CN101225140A - 改性压克力树脂及包含该改性压克力树脂的光学扩散材料 - Google Patents

改性压克力树脂及包含该改性压克力树脂的光学扩散材料 Download PDF

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简佩琪
吴耀庭
王文献
温俊祥
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Abstract

本发明提供一种改性压克力树脂，其包括含有环状基团的丙烯酸单元透明树脂，且本发明的改性压克力树脂具有低吸水率的特性。此外，本发明的改性压克力树脂可配合光散射粒子与光稳定剂以形成光扩散材料，可应用于液晶显示器的背光模块。

Description

改性压克力树脂及包含该改性压克力树脂的光学扩散材料
技术领域
本发明涉及压克力树脂，且特别涉及低吸水率的改性压克力树脂。
背景技术
近年来液晶平面显示器已被广泛地用于笔记本计算机、视讯电视等薄型产品的应用上。液晶显示器借助背光模块作为发光光源，其中为了使光源所发出的光可以均匀分布，背光模块大多会使用扩散材料来达到扩散与匀光的效果，而扩散材料品质的好坏会直接影响背光模块的性能，尤其是光学特性与产品的可靠性。一般为了达到良好的透光性与扩散性通常会使用高透明性的树脂，例如，聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚氨基甲酸乙烯树脂(PU)等作为扩散材料的基材，其中PMMA具有高透明性且价格便宜，因此广泛地应用于光学扩散材料上。
日经微电子组件期刊在1993年中已发表，利用有机基材作为扩散材料并在表层涂布一层有机PMMA树脂与有机粒子，但报告中所使用的有机粒子颗粒较大，且有机粒子与有机PMMA树脂间的重量比较低，光线的穿透度不高。
US5607764则在扩散膜上涂布10-20μm的PMMA有机粒子，通过添加粒子与黏着剂间的RI与重量比提高雾度及穿透度。一般的PMMA粒子与PMMA黏着剂虽然可以组合出具有一定效能的光学特性，但PMMA的吸湿性较高且耐光稳定性差。
US6723772为了解决PMMA耐光稳定性的问题，在组合物中加入UV吸收剂来达到抗UV的效果，不过，在此专利中并未提出受限于PMMA材料本身的极性官能团容易吸水，进而容易造成扩散材料弯曲变形并导致材料特性改变的吸水性问题。
因此，业界亟需一种高透明性及低吸水性的光学扩散材料。
发明内容
本发明的目的为提供一种高透明性及低吸水率的光学扩散材料，以增加光学特性及产品可靠度。
为达成上述目的，本发明提供一种改性压克力树脂，其具有如式(I)及式(II)所示的重复单元：
Figure A20071000392400051
式(I)，
Figure A20071000392400052
式(II)
其中该式(I)与式(II)的重量百分比例在5％至80％之间，且R1及R2各自独立地为氢或烷基。
为达成上述目的，本发明另提供一种光学扩散材料组合物，其包括改性压克力树脂、光散射粒子及光稳定剂，其中该组合物中光散射粒子所占的比例介于0.1wt％至20wt％之间；稳定剂所占的比例介于0.01wt％至0.5wt％之间；改性压克力树脂含量介于79wt％至99.8wt％之间，且该改性压克力树脂具有如式(I)及式(II)所示的重复单元：
Figure A20071000392400053
式(I)，
Figure A20071000392400054
式(II)
其中该式(I)与式(II)的重量百分比例在5％至80％之间，且R1及R2各自独立地为氢或烷基。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特列举优选实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：
具体实施方式
本发明披露了一种改性压克力树脂，其利用一般的合成方法，在材料中导入含有环状基团(cyclic group)的丙稀酸单体，以合成低吸水率的高透明树脂，可用以改善传统扩散材料本身的极性官能团容易吸水的特性。
在本发明实施例中，利用二种不同的单体合成改性压克力共聚物，其中一单体为树脂，优选为高透明性树脂，例如，聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚氨基甲酸乙烯树脂(PU)等，另一单体为含有环状基团的化合物，例如，2-十氢萘基甲基丙烯酸酯(2-decahydronaphthyl methacrylate，2-DHM)、2-十氢萘基丙烯酸酯(2-decahydronaphthyl acrylate，2-DHA)等。本发明的改性压克力树脂包括如式(I)及式(II)所示的重复单元：
Figure A20071000392400061
式(I)，
Figure A20071000392400062
式(II)
其中R1及R2可各自独立地为氢或烷基，烷基可为碳数在1至8之间的直链或支链烷基。式(I)为含有环状基团的化合物，式(II)为透明树脂，其中含有环状基团的化合物与高透明性树脂的重量百分比例在5％至80％之间，优选在5％至60％之间，最优选介于10％至50％之间。所形成的改性压克力共聚物的折射率介于1.4至1.7之间，优选为1.5至1.6，疏水性为70°接触角以上，优选为80°以上，吸水率为0.3％以下，优选为0.2％以下，重均分子量介于50,000至200,000之间，优选在10,000-200,000之间。
本发明的改性压克力共聚物可与光散射粒子及稳定剂形成低吸水率的光扩散材料，以应用于液晶显示器的背光模块上。光散射粒子及稳定剂可选择一般已知的材料，例如，光散射粒子可为聚苯乙烯、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、丙烯酸类高分子、硅树脂高分子、聚乙烯高分子或聚碳酸酯等，且粒径介于0.1至30μm之间，优选介于1至20μm之间，且光散射粒子的添加量在0.1％至20％之间，优选在0.5％至10％之间。稳定剂可为对苯二酚、二苯酮类(Benzophenone)、苯并三唑类(Benzotriazole)或受阻胺系列(hindered Amine Light Stabilizer，HALS)等，且添加量在0.0005％至0.1％之间，优选在0.0001％至0.01％之间。本发明的光扩散材料的各组成比例为0.1wt％至20wt％的光散射粒子；0.01wt％至0.5wt％的稳定剂；79wt％至99.8wt％的改性压克力树脂。此背光模块的吸水率为0.3％以下，优选为0.2％以下，透光度介于80％至95％之间，优选在90％至95％之间。
