光扩散元件， 具有光扩散元件的偏光板， 使用它们的液晶显 示装置和光扩散元件的制造方法 技术领域 本发明涉及一种光扩散元件、 具有光扩散元件的偏光板、 使用它们的液晶显示装 置和光扩散元件的制造方法。
背景技术
光扩散元件被广泛用于照明灯罩、 背投电视的屏幕、 面发光装置 ( 例如， 液晶显示 装置 ) 等。近年来， 光扩散元件在例如提高液晶显示装置等的显示质量和改善视角特性等 方面的利用正在推进。 作为光扩散元件， 例如， 已提出其中使细粒分散于基体如树脂片材中 的光扩散元件 ( 例如参照专利文献 1)。在这种光扩散元件中， 入射光的大部分向前 ( 出射 面侧 ) 散射， 而其一部分则向后 ( 入射面侧 ) 散射。细粒与基体之间的折射率差越大则扩 散性 ( 例如雾度值 ) 越大。然而， 如果折射率差别大， 则背向散射增大。更具体而言， 已经 提出了为了提高液晶显示装置的显示质量而将光扩散元件配置于液晶显示装置的顶部表面的技术。然而， 这种光扩散元件不具有充分的光扩散性 ( 例如， 雾度值小于 90％ )， 并且 没有表现出任何改善显示质量的充分效果。另一方面， 在为了提高显示质量而将光扩散性 大 ( 例如， 雾度值为 90％以上 ) 的光扩散元件用于液晶显示装置的情况下， 当外部光入射至 液晶显示装置上时， 屏变得发白， 从而导致在亮处难以显示具有高对比度的影像和图像的 问题。其原因在于， 光扩散元件中的细粒引起入射光不仅向前方散射， 而且向后方散射。根 据常规的光扩散元件， 雾度值变得越大则背向散射增加。 因此， 同时满足光扩散性的增大与 背向散射的抑制非常困难。此外， 在照明用途中， 如果雾度值变得更大， 则背向散射增大并 且总透光率下降， 这劣化了光利用效率。
作为解决上述问题的方法， 基于抑制细粒与基体的界面处的反射的概念， 例如， 已 经提出了将下列材料分散在树脂中 ： 其中核的折射率与壳的折射率不同的核壳细粒 ； 和其 中折射率从细粒的中心向外侧连续变化的具有梯度折射率的细粒， 例如所谓的梯度指数 (GRIN) 细粒 ( 例如， 参照专利文献 2 ～ 4)。 然而， 这些细粒与普通细粒相比， 制造工艺复杂， 因此生产率不充分， 因而对于使用这些细粒而言不实际。
先前技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 日本专利第 3071538 号
专利文献 2 ： 日本专利特开平 6-347617 号公报
专利文献 3 ： 日本专利特开 2003-262710 号公报
专利文献 4 ： 日本专利特开 2002-212245 号公报
发明概述
技术问题
考虑到解决上述问题而进行了本发明， 并且本发明的一个目的是提供一种光扩散 元件， 其具有高雾度值和强扩散性， 抑制背向散射， 并且成本低且生产率优异。解决问题的手段
根据本发明的一个实施方案的光扩散元件包含 ： 含有树脂组分和超细粒子组分的 基体 ； 和分散在所述基体中的光扩散性细粒， 其中 ： 所述树脂组分、 所述超细粒子组分和所 述光扩散性细粒的折射率满足以下所示的式 (1) ； 并且所述光扩散元件包括浓度调节区， 所述浓度调节区形成在所述光扩散性细粒的每一个的表面附近外部， 并且其中， 随着距所 述光扩散性细粒的距离的增加， 所述树脂组分的重量浓度降低而所述超细粒子组分的重量 浓度升高 ：
|nP-nA| ＜ |nP-nB|… (1)
其中 nA 表示所述基体的所述树脂组分的折射率， nB 表示所述基体的所述超细粒子 组分的折射率， 而 nP 表示所述光扩散性细粒的折射率。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述光扩散元件还包括第二浓度调节区， 所述 第二浓度调节区通过所述树脂组分渗透到所述光扩散性细粒的每一个的表面附近内部而 形成。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述光扩散元件的雾度为 90％至 99％。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述树脂组分、 所述超细粒子组分和所述光扩 散性细粒的折射率满足 0.01 ≤ |nP-nA| ≤ 0.10 和 0.10 ≤ |nP-nB| ≤ 1.50。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述树脂组分和所述光扩散性细粒由相同类型 的材料形成， 而所述超细粒子组分由与所述树脂组分和所述光扩散性细粒的材料不同类型 的材料形成。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述树脂组分和所述光扩散性细粒各自由有机 化合物形成， 而所述超细粒子组分由无机化合物形成。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述光扩散性细粒的平均粒径为 1μm 至 5μm。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述超细粒子组分的平均粒径为 1nm 至 100nm。
在本发明的一个优选实施方案中， 所述光扩散元件的光扩散半值角为 10° 至 150°。
根据本发明的另一方面， 提供一种具有光扩散元件的偏光板。所述具有光扩散元 件的偏光板包括 ： 上述光扩散元件 ； 和起偏振器。
根据本发明的再另一方面， 提供一种液晶显示装置。 所述液晶显示装置包括 ： 液晶 单元 ； 平行光光源装置， 所述平行光光源装置朝向所述液晶单元发射准直光 ； 和如上所述 的光扩散元件， 所述光扩散元件使通过所述液晶单元的所述准直光穿透和扩散。
根据本发明的再另一方面， 提供一种用于上述光扩散元件的制造方法。所述制造 方法包括下列步骤 ： 将涂敷液涂布到基材上， 在所述涂敷液中， 基体的树脂组分或其前体、 超细粒子组分和光扩散性细粒溶解或分散在挥发性溶剂中 ； 和将涂布在所述基材上的所述 涂敷液干燥。
在本发明的一个实施方案中， 所述制造方法还包括下列步骤 ： 在所述涂敷液中， 使 树脂组分的前体与所述光扩散性细粒接触 ； 和使所述前体的至少一部分渗透所述光扩散性 细粒的内部。
在本发明的一个实施方案中， 在所述涂敷液中， 将所述使树脂组分的前体与所述 光扩散性细粒接触进行一段时间， 所述一段时间长于所述光扩散性细粒的每一个的粒径实质上变得最大所需的时间。
在本发明的一个实施方案中， 渗透步骤包括 ： 使所述前体从所述光扩散性细粒的 每一个的表面在所述光扩散性细粒的平均粒径的 10 ％以上至 95 ％以下的范围内进行渗 透。
在本发明的一个实施方案中， 所述方法还包括在所述涂布步骤以后聚合所述前体 的步骤。
在本发明的一个实施方案中， 所述聚合步骤包括 ： 将渗透所述光扩散性细粒的内 部的前体和没有渗透所述光扩散性细粒的前体同时聚合， 从而在所述光扩散性细粒的每一 个的表面附近内部形成所述第二浓度调节区， 并且同时形成所述基体和第一浓度调节区。
在本发明的一个实施方案中， 所述树脂组分包含电离辐射固化性树脂， 并且所述 树脂组分的前体通过用电离辐射照射所述前体而聚合。
本发明的有利效果
根据本发明， 通过使用含有特定的树脂组分及超细粒子组分的基体与特定的光扩 散性细粒的组合， 可以在光扩散性细粒周围形成浓度调节区。 其结果是， 可以在基体与光扩 散性细粒的界面附近 ( 典型地， 光扩散性细粒的每一个的表面附近外部 ) 使折射率阶段性 地或实质上连续性地发生变化， 可以抑制基体与光扩散性细粒之间的界面处的反射， 并且 可以抑制背向散射。 此外， 通过使基体含有特定的超细粒子组分， 可扩大基体与光扩散性细 粒之间的折射率差。归因于这些协同效应， 可实现具有高雾度值和强扩散性并且抑制背向 散射的光扩散元件。 此外， 根据本发明， 不使用要求繁杂的制造方法的特殊结构的细粒便可 形成浓度调节区， 因此所述光扩散元件在生产率、 成本方面也非常优异。 在一个实施方案中， 除上述浓度调节区以外， 可以使树脂组分渗透至光扩散性细 粒而于光扩散性细粒的表面附近内部形成第二浓度调节区。其结果是， 折射率可以阶段性 地或实质上连续性地变化的区域进一步增大。因此， 可以进一步令人满意地抑制基体与光 扩散性细粒之间的界面处的反射， 并且可以进一步抑制背向散射。 并且， 当树脂组分渗透至 光扩散性细粒内部时， 可提高基体中的超细粒子组分的浓度。 因此， 可进一步扩大基体与光 扩散性细粒之间的折射率差。如此， 通过在光扩散性细粒的每一个的表面附近内部进一步 形成第二浓度调节区， 可进一步促进如上所述的本发明的效果。
附图简述
图 1A 是用以说明根据本发明的一个优选实施方案的光扩散元件中的基体的树脂 组分和超细粒子组分、 以及光扩散性细粒的分散状态的示意图。
图 1B 是用以说明根据本发明的另一个实施方案的光扩散元件中的基体的树脂组 分和超细粒子组分、 以及光扩散性细粒的分散状态的示意图。
图 2(a) 是用以说明图 1A 的光扩散元件中的从光扩散性细粒的中心部分至基体的 折射率变化的概念图， 图 2(b) 是用以说明图 1B 的光扩散元件中的从光扩散性细粒的中心 部分至基体的折射率变化的概念图， 和图 2(c) 是用以说明常规光扩散元件中的从细粒的 中心部分至基体的折射率变化的概念图。
图 3 是表示本发明中所使用的光扩散性细粒中的 r1 与 r2 之间的关系的示意图。
图 4 是表示关于静置时间彼此不同的涂敷液， 干燥温度与所获得的扩散半值角的 关系的曲线图。
图 5 是根据本发明的一个优选实施方案的具有光扩散元件的偏光板的示意性横 截面图。
