CN103105636B - 用于制造高亮度光学板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造光学板的方法，该方法包括以下步骤：a)通过用包含100重量份的粘合剂树脂和70到130重量份的球形有机聚合物珠粒的树脂成分涂敷第一基板的一个侧面，然后干燥，以制备具有单个粗糙侧面的转移膜；(b)将步骤(a)制得的所述转移膜与可紫外线固化的(UV可固化的)树脂涂敷层相层叠，该UV可固化树脂涂敷层通过用UV可固化树脂涂敷第二基板的一侧面以制得，使得所述转移膜的粗糙侧面与第二基板的UV可固化树脂涂敷侧面相对；以及(c)通过使得步骤(b)中获得的叠层固化，并且分离和去除该转移膜，从而在该第二基板的单个侧面上形成一个折射率为1.41到1.59的粗糙漫射层，其中该转移膜的粗糙侧面具有130到150°的扇形角。本发明的方法所制备的光学板具有高亮度，其还可以提供棱镜板图案的掩蔽，并且免受表面污染和在该板和位于其下面的起偏振片之间的界面划伤，因此，能够用作LCD的背光单元中的光学板。

Description

用于制造高亮度光学板的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造高亮度光学板的方法，该光学板包括一个由具有压花表面的转移膜形成的压花漫射层，该压花表面由于有机聚合物珠粒的存在而产生。
背景技术
因为我们的社会已经转变为一个信息化社会，并且科技水平得到发展，液晶显示器(LCD)已经拓宽了其应用。近年来，对轻重量、设计纤巧和低耗电量的LCD存在日益增长的需要。
近来，由于其高亮度和长寿命，发光二极管(LED)主要被用作背光单元(BLU)的光源。但是，对于侧发光背光单元来说，采用更少数量的LED以解决高成本和散热问题。而且，为减少生产成本，不倾向于使用双亮度增强薄膜(DBEF)板作为棱镜上的反射偏振膜。
因此，需要一种高性能光学板，该光学板具有适于用作光学薄膜的改善亮度和用于隐藏棱镜板的图案的高漫射率。
韩国专利申请公开号2010-0042310公开了一种具有高品质亮度的光漫射薄膜，其通过调整半球透镜的突出的形状和比率而具有增强的亮度。但是，由于它们与起偏振片接触时该突出的振动摩擦，该光漫射薄膜具有界面划伤和表面污染缺陷的潜在风险。
另外，日本专利申请公开号2000-193805公开了一种光漫射板，其虽然不使用球形珠粒，但提供均匀的光漫射。但是，该光漫射板具有不能令人满意的就亮度、遮盖力、视角等等而言的光学性质。
因此，需要提供一种制造能够解决上述问题的光学板的方法。
发明的公开
发明所解决的问题
因此，本发明的目的在于提供一种制造光学板的方法，该光学板具有改善的亮度和用于掩蔽棱镜板图案的高漫射率，其中该光学板不包含珠粒，并且即使与起偏振片接触也可避免界面划伤和表面污染缺陷。
解决问题的方式
为达到以上目的，本发明提供一种用于制造光学板的方法，该方法包括以下步骤：(a)用包含100重量份的粘合剂树脂和70到130重量份的球形有机聚合物珠粒的树脂组合物涂敷第一基板的一个侧面，然后干燥，以制备具有压花表面的转移膜；(b)用可紫外线固化的(UV可固化的)树脂涂敷第二基板的一个侧面，并且将所述转移膜与第二基板层叠，以提供一个叠层，其中该转移膜的压花表面与第二基板的可紫外线固化的树脂涂层接触；以及(c)使得步骤(b)中获得的该叠层固化，并且从该叠层去除该转移膜，从而使得第二基板具有一个折射率为1.41到1.59的压花漫射层。
该转移膜的所述压花表面具有130到150°的扇形角。
此外，本发明提供一种根据该发明方法制备的光学板，该光学板包括一个基板和一个形成在该基板上且具有1.41到1.59的折射率的压花漫射层。
发明效果
根据本发明的方法制备的光学板是可用作LCD的BLU的光学板，由于其具有改善的亮度和用于掩蔽棱镜板图案的高漫射率。进一步的，该光学板不包含珠粒，并且即使与起偏振片接触也可避免界面划伤和表面污染缺陷。
