TWI416172B - An optical sheet and a backlight unit using the same - Google Patents

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Description

光學片以及使用其之背光單元
本發明係關於一種光學片以及背光單元，詳細而言，本發明係關於一種適宜用於液晶顯示裝置之光學片以及使用該光學片之背光單元。
液晶顯示裝置，以自背面照射液晶層使其發光之背光(back light)方式為普及，其於液晶層之下面側配備有側光(edge light)型、或直下(bottom light)型等之背光單元。側光型之背光單元20基本上係如圖4所示般，具備作為光源的線狀之燈源21、與端部沿著燈源21的方式配置之方形板狀的導光板22、以及積層於導光板22的表面側之各種光學片23。該光學片23具有折射、擴散等特定的光學功能，具體上可對應於導光板22、配設於導光板22的表面側之主要具有光擴散功能之光擴散片24、配設於光擴散片24的表面側具有朝法線方向側折射功能之稜鏡片25等。
以下說明該背光單元20的功能：首先由燈源21往導光板22入射之光線，係藉由導光板22內面的反射點或反射片(未圖示)反射，而自導光板22的表面出射。自導光板22出射之光線入射於光擴散片24，藉由光擴散片24擴散然後自光擴散片24表面出射。之後，自光擴散片24表面出射之光線入射於稜鏡片25，藉由稜鏡片25表面所形成之稜鏡部25a而以朝大致法線方向顯示出峰值之分布的光線形式出射。
如上所述，自燈源21所出射之光線藉由光擴散片24擴散，且藉由稜鏡片25以朝大致法線方向顯示出峰值之方式折射，進而照明表面側的液晶層(未圖示)整面。此外，圖雖未顯示，但基於上述稜鏡片25的聚光特性的緩和或稜鏡部25a的保護、或防止偏光板等之液晶面板與稜鏡片25間之黏附的目的，係於稜鏡片25的表面側進一步配設有光學片。
作為上述背光單元20所具備的光擴散片24，一般而言係使用合成樹脂製的透明基材層的表面塗佈有珠粒之珠粒塗佈型(bead coating type)光擴散片(例如可參照日本專利特開平7-5305號公報、特開2000-89007號公報等)。上述光擴散片可藉由表面的微細凹凸形狀而發揮光擴散的功能。
上述以往之光擴散片中，珠粒層藉由塗佈而積層於基材層整面，而使光擴散片的整面顯現大致均勻的光擴散功能。而稜鏡片的情況亦與上述相同。另一方面，背光單元在構造上具有會使燈源21附近的亮度增大的傾向，故得藉由對導光板22表面進行加工處理等來確保液晶面板整面亮度的平均。然而，該導光面板22表面等加工多半係進行射出成形，而形成用於射出成形之金屬模具需要時間，故於表面圖案等修正所需的前置時間較長，此外亦存在製造多種製品需要時間的問題。
[專利文獻1]日本專利特開平7-5305號公報
[專利文獻2]日本專利特開2000-89007公報
本發明有鑑於上述問題，其目的在於提供一種光學片以及使用其之背光單元；上述光學片可容易且確實地控制光學片面之各區域的光學功能，提升背光單元的亮度均一性以及促進薄型化。
用以解決上述課題之本發明，係一種光學片，其具備有透明基材層與積層於該基材層表面之光學層，其特徵在於：該光學層具有散點地積層於基材層表面之複數個光擴散部；該光擴散部含有光擴散劑與其黏結劑。
該光學片由於其光學層具有散點地積層於基材層表面之複數個光擴散部，故於光學片上存在光擴散的部分與光未擴散的部分，光擴散性會隨著片上的區域而異。總之，該光學片可藉由調整光學層的積層部的配置等，使得光學片上所需的位置擴散所需強度的光，亦即可進行各片面之光擴散性的微調整。此外，該光學片可藉由印刷將光擴散部積層於基材層，故可簡單進行積層部的配置等調整。
上述光擴散部，較佳為形成為凸透鏡狀。藉由使光擴散部形成為凸透鏡狀，可提升光擴散性，此外可簡單進行光擴散性的控制。
上述光擴散劑相對於黏結劑的質量比，較佳為0.1以上2以下。藉由使光擴散劑的質量比位於上述範圍，可有效顯現出光擴散性。
上述光擴散部的平均直徑(D)，較佳為10μm以上300μm以下。藉由使光學層由具有上述直徑之凸透鏡狀光擴散劑而構成，可簡單且確實地控制該光學片的光學功能。
上述光擴散部的平均高度(H1 )相對於平均直徑(D)的高度比(H1 /D)，較佳為0.05以上0.5以下。藉由使光擴散部的高度比(H1 /D)位於上述範圍，可提高擴散、朝法線方向側之變角等光學功能。
