CN101251680A - 光学漫射膜和光组件 - Google Patents

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Abstract

一种光组件，包括一个光源，一个光透射自承基片和一个耦接但不粘附到所述基片的空隙化高Tg的半结晶聚合光学漫射膜，该聚合光学漫射膜热收缩测试结果为收缩率小于1％。

Description

光学漫射膜和光组件
技术领域
本发明涉及光学显示器，尤其涉及可以用于LCD监视器和LCD电视的液晶显示器(LCD)。
背景技术
液晶显示器(LCD)是在如便携式计算机、手持计算器、数字手表和电视的器件中使用的光学显示器。一些LCD包括位于显示器侧面的光源，配有光波导，其被配置成将光源发出的光导向LCD面板背面。其他的LCD，例如LCD监视器和LCD电视(LCD-TV)，用多个位于LCD面板后面的光源直接照明。这种排列方式在越大的显示器中越常见，因为要达到特定级别的显示亮度，光功率需要按显示尺寸的平方增长。然而，对于沿显示器的侧面定位的光源，可获得的实际状态仅随显示尺寸线性增长。此外，一些LCD应用，如LCD-TV，与其它应用相比，需要显示器足够亮以从较远的距离可被观看，且LCD-TV的视角要求一般与LCD监视器和手持器件的不同。
一些LCD监视器和许多LCD-TV一般由多个冷阴极荧光灯(CCFLs)从后面照明。这些光源是线性的，且延伸跨越显示器的整个宽度，结果显示器的背面被一系列的由较暗区域分隔的光带照明。这种照明轮廓是所不希望的，从而在LCD器件背面利用漫射片以平滑照明轮廓。
目前，LCD-TV漫射片通常使用带有各种分散相的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合基体，所述分散相包括玻璃、聚苯乙烯珠和CaCO3颗粒。在暴露于高湿和灯引起的高温时，这些片通常会变形或弯曲。此外，所述漫射片需要定制挤出混合，以使漫射颗粒均匀分布在整个聚合基体中，这进一步增加了成本。
较早公开的美国专利申请No.2006/0082699描述了一种通过层压自承基片和光学漫射膜的分离层以降低漫射片成本的方法。尽管该解决方法新颖，但需要用粘合剂将这些层压制起来，结果由于增加了光吸收材料而降低了系统效率。并且，将层压制起来的附加处理成本于已无利。并且，该较早公开没有为无粘附漫射膜提供材料和结构的教导。需要拥有无粘附漫射膜，其必须具有尺寸稳定性，以及在保持高光均匀度的同时具有高光学透射率。而且，需要这种漫射器，其具有绝热值以减少从光源到漫射器之上的LC层的热增益。空隙化是实现所述漫射器的光学要求和绝缘要求的公知手段。因为制造商总是寻找薄化LCD显示器的轮廓的手段，也就需要薄漫射器。制造满足这些要求的薄空隙化膜具有很大的挑战性，由于薄空隙化膜在高温下更易于收缩。因此，本发明的目的是提供一种空隙化聚合光学漫射膜，其邻近自支持光学透射基片设置但不粘附到所述基片，以很低的成本提供较早板状漫射片的光学平滑功能。该光学漫射膜的独特之处在于，其提供了高水平光学功能，及甚至在低厚度的条件下经特定热测试，满足尺度稳定性要求。
发明内容
本发明的一个实施方式是一种光组件，其包括热收缩性测试结果为收缩性小于1％的空隙化高Tg的半结晶聚合光学漫射膜。该膜用于代替如今在背照明LCD显示器中常使用的漫射片的光学功能。
本发明的另一个实施方式涉及具有光源和LCD面板的液晶显示(LCD)单元，LCD面板包括上基板，下基板和设置在上、下基板之间的液晶层。下板面对光源并包括吸收型偏光器(absorbing polarizer)。控光层排列设置在光源和LCD面板之间，使光源通过控光层排列照明LCD面板。控光层排列包括控光膜排列和光学透射自承基片。控光膜排列包括至少第一空隙化聚合光学漫射膜。控光膜排列还可以包括其他光学层。其他光学层可以包括涂覆珠子的准直膜，光引导膜和反射型偏光器。
本发明的另一个实施方式涉及具有光源和LCD面板的液晶显示(LCD)单元，LCD面板包括上基板，下基板和设置在上、下基板之间的液晶层。下板面对光源并包括吸收型偏光器。控光层排列设置在光源和LCD面板之间，使光源通过控光层排列照明LCD面板。控光层排列包括控光膜排列和光学透射自承基片。控光膜排列包括至少第一空隙化聚合光学漫射膜，并包括控制透射该膜的光线的方向的结构表面。可选择地，控光膜排列还可以包括其他光学层。其他光学层可以包括光引导膜和反射型偏光器。
附图说明
可以根据下面结合附图的关于本发明各实施方式的详细描述而更加充分地理解本发明，其中：
图1示意性说明使用漫射片的典型的背光液晶显示器；
图2示意性说明根据本发明的原理能够使用光学透射自承基片和空隙化聚合光学漫射膜的控光层排列；
图3示意性说明根据本发明的原理能够使用光学透射自承基片和带有控制光透射该膜的光线的方向的结构表面的空隙化聚合光学漫射膜；
