JP5914751B2 - 光拡散フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、光拡散フィルム用組成物および光拡散フィルムに関する。
特に、光の透過と拡散において良好な入射角度依存性を有するとともに、紫外線に長時間曝された場合であっても黄変が生じにくく、耐候性に優れた光拡散フィルムが得られる光拡散フィルム用組成物およびそれを光硬化してなる光拡散フィルムに関する。
従来、例えば、液晶表示装置等が属する光学技術分野において、特定の方向からの入射光については特定の方向へ拡散させ、それ以外の方向からの入射光についてはそのまま直進透過させることができる光拡散フィルムの使用が提案されている。
このような光拡散フィルムとしては、様々な態様が知られているが、特に、フィルム内において、屈折率が異なる複数の板状領域をフィルム面に沿った任意の一方向に沿って交互に配置してなるルーバー構造を有する光拡散フィルムが広く使用されている。
また、別のタイプの光拡散フィルムとしては、フィルム内において、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させてなるカラム構造を有する光拡散フィルムが広く使用されている。
ところで、このようなルーバー構造やカラム構造を有する光拡散フィルムは、屈折率が異なる2種以上の重合性化合物を含む光拡散フィルム用組成物を膜状に塗布してなる塗布層に対して、所定の方法にて活性エネルギー線を照射することにより得られることが知られている。
すなわち、塗布層に対して進行方向を制御した所定の活性エネルギー線を照射することで、塗布層における2種以上の重合性化合物を相分離させながら硬化することにより所定の内部構造を有する光拡散フィルムを得ることができる。
したがって、より明確な内部構造を有し、光の透過と拡散において良好な入射角度依存性を有する高品質な光拡散フィルムを得るために、2種以上の重合性化合物をより効率的に相分離させることができ、かつ、より安定的に光硬化させることができる光拡散フィルム用組成物が提案されている(例えば、特許文献1〜2)。
すなわち、特許文献1には、(A)成分としての下記一般式(10)で表わされるビフェニル化合物と、(B)成分としての重量平均分子量が3,000〜20,000の範囲内の値である重合性化合物と、を含む異方性光拡散フィルム用組成物であって、(A)成分の含有量を、(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とすることを特徴とする異方性光拡散フィルム用組成物が開示されている。
(一般式(10)中、Ra1〜Ra10は、それぞれ独立しており、Ra1〜Ra10の少なくとも1つは、下記一般式(11)で表わされる置換基であり、残りは、水素原子、水酸基、カルボキシル基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基およびハロゲン原子のいずれかの置換基である。)
(一般式(11)中、Ra11は、水素原子またはメチル基であり、炭素数pは1〜4の整数であり、繰り返し数qは1〜10の整数である。)
また、特許文献2には、(A)成分としての複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルと、(B)成分としての重量平均分子量が3,000〜20,000の範囲内の値であるウレタン(メタ)アクリレートと、を含む異方性光拡散フィルム用組成物であって、(B)成分としてのウレタン(メタ)アクリレートが、構成成分として下記(a)〜(c)成分に由来し、かつ、モル比にて(a)成分:(b)成分:(c)成分=1〜5:1:1〜5の割合で構成された化合物であるとともに、(A)成分の含有量を、(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とすることを特徴とする異方性光拡散フィルム用組成物が開示されている。
(a)脂肪族環を介してイソシアナート基を2つ含有する化合物
(b)ポリアルキレングリコール
(c)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート
特開2012−141591号公報(特許請求の範囲) 特開2012−141592号公報(特許請求の範囲)
しかしながら、特許文献1〜2に記載の異方性光拡散フィルム用組成物を光硬化させてなる光拡散フィルムは、紫外線に長時間曝された場合に黄変が生じ易く、耐候性に問題が見られた。
この点、光拡散フィルムは、反射型液晶表示装置やプロジェクションスクリーン等、屋外で使用される場合がある物品への適用が検討されていることから、かかる耐候性の問題は深刻であり、解決する必要がある。
そこで、かかる耐候性の問題を解決するために、光拡散フィルム用組成物中に、予め紫外線吸収剤を添加するという方法が考えられるが、その場合、光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射する際に、当該紫外線吸収剤が紫外線を吸収してしまう。
その結果、フィルム内に明確な内部構造を形成することが困難になるばかりか、フィルムを硬化させることすら困難になるという問題が見られた。
そこで、本発明者らは、以上のような事情に鑑み、鋭意努力したところ、特定の構造を有する(メタ)アクリル酸エステルと、ウレタン(メタ)アクリレートと、光重合開始剤と、ヒンダードアミン系光安定化剤とを所定の割合で配合した後、光硬化することにより、良好な入射角度依存性を有するとともに、耐候性に優れた光拡散フィルムが得られることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、光の透過と拡散において良好な入射角度依存性を有するとともに、紫外線に長時間曝された場合であっても黄変が生じにくく、耐候性に優れた光拡散フィルムが得られる光拡散フィルム用組成物およびそれを光硬化してなる光拡散フィルムを提供することにある。
なお、「良好な入射角度依存性」とは、入射光がフィルムによって拡散される光拡散入射角度領域と、入射光が拡散されずにそのままフィルムを透過する非光拡散入射角度領域との区別が、明確に制御されていることを意味する。
本発明によれば、光拡散フィルム用組成物の硬化物である光拡散フィルムであって、光拡散フィルムの内部に、屈折率が異なる複数の板状領域をフィルム面に沿って交互に平行配置してなるルーバー構造または屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させてなるカラム構造を有し、光拡散フィルム用組成物が、(A)成分としての複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルと、(B)成分としてのウレタン(メタ)アクリレートと、(C)成分としての光重合開始剤と、(D)成分としての、後述する一般式(1)で表されるヒンダードアミン系光安定化剤と、を含み、(A)成分の含有量を、(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とするとともに、(C)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.2〜20重量部の範囲内の値とし、(D)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.1〜10重量部の範囲内の値とし、かつ、膜厚が170μm以上である光拡散フィルムとした時に、カーボンアークランプを備えたフェードメーターにより、中心波長388nmの光を50mW/cm 2 の照度にて100時間の条件で照射する促進耐候性試験の前後におけるb*値の差であるΔb*値が9未満の値となることを特徴とする光拡散フィルムが提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、本発明の光拡散フィルムであれば、その原料としての光拡散フィルム用組成物において、(A)成分として特定の構造を有する(メタ)アクリル酸エステルを含むとともに、(B)成分としてウレタン(メタ)アクリレートを含むことから、それぞれの成分の重合速度(例えば、光ラジカル重合速度)に所定の差を生じさせ、両成分同士が均一に共重合することを抑制することができる。
これは、(A)成分と、(B)成分との相溶性を所定の範囲にまで低下させて、両成分同士の共重合性を低下させることができるためと推定される。
したがって、活性エネルギー線を照射した際に、(A)成分および(B)成分を効率的に相分離させながら光硬化させて、フィルム内にルーバー構造やカラム構造等の所定の内部構造を明確に形成することができる。
他方、本発明の光拡散フィルムであれば、(D)成分としてヒンダードアミン系光安定化剤を含むことから、光硬化させる際に、所定の内部構造の形成を阻害することなく、得られる光拡散フィルムに対して優れた耐候性を付与することができる。
よって、本発明であれば、光の透過と拡散において良好な入射角度依存性を有するとともに、紫外線に長時間曝された場合であっても黄変が生じにくく、耐候性に優れた光拡散フィルムを得ることができる。
なお、b*値は、CIE1976(L*a*b*)色空間を構成する三軸のうちの一つのパラメータであって、CIEXYZの三刺激値xyzから算出されるが、直接的には、JIS B 7751に準拠した照射条件で、上述したフェードメーターを用いて測定することができる。
なお、本発明の光拡散フィルムを構成するにあたり、配合する(D)成分は、下記一般式(1)で表わされるヒンダードアミン系光安定化剤である。
(一般式(1)中、R1は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数1〜10のアルコキシ基であり、R2は水素原子、炭素数1〜10のk価の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜20のk価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20のk価の芳香族炭化水素基、炭素数7〜30のk価のアリール基、炭素数3〜20のk価の複素環式芳香族炭化水素基またはピペリジン骨格とは反対側の末端に炭素数1〜10のアルコールとのエステル部分を有する炭素鎖部分の炭素数が1〜20の1価の脂肪酸であり、kは1〜3の整数である。)
このように構成することにより、より耐候性に優れた光拡散フィルムを得ることができる。
また、本発明の光拡散フィルムを構成するにあたり、(C)成分が、α−ヒドロキシアセトフェノン型光重合開始剤であることが好ましい。
このように構成することにより、光の透過と拡散において、より良好な入射角度依存性を有する光拡散フィルムを得ることができる。
また、本発明の光拡散フィルムを構成するにあたり、(A)成分が、下記一般式(2)で表わされるビフェニル化合物であることが好ましい。
(一般式(2)中、R3〜R12は、それぞれ独立しており、R3〜R12の少なくとも1つは、下記一般式(3)で表わされる置換基であり、残りは、水素原子、水酸基、カルボキシル基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基およびハロゲン原子のいずれかの置換基である。)
(一般式(3)中、R13は、水素原子またはメチル基であり、炭素数nは1〜4の整数であり、繰り返し数mは1〜10の整数である。)
このように構成することにより、優れた耐候性を維持しつつ、光の透過と拡散において、さらに良好な入射角度依存性を有する光拡散フィルムを得ることができる。
また、本発明の光拡散フィルムを構成するにあたり、一般式(2)において、R4〜R11のいずれか一つが、一般式(3)で表わされる置換基であることが好ましい。
このように構成することにより、優れた耐候性を維持しつつ、光の透過と拡散において、一段と良好な入射角度依存性を有する光拡散フィルムを得ることができる。
また、本発明の光拡散フィルムを構成するにあたり、(B)成分が、重量平均分子量が3,000〜20,000の範囲内の値であるとともに、構成成分が下記(B1)〜(B3)成分に由来し、かつ、モル比にて(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1〜5:1:1〜5の割合で構成されたウレタン(メタ)アクリレートであることが好ましい。
(B1)脂肪族環を介してイソシアナート基を2つ含有する化合物
(B2)ポリアルキレングリコール
(B3)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート
このように構成することにより、優れた耐候性を維持しつつ、光の透過と拡散において、より一段と良好な入射角度依存性を有する光拡散フィルムを得ることができる。
また、本発明の光拡散フィルムを構成するにあたり、膜厚が60〜700μmの範囲内の値であることが好ましい。
このように構成することにより、優れた耐候性を維持しつつ、光の透過と拡散において、より良好な入射角度依存性を有する光拡散フィルムを得ることができる。
図1(a)〜(b)は、フィルム内にルーバー構造を有する光拡散フィルムの概略を説明するために供する図である。 図2(a)〜(b)は、フィルム内にルーバー構造を有する光拡散フィルムにおける入射角度依存性および異方性光拡散を説明するために供する図である。 図3(a)〜(b)は、フィルム内にカラム構造を有する光拡散フィルムの概略を説明するために供する図である。 図4(a)〜(b)は、フィルム内にカラム構造を有する光拡散フィルムにおける入射角度依存性および等方性光拡散を説明するために供する図である。 図5は、ヒンダードアミン系光安定化剤の添加量と、光拡散フィルムの耐候性と、の関係を説明するために供する図である。 図6(a)〜(b)は、ルーバー構造を説明するために供する図である。 図7(a)〜(b)は、カラム構造を説明するために供する図である。 図8(a)〜(c)は、光拡散フィルムの製造方法における各工程を説明するために供する図である。 図9(a)〜(b)は、活性エネルギー線照射工程を説明するために供する図である。 図10(a)〜(d)は、活性エネルギー線照射工程を説明するために供する別の図である。 図11は、光拡散フィルムの断面を示すために供する図である。 図12(a)〜(f)は、参考例1〜4および比較例1の光拡散フィルムの耐候性を示すために供する写真である。 図13(a)〜(c)は、光拡散フィルム用組成物を構成する成分ごとの耐候性を示すために供する図である。 図14(a)〜(c)は、光拡散フィルム用組成物を構成する成分ごとの耐候性を示すために供する別の図である。 図15は、参考例4および比較例1の光拡散フィルムの耐候性を比較するために供する写真である。 図16は、参考例4の光拡散フィルムにおける初期および促進耐候性試験後の耐候性を比較するために供する写真である。 図17(a)〜(f)は、実施例5〜9および比較例1の光拡散フィルムの耐候性を示すために供する写真である。 図18は、実施例9および比較例1の光拡散フィルムの耐候性を比較するために供する写真である。 図19は、実施例9の光拡散フィルムにおける初期および促進耐候性試験後の耐候性を比較するために供する写真である。 図20(a)〜(b)は、実施例9の光拡散フィルムにおける初期および促進耐候性試験後の光拡散特性を比較するために供する写真である。 図21(a)〜(b)は、実施例9および比較例1の光拡散フィルムの光拡散特性を比較するために供する図である。 図22は、比較例1の光拡散フィルムにおける初期および促進耐候性試験後の耐候性を比較するために供する写真である。 図23は、比較例2の光拡散フィルムの表面を観察した写真である。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態は、(A)成分としての複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルと、(B)成分としてのウレタン(メタ)アクリレートと、(C)成分としての光重合開始剤と、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤と、を含む光拡散フィルム用組成物であって、(A)成分の含有量を、(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とするとともに、(C)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.2〜20重量部の範囲内の値とし、かつ、(D)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.1〜10重量部の範囲内の値とすることを特徴とする光拡散フィルム用組成物である。
