TWI422872B - 光擴散薄膜及使用它之液晶背光單元 - Google Patents

光擴散薄膜及使用它之液晶背光單元 Download PDF

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Description

光擴散薄膜及使用它之液晶背光單元
本發明係關於可使來自液晶背光單元之光源成為均勻、且亮度之角度相依性為小之光擴散薄膜、及使用它之液晶背光單元。
迄今為止，在使用於液晶背光單元(backlight unit)之光學薄片方面，為提高對顯示螢幕平面成法線方向的亮度，亦即正面亮度(front brightness)而已有各種光擴散薄片或稜鏡片等之提高亮度的薄片。然而，在使用此等光學薄片之液晶背光單元，其正面亮度雖然高，但是從斜方向觀看時，則其對比(contrast)或色再現性卻有降低的情況。以傳統習知的粒子與黏結劑樹脂所製造之擴散薄膜，一直係以聚光在顯示螢幕之法線方向為目的進行開發(發明專利文獻1、2)。最近在瑞典之TCO Development公司所出版的TCO規格中，對於平板面板顯示之亮度之角度相依性則有加以規定，而該規定則已受到液晶顯示器製造商重視，對於平板面板顯示之亮度的角度相依性之抑制，目前則已變得非常重要。
(發明專利文獻1)日本發明專利特開第2001-154004號公報
(發明專利文獻2)日本發明專利特開第2001-166114號公報
然而，針對此等先前的光擴散薄片或稜鏡片等之提高亮度薄片而言，其係例如在直下型背光(direct backlight-type backlight)設置擴散板，並在其上積層光擴散薄片或稜鏡片的情況下，一直藉由將以擴散板消除亮度不均勻性(unevenness of brightness)且已經擴大視野角之光，以珠粒薄片或稜鏡片等將光聚光於顯示之法線方向，以提高正面亮度。此情況下，雖然可提高正面亮度，但是例如若由對於顯示平面之法線朝畫面之長邊方向為30°的位置、或朝畫面之短邊方向為15°的位置觀看時，則由於液晶顯示面的位置而產生亮度差，以致有可能導致對比或色再現性降低的情況。
本發明係有鑑於此等先前技術之背景，而以在液晶背光單元方面能提供一種可充分地滿足消除亮度不均勻性、抑制亮度之角度相依性之優越的光擴散薄膜及液晶背光單元為其課題。
本發明為解決如上所述之課題而採用如下所述之方法。亦即，本發明之光擴散薄膜，其特徵為其中在基質樹脂(matrix resin)內部含有機粒子之擴散成分(diffusing component)所構成的內部擴散薄膜(internal diffusing film)之至少單面上形成光擴散層，且該光擴散層係至少由黏結劑樹脂與粒子所構成。
此外，本發明之液晶背光單元，其特徵為其係使用如 上所述之光擴散薄膜所構成。
根據本發明，則由於可提供一種可降低亮度不均勻性且抑制亮度之角度相依性之優越的光擴散薄膜，因此可提供一種能充分地滿足對比或色再現性之液晶顯示裝置用之液晶背光單元。
 〔本發明之最佳實施方式〕
本發明係關於如前所述之技術問題，亦即在液晶背光單元方面，針對能充分地滿足消除亮度不均勻性、抑制亮度之角度相依性之優越的光擴散薄膜加以專心檢討，而試製一種在特定的內部擴散薄膜之至少單面上積層含有粒子之特定的光擴散層所獲得之光擴散薄膜，結果可確認以特定的光擴散層即能發揮擴散性與透鏡效應之聚光性兩種功能，而一舉成功地解決如前所述之技術問題。
以下，就本發明之實施模式與第1圖同時加以說明。第1圖係展示在本發明之實施模式之光擴散薄膜之一實例截面圖。第1圖(a)係經在內部擴散薄膜之單面上積層光擴散層所獲得之光擴散薄膜；第1圖(b)係經在內部擴散薄膜之兩面上積層光擴散層所獲得之光擴散薄膜。
本發明之光擴散薄膜係在基質樹脂1之內部含有機粒子之擴散成分2所構成的內部擴散薄膜5、與在該內部擴散薄膜5之至少單面上形成光擴散層6所構成。此時，重要的是該光擴散層必須為至少由黏結劑樹脂7與粒子3所構 成。
本發明之如前所述之內部擴散薄膜5，由於其係在基質樹脂1內部含有機粒子之擴散成分2所構成，係屬於具有可將入射之光加以擴散的功能之薄膜。此外，用於積層在此等內部擴散薄膜5上之由黏結劑樹脂7與粒子3所構成的光擴散層6係同時具有因光之多重折射作用的擴散性與因透鏡效應的聚光性之層。