上述光擴散部中光擴散劑的折射率(n1 )與黏結劑的折射率(n2 )之差的絕對值(|n1 -n2 |)，較佳為0.05以上。藉由使光擴散劑與黏結劑具有上述折射率差，可進行有效的聚光、朝法線方向側之折射、擴散等。
上述光擴散部中光擴散劑的粒子直徑，較佳為0.1μm以上20μm以下。若光擴散劑的粒子直徑未滿上述範圍時，則光擴散效果會不充分，相對地，若光擴散劑的粒子直徑超過上述範圍時，則形成光擴散部的黏結劑的配設會變得困難。
上述光學層中光擴散部的積層率，較佳為10%以上90%以下。藉由使積層率位於上述範圍，可簡單控制擴散等光學功能。
上述光擴散部之基材層表面的配設圖案，較佳為正三角格子圖案。該正三角形格子圖案，可將凸透鏡狀之光擴散部更緊密地配設。因此，藉由該正三角形格子圖案可簡單提高凸透鏡狀光擴散部的填充率，大幅提升朝法線方向側的折射、擴散等光學功能。
此外，上述光擴散部之基材層表面的配設圖案，亦可為隨機圖案。藉由上述隨機圖案可減低該微透鏡片與其他光學零件疊合時產生的疊紋。
於上述基材層的背面，較佳為具有波狀的稜鏡形狀，且稜鏡的平均高度(H2 )相對於稜鏡間距(P)的高度比(H2 /P)為0.05以上0.5以下。藉由使基材層的背面具有上述高度比之稜鏡形狀，可大幅提升朝法線方向側的折射、擴散等光學功能。
因此，於將燈源所發出的光線分散而將該光線導引至其表面側之液晶顯示裝置用背光單元中，可於各區域調整亮度，若其具備高擴散、變角等光學功能之該光學片，則可利用該光學片進行亮度的調整，並藉由亮度的統一化提高品質。
此處，所謂「凸透鏡狀」意指斷面形狀具有凸狀，且平面形狀並未限定為圓形。所謂「平均高度(H1 )」意指自凸透鏡狀之光擴散部的基底面至最頂部為止的平均垂直距離。所謂「平均直徑(D)」意指凸透鏡狀之光擴散部的基底的平均直徑。所謂「積層率」意指該光學片的表面投影形狀中每單位面積光擴散部的佔有比率。所謂「正三角形格子圖案」意指表面被劃分成相同形狀的正三角形，其三角形的各頂點配設有光擴散部之圖案。所謂「平均高度(H2 )」意指自稜鏡的基底面至頂點為止的平均垂直距離。此外，所謂「稜鏡間距(P)」意指於稜鏡的剖面形狀中平均頂點間的距離。
藉由以上說明，使用本發明之光學片以及使用其之背光單元，可容易且確實地控制光學片面之各區域的光學功能，提升背光單元的亮度均一性以及促進薄型化。
以下一邊參照適當圖式，一邊詳細說明本發明之實施形態。圖1(a)以及(b)係表示本發明之特定實施形態之光學片的示意性部分俯視圖以及示意性部分剖面圖；圖2係表示與圖1之光學片不同形態之光學片的示意性部分剖面圖；圖3係表示具備圖2之光學片之背光單元的示意性剖面圖。
圖1之光學片1係具備有基材層2以及設置於該基材層2表面側的光學層3。
基材層2因其需要使光線穿透，故特別係由無色透明的合成樹脂形成。作為該基材層2所用的合成樹脂，並無特別限定，例如可列舉聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烴、乙酸纖維素、耐候性氯乙烯、活性能量線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等。其中，又以透明性優異、強度高之聚對苯二甲酸乙二酯較佳、而撓曲性能經改善之聚對苯二甲酸乙二酯特佳。
對於基材膜2之厚度(平均厚度)並無特別限定，例如可為50μm以上、800μm以下，較佳為100μm以上、600μm以下。若基材膜2之厚度未達上述範圍，則當背光單元等暴露在熱的環境時會易於發生捲曲、使用變困難等問題。反之，若基材膜2之厚度超過上述範圍，則液晶顯示裝置之亮度可能會下降，且背光單元之厚度增大，從而亦有悖於液晶顯示裝置之薄型化要求。
光學層3係由複數個凸透鏡狀之光擴散部4所構成，其具備光擴散劑5與黏著劑6。該光擴散劑5係被黏著劑6所被覆。如上述藉由包含於光擴散部4中的光擴散劑5，可將透過光擴散部4的光線均勻地加以擴散。此外，藉由光擴散劑5而使微細的凸部以大致均勻且大致緊密的方式形成於光擴散部4的表面。藉由上述光學片1表面所形成之細微凹凸透鏡的折射作用，可將光線更進一步擴散。
光擴散部4係具有凸透鏡狀的形狀。根據該手段，藉由具有凸透鏡形狀，可調整光擴散部4表面之光的折射角度，可將光線更進一步擴散以及朝法線方向側之變角。
光擴散部4係以較緊密且以幾何學的方式配設於基材層2的表面。光擴散層4係以正三角形格子圖案配設於基材層2的表面。因此，光擴散部4的配設間隔皆為固定。該配設圖案，可將光擴散部4以最密的方式配設，可提升該光學片1的擴散功能、變角功能等光學功能。
