으로 관찰하였다. 그 결과, 비스듬한 방향에서 본 경우, 밝은 곳에서의 흑색 표시가 검고 또한 어두운 곳의 백색 표시의 휘도가 높다는 양호한 표시 특성을 나타내었다.

＜비교예 2＞

비교예 1 의 광확산 소자를 사용한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 얻어진 액정 표시 장치에 대해서 어두운 곳에서 백색 표시 및 흑색 표시를 실시하여, 그 표시 상태를 육안으로 관찰하였다. 그 결과, 비스듬한 방향에서 본 경우, 어두운 곳의 백색 표시의 휘도는 높았지만, 밝은 곳에서의 흑색 표시는 희뿌옇게 보였다.

＜평가＞

모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 광확산성 미립자의 제타 전위가 같은 부호인 도공액으로부터 얻어진 실시예 1 의 광확산 소자는, 굴절률 변조 영역이 형성되어 있었다. 한편, 모노머 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 광확산성 미립자의 제타 전위가 다른 부호인 도공액으로부터 얻어진 비교예 1 의 광확산 소자는, 굴절률 변조 영역이 형성되지 않았다. 그 결과, 실시예 1 의 광확산 소자는 비교예 1 의 광확산 소자와 비교하여, 광확산 반치각, 헤이즈 및 후방 산란율이 모두 우수하였다. 실시예 1 의 광확산 소자는, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템의 액정 표시 장치의 프론트 확산 소자로서 사용한 경우, 매우 우수한 표시 특성을 나타내었다. 한편, 비교예 1 의 광확산 소자는, 콜리메이트 백라이트 프론트 확산 시스템의 액정 표시 장치의 프론트 확산 소자로서 사용한 경우에, 밝은 곳에서의 흑색 표시가 희뿌옇게 된다는 문제가 확인되었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광확산 소자 및 광확산 소자를 가진 편광판은, 액정 표시 장치의 시인측 부재, 액정 표시 장치의 백라이트용 부재, 조명 기구 (예를 들어, 유기 EL, LED) 용 확산 부재에 바람직하게 사용될 수 있다.

10 … 매트릭스
11 … 수지 성분
12 … 초미립자 성분
20 … 광확산성 미립자
30 … 굴절률 변조 영역
100 … 광확산 소자
110 … 편광자
120 … 보호층
130 … 보호층
200 … 광확산 소자를 가진 편광판

Claims

광확산 소자의 형성에 사용되는 혼합액으로서,
수지 성분의 모노머 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 상기 모노머를 용해하는 용제를 갖고,
상기 광확산성 미립자의 표면 근방에, 상기 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 상기 초미립자 성분의 존재 비율이 높아지는 농도 변조 영역을 갖는 광확산 소자 형성용 혼합액.
제 1 항에 기재된 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법으로서,
수지 성분의 모노머 및 초미립자 성분을 함유하는 매트릭스 형성 재료와 광확산성 미립자와 상기 모노머를 용해하는 용제를 혼합하는 공정과,
상기 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 표면 근방 외부에, 상기 광확산성 미립자로부터 멀어짐에 따라서 상기 초미립자 성분의 존재 비율이 높아지는 농도 변조 영역을 형성하는 공정을 포함하는, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 모노머를 상기 용제에 용해한 용액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위가, 상기 모노머를 상기 용제에 용해한 용액 중의 초미립자 성분의 제타 전위와 같은 부호인, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 농도 변조 영역 형성 공정이, 상기 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를 상기 혼합 공정에서 조제된 직후의 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위의 60 ％ 이하로 저하시키는 것을 포함하는, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 농도 변조 영역 형성 공정이, 상기 혼합 공정에서 조제된 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위를 상기 혼합 공정에서 조제된 직후의 혼합액 중의 광확산성 미립자의 제타 전위로부터 6 mV 이상 저하시키는 것을 포함하는, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농도 변조 영역 형성 공정이, 상기 혼합액을 실온에서 10 시간 이상 정치시키는 것, 상기 혼합액에 초음파 처리를 실시하는 것, 및 상기 혼합액에 가열 처리를 실시하는 것으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농도 변조 영역 형성 공정 후, 상기 혼합액 중의 광확산성 미립자의 농도를 균일화하는 공정을 더 포함하는, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초미립자 성분의 평균 1 차 입자경이 1 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인, 광확산 소자 형성용 혼합액의 제조 방법.