CN101021578A

CN101021578A - 光学薄片

Info

Publication number: CN101021578A
Application number: CN 200610086735
Authority: CN
Inventors: 许龙麟; 王君庭
Original assignee: Eternal Chemical Co Ltd
Current assignee: Changxing Material Industry Limited-Liability Co
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: CN100416305C

Abstract

本发明涉及一种光学薄片，其包含一基材且所述基材至少一侧包含一光扩散层。本发明的光学薄片以变角光度计检测，在以0－90°入射角投射时，检测到的出光强度最强的角度为±10°，特别适用于平面显示器中。

Description

光学薄片

技术领域

本发明涉及组装于液晶显示装置的背光组件所用的光学薄片，具有高均齐性的光学特性，使光线均匀化地分布，而达到良好的光学效果。

背景技术

液晶面板本身并不发光，因此作为亮度来源的背光源为LCD显示功能的重要组件，且对提高液晶显示亮度而言非常重要。

此外，LCD产品已由过去笔记型计算机或LCD屏幕扩展到LCD TV，所考虑的要点则在于必须能有足够的显像亮度、宽广的观看视角、鲜明的影像对比度和合乎标准的使用寿命。为达到上述需求，″直下式背光源模块″(Direct Type Back1ight)便成为目前搭配大型LCD TV的技术主流，图1为常规直下式背光模块的示意图。如图1所示，所述直下式背光模块由下至上依次包含：反射膜(11)、冷阴极灯管(12)、扩散板(13)、扩散膜(14)和聚光片(15)。

直下式背光源模块产品通常具备高亮度，但是灯管数变多却易造成呈现明暗条纹的情况产生，对光线的均齐度会有一定的影响程度，所以背光模块设计中须添加一扩散板(Light Diffusion Plate)，将线光源分布成均匀的面光源，亦即让下方光源的光线透过扩散板产生漫射，向上均匀分散后在正面射出。

为了提高均齐度，扩散板须具有一定厚度或增加灯源与扩散板间的距离。液晶平面显示器一般要求轻薄短小，但是增加扩散板厚度，重量相对会增加且材料本身会造成不可避免的光吸收作用，而增加灯源与扩散板间的距离也会使得部分的光会被浪费而造成光源无法有效地利用。此外，扩散板的制造过程较费时，所需的生产成本相对也较高，造成模块设计上的一大缺点。

为改善上述缺点，本案发明人经广泛研究发现，具有高均齐特性的光学薄片，可取代原背光模块所使用的扩散板让光均匀扩散，且可缩短灯源与扩散板间的距离使其辉度提升，减少灯管数。此外，本发明的光学薄片体积薄、重量轻、制造过程简便、合格率高，因此能有效解决上述缺点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种根据变角光度计检测，以0-90°入射角投射时，所检测到的出光强度最强的角度为±10°的光学薄片。

附图说明

图1为常规直下式背光模块的示意图

图2为本发明光学薄片的一具体实例示意图

图3为本发明光学薄片的另一具体实例示意图

图4为自动变角光度计检测方法示意图

图5a，5b，8a，8b为显示自动变角光度计检测到的实施例1的光学薄片的光度图(图5a及图8a：入射角0-40°，图5b及图8b：入射角50-80°)。

图6a，6b，9a，9b为显示自动变角光度计检测到的PC-8311的光度图(图6a及图9a：入射角0-40°，图6b及图9b：入射角50-80°)。

图7a，7b，10a，10b为显示自动变角光度计检测到的RM-803的光度图(图7a及图10a：入射角0-40°，图7b及图10b：入射角50-80°)。

具体实施方式

本发明的光学薄片包含一基材且所述基材至少一侧包含一光扩散层，所述光学薄片根据变角光度计检测，以0-90°入射角投射时，所检测到的出光强度最强的角度为±10°。

本发明光学薄片所使用的基材，可为任何本发明所属技术领域的普通技术人员所已知的，例如玻璃或塑料。上述塑料基材并无特殊限制，例如为聚丙烯酸酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚烯烃树脂、聚环烯烃树脂、醋酸纤维素树脂、聚酰亚胺树脂或聚酯树脂。优选为聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙酯或聚萘二甲酸乙酯。基材的厚度优选介于约16μm(微米)到约250μm之间。

本发明光学薄片的基材至少一侧包含一凹凸结构的光扩散层，即，在基材的入光面或出光面或两面皆形成凹凸结构的光扩散层。上述光学薄片中的光扩散层具有类似朗伯(Lambertian)表面的性质，且根据变角光度计测量，以0-90°入射角投射时，所述光学薄片所检测到的出光强度最强的角度为±10°。上述凹凸结构的形成方法并无特殊限制，是所属领域技术人员所熟知的，其例如但不限于网版印刷、喷涂或压花加工。优选的方式是在基材表面涂覆具有凹凸结构的树脂涂层。

