TWI535568B - 具彈性的光學片 - Google Patents

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Description

具彈性的光學片
本發明涉及使用於液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)的感光性樹脂組成物及具彈性的光學片。
作為光學用顯示器元件所使用的LCD是作為光源裝置的背光單元，以透過調節外部光源的透射率顯示影像的間接發光方式決定LCD特性的重要元件。
尤其隨著是LCD板製造技術的發展，對於薄而輝度高的LCD顯示器的要求變高，對此為提高背光單元的輝度進行了各種嘗試，對於作為顯示螢幕、個人數位助理(Personal Digital Assisatant,PDA)、筆記型電腦等用途而使用的液晶顯示器而言，能夠以少的能量源而發射明亮的光線，可以說是其優秀性的標準。因此，對於LCD而言，前面的輝度非常重要。
由於LCD結構，通過光擴散層的光線向所有方向擴散，因此照射到前面的光非常不足，因此一直進行著為了以更少的消耗電力發射出更高輝度的努力。而且，由於顯示器在大面積化，為了使更多的使用者能夠觀看，還進行著擴大可視角度的努力。
若為此提高背光的功率，則消耗電力變大，而且因熱產生的電力損失也變大。因此，對於攜帶式顯示器而言，電池容量變大，電池的壽命也會縮短。
對此，為了增加輝度提出了對光線提供方向性的方法，為此開發出了各種透鏡片。代表性的透鏡片是具有稜鏡排列的透鏡片，即以直線並排多個峰及谷的結構。
在此，為了提高輝度，上述稜鏡結構呈具有45°左右傾斜面之三角陣列形態的結構。因此，稜鏡結構的上部成為峰狀，存在著峰的上部因外部微小的劃擦，容易破碎或磨耗而導致機構物損傷的問題。由於從相同形態的稜鏡結構中射出的角度在每個陣列相同，因此在三角形的角部位發生細小的壓碎、或在傾斜面發生微小的劃痕等，也會導致因受損的部位和正常部位之間射出的光徑之差產生的輝度降低，而產生不良。因此，在生產稜鏡片時，因細微的不良，也會發生根據產生的位置不能使用所生產的稜鏡片整面的情況。這會導致生產性低下，也會提高成本。在實際組裝背光模組的企業，對稜鏡片進行操作時因劃痕形成之稜鏡結構物的損傷所導致的不良，成為嚴重的問題。
而且，在安裝到背光單元時，進行多個薄片及薄膜的層疊作業，為了增加輝度，會安裝多個稜鏡膜，此時下側稜鏡膜上部及上側鏡膜下部接觸，因此存在著稜鏡結構物容易受損的問題。
因此，為了防止這種稜鏡結構物的損傷，先前有著層疊保護膜的情況。但是由於LCD板越來越薄，因此省略薄膜或使用具有複合功能的薄片成為趨勢，而且還存在因層疊保護膜之工序的增加，導致生產成本的增加、時間上、物理上的效率降低的問題。
除了這種製造操作時稜鏡結構的受損之外，隨著筆記型電腦、PDA等攜帶式顯示器的使用增多，將顯示器放入包內移動的情況大幅增多。移動中跑動或車輛的急煞車等會向顯示器施加衝擊，此時即使具有保護膜也會使安裝於顯示裝置內的稜鏡結構受損，產生影響畫面的嚴重問題。
因此，急切需要能夠有效地對應外部衝擊的稜鏡結構物。
因此，本發明的目的在於提供一種能夠防止結構層的損傷、在應用於顯示器時不受外部衝擊影響的感光性樹脂組成物及具彈性的光學片。
另外，本發明的目的在於提供防止結構層的損傷而容易操作的感光性樹脂組成物及具彈性的光學片。
而且，本發明的目的在於提供防止因光徑之差所導致的輝度低下，從而能夠保持稜鏡結構物功能的感光性樹脂組成物及具彈性的光學片。
另一方面，本發明的目的在於提供不需要保護膜之具彈性的光學片。
另外，本發明的目的在於提供能夠減少不良率、降低生產成本、提高生產效率之具彈性的光學片。
對此，作為本發明的一較佳實施例，提供如下的光學片，包括基材層及形成於基材層的一面或二面、排列有多個立體結構的結構層，就該結構層而言，在立體結構的上面利用平面壓板以0.203 mN/sec的加壓速度加壓至最大壓縮力成為1 gf或2 gf，在達到最大壓縮力時，停止並壓縮5秒鐘後解除壓縮力，此時如以下數學式1所表示的彈性恢復率係85%以上，該結構層由包含氧化乙烯基的數量為3至15的三功能性丙烯酸酯化合物的硬化性材料所形成。
在上述數學式1中，D1表示施加外部壓力而被壓縮進去的深度，D2表示在沒有施加外部壓力時光學片的高度與在解除外部壓力而恢復時光學片的高度之差。