以下、本発明の第1の実施形態を、図面を適宜参照して、具体的に説明するが、かかる説明の理解を容易にするため、まず、光拡散フィルムにおける光拡散の基本原理について説明する。
1.光拡散フィルムにおける光拡散の基本原理
(1)異方性光拡散
最初に、図1〜2を用いて異方性光拡散特性を有する光拡散フィルムについて説明する。
まず、図1(a)には、異方性光拡散フィルム10の上面図(平面図)が示してあり、図1(b)には、図1(a)に示す異方性光拡散フィルム10を、点線A−Aに沿って垂直方向に切断して、切断面を矢印に沿った方向から眺めた場合の異方性光拡散フィルム10の断面図が示してある。
また、図2(a)には、フィルム内にルーバー構造を有する異方性光拡散フィルム10の全体図を示し、図2(b)には、図2(a)の異方性光拡散フィルム10をX方向から見た場合の断面図を示す。
かかる図1(a)の平面図に示すように、異方性光拡散フィルム10は、フィルム面に沿った任意の一方向に、相対的に屈折率が高い板状領域12と、相対的に屈折率が低い板状領域14と、が交互に平行配置されたルーバー構造13を備えている。
また、図1(b)の断面図に示すように、相対的に屈折率が高い板状領域12と、相対的に屈折率が低い板状領域14は、それぞれ所定の厚さを有しており、異方性光拡散フィルム10に対する法線方向(膜厚方向)においても、交互に平行配置された状態を保持している。
これにより、図2(a)に示すように、入射光の入射角が光拡散入射角度領域内である場合には、異方性光拡散フィルム10によって拡散されると推定される。
すなわち、図1(b)に示すように、異方性光拡散フィルム10に対する入射光の入射角が、ルーバー構造13の境界面13´に対し、平行から所定の角度範囲の値、つまり、光拡散入射角度領域内の値である場合には、入射光(52、54)は、ルーバー構造内の相対的に屈折率が高い板状領域12の内部を、方向を変化させながら膜厚方向に沿って通り抜けることにより、出光面側での光の進行方向が一様でなくなるものと推定される。
その結果、入射光が光拡散入射角度領域内である場合には、入射光が異方性光拡散フィルム10によって拡散され、拡散光(52´、54´)になると推定される。
一方、異方性光拡散フィルム10に対する入射光の入射角が、光拡散入射角度領域から外れる場合には、図1(b)に示すように、入射光56は、異方性光拡散フィルムによって拡散されることなく、そのまま異方性光拡散フィルム10を透過し、透過光56´になるものと推定される。
なお、本発明において、「光拡散入射角度領域」とは、光拡散フィルムに対し、点光源からの入射光の角度を変化させた場合に、拡散光を出光するのに対応する入射光の角度範囲を意味する。
また、かかる「光拡散入射角度領域」は、図2(a)および図4(a)に示すように、光拡散フィルムにおけるルーバー構造等の屈折率差や傾斜角等によって、その光拡散フィルムごとに決定される角度領域である。
以上の基本原理により、ルーバー構造13を備えた異方性光拡散フィルム10は、例えば、図2(a)に示すように、光の透過と拡散において入射角度依存性を発揮することが可能となる。
また、図2(a)に示すように、ルーバー構造13を有する異方性光拡散フィルム10は、その光拡散特性として、通常、「異方性」を有することになる。
ここで、本発明において「異方性」とは、図2(a)に示すように、入射光がフィルムによって拡散された場合に、拡散された出射光におけるフィルムと平行な面内での、その光の拡散具合(拡散光の広がりの形状)が、同面内での方向によって異なる性質を意味する。
より具体的には、図2(a)に示すように、入射光に含まれる成分のうち、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造の向きに垂直な成分については、選択的に光の拡散が生じる一方、入射光に含まれるルーバー構造の向きに平行な成分については、光の拡散が生じにくいため、異方性光拡散が実現するものと推定される。
したがって、異方性を有する光拡散フィルムにおける拡散光の広がりの形状は、図2(a)に示すように、棒状となる。
また、上述したように、異方性光拡散フィルムにおいては、光拡散に寄与する入射光の成分は、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造の向きに垂直な成分であることから、図2(b)に示すように、入射光の「入射角θ1」と言った場合、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造の向きに垂直な成分の入射角を意味するものとする。また、このとき、入射角θ1は、光拡散フィルムの入射側表面の法線に対する角度を0°とした場合の角度(°)を意味するものとする。
また、本発明において、「光拡散角度領域」とは、光拡散フィルムに対して、入射光が最も拡散される角度に点光源を固定し、この状態で得られる拡散光の角度範囲を意味するものとする。
さらに、異方性光拡散フィルムにおいて、「拡散光の開き角」とは、上述した「光拡散角度領域」の幅であり、図2(b)に示すように、フィルム面に沿った任意の一方向に沿って延びるルーバー構造の向きに平行な方向から、フィルムの断面を眺めた場合における拡散光の開き角θ2を意味するものとする。
また、図2(a)に示すように、異方性光拡散フィルムは、入射光の入射角が光拡散入射角度領域に含まれる場合には、その入射角が異なる場合であっても、出光面側においてほぼ同様の光拡散をさせることができる。
したがって、異方性光拡散フィルムは、光を所定箇所に集中させる集光作用を有すると言うことができる。
なお、ルーバー構造内の相対的に屈折率が高い領域12の内部における入射光の方向変化は、図1(b)に示すような全反射により直線状にジグザグに方向変化するステップインデックス型となる場合のほか、曲線状に方向変化するグラディエントインデックス型となる場合も考えられる。
また、図1(a)および(b)では、相対的に屈折率が高い板状領域12と、相対的に屈折率が低い板状領域14と、の界面を簡単のために直線で表わしたが、実際には、界面は僅かに蛇行しており、それぞれの板状領域は分岐や消滅を伴った複雑な屈折率分布構造を形成している。
その結果、一様でない光学特性の分布が光拡散特性を高めているものと推定される。
(2)等方性光拡散
次に、図3〜4を用いて等方性光拡散特性を有する光拡散フィルムについて説明する。
まず、図3(a)には、等方性光拡散フィルム20の上面図(平面図)が示してあり、図3(b)には、図3(a)に示す等方性光拡散フィルム20を、点線A−Aに沿って垂直方向に切断して、切断面を矢印に沿った方向から眺めた場合の等方性光拡散フィルム20の断面図が示してある。
また、図4(a)には、フィルム内にカラム構造を有する等方性光拡散フィルム20の全体図を示し、図4(b)には、図4(a)の等方性光拡散フィルム20をX方向から見た場合の断面図を示す。
かかる図3(a)の平面図に示すように、等方性光拡散フィルム20は、相対的に屈折率が高い柱状物22と、相対的に屈折率が低い領域24とからなるカラム構造23を有している。
また、図3(b)の断面図に示すように、相対的に屈折率が高い柱状物22と、相対的に屈折率が低い領域24は、等方性光拡散フィルム20に対する法線方向(膜厚方向)において、それぞれ所定の幅を有して交互に配置された状態を保持している。
これにより、図4(a)に示すように、入射光の入射角が光拡散入射角度領域内である場合には、等方性光拡散フィルム20によって拡散されると推定される。
すなわち、図3(b)に示すように、等方性光拡散フィルム20に対する入射光の入射角が、カラム構造23の境界面23´に対し、所定の角度範囲の値、つまり、光拡散入射角度領域内の値である場合には、入射光(62、64)は、カラム構造内の相対的に屈折率が高い柱状物22の内部を、方向を変化させながら膜厚方向に沿って通り抜けることにより、出光面側での光の進行方向が一様でなくなるものと推定される。
その結果、入射光が光拡散入射角度領域内である場合には、入射光が等方性光拡散フィルム20によって拡散され、拡散光(62´、64´)になると推定される。
一方、等方性光拡散フィルム20に対する入射光の入射角が、光拡散入射角度領域から外れる場合には、図3(b)に示すように、入射光66は、等方性光拡散フィルムによって拡散されることなく、そのまま等方性光拡散フィルム20を透過し、透過光66´になるものと推定される。
したがって、上述した異方性光拡散フィルムと同様の基本原理により、カラム構造23を備えた等方性光拡散フィルム20は、例えば、図4(a)に示すように、光の透過と拡散において入射角度依存性を発揮することが可能となる。
但し、図4(a)に示すように、カラム構造23を有する等方性光拡散フィルムは、その光拡散特性として、通常、「等方性」を有することになる。
これは、カラム構造23が、ルーバー構造13のようなフィルム面に沿った任意の一方向に沿って連続的に形成される構造でないことによると推定される。
ここで、本発明において「等方性」とは、図4(a)に示すように、入射光がフィルムによって拡散された場合に、拡散された出射光におけるフィルムと平行な面内での、その光の拡散具合(拡散光の広がりの形状)が、同面内での方向によって変化しない性質を意味する。
より具体的には、図4(a)に示すように、拡散された出射光の拡散具合は、フィルムと平行な面内において円状となる。
また、等方性光拡散フィルムにおいては、異方性光拡散フィルムとは異なり、光拡散に寄与する入射光の成分は、特に限定されない。
したがって、等方性光拡散フィルムにおいて入射光の「入射角θ1」と言った場合、単に、等方性光拡散フィルムの入射側表面の法線に対する角度を0°とした場合の角度(°)を意味するものとする。
その他の内容については、上述した異方性光拡散フィルムの内容と重複するため、省略する。
2.(A)成分
(1)種類
本発明の光拡散フィルム用組成物は、(A)成分として、複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルを含むことを特徴とする。
この理由は、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、(A)成分の重合速度を、(B)成分の重合速度よりも速くして、これらの成分間における重合速度に所定の差を生じさせ、両成分の共重合性を効果的に低下させることができるものと推定されるためである。
その結果、光硬化させた際に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域と、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域とからなるルーバー構造やカラム構造といった所定の内部構造を効率よく形成することができる。
また、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、単量体の段階では(B)成分と十分な相溶性を有しつつも、重合の過程において複数繋がった段階では(B)成分との相溶性を所定の範囲にまで低下させて、所定の内部構造をさらに効率よく形成することができるものと推定される。
さらに、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、所定の内部構造における(A)成分に由来した領域の屈折率を高くして、(B)成分に由来した領域の屈折率との差を、所定以上の値に調節することができる。
したがって、(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、後述する(B)成分の特性と相まって、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域と、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域とからなるルーバー構造やカラム構造といった所定の内部構造を効率的に得ることができる。
なお、「複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステル」とは、(メタ)アクリル酸エステルのエステル残基部分に複数の芳香環を有する化合物を意味する。
また、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の両方を意味する。
また、このような(A)成分としての複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ナフチル、(メタ)アクリル酸アントラシル、(メタ)アクリル酸ベンジルフェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニルオキシアルキル、(メタ)アクリル酸ナフチルオキシアルキル、(メタ)アクリル酸アントラシルオキシアルキル、(メタ)アクリル酸ベンジルフェニルオキシアルキル等、若しくは、芳香環上の水素原子の一部がハロゲン、アルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルキル等によって置換されたもの等を挙げることができる。
また、(A)成分としての複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルとして、ビフェニル環を含有する化合物を含むことが好ましく、特に、下記一般式(2)で表わされるビフェニル化合物を含むことが好ましい。
(一般式(2)中、R3〜R12は、それぞれ独立しており、R3〜R12の少なくとも1つは、下記一般式(3)で表わされる置換基であり、残りは、水素原子、水酸基、カルボキシル基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基およびハロゲン原子のいずれかの置換基である。)
(一般式(3)中、R13は、水素原子またはメチル基であり、炭素数nは1〜4の整数であり、繰り返し数mは1〜10の整数である。)
この理由は、(A)成分として、特定の構造を有するビフェニル化合物を含むことにより、(A)成分および(B)成分の重合速度に所定の差を生じさせ、(A)成分と、(B)成分との相溶性を所定の範囲にまで低下させて、両成分同士の共重合性をさらに低下させることができると推定されるためである。
また、所定の内部構造における(A)成分に由来した領域の屈折率を高くして、(B)成分に由来した領域の屈折率との差を、所定以上の値に、より容易に調節することができる。