對於此等光擴散層6之粒子3，雖然並無特殊的限制，但是該粒子3較佳為使用數量平均粒徑為0.5μm至50μm者，更佳為1μm至20μm者。若平均粒徑小於0.5μm時，則有可能在折射、反射或散射時造成波長相依性增大。此外，若大於50μm時，則有可能因在光擴散層中之粒子填充率降低、在光擴散層中粒子不存在的空間之比率增大而造成漏光使得擴散性降低的情況。即使在使用平均粒徑為較大粒子的情況下，如欲提高擴散性，若藉由增加粒子添加量、增加光擴散層之厚度、在內部擴散薄膜之兩面設置光擴散層、或併用平均粒徑較小的粒子以填充粒子之間的空間之方法也可達成。
此外，此等粒子3之實例是可使用聚甲基丙烯酸甲酯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂及其等之共聚合物等之有機粒子、或多晶矽(polysilicon)、二氧化矽、氧化鈦等之無機粒子、及由有機與無機之複合材料所構成的粒子等。
如前所述之黏結劑樹脂較佳為使用選自由丙烯酸酯系、聚酯系、環氧系、三聚氰胺系、及胺基甲酸酯系所組 成的族群中之一種以上。
在本發明之光擴散薄膜中之光擴散層，相對於100重量份之黏結劑樹脂，則粒子較佳為0.1至50重量份。若粒子相對於黏結劑樹脂之含量為少於0.1重量份時，則有可能光擴散層無法獲得充分的光擴散性的情況。此外，若超過50重量份時，則有可能造成在塗布塗液時發生困難的情況。
如前所述之光擴散層之厚度較佳為0.5μm至100μm，更佳為5μm至50μm。光擴散層相對於黏結劑樹脂的粒子之含率與粒子的平均粒徑為相同時，層厚度一增厚，則擴散性將增大。由於平均粒徑之較佳的大小為0.5μm以上，光擴散層之較佳的厚度之下限值則與使用此粒子並以單層塗布粒子時的情況相同。此外，若層厚超過100μm時，則將可提高擴散性，但是在另一方面卻有可能由於全光線透射率降低而導致亮度降低的情況。
將光擴散層塗布於內部擴散薄膜之方法，例如可由風刀方式、凹版輪轉方式、反轉輥方式、噴塗方式或刮刀方式等中任意選擇使用。
經將光擴散層塗布於內部擴散薄膜後，藉由利用熱風、紅外線、遠紅外線等加熱，即可形成塗布層。
此外，如前所述之內部擴散薄膜，其基質樹脂1雖然並無特殊的限制，但是因聚酯樹脂係價廉且具有優越的透明性、機械強度，且對於來自背光單元之光或熱具有充分耐性而適合使用。
此外，用於包含在此等內部擴散薄膜之擴散成分2必 須為有機粒子。有機粒子較佳為使用例如丙烯酸系樹脂、有機聚矽氧樹脂、聚苯乙烯、聚烯烴、聚酯、尿素樹脂、甲醛縮合物、氟樹脂等。雖然以無機物用作為擴散成分也能獲得擴散性，但是由於有機成分之透明性高，可製得光之損失為少的高擴散性且高透射性之內部擴散薄膜。其結果，若將經使用該內部擴散薄膜之光擴散薄膜適用於液晶背光單元時，則可使液晶背光成為高亮度。基於此等理由，在本發明則以有機粒子用作為擴散成分2。
內部擴散薄膜之製法，係例如將預先經熔融捏合成均勻所調配得之切粒(pellet)直接地供應至捏合擠壓機等加以熔融捏合。茲就成形法加以說明。其係包括例如熔融射出於模具之射出成形、或由擠壓機經由T-模等而熔融擠壓之擠壓成形等之方法。成形於薄膜上後，視需要則藉由延伸步驟、熱處理步驟等，即可製得目的之內部擴散薄膜。其中，若需要延伸步驟時，在延伸後則有可能在薄膜中形成空隙(void)。若在薄膜中發生形成空隙時，則有可能降低全光線透射率，因此有時候也需要藉由熱處理等步驟來消除空隙。
然而，就經在此等內部擴散薄膜、及透明基材薄膜塗布由(塗布珠粒)黏結劑樹脂7與粒子3所構成的樹脂組成物以形成光擴散層6所製得之光擴散薄膜而言，即使分別單獨使用也具有可將光加以擴散之功能，但是即使將各薄膜單純地加以積層，則也無法顯現與本發明之光擴散薄膜相同之功能。
亦即，就單純地積層此等內部擴散薄膜與擴散薄膜所獲得者而言，由於空氣層存在於薄膜之間，對於由透明基材薄膜所構成的光擴散薄膜之視野角特性將造成極大影響，因此雖然能稍微提高光擴散性，但是一經測定如第3圖(a)所示之變角光度時，則在0°視野角附近可確認到突起狀之波峰。此現象一發生，在使用於例如直下型液晶背光單元的情況下，則有可能由正面即能視認到螢光管之不均勻性(第3圖(a)係展示將在透明基材薄膜之單面上塗布由黏結劑樹脂與粒子所構成的光擴散層所製得之光擴散薄膜，疊合在內部擴散薄膜上，並由內部擴散薄膜側而入射光時之變角光度特性。第3圖(b)係在經在以(a)所使用的內部擴散薄膜之單面上塗布以(a)所使用的光擴散層所製得之本發明之光擴散薄膜，顯示由未塗布光擴散層之面而入射光時之變角光度特性。)。此外，若測定全光線透射率時，與本發明之光擴散薄膜相比較，則有可能透射率會降低。