图4显示了用于本发明的测试装置；
图5显示了测试样品的透射率曲线图形；
图6是显示一个样品的光学均匀性的曲线图。
具体实施方式
本发明可应于光学组件，特别是液晶显示器(LCD，或LC显示器)，尤其可应用于从后面直接照明的LCD，例如用于LCD监视器和LCD电视(LCD-TV)。
现今用于LCD-TV中的漫射片是基于形成为刚性片的聚合基体，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)或环烯烃(cyclo-olefins)。该片包括漫射颗粒，如有机颗粒，无机颗粒或空隙(气泡)。这些片通常在暴露于用于照明显示器的光源的高温后变形或弯曲。制造这些片和将其组装入最终显示器件中的成本也比较高。
本发明为针对直接照明的LCD器件，其具有位于LCD面板本身和光源间的控光层的排列。该控光层排列包括一个光学透射自支持的有机或无机基片和一个直接邻近该基片一侧设置但不粘附于该基片的拥有特定透射率和浊度的聚合光学漫射膜。设计每个部件的所述透射率或所述浊度以提供一种直接照明LC显示器，其亮度在整个显示器上相对均匀。。
本发明的光学透射自支持有机或无机基片S易于制造，且可以作为销售产品从市场购得。本发明的空隙化聚合光学漫射膜制造简单，且在用于制造的材料和工艺方面提供较高的灵活性。在本发明中，结构和光学要求是分离的：基片提供结构特性，及非粘附的漫射层提供光学特性。通过分离这些功能，可以展现使用普通透明材料和普通漫射片的成本优势，以降低总成本。通过不粘合基片和漫射膜来实现高级光学特性和低制造成本。也允许引入低成本的抗弯曲板，例如玻璃板。此外，当漫射器包含在膜中而不是在基片中时，更容易精确地控制漫射特性。通过使用空隙化的漫射膜，可以在任意给定的漫射器厚度提供较高的绝缘性。但是，采用非粘附方式，所述漫射器必须满足配置中其他光学膜的热收缩性要求。
图1显示的是直接照明LC显示器100的示例性实施方式的放大示意图。该显示器件100可以用于，例如LCD监视器或LCD-TV。显示器件100是基于前面板组件130的使用，前面板组件130包括LC面板140，LC面板140典型地包括设置在两个面板基板134之间的LC层136。基板134通常由玻璃形成并可以包括电极结构和在其内表面上用于控制LC层136中液晶的取向的取向层(alignment layer)。通常设置电极结构以确定LC面板像素和其中液晶取向能够独立于邻近区域被控制的液晶层的区域。一个或多个所述基板134也可以包括彩色滤色器，用于赋予显示的图像以色彩。
上吸收型偏光器138设置在LC层136之上，下吸收型偏光器132设置在LC层136之下。吸收型偏光器138，132和LC面板140相结合控制光从背光装置110通过显示器100到达观看者的透射率。在一些LC显示器中，吸收型偏光器138，132可以设置成其透射轴相互垂直。当LC层136的像素未激活时，不会改变其透射光的偏振。因此当吸收型偏光器138，132相互垂直定位时，穿过下吸收型偏光器132的光被上吸收型偏光器138吸收。可另一方面，当像素被激活时，透射光的偏振被旋转，使得至少透射穿过下吸收型偏光器132的部分光也透射穿过上吸收型偏光器138。选择激活LC层136的不同像素，例如通过控制器150，结果光在特定的希望位置透射到显示器外，从而形成观看者观看的图像。控制器可以包括，例如计算机或接受和显示电视图像的电视控制器。一个或多个可选层139可以设置在上吸收型偏光器138之上，例如以对显示表面提供机械和/或环境保护。在一个示例性实施方式中，层139可以包括在吸收型偏光器138上的硬罩。
可以理解到一些类型的LC显示器可以不同于上述的方式操作。例如，吸收型偏光器可以相互平行定位，LC面板可以在未激活状态旋转光的偏振。不管如何，这种显示器的基本结构与上面所述的相似。
背光装置110包括多个产生照明LC面板140的光的光源114。用于LCD-TV或LCD监视器的光源114通常为横跨显示器件100延伸的线性冷阴极荧光管。但是也可以使用其他类型的光源，如白炽灯，弧光灯，发光二极管(LEDs)，平面荧光板或外部荧光灯。所列光源不是意图限制或穷举的，而仅是示例性的。
背光装置110也可以包括用于反射从光源114沿离开LC面板140的方向向下传播的光的反射器112。反射器112也可以用于如下面所述在显示器件110内循环光。反射器112可以是镜面反射器，也可以是漫射反射器。镜面反射器用作反射器112的一个示例是3M公司(St.Paul，Minn)出产的
Figure S2008100881916D00051
增强型镜面反射(ESR)膜。适合的漫射反射器包括聚合物，如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，聚丙烯，聚苯乙烯等，其中承载有漫反射颗粒，如二氧化钛，硫酸钡，碳酸钙等。