光擴散部4的積層率的下限為10%、特佳為15%、最佳為20%。藉由將該光擴散部4的積層率設為上述下限以上，可提高該光學片表面中光擴散片4的佔有面積，並更進一步提升該光學片1的擴散、變角等光學功能。
光擴散部4的積層率的上限為90%、特佳為75%、最佳為60%。藉由將該光擴散部4的積層率設為上述上限以下，可自由移動該光學片表面中光擴散片4的配置，並可簡單控制光學功能。
光擴散部4的平均直徑(D)為10μm以上300μm以下、最佳為40μm以上100μm以下。藉由使光擴散部4的直徑位於上述範圍，可簡單且確實控制該光學片1的擴散、變角等光學功能。此外，光擴散部4的直徑亦可完全相同，亦可隨著片上的位置而變化。例如，藉由將欲提高亮度的部分之光擴散部的直徑增大，可進行該光學片中亮度的微調整。此外，光擴散部4的平面形狀並無限定為圓形，亦可適當採用橢圓形、四邊形、六邊形等多邊形。
光擴散部4的平均高度(H1 )相對於平均直徑(D)的高度比(H1 /D)，較佳為為0.05以上0.5以下。藉由將光擴散部4的高度比位於上述範圍，可使具有凸透鏡形狀之光擴散部4於光擴散部4的表面有效發揮凸透鏡的功能，並進行光線的擴散、朝法線方向的變角等。
光擴散劑5係具有使光線擴散之性質之粒子，大致被分為填料與有機填料。作為填料，例如可使用：二氧化矽、氫氧化鋁、氧化鋁、氧化鋅、硫化鋇、矽酸鎂、或者該等之混合物。作為有機填料之材料，例如可使用：丙烯酸系樹脂、丙烯腈樹脂、聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醯胺等。其中，較佳為透明性高之丙烯酸系樹脂，更佳為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。其他方面，亦可含有螢光材料。
光擴散劑5之形狀並無特別限定，例如可列舉：球狀、紡錘狀、針狀、棒狀、立方體狀、板狀、鱗片狀、纖維狀等，其中較佳為光擴散性優異之球狀珠粒。
光擴散劑5之平均粒徑的下限，較佳為1μm，更佳為2μm，最佳為5μm。另一方面，光擴散劑5之平均粒徑之上限，較佳為50μm，更佳為20μm，最佳為15μm。其原因在於，若光擴散劑5之平均粒徑未達上述範圍，則藉由光擴散劑5所形成之光學層3表面的凹凸會變小，從而有可能無法滿足作為光擴散片所必需之光擴散性。反之，若光擴散劑5之平均粒徑超過上述範圍，則光學片1之厚度會增大，並且難以均勻地擴散。該光擴散劑5的平均粒徑，係將隨意抽出之1000個光擴散劑5利用顯微鏡放大而求出粒子的直徑，並將其加以平均而導出。此外，當光擴散劑5為非球形時，係將任意方向中光擴散劑5的長度和與上述方向垂直之光擴散劑5的長度加以平均之值。
光擴散劑5相對於黏結劑6的質量比為0.1以上2以下，特佳為0.3以上0.5以下。其原因在於，若光擴散劑5的質量比未達上述範圍，則光擴散性會不充分，反之，若光擴散劑5的質量比超過上述範圍，則固定光擴散劑5的效果會降低。
光擴散劑5的折射率(n1 )與黏結劑6的折射率(n2 )之差的絕對值(|n1 -n2 |)較佳為0.05以上。藉由使光擴散劑5與黏結劑6具有上述折射率差，因不僅在基材層2與光學層3之界面以及光學層3表面，於光擴散劑5與黏結劑6的界面亦可有效地產生折射，故可有效地進行聚光、朝法線方向側的折射、擴散等。
黏合劑6係含有基材聚合物之聚合物組成物加以交聯硬化所形成者。藉由該黏合劑6可使光擴散劑5配置固定於基材層2表面。此外，用以形成該黏合劑6之聚合物組成物，除了基材聚合物之外，亦可適當配合例如微小無機填充劑、硬化劑、可塑劑、分散劑、各種調平劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、黏性改質劑、潤滑劑、光穩定劑、螢光材料等。
上述基材聚合物並無特別限定，例如可列舉丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、氟系樹脂、矽樹脂、聚醯胺醯亞胺、環氧系樹脂、紫外線硬化型樹脂等。可將該等聚合物混合使用1種或2種以上。其中上述基材聚合物又以加工性高、可藉塗佈等手段而簡單形成光學層3之多元醇較佳。此外，用於黏著劑6之基材聚合物本身以提高透光性的觀點而言較佳為透明、特佳為無色透明。
作為上述多元醇，例如可列舉：使含有含羥基不飽和單體之單體成分進行聚合而獲得之多元醇、或在過量羥基之條件下獲得之聚酯多元醇等，該等可單獨使用，或者混合使用2種以上。