此外，由第4圖之視野角測定的結果也得知，就在透明基材薄膜上形成光擴散層6所獲得之擴散薄膜、與將其擴散薄膜單純地與內部擴散薄膜積層所獲得之構成者而言，雖然具有相同之視野角特性，但是在本發明之光擴散薄膜則具有角度相依性為非常小之優越的視野角特性(第4圖(a)係展示經在透明基材薄膜之單面上塗布由黏結劑樹脂與粒子所構成的光擴散層所製得之光擴散薄膜之水平方向的視野角特性。第4圖(b)係展示經在內部擴散薄膜之 單面上塗布以(a)所使用的光擴散層所製得之本發明之光擴散薄膜之水平方向的視野角特性。第4圖(c)係展示經積層(a)之光擴散薄膜與以(b)所使用的內部擴散薄膜所製得之擴散薄膜之水平方向的視野角特性。)。
本發明之光擴散薄膜，係不至於發生如前所述之漏光，且與單純地積層內部擴散薄膜、與在透明基材薄膜具有由黏結劑樹脂與粒子所構成的光擴散層之光擴散薄膜所製得者相比較，則為同時具有其以上之擴散性與遮蔽性者。
本發明之光擴散薄膜，其藉由在平行於薄膜面，且互相成正交之至少兩方向所測定的變角光度所計算得之擴散度較佳為皆為20以上、60以下，更佳為25以上、60以下。該測定所使用的變角光度計是三維變角光度計(GoniophotoMeter)GP-200(村上色彩技術研究所股份有限公司(Murakami Color Research Laboratory Co.,Ltd.)製造)。擴散度可由下式計算得，該值係表示由法線方向入射光時之光傳播情況參數，此值愈大，則表示光愈能加以擴散。
˙擴散度={(L20° +L70° )/2}/L5° ×100
其中，L5° 、L20° 、L70° 係受光角分別為5°、20°、70°時之光度值。
在液晶背光，特別是在使用冷陰極管(CCFL)時，則其冷陰極管上係呈明亮，在冷陰極管之間則呈暗淡。因此，欲使來自不均勻的冷陰極管之光加以面光源化及減小亮度 之角度相依性時，則必須使來自冷陰極管之放射光有效率地加以擴散。
在本發明之光擴散薄膜，若擴散度為低於20時，則擴散性並不足夠，由背光面之法線方向觀看時，則有可能視認到冷陰極管之不均勻性，並且，有可能導致亮度之角度相依性變大。相反地，若擴散度為超過60時，則有可能無法視認到冷陰極管之不均勻性，且亮度之角度相依性減少之可能性高，但是正面亮度卻有可能降低的情況。
此外，本發明之光擴散薄膜更佳為其擴散度在平行於薄膜面之所有方向為20以上、60以下。若在所有方向之擴散度為20以上、60以下時，則在將光擴散薄膜組配於背光時，即使在不在乎光擴散薄膜之方向下來設置，也可使如後所述之平行方向˙垂直方向的背光擴散度達成較佳值。但是擴散度在互相成正交之至少兩方向為20以上、60以下時，則藉由使其兩方向一致於背光之冷陰極管之長度方向、垂直方向來設置，即可使如後所述之平行方向˙垂直方向的背光擴散度達成較佳值。
欲控制擴散度時，則綜合地藉由將內部擴散薄膜之厚度、擴散成分的平均粒徑、添加量、折射率、或光擴散層之粒子的平均粒徑、折射率、添加量等加以最適化，即可任意設定擴散度。例如，如第6圖所示，在基質樹脂中之有機擴散成分的濃度及平均粒徑為相等的情況下，其擴散性則因內部擴散薄膜之厚度而不相同。第6圖(a)係厚度厚於第6圖(b)者，在此情況下，第6圖(a)與(b)相 比較時，則其入射於內部擴散薄膜之光在基質樹脂與有機擴散成分之界面進行反射的頻率高，其結果擴散性即將增大。
