CN100345004C - 光学薄板及相关背光组件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种具备卓越耐热性、耐潮性、热尺寸稳定性及耐气候性、即使受到灯管的发热或紫外线的照射也不易发生弯曲与黄变等的光学薄板，及使用相关光学薄板降低亮度不均与亮度下滑的背光组件。本发明的光学薄板具备了透明母材层、及积层于此母材层2表面的光学层。该光学层在黏合剂中含有光扩散剂。该黏合剂是由含有共聚合体(A)及微小无机填充剂(b)的聚合物组成物所形成。此共聚合体(A)至少含有1种来自于拥有Cycloalkyl环烷基之(偏)丙烯酸酯的重复单位、来自于(偏)丙烯酸iso异—丁基的重复单位、及来自于(偏)丙烯酸tert三级—丁基之重复单位。

Description

光学薄板及相关背光组件
技术领域
本发明是有关于一种具备扩散透光功能(光扩散功能)，尤其是适合液晶显示装置的背光组件的光学薄板、以及使用该光学薄板的背光组件。
背景技术
液晶显示装置，是从背面照射液晶层以进行发光的背光方式最为普及，液晶层下方则配备了上下式(edge light)、直下式等背光组件。基本上则如图3(a)所示，相关上下式背光组件20具备了一沿着光源的线(棒)状灯管21、一使灯管21配置在端部的方形板状导光板22、一设置于导光板22表面的光扩散薄板23、及一配置于光扩散薄板23表面的棱镜薄板24。
该背光组件20的功能在于，从灯管21射入到导光板22的光线，是藉由导光板22内面的反射点与反射板(图式未揭)进行反射后，再从导光板22表面射出。从导光板22射出的光线则射入光扩散薄板23，再藉由光扩散薄板23进行扩散后，则从光扩散薄板23表面射出。接下来，从光扩散薄板23所射出的光线则射入棱镜薄板24，再透过形成于棱镜薄板24表面的棱镜部24a，略朝法线方向射出呈高峰状的分布光线。
从灯管21所射出的光线，则透过光扩散薄板23进行扩散、及透过棱镜薄板24略朝法线方向呈高峰状的曲折，接下来则照亮整个表面液晶层(图式未揭)。再者，为了缓和上述棱镜薄板24的集光特性、及保护棱镜部24a、以及防偏光板等的液晶面板与棱镜薄板24发生撞击(sticking)，有时会在棱镜薄板24表面再配设光扩散功能较小的光扩散薄板。这些光扩散薄板、棱镜薄板及其它防反射(Anti-glare)薄板等拥有1与2种以上的光学功能(光扩散、集光、曲折等各项功能)者，则称之为光学薄板。
一般而言，如图3(b)所示，前述背光组件20上的光扩散薄板23，备有合成树脂制透明母材层26、层合于母材层26表面的光扩散层27、层合于母材层26内面的防撞击层28。一般而言，该光扩散层27在黏合剂(binder)29中含有光扩散剂30，以藉由该光扩散剂30发挥扩散透光的功能。此外，防撞击层28在黏合剂31中分散少量球珠32，此球珠32下方具有从黏合剂31内面突出的结构，以防光扩散薄板23内面与导光板22表面密合而发生干涉纹的问题。
在前述背光组件20上，为了同时发光与发热光线发生源的灯管21，因而在光扩散薄板23中的灯管21附近，被曝露于约80℃～90℃温度下。另一方面，一般的光扩散薄板23是由合成树脂所构成，因此原本就具有容易因热、紫外线等而发生变形与变色(黄变等)的缺点。为此，让部分光扩散片23曝露于高温下的结果，会造成画面亮度不均的问题。
为了改善相关问题，而藉由让光扩散薄板23上的光扩散层27黏合剂29，分散含有微小无机填充剂后，开发出提升耐热性的技术(例如：特开平7-5305号公报、特开2000-89007公报等参考)。
在前述习知的黏合剂29中，分散含有微小无机填充剂的技术，虽具提升光扩散薄板23耐热性的效果，但增加微小无机填充剂含量后，可能会招来降低全透光率与方向性扩散功能(让透光朝法线方向侧变角集光，以逐步扩散的功能)的问题，如此一来便无阻碍透光率与方向性扩散功能，而无法充分防止背光组件20发生热变形。
发明内容
有鉴于前述问题，本发明的目的在于提供一种拥有卓越耐热性、耐潮性、热尺寸稳定性、耐气候性等，即使受到灯管发热与紫外线的照射也不易发生弯曲与黄变等的光学薄板、及使用相关光学薄板降低亮度不均与亮度下滑的背光组件。
于是，本发明人，研讨背光组件上的光扩散薄板发生部分弯曲的原因后发现到，除了可解决灯管热能问题之外，还可对湿气带来贡献。总之，会出现越降低光扩散薄板的耐潮性，越容易发生背光组件的热弯曲倾向。除了光扩散薄板以外的各种光学板亦同。
为了解决从该结果所获得的前述问题，而让本发明的相关光学薄板，具备了透明母材层、积层于此母材层表面的光学层，此光学层则含有黏合剂，此黏合剂是由含有共聚合体(A)与微小无机填充剂(B)的聚合物组成物所形成，此共聚合体(A)至少拥有1种是来自于拥有Cycloalkyl环烷基之(偏)丙烯酸酯的重复单位、来自于(偏)丙烯酸iso异-丁基的重复单位、与来自于(偏)丙烯酸tert三级-丁基的重复单位。
该光学薄板，是藉由光学层黏合剂中所含的微小无机填充剂(B)以提升耐热性。另外，构成该光学薄板的光学层黏合剂的共聚合体(A)，包含了Cycloalkyl基、iso异-丁基与tert三级-丁基，预测是透过这些具有高疏水性的官能基以提升耐潮性。其结果为，该光学薄板可藉由前述微小无机填充剂(B)的耐热性、及前述共聚合体(A)的耐潮性的协同效应，在高温、高湿度下明显抑制弯曲的发生。另外，该光学薄板的共聚合体(A)包含前述官能基，由于能有效提升共聚合体(A)的玻璃转移温度(Tg)，因而预测得以提升光学层硬度，让这个特性也可为提升耐热性带来贡献。该光学薄板是用前述共聚合体(A)，以作为光学层黏合剂的母材聚合物，还能提升耐紫外线性、耐气候性、透明性、表面平滑性、耐溶剂性等保护膜性能。换言之，在前述黏合剂中拥有光扩散剂的该光学薄板，具备了卓越的耐热性、热尺寸稳定性、耐气候性等，并可具备高度的光扩散功能。
