CN101322051A - 多层光散射板及包括该多层光散射板的液晶显示器件 - Google Patents

多层光散射板及包括该多层光散射板的液晶显示器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多层光散射板及包括该多层光散射板的液晶显示器件，其中，所述多层光散射板通过共挤出包含无定形透明热塑性树脂的透明层与包含无定形透明热塑性树脂和透明粒子的光散射层而制备，所以其制备方法简单有效，并且所述多层光散射板具有优异的透光率和光扩散率、高亮度和高亮度均匀性，因此改善了视角特性。

Description

多层光散射板及包括该多层光散射板的液晶显示器件
相关申请的交叉引用
本申请要求获得于2006年5月30日提交的韩国专利申请号10-2006-0048679的权利，其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种多层光散射板及包括该多层光散射板的液晶显示器件，并且，更具体而言，涉及一种多层光散射板及包括该多层光散射板的液晶显示器件，所述多层光散射板通过共挤出包含无定形透明热塑性树脂的透明层与包含无定形透明热塑性树脂和透明粒子的光散射层而制备，所以其制备方法简单有效，并且所述多层光散射板具有优异的透光率和光扩散率、高亮度和高亮度均匀性，因此改善了视角特性。
背景技术
通常，在例如监视器或液晶电视的液晶显示器件中，光散射片已用于将点光源或线光源形成为面光源。为了防止从外部看见光源或置于其后的内部物体，并且为了显示出均匀的发光度，这样的光散射片必须具有高光扩散率，以及为了增加光效率，其必须具有高透光率，即高亮度和低功耗。此外，这种光散射片需要具有高亮度均匀性，以确保宽视角。
迄今已开发的光散射片如下：(1)通过将透明热塑性树脂挤出成片状，然后在所述片的表面上物理形成突出的部分而得到光散射片(日本未审查专利申请公开号平04-275501)，(2)通过在例如聚酯树脂的透明基膜上层叠由包含粒子的透明树脂形成的光散射层而得到的光散射片或膜(日本未审查专利申请公开号平06-059108)，(3)通过在透明树脂中混合无机粒子以形成混合物，然后将所述混合物形成为具有光扩散率的片而得到的光散射片(日本未审查专利申请公开号平06-347617)，(4)具有优异的光扩散率的定向聚酯膜，其包括至少两层由共挤出法制备的层(日本未审查专利申请公开号2001-322218和韩国未审查专利申请公开号2002-48116)和(5)通过在熔融的透明树脂中混合珠而形成混合物，然后挤出所述混合物而得到光散射片(日本未审查专利申请公开号平06-123802)。
在这里，所述光散射片(1)和(2)为通过在其表面形成突起部分或在其表面层叠光散射层而获得光扩散率的表面光散射片。但是，在如通过表面处理获得光扩散率的光散射片(1)和(2)的光散射片中，很可能由于处理而损坏所述片的表面。尤其是，所述光散射片(2)目前通常用于笔记本电脑等的小尺寸液晶显示器中。但是，这样的光散射片的问题在于，其很难形成为实现高性能液晶显示器件和多功能液晶显示器件所需的分层结构。此外，这样的光散射片的问题在于，由于基膜与所述片之间的热膨胀的差异，涂敷到其表面上的光散射层容易剥落。
同时，所述光散射片(3)和(5)的优点在于，可以立即获得在形成片时被赋予光扩散率的片，并且可以获得高光扩散率。但是，所述光散射片(3)的缺点在于，由于加入无机粒子而赋予光扩散率，因此透光率会降低，亮度会降低，并且机械性能也会大大降低。此外，这样的片的问题还在于，当长时间加工该片时，加工机械被磨损。在所述光散射片(4)中，由于使用结晶聚酯树脂制备所述片，所以为了获得具有所需光扩散率和总透光率的光散射片，制备所述光散射片的工艺必须包括如下步骤：制备包括至少两层的未拉伸聚酯片，在预定温度下在垂直或水平方向上以预定的伸长率拉伸所述未拉伸聚酯片，以及热处理所述拉伸的聚酯片。在这种情况下，当未拉伸聚酯片不进行拉伸过程时，由于在所述片的冷却过程中形成的聚合物链之间的晶体的存在而大大降低透明性和光学特性。因此，其缺点在于，由于为了确保透明性和光学特性而总是需要拉伸过程，所以其制备方法复杂并且其生产率被降低。目前应用最广泛的是光散射片(5)，但是其问题在于，其在目前已开发的具有增加的宽视角的液晶面板的应用中既不能表现出足够的亮度，也不能表现出足够的亮度均匀性。