此外，如第7圖所示，在內部擴散薄膜之擴散成分的添加量為相等的情況下，若增大平均粒徑時，則因基質樹脂與有機擴散成分之界面所佔有之面積比率將變得狹小，而使得所入射之光受到界面反射之比率減少，其結果內部擴散薄膜之擴散性將減少(第7圖(a))。在另一方面，若減小平均粒徑時，則因基質樹脂與有機擴散成分之界面所佔有之面積比率將變得廣闊，而使得所入射之光受到界面反射之比率增多，其結果擴散性將增大(第7圖(b))。但是若平均粒徑為低於0.5μm時，則有可能因光之波長相依性增高而使得擴散光帶色。如第8圖所示，在內部擴散薄膜之厚度及平均粒徑為相等的情況下，第8圖(b)係基質樹脂中之有機擴散成分的添加量多於第8圖(a)者，在此情況下，經入射於內部擴散薄膜之光在基質樹脂與有機擴散成分之界面進行反射的頻率將增高，其結果擴散性即將增高。在內部擴散薄膜中，基質樹脂與擴散成分之折射率差愈大，臨界角則愈小，使得在界面的光之反射率增高，其結果擴散性即將增大。
在光擴散層的情況下，雖然粒子之內部擴散薄膜表面的填充率為重要，但是一般而言，平均粒徑為愈大，則填充率為愈小而使得擴散度減小。如第9圖所示，在用於構成光擴散層之粒子的添加量為相等的情況下，若增大平均粒 徑並使粒子之排列為一層而舖陳在全部薄膜表面上時，則光之聚光性則因粒子之透鏡效應而增高(第9圖(a))。若減小平均粒徑時，粒子之配列則與為大的情況不同而成為多層結構，使得粒子之間的多重反射之參與增大而提高光之擴散性，其結果擴散度則將增大。(第9圖(b))欲增大擴散度時，則藉由例如減小平均粒徑，使得光擴散層之結構加以多層化，以提高在粒子表面之多重反射，或在即使使用平均粒徑較大者的情況下，藉由增加添加量、控制塗布層之厚度、或藉由併用平均粒徑為較小者以填滿大的粒子之間隙來提高粒子之間的多重反射、或在內部擴散薄膜之兩面設置光擴散層，則可增大擴散度。
本發明之光擴散薄膜之全光線透射率較佳為50%以上，更佳為55%以上。若此等全光線透射率為低於50%時，雖然有可能導致亮度之角度相依性減小，但是卻有可能正面亮度會降低。
本發明之光擴散薄膜藉由下列測定方法來測定時之平行方向的背光擴散度較佳為75以上、100以下，更佳為80以上、100以下。此外，藉由下列測定方法測定時之垂直方向的背光擴散度較佳為80以上、100以下，更佳為85以上、100以下。
亦即，如後所述之「評估項目及評估方法」中第(3)項背光擴散度之項中所說明，測定方法係將本發明之光擴散薄膜擺放在液晶背光上來測定亮度之視野角之方法。該亮度之視野角測定係使用如第2圖所示之液晶背光單元 100，在液晶背光單元上載置擴散板11(全光線透射率為65%、厚度為2mm)，並在其上設置本發明之光擴散薄膜12來實施。測定係使用EYESCALE-3(I-System股份有限公司製造)。背光擴散度係以下式計算得，該值係表示在液晶背光上之光傳播情況之參數，此值愈大則表示視野角相依性愈小。此外，第2圖(a)係直下型背光之截面圖。第2圖(b)係直下型背光之放大截面圖，其中a係代表從螢光管中心至擴散板之距離、b係代表螢光管中心之間的距離、c係代表從螢光管中心至反射板之距離。
˙背光擴散度(平行方向)={(B20° +B70° )/2}/B5° ×100
˙背光擴散度(垂直方向)={(B20° +B50° )/2}/B5° ×100
其中，B5° 、B20° 、B50° 、B70° 係受光角分別為5°、20°、50°、70°時之亮度值。在直下型背光的情況下，其平行方向為平行於背光之冷陰極管之長度方向之方向的視野角。垂直方向係與冷陰極管之長度方向成垂直且平行於光擴散薄膜面之方向的視野角。
在液晶顯示中，一般則將背光之冷陰極管之長度方向為畫面之長邊方向，若平行方向的背光擴散度為低於75時，則由畫面之長邊方向的斜向觀看液晶顯示時，即有可能發生對比降低或色再現性不良。相反地，若平行方向的背光擴散度為超過100時，則由斜向觀看時之對比或色再現性雖然良好，但是卻有可能正面亮度會降低。
該現象，對於畫面之短邊方向而言，也是相同，亦即，若垂直方向的背光擴散度為低於80時，則由畫面之短邊方 向的斜向觀看液晶顯示時，則有可能發生對比降低或色再現性不良。相反地，若垂直方向的背光擴散度為超過100時，則由畫面之短邊方向的斜向觀看時之對比或色再現性雖然良好，但是卻有可能正面亮度會降低。
欲控制平行方向及垂直方向的背光擴散度時，則藉由調整本發明之擴散薄膜之擴散度即可實現。例如，欲增大平行方向的背光擴散度時，則在設置於背光時，將屬於其方向的本發明之擴散薄膜之擴散度加以增大即可達成。關於擴散薄膜之擴散度的控制，則如前文所述，藉由綜合地將內部擴散薄膜之擴散成分的平均粒徑、添加量、折射率、或光擴散層之粒子的平均粒徑、折射率、添加量等加以最適化，即可任意設定擴散度。欲增大垂直方向的背光擴散度時，也是相同。
