CN101726774B - 光学片以及使用其的背光单元 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种光学片以及使用其的背光单元;上述光学片可容易且确实地控制光学片面的各区域的光学功能,提升背光单元的亮度均一性以及促进薄型化。本发明的光学片,具备有透明基材层与积层于该基材层表面的光学层,其特征在于:该光学层具有散点地积层于基材层表面的复数个光扩散部;该光扩散部含有光扩散剂与其黏结剂。其中该光扩散部,较佳为形成为凸透镜状;其中该光扩散剂,较佳为相对于黏结剂的质量比为0.1以上2以下;其中该光扩散部的平均直径(D),较佳为10μm以上300μm以下,而平均高度(H1)相对于平均直径(D)的高度比(H1/D),较佳为0.05以上0.5以下。
Description
技术领域
本发明是关于一种光学片以及背光单元,详细而言,本发明是关于一种适宜用于液晶显示装置的光学片以及使用该光学片的背光单元。
背景技术
液晶显示装置,以自背面照射液晶层使其发光的背光(back light)方式为普及,其于液晶层的下面侧配备有侧光(edge light)型、或直下(bottom light)型等的背光单元。侧光型的背光单元20基本上是如图4所示,具备作为光源的线状的灯源21、与端部沿着灯源21的方式配置的方形板状的导光板22、以及积层于导光板22的表面侧的各种光学片23。该光学片23具有折射、扩散等特定的光学功能,具体上可对应于导光板22、配设于导光板22的表面侧的主要具有光扩散功能的光扩散片24、配设于光扩散片24的表面侧具有朝法线方向侧折射功能的棱镜片25等。
以下说明该背光单元20的功能:首先由灯源21往导光板22入射的光线,是通过导光板22内面的反射点或反射片(未图示)反射,而自导光板22的表面出射。自导光板22出射的光线入射在光扩散片24,通过光扩散片24扩散然后自光扩散片24表面出射。之后,自光扩散片24表面出射的光线入射棱镜片25,通过棱镜片25表面所形成的棱镜部25a而以朝大致法线方向显示出峰值的分布的光线形式出射。
如上所述,自灯源21所出射的光线通过光扩散片24扩散,且通过棱镜片25以朝大致法线方向显示出峰值的方式折射,进而照明表面侧的液晶层(未图示)整面。此外,图虽未显示,但基于上述棱镜片25的聚光特性的缓和或棱镜部25a的保护、或防止偏光板等的液晶面板与棱镜片25间的黏附的目的,在棱镜片25的表面侧进一步配设有光学片。
作为上述背光单元20所具备的光扩散片24,一般而言是使用合成树脂制的透明基材层的表面涂布有珠粒的珠粒涂布型(bead coating type)光扩散片(例如可参照日本专利特开平7-5305号公报、特开2000-89007号公报等)。上述光扩散片可通过表面的微细凹凸形状而发挥光扩散的功能。
上述以往的光扩散片中,珠粒层通过涂布而积层于基材层整面,而使光扩散片的整面显现大致均匀的光扩散功能。而棱镜片的情况也与上述相同。另一方面,背光单元在构造上具有会使灯源21附近的亮度增大的倾向,故通过对导光板22表面进行加工处理等来确保液晶面板整面亮度的平均。然而,该导光面板22表面等加工多半是进行射出成形,而形成用于射出成形的金属模具需要时间,故在表面图案等修正所需的前置时间较长,此外也存在制造多种制品需要时间的问题。
[专利文献1]日本专利特开平7-5305号公报;
[专利文献2]日本专利特开2000-89007公报。
发明内容
发明所欲解决的课题
本发明有鉴于上述问题,其目的在于提供一种光学片以及使用其的背光单元;上述光学片可容易且确实地控制光学片面的各区域的光学功能,提升背光单元的亮度均一性以及促进薄型化。
用以解决课题的手段
用以解决上述课题的本发明,是一种光学片,其具备有透明基材层与积层于该基材层表面的光学层,其中,该光学层具有散点地积层于基材层表面的复数个光扩散部;该光扩散部含有光扩散剂与其黏结剂。
该光学片由于其光学层具有散点地积层于基材层表面的复数个光扩散部,故在光学片上存在光扩散的部分与光未扩散的部分,光扩散性会随着片上的区域而异。总之,该光学片可通过调整光学层的积层部的配置等,使得光学片上所需的位置扩散所需强度的光,也即可进行各片面的光扩散性的微调整。此外,该光学片可通过印刷将光扩散部积层于基材层,故可简单进行积层部的配置等调整。
上述光扩散部,较佳为形成为凸透镜状。通过使光扩散部形成为凸透镜状,可提升光扩散性,此外可简单进行光扩散性的控制。
上述光扩散剂相对于黏结剂的质量比,较佳为0.1以上2以下。通过使光扩散剂的质量比位于上述范围,可有效显现出光扩散性。
