CN102532423B - 各向异性光扩散膜用组合物及各向异性光扩散膜 - Google Patents
各向异性光扩散膜用组合物及各向异性光扩散膜 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种可以获得在光的透过和扩散中具有良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜的各向异性光扩散膜用组合物、以及将其光固化而得的各向异性光扩散膜。本发明的各向异性光扩散膜用组合物含有作为(A)成分的以通式(1)表示的联苯化合物、和作为(B)成分的重均分子量为3,000~20,000的范围内的值的聚合性化合物,相对于(B)成分100重量份,将(A)成分的含量设为25~400重量份的范围内的值。
Description
技术领域
本发明涉及各向异性光扩散膜用组合物及各向异性光扩散膜。
特别涉及可以获得在光的透过和扩散中具有良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜的各向异性光扩散膜用组合物、以及将其光固化而成的各向异性光扩散膜。
背景技术
以往,在液晶显示装置中,可以利用从设于装置内部的光源(内部光源)射出的光来识认给定图像。
但是,近年来,随着携带电话、车载电视等的普及,在室外观看液晶显示画面的机会增加,从而产生与之相伴的、来自内部光源的光强度不敌外来光而难以识认给定画面的问题。
另外,在携带电话等移动用途中,由于液晶显示装置的内部光源的耗电相对于总耗电占很大的比例,因此在大量使用内部光源的情况下,会产生电池的续航时间变短的问题。
所以,为了解决这些问题,开发出将外来光作为光源的一部分利用的反射型液晶显示装置。
如果是该反射型液晶显示装置,则由于将外来光作为光源的一部分利用,因此外来光越强,则越可以识认到鲜明的图像,并且对于内部光源的电力消耗,也可以有效地加以抑制。
另外,此种反射型液晶显示装置中,为了使外来光有效地透过而导入液晶显示装置的内部,并且将该外来光作为光源的一部分有效地利用,提出过装备用于有效地进行光扩散的各向异性光扩散膜的方案(例如专利文献1)。
如果更具体地进行说明,则在专利文献1中,如图10(a)~(b)所示,公开了具有在上基板1103与下基板1107之间夹持有液晶层1105的液晶单元、设于下基板1107侧的光反射板1110、和设于液晶层1105与光反射板1110之间的光控制板(各向异性光扩散膜)1108的液晶装置(1112)。
此外,设有用于选择性地使以给定角度入射的光散射并且使以给定角度以外的角度入射的光透过的光控制板1108,该光控制板1108被以如下的方式配置于液晶单元中,即,将选择性地散射以给定角度入射的光的方向投影到光控制板1108的表面而得的散射轴方向1121在液晶单元面内大致上为6点钟方向的方位。
另外,作为反射型液晶显示装置中所用的各向异性光扩散膜,已知有各种方式,然而尤其是具备如下的百叶窗结构的各向异性光扩散膜得到广泛的使用(例如专利文献2~4),即,通过在膜面方向上将细长的板状的高折射率区域、与细长的板状的低折射率区域交替地平行配置,而可以在膜内控制光方向、调节光分散性。
即,专利文献2中,公开了一种光控制膜,该光控制膜是对含有多种具有聚合性碳-碳双键的化合物的膜状组合物从特定方向照射紫外线,使该组合物固化而得的,仅选择性地散射特定角度范围的入射光(各向异性光扩散膜),其特征在于,该组合物中所含的至少1种化合物是在分子内具有多个芳香环和1个聚合性碳-碳双键的化合物。
另外,专利文献3中,公开了一种光固化性组合物,其特征在于,含有在分子内具有聚合性的碳-碳双键的芴系化合物(A)、折射率与该芴系化合物(A)不同的阳离子聚合性化合物(B)、以及光阳离子聚合引发剂(C),并公开了使之固化而得的光控制膜。
此外,专利文献4中,公开了一种各向异性光扩散膜用组合物,其至少包含(A)以通式(7)表示的双酚A型环氧树脂或溴化双酚A型环氧树脂、(B)在结构单元中含有至少1个以上烯键式不饱和键的具有自由基聚合性的化合物、(D)利用化学放射线产生自由基种子的光聚合引发剂、(E)利用热产生阳离子种子的热聚合引发剂,并公开了使用它制造的各向异性光扩散膜。更具体来说,公开了一种各向异性光扩散膜用组合物,其特征在于,在常温下,(B)具有自由基聚合性的化合物的折射率比(A)双酚A型环氧树脂或者溴化双酚A型环氧树脂以及(C)在分子内具有至少一个阳离子聚合性基团的化合物低,并公开了使用它制造的各向异性光扩散膜。
[化1]
通式(7)中,R表示氢原子或溴原子,重复数p表示自然数。
专利文献
专利文献1日本专利3480260号公报(权利要求书)
专利文献2日本特开2006-350290号公报(权利要求书)
专利文献3日本特开2008-239757号公报(权利要求书)
专利文献4日本专利3829601号公报(权利要求书)
但是,专利文献1~4中公开的各向异性光扩散膜不仅缺乏光的透过和扩散中的入射角度依赖性,而且光扩散入射角度区域也很窄,因此在反射型液晶显示装置中,很难有效地利用外来光。
另外,虽然尝试了将多个各向异性光扩散膜层叠,以拓宽光扩散入射角度区域的宽度,然而图像的鲜明度降低、或出现虹彩色(莫尔条纹现象),此外,还显现出在经济上不利的问题。
发明内容
所以,本发明人等鉴于如上所述的情况,进行了深入的努力研究,结果发现,通过在将具有特定的结构的联苯化合物、和重均分子量为给定的范围内的值的聚合性化合物以给定的比例配合后进行光固化,就可以得到具有良好的入射角度依赖性的各向异性光扩散膜,从而完成了本发明。
即,本发明的目的在于,提供可以获得在光的透过和扩散中具有良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜的各向异性光扩散膜用组合物、以及将其光固化而得的各向异性光扩散膜。
根据本发明,提供一种各向异性光扩散膜用组合物,其含有作为(A)成分的以下述通式(1)表示的联苯化合物、和作为(B)成分的重均分子量为3,000~20,000的范围内的值的聚合性化合物,其特征在于,相对于(B)成分100重量份,将(A)成分的含量设为25~400重量份的范围内的值,可以解决上述的问题。
[化2]
通式(1)中,R1~R10各自独立,R1~R10的至少一个是以下述通式(2)表示的取代基,其余的是氢原子、羟基、羧基、烷基、烷氧基、卤化烷基、羟基烷基、羧基烷基及卤原子的任意一个取代基。
[化3]
通式(2)中,R11是氢原子或甲基,碳数n是1~4的整数,重复数m是1~10的整数。
即,可以推定,由于作为(A)成分,含有具有特定的结构的联苯化合物,并且将(B)成分的重均分子量设为给定的范围内的值,因此就会在各个成分的聚合速度(例如光自由基聚合速度)方面产生给定的差别,将(A)成分与(B)成分的相溶性降低到给定的范围,从而抑制两成分之间均匀地共聚,降低两成分之间的共聚性。
这样,在使之光固化时,(A)成分的固化物及(B)成分的固化物被交替地延伸配置,可以有效地形成在膜面方向上交替地平行配置细长的板状的高折射率区域、和细长的板状的低折射率区域而成的百叶窗结构。
所以,如果是本发明的各向异性光扩散膜用组合物,则可以获得在光的透过和扩散中具有良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜。
而且,本发明中所说的“膜面方向”是指将膜厚方向设为z轴时的x-y平面方向。
另外,本发明中,所谓“光扩散入射角度区域”,是指在相对于各向异性光扩散膜改变来自点光源的入射光的角度的情况下,与射出扩散光对应的入射光的角度范围。对于该光扩散入射角度区域的详细情况,将在后面加以叙述。
另外,所谓“良好的入射角度依赖性”,是指产生入射光的光扩散的相对于膜的入射角度区域(光扩散入射角度区域)与不产生光扩散的其他入射角度区域之间的区别被控制得很清楚。
此外,对于本发明的“各向异性”的意义也是在后面加以叙述。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜用组合物时,优选在通式(1)中,R2~R9的任意一个是以通式(2)表示的取代基。
通过如此构成,就可以在使之光固化之前的阶段,有效地防止(A)成分之间发生取向而结晶化。这样,在光固化的阶段,可以实现(A)成分及(B)成分的微细水平的凝聚、相分离,从而可以更为有效地获得具备给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜用组合物时,优选将(A)成分的重均分子量设为200~2,500的范围内的值。
通过如此构成,就可以更为有效地降低两成分的共聚性,从而可以更为有效地获得具有给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜用组合物时,优选将(A)成分的折射率设为1.5~1.65的范围内的值。
