JP5927340B2 - 光拡散フィルム用組成物および光拡散フィルム - Google Patents
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Description
特に、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、効果的に拡大することができ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。
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。
(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
すなわち、本発明の目的は、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、効果的に拡大することができ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。
すなわち、本発明の光拡散フィルム用組成物であれば、(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。
また、本発明の光拡散フィルム用組成物であれば、(D)成分として所定量の紫外線吸収剤を含むことから、活性エネルギー線を照射した際に、所定波長の活性エネルギー線を、所定の範囲で選択的に吸収することができる。
その結果、光拡散フィルム用組成物の硬化を阻害することなく、フィルム内に形成される所定の内部構造に屈曲を生じさせることができ、これにより、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を効果的に拡大することができる。
なお、本発明において、「拡散光の開き角」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(以下、「光拡散角度領域」と称する場合がある。)の幅を意味する。
このように構成することにより、所定の内部構造に、より明確に屈曲を生じさせることができることから、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、より効果的に拡大することができる。
このように構成することにより、所定の内部構造に、さらに明確に屈曲を生じさせることができることから、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、さらに効果的に拡大することができる。
このように構成することにより、所定の内部構造をさらに明確に形成することができることから、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、さらに効果的に拡大することができる。
(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、所定の内部構造を一段と明確に形成することができることから、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、一段と効果的に拡大することができる。
すなわち、本発明の光拡散フィルムであれば、所定の光拡散フィルム用組成物を光硬化してなることから、フィルム内における所定の内部構造が屈曲を有しているため、拡散光の開き角を効果的に拡大することができる。
第1の実施形態は、フィルム内部に、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領域を備えた内部構造を有するとともに、屈折率が相対的に高い複数の領域が、フィルム膜厚方向に沿った中間点において屈曲している光拡散フィルムを得るための光拡散フィルム用組成物であって、(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)成分としての紫外線吸収剤と、を含むとともに、(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し、(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、2重量部未満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)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。
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13a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)、図4(a)、図5(a)および図6(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形状、屈折率差および傾斜角等によって、その光拡散フィルムごとに決定される角度領域である。
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、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。
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。
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。
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23a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。
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。
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。
次に、図5〜6を用いて、本発明の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得られる光拡散フィルムの基本的な構成を説明する。
まず、図5(a)には、屈曲を有するルーバー構造13´(以下、屈曲ルーバー構造と称する場合がある。)を有する異方性光拡散フィルム10´の全体図を示し、図5(b)には、図5(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5(a)〜(b)に示すように、屈曲ルーバー構造13´は、屈折率が相対的に高い複数の板状領域および屈折率が相対的に低い複数の板状領域が、フィルム膜厚方向に沿った中間点において屈曲している。
このような屈曲ルーバー構造13´を有する異方性光拡散フィルム10´は、屈曲を有さない通常のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同様の原理により、その光拡散特性として、入射角度依存性および異方性を有する。
但し、屈曲ルーバー構造13´を有する異方性光拡散フィルム10´では、図5(b)に示すように、通常のルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと比較して、拡散光の開き角θ2が大きくなる。
これは、屈曲ルーバー構造は、前記中間点を境として、1枚のフィルムの中に板状領域の傾斜角が異なる2種類のルーバー構造を有していると解釈することができるためである。
したがって、入射した光が上方に存在するルーバー構造で拡散し、その拡散光が下方に存在するルーバー構造でさらに拡散することにより、拡散光の開き角θ2が拡大することになるためであると推定される。
かかる図6(a)〜(b)に示すように、屈曲カラム構造23´は、屈曲率が相対的に高い複数の柱状物が、フィルム膜厚方向に沿った中間点において屈曲している。
