專利名稱：液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板及其制造方法，更具體涉及用于防止雙折射和粘連并減少其上劃傷的液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，液晶顯示器(LCD)已經(jīng)逐漸用于筆記本計算機的顯示器、臺式計算機的大尺寸顯示器和電視顯示器。對形成LCD光源的大尺寸和高亮度的背光單元的需求已經(jīng)增加。
圖1示出已經(jīng)主要采用的背光單元的實例。如圖1所示，背光單元包含使用陰極熒光燈(具體為冷陰極熒光燈(CCFL))作為光源100的導(dǎo)光板(LGP)120。背光單元還包含以下面的順序堆疊在導(dǎo)光板120的發(fā)光面上的光漫射板130、棱鏡片140和150、和保護(hù)片160。反射板110堆疊在與發(fā)光面相反的導(dǎo)光板120的另一面上。
背光單元的光漫射板130用來漫射光，光是由位于光漫射板130的一側(cè)表面或背面的光源100發(fā)射的，光漫射板分布在屏幕的整個表面并折射光，從而將光轉(zhuǎn)換成射向背光單元正面的均勻光。
光漫射板130包括光漫射層、基板和背涂層。形成光漫射層的組合物包含粘合劑樹脂、硬化劑、抗靜電劑、光漫射顆粒和溶劑。光漫射顆粒與粘合劑樹脂協(xié)同提高光的透射率和漫射率。對于這種光漫射顆粒而言，可以使用各種有機和無機顆粒。在使用有機顆粒作為光漫射顆粒的情況下，使用有機溶劑，例如乙醇、丙酮、甲基異丁基酮(MIBK)、甲基乙基酮(MEK)、乙酸乙酯或甲苯。這種有機溶劑的比重與一般的光漫射顆粒有很大差異。由于這個原因，光漫射顆粒在有機溶劑中的分散性降低。此外，光漫射顆粒在制造過程中所包含的等待時間內(nèi)沉淀。由此，所述顆粒在光漫射層中分布不均勻。此外，上述溶劑具有低沸點。因此，很難得到流平性能，導(dǎo)致光漫射層在涂膜過程之后進(jìn)行的干燥過程期間平坦。
光漫射板130的背涂層位于直接接觸燈光源的位置，其要求對光源產(chǎn)生的熱具有穩(wěn)定性。因此，背涂層必須具有超高的表面硬度。因此，由于背涂層和導(dǎo)光板120之間的摩擦導(dǎo)致在背涂層上產(chǎn)生劃傷，摩擦是由在鄰近背涂層的位置處進(jìn)行的導(dǎo)光板調(diào)制過程中產(chǎn)生的振動造成的。

發(fā)明內(nèi)容
所以，針對上述問題產(chǎn)生了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種用于液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板，其防止由于雙折射而降低亮度、減少在光漫射板背面上產(chǎn)生的劃傷以及消除粘連。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造用于液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板的方法，該方法增加亮度、減少在光漫射板背面上產(chǎn)生的劃傷和消除粘連。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以通過提供用于液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板來實現(xiàn)上述和其它目的，所述光漫射板包括基板；形成在基板的一個表面上的光漫射層，其中所述光漫射層由一種組合物制成，所述組合物包括光漫射顆粒、溶劑和第一粘合劑樹脂，所述光漫射顆粒具有1.0-1.2g/cm3的比重和不超過15％的顆粒尺寸變化系數(shù)，所述顆粒尺寸變化系數(shù)通過以下表達(dá)式表示，所述溶劑具有0.82-1.0g/cm3的比重和130-140℃的沸點，用來調(diào)節(jié)光漫射顆粒的沉淀率，所述第一粘合劑樹脂的折射率與光漫射顆粒的折射率差值不超過0.01，[表達(dá)式]變化系數(shù)＝(標(biāo)準(zhǔn)偏差÷平均值)×100；和形成在基板的另一個表面上的背涂層，其中所述背涂層包括摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的微珠和抗張彈性模量不大于300MPa的第二粘合劑樹脂。
所述組合物中的固體物質(zhì)含量可以是38-42％。
所述溶劑可以是包含乙酸丁酯和二甲苯的混合溶液。
所述混合溶液可以包含20-150重量份的二甲苯/100重量份的乙酸丁酯。
所述組合物可以包含40-140重量份的光漫射顆粒/100重量份的第一粘合劑樹脂。
所述光漫射顆?？梢园瑑煞N具有不同平均尺寸的顆粒。
所述溶劑可以具有0.86-1.0g/cm3的比重。
所述微珠可以由尼龍基或硅基化合物制成。
此外，第二粘合劑樹脂可以是UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂，所述氨酯丙烯酸樹脂可以是三(2-丙烯酰氧乙基)異氰酸酯-2-丙烯酸、(1-甲基亞乙基)雙(4，1-亞苯氧基-2，1-乙二氧基-2，1-乙二基)酯和1-羥基-環(huán)己基-苯基酮的三元共聚物。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種制造用于液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板的方法，包括制備光漫射層溶液，所述光漫射層溶液包括光漫射顆粒、溶劑和第一粘合劑樹脂，所述光漫射顆粒具有不超過15％的顆粒尺寸變化系數(shù)，所述顆粒尺寸變化系數(shù)通過以上表達(dá)式表示，所述溶劑的比重為0.82-1.0g/cm3；將光漫射層溶液涂覆到由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)制造的基板的一個表面上，并干燥所涂覆的溶液；和形成背涂層，所述背涂層包括摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的微珠和在PET基板的另一個表面上的第二粘合劑樹脂。