附图简要说明
图1是显示根据本发明的扇形角的示意图。
图2是根据本发明所制备的光学板的示意剖视图。
图3示出了根据本发明所制备的光学板的轧花漫射层的剖视图(a)和表面视图(b)。
发明的详细描述
根据本发明制造光学板的方法包括以下步骤：(a)用包含粘合剂树脂和球形有机聚合物珠粒的树脂混合物涂敷第一基板的一个侧面，然后干燥，以制备具有压花表面的转移膜；(b)用UV可固化的树脂涂敷第二基板的一个侧面，并且将该转移膜与第二基板层叠，以提供一个叠层，其中该转移膜的压花表面与第二基板的UV可固化树脂涂层接触；以及(c)对步骤(b)中获得的该叠层进行固化，并且从该叠层去除该转移膜，从而使得第二基板具有压花漫射层。
换句话说，根据制造本发明的光学板的方法，一个具有压花表面的转移膜与一个具有UV可固化的树脂涂层的基板层叠，该基板的UV可固化的树脂涂层被固化，并且该转移膜被去除，借此该转移膜的压花表面被转移至该基板的UV可固化的树脂涂层上。该光学板包括形成在该基板上的压花漫射层，但是该轧花漫射层不包含珠粒和填充剂。
步骤(a)：制备转移膜
根据本发明的方法，通过用包含粘合剂树脂和球形有机聚合物珠粒的树脂组合物涂敷第一基板的一个侧面，然后使其干燥，来制备具有压花表面的转移膜。
由于包含珠粒的树脂混合物被涂敷在第一基板的一个侧面上，该第一基板具有一个压花表面，其中该压花表面具有130到150°的扇形角。
在压花表面包括分离的半球状突出件，例如微透镜形突出件，该突出件的边界是清楚的，因此每个突出件的高度容易测量。反之，如果压花表面是涂层的形式，该突出件的边界是不清楚的，这使得难以测量每个突出件的高度。因此。扇形角在此限定为由两个相邻的突出件的顶端和该突出件之间的最低点形成的角度，该最低点是该角度的顶点。
本发明的图1示出了显示根据本发明的扇形角的示意图。参考图1，当包含粘合剂树脂和珠粒的涂层(120)被形成在第一基板(110)的一侧面上时，该扇形角(θ)被定义为由连接该突出件的顶点(A、C)和位于所述突出件之间的下边缘的最低点(B)的两条直线所形成的角度ABC(θ)。
该第一基板可以是透明塑料板，优选为具有与该粘合剂树脂的良好附着力。
可用于第一基板的透明塑料的典型例子包括聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙基酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三醋酸纤维素(TAC)和醋酸-丙酸纤维素(CAP)；优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
该树脂混合物包含含量为70到130重量份的有机聚合物珠粒，以该粘合剂树脂为100重量份计。该有机聚合物珠粒和该粘合剂树脂与溶剂混合。
如果该珠粒的数值小于70重量份，该发明方法所制备的该光学板的总透光率会增加；但是，该光学板的模糊度会小于85％，减少它的漫射率。在此情况下，该光学板遮盖力不足。
反之，如果该珠粒的数值大于130重量份，该光学板的模糊度会增加；但是，该光学板的总透光率会小于85％。在此情况下，该光学板具有表面上的污染缺陷和减少的亮度。
优选的是，该粘合剂树脂具有透光性良好的高透明度，并且为了涂敷操作方便起见，该粘合剂树脂的粘性可以很容易地控制。该粘合剂树脂的典型例子包括基于丙烯酸酯的树脂(acrylic-based)、基于氨基甲酸酯的树脂(urethane-based)、基于环氧树脂的树脂(epoxy-based)、基于乙烯基树脂的树脂(vinyl-based)、基于聚酯的树脂(polyester-based)和基于聚酰胺的树脂(polyamide-basedresin)。优选基于丙烯酸的树脂，由于其良好的耐磨性和对具有合适的光折射率的光的优良的反射率和透光率。