CN1755400A - 聚碳酸酯树脂光漫射片 - Google Patents

Abstract

提供了一种聚碳酸酯树脂光漫射片，该光漫射片能够充分地漫射直接放置在它下面地多个光源发出的光并没有或基本没有由光源造成的亮度不均匀。该光漫射片具有例如总透光率为40－80％，总反射率(Rt)为20－55％以及扩散率为20％或以上的特征。

Description

聚碳酸酯树脂光漫射片

技术领域

本发明涉及聚碳酸酯树脂光漫射片。

背景技术

关于放置在平板显示器(5)例如液晶显示器背面一侧的背光元件(2)，已知的是装备有用于将从光源(3)射向成象装置(4)的光均匀漫射的光漫射片(1)的背光元件以及，例如还已知如图1所示，直接下置类型(direct under type)的背光元件(2)，其具有多个光源(3)直接安装在光漫射片(1)的下面。对于直接下置类型的背光元件(2)，通常在光源(3)的背面一侧提供反射片(6)。关于光漫射片(1)，已知的是由其中分散有光漫射剂的聚碳酸酯树脂制造的光漫射片。

既然直接下置类型的背光元件(2)具有直接位于光漫射片(1)下面的光源(3)，那么光源(3)到光漫射片(1)的距离小并且光在光漫射片(1)中的光程长度也小。因此，需要光漫射片(1)能够充分的漫射来自每个光源(3)的光，从而不会产生由多个光源(3)造成的亮度不均匀。

然而，传统光漫射片(1)不能达到所述能够充分漫射来自光源(3)的光的程度。

发明内容

申请人已经进行了大量的研究以开发一种光漫射片(1)，该片由聚碳酸酯树脂制成，能够充分地漫射直接放置在它下面地多个光源(3)发出的光并且没有或基本没有由光源(3)造成的亮度不均匀，研究的结果就是本发明。

也就是说，本发明提供聚碳酸酯树脂光漫射片(1)，其具有以下性能：

总透光率(Tt)为40％-80％；

总光反射率(Rt)为20％-55％；

扩散率(D)为20％或以上，其通过下式(1)计算：

$D=\frac{120+170}{2\×15}\×100(\%)---\left(1\right)$

其中I5是相对于其法线方向(a)在5度角方向传播的透射光(L₅)的强度，I20是相对于其法线方向(a)在20度角方向传播的透射光(L₂₀)的强度，以及I70是相对于其法线方向(a)在70度角方向传播的透射光(L₇₀)的强度，该透射光(L₅，L₂₀和L₇₀)在透射光(L₀)之中并在当入射光(L₁)通过法线方向(a)时进行测量；和

在435nm波长的透光率(T₄₃₅)，在545nm波长的透光率(T₅₄₅)和在610nm波长的透光率(T₆₁₀)，各个透光率满足下列式子(2)，(3)和(4)：

$\frac{{|T}_{435}-T_{545}|}{T_{435}}\×100\≤5---\left(2\right)$

$\frac{|T_{545}-T_{610}|}{T_{545}}\×100\≤8---\left(3\right)$

$\frac{|T_{435}-T_{610}|}{T_{435}}\×100\≤8---\left(4\right)$

既然通过利用本发明的光漫射片(1)可对光源(3)的光进行充分漫射，那么在其中具有光漫射片(1)的直接下置型背光元件(2)提供了没有或基本没有亮度不均匀的显示图象。

附图说明

图1是截面图，作为模型示例了使用直接下置类型背光元件的平板显示器；和

图2是模型图，示出了射入到光漫射片上的入射光和从光漫射片传播出的透射光之间的关系。

优选实施方案描述

本发明的光漫射片(1)由聚碳酸酯树脂制成。用于本发明的聚碳酸酯树脂可以用由Plastic Age Co.，于1985年5月10日出版的“PLASTIC READER”，第14重新修订版，第152-153页描述中的方法制造。例如，聚碳酸酯树脂可以用如下方法制造，例如光气法(一种溶液方法)其中双酚A与光气互相反应或酯交换法(一种熔融方法)其中双酚A和碳酸二苯酯互相反应。在制造过程中，可以使用催化剂、端基中止剂、抗氧化剂和其它助剂。聚碳酸酯树脂可以是通过共聚其为三-或更多官能单体的多官能芳香族化合物制备的支化聚碳酸酯化树脂，或者可以是通过共聚芳香族或脂肪族二宫能羧酸制备的聚酯碳酸酯树脂。光漫射片可以由两种或更多种聚碳酸酯树脂混合制成。

