TW508455B - A light-scattering sheet and a backlight element using the same - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5|08455 A7 B7 五、發明說明（/ ) 發明說明： 〔技術領域〕 本發明係有關於組裝於液晶顯示裝置之背光元件所 用之光散射薄片及使用該光散射薄片之背光元件。 〔先前技術〕 . 以往所使用之組裝於液晶顯示裝置之背光元件，係 具備：光線發生源之燈，配置於燈側邊之能將燈所發出的 光線導向表側方向之導光板，以及，積層於導光板的表側 (液晶顯示裝置的畫面側）之光散射薄片。 作爲該光散射薄片已提案的有，在例如聚對苯二甲 酸乙二醇酯等合成樹脂構成的基板薄片表面塗布分散著樹 脂珠之樹脂組成物以形成光散射層者（例如參照日本實開 平5 - 73602號公報等）。該光散射薄片中，透過光散射層 的光線係藉樹脂珠均一地散射，藉此以提高液晶顯示裝置 畫面的亮度。 又，爲了抑制光散射薄片的裏面和導光板表面的部 分密著（粘結）來防止畫面的亮度不均，在基材薄片裏面具 備部分密著防止層之光散射薄片也已被提案出（例如參照 實開平7 - 8803號公報），該部分密著防止層係將分散著 樹脂珠的樹脂組成物塗布以形成出。 1 〔發明所要解決的課題〕 然而，這些光散射薄片，由於用合成樹脂來形成基 板薄片，而存在著易受熱而變形的缺點。另一方面，光線 發生源之燈在發光的同時會發熱。一般來說，光散射薄片 ---,--------^^裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 508455 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（上） 之靠近燈'的部分，係曝曬於80°C〜90°C左右的溫度下。因 此，光散射薄片會發生熱變形而造成部分的撓曲。若產生 撓曲，會發生畫面亮度不均之問題。 本發明係有鑑於該問題而提出者，其目的係提彳共-即使接受燈的發熱也不易產生撓曲之光散射薄片及使用該 •薄片之背光元件。· 〔用以解決課題之手段〕 用以解決上述問題所完成之發明，係一種光散射薄 片，其具備透明的基材薄片、和設於該基材薄片的表側之 光散射層； 該光散射層，係令樹脂珠和微小無機塡充劑分散於結合 劑中來構成； 上述微小無機塡充劑爲矽膠。 依據本發明，由於在光散射層的結合劑中含有作爲 散射材的樹脂珠和微小無機塡充劑，將能提昇光散射薄片 的表觀結晶化度並提高耐熱性，因此能抑制住光散射薄片 的撓曲。 該光散射薄片中，只要光散射層之樹脂珠的平均粒 徑爲以上50//m以下，光散射層中微小無機塡充劑 的平均粒徑爲5nm以上1 未滿，將能維持住良好的光 散射性能，同時抑制住光散射薄片的撓曲。又，只要光散 射層中微小無機塡充劑的配合量，相對於結合劑中高分子 重量份爲10重量份以上500重量份以下，光散射薄 片的耐熱性和製造作業的容易性將能同時達成。又，只要 __ 4 本，.·氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ,297公釐） 1 I I ! ---------------I I ^^^^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 508455 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7. B7 五、發明說明（3) 使用矽膠作爲微小無機塡充劑，如之後將詳述般形成光散 射層的樹脂組成物之塗布作業變得簡便。 用以解決上述問題所完成之另一發明，係一種光散 射薄片，其具備透明的基材薄片、設於該基材薄片的表側 之光散射層、和設於該基材薄片裏側的部分密著防止層； 該部分密著防止層，係令樹脂珠和微小無機塡充劑 分散於結合劑中來構成； .上述微小無機塡充劑爲矽膠。 依據本發明，由於在部分密著防止層的結合劑中含 有作爲散射材的樹脂珠和微小無機塡充劑，將能提昇光散 射薄片的表觀結晶化度並提高耐熱性，因此能抑制住光散 射薄片的撓曲。 