发明内容
技术问题
因此，为了解决现有技术中出现的上述问题而做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种多层光散射板及包括该多层光散射板的液晶显示器件，其中，所述多层光散射板的制备方法简单有效，并且所述多层光散射板具有优异的透光率和光扩散率、高亮度和高亮度均匀性，因此改善了视角特性。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一个技术方案，提供了一种通过共挤出包含无定形透明热塑性树脂的透明层与包含无定形透明热塑性树脂和透明粒子的光散射层而制备的多层光散射板。
在本发明的光扩散板中，所述无定形透明热塑性树脂具有70％或更高，并且优选80％或更高的总透光率。此外，与结晶树脂不同，在所述无定形透明热塑性树脂中，由于在聚合物链间未形成晶体，因此不需要用于赋予透明性的额外的拉伸过程。优选所述无定形透明热塑性树脂独立地选自由聚(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酸酐衍生物共聚物、环烯烃共聚物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、多芳基化合物及其混合物组成的组。更具体而言，优选所述无定形透明热塑性树脂独立地选自由聚(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚苯乙烯及其混合物组成的组。
此外，在本发明的光扩散板中，所述光散射层包含无定形透明热塑性树脂和透明粒子。上述无定形透明热塑性树脂优选用作包含在所述光散射层中的无定形透明热塑性树脂。使用无机粒子、有机粒子或其混合物作为所述透明粒子。优选有机粒子用作所述透明粒子。优选使用选自由聚(甲基)丙烯酸甲酯树脂、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂、聚苯乙烯树脂和有机硅树脂组成的组的一种或多种制备所述有机粒子。此外，优选所述有机粒子是部分交联的，因为该粒子的形状没有改变，因此保持其形状。优选所述无机粒子为选自由碳酸钙、硫酸钡、氧化钛、氢氧化铝、二氧化硅、玻璃珠、滑石、云母、白炭黑、氧化镁和氧化锌组成的组的一种或多种。
此外，优选所述透明粒子的平均粒度为0.5～50μm。更具体而言，优选所述透明粒子的平均粒度为1.5～20μm。当所述透明粒子的平均粒度低于0.5μm时，不能得到足够的光扩散率，从而使总的平面发光强度(plane luminescence intensity)降低，并且通过所述光散射板可以看到光源。相反，当所述透明粒子的平均粒度高于50μm时，不能得到足够的光扩散率，从而使平面发光强度降低，并且当为了提高光扩散率而加入大量透明粒子时，透光率和亮度会降低。
此外，在本发明的光散射板中，优选所述光散射层包含80～99.9重量份的无定形透明热塑性树脂和0.1～20重量份的透明粒子。更优选地，所述光散射层包含90～99.5重量份的无定形透明热塑性树脂和0.5～10重量份的透明粒子。在这里，当所述透明粒子的量低于0.1重量份时，光扩散率不足，从而通过所述光散射板可以看到后面的光源。相反，当所述透明粒子的量高于20重量份时，透光率和亮度会降低。
此外，在本发明的光散射板中，如果需要，除了上述组分，在实现本发明的目的和效果的范围内，所述透明层或光散射层可以进一步选择性地包含如紫外线稳定剂、荧光增白剂、抗冲剂(impact resistantagent)、抗静电剂、热稳定剂、阻燃剂、润滑剂、染料等的添加剂。
在本发明的光散射板中，优选所述透明层的厚度为0.95～3.0mm。更具体而言，优选所述透明层的厚度为1.5～2.5mm。当所述透明层的厚度低于0.95mm时，所述光散射板的机械性能劣化，因而不适用。相反，当所述透明层的厚度高于3.0mm时，所述光散射板变重，难以使所述光散射板变薄，因此不实用。
在本发明的光散射板中，优选所述光散射层的厚度为50～500μm。更具体而言，优选所述光散射层的厚度为100～300μm。当所述光散射层的厚度低于50μm时，光扩散率不足，并且当为了增加光扩散率而增加透明粒子的量时，透光率和亮度会降低。相反，当所述光散射层的厚度高于500μm时，即使改进了光扩散率，透光率和亮度也会降低，并且所述光散射板变重，难以使所述光散射板变薄，因此不实用。
