TWI484227B

TWI484227B - Light diffusion element

Info

Publication number: TWI484227B
Application number: TW102113359A
Authority: TW
Inventors: Kozo Nakamura; Takehito Fuchida; Hiroyuki Takemoto; Seiji Umemoto
Original assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2015-05-11
Also published as: TW201439599A

Description

光擴散元件

本發明係關於一種光擴散元件。

光擴散元件廣泛用於照明燈罩、投影電視之屏幕、面發光裝置(例如液晶顯示裝置)等中。近年來，光擴散元件對於液晶顯示裝置等之顯示品質之提高、視角特性之改善等之利用取得進展。作為光擴散元件，提出有使微粒子分散於樹脂片材等基質中而成者等(例如參照專利文獻1)。但，此種先前之光擴散元件由於光擴散元件中之大量微粒子發生凝聚，又，微粒子之粒徑不均勻，故而存在光擴散性不充分、且後方散射亦較大之問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3071538號

本發明係為了解決上述先前之問題而成者，其目的在於提供一種霧度值較高、具有較強之擴散性且抑制後方散射之光擴散元件。

本發明之光擴散元件具有包含樹脂成分及超微粒子成分之基質、與分散於該基質中之光擴散性微粒子，該超微粒子成分之平均一次粒徑為100nm以下，且實質上不含凝聚之超微粒子成分。

於較佳之實施形態中，上述光擴散性微粒子之平均一次粒徑為1μm~5μm，該光擴散性微粒子之重量平均粒徑分佈之變動係數為20%以下，且該光擴散性微粒子實質上不凝聚。

於較佳之實施形態中，上述超微粒子成分之平均一次粒徑為30nm以下。

於較佳之實施形態中，上述樹脂成分、上述超微粒子成分及上述光擴散性微粒子之折射率滿足下述式(i)，於該光擴散性微粒子之表面附近具有折射率調變區域， | n_P -n_A |<| n_P -n_B |．．．(i)

式(i)中，n_A 表示基質之樹脂成分之折射率，n_B 表示基質之超微粒子成分之折射率，n_P 表示光擴散性微粒子之折射率。

根據本發明，藉由使基質中含有超微粒子成分，可使基質與光擴散性微粒子之折射率差變大，可實現霧度值較高、具有較強之擴散性之光擴散元件。又，可於光擴散性微粒子之表面附近形成折射率實質上連續地發生變化之折射率調變區域，其結果為，可抑制基質與光擴散性微粒子之界面上之反射，可抑制後方散射。上述效果藉由超微粒子成分為小粒徑且實質上不含凝聚之超微粒子成分而變得顯著。具體而言，本發明之光擴散元件可防止以凝聚之超微粒子成分周邊產生之極端之濃度梯度為主要因素的後方散射之增大及有助於光擴散之光之利用效率之下降。

進而，使用均勻之光擴散性微粒子，該光擴散性微粒子於實質上不凝聚之狀態下存在，藉此上述效果進而變得顯著，並且可抑制不擴散而直射之光之透過。

10‧‧‧基質

11‧‧‧樹脂成分

12‧‧‧超微粒子成分

20‧‧‧光擴散性微粒子

30‧‧‧折射率調變區域

100‧‧‧光擴散元件

圖1係用以對藉由本發明之較佳實施形態之製造方法所獲得的光擴散元件之基質之樹脂成分及光擴散性微粒子之分散狀態進行說明的模式圖。

圖2係對本發明之光擴散元件之光擴散性微粒子附近進行擴大並說明之模式圖。

圖3係用以對本發明之光擴散元件中之自光擴散性微粒子中心部至基質之折射率變化進行說明之概念圖。

圖4係用以對基質中之超微粒子成分之面積比率進行說明之穿透式電子顯微鏡圖像。

圖5係表示實施例1中所獲得之光擴散元件之剖面之穿透式顕微鏡照片。

以下，一面參照圖式一面對本發明之較佳之實施形態進行說明，但本發明並不限定於該等具體之實施形態。

A.光擴散元件 A-1.整體構成

本發明之光擴散元件具有包含樹脂成分及超微粒子成分之基質與分散於該基質中之光擴散性微粒子。本發明之光擴散元件藉由基質與光擴散性微粒子之折射率差而表現光擴散功能。圖1係用以對本發明之較佳之實施形態之光擴散元件中的基質之樹脂成分及超微粒子成分、及光擴散性微粒子之分散狀態進行說明之模式圖。本發明之光擴散元件100具有包含樹脂成分11及平均一次粒徑為100nm以下之超微粒子成分12之基質10與分散於基質10中之光擴散性微粒子20。本發明之光擴散元件實質上不含凝聚之超微粒子成分。

較佳為，如圖1及圖2所示，於光擴散性微粒子之表面附近形成折射率調變區域30。因此，基質較佳為具有光擴散性微粒子之表面附近之折射率調變區域30及該折射率調變區域之外側(遠離光擴散性微粒子之側)之折射率固定區域。於折射率調變區域30中，折射率實質上連續地發生變化。基質之折射率調變區域30以外之部分較佳為實質上為折射率固定區域。於本說明書中，「光擴散性微粒子之表面附近」包括光擴散性微粒子表面、表面附近之外部及表面附近之內部。即，折射率調變區域最內部亦可位於光擴散性微粒子之內部。

