TWI415816B

TWI415816B - Light diffusing composition

Info

Publication number: TWI415816B
Application number: TW095132171A
Authority: TW
Inventors: Yoshio Umayahara; Masaru Iwao
Original assignee: Nippon Electric Glass Co
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2013-11-21
Also published as: TW200714565A; KR20070029553A; KR101121892B1

Description

光擴散性組合物

本發明係關於一種光擴散性組合物，尤其是關於一種用以形成擴散板之擴散層的光擴散性組合物。又，本發明係關於一種液晶顯示器用背光模組中所使用之擴散板，尤其是關於一種液晶顯示器用直下型背光模組中所使用之擴散板。

液晶顯示器用背光模組係由CCFL(冷陰極管)、擴散板、擴散片、稜鏡片、增亮膜等構成。通常，擴散板中使用有PMMA(Polymethyl methacrylate)、聚碳酸酯等有機材料。

然而，使用PMMA等有機材料之擴散板會因熱或吸濕而發生擴散板變形、因紫外線而發生擴散板著色，故而成為問題。具體而言，擴散板一旦變形，擴散板與液晶之間隔即發生變動，成為亮度不均之原因：擴散板上一旦發生著色，便成為液晶顯示器色度不均之原因，故而成為問題。

近年來，由於液晶顯示器之薄型化，直下型成為液晶顯示器用背光模組之主流。又，為實現液晶顯示器之薄型化，必須減小擴散板與燈管之間隔，擴散板因而易於受到燈管產生之熱量所影響。故而，於直下型背光模組中，擴散板之耐熱性成為越來越重要之特性。

為解決該等問題，提出有使用玻璃基板之擴散板(參照專利文獻1、2)。

[專利文獻1]日本專利特開2004－127643[專利文獻2]日本專利特開2005－129346

然而，即使使用耐熱性高且無紫外線造成之著色之玻璃製擴散板時，仍有紫外線透過擴散板，而使擴散片、稜鏡片、增亮片等有機材料著色這類問題。如圖1所示，當測定冷陰極管之發光光譜時，可知其發出UVa(313 nm)、UVb(365 nm)這兩種紫外線。當該等紫外線透過擴散板時，稜鏡片等有機材料會發生著色，機械性強度也會下降。

本發明之目的，在於提供一種不僅不會發生紫外線造成之擴散板著色，且310~370 nm之紫外線之平均全光線透過率極低之光擴散性組合物，以及使用其之擴散板。

本發明者們重複各種實驗，結果發現藉由使氧化鋅結晶(zincite)均質分散於接合材料中，可提供一種310~370 nm之紫外線之平均全光線透過率極低，且400 nm~780 nm之可見光之擴散性高之光擴散性組合物，從而提出本發明。

即，本發明之光擴散性組合物，其特徵在於：含有5~60體積%(不包括60體積%)氧化鋅結晶，40~95體積%(不包括40體積%)接合材料。

第二，本發明之光擴散性組合物，其特徵在於：上述氧化鋅結晶為均質分散者。

第三，本發明之光擴散性組合物，其特徵在於：上述接合材料為無機系接合材料。

第四，本發明之光擴散性組合物，其特徵在於：上述接合材料為無機系玻璃。

第五，本發明之光擴散性組合物，其特徵在於：上述氧化鋅結晶之平均粒徑為1~400 nm。

第六，本發明之擴散板，其特徵在於：包含成形板與擴散層，上述擴散層係由上述光擴散性組合物所形成。

第七，本發明之擴散板，其特徵在於：310~370 nm之紫外線之平均全光線透過率為10%以下。

第八，本發明之擴散板，其特徵在於：400~780 nm之可見光之平均全光線透過率為40%以上。

第九，本發明之擴散板，其特徵在於：濁度率為80%以上。

第十，本發明之擴散板，其特徵在於：上述成形板為平板玻璃。

第十一，本發明之擴散板，其特徵在於：二片成形板之間形成有上述擴散層。

第十二，本發明之擴散板，其特徵在於：用於液晶顯示器用背光模組。

第十三，本發明之擴散板，其特徵在於：用於液晶顯示器用直下型背光模組。

本發明之光擴散性組合物，含有氧化鋅結晶與接合材料。氧化鋅結晶係遮蔽(吸收)310~370 nm紫外線之同時，使400 nm~780 nm之可見光一面擴散一面透過。

作為具有紫外線遮蔽性之物質，存有氧化鋅結晶、氧化鈦、氧化鈰等，氧化鋅結晶之紫外線遮蔽性極為良好，365~370 nm之紫外線亦可切實地遮蔽。進而，氧化鋅結晶亦具有較高之擴散性。