在所述組合物的制備中，光漫射顆粒可以包含兩種具有不同平均尺寸的顆粒。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，將使本發(fā)明的上述和其它目的、性質(zhì)和其它優(yōu)點更容易理解，其中圖1是傳統(tǒng)的LCD背光單元的示意性分解透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的光漫射板的截面圖；圖3A是說明根據(jù)比較實施例1制造的光漫射板在摩擦試驗后的表面狀態(tài)的圖；
圖3B是說明根據(jù)本發(fā)明實施例4制造的光漫射板在摩擦試驗后的表面狀態(tài)的圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的光漫射板的亮度測量區(qū)域的示意圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明實施例4和比較實施例1制造的光漫射板的抗磨損性試驗結(jié)果的圖；和圖6是液晶顯示器背光單元的分解透視圖，在其上涂覆了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的光漫射板。
附圖標(biāo)記表100，600光源 110，610反射板120，620導(dǎo)光板130，630光漫射板140，150；棱鏡片160保護(hù)片200光漫射層 210基板220背涂層具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。
盡管為了說明目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可以進(jìn)行各種更改、添加和替換。本發(fā)明的范圍和精神不限于所述實施方案。在附圖中，為了更清楚的說明本發(fā)明，放大了各種膜或區(qū)域的尺寸或厚度。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的光漫射板的截面圖。參考圖2，本發(fā)明的光漫射板包含基板210、涂覆在基板210的上表面的光漫射層200和堆疊在基板210的下表面的背涂層220。
光漫射層200用于漫射或折射來自LCD背光單元的光，從而均勻地將光漫射到整個屏幕表面。如上所述，光漫射層200含有一種組合物，包括第一粘合劑樹脂、硬化劑、光漫射顆粒、抗靜電劑、分散劑和溶劑。
所述溶劑是溶解第一粘合劑樹脂、硬化劑、光漫射顆粒、抗靜電劑和分散劑從而使它們均勻混合的物質(zhì)。具體而言，所述溶劑應(yīng)該賦予第一粘合劑樹脂和光漫射顆粒以高分散性，使得光漫射顆?？删鶆蚍稚⒃诘谝徽澈蟿渲?。在根據(jù)本發(fā)明的高亮度光漫射板的制造中，所述溶劑還應(yīng)該防止光漫射顆粒在第一粘合劑樹脂中沉淀，因而防止光漫射顆粒在第一粘合劑樹脂中分散不均勻。因此，所述溶劑可具有0.82-1.0g/cm3的比重。優(yōu)選地，所述溶劑具有0.86-1.0g/cm3的比重和130-140℃的沸點。
當(dāng)所述溶劑的比重低于0.82g/cm3時，光漫射顆粒的分散性降低，因而光漫射顆粒在所述過程中沉淀在所述溶劑中。因此，所述溶液必須再次攪拌。另一方面，當(dāng)所述溶劑的比重高于1.0g/cm3時，所述溶劑變得比第一粘合劑樹脂重，并因此會富集在第一粘合劑樹脂的下方，從而干燥后在光漫射層200上出現(xiàn)污點?？梢允褂靡宜岫□ズ投妆降幕旌先芤鹤鳛槿軇?。然而，所述溶劑不限于這種混合物，而是可以使用比重為0.82-1.0g/cm3的各種物質(zhì)作為溶劑。優(yōu)選地，將20-150重量份的二甲苯與100重量份的乙酸丁酯混合。當(dāng)二甲苯的量小于20重量份時，混合溶液的表面張力增加并且在涂布后留下微滴。另一方面，當(dāng)二甲苯的量大于150重量份時，由于二甲苯的沸點相對高，因而不能平穩(wěn)地進(jìn)行干燥過程。殘留的二甲苯還會產(chǎn)生污點。此外，當(dāng)所述溶劑的沸點為130-140℃時，涂布在基板210上的光漫射層200在干燥過程后表現(xiàn)出良好的流平性。當(dāng)所述溶劑的沸點小于130℃時，所述溶劑可能在所涂布的光漫射層200保證期望的流平性之前被蒸發(fā)。另一方面，當(dāng)所述溶劑的沸點大于140℃時，基板210翹曲并對干燥過程施加負(fù)荷，從而產(chǎn)生過程損失。
根據(jù)本發(fā)明，光漫射顆粒具有1.0-1.2g/cm3的比重和不超過15％的顆粒尺寸變化系數(shù)。
所述光漫射顆?？梢园；w粒、烯烴基顆?；蛴袡C顆粒，其中所述丙烯?；w粒由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲基正丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、其共聚物或其三元共聚物制成，所述烯烴基顆粒由聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯制成，所述有機顆粒例如多層和多組分顆粒，其通過形成丙烯酰和烯烴基的共聚物或均聚物顆粒的層和涂布與共聚物或均聚物層不同的單體而得到。優(yōu)選地，光漫射顆粒由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。此外，對于光漫射顆粒，可以使用表現(xiàn)出與第一粘合劑樹脂的折射率稍微不同或相等的顆粒。