作為含羥基不飽和單體，可列舉：(a)例如丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯醇、高丙烯醇、桂皮醇、巴豆醇等含羥基之不飽和單體；(b)例如乙二醇、環氧乙烷、丙二醇、環氧丙烷、丁二醇、環氧丁烷、1,4-雙(羥基甲基)環己烷、苯基縮水甘油基醚、癸酸縮水甘油酯、Placcel FM-1(Daicel Chemical Industries股份有限公司製造)等2元醇或環氧基化合物，與例如丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、丁烯酸、衣康酸等不飽和羧酸進行反應而獲得之含羥基之不飽和單體等。可將選自該等含羥基之不飽和單體中之1種或2種以上進行聚合而製造上述多元醇。
又，上述多元醇亦可將選自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、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、甲基丙烯酸異丙酯、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、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸環己酯、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、順丁烯二酸二乙酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-丁氧基甲基丙烯醯胺、雙丙酮丙烯醯胺、乙烯、丙烯、異丁烯等中之1種或2種以上乙烯性不飽和單體，與選自上述(a)及(b)中之含羥基不飽和單體進行聚合而製造。
使含有含羥基不飽和單體之單體成分進行聚合而獲得之多元醇的數量平均分子量為1000以上、500000以下，較佳為5000以上、100000以下。又，其羥值為5以上、300以下，較佳為10以上、200以下，更佳為20以上、150以下。
作為在過量羥基之條件下而獲得之聚酯多元醇，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、三羥甲基丙烷、己三醇、丙三醇、季戊四醇、環己二醇、氫化雙酚A、雙(羥基甲基)環己烷、對苯二酚雙(羥基***)、異氰尿酸三(羥基乙基)酯、鄰苯二甲醇等多元醇，與(d)例如順丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、偏苯三甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸等多元酸，於丙二醇、已二醇、聚乙二醇、三羥甲基丙烷等多元醇中的羥基數多於上述多元酸的羧基數之條件下進行反應而製造。
該在過量羥基之條件下而獲得之聚酯多元醇的數量平均分子量為500以上、300000以下，較佳為2000以上、100000以下。又，其羥值為5以上、300以下，較佳為10以上、200以下，更佳為20以上、150以下。
用作該聚合物組成物之基材聚合物的多元醇，較佳為，將含有上述聚酯多元醇及上述含羥基不飽和單體之單體成分進行聚合而獲得之具有(甲基)丙烯醯基單元等的丙烯酸多元醇。將該聚酯多元醇或丙烯酸多元醇作為基材聚合物之黏合劑6的透明性以及耐候性較高，可抑制防黏層3之黃變等。特別是可藉由使用丙烯酸多元醇作為基材聚合物，以及使用丙烯酸系樹脂製之擴散劑5，來降低擴散劑5之界面不需要的折射、反射等，而可提升該光學片1的方向性光擴散功能、透光性等光學功能。此外，可使用該聚酯多元醇及丙烯酸多元醇中之任一者，亦可使用兩者。
再者，關於上述聚酯多元醇及丙烯酸多元醇中之羥基的個數，只要滿足每1個分子中含有2個以上即可，並無特別限定，但若固體成分中之羥值為10以下，則存在交聯點數會減少，耐溶劑性、耐水性、耐熱性、表面硬度等被膜物性下降之傾向。
形成黏合劑6之聚合物組成物中可含有微小無機填充劑。藉由使該黏合劑6中含有微小無機填充劑，而使光學層3以及光學片1之耐熱性提高。對於構成該微小無機填充劑之無機物並無特別限定，較佳為無機氧化物。該無機氧化物被定義為：金屬元素主要經由與氧原子的鍵結而構成立體網狀結構之各種含氧金屬化合物。作為構成無機氧化物之金屬元素，例如較佳為選自元素週期表第2族～第6族之元素，更佳為選自元素週期表第3族～第5族之元素。最佳為選自Si、Al、Ti及Zr之元素，而就提高耐熱性之效果及均勻分散性之方面而言，以金屬元素為Si之膠體二氧化矽作為微小無機填充劑為最佳。又，微小無機填充劑之形狀，可為球狀、針狀、板狀、鱗片狀、破碎狀等任意之粒子形狀，並無特別限定。
