專利名稱：光擴(kuò)散膜及相關(guān)背光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與光擴(kuò)散膜及相關(guān)背光模塊有關(guān)；而該光擴(kuò)散膜具有使穿透光線擴(kuò)散的功能，且特別適用于液晶顯示裝置的背光模塊；而該背光模塊使用該光擴(kuò)散膜。
以下針對(duì)前述背光模塊20的功能進(jìn)行說明。首先，來自燈管21向?qū)Ч獍?2射出的光線，會(huì)受到導(dǎo)光板22背面的反射點(diǎn)或反射膜(未在圖中顯示)所反射，然后由導(dǎo)光板22的表面射出。接著，由導(dǎo)光板22射出的光線會(huì)射入光擴(kuò)散膜23，并被光擴(kuò)散膜23所擴(kuò)散，然后由光擴(kuò)散膜23的表面射出。接著，由光擴(kuò)散膜23射出的光線會(huì)射入棱鏡膜24，并經(jīng)由棱鏡部24a以在近法線方向呈尖峰分布的光線向外射出；而該棱鏡部45a于棱鏡膜24的表面所形成。
如上所述，由燈管21所射出的光線被光擴(kuò)散膜23所擴(kuò)散，再經(jīng)由棱鏡膜24以在近法線方向呈尖峰分布而折射，進(jìn)而對(duì)表面?zhèn)鹊囊壕?未在圖中顯示)的全面進(jìn)行照射。又，雖未在圖中顯示，但棱鏡膜24的表面?zhèn)雀湓O(shè)有光擴(kuò)散膜；其目的在于降低上述棱鏡膜24的集光特性，保護(hù)棱鏡部24a，及防止偏光板等液晶面板與棱鏡膜24黏接在一起。
如圖3(b)所示，背光模塊20的光擴(kuò)散膜23通常具備基材層26，其呈透明，且由合成樹脂所制成；光擴(kuò)散層27，其在基材層26的表面疊層而成；及黏接防止層28，其在基材層26的背面疊層而成(譬如，可參考特開平7-5305號(hào)公報(bào)、特開2000-89007號(hào)公報(bào)等)。該光擴(kuò)散層27方面，在黏合劑29中含有光擴(kuò)散劑30，利用光擴(kuò)散劑30來發(fā)揮使穿透光線進(jìn)行擴(kuò)散的功能。此外，在黏接防止層28方面，在黏合劑31中分散含有少量珠粒32，而該少量珠粒32的下部凸出于黏合劑31的背面，如此可防止光擴(kuò)散膜23的背面與導(dǎo)光板22的表面密合，產(chǎn)生干涉紋，而造成困擾。
然而，光擴(kuò)散膜23通常以合成樹脂來形成，因此具有容易因熱或紫外線等而造成變形或變色(黃化等)的缺點(diǎn)。另一方面，光線產(chǎn)生源燈管21在發(fā)光的同時(shí)也會(huì)發(fā)熱。一般而言，光擴(kuò)散膜23的靠近燈管21的附近，曝露于80℃到90℃的溫度下。因此光擴(kuò)散膜23會(huì)引起熱變形，使部份呈現(xiàn)彎曲，因而產(chǎn)生畫面不均勻的缺點(diǎn)。
因而開發(fā)出了提高耐熱性的技術(shù)(特開2000-89007號(hào)公報(bào))，其在光擴(kuò)散膜23的光擴(kuò)散層27的黏合劑29中，讓微小無機(jī)填充劑呈分散含有狀來達(dá)成；然而該技術(shù)仍具有下列缺點(diǎn)(a)微小無機(jī)填充劑的分散性差，無法充份獲得耐熱性，(b)微小無機(jī)填充劑與黏合劑29的密合性不足，兩者的界面會(huì)產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致強(qiáng)度變差及光線的穿透性降低。
為解決上述問題，本發(fā)明的光擴(kuò)散膜包含基材層，其呈透明狀；及光擴(kuò)散層，其在該基材層的表面?zhèn)券B層而成；而該光擴(kuò)散層在黏合劑中包含光擴(kuò)散劑；而該黏合劑由聚合物組成物所形成，且具有50℃以上80℃以下的玻璃移轉(zhuǎn)溫度，此光擴(kuò)散膜的微小無機(jī)填充劑平均粒子直徑在5nm以上50nm以下。這里所采用的「玻璃移轉(zhuǎn)溫度」，是采用JIS所規(guī)定的掃描熱量分析(DSC)所測(cè)定到的數(shù)值。
該光擴(kuò)散膜的光擴(kuò)散層黏結(jié)劑基材聚合物采用的是多元醇(Polyol)，因此透明性高，而且耐候性與加工性都十分優(yōu)秀。而且光擴(kuò)散層的黏結(jié)劑擁有50℃以上80℃以下的玻璃移轉(zhuǎn)溫度，因此可以提高光擴(kuò)散層的耐熱性。此外，由于聚合物組成物中含有微小無機(jī)填充劑，因此更能提高光擴(kuò)散層的耐熱性。此外，聚合物組合物中含有微小無機(jī)填充劑，微小無機(jī)填充劑分散添加到黏結(jié)劑中能更加提高光擴(kuò)散層的耐熱性。由于為提升此一耐熱性所分散添加的微小無機(jī)填充劑的平均粒子直徑在5nm以上50nm以下，此直徑比可見光的波長還小，因此能維持光擴(kuò)散層的透明性。其結(jié)果為，該光擴(kuò)散膜更能抑制因熱所引起的彎曲及黃化，且可防止因含有微小無機(jī)填充劑所導(dǎo)致的光線穿透率下降問題。