所述變化系數(shù)被定義為表達(dá)式“變化系數(shù)＝(標(biāo)準(zhǔn)偏差÷平均值)×100”。通常，標(biāo)準(zhǔn)偏差經(jīng)常用來代表分散度。在本發(fā)明中，使用變化系數(shù)來替代隨平均值變化的標(biāo)準(zhǔn)偏差，所述變化系數(shù)可以用來控制光漫射顆粒的分布和將所控制的分布應(yīng)用于所需過程，而不考慮平均值。從變化系數(shù)的上述定義中可以看到，變化系數(shù)越接近零，顆粒之間的偏差越小。在本發(fā)明中，使用變化系數(shù)不超過15％的光漫射顆粒來最大化光分散作用。也就是說，當(dāng)光漫射顆粒的變化系數(shù)大于15％時，由于光漫射顆粒的寬粒徑分布導(dǎo)致光漫射顆粒以多層而非單層的形式堆疊，即使在光漫射層200的初始涂覆過程中光漫射層200的涂覆厚度等于光漫射顆粒的平均尺寸也是如此。結(jié)果，光漫射作用出現(xiàn)下降。
光漫射顆?？梢允莾煞N具有不同平均尺寸的顆粒。在這種情況下，具有較大平均尺寸的顆粒在基板210的一個表面上涂覆一層，具有較小平均尺寸的顆粒填充限定在所涂覆的較大顆粒之間的間隙。這種結(jié)構(gòu)改善了入射到基板210背面的光的漫射率。
例如，當(dāng)光漫射顆粒包括20μm和10μm的兩種不同平均尺寸的顆粒時，如果兩種顆粒的變化系數(shù)都不超過15％，則粒徑分布變窄。因此，在這種情況下，當(dāng)入射到基板210背面的光被漫射時，得到均勻的光取向。結(jié)果是，有利于向前傳播的光的直線性。這是因為光漫射顆粒的平均粒度分布窄使得具有20μm的平均尺寸的顆粒以單層形式層疊，并且具有10μm的平均尺寸的顆粒填滿所層疊的較大尺寸顆粒之間的間隙。因此，實現(xiàn)對入射到基板210背面的光的漫射率的改善。
如上所述，為了在大顆粒之間所限定的間隙中均勻分布小顆粒，除了調(diào)節(jié)顆粒的粒徑分布之外，有必要增加混合溶液中的固體物質(zhì)含量。優(yōu)選地，混合溶液中的固體物質(zhì)含量為38-42％。當(dāng)混合溶液中的固體物質(zhì)含量小于38％時，混合溶液的粘度過度降低。結(jié)果，涂覆的光漫射層200很難得到期望的厚度均勻性，因此很難的得到期望的亮度均勻性。當(dāng)混合溶液中的固體物質(zhì)含量大于42％時，組合物的粘度過度增加。為此，在完成涂覆過程后可能會留下微滴，從而產(chǎn)生污點。在此，固體物質(zhì)含量是指組合物中除了溶劑以外的其它組分的百分比。
此外，優(yōu)選地，光漫射顆粒的比重為1.0-1.2g/cm3。這種限制是考慮到與所用的溶劑的比重的關(guān)系而確定的。當(dāng)光漫射顆粒的比重小于1.0g/cm3時，其比重會小于所用溶劑的比重，導(dǎo)致溶劑中光漫射顆粒的漫射率可能降低。在這種情況下，還難以控制涂覆的光漫射層200的厚度分布。另一方面，當(dāng)光漫射顆粒的比重超過1.2g/cm3時，光漫射顆粒在溶劑中的沉淀率不期望地升高。結(jié)果，在涂覆過程中必須不斷重復(fù)攪拌溶劑，因此產(chǎn)生過程損失。
為了提高照射到光漫射板正面的光的直線性并由此提高光漫射板的亮度，優(yōu)選將光漫射顆粒的折射率調(diào)節(jié)至類似于第一粘合劑樹脂的折射率。更優(yōu)選地，光漫射顆粒和第一粘合劑樹脂之間的折射率差不超過0.01。當(dāng)光漫射顆粒和第一粘合劑樹脂之間的折射率差不超過0.01時，從光漫射板正面發(fā)出的光的亮度增加。
第一粘合劑樹脂的干燥厚度相當(dāng)于光漫射顆粒平均尺寸的50-75％。當(dāng)?shù)谝徽澈蟿渲母稍锖穸刃∮诠饴漕w粒平均尺寸的50％時，第一粘合劑樹脂層很難牢固支撐光漫射層。另一方面，當(dāng)?shù)谝徽澈蟿渲母稍锖穸瘸^光漫射顆粒平均尺寸的75％時，光漫射作用降低。
光漫射顆粒的光透射率和漫射率取決于第一粘合劑樹脂中包含的光漫射顆粒的含量。為了得到高光透射率和漫射率，第一粘合劑樹脂中包含的光漫射顆粒的含量優(yōu)選為40-140重量份/100重量份的第一粘合劑樹脂。當(dāng)光漫射顆粒的含量小于40重量份時，由光散射引起的光漫射作用降低。另一方面，當(dāng)光漫射顆粒的含量大于140重量份時，光透射率降低。
有利的是，光漫射層200的組合物中的第一粘合劑樹脂具有對基板210的高附著力。此外，第一粘合劑樹脂應(yīng)該具有與光漫射顆粒的相容性。
使用丙烯酸樹脂作為第一粘合劑樹脂。優(yōu)選地，丙烯酸樹脂具有約1.49的折射率，使得第一粘合劑樹脂和光漫射顆粒之間的折射率差異不超過0.01。例如，在光漫射顆粒由PMMA制成的情況下，光漫射顆粒與丙烯酸樹脂具有相同的折射率，即1.49，從LCD背光單元入射到光漫射板的光直線穿過LCD屏幕的整個表面，從而改善亮度。
為了增加第一粘合劑樹脂的性能，例如耐熱性、抗磨損性和粘著性，可以向光漫射層200的組合物中加入硬化劑。
光漫射層200的組合物中包含的分散劑起到在將組合物涂覆到基板210上之前保持組合物的均勻狀態(tài)的作用。不限制分散劑的種類。
本發(fā)明的基板210是透明支撐物?；?10由選自以下材料的至少一種材料制成聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙酯(polyallylate)、聚酰亞胺、聚碳酸酯(PC)、三醋酸纖維素(TAC)和醋酸丙酸纖維素(CAP)。優(yōu)選地，基板210由PET制成?；?10必須具有與第一粘合劑樹脂優(yōu)異的附著性、對入射到基板210背面的光的不少于90％的透射率和不引起亮度偏差的均勻表面平滑度。優(yōu)選地，基板210的厚度為50-250μm。當(dāng)基板210的厚度小于50μm時，基板210在制造過程中難以處理。另一方面，當(dāng)基板210的厚度大于250μm時，基板210具有不能滿足LCD模塊最近的薄外形趨勢的結(jié)構(gòu)。