通过如此构成,就可以更为容易地调节百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差,从而可以更为有效地获得具备给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
而且,这里所说的(A)成分的折射率是指利用光照射固化前的(A)成分的折射率。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜用组合物时,优选(B)成分是氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
通过如此构成,不仅可以更为容易地调节百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差,而且可以有效地抑制来源于(B)成分的板状区域的折射率的波动,从而可以更为有效地获得具有给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜用组合物时,优选将(B)成分的折射率设为1.4~1.5的范围内的值。
通过如此构成,就可以更为容易地调节百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差,从而可以更为有效地获得具备给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
而且,这里所说的(B)成分的折射率是指利用光照射固化前的(B)成分的折射率。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜用组合物时,优选将上述的(A)成分的折射率与(B)成分的折射率的差设为0.01以上的值。
通过如此构成,就可以获得在光的透过和扩散中具有更为良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域更宽的各向异性光扩散膜。
而且,这里所说的(A)成分及(B)成分的折射率是指利用光照射固化前的(A)成分及(B)成分的折射率。
另外,优选作为本发明的(C)成分,含有光聚合引发剂,并且相对于(A)成分及(B)成分的合计量(100重量%),将其含量设为0.2~20重量%的范围内的值。
通过如此构成,在对各向异性光扩散膜用组合物照射活性能量射线时,可以有效地形成给定的百叶窗结构。
另外,本发明的其他的形态是一种各向异性光扩散膜,其通过对各向异性光扩散膜用组合物照射活性能量射线而成,其特征在于,各向异性光扩散膜用组合物含有作为(A)成分的以下述通式(1)表示的联苯化合物、和作为(B)成分的重均分子量为3,000~20,000的范围内的值的聚合性化合物,并且相对于(B)成分100重量份,将(A)成分的含量设为25~400重量份的范围内的值。
[化4]
通式(1)中,R1~R10各自独立,R1~R10的至少一个是以下述通式(2)表示的取代基,其余的是氢原子、羟基、羧基、烷基、烷氧基、卤化烷基、羟基烷基、羧基烷基及卤原子的任意一个取代基。
[化5]
通式(2)中,R11是氢原子或甲基,碳数n是1~4的整数,重复数m是1~10的整数。
即,如果是本发明的各向异性光扩散膜,则由于是将给定的各向异性光扩散膜用组合物光固化而成,因此可以形成在光的透过和扩散中具有良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜。
另外,在构成本发明的各向异性光扩散膜时,优选将膜厚设为100~500μm的范围内的值。
通过如此构成,即使在不将各向异性光扩散膜层叠而直接以单层的状态应用于反射型液晶显示装置等中时,也可以有效地将外来光作为光源利用,并且可以防止所显示的图像的鲜明度降低、或出现虹彩色的问题的产生。
附图说明
图1(a)~(b)是用于说明各向异性光扩散膜的百叶窗结构的概略情况的图。
图2是用于说明各向异性光扩散膜的入射角度依赖性及各向异性的图。
图3(a)~(b)是用于说明各向异性光扩散膜的入射角度依赖性的图。
图4(a)~(c)是用于说明入射角及扩散光的开口角度的图。
图5(a)~(c)是用于说明各向异性光扩散膜的制造方法的示意图。
图6(a)~(b)是用于说明光固化工序的图。
图7(a)~(c)是用于说明本发明的各向异性光扩散膜的百叶窗结构的形态的图。
图8是用于说明反射型液晶显示装置中的本发明的各向异性光扩散膜的应用例的图。
图9是表示实施例1、3及4的相对于各向异性光扩散膜的入射角与扩散光的开口角度的关系的图。
图10(a)~(b)是用于说明使用了以往的各向异性光扩散膜的反射型液晶显示装置的图。
其中,1:涂布层,2:工程片,10:各向异性光扩散膜,12:来源于(A)成分的折射率较高的板状区域,14:来源于(B)成分的折射率较低的板状区域,20:紫外线照射装置,21:红外线截止滤光片,22:冷反光镜,23:遮光板,25:线状的紫外线灯,50(52、54、56):入射光(活性能量射线),100:反射型液晶显示装置,101:偏振片,102:相位差板,103:光扩散板,104:玻璃板,105:滤色片,106:液晶,107:镜面反射板,108:玻璃板,110:液晶单元
具体实施方式
[第一实施方式]
本发明的第一实施方式是一种各向异性光扩散膜用组合物,其含有作为(A)成分的以通式(1)表示的联苯化合物、和作为(B)成分的重均分子量为3,000~20,000的范围内的值的聚合性化合物,其特征在于,相对于(B)成分100重量份,将(A)成分的含量设为25~400重量份的范围内的值。
下面,适当地参照附图,对本发明的第一实施方式进行具体说明。
1.各向异性光扩散膜的基本原理
最初先使用附图,对将本发明的各向异性光扩散膜用组合物光固化而得的各向异性光扩散膜(以下简称为各向异性光扩散膜。)的基本原理进行说明。
首先,图1(a)中,表示出各向异性光扩散膜10的顶视图(俯视图),图1(b)中,将图1(a)所示的各向异性光扩散膜10沿着虚线A-A在垂直方向上切割,表示出从箭头方向注视切割面时的各向异性光扩散膜10的剖面图。
如该图1(a)的俯视图中所示,各向异性光扩散膜10在膜面方向上具备将来源于(A)成分的折射率相对较高的线条状的板状区域12、与来源于(B)成分的折射率相对较低的线条状的板状区域14交替地平行配置的百叶窗结构13。
另外,如图1(b)的剖面图中所示,来源于(A)成分的高折射率的板状区域12与来源于(B)成分的低折射率的板状区域14分别具有给定厚度,在各向异性光扩散膜10的垂直方向上也保持着交替地平行配置的状态。
由此可以推定,在如图2所示入射角在光扩散入射角度区域内的情况下,入射光会由各向异性光扩散膜10扩散。
即,可以推定,如图1(b)所示,在相对于各向异性光扩散膜10的入射光的入射角是与百叶窗结构13的交界面13’实质上接***行的给定的范围内的角度,也就是光扩散入射角度区域内的角度的情况下,因入射光(52、54)在改变方向的同时,沿着膜厚方向在百叶窗结构内的高折射率的板状区域12内穿行,而使出光面侧的光的行进方向不一样。
其结果是,可以推定,在入射角在光扩散入射角度区域内的情况下,入射光会由各向异性光扩散膜10扩散(52’、54’)。
而且,光扩散入射角度区域是由各向异性光扩散膜中的百叶窗结构的折射率差、倾斜角等随着该各向异性光扩散膜而决定的角度区域。
另外,对于百叶窗结构内的高折射率的板状区域12内的入射光的方向变化,利用高折射率的板状区域12内的折射率梯度,除了利用如图1所示的全反射以直线状锯齿般地进行方向变化的突变折射率型的情况以外,还可以考虑以曲线状进行方向变化的渐变折射率型的情况。
另一方面,在相对于各向异性光扩散膜10的入射光的入射角脱离光扩散入射角度区域的情况下,可以推定,入射光56不会由各向异性光扩散膜10扩散,而是原样不变地透过(56’)。
利用以上的机理,具备百叶窗结构(12、14)的各向异性光扩散膜10例如可以如图2所示,在光的透过和扩散中发挥入射角度依赖性。
另外,如图2所示,具备百叶窗结构的各向异性光扩散膜在入射光的入射角在光扩散入射角度区域内的情况下,即使其入射角不同时,也可以在出光面侧进行大致相同的光扩散。
所以可以说,具备百叶窗结构的各向异性光扩散膜还具有将光集中于给定部位的聚光作用。
而且,本发明中所说的“各向异性”是指如下的性质,即,例如在象图2的受到扩散的光(52’、54’)那样利用膜将光扩散的情况下,扩散了的出射光的与膜平行的面内的该光的扩散程度(扩散光的展宽的形状)随着相同面内的方向而不同。
更具体来说,在本发明的各向异性光扩散膜10的情况下,主要在扩散了的出射光的与膜平行的面内,在与沿着膜10的面内方向延伸的百叶窗结构的方向垂直的方向将光扩散,扩散光的展宽的形状为近似椭圆状(52’、54’)。