於本發明中，光擴散性組合物之氧化鋅結晶之含量為5~60體積%(不包括60體積%)，較好的是5~55體積%，更好的是7~50體積%，進而較好的是9~45體積%。當氧化鋅結晶之含量小於5體積%時，難以獲得遮蔽310~370 nm之紫外線之效果。又，當氧化鋅結晶之含量為60體積%以上時，可見光線之平均全光線透過率過低，結果導致液晶顯示器之亮度下降。

即，藉由將氧化鋅結晶之含量設為5~60體積%(不包括60體積%)，形成擴散板之擴散層之時，可使310~370 nm之紫外線之平均全光線透過率達到10%以下，使400~780 nm之可見光之平均全光線透過率達到40%以上。

又，基於調整膨脹係數之目的，亦可將氧化鋅結晶之一部分取代為氧化鋁(剛玉)、氧化矽(石英)、氧化鈦(銳鈦礦)、氧化鎂、堇青石、矽鋅礦、矽酸鋯(鋯石)、多鋁紅柱石、氧化鋯。然而，必須將其取代量設為不足氧化鋅結晶含量之60體積%。藉由將取代量設為不足60體積%，可獲得優良之紫外線遮蔽效果，防止可見光線之平均全光線透過率變得過小。進而，亦可於不損害特性之範圍內，添加界面活性劑、增黏劑、濕潤劑等。

接合材料係均質分散氧化鋅結晶，並且牢固地使成形板與擴散層接著者。

於本發明中，光擴散性組合物之接合材料之含量為40~95體積%(不包括40體積%)，較好的是45~95體積%，更好的是50~93體積%，進而較好的是55~91體積%。當接合材料之含量為95體積%以下時，氧化鋅結晶之含量相對變多，可獲得遮蔽310~370 nm之紫外線之效果。又，當接合材料之含量多於40體積%時，氧化鋅結晶之分散性優良，並且形成擴散板之擴散層時，擴散層不易自成形板脫落。

又，於本發明中，用於光擴散性組合物之接合材料為無機系接合材料，尤其較好的是無機系玻璃。無機系接合材料係與聚乙烯醇、丙烯酸樹脂等有機系接合材料相比，耐熱性優良，並且難以引起氧化鋅結晶之凝集，可獲得穩定之紫外線遮蔽性以及擴散性。於此，作為本發明中所使用之無機系接合材料之例，可列舉(1)矽酸鈉、矽酸鉀、矽酸鋰等矽酸鹼，(2)矽酸膠體、膠體二氧化矽、膠狀矽酸、膠體狀氧化鋁、勃姆石之溶膠、氣凝膠等無機溶膠以及凝膠，(3)膨潤土等。

作為無機系玻璃，可使用各種材料，尤其是使用SiO₂ －B₂ O₃ 系、ZnO－B₂ O₃ 系、SiO₂ －ZnO系、SiO₂ －CaO系無機系玻璃時，可最大限度地利用上述優點，故而較好。

於本發明中，光擴散性組合物之氧化鋅結晶，較好的是將平均粒徑設為1~400 nm，進而較好的是設為1~200 nm。又，作為氧化鋅結晶，亦可使用平均粒徑為1~30 nm(較好的是1~10 nm)之奈米粒子。

當氧化鋅結晶之平均粒徑小於1 nm時，遮蔽紫外線之效果減小，形成擴散板之擴散層時，310~370 nm之紫外線之平均全光線透過率成為10%以上，並且擴散400 nm~780 nm之可見光之效果減小，濁度率成為80%以下。又，當氧化鋅結晶之平均粒徑大於400 nm時，可獲得遮蔽紫外線之效果，但導致400 nm~780 nm之可見光之平均全光線透過率下降。

即，藉由將氧化鋅結晶之平均粒徑調整為1~400 nm之間，於形成擴散板之擴散層之情形時，可使可見光之平均全光線透過率達到40%以上，並且可獲得濁度率為80%以上之擴散性良好的擴散板。

擴散板具備成形板與擴散層，藉由擴散層而賦予光擴散功能、紫外線遮蔽功能等。因本發明之擴散板使用上述光擴散性組合物作為擴散層，故而具有良好之紫外線遮蔽性以及擴散性。再者，於本發明之擴散板之表面，亦可形成具有抗反射功能、電磁場吸收功能、帶電防止功能、增亮功能等之薄膜、片、膜等。

作為於成形板上形成擴散層而製作擴散板之方法，可列舉以下方法。

使用有機系接合材料作為光擴散性組合物之接合材料之情形時，製作將有機系接合材料與氧化鋅結晶均質地分散於溶劑中之漿料或者糊狀物，藉由旋轉塗布、網版印刷、浸漬塗布等方法，於成形板上塗布為均勻之膜厚。其後，藉由於溶劑揮發之溫度下乾燥成形板，可獲得擴散板。