此外，更具備黏接防止層，其疊層于上述基材層的背面?zhèn)取６擆そ臃乐箤釉陴ず蟿┲蟹稚⒑蓄w粒，該黏結(jié)防止層是由含多元醇(polyol)與微小無機(jī)填充劑的聚合物組成物所構(gòu)成，且具有50℃以上80℃以下的玻璃移轉(zhuǎn)溫度，該微小無機(jī)填充劑的平均粒子直徑在5nm以上50nm。透過此一手段，則和上述光擴(kuò)散層一樣，在維持黏接防止層的透明性的同時(shí)，并提高耐候性及耐熱性；其結(jié)果為，該當(dāng)光擴(kuò)散膜在維持透明性的同時(shí)，并可抑制彎曲及黃化。
就上述微小無機(jī)填充劑而言，可采用其表面固定著有機(jī)聚合物的微小無機(jī)填充劑。而在此所謂「固定」，并非僅指接著或附著之意，而指在有機(jī)聚合物和微小無機(jī)填充劑之間產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合之意；因此當(dāng)以任意的溶劑洗滌微小無機(jī)填充劑后，在洗滌液中并無法檢出有機(jī)聚合物。因此，如使用表面固定著有機(jī)聚合物的微小無機(jī)填充劑，則對(duì)構(gòu)成黏合劑的基材聚合物具有良好的親合性，可形成具有涂膜物性良好的光擴(kuò)散層；而該涂膜物性包括表面硬度、耐熱性、耐磨性、耐候性、耐污染性等。
在上述固定著有機(jī)聚合物的微小無機(jī)填充劑中，可包含烷氧基0.01mmol/g以上50mmol/g以下。讓固定于微小無機(jī)填充劑上的有機(jī)聚合物中含有該程度的烷氧基，則可帶來如下結(jié)果提升微小無機(jī)填充劑和基料的基材聚合物之間的親合性，及提高在基材聚合物中的微小無機(jī)填充劑的分散性。
上述有機(jī)聚合物中含有氫氧基，而上述聚合物組成物可包含從多功能異氫酸酯化合物、三聚氫胺化合物、及氨基塑料樹脂中選出的一種或兩種以上之物。透過該手段，可使有機(jī)聚合物及黏合劑基料因架橋結(jié)構(gòu)而結(jié)合，而提供涂膜物性良好的涂膜；而該涂膜物性包括保存安定性、耐污染性、可彎曲性、耐候性等。而該有機(jī)聚合物系固定于微小無機(jī)填充劑表面上。
上述聚醚型多元醇或丙烯酸多元醇也可包含環(huán)烷基。如使用含有環(huán)烷基的聚醚型多元醇或丙烯酸多元醇作為基材聚合物，則可提高黏合劑之憎水性(撥水性、耐水性)，并在高溫高濕條件下，改善該當(dāng)光擴(kuò)散膜的耐彎曲性及尺寸安定性等。又，光擴(kuò)散層的硬度、耐候性、耐溶劑性等之涂膜基本性能也可提升。此外，與表面固定著有機(jī)聚合物的微小無機(jī)填充劑之間的親合性，及微小無機(jī)填充劑的均一分散性會(huì)變得更好。
在上述聚合物組成物中，可包含脂肪族異氫酸酯來作為硬化劑。如在聚合物組成物中使用脂肪族異氫酸酯作為硬化劑，則可防止光擴(kuò)散層或黏接防止層的黃化。
因此，在液晶顯示裝置用的背光模塊中，如具備該當(dāng)光擴(kuò)散膜，則如上所述，光擴(kuò)散膜因熱或紫外線所造成的彎曲或黃化較少，因此可抑制液晶顯示裝置的亮度不均勻及防止亮度的降低。而該液晶顯示裝置用的背光模塊讓來自燈管的光線分散并將之引導(dǎo)到表面?zhèn)取?br> 圖2與

圖1不同型態(tài)的光擴(kuò)散膜的模式化剖面圖。
圖3(a)一般邊光型背光模塊的模式化立體圖。
圖3(b)一般光擴(kuò)散膜的模式化剖面圖。
圖1的光擴(kuò)散膜1具備基材層2；及光擴(kuò)散層3，其在基材層2的表面疊層而成。
由于必須讓光線穿透的緣故，因此基材層2由透明，特別是由無色透明的合成樹脂所形成?？捎糜谠摶膶?的合成樹脂并無特殊限制，譬如，可使用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚乙奈(polyethylenenaphthalate)、丙烯酸(acrylic)樹脂、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚烯(polyolefine)、醋酸纖維(cellulose acetate)、耐氣候變化性氯乙烯等。其中，尤其以具有優(yōu)異透明性且強(qiáng)度高的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)為佳，而如為經(jīng)過改善可撓性能的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)則更理想。
基材層2的厚度(平均厚度)并無特殊限制，譬如，維持在10μm以上500μm以下的范圍，其中以35μm以上250μm以下為佳，特別以50μm以上188μm以下最理想。如基材層2的厚度未滿上述范圍，則在進(jìn)行樹脂組成物的涂抹時(shí)，容易形成卷曲，會(huì)造成施工困難等不便；而該樹脂組成物系用于形成光擴(kuò)散層3。相對(duì)的，如基材層2的厚度超過上述范圍，則可能使液晶顯示裝置的亮度降低，并使背光模塊的厚度變大，而違反液晶顯示裝置的薄型化的需求。