在一較佳實施例的光學片中，結構層的峰的強度可以至少是200 g。
在一較佳實施例的光學片中，三功能性丙烯酸酯化合物可以是從三甲基丙烷三丙烯酸酯、丙三醇丙氧基化三丙烯酸酯、及季戊四醇三丙烯酸酯中所選擇的至少一種化合物。
在一較佳實施例的光學片中，以數學式1所表示的彈性恢復率可以是90%以上。
在一較佳實施例的光學片中，D1滿足以下數學式2，較佳地D1可以滿足以下數學式3，最佳地D1可以滿足以下數學式4。
在上述數學式2中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
在上述數學式3中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
在上述數學式4中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
在本發明的一實施例中，立體結構是具有斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的多面體形狀，或斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的柱狀，或斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的曲線柱狀中所選擇的一種以上之形態的結構。
本發明應用於顯示器時，即從外部施加衝擊也可防止結構層的損傷。而且本發明具有如下效果，用於筆記型電腦、PDA等攜帶式顯示器時，對放入包內跑動或車輛的急煞車等的外部衝擊也不易損傷。
而且，本發明具有防止結構層的損傷，使操作容易的效果。
另外，本發明可防止因損傷導致的輝度低下，而且可保持光學片的功能。
另一方面，由於本發明不具有保護膜，因此製造工序簡便，並且可降低生產成本及增進生產效率。
而且，由於本發明在製造工序中不易被薄膜的層疊或外部衝擊損傷，因此不良的產生率減少，可以降低生產成本及增進生產效率。
下面進一步詳細地說明本發明。
在本發明的一較佳實施例，提供如下的光學片，包括基材層及形成於基材層的一面或二面、排列有多個立體結構的結構層，就該結構層而言，在立體結構的上面利用平面壓板以0.203 mN/sec的加壓速度加壓至最大壓縮力成為1 gf或2 gf，在達到最大壓縮力時，停止並壓縮5秒鐘後解除壓縮力，此時如以下數學式1所表示的彈性恢復率係85%以上，該結構層由包含氧化乙烯基的數量為3至15的三功能性丙烯酸酯化合物的硬化性材料所形成。
在上述數學式1中，D1表示施加外部壓力而被壓縮進去的深度，D2表示在沒有施加外部壓力時光學片的高度與在解除外部壓力而恢復時光學片的高度之差。
在包含排列有多個立體結構之結構層的光學片中，立體結構層的斷面為多角形時，由於在光學片中上部位峰狀的尖形態，因此對於外部衝擊會容易受損，但對於本發明的光學片而言，即使施加這種力，不僅具有彈性，還可滿足能夠在規定的荷重範圍內所承受的耐劃擦性。
為此，本發明的光學片在結構層結構化的表面上面，利用平面壓板以0.203 mN/sec的加壓速度加壓至最大壓縮力成為1 gf或2 gf，在達到最大壓縮力時，停止並壓縮5秒鐘後解除壓縮力，此時較佳地上述數學式1所表示的彈性恢復率係85%以上，更佳地是上述數學式1所表示的彈性恢復率係90%以上。
在本發明的光學片中，若如上所述加壓後，解除施加的力時，滿足上述彈性恢復率，則即使從外部施加衝擊，由於具有可有效對應衝擊之程度的彈力，因此可防止結構層的損傷。
相反地，若如上所述加壓後，解除施加的力時，不滿足上述彈性恢復率，則會在與其他薄膜接觸或受到荷重時，維持結構層的上部被按壓的狀態，存在不能執行光學片自身功能的可能性。
另一方面，為了滿足耐劃擦性，形成結構層的硬化性材料中包含氧化乙烯基的數量為3至15的三功能性丙烯酸酯化合物。
三功能性丙烯酸酯化合物中，氧化乙烯基的數量在上述範圍中化合物本身的黏度在50~200 cps，能夠最大地將硬化性組成物的黏度降低到600~800 cps左右，因此可提高工藝性，由此製造的結構層由於撓性良好，適合向光學片施加彈性。
作為這種三功能性丙烯酸酯化合物的具體示例，可以列舉三甲基丙烷三丙烯酸酯、丙三醇丙氧基化三丙烯酸酯、及季戊四醇三丙烯酸酯等。
如上述滿足規定之彈性特性的同時，硬化性材料中包含氧化乙烯基之數量為3至15的三功能性丙烯酸酯化合物的結構層的峰的強度至少在200 g以上。