このような屈曲カラム構造23´を有する等方性光拡散フィルム20´は、屈曲を有さない通常のカラム構造を有する等方性光拡散フィルムと同様の原理により、その光拡散特性として、入射角度依存性および等方性を有する。
但し、屈曲カラム構造23´を有する等方性光拡散フィルム20´では、図6(b)に示すように、通常のカラム構造を有する等方性光拡散フィルムと比較して、拡散光の開き角θ2が大きくなる。
これは、上述した屈曲ルーバー構造を有する異方性光拡散フィルムと同様に、屈曲カラム構造は、前記中間点を境として、1枚のフィルムの中に柱状物の傾斜角が異なる2種類のカラム構造を有していると解釈することができるためである。
したがって、入射した光が上方に存在するカラム構造で拡散し、その拡散光が下方に存在するカラム構造でさらに拡散することにより、拡散光の開き角θ2が拡大することになるためであると推定される。
(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、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。
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(1)におけるR1〜R10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1〜3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。
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(1)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。
この理由は、一般式(2)で表わされる置換基の位置を、R1およびR10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(1)におけるR3、R5、R6およびR8のいずれか一つが、一般式(2)で表わされる置換基であることが特に好ましい。
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(2)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(2)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(2)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、(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。
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(3)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。
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。
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、ルーバー構造やカラム構造における(A)成分に由来した部分の幅が、(B)成分に由来した部分の幅と比較して過度に小さくなり、屈曲が得られたとしても十分な拡散光の開き角を有するルーバー構造やカラム構造を得ることが困難になる場合がるためである。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、ルーバー構造やカラム構造における(A)成分に由来した部分の幅が、(B)成分に由来した部分の幅と比較して過度に大きくなり、屈曲が得られたとしても十分な拡散光の開き角を有するルーバー構造やカラム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、(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。
(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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、ルーバー構造やカラム構造における(B)成分に由来した部分の幅が、(A)成分に由来した部分の幅と比較して過度に小さくなり、屈曲が得られたとしても十分な拡散光の開き角を有するルーバー構造やカラム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、ルーバー構造やカラム構造における(B)成分に由来した部分の幅が、(A)成分に由来した部分の幅と比較して過度に大きくなり、屈曲が得られたとしても十分な拡散光の開き角を有するルーバー構造やカラム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。
(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。
この理由は、これらの光重合開始剤であれば、所定の内部構造に、より明確に屈曲を生じさせることができることから、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、より効果的に拡大することができるためである。
すなわち、これらの光重合開始剤であれば、屈曲した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、これらの成分の分離を促しつつ硬化させることに寄与していると推測されるためである。
中でも、α−ヒドロキシアセトフェノン型光重合開始剤としては、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンが好ましい。
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)成分の含有量をかかる範囲内の値とすることにより、後述する(D)成分の作用と相まって、光拡散フィルム用組成物の硬化を阻害することなく、フィルム内に形成される所定の内部構造に屈曲を生じさせることができ、これにより、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を効果的に拡大することができるためである。
すなわち、(C)成分の含有量が0.2重量部未満の値となると、重合開始点が乏しくなることから、十分にフィルムを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、拡散光の開き角を十分に拡大することはできるものの、フィルムの黄変や耐久性の低下が生じ易くなる場合があるためである。また、塗布層の表層での紫外線吸収が過度に強くなって、却って硬化が阻害されたり、光拡散フィルム用組成物の臭気が強くなったり、得られるフィルムにおける初期の黄色味が強くなったりといった問題が生じ易くな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。
(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、紫外線吸収剤を含むことを特徴とする。
この理由は、(D)成分として、紫外線吸収剤を含むことにより、活性エネルギー線を照射した際に、所定波長の活性エネルギー線を、所定の範囲で選択的に吸収することができるためである。
その結果、光拡散フィルム用組成物の硬化を阻害することなく、図5(a)〜(b)および図6(a)〜(b)に示すように、フィルム内に形成される所定の内部構造に屈曲を生じさせることができ、これにより、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を効果的に拡大することができる。
但し、以下のような機構であると推測される。
すなわち、紫外線吸収剤の添加量が少ない程、屈曲する角度が小さくなり、拡散光の開き角が小さくなる傾向が確認されている。
