CN1834756A - 用于薄膜晶体管液晶显示器的有孔隙的散光板 - Google Patents

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Abstract

所公开的散光板，其构成为：包括合成树脂和有机粒子或无机粒子的基板，在有机或无机粒子周围形成孔隙；成层在所述基板表面的散光层；和成层在所述基板另一表面的抗粘连层。由于孔隙在基板的有机或无机粒子周围形成，本发明散光板可通过最大散射增加光透射率和光扩散性，在基板上及穿过基板的反射，特别是孔隙，从而提供了背面照明单元的散光板增加光效的能力。将本发明散光板应用于薄膜晶体管液晶显示器的背面照明单元，显示器显示的图像是鲜明而清晰的。

Description

用于薄膜晶体管液晶显示器的有孔隙的散光板
技术领域
本发明涉及用于TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)背照单元的散光板，具体的说是为样一种散光板，有机或者无机粒子包含在基板中，其粒子周围形成有孔隙，通过基板的光线穿过所述孔隙，从而增强光的透射率及其扩散性。
背景技术
目前，具有能量消耗低、产生的热量低、和分辨率高的液晶显示器图像输出设备可制造成超薄的，并作为图像显示设备得到了各种工业领域的重视。然而，不像其他平板显示器那样，在使用液晶显示器时，液晶本身不发光，需要附加发光单元增强显示屏的亮度。
作为附加发光单元，使用在正照工艺和背照工艺的发光单元已经被提出。前照工艺是将光源附在显示器的前表面或者前侧表面来照亮显示器的表面。随着显示器的尺寸增大，存在显示器前表面需要均匀发散光的技术问题。更进一步说，由于附加单元附着在显示器前侧表面，显示器的外观设计受到了限制。
同时，背照工艺是提高显示屏亮度的间接处理方式，该方法是，安装在显示装置背面的背照单元的光源通过光导板传递到对边，然后反射到反光板，其反光板可为金属沉积板或者不透明的白板，它们可以使光向前传递。所以，背照工艺具有克服上述正照工艺光发射技术问题的能力。当背照单元的光源大量增加时，背照工艺的能量消耗和产生热量率就会随之增长。然而，最大的光照效率的实现是利用最小的能量消耗，典型的从光源到采用散光板的液晶显示操作器的光传导技术已经被提出，它包括基板和成层在至少一个基板表面的发散层，可以说，在散光板中，实现形在基板上的成散光层的有效设计和改进依靠此设计的功能均为重要。
关于散光板，申请号为1992-1408的韩国专利申请公开一种散光板，包含基板和由合成树脂组成的散光层和在基板表面形成的珠。另外，申请号为1996-38912的韩国专利申请和公开号为No.Hei.07-174909的日本专利申请公开一种在透明塑胶板上成层透明树脂和有机粒子层来增加光效和亮度的方法。然而，因为实际上实现高亮度和LCD的防护有很多困难，这样的传统技术经历的仅是通过在散光层中变化树脂和粒子的合成来改善总的光透射率及其扩散性。
发明内容
为避免上述问题，发明人经精心研究，在制备散光板中发现，在合成树脂的基板内包含作为主要材料的有机粒子或者无机粒子，在有机粒子或者无机粒子周围形成有孔隙，由于存在这样的孔隙，由此获得增加了光的透射率及其扩散性的散光板。
本发明的目的在于提供一种能够增加光透射率及其扩散性的用于TFT-LCD的散光板。
本发明的另一目的在于提供一种散光板，其基板内含有机或者无机粒子，在有机或者无机粒子周围形成有孔隙，由此增加光的透射率及其扩散性。
为实现上述目的，本发明提供的散光板，包括含有合成树脂和有机粒子或者无机粒子的基板，其中在有机粒子或者无机粒子周围形成有孔隙；所述基板的一表面上成层有散光层；另一面成层有抗粘连层。
发散板中的孔隙满足式1：
式1：
Figure A20061006816700041
具有孔隙的基板的制备方法是将合成树脂与有机粒子和无机粒子混合，在纵向拉伸3-5倍，宽向拉伸4-6倍，而后在220-230℃下热固。
有机粒子可选自丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚氨酯(polyurethane)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚酰胺(polyamide)和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)中的至少一种或多种，无机粒子可选自二氧化钛(titanium dioxide)、氧化锌(zinc oxide)、硫酸钡(barium sulfate)、二氧化硅(silicon dioxide)、碳酸钙(calciumcarbonate)、碳酸镁(magnesium carbonate)、氢氧化铝(aluminumhydroxide)、粘土(clay)、磷酸钙(calcium phosphate)和玻璃珠(glassbeads)中的至少一种或多种。
