CN1996062A - 多层光漫射板 - Google Patents

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Abstract

一种多层光漫射板，具有光漫射层和UV吸收层，其中光漫射层由选自苯乙烯聚合物和苯乙烯单体－甲基丙烯酸甲酯共聚物中的透明树脂制成，并包含分散在其中的光漫射剂，UV吸收层由苯乙烯单体－甲基丙烯酸甲酯共聚物制成，每100重量份苯乙烯单体－甲基丙烯酸甲酯共聚物包含0.05－10重量份选自用式(1)表示的UV吸收剂和用式(2)表示的UV吸收剂中的至少一种UV吸收剂。

Description

多层光漫射板
技术领域
本发明涉及多层光漫射板。特别地，本发明涉及具有在构成直接背光液晶显示器(LCD)等的背光单元中使用的多层结构的光漫射板。
背景技术
如图2所示，直接背光LCD2包括液晶元件3和直接提供在液晶元件3下方的背光单元4。广泛使用的背光单元4的一个例子包括作为光源的多个冷阴极荧光灯(CCFL)5和布置在光源前面的光漫射板1。
随着LCD屏幕尺寸的增加，已逐渐使用具有更大尺寸的冷阴极荧光灯5，并且从冷阴极荧光灯5发射的UV光的数量也因此得到增加，因而光漫射板1由于板1的老化而容易变色。
JP-A 2005-234521公开了一种多层光漫射板10，作为难以因UV光而老化的光漫射板1，其包括含有光漫射剂的光漫射层11和含有UV吸收剂的UV吸收层12的叠层。
但是，希望进一步减少UV光引起的光漫射板1的老化。
发明内容
本发明的一个目的是提供遭受更少的由UV光引起的老化的光漫射板。
因此，本发明提供一种多层光漫射板，包括光漫射层和UV吸收层，其中光漫射层由选自苯乙烯聚合物和苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种透明树脂制成，并包含分散在其中的光漫射剂，UV吸收层由苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物制成，每100重量份苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物包含0.05-10重量份选自用式(1)表示的UV吸收剂和用式(2)表示的UV吸收剂中的至少一种UV吸收剂：
Figure A20071000146900051
其中R1表示具有10个或更少碳原子的烷基，R2和R3彼此独立地表示氢原子、叔丁基、叔辛基或苯基；和
其中R4表示甲基、叔辛基或用式(2-1)表示的取代基：
R5表示叔辛基、用式(2-1)表示的取代基、用式(2-2)表示的取代基：
或用式(2-3)表示的取代基：
其中R6表示叔辛基或用式(2-1)表示的取代基。
本发明的多层光漫射板10用作构成使用冷阴极荧光灯5作为光源的背光单元4的光漫射板1，如图2所示，因为板10很难因UV光老化。
附图说明
图1A和1B示意地显示了本发明的多层光漫射板10的横截面示意图。图1A显示了其中UV吸收层12被层压在光漫射层11一个表面上的本发明多层光漫射板10的一个例子，而图1B显示了其中UV吸收层12被层压在光漫射层11两个表面上的本发明多层光漫射板10的另一个例子。
图2为示意地图示直接背光LCD的结构的横截面示意图。
具体实施方式
构成本发明多层光漫射板10的光漫射层11的透明树脂为选自苯乙烯聚合物和苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物的至少一种树脂。因而可使用市售透明树脂。其中，优选使用聚苯乙烯，因为它具有低的吸湿性。
苯乙烯聚合物的例子包括通过聚合单一苯乙烯单体得到的均聚物和通过共聚两种或两种以上苯乙烯单体得到的共聚物。苯乙烯单体可为未取代或取代苯乙烯。取代苯乙烯的例子包括卤代苯乙烯如氯苯乙烯和溴苯乙烯，和烷基苯乙烯如乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯。
苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物为包括上述苯乙烯单体和甲基丙烯酸甲酯的苯乙烯共聚物。该共聚物通常包括20wt％-95wt％的苯乙烯单体单元和80wt％-5wt％的甲基丙烯酸甲酯单元，优选70wt％或以上的苯乙烯单体单元和30wt％或以下的甲基丙烯酸甲酯单元。
光漫射剂包括折射率与透明树脂不同并能漫射透射光的颗粒。光漫射剂的例子包括无机颗粒如玻璃珠、二氧化硅颗粒、氢氧化铝颗粒、碳酸钙颗粒、硫酸钡颗粒、氧化钛颗粒和滑石，和有机颗粒如苯乙烯聚合物颗粒、丙烯酸聚合物颗粒和硅氧烷聚合物颗粒。
光漫射剂的直径为至少1μm，优选至少2μm，更优选至少3μm，以体积平均颗粒直径计。直径通常为25μm或以下，优选20μm或以下，更优选10μm或以下，以便防止由于光漫射层表面上光漫射剂颗粒造成的微小凹陷和突起部分形成。
尽管对光漫射层11中光漫射剂的含量没有特殊限制，但相对于每100重量份透明树脂，优选在0.5-20重量份的范围内。
光漫射层可任选地包含任何常规添加剂，如热稳定剂、抗氧化剂、耐侯剂、光稳定剂、荧光增白剂和增强剂如玻璃纤维，数量只要不损害光漫射层的光学性质即可。