上述变角光度计(GonioPhotometer)是用于检测LCD光学材料的双向散射分布函数(Bidirectional scattering distribution function，BSDF)，BSDF是用于研究与物体表面粗糙度有关的光学性质。由于物体表面上有凹凸不平的微小表面，所以一道入射光线射到表面而产生散射现象，因此需用BSDF来表示这种散射现象。其中双向(Bidirectional)是指入射光与接受散射光的方向，不同的入射光角度所产生的散射性质也不相同。其量测方法如图4所示，当利用一光源(41)照射于待测材料(42)表面时，以侦测器(43及44)分别侦测其反射散射(reflected scatter)和穿透散射(transmitted scatter)的光强度分布。随着入射光源与待测材料间角度不同，侦测到的出光强度分布和角度也会随之改变。

上述树脂涂层包含颗粒(breads)和接合剂(binder)。为了达到高扩散的效果，所述颗粒的直径宜介于约1μm到约20μm。颗粒相对于接合剂的量宜为约100～约600重量％，优选为约150～约500重量％。如果颗粒相对于接合剂的量低于100重量％，则扩散效果不佳；但若高于600重量％，则颗粒难以固定于基板表面的接合剂中，会产生脱落的可能性。

可使用于本发明中的颗粒种类并无特殊限制，其可为有机粒子、无机粒子或两者的混合物。所使用颗粒的形状也没有特殊限制，例如球形、菱形等。

可用于本发明中的有机粒子是选自由丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、胺基甲酸酯树脂、硅酮(silicone)树脂及其混合物所构成的群组。

可用于本发明中的无机粒子是选自由氧化锌、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铝、硫化锌、硫酸钡、二氧化硅及其混合物所构成的群组。

根据本发明的具体实施例，本发明的光学薄片包含一塑料基材且所述塑料基材至少一侧涂覆有具有凹凸结构的树脂涂层，所述树脂涂层包含有机粒子，其中所述光学薄片根据变角光度计检测，以0-90°入射角投射时，所检测到的出光强度最强的角度为±10°。优选地，所述塑料基材两侧均涂覆有具有凹凸结构的树脂涂层。

根据本发明的具体实施例，树脂涂层是包含颗粒直径介于约1μm到约10μm之间的有机粒子，优选地，有机粒子为硅酮树脂粒子。

上述接合剂并无特殊限制，其例如选自丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氟素树脂、聚酰亚胺树脂、聚胺基甲酸酯树脂、醇酸树脂(alkyd resin)、聚酯树脂及其混合物所构成的群组，优选为丙烯酸树脂、聚胺基甲酸酯树脂、聚酯树脂或其混合物。使用于本发明中的接合剂，由于必须让光线透过，所以其优选为无色透明的。

为避免塑料基材黄化，可视需要在涂层中添加有吸收紫外线能力的无机物，例如但不限于氧化锌、氧化铅、氧化锆、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、氧化锡或其混合物，优选为二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锌、氧化锡或其混合物。上述无机物的粒径一般为约1到约100纳米(nanometer，nm)，优选为约20nm到约50nm。

根据本发明的一具体实施例，本发明光学薄片如图2所示，其中基材(1)一侧包含一光扩散层(2)，且所述扩散层包含颗粒(3)和无机物(4)。根据本发明的另一具体实施例，本发明光学薄片如图3所示，其中所述基材(1)两侧皆涂布包含颗粒(3)和无机物(4)的光扩散层(2)。

本发明光学薄片所使用的具有凹凸结构的涂层，也可视需要包含所属领域的技术人员已知的添加剂，其例如但不限于整平剂、安定剂、硬化剂、萤光增白剂或紫外线吸收剂。

可用于本发明的硬化剂(Curing Agent)是所属领域的技术人员所熟知的，其可与接合剂产生分子与分子间的化学接合而形成交链(Crosslinking)，其例如但不限于聚异氰酸酯(Polyisocyanate)。

可用于本发明的萤光增白剂并无特殊限制，其为所属领域的技术人员所已知的，其可为有机物，例如但不限于苯并恶唑类(benzoxazoles)、苯并咪唑类(benzimidazoles)或二苯乙烯双三嗪类(diphenylethylene bistriazines)；或无机物，例如但不限于硫化锌。

