(57)【要約】【課題】十分な全透過率、拡散透過率を有する光拡散膜を容易かつ安価に提供する。【解決手段】ポリマー／良溶媒／貧溶媒の三成分からなる高分子溶液に、炭酸カルシウムナノ粒子を分散させ、良溶媒が揮発して三次元網目状に析出する高分子に粒子を取り込ませ、粒子を三次元網目状に配列させ、配列制御した粒子を酸により溶解させなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー／良溶媒／貧溶媒の三成分からなる高分子溶液に炭酸カルシウムナノ粒子を加え超音波照射により数分間拡散させ、
良溶媒が揮発して三次元網目状に析出する高分子に粒子を取り込ませ、粒子を三次元網目状に配列させ、
配列制御した粒子を酸により溶解させることを特徴とする光拡散膜の製造方法。
【請求項２】
前記高分子溶液を、アセトンとし、
炭酸カルシウムナノ粒子の分散を、超音波照射によるものとし、
高分子に粒子を取り込ませる溶媒を、セルロースアセテート（ＣＡ）（acetyl content 39.8wt%, Mn:30,000)とし、
溶解する酸を、１−オクタノールとした、
ことを特徴とする請求項１記載の光拡散膜の製造方法。
【請求項３】
ポリマー／良溶媒／貧溶媒の三成分からなる高分子溶液に炭酸カルシウムナノ粒子が分散され、セルロースアセテート（ＣＡ）（acetyl content 39.8wt%, Mn:30,000)が添加されることにより、高分子に粒子を取り込ませ、１−オクタノールが添加された懸濁液が超音波照射にて分散されたことを特徴とする光拡散膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散膜およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤは蛍光灯に比べて長寿命、省電力などといった理由で広く使用されている。しかし、ＬＥＤ光は直進性が強く、ＴＶのバックライト、照明などに使用する場合は均一な光にするため光拡散板が用いられる。この光拡散板は主に透明な樹脂に屈折率の異なる粒子を分散させることにより光を拡散させている。これによる光の拡散は樹脂と粒子の屈折率差と粒径の大きさに影響される。光拡散板の研究の1つとして 高い透過性と拡散性をもつ中空粒子を用いた研究が行われている。しかし、この作製方法は手順が多く、コストが増大するなどの問題ある。
また、多孔質の有機高分子膜及び多数個の金属微粒子を含有し、その金属微粒子が有機高分子膜の開孔部の間に、有機高分子膜に包まれた状態で凝集して連続的に配置されてなる多孔質導電膜が知られている（特許文献１参照）。本例は、炭酸カルシウムを含有しておらず、十分な光拡散性も得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに対して本発明では、簡易かつ安価で粒子配列が出来るＮＩＰＳ法（非溶媒誘起相分離法）による高分子の網目状析出を応用した光拡散膜を製造する方法である。
ＮＩＰＳ法は相分離を利用して高分子多孔膜を作製する技術の一つである。高分子と、それを溶解し易い良溶解と、全く溶解しない非溶媒との三成分で構成された高分子溶液の良溶媒を揮発させることによって、溶液状態が不安定になり高分子が三次元網目状に析出する。
また、光の散乱は散乱される粒子の大きさにより、幾何学散乱、ミー散乱、レイリー散乱に区分される。可視光の波長と同程度の粒径を持つ粒子による散乱はミー散乱の影響が大きく、粒径が光の波長の１／２程度の時に散乱は最大になる。
また、可視光よりかなり小さい粒子による散乱はレイリー散乱の影響が大きく、粒径が光の波長の１／４以下の時に透明性が高くなる。これらは球状の物質だけでなく、棒状の物質でも同様のことが言える。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明ではポリマー／良溶媒／貧溶媒の三成分からなる高分子溶液に、炭酸カルシウムナノ粒子を分散させ、基板に塗布した後、良溶媒が揮発して三次元網目状に析出する高分子に粒子を取り込ませ、粒子を三次元網目状に配列させた後、配列制御した粒子を酸により溶解することにより、光拡散膜を作製することを目的とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、調製したナノ粒子分散液を基板上に塗布するのみで自発的にナノ粒子が三次元網目構造に配列するため、特別な分散配列技術や装置が不要である。
また、ナノ粒子であることから膜の透明性も確保できる。
大型ディスプレイへの塗布も可能で、１０数μｍの薄い膜で約６０％の高い拡散性を確保できることから、従来の導光板厚の削減が期待できる。中型、小型ディスプレイに関してはＬＥＤ光源の数を削減できる。
これらのことから、材料、輸送コストの削減、環境負荷の削減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明に係る光拡散膜の形成概要を示す図である。
【図２】図２は、同、ＣＡ膜、ＣａＣＯ３膜の波長と全透過率との関係を示すグラフであり、（ａ）は膜中のＣａＣＯ３溶解前、（ｂ）は膜中のＣａＣＯ３溶解後のグラフを示す。
【図３】図３は、同、ＣＡ膜、ＣａＣＯ３膜の波長と拡散透過率との関係を示すグラフであり、（ａ）は膜中のＣａＣＯ３溶解前、（ｂ）は膜中のＣａＣＯ３溶解後のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