图 6 是根据本发明的一个优选实施方案的液晶显示装置的示意性横截面图。
图 7 是用以说明计算光扩散半值角的方法的示意图。
图 8 是对实施例 1、 4 和 5 的光扩散元件确认有无浓度调节区的穿透型显微镜照 片。
图 9 是对实施例 6 ～ 8 的光扩散元件确认有无浓度调节区的穿透型显微镜照片。
图 10 是对比较例 1 的光扩散元件确认有无浓度调节区的穿透型显微镜照片。
图 11 是显示其中为了比较而将实施例 1 和比较例 2 和 3 的光扩散元件装入至液 晶显示装置的情况下的显示状态的照片。
实施方式描述
以下， 参考附图描述本发明的优选实施方案。 然而， 本发明并不限定于这些具体实 施方案。
A. 光扩散元件
A-1. 整体构造 本发明的光扩散元件含有包含树脂组分及超细粒子组分的基体、 以及分散于该基 体中的光扩散性细粒。 本发明的光扩散元件是通过基体与光扩散性细粒之间的折射率差而 体现光扩散功能的。图 1A 及图 1B 分别是用以说明根据本发明的优选实施方案的光扩散元 件中的基体的树脂组分及超细粒子组分、 以及光扩散性细粒的分散状态的示意图。本发明 的光扩散元件 100 含有包含树脂组分 11 及超细粒子组分 12 的基体 10、 以及分散于基体 10 中的光扩散性细粒 20。基体的树脂组分及超细粒子组分、 以及光扩散性细粒的折射率满足 下述式 (1)。
|nP-nA| ＜ |nP-nB|...(1)
在式 (1) 中， nA 表示基体的树脂组分的折射率， nB 表示基体的超细粒子组分的折 射率， 并且 nP 表示光扩散性细粒的折射率。另外， 在本发明中， 所述树脂组分、 所述超细粒 子组分及所述光扩散性细粒的折射率也可满足下述式 (2)。
|nP-nA| ＜ |nA-nB|...(2)
在一个实施方案中， 如图 1A 中所示， 本发明的光扩散元件在每一个光扩散性细粒 20 的表面附近外部形成有浓度调节区 31。在另一个实施方案中， 如图 1B 中所示， 本发明的 光扩散元件还具有树脂组分 11 渗透至每一个光扩散性细粒 20 的表面附近内部而形成的第 二浓度调节区 32。在本说明书中， 为方便说明， 可以将光扩散性细粒 20 的表面附近外部的 浓度调节区 31 称为第一浓度调节区。
如图 1A 中所示， 在仅形成第一浓度调节区 31 的情形下， 上述式 (1) 中的 |nP-nA| 优 选为 0.0 ～ 0.1， 更优选为 0.0 ～ 0.06， 特别优选为大于 0 并且 0.06 以下。当 |nP-nA| 大于 0.1 时， 可能增大背向散射。如图 1B 中所示， 在形成有第一浓度调节区 31 及第二浓度调节 区 32 的情形下， 上述式 (1) 中的 |nP-nA| 优选为 0.01 ～ 0.10， 更优选为 0.01 ～ 0.06， 特别 优选为 0.02 ～ 0.06。当 |nP-nA| 小于 0.01 时， 可能不形成第二浓度调节区。当 |nP-nA| 大 于 0.10 时， 可能增大背向散射。 不论是否形成第二浓度调节区 32， |nP-nB| 均优选为 0.10 ～ 1.50， 更优选为 0.20 ～ 0.80。当 |nP-nB| 小于 0.10 时， 则多数情况下雾度变为 90％以下，
其结果是， 在将光扩散元件装入至液晶显示装置的情形时， 不能充分扩散来自光源的光， 并 且视角可能变小。当 |nP-nB| 大于 1.50 时， 可能增大背向散射。此外， 不论是否形成第二浓 度调节区 32， |nA-nB| 均优选为 0.10 ～ 1.50， 更优选为 0.20 ～ 0.80。当 |nA-nB| 小于 0.10 时， 可能无法获得充分的光扩散性。当 |nA-nB| 大于 1.50 时， nA 和 nB 的波长分散增大， 并且 散射光的色调可能不柔和。如上所述， 通过组合使用折射率彼此相近的基体的树脂组分及 光扩散性细粒、 以及折射率与树脂组分及光扩散性细粒大不相同的超细粒子组分， 可与下 述第一浓度调节区及第二浓度调节区所产生的效果相结合， 在保持高雾度的同时抑制背向 散射。
在所述第一浓度调节区 31 中， 随着增加距光扩散性细粒 20 的距离， 树脂组分 11 的重量浓度变低， 而超细粒子组分 12 的重量浓度变高。换言之， 在第一浓度调节区 31 的最 接近光扩散性细粒 20 的区域中， 超细粒子组分 12 以相对低的浓度分散， 随着增加距光扩散 性细粒 20 的距离， 超细粒子组分 12 的浓度增大。 例如， 在第一浓度调节区 31 的最接近光扩 散性细粒 20 的区域中， 树脂组分的重量浓度高于基体整体中的树脂组分的平均重量浓度， 而超细粒子组分的重量浓度低于基体整体中的超细粒子组分的平均重量浓度。另一方面， 在第一浓度调节区 31 的最远离光扩散性细粒 20 的区域中， 树脂组分的重量浓度等于或有 时低于基体整体中的树脂组分的平均重量浓度， 而超细粒子组分的重量浓度等于或有时高 于基体整体中的超细粒子组分的平均重量浓度。归因于形成这样的第一浓度调节区， 可以 在基体 10 与光扩散性细粒 20 之间的界面附近 ( 光扩散性细粒 20 的周边部分， 即光扩散性 细粒的表面附近外部 ) 使折射率阶段性地或实质上连续性地发生变化 ( 参照图 2(a))。另 一方面， 在常规的光扩散元件中， 没有形成这样的第一浓度调节区， 并且细粒与基体之间的 界面清楚。因此， 折射率从细粒的折射率向基体的折射率间断地发生变化 ( 参照图 2(c))。 如图 2(a) 中所示， 通过形成第一浓度调节区 31 以在基体 10 与光扩散性细粒 20 的界面附近 ( 光扩散性细粒 20 的表面附近外部 ) 使折射率阶段性地或实质上连续性地发生变化， 即使 扩大基体 10 与光扩散性细粒 20 之间的折射率差， 也可抑制基体 10 与光扩散性细粒 20 之 间的界面处的反射， 并且可抑制背向散射。此外， 在第一浓度调节区 31 的外侧， 折射率与光 扩散性细粒 20 的折射率大不相同的超细粒子组分 12 的重量浓度变得相对高。因此， 可以 增大基体 10 与光扩散性细粒 20 之间的折射率差。其结果是， 即使为薄膜， 也可实现高雾度 ( 强扩散性 )。因此， 根据本发明的光扩散元件， 通过形成这样的第一浓度调节区， 可以在扩 大折射率差而实现高雾度的同时显著抑制背向散射。在要求强扩散性 ( 雾度为 90％以上 ) 的应用例如在准直背光前面扩散系统 (collimated backlight front diffusing system) 中所使用的光扩散元件中特别优选这样的特征。另一方面， 如图 2(c) 中所示， 根据常规的 光扩散元件， 当试图通过扩大折射率差而赋予强扩散性 ( 高雾度值 ) 时， 不能消除界面处的 折射率的差距。 其结果是， 因界面反射所引起的背向散射增大， 这可能导致黑色显示无法充 分变黑 ( 即， 黑色可能不协调 )。
所述第一浓度调节区 31 的厚度 ( 从光扩散性细粒表面至第一浓度调节区末端的 距离 ) 可以是不变的 ( 即， 第一浓度调节区可以呈同心球状向光扩散性细粒的周围扩展 )， 或所述厚度可以根据光扩散性细粒表面的位置而变化 ( 例如， 第一浓度调节区可以具有如 糖果的外部轮廓形状 )。优选地， 第一浓度调节区 31 的厚度可以根据光扩散性细粒表面的 位置而不同。 通过这样的构造， 折射率可以在基体 10 与光扩散性细粒 20 之间的界面附近更连续性地变化。只要形成具有足够厚度的第一浓度调节区 31， 就可以在光扩散性细粒的周 边部分使折射率更平顺且连续地发生变化， 从而可以非常有效地抑制背向散射。 另一方面， 当厚度太大时， 则第一浓度调节区占据本来光扩散性细粒应存在的区域而可能无法获得充 分的光扩散性 ( 例如雾度值 )。因此， 第一浓度调节区 31 的厚度优选为 10nm ～ 500nm， 更 优选为 20nm ～ 400nm， 再更优选为 30nm ～ 300nm。另外， 第一浓度调节区 31 的厚度相对于 光扩散性细粒的平均粒径优选为 10％～ 50％， 更优选为 20％～ 40％。
所述第二浓度调节区 32 通过树脂组分 11 渗透至光扩散性细粒 20 的内部而形成。 实质上， 树脂组分 11 的前体 ( 典型地， 单体 ) 渗透至光扩散性细粒 20 的内部以进行聚合， 因而形成第二浓度调节区 32。 在一个实施方案中， 在第二浓度调节区 32 中， 树脂组分 11 的 重量浓度实质上不变。在另一个实施方案中， 在第二浓度调节区 32 中， 树脂组分 11 的重量 浓度随着增加距光扩散性细粒 20 的表面的距离 ( 即， 朝向光扩散性细粒 20 的中心 ) 而变 低。只要第二浓度调节区 32 形成于光扩散性细粒 20 的内部， 第二浓度调节区 32 便可发挥 其效果。例如， 从光扩散性细粒 20 的表面在所述光扩散性细粒的平均粒径的优选 10％～ 95％的范围内形成第二浓度调节区 32。第二浓度调节区 32 的厚度 ( 从光扩散性细粒表面 至第二浓度调节区最内部的距离 ) 可以是不变的， 或可以根据光扩散性细粒表面的位置而 变化。第二浓度调节区 32 的厚度优选为 100nm ～ 4μm， 更优选为 100nm ～ 2μm。当树脂 组分 11 渗透到光扩散性细粒的内部而形成第二浓度调节区 32 时， 可获得以下效果 ： (1) 可 促进上述第一浓度调节区 31 的形成 ； (2) 通过在光扩散细粒的内部也形成浓度调节区， 可 扩大所述折射率阶段性地或实质上连续性地发生变化的区域 ( 即， 可使折射率从光扩散性 细粒内侧的第二浓度调节区至光扩散性细粒外侧的第一浓度调节区阶段性地或实质上连 续性地发生变化 ： 参照图 2(b))。其结果是， 与仅在光扩散性细粒外侧形成有第一浓度调节 区的情形相比， 可进一步抑制背向散射 ； (3) 通过树脂组分 11 渗透至光扩散性细粒 20 的内 部， 因而与树脂组分没有渗透至光扩散性细粒的内部的情形相比， 使基体 10 中的树脂组分 的浓度降低。其结果是， 超细粒子组分 12 的折射率对于基体 10 整体的折射率的帮助增大， 因此在超细粒子组分的折射率大的情形时， 基体整体的折射率变大 ( 相反， 在超细粒子组 分的折射率小的情形时， 基体整体的折射率变小 )， 并且基体与光扩散性细粒之间的折射率 差变大。 因此， 与树脂组分没有渗透至光扩散性细粒的内部的情形时相比， 可实现更高的扩 散性 ( 雾度值 )。并且， 与树脂组分没有渗透至光扩散性细粒的内部的情形时相比， 即使厚 度更薄， 也可实现充分的扩散性。