该基于丙烯酸的树脂的具体的例子包括具有一种重复单元的均聚物和具有两种或更多种重复单元的共聚物，其中该重复单元选自甲基甲基丙烯酰基(methylmethacryl)、甲基丙烯酰乙基丙烯酰基(methacrylethylacryl)、丁基丙烯酰基(butylacryl)、芳基丙烯酰基(arylacryl)、己基丙烯酰基(hexylacryl)、异丙基甲基丙烯酰基(isopropylmethacryl)、苄基丙烯酰基(benzylacryl)、乙烯基丙烯酰基(vinylacryl)、2-甲氧基丙烯酰基(2-methoxyacryl)和苯乙烯。该基于丙烯酸的树脂可以是热固性的或UV可固化的。可以根据它在溶剂中的溶解度来选择。它也可以实现涂层的合乎需要的涂覆性能和机械性能以及持久性，并且通过控制该基于丙烯酸的树脂的分子量、玻璃化转变温度(Tg)和羟基度从而控制其与基板的粘附性。
该球形的有机聚合物珠粒可以由这种有机聚合物制成，例如硬丙烯酸酯、聚苯乙烯、尼龙、软丙烯酸酯或硅酮。优选硬丙烯酸酯，因为它优良的溶液耐受性质(solutionresistantproperty)，其易于分散。
该珠粒的平均直径是0.1到50微米，优选5到12微米。如果该平均直径小于0.1微米，该珠粒会埋入该树脂组合物的涂层中。在此情况下，表面上的突出面积不足，导致光学板具有不良的遮盖力。反之，如果该平均直径大于50微米，很可能该光学板在其表面上具有污染缺陷，或者该光学板的表面上过多的突出件致使该光学板下面的起偏振片划伤。
具有压花表面的该转移膜可以通过将用量为6.0到12.0g/m2的树脂组合物涂敷到该第一基板的一个侧面、然后将其干燥来制备。
如果涂敷量小于6.0g/m2，该涂层的表面上的突出件没有充分地突出来。在这种情况下，扇形角小，导致光学板具有低亮度。反之，如果涂敷量大于12.0g/m2，该光学板的透光性会变差。因此，当用在LCD的BLU中时，该光学板不能够提供高亮度。
如果该转移膜的压花表面用脱模剂处理，其在后面的步骤中容易从叠层中除去。该脱模剂可以是本领域已知的任何常规偷摸剂，例如，硅酮脱模剂。
步骤(b)：形成叠层
接下来，第二基板的一个侧面涂敷UV可固化树脂，然后步骤(a)中制备的转移膜与UV可固化树脂涂层层叠，从而使得该转移膜的压花表面与该第二基板的该UV可固化树脂涂层接触。
该第二基板可以是透明塑料板，优选为具有与UV可固化树脂的优良附着力、对从其背侧入射的光的透光率等于或大于90％、以及具有一个为防止亮度变动的光滑表面。
可用作该第二基板的该透明塑料的典型例子与列举为第一基板的那些相同，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
第二基板的厚度可以是10到300微米。如果厚度小于10微米，不方便处理该基板。如果厚度大于300微米，无法产生薄的LCD组件。
UV可固化树脂的代表性例子包括基于聚酯的树脂、环氧基树脂和(甲基)丙烯酸酯树脂，例如聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧-(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯等等。尤其是，(甲基)丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酯-(甲基)丙烯酸酯树脂、硅酮-氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯树脂、硅酮-聚酯-(甲基)丙烯酸酯树脂和氟代氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯树脂优选用于获得该光学板的优良光学性质。
UV可固化树脂可以由聚丙烯酸酯和/或聚甲基丙烯酸酯(以下写作聚(甲基)丙烯酸酯)或单丙烯酸酯和/或单甲基丙烯酸酯(以下写作单(甲基)丙烯酸酯)和光聚合引发剂制成。