該光散射薄片中，只要部分密著防止層之樹脂珠的 平均粒徑爲1 以上50//m以下，部分密著防止層之微 小無機塡充劑的平均粒徑爲5nm以上l//m未滿，將能維 持住良好的光散射性能，同時抑制住光散射薄片的撓曲。 又，只要部分密著防止層中微小無機塡充劑的配合量’相 對於結合劑中高分子100重量份爲10重量份以上500重 量份以下，光散射薄片的耐熱性和製造作業的容易性將能 同時達成。又，.只要使用矽膠作爲微小無機塡充劑，如之 後將詳述般形成光散射層的樹脂組成物之塗布作業變得簡 便。 這些光散射薄片由於受熱的撓曲少，只要使用該薄 片來形成背光元件，將能抑制住液晶顯示裝置的亮度不均 __5 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) ----,-------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁- · 口 刈8455 A7 1 --—— B7 五、發明說明（f ) 〔發明之實施形態〕 以下，邊參照圖面邊詳細說明本發明。 —圖1係本發麵-實贿態之光㈣齡丨的一部 分經省略的截面圖i中之上側爲表側(即液晶顯示^ 置的畫面側），下側爲裏側。該光散射薄片i，係由基材薄 片3及設於基材薄片3的表面之光散射層5構成。 寸 基材薄片3，係例如聚對苯二甲酸乙二醇醋、聚蔡二 甲酸乙二醇酯、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯烯 烴、醋酸纖維素、耐候性聚氯乙烯等合成樹脂所形成出。 基材薄片3，由於必須讓光線透過而形成透明者，較佳爲 無色透明。基材薄片3的厚度沒有特別的限定，例如爲 5〇//m以上250 /zm以下。基材薄片3的厚度若未滿上述 範圍，將形成光散射層5的樹脂組成物塗布時易發生捲曲 。相反的，基材薄片3的厚度若超過上述範圍，液晶顯示 裝置的亮度會降低，又背光元件13的厚度會變大，如此 將與液晶顯不裝置之薄型化的要求相背離。 光散射層5，係由結合劑7、分散於結合劑7中之樹 脂珠9、及微小無機塡充劑U構成。藉由將微小無機塡 充劑11分散於光散射層5中，可提昇光散射薄片1之表 觀結晶化度。因此，可提昇光散射薄片1的耐熱性，並抑 制其撓曲的發生。又，藉由將樹脂珠9分散於光散射層5 中，能將從光散射層5的裏側到表側之透過光線均一的散 射。樹脂珠9的一部分，其上端係突出於結合劑7。藉由 _ 6 本紙張尺度祝中國國家標準（c^7^格⑵Qχ29_^^) ~^ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼-裝--------訂·--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508455 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 如此般設置埋入結合劑7的樹脂珠9和突出於結合劑7的 樹脂珠9，將能使光線更良好的散射。光散射層5的厚度 沒有特別的限定，例如爲1〇//m以上30//m以下左右。 藉由分散著微小無機塡充劑11可使光散射薄片1的 表觀結晶化度上昇的理由雖不詳，但可推定成，因微小無 機塡充劑Π顯示和結晶性高分子的結晶部分同樣的舉動 ，故能阻礙結合劑所用的高分子之分子鏈熱運動。 結合劑7所用的高分子，可列舉丙烯酸樹脂、聚氨 酯、聚酯、氟系樹脂、矽酮系樹脂、聚醯胺醯亞胺、環氧 樹脂等。結合劑7中，除上述高分子化，例如可配合可塑 劑、安定化劑、劣化防止劑、分散劑、帶電防止劑等。結 合劑7，由於必須讓光線透過而形成透明者，較佳爲無色 透明。 樹脂珠9爲略球形，其材質可列舉例如丙烯酸樹脂 、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醯胺等。樹脂珠9爲 了增多透過光散射薄片1的光線量宜爲透明者，更佳爲無 色透明。 樹脂珠9的平均粒子直徑宜爲1 /i m以上5 0 // m以下 ，更佳爲2 V m以2 0 // m以下。平均粒徑若未滿上述範圍 ，光散射效果將不夠完全。相反的，平均粒徑若超過上述 範圍，形成光散射層5之樹脂組成物的塗布將變得困難。 樹脂珠9.的平均粒徑，係任意抽出1〇〇個樹脂珠9用顯微 鏡擴大後測定粒子直徑，再取單純的平均來導出。