また、高圧水銀ランプの主波長である365nmの波長により近い箇所にピークを持つ紫外線吸収剤程、少ない添加量で屈曲が生じることが確認されている。
したがって、紫外線吸収剤により、高圧水銀ランプから発せられる紫外線の波長が制御される程、すなわち、高圧水銀ランプから発せられる紫外線における各波長の強度比が変化する程、塗布層における膜厚方向下方への重合進行が遅くなり、ある程度重合が進行した深さで重合の進行方向が変化しているものと推測される。
なお、重合の進行方向を変化させる因子としては、(A)成分と(B)成分における屈折率差が考えられるが、かかる屈折率差では計算上、実際に確認されている程の屈曲は生じないことになる。
この理由は、これらの紫外線吸収剤であれば、所定の内部構造に、より明確に屈曲を生じさせることができることから、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、より効果的に拡大することができるためである。
すなわち、高圧水銀ランプの主波長である365nmの波長により近い箇所にピークを持つこれらの紫外線吸収剤であれば、少ない添加量で屈曲を生じさせることが確認されているためである。
また、(D)成分が、波長330〜380nmの光に対して吸収ピークを有することが好ましい。
この理由は、(D)成分の吸収ピークが、当該範囲にあれば、高圧水銀ランプの主波長である365nmのエネルギーを効率的に吸収して、得られる光拡散フィルムに対して、効率的に屈曲を有する内部構造を形成することができるためである。
一方、吸収ピークが330nm未満の値となる紫外線吸収剤は、365nmの吸収が非常に小さいものが多い。そのため、このような紫外線吸収剤を使用しても、得られる光拡散フィルムにおいて十分な屈曲を有する内部構造を形成できない場合がある。
他方、吸収ピークが380nmを超える紫外線吸収剤は、確かに365nmの吸収も有することが多い。しかし、このような紫外線吸収剤は、紫外線領域全体に吸収を有することが多い上、365nmでの吸収を稼ぐためには添加量を増やす必要もある。その結果、吸収ピークが380nmを超える紫外線吸収剤を使用した場合、光拡散フィルムの硬化自体が阻害される場合がある。
したがって、(D)成分における吸収ピークを、波長335〜375nmの範囲内の値とすることがより好ましく、波長340〜370nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
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、2重量部未満の値(但し、0重量部を除く。)とすることを特徴とする。
この理由は、(D)成分の含有量をかかる範囲内の値とすることにより、光拡散フィルム用組成物の硬化を阻害することなく、フィルム内に形成される所定の内部構造に屈曲を生じさせることができ、これにより、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を効果的に拡大することができるためである。
すなわち、(D)成分の含有量が2重量部以上の値となると、光拡散フィルム用組成物の硬化が阻害されて、フィルム表面に収縮シワが生じたり、全く硬化しなくなったりする場合があるためである。一方、(D)成分の含有量が過度に少なくなると、フィルム内に形成される所定の内部構造に対し、十分な屈曲を生じさせることが困難になり、得られる光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を効果的に拡大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、(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、0.01〜1.5重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.02〜1重量部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、ヒンダードアミン系光安定化剤、酸化防止剤、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、0.01〜5重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.02〜3重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.05〜2重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
本発明の第2の実施形態は、フィルム内部に、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領域を備えた内部構造を有するとともに、屈折率が相対的に高い複数の領域が、フィルム膜厚に沿った中間点において屈曲している光拡散フィルムであって、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とともに、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)成分としての紫外線吸収剤と、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、2重量部未満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。
第2の実施形態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、光拡散フィルム用組成物が(D)成分を含んでいることに起因して、基本的には内部構造が屈曲を有することになる。
なお、第2の実施形態の光拡散フィルムは、単一の塗布層に由来する単一層のフィルム内に、屈曲を有する内部構造が形成されており、しかも、かかる屈曲を有する内部構造は、基本的に一度の活性エネルギー線照射によって形成される。
以下、屈曲ルーバー構造および屈曲カラム構造を例に挙げて説明する。
第2の実施形態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。
また、屈折率が相対的に高い複数の板状領域および屈折率が相対的に低い複数の板状領域が、フィルム膜厚方向に沿った中間点において屈曲していることが好ましい。
この理由は、このような屈曲ルーバー構造であれば、拡散光の開き角を効果的に拡大することができるためである。
以下、屈曲ルーバー構造について具体的に説明する。
屈曲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、屈曲ルーバー構造内において入射光を安定的に反射させて、屈曲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、入射光が屈曲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、屈曲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、屈曲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。
また、図7(a)に示すように、屈曲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、屈曲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、屈曲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、屈曲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、屈曲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、屈曲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。