光擴(kuò)散層3具備黏合劑4；及光擴(kuò)散劑5，其包含于該黏合劑4中。由于光擴(kuò)散層3中含有光擴(kuò)散劑5，因此可讓由背面向表面穿透該光擴(kuò)散層3的光線呈現(xiàn)均一擴(kuò)散。又，光擴(kuò)散劑5的一部份的上端凸出于黏合劑4上。由于把光擴(kuò)散劑5埋設(shè)于黏合劑4上，同時(shí)也讓光擴(kuò)散劑5凸出于黏合劑4上，故可讓光線更良好地?cái)U(kuò)散。光擴(kuò)散層3的厚度(除光擴(kuò)散劑5外的黏合劑4部份的厚度)并無特殊限制，譬如，可維持在10μm以上30μm以下的范圍。
光擴(kuò)散劑5可擴(kuò)散光線的粒子，其可概分為有機(jī)填料和無機(jī)填料。具體而言，無機(jī)填料可使用硅(silica)、氫氧化鋁、氧化鋁、氧化鋅、硫化鋇(batrium)、鎂硅酸鹽(magnesium silicate)，或是上述物質(zhì)的混合物。具體的有機(jī)填料材料有丙烯酸(acrylic)樹脂、丙烯(月青)(acrylonitrile)樹脂、聚亞胺酯(polyurethane)、聚氯乙烯、聚苯乙烯(polystyrene)、聚丙烯(月青)(polyacrylonitrile)、聚(酉先)胺(polyamide)等，其中最好是采用透明性很高的丙烯酸樹脂，尤其是聚甲烯甲基丙烯酸酯(polymethyle methacrylate)(PMMA)最佳。
光擴(kuò)散劑5的形狀并無特殊限制，譬如，球狀、針狀、棒狀、紡錘狀、板狀、鱗片狀、纖維狀等。其中，以光擴(kuò)散性優(yōu)異的珠粒狀為佳。
光擴(kuò)散劑5的平均粒子徑的下限以1μm或2μm，乃至于5μm為佳；而光擴(kuò)散劑5的平均粒子徑的上限以50μm或20μm，乃至于15μm為佳。其原因在于，如光擴(kuò)散劑5的平均粒子徑未滿上述范圍，則光擴(kuò)散劑5所形成的光擴(kuò)散層3表面的凹凸較小，有無法達(dá)到光擴(kuò)散膜所需光擴(kuò)散性之虞；相對(duì)的，如擴(kuò)散劑5的平均粒子徑超過上述范圍，則光擴(kuò)散膜1的厚度增大，且使得均一擴(kuò)散變得困難。
光擴(kuò)散劑5的組成量(對(duì)聚合物組成物中的基材聚合物每100單位的固體份的換算組成量；而聚合物組成物黏合劑4的形成材料)的下限，以10單位特別是20單位，乃至于50單位為佳；而該組成量的上限，以500單位，特別是300單位，乃至于100單位為佳。其原因在于，如光擴(kuò)散劑5的組成量未滿上述范圍，則光擴(kuò)散性會(huì)變得不足；相對(duì)的，如光擴(kuò)散劑5的組成量超過上述范圍，則將光擴(kuò)散劑5固定的效果變差。再者，在配設(shè)于棱鏡膜的表面?zhèn)?，即所謂上用光擴(kuò)散膜的情形，由于不需要高度光擴(kuò)散性之故，所以在光擴(kuò)散劑的組成量方面，以10％以上40％以下，尤其以10％以上30％以下為佳。
黏結(jié)劑4是將聚合物組成物架橋硬化而形成。該聚合物組合物含有多元醇、微小無機(jī)填充劑，其它也適量添加硬化劑、可塑劑、分散劑、帶電防止劑、各種調(diào)整劑(leveling)、紫外線吸收劑、抗氧化劑、黏性改質(zhì)劑、潤滑劑等。該黏結(jié)劑4的玻璃移轉(zhuǎn)溫度為50℃以上80℃以下，最好設(shè)在60℃以上70℃以下。因此，由于黏結(jié)劑4優(yōu)秀的耐氣候變化性、耐熱性、強(qiáng)度等，更加提高光擴(kuò)散層3甚至該光擴(kuò)散片1的耐氣候變化性、耐熱性、強(qiáng)度、使用性。此外，黏結(jié)劑4由于須讓光線穿透，因此須為透明，尤其以無色透明為佳。
該多元醇(Polyol)可使用含氫氧基不飽和單量體的單量體成份重合而得的多元醇、在氫氧基過剩條件下所得的聚酯多元醇(Polyester polyol)，或是單獨(dú)或?qū)?種以上混合使用。
含氫氧基不飽和單量體有(a)丙烯酸(acrylic)2-羥基(hydroxy)、丙烯酸2-羥丙烯(hydroxypropyl)、異丁烯(methacryl)2-羥基、異丁烯2-羥丙烯、烯丙醇(allyl alchol)、類烯丙醇(homo allyl alchol)、硅醇(silica alchol)、丁烯醇(crotonil alchol)等含氫氧基的不飽和單量體，(b)Ethylene Glycol、Ethyleneoxide、Propylene glycol、Propylene oxide、Butylene Glycol、Butylene oxide、1，4-Bis(Hydroxy methyl)Cyclohexane、Phenil Glycidil ether、Glycidil Decanoete、PragcelFM-1(Daisel化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制)等2價(jià)乙醇或環(huán)氧(epoxy)化合物，以及如Acrylic酸、Methacryl酸、Malein酸、Humal酸、Croton酸、Itacon酸等與不飽和碳(carbon)酸反應(yīng)所得含有氫氧基的不飽和單量體等。在制造多元醇時(shí)可從這些含氫氧基的不飽和單量體中選擇1種或2種以上重合制造。