控光层排列120定位在背光装置110和前面板组件130之间。控光层影响光从背光装置110传播，从而改善显示器件100的运行。例如，控光层排列120可以包括漫射片122。漫射片122用于漫射从光源接收的光，结果提高入射到LC面板140上的照明光的均匀度。因此，这导致观看者观看图像的亮度更加均匀。
控光层排列120也可以包括一反射型偏光器128。典型地，光源114产生非偏振光，而下吸收型偏光器132仅透射单一偏振态，因而光源114产生的大约一半光不能透射到LC层136。但是反射型偏光器128可以用于反射未被吸收型偏光器吸收的光，从而光可以在反射型偏光器128和反射器112之间反射循环。至少一些被反射型偏光器128反射的光可以去偏(depolarized)，随后以透射穿过反射型偏光器128和下吸收型偏光器132到达LC层136的偏振态返回到反射型偏光器128。以此方式，反射型偏光器128可以用于增加由光源114发射而到达LC层136光的部分，从而使显示器件100产生的图像更亮。
可以使用任意适合的反射型偏光器，如多层光学膜(MOF)反射型偏光器；漫反射型(diffusedly reflective)偏光器膜(DRPE)，如连续/分散相偏光器，线栅反射型偏光器或胆甾型(chelesteric)反射偏光器。
控光层排列120也可以包括光引导膜126。光引导膜包括将偏轴光改为沿靠近显示器轴的方向的表面结构。这增大了在轴上传播穿过LC层136的光量，于是增大了观看者观看图像的亮度。一个示例是棱镜光引导膜，其具有多个通过折射和反射改变照明光方向的棱柱形脊。
控光层排列120也可以包括光准直漫射膜124。光准直漫射膜124典型地是涂覆有聚合物微球和粘结剂的聚酯片，也有助于将偏轴光改向更加靠近显示器光轴的方向。
与常规LCD-TV中使用的漫射片不同，本发明使用了具有分离结构和漫射组件的控光层排列。光学透射自承基片和非粘附空隙化聚合光漫射膜能够分别执行上述功能。图2示意性说明了本发明的一个示例性实施方式。控光层排列200包括光学透明自承基片212和邻近但不粘附于该基片的空隙化聚合光学漫射膜214。在空隙化聚合光学漫射膜214之上，其他光学膜可以加入到该控光层排列。这些其他光学膜包括珠形涂覆的光准直膜215，棱柱形光引导膜216和反射型偏振器218。
基片212是材料与常规背光中板状漫射器的相同的自支持的材料片，用于为光管理排列的上面的层提供支撑。“自承”定义为在其自身重量甚至加上排列中其他额外层的重量下，弯曲不明显(小于其最长尺寸的1/180)。根据显示的尺寸，基片212可以例如达几mm厚。例如，在一个示例性实施例中，30”LCD-TV具有2mm厚的块漫射片。在另一示例性实施例中，40”LCD-TV具有3mm厚的块漫射片。
基片212可以由任何基本透射可见光的材料制造，如，有机或无机材料，包括玻璃和聚合物。合适的玻璃包括浮法玻璃，即用浮流工艺制造的玻璃，或LCD品质的玻璃，称为LCD玻璃，其特性如厚度和纯度控制得比浮法玻璃好。一种形成LCD玻璃的方法是在辊轮之间形成玻璃。
基片212，漫射片214和一个或多个其他控光层可以包括在设置于背光装置和LCD面板之间的光管理排列中。基片212提供了稳定结构以支承光管理排列。与常规漫射片系统相比，基片212不易弯曲，特别当基片212由如玻璃的抗弯曲材料形成时。
用于制造基片212的适合的聚合物材料可以是无定形的或半结晶的，可以包括均聚物、共聚物或它们的混合物。示例性聚合物材料包括但不限于，无定形聚合物，如聚(碳酸酯)(PC)；聚(苯乙烯)(PS)；丙烯酸酯，例如赛洛工业(Cyro Industries)，新泽西洛克维(Rockaway，N.J.)的ACRYLITE
Figure S2008100881916D00061
商标下提供的丙烯酸片；丙烯酸共聚物，如丙烯酸异辛酯/丙烯酸；聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；PMMA共聚物；环烯烃(cyclooefins)；环烯烃共聚物；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)；环氧树脂；聚(乙烯基环己胺)；PMMA/聚(氟乙烯)混合物；无规聚(丙稀)；聚(苯醚)熔合物(alloys)；苯乙烯嵌段共聚物；聚酰亚胺；聚砜；聚(氯乙烯)；聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)；聚氨酯；聚(碳酸酯)/脂族PET混合物；以及半结晶的聚合物，如聚(乙烯)；聚(丙烯)；聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)；聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)；聚酰胺；离聚物；乙酸乙烯/聚乙烯共聚物；乙酸纤维素；乙酸丁酸纤维；含氟聚合物；聚(苯乙烯)-聚(乙烯)共聚物；和PET和PEN共聚物。