用于本发明直接下置型背光元件的光漫射片(1)具有的总透光率(Tt)为40-80％，优选45-75％。如果总透光率小于40％，难于达到具有足够强度的亮度，而如果总透光率大于80％，则容易看到光源的图象并且容易发生亮度不均匀。可根据JIS K-7361测量总透光率。

本发明的光漫射片(1)具有的总光反射率(Rt)为20-55％。如果总光反射率小于20％，则容易看到光源的图象并且容易发生亮度不均匀。如果总光反射率大于55％，光在直接下置型背光元件(3)中反复反射从而被削弱；因而图象显示装置(4)难于达到足够的照射强度。可根据JIS K-7105测量总反射率。

本发明的光漫射片(1)具有20％或更大的扩散率(D)，扩散率根据下式(1)计算：

$D=\frac{120+170}{2\×15}\×100(\%)---\left(1\right)$

其中I5是相对于其法线方向(a)在5度角方向传播的透射光(L5)的强度，I20是相对于其法线方向(a)在20度角方向传播的透射光(L₂₀)的强度，以及I70是相对于其法线方向(a)在70度角方向传播的透射光(L₇₀)的强度，透射光(L₅，L₂₀和L₇₀)在透射光(L₀)之中并在当入射光(L₁)从法线方向(a)通过时进行测量。

如果扩散率(D)少于20％，容易发生亮度不均匀。扩散率(D)可以是95％或更小。

本发明的光漫射片(1)具有在435nm波长的透光率(T₄₃₅)，在545nm波长的透光率(T₅₄₅)和在610nm波长的透光率(T₆₁₀)，各个透光率满足下列式子(2)，(3)和(4)：

$\frac{|T_{435}-T_{545}|}{T_{435}}\×100\≤5---\left(2\right)$

$\frac{|T_{545}-T_{610}|}{T_{545}}\×100\≤8---\left(3\right)$

$\frac{|T_{435}-T_{610}|}{T_{435}}\×100\≤8---\left(4\right)$

可以根据JIS Z-8722中规定的“A method of measurement for atransmitting object”和“A method of measurement for a color of anobject”测量在435nm波长的透光率(T₄₃₅)，在545nm波长的透光率(T₅₄₅)和在610nm波长的透光率(T₆₁₀)。优选透光率互相相等。

本发明的光漫射片(1)可以通过模塑包含聚碳酸酯树脂的聚碳酸酯树脂组合物和分散于其中的光漫射剂的方法来制造。

光漫射剂可以是折射率与聚碳酸酯树脂不同的颗粒，两者之间折射率差的绝对值通常在0.02-0.20。光漫射剂的例子包括无机颗粒例如碳酸钙颗粒；硫酸钡颗粒；二氧化钛颗粒；氢氧化铝颗粒；二氧化硅颗粒；玻璃颗粒；滑石颗粒；云母颗粒；白炭墨颗粒；氧化镁颗粒；和氧化锌颗粒。无机颗粒可以用表面处理剂例如脂肪酸进行表面处理。其它光漫射剂的例子包括有机颗粒例如苯乙烯-基聚合物颗粒；丙烯酸-基聚合物颗粒；和硅氧烷-基聚合物颗粒。光漫射剂可以单独使用或两种或多种结合使用。

在使用硅氧烷-基聚合物颗粒的情况下，优选使用聚硅氧烷颗粒，因为泛黄较少。聚硅氧烷颗粒可以是具有弹性的颗粒并且即使在其截面积受到30N/mm²的载荷下也不破裂或破坏。