また、屈曲ルーバー構造の厚さ、すなわち、図7(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、屈曲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、屈曲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、屈曲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、かかる屈曲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、屈曲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、かかる屈曲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屈曲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、所望の屈曲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、屈曲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7(a)に示すように膜厚方向全体に屈曲ルーバー構造(膜厚方向長さL1)が形成されていてもよいし、図7(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。
また、図7(a)〜(b)に示すフィルムにおける下方のルーバー構造部分、すなわち、屈曲ルーバー構造のうち、屈曲部よりも下方の部分における板状領域の長さL1bを35〜350μmの範囲内の値とすることが好ましく、45〜200μmの範囲内の値とすることがより好ましく、50〜120μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、図7(a)〜(b)に示すように、屈曲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、板状領域の傾斜角を一定とすることにより、屈曲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、屈曲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。
より具体的には、図7(a)〜(b)に示すフィルムにおける上方のルーバー構造部分における板状領域の傾斜角θaを0〜30°の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、板状領域の傾斜角θaが30°を超えた値となると、それに伴い活性エネルギー線の入射角度の絶対値も大きくなることから、空気と塗布層との界面における活性エネルギー線の反射の割合が増加してしまい、屈曲ルーバー構造を形成するにあたり、より高照度の活性エネルギー線を照射する必要が生じるためである。一方、活性エネルギー線が真に0°で入射した場合、屈曲を生じさせる因子が得られなくなる可能性があり、結果的に屈曲が生じない可能性がある。
したがって、上方のルーバー構造部分における板状領域の傾斜角θaを0.5〜25°の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜20°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、図7(a)〜(b)に示すフィルムにおける下方のルーバー構造部分における板状領域の傾斜角θbを1〜60°の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、板状領域の傾斜角θbが1°未満の値となると、上方のルーバー構造部分との相乗効果を考慮しても、拡散光の開き角を拡大する効果を十分に得ることが困難になる場合があるためである。一方、板状領域の傾斜角θbが60°を超えた値となると、それに伴い活性エネルギー線の入射角度の絶対値も大きくなることから、空気と塗布層との界面における活性エネルギー線の反射の割合が増加してしまい、屈曲ルーバー構造を形成するにあたり、より高照度の活性エネルギー線を照射する必要が生じるためである。また、上方のルーバー構造部分との相乗効果を考慮すれば、敢えてこれ以上の傾斜角とせずとも、拡散光の開き角を十分に拡大することができるためである。
したがって、下方のルーバー構造部分における板状領域の傾斜角θbを3〜55°の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜50°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
さらに、θb−θaの絶対値を、1〜30°の範囲内の値とすることが好ましく、3〜25°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。
なお、θaおよびθbはフィルム面に沿った任意の一方向に延びる屈曲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7(a)〜(b)に示す通り、θaは、屈曲ルーバー構造の上端面の法線と上方のルーバー構造部分における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。
また、θbは、屈曲ルーバー構造の屈曲面の法線と下方のルーバー構造部分における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7(a)〜(b)に示す通り、板状領域が左側に傾いているときの傾斜角を基準とし、板状領域が右側に傾いているときの傾斜角をマイナスで表記する。
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。
また、屈折率が相対的に高い複数の柱状物が、フィルム膜厚方向に沿った中間点において屈曲していることが好ましい。
この理由は、このような屈曲カラム構造であれば、拡散光の開き角を効果的に拡大することができるためである。
以下、屈曲カラム構造について具体的に説明する。
屈曲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、上述した屈曲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。
また、図8(a)に示すように、屈曲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、上述した屈曲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。
また、図8(a)に示すように、屈曲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、上述した屈曲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。
また、図8(b)に示すように、屈曲カラム構造の厚さ、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。
また、図8(b)に示すフィルムにおける上方のカラム構造部分における柱状物の長さL3aを15〜150μmの範囲内の値とすることが好ましく、25〜100μmの範囲内の値とすることがより好ましく、30〜80μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、図8(b)に示すフィルムにおける下方のカラム構造部分における柱状物の長さL3bを35〜350μmの範囲内の値とすることが好ましく、45〜200μmの範囲内の値とすることがさらに好ましく、50〜120μm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、上述した屈曲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。