聚合光学漫射膜214的实例性实施方式包括含有空隙和空隙引发颗粒(voidinitiating particles)的高Tg(80℃以上的玻璃转化温度)半结晶聚合物基体。高Tg半结晶聚合物基体优选可以基本透过可见光，能易于空隙化伸展，和拥有在温度加热到85C(这是直接背光LCD中膜通常需要的条件)时测试后收缩性小于1.0％的尺寸稳定性。满足全部标准的优选聚合物是聚酯及其共聚物。最优选的是聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)；聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)聚酯及其任何共聚物。PET由于其价格低于PEN而最合适。图5显示了一些市场销售的PET树脂的光透射率。透射率均是按方法ASTM D-1003测量的。一些类具有低于90.5％的透射率。优选光学透射率在90.5％以上的PET类，用于限制漫射膜的光吸收量。
空隙引发颗粒可以是不与基体聚合物兼容的任何类型的颗粒。这些颗粒可以是有机的或无机的。无机颗粒可以包括碳酸钙，硫酸钡，二氧化钛，或是可以融化混合入聚合物中的任何其他无机化合物。典型的有机空隙引发颗粒是与基体聚合物不混溶的聚合物。优选为这些不混溶聚合物的树脂小球，可以与基体聚合物的树脂小球简单干混，并一起挤压形成铸膜。无机颗粒需要预混或熔融化合，这增加了处理成本。优选的有机空隙引发颗粒是聚烯烃。最优选的是聚丙烯。应加入空隙引发颗粒从而产生足够的漫射性以用作漫射器，但不会不透明到LCD显示器的光学照明显著降低。优选空隙引发颗粒的填充为整个膜的3到25wt％。最优选的填充为10到20wt％。对于最佳漫射光学性能而言，空隙引发剂填充量乘以拉伸后的以μm为单位的空隙化层的厚度，应保持在750到1500间的范围内。优选在950到1350间的范围。
空隙化聚合光学漫射器214优选通过干混基体聚合物和不混溶聚合物添加剂的工艺来制造。混合可以是通过混合精细划分的例如粉末化或颗粒化的基体聚合物和聚合物添加剂来实现，例如通过将其翻滚而充分混合在一起。然后得到的混合物供给膜成形挤压机。被挤压的混合的基体聚合物和不混溶聚合物添加剂，例如变成颗粒形状，被继续再次挤压成空隙化的聚合光学漫射器。于是能够将例如边角余料的零碎膜再次供给通过该工艺。或者，通过就在挤压之前混溶基体聚合物和不融的聚合物添加剂的熔融流来实现混合。如果聚合物添加剂被添加入制造基体聚合物的聚合容器中，发现在拉伸时不展现空隙化和相应的漫射性。认为这可能是由于在热处理过程中在添加剂和基体聚合物之间产生一些化学或物理形式的键合。
空隙化聚合光学漫射膜的挤压、淬火和拉伸可以通过任何本领域公知的制造取向膜的工艺实现，例如通过平膜工艺或气泡或管工艺。平膜工艺优选用于制造根据本发明的空隙化聚合光学漫射器，使挤压混合物通过狭缝模具，在冷却铸造筒上迅速淬火挤压的膜，使得膜的基体聚合物组分淬火成无定形态。然后通过沿相互垂直的方向，膜的基在高于基体聚合物的玻璃橡胶转变温度之上的温度拉伸而被双轴取向。通常，膜沿第一方向拉伸，然后沿第二方向拉伸，尽管如果需要，膜可以同时在两个方向拉伸。在典型的工艺中，膜首先沿挤压方向在一组旋转辊上或两对压送辊间拉伸，然后通过拉幅机沿与其垂直的方向拉伸。膜可以在拉伸的每个方向拉伸到其初始尺寸的2.5到5.0倍。一旦拉伸，围绕空隙引发颗粒开始形成空隙。空隙引发颗粒的浓度越高，产生空隙体积的程度越高。所述拉伸也提高了薄膜的高Tg聚合物基体的结晶度，因而，使得所述薄膜在测试条件下不易于收缩。最终拉伸的膜厚优选在1.0到10.0mil的厚度范围内。最优选的厚度范围使2.0到6.0mil之间。这明显比光学透射自承基片薄，且其总厚度可以保持在现在使用的板状漫射器的范围内。
在拉伸膜和形成空隙化聚合光学漫射膜后，通过加热到足以结晶基体聚合物同时保持空隙化聚合光学漫射器不沿两个拉伸方向收缩的温度来加热。该工艺使得膜满足在温度达85℃时测试小于1.0％的收缩性要求。随加热设定温度提高空隙化趋于破裂，破裂的程度随温度提高而增大。因此，镜面光透射率随加热设定温度的提高而增大。虽然达到约230℃的加热设定温度可以使用而不破坏空隙，但是150℃和200℃之间的温度通常导致较大的空隙化程度和更有效的漫射性，也导致加热测试后的低收缩。
空隙化聚合光学漫射膜214也可以包括增白剂。典型地，增白剂添加的程度远低于空隙引发剂因而不会导致空隙化但可以增白，以达到一定程度的膜漫射性。增白剂典型地为无机化合物，最优选的是TiO2。这些光学增白剂可以在树脂混合工艺中添加入膜，和可以合适比率经母料小球添加。合适的比例是将母料小球的浓度与其余的基体树脂和空隙引发树脂一起降低到优选在0.25和5.0wt％之间的浓度。