另外,使用图3(a),对相对于各向异性光扩散膜的入射光的入射角与由各向异性光扩散膜扩散了的扩散光的开口角度的关系进行说明。
即,图3(a)中,表示出在横轴中采取相对于各向异性光扩散膜的入射光的入射角(°)、在纵轴中采取由各向异性光扩散膜扩散了的扩散光的开口角度(°)而成的特性曲线。
而且,如图4(a)~(c)所示,所谓入射角θ1是指将相对于各向异性光扩散膜10垂直地入射的角度设为0°时的角度(°)。
更具体来说,如上所述,由于参与各向异性光扩散的入射光的成分主要是与沿膜面方向延伸的百叶窗结构的朝向垂直的成分,因此在本发明中提到入射光的“入射角θ1”的情况下,是指与沿膜面方向延伸的百叶窗结构的朝向垂直的成分的入射角。另外,此时,入射角θ1是指将相对于各向异性光扩散膜的入射侧表面的法线的角度设为0°时的角度(°)。
另外,所谓扩散光的开口角度θ2,如字面所示是指扩散光的开口角度(°)。
另外,扩散光的开口角度越大,则越是意味着以此时的入射角入射的光由各向异性光扩散膜有效地扩散。
相反,扩散光的开口角度越小,则越是意味着以此时的入射角入射的光原样不变地透过各向异性光扩散膜,没有扩散。
对于该扩散光的开口角度的具体的测定方法,在实施例中加以记载。
从该特性曲线中可以理解,如果是各向异性光扩散膜,则因入射角的差别,光的透过和扩散的程度有很大不同,可以将光扩散入射角度区域和其以外的入射角度区域很清楚地分离。
另一方面,在不具有入射角度依赖性的膜的情况下,如图3(b)所示,入射角的变化对光的透过和扩散的程度不会造成明确的影响,无法认定光扩散入射角度区域。
而且,本发明中的目的在于,获得如图3(a)所示那样光扩散入射角度区域与其以外的入射角度区域的差别很清楚、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜、以及可以获得该膜的各向异性光扩散膜用组合物。
2.(A)成分:联苯化合物
(1)种类
本发明的各向异性光扩散膜用组合物的特征在于,作为(A)成分,包含以下述通式(1)表示的联苯化合物。
[化6]
通式(1)中,R1~R10各自独立,R1~R10的至少一个是以下述通式(2)表示的取代基,剩余的是氢原子、羟基、羧基、烷基、烷氧基、卤化烷基、羟基烷基、羧基烷基及卤原子的任意一个取代基。
[化7]
通式(2)中,R11是氢原子或甲基,碳数n是1~4的整数,重复数m是1~10的整数。
对于其理由,可以推定是因为,通过作为(A)成分包含具有特定的结构的联苯化合物,就会使(A)成分的聚合速度比(B)成分的聚合速度快,在这些成分间的聚合速度方面产生给定的差别,从而可以有效地降低两成分的共聚性。
其结果是,在使之光固化时,可以有效地形成将来源于(A)成分的板状区域及来源于(B)成分的板状区域交替地延伸的所谓百叶窗结构。
另外,可以推定,通过作为(A)成分包含具有特定的结构的联苯化合物,会将与(B)成分的相溶性降低到给定的范围,从而可以更为有效地形成百叶窗结构。
此外,通过作为(A)成分包含具有特定的结构的联苯化合物,就可以提高百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率,将与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差调节为给定值以上的值。
所以,通过作为(A)成分包含具有特定的结构的联苯化合物,就可以与后述的(B)成分的特性相结合,有效地获得具备将折射率不同的板状区域交替地延伸的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
这样,就可以获得在光的透过和扩散中具有良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜。
另外,在通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、卤化烷基、羟基烷基、以及羧基烷基的任意一个的情况下,优选将其烷基部分的碳数设为1~4的范围内的值。
其理由是因为,如果该碳数是超过4的值,则(A)成分的聚合速度降低、或百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率变得过低,从而会有难以有效地形成各向异性光扩散膜的给定的百叶窗结构的情况。
所以,在通式(1)中的R1~R10包含烷基、烷氧基、卤化烷基、羟基烷基、以及羧基烷基的任意一个的情况下,更优选将其烷基部分的碳数设为1~3的范围内的值,进一步优选设为1~2的范围内的值。
另外,优选通式(1)中的R1~R10当中所选择的取代基是卤化烷基或卤原子以外的取代基,即,是不包含卤素的取代基。
其理由是因为,在对各向异性光扩散膜进行焚烧等时,从防止产生二噁英、从而保护环境的观点考虑优选。
而且,在以往的具备百叶窗结构的各向异性光扩散膜中,在获得给定的百叶窗结构时,出于使单体成分高折射率化的目的,一般来说在单体成分中进行卤素取代。
在这一点上,如果是以通式(1)表示的联苯化合物,则即使在不进行卤素取代的情况下,也可以设为高折射率。
所以,如果是将本发明的各向异性光扩散膜用组合物光固化而成的各向异性光扩散膜,则即使在不包含卤素的情况下,也可以发挥良好的入射角度依赖性。
另外,优选通式(1)中的R2~R9的任意一个是以通式(2)表示的取代基。
其理由是因为,通过将以通式(2)表示的取代基的位置设为联苯环中的R1及R10以外的位置,则在使之光固化前的阶段,可以有效地防止(A)成分之间发生取向而结晶化。
这样,在光固化的阶段,就可以实现(A)成分及(B)成分的微细水平的凝聚、相分离,从而可以更为有效地获得具备给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
此外,基于相同的观点,特别优选通式(1)中的R3、R5、R6及R8的任意一个是以通式(2)表示的取代基。
另外,通常来说将以通式(2)表示的取代基中的重复数m设为1~10的整数。
其理由是因为,如果重复数m是超过10的值,则连结聚合部位与联苯环的氧化亚烷基链就会变得过长,从而会有阻碍聚合部位的(A)成分之间的聚合的情况。
所以,更优选将以通式(2)表示的取代基中的重复数m设为1~4的整数,特别优选设为1~2的整数。
而且,基于相同的观点,通常来说将以通式(2)表示的取代基中的碳数n设为1~4的整数。
另外,如果还考虑如下的情况,即,作为聚合部位的聚合性碳-碳双键的位置与联苯环过于接近,联苯环就会成为立体阻碍,降低(A)成分的聚合速度,则更优选将以通式(2)表示的取代基中的碳数n设为2~4的整数,特别优选设为2~3的整数。
另外,作为以通式(1)表示的联苯化合物的具体例,可以优选举出以下述式(3)~(4)表示的化合物。
[化8]
[化9]
(2)重均分子量
另外,优选将作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的重均分子量设为200~2,500的范围内的值。
对于其理由,可以推定是因为,通过将作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的重均分子量、以及后述的作为(B)成分的聚合性化合物的重均分子量分别设为给定的范围,就可以更为有效地降低两成分的共聚性。
其结果是,在使之光固化时,可以更为有效地形成将来源于(A)成分的板状区域及来源于(B)成分的板状区域交替地延伸的百叶窗结构。
即,可以推定是因为,如果(A)成分的重均分子量是小于200的值,则联苯环的位置与聚合性碳-碳双键的位置就会变得过近,因立体阻碍而降低聚合速度,接近(B)成分的聚合速度,从而会有易于产生与(B)成分的共聚的情况。另一方面,如果(A)成分的重均分子量是超过2,500的值,则与(B)成分的分子量的差变小,(A)成分的聚合速度降低,接近(B)成分的聚合速度,从而易于产生与(B)成分的共聚,其结果是,会有难以有效地形成百叶窗结构的情况。
所以,更优选将作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的重均分子量设为240~1,500的范围内的值,进一步优选为设为260~1,000的范围内的值。
而且,(A)成分的重均分子量可以根据由分子的组成和构成原子的原子量得到的计算值来求出。
另外,(A)成分的重均分子量还可以使用凝胶渗透色谱(GPC)来测定。
另外,虽然(A)成分也可以将分子结构或重均分子量不同的2种以上并用,然而从抑制百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率的波动的观点考虑,优选仅使用1种。
即,在(A)成分的与(B)成分的相溶性低的情况下,例如在(A)成分是卤素系化合物等情况下,有时作为用于使(A)成分与(B)成分相溶的第三成分,并用其他的(A)成分(例如非卤素系化合物等)。