また、一般式(2)におけるR3〜R12が、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、およびカルボキシアルキル基のいずれかを含む場合には、そのアルキル部分の炭素数を1〜4の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる炭素数が4を超えた値となると、(A)成分の重合速度が低下したり、(A)成分に由来した領域の屈折率が低くなり過ぎたりして、所定の内部構造を効率的に形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、一般式(2)におけるR3〜R12が、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、およびカルボキシアルキル基のいずれかを含む場合には、それらのアルキル部分の炭素数を1〜3の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、一般式(2)におけるR3〜R12が、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン原子以外の置換基、すなわち、ハロゲンを含まない置換基であることが好ましい。
この理由は、光拡散フィルムを焼却等する際に、ダイオキシンが発生することを防止して、環境保護の観点から好ましいためである。
なお、従来の光拡散フィルムにおいては、所定の内部構造を得るにあたり、モノマー成分を高屈折率化する目的で、モノマー成分においてハロゲン置換が行われることが一般的であった。
この点、一般式(2)で表わされるビフェニル化合物であれば、ハロゲン置換を行わない場合であっても、高い屈折率とすることができる。
したがって、本発明における光拡散フィルム用組成物を光硬化してなる光拡散フィルムであれば、ハロゲンを含まない場合であっても、良好な入射角度依存性を発揮することができる。
また、一般式(2)におけるR4〜R11のいずれか一つが、一般式(3)で表わされる置換基であることが好ましい。
この理由は、一般式(3)で表わされる置換基の位置を、R3およびR12以外の位置とすることにより、光硬化させる前の段階において、(A)成分同士が配向し、結晶化することを効果的に防止することができるためである。
さらに、光硬化させる前のモノマー段階で液状であり、希釈溶媒等を使用しなくとも、見掛け上(B)成分と均一に混合することができる。
これにより、光硬化の段階において、(A)成分および(B)成分の微細なレベルでの凝集・相分離を可能とし、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
さらに、同様の観点から、一般式(2)におけるR5、R7、R8およびR10のいずれか一つが、一般式(3)で表わされる置換基であることが特に好ましい。
また、一般式(3)で表わされる置換基における繰り返し数mを、通常1〜10の整数とすることが好ましい。
この理由は、繰り返し数mが10を超えた値となると、重合部位と、ビフェニル環とをつなぐオキシアルキレン鎖が長くなりすぎて、重合部位における(A)成分同士の重合を阻害する場合があるためである。
したがって、一般式(3)で表わされる置換基における繰り返し数mを、1〜4の整数とすることがより好ましく、1〜2の整数とすることが特に好ましい。
なお、同様の観点から、一般式(3)で表わされる置換基における炭素数nを、通常1〜4の整数とすることが好ましい。
また、重合部位である重合性炭素−炭素二重結合の位置が、ビフェニル環に対して近すぎて、ビフェニル環が立体障害となり、(A)成分の重合速度が低下する場合をも考慮すると、一般式(3)で表わされる置換基における炭素数nを、2〜4の整数とすることがより好ましく、2〜3の整数とすることが特に好ましい。
また、一般式(2)で表わされるビフェニル化合物の具体例としては、下記式(4)〜(5)で表わされる化合物を好ましく挙げることができる。
(2)分子量
また、(A)成分の分子量を、200〜2,500の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(A)成分の分子量を所定の範囲とすることにより、(A)成分の重合速度をさらに速くして、(A)成分および(B)成分の共重合性をより効果的に低下させることができるものと推定されるためである。
その結果、光硬化させた際に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域と、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域とからなるルーバー構造やカラム構造といった所定の内部構造を、より効率的に形成することができる。
すなわち、(A)成分の分子量が200未満の値となると、立体障害により重合速度が低下して、(B)成分の重合速度に近くなり、(B)成分との共重合が生じ易くなるものと推定され、その結果、所定の内部構造を効率よく形成することが困難になる場合があるためである。一方、(A)成分の分子量が2,500を超えた値となると、(B)成分との分子量の差が小さくなるのにともなって、(A)成分の重合速度が低下して(B)成分の重合速度に近くなり、(B)成分との共重合が生じ易くなるものと推定され、その結果、所定の内部構造を効率よく形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、(A)成分の分子量を、240〜1,500の範囲内の値とすることがより好ましく、260〜1,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、(A)成分の分子量は、分子の組成と、構成原子の原子量から得られる計算値から求めることができ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量として測定することもできる。
(3)単独使用
また、本発明における光拡散フィルム用組成物は、所定の内部構造における屈折率が相対的に高い領域を形成するモノマー成分として、(A)成分を含むことを特徴とするが、(A)成分は一成分で含まれることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、(A)成分に由来した領域における屈折率のばらつきを効果的に抑制して、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
すなわち、(A)成分における(B)成分に対する相溶性が低い場合、例えば、(A)成分がハロゲン系化合物等の場合、(A)成分を(B)成分に相溶させるための第3成分として、他の(A)成分(例えば、非ハロゲン系化合物等)を併用する場合がある。
しかしながら、この場合、かかる第3成分の影響により、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域における屈折率がばらついたり、低下し易くなったりすることがある。
その結果、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域との屈折率差が不均一になったり、過度に低下し易くなったりする場合がある。
したがって、(B)成分との相溶性を有する高屈折率なモノマー成分を選択し、それを単独の(A)成分として用いることが好ましい。
なお、例えば、(A)成分としての式(4)で表わされるビフェニル化合物であれば、低粘度であることから、(B)成分との相溶性を有するため、単独の(A)成分として使用することができる。
(4)屈折率
また、(A)成分の屈折率を1.5〜1.65の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(A)成分の屈折率をかかる範囲内の値とすることにより、(A)成分に由来した領域の屈折率と、(B)成分に由来した領域の屈折率との差を、より容易に調節して、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
すなわち、(A)成分の屈折率が1.5未満の値となると、(B)成分の屈折率との差が小さくなり過ぎて、有効な光拡散角度領域を得ることが困難になる場合があるためである。一方、(A)成分の屈折率が1.65を超えた値となると、(B)成分の屈折率との差は大きくなるものの、(B)成分との見かけ上の相溶状態さえも形成困難になる場合があるためである。
したがって、(A)成分の屈折率を、1.52〜1.62の範囲内の値とすることがより好ましく、1.56〜1.6の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、上述した(A)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(A)成分の屈折率を意味する。
また、屈折率は、例えば、JIS K0062に準じて測定することができる。
(5)含有量
また、光拡散フィルム用組成物における(A)成分の含有量を、後述する(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、(A)成分の含有量が25重量部未満の値となると、(B)成分に対する(A)成分の存在割合が少なくなって、(A)成分に由来した領域が過度に小さくなり、良好な入射角度依存性を有する所定の内部構造を形成することが困難になる場合があるためである。一方、(A)成分の含有量が400重量部を超えた値となると、(B)成分に対する(A)成分の存在割合が多くなって、(A)成分に由来した領域が過度に大きくなり、逆に、良好な入射角度依存性を有する所定の内部構造を形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、(A)成分の含有量を、(B)成分100重量部に対して40〜300重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、50〜200重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
3.(B)成分
(1)種類
本発明の光拡散フィルム用組成物は、(B)成分として、ウレタン(メタ)アクリレートを含むことを特徴とする。
この理由は、ウレタン(メタ)アクリレートであれば、(A)成分に由来した領域の屈折率と、(B)成分に由来した領域の屈折率との差を、より容易に調節できるばかりか、(B)成分に由来した領域の屈折率のばらつきを有効に抑制し、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよびメタクリレートの両方を意味する。
まず、ウレタン(メタ)アクリレートは、(B1)イソシアナート基を少なくとも2つ含有する化合物、(B2)ポリオール化合物、好ましくはジオール化合物、特に好ましくはポリアルキレングリコール、および(B3)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートから形成される。
なお、(B)成分には、ウレタン結合の繰り返し単位を有するオリゴマーも含むものとする。
このうち、(B1)成分であるイソシアナート基を少なくとも2つ含有する化合物としては、例えば、2,4−トリレンジイソシアナート、2,6−トリレンジイソシアナート、1,3−キシリレンジイソシアナート、1,4−キシリレンジイソシアナート等の芳香族ポリイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート等の脂肪族ポリイソシアナート、イソホロンジイソシアナート(IPDI)、水素添加ジフェニルメタンジイソシアナート等の脂環式ポリイソシアナート、およびこれらのビウレット体、イソシアヌレート体、さらにはエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ヒマシ油等の低分子活性水素含有化合物との反応物であるアダクト体(例えば、キシリレンジイソシアナート系3官能アダクト体)等を挙げることができる。
また、上述した中でも、脂環式ポリイソシアナートであることが、特に好ましい。
この理由は、脂環式ポリイソシアナートであれば、脂肪族ポリイソシアナートと比較して、立体配座等の関係で各イソシアナート基の反応速度に差を設けやすいためである。
これにより、(B1)成分が(B2)成分とのみ反応したり、(B1)成分が(B3)成分とのみ反応したりすることを抑制して、(B1)成分を、(B2)成分および(B3)成分と確実に反応させることができ、余分な副生成物の発生を防止することができる。
その結果、所定の内部構造における(B)成分に由来した領域、すなわち、低屈折率領域の屈折率のばらつきを効果的に抑制することができる。
また、脂環式ポリイソシアナートであれば、芳香族ポリイソシアナートと比較して、得られる(B)成分と、(A)成分との相溶性を所定の範囲に低下させて、所定の内部構造をより効率よく形成することができる。
さらに、脂環式ポリイソシアナートであれば、芳香族ポリイソシアナートと比較して、得られる(B)成分の屈折率を小さくすることができることから、(A)成分の屈折率との差を大きくし、光拡散性をより確実に発現するとともに、光拡散角度領域内における拡散光の均一性の高い所定の内部構造をさらに効率よく形成することができる。
また、このような脂環式ポリイソシアナートの中でも、脂肪族環を介してイソシアナート基を2つ含有する化合物が好ましい。
この理由は、このような脂環式ジイソシアナートであれば、(B2)成分および(B3)成分と定量的に反応し、単一の(B)成分を得ることができるためである。
このような脂環式ジイソシアナートとしては、イソホロンジイソシアナート(IPDI)を特に好ましく挙げることができる。
この理由は、2つのイソシアナート基の反応性に有効な差異を設けることができるためである。
また、ウレタン(メタ)アクリレートを形成する成分のうち、(B2)成分であるポリアルキレングリコールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリへキシレングリコール等が挙げられ、中でも、ポリプロピレングリコールであることが、特に好ましい。
この理由は、ポリプロピレングリコールであれば、(B)成分を硬化させた際に、当該硬化物における良好なソフトセグメントとなり、光拡散フィルムのハンドリング性や実装性を、効果的に向上させることができるためである。
なお、(B)成分の重量平均分子量は、主に、(B2)成分の重量平均分子量により調節することができる。ここで、(B2)成分の重量平均分子量は、通常、2,300〜19,500であり、好ましくは4,300〜14,300であり、特に好ましくは6,300〜12,300である。
また、ウレタン(メタ)アクリレートを形成する成分のうち、(B3)成分であるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、得られるウレタン(メタ)アクリレートの重合速度を低下させ、所定の内部構造をより効率的に形成する観点から、特に、ヒドロキシアルキルメタクリレートであることがより好ましく、2−ヒドロキシエチルメタクリレートであることがさらに好ましい。
また、(B1)〜(B3)成分によるウレタン(メタ)アクリレートの合成は、常法に従って実施することができる。
このとき(B1)〜(B3)成分の配合割合を、モル比にて(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1〜5:1:1〜5の割合とすることが好ましい。
この理由は、かかる配合割合とすることにより、(B2)成分の有する2つの水酸基に対してそれぞれ(B1)成分の有する一方のイソシアナート基が反応して結合し、さらに2つの(B1)成分がそれぞれ有するもう一方のイソシアナート基に対して、(B3)成分の有する水酸基が反応して結合したウレタン(メタ)アクリレートを効率的に合成することができるためである。