UV可固化树脂涂层的厚度可以是1到50微米，优选1到15微米。如果厚度小于1微米，将难以保持该叠层的形状，或者会导致诸如波纹图样的缺陷和不良外观。如果厚度大于50微米，该突出件和该基板之间的边缘层是厚的，由于其耐热性和防潮性导致摇摆图案。
通过用包含填充剂和粘合剂树脂的混合物涂敷该基板，然后干燥该涂层，一个防粘连层被形成在第二基板的另一侧面上，所述填充剂选自直径为0.1到50微米的无机粒子，例如二氧化硅或有机颗粒，例如丙烯酰基交联粒子。
防粘连层还包含抗静电剂，其防止由于基板静电引起的灰尘或外来材料对该层的污染。
步骤(c)：形成漫射层
最后，步骤(b)中得到的该叠层被固化，并且该转移膜然后从该叠层上去除，从而在第二基板的一个侧面上提供了一个压花漫射层。图3示出了该压花漫射层的剖视图(a)和表面视图(b)的图像。
该压花漫射层具有1.41到1.59的折射率。如果折射率小于1.41，该漫射层的光漫射率会变差，因此降低了该光学板的遮盖力。如果折射率超过1.59，该漫射层的总的透光率会减小，因此降低了该光学板的亮度。
因为该转移膜的压花表面被转移至该漫射层，因此该漫射层具有高亮度，虽然其不包含珠粒或填充剂。
由于该转移膜的压花表面被转移至该漫射层，因此，为了给与该光学板优良的光学性质，关键是将该转移膜的压花表面的扇形角控制在130到150°的范围。
如果扇形角小于130°，形成在该漫射层上的突出件具有突出比率约为50％的基本上呈半球形的形状。在这种情况下，光线直穿过该压花表面的能力降低。而且，在该压花漫射层和外部之间的界面上的总的光反射增加，从而导致该光学板的亮度的不希望的降低(同时光循环效率增大)。如果扇形角超过150°，传输穿过形成在该漫射层上的突出件的光漫射减少，其不合需要地减小了该光学板的遮盖力。
图2示出了根据本发明的方法所制备的光学板的示意剖视图。参见图2，根据本发明的方法所制备的光学板包括形成在第二基板(200)的一个侧面上的压花漫射层(210)和形成在第二基板(200)的另一侧面上的防粘连层(220)。另外，它还包括防粘连层(220)中的填充剂(230)。
换句话说，根据本发明的方法，具有形成在第二基板的一个侧面且不包含珠粒或填充剂的压花漫射层的光学板可以由该方法制造，该方法包括：制备一个具有压花表面的转移膜，将该转移膜与具有UV可固化树脂涂层的第二基板相层叠，固化该UV可固化树脂涂层，并且从该叠层去除该转移膜，借此该转移膜的压花表面被转移到第二基板的UV可固化树脂涂层上。所制造的该光学板优选为具有85％或更大的模糊度和85％或更大的总透光率。
以实施例和比较例进一步地描述和说明本发明，但是其不意味着限定本发明的范围。根据该实施例和比较例所制备的该光学板的性质，包括该UV可固化树脂涂层的折射率和模糊度(％)、总透光率(Tt)(％)、亮度(％)、遮盖力、界面划伤，以及该光学板的外观，在以下被评价。
1.UV可固化树脂涂层(压花漫射层)的折射率
该折射率以常规方法测量。
2.模糊度(％)和总透光率(Tt)(％)
通常，该光学板的模糊度和总透光率可以按照以下测量：
模糊度(％)＝漫射透过系数(DT)/总透过系数(TT)
总透过系数(TT)＝平行透过系数(PT)+漫射透过系数(DT)
总透光率(％)＝总透过系数(TT)/总入射光
用能见度测量仪NDH-2000(Denshikogyo，日本)测量该模糊度和总透光率。
3.遮盖力
该光学板的遮盖力由5点分级系统评价。两个棱镜板以横交的方式(V、H)层叠在具有光点图形的光波导板上，并且样品制备为具有顶板的各种赫兹值。该明线斑点的能见度评定该遮盖力，从适于大规模生产的等级2到表示完全掩蔽明线或点的等级5。
4.亮度
该光学板的视角利用被用于评价遮盖力的相同背光单元结构来评价。当光接收部分在水平方向以5°的增量从-85°旋转到+85°时，亮度热量计BM7(Topcon)被用于测量该视角。在0°测量的值，那就是说，当该光接收部分垂直于该背光单元时，被认为是该样品的亮度。一个通常用在棱镜(例如，比较例9中所采用的转移膜)上的传统光学板作为亮度评价的参考。等于或超过该参考的亮度被认为是令人满意的。