光分散剂的重均颗粒直径可以处在0.1-10μm的范围并优选处于1-10μm。

光分散剂的使用量可处于0.01-20重量份并优选处于0.05-10重量份的范围，相对于100重量份聚碳酸酯树脂计。

在本发明中，与聚碳酸酯树脂折射率不同的颗粒优选用作光漫射剂并分散于聚碳酸酯树脂中，从而得到其中光可以被所谓的内漫射漫射的光漫射片。

本发明的光漫射片(1)可以在其表面上具有凹陷和凸起从而可以通过凹陷和凸起的作用漫射光，这就是所谓的外漫射。在聚碳酸酯树脂片表面提供凹陷和凸起的方法的例子包括：用涂覆液体涂布片的方法，该液体含有光漫射剂以形成含有光漫射剂的表面层，从而在片表面上提供凹陷和凸起；在聚碳酸酯树脂片表面形成含有光漫射剂的树脂层，从而在片表面上提供凹陷和凸起的方法；通过滚轧转移(rolltransfer)提供具有凹陷和凸起的聚碳酸酯树脂片的方法；通过元件转移(cell transfer)提供具有凹陷和凸起的聚碳酸酯树脂片的方法。

本发明的光漫射片(1)可以含有公知的添加剂例如光稳定剂，紫外线吸收剂，荧光增白剂，抗氧化剂，脱模剂，阻燃剂和抗静电剂。

本发明的光漫射片(1)可以用下述方法制造，其中将聚碳酸酯树脂、光漫射剂和添加剂用混合机例如Henshell混合机或滚混机机械混合，然后将所得的混合物用挤出机，例如单螺杆挤出机或双螺杆挤出机和/或各种捏合机，进行熔融捏合以制备聚碳酸酯树脂组合物，然后将聚碳酸酯树脂组合物采用普通成型方法例如挤出成型法、注射成型法和/或压模法成型为片材。特别地，当在生产中采用挤出成型时，光漫射片(1)可以用下述方法制造，其中聚碳酸酯树脂组合物用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机熔融捏合，然后熔融捏合的组合物通过T型模口或辊单元挤出。在挤出成型中，可使用两个或更多个挤出机将上述组合物和另一种材料通过供料头、多歧管头等挤出，从而形成本发明的具有多层结构的光漫射片。可替代地，挤出成型后得到的两个或多个片材可以互相层叠，然后对其加压而得到本发明的光漫射片。

本发明的光漫射片(1)的厚度可以为0.2-5mm。

以上已经对本发明进行了说明，很显然本发明可以以很多方式进行变化。这种变化被认为处于本发明的精神和范围之内，并且对本领域的技术人员来说显而易见的所有这些改动都将包含在后面的权利要求的范围内。

在2004年9月30日提交的日本专利申请No.2004-286815的全部公开，包括说明书、权利要求、附图和摘要，全部在此引入作为参考。

具体实施方式

实施例

采用下面的实施例对本发明进行了更加详尽的说明，所述实施例不应被认为是对本发明范围的限制。

请注意，测量方法如下：

(1)总透光率(Tt)

根据JIS K-7361使用Poic积分球浊度计(Haze meter)(商品名SEP-HS-300，由Nihonseimitukougaku制造)测量总透光率(Tt)。

(2)总光反射率(Rt)

根据JIS K-7105使用浊度/透射计(商品名HR-100，由Murakami Color Research Laboratory Co.制造)测量总反射率(Rt)。

(3)扩散率(D)

如图2所示，让光(L_i)从法线方向(a)通过将要测量的片，得到透射光(L₀)，(L₀)是通过片之后得到的总透射光。使用自动可变角度光度计(商品名GP-1R，由Murakami Color ResearchLaboratory Co.制造)测量投射光(L₀)的相对于其法线方向(a)在5度角方向传播的透射光(L₅)的强度I5，相对于其法线方向(a)在20度角方向传播的透射光(L₂₀)的强度I20，以及相对于其法线方向(a)在70度角方向传播的透射光(L₇₀)的强度I70。根据测量的强度，使用下式(1)计算扩散率(D)：