但是,该情况下,因该第三成分的影响,会有来源于(A)成分的折射率高的板状区域中的折射率发生波动、易于降低的情况。
其结果是,会有与来源于(B)成分的折射率低的板状区域的折射率差变得不均匀、或易于过度地降低的情况。
所以,优选选择具有与(B)成分的相溶性的高折射率的单体成分,将其作为单独的(A)成分使用。
而且,例如如果是作为(A)成分的以式(3)表示的联苯化合物,则由于粘度低,因此具有与(B)成分的相溶性,所以可以作为单独的(A)成分使用。
(3)折射率
另外,优选将作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的折射率设为1.5~1.65的范围内的值。
其理由是因为,通过将(A)成分的折射率设为该范围内的值,就可以更为容易地调节百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域、与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差,从而可以更为有效地获得具备给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
也就是因为,如果(A)成分的折射率是小于1.5的值,则与(B)成分的折射率的差就会过小,从而会有难以获得所需的入射角度依赖性的情况。另一方面,如果(A)成分的折射率是超过1.65的值,则虽然与(B)成分的折射率的差变大,然而会有与(B)成分的相溶变得困难的情况。
所以,更优选将作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的折射率设为1.55~1.6的范围内的值,进一步优选设为1.56~1.59的范围内的值。
而且,上述的所谓(A)成分的折射率是指利用光照射固化之前的(A)成分的折射率。
另外,折射率例如可以依照JISK0062来测定。
(4)含量
另外,其特征在于,相对于后述的作为(B)成分的聚合性化合物100重量份,将作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的含量设为25~400重量份的范围内的值。
其理由是因为,通过将(A)成分的含量设为该范围内的值,就可以在维持与(B)成分的混合性的同时,有效地防止在进行了光照射时两成分发生共聚,从而可以有效地形成给定的百叶窗结构。
也就是因为,如果(A)成分的含量是小于25重量份的值,则(A)成分相对于(B)成分的存在比例变少,百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的宽度与来源于(B)成分的板状区域的宽度相比变得过小,从而会有难以获得具有良好的入射角度依赖性的百叶窗结构的情况。另外,各向异性光扩散膜的厚度方向的百叶窗的长度变得不足,从而会有不能显示出光扩散性的情况。另一方面,如果(A)成分的含量是超过400重量份的值,则(A)成分相对于(B)成分的存在比例变多,百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的宽度与来源于(B)成分的板状区域的宽度相比变得过大,相反地会有难以获得具有良好的入射角度依赖性的百叶窗结构的情况。另外,各向异性光扩散膜的厚度方向的百叶窗的长度变得不足,从而会有不能显示出光扩散性的情况。
所以,更优选相对于作为(B)成分的聚合性化合物100重量份,将作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的含量设为40~300重量份的范围内的值,进一步优选设为50~200重量份的范围内的值。
3.(B)成分:聚合性化合物
(1)种类
作为(B)成分的聚合性化合物可以是阳离子聚合性、阴离子聚合性及自由基聚合性的任意一种聚合性化合物,然而由于可以利用与(A)成分相同的聚合体系,还可以共用后述的(C)成分,处置容易,因此优选设为自由基聚合性的聚合性化合物。
另外,作为该自由基聚合性的聚合性化合物,例如可以举出氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、在侧链中具有(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸系聚合物、含有(甲基)丙烯酰基的硅酮树脂、不饱和聚酯树脂等,然而特别优选设为氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
其理由是因为,如果是氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,则不仅可以更为容易地调节百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率、与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差,而且还可以有效地抑制来源于(B)成分的板状区域的折射率的波动,从而可以更为有效地获得具备给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
所以,下面主要对作为(B)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯进行说明。
而且,所谓(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯双方。
首先,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯由(a)含有至少2个异氰酸酯基的化合物、(b)聚烷撑二醇、以及(c)(甲基)丙烯酸羟基烷基酯形成。
其中,对于作为(a)成分的含有至少2个异氰酸酯基的化合物,例如可以举出2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,3-二甲苯二异氰酸酯、1,4-二甲苯二异氰酸酯等芳香族多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等脂环式多异氰酸酯、以及它们的缩二脲体、异氰尿酸体、以及作为与乙二醇、丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、蓖麻油等含有低分子活性氢的化合物的反应物的加合物(例如二甲苯二异氰酸酯系三官能加合物)等。
另外,在上述当中,特别优选为脂环式多异氰酸酯。
其理由是因为,如果是脂环式多异氰酸酯,则与脂肪族多异氰酸酯相比,因立体配位等关系而更容易在各异氰酸酯基的反应速度方面设置差别。
这样,就可以抑制(a)成分仅与(b)成分反应、或(a)成分仅与(c)成分反应,可以可靠地使(a)成分与(b)成分及(c)成分反应,从而可以防止多余的副产物的产生。
其结果是,可以有效地抑制各向异性光扩散膜中的来源于(B)成分的板状区域、即低折射率的板状区域中的折射率的波动。
另外,如果是脂环式多异氰酸酯,则与芳香族多异氰酸酯相比,可以将所得的作为(B)成分的聚合性化合物与作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的相溶性降低到给定的范围,从而更为有效地形成百叶窗结构。
此外,如果是脂环式多异氰酸酯,则与芳香族多异氰酸酯相比,可以减小所得的作为(B)成分的聚合性化合物的折射率,因此可以增大与作为(A)成分的具有特定的结构的联苯化合物的折射率的差,从而更为有效地形成各向异性方面优异的百叶窗结构。
另外,在此种脂环式多异氰酸酯当中,优选仅含有2个异氰酸酯基的脂环式二异氰酸酯。
其理由是因为,如果是脂环式二异氰酸酯,则可以与(b)成分及(c)成分定量地反应,得到单一的(B)成分。
作为此种脂环式二异氰酸酯,可以特别优选举出异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
其理由是因为,可以在2个异氰酸酯基的反应性方面设置有效的差异。
另外,在形成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分当中,作为属于(b)成分的聚烷撑二醇,例如可以举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚己二醇等,其中特别优选为聚丙二醇。
其理由是因为,如果是聚丙二醇,则由于粘度低,因此可以不加溶剂地操作。
另外还因为,如果是聚丙二醇,则在使(B)成分固化时,会形成该固化物的良好的柔性段,可以有效地提高各向异性光扩散膜的操作性或安装性。
而且,(B)成分的重均分子量主要可以利用(b)成分的重均分子量来调节。这里,(b)成分的重均分子量通常来说为2,300~19,500,优选为4,300~14,300,特别优选为6,300~12,300。