置于基板210的底面的背涂層220包括摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的微珠和抗張彈性模量不超過300MPa的第二粘合劑樹脂。在此，MIU是通過KES測量的摩擦系數(shù)(無單位)的平均值，沒有單位。由于背涂層220接觸位于光漫射板背面的元件，例如導(dǎo)光板，因此在調(diào)節(jié)導(dǎo)光板的過程中，不可避免地在背涂層220和導(dǎo)光板之間發(fā)生摩擦。這種摩擦導(dǎo)致導(dǎo)光板上的劃傷。通常，導(dǎo)光板由丙烯酸樹脂制成，其摩擦系數(shù)為0.37-0.38(MIU)。因此，摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的微珠防止在導(dǎo)光板上的劃傷。所述微珠由摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的材料制成，例如甲基硅粉末或尼龍粉末，例如尼龍-12的粉末，但不限于此。彈性是甲基硅粉末或尼龍粉末固有的性質(zhì)，由此防止由于所述微珠與導(dǎo)光板的摩擦而在所述微珠上產(chǎn)生劃傷。
如上所述，在背涂層220和導(dǎo)光板之間的界面上不可避免地發(fā)生摩擦。由于第二粘合劑樹脂的抗張彈性模量不超過300MPa，小于層疊在典型導(dǎo)光板上的丙烯酸樹脂的900-1000MPa的抗張彈性模量，因此可以防止背涂層220上的劃傷。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，可以同時防止背涂層220和導(dǎo)光板上的劃傷。
第二粘合劑樹脂可以由任何抗張彈性模量不超過300MPa的材料制成。例如，第二粘合劑樹脂可以由UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂制成，優(yōu)選由三(2-丙烯酰氧乙基)異氰酸酯-2-丙烯酸、(1-甲基亞乙基)雙(4，1-亞苯氧基-2，1-乙二氧基-2，1-乙二基)酯和1-羥基-環(huán)己基-苯基酮的三元共聚物制成。所述三元共聚物可以是嵌段聚合物或無規(guī)共聚物。所述三元共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約52℃，數(shù)均分子量為約4500。
背涂層220提供對于光漫射板的離型性，從而增加裝配或重裝配背光單元時的可加工性。此外，背涂層220防止由于與導(dǎo)光板的摩擦引起的劃傷，背涂層220包含用于大尺寸屏幕LCD的漫射顆粒。在此，離型性是指防止粘連的特性，粘連是指光漫射板與鄰近光漫射板排列的結(jié)構(gòu)例如導(dǎo)光板的整合。為了提供離型性，有必要使所述微珠從背涂層220的表面部分突出并降低所述微珠的摩擦系數(shù)。優(yōu)選地，所述微珠從背涂層220的表面突出3-5μm。所述微珠減少光漫射板和導(dǎo)光板之間的接觸面積，因而使光漫射板和導(dǎo)光板之間的接觸最小化。
所述微珠從背涂層220表面的突出可以通過調(diào)節(jié)粘合劑和顆粒的混合涂覆溶液中非揮發(fā)性組分的含量來實現(xiàn)。也就是說，通過調(diào)節(jié)固體物質(zhì)含量固定涂布棒(bar coater)的數(shù)目。由于背涂層220的厚度在干燥前是均勻的，而在干燥后粘合劑層的厚度降低并且顆粒的粒徑不變，因而所述微珠可以從背涂層220的表面突出約3μm。
當(dāng)所述微珠從背涂層220的表面突出部分的厚度小于3μm時，可能出現(xiàn)背涂層220與導(dǎo)光板的粘連。另一方面，當(dāng)所述微珠從背涂層220的表面突出部分的厚度大于5μm時，可能在導(dǎo)光板上產(chǎn)生劃傷。
背涂層220可以被制造背光單元時出現(xiàn)的灰塵或雜質(zhì)污染。為了防止上述背涂層220的污染，背涂層220可以進(jìn)一步包含抗靜電劑?？轨o電劑不限于特定材料，而是可以使用任何本領(lǐng)域常用的產(chǎn)品。
圖6是液晶顯示器背光單元的分解透視圖，其上涂覆了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的光漫射板。參考圖6，將三層的多層光漫射板630堆疊在導(dǎo)光板620的光發(fā)射表面上，導(dǎo)光板620使用冷陰極熒光燈作為光源600。在導(dǎo)光板620的另一表面上提供反射板610，該表面與導(dǎo)光板620的光發(fā)射表面相反。盡管圖示根據(jù)該實施方案的多層光漫射板630具有三層，但多層光漫射板630可具有兩層或四層。提高光的直線性來增加其亮度的傳統(tǒng)棱鏡片很貴，因此增加生產(chǎn)成本。然而，光漫射顆粒層相互重疊的本發(fā)明多層光漫射板在提高光的直線性來增加其亮度的同時，降低生產(chǎn)成本。
下文中，說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案制造液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板的方法。
所述方法包括(S1)制備包括光漫射顆粒、第一粘合劑樹脂和溶劑的光漫射層溶液，所述光漫射顆粒具有不超過15％的顆粒尺寸變化系數(shù)，所述顆粒尺寸變化系數(shù)通過以下表達(dá)式表示，并且所述溶劑具有0.82-1.0g/cm3的比重，[表達(dá)式]變化系數(shù)＝(標(biāo)準(zhǔn)偏差÷平均值)×100；(S2)將光漫射層溶液涂覆到由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)制成的基板的一個表面上，并干燥所涂覆的溶液；和(S3)形成背涂層，所述背涂層包括摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的為微珠和在PET基板的另一個表面上的第二粘合劑樹脂。在步驟S1中，所述光漫射顆?？梢园▋煞N具有不同平均尺寸的顆粒。