UV吸收层12中使用的苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物与上述关于光漫射层11中使用的苯乙烯聚合物所述的苯乙烯单体和甲基丙烯酸甲酯的共聚物相同。共聚物通常包括20-95wt％的苯乙烯单体单元和80-5wt％的甲基丙烯酸甲酯单元，优选70wt％或以上的苯乙烯单元和30wt％或以下的甲基丙烯酸甲酯单元。
用式(1)表示的UV吸收剂的优选例子包括以下化合物：
4，6-二苯基-2-(4-己氧基-2-羟基苯基)-s-三嗪，
4，6-双(联苯-4-基)-2-(4-己氧基-2-羟基苯基)-s-三嗪，
4，6-双(4-叔丁基苯基)-2-(4-己氧基-2-羟基苯基)-s-三嗪，
4，6-双(4-叔辛基苯基)-2-(4-己氧基-2-羟基苯基)-s-三嗪，
4，6-双(联苯-4-基)-2-[(4-乙基己氧基)-2-羟基苯基]-s-三嗪，
4，6-双(4-叔丁基苯基)-2-[(4-乙基己氧基)-2-羟基苯基]-s-三嗪，
4，6-双(4-叔辛基苯基)-2-[(4-乙基己氧基)-2-羟基苯基]-s-三嗪，和
2-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧]苯酚(Ciba SpecialtyChemicals，Inc.制造的TINUVIN1577FF”)。
用式(2)表示的UV吸收剂的优选例子包括：
2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑，
2-(3，5-双-α-枯基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑(Ciba SpecialtyChemicals，Inc.制造的TINUVIN234)，
2，2’-亚甲基-双[4-叔辛基-(6-2H-苯并三唑-2-基)苯酚](Asahi DenkaCo.制造的ADEKASTABLA-31)，
2-(2-羟基-3-α-枯基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑，
2-(2-羟基-3-叔辛基-5-α-枯基-苯基)-2H-苯并三唑，和
N-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-2-羟基-5-甲基苄基]-4，5，6，7-四氢苯邻二甲酰亚胺(Kyodo Chemical Co.，Ltd.制造的VIOSORB590；ShiproKasei Kaisha，Ltd.制造的SEESORB706；和Sumitomo Chemicai Co.，Ltd.制造的SUMISORB250)。
用式(1)和/或式(2)表示的UV吸收剂可独立使用，或作为它们两种或多种的混合物使用。
对于UV吸收层12中每100重量份苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物来说，从防止树脂老化的观点看，UV吸收剂的含量为至少0.05重量份，优选至少0.5重量份，从避免UV吸收剂引起的树脂变色的观点看，UV吸收剂的含量为10重量份或以下，优选3重量份或以下。
UV吸收层12可包含光漫射剂、加工稳定剂等。光漫射剂的例子与针对光漫射层11描述的那些相同。
从防止层被UV光老化的观点看，UV吸收层12的厚度通常为10μm或以上，优选30μm或以上，从避免UV吸收剂引起的层变色的观点看，通常为100μm或以下。
UV吸收层12可被层压到光漫射层11的一个表面上，如图1A所示，或可被层压到光漫射层11的两个表面上，如图1B所示。
本发明的光漫射板10的厚度通常为1mm-3mm。
制造光漫射板10的方法的例子包括：
(1)包括共挤出包含透明树脂和光漫射剂的树脂组合物的步骤的方法，其中树脂组合物包含苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物和UV吸收剂；
(2)包括以下步骤的方法：成型包含透明树脂和光漫射剂的树脂组合物的板，施加包含溶解在溶剂中的苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物和UV吸收剂的溶液，和蒸发溶剂形成UV吸收层12；和
(3)包括以下步骤的方法：成型包含透明树脂和光漫射剂的树脂组合物的板，将包含苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物和UV吸收剂的树脂组合物成形为薄膜，和通过热熔将薄膜粘合在板上。
其中，共挤出方法是优选的，因为它能以低成本制造光漫射板。
由于本发明的多层光漫射板10难以被UV光老化，因此优选使用它作为构成如图2所示的背光单元4的光漫射板1。背光单元4包括本发明的多层光漫射板10和一个或多个冷阴极荧光灯5。通常，定位本发明的多层光漫射板10使得UV吸收层12位于光漫射层11和冷阴极荧光灯5之间。例如，当多层光漫射板10在光漫射层11的一个表面上具有UV吸收层12时，定位光漫射板10使得UV吸收层12位于冷阴极荧光灯5一边。