也可從Acrylic酸Ethyl、Acrylic酸n-Propyl、Acrylic酸Isopropyl、Acrylic酸n-Butyl、Acrylic酸t(yī)ert-butyl、Acrylic酸ethyl hexil、Methacryl酸ethyl、Methacryl酸n-propyl、Methacryl酸isopropyl、Methacryl酸n-butyl、Methacryl酸t(yī)ert-butyl、Methacryl酸ethyl hexil、Methacryl酸glycidil、Methacryl酸cyclohexane、Stylene、vinyl toluene、1-methylstylene、acrylic酸、methacryl酸、acrylonnitrile、醋酸vinyl、propyon酸vinyl、Stearin酸vinyl、醋酸allyl、adipin酸dialyl、itacon酸dialyl、malein酸dietyl、氯乙烯、acrylicamid、N-Metylol acrylicamid、N-putoxy methylacrylicamid、diaceton acrylicamid、ethylene、propylene、Isopropylene等當(dāng)中選擇1種或2種以上乙烯(ethylene)性不飽和單量體與從前述的(a)與(b)當(dāng)中選擇的含氫氧基不飽和單量體重合來制造多元醇。
該重合含氫氧基不飽和單量體的單量體成份所得的多元醇的平均分子量在1000以上500000以下，最好是在5000以上100000以下。此外，該氫氧基價(jià)在5以上300以下，最好是在10以上200以下，甚至在20以上150以下。
在氫氧基過剩條件下所獲得的Polyester polyol可由(c)Ethylene glycol、diethylene glycol、propylene glycol、dipropylene glycol、1，3-butandiol、1，4-butandiol、1，5-butandiol、neopentyl glycol、hexanmethylen glycol、decamethylene glycol、2，2，4-trimethyl-1，3-petanediol、trimethylolpropane、hexanetriol、glyceling、penterislytol、cyclohexanediol、加水bisphenolA、bis(hydrox methyl)、cyclohexane、hydroxynonbis(Hydroxy ethyl ether)、Tris(hydroxy ether)isoxynulate、xyrilene glycol等多價(jià)乙醇與(d)Malein酸、Humal酸、kohaku酸、adipin酸、cebatin酸、azeline酸、trimet酸、terehutal酸、hutal酸、isohutal酸等多氯基酸等加入propanediol、hexanediol、polyethylene glycol、trimethylol propane等多價(jià)乙醇中的氫基數(shù)，在比前述的多氯基Carbonxil基數(shù)更多的條件下進(jìn)行反應(yīng)制造。
在此氫氧基過剩條件下所得的polyester polyol的平均分子量為500以上300000以下，最好是在2000以上100000以下。此外，其氫基價(jià)在5以上300以下，最好是在10以上200以下，甚至最好在20以上150以下。
作為該聚合物組合物基材的聚合物的多元醇，是由上述polyester polyol以及上述含氫氧基不飽和單量體的單量體成份重合而成，而且，最好是具有(meta)acrylic單位等的Acrylic polyol?？墒褂迷損olyester polyol與acrylic polyol中的一種，或是兩者皆用也可。
另外，上述的polyester polyol與acrylic polyol中的氫氧基個(gè)數(shù)，只要每1分子在2個(gè)以上時(shí)并無特別限制，但是當(dāng)固體成份中的氫氧基價(jià)在10以下時(shí)，架橋的點(diǎn)數(shù)會(huì)減少，會(huì)降低耐溶劑性、耐水性、耐熱性、表面硬度等包覆膜的物理性質(zhì)。
這種多元醇的加工性高，可輕易利用涂抹等方法形成光擴(kuò)散層3。此外，以Polyester Polyol或Acrylic polyol做為基材聚合物的黏結(jié)劑4的耐氣候變化性高，能減少光擴(kuò)散層3的變黃等問題。另一封面，微小無機(jī)填充劑分散到黏結(jié)劑4中，可提高光擴(kuò)散層3甚至光擴(kuò)散片1的耐熱性，也可減少彎曲變形發(fā)生。
上述的polyol也可以使用具有cycloalkyl基的polyol。這種polyol由于將cycloalkyl導(dǎo)入構(gòu)成黏結(jié)劑4的polyol中，因此，能提高黏結(jié)劑4的斥水性(排斥水性、耐水性)，在高溫高濕的條件下能改善該光擴(kuò)散片的耐彎撓性、尺寸穩(wěn)定性。此外，也能提高光擴(kuò)散層的硬度、耐氣候變化性、耐溶劑性等，提升涂膜的基本性能。