したがって、(B1)〜(B3)成分の配合割合を、モル比にて(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1〜3:1:1〜3の割合とすることがより好ましく、2:1:2の割合とすることがさらに好ましい。
(2)重量平均分子量
また、(B)成分の重量平均分子量を、3,000〜20,000の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(B)成分の重量平均分子量を所定の範囲とすることにより、(A)成分および(B)成分の重合速度に所定の差を生じさせ、両成分の共重合性を効果的に低下させることができると推定されるためである。
その結果、光硬化させた際に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域と、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域とからなるルーバー構造やカラム構造といった所定の内部構造を効率よく形成することができる。
すなわち、(B)成分の重量平均分子量が3,000未満の値となると、(B)成分の重合速度が速くなって、(A)成分の重合速度に近くなり、(A)成分との共重合が生じ易くなる結果、所定の内部構造を効率よく形成することが困難になる場合があるためである。一方、(B)成分の重量平均分子量が20,000を超えた値となると、所定の内部構造を形成することが困難になったり、(A)成分との相溶性が過度に低下して、塗布段階で(A)成分が析出したりする場合があるためである。
したがって、(B)成分の重量平均分子量を、5,000〜15,000の範囲内の値とすることがより好ましく、7,000〜13,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、(B)成分の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
(3)単独使用
また、(B)成分は、分子構造や重量平均分子量が異なる2種以上を併用してもよいが、所定の内部構造における(B)成分に由来した領域の屈折率のばらつきを抑制する観点からは、1種類のみを用いることが好ましい。
すなわち、(B)成分を複数用いた場合、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域における屈折率がばらついたり、高くなったりして、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域との屈折率差が不均一になったり、過度に低下する場合があるためである。
(4)屈折率
また、(B)成分の屈折率を1.4〜1.55の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(B)成分の屈折率をかかる範囲内の値とすることにより、(A)成分に由来した領域の屈折率と、(B)成分に由来した領域の屈折率との差を、より容易に調節して、所定の内部構造を備えた光拡散フィルムを、より効率的に得ることができるためである。
すなわち、(B)成分の屈折率が1.4未満の値となると、(A)成分の屈折率との差は大きくなるものの、(A)成分との相溶性が極端に悪化し、所定の内部構造を形成することができないおそれがあるためである。一方、(B)成分の屈折率が1.55を超えた値となると、(A)成分の屈折率との差が小さくなり過ぎて、所望の入射角度依存性を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、(B)成分の屈折率を、1.45〜1.54の範囲内の値とすることがより好ましく、1.46〜1.52の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、上述した(B)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(B)成分の屈折率を意味する。
そして、屈折率は、例えば、JIS K0062に準じて測定することができる。
また、上述した(A)成分の屈折率と、(B)成分の屈折率との差を、0.01以上の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる屈折率の差を所定の範囲内の値とすることにより、光の透過と拡散におけるより良好な入射角度依存性、およびより広い光拡散入射角度領域を有する光拡散フィルムを得ることができるためである。
すなわち、かかる屈折率の差が0.01未満の値となると、入射光が所定の内部構造内で全反射する角度域が狭くなることから、光拡散における開き角が過度に狭くなる場合があるためである。一方、かかる屈折率の差が過度に大きな値となると、(A)成分と(B)成分の相溶性が悪化しすぎて、所定の内部構造を形成できないおそれがあるためである。
したがって、(A)成分の屈折率と、(B)成分の屈折率との差を、0.05〜0.5の範囲内の値とすることがより好ましく、0.1〜0.2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ここでいう(A)成分および(B)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(A)成分および(B)成分の屈折率を意味する。
(5)含有量
また、光拡散フィルム用組成物における(B)成分の含有量を、光拡散フィルム用組成物の全体量100重量部に対して、10〜80重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(B)成分の含有量が10重量部未満の値となると、(A)成分に対する(B)成分の存在割合が少なくなって、(B)成分に由来した領域が、(A)成分に由来した領域と比較して過度に小さくなり、良好な入射角度依存性を有する所定の内部構造を得ることが困難になる場合があるためである。一方、(B)成分の含有量が80重量部を超えた値となると、(A)成分に対する(B)成分の存在割合が多くなって、(B)成分に由来した領域が、(A)成分に由来した領域と比較して過度に大きくなり、逆に、良好な入射角度依存性を有する所定の内部構造を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、(B)成分の含有量を、光拡散フィルム用組成物の全体量100重量部に対して、20〜70重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、30〜60重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
4.(C)成分
(1)種類
また、本発明の光拡散フィルム用組成物は、(C)成分として、光重合開始剤を含有させることを特徴とする。
この理由は、光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射した際に、効率的に(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域と、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域とからなるルーバー構造やカラム構造といった所定の内部構造を形成することができるためである。
ここで、光重合開始剤とは、紫外線等の活性エネルギー線の照射により、ラジカル種を発生させる化合物をいう。
かかる光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、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−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、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−プロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−2−(ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、ベンゾフェノン、p−フェニルベンゾフェノン、4,4−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロロベンゾフェノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、2−アミノアントラキノン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、p−ジメチルアミン安息香酸エステル、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパン]等が挙げられ、これらのうち1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、(C)成分が、α−ヒドロキシアセトフェノン型光重合開始剤であることが好ましい。
この理由は、かかる光重合開始剤であれば、光の透過と拡散において、より良好な入射角度依存性を有する光拡散フィルムを得ることができるためである。
すなわち、ルーバー構造やカラム構造の形成に際し、(A)成分および(B)成分に由来した領域の屈折率差がより大きくなるよう、これらの成分間の分離をより効果的に促しつつ硬化させることができると推測されるためである。
(2)含有量
また、光拡散フィルム用組成物における(C)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.2〜20重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、(C)成分の含有量が0.2重量部未満の値となると、十分な入射角度依存性を有する光拡散フィルムを得ることが困難になるばかりか、重合開始点が過度に少なくなって、フィルムを十分に光硬化させることが困難になる場合があるためである。一方、(C)成分の含有量が20重量部を超えた値となると、塗布層の表層における紫外線吸収が過度に強くなって、かえってフィルムの光硬化が阻害されたり、臭気が過度に強くなったり、あるいはフィルムの初期の黄色味が強くなったりする場合があるためである。
したがって、(C)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.5〜15重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜10重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
5.(D)成分
(1)種類
また、本発明の光拡散フィルム用組成物は、(D)成分として、ヒンダードアミン系光安定化剤を含むことを特徴とする。
この理由は、(D)成分として、ヒンダードアミン系光安定化剤を含むことにより、光硬化させる際に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域と、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域とからなるルーバー構造やカラム構造といった所定の内部構造の形成を阻害することなく、得られる光拡散フィルムに対して優れた耐候性を付与することができるためである。
一方、仮に、光拡散フィルム用組成物中に、紫外線吸収剤を添加した場合、所定の内部構造を形成するために光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射した際に、当該紫外線吸収剤が紫外線を吸収してしまうため、フィルム内に明確な内部構造を形成することが困難になるばかりか、フィルムを硬化させることすら困難になる場合があるためである。
なお、光拡散フィルムに対して、さらに紫外線吸収層を積層させたり、あるいは、光拡散フィルム上に形成する粘着剤層等に対して紫外線吸収剤を添加したりすることでも、光拡散フィルムの耐候性を向上させることができる。
しかしながら、その場合、層膜厚が厚くなったり、層間剥離が生じ易くなったり、製造工程が複雑になったりといった様々な問題が生じ得る。
この点、本発明の光拡散フィルムであれば、光拡散フィルム自体に耐候性を付与していることから、上述した様々な問題点を根本的に解消することができる。
ここで、ヒンダードアミン系光安定化剤の作用について説明する。
すなわち、ヒンダードアミン系光安定化剤は、紫外線の照射により励起した物質のエネルギー状態を基底状態に戻し、その戻した分のエネルギーを熱として放出するという作用を有する。
したがって、紫外線の照射により励起した物質が化学反応を引き起こすことを抑制し、ひいてはフィルムの黄変といった耐候劣化の発生を効果的に抑制することができる。
また、ヒンダードアミン系光安定化剤は、吸収波長が光硬化反応によって使われる紫外線の波長とずれていることから、フィルムを光硬化させる際に、光重合開始剤からのラジカル発生を阻害しない。
よって、紫外線吸収剤を添加した場合のように、紫外線を吸収してフィルム内における内部構造の形成まで阻害することもない。
したがって、(D)成分としてヒンダードアミン系光安定化剤を含むことにより、光硬化させる際に、(A)成分に由来した屈折率が相対的に高い領域と、(B)成分に由来した屈折率が相対的に低い領域とからなるルーバー構造やカラム構造といった所定の内部構造の形成を阻害することなく、得られる光拡散フィルムに対して優れた耐候性を付与することができる。
なお、ヒンダードアミン系光安定化剤は、光硬化させる際に光重合開始剤から発生するラジカルについては捕捉しないが、得られた光拡散フィルムにおいて発生するラジカルについては捕捉する。
これは、光硬化させる際に光重合開始剤から発生するラジカルは、相対的に反応速度が速い(A)成分および(B)成分によって優先的に反応し、所定の内部構造の形成に供される一方、得られた光拡散フィルムにおいて発生するラジカルは、他に反応する材料が存在しないため、ヒンダードアミン系光安定化剤によって捕捉されることになるためである。
また、(D)成分が、下記一般式(1)で表わされるヒンダードアミン系光安定化剤であることが好ましい。
(一般式(1)中、R1は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数1〜10のアルコキシ基であり、R2は水素原子、炭素数1〜10のk価の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜20のk価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20のk価の芳香族炭化水素基、炭素数7〜30のk価のアリール基、炭素数3〜20のk価の複素環式芳香族炭化水素基またはピペリジン骨格とは反対側の末端に炭素数1〜10のアルコールとのエステル部分を有する炭素鎖部分の炭素数が1〜20の1価の脂肪酸であり、kは1〜3の整数である。)
この理由は、一般式(1)で表わされるヒンダードアミン系光安定化剤であれば、より耐候性に優れた光拡散フィルムを得ることができるためである。
また、室温で液体であり、光拡散フィルム用組成物への混合性に優れるばかりか、得られる光拡散フィルム用組成物の貯蔵安定性についても向上させることができるためである。
したがって、R1を炭素数1〜5のアルキル基または炭素数3〜10のアルコキシ基とすることがより好ましく、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数5〜9のアルコキシ基とすることがさらに好ましい。