於折射率調變區域30中，如上所述，折射率實質上連續地發生變化。較佳為，除此以外，上述折射率調變區域之最外部之折射率與上述折射率固定區域之折射率實質上相同。換言之，於上述光擴散元件上，折射率自折射率調變區域至折射率固定區域連續地發生變化，較佳為折射率自光擴散性微粒子至折射率固定區域連續地發生變化(圖3)。該折射率變化較佳為如圖3所示般較平穩。即，於折射率調變區域與折射率固定區域之邊界，以在折射率變化曲線上引切線之形狀變化。於折射率調變區域，折射率變化之梯度較佳為隨著遠離上述光擴散性微粒子而變大。根據本發明之光擴散元件，藉由適當選擇光擴散性微粒子、基質之樹脂成分及超微粒子成分，可實現實質上連續之折射率變化。其結果為，即便使基質10(實質上為折射率固定區域)與光擴散性微粒子20之折射率差變大，亦可抑制基質10與光擴散性微粒子20之界面之反射，可抑制後方散射。進而，於折射率固定區域，由於折射率與光擴散性微粒子20之差距較大之超微粒子成分12之重量濃度相對變高，因此可使基質10(實質上為折射率固定區域)與光擴散性微粒子20之折射率差變大。其結果為，即便為薄膜，亦可實現較高之霧度(較強之擴散性)。於本說明書中，所謂「折射率實質上連續地發生變化」，係指折射率於折射率調變區域至少自光擴散性微粒子至折射率固定區域實質上連續地發生變化即可。因此，例如即便於光擴散性微粒子與折射率調變區域之界面、及/或折射率調變區域與折射率固定區域之界面存在特定範圍內(例如折射率差為0.05以下)之折射率差距，亦可容許該差距。

上述折射率調變區域30之厚度(自折射率調變區域最內部至折射率調變區域最外部之距離)可固定(即，折射率調變區域亦可於光擴散性微粒子之周圍擴展成同心球狀)，亦可根據光擴散性微粒子表面之位置而厚度不同(例如亦可成為金平糖之外周形狀)。

上述折射率調變區域30之平均厚度較佳為0.01μm~0.6μm，更佳為0.03μm~0.5μm，進而較佳為0.04μm~0.4μm，尤佳為0.05μm~0.4μm。關於上述平均厚度，於折射率調變區域30之厚度根據光擴散性微粒子表面之位置而不同之情形時為平均厚度，於厚度固定之情形時為該厚度。

如上所述，基質10包含樹脂成分11及超微粒子成分12。上述折射率調變區域30較佳為根據基質10中之超微粒子成分12之分散濃度之實質梯度而形成。具體而言，於折射率調變區域30中，隨著遠離光擴散性微粒子20而超微粒子成分12之分散濃度(代表性情況下，由重量濃度所規定)變高(樹脂成分11之重量濃度必然變低)。換言之，於折射率調變區域30之光擴散性微粒子20之最接近區域，超微粒子成分12以相對低濃度分散，隨著遠離光擴散性微粒子20而超微粒子成分12之濃度增大。例如，由穿透式電子顯微鏡(TEM)圖像所獲得之基質10中之超微粒子成分12之面積比率係於接近光擴散性微粒子20之側較小，於接近基質10之側較大，該面積比率係自光擴散性微粒子側至基質側(折射率固定區域側)形成實質之梯度而發生變化。將表示其代表性之分散狀態之TEM圖像示於圖4。於本說明書中，所謂「由穿透式電子顯微鏡圖像所獲得之基質中之超微粒子成分之面積比率」，係指於包含光擴散性微粒子之直徑的剖面之穿透式電子顯微鏡圖像中，超微粒子成分之面積於特定範圍(特定面積)之基質中所占之比率。該面積比率與超微粒子成分之三維分散濃度(實際之分散濃度)相對應。該超微粒子成分之面積比率可藉由任意之適當之圖像解析軟體而求出。再者，上述面積比率代表性情況下與超微粒子成分之各粒子間之平均最短距離相對應。具體而言，超微粒子成分之各粒子間之平均最短距離係於折射率調變區域中隨著遠離光擴散性微粒子而變短，於折射率固定區域中為固定(例如，平均最短距離於光擴散性微粒子之最接近區域中為3nm~100nm左右，於折射率固定區域中為1nm~20nm)。關於平均最短距離，可使如圖4之分散狀態之TEM圖像二值化並使用例如圖像解析軟體「A像君」(Asahi Kasei Engineering公司製造)之重心間距離法而算出。如上所述，根據本發明之製造方法，可利用超微粒子成分12之分散濃度之實質梯度而於光擴散性微粒子之表面附近形成折射率調變區域30，因此與利用繁雜之製造方法製造GRIN微粒子並使該GRIN微粒子分散之情形相比，可以尤其簡便之順序且以尤其低之成本製造光擴散元件。進而，藉由利用超微粒子成分之分散濃度之實質梯度形成折射率調變區域，可於折射率調變區域30與折射率固定區域之邊界使折射率平穩地變化。進而，藉由使用折射率與樹脂成分及光擴散性微粒子差距較大之超微粒子成分，可使光擴散性微粒子與基質(實質上為折射率固定區域)之折射率差變大，且使折射率調變區域之折射率梯度變得陡峭。