另外,在形成氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的成分当中,作为属于(c)成分的(甲基)丙烯酸羟基烷基酯,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯等。
另外,从降低所得的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的聚合速度、更为有效地形成给定的百叶窗结构的观点考虑,特别是更优选为甲基丙烯酸羟基烷基酯,进一步优选为甲基丙烯酸2-羟基乙酯。
另外,根据(a)~(c)成分的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的合成可以依照常法来实施。
优选将此时的(a)~(c)成分的配合比例以摩尔比计设为(a)成分∶(b)成分∶(c)成分=1~5∶1∶1~5的比例。
其理由是因为,通过设为该配合比例,可以有效地合成如下的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,即,对于(b)成分具有的2个羟基,分别与(a)成分具有的一方的异氰酸酯基反应而结合,此外对于2个(a)成分分别具有的另一方的异氰酸酯基,则与(c)成分所具有的羟基反应而结合。
所以,更优选将(a)~(c)成分的配合比例以摩尔比计设为(a)成分∶(b)成分∶(c)成分=1~3∶1∶1~3的比例,进一步优选设为2∶1∶2的比例。
(2)重均分子量
另外,其特征在于,将作为(B)成分的聚合性化合物的重均分子量设为3,000~20,000的范围内的值。
其理由是因为,通过将作为(B)成分的聚合性化合物的重均分子量设为给定的范围,就会在(A)成分及(B)成分的聚合速度方面产生给定的差别,从而可以有效地降低两成分的共聚性。
其结果是,在使之光固化时,可以有效地形成将来源于(A)成分的板状区域及来源于(B)成分的板状区域交替地延伸的百叶窗结构。
也就是因为,如果(B)成分的重均分子量是小于3,000的值,则(B)成分的聚合速度变快,接近(A)成分的聚合速度,易于产生与(A)成分的共聚,其结果是,会有难以有效地形成百叶窗结构的情况。另一方面,如果(B)成分的重均分子量是超过20,000的值,则会有难以形成将来源于(A)成分及(B)成分的板状区域交替地延伸的百叶窗结构的情况、或过度地降低与(A)成分的相溶性而在涂布阶段析出(A)成分的情况。
所以,更优选将作为(B)成分的聚合性化合物的重均分子量设为5,000~15,000的范围内的值,进一步优选设为7,000~13,000的范围内的值。
而且,(B)成分的重均分子量可以使用凝胶渗透色谱(GPC)来测定。
另外,虽然(B)成分也可以并用分子结构或重均分子量不同的2种以上,然而从抑制百叶窗结构中的来源于(B)成分的板状区域的折射率的波动的观点考虑,优选仅使用1种。
也就是因为,在使用多种(B)成分的情况下,来源于(B)成分的折射率低的板状区域的折射率发生波动、或变高,从而会有与来源于(A)成分的折射率高的板状区域的折射率差变得不均匀、或过度地降低的情况。
(3)折射率
另外,优选将作为(B)成分的聚合性化合物的折射率设为1.4~1.5的范围内的值。
其理由是因为,通过将(B)成分的折射率设为该范围内的值,就更容易调节百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差,从而可以更为有效地获得具备给定的百叶窗结构的各向异性光扩散膜。
也就是因为,如果(B)成分的折射率是小于1.4的值,则虽然与(A)成分的折射率的差变大,然而与(A)成分的相溶性极端地恶化,有可能无法形成百叶窗结构。另一方面,如果(B)成分的折射率是超过1.5的值,则与(A)成分的折射率的差变得过小,从而会有难以获得所需的入射角度依赖性的情况。
所以,更优选将作为(B)成分的聚合性化合物的折射率设为1.45~1.49的范围内的值,进一步优选为设为1.46~1.48的范围内的值。
而且,上述的所谓(B)成分的折射率是指利用光照射固化之前的(B)成分的折射率。
另外,折射率例如可以依照JISK0062来测定。
另外,优选将上述的(A)成分的折射率与(B)成分的折射率的差设为0.01以上的值。
其理由是因为,通过将该折射率的差设为给定的范围内的值,就可以获得在光的透过和扩散中具有更为良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域更宽的各向异性光扩散膜。
也就是因为,如果该折射率的差是小于0.01的值,则由于入射光在百叶窗结构内全反射的角度区域变窄,因此会有扩散光的开口角度变得过窄的情况。另一方面,如果该折射率的差是过大的值,则(A)成分与(B)成分的相溶性就会过于恶化,从而有可能无法形成百叶窗结构。
所以,更优选将(A)成分的折射率与(B)成分的折射率的差设为0.05~0.5的范围内的值,进一步优选设为0.1~0.2的范围内的值。
而且,这里所说的(A)成分及(B)成分的折射率是指利用光照射固化之前的(A)成分及(B)成分的折射率。
(4)含量
另外,优选相对于各向异性光扩散膜用组合物的总量100重量%,将作为(B)成分的聚合性化合物的含量设为20~80重量%的范围内的值。
其理由是因为,如果(B)成分的含量是小于20重量%的值,则(B)成分相对于(A)成分的存在比例变少,百叶窗结构中的来源于(B)成分的板状区域的宽度与来源于(A)成分的板状区域的宽度相比变得过小,从而会有难以获得具有良好的入射角度依赖性的百叶窗结构的情况。另外,会有各向异性光扩散膜的厚度方向的百叶窗的长度变得不足的情况。另一方面,如果(B)成分的含量是超过80重量%的值,则(B)成分相对于(A)成分的存在比例变多,百叶窗结构中的来源于(B)成分的板状区域的宽度与来源于(A)成分的板状区域的宽度相比变得过大,相反地会有难以获得具有良好的入射角度依赖性的百叶窗结构的情况。另外,会有各向异性光扩散膜的厚度方向的百叶窗的长度变得不足的情况。
所以,更优选相对于各向异性光扩散膜用组合物的总量100重量%,将作为(B)成分的聚合性化合物的含量设为30~70重量%的范围内的值,进一步优选设为40~60重量%的范围内的值。
4.光聚合引发剂
另外,在本发明的各向异性光扩散膜用组合物中,优选根据所需,作为(C)成分含有光聚合引发剂。
其理由是因为,通过含有光聚合引发剂,在对各向异性光扩散膜用组合物照射活性能量射线时,可以有效地形成给定的百叶窗结构。
这里,所谓光聚合引发剂是指利用紫外线等活性能量射线的照射产生自由基种子的化合物。
作为该光聚合引发剂,例如可以举出苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻***、苯偶姻异丙醚、苯偶姻正丁醚、苯偶姻异丁醚、苯乙酮、二甲基氨基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-马林基-1-丙酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-2-(羟基-2-丙基)酮、二苯甲酮、对苯基二苯甲酮、4,4-二乙基氨基二苯甲酮、二氯二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、苯偶酰二甲基缩酮、苯乙酮二甲基缩酮、对二甲氨基苯甲酸酯、低聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙烷等,既可以单独使用它们当中的1种,也可以组合使用2种以上。
而且,作为含有光聚合引发剂时的含量,相对于(A)成分及(B)成分的合计量100重量%,优选设为0.2~20重量%的范围内的值,更优选为设为0.5~15重量%的范围内的值,进一步优选设为1~10重量%的范围内的值。
5.其他的添加剂
另外,在不损害本发明的效果的范围内,可以适当地添加其他的添加剂。
作为其他的添加剂,例如可以举出抗氧化剂、紫外线吸收剂、防静电干扰剂、聚合促进剂、聚合阻止剂、红外线吸收剂、增塑剂、稀释溶剂、以及调平剂等。
而且,对于其他的添加剂的含量,一般来说,相对于(A)成分及(B)成分的合计量100重量%,优选设为0.01~5重量%的范围内的值,更优选为设为0.02~3重量%的范围内的值,进一步优选设为0.05~2重量%的范围内的值。
[第二实施方式]
本发明的第二实施方式是一种各向异性光扩散膜,其对各向异性光扩散膜用组合物照射活性能量射线而成,其特征在于,各向异性光扩散膜用组合物含有作为(A)成分的以通式(1)表示的联苯化合物、和作为(B)成分的重均分子量为3,000~20,000的范围内的值的聚合性化合物,并且相对于(B)成分100重量份,将(A)成分的含量设为25~400重量份的范围内的值。