また、R2を炭素数3〜15の2価の脂肪族炭化水素基またはピペリジン骨格とは反対側の末端に炭素数1〜5のアルコールとのエステル部分を有する炭素鎖部分の炭素数が3〜15の1価の脂肪酸とすることがより好ましく、炭素数5〜10の2価の脂肪族炭化水素基またはピペリジン骨格とは反対側の末端に炭素数1〜3のアルコールとのエステル部分を有する炭素鎖部分の炭素数が5〜10の1価の脂肪酸アルキル基とすることがさらに好ましい。
また、kを1〜2とすることがより好ましい。
また、一般式(1)で表わされるヒンダードアミン系光安定化剤の具体例としては、下記式(6)〜(9)で表わされる化合物が好ましく挙げられる。
なお、上述した以外にも、市販のヒンダードアミン系光安定化剤を使用することができる。
例えば、CHIMASSORB119、CHIMASSORB2020、CHIMASSORB944、TINUVIN622、TINUVIN B75、TINUVIN783、TINUVIN111、TINUVIN791、TINUVIN C353、TINUVIN494、TINUVIN492、TINUVIN123、TINUVIN144、TINUVIN152、TINUVIN292、TINUVIN5100、TINUVIN765、TINUVIN770、TINUVIN XT850、TINUVIN XT855、TINUVIN440、TINUVIN NOR371(以上、チバ・ジャパン(株)製)、アデカスタブLA−52、アデカスタブLA−57、アデカスタブLA−62、アデカスタブLA−67、アデカスタブLA−63、アデカスタブLA−68LD、アデカスタブLA−82、アデカスタブLA−87、アデカスタブLA−501、アデカスタブLA−502XP、アデカスタブLA−503、アデカスタブLA−77、アデカスタブLX−335、アデカノールUC−605(以上、ADEKA(株)製)、サノール(SANOL)LS770、サノールLS765、サノールLS292、サノールLS440、サノールLS744、サノールLS2626、サノールLS944(以上、三共ライフテック(株)製)、ホスタビン(HOSTAVIN)N20、ホスタビンN24、ホスタビンN30、ホスタビンN321、ホスタビンPR31、ホスタビン3050、ホスタビン3051、ホスタビン3052、ホスタビン3053、ホスタビン3055、ホスタビン3058、ホスタビン3063、ホスタビン3212、ホスタビンTB01、ホスタビンTB02、ナイロスタッブ(Nylostab)S−EED(以上、クラリアントジャパン(株)製)、トミソーブ77(吉富ファインケミカル(株)製)、サイアソーブ(CYASORB)UV3346、サイアソーブUV3529、サイアソーブUV3853(サンケミカル(株)製)、スミソーブ(SUMISORB)TM61(住友化学(株)製)、グッドライト(GOODRITE)UV3159、グッドライトUV3034、グッドライトUV3150、グッドライト3110×128(以上BF Goodrich(株)製)、ユビヌル(UVINUL)4049、ユビヌル4050、ユビヌル5050(以上BASF(株)製)の等が例示される。
(2)含有量
また、光拡散フィルム用組成物における(D)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.1〜10重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
すなわち、(D)成分の含有量が0.1重量部未満の値となると、光拡散フィルムに対する耐候性の付与効果が不十分になる場合があるためである。一方、(D)成分の含有量が10重量部を超えた値となると、得られる光拡散フィルムにおける透明性が損なわれる可能性があるとともに、耐久性についても過度に低下する可能性があるためである。また、経済性を考慮しても、必要最低限の添加量に抑えるべきである。
したがって、(D)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.2〜8重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.4〜6重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
次いで、図5を用いて、(D)成分であるヒンダードアミン系光安定化剤の含有量と、光拡散フィルムの耐候性と、の関係について説明する。
すなわち、図5には、横軸に(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の含有量(重量部)を採り、縦軸に促進耐候性試験前後における光拡散フィルムのb*値の差であるΔb*値((促進耐候性試験後のb*値)−(初期のb*値))(−)を採った特性曲線AおよびBが示してある。
ここで、特性曲線Aは、ヒンダードアミン系光安定化剤として式(6)で表わされる化合物を用いた場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ヒンダードアミン系光安定化剤として式(7)および式(8)で表わされる化合物の混合品を用いた場合の特性曲線である。
なお、促進耐候性試験の具体的な条件については、実施例において記載する。
かかる特性曲線AおよびBから理解されるように、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が増加するのに伴い、Δb*値が低下している。
したがって、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が増加するのに伴い、耐候性付与の効果が増大することが分かる。
より具体的には、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が0重量部から0.1重量部まで増加するのに伴い、Δb*値が急激に低下することが分かる。そして、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が少なくとも10重量部を超えた値となると、Δb*値を低下させる効果が飽和することが分かる。
この点、上述したように、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量が過度に増加すると、得られる光拡散フィルムにおける透明性や耐久性が過度に低下する場合があることをも考慮すると、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量を、0.1〜10重量部の範囲内の値とすべきことが理解される。
なお、特性曲線AとBにおいて、ヒンダードアミン系光安定化剤の添加効果に差が見られるが、光拡散フィルム単独で所定の耐候性を有すること自体が重要である。
例えば、光拡散フィルムの多くは、基材や粘着剤層との積層体として用いられることになるため、光拡散フィルム単独での耐候性が不十分な場合は、光拡散フィルムの前面に積層された基材や粘着剤層に対して耐候性を付与し、積層体全体として耐候性を補うことができるためである。
但し、光拡散フィルム自体に耐候性が全く無い場合、積層する基材や粘着剤層の制限が過度に大きくなったり、積層体の総膜厚が過度に大きくなったりと言った様々な問題が生じることになる。
6.他の添加剤
また、本発明の効果を損なわない範囲で、適宜、上述した化合物以外の添加剤を添加することができる。
このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、重合促進剤、重合禁止剤、赤外線吸収剤、可塑剤、希釈溶剤、およびレベリング剤等が挙げられる。
なお、このような添加剤の含有量は、一般に、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.001〜5重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.01〜3重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.03〜2重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
特に、紫外線吸収剤については、光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射した際に、紫外線を吸収してしまい、所定の内部構造の形成を阻害する場合があることから、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.001〜2重量部未満の範囲内の値とすることが好ましい。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態は、光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射してなる光拡散フィルムであって、光拡散フィルム用組成物が、(A)成分としての複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルと、(B)成分としてのウレタン(メタ)アクリレートと、(C)成分としての光重合開始剤と、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤と、を含み、(A)成分の含有量を、(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とするとともに、(C)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.2〜20重量部の範囲内の値とし、かつ、(D)成分の含有量を、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.1〜10重量部の範囲内の値とすることを特徴とする光拡散フィルムである。
以下、本発明の第2の実施形態を、第1の実施形態と異なる点を中心に、図面を参照しつつ、具体的に説明する。
1.内部構造
本発明の光拡散フィルムにおける内部構造は、入射角度依存性のある光拡散を生じさせるものであれば特に限定されるものではないが、例としてルーバー構造およびカラム構造を挙げて説明する。
(1)ルーバー構造
本発明の光拡散フィルムは、フィルム内において、屈折率が異なる複数の板状領域をフィルム面に沿った任意の一方向に沿って交互に配置してなるルーバー構造を有することが好ましい。
以下、ルーバー構造について具体的に説明する。
(1)−1 屈折率
ルーバー構造において、屈折率が相対的に高い板状領域の屈折率と、屈折率が相対的に低い板状領域の屈折率との差を0.01以上の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる屈折率の差を0.01以上の値とすることにより、ルーバー構造内において入射光を安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した入射角度依存性をより向上させることができるためである。
より具体的には、かかる屈折率の差が0.01未満の値となると、入射光がルーバー構造内で全反射する角度域が狭くなることから、入射角度依存性が過度に低下する場合があるためである。
したがって、ルーバー構造における屈折率が異なる板状領域間の屈折率の差を0.05以上の値とすることがより好ましく、0.1以上の値とすることがさらに好ましい。
なお、高屈折率板状領域の屈折率と、低屈折率板状領域の屈折率との差は大きい程好ましいが、ルーバー構造を形成可能な材料を選定する観点から、0.3程度が上限であると考えられる。
(1)−2 幅
また、図6(a)に示すように、ルーバー構造において、屈折率が異なる高屈折率板状領域12および低屈折率板状領域14の幅(S1、S2)を、それぞれ0.1〜15μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、これらの板状領域の幅を0.1〜15μmの範囲内の値とすることにより、ルーバー構造内において入射光をより安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した入射角度依存性を、より効果的に向上させることができるためである。
すなわち、かかる板状領域の幅が0.1μm未満の値となると、入射光の入射角度にかかわらず、光拡散を示すことが困難になる場合があるためである。一方、かかる幅が15μmを超えた値となると、ルーバー構造内を直進する光が増加し、拡散光の均一性が悪化する場合があるためである。
したがって、ルーバー構造において、屈折率が異なる板状領域の幅を、それぞれ0.5〜10μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜5μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、ルーバー構造を構成する板状領域の幅や長さ等は、光学デジタル顕微鏡にてフィルム断面観察することにより測定することができる。
(1)−3 厚さ
また、ルーバー構造の厚さ、すなわち、図6(a)〜(b)に示すフィルム面の法線方向における板状領域の長さL1を50〜500μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ルーバー構造の厚さをかかる範囲内の値とすることにより、膜厚方向に沿った板状領域の長さを安定的に確保して、ルーバー構造内において入射光をより安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した光拡散角度領域内における拡散光の強度の均一性をさらに向上させることができるためである。
すなわち、かかるルーバー構造の厚さL1が50μm未満の値となると、板状領域の長さが不足して、ルーバー構造内を直進してしまう入射光が増加し、光拡散角度領域内における拡散光の強度の均一性を得ることが困難になる場合があるためである。一方、かかるルーバー構造の厚さL1が500μmを超えた値となると、光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射してルーバー構造を形成する際に、初期に形成されたルーバー構造によって光重合の進行方向が拡散してしまい、所望のルーバー構造を形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、ルーバー構造の厚さL1を70〜300μmの範囲内の値とすることがより好ましく、80〜200μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明の光拡散フィルムは、図6(a)に示すように膜厚方向全体にルーバー構造(膜厚方向長さL1)が形成されていてもよいし、図6(b)に示すようにフィルムの上端部、下端部の少なくともいずれか一方にルーバー構造未形成部分(膜厚方向長さL2)を有していてもよい。
(1)−4 傾斜角
また、図6(a)〜(b)に示すように、ルーバー構造において、高屈折率板状領域12および低屈折率板状領域14が、膜厚方向に対してそれぞれ一定の傾斜角θaにて平行配置してなることが好ましい。
この理由は、板状領域の傾斜角θaを一定とすることにより、ルーバー構造内において入射光をより安定的に反射させて、ルーバー構造に由来した入射角度依存性をさらに向上させることができるためである。
また、板状領域の傾斜角θaを0〜80°の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる傾斜角θaが80°を超えた値となると、入射角度依存性を示すことが困難になる場合があるためである。
したがって、板状領域の傾斜角θaを0〜50°の範囲内の値とすることがより好ましい。