上述折射率調變區域(實質上為如上所述之超微粒子成分之分散濃度之實質之梯度)可藉由適當選擇基質之樹脂成分及超微粒子成分以及光擴散性微粒子之構成材料、及化學及熱力學特性而形成。例如，利用同系材料(例如有機化合物彼此)構成樹脂成分及光擴散性微粒子，並利用與樹脂成分及光擴散性微粒子不同系之材料(例如無機化合物)構成超微粒子成分，藉此可良好地形成折射率調變區域。進而，例如，較佳為利用同系材料中相溶性較高之材料彼此構成樹脂成分及光擴散性微粒子。折射率調變區域之厚度及折射率梯度可藉由調整基質之樹脂成分、超微粒子成分及光擴散性微粒子之化學及熱力學特性而進行控制。再者，於本說明書中，所謂「同系」，係指化學結構或特性相同或類似，所謂「不同系」，係指除同系以外者。同系與否可根據基準之選擇方法而不同。例如，於以有機或無機為基準之情形時，有機化合物彼此為同系之化合物，有機化合物與無機化合物為不同系之化合物。於以聚合物之重複單位為基準之情形時，例如儘管丙烯酸系聚合物與環氧系聚合物同為有機化合物，但為不同系之化合物，於以週期律表為基準之情形時，儘管鹼金屬與過渡金屬同為無機元素，但為不同系之元素。

上述光擴散元件霧度值越高越好，具體而言，較佳為70%以上，更佳為90%~99%，進而較佳為92%~99.5%，進而較佳為95%~99.5%，尤佳為97%~99.5%，最佳為98.6%~99.5%。藉由霧度值為70%以上，可較佳地用作準直背光正面擴散系統中之正面光擴散元件。再者，所謂準直背光正面擴散系統，係指於液晶顯示裝置中，使用準直背光(向固定方向聚光之亮度半值寬較窄之背光)且於上側偏光板之視認側設置有正面光擴散元件之系統。

關於上述光擴散元件之擴散特性，若以光擴散半值角表示，則較佳為10°~150°(單側5°~75°)，更佳為10°~100°(單側5°~50°)，進而較佳為30°~80°(單側15°~40°)。

於使平行光線朝向上述光擴散元件垂直入射時，平行於入射光之光之透過率較佳為2%以下，更佳為1%以下。於本發明中，由於實質上不含凝聚之超微粒子成分，故而可使不受光擴散性微粒子及折射率調變區域之影響而透過之光變少，可防止入射光不擴散而直射之情況。進而，使光擴散性微粒子以實質上不凝聚之狀態存在，藉此上述效果變得更顯著。

上述光擴散元件之厚度可根據目的或所需之擴散特性而適當地設定。具體而言，上述光擴散元件之厚度較佳為4μm~50μm、更佳為4μm~20μm。根據本發明，儘管為如上述般非常薄之厚度，亦可獲得具有如上所述之非常高之霧度值且平滑性優異之光擴散元件。

上述光擴散元件可較佳地用於液晶顯示裝置，可尤其較佳地用於準直背光正面擴散系統。上述光擴散元件可單獨作為膜狀或板狀構件而提供，亦可貼附於任意之適當之基材或偏光板作為複合構件而提供。又，亦可於光擴散元件上積層抗反射層。

A-2.基質

如上所述，基質10較佳為包含樹脂成分11及超微粒子成分12。如上所述並如圖1及圖2所示，超微粒子成分12較佳為以於光擴散性微粒子20之表面附近形成折射率調變區域30之方式分散於樹脂成分11中。

A-2-1.樹脂成分

樹脂成分11只要可獲得本發明之效果，則可由任意之適當之材料構成。較佳為如上所述，樹脂成分11由與光擴散性微粒子同系之化合物且與超微粒子成分不同系之化合物構成。藉此，可於光擴散性微粒子之表面附近良好地形成折射率調變區域。進而較佳為，樹脂成分11由與光擴散性微粒子同系之化合物中相溶性較高之化合物構成。藉此，可形成具有所需之折射率梯度之折射率調變區域。更詳細而言，關於樹脂成分，與於光擴散性微粒子之附近局部地與超微粒子成分均勻溶解或分散之狀態相比，僅由樹脂成分包圍光擴散性微粒子之狀態於大多情況下系統整體之能量較穩定。其結果為，樹脂成分之重量濃度於光擴散性微粒子之最接近區域高於基質整體之樹脂成分之平均重量濃度，並隨著遠離光擴散性微粒子而變低。因此，可於光擴散性微粒子之表面附近良好地形成折射率調變區域。

上述樹脂成分較佳為由有機化合物構成，更佳為由游離射線硬化型樹脂構成。游離射線硬化型樹脂係塗膜之硬度優異。作為游離射線，例如可列舉紫外線、可見光、紅外線、電子束。較佳為紫外線，因此樹脂成分尤佳為由紫外線硬化型樹脂構成。作為紫外線硬化型樹脂，例如可列舉由丙烯酸酯樹脂(環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酸酯、醚丙烯酸酯)等自由基聚合型單體及/或低聚物所形成之樹脂。構成丙烯酸酯樹脂之單體成分(前驅物)之分子量較佳為200~700。作為構成丙烯酸酯樹脂之單體成分(前驅物)之具體例，可列舉季戊四醇三丙烯酸酯(PETA：分子量298)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA：分子量212)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA：分子量632)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA：分子量578)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA：分子量296)。於前驅物中，亦可視需要添加起始劑。作為起始劑，例如可列舉UV自由基產生劑(BASF Japan公司製造之Irgacure 907、同127、同192等)、過氧化苯甲醯。上述樹脂成分亦可包含除上述游離射線硬化型樹脂以外之其他樹脂成分。其他樹脂成分可為游離射線硬化型樹脂，可為熱硬化性樹脂，亦可為熱塑性樹脂。作為其他樹脂成分之代表例，可列舉脂肪族系(例如聚烯烴)樹脂、胺基甲酸酯系樹脂。於使用其他樹脂成分之情形時，其種類或調配量係以良好地形成上述折射率調變區域之方式進行調整。