本发明的光散射板通过共挤出透明层和光散射层而制备。用于所述共挤出工艺的设备和共挤出条件没有特别限制。可以使用如双层共挤挤出机(double coextruder)或三层共挤挤出机(triple coextruder)的通常已知的共挤出设备，也可以使用任何能够共挤出聚合物树脂片或聚合物树脂膜的设备。根据树脂的种类和通常已知共挤出条件中使用的各层的厚度也可以适当地调节共挤出条件。在根据本发明的一个实施方式的多层光散射板的制备方法中，所述方法包括如下步骤：使用亨舍尔混合机混合80～99.9wt％的上述无定形透明热塑性树脂和0.1～20wt％的上述透明粒子以形成混合物，使用挤出机挤出所述混合物以制备用于光散射层的颗粒型树脂组合物，以及使用设置有T模的共挤挤出机熔融并共挤出用于光散射层的颗粒型树脂组合物和用于透明层的无定形透明热塑性树脂，以制得双层光散射板或三层光散射板。在这种情况下，如果需要，可以在制备各层的树脂组合物的时候或共挤塑所述树脂组合物的时候进一步加入添加剂。此外，可以通过控制挤出机的螺杆转速因而改变挤出机的出料量而调节各层的厚度。
优选本发明的多层光散射板为双层结构或三层结构。在这里，当所述多层光散射板为三层结构时，优选其中间层为透明层，其最上层为光散射层，并且其最下层为光散射层。此外，本发明的多层光散射板的总透光率为60％或更高，优选为70％或更高，更优选为80％或更高。
同时，根据本发明的另一个技术方案，提供了一种包括本发明的多层光散射板的液晶器件。
有益效果
根据本发明，可以得到一种多层光散射板及包括具有所述光散射板的直下式背光源组件(direct backlight unit)的液晶显示器，其中，因为没有进行额外的拉伸过程，所以所述多层光散射板的制备方法简单有效，并且所述多层光散射板具有优异的透光率和光扩散率、高亮度和高亮度均匀性，因此改善了视角特性。
附图说明
图1为显示根据本发明的一个实施方式的双层光散射板的剖面示意图；
图2为显示根据本发明的另一个实施方式的三层光散射板的剖面示意图；
图3为示意性地显示用于评测亮度和亮度均匀性的设备的平面图；以及
图4为显示根据本发明的液晶显示器件的剖面示意图。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述包括具有本发明的多层光散射板的直下式背光源组件的液晶显示器件。
可以参考附图，其中在不同附图中使用的相同的附图标记标明相同或相似的部件。
图4为显示根据本发明的一个实施方式的液晶显示器件100的剖面示意图。
液晶显示器件100包括根据从外部施加的驱动信号和数据信号显示图像的液晶面板110和置于液晶面板110后面以照亮所述液晶面板110的背光源组件120。为理解本发明和实现本发明，所述液晶面板110的精确结构特征不重要。只要其通常用于液晶显示器件，那么具有任何结构的液晶面板都可以用于本发明的液晶显示器件。
背光源组件120置于液晶面板110后面，并且向液晶面板110提供例如白光的光。所述背光源组件120包括多个提供光以照亮所述液晶面板110的光源150，反射片180，包括多个光源150和反射片180的底盘190，置于光源150上的本发明的光散射板140以及光学片130。
线光源，例如，发出如白光的具有预定波长的光的冷阴极荧光灯(CCFL)，或外置电极荧光灯(EEFL)，可以用作光源150。但是，不仅所述线光源可以用作光源150，而且例如发光二极管(LED)的点光源也可以用作光源150。在这种情况下，根据将被照亮的液晶面板110的尺寸，可以适当地选择用做光源150的LED的数量。此外，对用作光源的LED没有限制。可以使用一个白色LED，或使用分别发出红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的三个LED的组合。
所述反射片180置于光源下，并通过将从光源150发出的光反射到液晶面板110而提高光使用的效率。所述反射片180可以通过在由SUS、黄铜、铝或PET组成的片上施加银(Ag)，然后用钛涂覆所述片以防止由于长时间的热吸收(即使产生很少量的热)而导致的片的变形而制备。此外，所述反射片180可通过在由例如PET的合成树脂组成的片上分散用于散射光的气泡而制备。所述光源150和反射片180可以包括在底盘190中。