微小無機填充劑之平均粒徑的下限較佳為5nm，更佳為10nm。另一方面，微小無機填充劑之平均粒徑之上限較佳為50nm，更佳為25nm。其原因在於：若微小無機填充劑之平均粒徑未達上述範圍，則微小無機填充劑的表面能量會變高，從而易於發生凝集等，反之，若平均粒徑超過上述範圍，則由於短波長的影響而產生白濁，從而無法完全地維持光學片1之透明性。
微小無機填充劑之質量比(僅無機物成分相對於黏結劑6之基材聚合物100份之質量比)的下限，以固體成分換算，較佳為5份，更佳為50份。另一方面，微小無機填充劑之上述質量比之上限較佳為500份，更佳為200份，最佳為100份。其原因在於：若微小無機填充劑之質量比未達上述範圍，則有可能無法充分表現光學片1的耐熱性，反之，若質量比超過上述範圍，則難以配合入聚合物組合物中，從而有可能使光學層3之透光率下降。
上述微小無機填充劑，可使用其表面上固定有有機聚合物者。藉由使用固定有上述有機聚合物之微小無機填充劑，可謀求提升無機填充劑在黏結劑6中的分散性或無機填充劑與黏結劑6的親和性。該有機聚合物，關於其分子量、形狀、組成、官能基的有無等並無特別限定，可使用任意之有機聚合物。此外有機聚合物的形狀，可使用直鏈狀、分枝狀、交聯構造等任意的形狀。
構成上述有機聚合物之具體樹脂，例如可列舉：(甲基)丙烯酸系樹脂、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴、聚氯乙烯、偏二氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯以及該等之共聚物；或利用胺基、環氧基、羥基、羧基等官能基進行部分改質後所得之樹脂等。其中，將(甲基)丙烯酸系樹脂、(甲基)丙烯酸-苯乙烯系樹脂、(甲基)丙烯酸-聚酯系樹脂等含有(甲基)丙烯酸單元之有機聚合物作為必需成分者，具有被膜形成功能，故較佳。另一方面，較佳為與上述聚合物組成物的基材聚合物具有相溶性之樹脂，因此，最佳為與聚合物組成物中所含之基材聚合物具有相同組成者。
此外，微小無機填充劑之微粒子內亦可包含有機聚合物。藉此，可賦予作為微小無機填充劑的核心之無機物適度的柔軟度及韌性。
作為上述有機聚合物，只要使用含有烷氧基者即可，其含量較佳為將固定有有機聚合物之微小無機填充劑每1g中含有0.01mmol以上、50mmol以下。藉由該烷氧基，可提高與構成黏合劑6之基質樹脂之間的親和性、及黏合劑6中之分散性。
上述烷氧基係表示與形成微粒子骨架之金屬元素相鍵結之RO基。該R為亦可被取代之烷基，微粒子中之RO基可相同亦可不同。作為R之具體例，可列舉例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基等。較佳為使用與構成微小無機填充劑之金屬相同的金屬之烷氧基，且當微小無機填充劑為膠體二氧化矽時，較佳為使用以矽作為金屬之烷氧基。
關於固定有有機聚合物之微小無機填充劑中之有機聚合物的含有率，並無特別限定，但較佳為以微小無機填充劑為基準，達到0.5質量%以上、50質量%以下。
固定於微小無機填充劑上之上述有機聚合物，係使用含有羥基者，構成黏合劑6之聚合物組成物中，可含有選自具有2個以上可與羥基發生反應的官能基之多官能異氰酸酯化合物、三聚氰胺化合物及胺基樹脂中之至少1種。藉此，微小無機填充劑與黏合劑6之基質樹脂以交聯結構而鍵結，從而使保存穩定性、耐污染性、可撓性、耐候性、保存穩定性等變好，進而使所得被膜具有光澤。
上述黏合劑6之基材聚合物，較佳為具有環烷基之多元醇。如上所述，藉由對構成黏合劑6之作為基材聚合物的多元醇中導入環烷基，可使黏合劑6之斥水性、耐水性等疏水性變高，且高溫高濕條件下該光學片1之耐彎曲性、尺寸穩定性等得到改善。又，使光學層3之耐候性、硬度、厚度感、耐溶劑性等塗膜基本性能得到提高。進而，使黏合劑6與表面上固定有有機聚合物之微小無機填充劑之親和性、及微小無機填充劑之均勻分散性變得更佳。
對於上述環烷基並無特別限定，例如可列舉：環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、環十一烷基、環十二烷基、環十三烷基、環十四烷基、環十五烷基、環十六烷基、環十七烷基、環十八烷基等。