上述光扩散部的平均直径(D),较佳为10μm以上300μm以下。通过使光学层由具有上述直径的凸透镜状光扩散剂而构成,可简单且确实地控制该光学片的光学功能。
上述光扩散部的平均高度(H1)相对于平均直径(D)的高度比(H1/D),较佳为0.05以上0.5以下。通过使光扩散部的高度比(H1/D)位于上述范围,可提高扩散、朝法线方向侧的变角等光学功能。
上述光扩散部中光扩散剂的折射率 (n1)与黏结剂的折射率(n2)之差的绝对值(|n1-n2|),较佳为0.05以上。通过使光扩散剂与黏结剂具有上述折射率差,可进行有效的聚光、朝法线方向侧的折射、扩散等。
上述光扩散部中光扩散剂的粒子直径,较佳为0.1μm以上20μm以下。若光扩散剂的粒子直径未满上述范围时,则光扩散效果会不充分,相对地,若光扩散剂的粒子直径超过上述范围时,则形成光扩散部的黏结剂的配设会变得困难。
上述光学层中光扩散部的积层率,较佳为10%以上90%以下。通过使积层率位于上述范围,可简单控制扩散等光学功能。
上述光扩散部的基材层表面的配设图案,较佳为正三角格子图案。该正三角形格子图案,可将凸透镜状的光扩散部更紧密地配设。因此,通过该正三角形格子图案可简单提高凸透镜状光扩散部的填充率,大幅提升朝法线方向侧的折射、扩散等光学功能。
此外,上述光扩散部的基材层表面的配设图案,也可为随机图案。通过上述随机图案可减低该微透镜片与其它光学零件迭合时产生的迭纹。
在上述基材层的背面,较佳为具有波状的棱镜形状,且棱镜的平均高度(H2)相对于棱镜间距(P)的高度比(H2/P)为0.05以上0.5以下。通过使基材层的背面具有上述高度比之棱镜形状,可大幅提升朝法线方向侧的折射、扩散等光学功能。
因此,在将灯源所发出的光线分散而将该光线导引至其表面侧的液晶显示装置用背光单元中,可在各区域调整亮度,若其具备高扩散、变角等光学功能的该光学片,则可利用该光学片进行亮度的调整,并通过亮度的统一化提高质量。
此处,所谓「凸透镜状」意指断面形状具有凸状,且平面形状并未限定为圆形。所谓「平均高度(H1)」意指自凸透镜状之光扩散部的基底面至最顶部为止的平均垂直距离。所谓「平均直径(D)」意指凸透镜状的光扩散部的基底的平均直径。所谓「积层率」意指该光学片的表面投影形状中每单位面积光扩散部的占有比率。所谓「正三角形格子图案」意指表面被划分成相同形状的正三角形,其三角形的各顶点配设有光扩散部的图案。所谓「平均高度(H2)」意指自棱镜的基底面至顶点为止的平均垂直距离。此外,所谓「棱镜间距(P)」意指于棱镜的剖面形状中平均顶点间的距离。
发明效果
通过以上说明,使用本发明的光学片以及使用其的背光单元,可容易且确实地控制光学片面的各区域的光学功能,提升背光单元的亮度均一性以及促进薄型化。
附图说明
图1(a)为表示本发明的特定实施形态的光学片的示意性部分俯视图;
图1(b)为表示本发明的特定实施形态的光学片的示意性部分剖面图;
图2表示与图1的光学片不同形态的光学片的示意性部分剖面图;
图3表示具备图2的光学片的背光单元的示意性剖面图;
图4表示以往的一般侧光型背光单元的示意性部分立体图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1 光学片
2 基材层
3 光学层
4 光扩散部
5 光扩散剂
6 黏结剂
7 导光板
8 灯源
11 光学片
12 基材层
13 棱镜部
20 背光单元
21 灯源
22 导光板
23 光学片
24 光扩散片
25 棱镜片
25a 棱镜部
具体实施方式
以下一边参照适当图式,一边详细说明本发明的实施形态。图1(a)以及(b)表示本发明的特定实施形态的光学片的示意性部分俯视图以及示意性部分剖面图;图2表示与图1的光学片不同形态的光学片的示意性部分剖面图;图3表示具备图2的光学片的背光单元的示意性剖面图。
图1的光学片1具备有基材层2以及设置于该基材层2表面侧的光学层3。
基材层2因其需要使光线穿透,故特别是由无色透明的合成树脂形成。作为该基材层2所用的合成树脂,并无特别限定,例如可列举聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃、乙酸纤维素、耐候性氯乙烯、活性能量线硬化型树脂、电子线硬化型树脂等。其中,又以透明性优异、强度高的聚对苯二甲酸乙二酯较佳、而挠曲性能经改善的聚对苯二甲酸乙二酯特佳。