如前述内容所言，本发明的光学薄板可持续维持全透光率、方向性扩散功能等光学的功能，并可提升耐热性、耐潮性、热尺寸稳定性、耐气候性等，还可抑制因灯管发热或紫外线照射所引起的弯曲与黄变等问题。此外，具备该光学薄板的背光组件，则可明显降低亮度不均与亮度下滑的发生。
附图说明
图1：表示本发明实施形态之相关光学薄板的模式剖面图。
图2：表示不同于图1形态之光学薄板的模式剖面图。
图3(A)：表示一般上下式背光组件的模式斜视图。
图3(b)：表示一般光扩散薄板的模式剖面图。
具体实施方式
以下请参阅图面所示以详细解说本发明的实施形态。
图1的光学薄板1同于光扩散薄板，是由母材层2、及积层于此母材层2表面的光学层3所构成。
母材层2需透光，因此为透明状，尤其是由无色透明的合成树脂所形成。相关母材层2所用的合成树脂并无特别限定，例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、Polyethylene Naphtahalate聚萘乙酯、丙烯树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯、纤维素乙酸盐、耐气候性氯乙烯等。其中则以具卓越透明性、高强度的聚对苯二甲酸乙二醇酯最佳，但以改善弯曲性能的聚对苯二甲酸乙二醇酯最为合适。
并无特别限定母材层2的厚度(平均厚度)，例如：10μm以上500μm以下，但最好是35μm以上250μm以下，然而以50μm以上188μm以下最佳。当母材层2的厚度未满前述范围时，在进行树脂组成物的涂布工程以形成光学层3时，容易发生卷曲、不易处理操作等问题。反之，母材层2厚度超过前述范围后，便会降低液晶显示装置的亮度，让背光组件厚度增大，而违反了液晶显示装置追求薄型化的要求。
光学层3在母材层2表面上，具备了以层状且略等密度所配设的光扩散剂5、及在此光扩散剂5周围所填充的黏合剂4。可藉由光学层3的光扩散剂5，让该光学薄板1从内侧均一扩散透过表侧的光线。此外，透过光扩散剂5而在光学层3表面上形成均一的微细凸起部。可藉由相关光学薄板1表面微细凸起部的透镜曲折作用，达到均一扩散透光之效。再者，虽无特别限定光学层3的厚度，但最好在5μm以上30μm以下，然而8μm以上15μm以下则更佳。
光扩散剂5为拥有扩散光线性质的粒子，大致上可区分为无机填料及有机填料。具体而言，无机填料可使用二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、硫化钡、镁硅酸盐与这些混合物。有机填料的具体材料则可使用丙烯树脂、丙烯腈树脂、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醯胺等。其中以高透明性的丙烯树脂最佳，若属单独为压克力(PMMA)或以压克力为主成份时则更佳。
光扩散剂5的形状并无特别限制，例如：球状、立方状、针状、棒状、纺锤形状、板状、鳞片状、纤维状等，其中以具备卓越光扩散性的球状球珠最佳。
光扩散剂5的平均粒径下限为1μm，最佳的是2μm，然而以5μm最佳。光扩散剂5的平均粒径上限为50μm，最佳的是20μm，更佳的则是15μm。当光扩散剂5平均粒径未满前述下限时，会缩小因光扩散剂5所形成的光学层3表面凹凸，而可能让光扩散薄板所需的光扩散性不足。反之，光扩散剂5平均粒径超过前述上限后，便会增大光学薄板1的厚度，而且难以均一扩散。
光扩散剂5的配方量(在黏合剂4的形成材料聚合物组成物中，对100份聚合物换算固形份的配方量)下限为10份，最佳的是20份，更佳的是50份。此配方量上限为500份，最佳的是是300份，更佳的是200份。当光扩散剂5配方量未满前述下限时，会造成光扩散性不足。另一方面，当光扩散剂5配方量超过前述上限后，便会降低固定光扩散剂5的效果。但用作棱镜薄板表面所配设的上端专用光扩散薄板之用时，由于不需具备高度的光扩散性，因此光扩散剂5配方量最好在10份以上40份以下，其中以10份以上30份以下最佳。再者，用「份」所示的数値是以质量为标准的比。
硬化聚合物组成物以形成黏合剂4。此聚合物组成物含有共聚合体(A)与微小无机填充剂(B)。再者，黏合剂4必须透光，因而做成透明状，其中以无色透明最佳。
共聚合体(A)至少拥有1种是来自于拥有Cycloalkyl环烷基之(偏)丙烯酸酯的重复单位、来自于(偏)丙烯酸iso异-丁基的重复单位、与来自于(偏)丙烯酸tert三级-丁基的重复单位。
来自于拥有Cycloalkyl环烷基之(偏)丙烯酸酯的重复单位(以下，也记载为「Cycloalkyl环烷基含有重复单位」)是指，至少拥有1种Cycloalkyl环烷基之(偏)丙烯酸酯聚合成单量体时所获得的重复单位。使用包含相关Cycloalkyl环烷基含有重复单位的共聚合体后，即可提升光学薄板1的耐潮性与硬度等，而为提升光学薄板1的耐热性带来贡献。
该Cycloalkyl(シクロアルキル)环烷基含有重复单位，最好为下列化学式(1)所示的重复单位，以有效提升光学薄板1的耐潮性、耐热性与硬度等。
【化1】
Figure C20041008033300081
前述化学式(1)上的R1为氢原子与甲基。R2为氢原子、甲基与乙基。R3为化学式(1)所示之直接结合于Cycloalkyl环烷基的有机残基。此有机残基则有，例如：碳数1以上10以下的直锁状、分歧状与环状烷基；碳数1以上5以下的羟烷基；碳数1以上5以下的烷氧基烷基；碳数1以上5以下的乙酸基烷基；碳数1以上5以下的卤化(例如：氯化、溴化与氟化)烷基等。其中最好能使用碳数1以上4以下的烷基，碳数1以上2以下的羟烷基，碳数1以上2以下的烷氧基烷基，碳数1以上2以下的乙酸基烷基。