上述基質之樹脂成分及光擴散性微粒子較佳為該等之折射率滿足下述式(1)：0<| n_P -n_A |．．．(1)

上述基質之樹脂成分、超微粒子成分及光擴散性微粒子較佳為其折射率滿足下述式(2)：0<| n_P -n_A |<| n_P -n_B |．．．(2)

若各成分之折射率為上述(1)及(2)之關係，則可獲得維持較高之霧度並且抑制後方散射之光擴散元件。

樹脂成分之折射率較佳為1.40~1.60。

上述樹脂成分之調配量係相對於基質100重量份而較佳為10重量份~80重量份，更佳為20重量份~80重量份，進而較佳為20重量份~65重量份，尤佳為45重量份~65重量份。

上述樹脂成分亦可包含除上述游離射線硬化型樹脂以外之其他樹脂成分。其他樹脂成分可為游離射線硬化型樹脂，可為熱硬化性樹脂，亦可為熱塑性樹脂。作為其他樹脂成分之代表例，可列舉脂肪族系(例如聚烯烴)樹脂、胺基甲酸酯系樹脂。於使用其他樹脂成分之情形時，其種類或調配量係以良好地形成上述折射率調變區域之方式進行調整。

A-2-2.超微粒子成分

超微粒子成分12係如上所述，較佳為由與上述樹脂成分及下述光擴散性微粒子不同系之化合物構成，更佳為由無機化合物構成。作為較佳之無機化合物，例如可列舉金屬氧化物、金屬氟化物。作為金屬氧化物之具體例，可列舉氧化鋯(zirconia)(折射率：2.19)、氧化鋁(折射率：1.56~2.62)、氧化鈦(折射率：2.49~2.74)、氧化矽(折射率：1.25~1.46)。作為金屬氟化物之具體例，可列舉氟化鎂(折射率：1.37)、氟化鈣(折射率：1.40~1.43)。該等金屬氧化物及金屬氟化物由於光之吸收較少，並且游離射線硬化型樹脂或熱塑性樹脂等有機化合物具有難以表現之折射率，因此隨著遠離與光擴散性微粒子之界面而超微粒子成分之重量濃度相對變高，藉此可使折射率調變為較大。藉由使光擴散性微粒子與基質之折射率差變大，即便為薄膜亦可實現高霧度(較高之光擴散性)，且形成折射率調變區域因而防止後方散射之效果亦較大。尤佳之無機化合物為氧化鋯。

上述超微粒子成分亦較佳為滿足上述式(1)及(2)。又，上述樹脂成分、上述超微粒子成分及上述光擴散性微粒子之折射率較佳為下述式(3)。若上述樹脂成分、上述超微粒子成分及上述光擴散性微粒子之折射率為上述關係，則可獲得維持較高之霧度值並且抑制後方散射之光擴散元件。

| n_P -n_A |<| n_A -n_B |．．．(3)

上述超微粒子成分之折射率較佳為1.40以下或1.60以上，進而較佳為1.40以下或1.70~2.80，尤佳為1.40以下或2.00~2.80。若折射率超過1.40或未達1.60，光擴散性微粒子與基質之折射率差變得不充分，有無法獲得充分之光擴散性之虞，又，於將光擴散元件用於採用準直背光正面擴散系統之液晶顯示裝置之情形時，有無法使源自準直背光之光充分地擴散而視角變窄之虞。

上述超微粒子成分之平均一次粒徑之上限為100nm，較佳為80nm，更佳為60nm，進而較佳為30nm。上述超微粒子成分之平均一次粒徑之下限較佳為10nm，更佳為15nm。如此，藉由使用小於光之波長之平均粒徑之超微粒子成分，可於超微粒子成分與樹脂成分之間不產生幾何光學反射、折射、散射而獲得光學性均勻之基質。其結果為，可獲得光學性均勻之光擴散元件。

上述光擴散元件實質上不含凝聚之超微粒子成分。藉由實質上不含凝聚之超微粒子成分，可獲得霧度值較高、具有較強之擴散性之光擴散元件。於本說明書中，所謂「實質上不含凝聚之超微粒子成分」，不僅包括僅包含作為一次粒子而存在之超微粒子之情形，而且包括進而包含粒徑充分地接近一次粒徑之超微粒子成分之情形、及於獲得本發明之效果之範圍內進而包含微量之凝聚之超微粒子成分之情形。所謂「粒徑充分地接近一次粒徑之超微粒子成分」，係指作為粒徑為平均一次粒徑之10倍以下(較佳為8倍以下、更佳為5倍以下、進而較佳為3倍以下)之二次粒子而存在之超微粒子成分。再者，於本說明書中，將「粒徑充分地接近一次粒徑」亦稱為「實質上不凝聚」。又，光擴散元件中之超微粒子成分之粒徑及平均粒徑可藉由使用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察光擴散元件之剖面而進行測定。