对于基材膜2的厚度(平均厚度)并无特别限定,例如可为50μm以上、800μm以下,较佳为100μm以上、600μm以下。若基材膜2的厚度未达上述范围,则当背光单元等暴露在热的环境时会易于发生卷曲、使用变困难等问题。反之,若基材膜2的厚度超过上述范围,则液晶显示装置的亮度可能会下降,且背光单元的厚度增大,从而也有悖于液晶显示装置的薄型化要求。
光学层3是由复数个凸透镜状的光扩散部4所构成,其具备光扩散剂5与黏着剂6。该光扩散剂5是被黏着剂6所被覆。如上述通过包含于光扩散部4中的光扩散剂5,可将通过光扩散部4的光线均匀地加以扩散。此外,通过光扩散剂5而使微细的凸部以大致均匀且大致紧密的方式形成于光扩散部4的表面。通过上述光学片1表面所形成的细微凹凸透镜的折射作用,可将光线更进一步扩散。
光扩散部4具有凸透镜状的形状。根据该手段,通过具有凸透镜形状,可调整光扩散部4表面的光的折射角度,可将光线更进一步扩散以及朝法线方向侧的变角。
光扩散部4以较紧密且以几何学的方式配设于基材层2的表面。光扩散层4以正三角形格子图案配设于基材层2的表面。因此,光扩散部4的配设间隔皆为固定。该配设图案,可将光扩散部4以最密的方式配设,可提升该光学片1的扩散功能、变角功能等光学功能。
光扩散部4的积层率的下限为10%、特佳为15%、最佳为20%。通过将该光扩散部4的积层率设为上述下限以上,可提高该光学片表面中光扩散片4的占有面积,并更进一步提升该光学片1的扩散、变角等光学功能。
光扩散部4的积层率的上限为90%、特佳为75%、最佳为60%。通过将该光扩散部4的积层率设为上述上限以下,可自由移动该光学片表面中光扩散片4的配置,并可简单控制光学功能。
光扩散部4的平均直径(D)为10μm以上300μm以下、最佳为40μm以上100μm以下。通过使光扩散部4的直径位于上述范围,可简单且确实控制该光学片1的扩散、变角等光学功能。此外,光扩散部4的直径也可完全相同,也可随着片上的位置而变化。例如,通过将欲提高亮度的部分的光扩散部的直径增大,可进行该光学片中亮度的微调整。此外,光扩散部4的平面形状并无限定为圆形,也可适当采用椭圆形、四边形、六边形等多边形。
光扩散部4的平均高度(H1)相对于平均直径(D)的高度比(H1/D),较佳为0.05以上0.5以下。通过将光扩散部4的高度比位于上述范围,可使具有凸透镜形状的光扩散部4在光扩散部4的表面有效发挥凸透镜的功能,并进行光线的扩散、朝法线方向的变角等。
光扩散剂5具有使光线扩散的性质的粒子,大致被分为填料与有机填料。作为填料,例如可使用:二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、硫化钡、硅酸镁、或者该等的混合物。作为有机填料的材料,例如可使用:丙烯酸系树脂、丙烯腈树脂、聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺等。其中,较佳为透明性高之丙烯酸系树脂,更佳为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。其它方面,也可含有荧光材料。
光扩散剂5的形状并无特别限定,例如可列举:球状、纺锤状、针状、棒状、立方体状、板状、鳞片状、纤维状等,其中较佳为光扩散性优异的球状珠粒。
光扩散剂5的平均粒径的下限,较佳为1μm,更佳为2μm,最佳为5μm。另一方面,光扩散剂5的平均粒径的上限,较佳为50μm,更佳为20μm,最佳为15μm。其原因在于,若光扩散剂5的平均粒径未达上述范围,则通过光扩散剂5所形成的光学层3表面的凹凸会变小,从而有可能无法满足作为光扩散片所必需的光扩散性。反之,若光扩散剂5的平均粒径超过上述范围,则光学片1的厚度会增大,并且难以均匀地扩散。该光扩散剂5的平均粒径,是将随意抽出的1000个光扩散剂5利用显微镜放大而求出粒子的直径,并将其加以平均而导出。此外,当光扩散剂5为非球形时,是将任意方向中光扩散剂5的长度和与上述方向垂直的光扩散剂5的长度加以平均的值。
光扩散剂5相对于黏结剂6的质量比为0.1以上2以下,特佳为0.3以上0.5以下。其原因在于,若光扩散剂5的质量比未达上述范围,则光扩散性会不充分,反之,若光扩散剂5的质量比超过上述范围,则固定光扩散剂5的效果会降低。
光扩散剂5的折射率(n1)与黏结剂6的折射率(n2)之差的绝对值(|n1-n2|)较佳为0.05以上。通过使光扩散剂5与黏结剂6具有上述折射率差,因不仅在基材层2与光学层3的界面以及光学层3表面,在光扩散剂5与黏结剂6的界面也可有效地产生折射,故可有效地进行聚光、朝法线方向侧的折射、扩散等。