上述第一浓度调节区及第二浓度调节区分别可通过适当地选择基体的树脂组分 及超细粒子组分以及光扩散性细粒的构成材料、 及化学特性与热力学特性而形成。 例如， 通 过从相同类型的材料 ( 例如有机化合物 ) 形成树脂组分及光扩散性细粒， 并且从与基体及 光扩散性细粒的材料不同类型的材料 ( 例如， 无机化合物 ) 形成超细粒子组分， 可以令人满 意地形成第一浓度调节区。 此外， 例如， 通过从相同类型的材料中相容性高的材料形成树脂 组分及光扩散性细粒， 可以令人满意地形成第二浓度调节区。第一浓度调节区及第二浓度 调节区的厚度以及浓度梯度可通过调整基体的树脂组分及超细粒子组分、 以及光扩散性细 粒的化学特性及热力学特性而加以控制。应当注意， 如在本文中使用的术语 “相同类型” 是 指彼此相同或类似的化学结构和性质， 并且术语 “不同类型” 是指与相同类型不同的类型。 材料是否为相同类型可根据选择方法标准而不同。例如， 在基于有机或无机材料选择材料的情况下， 有机化合物是相同类型的化合物， 而有机化合物与无机化合物是不同类型的化 合物。在基于聚合物的重复单元选择材料的情形下， 例如丙烯酸类聚合物与环氧基聚合物 虽为有机化合物， 但仍是不同类型的化合物。 在基于周期表选择材料的情况下， 碱金属与过 渡金属虽为无机元素， 但仍为不同类型的元素。
上述第一浓度调节区 31 及上述第二浓度调节区 32 适宜形成在如下位置， 即， 当 将上述光扩散性细粒的每一个的半径设为 r1， 且将与该光扩散性细粒的每一个的最大横截 面 ( 将光扩散性细粒的每一个的半径包括在内的平面 ) 平行的横截面的半径设为 r2 时， r2 相对于 r1 的比率优选为 20％～ 80％， 更优选为 40％～ 60％， 再更优选为约 50％。通过在 这样的位置适当地形成第一浓度调节区 31 及根据需要形成第二浓度调节区 32， 可令人满 意地抑制相对于光扩散性细粒的半径方向的具有大入射角的入射光 ( 以下， 称作侧向入射 光 ) 的界面反射。将 r1 与 r2 的关系示意性地示于图 3。更具体而言， 由基体与光扩散性细 粒之间的界面反射所引起的背向散射可大致分为如图 3 中所示的三种。即， 背向散射分为 ： 正面入射的界面反射光 ( 图 3 的箭头 A) ； 侧向入射光的向后散射的界面反射光 ( 图 3 的箭 头 B) ； 和侧向入射光的虽然向前方散射， 但是由于全反射而未自光扩散元件射出而向后方 散射的界面反射光 ( 图 3 的箭头 C)。基于斯奈尔定律 (Snell′ s law)， 侧向入射光具有比 正面入射光的反射率更高的反射率， 因此通过抑制侧向入射光的界面反射， 可更有效地降 低背向散射。因此， 优选在可有效降低侧向入射光的背向散射的位置形成浓度调节区。当 r2 过小时， 在这样的位置反射的光向前方穿透而不会到达临界角。 因此， 在大多数情况下不 显著影响降低背向散射的效果。 优选的是光扩散元件具有较高的雾度。具体而言， 雾度优选为 90％～ 99％， 更优 选为 92％～ 99％， 再更优选为 95％～ 99％， 特别优选为 97％～ 99％。当雾度为 90％以上 时， 该光扩散元件可以优选地用作准直背光前面扩散系统中的前面光扩散元件。 应当注意， 所谓准直背光前面扩散系统， 是指在液晶显示装置中使用准直背光 ( 向预定方向聚光且亮 度半值宽狭窄的背光 )， 且在上侧偏光板的视认侧设有前面光扩散元件的系统。
以光扩散半值角计， 上述光扩散元件的扩散特性优选为 10°～ 150° ( 在单侧上， 5°～ 75° )， 更优选为 10°～ 100° ( 在单侧上， 5°～ 50° )， 再更优选为 30°～ 80° ( 在 单侧上， 15°～ 40° )。
上述光扩散元件的厚度可根据目的或所期望的扩散特性而适当地设定。具体而 言， 上述光扩散元件的厚度优选为 4μm ～ 50μm， 更优选为 4μm ～ 20μm。根据本发明， 尽 管这样的非常薄的厚度， 也可获得具有如上所述非常高的雾度的光扩散元件。
上述光扩散元件优选用于液晶显示装置， 特别优选用于准直背光前面扩散系统。 上述光扩散元件可单独作为膜状或板状构件提供， 或可以贴附于任意适当的基材或偏光板 而作为复合构件提供。另外， 也可以在光扩散元件上层压抗反射层。
A-2. 基体
如上所述， 基体 10 含有树脂组分 11 及超细粒子组分 12。如图 1A 及图 1B 中所示， 超细粒子组分 12 分散于树脂组分 11 中， 从而在光扩散性细粒 20 的周围形成第一浓度调节 区 31。
A-2-1. 树脂组分
树脂组分 11 由任意适当的材料形成， 只要令人满意地形成上述第一浓度调节区
及根据需要的第二浓度调节区， 并且折射率满足上述式 (1) 的关系即可。优选地， 如上所 述， 树脂组分 11 由这样的化合物形成， 所述化合物具有与所述光扩散性细粒的类型相同的 类型， 并且具有与所述超细粒子组分的类型不同的类型。 因而， 可以在基体与光扩散性细粒 之间的界面附近 ( 在光扩散性细粒的每一个的表面附近外部 ) 令人满意地形成第一浓度调 节区。更优选地， 树脂组分 11 由这样的化合物形成， 所述化合物在与光扩散性细粒的类型 相同的类型的材料中具有高相容性。因而， 可根据需要在光扩散性细粒 20 的每一个的表面 附近内部令人满意地形成第二浓度调节区 32。更详细而言， 树脂组分是与光扩散性细粒的 类型相同类型的材料， 因此其前体 ( 具体地， 单体 ) 可渗透至光扩散性细粒的内部。该前体 发生聚合的结果是， 具有树脂组分的第二浓度调节区可形成于光扩散性细粒的内部。 此外， 在光扩散性细粒的附近局部地， 当仅树脂组分包围光扩散性细粒时， 与超细粒子组分均匀 地溶解或分散在树脂组分中的情况相比， 整个体系的能量变得稳定。 结果， 在最接近光扩散 性细粒的区域中， 树脂组分的重量浓度变得高于整个基体中的树脂组分的平均重量浓度， 并且随着距所述光扩散性细粒的距离增加， 树脂组分的重量浓度变低。 因此， 可以在光扩散 性细粒的表面附近外部 ( 周围 ) 形成第一浓度调节区 31。
所述树脂组分优选由有机化合物形成， 更优选由电离辐射固化性树脂形成。电离 辐射固化性树脂在涂布膜的硬度方面优异， 因此容易弥补作为下述超细粒子组分的弱点的 机械强度。电离辐射的实例包括 UV 线、 可见光、 红外线和电子束。在这些中， 优选 UV 线， 因 此树脂组分特别优选由 UV- 固化性树脂形成。UV- 固化性树脂的实例包括自由基聚合型单 体和低聚物， 例如丙烯酸酯树脂 ( 环氧丙烯酸酯、 聚酯丙烯酸酯、 丙烯酸丙烯酯、 或醚丙烯 酸酯 )。构成丙烯酸酯树脂的单体组分 ( 前体 ) 的分子量优选为 200 ～ 700。构成丙烯酸 酯树脂的单体组分 ( 前体 ) 的具体实例包括 ： 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)、 和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA ： 分子量 ： 296)。这种单体组分 ( 前体 ) 归因于其适于渗透至光扩散性细粒的交联结构 ( 三维网络 结构 ) 的分子量及立体结构， 因此是优选的。可以根据需要添加引发剂。引发剂的实例包 括 UV 自由基产生剂 ( 例如， 汽巴精化 (Ciba Specialty Chemicals) 公司制造的 Irgacure 907、 127、 或 192) 和过氧化苯甲酰。所述树脂组分除包含上述电离辐射固化性树脂以外， 可 以包含其它树脂组分。 其它树脂组分可为电离辐射固化性树脂、 热固性树脂或热塑性树脂。 其它树脂组分的典型实例包括脂族 ( 例如， 聚烯烃 ) 树脂和氨基甲酸酯基树脂。在使用其 它树脂组分的情形下， 对其种类和共混量进行调整， 以使得令人满意地形成上述第一浓度 调节区及根据需要令人满意地形成第二浓度调节区， 且折射率满足上述式 (1) 的关系。
上述树脂组分的折射率优选为 1.40 ～ 1.60。
相对于 100 重量份的基体， 上述树脂组分的共混量优选为 20 重量份～ 80 重量份， 更优选为 45 重量份～ 65 重量份。
A-2-2. 超细粒子组分