如上所述，上述光擴散元件可於獲得本發明之效果之範圍內包含微量之凝聚之超微粒子成分。所謂包含微量之凝聚之超微粒子成分之光擴散元件，具體而言，係指例如於穿透式電子顯微鏡(TEM)之特定之測定視野(直接倍率×1,200、MAGNIFICATION×10,000(13.9μm×15.5μm))中，因基質中不存在超微粒子成分而觀察到的白點(即該測定視野中之除源自光擴散性微粒子之發白部分以外的白點)之數未達10個之光擴散元件。該白點係因超微粒子成分之疏密(即凝聚)而產生者，且越少越好。該白點之數較佳為未達8個，更佳為未達5個，進而較佳為未達3個。最佳為該白點之數為0個。換言之，上述超微粒子成分較佳為實質上不凝聚，進而較佳為作為一次粒子而存在。

較佳為，上述超微粒子成分進行過表面改質。藉由進行表面改質，可使超微粒子成分於樹脂成分中良好地分散，且可良好地形成上述折射率調變區域。作為表面改質手段，只要獲得本發明之效果，則可採用任意之適當之手段。代表性情況下，表面改質係藉由如下方式進行：於超微粒子成分之表面塗佈表面改質劑而形成表面改質劑層。作為較佳之表面改質劑之具體例，可列舉：矽烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑等偶合劑、脂肪酸系界面活性劑等界面活性劑。藉由使用此種表面改質劑，可提高樹脂成分與超微粒子成分之濡濕性，使樹脂成分與超微粒子成分之界面穩定化，使超微粒子成分於樹脂成分中良好地分散，且良好地形成折射率調變區域。

上述塗佈液中之上述超微粒子成分之調配量相對於所形成之基質100重量份而較佳為10重量份~70重量份，更佳為35重量份~55重量份。

A-3.光擴散性微粒子

又，光擴散性微粒子20只要獲得本發明之效果，亦可由任意之適當之材料構成。較佳為，如上所述，光擴散性微粒子20由與上述基質之樹脂成分同系之化合物構成。例如，於構成基質之樹脂成分之游離射線硬化型樹脂為丙烯酸酯系樹脂之情形時，光擴散性微粒子亦較佳為由丙烯酸酯系樹脂構成。更具體而言，於構成基質之樹脂成分之丙烯酸酯系樹脂之單體成分例如為如上所述之PETA、NPGDA、DPHA、DPPA及/或TMPTA之情形時，構成光擴散性微粒子之丙烯酸酯系樹脂較佳為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA)及該等之共聚物、以及該等之交聯物。作為與PMMA及PMA之共聚合成分，可列舉聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯(PS)、三聚氰胺樹脂。光擴散性微粒子尤佳為由PMMA構成。其原因在於：與基質之樹脂成分及超微粒子成分之折射率或熱力學特性之關係較適當。進而，光擴散性微粒子較佳為具有交聯結構(立體網狀結構)。藉由調整交聯結構之疏密(交聯度)，可控制於光擴散性微粒子表面構成微粒子之聚合物分子之自由度，因此可控制超微粒子成分之分散狀態，結果可形成具有所需之折射率梯度之折射率調變區域。

較佳為，上述樹脂成分滲透至光擴散性微粒子中，於光擴散元件中在光擴散性微粒子中包含樹脂成分。若樹脂成分滲透至光擴散性微粒子中，則可於光擴散性微粒子之表面附近內部形成折射率調變區域，可獲得霧度值較高、具有較強之擴散性且抑制後方散射之光擴散元件。又，可獲得平均粒徑較大之光擴散性微粒子。光擴散性微粒子中之樹脂成分之滲透範圍相對於光擴散元件中之光擴散性微粒子之平均粒徑而較佳為80%以上，更佳為85%以上，進而較佳為85%~100%。若為上述範圍，則可良好地形成折射率調變區域而抑制後方散射。滲透範圍可藉由調整樹脂成分及光擴散性微粒子之材料、光擴散性微粒子之交聯密度、製造時所使用之有機溶劑之種類、製造時之靜置時間、靜置溫度等而進行控制。

上述光擴散元件中之光擴散性微粒子之平均一次粒徑較佳為1μm~5μm，更佳為2μm~5μm，進而較佳為2.5μm~4μm。若為上述範圍，則可獲得霧度值較高、具有較強之擴散性且可抑制直射光之透過之光擴散元件。於本說明書中，所謂「光擴散元件中之光擴散性微粒子」，於光擴散性微粒子於製造步驟中膨潤之情形時，係指膨潤後之光擴散性微粒子、即粒徑較添加時增大之光擴散性微粒子。再者，光擴散元件中之光擴散性微粒子之平均粒徑可藉由使用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察光擴散元件之剖面而進行測定。