从所述光源150发出的光透过置于所述光源150上的本发明的多层光散射板140。
光学片130置于所述光散射板上。所述光学片130包括扩散片130a、棱镜片130b和保护片130c。已经过光散射板140的光透射到扩散片130a，所述扩散片130a用于使所述液晶面板110的整个可视区域内的亮度均匀，并拓宽视角。棱镜片130b置于所述扩散片130a上，以改进光效率和亮度，并用于补充由所述扩散片130a降低的亮度。所述棱镜片130b增加了有效视角内的亮度，因为其折射了以低入射角从所述扩散片130a透射的入射光，因而将光向前部集中。保护片130c置于所述棱镜片130b上。所述保护片130c用于防止所述棱镜片130b被损坏，并用于在预定范围内再次拓宽由所述棱镜片130b减小的视角。
在本发明的液晶显示器件中，由于从所述光源150发出的光经过本发明的多层光散射板140，所述光能够以更宽范围的入射角进入光散射板，并能透射到置于所述多层光散射板140前面的液晶面板110上，因此，与常规的光散射板相比，其能提供更高的亮度。
通过下述实施例可以更好地理解本发明，其为说明而阐述，但不构成对本发明的限制。
[实施例1～9和对比例1～3]
示于表1的树脂和透明粒子以表1所示的比率加入到亨舍尔混合机中，然后混合以形成混合物。然后，将所述混合物形成为用于光散射层的颗粒型树脂组合物。
使用配有T模的共挤挤出机将所述用于光散射层的颗粒型树脂组合物和表1所示的用于透明层的树脂熔融并共挤出，因此制备出多层光散射板。(但是，在对比例1和2中，只单独挤出用于光散射层的颗粒型树脂组合物，因此制备出单层光散射板。)
通过控制挤出机的螺杆转速并因此改变挤出机的出料量而调节制备的多层光散射板的各层的厚度，其结果列于表1。此外，使用下述测定方法测定制备的多层光散射板的总透光率、光扩散率、平均亮度和亮度均匀性，其结果列于表2。
材料性质测定方法
(1)总透光率和光扩散率
使用雾度透射仪(haze transmissometer)(商品名：HR-100，MurakamiColor Research Laboratory)测定总透光率和光扩散率。
(2)平均亮度
板被切为720mm×420mm的面积，并且切割的板置于32英寸直下式背光源组件上。然后，使用BM-7(一种用于评测亮度和亮度均匀性的仪器，由TOPCON有限公司制造)在17个点上测量亮度，并且由测定的亮度得到平均亮度。用于评测亮度和亮度均匀性的仪器示于图3。
(3)亮度均匀性
使用下述公式，基于测试结果(2)中的最大亮度和最小亮度计算亮度均匀性。根据下述公式，当亮度均匀性的值为1.00时，亮度均匀性最好。该数值越高表明亮度均匀性越差。
亮度均匀性＝最大亮度/最小亮度
[表1]
Figure A20078000049100151
PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯(LG MMA，EG920)
PS：聚苯乙烯(LG Chem，Ltd.，25SP IDI)
MS200：甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(Nippon Steel Corporation)
MS600：甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(Nippon Steel Corporation)
PC：聚碳酸酯(LG DOW polycarbonate，Calibre 300-22)
PET：聚对苯二甲酸乙二酯(SK Chemicals，SKYPET BB7755)
透明粒子A：硅有机粒子(GE Toshiba Silicon，Tospearl 120，平均粒度：2μm)
透明粒子B：丙烯酸有机粒子(Nippon Shokubai，MA1002，平均粒度：2.5μm)
[表2]
总透光率(％)   光扩散率[雾度](％)   平均亮度(cd/m2) 亮度均匀性
  实施例1   80.2   84.3   5412   1.36
  实施例2   80.7   84.3   5419   1.36
  实施例3   81.1   84.2   5430   1.37
  实施例4   81.3   84.2   5423   1.37
  实施例5   79.1   84.3   5405   1.35