$D=\frac{120+170}{2\×15}\×100(\%)---\left(1\right)$

(4)色调(T₄₃₅，T₅₄₅和T₆₁₀)

在300nm到800nm的波长范围内在每次步进1nm的情况下使用分光光度计(商品名U4000，由Hitach，Ltd.制造)在每个波长测量透光率(T)，从而得到在435nm波长的透光率(T₄₃₅)，在545nm波长的透光率(T₅₄₅)和在610nm波长的透光率(T₆₁₀)。

(5)黄度(YI)

根据JIS Z-8722规定的方法使用上述方法中测得的300nm到800nm波长范围的透光率(T)计算XYZ值然后根据JIS K-7105处理得到的值，从而得到黄度(YI)。

(6)平均亮度和亮度不均匀性

将作为光源的九个3mmf冷阴极管(3)，如图1所示，放置在反射片(6)上方3cm处，并且将光漫射片(1)放置于光源上方14mm处并和反射片(6)平行。点亮冷阴极管(3)并在光漫射片(1)上方90cm利用多点亮度计(由Canon Inc.生产)测量产生的亮度(图1中光漫射片(1)上方是成象元件(4))，不仅得到在九个阴极管(3)中的中间3个冷阴极管上方范围内的15个点的平均值，而且得到这15个点亮度的最大值和最小值的比率(最大值/最小值)作为亮度不均匀性。

参考实施例1

将100重量份聚碳酸酯树脂粒料(商品名SD1080，由SumitomoDow K.K.制造，折射率1.585)和2重量份硅氧烷-基聚合物颗粒(商品名DY33-719，由Toray Dow Corning Silicone K.K.制造，重均颗粒直径2μm，Tg为-118℃，折射率为1.419)混合到一起，然后得到的混合物使用在模口树脂温度为230℃的条件下的挤出机挤出成为片材，从而得到聚碳酸酯树脂片，每个片的厚度为约0.5mm，宽度为约3cm。

单独地，上述使用的硅氧烷-基聚合物颗粒(DY33-719)按如下所述进行测试：

使用微型压缩试验机(商品名MCTM/MCTE系列，ShimadzuCorp.)通过直径50μm的加压工具对一个硅氧烷-基聚合物颗粒(DY33-719)施加载荷，载荷以0.142mN/sec的速率增加。当压缩上述颗粒直到所述颗粒每单位截面积的载荷达到30N/mm²时，根据视觉判断所速颗粒是否发生破裂或破坏。结果是，上述颗粒既没有破裂也没有破坏。

对比实施例1

将由参考实施例1得到的四块片材相互层叠在一起并用热压成型机热压，得到厚度为2mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

实施例1

将以与参考实施例1相同的方式得到的两块片材相互层叠在一起并进行热压，得到厚度为1mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

实施例2

将以与参考实施例1相同的方式得到的两块片材相互层叠在一起并进行热压，得到厚度为0.7mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

实施例3

将一块以与参考实施例1相同的方式得到的片材进行热压，得到厚度为0.3mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

参考实施例2

除了使用2重量份硅氧烷-基聚合物颗粒(商品名TOSPEARL145，由Toshiba Silicone Co.，Ltd制造，重均颗粒直径4.5μm，折射率为1.430)代替硅氧烷-基聚合物颗粒DY33-719，以与参考实施例1相同的方式，生产各自具有约0.5mm厚度和约3cm宽度的聚碳酸酯树脂片材。测量结果列于表1和表2中。

单独地，以与参考实施例1相同的方式对硅氧烷-基聚合物颗粒(TOSPEARL 145)进行测试。也就是，对一个硅氧烷-基聚合物颗粒(TOSPEARL 145)进行压缩直到所述颗粒每单位截面积的载荷达到30N/mm²，根据视觉判断所述颗粒是否发生破裂或破坏。结果是，上述颗粒发生破裂。

对比实施例2

将由参考实施例2得到的四块片材相互层叠在一起并用热压成型机热压，得到厚度为2mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

实施例4

将以与参考实施例2相同的方式得到的两块片材相互层叠在一起并进行热压，得到厚度为1mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