具有上述cycloalkyl基的polyol，可與具有cycloalkyl基的重合性不飽和單量體共同重合獲得。具有cycloalkyl基的重合性不飽和單量體是指在分子內(nèi)至少擁有1個(gè)cycloalkyl基的重合性不飽和單量體。這種具有cycloalkyl基的重合性不飽和單量體并無特別限制，但最好是如下列一般式(1)所示的重合性不飽和單量體。這種單量體可以單獨(dú)使用，也可2種以上并用。 在上述一般式(1)上，R1代表氫原子或碳數(shù)1或2的碳化氫基。Z代表可具有取代基的碳數(shù)1～36的環(huán)烷基。上述碳數(shù)1或2的碳化氫基并無特殊限制，譬如，甲基或乙基等。
上述取代基并無特殊限制，譬如，碳數(shù)1～18的碳化氫基等。上述碳數(shù)1～18的碳化氫基并無特殊限制，譬如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基、十六基、十七基、十八基等。
上述環(huán)烷基并無特殊限制，譬如，環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基、環(huán)辛基、環(huán)壬基、環(huán)癸基、環(huán)十一基、環(huán)十二基、環(huán)十三基、環(huán)十四基、環(huán)十五基、環(huán)十六基、環(huán)十七基、環(huán)十八基等。
上述一般式(1)所顯示的聚合性非飽和單體并無特殊限制，譬如，甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸甲基環(huán)己酯、甲基丙烯酸特丁基環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)十二酯。
上述含環(huán)烷基的聚合性非飽和單體的共聚合比率在5.0重量％以上97.9重量％以下；其中，以5.0重量％以上80.0重量％以下為佳，乃至于10.0重量％以上70.0重量％以下為最理想。如含環(huán)烷基的聚合性非飽和單體的共聚合比率比上述范圍小，則涂膜的硬度、光澤等之基本性能有無法提升之虞，且多元醇的形成具極高耐候性之涂膜的作用也有消失之虞；而該多元醇把聚合性非飽和單體進(jìn)行共聚合而形成。另一方面，如含環(huán)烷基的聚合性非飽和單體的共聚合比率超過上述范圍，則在多元醇上，如下兩種作用的平衡有變差之虞；其中一個(gè)作用由含環(huán)烷基的聚合性非飽和單體進(jìn)行共聚合后而產(chǎn)生；而另一個(gè)作用由其它的聚合性非飽和單體進(jìn)行共聚合后而產(chǎn)生；而該多元醇系把聚合性非飽和單體進(jìn)行共聚合而形成。
在構(gòu)成微小無機(jī)填充劑的無機(jī)物方面，并無特殊限制，而以無機(jī)氧化物為佳。而該無機(jī)氧化物可定義為各種含氧金屬化合物，其中，金屬元素主要介以與氧原子的結(jié)合而構(gòu)成三次元網(wǎng)絡(luò)。此外，在構(gòu)成無機(jī)氧化物的金屬元素方面，譬如，以化學(xué)元素表的II～VI族中選出者為佳，且以化學(xué)元素表的III～V族中選出者最理想。其中，以從Si、Al、Ti及Zr中所選出者為佳；而金屬元素為Si的膠狀二氧化硅，在耐熱性提高效果及光線穿透性方面最佳。又，微小無機(jī)填充劑的形狀并無特殊限制，譬如，球狀、針狀、板狀、鱗片狀、破碎狀等，任意的粒子形狀均可。
微小無機(jī)填充劑的平均粒子徑的下限為5nm，而以10nm最理想。另一方面，微小無機(jī)填充劑的平均粒子徑的上限為50nm，而以25nm最理想。其原因在于，如微小無機(jī)填充劑的平均粒子徑未滿上述范圍，則微小無機(jī)填充劑的表面能量升高，容易造成凝集現(xiàn)象；相對(duì)地，如微小無機(jī)填充劑的平均粒子徑超過上述范圍，則因短波長的影響，呈現(xiàn)白濁，而無法完全維持光擴(kuò)散膜1的透明性。
微小無機(jī)填充劑對(duì)聚合物組成物的基材聚合物每100單位的組成量(僅無機(jī)物成份的固體份換算組成量)的下限，以5單位為佳，如為29單位則更理想。另一方面，微小無機(jī)填充劑的上述組成量的上限，以500單位為佳，如為200單位則更佳，如為100單位則最理想。其原因在于，如微小無機(jī)填充劑的組成量未滿上述范圍，則無法充份防止光擴(kuò)散膜1的熱變形；相對(duì)地，如組成量超過上述范圍，則難以組成到聚合物組成物中，有使光擴(kuò)散層3的光線透過率降低之虞。
微小無機(jī)填充劑可使用其表面固定有有機(jī)聚合物之物。如使用固定有有機(jī)聚合物的微小無機(jī)填充劑，則可提高在黏合劑4中的分散性，及與黏合劑4的親合性。在有機(jī)聚合物方面，其分子量、形狀、組成、功能基的有無，并無特殊限制；可以使用任何有機(jī)聚合物。又，有機(jī)聚合物的形狀可采用直鎖狀、分枝狀、架橋狀等之任意的形狀。