5.界面划伤
漫射层和起偏振片之间的间距减小所导致的界面划伤，用Heidon表面性质检测器14FW型(神道科学公司(ShintoScientific))以在清洁的偏光器和漫射层之间的界面的划伤度来评价。该划伤度被测量为一个在1赫兹的速度、40毫米的振幅和200克的负载的条件下的运动数目的函数。如果该界面在10次运动之后未被损伤，它被认为是令人满意的。
6.外观
该光学板的外观用裸眼观察，检查缺陷，如浸湿、流动染色、结块、条纹、波纹和污点。
与此同时，该表面的图像(50×150x)被光学显微镜VK-9700K(肯耶斯(Keyence)公司)拍到，并且该扇形角由VK分析器S/W(肯耶斯(Keyence)公司)根据该图像测量得到。在20个相邻的突出件的顶点之间划上线，并且测量由两个相邻的突出件的顶点和该突出件之间的最低点形成的角度。该角度的平均值作为该扇形角。
实施例1
具有10微米平均直径的、100重量份的硬丙烯酸酯珠粒和100重量份的丙烯酰基粘合剂树脂(A811，埃奎因化学公司(AeKyungChemical))与甲基乙基甲酮和甲苯(2∶1重量比)的混合溶剂混合，以获得30％的固体浓度。产生的分散体在配备有高性能马达的混合器中以1,000rpm的转速搅拌1小时，以获得一种树脂组合物，其中该珠粒被充分地分散在该树脂中。该树脂组合物利用12号绕线棒涂敷在厚度为188微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(SH40，SKC)上。允许该溶剂在一个对流烘箱中在100℃蒸发120秒，以产生一个具有10微米厚和133°扇形角的树脂组合物涂层的转移膜。为在制备光学板的最后步骤中易于将其从UV固化树脂层除去，该转移膜受到脱模处理。
其次，具有固态折射率为1.49的未固化的UV可固化树脂(MHOSKCHaasDisplayFilmCo.，Ltd.)被施涂在110微米厚的PET薄膜上。所产生的薄膜被与该转移膜层叠，从而使得该转移膜的压花表面与该UV可固化树脂涂层接触，从而使得该转移膜的压花形状被转移到该UV可固化树脂涂层上。然后，叠层暴露于紫外辐射中，从而使得该UV可固化树脂涂层固化。最后，该转移膜被从该叠层上去掉，以获得具有形成在该PET薄膜的一个侧面的压花漫射层的光学板。
实施例2
重复实施例1的步骤，区别在于基于100重量份的粘合剂树脂使用110重量份的具有平均直径5.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有135°扇形角的转移膜。
实施例3
重复实施例1的步骤，区别在于基于100重量份的粘合剂树脂使用120重量份的具有平均直径5.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有145°扇形角的转移膜。
实施例4
重复实施例1的步骤，区别在于基于100重量份的粘合剂树脂使用110重量份的具有平均直径11.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有135°扇形角的转移膜。
实施例5
重复实施例1的步骤，区别在于基于100重量份的粘合剂树脂使用115重量份的具有平均直径11.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有145°扇形角的转移膜。
实施例6
重复实施例1的步骤，区别在于使用具有平均直径8微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有140°扇形角的转移膜。
比较例1
重复实施例1的步骤，区别在于使用具有平均直径4.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有155°扇形角的转移膜。