また、図8(b)に示すように、屈曲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にて林立してなることが好ましい。
より具体的には、図8(b)に示すフィルムにおける上方のカラム構造部分における柱状物の傾斜角θa´を0〜30°の範囲内の値とすることが好ましく、0.5〜25°の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜20°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、図8(b)に示すフィルムにおける下方のカラム構造部分における柱状物の傾斜角θb´を1〜60°の範囲内の値とすることが好ましく、3〜55°の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜50°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
さらに、θb´−θa´の絶対値を、1〜30°の範囲内の値とすることが好ましく、3〜25°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、θa´およびθb´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、上述した屈曲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。
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。
また、本発明の光拡散フィルムは、拡散光の開き角を45°以上の値とすることが好ましい。
この理由は、ルーバー構造等の内部構造が屈曲を有さない場合であっても、45°未満の拡散光の開き角であれば、達成することができるためである。一方、拡散光の開き角が過度に大きくなると、拡散光が広がりすぎることにより、フィルムに光を照射しても出射光面側において暗くなってしまう場合がある。
したがって、本発明の光拡散フィルムにおける拡散光の開き角を、50〜90°の範囲内の値とすることがより好ましく、55〜80°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、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。
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。
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。
かかる工程は、図9(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。
ここで、表面の高平滑性の観点から、工程シートとしては、プラスチックフィルムを使用することが好ましい。
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。
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。
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。
かかる工程は、図9(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、フィルム内に屈曲ルーバー構造や屈曲カラム構造等を形成し、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、屈曲ルーバー構造を形成する場合と、屈曲カラム構造を形成する場合とに分けて説明する。
屈曲ルーバー構造を形成する場合は、図9(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10(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。
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10(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、十分な屈曲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、屈曲ルーバー構造の間隔が狭くなり過ぎて、所望の屈曲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、屈曲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。
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、屈曲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0.5〜10mW/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、屈曲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、屈曲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。
この理由は、塗布層の温度を制御することにより、(D)成分を光拡散フィルム用組成物中に完全に溶解させ、得られる内部構造をより大きく屈曲させることができるためである。
したがって、塗布層の温度を5〜50℃の範囲内の値とすることがより好ましく、15〜30℃の範囲内の値とす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。
それ故、本発明においては、例えば、バンドパスフィルター等によって活性エネルギー線における波長分布を調節する必要は無い。
したがって、本発明においては、バンドパスフィルター等を介することなく、活性エネルギー線光源から照射される光をそのまま塗布層に照射することが好ましい。
すなわち、バンドパスフィルターは、長時間の活性エネルギー線照射に耐え得るべく、一般的に石英ガラスを基材として用いているばかりでなく、多層スパッタ層を有することから、非常に高価である。
また、屈曲を有する内部構造を形成するにあたり、最適なものを検討する段階で、複数のバンドパスフィルターを試すことになり、さらに経済的に不利である。
一方、紫外線吸収剤により屈曲を有する内部構造を形成する場合、バンドパスフィルターと比較して格段に安価であるばかりか、種類と添加量の組み合わせを調節することで、より容易に最適なものを検討することができ、経済的に著しく有利である。
また、バンドパスフィルターと紫外線吸収剤の両方により、活性エネルギー線の波長制御を行うことも想定されるが、この場合、過度の波長制御となり、塗布層を硬化させるのに十分な照度および光量を得ることが困難になる場合がある。
また、活性エネルギー線の照度および光量を補うために光源強度を高くすることは、エネルギー損失が大きく、生産コストの上昇に繋がる。
したがって、バンドパスフィルターと紫外線吸収剤を両方用いる利点は乏しいため、バンドパスフィルターを用いることなく、活性エネルギー線の波長と、光重合開始剤やその他の成分の吸収波長を考慮した上で、紫外線吸収剤の種類と添加量を最適化することにより、屈曲を有する内部構造を形成することが好ましい。
屈曲カラム構造を形成する場合は、図9(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11(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11(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。