上述光擴散元件中之光擴散性微粒子較佳為實質上不凝聚。藉由光擴散性微粒子以實質上不凝聚之狀態存在，可獲得霧度值較高、具有較強之擴散性且可抑制直射光之透過的光擴散元件。於本說明書中，所謂「實質上不凝聚」，係指粒徑充分地接近一次粒徑之狀態。因此，所謂「實質上不凝聚」粒子，不僅包括各自分離之粒子(單一粒子)，而且包含於獲得本發明之效果之範圍內之複數個聚集狀態之粒子。具體而言，所謂「實質上不凝聚」光擴散性微粒子，包括作為一次粒子而存在之光擴散性微粒子、及作為粒徑為平均一次粒徑之2.5倍以下之二次粒子而存在之光擴散性微粒子。光擴散元件中之光擴散性微粒子之粒徑較佳為平均一次粒徑之2倍以下，更佳為1.5倍以下。

上述光擴散元件中之光擴散性微粒子之平均粒徑較佳為光擴散元件之厚度之1/2以下(例如1/2~1/20)。若為相對於光擴散元件之厚度而具有上述比率之平均粒徑，則可使光擴散性微粒子於光擴散元件之厚度方向上複數排列，因此可於入射光通過光擴散元件時使該光多重地擴散，其結果為，可獲得充分之光擴散性。

上述光擴散元件中之光擴散性微粒子之重量平均粒徑分佈的標準偏差較佳為1.0μm以下，更佳為0.5μm以下，尤佳為0.1μm以下。光擴散性微粒子之重量平均粒徑分佈之標準偏差越小越好，但實用之下限值例如為0.01μm。又，擴散性微粒子之重量平均粒徑分佈較佳為單分散，例如重量平均粒徑分佈之變動係數((粒徑之標準偏差)×100/(平均粒徑))較佳為20%以下，更佳為15%以下。擴散性微粒子之重量平均粒徑分佈之變動係數越小越好，但實用之下限值例如為5%。若混合有大量相對於重量平均粒徑而粒徑較小之光擴散性微粒子，則存在擴散性過度增大而無法良好地抑制後方散射之情形。若混合有大量相對於重量平均粒徑而粒徑較大之光擴散性微粒子，則存在無法於光擴散元件之厚度方向上複數排列而無法獲得多重擴散之情形，其結果為，存在光擴散性變得不充分之情形。

作為上述光擴散性微粒子之形狀，可根據目的而採用任意之適當之形狀。作為具體例，可列舉圓球狀、鱗片狀、板狀、橢球狀、不定形。大多情況下可使用圓球狀微粒子作為上述光擴散性微粒子。

上述光擴散性微粒子亦較佳為滿足上述式(1)及(2)。上述光擴散性微粒子之折射率較佳為1.30~1.70，更佳為1.40~1.60。

A-4.光擴散元件之製造方法

本發明之一實施形態之光擴散元件之製造方法包括：將使基質之樹脂成分之前驅物(單體)、超微粒子成分及光擴散性微粒子溶解或分散於有機溶劑中而成的塗佈液塗佈於基材上之步驟(記作步驟A)；使塗佈於該基材上之塗佈液乾燥之步驟(記作步驟B)；及使上述前驅物聚合之步驟(記作步驟C)。

(步驟A)

針對樹脂成分之前驅物、超微粒子成分、及光擴散性微粒子，已分別於上述A-2-1項、A-2-2項及A-3項中進行說明。代表性情況下，上述塗佈液係超微粒子成分及光擴散性微粒子分散於前驅物及揮發性溶劑中而成之分散體。作為使超微粒子成分及光擴散性微粒子分散之手段，可較佳地使用利用攪拌機之分散處理。其原因在於：對超微粒子成分及光擴散性微粒子實施充分之混合，可獲得實質上不凝聚之超微粒子成分及光擴散性微粒子。作為攪拌機，可較佳地使用分散機型攪拌機。攪拌時間較佳為15分鐘以上、更佳為15分~60分鐘。分散處理較佳為於將塗佈液塗佈於基材上之前立即進行。

於一實施形態中，塗佈液係預先於有機溶劑中混合光擴散性微粒子而使光擴散性微粒子膨潤後，將樹脂成分之前驅物及超微粒子成分添加於該有機溶劑中而製備。若預先於有機溶劑中混合光擴散性微粒子而使光擴散性微粒子膨潤，則於製備塗佈液後立即、即不靜置而供給至後續步驟。其結果為，可防止上述光擴散性微粒子及超微粒子成分凝聚。

作為上述有機溶劑之具體例，可列舉乙酸丁酯、甲基異丁基酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、2-丁酮(甲基乙基酮)、環戊酮、甲苯、異丙醇、正丁醇、環戊烷、水。

較佳為，上述有機溶劑之沸點較佳為70℃以上，更佳為100℃以上，尤佳為110℃以上，最佳為120℃以上。藉由使用揮發性相對較低之有機溶劑，可於使有機溶劑乾燥時防止快速之揮發，可防止述光擴散性微粒子及超微粒子成分凝聚。

上述塗佈液可視需要進而含有任意之適當之添加劑。例如為了使超微粒子成分良好地分散，可較佳地使用分散劑。作為添加劑之其他具體例，可列舉紫外線吸收劑、調平劑、消泡劑。

上述塗佈液中之樹脂成分之前驅物之調配量係已於A-2-1項中進行說明，超微粒子成分之調配量係已於A-2-2項中進行說明。光擴散性微粒子之調配量之上限係相對於基質100重量份而較佳為40重量份，進而較佳為30重量份，尤佳為20重量份。光擴散性微粒子之調配量之下限係相對於基質100重量份而較佳為5重量份，更佳為10重量份，進而較佳為15重量份。