前述碳数1以上10以下的直锁状、分歧状与环状烷基则有甲基、乙基、n-丁酸基、iso异-丁酸基、n-丁基、iso异-丁基、tert三级-丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、壬基、葵基等。碳数1以上5以下的羟烷基则有，羟甲基、1-羟乙基、2-羟乙基、3-羟丁酸基等。碳数1以上5以下的烷氧基烷基则有，甲氧基甲基、乙氧基甲基、1-甲氧基甲基、2-甲氧基乙基等。碳数1以上5以下的乙酸基烷基则有，乙酸基甲基、1-乙酸基乙基、2-乙酸基乙基、3-乙酸基丁酸基等。碳数1以上5以下的卤化烷基则有，三氟甲基、三氯甲基、三溴甲基、1-氟代乙基、1，1-二氟乙基等。
前述化学式(1)中的m为0以上4以下的整数；n为0以上2以下的整数。当m为2以上时，R2可同也可不同。n为2以上时，R3可同也可不同，也可藉由数个R3形成环。例如：藉由2个R3形成环，化学式(1)所示的Cycloalkyl环烷基部分也可以是异冰片基。R3的Cycloalkyl环烷基结合位置并无特别限定。当n为1以上时，最好是R3其中之一结合于Cycloalkyl环烷基的3位与4位上。在Cycloalkyl基上则无置换基。换言之，n也可以是0。
前述化学式(1)所示的Cycloalkyl环烷基含有重复单位，是由环己基(偏)丙烯酸酯、环己基甲基(偏)丙烯酸酯、环己基乙基(偏)丙烯酸酯、环己基丁酸(偏)丙烯酸酯、环己基丁基(偏)丙烯酸酯、4-甲基环己基甲基(偏)丙烯酸酯、4-乙基环己基甲基(偏)丙烯酸酯、异冰片(偏)丙烯酸酯、4-羟甲基环己基甲基(偏)丙烯酸酯等单量体所形成。
但为了形成Cycloalkyl环烷基含有单体组件而用的单量体，则无这方面的限定。在例示单量体中最好使用，环己基(偏)丙烯酸酯、环己基甲基(偏)丙烯酸酯、4-甲基环己基甲基(偏)丙烯酸酯。换言之，化学式(1)所示的重复单位，最好是R1的氢原子与甲基，R2的氢原子，R3的甲基，m为0与1，n为0与1。
来自于(偏)丙烯酸iso异-丁基的重复单位是指，用[-CH2-CH(COOCH2CH(CH3)2)-]与[-CH2-C(CH3)(COOCH2CH(CH3)2)-]所示的重复单位。若使用包含来自于(偏)丙烯酸iso异-丁基之重复单位的共聚合体后，便会提升光学板1的耐潮性、耐热性与硬度等。
来自于(偏)丙烯酸tert三级-丁基的重复单位是指，用[-CH2-CH(COOC(CH3)3)-]与[-CH2-C(CH3)(COOC(CH3)3)-]所示的重复单位。若使用包含来自于(偏)丙烯酸tert三级-丁基之重复单位的共聚合体后，便会提升光学板1的耐潮性、耐热性与硬度等。
共聚合体(A)也可包含其它重复单位。为了合成包含相关其它重复单位的共聚合体(A)而使用的单量体则有，拥有(偏)丙烯酸、马来酸、无水马来酸等羧基的聚合性不饱和单量体；拥有甲基(偏)丙烯酸酯、乙基(偏)丙烯酸酯、丁酸(偏)丙烯酸酯、iso异-丁酸(偏)丙烯酸酯、n-丁基(偏)丙烯酸酯、2-乙基己基(偏)丙烯酸酯、月桂基(偏)丙烯酸酯、硬脂(偏)丙烯酸酯等(偏)丙烯酸烷酯；2-羟乙基(偏)丙烯酸酯、4-羟丁基(偏)丙烯酸酯、己内酯变性羟(偏)丙烯酸酯等羟基的聚合性不饱和单量体；拥有乙烯基酸、苯乙烯基酸、硫代乙基(偏)丙烯酸酯等硫酸基的聚合性不饱和单量体；拥有2-(偏)丙烯醯基氧乙基酸性磷酸、2-(偏)丙烯醯基氧丁酸酸性磷酸、2-甲基丙烯醯氧乙基苯基磷酸等酸性磷酸酯系的聚合性不饱和单量体；拥有环氧丙基(偏)丙烯酸酯等环氧基的聚合性不饱和单量体；拥有(偏)丙烯醯、N，N’-二甲基氨乙基(偏)丙烯酸酯等氮原子的聚合性不饱和单量体；拥有氯乙烯、偏氯乙烯等卤原子的聚合性不饱和单量体；拥有苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等芳香族系的聚合性不饱和单量体；拥有醋酸乙烯等乙烯酯；乙烯醚；(偏)丙烯腈等不饱和氰基化合物等。相关单量体及其配方量方面，只要考量光学薄板1所需耐热性、透光性、硬度等特性后再决定即可。
并未特别限定共聚合体(A)上的各重复单位含量。但要有效防止光学薄板1的弯曲，那么对于聚合性不饱和单量体来说，共聚合体(A)上的Cycloalkyl环烷基含有重复单位、来自于(偏)丙烯酸iso异-丁基的重复单位、及来自于(偏)丙烯酸tert三级-丁基的重复单位总含量，最好能在5质量％以上98质量％以下，然而30质量％以上80质量％以下则更佳。
共聚合体(A)的数平均分子量最好在1000以上50000以下，然而3000以上10000以下更佳。让共聚合体(A)之数平均分子量的数平均分子量在前述范围，则可有效提升前述黏合剂4的疏水性与其它保护膜物性。
未特别限定共聚合体(A)的制法。只要依据聚合单量体的种类与作业环境选择适当的方法即可。例如，也可采用后述实施例上所记载的方法。有时候也可使用市售的共聚合体(A)。
并未特别限定聚合物组成物中的共聚合体(A)含量。只要考量作业性、作业环境、共聚合体(A)物性等，再决定共聚合体(A)含量即可。例如，若要降低聚合物组成物的黏度，也可增加溶剂含量，以相对性的降低共聚合体(A)含量。
微小无机填充剂(B)属于，由任意元素所构成的无机物微粒子。将此微小无机填充剂(B)分散于黏合剂4中，以便提升光学薄板1的耐热性。构成微小无机填充剂(B)的无机物虽无特别限定，但最好使用无机氧化物。此「无机氧化物」是指，金属元素透过氧原子结合成3次元网络状的含氧金属化合物。此「金属元素」概念中也包含硅。构成无机氧化物的金属元素，最好是从元素周期律表第2～第6族中所选择的元素。然而，从元素周期律表第3～第5族中所选择的元素则更佳。其中，从Si硅，Al铝，Ti碲及ZR锆构成群中所选择的元素更佳，以提升耐热性效果及透光面来说，金属元素最好是Si硅的胶体二氧化硅。此胶体二氧化硅比较容易制造且价格低廉。微小无机填充剂(B)，也可依据后述实施例所记载的手法予以制造。另外，也可使用市售产品。