在步驟S1中，當(dāng)溶劑的比重小于0.82g/cm3時，溶劑中光漫射顆粒的分散性降低，因此光漫射顆粒在過程中沉淀在所述溶劑中。因此，所述溶液必須再次攪拌。另一方面，當(dāng)所述溶劑的比重大于1.0g/cm3時，所述溶劑變得比第一粘合劑樹脂重，并因此在涂覆后，會富集在第一粘合劑樹脂下方。結(jié)果，在干燥后會出現(xiàn)污點?？梢允褂靡宜岫□ズ投妆降幕旌先芤鹤鳛闉槿軇?。但是，溶劑不限于此，具有0.82-1.0g/cm3比重的各種材料均可用作溶劑。在溶劑比重接近光漫射顆粒比重的情況下，光漫射顆?？梢詮娜芙膺^程到涂覆過程期間均勻分布在溶劑中。因此，在這種情況下，在一段時間內(nèi)沒有光漫射顆粒沉淀的問題。在隨著涂覆時間的流逝光漫射顆粒沉淀的情況下，越后生產(chǎn)的批次中分配的光漫射顆粒量就越少。結(jié)果，盡管霧度值減小，但光漫射效率降低很多。另一方面，越早生產(chǎn)的批次中分配的光漫射顆粒量就越多，使得很難在每一批中將光漫射顆粒排列成一層。此外，在各批次中局部出現(xiàn)嚴(yán)重的霧度值偏差。
此后，將光漫射顆粒投入溶劑中。在此，調(diào)節(jié)光漫射顆粒的尺寸，使得光漫射顆粒的顆粒尺寸變化系數(shù)不超過15％。光漫射顆粒的尺寸調(diào)節(jié)可以通過各種過濾器進(jìn)行，過濾器由棉、尼龍、多孔材料、金屬纖維等制成。為了提高過濾效率，可以使用橫跨過濾器產(chǎn)生壓差的方法，或使用離心分離原理。此外，可以使用利用火棉膠膜或玻璃紙的超濾?？梢粤硗庀蛉軇┲型度肫渌c所投入的光漫射顆粒具有粒徑平均值差異的光漫射顆粒。光漫射顆粒的其它特征基本與上述光漫射板的特征相同或類似，因此省略詳細(xì)的描述。
第一粘合劑樹脂溶解在光漫射層溶液中。第一粘合劑樹脂必須具有對基板210的高粘著性和與光漫射顆粒的相容性。此外，每100重量份第一粘合劑樹脂中含有40-140重量份的光漫射顆粒。
不限制第一粘合劑樹脂的材料。優(yōu)選地，使用與PMMA的折射率大致相同的丙烯酸樹脂作為第一粘合劑樹脂。
為了提高第一粘合劑樹脂的耐熱性、抗磨損性和粘著性，可以向光漫射層的組合物中加入硬化劑。
此后，為了制備其中均勻分布光漫射顆粒的光漫射層溶液，可以使用常規(guī)的攪拌器。在此，混合或分散過程在100-300rpm下進(jìn)行1小時，使得光漫射顆粒分散在溶液中，隨后溶液在約50-100rpm下消泡沫30分鐘。在上述混合條件中，應(yīng)用混合速度使光漫射顆粒均勻分散在溶液中并使溶液有效消除泡沫。當(dāng)混合速度過高時，溶液中產(chǎn)生大量氣泡。另一方面，當(dāng)混合速度過低時，延長制造過程所需的時間，并降低光漫射板的生產(chǎn)率。
此后，在步驟S2，將光漫射層溶液涂覆到由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的基板的一個表面，并隨后干燥。
在此，基板由PET制成，其具有高耐熱性和可加工性。此外，所述基板可以選自以下的一種物質(zhì)制成聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙酯(polyallylatc)、聚酰亞胺、聚碳酸酯(PC)、三醋酸纖維素(TAC)和醋酸丙酸纖維素(CAP)。，只要上述物質(zhì)具有高耐熱性和可加工性即可。
所述PET基板的厚度為50-250μm。上面描述了基板的其它特征，因而省略對其的詳細(xì)描述。
此后，將光漫射層溶液涂覆在PET基板上。在此，可以使用各種涂覆方法，例如旋涂法、絲網(wǎng)罩涂(screen mask coating)和棒涂(bar coating)法。優(yōu)選地，使用適合大規(guī)模生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)的棒涂法。使用棒涂法時，可以將光漫射層溶液以約20μm的厚度涂布在PET基板上。之后，干燥涂覆光漫射層溶液的PET基板。在此，可以單獨或組合的方式使用各種干燥方法，例如熱空氣干燥法、紅外(IR)干燥法和紫外(UV)干燥法。在上述干燥過程之后，涂覆的光漫射層溶液中的溶劑組分蒸發(fā)，從而形成光漫射層。
最后，在步驟S3中，形成在PET基板的另一個表面上的背涂層包括摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的微珠和第二粘合劑樹脂。
由于摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)，因而所述微珠可以具有離型性，并且可以防止由于與位于光漫射板背面的其它元件例如導(dǎo)光板摩擦引起的光漫射板上的劃傷。以上描述了所述微珠的其它特征，因而省略對其的詳細(xì)描述。
所述微珠的摩擦系數(shù)越小，則所述微珠的優(yōu)點越多。優(yōu)選地，所述微珠的摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)。例如，所述微珠可以由摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的材料制成，例如甲基硅粉末或尼龍粉末，例如尼龍-12粉末，但不限于此。也就是說，所述微珠可以由任意材料制成，只要材料的平均摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)即可。
為了溶解所述微珠和第二粘合劑樹脂，將第二粘合劑樹脂和微珠投入溶劑。所述溶劑不限于特定物質(zhì)，而是可以使用任何本領(lǐng)域常用的物質(zhì)，例如甲基乙基酮和甲苯。