一般而言，在作為光擴散薄膜而使用液晶背光單元的情況下，雖然使作為光擴散薄膜之基材的內部擴散薄膜大致具有等方向擴散性時，則並無任何不妥當，但是必要時可選擇性地加以控制為平行方向與垂直方向。例如，若考慮及內部擴散薄膜之製法時，則在擠壓機供應在聚酯樹脂混合調配熱塑性樹脂所獲得之切粒(chip)，並以特定方法進行熔融擠出，以製造未延伸薄片，接著，則實施逐次雙軸向延伸或同時雙軸向延伸。此時，若熱塑性樹脂為如在延伸時可與聚酯進行共延伸者時，則藉由以長度方向與寬度方向大幅度變更延伸倍率即可使內部擴散薄膜之異方向性顯現。此外，在使用大致棒狀的擴散成分的情況，例如 在擠壓機供應經在聚酯樹脂混合調配大致棒狀之擴散成分所獲得之切粒，並以特定方法進行熔融擠出，而以靜電流延法(electrostatic casting method)在鏡面之流延轉筒上加以冷卻時，將流延轉筒之速度比通常速度快來延伸熔融狀態之聚酯樹脂時，大致棒狀之擴散成分之長度方向與薄膜之延伸方向將成為大致平行。然後，將該薄膜加以逐次雙軸向延伸或同時雙軸向延伸。此時，若形成空隙時，則藉由熱處理使基質樹脂熔融以使空隙消失，則可使得內部擴散薄膜顯現異方向性。
本發明之液晶背光單元，首先，若在內部擴散薄膜之單面使用經形成光擴散層所獲得之光擴散薄膜時，則將光擴散薄膜設置成可由經形成光擴散層的面之相反面入射來自液晶背光單元之出射光。與此相對，在內部擴散薄膜之兩面使用經形成光擴散層所獲得之光擴散薄膜時，則可使任何面為液晶背光單元之出射光面側來設置。
本發明之光擴散薄膜也可積層複數片使用。
《實施例》
以下，藉由實施例將更詳細地說明本發明，但是本發明並不受限於此等。
(評估項目及評估方法)
就光擴散薄片實施如下所述之評估。
(1)全光線透射率˙霧度(haze)
將裁剪成50mm見方之光擴散薄膜，使用Suga試驗機股份有限公司(Suga Test Instruments Co.)製造之全自動 直接讀取霧度電腦型號HGM-2DP(光源為590nm鈉燈)進行測定。在藉由在薄膜之單面形成光擴散層所獲得之光擴散薄膜的情況下，則由與設置光擴散層的面成相反面之側入射光，而以測定三次所獲得之平均值為該試樣之平均值。在藉由在薄膜之兩面形成光擴散層所獲得之光擴散薄膜的情況下，則由各面入射光來測定，並以各測定三次合計六次所獲得之平均值為該試樣之平均值。
(2)擴散度
將裁剪成100mm見方之光擴散薄膜，使用村上色彩技術研究所股份有限公司製造之三維變角光度計GP-200進行測定。假設對於光擴散薄膜之入射角為0°，並在垂直於薄膜面之平面上使受光器以對於光擴散薄膜之法線為-90至90°之範圍移動以測定變角光度。在藉由在薄膜之單面形成光擴散層所獲得之光擴散薄膜的情況下，則由與經由形成光擴散層的面之相反面側入射光所獲得之測定結果的數值，以下式計算得擴散度。至於在藉由在薄膜之兩面形成光擴散層所獲得之光擴散薄膜的情況下，則以由各面入射光所獲得之測定結果之平均值，以下式計算得擴散度：
˙擴散度={(L20° +L70° )/2}/L5° ×100
其中，L5° 、L20° 、L70° 係受光角分別為5°、20°、70°時之光度值。
在實際測定擴散度時，則分別計算由受光角為5°、20°、70°時之光度值所計算得之擴散度(+)、與由受光角為-5°、-20°、-70°時之光度值所計算得之擴散度(-)， 然後由此等兩個擴散度之平均值來計算得其擴散度。
其次，將光擴散薄膜朝面內方向各15°，合計成為165°為止加以旋轉(或旋轉受光器之移動方向)，並在各位置以相同的方式來測定擴散度。以如上所述之方式測定平行於光擴散薄膜之面且在每隔15°的12方向之擴散度。
(3)背光擴散度