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。
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屈曲カラム構造を、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「屈曲ルーバー構造を形成する場合」に準じるため、省略する。
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。
・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℃
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)成分としての前記式(3)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)成分としての前記式(5)〜(7)で表わされる紫外線吸収剤の混合品(BASF(株)製、TINUVIN 477)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)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、アッベ屈折率(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。
すなわち、紫外可視近赤外分光光度計(島津製作所(株)製、UV−3600)を用いて、使用した(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分の各波長(nm)に対する透過率(%)または吸光度(−)を測定した。得られた波長−透過率チャートまたは波長−吸光度チャートを図12〜14に示す。
なお、図12における特性曲線Aは、使用した(A)成分の波長−透過率チャートであり、特性曲線Bは、使用した(B)成分の波長−透過率チャートであり、図13は、使用した(C)成分の波長−吸光度チャートであり、図14(a)は、使用した(D)成分の波長−吸光度チャートである。
また、図14(b)は、実施例4〜5で使用した(D)成分の波長−吸光度チャートであり、図14(c)は、実施例6〜7で使用した(D)成分の波長−吸光度チャートである。
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。
次いで、図10(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配置し、塗布層の表面に照射される紫外線(主ピーク波長365nm、その他254、303、313nmにピークを有する紫外線)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10(b)のθ3)が16°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10(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。
なお、このとき、塗布層の温度を23℃に維持した。
次いで、剥離フィルムの上から、上述した線状光源からの紫外線の進行方向をランダムにした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200m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15(a)に示し、その断面写真を図15(b)および(c)に示す。
なお、図15(c)は、図15(b)における屈曲ルーバー構造の屈曲部付近を拡大し、かつ、コントラスト補正を行った写真である。
なお、光拡散フィルムの切断は剃刀を用いて行い、断面の写真の撮影はデジタルマイクロスコープ(キーエンス(株)製、VHX−2000)を用いて反射観察により行った。
得られた光拡散フィルムの光拡散特性を評価した。
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、コノスコープ(autronic−MELCHERS GmbH社製)を用いて、図16に示すように、試験片のガラス側より、光拡散フィルムに対して入射角θ1が10°、20°、30°、40°、50°、60°となるように光を入射した。得られたコノスコープ画像を図17(a)〜(c)および図18(a)〜(c)に示す。
また、比較のために、実施例2((D)成分の添加量:(A)成分および(B)成分の合計量100重量部に対して0.067重量部)のコノスコープ画像を図17(d)〜(f)および図18(d)〜(f)に示し、実施例3((D)成分の添加量:(A)成分および(B)成分の合計量100重量部に対して0.033重量部)のコノスコープ画像を図17(g)〜(i)および図18(g)〜(i)に示し、比較例1((D)成分の添加量:0重量部)のコノスコープ画像を図17(j)〜(l)および図18(j)〜(l)に示す。
なお、図19における特性曲線Aが実施例1((D)成分の添加量:(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)における出射角−輝度チャートであり、特性曲線Bが実施例2((D)成分の添加量:(A)成分および(B)成分の合計量100重量部に対して0.067重量部)における出射角−輝度チャートであり、特性曲線Cが実施例3((D)成分の添加量:(A)成分および(B)成分の合計量100重量部に対して0.033重量部)における出射角−輝度チャートであり、特性曲線Dが比較例1((D)成分の添加量:0重量部)における出射角−輝度チャートである。
なお、各実施例、比較例における紫外線吸収剤の添加量、フィルムの製造条件、フィルム内に形成された内部構造の種類を表1に示す。
実施例2では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としての紫外線吸収剤の添加量を0.167重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して0.067重量部)に変えたほかは、実施例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、図20および図17〜19に示す。
なお、図20(a)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り、図20(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図17(d)〜(f)および図18(d)〜(f)が実施例2におけるコノスコープ画像であり、図19における特性曲線Bが実施例2における出射角−輝度チャートである。
実施例3では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としての紫外線吸収剤の添加量を0.083重量部((A)成分および(B)成分の合計量(100重量部)に対して0.033重量部)に変えたほかは、実施例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、図21および図17〜19に示す。
なお、図21(a)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り、図21(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図17(g)〜(i)および図18(g)〜(i)が実施例3におけるコノスコープ画像であり、図19における特性曲線Cが実施例3における出射角−輝度チャートである。
実施例4では、光拡散フィルム用組成物を調製する際に、(D)成分としての紫外線吸収剤を前記式(8)〜(9)で表わされる化合物の混合品であるBASF(株)製のTINUVIN 400に変えるとともに、その添加量を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)としたほかは、実施例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22〜25に示す。