如上所述， 超细粒子组分 12 优选由与上述树脂组分及下述光扩散性细粒不同类 型的化合物形成， 更优选由无机化合物形成。无机化合物的优选实例包括金属氧化物和金 属氟化物。金属氧化物的具体包括氧化锆 (zirconia)( 折射率 ： 2.19)、 氧化铝 ( 折射率 ： 1.56 ～ 2.62)、 氧化钛 ( 折射率 ： 2.49 ～ 2.74) 和氧化硅 ( 折射率 ： 1.25 ～ 1.46)。金属氟化物的具体包括氟化镁 ( 折射率 ： 1.37) 和氟化钙 ( 折射率 ： 1.40 ～ 1.43)。这些金属氧化 物及金属氟化物对光的吸收较少， 并且各自具有在有机化合物如电离辐射固化性树脂和热 塑性树脂中难以体现的折射率。因此随着距光扩散性细粒的界面的距离增加， 超细粒子组 分的重量浓度变得相对较高， 因而金属氧化物和金属氟化物可以大幅改变折射率。通过扩 大光扩散性细粒与基体之间的折射率差， 即使为薄膜， 也可实现高雾度， 且由于形成第一浓 度调节区， 因此防止背向散射的效果也大。特别优选的无机化合物为氧化锆。其原因在于， 氧化锆相对于光扩散性细粒具有大的折射率差， 且与树脂组分的分散性适宜， 这使得可以 以期望的方式形成第一浓度调节区 31。
上述超细粒子组分的折射率优选为 1.40 以下或 1.60 以上， 更优选为 1.40 以下或 1.70 ～ 2.80， 特别优选为 1.40 以下或 2.00 ～ 2.80。当折射率大于 1.40 或小于 1.60 时， 光扩散性细粒与基体之间的折射率差变得不充分， 当将光扩散元件用于采用准直背光前面 扩散系统的液晶显示装置中时， 无法充分扩散来自准直背光的光而导致视角变窄。
折射率可以通过将超细粒子组分多孔化而降低。
上述超细粒子组分的平均粒径优选为 1nm ～ 100nm， 更优选为 10nm ～ 80nm， 再更 优选为 20nm ～ 70nm。如上所述， 通过使用具有小于光的波长的平均粒径的超细粒子组分， 在超细粒子组分与树脂组分之间不引起几何光学反射、 折射和散射， 并且可以获得光学上 均匀的基体。其结果是， 可以获得光学上均匀的光扩散元件。 优选的是， 上述超细粒子组分与上述树脂组分具有令人满意的分散性。如在本文 中使用的术语 “令人满意的分散性” 是指涂布膜是透明的， 所述涂布膜通过下列方法获得 ： 涂布含有上述树脂组分、 超细粒子组分、 ( 根据需要而少量的 UV 引发剂 ) 及挥发溶剂的涂 敷液， 随后通过干燥除去溶剂。
优选地， 对上述超细粒子组分进行表面改性。通过进行表面改性， 可使超细粒子 组分令人满意地分散于树脂组分中， 且可以令人满意地形成上述第一浓度调节区。作为表 面改性方法， 可以采用任意的适当方法， 只要获得本发明的效果即可。典型地， 表面改性是 通过在超细粒子组分的表面上涂布表面改性剂而形成表面改性剂层来进行的。 表面改性剂 的优选具体实例包括偶联剂例如硅烷基偶联剂和钛酸酯基偶联剂， 表面活性剂例如脂肪酸 基表面活性剂。 通过使用这种表面改性剂， 提高树脂组分与超细粒子组分之间的润湿性， 使 树脂组分与超细粒子组分之间的界面稳定化， 使超细粒子组分令人满意地分散于树脂组分 中， 并且可以令人满意地形成第一浓度调节区。
相对于 100 重量份的基体， 上述超细粒子组分的共混量优选为 10 重量份～ 70 重 量份， 更优选为 35 重量份～ 55 重量份。
A-3. 光扩散性细粒
光扩散性细粒 20 也由任意的适当材料形成， 只要令人满意地形成第一浓度调节 区及根据需要的第二浓度调节区， 并且折射率满足上述式 (1) 的关系即可。优选地， 如上所 述， 光扩散性细粒 20 由与上述基体的树脂组分相同类型的化合物形成。例如， 在构成基体 的树脂组分的电离辐射固化性树脂为丙烯酸酯基树脂的情形下， 优选光扩散性细粒也由丙 烯酸酯基树脂形成。更具体而言， 当构成基体的树脂组分的丙烯酸酯基树脂的单体组分为 例如上述的 PETA、 NPGDA、 DPHA、 DPPA 和 / 或 TMPTA 时， 构成光扩散性细粒的丙烯酸酯基树 脂优选为聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、 聚丙烯酸甲酯 (PMA)， 或它们的共聚物， 或它们的交联
产物。用于 PMMA 和 PMA 中的每一种的可共聚组分例如是聚氨酯、 聚苯乙烯 (PSt) 或三聚氰 胺树脂。特别优选地， 光扩散性细粒由 PMMA 构成。其原因在于， 相对于基体的树脂组分及 超细粒子组分的折射率或热力学特性的关系是合适的。 此外， 优选地， 光扩散性细粒具有交 联结构 ( 三维网络结构 )。具有交联结构的光扩散性细粒能够被溶胀。因此， 这种光扩散性 细粒与致密或实心的无机粒子不同， 可使具有适当相容性的树脂组分的前体令人满意地渗 透至其内部， 并且可以根据需要而令人满意地形成第二浓度调节区。光扩散性细粒的交联 密度优选为小 ( 稀疏 )， 达到了获得所期望的渗透范围 ( 下述 ) 的程度。例如， 涂布下述涂 敷液时的光扩散性细粒相对于树脂组分前体 ( 其可以含有溶剂 ) 的溶胀度优选为 110％～ 200％。于此， 术语 “溶胀度” 是指溶胀状态的粒子的平均粒径相对于溶胀前的粒子的平均 粒径的比率。
上述光扩散性细粒的平均粒径优选为 1.0μm ～ 5.0μm， 更优选为 1.0μm ～ 4.0μm， 再更优选为 1.5μm ～ 3.0μm。 光扩散性细粒的平均粒径优选为光扩散元件的厚度 的 1/2 以下 ( 例如， 1/2 ～ 1/20)。只要光扩散性细粒具有相对于光扩散元件的厚度具有这 样的比率的平均粒径， 就可以在光扩散元件的厚度方向上排列多个光扩散性细粒。 因此， 在 入射光通过光扩散元件的同时， 可以使入射光以多重方式扩散， 结果可以获得充分的光扩 散性。
光扩散性细粒的重均粒径分布的标准偏差优选为 1.0μm 以下， 更优选为 0.5μm 以下。当大量存在各自具有比所述重均粒径小的粒径的光扩散性细粒时， 扩散性可能增大 过多而无法令人满意地抑制背向散射。 当大量存在各自具有比所述重均粒径大的粒径的光 扩散性细粒时， 不能在所述光扩散元件的厚度方向上排列多个光扩散性细粒， 并且无法获 得多重扩散。结果， 光扩散性可能变得不充分。
作为上述光扩散性细粒的形状， 可根据目的采用任意适当的形状。它们的具体实 例包括球状、 鳞状、 板状、 椭圆球状和不定形状。 在多数情形下， 可使用圆状细粒作为上述光 扩散性细粒。
上述光扩散性细粒的折射率优选为 1.30 ～ 1.70， 更优选为 1.40 ～ 1.60。
相对于 100 重量份的基体， 上述光扩散性细粒的共混量优选为 10 重量份～ 100 重 量份， 更优选为 15 重量份～ 40 重量份。例如， 通过包含这种共混量的具有上述优选范围内 的平均粒径的光扩散性细粒， 可获得具有非常优异的光扩散性的光扩散元件。
A-4. 光扩散元件的制造方法
根据本发明的光扩散元件的制造方法包含如下步骤 ： 将涂敷液涂布到基材上， 在 所述涂敷液中， 基体的树脂组分或其前体、 超细粒子组分和光扩散性细粒溶解或分散在挥 发性溶剂中 ( 设为步骤 A) ； 以及将涂布在所述基材上的所述涂敷液干燥 ( 设为步骤 B)。
( 步骤 A)
树脂组分或其前体、 超细粒子组分及光扩散性细粒与上述 A-2-1、 A-2-2 及 A-3 项 中所说明的相同。典型地， 上述涂敷液是将超细粒子组分及光扩散性细粒分散在前体及挥 发性溶剂中的分散体。作为使超细粒子组分及光扩散性细粒分散的方法， 可采用任意适当 的方法 ( 例如超声处理 )。
作为上述挥发性溶剂， 只要可使上述各组分溶解或均匀分散， 便可采用任意适当 的溶剂。挥发性溶剂的具体实例包括乙酸乙酯、 乙酸丁酯、 乙酸异丙酯、 2- 丁酮 ( 甲基乙基酮 )、 甲基异丁基酮、 环戊酮、 甲苯、 异丙醇、 正丁醇、 环戊烷和水。
上述涂敷液可根据目的， 进而包含任意适当的添加剂。 例如， 为使超细粒子组分令 人满意地分散， 可优选使用分散剂。添加剂的其它具体实例包括抗氧化剂、 改性剂、 表面活 性剂、 防变色剂、 UV 吸收剂、 调平剂和消泡剂。
上述涂敷液中的上述各组分的共混量如上述 A-2 ～ A-3 项中所说明。涂敷液的固 体含量可进行调整以成为约 10 重量％～ 70 重量％为宜。通过这样的固体含量， 可以获得 具有促进涂布的粘度的涂敷液。
作为上述基材， 只要可获得本发明的效果， 便可采用任意适当的膜。 其具体实例包 括三乙酰纤维素 (TAC) 膜、 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 膜、 聚丙烯 (PP) 膜、 尼龙膜、 丙烯 酸膜和内酯改性的丙烯酸膜。上述基材可以根据需要而进行表面改性例如粘合增强处理， 或可以包含润滑剂、 抗静电剂或 UV 吸收剂的添加剂。所述基材可以在以下所述的具有光扩 散元件的偏光板中起到保护层的作用。
作为向基材涂布上述涂敷液的方法， 可采用使用任意适当的涂布机的方法。涂布 机的具体实例包括棒涂机、 反向涂布机、 轻触式涂布机、 凹板印刷涂布机、 模涂机、 缺角轮涂 布机。
( 步骤 B)
作为上述涂敷液的干燥方法， 可采用任意适当的方法。 其具体实例包括自然干燥、 加热干燥、 和减压干燥。优选加热干燥。加热温度为例如 60℃～ 150℃， 加热时间为例如 30 秒～ 5 分钟。
以如以上所述的方式， 于基材上形成如图 1A 所示的光扩散元件。
如图 1B 所示， 于在光扩散性细粒内部形成第二浓度调节区的情形时， 本发明的制 造方法还包含如下步骤 ： 在步骤 A 中， 在涂敷液中， 使上述树脂组分的前体与上述光扩散性 细粒接触 ( 设为步骤 A-1) ； 以及使该前体的至少一部分渗透至该光扩散性细粒的内部 ( 设 为步骤 A-2)。
( 步骤 A-1)
如果上述涂敷液中含有上述树脂组分的前体， 则不进行特殊的处理或操作便可实 现该前体与上述光扩散性细粒的接触。
( 步骤 A-2)