對于第二粘合劑樹脂，可以使用任何具有離型性、抗劃傷性和抗張彈性模量不超過300MPa的材料。第二粘合劑樹脂優(yōu)選由UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂制成，更優(yōu)選由三(2-丙烯酰氧乙基)異氰酸酯-2-丙烯酸、(1-甲基亞乙基)雙(4，1-亞苯氧基-2，1-乙二氧基-2，1-乙二基)酯和1-羥基-環(huán)己基-苯基酮的三元共聚物制成。
此外，可以向溶劑中加入抗靜電劑?？轨o電劑不限于特定物質(zhì)，而是可以使用本領(lǐng)域常用的產(chǎn)品。
此后，為了形成背涂層，應(yīng)該使包含微珠和第二粘合劑樹脂的溶劑經(jīng)過混合過程?？梢允褂门c步驟S1中混合光漫射層溶液相同的混合方法來進(jìn)行混合過程。
此后，將均勻混合有微珠和第二粘合劑樹脂的溶劑涂覆在PET基板的另一個表面上，所述基板具有在步驟S1中形成的光漫射層，并隨后干燥。使用與步驟S1中干燥光漫射層溶液相同的干燥方法。
下文中，基于以下實施例更詳細(xì)說明本發(fā)明。然而，不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明受實施例的描述所限制。
實施例1通過下列步驟制備光漫射層溶液，將100g折射率為1.49的丙烯酸樹脂、5g用作硬化劑的聚異氰酸酯和75g由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA；由日本SokenChemical & Engineering Co.，Ltd.生產(chǎn))制成的顆粒與含112g乙酸丁酯和48g二甲苯(比重為0.878g/cm3且沸點為133.29℃)的溶劑混合來制備混合溶液，所述聚甲基丙烯酸甲酯制成的顆粒用作光漫射顆粒且折射率為1.49、比重為1.19g/cm3、尺寸為20μm、顆粒尺寸變化系數(shù)為7％，用均質(zhì)攪拌器使混合溶液在1.000rpm下經(jīng)歷分散過程1小時，將混合溶液消泡沫約2小時。使用棒涂機將光漫射層溶液涂覆到厚度為125μm的PET基板的一個表面上，然后干燥。由此，得到其上涂覆有厚度為20μm的光漫射層的PET板。此后，制備背涂層溶液如下將100g玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約52℃和抗張彈性模量為250MPa的UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂(由Natoko Paint Co.，Ltd.，“SB-243”生產(chǎn))、5g用作抗靜電劑的非離子表面活性劑和2g由摩擦系數(shù)為0.32(MIU)的甲基硅制成的微珠溶解在含50g甲苯和50g甲基乙基酮的混合溶液中。使用棒涂機將背涂層溶液涂布在具有光漫射層的PET板的另一個表面上，然后在熱空氣烘箱中于100℃下干燥30秒。隨后，使用輻射強度為600mJ/cm2的UV線來硬化PET板上的涂層。從而，制得光漫射板，其包含具有厚度為4μm的突出微珠的背涂層。
實施例2通過下列步驟制備光漫射層溶液將100g折射率為1.49的不飽和聚脂樹脂、5g用作硬化劑的聚異氰酸酯和75g由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA；由日本的SokenChemical & Engineering Co.，Ltd.生產(chǎn))制成的顆粒與含65g乙酸丁酯和16g二甲苯(比重為0.879g/cm3且沸點為131.86℃)的溶劑混合來制備混合溶液，所述聚甲基丙烯酸甲酯制成的顆粒用作光漫射顆粒且折射率為1.49、比重為1.19g/cm3、尺寸為10μm、顆粒尺寸變化系數(shù)為7％，用均質(zhì)攪拌器使混合溶液在1.000rpm下經(jīng)歷分散過程1小時，將混合溶液消泡沫約2小時。使用棒涂機將光漫射層溶液涂覆到厚度為125μm的PET基板的一個表面上，然后干燥。由此，得到其上涂覆有厚度為20μm的光漫射層的PET板。此后，制備背涂層溶液如下將100g抗張彈性模量為250MPa的UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂(由Natoko Paint Co.，Ltd.，“SB-243”生產(chǎn))、5g用作抗靜電劑的非離子表面活性劑和2g由摩擦系數(shù)為0.34(MIU)的甲基硅制成的微珠溶解在含50g甲苯和50g甲基乙基酮的混合溶液中。使用棒涂機將背涂層溶液涂覆在具有光漫射層的PET板的另一個表面上，然后在熱空氣烘箱中于100℃下干燥30秒。隨后，使用輻射強度為600mJ/cm2的UV線來硬化PET板上的涂層。從而，制得光漫射板，其包含具有厚度為4μm的突出微珠的背涂層。
實施例3除了使用含90g乙酸丁酯和60g二甲苯(比重為0.876g/cm3且沸點為134.7℃)的溶劑來制備混合溶液外，用與實施例1中相同的方式制造光漫射板。
實施例4通過下列步驟制備光漫射層溶液將100g折射率為1.49的丙烯酸樹脂、5g用作硬化劑的聚異氰酸酯和126g由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA；由日本的SokenChemical&Engineering Co.，Ltd.生產(chǎn))制成的顆粒和14g由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA；由日本的Soken Chemical & Engineering Co.，Ltd.生產(chǎn))制成的顆粒與含162g乙酸丁酯和69g二甲苯(比重為0.878g/cm3且沸點為133.29℃)的溶劑混合來制備混合溶液，所述126g由聚甲基丙烯酸甲酯制成的顆粒的折射率為1.49、比重為1.19g/cm3、尺寸為20μm、顆粒尺寸變化系數(shù)為7％，所述14g由聚甲基丙烯酸甲酯制成的顆粒的折射率為1.49、比重為1.19g/cm3、尺寸為10μm、顆粒尺寸變化系數(shù)為9.5％，用均質(zhì)攪拌器使混合溶液在1.000rpm下經(jīng)歷分散過程1小時，將混合溶液消泡沫約2小時。