在第2圖所示，直下型背光100(冷陰極管為12支、a=13mm、b=24.9mm、c=4mm)之冷陰極管14上面放置擴散板11(日東樹脂股份有限公司製造之Clarex DR-65C、厚度為2mm)，在其上面則設置光擴散薄膜12。若光擴散薄膜為其在平行於薄膜面之所有方向的擴散度為20以上、60以下時，則光擴散薄膜可在任何方向來設置。若光擴散薄膜為其在互相成正交之至少兩方向之擴散度為20以上、60以下時，則將光擴散薄膜設置成使其兩方向與冷陰極管之長度方向、垂直方向成為一致。將冷陰極管點燈60分鐘以使光源趨於穩定後，由測定試樣側使用EYESCALE-3(I-System股份有限公司製造)，在距自直下型背光之中心為500mm之處將附屬之CCD相機設置成對於直下型背光之面成正面。然後，將CCD相機之影像中心及CCD相機之旋轉中心對準於設置在液晶背光單元的光擴散薄膜面之對角線的交叉點，並以其位置為0°而以朝平行於冷陰極管之長度方向的方向、及垂直於冷陰極管之長度方向的方向使相機分別以受光角為-80°至80°之範圍加以旋轉，以測定在各受光角之亮度。由所測定之亮度值以下 式計算得背光擴散度：
˙背光擴散度(平行方向)={(B20° +B70° )/2}/B5° ×100
˙背光擴散度(垂直方向)={(B20° +B50 °)/2}/B5° ×100
其中，B5° 、B20° 、B50° 、B70° 係受光角分別為5°、20°、50°、70°時之亮度值。在直下型背光的情況下，平行方向係與冷陰極管之長度方向成平行之方向，垂直方向係與冷陰極管之長度方向成垂直且平行於光擴散薄膜面的方向之視野角。
實際測定背光之擴散度時，則分別測定由受光角為5°、20°、50°、70°時之亮度值所計算得之擴散度(+)、與受光角為-5°、-20°、-50°、-70°時之亮度值所計算得之擴散度(-)，然後由該兩個背光擴散度之平均值計算得背光擴散度。
(4)亮度不均勻性
在第2圖所示，直下型背光100之冷陰極管14上面放置擴散板11(日東樹脂股份有限公司製造之Clarex DR-65C、厚度2mm)，在其上面則設置本發明之光擴散薄膜12。將冷陰極管點燈60分鐘以使光源趨於穩定後，由測定試樣側使用EYESCALE-3(I-System股份有限公司製造)，在距自直下型背光之中心為500mm之處將附屬之CCD相機設置成對於直下型背光之面成正面。然後，將CCD相機之影像中心及CCD相機之旋轉中心對準於液晶背光單元的面之對角線的交叉點以測定亮度(cd/m2 )。測定處係如第5圖所示，由液晶背光單元的面之對角線的交叉點朝 與冷陰極管成垂直之方向，且位於中心附近之4支份螢光管測定亮度。測定將測定處加以99等分(L1至L99)時之亮度之平均值(Lave)、亮度之最大值(Lmax)、亮度之最小值(Lmin)，平均亮度、亮度不均勻性則以下式計算得，並以下列基準評估：
˙Lave=L1至L99的數值之平均值
˙亮度不均勻性={(Lmax-Lmin)/Lave}×100(%)
A：亮度不均勻性為小於1%，以目視無法觀察到螢光管不均勻性；B：亮度不均勻性為1%以上、小於3%，以目視無法觀察到螢光管之不均勻性；C：亮度不均勻性為3%以上、小於5%，以目視可確認到螢光管之不均勻性；D：亮度不均勻性為5%以上，以目視可確認到螢光管之不均勻性。
〔實施例1〕
將聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)(與17mol%之間苯二甲酸成分共聚合所獲得之聚酯樹脂)(熔點為210℃、密度為1.35、玻璃轉移溫度為70℃、折射率為1.58)、5重量%之聚甲基戊烯(熔點為235℃、密度為0.83、折射率為146)、及0.5重量%之Hytrel 7247(東麗‧杜邦股份有限公司(DuPont-Toray Co.,Ltd.)製造)混合之切粒混合供應至主擠壓機(B層)。此外，將PET(熔點為265℃、密度為1.35)供應至副擠壓機(ancillary extruder)(A層)。 然後，以特定方法實施在兩側表面層為PET之熔融三層共擠壓，並以靜電流延法在鏡面之流延轉筒上加以冷卻，以製造未延伸三層積層薄片(積層薄片膜厚：1,700μm、積層比率：A層：B層：C層=1：8：1)。將藉此所獲得之三層積層薄片在90℃朝長度方向延伸3.3倍，然後以拉幅機經由90℃預熱區而在95℃朝寬度方向延伸3.5倍，並且，進一步在230℃熱處理20秒鐘，藉此製得膜厚為150μm、擴散度為43.8、全光線透射率為66.9%之內部擴散薄膜。