具體而言，用于構(gòu)成上述有機(jī)聚合物的樹脂，譬如有甲基丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯、聚乙烯或聚丙烯等的聚鏈烯烴、聚氯乙烯、偏二氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯及其各種共聚合體，或在氨基、環(huán)氧基、羥基、羧基等功能基上部份變性的樹脂。其中，以含有甲基丙烯酸單位的甲基丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸-苯乙烯系樹脂、甲基丙烯酸-聚酯系樹脂等，因具有涂膜形成，故最為適合；而該甲基丙烯酸單位系有機(jī)聚合物的必要成份。此外，如為與聚酯型多元醇或丙烯酸多元醇具相溶性的樹脂則較理想；另一方面，與上述聚合物組合物的基材聚合物—polyol具有相溶性的樹脂也很好，因此最好是含有與聚合物組合物中所含多元醇polyol相同成份者為佳。
而如為與聚酯型多元醇或丙烯酸多元醇具有同一組成的樹脂則為最理想。而聚酯型多元醇或丙烯酸多元醇系上述聚合物組成物的基材聚合物。
又，微小無機(jī)填充劑可在其微粒子內(nèi)包含有機(jī)聚合物；如此則可對(duì)微小無機(jī)填充劑的無機(jī)物賦予適當(dāng)?shù)娜彳浂燃绊g度；而該無機(jī)物系微小無機(jī)填充劑的核心。
上述有機(jī)聚合物可使用含有烷氧基者。而在其含有量方面，相對(duì)于每1g的微小無機(jī)填充劑為0.01mmol以下50mmol以下；而該微小無機(jī)填充劑上固定有有機(jī)聚合物。具有該烷氧基，則可提高與構(gòu)成黏合劑4的基料樹脂之間的親合性，及提高在黏合劑4中的分散性。
在此，所謂烷氧基以和金屬元素結(jié)合的RO基來表示；而該金屬元素用于形成微粒子的骨架。而該R可被取代的烷基；在微粒子中RO可相同也可不同。R的具體例有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基等。
微小無機(jī)填充劑把有機(jī)聚合物固定，而其有機(jī)聚合物的含有率并無特殊限制；但如以微小無機(jī)填充劑為基準(zhǔn)，則含有率以0.5重量％以上50重量％以下為佳。
如上所述，固定于微小無機(jī)填充劑的有機(jī)聚合物可使用具有氫氧基者，并包含下列三者中的至少一種為佳多功能異氫酸酯化合物、三聚氫胺化合物及氨基塑料樹脂；而該多功能異氫酸酯包含二個(gè)以上的功能基，而其在構(gòu)成黏合劑4的聚合物組成物中與氫氧基進(jìn)行反應(yīng)。如此一來，微小無機(jī)填充劑和黏合劑4的基料樹脂以架橋結(jié)構(gòu)結(jié)合，具有良好的保存安定性、耐污染性、可彎曲性、耐候性、保存安定性等，且可獲得具有光澤的涂膜。
上述多功能異氫酸酯化合物譬如有脂肪族、脂環(huán)族、芳香族及其它多功能異氫酸酯化合物或其變性化合物。多功能異氫酸酯化合物的具體例有甲苯撐二異氫酸酯、苯二甲撐二異氫酸酯、二苯甲烷二異氫酸酯、己二醇二異氫酸酯、異佛爾酮異氫酸酯、賴氨酸二異氫酸酯、2，2，4-三甲基己烷二異氫酸酯、甲基環(huán)己烷二異氫酸酯、1，6-六亞甲基二異氫酸酯之縮二量體、異氫酯體等之三量體等；該多功能異氫酸酯和丙二醇、己二醇、聚乙二醇、三羥甲基丙烷等多元醇反應(yīng)所產(chǎn)生的殘存有二個(gè)以上異氫酸酯的化合物；以及該多功能異氫酸酯化合物以如下封鎖劑進(jìn)行封鎖后產(chǎn)生的封鎖型多功能異氫酸酯化合物等。而該封鎖劑有醇類，如乙醇、己醇等；化合物，如酚、甲酚等含酚性氫氧基；oxime肟類，如Acetolactam、甲基乙基酮肟；lactam類，如ε-Caprolactam、γ-Caprolactam等。此外，上述多功能異氫酸酯化合物也可使用一種或二種以上混用。其中，為了防止涂膜之黃化色的產(chǎn)生，以采用無黃化變性多功能異氫酸酯化合物為佳，而其不具有與芳香環(huán)直接結(jié)合的異氫酸酯基。
上述三聚氫胺化合物譬如有二羥甲基三聚氫胺、三羥甲基三聚氫胺、四羥甲基三聚氫胺、五羥甲基三聚氫胺、六羥甲基三聚氫胺、異丁醇醚型三聚氫胺、正丁醇醚型三聚氫胺、丁基化苯代三聚氫二胺等。
上述氨基塑料樹脂譬如有烷基醚化三聚氫胺樹脂、尿脂樹脂、苯代三聚氫二胺等；可使用上述氨基塑料樹脂的單體或兩種以上的混合物或共縮合物。而該烷基醚化三聚氫胺樹脂系把胺三氮雜苯進(jìn)行羥甲基化，以環(huán)己醇或碳數(shù)1～6的烷醇實(shí)施烷醚化所獲得；而其中具有代表性者有丁醚化三聚氫胺樹脂、甲基醚化三聚氫胺樹脂、甲丁基混合三聚氫胺樹脂。此外，為了促進(jìn)硬化，也可使用磺酸系觸媒，譬如，對(duì)甲苯磺酸及胺鹽等。
再者，聚合物組成物中也可含有異氫酸酯來作為硬化劑。由于聚合物組成物中含有異氫酸酯硬化劑，形成更強(qiáng)固的架橋結(jié)構(gòu)，因此更可提升光擴(kuò)散層3的涂膜物性。而該異氫酸酯可使用與上述多功能異氫酸酯化合物相同的物質(zhì)；其中，尤其以可防止產(chǎn)生涂膜的黃化色的脂肪族異氫酸酯為佳。