可用于本发明的紫外线吸收剂是所属领域的技术人员所熟知的，其例如为苯并三唑类(benzotriazoles)、苯并三嗪类(benzotriazines)、苯甲酮类(benzophenones)或水杨酸衍生物(salicylic acid derivatives)等。

根据本发明的具体实施例，本发明的光学薄片包含一聚酯树脂基材且所述基材至少一侧涂覆有具有凹凸结构的树脂涂层以作为光扩散层，所述树脂涂层包含有机粒子、接合剂和无机物，其中所述有机粒子具有约1μm到约10μm的直径且相对于所述接合剂的量为约100～约600重量％，优选为约150～约500重量％，其中所述光学薄片的出光度根据变角光度计检测，以0-90°入射角投射时，检测到其出光强度最强的角度为±10°。上述无机物优选为二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锌、氧化锡或其混合物。优选地，所述塑料基材两侧均涂覆有具有凹凸结构的树脂涂层。

本发明光学薄片所使用的树脂涂层，其厚度通常取决于所要得到的光学产品的需求，一般约为1μm到约50μm之间，优选介于约1μm到约20μm。

本发明的光学薄片具有高均齐度的光学特性，且使用变角光度计检测本发明的光学薄片，以0-90°入射角投射时，检测到出光强度最强的角度为±10°(如图5a和5b所示)。因此，本发明的光学薄片可将各个角度入射的光线绝大部分导正为垂直光学薄片方向的光线而射出，因此其具有高均齐度，可消除灯管明暗条纹(lamp mura)的情况产生，提高面板正面亮度外，还可减少后续如扩散膜和聚光膜的使用，且因为具有高均齐度，因此使用于显示器的背光模块中，可更接近于光源，达到模块轻薄化的功效。

本发明的光学薄片可用于显示器的背光模块中以作为扩散薄片，其比传统的扩散板(diffuser)更加轻薄，且具有耐高温、抗粘着、抗静电、高雾化和高均齐度等特性，因此，当光线通过光学片时，可将光均匀扩散，消弭明暗现象，达到光线均齐性的功效。

以下实施例是用于对本发明作进一步说明，而不是用以限制本发明的范围。所属领域的任何技术人员均可轻易实现的修饰和改变均包括于本案说明书揭示内容和所附权利要求书的范围内。

实施例1本发明的光学薄片

将21.0克丙烯酸树脂[Eterac 7363-ts-50，Eternal公司](固形份约50％)加入塑料瓶中，再于高速搅拌下依次加入甲乙酮和甲苯各38.0克、平均粒径为2μm的硅酮树脂珠粉32克[Tospearl 120E，GE Toshiba silicones公司]和1～100nm二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锌及氧化锡在乙酸乙酯中的混合悬浮液共48克(固形份约50％)，最后才加入硬化剂[Desmodur 3390，Bayer公司]2.0克(固形份约75％)，泡制成固形份约35％，总重约171.0克涂料。以RDS涂抹棒#12将涂料分别涂布在PET[T680E100，Mitsubishi公司]基材两侧表而上，然后在120℃干燥1分钟，制造得到基材两侧表面上各具有厚度为10μm的涂层的光学薄片，所得光学薄片(总厚度为280μm)进行透明材料亮度试验，试验所得结果如以下表1所示。

比较例1

对厚度约为2mm的市售扩散板(PC-8311，Teijin Chemicals公司)进行透明材料亮度试验，试验所得结果如以下表1所示。

比较例2

对厚度约为2mm的市售扩散板(RM-803，住友化学公司)进行透明材料亮度试验，试验所得结果如以下表1所示。

测试方法：

透明材料亮度的测试：利用NDH 5000W雾度计(日本电色公司)，根据JIS K7136标准方法，检测雾度(Hz)和平行光线透过率(Tp)。

表1

雾度(Hz)和平行光线透过率(Tp)比较

	Hz(％)	Tp(％)
	Hz(％)	Tp(％)	实施例1	99.66	0.2
比较例1	99.57	0.28	实施例1	99.66	0.2
比较例1	99.57	0.28	比较例2	99.37	0.44

实施例2

对将实施例1所得的光学薄片进行光度试验，试验所得结果如以下表2及图5a，5b，8a，8b所示。

比较例3

对厚度约为2mm的市售扩散板(PC-8311，Teijin Chemicals公司)进行光度试验，试验所得结果如以下表2及图6a、6b、9a及9b所示。

比较例4

对厚度约为2mm的市售扩散板(RM-803，住友化学公司)进行光度试验，试验所得结果如以下表2及7a、7b、10a及10b所示。

测试方法：

光度：利用自动变角光度计(GonioPhotometer)【GP-200，村上色彩公司Murakamicolor research laboratory】，以入射角0-80°的入射光线，检测到待测样品以各角度所射出光线的相对光强度分布曲线。