使用無機系接合材料、例如無機系粉末玻璃作為光擴散性組合物之接合材料之情形時，首先製作均質分散有無機系玻璃與氧化鋅結晶之漿料或者糊狀物，藉由旋轉塗布、網版印刷、浸漬塗布等方法，於成形板上塗布為均勻之膜厚。其後，於粉末玻璃之軟化點至流動點附近之溫度下灼燒貼附，藉此可獲得擴散板。

於本發明中，較好的是將擴散層之厚度設為1~20 μm。當擴散層之厚度為1 μm以上時，可發揮良好之光擴散性。當擴散層之厚度為20 μm以下時，可見光線之平均全光線透過率不會變得過低，結果可防止液晶顯示器之亮度下降。

於本發明中，較好的是擴散板之310~370 nm之紫外線之平均全光線透過率為10%以下。當310~370 nm之紫外線之平均全光線透過率為10%以下時，不會由於透過擴散板之紫外線而使稜鏡片等其他有機材料著色，可維持較高之機械強度。再者，於本發明中，所謂「紫外線之平均全光線透過率」係指藉由依據JIS K7105之方法獲得之數值。

於本發明中，較好的是擴散板之400~780 nm之可見光之平均全光線透過率為40%以上。當400~780 nm之可見光之平均全光線透過率為40%以上時，可防止液晶顯示器之亮度下降。再者，於本發明中，所謂「可見光線之平均全光線透過率」係指藉由依據JIS K7105之方法獲得之數值。

於本發明中，較好的是擴散板之濁度率為80%以上。當濁度率為80%以上時，可獲得具有較高之擴散性之擴散板。再者，於本發明中，所謂「濁度率」係指藉由依據JIS K7105之方法獲得之數值。

於本發明中，用於擴散板之成形板較好的是平板玻璃。平板玻璃與有機材料之成形板相比，耐熱性較高，並且於玻璃轉移點以下之溫度下不會產生熱變形。其結果，因液晶顯示器之組裝步驟中不會產生擴散板之熱變形，故而擴散板與液晶之間隔不會產生變動，亦不會產生亮度不均。進而，平板玻璃與有機材料之成形板相比，亦無吸濕性，故而進而不易產生擴散板之變形。

尤其是，作為平板玻璃，無鹼玻璃、高應變點玻璃、低鹼玻璃、窗板玻璃等具有充分之耐熱性，故而較好。

為實現液晶顯示器之畫面尺寸之大型化、高亮度化，需要大量燈，隨之自燈產生之發熱量變大。又，當擴散板為樹脂等時，易於產生擴散板之翹曲、熱變形，對畫面品質造成不良影響。本發明之擴散板亦可賦予較高之耐熱性，用於液晶顯示器用背光模組時，可切實地發揮其效果。

尤其是，由於近年來之液晶顯示器之薄型化，直下型成為液晶顯示器用背光模組之主流。於直下型背光模組中，為實現顯示器之薄型化，必須減少擴散板與燈之間隔，擴散板之耐熱性成為越來越重要之特性。本發明之擴散板亦可賦予較高之耐熱性，用於液晶顯示器用直下型背光模組時，可最大限度地發揮其效果。

於本發明中，擴散板較好的是於二片成形板之間形成上述擴散層。該情形時，擴散層於二片平板玻璃之間受到保護，故而不會產生擴散層剝落或損傷，造成透過率變動之情形。

(實施例)

以下，藉由實施例更具體地說明本發明。

表1表示本發明之實施例(樣本No.1~6)，表2表示比較例(樣本No.7~8)。

作為接合材料使用之無機系玻璃，使用以下組成之玻璃。SiO₂ －B₂ O₃ 系玻璃使用按重量%為SiO₂ 65%、B₂ O₃ 20%、Li₂ O 15%之組成之玻璃粉末。B₂ O₃ －ZnO系玻璃使用按重量%為B₂ O₃ 45%、ZnO 35%、SiO₂ 20%之組成之玻璃粉末。SiO₂ －CaO系玻璃使用按重量%為SiO₂ 60%、CaO 25%、Na₂ O 15%之組成之玻璃粉末。ZnO－SiO₂ 系玻璃使用按重量%為ZnO 60%、SiO₂ 30%、Na₂ O 10%之組成之玻璃粉末。