黏合剂6含有基材聚合物的聚合物组成物加以交联硬化所形成者。通过该黏合剂6可使光扩散剂5配置固定于基材层2表面。此外,用以形成该黏合剂6的聚合物组成物,除了基材聚合物之外,也可适当配合例如微小无机填充剂、硬化剂、可塑剂、分散剂、各种调平剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、黏性改质剂、润滑剂、光稳定剂、荧光材料等。
上述基材聚合物并无特别限定,例如可列举丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、聚酯系树脂、氟系树脂、硅树脂、聚酰胺酰亚胺、环氧系树脂、紫外线硬化型树脂等。可将该等聚合物混合使用1种或2种以上。其中上述基材聚合物又以加工性高、可通过涂布等手段而简单形成光学层3的多元醇较佳。此外,用于黏着剂6的基材聚合物本身以提高透光性的观点而言较佳为透明、特佳为无色透明。
作为上述多元醇,例如可列举:使含有含羟基不饱和单体的单体成分进行聚合而获得的多元醇、或在过量羟基的条件下获得的聚酯多元醇等,该等可单独使用,或者混合使用2种以上。
作为含羟基不饱和单体,可列举:(a)例如丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯醇、高丙烯醇、桂皮醇、巴豆醇等含羟基的不饱和单体;(b)例如乙二醇、环氧乙烷、丙二醇、环氧丙烷、丁二醇、环氧丁烷、1,4-双(羟基甲基)环己烷、苯基缩水甘油基醚、癸酸缩水甘油酯、Placcel FM-1(DaicelChemical Industries股份有限公司制造)等2元醇或环氧基化合物,与例如丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁烯酸、衣康酸等不饱和羧酸进行反应而获得的含羟基的不饱和单体等。可将选自该等含羟基的不饱和单体中的1种或2种以上进行聚合而制造上述多元醇。
又,上述多元醇也可将选自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第三丁酯、丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸环己酯、苯乙烯、乙烯基甲苯、1-甲基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、乙酸丙烯酯、己二酸二烯丙酯、衣康酸二烯丙酯、顺丁烯二酸二乙酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-丁氧基甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙烯、丙烯、异丁烯等中的1种或2种以上乙烯性不饱和单体,与选自上述(a)及(b)中的含羟基不饱和单体进行聚合而制造。
使含有含羟基不饱和单体的单体成分进行聚合而获得的多元醇的数量平均分子量为1000以上、500000以下,较佳为5000以上、100000以下。又,其羟值为5以上、300以下,较佳为10以上、200以下,更佳为20以上、150以下。
作为在过量羟基的条件下而获得的聚酯多元醇,可使(c)例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、三羟甲基丙烷、己三醇、丙三醇、季戊四醇、环己二醇、氢化双酚A、双(羟基甲基)环己烷、对苯二酚双(羟基***)、异氰尿酸三(羟基乙基)酯、邻苯二甲醇等多元醇,与(d)例如顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、偏苯三甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸等多元酸,于丙二醇、己二醇、聚乙二醇、三羟甲基丙烷等多元醇中的羟基数多于上述多元酸的羧基数的条件下进行反应而制造。
该在过量羟基的条件下而获得的聚酯多元醇的数量平均分子量为500以上、300000以下,较佳为2000以上、100000以下。又,其羟值为5以上、300以下,较佳为10以上、200以下,更佳为20以上、150以下。
用作该聚合物组成物的基材聚合物的多元醇,较佳为,将含有上述聚酯多元醇及上述含羟基不饱和单体的单体成分进行聚合而获得的具有(甲基)丙烯酰基单元等的丙烯酸多元醇。将该聚酯多元醇或丙烯酸多元醇作为基材聚合物的黏合剂6的透明性以及耐候性较高,可抑制防黏层3的黄变等。特别是可通过使用丙烯酸多元醇作为基材聚合物,以及使用丙烯酸系树脂制的扩散剂5,来降低扩散剂5的界面不需要的折射、反射等,而可提升该光学片1的方向性光扩散功能、透光性等光学功能。此外,可使用该聚酯多元醇及丙烯酸多元醇中的任一者,也可使用两者。