空隙化聚合光学漫射膜214也可以包括将UV光转化为可见光的光学增亮剂。这种光学增亮剂必须选自热稳定的和能经受住用于制造空隙化聚合光学漫射膜的挤压温度的增亮剂。优选的光学增亮剂包括苯并噁唑(benzoxazolyll)-芪化合物。最优选的光学增亮剂包括2，2’-(1，2-亚乙基-4，1-亚苯基)二苯并噁唑。这些光学增亮剂在树脂混合工艺中添加入膜中，和可以合适比率经母料小球添加。合适的比例是将母料小球的浓度与其余的基体树脂和空隙引发树脂一起降低到优选在0.01和0.1wt％之间的浓度。在最优选的实施中，添加光学增亮剂(opticalbrightener)以获得0.02和0.05wt％之间的浓度。
空隙化聚合光学漫射膜214也可以包括抗静电涂层以防止尘土吸附。可以使用任何公知的抗静电涂层。
空隙化聚合光学漫射膜214也可以制造成多层或复合膜。这样做的好处是能够使用很薄的膜且仍满足光学性和热稳定性或收缩性要求。薄膜需要高填充的空隙引发剂，因而高空隙化以获得板漫射器的光学漫射特性。在这种高程度的空隙化，膜在高温时尺寸很不稳定。通过用非空隙层邻设于空隙层的一侧或两侧来制造膜，可以改善高温时的尺寸稳定性。这种多层膜可用与之前描述的相同的方式制备，除了第二挤压机用于熔化和泵送纯基体聚合物以外。如前所述，该纯聚合物的挤出流与空隙化层挤出流一起传输进入共挤压模具组件。然后以一层纯聚合物在空隙化层的一侧或两侧上制备出多层铸膜。然后用如前所述的淬火和拉伸该铸膜。
光学透射自承基片212或光学漫射膜214可以设置成防紫外(UV)光，例如通过包括UV吸收材料或在一层中的抗UV光影响的材料。适合的UV吸收化合物可以购买获得，包括例如特拉华威尔明顿(Wilmington，Del.)的Cytec技术公司的
Figure S2008100881916D00091
UV-1164，纽约塔利顿(Tarrytown，N.Y.)的赛博专业化学公司(Ciba Specialty Chemicals)的1577。
光学透射自承基片212或光学漫射膜214可以包括其他材料以减小UV光的不良作用。这种材料的一个示例是受阻胺光稳定成分(HALS)。通常，最有用的HALS是四甲基哌啶的派生物，和还可以考虑的是聚合叔胺。合适的HALS成分可以购买获得，例如纽约塔利顿的赛博专业化学公司的“Tinuvin”商标名下的。一种有用的HALS组分是Tinuvin 622。
图3示意性显示了本发明的另一实例性实施方式。控光层排列300包括光透射自承基片312，和邻近但不粘附于基片的空隙化聚合光漫射膜314。在空隙化聚合光学漫射片314之上，其他光学膜片可以加入控光层排列。这些其他的光学膜可以包括棱柱形光引导膜316和反射型偏光器318。
如之前配置中图2所示的空隙化聚合光学漫射膜214，之前已充分描述了该配置的空隙化聚合光学漫射膜314。但是空隙化聚合光学漫射膜314在相对光透射自承基片312的一侧上还包括结构表面。在空隙化聚合光学漫射膜314的表面上的该结构的功能是将透射穿过该膜的光线引导向更垂直于该膜表面的方向。在该表面上的结构优选为有限弯曲的棱柱形结构。该结构已在美国专利公开No.2006/0092490中详细描述，其被结合作为参考。光学透明微球或光学改性层可选择涂覆到这些结构上，以进一步帮助控制透射穿过该膜的光的方向。这些涂层已在之前递交的美国专利申请No.60/833713中详细描述，其提供了包括了一种光改向膜，该光改向膜包括承载光输出表面的(a)光学元件和(b)光学改变层，该光学改变层包含在光学元件上的微球和粘结剂，其中所述光改向膜具有至少1.2的光学增益。与现有技术光改向膜相比，施加在光学元件表面上的光学改向膜使得更多的入射光穿过该光改向膜。已发现应用于光学元件表面上的光改变层“阻挠”或减少光改向膜中内反射的总量。与没有光改变层的同样的光改向层相比，光改向膜中的全内反射的阻挠导致5至14％的较高光输出量。
这些层还进一步控制透射穿过空隙化聚合光学漫射层的光的方向。
实施例
制备多种空隙化聚合光学漫射膜的样品，结合光学透射自承基片，将它们的特性与商售LCD-TV中使用的光学膜及漫射片进行了比较。测试了空隙化聚合光学漫射膜和光学透明自承基片一起的亮度和光学均匀度。还单独测试了空隙化聚合光漫射膜的热收缩性。也结合光学透射自承基片测试了已被识别为潜在漫射层的商售泡沫化或空隙化膜的亮度和光学均匀度，还单独测试了未粘附膜的收缩性，进行评估。
样品实施例1(EX-1)
干混PET(伊斯曼化学(Eastman Chemicals)的#7352)和重量为22％的聚丙烯(“PP”，Huntsman P4G2Z-159)以及1.7重量％的1份PET比1份TiO2浓缩物(伊斯曼化学的PET 9663 E0002)。然后于65℃下在干燥剂干燥器中干燥12小时。