下面,在参照图5的同时,以与第一实施方式不同的方面为中心,对本发明的第二实施方式进行具体说明。
1.制造方法
下面,对本发明的各向异性光扩散膜的制造方法进行说明,然而本发明的各向异性光扩散膜当然并不受以下的制造方法限定。
(1)各向异性光扩散膜用组合物的准备工序
各向异性光扩散膜用组合物的准备工序是准备含有(A)成分及(B)成分的给定的各向异性光扩散膜用组合物的工序。
更具体来说,优选将(A)成分及(B)成分在40~80℃的高温条件下搅拌,制成均匀的混合液。
另外,与此同时,优选通过在向混合液中根据所需添加(C)成分等其他的添加剂后,一边搅拌至表观上均匀,一边以达到所需的粘度的方式,根据需要再加入稀释溶剂,而得到各向异性光扩散膜用组合物的溶液。
而且,对于各成分的详细情况以及配合比例等,由于如第一实施方式中记载所述,因此省略。
(2)涂布工序
涂布工序如图5(a)中所示,是将准备好的各向异性光扩散膜用组合物向工程片2涂布而形成涂布层1的工序。
作为工程片,无论是塑料膜还是纸都可以使用。
其中,作为塑料膜,可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等聚酯系膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜等聚烯烃系膜、三乙酰纤维素膜等纤维素系膜、以及聚酰亚胺系膜等。
另外,作为纸,例如可以举出玻璃纸、涂布纸、以及层压纸板等。
另外,对于工程片,为了在光固化之后,易于将所得的各向异性光扩散膜从工程片上剥离,优选在工程片的各向异性光扩散膜用组合物的涂布面侧设置剥离层。
该剥离层可以使用硅酮系剥离剂、氟系剥离剂、醇酸系剥离剂、烯烃系剥离剂等以往公知的剥离剂来形成。
而且,工程片的厚度通常来说优选设为25~200μm的范围内的值。
另外,作为在工程片上涂布各向异性光扩散膜用组合物的方法,例如可以利用刀片涂布法、辊涂法、棒涂法、刮刀涂布法、光学涂布法、以及凹版涂布法等以往公知的方法来进行。
而且,此时,优选将涂布层的厚度设为100~700μm的范围内的值。
(3)光固化工序
光固化工序是使各向异性光扩散膜用组合物的涂布层光固化、而将涂布层制成各向异性光扩散膜的工序。
即,如图5(b)所示,对形成于工程片2上的涂布层1,照射仅由控制了照射角度的直接光构成的活性能量射线50。
更具体来说,例如如图6(a)所示,通过在线状的紫外线灯25中设有聚光用的冷反光镜22的紫外线照射装置20(例如如果是市售品,有Eyegraphics(株)制、ECS-4011GX等)中,配置红外线截止滤光片21及遮光板23,而取出仅由控制了照射角度的直接光构成的活性能量射线50,向形成于工程片2上的涂布层1照射。
而且,对于线状的紫外线灯,以与具有涂布层1的工程片2的长度方向正交的方向为基准(0°),通常来说设置为-80~80°的范围内的值,优选设置为-50~50°的范围内的值,特别优选设置为-30~30°的范围内的值。
此时,作为照射光的照射角度,如图6(b)所示,通常来说优选将以相对于涂布层1的表面的法线的角度为0°时的照射角度θ3设为-80~80°的范围内的值。
其理由是因为,如果照射角度θ3是-80~80°的范围外的值,则涂布层1的表面中的反射等的影响就会变大,从而会有难以形成充分的百叶窗结构的情况。
另外,照射角度θ3优选具有1~80°的宽度(照射角度宽度)θ3’。
其理由是因为,如果该照射角度宽度θ3’是小于1°的值,则百叶窗结构的间隔就会过窄,从而会有难以获得各向异性光扩散膜的情况。另一方面,如果该照射角度宽度θ3’是超过80°的值,则照射光就会过于分散,从而会有难以形成百叶窗结构的情况。
所以,更优选将照射角度θ3的照射角度宽度θ3’设为2~45°的范围内的值,进一步优选设为5~20°的范围内的值。
而且,通过使用线状光源,就可以照射从线状光源的轴向看时实质上是平行光、从与线状光源的轴向垂直的方向看时是非平行的照射光。
另外,作为照射光,可以举出紫外线、电子束等,然而优选使用紫外线。
其理由是因为,在电子束的情况下,由于聚合速度非常快,因此聚合过程中(A)成分与(B)成分无法充分地进行相分离,从而会有难以形成百叶窗结构的情况。另一方面,在与可见光等比较时,紫外线一方利用其照射而固化的紫外线固化树脂、可以使用的光引发剂的变化丰富,因此可以拓宽(A)成分及(B)成分的选择的范围。
另外,作为紫外线的照射条件,优选以使照射时的峰值照度为0.1~50mW/cm2的范围内的值、并且达到将涂布层充分地固化的累计光量的方式进行。
而且,还优选以达到将涂布层充分地固化的累计光量的方式,多阶段地照射紫外线。
另外,优选使形成于工程片上的涂布层以0.1~10m/分钟的速度移动,穿过紫外线照射装置的紫外线照射部分。
其理由是因为,如果该速度是小于0.1m/分钟的值,则会有批量生产率过度降低的情况。另一方面,如果该速度是超过10m/分钟的值,则会比涂布层的固化,换言之,比百叶窗结构的形成更快地,紫外线相对于涂布层的入射角度沿着膜厚方向大幅度变化,从而会有百叶窗结构的形成不够充分的情况。
所以,更优选使形成于工程片上的涂布层以0.2~5m/分钟的范围内的速度移动,穿过紫外线照射装置的紫外线照射部分,进一步优选以0.5~3m/分钟的范围内的速度穿过。
而且,如图5(c)所示,光固化工序后的各向异性光扩散膜10通过剥离工程片2而最终变成可以使用的状态。
2.膜厚
另外,优选将各向异性光扩散膜的膜厚设为100~500μm的范围内的值。
其理由是因为,通过将各向异性光扩散膜的膜厚设为该范围内的值,即使在不将各向异性光扩散膜层叠而直接以单层的状态应用于反射型液晶显示装置等中时,也可以有效地将外来光作为光源利用,并且可以防止所显示的图像的鲜明度降低、或出现虹彩色的问题的产生。
也就是因为,如果该膜厚是小于100μm的值,则形成于膜内的膜厚方向的百叶窗结构的长度变得过短,在百叶窗结构内直行的入射光增加,从而会有难以获得足够的入射角度依赖性的情况。另一方面,如果该膜厚是超过500μm的值,则由于长时间照射照射光,因此生产性过度降低,或照射光由初期形成的百叶窗结构扩散掉,从而会有难以形成所需的百叶窗结构的情况。
所以,更优选将各向异性光扩散膜的膜厚设为130~300μm的范围内的值,进一步优选设为150~250μm的范围内的值。
3.百叶窗结构
另外,如图7(a)~(c)所示,本发明的各向异性光扩散膜10具备将来源于(A)成分的板状区域12、与来源于(B)成分的板状区域14交替地延伸的百叶窗结构,然而优选将来源于(A)成分的板状区域12及来源于(B)成分的板状区域14的各自的宽度(S1、S2)设为0.1~15μm的范围内的值。
其理由是因为,如果该宽度是小于0.1μm的值,则无论入射光的入射角度为何,都会有难以显示出光扩散性的情况。另一方面,如果该宽度是超过15μm的值则相反,无论入射光的入射角度为何,都会有难以显示出光扩散性的情况。
所以,更优选将来源于(A)成分的板状区域12及来源于(B)成分的板状区域14的各自的宽度(S1、S2)设为0.5~10μm的范围内的值,进一步优选设为1~5μm的范围内的值。
另外,优选将百叶窗结构的初期倾斜角θ4设为0~80°的范围内的值。
其理由是因为,如果该初期倾斜角θ4是超过80°的值,则会有难以显示出入射角度依赖性的情况。
所以,更优选将百叶窗结构的初期倾斜角θ4设为0~50°的范围内的值。
而且,所谓初期倾斜角θ4,如图7所示,是指入射光照射侧的膜面的法线与百叶窗所成的角度中窄的一侧的角度。
更具体来说,初期倾斜角θ4是指,在以与沿着膜面方向延伸的百叶窗结构垂直的面切割膜时测定的将相对于膜面的法线的角度设为0°时的板状区域的倾斜角(°)。
另外,如图7所示,以板状区域向右侧倾斜时的倾斜角作为基准,将板状区域向左侧倾斜时的倾斜角用负值表记。
此外,本实施方式的各向异性光扩散膜10既可以如图7(a)所示在整个膜厚方向形成百叶窗结构(膜厚方向长度L1),也可以如图7(b)所示在膜10的上端部分、下端部分的至少任意一方具有未形成百叶窗部分(膜厚方向长度L2)。
另外,百叶窗结构的膜厚方向的长度L1由各向异性光扩散膜10的膜厚而定,然而一般来说,优选为50~500μm的范围内的值。
其理由是因为,如果该长度是小于50μm的值,则在百叶窗结构内直行的入射光增加,从而会有难以获得足够的入射角度依赖性的情况。另一方面,如果该长度是超过500μm的值,则会有在穿过百叶窗结构内期间产生光的反射或吸收等损耗的情况。
所以,更优选将百叶窗结构的膜厚方向L1的长度设为130~300μm的范围内的值,进一步优选设为150~250μm的范围内的值。
另外,未形成百叶窗结构的上下端部分的宽度L2由各向异性光扩散膜10的膜厚而定,然而一般来说,优选为0~200μm的范围内的值,更优选为0~100μm的范围内的值,进一步优选为0~50μm的范围内的值。
另外,如图7(c)所示,还优选百叶窗结构是弯曲的。