具體的峰強度的測定方法詳細記載在後述的實施例。
另外，能夠形成滿足上述彈性恢復率之結構層的硬化性材料沒有特別的限定，但是作為一個示例，在分子內具有柔軟的亞烷基二醇鏈反覆連接的二功能性單體之結構的分子結構可提高彈性率。尤其是作為結構層用材料包含上述化學式1的化合物時，滿足上述彈性恢復率的同時還可以不阻礙光學特性。
在上述化學式1中，R是氫原子或碳元素數目為1~15的烷基，x、y、z是0以上的整數，a、b、c是a+b+c≧4以上的整數，或者若a+b+c＜4，則x、y、z中的一個為3以上的情況。
上述化學式1的化合物是分子量為150~10,000的化合物，透過調節分子結構內柔軟的烯化氧鏈的種類及長度，硬化後的彈性率可以上升。而且，耐熱性及耐光性優秀，適合作為形成光學片的結構層的物質。
另外，在本發明的光學片中，較佳地表示施加外部壓力而被壓縮進去之深度的D1滿足以下數學式2，在一較佳實施例的光學片中，D1滿足以下數學式2，更佳地滿足以下數學式3，最佳地滿足以下數學式4。
在上述數學式2中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
在上述數學式3中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
在上述數學式4中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
即，本發明的光學片具有撓性，使被施加外部壓力而壓縮進去的深度，相對於沒有施加外部壓力之狀態下光學片的高度成為1/20以上，則在與其他薄膜接觸或受到荷重時，有利於結構層的上部保持正常的形狀。
結果，本發明的光學片若受到較多的荷重，則具有立體結構的結構層容易陷入，但壓縮狀態被解除後，恢復到最大程度上接近原始狀態的狀態，因此結構層對於外部衝擊也不會損傷。而且，可以滿足耐劃擦性。
為了滿足上述說明的彈性恢復率，本發明的光學片較佳地相對於形成結構層的組成物的總重量，包含5~80重量%上述化學式1的化合物。在包含未滿5重量%時，彈性恢復率的增加微小，在包含80重量%以上時，作為光學片輝度上升的效果微小。
另一方面，相對於形成結構層組成物的總重量包含30至80重量%的上述氧化乙烯基的數量為3至15的三功能性丙烯酸酯化合物，有利於實現易於工藝性的黏度及彈性。
另外，形成上述結構層的組成物除了上述化學式1的化合物、及氧化乙烯基的數量被控制的三功能性丙烯酸酯化合物以外，還可包含一般的紫外線硬化劑、光敏引發劑及折射率為1.52以上的高折射樹脂等。
製造本發明之光學片的方法沒有特別的限定，例如可以在上述結構層用材料添加紫外線硬化劑等添加劑，製造紫外線硬化型液狀組成物後，將該組成物塗層在基材層後，進行後硬化，從而製造光學片。
另外，本發明的光學片包含作為表面被結構化的樹脂硬化層、具有立體結構物的結構層，可以是結構層的斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的多面體形狀，或可以是斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的柱狀，或可以是斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的曲線柱狀。而且，也可以是其中的一種以上之形狀所混合的形狀。
而且，還包含在俯視觀察時，具有以至少一個以上之同心圓形狀排列的結構，沿著同心圓形成峰及谷的結構。
結構層的斷面為多角形時，隨著頂點角度的輝度及可視角的特性變化比較嚴重，考慮到因集光的輝度及可視角，較佳頂點的角度為80~100°，更佳的是85~95°。
上述光學片的基材層是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚醯亞胺構成的群組中所選擇的至少一種以上的物質所形成，也可進一步包含光擴散粒子，形成凹凸的結構。
以下，更詳細地說明本發明的實施例，但本發明的範圍並不限定於這些實施例。
丙烯酸酯寡聚物的製造例
合成例