用2-1/2”挤压机挤压PET/PP/TiO2混合以形成铸片。275℃的熔体流供给275℃的7英寸膜挤压模具。随挤压片从模具被排出，其被投送到55℃的淬火辊上。PET基体中的PP在挤压过程中已分散成尺寸介于10到30μm的小球。连续铸片的最终尺寸是宽18cm，厚305μm。然后铸片在110℃先沿X方向拉伸3.2倍，再沿Y方向拉伸3.4倍。然后在150℃对拉伸片进行热处理。
在拉伸过程中，空隙沿分散在铸片中的PP颗粒开始形成。这些空隙在拉伸过程中变大，并形成明显的空隙体积。最终，膜厚度为61μm。结合2mm厚的浮法玻璃板，该膜作为非粘附的漫射器被进行光学评估。
样品实施例2(EX-2)
干混PET(伊斯曼化学的#7352)和重量为20％的聚丙烯(“PP”，HuntsmanP4G2Z-159)以及2.0重量％的1份PET比1份TiO2浓缩物(伊斯曼化学的PET9663 E0002)。然后于65℃下在干燥剂干燥器中干燥12小时。
用1-1/4”挤压机挤压PET/PP/TiO2混合以形成铸片。275℃的熔体流供给275℃的7英寸膜挤压模具。随挤压片从模具被排出，其被投送到55℃的淬火辊上。PET基体中的PP在挤压过程中已分散成尺寸介于10到30μm的小球。连续铸片的最终尺寸是宽18cm，厚300μm。然后铸片在110C先沿X方向拉伸3.2倍，再沿Y方向拉伸3.4倍。然后在150℃对拉伸片进行热处理。
在拉伸过程中，空隙沿分散在铸片中的PP颗粒开始形成。这些空隙在拉伸过程中变大，并形成明显的空隙体积。最终，膜厚度为53μm。结合2mm厚的浮法玻璃板，该膜作为非粘附的漫射器被进行光学评估。
样品实施例3(EX-3)
干混PET(伊斯曼化学的#7352)和重量为20％的聚丙烯(“PP”，HuntsmanP4G2Z-159)以及2.0重量％的1份PET比1份TiO2浓缩物(伊斯曼化学的PET9663 E0002)。然后于65℃下在干燥剂干燥器中干燥12小时。
并且纯PET(伊斯曼化学的#7352)于140℃在干燥剂干燥器中干燥12小时。
用2-1/1”挤压机挤压PET/PP/TiO2混合和1-1/2”挤压机挤压纯PET以形成共挤压铸片。275℃的熔体流供料给275℃的7英寸膜挤压模具。在共挤压模具中形成纯PET“A”层和混合物“B”层的ABA膜结构。随挤压片从模具排出，其被投送到55℃的淬火辊上。PET基体中的PP在挤压过程中已分散成尺寸介于10到30μm的小球。连续铸片的最终尺寸是宽18cm，厚1016μm。纯PET的“A”层至少厚356μm，芯部“B”层厚304μm。然后铸片在110C先沿X方向拉伸3.2倍，再沿Y方向拉伸3.4倍。然后在150℃对拉伸片进行热处理。
在拉伸过程中，空隙沿分散在铸片中的PP颗粒开始形成。这些空隙在拉伸过程中变大，并形成明显的空隙体积。得到的膜厚度为112μm，而空隙化的“B”层厚50μm。结合2mm厚的浮法玻璃板，该膜作为非粘附的漫射器被进行光学评估。
样品实施例4(EX-4)
干混PET(伊斯曼化学的#7352)和重量为7％的聚丙烯(“PP”，HuntsmanP4G2Z-159)以及0.5重量％的1份PET比1份TiO2浓缩物(伊斯曼化学的PET9663 E0002)。然后在65℃下干燥剂干燥器中干燥12小时。
用2-1/2”挤压机挤压PET/PP/TiO2混合以形成铸片。275℃的熔体流供料给275℃的7英寸膜挤压模具。随挤压片从模具被排出，其被投送到55℃的淬火辊上。PET基体中的PP在挤压过程中已分散成尺寸介于10到30μm的小球。连续铸片的最终尺寸是宽18cm，厚1140μm。然后铸片在110℃先沿X方向拉伸3.2倍，再沿Y方向拉伸3.4倍。然后在150℃对拉伸片进行热处理。
在拉伸过程中，空隙沿分散在铸片中的PP颗粒开始形成。这些空隙在拉伸过程中变大，并形成明显的空隙体积。得到的膜厚度为140μm。结合2mm厚的浮法玻璃板，该膜作为非粘附的漫射器被进行光学评估。
样品实施例5(EX-5)
干混PET(伊斯曼化学的#7352)和重量为20％的聚丙烯(“PP”，HuntsmanP4G2Z-159)，而不添加TiO2浓缩物。然后于65℃下干燥剂干燥器中干燥12小时。
用1-1/4”挤压机挤压PET/PP/TiO2混合以形成铸片。275℃的熔体流供料给275℃的7英寸膜挤压模具。随挤压片从模具被排出，其被投送到55℃的淬火辊上。PET基体中的PP在挤压过程中已分散成尺寸介于10到30μm的小球。连续铸片的最终尺寸是宽18cm，厚300μm。然后铸片在110℃先沿X方向拉伸3.2倍，再沿Y方向拉伸3.4倍。然后在150℃对拉伸片进行热处理。
在拉伸过程中，空隙沿分散在铸片中的PP颗粒开始形成。这些空隙在拉伸过程中变大，并形成明显的空隙体积。得到的膜厚度为51μm。结合2mm厚的浮法玻璃板，该膜作为非粘附的漫射器被进行光学评估。
对照样品C1