なお、図22(a)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り、図22(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図23(a)〜(c)および図24(a)〜(c)が実施例4におけるコノスコープ画像である。
また、比較のために、実施例5((D)成分の添加量:(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)のコノスコープ画像を図23(d)〜(f)および図24(d)〜(f)に示し、比較例1((D)成分の添加量:0重量部)のコノスコープ画像を図23(g)〜(i)および図24(g)〜(i)に示す。
さらに、図25における特性曲線Aが実施例4((D)成分の添加量:(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)における出射角−輝度チャートであり、特性曲線Bが実施例5((D)成分の添加量:(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)における出射角−輝度チャートであり、特性曲線Cが比較例1((D)成分の添加量:0重量部)における出射角−輝度チャートである。
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)成分としての紫外線吸収剤を前記式(8)〜(9)で表わされる化合物の混合品であるBASF(株)製のTINUVIN 400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)としたほかは、実施例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、図26および図23〜25に示す。
なお、図26(a)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り、図26(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図23(d)〜(f)および図24(d)〜(f)が実施例5におけるコノスコープ画像であり、図25における特性曲線Bが実施例5における出射角−輝度チャートである。
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)成分としての紫外線吸収剤を前記式(10)で表わされるBASF(株)製のTINUVIN 384−2に変えるとともに、その添加量を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)としたほかは、実施例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27〜30に示す。
なお、図27(a)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り、図27(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図28(a)〜(c)および図29(a)〜(c)が実施例6におけるコノスコープ画像である。
また、比較のために、実施例7((D)成分の添加量:(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)のコノスコープ画像を図28(d)〜(f)および図29(d)〜(f)に示し、比較例1((D)成分の添加量:0重量部)のコノスコープ画像を図28(g)〜(i)および図29(g)〜(i)に示す。
さらに、図30における特性曲線Aが実施例6((D)成分の添加量:(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)における出射角−輝度チャートであり、特性曲線Bが実施例7((D)成分の添加量:(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)における出射角−輝度チャートであり、特性曲線Cが比較例1((D)成分の添加量:0重量部)における出射角−輝度チャートである。
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)成分としての紫外線吸収剤を前記式(10)で表わされるBASF(株)製のTINUVIN 384−2に変えるとともに、その添加量を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)としたほかは、実施例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、図31および図28〜30に示す。
なお、図31(a)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り、図31(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図28(d)〜(f)および図29(d)〜(f)が実施例7におけるコノスコープ画像であり、図30における特性曲線Bが実施例7における出射角−輝度チャートである。
実施例8では、塗布層に対して活性エネルギー線を照射する前に、塗布層を5℃の環境下に15分間放置し、その後、5℃に冷却された状態の塗布層に対し、直ちに活性エネルギー線を照射したほかは、実施例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32〜34に示す。
なお、図32(a)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り、図32(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図33(a)〜(c)および図34(a)〜(c)が実施例8におけるコノスコープ画像である。
また、比較のために、実施例1((D)成分の添加量:(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)のコノスコープ画像を図33(d)〜(f)および図34(d)〜(f)に示し、比較例1((D)成分の添加量:0重量部)のコノスコープ画像を図33(g)〜(i)および図34(g)〜(i)に示す。
実施例9では、塗布層に対して活性エネルギー線を照射する際に、線状の紫外線ランプと、塗布層との間に、図11(b)に示すように、複数の板状部材がそれぞれ平行配置してなる照射光平行化部材を配置して活性エネルギー線を照射した。
また、このとき、線状光源からの直接の紫外線の照射角(図10(b)のθ3)を10°、ピーク照度を2.7mW/cm2、積算光量を53mJ/cm2とし、膜厚175μmの光拡散フィルムを得たほかは、実施例6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35〜36に示す。
なお、図35(a)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り、図35(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図36(a)〜(c)および図37(a)〜(c)が実施例9におけるコノスコープ画像である。
また、比較のために、比較例3((D)成分の添加量:0重量部)のコノスコープ画像を図36(d)〜(f)および図37(d)〜(f)に示す。
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)成分としての紫外線吸収剤を添加しなかったほかは、実施例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、図38、図17〜19、図23〜25、図28〜30および図33〜34等に示す。