利用反應容器，將HO-[CzH2zO]c-[CyH2yO]b-[CxH2xO]a-H化合物1莫耳比CH2=CH(R)COCl 2.2莫耳，在存在四氫呋喃溶劑的狀態下，透過5小時左右的回流反應能夠合成所需結構的化合物，反應後利用過濾裝置過濾未反應的CH2=CH(R)COCl及溶劑後，減壓蒸餾後去除，合成上述化學式1的結構。此時，使上述合成物的變數為如下述表1所示進行了合成。
光學片的製造
實施例1-14
相對於全部組成的100重量份，混合在上述合成例1~14製造獲得的丙烯酸酯30重量份、雙酚A型雙丙烯酸酯(M-2100，Miwon公司)35重量份、三甲基丙烷三丙烯酸酯(6個氧化乙烯基)30重量份、光敏引發劑2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦1.5重量比、光敏引發劑甲基苯甲醯基甲酸鹽1.5重量份、添加劑雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸鹽2.0重量份，在60℃混合1小時製造了組成物。之後，塗敷在作為基材層的聚對苯二甲酸乙二醇酯(KOLON公司，厚度188 μm)的一面，放置於35℃的稜鏡形狀棍子的框架上，在紫外線照射裝置(Fusion公司，600 Watt/inch2)安裝D型燈泡(Type-D bulb)，在基材層方向照射900 mJ/cm2，形成稜鏡頂角為90°、間距為50 μm、高度為27 μm的線形三角稜鏡，製造了光學片。(D=215 μm)
實施例15
利用使用上述合成例3的實施例3的組成，形成斷面為半圓形、間距為50 μm、高度為27 μm的透鏡狀鏡片，製造了光學片。
實施例16
利用使用上述合成例3的實施例3的組成，形成斷面為半橢圓形、間距為50 μm、高度為27 μm的線形稜鏡，製造了光學片。
實施例17
利用使用上述合成例3的實施例3的組成，形成斷面為五角形、頂角為95°、間距為50 μm、高度為27 μm的線形稜鏡，製造了光學片。
實施例18
利用使用上述合成例3的實施例3的組成，形成斷面為半圓形、間距為50 μm、高度為27 μm的波紋形態排列的稜鏡，製造了光學片。
實施例19
在上述實施例1中，作為三功能性丙烯酸酯化合物使用了氧化乙烯基的數量為10個的三甲基丙烷三丙烯酸酯化合物，除此之外是相同的，如此製造了光學片。
實施例20
在上述實施例1中，作為三功能性丙烯酸酯化合物使用了氧化乙烯基的數量為15個的三甲基丙烷三丙烯酸酯化合物，除此之外是相同的，如此製造了光學片。
實施例21
在上述實施例1中，作為三功能性丙烯酸酯化合物使用了氧化乙烯基的數量為6個的丙三醇丙氧基化三丙烯酸酯化合物，除此之外是相同的，如此製造了光學片。
實施例22
在上述實施例1中，作為三功能性丙烯酸酯化合物使用了氧化乙烯基的數量為6個的季戊四醇三丙烯酸酯化合物，除此之外是相同的，如此製造了光學片。
比較例1
作為光學片使用了3M公司的BEFⅢ稜鏡膜。(D=215 μm)
比較例2
作為光學片使用了鬥山公司的Brtie-200稜鏡膜。(D=215 μm)
比較例3
作為光學片使用了LG公司的LES-T2稜鏡膜。(D=220 μm)
在上述各實施例及比較例中，如下地測定了峰的強度，其結果如下述表2所示。
(1)峰的強度的評價
以如第1圖所示的形態，將評價光學片固定在測定機上。
在第1圖中，1上薄片(25% Haze pol.)，2評價薄片(實施例及比較例的薄片，向移動方向垂直切割)，3移動底板(玻璃板，移動速度30 cm/min)，4砝碼(10g、50g，層疊使用，接觸部位半徑20 mm)，5測定機TOYOSEIKI摩擦係數測定機。
首先，將測定式樣(2號)以結構層位於上部的方式固定(使用膠帶)在移動底板3上的規定位置。然後，使上薄片1的Haze處理面與結構層相對地固定在測定機的掛鈎。接下來，將砝碼4層疊在上薄片1的上部，以一定的速度移動移動底板3。
如下地確認評價結果。
1.　透過肉眼觀察，確認損傷部位。
2.　打開BLU(導光板/擴散板)後，放置式樣並確認損傷。
3.　對於細微的損傷，利用顯微鏡/SEM確認。
4.　以未觀察到損傷的最大的砝碼重量定義峰的強度。
(2)D1及彈性恢復率
對在實施例及比較例製造的光學片，使用日本島津(SHIMADZU)公司的微小壓縮硬度儀(Shimadzu DUH-W201S)的“Load-Unload test”項目測定了D1及彈性恢復率。使光學片結構層中峰形狀的尖的部分位於直徑為50 μm平面壓板的中央部分後，在以下的條件之下，反覆測定5次D1及彈性恢復率，算出平均值後表示在下述表2中。