微小无机填充剂(B)的形状并无特别限定，例如：可以使用球状、针状、板状、鳞片状、粉碎状等任意粒子形状。此外，也可并用2种以上的微小无机填充剂(B)。
微小无机填充剂(B)的平均粒径下限最好是5nm，但以10nm最佳。另一方面，微小无机填充剂(B)的平均粒径上限最好是200nm，但以50nm最佳。当微小无机填充剂(B)的平均粒径小于前述下限后，微小无机填充剂(B)的表面能源则会偏高，而容易引起凝集等问题。反之，当微小无机填充剂(B)的平均粒径超过前述上限后，便有可能无法完全维持光学板1的透明性。在此所指的「平均粒径」就是体积平均粒径，并藉由公开的测定手段，以例如后述实施例所记载的手段进行测量。
微小无机填充剂(B)的粒径变动系数最好低于50％，但以低于30％者最佳。当微小无机填充剂(B)的粒径变动系数超过前述范围后，光学层3之黏合剂4表面便会丧失平滑性，而可能招来全透光率下滑的问题。在此所指的「粒径变动系数」则定义为，用平均粒径除算粒径标准偏差后所得的数值。此变动系数，则用例如后述实施例所记载的方法进行测量。
聚合物组成物中的微小无机填充剂(B)含量(换算成固形分)下限最好是10质量％，但以25质量％最佳。另一方面，微小无机填充剂(B)的含量上限最好是70质量％，但以50质量％最佳。当微小无机填充剂(B)含量未满前述下限后，便可能无法充分防止光学板1发生热变形。反之，当含量超过前述上限后，便难以配合聚合物组成物，而可能降低光学层3的透光率。
也可在微小无机填充剂(B)表面上，使用由有机聚合物所固定的复合微粒子。使用此复合微粒子，可提升黏合剂4中的分散性与黏合剂4的亲和性，如此一来便可形成出表面硬度、耐热性、耐摩耗性、耐气候性、耐污染性等保护膜物性佳的光学层3，进而提升光学薄板1的透光性、耐热性与强度等。在此所言的「固定」并不是单纯的意指黏着及附着之意，而是表示在核蕊的微小无机填充剂(B)、与表面有机聚合物之间生成化学结合。换言之，即使用洗涤液清洗此复合微粒子，实际上也不会在洗涤液中检测出有机聚合物。
关于这种有机聚合物，并未特别限定该分子量、形状、组成、有无官能基等，因此可使用各种有机聚合物。另外，有机聚合物的形状方面，也可使用直锁状、分歧状、架桥结构等任意形状。
构成相关有机聚合物的具体树脂则有例如：(偏)丙烯树脂、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯或聚丙烯等聚烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯及这些共聚合体、及以氨基，环氧基，羟基，羧基等官能基变性此部分的树脂等。其中则以含有(偏)丙烯系树脂、(偏)丙烯-苯乙烯系树脂、(偏)丙烯-聚酯系树脂等(偏)丙烯单位的有机聚合物为所需成份，而具备保护膜形成能力者为最佳。另一方面，最好是能与前述聚合物组成物之母材聚合物的共聚合体(A)具兼容性的树脂。换言之，最好是同于共聚合体(A)的组成。
在上述复合微粒子上，将核蕊微小无机填充剂(B)与有机聚合物做成一体化的手段则有，(a)在微小无机填充剂(B)粒子表面上，固定有机聚合物的手段、(b)加水分解与缩合具备有机质部分及无机质部分的含硅聚合物，以形成微小无机填充剂(B)后，同时达成与有机聚合物呈一体化的手段。这种复合微粒子的具体制法，则同于例如特开平11-5940号公报等所公开的方法。
再者，复合微粒子也可在核蕊的微小无机填充剂(B)内包含有机聚合物。如此一来便可对微小无机填充剂(B)，赋予适度的软度及韧性。
在上述有机聚合物上使用含有烷氧基之物后，其含量最好是平均1g复合微粒子为0.01mmol以上50mmol以下。以便藉由相关烷氧基，提升与构成黏合剂4之矩阵树脂之间的亲和性及黏合剂4中的分散性。
在此所言之烷氧基表示，结合于形成微粒子骨格之金属元素的RO基。属于也可置换此R的烷基，微粒子中的RO基可同也可不同。R的具体例则有甲基、乙基、n-丁酸、异丁酸、n-丁基等。
关于复合微粒子中的有机聚合物含有率，虽无特别限制，但最好以微小无机填充剂(B)为标准，而设定为0.5质量％以上50质量％以下。
聚合物组成物中也可含有多官能异氰酸酯化合物及拥有羟基的成份。此多官能异氰酸酯化合物及拥有羟基的成份之间会形成出架桥结构，如此一来则可提升光学薄板1的耐潮性、硬度及耐热性，进而得以提高保存稳定性、耐污染性、可挠性、耐气候性、耐溶剂性等。
具体而言，其型态可以是(a)前述复合微粒子之有机聚合物拥有羟基，且在聚合物组成物中含有多官能异氰酸酯化合物的形态，(b)共聚合体(A)拥有羟基且在聚合物组成物中含有多官能异氰酸酯化合物的形态。可藉由这种型态促进聚合物组成物的架桥反应。拥有相关羟基的共聚合体(A)的平均羟基价最好是10以上200以下，但以20以上100以下最佳。当共聚合体(A)的羟基价小于前述范围后，便会造成架桥不足，而无法充分提升耐潮性等前述各种特性。反之，当共聚合体(A)的羟基价超过前述范围后，便有可能降低耐潮性。