作为于步骤 A-2 中使上述前体的至少一部分渗透至该光扩散性细粒的内部的方 法， 具代表性的可列举将上述涂敷液静置的方法。由于树脂组分与光扩散性细粒优选由相 同类型的材料形成， 更优选由彼此具有高相容性的材料形成， 因此通过将涂敷液静置， 即使 不进行特殊的处理或操作， 树脂组分的前体 ( 单体 ) 也会渗透至光扩散性细粒的内部。具 体地， 通过使树脂组分的前体与光扩散性细粒接触预定时间， 树脂组分的前体会渗透至光 扩散性细粒的内部。 静置时间优选长于光扩散性细粒的每一个的粒径变得实质上最大的时 间。在本文中， “光扩散性细粒的每一个的粒径变得实质上最大的时间” 是指光扩散性细粒 各自溶胀至最大程度而无法更进一步溶胀 ( 即， 平衡状态 ) 的时间 ( 以下， 也称作最大溶胀 时间 )。通过使树脂组分的前体与光扩散性细粒经过比最大溶胀时间更长的时间接触， 树 脂组分前体对光扩散性细粒的渗透会达到饱和状态， 而无法使所述前体更进一步进入至光 扩散性细粒内部的交联结构。 其结果是， 在下述聚合步骤中， 可令人满意地且稳定地形成第二浓度调节区。最大溶胀时间可根据树脂组分与光扩散性细粒的相容性而发生变化。因 此， 静置时间可根据树脂组分及光扩散性细粒的构成材料而变化。例如， 静置时间优选为 1 小时～ 48 小时， 更优选为 2 小时～ 40 小时， 再更优选为 3 小时～ 35 小时， 特别优选为 4 小 时～ 30 小时。若静置时间未达 1 小时， 则存在前体可能未充分地渗透至光扩散性细粒内部 的情形， 其结果是， 存在不会令人满意地形成第二浓度调节区的情形。若静置时间超过 48 小时， 则有可能由于光扩散性细粒间的物理相互作用， 而导致光扩散性细粒凝聚， 涂敷液的 粘度升高， 这使得涂布性质变得不充分。 静置可在室温下进行， 也可以根据目的或使用材料 在所设定的特定温度条件下进行。
于步骤 A-2 中， 上述前体只要自上述光扩散性细粒的表面渗透至该光扩散性细粒 的一部分即可， 例如优选渗透至平均粒径的 10％～ 95％的范围为止。 在渗透范围未达 10％ 的情形时， 存在可能不会令人满意地形成第二浓度调节区而无法充分降低背向散射的情 形。 即使渗透范围超过 95％， 也与渗透范围小的情形时同样， 存在不会令人满意地形成第二 浓度调节区而无法充分降低背向散射的情形。 渗透范围可通过调整树脂组分及光扩散性细 粒的材料、 光扩散性细粒的交联密度、 静置时间、 静置温度等而加以控制。
在本实施方案中， 重要的是控制上述前体向光扩散性细粒的渗透。例如， 如图 4 中 所示， 在制备上述涂敷液后随即将该涂敷液涂布于基材上而形成光扩散元件的情形时， 扩 散半值角根据干燥温度而大幅变化。另一方面， 在将上述涂敷液静置例如 24 小时后涂布于 基材上而形成光扩散元件的情形时， 扩散半值角会不受干燥温度的影响而大致不变。认为 其原因在于， 通过静置， 前体会向光扩散性细粒渗透至饱和状态为止， 因此浓度调节区的形 成不受干燥温度的影响。因此， 如上所述， 静置时间优选长于最大溶胀时间。通过如此设 定静置时间， 可获得不受干燥时间的影响而大致不变的令人满意的扩散半值角， 因此可无 偏差地稳定地制造扩散性高的光扩散元件。此外， 例如可通过 60℃的低温干燥制造光扩散 元件， 因此从安全性或成本方面而言是优选的。 另一方面， 如果可以根据前体及光扩散性细 粒的种类决定直至渗透达到饱和状态为止的时间， 即使缩短静置时间， 也可通过适当地选 择干燥温度， 而无偏差地稳定地制造扩散性高的光扩散元件。 例如， 即使在制备上述涂敷液 后随即将该涂敷液涂布于基材上而形成光扩散元件的情形时， 也可通过将干燥温度设定为 100℃， 而无偏差地稳定地制造扩散性高的光扩散元件。更具体而言， 如果适当地选择光扩 散性细粒、 树脂组分的前体及干燥条件， 则即使不花费上述静置时间， 也可形成第二浓度调 节区。
如上所述， 在步骤 A-1 及 A-2 的每一个中， 均不需要特殊的处理或操作， 因此不需 要精密地设定涂布涂敷液的时机。
( 步骤 C)
在形成第二浓度调节区的情形时， 上述制造方法优选还包含如下步骤 ： 在上述涂 布步骤后， 使上述前体发生聚合 ( 步骤 C)。聚合方法可根据树脂组分 ( 因而， 其前体 ) 的 种类而采用任意适当的方法。例如， 在树脂组分为电离辐射固化性树脂的情形时， 通过发 射电离辐射而使前体发生聚合。在使用 UV 线作为电离辐射的情形时， 其累计光量优选为 200mJ ～ 400mJ。电离辐射相对于光扩散性细粒的穿透率优选为 70％以上， 更优选为 80％ 以上。此外， 例如在树脂组分为热固性树脂的情形时， 通过加热而使前体发生聚合。加热温 度及加热时间可根据树脂组分的种类而适当地设定。聚合优选通过照射电离辐射而进行。电离辐射可以在令人满意地保持折射率分布结构 ( 浓度调节区 ) 的状态下使涂膜固化， 因 此可制作扩散特性良好的光扩散元件。通过使前体发生聚合， 而在光扩散性细粒 20 的表面 附近内部形成第二浓度调节区 32、 并且形成基体 10 及第一浓度调节区 31。更详细而言， 第二浓度调节区 32 是在已渗透至光扩散性细粒 20 的内部的前体聚合时而形成的， 并且基 体 10 是在未渗透至光扩散性细粒 20 的前体于分散有超细粒子组分的状态下聚合时而形成 的。第一浓度调节区 31 可主要因树脂组分、 超细粒子组分及光扩散性细粒的相容性而形 成。 即， 根据本实施方案的制造方法， 通过使已渗透至光扩散性细粒内部的前体与未渗透至 光扩散性细粒的前体同时发生聚合， 而于光扩散性细粒 20 的表面附近内部形成第二浓度 调节区 32， 并同时可以形成基体 10 及第一浓度调节区 31。
上述聚合步骤 ( 步骤 C) 可于上述干燥步骤 ( 步骤 B) 之前进行， 也可于步骤 B 之 后进行。
应当理解， 本发明的光扩散元件的制造方法除包含上述步骤 A ～步骤 C 以外， 当然 也可于任意适当的时间点包含任意适当的步骤、 处理和 / 或操作。如此的步骤等的种类及 进行如此的步骤等的时间可根据目的而适当地设定。
以如以上所述的方式， 将如上述 A-1 项～ A-3 项中所说明的光扩散元件形成于基 材上。所获得的光扩散元件可从基材剥离而用作单一构件， 或可用作具有基材的光扩散元 件。备选地， 所获得的光扩散元件可从基材转印于偏光板等而用作复合构件 ( 例如具有光 扩散元件的偏光板 )， 或可连同基材一起贴附于偏光板等而用作复合构件 ( 例如具有光扩 散元件的偏光板 )。在连同基材一起贴附于偏光板等而用作复合构件 ( 例如具有光扩散 元件的偏光板 ) 的情形时， 该基材可作为偏光板的保护层而发挥作用。本发明的光扩散元 件除用作采用有以上所说明的准直背光前面扩散系统的液晶显示装置的视认侧扩散元件 (viewer side diffusing element) 以外， 也可用作例如液晶显示装置的背光用构件、 和照 明器具 ( 例如有机 EL、 LED) 用扩散构件。
B. 具有光扩散元件的偏光板
B-1. 具有光扩散元件的偏光板的整体构造
本发明的具有光扩散元件的偏光板典型配置在液晶显示装置的视认侧 (viewer side)。 图 5 是本发明的优选实施方案的具有光扩散元件的偏光板的示意性横截面图。 该图 中的具有光扩散元件的偏光板 200 包括光扩散元件 100 及起偏振器 110。光扩散元件 100 是上述 A-1 项～ A-4 项中所记载的本发明的光扩散元件。光扩散元件 100 以在具有光扩散 元件的偏光板配置于液晶显示装置的视认侧的情形时成为最靠视认侧的方式进行配置。 在 一个实施方案中， 在光扩散元件 100 的视认侧配置有低反射层或抗反射处理层 ( 未图示 )。 在图中所示的实施例中， 具有光扩散元件的偏光板 200 在起偏振器的两侧包括保护层 120 及 130。 光扩散元件、 起偏振器及保护层经由任意适当的粘合剂层或压敏粘合剂层而彼此贴 附。保护层 120 及 130 中的至少一者也可根据目的、 偏光板的构造及液晶显示装置的构造 而省略。 例如， 在形成光扩散元件时所使用的基材可作为保护层而发挥作用的情形时， 可省 略保护层 120。本发明的具有光扩散元件的偏光板尤其可适合用作采用有准直背光前面扩 散系统的液晶显示装置中的视认侧偏光板。
B-2. 起偏振器
作为上述起偏振器 110， 可根据目的而采用任意适当的起偏振器。其实例包括 ：通过使二色性物质如碘或二色性染料吸附在亲水性聚合物膜例如聚乙烯醇基膜、 部分缩甲 醛化的聚乙烯醇基膜或部分皂化的乙烯 / 乙酸乙烯酯共聚物基膜上， 并且单轴拉伸膜而形 成的膜 ； 和多烯基配向膜， 例如脱水的聚乙烯醇膜或脱氯化氢的聚氯乙烯膜。这些中， 通 过使二色性物质如碘吸附在聚乙烯醇基膜上并且单轴拉伸膜而制备的起偏振器由于高的 偏光二色性而是特别优选的。对于这些起偏振器的厚度并无特别限定， 但是通常为约 1 ～ 80μm。
使碘吸附于聚乙烯醇基膜并加以单轴拉伸而成的起偏振器， 例如可通过将聚乙烯 醇基膜浸渍于碘的水溶液中进行着色， 并将膜拉伸至最初长度的 3 ～ 7 倍来制作。该水溶 液也可根据需要而包含硼酸、 硫酸锌、 氯化锌等， 或可以将聚乙烯醇基膜浸渍于碘化钾等的 水溶液中。此外， 可根据需要而在着色之前将聚乙烯醇基膜浸渍于水中进行水洗。
通过对聚乙烯醇基膜进行水洗， 不仅可清洗掉膜表面的污垢或抗结块剂， 而且还 提供通过使聚乙烯醇基膜溶胀而防止不均匀性例如不均匀着色的效果。 膜的拉伸可在利用 碘进行膜的着色之后进行， 在膜的着色过程中进行， 或可在延伸之后随即利用碘进行膜的 着色。可以在硼酸或碘化钾的水溶液中或在水浴中进行拉伸。
B-3. 保护层