比较例2
重复实施例1的步骤，区别在于使用具有平均直径12.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有125°扇形角的转移膜。
比较例3
重复实施例1的步骤，区别在于使用具有平均直径4.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有125°扇形角的转移膜。
比较例4
重复实施例1的步骤，区别在于使用具有平均直径12.5微米的硬丙烯酸酯珠粒，从而制备具有160°扇形角的转移膜。
比较例5
重复实施例1的步骤，区别在于使用具有固相折射率为1.40的未固化的UV可固化树脂(M205SKCHaasDisplayFilmCo.，Ltd.)。
比较例6
重复实施例1的步骤，区别在于使用具有固相折射率为1.60的未固化的UV可固化树脂(M301SKCHaasDisplayFilmCo.，Ltd.)。
比较例7
重复实施例1的步骤，区别在于基于100重量份的粘合剂树脂使用65重量份的珠粒。
比较例8
重复实施例1的步骤，区别在于基于100重量份的粘合剂树脂使用135重量份的珠粒。
比较例9
实施例1中制备的转移膜被用作光学板。
表1.使用转移膜的光学板的制备条件和性能
A*＝珠粒的重量份(％)
B*＝珠粒的直径(微米)
C*＝扇形角(°)
折射率＝UV可固化树脂的折射率
亮度＝亮度
界面划伤＝界面划伤
如实施例1到6所示，根据本发明所制备的光学板显示出至少85％的模糊度、至少85％的总透光率、和至少100％的亮度、以及优良的外观、遮盖力，并且免于界面划伤。
如比较例1到4所示，如果扇形角不是在130到150°的范围内，则观察到亮度恶化和不良外观。如比较例5和6所示，如果UV可固化树脂涂层的折射率不是在1.41到1.59的范围内，则得到不符合要求的亮度、模糊度和总透光率。
进一步地，如比较例7和8所示，如果所用珠粒的量基于100重量份的粘合剂树脂不是在70到130重量份的范围内，该光学板的遮盖力削弱，并且观察到界面划伤。
与传统涂敷方法所制备的光学板(比较例9)相比较，根据本发明的方法所制备的实施例1到6的光学板除优良的抗界面划伤之外还显示出改善的亮度。

Claims (3)

1.一种制备光学板的方法，该方法包括以下步骤：
(a)用包含100重量份的粘合剂树脂和70到130重量份的球形有机聚合物珠粒的树脂组合物涂敷第一基板的一个侧面，然后干燥，以制备具有压花表面的转移膜；
(b)用可紫外线固化的(UV可固化的)树脂涂敷第二基板的一个侧面，并且将所述转移膜与所述第二基板层叠，以提供一个叠层，其中该转移膜的压花表面与第二基板的UV可固化树脂涂层接触；以及
(c)使得步骤(b)中获得的所述叠层固化，并且从该叠层去除该转移膜，从而使得第二基板具有一个折射率为1.41到1.59的压花漫射层，
其中该转移膜的该压花表面具有130到150°的扇形角；
其中该有机聚合物珠粒的平均直径是5到12微米。
2.如权利要求1所述的制备光学板的方法，其中用于所述UV可固化树脂涂层的UV可固化树脂包括(甲基)丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂、硅酮氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂、硅酮聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂、氟代氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂或其混合物。
3.一种光学板，通过权利要求1所述的方法制备，包括一个基板和形成在该基板的一个侧面上且具有1.41到1.59的折射率的压花漫射层。
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