又，樹 脂珠9爲非球形時，將任一方向之樹脂珠9的尺寸和該方 _______._ 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ” ^--------^---------AWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 508455 A7 B7 五、發明說明（) 向的直交方向之樹脂珠9的尺寸平均後的値’當作樹脂珠 9的粒子直徑。 光散射層5中樹脂珠9的配合量，相對結合劑7中 高分子100重量份宜爲】〇重量份以上500重量份以下， 更佳爲重量份以上3⑻重量份以下。若配合量未滿上 述範圍，光散射效果將不夠完全。相反的’配合量若超過 上述範圍，形成光散射層5之樹脂組成物的塗布將變得困 難。 微小無機塡充劑11，可列舉例如矽膠、蒙脫石、膠 體碳酸鈣、雲母等。這些微小無機塡充劑11中，基於即 使中斷形成光散射層5的樹脂組成物之攪拌也不致使樹脂 組成物的粘度大幅提高、故樹脂組成物的調製作業和塗布 作業容易之理由，以使用矽膠爲佳。 爲了防止透過光散射薄片1的光線之損失，微小無 機塡充劑11的平均粒徑越小越好。具體而言，平均粒徑 宜爲1 //m未滿，更佳爲光的可見波長以下之400nm以下 .。又，基於能防止受短波長的影響而避免光散射薄片1的 變暗變濁，平均粒徑宜爲50nm.以下。微小無機塡充劑11 的平均粒徑越小越好，其下限並沒有特別的限定，一般所 得的微小無機塡充劑11 Z平均粒徑爲5nm以上。微小無 機塡充劑11的平均粒徑，係任意抽出100個微小無機塡 充劑11用顯微鏡擴大後測定粒子直徑，再取單純的平均 來導出。又，微小無機塡充劑11爲非球形時，將任一方 向之微小無機塡充劑11的尺寸和該方向的直交方向之微 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼* --------訂---------' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 508455 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7- B7 五、發明說明（？） 小無機塡充劑η的尺寸平均後的値，當作微小無機塡充 劑11的粒子直徑。 光散射層5中微小無機塡充劑11的配合量，相對於 結合劑7中高分子100重量份宜爲10重量份以上5〇0 £ 量份以下，更佳爲10重量份以上200重量份以下。配合 量若未滿上述範圍，有時將無法充分的防止光散射薄片1 的熱變形。相反的，配合量若超過上述範圍，有時形成光 散射層5的樹脂組成物之塗布將變得困難。 該光散射薄片1，在基材薄片3的裏面是形成平滑面 ，再施加例如壓紋加工等，以提昇光散射性能和部分密著 防止性能亦可。 圖2係用以說明組裝有圖1所示的光散射薄片1之 背光元件1.3的構成之示意圖。該背光元件13係具備：光 線發生源之燈15，配置於燈15側邊之能將燈15所發出 的光線導向表側方向之導光板Π，以及，積層於導光板 Π的表側之光散射薄片1。又，爲了說明方便起見，圖2 中係將導光板17和光散射薄片1以分離狀態來表現，實 際上導光板17的表側面和光散射薄片1的裏側面是抵接 著。 該背光元件13中，光線19首先從燈I5發出’導向 導光板Π的內部。接著，該光線19被導光板19裏側之 反射點或反射片（未圖示）反射，而導向上方的光散射薄片 1。然後，光線19在通過光散射薄片1時被均一的散射， 進一步送往上方的偏向膜(未圖示)等。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . 丨裝------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-----.----曄 508455 A7 B7 五、發明說明U ) 該背光元件13中，燈15在發光的同時會發熱。又 ，燈15周邊會成爲例如80°C〜90°C左右的溫度。因此，光 散射薄片1的燈附近(即圖2中的左端附近）被曝曬於高溫 下。然而，由於光散射薄片1的光散射層5中配合著微小 無機塡充劑11，不易因熱而產生撓曲。因此，將能抑制 液晶顯示裝置畫面的亮度不均。 