上述保护层 120 及 130 各自由可用作偏光板的保护层的任意适当的膜形成。作 为用作该膜的主要组分的材料的材料， 可具体列举纤维素基树脂例如三乙酰纤维素 (TAC)， 和透明树脂例如聚酯基树脂， 聚乙烯醇基树脂， 聚碳酸酯基树脂， 聚酰胺基树脂， 聚酰亚胺 基树脂， 聚醚砜基树脂， 聚砜基树脂， 聚苯乙烯基树脂， 聚降冰片烯基树脂， 聚烯烃基树脂， ( 甲基 ) 丙烯酸基树脂， 和乙酸酯基树脂。另外， 可以列举 ( 甲基 ) 丙烯酸类、 氨基甲酸酯 类、 ( 甲基 ) 丙烯酸氨基甲酸酯类、 环氧基、 或硅氧烷基热固性树脂或 UV 固化性树脂。除此 以外， 列举玻璃质系聚合物例如硅氧烷基聚合物。另外， 也可使用在 JP 2001-343529A(WO 01/37007) 中所记载的聚合物膜。具体地， 该膜由树脂组合物形成， 所述树脂组合物含有在 侧链上具有经取代或未经取代的酰亚胺基的热塑性树脂以及在侧链上具有经取代或未经 取代的苯基及腈基的热塑性树脂。其具体实例是包含异丁烯与 N- 甲基顺丁烯二酰亚胺的 交替共聚物、 以及丙烯腈 - 苯乙烯共聚物的树脂组合物。该聚合物膜可以是例如上述树脂 组合物的挤压成形物。
上述保护层 ( 内侧保护层 )130 优选具有光学各向同性性质。具体而言， 内侧保护 层的厚度方向的相位差 Rth(550) 优选为 -20nm ～ +20nm， 更优选为 -10nm ～ +10nm， 特别优 选为 -6nm ～ +6nm， 最优选为 -3nm ～ +3nm。内侧保护层的面内相位差 Re(550) 优选为 0nm 以上并且 10nm 以下， 更优选为 0nm 以上并且 6nm 以下， 特别优选为 0nm 以上并且 3nm 以下。 用于形成具有光学各向同性的保护层的膜详细描述在 JP 2008-180961 A 中， 并且该描述通 过引用结合在此。
C. 液晶显示装置
图 6 是本发明的优选实施方案的液晶显示装置的示意性横截面图。液晶显示装置 500 包括液晶单元 510、 配置于液晶单元的两侧的偏光板 520 及 530、 设于偏光板 530 的外 侧的背光单元 540、 以及设于偏光板 520 的外侧 ( 视认侧 ) 的光扩散元件 100。根据目的， 可将任意适当的光学补偿板 ( 相位差板 ) 配置于液晶单元 510 与偏光板 520 和 / 或 530 之 间。液晶单元 510 包括一对基板 ( 典型地， 玻璃基板 )511 及 512、 以及配置于基板 511 与512 之间的包含作为显示介质的液晶的液晶层 513。
光扩散元件 100 是上述 A-1 项～ A-4 项中所记载的本发明的光扩散元件。 备选地， 也可配置上述 B 项中所记载的本发明的具有光扩散元件的偏光板， 来代替光扩散元件 100 及视认侧偏光板 520。 光扩散元件使透过液晶单元的光 ( 典型地， 如下所述的准直光 ) 穿透 及扩散。
上述背光单元 540 是朝向液晶单元 510 射出准直光的平行光光源装置。背光单元 可具有能射出准直光的任意适当的构造。例如， 背光单元包括光源、 以及对从光源射出的 光进行准直处理的聚光元件 ( 均未示出 )。在该情形时， 作为聚光元件， 可采用能对从光源 射出的光进行准直处理的任意适当的聚光元件。在光源本身可射出准直光的情形时， 可省 略聚光元件。作为背光单元 ( 平行光光源装置 ) 的具体构造， 可列列举下列内容 ： (1) 将在 双凸透镜或炮弹型透镜的平坦面侧的除透镜焦点以外的部分设有遮光层或反射层的聚光 元件配置于光源 ( 例如冷阴极荧光灯 ) 的液晶单元侧的构造 ( 例如， JP 2008-262012 A) ； (2) 包括侧光型 LED 光源、 导光板、 以及于导光板侧形成有凸面且配置于该导光板的液晶单 元侧的变角棱镜的构造 ( 在本构造中， 可根据需要进而使用各向异性扩散元件 ； 例如， JP 3442247 B2) ； (3) 将吸光性树脂与透明性树脂交替地形成为条纹状的遮光层配置于背光源 与背光源侧偏光板之间的构造 ( 例如， JP 2007-279424 A) ； (4) 使用炮弹型 LED 作为光源 的构造 ( 例如， JP 06-130255 A) ； 和 (5) 使用菲涅耳透镜及根据需要而使用扩散板的构造 ( 例如， JP 01-126627 A)。记载有这些的详细构造的上述文件作为参考而引用于本说明书 中。
液晶层 513 优选包含黑色显示时垂直配向的液晶分子。包括这种液晶层的液晶 单元的驱动模式的实例包括多域垂直配向 (multi-domain vertical alignment)(MVA) 模 式、 图案 VA(PVA) 模式、 扭转向列 (twisted nematic)(TN) 模式、 电控双折射 (electrically controlled birefringence)(ECB) 模式和弯曲向列 OCB(OCB ： 光学补偿弯曲 (optically compensated bend)) 模式。 实施例 以下， 通过实施例具体说明本发明。然而， 本发明并不限定于这些实施例。实施例 中的评价方法为如下所述。另外， 只要未特别注明， 则实施例中的 “份” 及 “％” 以重量计。
(1) 光扩散元件的厚度
利用微计测式厚度计 ( 由公司三丰 (Mitutoyo Corporation) 制造 ) 测定基材与 光扩散元件的总厚度， 并自该总厚度减去基材的厚度而计算出光扩散元件的厚度。
(2) 第一浓度调节区及第二浓度调节区的有无
将每一个实施例及比较例中所获得的光扩散元件与基材的层压体在使用液体氮 冷却的同时利用切片机切片成 0.1μm 的厚度， 以得到测量样品。使用透射电子显微镜 (TEM) 观察该测量样品的光扩散元件部分的细粒的状态及该细粒与基体之间的界面的状 态。将细粒与基体的界面不明确的情形设为 “有第一浓度调节区” ， 并将细粒与基体的界面 明确的情形设为 “无第一浓度调节区” 。另外， 将在细粒内部可确认出由前体渗透所引起的 对比度的情形设为 “有第二浓度调节区” ， 并将在细粒内部无法确认出对比度而为均匀色的 情形设为 “无第二浓度调节区” 。
(3) 雾度
依照 JIS 7136 中所规定的方法， 使用雾度计 (″ HN-150″ ( 商品名称 )， 由村上色 彩科学研究所公司 (Murakami Color Research Laboratory Co.， Ltd.) 生产 ) 进行测定。
(4) 光扩散半值角
从光扩散元件的正面照射激光。并利用测角光度计 (goniophotometer) 每隔 1° 地测定所扩散的光的相对于扩散角度的扩散强度。如图 7 中所示， 在扩散轮廓的两侧测量 除直进穿透激光束以外的光束的扩散强度最大值的一半亮度的扩散角度。 将通过将两侧测 量的角度相加得到的值 ( 图 7 中的 “( 角度 A)+( 角度 A′ )” ) 设为光扩散半值角。
(5) 背向散射率
将每个实施例及比较例中所获得的光扩散元件与基材的层压体经由透明压敏粘 合剂贴合于黑色丙烯酸板 ( “SUMIPEX” ( 商品名称 )， 厚度 ： 2mm， 由住友化学公司 (Sumitomo Chemical Co.， Ltd.) 制造 ) 上， 以得到测量样品。利用分光光度计 ( “U4100” ( 商品名称 )， 由日立计测器公司 (Hitachi Ltd.) 制造 ) 测定该测量样品的积分反射率。另一方面， 使用 从上述光扩散元件用涂敷液去除细粒而成的涂敷液， 制作基材与透明涂敷层的层压体， 而 设为对照样品， 并利用与上述相同的方式测定其积分反射率 ( 即表面反射率 )。 从上述测量 样品的积分反射率减去上述对照样品的积分反射率 ( 表面反射率 )， 以计算出光扩散元件 的背向散射率。
(6) 前体的渗透范围
从以上述 (2) 中所记载的顺序拍摄的 TEM 照片随机选择 10 个光扩散性细粒。针 对各个所选择的光扩散性细粒， 测定光扩散性细粒的粒径及光扩散性细粒的未渗透有前体 的部分 ( 非渗透部分 ) 的粒径， 并根据下述式计算出渗透范围。将 10 个光扩散性细粒的平 均值设为渗透范围。
( 渗透范围 ) ＝ {1-( 非渗透部分的粒径 / 光扩散性细粒的粒径 )}×100(％ )
< 实施例 1 ： 光扩散元件的制作 >
向 18.2 份含有 62％的作为超细粒子组分的氧化锆纳米粒子 ( 平均粒径为 60nm， 折射率为 2.19) 的硬涂用树脂 (JSR 公司制造， 商品名 “Opstar KZ6661” ( 含有 MEK/MIBK) 中， 添加 6.8 份作为树脂组分的前体的季戊四醇三丙烯酸酯 ( 大阪有机化学工业公司制造， 商品名 “Biscoat#300” ， 折射率为 1.52) 的 50％甲基乙基酮 (MEK) 溶液， 0.068 份光聚合引 发剂 ( 汽巴精化公司 (Ciba Specialty Chemicals) 制造， 商品名 “Irgacure 907” )、 0.625 份调平剂 (DIC 公司制造， 商品名 “GRANDIC PC 4100” )、 及 2.5 份作为光扩散性细粒的聚甲 基丙烯酸甲酯 (PMMA) 细粒 ( 总研化学公司制造， 商品名 “MX 180 TA” ， 平均粒径为 1.8μm， 折射率为 1.49)。对该混合物进行 5 分钟超声波处理， 制备均匀分散有上述各组分的涂敷 液。该涂敷液的固体含量为 54.5％。在制备该涂敷液之后， 随即将该涂敷液使用棒式涂布 机涂敷于 TAC 膜 ( 富士膜公司 (Fuji Photo Film Co.， Ltd.) 制造， 商品名 “FUJITAC” ) 上， 在 100℃干燥 1 分钟， 照射累计光量为 300mJ 的 UV 线， 而获得厚度为 20μm 的光扩散元件。 将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果与下述实施例 2 ～ 15 及比较 例 1 ～ 4 的结果一并示于表 1。此外， 图 8 显示在每一个中确认有无浓度调节区的 TEM 照 片。浓度调节区是在下列位置观察的， 在所述位置， TEM 观察横截面的半径 (r2) 相对于光 扩散性细粒的半径 (r1) 的比率 (r2/r1) 为 50％。