[測定條件1]
a.　施加的最大壓縮力：1gf(=9.807 mN)
b.　單位時間內施加的壓縮力：0.2031 mN/sec
c.　在最大壓縮力停止的時間：5 sec
[測定條件2]
a.　施加的最大壓縮力：2gf(=19.614 mN)
b.　單位時間內施加的壓縮力：0.2031 mN/sec
c.　在最大壓縮力停止的時間：5 sec
以上所述者僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的發明原理下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的範疇。
1．．．上薄片
2．．．評價薄片
3．．．移動底板
4．．．砝碼
5．．．測定機
第1圖是用於評價峰的強度的方法的模式圖。
1．．．上薄片
2．．．評價薄片
3．．．移動底板
4．．．砝碼
5．．．測定機

Claims (8)

  1. 一種具彈性的光學片，包括基材層及形成於該基材層的一面或二面、排列有多個立體結構的結構層，就該結構層而言，在立體結構的上面利用平面壓板以0.203mN/sec的加壓速度加壓至最大壓縮力成為1gf或2gf，在達到最大壓縮力時，停止並壓縮5秒鐘後解除壓縮力，此時如以下數學式1所表示的彈性恢復率係85%以上，該結構層由包含氧化乙烯基的數量為3至15的三功能性丙烯酸酯化合物的硬化性材料所形成， 在上述數學式1中，D1表示施加外部壓力而被壓縮進去的深度，D2表示在沒有施加外部壓力時光學片的高度與在解除外部壓力而恢復時光學片的高度之差，其中，該結構層所用材料包含化學式1的化合物 在上述化學式1中，R是氫原子或碳元素數目為1~15的烷基，x、y、z是0以上的整數，a、b、c是a+b+c≧4以上的整數，或者若a+b+c<4，則x、y、z中的一個為3以上的情況。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之具彈性的光學片，其中結構層的峰的強度至少是200g。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之具彈性的光學片，其中三功能性丙烯酸酯化合物是從三甲基丙烷三丙烯酸酯、丙三醇丙氧基化三丙烯酸酯、及季戊四醇三丙烯酸酯中所選擇的至少一種化合物。
  4. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之具彈性的光學片，其中以數學式1所表示的彈性恢復率是90%以上。
  5. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之具彈性的光學片，其中D1滿足以下數學式2， 在上述數學式2中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
  6. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的光學片，其中D1滿足以下數學式3， 在上述數學式3中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
  7. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之具彈性的光學片，其中D1滿足以下數學式4， 在上述數學式4中，D表示在沒有施加外部壓力的狀態下光學片的高度。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的光學片，其中立體結構是具有斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的多面體形狀，或斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的柱狀，或斷面為多角形、半圓形、或半橢圓形的曲線柱狀中所選擇的一種以上之形態的結構。
TW100122462A 2010-06-30 2011-06-27 具彈性的光學片 TWI535568B (zh)

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