此外，也可在聚合物組成物中混煉帶電防止劑。利用混煉有帶電防止劑的聚合物組成物來形成黏合劑4，則在該當(dāng)光擴(kuò)散膜1中可發(fā)現(xiàn)帶電防止效果，可防止因靜電所產(chǎn)生的種種不便，譬如，較不會(huì)吸引塵?；虿粫?huì)與棱鏡膜等重疊等。又，如把帶電防止劑涂抹于表面上，則會(huì)造成表面發(fā)黏或變臟，而如在聚合物組成物中混煉帶電防止劑，則可減少上述缺點(diǎn)。該帶電防止劑并無特殊限定，譬如，烷基硫酸鹽、烷基磷酸鹽化合物等的陰離子帶電防止劑、第四銨鹽、咪唑啉化合物等陽離子帶電防止劑、聚乙烯醇系、聚氧化乙烯縮水山梨糖醇一硬脂酸酯、乙醇胺類等的非離子帶電防止劑、聚丙烯酸等之高分子帶電防止劑等。其中，以使用帶電防止效果較大的陽離子帶電防止劑為佳，添加少量即可發(fā)揮帶電防止效果。
接著，針對(duì)該當(dāng)光擴(kuò)散膜1的制造方法作說明。該當(dāng)光擴(kuò)散膜1的制造方法具有(a)光擴(kuò)散層用涂抹液制造工序，其經(jīng)由對(duì)聚合物組成物混合光擴(kuò)散劑5來制造；而該聚合物組成物為構(gòu)成黏合劑4；及(b)光擴(kuò)散層3疊層工序，其經(jīng)由把該光擴(kuò)散層用涂抹液涂抹于基材層2的表面來進(jìn)行疊層。
圖2的光擴(kuò)散膜11具備基材層2；光擴(kuò)散層3，其疊層于該基材層2的表側(cè)；黏接防止層12其疊層于該基材層2的背面；而該基材層2及光擴(kuò)散層3與圖1所示光擴(kuò)散膜1相同，因此賦予相同組件符號(hào)，而省略其說明。如此，該當(dāng)光擴(kuò)散膜11也在維持透明性的同時(shí)，提高其耐候性及耐熱性。
黏接防止層12具備黏合劑13；及珠粒14，其在該黏合劑13中呈現(xiàn)分散含有。而該黏合劑13也采取和上述光擴(kuò)散層3同樣的聚合物組成物(也就是包含了多元醇、微小無機(jī)填充劑，且硬化后的玻璃移轉(zhuǎn)溫度在50℃以上80℃以下的聚合物組成物)經(jīng)架橋硬化而形成。又，珠粒14的材料使用與光擴(kuò)散層3的光擴(kuò)散劑5所使用相同。再者，該黏接防止層12的厚度(除珠粒14外的黏合劑13部份的厚度)并無特殊限制，譬如，可維持在1μm以上10μm以下的范圍。
該珠粒14的組成量采取較少量，且珠粒14相互分離，在黏合劑13中呈分散狀，且大多數(shù)的珠粒14的下端略凸出于黏合劑13上。因此，當(dāng)把該光擴(kuò)散膜11和導(dǎo)光板進(jìn)行疊層時(shí)，凸出的珠粒14下端會(huì)與導(dǎo)光板的表面抵接，使光擴(kuò)散膜11的背面的整面不會(huì)和導(dǎo)光板抵接。如此則可防止光擴(kuò)散膜11和導(dǎo)光板黏接，因此可抑制液晶顯示裝置產(chǎn)生畫面不均勻。
由于該光擴(kuò)散膜11在構(gòu)成黏結(jié)防止層12的黏結(jié)劑13的聚合物組合物中也含有微小無機(jī)填充劑，因此能更進(jìn)一步提高光擴(kuò)散膜11的耐熱性、耐磨損性、耐氣候變化性、耐污染性等涂膜的物理性質(zhì)，更加抑制彎曲問題。此外，前述構(gòu)成黏結(jié)劑13的聚合物組合物中也含有多元醇作為基材聚合物，因此硬化后具有玻璃移轉(zhuǎn)溫度50℃以上80℃以下的作用，也更能提升耐久性與耐氣候變化性。
接著，說明光擴(kuò)散膜11的制造方法。該當(dāng)光擴(kuò)散膜11的制造方法包含(a)光擴(kuò)散層用涂抹液制造工序，其經(jīng)由對(duì)聚合物組成物混合光擴(kuò)散劑5來制造；而該聚合物組成物為構(gòu)成黏合劑4；(b)光擴(kuò)散層3疊層工序，其經(jīng)由把該光擴(kuò)散層用涂抹液涂抹于基材層2的表面來進(jìn)行疊層；(c)黏接防止層用涂抹液制造工序，其經(jīng)由把珠粒14混合入聚合物組成物中來制造，而該聚合物組成物為構(gòu)成黏合劑13；及(d)黏接防止層12的疊層工序，其經(jīng)由把該黏接防止層用涂抹液涂抹于基材層2的背面來進(jìn)行疊層。
因此，在具備燈管、導(dǎo)光板、光擴(kuò)散膜、棱鏡膜等，且可把來自燈管的光線分散并引導(dǎo)到表面?zhèn)鹊囊壕э@示裝置用的背光模塊中，如使用上述光擴(kuò)散膜1、11為光擴(kuò)散膜，則因該當(dāng)光擴(kuò)散膜1、11具有高耐熱性、高耐候性等涂膜物性，所以即使受燈管所產(chǎn)生的熱或來自外部的紫外線所照射，也不容易造成彎曲或黃化，故可抑制液晶顯示裝置的畫面亮度不均勻及防止亮度的降低。實(shí)例以下根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)介紹，但本實(shí)施例的記載，并非對(duì)本發(fā)明做限制性的解釋。