其理由是因为,因百叶窗结构是弯曲的,而可以减少在百叶窗结构内直行的入射光,提高光扩散的均匀性。
而且,此种弯曲了的百叶窗结构可以通过在进行各向异性光扩散膜用组合物的光固化时,一边改变照射光的照射角度一边照射光来获得,然而也很大程度地依赖于(A)成分及(B)成分的种类。
另外,优选将百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率设为1.5~1.7的范围内的值。
其理由是因为,如果来源于(A)成分的板状区域的折射率是小于1.5的值,则与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差就会过小,从而会有无法获得所需的各向异性的情况。另一方面,如果来源于(A)成分的板状区域的折射率是超过1.7的值,则会有与(B)成分的相溶性变得过低的情况。
所以,更优选将百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率设为1.52~1.65的范围内的值,进一步优选设为1.55~1.6的范围内的值。
而且,折射率例如可以依照JISK0062来测定。
另外,优选将百叶窗结构中的来源于(B)成分的板状区域的折射率设为1.4~1.5的范围内的值。
其理由是因为,如果来源于(B)成分的板状区域的折射率是小于1.4的值,则会有降低所得的各向异性光扩散膜的刚性的情况。另一方面,如果来源于(B)成分的板状区域的折射率是超过1.5的值,则与来源于(A)成分的板状区域的折射率的差变得过小,从而会有难以获得所需的各向异性的情况。
所以,更优选将百叶窗结构中的来源于(B)成分的板状区域的折射率设为1.42~1.48的范围内的值,进一步优选设为1.44~1.46的范围内的值。
而且,折射率例如可以依照JISK0062来测定。
另外,在本实施方式的各向异性光扩散膜中,优选将百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率、与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差设为0.01以上的值。
其理由是因为,如果该折射率的差是小于0.01的值,则由于入射光在百叶窗结构内全反射的角度区域变窄,因此会有扩散光的开口角度变得过窄的情况。
所以,更优选将百叶窗结构中的来源于(A)成分的板状区域的折射率、与来源于(B)成分的板状区域的折射率的差设为0.03以上的值。
而且,虽然折射率的差越大越好,然而可以认为0.1左右是上限。
4.用途
另外,如图8所示,优选将本发明的各向异性光扩散膜用于反射型液晶显示装置100中。
其理由是因为,如果是本发明的各向异性光扩散膜,就可以按照将外来光有效地透过而导入液晶显示装置的内部,并且能够将该光作为光源利用的方式使之有效地扩散。
所以,本发明的各向异性光扩散膜优选配置于包含玻璃板(104、108)及液晶106、以及镜面反射板107等的液晶单元110的上面、或者下面,作为反射型液晶显示装置100的光扩散板103使用。
[实施例]
下面,参照实施例,对本发明进行更详细的说明。
[实施例1]
1.(B)成分的合成
在容器内,相对于作为(b)成分的重均分子量9,200的聚丙二醇(PPG)1摩尔,收容作为(a)成分的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)2摩尔、以及作为(c)成分的甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)2摩尔后,依照常法使之聚合,得到重均分子量9,900的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
而且,PPG及聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯的重均分子量是利用凝胶渗透色谱(GPC),依照下述条件测定出的聚苯乙烯换算值。
·GPC测定装置:Tosoh(株)制、HLC-8020
·GPC柱子:Tosoh(株)制(以下依通过次序记载)
TSKguardcolumnHXL-H
TSKgelGMHXL(×2)
TSKgelG2000HXL
·测定溶剂:四氢呋喃
·测定温度:40℃
2.各向异性光扩散膜用组合物的制备
然后,相对于所得的作为(B)成分的重均分子量9,900的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯100重量份,添加作为(A)成分的以下述式(3)表示的重均分子量268的邻苯基苯氧基乙基丙烯酸酯(新中村化学(株)制、NKEsterA-LEN-10)100重量份、和作为(C)成分的2-羟基-2-甲基苯丙酮10重量份后,在80℃的条件下进行加热混合,得到各向异性光扩散膜用组合物。
这里,(A)成分及(B)成分的折射率是利用阿贝折射仪(ATAGO(株)制、商品名:阿贝折射仪DR-M2、光源:Na光源、波长:约589nm),依照JISK0062测定的。
而且,下面有时将以式(3)表示的化合物称作联苯-1。
[化10]
3.各向异性光扩散膜用组合物的涂布
然后,将所得的各向异性光扩散膜用组合物使用分配器涂布于作为工程片的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(以下称作PET。)上,得到膜厚250μm的涂布层。
4.涂布层的光固化
然后,准备好如图6所示的在线状的高压水银灯中附设有聚光用的冷反光镜的紫外线照射装置(Eyegraphics(株)制、ECS-4011GX)。
然后,在红外线截止滤光片框上设置遮光板,将向涂布层的表面照射的紫外线设定为,在将从线状的紫外线灯的长度方向看时的包含涂布层及PET的层叠体的法线方向设为0°的情况下,来自灯的直接的紫外线的照射角度(图6(b)的θ3)为0~10°的范围(照射角度宽度θ3’=10°)。
此时,设定为从涂布层算起的灯的高度为290mm,峰值照度为9mW/cm2。
另外,遮光板等处的反射光在照射机内部成为杂散光,为了防止对涂布层的光固化造成影响,在传送带附近也设置遮光板,按照仅将从灯中直接发出的紫外线向涂布层照射的方式设定。
然后,在利用传送带将涂布层向图6的右方向以0.2m/分钟的速度移动的同时照射紫外线,得到膜厚250μm的各向异性光扩散膜。
而且,各向异性光扩散膜的膜厚是使用恒压厚度测电器(宝制作所(株)制、TECLOCKPG-02J)测定的。
另外,利用光学数字显微镜(Kyence(株)制)观察了该各向异性光扩散膜的截面,其结果是,照射光最先打到的膜面侧的百叶窗结构的倾斜角(初期倾斜角)为6.5°,百叶窗结构的膜厚方向的长度(图7(b)的L1)为200μm。
5.评价
(1)基于测定的入射角度依赖性的评价
使用变角测色计(Suga试验机(株)制、VC-2),从所得的各向异性光扩散膜的下方,向该膜射入光(C光源、视场角2°)。
然后,每隔5°的角度测定由各向异性光扩散膜扩散的扩散光的亮度(%)。
然后,将相邻的测定点之间的亮度的差小于10%的两端的测定点之间的角度范围设为扩散区域,将该角度区域的角度宽度设为扩散光的开口角度(°)。
另外,将入射光的入射角为0°时的扩散区域、该扩散区域的亮度的平均值、以及该平均值与扩散区域的亮度的最大值及最小值的差的绝对值分别表示于表1中。
另外,连续地改变入射光的入射角,测定各个入射角时的扩散光的开口角度,将该扩散光的开口角度为10°以上的入射角度的范围设为光扩散入射角度区域。将所得的结果表示于表1中。
而且,扩散光的开口角度的值越大,则越是意味着以此时的入射角入射的入射光由各向异性光扩散膜有效地扩散。
相反,扩散光的开口角度越小,则越是意味着以此时的入射角入射的光原样不变地透过各向异性光扩散膜,没有扩散。
另外,对于实施例1、3及4,将在横轴中采取相对于各向异性光扩散膜的入射角(°)、在纵轴中采取扩散光的开口角度(°)的特性曲线分别表示于图9中。
而且,例如在像实施例1的情况那样,在特性曲线上不存在扩散光的开口角度为10°时的测定点的情况下,则根据特性曲线(外插线)与扩散光的开口角度=10°的直线的交点处的入射角(°)的值得到光扩散入射角度区域的值。
(2)基于目视的各向异性的评价
(2)-1光扩散性
对5名小组成员从各向异性光扩散膜的正面(扩散方向)介由该膜目视其相反一侧情况时的看法,依照下述基准进行评价,作为基于目视的光扩散性的评价。将所得的结果表示于表1中。
A:5人中5人判断为具有足够的不透明性。
B:5人中3~4人判断为具有足够的不透明性。
C:5人中3~5人判断为虽然不透明性较差然而毕竟具有不透明性。
D:5人中3~4人判断为不具有不透明性。
E:5人中5人判断为不具有不透明性。
(2)-2光透过性