なお、図38(a)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り、図38(b)は、その断面における写真であり、図38(c)は、図38(b)におけるルーバー構造の上端部付近を拡大し、かつ、コントラスト補正を行った写真である。
また、図17(j)〜(l)、図18(j)〜(l)、図23(g)〜(i)、図24(g)〜(i)、図28(g)〜(i)、図29(g)〜(i)、図33(g)〜(i)および図34(g)〜(i)等が比較例1におけるコノスコープ画像であり、図19における特性曲線D、図25における特性曲線Cおよび図30における特性曲線Cが比較例1における出射角−輝度チャートである。
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)成分としての紫外線吸収剤の添加量を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、実施例1と同様に光拡散フィルムの製造を試みた。
その結果、フィルムが全く硬化しなかった。
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)成分としての紫外線吸収剤を添加しなかったほかは、実施例9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、図39および図36〜37に示す。
なお、図39(a)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り、図39(b)は、その断面におけるコントラスト補正を行った写真である。
また、図36(d)〜(f)および図37(d)〜(f)が比較例3におけるコノスコープ画像である。
比較例4では、塗布層に対して活性エネルギー線を照射する際に、線状の紫外線ランプと、塗布層との間に、波長370nm付近の紫外線のみを透過させる特性を有するバンドパスフィルター(Edmund Optics(株)製、B−370)を配置して活性エネルギー線を照射したほかは、比較例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40〜42に示す。
なお、図40(a)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り、図40(b)は、その断面における写真である。
また、図41(a)〜(c)および図42(a)〜(c)が比較例4におけるコノスコープ画像である。
また、比較のために、実施例1((D)成分の添加量:(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)のコノスコープ画像を図41(d)〜(f)および図42(d)〜(f)に示し、比較例1((D)成分の添加量:0重量部)のコノスコープ画像を図41(g)〜(i)および図42(g)〜(i)に示す。
さらに、使用したバンドパスフィルターの光透過特性を示す波長−透過率チャートを図43に示す。
比較例5では、塗布層に対して活性エネルギー線を照射する際に、線状の紫外線ランプと、塗布層との間に、波長370nm付近の紫外線のみを透過させる特性を有するバンドパスフィルター(Edmund Optics(株)製、B−370)を配置して活性エネルギー線を照射したほかは、実施例1と同様に光拡散フィルムを製造した。
その結果、図44に示すように、フィルムの表面のみが硬化して収縮シワが発生した。
*カッコ内の数値は、(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(重量部)を示す。
*比較例2では、活性エネルギー線を照射しても塗布層が硬化せず、フィルムを得ることができなかった。
*比較例5では、フィルムの表面のみが硬化して収縮シワが発生し、フィルムを得ることができなかった。
また、比較例4〜5より、バンドパスフィルターを用いて紫外線を照射した場合には、屈曲を有する板状領域からなる所定のルーバー構造を形成することができないことが理解される。
したがって、本発明の光拡散フィルム用組成物を用いて得られる光拡散フィルムは、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。
Claims (7)
- フィルム内部に、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するとともに、前記板状領域または前記柱状物が、フィルム膜厚方向に沿った中間点において屈曲しており、前記中間点を境にして異なる2種類の傾斜角を有し、かつ、前記屈折率が相対的に高い複数の領域の前記中間点よりも上方の部分における長さが15〜150μmの範囲内の値であるとともに、前記中間点よりも下方の部分における長さが35〜350μmの範囲内の値である光拡散フィルムを得るための光拡散フィルム用組成物であって、
(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)成分としての紫外線吸収剤と、を含むとともに、
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し、
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、かつ、
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、2重量部未満の値とすることを特徴とする光拡散フィルム用組成物。 - 前記(D)成分が、波長330〜380nmの光に対して吸収ピークを有することを特徴とする請求項1に記載の光拡散フィルム用組成物。
- 前記(D)成分が、ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤およびヒドロキシベンゾエート系紫外線吸収剤からなる群から選択される少なくとも一種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用組成物。
- 前記(A)成分が、下記一般式(1)で表わされ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用組成物。
- 前記一般式(1)において、R2〜R9のいずれか一つが、前記一般式(2)で表わされる置換基であることを特徴とする請求項4に記載の光拡散フィルム用組成物。
- 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1〜5のいずれか一項に記載の光拡散フィルム用組成物。
(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 - フィルム内部に、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するとともに、前記板状領域または前記柱状物が、フィルム膜厚方向に沿った中間点において屈曲しており、前記中間点を境にして異なる2種類の傾斜角を有し、かつ、前記屈折率が相対的に高い複数の領域の前記中間点よりも上方の部分における長さが15〜150μmの範囲内の値であるとともに、前記中間点よりも下方の部分における長さが35〜350μmの範囲内の値である光拡散フィルムであって、
(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)成分としての紫外線吸収剤と、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、かつ、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、2重量部未満の値とする光拡散フィルム用組成物の硬化物であることを特徴とする光拡散フィルム。
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