前述多官能异氰酸酯化合物则有脂肪族、脂环族、芳香族及其它多官能异氰酸酯化合物与变性化合物。多官能异氰酸酯化合物的具体例则有，例如甲苯二异氰酸酯、苯二甲基异氰酸酯、二苯基甲烷异氰酸酯、己二异氰酸酯、三甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、2，2，4-三甲基己基丙二异氰酸酯、甲基环己二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯的缩二尿体、三聚异体等3量体等；这些多官能异氰酸酯类与丙二醇、己二醇、聚乙烯乙二醇、三甲醇丙烷等多价酒精产生反应所生成之2个以上的异氰酸酯基则为残存化合物；这些多官能异氰酸酯化合物有，用乙醇、己醇等酒精类、苯酚、邻甲酚等拥有苯酚性羟基的化合物、乙醯氧、甲基乙基酮腛等氧类、ε-己内醯胺、γ-己内醯胺等内先醯类等块剂所封锁的块状多官能异氰酸酯化合物等。再者，前述多官能异氰酸酯化合物，则可使用1种与2种以上的混合物。其中为了防止保护膜发生黄变，最好使用不具备直接结合芳香环之异氰酸酯基的无黄变性多官能异氰酸酯化合物。
含有上述多官能异氰酸酯化合物时，为了促进架桥反应，最好在聚合物组成物中含有硬化触媒。此硬化触媒则有，三乙基胺、三乙烯二胺等第3级胺；二丁基锡二月桂酸盐、二丁基锡二乙酸盐等有机锡化合物。也可视其需要并用辅助触媒。
此外，也可藉由(a)前述聚合物组成物中含有防静电剂的手段，与(b)在该光学薄板1外涂布防静电剂的手段，以对该光学薄板1赋予防静电性。赋予防静电性，可降低吸附异物等、降低与棱镜薄板等进行聚合作业时的困难性。
上述防静电剂并无特别限定，可使用例如：烷硫酸盐、烷磷酸盐等阴离子系防静电剂；第四铵盐、咪唑磷化合物等阳离子系防静电剂；聚乙烯乙二醇系、聚氧乙烯山梨糖醇干磷酸酯、乙醇醯类等nonion非离子系防静电剂；聚丙烯酸等高分子系防静电剂等。其中，最好使用防静电效果较大，对于疏水性高之母材聚合物的黏合剂4，可发挥卓越防静电性的阳离子系防静电剂。此外，此阳离子系防静电剂之中，则以可对上述高疏水性黏合剂4进一步促进防静电性的铵盐及三甲胺内酯最佳。
再者，聚合物组成物中，也可视其需要适度调配例如：其它聚合物、可塑剂、硬化剂、分散剂、各种调整剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、黏性改质剂、润滑剂、光稳定剂等。除了前述之外的聚合物则有，例如聚酯树脂、环氧树脂、氟树脂、硅胶树脂、优丽漆树脂、聚醚树脂、醇酸树脂等。
以下，将说明该光学薄板1的制法。该光学薄板1的制法可分为：(a)在构成黏合剂4的聚合物组成物上混合光扩散剂5，再制造光学层用涂工液的工程；(b)将此光学层用涂工液涂布于母材层2表面，干燥后再积层光学层3的工程。用于此光学层用涂工液的溶剂，只要考量到聚合物组成物之各成份的溶解性、作业性、成本等，再适当的做选择即可。此溶剂并无特别限定，分别有甲苯、二甲苯等芳香族碳化氢系溶剂；n-己烷、n-庚烷等脂肪族碳化氢系溶剂；醋酸乙基、醋酸n-丁基等酯系溶剂；甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮系溶剂；异丁酸酒精、丁基酒精等酒精系溶剂；以脂肪族碳化氢为主成份之各种沸点范围的石油馏分，且都是以1种与2种以上混合的方式予以使用。再者，在聚合物组成物上执行异氰酸酯架桥时，为了进行反应，异氰酸酯与酒精系溶剂最好不使用酒精系溶剂。
该光学薄板1在构成黏合剂4的聚合物组成物中，包含了前述共聚合体(A)，因此会藉由覆盖表面之黏合剂4的高疏水性(拨水性、耐水性)而提升耐潮性，改善在高温、高湿度条件下的耐弯曲性、尺寸稳定性等，进而提升光学层3的硬度、耐溶剂性、耐气候性等涂膜基本性能。再者，透过对黏合剂4分散微小无机填充剂(B)，便可提高光学层3及光学板1的耐热性、具良好的耐潮性，以抑制光学板1在高温、高湿度下发生弯曲。
图2的光学薄板11是由母材层2、积层于母材层2表面的光学层3、积层于母材层2内面的防撞击层12所构成。此母材层2及光学层3，同于图1所示的实施形态，因此标上相同编号后则省略说明。换言之，该光学薄板11也同于前述光学薄板1，具有高耐热性及耐潮性。
防撞击层12是由黏合剂13、分散于该黏合剂13的球珠14所构成。此黏合剂13，是让同于前述光学层3之黏合剂4的聚合物组成物〔总之，含有共聚合体(A)与微小无机填充剂(B)的聚合物组成物〕硬化后所形成。此球珠14材料则使用同于光学层3的光扩散剂5。再者，此防撞击层12的平均厚度(未存在球珠14部分的平均厚度)虽无特别限定，但约在例如1μm以上10μm以下。
此球珠14配方量较为少量，球珠14则彼此保持距离后再分散于黏合剂13中，有不少球珠14的下端会从黏合剂13略为突出，因此将此光学薄板11与导光板层合后，让突出球珠14的下端接触导光板等表面，光学薄板11的整个内面便不会接触到导光板等。可藉由这种方式，防止光学板11与导光板等之间的撞击，并抑制液晶显示装置画面亮度不均的问题。
该光学薄板11在构成防撞击层12黏合剂13的聚合物组成物上，含有前述共聚合体(A)与微小无机填充剂(B)，因此可更加提高光学薄板11的耐热性及耐潮性，进一步的抑制在高温、高湿度下发生弯曲。
以下将说明光学薄板11的制法。该光学薄板11的制法为(A)在构成黏合剂4的聚合物组成物上混合光扩散剂5，以制造光学层用涂工液的工程；(B)将此光学层用涂工液涂布于母材层2的表面，干燥后再层合光学层3的工程；(C)在构成黏合剂13的聚合物组成物上混合球珠14，以制造防撞击层用涂工液的工程；(d)将此防撞击层用涂工液涂布于母材层2内面，干燥后再层合防撞击层12的工程。
换言之，在具备灯管、导光板、光扩散薄板、棱镜薄板等，再分散从灯管发出的光线后引入表面的液晶显示装置用背光组件上，使用本发明之前述光学薄板1、11以作为此光扩散薄板后，由于该光学薄板1、11具有高度的耐热性、耐潮性、耐气候性等，即使透过灯管加热或暴露于来自于外界的湿气及紫外线照射，也不易引起弯曲与黄变等，如此一来便可抑制液晶显示装置画面亮度不均与亮度降低的问题。
实施例
以下将基于实施例详细说明本发明，基于本实施例记载的本发明并无限定上的解释。
<合成共聚合体(1)>