再者,关于上述聚酯多元醇及丙烯酸多元醇中的羟基的个数,只要满足每1个分子中含有2个以上即可,并无特别限定,但若固体成分中的羟值为10以下,则存在交联点数会减少,耐溶剂性、耐水性、耐热性、表面硬度等被膜物性下降之倾向。
形成黏合剂6的聚合物组成物中可含有微小无机填充剂。通过使该黏合剂6中含有微小无机填充剂,而使光学层3以及光学片1的耐热性提高。对于构成该微小无机填充剂的无机物并无特别限定,较佳为无机氧化物。该无机氧化物被定义为:金属元素主要经由与氧原子的键结而构成立体网状结构的各种含氧金属化合物。作为构成无机氧化物的金属元素,例如较佳为选自元素周期表第2族~第6族的元素,更佳为选自元素周期表第3族~第5族的元素。最佳为选自Si、Al、Ti及Zr的元素,而就提高耐热性的效果及均匀分散性的方面而言,以金属元素为Si的胶体二氧化硅作为微小无机填充剂为最佳。又,微小无机填充剂之形状,可为球状、针状、板状、鳞片状、破碎状等任意的粒子形状,并无特别限定。
微小无机填充剂的平均粒径的下限较佳为5nm,更佳为10nm。另一方面,微小无机填充剂的平均粒径之上限较佳为50nm,更佳为25nm。其原因在于:若微小无机填充剂的平均粒径未达上述范围,则微小无机填充剂的表面能量会变高,从而易于发生凝集等,反之,若平均粒径超过上述范围,则由于短波长的影响而产生白浊,从而无法完全地维持光学片1的透明性。
微小无机填充剂的质量比(仅无机物成分相对于黏结剂6的基材聚合物100份的质量比)的下限,以固体成分换算,较佳为5份,更佳为50份。另一方面,微小无机填充剂的上述质量比之上限较佳为500份,更佳为200份,最佳为100份。其原因在于:若微小无机填充剂的质量比未达上述范围,则有可能无法充分表现光学片1的耐热性,反之,若质量比超过上述范围,则难以配合入聚合物组合物中,从而有可能使光学层3的透光率下降。
上述微小无机填充剂,可使用其表面上固定有有机聚合物者。藉由使用固定有上述有机聚合物的微小无机填充剂,可谋求提升无机填充剂在黏结剂6中的分散性或无机填充剂与黏结剂6的亲和性。该有机聚合物,关于其分子量、形状、组成、官能基的有无等并无特别限定,可使用任意的有机聚合物。此外有机聚合物的形状,可使用直链状、分枝状、交联构造等任意的形状。
构成上述有机聚合物的具体树脂,例如可列举:(甲基)丙烯酸系树脂、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃、聚氯乙烯、偏二氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯以及该等的共聚物;或利用胺基、环氧基、羟基、羧基等官能基进行部分改质后所得的树脂等。其中,将(甲基)丙烯酸系树脂、(甲基)丙烯酸-苯乙烯系树脂、(甲基)丙烯酸-聚酯系树脂等含有(甲基)丙烯酸单元的有机聚合物作为必需成分者,具有被膜形成功能,故较佳。另一方面,较佳为与上述聚合物组成物的基材聚合物具有相溶性的树脂,因此,最佳为与聚合物组成物中所含的基材聚合物具有相同组成者。
此外,微小无机填充剂的微粒子内也可包含有机聚合物。由此,可赋予作为微小无机填充剂的核心的无机物适度的柔软度及韧性。
作为上述有机聚合物,只要使用含有烷氧基者即可,其含量较佳为将固定有有机聚合物的微小无机填充剂每1g中含有0.01mmol以上、50mmol以下。通过该烷氧基,可提高与构成黏合剂6的基质树脂之间的亲和性、及黏合剂6中的分散性。
上述烷氧基表示与形成微粒子骨架的金属元素相键结的RO基。该R为亦可被取代的烷基,微粒子中的RO基可相同亦可不同。作为R的具体例,可列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基等。较佳为使用与构成微小无机填充剂的金属相同的金属的烷氧基,且当微小无机填充剂为胶体二氧化硅时,较佳为使用以硅作为金属的烷氧基。
关于固定有有机聚合物的微小无机填充剂中的有机聚合物的含有率,并无特别限定,但较佳为以微小无机填充剂为基准,达到0.5质量%以上、50质量%以下。
固定于微小无机填充剂上的上述有机聚合物,使用含有羟基者,构成黏合剂6的聚合物组成物中,可含有选自具有2个以上可与羟基发生反应的官能基的多官能异氰酸酯化合物、三聚氰胺化合物及胺基树脂中的至少1种。由此,微小无机填充剂与黏合剂6的基质树脂以交联结构而键结,从而使保存稳定性、耐污染性、可挠性、耐候性、保存稳定性等变好,进而使所得被膜具有光泽。