该比较例是提供在用作全部光学测量的测试台的商业TV中的2.03mm厚的同质板状漫射器。使用夏普电子公司Aquos 20”DBL TV。
对照样品C2
该样品是厚100μm的商业泡沫膜，其包括用化学成形剂泡沫化的聚烯烃。该材料由贝里克郡(Berwick)，PA的贝里克工业(Berwick Industires)制造。
结合2mm厚的浮法玻璃板，该膜作为非粘附的漫射器被进行光学评估。
对照样品C3
该样品是81μm厚的商业双向空隙化聚丙烯。产品名是格兰威尔(Granwell)的Polylith GC-1。
结合2mm厚的浮法玻璃板，该膜作为非粘附的漫射器被进行光学评估。
对照样品C4
该样品是380μm商业丙烯酸泡沫带。产品名是3MTM的VHBTM No.4920。该膜被公共为粘合到自承基片的潜在的漫射膜。该膜通过自层压到2mm厚的浮法玻璃板上进行光学评估。
对照样品C5
该样品使用过用透明粘合剂转移带将实施例5的漫射膜层压到2mm的浮法玻璃板上制备。该带用50μm厚的3MTM的VHBTM No.8142。该带施加到玻璃上，然后漫射膜施加到该带上。
亮度测量包括轴上亮度测量和轴上亮度增益测量计算。在特殊设计的LCD-TV实验测试上，与光学均匀度一起，对样品实施例1-5和对照样品C1-C5进行这些测量。测试台装置400，如图4所示，使用了商业照明单元410来安装和照明样品。或者漫射片402，或者光学透射自承基片和空隙化聚合光漫射膜402的结合被设置于背光装置中。然后用测量仪器420和430中的任一个对样品进行光学测量。背光单元和测量仪器如下所述：
背光单元：
夏普电子公司的Aquos 20”DBLTV(图4中为410)。
10 CCFL’s
带有厚2mm的漫射片(图4中为402)
(但测量非粘附漫射膜时，用2mm玻璃片代替板状漫射器作为光学透射自承基片，该漫射膜设置于玻璃之上，图4中为402。)
测量设备：
1.)ELDIM 160R EZ对比锥光镜(Contrast conscope)-2mm斑点尺寸，距样品1.2mm。(图4中为420)
2.)TopCon BM7色度计-1度锥形，5mm斑点尺寸，距样品0.5米。(图4中为430)
EL DIM 160R EZ对比锥光镜用于确定漫射片和光学透射自承基片结合未粘合漫射膜发射的轴上亮度。轴上亮度是垂直于漫射片和漫射膜表面发射的光强度。以每平方米坎德拉(cd/m2)记录亮度的数据。所有样品的轴上亮度值除以背光装置的2mm厚同质漫射片的轴上亮度值，以确定轴上亮度增益值。
TopCon BM7色度计用于测量所有样品的均匀度。仪器的5mm斑点尺寸在背光单元中10 CCFL’s的#5(名义上分开30mm)上被置于中心。直接在CCFL#5之上的任意侧在5mm间隔的4个不同位置进行相同的测量，结果9个不同测量名义上位于CCFL#5上的中心。图6显示了在CCFL’s上没有漫射片或漫射膜的这些测量的结果。直接在CCFL#5上的峰值亮度明显时最大值，而亮度最小值发生在CCFL#5和一侧的CCFL#4之间的以及CCFL#5和另一侧的CCFL#6之间的大致半程长的位置。这些最小值约分别在图6中的位置3和8处。通过本次测量中的亮度最小值与直接在CCFL#5上的得到的最大值的比来确定光学均匀度。
对全部漫射膜样品进行收缩性测试，这些漫射膜膜样品构成与浮法玻璃自承基片的非粘合模式。用尺寸为宽约35mm，最小长约6英寸长的样品执行热收缩性测量。每条带位于穿孔机中以获得6英寸规格的长度。实际规格长度用以6英寸镍铁合金棒校准的仪器测量来测量6英寸样品。该长度用数字千分尺记录到0.0001英寸。一旦确定初始长度，样品被置于加热炉中在预定温度加热需要的时间间隔(此时，设定条件是85℃，为24小时)。然后从加热炉中去除样品，并至于设定为23℃和50％相对湿度的控制环境中，最少约2小时，但通常为24小时。用确定初始长度的相同设备再次测量最终的样品长度。用下面的等式以百分比记录收缩：
Figure S2008100881916D00151
注意，与收缩性相关的负号(-)表示变化的方向。
每个实验样品和对照样品的厚度，光学特性和收缩测试结构综合入下面的表1。表1中，每行表示单个样品的数据，在光学透射自承基片和漫射膜结合用于样品的仅漫射膜的厚度被显示。
表1
Figure S2008100881916D00161
表1中的数据显示本发明实施例1-5的漫射膜能具有与商业板状漫射膜C1相类似的光学特性。数据页显示以比较例C2和C3评估的可以不粘合到自承基片上的泡沫化或空隙化膜收缩大于本发明的膜实施例1-5。这些膜由于尺寸的极不稳定性而不适于应用。数据也显示了粘合到玻璃基片上的丙烯酸泡沫带C4光学性能差，具有比检测板状漫射器C1低的轴上亮度和均匀度。比较样品C5是层压到玻璃基片的实施例5漫射膜，显示了不需要层压到基片的有益之处，因为光学特性会被添加的粘合剂层严重降低，如C5的轴上亮度比实施例5的明显降低。