< 实施例 2 ： 光扩散元件的制作 > 变更涂敷液的涂敷厚度， 除此以外， 以与实施例 1 相同的方式， 获得厚度为 16μm的光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 3 ： 光扩散元件的制作 >
变更涂敷液的涂敷厚度， 除此以外， 以与实施例 1 相同的方式， 获得厚度为 4μm 的 光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 4 ： 光扩散元件的制作 >
将含有 62％的作为超细粒子组分的氧化锆纳米粒子 ( 平均粒径为 60nm， 折射率为 2.19) 的硬涂用树脂变更为 JSR 公司制造的商品名 “Opstar KZ6676” ( 含有 MEK/MIBK)、 以 及将树脂组分的前体从季戊四醇三丙烯酸酯变更为二季戊四醇六丙烯酸酯 ( 新中村化学 工业公司制造， 商品名 “NK 酯 (NK ester)” )， 除此以外， 以与实施例 1 相同的方式， 制备涂 敷液。该涂敷液的固体含量为 54.5％。余下的程序以与实施例 1 同样的方式进行， 而获得 厚度为 20μm 的光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果 示于表 1。此外， 图 8 显示在每一个中确认有无浓度调节区的 TEM 照片。浓度调节区是在 r2/r1 为 66.7％的位置观察的。
< 实施例 5 ： 光扩散元件的制作 >
将作为光扩散性细粒的 PMMA 细粒变更为积水化成品工业公司制造的商品名 “XX131AA” ( 平均粒径为 2.5μm， 折射率为 1.49)， 除此以外， 以与实施例 1 相同的方式， 制 备涂敷液。该涂敷液的固体含量为 54.5 ％。以下顺序系与实施例 1 同样， 而获得厚度为 20μm 的光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。此外， 图 8 显示在每一个中确认有无浓度调节区的 TEM 照片。浓度调节区是在 r2/r1 为 32.0％的位置观察的。
< 实施例 6 ： 光扩散元件的制作 >
将 6.8 份作为树脂组分的前体的季戊四醇三丙烯酸酯的 50％甲基乙基酮 (MEK) 溶 液变更为 6.8 份季戊四醇三丙烯酸酯的 50％甲苯溶液， 除此以外， 以与实施例 1 相同的方 式， 制备涂敷液。该涂敷液的固体含量为 45％。余下的程序以与实施例 1 同样的方式进行， 而获得厚度为 20μm 的光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。 将结果示于表 1。此外， 图 9 显示在每一个中确认有无浓度调节区的 TEM 照片。浓度调节区 是在 r2/r1 为 50.0％的位置观察的。
< 实施例 7 ： 光扩散元件的制作 >
向 10 份含有 35.5％的作为超细粒子组分的氧化锆纳米粒子 ( 平均粒径为 30nm， 折射率为 2.19) 的浆料 (“ZRMIBK35％ -F83” ( 商品名 )， 分散溶剂 MIBK， C.I. 化成公司制 造 ) 中， 添加 2.78 份作为树脂组分的前体的季戊四醇三丙烯酸酯 ( 大阪有机化学工业公司 制造， 商品名 “Biscoat#300” ， 折射率为 1.52)、 0.03 份光聚合引发剂 ( 汽巴精化公司制造， 商品名 “Irgacure 907” )、 0.03 份调平剂 (DIC 公司制造， 商品名 “GRANDIC PC 4100” )、 及 0.56 份作为光扩散性细粒的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 细粒 ( 根上工业公司制造， 商品名 “ARTPEARL J-4P” ， 平均粒径为 2.1μm， 折射率为 1.49)， 制备涂敷液。该涂敷液的固体含量 为 45％。余下的程序以与实施例 1 同样的方式进行， 而获得厚度为 20μm 的光扩散元件。 将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。此外， 图 9 显示在每 一个中确认有无浓度调节区的 TEM 照片。浓度调节区是在 r2/r1 为 47.6％的位置观察的。
< 实施例 8 ： 光扩散元件的制作 >向 18.2 份含有 62％的作为超细粒子组分的氧化锆纳米粒子 ( 平均粒径为 60nm， 折射率为 2.19) 的硬涂用树脂 (JSR 公司制造， 商品名 “Opstar KZ6661” ( 含有 MEK/MIBK)) 中， 添加 6.8 份作为树脂组分的前体的季戊四醇三丙烯酸酯 ( 大阪有机化学工业公司制造， 商品名 「Biscoat#300」 ， 折射率为 1.52) 的 50％甲基乙基酮 (MEK) 溶液、 0.068 份光聚合引 发剂 ( 汽巴精化公司制造， 商品名 “Irgacure 907” )、 0.625 份调平剂 (DIC 公司制造， 商品 名 “GRANDIC PC 4100” )、 及 2.5 份作为光扩散性细粒的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 细粒 ( 根 上工业公司制造， 商品名 “Art Pearl J4P” ， 平均粒径为 2.1μm， 折射率为 1.49)。 对该混合 物进行 5 分钟超声波处理， 制备均匀分散有上述各组分的涂敷液。在制备该涂敷液之后， 随 即将该涂敷液使用棒式涂布机涂敷于 TAC 膜 ( 富士膜公司 (Fuji Photo Film Co.， Ltd.) 制造， 商品名 “FUJITAC” ) 上， 在 100℃干燥 1 分钟， 照射累计光量为 300mJ 的 UV 线， 而获得 厚度为 12μm 的光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果 示于表 1。此外， 图 9 显示在每一个中确认有无浓度调节区的 TEM 照片。
< 实施例 9 ： 光扩散元件的制作 >
以与实施例 8 相同的方式制备涂敷液。将该涂敷液静置 4 小时后， 以与实施例 8 相同的方式进行涂敷。将涂敷后的干燥温度设为 60℃， 以及将厚度设为 10μm， 除此以外， 以与实施例 8 相同的方式获得光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的 评价。将结果示于表 1。 < 实施例 10 ： 光扩散元件的制作 >
以 60℃干燥 1 分钟， 且将涂敷液的厚度设为 10μm， 除此以外， 以与实施例 8 相同 的方式 ( 即， 制备涂敷液后随即涂敷 ) 获得厚度为 10μm 的光扩散元件。将所获得的光扩 散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 11 ： 光扩散元件的制作 >
除将静置时间设为 2 小时以外， 以与实施例 9 相同的方式获得光扩散元件。将所 获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 12 ： 光扩散元件的制作 >
除将静置时间设为 7 小时以外， 以与实施例 9 相同的方式获得光扩散元件。将所 获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 13 ： 光扩散元件的制作 >
除将静置时间设为 24 小时以外， 以与实施例 9 相同的方式获得光扩散元件。将所 获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 14 ： 光扩散元件的制作 >
将作为光扩散性细粒的 PMMA 细粒变更为积水化成品工业公司制造的商品名 “XX131AA” ( 平均粒径为 2.5μm， 折射率为 1.49)， 除此以外， 以与实施例 13 相同的方式获 得光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 15 ： 光扩散元件的制作 >
将光扩散性细粒变更为 MMA- 苯乙烯 (St) 共聚物细粒 ( 积水化成品工业公司制 造， 商品名 “XX15AA” ， 平均粒径为 2.9μm， MMA/St 比＝ 70/30， 折射率为 1.52)， 除此以外， 以与实施例 1 相同的方式制备涂敷液。该涂敷液的固体含量为 54.5％。余下的程序以与实 施例 1 同样的方式进行， 而获得厚度为 20μm 的光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于
上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 比较例 1>
通过以下顺序制作具有不含超细粒子组分的构造的光扩散元件。