在具备搅拌机、温度计、冷却器、漏斗及氮气导入管的四口烧瓶上，放入醋酸n-丁基(100份)溶剂后升温到环流温度为止。接下来，边导入氮气边花费3小时从漏斗滴下单量体的环己基甲基丙烯酸酯(40份)、n-丁基甲基丙烯酸酯(37.7份)、n-丁基丙烯酸酯(7.3份)、2-羟乙基甲基丙烯酸酯(13.9份)、甲基丙烯酸(1.1份)，及聚合开始剂的三级tert-丁基氧-2-乙基hexanoate己酯(日本油脂株式会社制「丁基O」；3.0份)所构成的单量体混合物。接下来，以30分钟间隔添加3次1，1-Bis双(tert三级-丁基氧)-3，3，5-三甲基环己烷(日本油脂株式会社制「Parhexa 3M 」；0.2份)，再以环流温度维持2小时。其后，让溶液冷却到室温后即获得共聚合体(1)溶液。共聚合体(1)分子量为数平均分子量(Mn)/重量平均分子量(Mw)＝5300/10500。
(合成共聚合体(2)～(11))
如表1所示，除了变更单量体混合物所含的单量体组成之外，以同于前述共聚合体(1)的合成方式操作后获得共聚合体(2)～(11)溶液。再者，共聚合体(10)及共聚合体(11)不包含Cycloalkyl环烷基含有重复单位、来自于(偏)丙烯酸iso异-丁基的重复单位、及来自于(偏)丙烯酸tert三级-丁基重复单位之任何一种重复单位。
表1
  共聚合体   (1)   (2)   (3)   (4)   (5)   (6)   (7)   (8)   (9)   (10)   (11)
  CHMA   40.0   40.0   50.0   40.0   40.0
  CHMMA   40.0
  4M-CHMMA   40.0
  IBMA   40.0
  TBMA   40.0   20.0   20.0   20.0   20.0   20.0
  MMA   37.2   40.0
  nBMA   37.7   42.9   32.8   8.1   15.0   16.7   20.5   57.1   39.5   39.3   51.4
  BA   7.3   2.4   8.1
  2EHA   2.1   12.2   16.9   8.3   4.5   8.5
  HEMA   13.9   13.9   13.9   13.9   13.9   13.9   13.9   13.9
  MAA   1.1   1.1   1.1   1.1   1.1   1.1   1.1   0.5   0.5   1.1   0.5
  Tg(℃)   40   40   40   40   74   40   40   40   61   40   40
  理论羟基价   60   60   60   60   60   60   60   -   -   60   -
上述表1中的符号涵意如下：
CHMA        环己基甲基丙烯酸酯
CHMMA       环己基甲基甲基丙烯酸酯
4M-CHMMA    4-甲基环己基甲基甲基丙烯酸酯
IBMA        Iso异-丁基甲基丙烯酸酯
TBMA        Tert三级-丁基甲基丙烯酸酯
MMA         甲基甲基丙烯酸酯
nBMA        n-丁基甲基丙烯酸酯
BA          n-丁基丙烯酸酯
2EHA        2-乙基己基丙烯酸酯
HEMA        2-羟乙基甲基丙烯酸酯
MAA         甲基丙烯酸
此外，表1也一并表示各共聚合体的玻璃转移温度(Tg)及理论羟基价。
-玻璃转移温度(Tg)-
从以下FOX计算公式(1)中算出共聚合体的玻璃转移温度(Tg)。
[数1]
1/Tg＝∑(Wn/Tgn)/100...(1)
上述计算公式(1)中的Wn表示，共聚合体100质量％中所存在的单体n质量％；Tgn表示由单体n所构成之对甲聚合物的玻璃转移温度Tg(绝对温度)。
<复合微粒子的合成>
依照特开平11-5940号公报的段落「0056」～「0061」上的记载方法，将复合微粒子分散于醋酸n-丁基后获得分散体。复合微粒子的浓度为30.0质量％，复合微粒子中的无机物含量为57.8质量％。复合微粒子核蕊的微小无机填充剂(B)平均粒径为55nm，变动系数为18.0％。存在于复合微粒子中的烷氧基方面，甲氧基含有0.12mol/g。此外，复合微粒子也会呈现出良好的时间稳定性。用GPC分析过以离心分离机驱动此复合微粒子分散体所得的上澄液后，并未检出有机聚合物。此外，离心分离上述复合微粒子分散体后的沉降物用THFtetrahydrofuran四氢呋喃与水洗涤各复合微粒子，再用GPC Gel Permeation Chromatorgraphy凝胶渗透层析分析该洗涤液后，并未检出有机聚合物。上述结果表示，复合微粒子的有机聚合物并不是单纯的附着于微小无机填充剂(B)上，而是坚固的受到固定。
关于前述复合微粒子分散体，则以下列方法分析与评估分散体的复合微粒子浓度、复合微粒子中的无机物含量、复合微粒子中之微小无机填充剂(B)的平均粒径、微小无机填充剂(B)的粒径变动系数、复合微粒子中的烷氧基含量，及时间经过的稳定性。
-复合微粒子浓度-
以100mmHg、130℃条件下，让复合微粒子分散体干燥24小时，再用以下计算公式(2)求出复合微粒子浓度。
[数2]
复合微粒子浓度(质量％)＝100×D/W...(2)
上述计算公式(2)中的D表示，干燥后的复合微粒子质量(g)；W表示干燥前的复合微粒子分散体质量(g)。
-复合微粒子中的无机物含量-
以100mmHg、130℃条件下，让复合微粒子分散体干燥24小时后执行元素分析，再从灰份含量(wt％)中，求出复合微粒子中的无机物含量。
-复合微粒子中之微小无机填充剂(B)的平均粒径-