使用棒涂機將光漫射層溶液涂覆到厚度為125μm的PET基板的一個表面上，然后干燥。由此，得到其上涂覆有厚度為20μm的光漫射層的PET板。此后，制備背涂層溶液如下將100g玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約52℃和抗張彈性模量為250MPa的UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂(由Natoko Paint Co.，Ltd.，“SB-243”生產(chǎn))、5g用作抗靜電劑的非離子表面活性劑和2g由摩擦系數(shù)為0.32(MIU)的甲基硅制成的微珠溶解在含50g甲苯和50g甲基乙基酮的混合溶液中。使用棒涂機將背涂層溶液涂覆在具有光漫射層的PET板的另一個表面上，然后在熱空氣烘箱中于100℃下干燥30秒。隨后，使用輻射強度為600mJ/cm2的UV線來硬化PET板上的涂層。從而，制得光漫射板，其包含具有厚度為4μm的突出微珠的背涂層。
比較實施例1通過下列步驟制備光漫射層溶液將100g折射率為1.47的UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂、75g由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA；由日本的Soken Chemical &Engineering Co.，Ltd.生產(chǎn))制成的顆粒與128g用作溶劑的甲基乙基酮(MEK)(比重為0.802g/cm3且沸點為79.6℃)混合來制備混合溶液，所述由聚甲基丙烯酸甲酯制成的顆粒的折射率為1.49、尺寸為20μm、顆粒尺寸變化系數(shù)為35％，用均質(zhì)攪拌器使混合溶液在1.000rpm下經(jīng)歷分散過程1小時，將混合溶液消泡沫約2小時。使用棒涂機將光漫射層溶液涂覆到厚度為125μm的PET基板的一個表面上，然后干燥。由此，得到其上涂覆有厚度為20μm的光漫射層的PET板。此后，制備背涂層溶液如下將100g玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約88℃的熱固性丙烯酸粘合劑樹脂(由韓國的AEKYUNG CHEMICAL制造)、3g用作抗靜電劑的非離子表面活性劑和2g由摩擦系數(shù)為0.38(MIU)的PMMA制成的微珠溶解在70g甲苯中。使用棒涂機將背涂層溶液涂覆在具有光漫射層的PET板的另一個表面上，然后熱空氣烘箱中于100℃下干燥30秒。從而，制得光漫射板，其包含具有厚度為5μm的突出微珠的背涂層。
試驗實施例1通過下面的方法評估上述實施例1-4和比較實施例1的光漫射板。
(1)抗劃傷性通過與其接觸的導(dǎo)光板的摩擦試驗來觀察光漫射板上的劃傷。在此，使用日本的Shinto Scientific Co.，Ltd.制造的表面特性試驗裝置“HEIDON-14DR”。試驗條件設(shè)定為往復(fù)速度為4500mm/min、往復(fù)距離為15mm、往復(fù)次數(shù)為2000和施加重量為50g。通過肉眼檢查評估結(jié)果。
圖3A是說明根據(jù)比較實施例1制造的光漫射板摩擦試驗后的表面狀態(tài)的圖，圖3B是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例4制造的光漫射板摩擦試驗后的表面狀態(tài)的圖。參考圖3A和3B，可以看到，當(dāng)光漫射板與導(dǎo)光板發(fā)生摩擦性接觸時，本發(fā)明的光漫射板上形成少數(shù)劃傷，因為微珠的摩擦系數(shù)小。還可以看到，由于第二粘合劑的彈性保證微珠可以移動的距離，因此減少劃傷。
(2)抗磨損性評估為了使用泰伯磨耗試驗儀測量根據(jù)實施例4和比較實施例1制造的光漫射板的各個背涂層的抗磨損性(使用CS-17砂輪且負(fù)荷為1kg)，制備各個光漫射板的盤形樣本。將砂輪安裝在樣品上，然后旋轉(zhuǎn)。從而磨損樣本。然后測量磨損樣品的重量。圖5說明得到的光漫射板的試驗結(jié)果。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例4和比較實施例1制造的光漫射板的抗磨損性試驗結(jié)果的圖。參考圖5，根據(jù)比較實施例1制造的光漫射板樣品量的減少與砂輪的rpm的降低成比例。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例4制造的光漫射板樣品量的減少直到砂輪rpm達(dá)到約300才接近零，并且光漫射板樣本量的減少從此時直到砂輪rpm達(dá)到1000時都保持很小的值。此外，根據(jù)肉眼檢查，根據(jù)比較實施例1制造的光漫射板的第二粘合劑樹脂剝離。另一方面，根據(jù)實施例4制造的光漫射板樣品的第二粘合劑樹脂的任何部分都不剝離。由此，認(rèn)為本發(fā)明的光漫射板具有良好的抗磨損性。
(3)亮度評估使用由TOPCON CORPORATION制造的BM7設(shè)備來測量，且測量角度為1°。測量光漫射板的總共9個區(qū)域。將9個測量區(qū)域編號。圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的光漫射板的亮度測量區(qū)域的示意圖。表1示出使用上述設(shè)備測量的根據(jù)實施例1-4和比較實施例1制造的各個光漫射板的9個區(qū)域的亮度。
表1

如表1所示，測量根據(jù)比較實施例1制造的光漫射板的區(qū)域1-9的亮度，并且計算平均亮度。隨后，計算根據(jù)實施例1-4制造的各個光漫射板的平均亮度，并與根據(jù)比較實施例1制造的光漫射板的平均亮度進(jìn)行比較。從而，計算根據(jù)實施例1-4制造的各個光漫射板的平均亮度的增加率。也就是說，將根據(jù)比較實施例1制造的光漫射板的平均亮度用作參考亮度。參考表1，可以看到，根據(jù)實施例1-4制造的光漫射板的亮度增加率分別為1.2％、0.5％、2.5％和3.5％。