なお、θaはフィルム面に沿った任意の一方向に延びるルーバー構造に対して垂直な面でフィルムを切断した場合の断面において測定されるフィルム表面に対する法線の角度を0°とした場合の板状領域の傾斜角(°)を意味する。
より具体的には、図6(a)〜(b)に示す通り、ルーバー構造の上端面の法線と板状領域の最上部との為す角度のうち狭い側の角度を意味する。なお、図6(a)〜(b)に示す通り板状領域が右側に傾いているときの傾斜角を基準とし、板状領域が左側に傾いているときの傾斜角をマイナスで表記する。
(2)カラム構造
本発明の光拡散フィルムは、フィルム内において、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させてなるカラム構造を有することも好ましい。
以下、カラム構造について具体的に説明する。
(2)−1 屈折率
カラム構造において、屈折率が相対的に高い柱状物の屈折率と、屈折率が相対的に低い領域の屈折率との差を0.01以上の値とすることが好ましく、0.05以上の値とすることがより好ましく、0.1以上の値とすることがさらに好ましい。
なお、詳細については、上述したルーバー構造における「屈折率」の項目の内容と重複するため、省略する。
(2)−2 最大径
また、図7(a)に示すように、カラム構造において、柱状物の断面における最大径S3を0.1〜15μmの範囲内の値とすることが好ましく、0.5〜10μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜5μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、柱状物の断面とは、フィルム表面と平行な面によって切断された断面を意味する。
また、柱状物の断面形状については、特に限定されるものではないが、例えば、円、楕円、多角形、異形等とすることが好ましい。
なお、詳細については、上述したルーバー構造における「幅」の項目の内容に準じるため、省略する。
(2)−3 柱状物間の距離
また、図7(a)に示すように、カラム構造において、柱状物間における距離、すなわち、隣接する柱状物におけるスペースPを0.1〜15μmの範囲内の値とすることが好ましく、0.5〜10μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1〜5μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、詳細については、上述したルーバー構造における「幅」の項目の内容に準じるため、省略する。
(2)−4 厚さ
また、図7(b)に示すように、カラム構造の厚さ、すなわち、柱状物の長さL3を50〜500μmの範囲内の値とすることが好ましく、70〜300μmの範囲内の値とすることがより好ましく、80〜200μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、詳細については、上述したルーバー構造における「厚さ」の項目の内容と重複するため、省略する。
(2)−5 傾斜角
また、図7(b)に示すように、カラム構造において、柱状物22が膜厚方向に対して一定の傾斜角θa´にて林立してなることが好ましく、傾斜角θa´を0〜80°の範囲内の値とすることが好ましく、0〜50°の範囲内の値とすることがより好ましい。
また、θa´はフィルム面に垂直な面であって、1本の柱状物全体を軸線に沿って2つに切断する面によってフィルムを切断した場合の断面において測定されるフィルム表面に対する法線の角度を0°とした場合の柱状物の傾斜角(°)(該法線と柱状物の為す角度のうち狭い側の角度)を意味する。
なお、詳細については、上述したルーバー構造における「傾斜角」の項目の内容に準じるため、省略する。
2.膜厚
また、本発明の光拡散フィルムの膜厚を60〜700μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、光拡散フィルムの膜厚が60μm未満の値となると、所定の内部構造内を直進する入射光が増加し、光拡散を示すことが困難になる場合があるためである。一方、光拡散フィルムの膜厚が700μmを超えた値となると、光拡散フィルム用組成物に対して活性エネルギー線を照射して所定の内部構造を形成する際に、初期に形成された内部構造によって光重合の進行方向が拡散してしまい、所望の内部構造を形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、光拡散フィルムの膜厚を90〜450μmの範囲内の値とすることがより好ましく、120〜250μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
3.耐候性
また、本発明の光拡散フィルムは、膜厚が170μm以上の値であるとともに、カーボンアークランプを備えたフェードメーターにより、中心波長388nmの光を50mW/cm2の照度にて100時間の条件で照射する促進耐候性試験の前後におけるb*値の差であるΔb*値が12以下の値となることが好ましい。
この理由は、光拡散フィルムがこのような特性を有することにより、より耐候性に優れた光拡散フィルムを得ることができるためである。
すなわち、b*値とは、L*a*b*色空間において、黄色と青色の間の位置に対応しており、b*値が負の値になるほど青色よりとなり、b*値が正の値になるほど黄色よりとなる値である。
したがって、光拡散フィルムの膜厚が所定以上であることを前提に、促進耐候性試験後のb*値から初期のb*値を引いた値であるΔb*値を規定することにより、促進耐候性試験による光拡散フィルムの黄変具合を評価することができることになる。
より具体的には、かかる値が12より大きな値となると、ヒンダードアミン系光安定化剤を未添加の場合と比較して、黄変度合いに十分な差異が認められず、十分な耐候性を発揮できないためである。
よって、本発明の光拡散フィルムは、膜厚が170μm以上の値であるとともに、カーボンアークランプを備えたフェードメーターにより、中心波長388nmの光を50mW/cm2の照度にて100時間の条件で照射する促進耐候性試験の前後におけるb*値の差であるΔb*値を9以下の値とすることがより好ましく、5以下の値とすることがさらに好ましい。
なお、上述した促進耐候性試験は、JIS B 7751に準拠して行うことが好ましい。
4.粘着剤層
また、本発明の光拡散フィルムは、その片面または両面に、被着体に対して積層するための粘着剤層を備えていてもよい。
かかる粘着剤層を構成する粘着剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知のアクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ゴム系等の粘着剤を使用することができる。
5.製造方法
以下、本発明の光拡散フィルムの製造方法について説明するが、本発明に係る光拡散フィルムは、言うまでもなく、以下の製造方法により限定されるものではない。
(1)光拡散フィルム用組成物の準備工程
かかる工程は、所定の光拡散フィルム用組成物を準備する工程である。
より具体的には、(A)〜(D)成分および所望によりその他の添加剤を混合する工程である。
また、混合に際しては、室温下でそのまま撹拌してもよいが、均一性を向上させる観点からは、例えば、40〜80℃の加温条件下にて撹拌して、均一な混合液とすることが好ましい。
また、塗工に適した所望の粘度となるように、希釈溶剤をさらに加えることも好ましい。
なお、光拡散フィルム用組成物については、第1の実施形態において説明したため、ここでの説明は省略する。
(2)塗布工程
かかる工程は、図8(a)に示すように、光拡散フィルム用組成物を工程シート2に対して塗布し、塗布層1を形成する工程である。
工程シートとしては、プラスチックフィルム、紙のいずれも使用することができる。
このうち、プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィン系フィルム、トリアセチルセルロースフィルム等のセルロース系フィルム、およびポリイミド系フィルム等が挙げられる。
また、紙としては、例えば、グラシン紙、コート紙、およびラミネート紙等が挙げられる。
また、後述する工程を考慮すると、工程シート2としては、熱や活性エネルギー線に対する寸法安定性に優れたプラスチックフィルムであることが好ましい。
このようなプラスチックフィルムとしては、上述したもののうち、ポリエステル系フィルム、ポリオレフィン系フィルムおよびポリイミド系フィルムが好ましく挙げられる。
また、工程シートに対しては、光硬化後に、得られた光拡散フィルムを工程シートから剥離し易くするために、工程シートにおける光拡散フィルム用組成物の塗布面側に、剥離層を設けることが好ましい。
かかる剥離層は、シリコーン系剥離剤、フッ素系剥離剤、アルキッド系剥離剤、オレフィン系剥離剤等、従来公知の剥離剤を用いて形成することができる。
なお、工程シートの厚さは、通常、25〜200μmの範囲内の値とすることが好ましい。
また、工程シート上に光拡散フィルム用組成物を塗布する方法としては、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、バーコート法、ブレードコート法、ダイコート法、およびグラビアコート法等、従来公知の方法により行うことができる。
なお、このとき、塗布層の膜厚を80〜700μmの範囲内の値とすることが好ましい。
(3)活性エネルギー線照射工程
かかる工程は、図8(b)〜(c)に示すように、塗布層1に対して活性エネルギー線照射を行い、フィルム内にルーバー構造やカラム構造等の所定の内部構造を形成し、光拡散フィルムとする工程である。
以下、活性エネルギー線照射工程について、ルーバー構造を形成する場合と、カラム構造を形成する場合とに分けて説明する。
(3)−1 ルーバー構造を形成する場合
ルーバー構造を形成する場合は、図8(b)に示すように、工程シート2の上に形成された塗布層1に対し、照射角度の制御された直接光のみからなる活性エネルギー線50を照射する。
より具体的には、例えば、図9(a)に示すように、線状の紫外線ランプ125に集光用のコールドミラー122が設けられた紫外線照射装置120(例えば、市販品であれば、アイグラフィックス(株)製、ECS−4011GX等)に、遮光板121および遮光板123を配置することにより、照射角度の制御された直接光のみからなる活性エネルギー線50を取り出し、工程シート2の上に形成された塗布層1に対し、照射する。
なお、線状の紫外線ランプは、塗布層1を有する工程シート2の長手方向と直交する方向を基準(0°)として、通常−80〜80°の範囲内の値、好ましくは−50〜50°の範囲内の値、特に好ましくは−30〜30°の範囲内の値になるように設置される。
ここで、線状光源を用いる理由は、屈折率が異なる板状領域が交互に、かつ、膜厚方向に対して一定の傾斜角にて平行配置してなるルーバー構造を、効率的、かつ、安定的に製造することができるためである。
より具体的には、線状光源を用いることにより、線状光源の軸方向から見た場合には実質的に平行光であり、線状光源の軸方向とは垂直な方向から見た場合には非平行な光を照射することができる。
このとき、照射光の照射角度としては、図9(b)に示すように、塗布層1の表面の法線に対する角度を0°とした場合の照射角度θ3を、通常、−80〜80°の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、照射角度が−80〜80°の範囲外の値となると、塗布層1の表面での反射等の影響が大きくなって、十分なルーバー構造を形成することが困難になる場合があるためである。
また、照射角度θ3は、1〜80°の幅(照射角度幅)θ3´を有していることが好ましい。
この理由は、かかる照射角度幅θ3´が1°未満の値となると、ルーバー構造の間隔が狭くなり過ぎて、所望のルーバー構造を得ることが困難になる場合があるためである。一方、かかる照射角度幅θ3´が80°を超えた値となると、照射光が分散し過ぎて、ルーバー構造を形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、照射角度θ3の照射角度幅θ3´を2〜45°の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜20°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、照射光としては、紫外線や電子線等が挙げられるが、紫外線を用いることが好ましい。
この理由は、電子線の場合、重合速度が非常に速いため、重合過程で(A)成分と(B)成分が十分に相分離できず、ルーバー構造を形成することが困難になる場合があるためである。一方、可視光等と比較した場合、紫外線の方が、その照射により硬化する紫外線硬化樹脂や、使用可能な光重合開始剤のバリエーションが豊富であることから、(A)成分および(B)成分の選択の幅を広げることができるためである。
また、紫外線の照射条件としては、ピーク照度を0.1〜50mW/cm2の範囲内の値となるようにし、かつ、塗布層が十分に硬化する積算光量となるように行うことが好ましい。
なお、塗布層が十分に硬化する積算光量となるように、多段階で紫外線を照射することも好ましい。
また、工程シート上に形成された塗布層を、0.1〜10m/分の速度にて移動させて、紫外線照射装置による紫外線照射部分を通過させることが好ましい。
この理由は、かかる速度が0.1m/分未満の値となると、量産性が過度に低下する場合があるためである。一方、かかる速度が10m/分を超えた値となると、塗布層の硬化、言い換えれば、ルーバー構造の形成よりも速く、塗布層に対する紫外線の入射角度が膜厚方向に沿って大きく変化してしまい、ルーバー構造の形成が不十分になる場合があるためである。
したがって、基材上に形成された塗布層を、0.2〜5m/分の範囲内の速度にて移動させて、紫外線照射装置による紫外線照射部分を通過させることがより好ましく、0.5〜3m/分の範囲内の速度にて通過させることがさらに好ましい。
なお、光硬化工程後の光拡散フィルムは、工程シートを剥離することによって、最終的に使用可能な状態となる。
(3)−2 カラム構造を形成する場合
カラム構造を形成する場合は、図8(c)に示すように、工程シートの上に形成された塗布層1に対し、光線の平行度が高い平行光を照射する。
ここで、平行光とは、発せられる光の方向が、いずれの方向から見た場合であっても広がりを持たない略平行な光を意味する。
より具体的には、例えば、図10(a)に示すように、点光源202からの光50をレンズ204によって平行光60とした後、塗布層に照射したり、図10(b)〜(c)に示すように、線状光源125からの照射光50を、照射光平行化部材200(200a、200b)によって平行光60とした後、塗布層に照射したりすることが好ましい。
なお、図10(d)に示すように、照射光平行化部材200は、線状光源125による直接光のうち、光の向きがランダムとなる線状光源125の軸線方向と平行な方向において、例えば、板状部材210aや筒状部材210b等の遮光部材210を用いて光の向きを統一することにより、線状光源125による直接光を平行光に変換することができる。
より具体的には、線状光源125による直接光のうち、板状部材210aや筒状部材210b等の遮光部材210に対する平行度が低い光は、これらに接触し、吸収される。
したがって、板状部材210aや筒状部材210b等の遮光部材210に対する平行度が高い光、すなわち、平行光のみが、照射光平行化部材200を通過することになり、結果として、線状光源125による直接光が、照射光平行化部材200により平行光に変換されることになる。