上述黏合剂6的基材聚合物,较佳为具有环烷基的多元醇。如上所述,通过对构成黏合剂6的作为基材聚合物的多元醇中导入环烷基,可使黏合剂6的斥水性、耐水性等疏水性变高,且高温高湿条件下该光学片1的耐弯曲性、尺寸稳定性等得到改善。又,使光学层3的耐候性、硬度、厚度感、耐溶剂性等涂膜基本性能得到提高。进而,使黏合剂6与表面上固定有有机聚合物的微小无机填充剂的亲和性、及微小无机填充剂的均匀分散性变得更佳。
对于上述环烷基并无特别限定,例如可列举:环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环十一烷基、环十二烷基、环十三烷基、环十四烷基、环十五烷基、环十六烷基、环十七烷基、环十八烷基等。
具有上述环烷基的多元醇,是通过使具有环烷基的聚合性不饱和单体进行共聚合而获得。所谓该具有环烷基的聚合性不饱和单体,是指分子内具有至少1个环烷基的聚合性不饱和单体。对于该聚合性不饱和单体并无特别限定,例如可列举:(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲基环己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基环己酯、(甲基)丙烯酸环十二烷基酯等。
此外,聚合物组成物中也可含有异氰酸酯作为硬化剂。通过在该聚合物组成物中含有异氰酸酯硬化剂,可成为更进一步坚固的交联构造,使光学层3的被膜物性更加以提升。该异氰酸酯可使用与上述多官能异氰酸酯化合物相同的物质。其中又以防止被膜黄变脂肪族系异氰酸酯较佳。
特别在使用多元醇作为基材聚合物时,作为聚合物组成物中配合的硬化剂也可使用六亚甲基二异氰酸酯、异佛酮二异氰酸酯以及二甲苯二异氰酸酯的1种或混合使用2种以上。当使用该等硬化剂时,因聚合物组成物的硬化反应速度会变大,故即使使用赋予微小无机填充剂的分散安定性的阳离子是物质作为抗静电剂,也可充分补救因阳离子性抗静电剂所造成的硬化反应速度的降低。此外,该聚合物组成物的硬化反应速度的提升可赋予黏结剂中的微小无机填充剂的均匀分散性。其结果,该光学片1可显著抑制因热、紫外线等造成的挠曲以及黄变。
此外,上述聚合物组成物中也可含有抗静电剂。通过以混合有该抗静电剂的聚合物组成物来形成黏合剂6,可使该光学片1表现出抗静电效果,从而可防止吸附灰尘、或因带静电而难以与棱镜片等重迭等的问题。此外,若将抗静电剂涂布在表面,则表面会产生黏性或污浊,但通过如上所述而使抗静电剂混练于聚合物组成物中,可减少该弊端。对于该抗静电剂并无特别限定,例如可使用:烷基硫酸盐、烷基磷酸盐等阴离子系抗静电剂,四级铵盐、咪唑啉化合物等阳离子系抗静电剂,聚乙二醇系、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、乙醇酰胺类等非离子系抗静电剂,聚丙烯酸等高分子系抗静电剂。其中,较佳为抗静电效果较大的阳离子系抗静电剂,通过添加少量的该阳离子系抗静电剂,可发挥抗静电效果。
此外,上述聚合物组成物中也可含有紫外线吸收剂。通过以含有上述紫外线吸收剂的聚合物组成物来形成黏结剂6,可赋予该光学片1抗紫外线功能,隔绝自背光单元的灯源所发出的微量紫外线,防止紫外线造成的液晶层的破坏。
上述紫外线吸收剂,只要是可吸收紫外线、且高效地将其转换成热能、且对光为稳定的公知的化合物即可,并无特别限定。其中,较佳为紫外线吸收功能较高、与上述基材聚合物的相溶性良好、且可稳定地存在于基材聚合物中的水杨酸系紫外线吸收剂、二苯甲酮系紫外线吸收剂、苯并***系紫外线吸收剂、及氰基丙烯酸系紫外线吸收剂,可使用选自该等中的1种或2种以上。再者,作为紫外线吸收剂,也可较佳地使用分子链中具有紫外线吸收基的聚合物(例如,日本触媒股份有限公司制造的「Yudaburu UV」系列等)。通过使用该分子链中具有紫外线吸收基的聚合物,使与黏合剂5的主聚合物的相溶性提高,从而可防止因紫外线吸收剂的渗出等而引起的紫外线吸收功能的劣化。再者,也可将分子链中具有紫外线吸收基的聚合物作为黏合剂5的基材聚合物。再者,也可将该键结有紫外线吸收基的聚合物作为黏合剂5的基材聚合物,进而该基材聚合物中也可含有紫外线吸收剂,从而可进一步提高紫外线吸收功能。
上述紫外线吸收剂相对于黏合剂6的基材聚合物的含量的下限,较佳为0.1质量%,更佳为1质量%,最佳为3质量%;紫外线吸收剂的上述含量的上限,较佳为10质量%,更佳为8质量%,最佳为5质量%。其原因在于,若紫外线吸收剂相对于基材聚合物的质量比小于上述下限,则光学片用基材片无法有效地发挥紫外线吸收功能,反之,若紫外线吸收剂的质量比超过上述上限,则会对基材聚合物造成不良影响,且导致黏合剂6的强度、耐久性等下降。