散光板中散光层优选为100重量份数的含热固树脂的散光树脂和0.1-50重量份数的散光粒子，散光层优选厚度为0.2-500um。
散光板中抗粘连层优选为100重量份数的含热固树脂的抗粘连树脂和0.01-500重量份数的抗粘连粒子，抗粘连层优选厚度为0.1-100um。
用作散光树脂或者抗粘连树脂的热固树脂包括尿素树脂(urearesin)、三聚氰胺树脂(melamine resin)、苯酚树脂(phenol resin)、环氧树脂(epoxy resin)、不饱和聚酯树脂(unsaturated polyesterresin)、醇酸树脂(alkyd resin)、尿烷树脂(urethane resin)、丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚氨酯(polyurethane)、氟树脂(fluorineresin)、硅树脂(silicon resin)和聚酰胺酰亚胺(polyamideimide)中的至少一种或多种。
散光粒子或者抗粘连粒子包括丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚氨酯(polyurethane)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚酰胺(polyamide)和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)中的至少一种或多种，并且最好是球形的。
附图说明
图1为本发明的带有孔隙的散光板的剖面图。
图2为本发明的散光板的粒子和粒子周围形成的孔隙剖面图。
具体实施方式
以下是本发明的详细描述。
本发明的散光板1由如下部分组成：合成树脂构成的基板2，成层在基板2一个表面上的散光层3，成层在基板2另一个表面上的抗粘连层4；基板2除了树脂外还包括有机或者无机粒子8，和在有机或者无机粒子周围形成的孔隙。
对于本发明的基板2来说，为了更有效地传导光源发出的光，使用了具有高的光透射率的合成树脂。因此，合成树脂并不特别要求但最合适是从如下一组中选择一种：聚乙二醇对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate)，聚萘乙酯(polyethylenenaphthalate)，丙烯酸树脂(acrylic resin)，聚碳酸酯(polycarbonate)，聚苯乙烯(polystyrene)，聚烯烃(polyolefin)，醋酸纤维素(cellulose acetate)。
基板2的厚度没有特别的限制，但优选是10～500μm，最优选是75～250μm。如果基板2厚度小于10μm，组成散光层3的合成物容易发生卷曲现象。另一方面，如果基板2的厚度超过500μm，液晶显示器亮度就会减少，背面照明单元就会变厚到不适合轻薄液晶显示器的生产。
另外，基板2除了有合成树脂，还包括有机或无机物粒子8，和在有机或者无机粒子8周围形成的有预定尺寸的孔隙7。
无机物粒子至少包括如下一组材料中的一种或多种：二氧化钛，氧化锌，硫酸钡，二氧化硅，碳酸钙，碳酸镁，氢氧化铝，磷酸钙，粘土，玻璃珠。有机物粒子至少包括如下一组材料中的一种或多种：丙烯酸树脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯腈，聚酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯。
本发明的特点在于，在由合成树脂构成的基板2中的孔隙7是在有机或无机物粒子8周围形成的，因此当光线穿过基板2，或者更确切说，当光线穿过孔隙7时，光被最充分散射和反射，进而增强了散光板的光扩散性能。
在本发明的散光板的基板中形成的孔隙7满足如下式1：
式1
Figure A20061006816700061
因此，如果粒子周围形成的孔隙的尺寸同粒子的尺寸的比率小于0.01，归功于孔隙的扩散性的提高就不明显了；另一方面，如果上述的比率大于4，散光性能虽然提高了，但是总的光透射率降低了，结果是液晶显示器亮度就会变差。
含有孔隙的基板是以如下的方式准备的：将合成树脂混合有有机或无机粒子，在纵向拉伸3～5倍，横向拉伸4～6倍，在220～230℃热固。