なお、板状部材210aや筒状部材210b等の遮光部材210の材料物質としては、遮光部材210に対する平行度の低い光を吸収できるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、耐熱黒塗装を施したアルスター鋼板等を用いることができる。
また、照射光の平行度を10°以下の値とすることが好ましい。
この理由は、照射光の平行度をかかる範囲内の値とすることにより、複数の柱状物が膜厚方向に対して一定の傾斜角にて林立してなるカラム構造を、効率的、かつ、安定的に形成することができるためである。
したがって、照射光の平行度を5°以下の値とすることがより好ましく、2°以下の値とすることがさらに好ましい。
なお、その他の照射条件については、上述した「ルーバー構造を形成する場合」に準じるため、省略する。
以下、実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
参考例1
1.低屈折率重合性化合物(B)成分の合成
容器内に、(B2)成分としての重量平均分子量9,200のポリプロピレングリコール(PPG)1モルに対して、(B1)成分としてのイソホロンジイソシアナート(IPDI)2モル、および(B3)成分としての2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)2モルを収容した後、常法に従って反応させ、重量平均分子量9,900のポリエーテルウレタンメタクリレートを得た。
なお、ポリプロピレングリコールおよびポリエーテルウレタンメタクリレートの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて、下記条件に沿って測定したポリスチレン換算値である。
・GPC測定装置:東ソー(株)製、HLC−8020
・GPCカラム :東ソー(株)製(以下、通過順に記載)
TSK guard column HXL−H
TSK gel GMHXL(×2)
TSK gel G2000HXL
・測定溶媒 :テトラヒドロフラン
・測定温度 :40℃
2.光拡散フィルム用組成物の調製
次いで、得られた(B)成分としての重量平均分子量9,900のポリエーテルウレタンメタクリレート100重量部に対し、(A)成分としての下記式(4)で表わされる分子量268のo−フェニルフェノキシエトキシエチルアクリレート(新中村化学(株)製、NKエステル A−LEN−10)150重量部と、(D)成分としての下記式(6)で表わされるヒンダードアミン系光安定化剤(BASF(株)製、TINUVIN 123)0.75重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して0.3重量部)と、(C)成分としての2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン20重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して8重量部)とを添加した後、80℃の条件下にて加熱混合を行い、光拡散フィルム用組成物を得た。
なお、(A)成分および(B)成分の屈折率は、アッベ屈折計(アタゴ(株)製、アッベ屈折計DR−M2、Na光源、波長589nm)を用いてJIS K0062に準じて測定したところ、それぞれ1.58および1.46であった。
3.塗布工程
次いで、得られた光拡散フィルム用組成物を、工程シートとしてのフィルム状の透明ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと称する。)に対して塗布し、膜厚175μmの塗布層を形成した。
4.活性エネルギー線照射
次いで、図9(a)に示すような線状の高圧水銀ランプに集光用のコールドミラーが付属した紫外線照射装置(アイグラフィックス(株)製、ECS−4011GX)を準備した。
次いで、熱線カットフィルター枠上に遮光板を設置し、塗布層の表面に照射される紫外線が、線状光源の長軸方向から眺めたときの塗布層表面の法線を0°とした場合に、線状光源からの直接の紫外線の照射角(図9(b)のθ3)が2°となるように設定した。
このとき、塗布層表面から線状光源までの高さは500mmとし、ピーク照度は2.0mW/cm2、積算光量は50mJ/cm2となるように設定した。
また、遮光板等での反射光が、照射機内部で迷光となり、塗布層の光硬化に影響を及ぼすことを防ぐため、コンベア付近にも遮光板を設け、線状光源から直接発せられる紫外線のみが塗布層に対して照射されるように設定した。
次いで、コンベアにより、塗布層を図9(a)における右方向に、0.2m/分の速度にて移動させながら紫外線を照射した。
次いで、確実な硬化を図るべく、塗布層の露出面側に、厚さ38μmの紫外線透過性を有する剥離フィルム(リンテック(株)製、SP−PET382050;紫外線照射側の表面における中心平均粗さ0.01μm、ヘーズ値1.80%、像鮮明度425、波長360nmの透過率84.3%)をラミネートした。
次いで、剥離フィルムの上から、散乱光をピーク照度10mW/cm2、積算光量150mJ/cm2となるように照射して塗布層を完全硬化させ、膜厚175μmの光拡散フィルムを得た。
なお、上述したピーク照度および積算光量は、受光器を取り付けたUV METER(アイグラフィックス(株)製、アイ紫外線積算照度計UVPF−A1)を塗布層の位置に設置して測定した。
また、得られた光拡散フィルムの膜厚は、定圧厚さ測定器(宝製作所(株)製、テクロック PG−02J)を用いて測定した。
また、得られた光拡散フィルムを、塗布層の移動方向に平行かつフィルム面と直交する面で切断した断面の模式図を図11に示す。
かかる図11に示すように、フィルム内には、明確なルーバー構造が形成されていることが確認された。
なお、光拡散フィルムの切断は剃刀を用いて行い、断面の観察は光学顕微鏡(反射観察)を用いて行った。
5.耐候性の評価1
得られた光拡散フィルムの耐候性を評価した。
すなわち、PETと剥離フィルムにより挟まれた状態で得られた光拡散フィルムのPET表面に粘着剤層を設け、厚さ1.1mmのソーダガラスに対して貼合し、評価用試験片とした。
次いで、分光光度計(島津製作所(株)製、UV−3600)を用いて、得られた試験片の剥離フィルム側から初期の色相(CIEXYZ表色系を構成するパラメータとしてのY値、x値、y値、CIE1976(L*a*b*)色空間を構成する三軸のパラメータとしてのL*値、a*値およびb*値)を測定した。
次いで、カーボンアークランプを備えたフェードメーター(スガ試験機(株)製、U48)を用いて、JIS B 7751に準じて試験片の剥離フィルム側から中心波長388nmの光を50mW/cm2の照度にて100時間の条件で照射して促進耐候性試験とし、その後、初期の色相の測定と同様にして、促進耐候性試験後の色相を測定した。得られた結果を表1に示す。
なお、表1における耐候性の判定は、下記基準に沿って行った。また、Δb*値とは、上述したCIE1976(L*a*b*)色空間を構成する三軸の一つのパラメータとしてのb*値に基づく数値であって、促進耐候性試験後のb*値から、初期のb*値を引いた値である。
◎:Δb*値が3未満の値である。
○:Δb*値が3〜9未満の値である。
△:Δb*値が9〜12未満の値である。
×:Δb*値が12以上の値である。
また、促進耐候性試験後の試験片の写真を図12(b)に示す。
なお、図12(a)は、後述する比較例1((D)成分の添加量:0重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真であり、図12(c)は、後述する参考例2((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:1重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真であり、図12(d)は、後述する参考例3((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:2重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真であり、図12(e)は、後述する参考例4((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:5重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真である。
かかる図12(a)〜(e)より、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量が0重量部から5重量部へと増加するのに伴って、黄変の程度が低下し、耐候性が向上することが理解される。
6.耐候性の評価2
また、光拡散フィルム用組成物を構成する成分ごとの耐候性を、以下のようにして評価した。
(1)(A)成分および(C)成分の評価
光拡散フィルム用組成物を調製する際に用いた(A)成分100重量部に対して、(C)成分(光重合開始剤)2重量部を添加した後、80℃の条件下にて加熱混合を行い、耐候性評価用組成物(A1)を得た。
次いで、得られた耐候性評価用組成物(A1)を、上述した参考例1と同様に、工程シートに対して塗布した後、活性エネルギー線を照射し、膜厚175μmの耐候性評価用フィルム(A1)を得た。
また、(C)成分の添加量をそれぞれ5重量部および8重量部に変えたほかは、耐候性評価用フィルム(A1)と同様にして、耐候性評価用フィルム(A2)および耐候性評価用フィルム(A3)を得た。
次いで、耐候性評価1と同様に、PETと剥離フィルムにより挟まれた状態で得られた耐候性評価用フィルム(A1)〜(A3)のPET表面に粘着剤層を設け、厚さ1.1mmのソーダガラスに対して貼合し、評価用試験片とした。
次いで、耐候性評価1と同様に、分光光度計(島津製作所(株)製、UV−3600)を用いて、得られた試験片の剥離フィルム側から初期の各波長に対する光透過率(%)を測定した。
次いで、耐候性評価1と同様に、フェードメーター(スガ試験機(株)製、U48)を用いて、試験片の試験片の剥離フィルム側から中心波長388nmの光を50mW/cm2の照度にて100時間照射して促進耐候性試験とし、その後、初期の光透過率の測定と同様にして、促進耐候性試験後の各波長(nm)に対する光透過率(%)を測定した。得られた波長−光透過率チャートを図13(a)〜(c)に示す。
なお、図13(a)は、耐候性評価用フィルム(A1)における波長−光透過率チャートであり、図13(b)は、耐候性評価用フィルム(A2)における波長−光透過率チャートであり、図13(c)は、耐候性評価用フィルム(A3)における波長−光透過率チャートである。
また、それぞれの波長−光透過率チャートにおける特性曲線Aは、初期の波長−光透過率チャートであり、特性曲線Bは、促進耐候性試験後の波長−光透過率チャートである。
これらの波長−光透過率チャートより、(C)成分の添加量が増加するのに伴って、耐候性評価用フィルムにおける波長300〜600nmの光に対する光透過率が低下する傾向が理解される。
したがって、光拡散フィルム用組成物を構成する成分のうち、少なくとも(A)成分および(C)成分の組み合わせが、耐光性の低下、ひいてはフィルムの黄変に寄与しており、特に、(C)成分の影響が大きいことが理解される。
(2)(B)成分および(C)成分の評価
光拡散フィルム用組成物を調製する際に用いた(B)成分100重量部に対して、(C)成分2重量部を添加した後、80℃の条件下にて加熱混合を行い、耐候性評価用組成物(B1)を得た。
次いで、得られた耐候性評価用組成物(B1)を、上述した参考例1と同様に、工程シートに対して塗布した後、活性エネルギー線を照射し、膜厚175μmの耐候性評価用フィルム(B1)を得た。
また、(C)成分の添加量をそれぞれ5重量部および8重量部に変えたほかは、耐候性評価フィルム(B1)と同様にして、耐候性評価用フィルム(B2)および耐候性評価用フィルム(B3)を得た。
次いで、上述した「(A)成分および(C)成分の評価」と同様にして、得られた耐候性評価用フィルム(B1)〜(B3)における初期および促進耐候性試験後の各波長に対する光透過率(%)を測定した。得られた波長−光透過率チャートを図14(a)〜(c)に示す。
なお、図14(a)は、耐候性評価用フィルム(B1)における波長−光透過率チャートであり、図14(b)は、耐候性評価用フィルム(B2)における波長−光透過率チャートであり、図14(c)は、耐候性評価用フィルム(B3)における波長−光透過率チャートである。
また、それぞれの波長−光透過率チャートにおける特性曲線Aは、初期の波長−光透過率チャートであり、特性曲線Bは、促進耐候性試験後の波長−光透過率チャートである。
これらの波長−光透過率チャートより、(C)成分の添加量が増加するのに伴って、耐候性評価用フィルムにおける波長300〜600nmの光に対する光透過率が低下する傾向が理解される。
したがって、光拡散フィルム用組成物を構成する成分のうち、少なくとも(B)成分および(C)成分の組み合わせも、耐候性の低下、ひいてはフィルムの黄変に寄与しており、特に、(C)成分の影響が大きいことが理解される。
また、図13(a)〜(c)と、図14(a)〜(c)とを比較すると、図13(a)〜(c)の方が同量の(C)成分を添加した場合における波長300〜600nmの光に対する光透過率の低下の具合が大きいことから、(B)成分よりも(A)成分の方が、耐候性の低下、ひいてはフィルムの黄変に影響していることが理解される。
参考例2
参考例2では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分の添加量を2.5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して1重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図12(c)に示す。
なお、図12(c)は、参考例2の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
参考例3
参考例3では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分の添加量を5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して2重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図12(d)に示す。
なお、図12(d)は、参考例3の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
参考例4
参考例4では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分の添加量を12.5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して5重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図12(e)に示す。
なお、図12(e)は、参考例4の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
また、図15に、後述する比較例1((D)成分の添加量:0重量部)における促進耐候性試験後の試験片(左側)と、参考例4((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:5重量部)における促進耐候性試験後の試験片(右側)とを、比較のために並べた写真を示す。