  实施例6   80.0   84.3   5398   1.36
  实施例7   79.1   84.3   5385   1.36
  实施例8   78.4   84.4   5374   1.35
  实施例9   77.8   84.3   5355   1.35
  对比例1   69.4   84.4   5386   1.45
  对比例2   70.9   84.3   5380   1.47
  对比例3   67.4   84.4   4872   1.35
如表2所示，与没有额外的透明层并且没有被共挤出的单层光散射板(对比例1和2)相比，实施例1～9中的本发明的多层光散射板显示出非常好的总透光率和亮度均匀性。此外，与通过共挤出结晶树脂聚对苯二甲酸乙二酯制备的未拉伸的光散射板(对比例3)相比，实施例1～9中的本发明的多层光散射板显示出非常好的总透光率和平均亮度。
工业实用性
根据本发明，可以得到一种多层光散射板及包括具有所述光散射板的直下式背光源组件的液晶显示器，其中，因为没有进行额外的拉伸过程，所以所述多层光散射板的制备方法简单有效，并且所述多层光散射板具有优异的透光率和光扩散率、高亮度和高亮度均匀性，因此改善了视角特性。

Claims (15)

1、一种多层光散射板，其通过共挤出包含无定形透明热塑性树脂的透明层与包含无定形透明热塑性树脂和透明粒子的光散射层而制备。
2、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述无定形透明热塑性树脂独立地选自由聚(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酸酐衍生物共聚物、环烯烃共聚物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、多芳基化合物及其混合物组成的组。
3、如权利要求2所述的光散射板，其中，所述无定形透明热塑性树脂独立地选自由聚(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚苯乙烯及其混合物组成的组。
4、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述透明粒子为无机粒子、有机粒子或其混合物。
5、如权利要求4所述的光散射板，其中，使用选自由聚(甲基)丙烯酸甲酯树脂、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂、聚苯乙烯树脂和有机硅树脂组成的组的一种或多种制备所述有机粒子。
6、如权利要求4所述的光散射板，其中，所述有机粒子是部分交联的。
7、如权利要求4所述的光散射板，其中，所述无机粒子为选自由碳酸钙、硫酸钡、氧化钛、氢氧化铝、二氧化硅、玻璃珠、滑石、云母、白炭黑、氧化镁和氧化锌组成的组的一种或多种。
8、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述透明粒子的平均粒度为0.5～50μm。
9、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述光散射层包含：
80～99.9重量份的无定形透明热塑性树脂；以及
0.1～20重量份的透明粒子。
10、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述透明层的厚度为0.95～3.0mm。
11、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述光散射层的厚度为50～500μm。
12、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述多层光散射板为双层结构或三层结构。
13、如权利要求12所述的光散射板，其中，所述三层结构包括：
由透明层形成的中间层；
由光散射层形成的最上层；以及
由光散射层形成的最下层。
14、如权利要求1所述的光散射板，其中，所述光散射板的总透光率为60％或更高。
15、一种包括直下式背光源组件的液晶显示器，所述直下式背光源组件包括根据权利要求1～14中任一项所述的光散射板。
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