十分な全透過率、拡散透過率を有する光拡散膜を容易かつ安価に提供する目的を、ポリマー／良溶媒／貧溶媒の三成分からなる高分子溶液に、炭酸カルシウムナノ粒子を分散させ、良溶媒が揮発して三次元網目状に析出する高分子に粒子を取り込ませ、粒子を三次元網目状に配列させ、配列制御した粒子を酸により溶解することにより、実現した。
【実施例１】
【０００９】
〔実験方法〕
アセトン（試薬特級、和光純薬社製）に炭酸カルシウムナノ粒子(Brilliant−1500、白石カルシウム株式会社)を加え超音波照射 (Branson sonifier 250 advanced、日本エマソン社製)により１０分間分散させた。本例において、アセトンと炭酸カルシウムの割合は１２５：２、１０：１、１０：２、１０：３、１０：４とした。
【００１０】
そこにセルロースアセテート(ＣＡ)(Aldrich Chemical Company Inc, acetyl content 39.8wt％, Mn:30,000)を加え２０分間スターラーで撹拌した後、１−オクタノール（試薬特級、和光純薬社製）を添加し、さらに１０分間撹拌した。本例において、アセトン、炭酸カルシウムに対してＣＡは、５００：８：９５、５００：５０：１２２、５００：９９：１２２、５００：１４９：１２２、５００：１９９：１２２とした。また、１−オクタノールの添加量は０．９１７〜０．９７８ｇとした。
【００１１】
得られ懸濁液を超音波照射により１０分間分散させた。
【００１２】
得られ溶液を洗浄したスライドガラス上にバーコーター（DP−150、津川精機製作所製）で塗膜した。この時の塗膜条件はウェット膜厚１２μｍ、塗膜速度２．２ｃｍ／ｓで行い、湿度２０〜６０％、室温下とした。
【００１３】
２時間大気中で乾燥させた後、１５０℃、１ｈ、減圧下で乾燥を行いＣＡ／ＣａＣＯ３膜を得た。
【００１４】
得られたＣＡ／ＣａＣＯ３膜を塩酸１ｍｏｌ／Ｌに１時間漬けてＣａＣＯ３を溶解し、塩酸を除去するために２時間大気中で乾燥させ、ＣＡ膜を得た。この際、ＣＡとＣａＣＯ３の体積比は５：０、５：１、５：４とした。
【００１５】
また、同様の手順でＮＩＰＳ法（非溶媒誘起相分離法）を用いないＣＡとアセトンのみを用いたＣＡ膜も作製した。
【００１６】
得られた膜は走査型電子顕微鏡（JSM−7600F、JEOL社製）により表面観察、元素分析を行った。また、紫外可視分光光度計（UV−Vis、3150、島津製作所製）を用いて膜の全透過率、拡散透過率、を測定し評価した。
【００１７】
〔結果と考察〕
ＮＩＰＳ法により作製した膜は全て3次元網目構造をしており、網目の太さは約２００〜６００ｎｍであることが分かった。
【００１８】
このとから、ＣａＣＯ３添加による網目の太さへの影響はないと考えられる。しかし、ＣＡとＣａＣＯ３の体積比が５：４でＣａＣＯ３溶解後のものは網目に穴の開いた構造になっていた。これはＣａＣＯ３の一部が高分子に包まれていないことが原因と考えられる。
【００１９】
次に、走査電子顕微鏡により元素分析を行ったところ、ＣａＣＯ３は網目の内部に取り込まれ、塩酸により溶解したことが分かった。
【００２０】
また、粒子は網目全体に均一に存在しているわけではなく、添加量を増やしても網目内部すべてに存在しているわけではなかった。一方、ＮＩＰＳ法を用いない膜では網目構造は観察できなかった。
【００２１】
次に、ＮＩＰＳ法を用いることなく作製したＣＡ膜、ＣＡとＣａＣＯ３の体積比を５：０、５：４とした場合の ＣＡ／ＣａＣＯ３膜の溶解前後の全透過率、拡散透過率をそれぞれ図２と図３に示す。
【００２２】
図３の結果から相分離による網目構造により拡散透過率が増加することが分かった。これは網目の太さがミー散乱に影響を与えたためだと考えられる。
【００２３】
図２より、全透過率はＣａＣＯ３を添加することで減少するが、溶解することで増加した。添加による減少はＣａＣＯ３による光の反射と吸収によるものや粒子の添加による網目の表面積や量の増加が原因と考えられる。また、溶解による増加は、空洞の一部が可視光以上の大きさになったことが原因と考えられる。
【００２４】
図３より、溶解後の拡散透過率は短波長側で増加し、長波長側では減少している。短波長側での増加は、１００ｎｍ程度の空洞によるレイリー散乱と各成分の屈折率が原因と考えられる。ＣＡとＣａＣＯ３の屈折率は、それぞれ１．４７、１．５〜１．７のため、網目と網目内部の屈折率差は溶解後の方が大きいことがわかる。これより、溶解前よりも溶解後の方がレイリー散乱による影響が大きいことが原因と考えられる。長波長側で減少した理由はＣａＣＯ３の溶解により空洞の大きさが可視光以上の大きさになり、ミー散乱に影響を与える２５０〜４００ｎｍの空洞が減少したためだと考えられる。
【００２５】
ＮＩＰＳ法を用いることにより、網目構造の内部に炭酸カルシウム粒子を配列することができ、全透過率を増加させることができた。また、粒子の添加量や大きさが拡散性に影響を与えていることが確認できた。
【００２６】
なお、添加した粒子種としてＣａＣＯ３に代えて、シリカ、ボロンナイトライド、炭素、チタニア、等とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る光拡散膜およびその製造方法によれば、ディスプレイの光拡散膜として利用できるばかりでなく、ＬＥＤ照明、液晶テレビ、スマートフォン、タブレット端末、パソコン、等のバックライト用拡散板としても利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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