实施例5

将以与参考实施例2相同的方式得到的两块片材相互层叠在一起并进行热压，得到厚度为0.7mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

实施例6

将一块以与参考实施例2相同的方式得到的片材进行热压，得到厚度为0.3mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

参考实施例3

除了使用2重量份甲基丙烯酸甲酯-基聚合物颗粒(重均颗粒直径3μm，折射率为1.49)代替硅氧烷-基聚合物颗粒DY33-719，以与参考实施例1相同的方式，生产各自具有约0.5mm厚度和约3cm宽度的聚碳酸酯树脂片材。测量结果列于表1和表2中。

对比实施例3

将由参考实施例3得到的四块片材相互层叠在一起并用热压成型机热压，得到厚度为2mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

对比实施例4

将以与参考实施例3相同的方式得到的两块片材相互层叠在一起并进行热压，得到厚度为1mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

对比实施例5

将以与参考实施例3相同的方式得到的两块片材相互层叠在一起并进行热压，得到厚度为0.7mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

对比实施例6

将一块以与参考实施例3相同的方式得到的片材进行热压，得到厚度为0.3mm的光漫射片。该光漫射片的测量结果列于表1和表2中。

表1

		厚度(mm)	Tt(％)	Rt(％)	D(％)	透光率		(T)610nm(％)	YI	平均亮度(cd/m2)	亮度不均匀性(cd/m2)
												435nm(％)	545nm(％)
						对比实施例	1							2.0	37	59	95	32	33	34	5.4	3323	1.20
实施例实施例实施例	123	1.00.70.3	455164	514638	919377			455162	465263	475264	3.02.02.3	388442424783	1.221.151.25
						对比实施例	2							2.0	45	41	95	37	41	42	8.5	3682	1.15
实施例实施例实施例	456	1.00.70.3	566275	383630	908053			515974	536175	546277	4.33.63.0	425146765427	1.201.221.78
						对比实施例对比实施例对比实施例对比实施例	3456							2.01.00.70.3	61788388	24232218	68503718	55748392	59788691	62808791	9.36.23.3-0.9	4966554058135967	1.321.641.932.74

表2

Claims (2)

1.一种聚碳酸酯树脂光漫射片(1)，具有如下性能：

总透光率(Tt)为40％-80％；

总光反射率(Rt)为20％-55％；

扩散率(D)为20％或以上，其通过下式(1)计算：

$D=\frac{120+170}{2\×15}\×100(\%)---\left(1\right)$

其中I5是相对于其法线方向(a)在5度角方向传播的透射光(L₅)的强度，I20是相对于其法线方向(a)在20度角方向传播的透射光(L₂₀)的强度，以及I70是相对于其法线方向(a)在70度角方向传播的透射光(L₇₀)的强度，透射光(L₅，L₂₀和L₇₀)在透射光(L₀)之中并在当入射光(L₁)从法线方向(a)通过时进行测量；和

在435nm波长的透光率(T₄₃₅)，在545nm波长的透光率(T₅₄₅)和在610nm波长的透光率(T₆₁₀)，各个透光率满足下列式子(2)，(3)和(4)：

$\frac{|T_{435}-T_{545}|}{T_{435}}\×100\≤5---\left(2\right)$

$\frac{|T_{545}-T_{610}|}{T_{545}}\×100\≤8---\left(3\right)$

$\frac{|T_{435}-T_{610}|}{T_{435}}\×100\≤8---\left(4\right)$

2.一种制备聚碳酸酯树脂光漫射片的方法，该方法包括如下步骤：

混合包含聚碳酸酯树脂的组合物和光漫散剂；

通过挤出模挤出所得到的混合物以得到聚碳酸酯树脂光漫射片，该光漫射片具有如下性能：

总透光率(Tt)为40％-80％；

总光反射率(Rt)为20％-55％；

扩散率(D)为20％或以上，其通过式(1)计算；和

在435nm波长的透光率(T₄₃₅)，在545nm波长的透光率(T₅₄₅)和在610nm波长的透光率(T₆₁₀)，各个透光率满足式子(2)，(3)和(4)。

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