向将 20 份丙烯腈 - 苯乙烯共聚物 (AS) 树脂 ( 旭化成化学公司制造， 商品名 “Stylac AS” ， 折射率为 1.57) 溶解于 100 份环戊酮 (CPN) 而成的溶液中， 添加 4 份硅氧烷 树脂细粒 (Momentive Performance Materials 公司制造， 商品名 “Tospearl 120” ， 平均粒 径为 2.0μm， 折射率为 1.43)， 制备涂敷液。该涂敷液的固体含量为 19.4％。在制备该涂敷 液之后， 随即将该涂敷液使用涂布机涂敷于 TAC 膜 ( 富士膜公司 (Fuji Photo Film Co.， Ltd.) 制造， 商品名 “Fujitac” ) 上， 在 150℃干燥 1 分钟， 而获得厚度为 50μm 的光扩散元 件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。此外， 图 10 显 示在每一个中确认有无浓度调节区的 TEM 照片。 浓度调节区是在 r2/r1 为 50.0％的位置观 察的。
< 比较例 2>
除变更涂敷液的涂敷厚度以外， 以与比较例 1 相同的方式， 获得厚度为 10μm 的光 扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 比较例 3>
通过以下程序制作具有不含超细粒子组分的构造的光扩散元件。
向 25 份芴基丙烯酸酯 (Osaka Gas Chemical 公司制造， 商品名 “Ogsol EA-0200” ， 折射率为 1.62) 的 50 ％甲基乙基酮 (MEK) 溶液中， 添加 0.068 份光聚合引发剂 ( 汽巴精 化公司制造， 商品名 “Irgacure 907” )、 0.625 份调平剂 (DIC 公司制造， 商品名 “GRANDIC PC 4100” )、 2.5 份 PMMA 细粒 ( 根上工业公司制造， 商品名 “Art Pearl J-4P” ， 平均粒径 ： 2.1μm)。对该混合物进行 5 分钟超声波处理， 制备均匀分散有上述各组分的涂敷液。该涂 敷液的固体含量为 54.5％。在制备该涂敷液之后， 随即将该涂敷液使用棒式涂布机涂敷于 TAC 膜 ( 富士膜公司 (Fuji Photo Film Co.， Ltd.) 制造， 商品名 “FUJITAC” ) 上， 在 100℃ 干燥 1 分钟， 照射累计光量为 300mJ 的 UV 线， 而获得厚度为 20μm 的光扩散元件。将所获 得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 比较例 4>
将光扩散性细粒变更为硅氧烷细粒 (Momentive Performance Materials 公司制 造， 商品名 “Tospearl 120” ， 平均粒径为 2.0μm， 折射率为 1.43)， 且将厚度变更为 13μm， 除此以外， 以与实施例 8 相同的方式获得光扩散元件。将所获得的光扩散元件用于上述 (1) ～ (6) 的评价。将结果示于表 1。
< 实施例 16 ： 液晶显示装置的制作 >
从具有多域型 VA 模式的液晶单元的市售的液晶 TV(SONY 公司制造， BRAVIA(20 英 寸 )， 商品名 “KDL20J3000” ) 取出液晶单元。在该液晶单元的两侧， 以使各自的起偏振器的 吸收轴正交的方式贴合市售的偏光板 ( 日东电工公司制造， 商品名 “NPF-SEG1423DU” )。更 具体而言， 以背光侧偏光板的起偏振器的吸收轴方向成为垂直方向 ( 相对于液晶面板的纵 向方向为 90° )， 且视认侧偏光板的起偏振器的吸收轴方向成为水平方向 ( 相对于液晶面 板的纵向方向为 0° ) 的方式将偏光板贴合到液晶单元。 进而， 将实施例 1 的光扩散元件从 基材转印并贴合于视认侧偏光板的外侧， 以制作液晶面板。另一方面， 在 PMMA 片材的单面， 使用转印辊熔融热转印双凸透镜的图案。在与形 成有透镜图案的面相反的侧的面 ( 平滑面 ) 上， 以使光仅穿透透镜的焦点的方式蒸镀铝的 图案， 形成开口部分的面积比率为 7％ ( 反射部分的面积比率为 93％ ) 的反射层。以如此 的方式制作聚光元件。使用冷阴极荧光灯 (SONY 公司制造， BRAVIA20J 的 CCFL) 作为背光 的光源， 于该光源上安装聚光元件， 以制作射出准直光的平行光光源装置 ( 背光单元 )。
在上述液晶面板中装入上述背光单元， 以制作准直背光前面扩散系统的液晶显示 装置。 对所获得的液晶显示装置于暗处进行白色显示及黑色显示， 并目测观察其显示状态。 图 11 显示在斜的方向上观察的在暗处的白色显示及在亮处的黑色显示的情况下的显示状 态的照片。照片上带有光扩散元件的实施例序号 ( 实施例 1)。
< 比较例 5>
除使用比较例 2 的光扩散元件以外， 以与实施例 16 相同的方式制作液晶显示装 置。使所获得的液晶显示装置于暗处进行白色显示及黑色显示， 目测观察其显示状态。图 11 显示在斜的方向上观察的在暗处的白色显示及在亮处的黑色显示的情况下的显示状态 的照片。照片上带有光扩散元件的比较例序号 ( 比较例 2)。
< 比较例 6>
除使用比较例 3 的光扩散元件以外， 以与实施例 16 相同的方式制作液晶显示装 置。使所获得的液晶显示装置于暗处进行白色显示及黑色显示， 目测观察其显示状态。图 11 显示在斜的方向上观察的在暗处的白色显示及在亮处的黑色显示的情况下的显示状态 的照片。照片上带有光扩散元件的比较例序号 ( 比较例 3)。
< 实施例 17 ： 液晶显示装置的制作 >
从具有多域型 VA 模式的液晶单元的市售的液晶 TV(SONY 公司制造， BRAVIA(20 英 寸 )， 商品名 “KDL20J3000” ) 取出液晶单元。在该液晶单元的两侧， 以使各自的起偏振器的 吸收轴正交的方式贴合市售的偏光板 ( 日东电工公司制造， 商品名 “NPF-SEG1423DU” )。更 具体而言， 以背光侧偏光板的起偏振器的吸收轴方向成为垂直方向 ( 相对于液晶面板的纵 向方向为 90° )， 且视认侧偏光板的起偏振器的吸收轴方向成为水平方向 ( 相对于液晶面 板的纵向方向为 0° ) 的方式将偏光板贴合到液晶单元。 进而， 将实施例 8 的光扩散元件自 基材转印并贴合于视认侧偏光板的外侧， 而制作液晶面板。
另一方面， 在 PMMA 片材的单面， 使用转印辊熔融热转印双凸透镜的图案。在与形 成有透镜图案的面相反的侧的面 ( 平滑面 ) 上， 以使光仅穿透透镜的焦点的方式蒸镀铝的 图案， 形成开口部分的面积比率为 7％ ( 反射部的面积比率为 93％ ) 的反射层。以如此的 方式制作聚光元件。使用冷阴极荧光灯 (SONY 公司制造， BRAVIA20J 的 CCFL) 作为背光的 光源， 于该光源上安装聚光元件， 而制作射出准直光的平行光光源装置 ( 背光单元 )。
在上述液晶面板中装入上述背光单元， 以制作准直背光前面扩散系统的液晶显示 装置。 使所获得的液晶显示装置于暗处进行白色显示及黑色显示， 目测观察其显示状态。 其 结果是， 在于斜的方向上观察显示状态的情况下， 得到令人满意的显示性质， 其中亮处的黑 色显示是黑的且于暗处的白色显示的亮度高。
< 比较例 7>
除使用比较例 4 的光扩散元件以外， 以与实施例 17 相同的方式制作液晶显示装 置。使所获得的液晶显示装置于暗处进行白色显示及黑色显示， 目测观察其显示状态。其结果是， 在于斜的方向上观察显示状态的情况下， 暗处的白色显示的亮度高， 而于亮处的黑 色显示看起来发白。
< 评价 >
如从表 1 显然的， 本发明的实施例的光扩散元件尽管厚度非常小， 却具有高的雾 度值， 且具有小的背向散射率。另一方面， 在比较例中， 当欲既抑制背向散射又实现高的雾 度值时， 必需使厚度非常大 ( 比较例 1)， 当欲以某种程度的较薄的厚度实现高的雾度值时， 背向散射变得非常大 ( 比较例 3)。此外， 如由图 10 显然的， 安装有实施例 1 的光扩散元件 的液晶显示装置显示出自斜的方向观察时， 于亮处的黑色显示黑且暗处的白色显示的亮度 高的令人满意的显示特性。另一方面， 安装有比较例 2 的光扩散元件的液晶显示装置虽然 于亮处的黑色显示黑， 但暗处的白色显示的亮度不充分且变暗。安装有比较例 3 的光扩散 元件的液晶显示装置虽然暗处的白色显示的亮度高， 但于亮处的黑色显示时的发白模糊严 重。
此外， 如对实施例 1 与实施例 8、 9 及 12 ～ 14 进行比较所知， 与未形成有第二浓度 调节区的情形时相比， 通过形成第二浓度调节区， 即便使光扩散元件的厚度特别薄， 也可获 得雾度值非常高且背向散射非常小的光扩散元件。此外， 根据实施例 9 ～ 13 的结果可知， 在最大溶胀时间以内， 静置时间越长， 将获得具有越高的扩散性的光扩散元件， 若在最大溶 胀时间之后， 则即使静置时间变长， 所获得的光扩散元件的扩散性也大致不变。此外可知， 通过确保预定的静置时间而形成第二浓度调节区， 即使以低温进行干燥， 也可获得具有高 雾度值的光扩散元件 ( 在低温干燥是优选的， 因为制造成本及稳定性优异 )。
如上所述， 根据本发明， 获得了尽管厚度非常小却仍具有高雾度值且背向散射率 小的光扩散元件。装有这样的光扩散元件的准直背光前面扩散系统的液晶显示装置， 显示 出于亮处的黑色显示黑且暗处的白色显示的亮度高的令人满意的显示特性。
工业可利用性
本发明的光扩散元件及具有光扩散元件的偏光板可各自适合用于液晶显示装置 的视认侧构件、 液晶显示装置的背光用构件、 和照明器具 ( 例如有机 EL、 LED) 用扩散构件， 尤其可适合用作准直背光前面扩散系统的液晶显示装置的前面扩散元件。
附图标记列表
10 基体
11 树脂组分
12 超细粒子组分
20 光扩散性细粒
31 浓度调节区 ( 第一浓度调节区 )
32 第二浓度调节区
100 光扩散元件
110 起偏振器
120 保护层
130 保护层
200 具有光扩散元件的偏光板
500 液晶显示装置