本发明的散光板1有散光层3，散光层3由散光树脂6和散光粒子5组成。散光树脂6适合由热固树脂组成，热固树脂易于处理并且可得到。热固树脂的例子包括但不受限于从下组材料中选取的任意一个：尿素树脂，三聚氰胺树脂，苯酚树脂，环氧树脂，不饱和聚酯树脂，醇酸树脂，尿烷树脂，丙烯酸树脂，聚氨酯，氟树脂，硅树脂，聚酰胺酰亚胺。且因为光要通过，优选的树脂是无色且透明的。另外，除上面所提到的树脂外，散光树脂可以进一步包括：可塑剂，稳定剂，防降解剂，分散剂，防泡剂，用在散光层3中的散光粒子5，包含从下组材料中选出的至少一个或者多个：丙烯酸树脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯腈，聚酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯。
散光粒子的直径在0.1～100μm间，优选0.1～50μm，更优选的是0.1～10μm。如果直径小于0.1μm，散光的效果就不明显了。另一方面，如果直径超过100μm，构成散光层的树脂材料很难应用，并且粒子可能会从成层的散光层中分离。
通过散光层3光学特征的控制来制备总的光的透射率达到85～95％的散光板，或调整散光树脂6和散光粒子5的比率。那就是，散光层3的形成是以重量份数为100的散光树脂6为基础，散光粒子5在重量上总数是0.1～50份，0.1～30份是优选的，0.1～15是更优选的。如果散光粒子5在重量上小于0.1份，散光效果就会减少。相反，如果量超过了50份，构成散光层的散光树脂材料很难应用。
在本发明的散光板1中，散光层3的厚度是调整过的，从而控制着光的传输。特别是要制备总的光透射率为85～95％的散光板时，散光层3的厚度应是0.2～500μm，更优选是2～200μm。如果，散光层的厚度应用时小于0.2μm，它对散光板的粘着力很低，并且粒子可能会从成层的散光层上分离。相反，如果应用的散光层厚度大于500μm，光传输总量不会高于84％，这样的散光板的制备不被渴望。
本发明的散光板1有抗粘连层4，由抗粘连树脂9和抗粘连粒子10构成。在抗粘连层4中使用的抗粘连树脂9与包括散光树脂6有同样的热固性的树脂，从如下的构成中选择一个例子：尿素树脂，三聚氰胺树脂，苯酚树脂，环氧树脂，不饱和聚酯树脂，醇酸树脂，氨基甲酸乙酯树脂，丙烯酸树脂，聚氨酯树脂，氟树脂，硅树脂，聚酰胺酰亚胺；抗粘连树脂9应当是无色且透明的，因为光要从中通过。
另外，可塑剂，稳定剂，防降解剂，分散剂，防泡剂，上蜡剂等可能会被进一步用到。
而且，抗粘连层4中的抗粘连粒子10，与散光粒子5是相同的，包括从如下一组材料中的一种或多种中选取：丙烯酸树脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯腈，聚酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯。抗粘连粒子10更优选是球形。同样，抗粘连粒子10更优选是无色且透明的，确保最大数量的光穿过散光板。粒子10的直径在0.1～100μm间，更合适的是1～50μm间。如果抗粘连粒子10的直径小于0.1μm，阻止薄膜的移动的阻塞现象可能会在加工过程中发生。加一方面，如果抗粘连粒子10的直径大于100μm，构成抗粘连层的树脂合成物就很难应用，而且抗粘连粒子可能会从成层的抗粘连层上分离。
抗粘连层4是这样形成的：以重量份数为100的抗粘连树脂9为基础，抗粘连粒子10在重量上总数是0.01～500份，0.1～100份是优选的。如果抗粘连粒子10在重量上的总数小于0.01，阻止薄膜的移动的阻塞现象可能会在加工过程中发生。相反，如果上述总数超过500，构成抗粘连层4的树脂合成物很难应用。
为了保证高的、高的抗粘连功能，要得到85～95％总的光传输率，抗粘连层4的应用厚度是0.1～100μm，优选值是0.1～50μm，更合适的是0.2～20μm。如果抗粘连层4应用的厚度小于0.1μm，它对基板的粘着力很低，并且粒子可能会从成层的散光层上分离。加一方面，如果抗粘连层4的厚度大于100μm，光透射率减少到84％或者更少，制造这样的散光板的愿望是不可能有的。