上述塗佈液之固形分濃度可以較佳為成為10重量%~70重量%左右之方式進行調整。若為上述固形分濃度，則可獲得具有容易塗佈之黏度之塗佈液。

作為上述基材，只要獲得本發明之效果，則可採用任意之適當之膜。作為具體例，可列舉三乙酸纖維素(TAC)膜、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚丙烯(PP)膜、尼龍膜、丙烯酸膜、內酯改性丙烯酸膜等。上述基材亦可視需要進行易接著處理等表面改質，亦可包含潤滑劑、防靜電劑、紫外線吸收劑等添加劑。

作為上述塗佈液對基材之塗佈方法，可採用使用任意之適當之塗佈機之方法。作為塗佈機之具體例，可列舉棒式塗佈機、反向塗佈機、接觸式塗佈機、凹版塗佈機、模嘴塗佈機、缺角輪塗佈機。

(步驟B)

作為上述塗佈液之乾燥方法，可採用任意之適當之方法。作為具體例，可列舉自然乾燥、加熱乾燥、減壓乾燥。較佳為加熱乾燥。加熱溫度較佳為60℃~150℃，更佳為60℃~100℃，進而較佳為60℃~80℃。若加熱溫度超過150℃，則有塗佈液面急劇變化且光擴散性微粒子無法追隨於塗佈液面之變化而無法獲得充分之平滑性之虞。加熱時間例如為30秒~5分鐘。

(步驟C)

聚合方法可根據樹脂成分(因此，其前驅物)之種類而採用任意之適當之方法。例如於樹脂成分為游離射線硬化型樹脂之情形時，藉由照射游離射線而使前驅物聚合。於使用紫外線作為游離射線之情形時，其累積光量較佳為50mJ/cm² ~1000mJ/cm² ，更佳為200mJ/cm² ~400mJ/cm² 。游離射線對於光擴散性微粒子之透過率較佳為70%以上，更佳為80%以上。又，例如於樹脂成分為熱硬化型樹脂之情形時，藉由進行加熱而使前驅物聚合。加熱溫度及加熱時間可根據樹脂成分之種類而適當設定。聚合較佳為藉由照射游離射線而進行。若為游離射線照射，則可良好地保持折射率調變區域而直接使塗膜硬化，因此可製作良好之擴散特性之光擴散元件。藉由使前驅物聚合而形成基質，同時在光擴散性微粒子之表面附近形成折射率調變區域。即，根據本發明之製造方法，藉由使滲透至光擴散性微粒子內部之前驅物與未滲透至光擴散性微粒子中之前驅物同時聚合，可於光擴散性微粒子之表面附近形成折射率調變區域之同時形成基質。

上述聚合步驟(步驟C)可於上述乾燥步驟(步驟B)之前進行，亦可於步驟B之後進行。乾燥步驟(步驟B)較佳為於聚合步驟(步驟C)之前進行。其原因在於：可藉由加熱而促進樹脂成分之前驅物對光擴散性微粒子之滲透。

自不待言，本實施形態之光擴散元件之製造方法中，除上述步驟A~步驟C以外，亦可於任意之適當之時刻包括任意之適當之步驟、處理及/或操作。此種步驟等之種類及進行此種步驟等之時刻可根據目的而適當地設定。例如於步驟A中，於將各成分同時混合之情形時，塗佈液可於塗佈前靜置特定時間。藉由靜置特定時間，可使樹脂成分之前驅物充分地滲透至光擴散性微粒子中。作為靜置時間，較佳為1小時~48小時，更佳為2小時~40小時，進而較佳為3小時~35小時，尤佳為4小時~30小時。

以上述方式，於基材上形成如上述A-1項~A-3項中所說明之光擴散元件。

以下，藉由實施例而對本發明具體地進行說明，但本發明並不受該等實施例所限定。實施例中之評價方法如下所述。又，只要無特別說明，則實施例中之「份」及「%」為重量基準。

(1)光擴散元件之厚度

利用微計測器式厚度計(Mitutoyo公司製造)測定基材與光擴散元件之合計厚度，自該合計厚度減去基材之厚度而算出光擴散元件之厚度。

(2)光擴散元件中之光擴散性微粒子及超微粒子成分之平均粒徑及標準偏差

利用液氮使實施例及比較例中所獲得之光擴散元件與基材之積層體冷卻，並且利用切片機切割成0.1μm之厚度而作為測定試樣。使用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察該測定試樣，根據TEM圖像並使用圖像解析軟體而測定光擴散元件中之光擴散性微粒子及超微粒子成分之粒徑。於隨機選擇之20處進行該測定，算出光擴散元件中之光擴散性微粒子及超微粒子成分之平均粒徑及標準偏差。

(3)超微粒子成分之凝聚

利用液氮使實施例及比較例中所獲得之光擴散元件與基材之積層體冷卻，並且利用切片機切割成0.1μm之厚度而作為測定試樣。對於該測定試樣之剖面，利用穿透式電子顯微鏡(TEM)(日立製作所製造、商品名「H-7650」、加速電壓100kV)觀察二維圖像，確認該測定試樣之光擴散元件內之疏密之產生。於直接倍率×1,200、MAGNIFICATION×10,000之測定視野(13.9μm×15.5μm)下，對基質中不存在超微粒子成分而作為白點觀察到的部分(即測定視野內之除源自光擴散性微粒子之發白部分以外的白點)之數進行計數。對於實施例及比較例中所獲得之光擴散元件與基材之積層體，分別於20處如上所述般對白點之數進行計數，算出其平均值。將該平均值示於表1。白點之數越多，則評價為超微粒子成分之疏密越多。