对5名小组成员从各向异性光扩散膜的斜向45°方向(透过方向)介由该膜目视其相反一侧情况时的看法,依照下述基准进行评价,作为基于目视的光透过性的评价。将所得的结果表示于表1中。
◎:5人中5人判断为完全透明并且没有着色。
○:5人中3~4人判断为完全透明并且没有着色。
△:5人中3~4人判断为呈现出白浊或黄色。
×:5人中5人判断为呈现出白浊或黄色。
[实施例2]
实施例2中,除了通过将(b)成分变更为重均分子量比实施例1的情况小的PPG,而将作为(B)成分的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯的重均分子量变为6,100以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例3]
实施例3中,除了通过将(b)成分变更为重均分子量比实施例1的情况大的PPG,而将作为(B)成分的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯的重均分子量变为14,500以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例4]
实施例4中,除了相对于(B)成分100重量份,将(A)成分的添加量设为60重量份,将(C)成分的添加量设为20重量份以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例5]
实施例5中,除了相对于(B)成分100重量份,将(A)成分的添加量设为150重量份以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例6]
实施例6中,除了在合成(B)成分时,作为(c)成分使用丙烯酸2-羟基乙酯(HEA),相对于(B)成分100重量份,将(C)成分的添加量设为20重量份以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例7]
实施例7中,除了将各向异性光扩散膜的膜厚设为500μm以外,与实施例6相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例8]
实施例8中,除了相对于(B)成分100重量份,将(C)成分的添加量变为4重量份,并且将各向异性光扩散膜的膜厚设为500μm以外,与实施例6相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例9]
实施例9中,除了相对于(B)成分100重量份,将(C)成分的添加量变为2重量份,并且将各向异性光扩散膜的膜厚设为500μm以外,与实施例6相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[实施例10]
实施例10中,除了作为(A)成分使用了以下述式(4)表示的重均分子量为312的邻苯基苯氧基乙氧基乙基丙烯酸酯以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
而且,下面有时将以式(4)表示的化合物称作联苯-2。
[化11]
[实施例11]
实施例11中,除了将(A)成分设为联苯1及联苯2的50∶50(重量比)的混合物以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[比较例1]
比较例1中,除了将(B)成分变为琥珀酸(2-丙烯酰氧基乙酯)(重均分子量:216)(新中村化学(株)制、NKEsterA-SA),相对于(B)成分100重量份,将(C)成分的添加量变为20重量份,并且将各向异性光扩散膜的膜厚设为500μm以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[比较例2]
比较例2中,除了在合成作为(B)成分的聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯时,作为(c)成分使用丙烯酸2-羟基乙酯(HEA),并且将聚醚氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯的重均分子量变为740,还将各向异性光扩散膜的膜厚设为500μm以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[比较例3]
比较例3中,除了将(A)成分变为以下述式(5)表示的乙氧基化双酚A型二丙烯酸酯(新中村化学(株)制、NKEsterA-BPE-4),相对于(B)成分100重量份,将(C)成分的添加量设为4重量份以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[化12]
[比较例4]
比较例4中,除了将(A)成分变为以下述式(6)表示的9,9’-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴(新中村化学(株)制、NKEsterA-BPEF),相对于(B)成分100重量份,将(C)成分的添加量设为4重量份以外,与实施例1相同地制备各向异性光扩散膜用组合物,制造、评价了各向异性光扩散膜。将所得的结果表示于表1中。
[化13]
[表1]
如上详述所示,根据本发明,通过将具有特定的结构的含有联苯环的化合物、与重均分子量为给定的范围内的值的聚合性化合物以给定的比例配合,可以获得具有良好的入射角度依赖性的各向异性光扩散膜。
更具体来说,可以获得在光的透过和扩散中具有良好的入射角度依赖性、并且光扩散入射角度区域宽的各向异性光扩散膜。
所以,本发明的各向异性光扩散膜用组合物除了可以应用于反射型液晶显示装置的光控制膜中以外,还可以应用于视场角控制膜、视场角扩大膜、以及投影用屏幕中,有望对它们的高品质化产生显著的贡献。
Claims (8)
1.一种各向异性光扩散膜用组合物,其含有作为(A)成分的以下述通式(1)表示的联苯化合物、和作为(B)成分的重均分子量为5,000~15,000的范围内的值的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,
相对于所述(B)成分100重量份,将所述(A)成分的含量设为25~400重量份的范围内的值;
通式(1)中,R1~R10各自独立,R3、R5、R6和R8中的任一个是以下述通式(2)表示的取代基,其余的是氢原子、羟基、羧基、烷基、烷氧基、卤化烷基、羟基烷基、羧基烷基及卤原子的任意一个取代基;
通式(2)中,R11是氢原子或甲基,碳数n是2~4的整数,重复数m是1~4的整数。
2.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜用组合物,其特征在于,将所述(A)成分的重均分子量设为200~2,500的范围内的值。
3.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜用组合物,其特征在于,将所述(A)成分的折射率设为1.5~1.65的范围内的值。
4.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜用组合物,其特征在于,将所述(B)成分的折射率设为1.4~1.5的范围内的值。
5.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜用组合物,其特征在于,将所述(A)成分的折射率与所述(B)成分的折射率的差设为0.01以上的值。
6.根据权利要求1所述的各向异性光扩散膜用组合物,其特征在于,作为(C)成分,含有光聚合引发剂,并且相对于所述(A)成分及(B)成分的合计量,即100重量%,将其含量设为0.2~20重量%的范围内的值。
7.一种各向异性光扩散膜,其通过对各向异性光扩散膜用组合物照射活性能量射线而成,其特征在于,
所述各向异性光扩散膜用组合物含有作为(A)成分的以下述通式(1)表示的联苯化合物、和作为(B)成分的重均分子量为5,000~15,000的范围内的值的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,
并且相对于所述(B)成分100重量份,将所述(A)成分的含量设为25~400重量份的范围内的值;
通式(1)中,R1~R10各自独立,R3、R5、R6和R8中的任一个是以下述通式(2)表示的取代基,其余的是氢原子、羟基、羧基、烷基、烷氧基、卤化烷基、羟基烷基、羧基烷基及卤原子的任意一个取代基;
通式(2)中,R11是氢原子或甲基,碳数n是2~4的整数,重复数m是1~4的整数。
8.根据权利要求7所述的各向异性光扩散膜,其特征在于,将膜厚设为100~500μm的范围内的值。
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