具有上述環烷基之多元醇，係藉由使具有環烷基之聚合性不飽和單體進行共聚合而獲得。所謂該具有環烷基之聚合性不飽和單體，係指分子內具有至少1個環烷基之聚合性不飽和單體。對於該聚合性不飽和單體並無特別限定，例如可列舉：(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸甲基環己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基環己酯、(甲基)丙烯酸環十二烷基酯等。
此外，聚合物組成物中亦可含有異氰酸酯作為硬化劑。藉由於該聚合物組成物中含有異氰酸酯硬化劑，可成為更進一步堅固之交聯構造，使光學層3的被膜物性更加以提升。該異氰酸酯可使用與上述多官能異氰酸酯化合物相同之物質。其中又以防止被膜黃變之脂肪族系異氰酸酯較佳。
特別於使用多元醇作為基材聚合物時，作為聚合物組成物中配合之硬化劑亦可使用六亞甲基二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯以及二甲苯二異氰酸酯之1種或混合使用2種以上。當使用該等硬化劑時，因聚合物組成物的硬化反應速度會變大，故即使使用賦予微小無機填充劑之分散安定性的陽離子系物質作為抗靜電劑，亦可充分補救因陽離子性抗靜電劑所造成的硬化反應速度的降低。此外，該聚合物組成物的硬化反應速度的提升可賦予黏結劑中之微小無機填充劑之均勻分散性。其結果，該光學片1可顯著抑制因熱、紫外線等造成的撓曲以及黃變。
此外，上述聚合物組成物中亦可含有抗靜電劑。藉由以混合有該抗靜電劑之聚合物組成物來形成黏合劑6，可使該光學片1表現出抗靜電效果，從而可防止吸附灰塵、或因帶靜電而難以與稜鏡片等重疊等之問題。此外，若將抗靜電劑塗佈於表面，則表面會產生黏性或污濁，但藉由如上所述而使抗靜電劑混練於聚合物組成物中，可減少該弊端。對於該抗靜電劑並無特別限定，例如可使用：烷基硫酸鹽、烷基磷酸鹽等陰離子系抗靜電劑，四級銨鹽、咪唑啉化合物等陽離子系抗靜電劑，聚乙二醇系、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、乙醇醯胺類等非離子系抗靜電劑，聚丙烯酸等高分子系抗靜電劑。其中，較佳為抗靜電效果較大之陽離子系抗靜電劑，藉由添加少量的該陽離子系抗靜電劑，可發揮抗靜電效果。
此外，上述聚合物組成物中亦可含有紫外線吸收劑。藉由以含有上述紫外線吸收劑之聚合物組成物來形成黏結劑6，可賦予該光學片1抗紫外線功能，隔絕自背光單元之燈源所發出之微量紫外線，防止紫外線造成之液晶層的破壞。
上述紫外線吸收劑，只要係可吸收紫外線、且高效地將其轉換成熱能、且對光為穩定之公知的化合物即可，並無特別限定。其中，較佳為紫外線吸收功能較高、與上述基材聚合物之相溶性良好、且可穩定地存在於基材聚合物中之水楊酸系紫外線吸收劑、二苯甲酮系紫外線吸收劑、苯并***系紫外線吸收劑、及氰基丙烯酸系紫外線吸收劑， 可使用選自該等之群中之1種或2種以上。再者，作為紫外線吸收劑，亦可較佳地使用分子鏈中具有紫外線吸收基之聚合物(例如，日本觸媒股份有限公司製造之「Yudaburu UV」系列等)。藉由使用該分子鏈中具有紫外線吸收基之聚合物，使與黏合劑5之主聚合物的相溶性提高，從而可防止因紫外線吸收劑之滲出等而引起之紫外線吸收功能的劣化。再者，亦可將分子鏈中具有紫外線吸收基之聚合物作為黏合劑5之基材聚合物。再者，亦可將該鍵結有紫外線吸收基之聚合物作為黏合劑5之基材聚合物，進而該基材聚合物中亦可含有紫外線吸收劑，從而可進一步提高紫外線吸收功能。
上述紫外線吸收劑相對於黏合劑6之基材聚合物之含量的下限，較佳為0.1質量%，更佳為1質量%，最佳為3質量%；紫外線吸收劑之上述含量之上限，較佳為10質量%，更佳為8質量%，最佳為5質量%。其原因在於，若紫外線吸收劑相對於基材聚合物之質量比小於上述下限，則光學片用基材片無法有效地發揮紫外線吸收功能，反之，若紫外線吸收劑之質量比超過上述上限，則會對基材聚合物造成不良影響，且導致黏合劑6之強度、耐久性等下降。
亦可使用紫外線穩定劑(包含分子鏈上鍵結有紫外線穩定基之基材聚合物)來代替上述紫外線吸收劑，或者將紫外線穩定劑與紫外線吸收劑同時使用。藉由該紫外線穩定劑，可使紫外線所產生之自由基、活性氧等去活性化，從而提高紫外線穩定性、耐候性等。作為該紫外線穩定劑，可適宜使用對紫外線之穩定性較高之受阻胺系紫外線穩定劑。再者，藉由將紫外線吸收劑與紫外線穩定劑加以併用，可顯著提高紫外線之防劣化及耐候性。