使用性方面，在檢查、搬運(yùn)、組裝到背光模塊上的過程中，光擴(kuò)散片如(1)沒有發(fā)生受傷或膜破裂時(shí)畫◎(2)幾乎沒有發(fā)生受傷或膜破裂時(shí)畫○(3)表面容易受傷畫△(4)端面等發(fā)生膜破裂時(shí)畫×在耐熱性方面，把各光擴(kuò)散膜組合到12.3時(shí)的背光模塊中，置入60℃90％RH的環(huán)境測(cè)試器中，并開啟燈管，經(jīng)過1小時(shí)、2小時(shí)、4小時(shí)、8小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)后，從光擴(kuò)散片是否有彎曲以及彎曲的程度，以及背光模塊中亮度不均的發(fā)生狀況進(jìn)行判定，(1)完全沒有亮度不均勻現(xiàn)象、完全無彎曲產(chǎn)生時(shí)◎(2)幾乎無亮度不均勻現(xiàn)象、僅有極微小彎曲產(chǎn)生時(shí)○
表1使用性與耐熱性評(píng)價(jià)結(jié)果

如上述表1所示，黏結(jié)劑的玻璃移轉(zhuǎn)溫度越高，耐熱性越好。另一方面，玻璃移轉(zhuǎn)溫度在50℃以下的比較例1與3的光擴(kuò)散膜表面上容易發(fā)生傷痕，在玻璃移轉(zhuǎn)溫度超過80℃的比較例2與4的光擴(kuò)散膜上發(fā)生了膜破裂情形，降低了使用性。因此，在玻璃移轉(zhuǎn)溫度在50℃以上80℃以下的實(shí)施例1～8的光擴(kuò)散膜中，尤其是玻璃移轉(zhuǎn)溫度在60℃以上70℃以下的實(shí)施例2，3，6與7當(dāng)中，光擴(kuò)散膜都顯示具有很高的耐熱性與使用性。
權(quán)利要求
1.一種光擴(kuò)散膜，其特征在于具備透明的基材層，在基材層表面重疊有光擴(kuò)散層；而該光擴(kuò)散層的黏結(jié)劑中含有光擴(kuò)散劑；而該黏結(jié)劑是由含多元醇與微小無機(jī)填充物以及光穩(wěn)定劑的聚合物組成物所構(gòu)成，且具有50℃以上80℃以下的玻璃移轉(zhuǎn)溫度，該微小無機(jī)填充劑的平均粒子直徑為5nm以上50nm以下。
2.如權(quán)利要求1所述之光擴(kuò)散膜，其特征在于在上述基材層背面重疊有黏結(jié)防止層；而該黏結(jié)防止層的黏結(jié)劑中分散有珠粒；而該黏結(jié)劑是由含有具微小無機(jī)填充物的聚合物組成物所構(gòu)成，且具50℃以上80℃以下的玻璃移轉(zhuǎn)溫度；而該微小無機(jī)填充劑的平均粒子直徑為5nm以上50nm以下。
3.如權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散膜，其特征在于上述微小無機(jī)填充劑表面固定有有機(jī)聚合物。
4.如權(quán)利要求3所述的光擴(kuò)散膜，其特征在于在上述固定有有機(jī)聚合物的微小無機(jī)填充劑中添加有0.01mmol/g以上50mmol/g以下的烷氧基。
5.如權(quán)利要求3所述的光擴(kuò)散膜，其特征在于上述有機(jī)聚合物具有氫氧基，且上述聚合物組成物包含下列三者中所選出的一種或二種以上多功能異氫酸酯、三聚氫胺化合物及氨基塑料。
6.如權(quán)利要求1所述之光擴(kuò)散膜，其特征在于上述的多元醇中含有環(huán)鏈烷羥基。
7.如權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散膜，其特征在于上述聚合物組成物包含脂肪族異氫酸酯作為硬化劑。
8.一種液晶顯示裝置用的背光模塊，其具備光擴(kuò)散膜，且可把來自燈管的光線分散并將之引導(dǎo)到表面?zhèn)?；其特征在于該光擴(kuò)散膜具備基材層，其呈透明狀；及光擴(kuò)散層，其在該基材層的表面?zhèn)券B層而成；而該光擴(kuò)散層在黏合劑中包含光擴(kuò)散劑；而該黏結(jié)劑是由含多元醇與微小無機(jī)填充物以及光穩(wěn)定劑的聚合物組成物所構(gòu)成，且具有50℃以上80℃以下的玻璃移轉(zhuǎn)溫度；而該微小無機(jī)填充劑的平均粒徑在5nm以上50nm以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種光擴(kuò)散膜及相關(guān)背光模塊；而該光擴(kuò)散膜在維持高度光線穿透率的同時(shí)，也可提高耐熱性、耐熱尺寸安定性及耐候性；及即使接受燈管的熱量或紫外線照射，也不易產(chǎn)生彎曲或黃化等現(xiàn)象；而該背光模塊使用該光擴(kuò)散膜，并可減少亮度不均勻及亮度不足現(xiàn)象。本發(fā)明的光擴(kuò)散膜包含基材層，其呈透明狀；及光擴(kuò)散層，其在該基材層的表面?zhèn)券B層而成；而該光擴(kuò)散層在黏合劑中包含光擴(kuò)散劑；該黏結(jié)劑是由多元醇與微小無機(jī)填充劑的聚合物組成物所構(gòu)成，且具有50℃以上80℃以下的玻璃移轉(zhuǎn)溫度，該微小無機(jī)填充劑的平均粒子直徑在5nm以上50nm以下。
文檔編號(hào)B32B27/00GK1453596SQ03120980
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月26日
發(fā)明者上北正和, 峰尾裕 申請(qǐng)人:惠和股份有限公司