依据动态散光测定法，以23℃测量微小无机填充剂(B)的平均粒径。所测量的平均粒径为体积平均粒径。测定装置则使用亚微细粒粒径分析器(野崎产业株式会社制「NICOMPMODEL370」)。测定试料则使用，分散于复合微粒子浓度0.1～2.0质量％氧染环戊烷的复合微粒子分散体(复合微粒子中的有机聚合物无法溶解于氧染环戊烷时，则将有机聚合物分散于溶解溶剂的分散体)。
-微小无机填充剂(B)的变动系数-
以下列计算公式(3)算出微小无机填充剂(B)的粒径变动系数(％)。
[数3]
-复合微粒子中的烷氧基含量-
在100mmHg、130℃条件下，将复合微粒子分散体干燥2小时后，将5g分散于丙酮50g、2N-NaOH氢氧化钠水溶液50g混合物内，并在室温下搅拌24小时，再以气相色谱仪装置定量出此液中的酒精后，则算出复合微粒子中的烷氧基含量。
-时间经过的稳定性-
将复合微粒子分散体密闭于加德纳黏度软管中，以50℃予以保存。1个月后，将未出现粒子凝集、沉降及黏度上升者则评估为「良好」。
[实施例1]
准备含微小无机填充剂的复合微粒子A之醋酸n-丁基分散体及共聚合体(1)溶液，将固形分中的无机物含量(微小无机填充剂含量)混合成40质量％，以获得含有共聚合体(1)及复合微粒子的聚合物组成物。在此聚合物组成物内，调配平均粒径5μm的丙烯树脂球珠(积水化成品工业株式会社制「MBX-5」)100份(对于100份共聚合体的固形分换算配方量)以作为光扩散剂，接下来秤量多官能异氰酸酯(日本聚氨酯公司制「Colonet HX」)以调配出OH羟基/NCO异氰酸根基＝1(当量比)后所得的光学层用涂工液，则用hexaBar Corter，在厚度100μm聚对苯二甲酸乙二醇酯胶膜(母材层)上，涂布干燥后的平均膜厚为15μm的涂布层。接下来在室温下放置1小时后，则在80℃环境下强制干燥2小时，即完成实施例1光学薄板。
评估所得之实施例1光学薄板的表面硬度、全透光率、薄雾、亮度、耐热性及耐潮性后的结果如次表2所示。各物性的测定评估方法如下所示：
-表面硬度-
除了不使用光扩散剂之外，以同于前述实施例1的方式调制涂工液，再用BarCoter将此涂工液，以干燥膜厚为15μm的厚度，涂布于厚度0.3mm的磷酸锌处理钢板上。在室温下放置1小时后，则在80℃环境下强制干燥2小时，即完成试料样本。依据JIS-K5400-1900之8.4.1(试验机法)规定，用铅笔对此试料样本画线以进行试验，涂膜上有刮痕时的铅笔硬度则为表面硬度。
-全透光率、薄雾-
全透光率及薄雾则使用须贺试验机株式会社的HZ-2，并依据JIS-K-7105-5.5(A法)进行测量。
-亮度-
将光学板层叠于上下式背光导光板的上方，再用株式会社TOPCON制亮度计BM-7测量正面亮度。
-评估耐热性-
制作已组装光学薄板的背光组件。将此背光组件投入60℃恒温槽内后，则测量光学薄板发生弯曲的时间。再者，点亮背光组件灯管后，以有无发生亮度不均的方式，来判定光学薄板弯曲的有无。
-评估耐潮性-
将光学薄板黏贴于涂布表面厚度为0.8mm的铝板上，在50℃、相对湿度98％的环境下放置3天，再目视观察光学薄板，(1)若无变化时则评估为○；(2)出现白化或气孔等外观异常时，则评估为×。
[实施例2～7]
共聚合体方面，用表1所示的共聚合体(2)～(7)，制造出实施例2～7光学板。制造这些光学板的基本程序为，依据前述实施例1之规定(以下，亦同)。
表2表示这些光学薄板的制造条件及评估结果。
[实施例8～9]
微小无机填充剂方面，使用平均粒径15nm的胶体二氧化硅(日产化学株式会社制的「SNOTEX」)B，制造出实施例8及9光学板。表2这些光学薄板的制造条件及评估结果。
[实施例10～11]
以不添加多官能异氰酸酯化合物的方式，制造出实施例10及11光学板。
表2这些光学薄板的制造条件及评估结果。
[实施例12～13]
以块异氰酸酯(住化BYL优丽漆株式会社制「DESMONIUML BL-3370MPA」)取代多官能异氰酸酯，以制造出实施例12及13光学板。此外，干燥条件则是在室温下放置1小时后，以100℃强制干燥1小时。表3表示这些光学薄板的制造条件及评估结果。
[实施例14～15]
除了改变无机物含量之外，则同于前述实施例1制造出实施例14及15光学薄板。表3表示这些光学薄板的制造条件及评估结果。
[比较例1]
共聚合体方面，则用表1所示的共聚合体(10)，制造比较例1的光学板。表3表示制造条件及评估结果。
[比较例2]
在不调配微小无机填充剂的情况下，制造出比较例2光学薄板。表3表示制造条件及评估结果。
[比较例3]
共聚合体凹面，则用表1所示的共聚合体(11)，在不添加多官能异氰酸酯化合物的情况下制造比较例3的光学薄板。表3表示制造条件及评估结果。
[比较例4～5]
在不调配微小无机填充剂的情况下，制造出比较例4及5的光学薄板。表3表示制造条件及评估结果。
[比较例6]
在不调配微小无机填充剂及多官能异氰酸酯化合物的情况下，制造出比较例6的光学薄板。表3表示制造条件及评估结果。
表2
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11
  共聚合体   (1)   (2)   (3)   (4)   (5)   (6)   (7)   (1)   (7)   (8)   (9)
  微小无机填充剂   A   A   A   A   A   A   A   B   B   A   A
  无机物含有量(wt％)   40   40   40   40   40   40   40   40   40   40   40
  异氰酸酯化合物   NCO   NCO   NCO   NCO   NCO   NCO   NCO   NCO   NCO   無   無