虽然本发明服从各种修改和改变形式，其具体细节通过图中的示例显示并将详细描述。但是应当理解到，本发明不限于描述的特定实施方式。相反地，本发明涵盖由权利要求书限定的本发明的精神和范围内的全部修改，等价和改变。
本说明书参考的专利和其他公布的全部内容在此结合作为参考。
部件列表
100    直接照明LC显示器件
110    背光装置
112    反射器
114    光源
120    控光层
122    漫射片
124    准直漫射膜
126    光引导膜
128    反射型偏光器
130    前LC面板组件
132    下吸收型偏光器
134    面板基板
136    LC层
138    上吸收型偏光器
139    可选层
140    LC面板
150    控制器
200    控光层
212    自承基片
214    空隙化聚合光学漫射膜
215    涂覆珠子的光准直膜
216    棱柱形光引导膜
218    反射型偏光器
300    控光层
312    光学透射自承基片
314    空隙化聚合光漫射膜
316    棱柱形光引导膜
318    反射型偏光器
400    测试台装置
402    空隙化聚合光学漫射膜或漫射片
410    背光单元
420    测试仪器
430    测试仪器

Claims (33)

1. 一种光组件，包括光源，光透射自承基片和耦接但不粘附到所述基片的空隙化高Tg半结晶聚合光学漫射膜，该聚合光学漫射膜热收缩测试结果为收缩率小于1％。
2. 如权利要求1所述光组件，所述光学漫射膜包括光学增亮剂。
3. 如权利要求1所述光组件，所述光漫射膜包括作为空隙化聚合物的聚酯。
4. 如权利要求3所述光组件，所述光漫射膜，其中聚酯包括聚对苯二甲酸乙二酯；聚萘二甲酸乙二酯，聚乳酸，或其任意共聚物。
5. 如权利要求3所述光组件，所述光漫射膜包括光透射率值大于90.5％的聚对苯二甲酸乙二酯。
6. 如权利要求1所述光组件，所述光漫射膜包括空隙引发剂颗粒。
7. 如权利要求6所述光组件，所述光学漫射膜，其中的所述空隙引发剂颗粒是聚烯烃。
8. 如权利要求7所述光组件，其中所述光学漫射膜包括聚丙烯。
9. 如权利要求7所述光组件，所述聚烯烃以重量介于3％到25％的量存在。
10. 如权利要求1所述光组件，所述光学漫射膜其中所述的聚烯烃以重量介于10％到20％的量存在。
11. 如权利要求1所述光组件，其中，对于所述光学漫射膜，孔隙引发剂重量百分比乘以空隙化层厚度的乘积在750到1500之间。
12. 如权利要求11所述光组件，其中孔隙引发剂重量百分比乘以空隙化层厚度的乘积在950到1350之间。
13. 如权利要求2所述光组件，其中所述光学增亮剂包括苯并噁唑-芪化合物。
14. 如权利要求2所述光组件，其中所述光学增亮剂包括2，2’-(1，2-亚乙基二-4，1-亚苯基)二苯并噁唑。
15. 如权利要求2所述光组件，其中光学增亮剂以0.01到0.1重量％之间的量存在。
16. 如权利要求2所述光组件，其中光学增亮剂以0.02到0.05重量％之间的量存在。
17. 如权利要求1所述光组件，其中所述光学漫射膜包括二氧化钛。
18. 如权利要求17所述光组件，其中二氧化钛以0.25到5重量％之间的量存在。
19. 如权利要求1所述光组件，其中所述光漫射膜是多层的。
20. 如权利要求19所述光组件，其中，在所述空隙化膜的至少一侧上邻近于光学空隙化漫射膜设置非空隙化聚合物层。
21. 如权利要求1所述光组件，包括控制透射穿过该膜的光的方向的结构表面。
22. 如权利要求21所述光组件，其中所述结构是有限弯曲的棱柱形结构。
23. 如权利要求21所述光组件，其中在所述结构上涂覆透明小珠。
24. 如权利要求21所述光组件，其中在所述结构上涂覆光改性层。
25. 如权利要求1所述光组件，其中轴上亮度增益大于0.90，局部均匀度大于0.90。
26. 如权利要求1所述光组件，进一步地包括抗静电涂层。
27. 如权利要求1所述光组件，其中所述光学漫射膜的厚度在1到10密耳之间。
28. 如权利要求1所述光组件，其中所述光学漫射膜的厚度在2到6密耳之间。
29. 一种被照明的显示器，包括如图1所述的光组件。
30. 如权利要求29所述的显示器，包括设置在光学漫射膜离开光源的相对侧上的LC单元。
31. 如权利要求30所述的显示器，还包括在光学漫射膜和LC单元之间的其他光学层。
32. 一种用于显示图像的方法，包括透射光穿过权利要求1所述的膜。
33. 一种空隙化的高Tg半结晶聚合光学漫射膜，其热收缩测试结果为收缩率小于1％，包括作为空隙化聚合物的光透射率值大于90.5％的聚对苯二甲酸乙二酯。
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