另外，用散光板组装BLU的过程，抗静电的剂可能会加入或者应用在散光板抗粘连层，以防止由于静电产生的杂质的进入。同样，反静电剂应该适当选择，要考虑到抗静电功能和耐热性，可以是如下的例子：阳离子抗静电剂(cationic antistatic agent)，负离子抗静电剂(anionicantistatic agent)，两性抗静电剂(amphoteric antistatic agent)，非离子抗静电剂(nonionic antistatic agent)，聚合体类型抗静电剂(polymer-type antistatic agent)等。优选的阳离子抗静电剂从下组中选择：季铵盐(quarternary ammonium salts)，吡啶盐(pyridiniumsalts)，伯胺、仲胺、叔胺(mono-，sec-，and tert-amino groups)；合适的负离子抗静电剂从下组中选择：磺酸盐(sulfonates)，硫酸盐(sulfate esters)，磷酸盐(phosphate esters)和磷酸酯(phosphonates)。
下面用实施例特别解释本发明，这些实施例是用来说明而不限制本发明的。
实施例1
散光板1的生产
步骤1：基板制备
将含有二氧化硅粒子、直径为0.4μm的聚酯树脂在聚合反应中混合，真空干燥，溶解，通过挤压机挤压，溶化了的热聚酯树脂采用旋转冷却辊、通过模板形成板状。应用静电学过程将所述聚合物近接触冷却辊，获得拉长的聚酯树脂板。预热70-120℃，将拉长的聚酯树脂板在辊上轧制，在长度方向上拉伸3倍，获得单轴拉伸的聚酯树脂膜。当所述膜被送入80-150℃的加热区域后，在单轴拉伸的聚酯树脂膜的两边缘用夹子夹住，然后对所述膜的上、下吹气进行加热，在所述膜宽度上拉伸5倍。随后，所述膜被送入更高的温度区，即：为了晶体取向，在温度为220℃下热固，从而形成尺寸为0.8μm的孔隙。
步骤2：散光层的生成
散光层成分包括如下表1所示元素，将其应用到高透明的聚酯树脂膜一个表面(XG533-100um，来自Toray Saehan Inc.)。基板按步骤1准备，然后在110℃下干燥60秒，从而生成30μm厚的散光层。
表1
  成份总重量   100g
  成份   散光树脂   丙烯酸树脂(A-811，爱敬化学株式会社)   30g
  (Aekyung Chemical Co.Ltd.))
  散光粒子   丙烯酸粒子(SOKEN MX1000)   30g
  溶剂   丁酮(Methylethylketone)   40g
步骤3：抗粘连层的生成
抗粘连层成分包括如下表2所示元素，应用到散光层的基板的对面，然后在110℃下干燥40秒，从而生成5μm厚的抗粘连层，用来生产散光板。
表2
  成份总重量   100g
  成份 抗粘连树脂   丙烯酸树脂(A-811，爱敬化学株式会社(Aekyung Chemical Co.Ltd.)) 28g
  抗粘连粒子   丙烯酸树脂粒子(SOKEN MX300)   0.5g
  溶剂   丁酮   70g
  抗静电剂   负离子抗静电剂(CHEMISTAT)   1.5g
实施例2
散光板2的生产
具有1.2μm孔隙的散光板的生产方法与实施例1相同，除使用直径为0.4μm的二氧化硅粒子外，步骤1中制备基板的拉伸率变为4×5倍。
实施例3
散光板3的生产
具有1.4μm孔隙的散光板，生产方法与实施例1相同，除使用直径为0.6μm的二氧化硅粒子外，步骤1中制备基板的拉伸率变为4×6倍。
比较例1
具有6.3μm孔隙的散光板的生产方法与实施例1相同，除使用直径为1.2μm的二氧化硅粒子外，步骤1中制备基板的拉伸率变为3×5倍，用于晶体取向的热固温度变为200℃。
比较例2
具有16.0μm孔隙的散光板的生产方法与实施例1相同，除使用直径为3.5μm的二氧化硅粒子外，步骤1中制备基板的拉伸率变为6×5倍，用于晶体取向的热固温度变为200℃。
比较例3
具有0.001μm孔隙的散光板的生产方法与实施例1相同，除使用直径为1.0μm的二氧化硅粒子外，步骤1中制备基板的拉伸率变为3×5倍，用于晶体取向的热固温度变为240℃。
实验例
1.孔隙尺寸的测量
按实施例1制备散光板，在其基板中形成的孔隙直径的测量参见如下过程。采用等离子表面处理设备进行基板预处理，采用电子显微镜，如JOL，在3000放大倍数下放大测量粒子尺寸和在粒子周围形成的孔隙尺寸。
2.光透射率的测量
实施例1生产的散光板的光透射率和光扩散性的测定根据下列步骤，当550nm的光正交通过10cm×10cm尺寸、直立放置的散光板样品时，采用自动数字透程仪(automatic digital hazemeter)测量光量，该仪表选自电色工业株式会社(Nippon Denshoku Industries Co.，Ltd.)，总的光透射率的计算采用如下式2：
式2
Figure A20061006816700101
3.光扩散性的测量