圖3係本發明的其他實施形態之光散射薄片21的一 部分經省略的截面圖。該光散射薄片21，係由基材薄片3 、設於基材薄片3表面的光散射層5、及設於基材薄片3 裏面的部分密著防止層23所構成。基材薄片3及光散射 層5的構成係和圖1所示的實施形態中相同。 部分密著防止層23係由結合劑25、分散於結合劑 25中的樹脂珠27、及微小無機塡充劑29所構成。結合劑 25、樹脂珠27、及微小無機塡充劑29的材質和光散射層 5所用者相同。藉由將微小無機塡充劑29分散於部分密 著防止層23中，能使光散射薄片21的表觀結晶化度提高 。因此，將能提高光散射薄片21的耐熱性，而抑制其撓 曲。部分密著防止層23的厚度(拿掉樹脂珠27後的結合 劑25部分厚，圖3中以T2代表）雖沒有特別的限定，例 如爲1 # m以上1 〇 // m以下左右）。 由於樹脂珠27的配合量較少量，樹脂珠27是以互 相分離的方式分散於結合劑2 5中。又大多樹脂珠2 7的下 端係從結合劑25突出。若將該光散射薄片21和導光板 17(參照圖2)積層，樹脂珠27的突出下端將抵接於導光板 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I --------訂·--------AVI · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 50M55 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7. Β7 五、發明說明（？） 17的表面。藉此，將能防止光散射薄片2.1和導光板17 的部分挖者’而通抑制液晶顯不裝置畫面的売度不均。 該光散射薄片21，係將微小無機塡充劑11、29分散 於光散射層5和部分密著防止層23兩方，但僅分散於光 散射層5中亦可，或僅分散於部分密著止層23中亦可 。又，光散射層5中未分散著樹脂珠9，例如係藉壓紋加 工以形成出，而僅部分密著防止層23中分散著微小無機 塡充劑29亦可。當然，將微小無機塡充劑11、29分散於 光散射層5和部分密著防止層23兩方的形態，由於能更 確實的抑制光散射薄片1的撓曲故較佳。 【實施例】 〔實施例1〕 在結合劑之丙烯酸樹脂（大日精化工業（股）商品名「 RUB美純可麗兒」）1〇〇重量份中，配合入平均粒徑5μπι 之丙烯酸樹脂製珠（日本油脂（股）商品名^ NT- 2」）14重 量份、平均粒子徑0.01 5//m之砂膠（日產化學（股）商品名 「司諾特克」）2〇重量份，以攪拌機攪拌後得出樹脂組成 物。 將該樹脂組成物，以塗布量形成15g/m2的方式用輥 子塗布法塗布於基材薄片之聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜( 厚lOOem)上，硬化後形成光散射層。將其裁斷成長21cm 、寬15c.m的長方形，得出實施例1的光散射薄片。終止 擾泮起到塗布完成的時間樹脂粘度幾乎沒有任何變化，塗 布作業很容易進行。 11 + ii. p ^ ^ ^ Α Λ 44 /Ο 1 Λ w ΟΠ^7 /\ \ ^ 裝·-------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5ι08455 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/c ) 〔實施例2〕 除取代矽膠而使用平均粒徑〇.〇5//m的蒙脫石(柯普 化學（股）商品名「親油性蒙脫石SAN」）20重量份外，其 他和實施例1相同，得出實施例2的光散射薄片。終止攪 拌起到塗布完成的時間樹脂粘度會上昇，塗布作業稍有困 難。 〔比較例〕 除未配合矽膠外其他和實施例1相同，得出比較例 的光散射薄片。終止攪拌起到塗布完成的時間樹脂粘度幾 乎沒有任何變化，塗布作業很容易進行。 〔耐熱性評價〕 將實施例1、實施例2及比較例的光散射薄片組裝於 背光元件中，將該背光元件投入60°C的恒溫槽。接著，對 ί又入時間起2小時後、4小時後、6小時後、1 〇小時後、 24小時後、48小時後及72小時後光散射薄片是否有撓曲 作確認。又，是否有撓曲，係將背光元件的燈點亮，以光 散射薄片表面是否有亮度不均的產生來作判定。其評價結 果顯示於下述表1。 AWI ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12 "氏張尺度適斤 297公釐） 5ι 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 耐熱性評價結果