氧化鋅結晶之平均粒徑藉由掃描型電子顯微鏡(×50000倍)算出。

作為用於成形板之平板玻璃，無鹼玻璃使用日本電氣硝子股份有限公司製造之OA－10(500 nm透過率＝92%)，高應變點玻璃使用日本電氣硝子股份有限公司製造之PP－8C(500 nm透過率＝90%)，低鹼玻璃使用日本電氣硝子股份有限公司製造之BLC(500 nm透過率＝92%)。

首先，如表1、表2所示之組成，稱取接合材料、氧化鋅結晶以及其他氧化物並進行混合，添加溶劑製作糊狀物。將該等之糊狀物，網版印刷於表所示之各種成形板上，於120℃下進行乾燥。接合材料中使用無機系玻璃者於570℃下煅燒成形板，灼燒貼附擴散層。再者，將擴散層之厚度調整為10 μm。

「有」貼合之樣本，係於與灼燒貼附有擴散層之成形板為相同種類之成形板上塗布丙烯酸樹脂之接著劑，實施貼合使擴散層進入其間，於120℃下進行乾燥。

關於所得之樣本，藉由依據JIS K7105之方法測定紫外線、可見光線之平均全光線透過率與濁度率。

如表1所明示，可判斷含有15~45體積%之平均粒徑為10~350 nm之氧化鋅結晶的實施例No.1~6之擴散板，其紫外線之平均全光線透過率為6%以下，可見光線之平均全光線透過率為50%以上，濁度率為90%以上，作為用於液晶顯示器用背光模組之擴散板具有優良之特性。

進而，如自圖2所示之實施例No.3之230~800 nm之全光線透過率所明示，365~370 nm之紫外線之平均全光線透過率為3%，相對於此400~405 nm之可見光線之平均全光線透過率為50%，380 nm附近之圖表之上升較為陡峭。

另一方面，比較例No.7之擴散板之氧化鋅結晶之含量較多為62體積%，故而可見光線之平均全光線透過率較低為35%。比較例No.8之擴散板之氧化鋅結晶之含量較少為4體積%，故而紫外線之平均全光線透過率較高為14%，濁度率低為70%。

[產業上之可利用性]

如上所述，本發明之光擴散性組合物最適合於形成擴散板之擴散層。本發明之光擴散性組合物使用1 nm~400 nm之平均粒徑之氧化鋅結晶，故而可適度保持紫外線之平均全光線透過率與可見光線之平均全光線透過率之平衡，同時可提高擴散板之濁度率。再者，本發明之光擴散性組合物，不僅直接塗布、形成於擴散板上，亦可基於獲得擴散性之目的，直接塗布、形成於各種材料(螢光燈、顯示器基板等)上。

又，本發明之擴散板遮蔽310~370 nm之紫外線，故而不會使稜鏡片以及其他有機部件劣化。進而，本發明之擴散板其成形板使用平板玻璃，故而可獲得不會引起熱造成之變形，耐熱性較高且無亮度不均之液晶顯示器。進而，於本發明中，若於二片平板玻璃之間***擴散層，則可提高擴散層之耐磨耗性或接著強度。

故而，本發明之擴散板最適合於液晶顯示器用背光模組、尤其是用於液晶顯示器用直下型背光模組之擴散板，並於液晶顯示器之冷陰極管等光源發出之光中，遮蔽紫外線，同時一面擴散一面透過可見光線。

圖1係表示冷陰極管之發光光譜之圖表。

圖2係表示本發明之實施例No.3之230~800 nm之全光線透過率的圖表。

Claims

一種光擴散性組合物，其含有5~60體積%(不包括60體積%)之氧化鋅結晶，以及40~95體積%(不包括40體積%)之接合材料，其中接合材料為無機系接合材料，且為SiO₂ -B₂ O₃ 系、B₂ O₃ -ZnO系、ZnO-SiO₂ 系、SiO₂ -CaO系之任一者之無機系玻璃。
如請求項1之光擴散性組合物，其中氧化鋅結晶為均質分散者。
如請求項1之光擴散性組合物，其中氧化鋅結晶之平均粒徑為1~400nm。
一種擴散板，其特徵在於：其係包含成形板與擴散層者，擴散層係由請求項1至3中任一項之光擴散性組合物所形成。
如請求項4之擴散板，其中310~370nm之紫外線之平均全光線透過率為10%以下。
如請求項4之擴散板，其中400~780nm之可見光之平均全光線透過率為40%以上。
如請求項4之擴散板，其中濁度率為80%以上。
如請求項4之擴散板，其中成形板為平板玻璃。
如請求項4之擴散板，其中於二片成形板之間形成擴散層。
如請求項4之擴散板，其用於液晶顯示器用背光模組。
如請求項4之擴散板，其用於液晶顯示器用直下型背光模組。