從上述結(jié)果可以證實，與由于多層排列微珠的雙折射引起的亮度低的傳統(tǒng)光漫射板比較，本發(fā)明的光漫射板實現(xiàn)了改善根據(jù)單層排列的微珠的亮度、消除粘連和減少由于與光漫射板背面鄰近的導(dǎo)光板的摩擦而在其上產(chǎn)生的劃傷。
從上面的描述顯而易見的是，本發(fā)明提供液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板及其制造方法，所述光漫射板增加亮度、減少光漫射板背面產(chǎn)生的劃傷和消除粘連。
盡管為了說明目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離所附權(quán)利要求中的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種更改、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種用于液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板，包括基板；光漫射層，形成在基板的一個表面上，其中光漫射層由一種組合物制成，所述組合物包括光漫射顆粒、溶劑和第一粘合劑樹脂，所述光漫射顆粒具有1.0-1.2g/cm3的比重和不超過15％的顆粒尺寸變化系數(shù)，所述顆粒尺寸變化系數(shù)通過以下表達(dá)式表示，所述溶劑具有0.82-1.0g/cm3的比重和130-140℃的沸點，用來調(diào)節(jié)光漫射顆粒的沉淀率，所述第一粘合劑樹脂的折射率與光漫射顆粒的折射率差值不超過0.01，[表達(dá)式]變化系數(shù)＝(標(biāo)準(zhǔn)偏差÷平均值)×100；和背涂層，形成在基板的另一個表面上，其中背涂層包括摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的微珠和抗張彈性模量不大于300MPa的第二粘合劑樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高亮度光漫射板，其中所述組合物中的固體物質(zhì)含量為38-42％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的高亮度光漫射板，其中所述溶劑是含乙酸丁酯和二甲苯的混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的高亮度光漫射板，其中所述混合溶液包含20-150重量份的二甲苯/100重量份的乙酸丁酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的高亮度光漫射板，其中所述組合物包含40-140重量份的光漫射顆粒/100重量份的第一粘合劑樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的高亮度光漫射板，其中所述光漫射顆粒包括兩利具有不同平均尺寸的顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的高亮度光漫射板，其中所述溶劑的比重為0.86-1.0g/cm3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的高亮度光漫射板，其中所述微珠由尼龍基或硅基化合物制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的高亮度光漫射板，其中所述第二粘合劑樹脂是UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的高亮度光漫射板，其中所述UV可固化的氨酯丙烯酸樹脂是三(2-丙烯酰氧乙基)異氰酸酯-2-丙烯酸、(1-甲基亞乙基)雙(4，1-亞苯氧基-2，1-乙二氧基-2，1-乙二基)酯和1-羥基-環(huán)己基-苯基酮的三元共聚物。
11.一種制造用于液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板的方法，包括制備光漫射層溶液，所述光漫射層溶液包括光漫射顆粒、溶劑和第一粘合劑樹脂，所述光漫射顆粒具有不超過15％的顆粒尺寸變化系數(shù)，所述顆粒尺寸變化系數(shù)通過以下表達(dá)式表示，所述溶劑的比重為0.82-1.0g/cm3，[表達(dá)式]變化系數(shù)＝(標(biāo)準(zhǔn)偏差÷平均值)×100；將光漫射層溶液涂覆到由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)制造的基板的一個表面上，并干燥所涂覆的溶液；和形成背涂層，所述背涂層包括摩擦系數(shù)不超過0.36(MIU)的微珠和在PET基板的另一個表面上的第二粘合劑樹脂。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述光漫射顆粒包括兩種具有不同平均尺寸的顆粒。
全文摘要
一種用于液晶顯示器背光單元的高亮度光漫射板及其制造方法。所述高亮度光漫射板包含基板、光漫射層和背涂層，所述光漫射層形成在基板的一個表面上并由一種組合物制成，所述組合物包含光漫射顆粒、溶劑和第一粘合劑樹脂，所述光漫射顆粒具有1.0－1.2g/cm
文檔編號G02B5/02GK101071222SQ20061016083
公開日2007年11月14日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者金光源, 李洪秀, 李振雨, 宋志善, 崔容準(zhǔn), 邊京我 申請人:株式會社常寶