其次，對於100重量份之由20重量%之丙烯酸多元醇系黏結劑樹脂、3重量%之異氰酸酯系硬化劑、25重量%之聚甲基丙烯酸甲酯平均粒徑為20μm之多分散粒子、3重量%之聚甲基丙烯酸甲酯平均粒徑為12μm之多分散粒子、及49重量%之甲苯所構成的組成物，與作為平滑劑之0.1重量份之多晶矽混合調配得光擴散層用塗布液。將該光擴散層用塗布液使用Mayer Bar在如前所述之內部擴散薄膜之單面塗布成乾燥後之膜厚為25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔實施例2〕
製備以與實施例1相同的方法所獲得之內部擴散薄膜、及以與實施例1相同的方法所獲得之光擴散層用塗布液。將該光擴散層用塗布液使用Mayer Bar在內部擴散薄膜之兩面塗布成乾燥後之膜厚為25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔實施例3〕
製備除了變更供應至主擠壓機之聚甲基戊烯為1.4重量%、取消Hytrel 7247(東麗‧杜邦股份有限公司製造)以外，其餘則以與實施例1相同的方法所獲得之膜厚為188μm、擴散度為13.6、全光線透射率為95.9之內部擴散薄膜、及以與實施例1相同的方法所獲得之光擴散層用塗布液。將該光擴散層用塗布液使用Mayer Bar在內部擴散薄膜之單面塗布成乾燥後之膜厚為25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔實施例4〕
製備除了變更供應至主擠壓機之聚甲基戊烯為3.5重量%以外，其餘則以與實施例1相同的方法所獲得之膜厚為125μm、擴散度為27.7、全光線透射為率83.8之內部擴散薄膜、及以與實施例1相同的方法所獲得之光擴散層用塗布液。將該光擴散層用塗布液使用Mayer Bar在內部擴散薄膜之單面塗布成乾燥後之膜厚為25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔實施例5〕
製備除了變更供應至主擠壓機之聚甲基戊烯為3.3重量%、使用0.5重量%之聚乙二醇以取代Hytrel 7247(東麗‧杜邦股份有限公司製造)以外，其餘則以與實施例1相同的方法所獲得之膜厚為100μm、擴散度為29.0、全光線透射率為85.5之內部擴散薄膜、及以與實施例1相同的方法所獲得之光擴散層用塗布液，將該光擴散層用塗布液使用Mayer Bar在內部擴散薄膜之單面塗布成乾燥後之膜厚為 25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔實施例6〕
製備除了變更供應至主擠壓機之聚甲基戊烯為3.3重量%、使用0.5重量%之聚乙二醇以取代Hytrel 7247(東麗‧杜邦股份有限公司製造)以外，其餘則以與實施例1相同的方法所獲得之膜厚為100μm、擴散度為29.0、全光線透射率為85.5之內部擴散薄膜、及以與實施例1相同的方法所獲得之光擴散層用塗布液，將該光擴散層用塗布液使用Mayer Bar在內部擴散薄膜之兩面塗布成乾燥後之膜厚為25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔實施例7〕
製備除了變更供應至主擠壓機之聚甲基戊烯為6.7重量%、使用0.5重量%之聚乙二醇以取代Hytrel 7247(東麗‧杜邦股份有限公司製造)以外，其餘則以與實施例1相同的方法所獲得之膜厚為100μm、擴散度為46.1、全光線透射率為68.1之內部擴散薄膜、及以與實施例1相同的方法所獲得之光擴散層用塗布液，將該光擴散層用塗布液使用Mayer Bar在內部擴散薄膜之單面塗布成乾燥後之膜厚為25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔比較例1〕
光擴散薄膜係使用188GM2(Kimoto Co.,Ltd.製造)。
〔比較例2〕
在厚度為125μm之透明聚酯薄膜(東麗股份有限公司(Toray Industries,Inc.)製造之Lumirror(註冊商標)U34)之單面，將以與實施例1相同的方法所獲得之光擴散層用塗布液使用Mayer Bar塗布成乾燥後之膜厚為25μm，然後在120℃將其乾燥硬化4分鐘，藉此製得光擴散薄膜。
〔比較例3〕
光擴散薄膜係使用100GM3(Kimoto Co.,Ltd.製造)。
〔比較例4〕
積層實施例4所使用的內部擴散薄膜與比較例2所使用的光擴散薄片，藉此製得光擴散薄膜群。