本发明的改性压克力树脂具有高透明性及低吸水率，可配合光散射粒子与光稳定剂形成光扩散材料，应用于液晶显示器的背光模块，用以改善传统扩散材料本身容易吸水的特性。
实施例
实施例1：2-DHM20/MMA80共聚物的制备
放置机械搅拌装置于三颈玻璃反应槽中，在氮气下依序称量加入一定比例的单体：10.18克的2-十氢萘基甲基丙烯酸酯(0.0458mole，97％)、39.96克的甲基丙烯酸甲酯(0.3991mole，98.5％)、0.158克的过氧化苯甲酰(Benzoperoxide)引发剂与90克甲苯，搅拌混合至引发剂完全混合溶解后升温至85℃，并再持续搅拌反应10小时使其完全熟化。之后将反应降温至室温25℃并进行纯化与物性分析。其物性如表1所示。
实施例2：2-DHM40/MMA60共聚物的制备
放置机械搅拌装置于三颈玻璃反应槽中，在氮气下依序称量加入一定比例的单体：20.15克的2-十氢萘基甲基丙烯酯(0.0906mole，97％)、29.99克的甲基丙烯酸甲酯(0.2991mole，98.5％)、0.158克的过氧化苯甲酰(Benzoperoxide)引发剂与90克甲苯，搅拌混合至引发剂完全混合溶解后升温至85℃，并再持续搅拌反应10小时使其完全熟化，之后将反应降温至室温25℃并进行纯化与物性分析。其物性如表1所示。
表1、共聚物的物性测试
  PMMA   2-DHM20/MMA80共聚物   2-DHM40/MMA60共聚物
  玻璃转换温度(Tg℃)   78℃   128℃   156℃
  热重分析(TGA5％重量损失)   275℃   231℃   190℃
  NMR   δ3.564(s)-CH3   δ4.9-4.4(d)0-C-Hδ3.566(s)-CH3   δ4.9-4.4(d)0-C-Hδ3.569(s)-CH3
  接触角   75.233°   81.667°   86.767°
  分子量(Mw)   110165   110649   129249
  分子量分布指数(Mw/Mn)   7.17   4.47668   2.30026
实施例3：光学扩散材料的制备
取实施例1所得到的5克2-DHM20/MMA80共聚物加入0.15克有机粒子(mx-8d，Seikisui)及0.0025克氢醌(hydroquenione)(99％，Aldrich)，并加入甲苯溶剂，经搅拌溶解后以旋转涂布方式将其涂于光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上，再以80℃烘烤30分钟，即得到本发明的光学扩散材料，且其穿透性大于90％。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作些许更动与润饰，因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种改性压克力树脂，具有如式(I)及式(II)所示的重复单元：
Figure A2007100039240002C1
式(I)，
Figure A2007100039240002C2
式(II)
其中该式(I)与式(II)的重量百分比例在5％至80％之间，且R1及R2各自独立地为氢或烷基。
2.如权利要求1所述的改性压克力树脂，其中该式(I)为含有环状基团的化合物。
3.如权利要求1所述的改性压克力树脂，其中该式(II)为透明树脂。
4.如权利要求1所述的改性压克力树脂，其中该改性压克力树脂为2-十氢萘基甲基丙烯酸酯(2-DHM)与甲基丙烯酸酯(MMA)的共聚物。
5.如权利要求1所述的改性压克力树脂，其中该改性压克力树脂的折射率介于1.4-1.7之间。
6.如权利要求1所述的改性压克力树脂，其中该改性压克力树脂的重均分子量介于10000-200000之间。
7.一种光学扩散材料组合物，其包括改性压克力树脂、光散射粒子及光稳定剂，其中该组合物中光散射粒子所占的比例介于0.1wt％至20wt％之间；稳定剂所占的比例介于0.01wt％至0.5wt％之间；改性压克力树脂含量介于79wt％至99.8wt％之间，且该改性压克力树脂具有如式(I)及式(II)所示的重复单元：
Figure A2007100039240002C3
式(I)，
Figure A2007100039240002C4
式(II)
其中该式(I)与式(II)的重量百分比例在5％至80％之间，且R1及R2各自独立地为氢或烷基。
8.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该式(I)为含有环状基团的化合物。
9.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该式(II)为透明树脂。
10.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该改性压克力树脂为2-十氢萘基甲基丙烯酸酯(2-DHM)与甲基丙烯酸酯(MMA)的共聚物。
11.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该改性压克力树脂的折射率介于1.4-1.7之间。
12.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该改性压克力树脂的分子量介于10000-200000之间。
13.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该光散射粒子包括聚苯乙烯、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、丙烯酸类高分子、硅树脂高分子、聚乙烯高分子或聚碳酸酯。
14.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该散射粒子的粒径介于0.1-20μm之间。
15.如权利要求7所述的光学扩散材料组合物，其中该稳定剂为对苯二酚、二苯酮类、苯并三唑类或受阻胺系列。
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