背光单元4优选用于例如如图2所示的直接背光LCD2。直接背光LCD2包括背光单元4和液晶元件3。优选液晶元件3能显示彩色图象。直接背光LCD2包括设在液晶元件3和冷阴极荧光灯5之间的多层光漫射板10。因此，光漫射板1很难因来自冷阴极荧光灯5的UV光而老化，因而显示在屏幕上的图象变色较少，即使长时间使用彩色LCD时。
实施例
下文中，将参考实施例详细描述本发明，实施例不限制本发明的范围。
每个实施例中的评价方法如下：
(1)光学性质的评价(总透光率，漫射透光率，雾度和光谱透射率)
按照JIS K7136分别测量总透光率、漫射透光率和雾度。
通过使用装备有积分球的自动记录分光光度计(Hitachi Ltd.制造的UV-4000)测量300nm-800nm波长范围内的光谱透射率确定黄色YI和色度x和y。
(2)汞灯照射试验
将得到的多层光漫射板10放在装备有汞灯的烘箱中，在75℃下用汞灯照射板。在照射500小时和1000小时后，测量板的光谱透射率，分别确定黄色YI和色度x和y，计算照射前和后的差(ΔYI、Δx和Δy)。汞灯发射的光的强度在365nm下为0.3-0.5mW/cm2，在405nm下为0.9-1.2mW/cm2。
(3)亮度
将得到的多层光漫射板10切成两个矩形板，各自具有163mm(TD)和423mm(MD)的尺寸，用氯仿将板结合到一起得到尺寸为423mm×326mm的单块板。将结合的板作为光漫射板1安装在设有冷阴极荧光灯5的20英寸类型直接背光单元4(屏幕尺寸：423mm(宽)×326mm(长))上。在将冷阴极荧光灯5打开的同时，使用多点亮度计测量441个点处的亮度，并求测量值的平均值。
实施例1：光漫射剂母料的制备
向46重量份聚苯乙烯(Toyo Styrene Co.，Ltd.制造的TOYOSTYROL HRM 40；MFR(熔体流动速率)＝0.9-1.3g/10分钟)、40重量份交联丙烯酸树脂颗粒(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造的SUMIPEX XC1A)、4重量份硅酮树脂颗粒(Toray Dow Corning Co.制造的DY33-719)、8重量份UV吸收剂(二甲基(对-甲氧基苯亚甲基)丙二酸酯)(Clariant制造的HOSTAVIN PR-25)、2重量份加工稳定剂(2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚)(API Co.，Ltd.制造的YOSHINOXBHT)的混合物中加入0.03重量份唑荧光增白剂(SUMIKA COLORCo.，Ltd.制造的WHITEFLUOR PSN conc.)。然后，干混混合物并在80℃-250℃下用直径65mm的双螺杆挤出机通过挤出造粒，得到光漫射剂母料丸粒。
UV吸收剂化合物的制备
干混一百(100)重量份苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(Shin-Nittetsu Chemical Co.，Ltd.制造的ESTYRENE MS200NT；MFR＝1.3-1.9g/10分钟；苯乙烯单元：80wt％；甲基丙烯酸甲酯单元：20wt％)、23重量份交联丙烯酸树脂颗粒(Samitomo Chemical Co.，Ltd.制造的SUMIPEX XC1A)、0.2重量份加工稳定剂(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造的SUMILIZER GP)和1.5重量份UV吸收剂(2-(4，6-二苯基-1-1，3，5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧]苯酚)(Ciba Specialty Chemicais，Inc.制造的TINUVIN 1577FF)，在200℃-230℃下用直径20mm的单螺杆挤出机对混合物进行造粒，得到UV吸收剂化合物的丸粒。
多层光漫射板的制造
干混九十二(92)重量份聚苯乙烯(TOYO STYROL HRM 40)和8重量份上面得到的光漫射剂母料，然后输送到螺杆直径为40mm的挤出机上在200℃-235℃下熔化混合物，同时保持出口部分的压力在5.3kPa(绝对压力)下。另外，将上面得到的UV吸收剂化合物输送到螺杆直径为20mm的辅助挤出机上，并在190℃-230℃的挤出机温度下熔化，同时保持出口部分压力在21.3kPa(绝对压力)下。通过供料头和T-模在245℃-250℃的T-模温度下共挤出包含光漫射剂母料的熔化聚苯乙烯和熔化的UV吸收剂化合物，得到宽度为约220mm的多层光漫射板10，为具有UV吸收层12(0.05mm)/光漫射层11(1.9mm)/UV吸收层12(0.05mm)的三层板。
评价
将得到的多层光漫射板10切成65mm×65mm的大小，测定板10的初始光学性质(总透光率、漫射透光率、雾度和光谱透射率)。然后，对板进行汞灯照射试验。结果显示在表1中。
还评价得到的多层光漫射板10的亮度。结果显示在表1中。
实施例2