表2

不同角度入射光的最大出光辉度角度的比较

比较实施例1和比较例1及2的结果可知，本发明的光学薄片比市售扩散板具有更高的雾度，且可有效遮蔽强光光源，所以本发明光学薄片具有高扩散特性，可让光均匀化。

比较实施例2和比较例3及4的结果可知，本发明的光学薄片具有类似朗伯(Lambertian)表面的性质，所以以任何角度入光，其出光强度最强的角度均在±10°，可在第一时间即将出光导正到正向方向，更容易可消除灯管明暗条纹的情况产生。

Claims

1.一种光学薄片，其包含一基材且所述基材至少一侧包含一光扩散层，其特征为所述光学薄片以变角光度计检测，在以0-90°入射角投射时，所检测到的出光强度最强的角度为±10°。

2.根据权利要求1所述的光学薄片，其中所述基材两侧均包含所述光扩散层。

3.根据权利要求1或2所述的光学薄片，其中所述光扩散层具有凹凸结构。

4.根据权利要求3所述的光学薄片，其中所述凹凸结构是通过在基材表面涂覆树脂涂层而形成。

5.根据权利要求4所述的光学薄片，其中所述树脂涂层包含具有1μm至20μm直径的颗粒。

6.根据权利要求5所述的光学薄片，其中所述颗粒为有机粒子、无机粒子或两者的混合物。

7.根据权利要求6所述的光学薄片，其中所述有机粒子是选自由丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、胺基甲酸酯树脂、硅酮树脂及其混合物所构成的群组。

8.根据权利要求6所述的光学薄片，其中所述无机粒子是选自由氧化锌、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锡、硫化锌、硫酸钡、二氧化硅及其混合物所构成的群组。

9.根据权利要求1或2所述的光学薄片，其中所述基材为玻璃或塑料。

10.根据权利要求1所述的光学薄片，其包含一塑料基材且所述塑料基材至少一侧涂覆有具有凹凸结构的树脂涂层以作为所述光扩散层，所述树脂涂层包含有机粒子。

11.根据权利要求10所述的光学薄片，其中所述基材两侧均包含所述光扩散层。

12.根据权利要求10或11所述的光学薄片，其中所述塑料基材是选自由聚丙烯酸酯树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯树脂、聚环烯烃树脂、聚烯烃树脂、醋酸纤维素树脂、聚酰亚胺树脂及聚酯树脂所构成的群组。

13.根据权利要求10或11所述的光学薄片，其中有机粒子具有1μm至20μm的直径。

14.根据权利要求10或11所述的光学薄片，其中所述有机粒子是选自由丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、胺基甲酸酯树脂、硅酮树脂及其混合物所构成的群组。

15.根据权利要求10或11所述的光学薄片，其中所述涂层进一步含有无机物。

16.根据权利要求15所述的光学薄片，其中所述无机物是选自由氧化锌、氧化铅、氧化锆、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、硫酸钙、氧化锡、硫酸钡、碳酸钙及其混合物所构成的群组。

17.一种光学薄片，其包含一聚酯树脂基材且所述基材至少一侧涂覆有具有凹凸结构的树脂涂层以作为光扩散层，所述树脂涂层包含有机粒子、接合剂和无机物，其中所述有机粒子具有约1μm到约10μm的直径且相对于所述接合剂的量为100～600重量％，所述光学薄片以变角光度计检测，在以0-90°入射角投射时，所检测到的出光强度最强的角度为±10°。

18.根据权利要求17所述的光学薄片，其中所述基材两侧均包含所述光扩散层。

19.根据权利要求17或18所述的光学薄片，其中所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙酯或聚萘二甲酸乙酯。

20.根据权利要求17或18所述的光学薄片，其中所述无机物为二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锌、氧化锡或其混合物。

21.根据权利要求17或18所述的光学薄片，其中所述有机粒子为硅酮树脂。

22.根据权利要求17或18所述的光学薄片，其中所述接合剂是选自由丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氟素树脂、聚酰亚胺树脂、聚胺基甲酸酯树脂、醇酸树脂、聚酯树脂及其混合物所构成的群组。

23.根据权利要求17或18所述的光学薄片，其中所述颗粒相对于所述接合剂的量为150～500重量％。

24.根据权利要求17或18所述的光学薄片，其中所述树脂涂层具有1μm至50μm的厚度。

25.根据权利要求24所述的光学薄片，其中所述树脂涂层具有1μm至20μm的厚度。