接著針對該光學片1之製造方法來加以說明。該光學片1之製造方法具有以下步驟：製造光學層用聚合物組成物之步驟，係於構成黏結劑6之聚合物組成物中混合光擴散劑5；以及形成光學層3之步驟，係於基材層2的表面積層該光學層用聚合物組成物，並使之硬化。作為於基材層2的表面積層光學層用聚合物組成物的方法，有藉由印刷將光擴散用聚合物組成物加以積層之方法。印刷方法並無特別限定，可使用凹版印刷、網板印刷、噴墨印刷、雷射印刷等。
圖2之光學片11係具備基材層12以及於該基材層12表面側所設置之光學層3。該基材層12的背面側設置有波狀之稜鏡部13。光學層3因與上述光學片1相同，故使用相同符號而省略其說明。
稜鏡部13設置於光學片11的背面整面，其剖面具有波狀之凸條形狀。以稜鏡之高度而言，稜鏡的平均高度(H2 )相對於稜鏡間距(P)的高度比(H2 /P)較佳為0.05以上0.5以下，特佳為0.1以上0.2以下。該光學片11其於稜鏡部13中會使光線反射、擴散、折射等，故可提升作為光學片11整體之朝法線方向側之折射、擴散等光學功能。
稜鏡部13亦可與基材層12一體成形，亦可與基材層12分別成形。稜鏡部13因需要使光線穿透，故係由透明、特別是無色透明的合成樹脂形成，具體而言，可使用與基材層12相同的合成樹脂。
圖3所示之側光型背光單元係具備導光板7、於該導光板7對偶的兩邊配設之一對線狀燈源8、重疊配設於導光板7表面側之光學片11。從燈源8所發出並自導光板7表面出射之光線，雖具有相對法線方向呈既定角度傾斜之較強的峰，但該背光單元因藉由朝正面側之光擴散功能、朝法線方向側之變角功能等光學功能相當高之該光學片11，而可達成正面高亮度化以及亮度均勻化。此外，側光型背光單元有時裝備有4個、6個等之燈源8。
此外，本發明之光學片並未限定於上述實施形態，例如作為點之配設圖案，並未限定於可稠密填充之上述正三角形格子圖案，亦可為正方形格子圖案或隨機圖案。藉由隨機圖案可減低該光學片與其他光學零件疊合時產生的疊紋。此外，可將點的直徑以燈源附近設為較小，而隨著遠離燈源設為較大，且隨著遠離燈源而將點的密度設為較低等，於片上積層不均勻的光擴散部。藉由該光擴散部的變化，可調整片上之擴散光的亮度。此外亦可使用該光學片作為導光板。藉由使用作為導光板，可實現背光單元的薄型化、形狀修正所需之前置時間的縮短化。
實施例
以下，根據實施例對本發明進行詳細說明，但本發明並不限定解釋於該實施例之記載。
[比較例1]
基材層係使用厚300μm的透明聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜。光擴散層用聚合物組成物係使用由丙烯酸系樹脂製珠粒、丙烯酸多元醇(黏結劑)以及溶劑所構成之聚合物組成物。丙烯酸系樹脂製珠粒相對於丙烯酸多元醇之質量比為0.2。上述珠粒係僅使用平均粒子徑10μm以及變動係數0.1之小徑單分散珠粒。將光擴散層用聚合物組成物利用凹板塗佈法積層6g/m2 (換算固體成分)於上述基材層表面，製得比較例1之光學片。
[比較例2]
將光擴散層用聚合物組成物與丙烯酸多元醇利用網板印刷而以凸透鏡狀、散點狀地積層於基材層表面，製得比較例2之光學片。比較例2的光學片之光擴散部的平均直徑為60μm、積層率為50%、配設圖案為正三角格子圖案。除此之外與上述比較例1相同。
[實施例1～8]
將作為光擴散層用聚合物組成物之丙烯酸系樹脂製珠粒相對於丙烯酸多元醇(黏結劑)之質量比分別設為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1、1.5、2，利用網板印刷而以凸透鏡狀、散點狀地積層於基材層表面，製得實施例1～8之光學片。除此之外與上述比較例2相同。
[實施例9～19]
將基材層的背面加工，形成具有稜鏡高度比(H2 /P)分別為0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1之波狀的稜鏡形狀。並將作為光擴散層用聚合物組成物之丙烯酸系樹脂製珠粒相對於丙烯酸多元醇(黏結劑)之質量比設為0.2，利用網板印刷而以凸透鏡狀、散點狀地積層於各基材層表面，製得實施例9～19之光學片。實施例9～19的光學片之光擴散部的平均直徑為60μm、積層率為50%、配設圖案為正三角格子圖案。除此之外與上述比較例1相同。
[特性評價]
將上述實施例1～8之光學片以及比較例1、2之光學片組裝入側光型背光單元而作為實際之光擴散片，測定其正面亮度之面均一性以及平均正面亮度。面均一性係利用測定光學片面內之正面亮度，藉亮度的最小值相對於亮度最大值的比而求出。其結果示於下述表1。