也可使用紫外线稳定剂(包含分子链上键结有紫外线稳定基的基材聚合物)来代替上述紫外线吸收剂,或者将紫外线稳定剂与紫外线吸收剂同时使用。通过该紫外线稳定剂,可使紫外线所产生的自由基、活性氧等去活性化,从而提高紫外线稳定性、耐候性等。作为该紫外线稳定剂,可适宜使用对紫外线的稳定性较高的受阻胺系紫外线稳定剂。再者,通过将紫外线吸收剂与紫外线稳定剂加以并用,可显著提高紫外线的防劣化及耐候性。
接着针对该光学片1的制造方法来加以说明。该光学片1的制造方法具有以下步骤:制造光学层用聚合物组成物的步骤,是在构成黏结剂6的聚合物组成物中混合光扩散剂5;以及形成光学层3的步骤,是在基材层2的表面积层该光学层用聚合物组成物,并使之硬化。作为在基材层2的表面积层光学层用聚合物组成物的方法,是通过印刷将光扩散用聚合物组成物加以积层的方法。印刷方法并无特别限定,可使用凹版印刷、网板印刷、喷墨印刷、雷射印刷等。
图2的光学片11是具备基材层12以及在该基材层12表面侧所设置的光学层3。该基材层12的背面侧设置有波状的棱镜部13。光学层3因与上述光学片1相同,故使用相同符号而省略其说明。
棱镜部13设置于光学片11的背面整面,其剖面具有波状的凸条形状。以棱镜的高度而言,棱镜的平均高度(H2)相对于棱镜间距(P)的高度比(H2/P)较佳为0.05以上0.5以下,特佳为0.1以上0.2以下。该光学片11其在棱镜部13中会使光线反射、扩散、折射等,故可提升作为光学片11整体的朝法线方向侧的折射、扩散等光学功能。
棱镜部13也可与基材层12一体成形,也可与基材层12分别成形。棱镜部13因需要使光线穿透,故是由透明、特别是无色透明的合成树脂形成,具体而言,可使用与基材层12相同的合成树脂。
图3所示的侧光型背光单元具备导光板7、在该导光板7对偶的两边配设一对线状灯源8、重叠配设于导光板7表面侧的光学片11。从灯源8所发出并自导光板7表面出射的光线,虽具有相对法线方向呈既定角度倾斜的较强的峰,但该背光单元因通过朝正面侧的光扩散功能、朝法线方向侧的变角功能等光学功能相当高的该光学片11,而可达成正面高亮度化以及亮度均匀化。此外,侧光型背光单元有时装备有4个、6个等的灯源8。
此外,本发明的光学片并未限定在上述实施形态,例如作为点之配设图案,并未限定于可稠密填充的上述正三角形格子图案,也可为正方形格子图案或随机图案。通过随机图案可减低该光学片与其它光学零件迭合时产生的迭纹。此外,可将点的直径以灯源附近设为较小,而随着远离灯源设为较大,且随着远离灯源而将点的密度设为较低等,在片上积层不均匀的光扩散部。通过该光扩散部的变化,可调整片上的扩散光的亮度。此外也可使用该光学片作为导光板。通过使用作为导光板,可实现背光单元的薄型化、形状修正所需的前置时间的缩短化。
实施例
以下,根据实施例对本发明进行详细说明,但本发明并不限定解释于该实施例的记载。
[比较例1]
基材层使用厚300μm的透明聚对苯二甲酸乙二酯制薄膜。光扩散层用聚合物组成物使用由丙烯酸系树脂制珠粒、丙烯酸多元醇(黏结剂)以及溶剂所构成的聚合物组成物。丙烯酸系树脂制珠粒相对于丙烯酸多元醇的质量比为0.2。上述珠粒仅使用平均粒子径10μm以及变动系数0.1的小径单分散珠粒。将光扩散层用聚合物组成物利用凹板涂布法积层6g/m2(换算固体成分)在上述基材层表面,制得比较例1的光学片。
[比较例2]
将光扩散层用聚合物组成物与丙烯酸多元醇利用网板印刷而以凸透镜状、散点状地积层于基材层表面,制得比较例2的光学片。比较例2的光学片的光扩散部的平均直径为60μm、积层率为50%、配设图案为正三角格子图案。除此之外与上述比较例1相同。
[实施例1~8]
将作为光扩散层用聚合物组成物的丙烯酸系树脂制珠粒相对于丙烯酸多元醇(黏结剂)的质量比分别设为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1、1.5、2,利用网板印刷而以凸透镜状、散点状地积层于基材层表面,制得实施例1~8的光学片。除此之外与上述比较例2相同。
[实施例9~19]
将基材层的背面加工,形成具有棱镜高度比(H2/P)分别为0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1的波状的棱镜形状。并将作为光扩散层用聚合物组成物的丙烯酸系树脂制珠粒相对于丙烯酸多元醇(黏结剂)的质量比设为0.2,利用网板印刷而以凸透镜状、散点状地积层于各基材层表面,制得实施例9~19的光学片。实施例9~19的光学片的光扩散部的平均直径为60μm、积层率为50%、配设图案为正三角格子图案。除此之外与上述比较例1相同。