按照与实施例1相同的方法制造多层光漫射板，除了使用1.6重量份UV吸收剂(2，2’-亚甲基-双[4-叔辛基-(6-2H-苯并三唑-2-基)苯酚])(Asahi Denka Co.制造的ADEKASTAB LA-31)代替UV吸收剂TINUVIN 1577FF。评价结果显示在表1中。
实施例3
按照与实施例1相同的方法制造多层光漫射板，除了使用2重量份UV吸收剂(2-(3，5-双-α-枯基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑)(CibaSpecialty ChemicaIs，Inc.制造的TINUVIN234)代替UV吸收剂TINUVIN 1577FF。评价结果显示在表1中。
实施例4
按照与实施例1相同的方法制造多层光漫射板，除了使用1.8重量份UV吸收剂(N-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-2-羟基-5-甲基苄基]-4，5，6，7-四氢苯邻二甲酰亚胺)(Kyodo Chemical Co.，Ltd制造的VIOSORB590)代替UV吸收剂TINUVIN 1577FF。评价结果显示在表1中。
对比实施例1
按照与实施例1相同的方法制造多层光漫射板，除了使用0.5重量份UV吸收剂(2-(2H-苯并三唑-2-基)-对-甲酚)(Ciba SpecialtyChemicals，Inc.制造的TINUVIN P)代替UV吸收剂TINUVIN1577FF。评价结果显示在表1中。
对比实施例2
按照与实施例1相同的方法制造多层光漫射板，除了使用1重量份UV吸收剂(二甲基(对-甲氧基苯亚甲基)丙二酸酯)(Clariant Co.制造的HOSTAVIN PR-25)代替UV吸收剂TINUVIN 1577FF。评价结果显示在表1中。
对比实施例3
按照与实施例1相同的方法制造多层光漫射板，除了使用UV吸收剂(THT 4611；10wt％三嗪UV吸收剂和90wt％受阻胺稳定剂的混合物，Cytec Industry Co.制造)代替UV吸收剂TINUVIN 1577FF。评价结果显示在表1中。
表1
                    实施例编号            对比实施例编号
  1     2  3  4  1  2  3
厚度(mm)   2.1     2.1  2.0  2.1  2.1  2.1  2.1
初始光学性质总透光率(％)漫射透光率(％)雾度YI色度x色度y 5757993.10.3130.318 5756992.30.3120.318 5656992.00.3120.317 5857993.60.3140.319 56561003.10.3130.318 5656991.60.3120.317 5756993.10.3130.318
汞灯照射试验500小时后ΔYIΔxΔy1000小时后ΔYIΔxΔy 0.20.0000.0000.30.0000.001 0.70.0000.0011.00.0010.001 0.00.0000.0000.60.0000.001 -0.80.0000.000-0.10.0000.000 1.30.0010.0022.50.0020.004 7.50.0060.0108.70.0070.012 3.50.0030.0054.20.0030.006
亮度评价   3500     3480  3420  3440  3430  3460  3500

Claims (5)

1.一种多层光漫射板，包括光漫射层和UV吸收层，其中光漫射层由选自苯乙烯聚合物和苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种透明树脂制成，并包含分散在其中的光漫射剂，UV吸收层由苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物制成，每100重量份苯乙烯单体-甲基丙烯酸甲酯共聚物包含0.05-10重量份选自用式(1)表示的UV吸收剂和用式(2)表示的UV吸收剂中的至少一种UV吸收剂：
其中R1表示具有10个或更少碳原子的烷基，R2和R3彼此独立地表示氢原子、叔丁基、叔辛基或苯基；和
其中R4表示甲基、叔辛基或用式(2-1)表示的取代基：
Figure A2007100014690003C1
R5表示叔辛基、用式(2-1)表示的取代基、用式(2-2)表示的取代基：
或用式(2-3)表示的取代基：
Figure A2007100014690003C3
其中R6表示叔辛基或用式(2-1)表示的取代基。
2.根据权利要求1的多层光漫射板，其中UV吸收层具有10μm-100μm的厚度。
3.根据权利要求1的多层光漫射板，其具有1mm-3mm的厚度。
4.一种背光单元，包括根据权利要求1的多层光漫射板和至少一个冷阴极荧光灯，其中放置多层光漫射板使得多层光漫射板的UV吸收层位于光漫射层和冷阴极荧光灯之间。
5.一种直接背光液晶显示器，包括根据权利要求4的背光单元和液晶元件，其中多层光漫射板位于液晶元件和冷阴极荧光灯之间。
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