所述实施例1生产的散光板的光扩散性的测定根据下列步骤。先切割散光板样品，将其安装在32”直式背面照明单元的散光板上，然后通过采用拓普康公司(Topcon Corporation)的亮度计BM-7提供如0.2°的测量角度，背面照明单元和亮度计BM-7之间的区间设在25cm，之后亮度测定在背面照明单元的灯上的13点和灯之间的12点。则测量出灯的平均亮度及灯之间的平均亮度，他们之间的不同由光扩散性表示。另外，平均亮度的不同(灯的平均亮度-灯之间的平均亮度)分为以下标准，用以评价光的扩散度。
Δ(平均亮度的不同)＜1：好
Δ(平均亮度的不同)≥1：差
表3  实施例1～3和比较例1～3中散光板性质的测量结果
                       基板               散光板   分析
    准备过程                性质   总光透射率        光扩散性
拉伸率 温度设定(℃) 孔隙尺寸(Sv：μm) 粒子尺寸(Sp：μm) K(Sv/Sp) (％)  Δ(cd/m2)(在平均亮度上的不同) 分析
 实施例1   3×5   220  0.8  0.4   2   94  0.7   好   好
 实施例2   4×5   220  1.2  0.4   3   92  0.5   好   好
 实施例3   4×6   220  1.4  0.6   2.3   92  0.5   好   好
 比较例1   3×5   200  6.3  1.2   5.25   84  0.2   好   差
 比较例2   6×5   200   16   3.5   4.57   78   0.4   好   差
 比较例3   3×5   240   0.001   1.0   0.001   93   2.5   差   差
从表3可见，由实施例1-3制备的散光板的总的光透射率和光扩散性均好，然而，比较例1-2中粒子和孔隙尺寸都过大，总的光透射率很低。另外，比较例3中有比较少的孔隙形成，证实了光的扩散率很低。
如上所述，本发明提供的有孔隙散光板具有总的光透射率和光扩散性的优势。所以，本发明散光板可以
使用在改进TFT-LCD背面照明单元光效的光学材料上。尽管本发明为描述目的公开了较佳实施例，但多种变化、添加及替换是可能的，凡未脱离本发明保护范围和技艺精神的方案，均属本发明权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种散光板，其构成为：
一基板，包括合成树脂和有机或无机粒子，其中在有机或无机粒子周围形成有孔隙；
一散光层，成层在所述基板表面；且
一抗粘连层，成层在所述基板另一表面。
2.按权利要求1所述散光板，其中孔隙满足下式1：
Figure A2006100681670002C1
3.按权利要求1所述散光板，其中有孔隙基板的制备采用合成树脂与有机或无机粒子混合的方法，在长度方向拉伸3-5倍，且在宽度方向拉伸4-6倍，然后在220-230℃下热固。
4.按权利要求1所述散光板，其中有机粒子的组成选自丙烯酸树脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯腈，聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种或多种。
5.按权利要求1所述散光板，其中无机粒子的组成选自二氧化钛，氧化锌，硫酸钡，二氧化硅，碳酸钙碳酸镁，氢氧化铝，粘土，磷酸钙及玻璃珠中的至少一种或多种。
6.按权利要求1所述散光板，其中，按重量份数，散光层包括热固性树脂组成的散光树脂重量的100份，0.1-100μm直径散光粒子重量的0.1-50份。
7.按权利要求1所述散光板，其中散光层厚度为0.2-500μm。
8.按权利要求1所述散光板，其中，按重量份数，抗粘连层包括热固性树脂组成的抗粘连树脂重量的100份，直径为0.1-100μm抗粘连粒子重量的0.01-500份。
9.按权利要求1所述散光板，其中抗粘连层厚度为0.1-100μm。
10.按权利要求6或8所述散光板，其中所述热固性树脂为以下一组中的至少一种或多种组成：尿素树脂，三聚氰胺树脂，苯酚树脂，环氧树脂，不饱和聚酯树脂，醇酸树脂，尿烷树脂，丙烯酸树脂，聚氨酯，氟树脂，硅树酯，及聚酰胺酰亚胺。
11.按权利要求6或8所述散光板，其中粒子为以下一组中的至少一种或多种组成，们们是丙烯酸树脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯腈基，聚酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯，他们为球面形式。
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