[特性评价]
将上述实施例1~8的光学片以及比较例1、2的光学片组装入侧光型背光单元而作为实际的光扩散片,测定其正面亮度的面均一性以及平均正面亮度。面均一性是利用测定光学片面内的正面亮度,即亮度的最小值相对于亮度最大值的比而求出。其结果示于下述表1。
表1
面均一性 | 正面亮度(cd/m2) | |
比较例1(光扩散剂质量比:0.2) | 0.962 | 4570 |
比较例2(光扩散剂质量比:0) | 0.852 | 5035 |
实施例1(光扩散剂质量比:0.1) | 0.935 | 5015 |
实施例2(光扩散剂质量比:0.2) | 0.957 | 4995 |
实施例3(光扩散剂质量比:0.3) | 0.965 | 4980 |
实施例4(光扩散剂质量比:0.4) | 0.970 | 4975 |
实施例5(光扩散剂质量比:0.5) | 0.970 | 4965 |
实施例6(光扩散剂质量比:1.0) | 0.968 | 4950 |
实施例7(光扩散剂质量比:1.5) | 0.969 | 4920 |
实施例8(光扩散剂质量比:2.0) | 0.965 | 4880 |
如上述表1所示,实施例1~8的光学片具有相较于基材层整面积层有光扩散层之比较例1的光学片也不逊色的面均一性,且具有高正面亮度。此外,实施例1~8的光学片具有相较于不含光扩散层的比较例2的光学片更高的面均一性,且具有不逊色于比较例2的正面亮度。此外,将实施例1~8的光学片加以对照,显示出光扩散剂相对于黏结剂的质量比为0.1以上会提高面均一性,而质量比为0.3以上则会特别提高面均一性。
接着,使用实施例9~19的光学片,将该等光学片组装入直下型背光单元而作为实际的光扩散片,并评价光扩散性。光扩散性的评价是利用目视确认照射背光时自表面侧的灯影像的消失度,并以下述基准进行评价:
(a)几乎看不到灯影像◎
(b)不易看到灯影像○
(c)稍微可见灯影像△
(d)清楚地可见灯影像×
其结果示于下述表2。
表2
光扩散性 | |
实施例9(棱镜高度比:0.05) | ○ |
实施例10(棱镜高度比:0.1) | ◎ |
实施例11(棱镜高度比:0.2) | ◎ |
实施例12(棱镜高度比:0.3) | ○ |
实施例13(棱镜高度比:0.4) | ○ |
实施例14(棱镜高度比:0.5) | ○ |
实施例15(棱镜高度比:0.6) | △ |
实施例16(棱镜高度比:0.7) | △ |
实施例17(棱镜高度比:0.8) | △ |
实施例18(棱镜高度比:0.9) | △ |
实施例19(棱镜高度比:1.0) | △ |
如上述表2所示,将实施例9~19的光学片加以对照,显示出棱镜高度比为0.05以上0.5以下会提高光扩散性,而高度比为0.1以上0.2以下则会特别提高光扩散性。
产业上的可利用性
如上所述,本发明的光学片可用于液晶显示装置的背光单元的构成要素,特别是适用于穿透型液晶显示装置。
Claims (7)
1.一种背光单元,是将灯源所发出的光线分散而将该光线导引至其表面侧的液晶显示设备用背光单元,其特征在于:
具备有导光板与配设于该导光板表面侧的光扩散片,
该光扩散片具有透明基材层与散点地积层于该基材层表面的复数个光扩散部,
该光扩散部含有光扩散剂与其黏结剂,该光扩散部形成为凸透镜状,平均直径D为10μm以上300μm以下,
该光扩散剂相对于黏结剂的质量比为0.1以上2以下,光扩散剂的平均粒子直径为0.1μm以上20μm以下。
2.如权利要求1所述的背光单元,其特征在于:该光扩散部的平均高度H1相对于平均直径D的高度比H1/D为0.05以上0.5以下。
3.如权利要求1所述的背光单元,其特征在于:该光扩散部中光扩散剂的折射率n1与黏结剂的折射率n2之差的绝对值|n1-n2|为0.05以上。
4.如权利要求1所述的背光单元,其特征在于:该光扩散部的积层率为10%以上90%以下。
5.如权利要求1所述的背光单元,其特征在于:该光扩散部的配设图案为正三角格子图案。
6.如权利要求1所述的背光单元,其特征在于:该光扩散部的配设图案为随机图案。
7.如权利要求1所述的背光单元,其特征在于:该基材层的背面具有波状的棱镜形状,棱镜的平均高度H2相对于棱镜间距P的高度比H2/P为0.05以上0.5以下。
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