  表面硬度   2H   2H   2H   3H   3H   3H   3H   2H   3H   2H   2H
  全透光率(％)   71   74   71   73   70   71   70   70   71   71   70
  薄雾(％)   88   87   88   88   89   86   88   90   88   87   87
  亮度(cd/m2)   1268   1270   1267   1263   1260   1261   1255   1232   1228   1225   1220
  耐热性   120≤   120≤   120≤   120≤   120≤   120≤   120≤   120≤   120≤   96   96
  耐湿性   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ×   ×
表3
  实施例12   实施例13   实施例14   实施例15   比较例1   比较例2   比较例3   比较例4   比较例5   比较例6
  共聚合体   (1)   (5)   (1)   (1)   (10)   (10)   (11)   (4)   (5)   (8)
  微小无机填充剂   A   A   A   A   A   無   A   無   無   無
  无机物含有量(wt％)   40   40   30   20   40   40   40   40   40   40
  异氰酸酯化合物   BNCO   BNCO   NCO   NCO   NCO   NCO   無   NCO   NCO   無
  表面硬度   H   2H   2H   H   2H   HB   2H   HB   F   HB
  全透光率(％)   72   71   73   74   74   75   73   70   71   71
  薄雾(％)   88   88   88   86   87   86   86   86   87   88
  亮度(cd/m2)   1266   1259   1275   1278   1278   1280   1275   1273   1271   1270
  耐热性   120≤   120≤   120≤   96   72   24   72   48   72   48
  耐湿性   ○   ○   ○   ○   ×   ×   ×   ×   ×   ×
如前述表2及表3所示，与比较例1～6光学薄板做比较后，实施例1～15光学薄板拥有卓越的耐热性、耐潮性等备受期待的各种特性。

Claims (10)

1.一种光学薄板，具备有透明母材层、及层合于此母材层表面的光学层；该光学层具备黏合剂；其特征在于：
该黏合剂是由含有拥有羟基其平均羟基价20以上100以下，且在聚合物组成物中含有多官能异氰酸酯化合物促进架桥反应的共聚合体(A)与微小无机填充剂(B)为25-50质量％的聚合物组成物所形成；
该共聚合体(A)至少含有1种来自于拥有环烷基之偏丙烯酸酯的重复单位、来自于偏丙烯酸异—丁基的重复单位、及来自于偏丙烯酸三级—丁基的重复单位，重复单位总含量30～80质量％，此共聚合体(A)的分子量3000～10000；黏合剂中含有光扩散剂：光扩散剂的平均粒径为1μm以上50μm以下。
2.如权利要求1所述的光学薄板，其特征在于：具备有层合于母材层内面的防撞击层，该防撞击层是黏合剂中含有球珠，又该黏合剂是由聚合物组成物所形成。
3.如权利要求1所述的光学薄板，其特征在于：拥有环烷基之偏丙烯酸酯的重复单位，其化学式(1)如下所示
Figure C2004100803330002C1
上述化学式(1)中的R1表示氢原子或甲基；R2为氢原子、或甲基或乙基；R3为有机残基；m为0以上4以下的整数；n为0以上2以下的整数；当m为2以上时，相同或不同R2；当n为2以上时，相同或不同R3。
4.如权利要求1所述的光学薄板，其特征在于：微小无机填充剂(B)的平均粒径为5nm以上200nm以下。
5.如权利要求1所述的光学薄板，其特征在于：微小无机填充剂(B)的粒径变动系数为50％以下。
6.如权利要求1所述的光学薄板，其特征在于：微小无机填充剂(B)为采用胶体二氧化硅。
7.如权利要求1所述的光学薄板，其特征在于：微小无机填充剂(B)表面上有固定有机聚合物。
8.如权利要求7所述的光学薄板，其特征在于：有机聚合物具备羟基，在聚合物组成物中则含有多官能异氰酸酯化合物。
9.如权利要求1所述的光学薄板，其特征在于：共聚合体(A)具备羟基，在聚合物组成物中则含有多官能异氰酸酯化合物。
10.一种背光组件，为分散光线以导入表面之液晶显示装置用的背光组件，其具备有光学薄板；其特征在于：
此光学薄板具备了透明母材层、及层合于此母材层表面的光学层，此光学层含有黏合剂，此黏合剂是由含有拥有羟基其平均羟基价20以上100以下、且在聚合物组成物中含有多官能异氰酸酯的化合物促进架桥反应的共聚合体(A)与微小无机填充剂(B)为25-50质量％的聚合物组成物所形成，此共聚合体(A)至少含有1种来自于拥有环烷基之偏丙烯酸酯的重复单位、来自于偏丙烯酸异—丁基的重复单位、及来自于偏丙烯酸三级—丁基之重复单位，重复单位总含量30～80质量％，此共聚合体(A)的分子量3000～10000；黏合剂中含有光扩散剂：光扩散剂的平均粒径为1μm以上50μm以下。
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