如上述表1所示，實施例1～8之光學片具有相較於基材層整面積層有光擴散層之比較例1的光學片亦不遜色的面均一性，且具有高正面亮度。此外，實施例1～8的光學片具有相較於不含光擴散層之比較例2的光學片更高的面均一性，且具有不遜色於比較例2的正面亮度。此外，將實施例1～8的光學片加以對照，顯示出光擴散劑相對於黏結劑之質量比為0.1以上會提高面均一性，而質量比為0.3以上則會特別提高面均一性。
接著，使用實施例9～19之光學片，將該等光學片組裝入直下型背光單元而作為實際之光擴散片，並評價光擴散性。光擴散性的評價係利用目視確認照射背光時自表面側之燈影像的消失度，並以下述基準進行評價：
(a)幾乎看不到燈影像　◎
(b)不易看到燈影像　○
(c)稍微可見燈影像　△
(d)清楚地可見燈影像　╳
其結果示於下述表2。
如上述表2所示，將實施例9～19的光學片加以對照，顯示出稜鏡高度比為0.05以上0.5以下會提高光擴散性，而高度比為0.1以上0.2以下則會特別提高光擴散性。
 產業上之可利用性
如上所述，本發明之光學片可用於液晶顯示裝置之背光單元的構成要素，特別是適用於穿透型液晶顯示裝置。
1．．．光學片
2．．．基材層
3．．．光學層
4．．．光擴散部
5．．．光擴散劑
6．．．黏結劑
7．．．導光板
8．．．燈源
11．．．光學片
12．．．基材層
13．．．稜鏡部
20．．．背光單元
21．．．燈源
22．．．導光板
23．．．光學片
24．．．光擴散片
25．．．稜鏡片
25a．．．稜鏡部
圖1係表示本發明之特定實施形態之光學片的示意性部分俯視圖(a)以及示意性部分剖面圖(b)。
圖2係表示與圖1之光學片不同形態之光學片的示意性部分剖面圖。
圖3係表示具備圖2之光學片之背光單元的示意性剖面圖。
圖4係表示以往之一般側光型背光單元的示意性部分立體圖。
1．．．光學片
2．．．基材層
3．．．光學層
4．．．光擴散部
5．．．光擴散劑
6．．．黏結劑
7．．．導光板

Claims (11)

  1. 一種光學片，係具備有透明基材層與積層於該基材層表面之光學層，其特徵在於：該光學層具有散點地積層於基材層表面之複數個光擴散部；該光擴散部含有光擴散劑與其黏結劑，並藉由該光擴散劑而於表面形成微細的凸部，該光擴散部的平均高度(H1 )相對於平均直徑(D)的高度比(H1 /D)為0.05以上0.5以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光擴散部形成為凸透鏡狀。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光擴散劑相對於黏結劑的質量比為0.1以上2以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光擴散部的平均直徑(D)為10μm以上300μm以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光擴散部中光擴散劑的折射率(n1 )與黏結劑的折射率(n2 )之差的絕對值(| n1 -n2 |)為0.05以上。
  6. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光擴散部中光擴散劑的平均粒子直徑為0.1μm以上20μm以下。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光學層中光擴散部的積層率為10%以上90%以下。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光擴散部之基材層表面的配設圖案為正三角格子圖案。
  9. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該光擴散部之基材層表面的配設圖案為隨機圖案。
  10. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中該基材層的背面具有波狀的稜鏡形狀，稜鏡的平均高度(H2 )相對於稜鏡間距(P)的高度比(H2 /P)為0.05以上0.5以下。
  11. 一種液晶顯示裝置用背光單元，係將燈源所發出的光線分散，而將該光線導引至其表面側，其特徵在於：具備申請專利範圍第1~10項中任一項之光學片。
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