2 A7 五、發明說明（II ) 比較例 未上昇

-M 稍有 有 有 有 有 有 表1中，光散射層中配合有微小無機塡充劑之實施 例1及實施例2的光散射薄片幾乎沒有撓曲產生°另一方 面，光散射層中未配合微小無機塡充劑之比較例的光1散射 薄片，於投入恒溫槽4小時後就會產生撓曲。藉此可了解 到，微小無機塡充劑的配合將能提昇光散射薄片的耐熱性 ，而防止起因於燈發熱之光散射薄片的撓曲，而能抑制住 液晶顯示裝置畫面的亮度不均。 又，若將實施例1和實施例2加以比較，實施例1 其從終止樹脂組成物的攪拌後到塗布完成爲止的粘度上昇 少，據於此可了解到，基於防止作業性變差的觀點，微小 無機塡充劑中以矽膠爲較佳。 ---K--------裝--------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 13

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（f1·) 〔發明效果〕 如以上所說明般，依據本發明，可得出即使接受燈 的發熱也不易發生撓曲之光散射薄片及使用該薄片之背光 元件。 〔圖式之簡單說明〕 圖1係本發明的一實施形態之光散射薄片的一部分 經省略的截面圖。 圖2係用以說明組裝有圖1所示的光散射薄片之背 光元件的構成之示意圖。 圖3係本發明的其他實施形態之光散射薄片的一部 分經省略的截面圖。 〔符號說明〕 I、 2 1…光散射薄片 3…基材薄片 5…光散射層 7、25…結合劑 9、27…樹脂珠 II、 29…微小無機塡充劑 13…背光兀件 15…燈 17…導光板 19…光線 23…部分密著防止層 14 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 寫士 訂： •線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1、 一種光散射薄片，係具備透明的基材薄片、和設 於該基材薄片的表側之光散射層； 該光散射層，係令樹脂珠和微小無機塡充劑分散於結合 劑中來構成； 上述微小無機塡充劑爲矽膠。 2、 如申請專利範圍第1項之光散射薄片，其中上述 光散射層中樹脂珠的平均粒徑爲IV m以上50/zm以下， 光散射層中微小無機塡充劑的平均粒徑爲5nm以上l//m 未滿。 3、 如申請專利範圍第1或2項之光散射薄片，其中 上述光散射層中微小無機塡充劑的配合量，相對於結合劑 中高分子100重量份爲10重量份以上500重量份以下。 4、 一種光散射薄片，係具備透明的基材薄片、設於 該基材薄片的表側之光散射層、和設於該基材薄片裏側的 部分密著防止層； 該部分密著防止層，係令樹脂珠和微小無機塡充劑 分散於結合劑中來構成； 上述微小無機塡充劑爲矽膠。 5、 如申請專利範圍第4項之光散射薄片，其中上述 部分密著防止層中樹脂珠的平均粒徑爲l/zm以上50/zm 以下’部分密著防止層中微小無機塡充劑的平均粒徑爲 5nm以上1 β m未滿。 6、 如申請專利範圍第4或5項之光散射薄片，其中 上述部分密著防止層中微小無機塡充劑的配合量，相對於 1 ^紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請先閲讀背面之注意事項再 本育) -裝- 訂 絲 m In 508455 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 結合劑中高分子100重量份爲10重量份以上500重量份 以下。 7、一種液晶顯示裝置用背光元件，係具備燈、配置 於該燈側邊之能將燈所發出的光線導向表側方向之導光板 、以及配置於該導光板表側之申請專利範圍第1〜6項中任 一項之光散射薄片。 請 先 閱 讀 背 Sj 之 注 意 事 項 訂

   線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS ) A4規格（210X297公釐）