(4)光擴散性微粒子之凝聚

以與上述(2)相同之方式進行TEM觀察，確認相對於平均一次粒徑而具有2.5倍以上之粒徑之光擴散性微粒子(實質之二次粒子)的有無。於未觀察到實質之二次粒子之情形時，判斷各粒子實質上不凝聚。

(5)霧度值

根據JIS 7136中所規定之方法，利用霧度計(村上色彩科學研究所公司製造、商品名「HN-150」)進行測定。

(6)後方散射率

將實施例及比較例中所獲得之光擴散元件與基材之積層體經由透明黏著劑而貼合於黑丙烯酸板(住友化學公司製造、商品名「SUMIPEX」(註冊商標)、厚度2mm)上並作為測定試樣。利用分光光度計(日立計測器公司製造、商品名「U4100」)測定該測定試樣之積分反射率。另一方面，使用自上述光擴散元件用塗佈液中去除微粒子之塗佈液製作基材與透明塗佈層之積層體而作為對照試樣，以與上述相同之方式測定積分反射率(即表面反射率)。藉由自上述測定試樣之積分反射率減去上述對照試樣之積分反射率(表面反射率)而算出光擴散元件之後方散射率。

(實施例1)

將作為光擴散性微粒子之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒子(積水化成品工業公司製造、商品名「XX131AA」、平均粒徑2.5μm、折射率1.49)15份、與作為有機溶劑之乙酸丁酯及MEK之混合溶劑(重量比50/50)30份混合，攪拌60分鐘而製備混合液。

繼而，於所獲得之混合液中，添加含有62%作為超微粒子成分之氧化鋯奈米粒子(平均粒徑60nm、折射率2.19)之硬塗用樹脂(JSR公司製造、商品名「Opstar KZ6661」(含有MEK/MIBK))100份、作為樹脂成分之前驅物之季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有機化學工業公司製造、商品名「Viscoat#300」、折射率1.52、分子量298)22份、光聚合起始劑(Ciba Specialty Chemical公司製造、商品名「Irgacure 907」)0.5份及調平劑(DIC公司製造、商品名「GRANDIC PC 4100」)0.5份，使用分散機攪拌15分鐘而製備塗佈液。

製備該塗佈液後立即使用棒式塗佈機塗佈於TAC膜(FUJI FILM公司製造、商品名「Fujitac」)上，於60℃下加熱1分鐘後，照射累積光量300mJ之紫外線，獲得厚度10μm之光擴散元件。將所獲得之光擴散元件供於上述(2)~(6)之評價。進而，將光擴散元件剖面之TEM照片示於圖5。

(實施例2)

於實施例1中，代替含有62%作為超微粒子成分之氧化鋯奈米粒子(平均粒徑60nm、折射率2.19)之硬塗用樹脂(JSR公司製造、商品名「Opstar KZ6661」(含有MEK/MIBK))100份而使用JSR公司製造之商品名「Opstar KZ6706」(含有PEGME(丙二醇單甲醚))(平均粒徑30nm、折射率2.19)，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得光擴散元件。將所獲得之光擴散元件供於上述(2)~(6)之評價。將結果示於表1。

(比較例1)

於含有62%作為超微粒子成分之氧化鋯奈米粒子(平均粒徑60nm、折射率2.19)之硬塗用樹脂(JSR公司製造、商品名「Opstar KZ6661」(含有MEK/MIBK))100份中，添加作為樹脂成分之前驅物之季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有機化學工業公司製造、商品名「Viscoat#300」、折射率1.52)之乙酸丁酯及MEK之混合溶劑50%溶液11份、光聚合起始劑(Ciba Specialty Chemical公司製造、商品名「Irgacure 907」)0.5份、調平劑(DIC公司製造、商品名「GRANDIC PC 4100」)0.5份、及作為光擴散性微粒子之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒子(積水化成品工業公司製造、商品名「XX131AA」、平均粒徑2.5μm、折射率1.49)15份。對該混合物進行5分鐘超音波處理而製備上述各成分均勻地分散之塗佈液。將該塗佈液靜置24小時後，使用棒式塗佈機塗佈於TAC膜(FUJI FILM公司製造、商品名「Fujitac」)上，於60℃下加熱1分鐘後，照射累積光量300mJ之紫外線，獲得厚度10μm之光擴散元件。將所獲得之光擴散元件供於上述(2)~(6)之評價。將結果示於表1。

根據上述表1而明確，根據本發明，藉由超微粒子成分為小粒徑且實質上不含凝聚之超微粒子成分，可獲得霧度值較高、具有較強之擴散性且抑制後方散射之光擴散元件。

[產業上之可利用性]

藉由本發明之製造方法所獲得之光擴散元件可較佳地用於液晶顯示裝置之視認側構件、液晶顯示裝置之背光用構件、照明器具(例如有機EL、LED)用擴散構件中，可尤其較佳地用作準直背光正面擴散系統之正面擴散元件。