各實施例、比較例之擴散度的數值係表示在12方向的擴散度之中心值與偏差。
如表1所示，實施例1至7之光擴散薄膜，與比較例1至4之光擴散薄膜相比較，其係可充分地滿足降低亮度不均勻性、亮度之角度相依性者。
若將實施例1與4、及實施例5與7相比較時，則得知即使內部擴散薄膜之製法為相同，但是一增加擴散成分的添加量，擴散度即將增大。若將實施例1與2、及實施例5與6相比較時，則得知即使使用相同的內部擴散薄膜與光擴散層，若將光擴散層設置於兩面時，擴散度即將增大。此外，由實施例3即得知即使減少內部擴散薄膜中之擴散成分的添加量，但是藉由形成光擴散層即可獲得足夠的擴散性。
與此相對，在比較例1至3之透明基材薄膜上形成光擴散層所獲得之光擴散薄片，則會造成亮度不均勻性不良、對於亮度之視野角為小之結果。此外，就經積層比較例4之內部擴散薄膜與在透明基材薄膜形成光擴散層所獲得之光擴散薄片之構成而言，則其全光線透射率為低，且亮度之角度相依性係大於實施例之光擴散薄片者，結果導致不良的亮度不均勻性。
1‧‧‧基質樹脂
2‧‧‧擴散成分
3‧‧‧粒子
4‧‧‧背塗層
5‧‧‧內部擴散薄膜
6‧‧‧光擴散層
7‧‧‧黏結劑樹脂
11‧‧‧擴散板
12‧‧‧光擴散薄膜
13‧‧‧冷陰極管
14‧‧‧反射薄膜
15‧‧‧框體
20‧‧‧突起狀波峰
100‧‧‧對於直下型背光之冷陰極管成垂直方向的截面圖
200‧‧‧對於直下型背光之冷陰極管成垂直方向的放大截面圖
300‧‧‧由對於直下型背光之冷陰極管面成法線方向所看的圖
400‧‧‧亮度測定位置，測定位置之各端係螢光管之間的中央
401‧‧‧液晶背光單元之面之對角線
第1圖係展示本發明之光擴散薄膜之構成一實例截面圖。
第2圖係用於評估背光擴散度、亮度不均勻性之直下 型背光截面圖。
第3圖係展示變角光度測定之結果的圖表。
第4圖係展示視野角測定之結果的圖表。
第5圖係用於說明亮度不均勻性評估方法的圖。
第6圖係用於說明擴散性係因內部擴散薄膜之厚度而變化的情況圖。
第7圖係用於說明擴散性係因內部擴散薄膜中之擴散成分平均粒徑而變化的情況圖。
第8圖係用於說明擴散性係因內部擴散薄膜中之擴散成分含量而變化的情況圖。
第9圖係用於說明擴散性係因光擴散層之結構而變化的情況圖。
1‧‧‧基質樹脂
2‧‧‧擴散成分
3‧‧‧粒子
4‧‧‧背塗層
5‧‧‧內部擴散薄膜
6‧‧‧光擴散層
7‧‧‧黏結劑樹脂

Claims (6)

  1. 一種光擴散薄膜，其中在基質樹脂內部含有有機粒子擴散成分所構成的內部擴散薄膜之至少單面上形成光擴散層，且該光擴散層係至少由黏結劑樹脂與粒子所構成，其中在平行於該光擴散薄膜之面且互相成正交之至少兩方向，下列擴散度皆為20以上、60以下：擴散度={(L20° +L70° )/2}/L5° ×100其中，L5° 、L20° 、L70° 係分別由變角光測定所測得之受光角為5°、20°、70°時之光度值。
  2. 如申請專利範圍第1項之光擴散薄膜，其中該有機粒子擴散成分係以選自由丙烯酸系樹脂、有機聚矽氧樹脂、聚苯乙烯、聚烯烴、聚酯、尿素樹脂、甲醛縮合物、及氟樹脂所組成的族群中之至少一種樹脂所形成。
  3. 如申專利範圍第1或2項之光擴散薄膜，其中全光線透射率為50%以上。
  4. 如申專利範圍第1或2項之光擴散薄膜，其中下列平行方向的背光擴散度為75以上、100以下：背光擴散度(平行方向)={(B20° +B70° )/2}/B5° ×100其中，B5° 、B20° 、B70° 係分別為在與直下型背光之冷陰極管之長度方向成平行的方向所測得之受光角為5°、20°、70°時之亮度值。
  5. 如申專利範圍第1或2項之光擴散薄膜，其中下列垂直方向的背光擴散度為80以上、100以下：背光擴散度(垂直方向)={(B20° +B50° )/2}/B5° ×100 其中，B5° 、B20° 、B50° 係分別為在與直下型背光之冷陰極管之長度方向成垂直且平行於光擴散薄膜面的方向所測得之受光角為5°、20°、70°時之亮度值。
  6. 一種液晶背光單元，係使用如申請專利範圍第1至5項中任一項之光擴散薄膜所構成。
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