さらに、図16に、参考例4における初期の試験片(左側)と、促進耐候性試験後の試験片(右側)とを、比較のために並べた写真を示す。
[実施例5]
実施例5では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤を下記式(7)および(8)で表わされる化合物の混合品であるBASF(株)製のTINUVIN 292に変えるとともに、(D)成分の添加量を0.25重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して0.1重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1に示す。
また、促進耐候性試験後の試験片の写真を図17(b)に示す。
なお、図17(a)は、後述する比較例1((D)成分の添加量:0重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真であり、図17(c)は、後述する実施例6((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:0.3重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真であり、図17(d)は、後述する実施例7((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:1重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真であり、図17(e)は、後述する実施例8((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:2重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真であり、図17(f)は、後述する実施例9((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:5重量部)における促進耐候性試験後の試験片の写真である。
かかる図17(a)〜(f)より、(D)成分の種類が変わった場合であっても、(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量が0重量部〜5重量部へと増加するのに伴って、黄変の程度が低下し、耐候性が向上することが理解される。
[実施例6]
実施例6では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤をBASF(株)製のTINUVIN 292に変えるとともに、その添加量を0.75重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して0.3重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図17(c)に示す。
なお、図17(c)は、実施例6の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
[実施例7]
実施例7では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤をBASF(株)製のTINUVIN 292に変えるとともに、その添加量を2.5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して1重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図17(d)に示す。
なお、図17(d)は、実施例7の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
[実施例8]
実施例8では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤をBASF(株)製のTINUVIN 292に変えるとともに、その添加量を5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して2重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図17(e)に示す。
なお、図17(e)は、実施例8の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
[実施例9]
実施例9では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤をBASF(株)製のTINUVIN 292に変えるとともに、その添加量を12.5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して5重量部)に変えたほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図17(f)に示す。
なお、図17(f)は、実施例9の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
また、図18に、後述する比較例1((D)成分の添加量:0重量部)における促進耐候性試験後の試験片(左側)と、実施例9((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:5重量部)における促進耐候性試験後の試験片(右側)とを、比較のために並べた写真を示す。
さらに、図19に、実施例9における初期の試験片(左側)と、促進耐候性試験後の試験片(右側)とを、比較のために並べた写真を示す。
かかる図18より、実施例9の光拡散フィルムは、比較例1の光拡散フィルムと比較して黄変が抑制されていることが分かる。
なお、このような黄変は、見た目の問題だけでなく、ディスプレイに適用し、太陽光などの紫外線が当たる環境下で長く使用した場合に、画面が次第に黄色味を帯びていき、映像本来の色を再現することができなくなるという問題が生じることになる。
また、実施例9においては、得られた光拡散フィルムの光拡散特性についても評価した。
すなわち、コノスコープ(autronic−MELCHERS GmbH社製)を用いて、図11に示すように、上述した初期および促進耐候性試験後の試験片のガラス側より、光拡散フィルムに対してフィルム面と直交する方向から光を入射し、そのときの拡散光の拡散具合を、図11におけるZ方向から写真撮影した。得られた結果を、それぞれ図20(a)および(b)に示す。
なお、図11に示す図は、得られた光拡散フィルムを、塗布層の移動方向に平行かつフィルム面と直交する面で切断した断面の模式図である。
かかる図20(a)および(b)より、促進耐候性試験の前後において、ともに良好な異方性光拡散特性が確認されることから、ともにフィルム内に明確なルーバー構造が形成されており、ひいては良好な入射角度依存性も有していることが分かる。
また、同様にして、比較例1((D)成分の添加量:0重量部)および実施例9((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対する(D)成分の添加量:5重量部)における促進耐候性試験後の試験片のガラス側より、光拡散フィルムに対してフィルム面と直交する方向から光を入射し、そのときの拡散光の拡散具合を、図11におけるZ方向から写真撮影した。得られた結果を、それぞれ図21(a)および(b)に示す。
かかる図21(a)および(b)より、(D)成分の添加の有無によって、光拡散特性には大きな変化が見られないことが分かる。
したがって、(D)成分を添加することにより、良好な入射角度依存性を低下させることなく、黄変を抑制できることが分かる。
[比較例1]
比較例1では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤を添加しなかったほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造し、評価した。得られた結果を表1および図12(a)(=図17(a))に示す。
なお、図12(a)(=図17(a))は、比較例1の光拡散フィルムにおける促進耐候性試験後の試験片の写真である。
また、図22に、比較例1における初期の試験片(左側)と、促進耐候性試験後の試験片(右側)とを、比較のために並べた写真を示す。
[比較例2]
比較例2では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤の代わりに、紫外線吸収剤であるBASF(株)製のTINUVIN 477を0.5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して0.2重量部)添加したほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造した。
その結果、図23に示すように、紫外線照射による硬化に不具合が生じ、フィルム表面に収縮シワが発生した。
したがって、比較例2のフィルムは、光拡散フィルムとして求められる品質に達しなかったため、耐候性試験等の評価は行わなかった。
[比較例3]
比較例3では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としてのヒンダードアミン系光安定化剤の代わりに、紫外線吸収剤であるBASF(株)製のTINUVIN 477を1.5重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して0.6重量部)添加したほかは、参考例1と同様に光拡散フィルムを製造した。
その結果、紫外線照射による硬化が進まず、フィルムを形成できなかった。
したがって、比較例3では、光拡散フィルムを得られなかったため、耐候性試験等の評価は行わなかった。
以上、詳述したように、本発明によれば、特定の構造を有する(メタ)アクリル酸エステルと、ウレタン(メタ)アクリレートと、光重合開始剤と、ヒンダードアミン系光安定化剤とを所定の割合で配合した後、光硬化することにより、良好な入射角度依存性を有するとともに、耐候性に優れた光拡散フィルムが得られるようになった。
したがって、本発明の異方性光拡散フィルム用組成物等は、反射型液晶表示装置における光制御膜の他、視野角制御フィルム、視野角拡大フィルム、さらにはプロジェクション用スクリーンにも適用することができ、これらの高品質化に著しく寄与することが期待される。
1:塗布層、2:工程シート、10:異方性光拡散フィルム、12:屈折率が相対的に高い板状領域、13:ルーバー構造、13´:ルーバー構造の境界面、14:屈折率が相対的に低い板状領域、20:等方性光拡散フィルム、22:屈折率が相対的に高い柱状物、23:カラム構造、23´:カラム構造の境界面、24:屈折率が相対的に低い領域、50:光源からの照射光、60:平行光、120:紫外線照射装置、122:コールドミラー、123:遮光版、125:線状光源、200:照射光平行化部材、202:点光源、204:レンズ、210:遮光部材、210a:板状部材、210b:筒状部材

Claims (6)

  1. 光拡散フィルム用組成物の硬化物である光拡散フィルムであって、
    前記光拡散フィルムの内部に、屈折率が異なる複数の板状領域をフィルム面に沿って交互に平行配置してなるルーバー構造または屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の柱状物を林立させてなるカラム構造を有し、
    前記光拡散フィルム用組成物が、(A)成分としての複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステルと、(B)成分としてのウレタン(メタ)アクリレートと、(C)成分としての光重合開始剤と、(D)成分としての、下記一般式(1)で表されるヒンダードアミン系光安定化剤と、を含み、
    前記(A)成分の含有量を、前記(B)成分100重量部に対して、25〜400重量部の範囲内の値とするとともに、前記(C)成分の含有量を、前記(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.2〜20重量部の範囲内の値とし、前記(D)成分の含有量を、前記(A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して、0.1〜10重量部の範囲内の値とし、
    かつ、
    膜厚が170μm以上である光拡散フィルムとした時に、カーボンアークランプを備えたフェードメーターにより、中心波長388nmの光を50mW/cm 2 の照度にて100時間の条件で照射する促進耐候性試験の前後におけるb*値の差であるΔb*値が9未満の値となることを特徴とする光拡散フィルム。
    (一般式(1)中、R 1 は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数1〜10のアルコキシ基であり、R 2 は水素原子、炭素数1〜10のk価の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜20のk価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20のk価の芳香族炭化水素基、炭素数7〜30のk価のアリール基、炭素数3〜20のk価の複素環式芳香族炭化水素基またはピペリジン骨格とは反対側の末端に炭素数1〜10のアルコールとのエステル部分を有する炭素鎖部分の炭素数が1〜20の1価の脂肪酸であり、kは1〜3の整数である。)
  2. 前記(C)成分が、α−ヒドロキシアセトフェノン型光重合開始剤であることを特徴とする請求項1に記載の光拡散フィルム
  3. 前記(A)成分が、下記一般式(2)で表されるビフェニル化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の光拡散フィルム
    (一般式(2)中、R3〜R12は、それぞれ独立しており、R3〜R12の少なくとも1つは、下記一般式(3)で表わされる置換基であり、残りは、水素原子、水酸基、カルボキシル基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基およびハロゲン原子のいずれかの置換基である。)

    (一般式(3)中、R13は、水素原子またはメチル基であり、炭素数nは1〜4の整数であり、繰り返し数mは1〜10の整数である。)
  4. 前記一般式(2)において、R4〜R11のいずれか一つが、前記一般式(3)で表わされる置換基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光拡散フィルム
  5. 前記(B)成分が、重量平均分子量が3,000〜20,000の範囲内の値であるとともに、構成成分が下記(B1)〜(B3)成分に由来し、かつ、モル比にて(B1)成分:(B2)成分:(B3)成分=1〜5:1:1〜5の割合で構成されたウレタン(メタ)アクリレートであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光拡散フィルム
    (B1)脂肪族環を介してイソシアナート基を2つ含有する化合物
    (B2)ポリアルキレングリコール
    (B3)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート
  6. 膜厚が60〜700μmの範囲内の値であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光拡散フィルム。
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