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CN1952698A - 用于tft－lcd的扩散板 - Google Patents

用于tft－lcd的扩散板 Download PDF

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CN1952698A CNA2006101505935A CN200610150593A CN1952698A CN 1952698 A CN1952698 A CN 1952698A CN A2006101505935 A CNA2006101505935 A CN A2006101505935A CN 200610150593 A CN200610150593 A CN 200610150593A CN 1952698 A CN1952698 A CN 1952698A
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Abstract

本发明公开了一种用于TFT－LCD背光组件中的扩散板。更具体而言，本发明提供了一种扩散板，其包括透明的基板、叠层在该基板的一个表面上的光扩散层和叠层在该基板的其他表面上的抗阻塞层，其中该基板满足由预定方程式表示的折射率。根据本发明，当从定位于显示器的侧面或背面的光源灯放射的光线通过用于显示器的扩散板时，该扩散板可以均匀地扩散该光线，从而得到清晰的显示图像、增强的总透光率、光扩散率和亮度。

Description

用于TFT-LCD的扩散板
技术领域
一般而言，本发明涉及一种用于TFT-LCD(薄膜晶体管-液晶显示器)背光组件中的扩散板(diffusion sheet)，更具体而言，本发明涉及一种用于显示器的扩散板，该扩散板可以均匀地扩散从定位于显示器侧面或背面的光源灯放射的光线从而得到清晰的显示图像。
背景技术
近年来，LCD被广泛地用作笔记本电脑的监视器及台式电脑的大尺寸监视器和电视机的监视器。因此，对大屏幕和作为LCD光源的背光组件的高亮度的需求越来越大。在背光组件中，扩散板的功能是将显示器的侧面或背面的光源的光线扩散到整个屏幕上，并通过折射均匀地向前传递该光线。背光法是通过如下方式来提高显示器屏幕亮度的间接光照法：从安装在显示器背面的背光组件的光源发出的光线通过导光板传递到相对的面，然后于诸如金属沉积板或不透明白色板的反光板处反射，从而向前发射出光线。因此，背光法是可以克服传统前光法的问题的光发射技术。在背光法中，当增加背光组件的光源数目以实现高图像亮度时，功耗和发热率也增加。然而，因为利用最小的功耗来实现最大的光效率，所以典型的制造光扩散板的技术已经提出，该扩散板包括一块基板和在该基板的至少一个表面上形成的将来自光源的光线传递到液晶控制器的光扩散层。这样，在光扩散板中重要的是实现在基板上形成的光扩散层的有效设计，并通过该设计改善其性能。
在此方面，第2002-104820号日本专利申请公开了一种在透明薄膜的至少一个表面上由具有精细粗糙度的树脂薄膜形成的光扩散层。同样，该专利的特征在于该透明薄膜含有支链上具有经取代和/或未经取代的亚氨基的热塑性树脂以及支链上具有经取代和/或未经取代的苯基和腈基的热塑性树脂。此外，第1996-38912号韩国专利申请公开了一种在透明塑料板上形成透明树脂和有机颗粒的层以提高光照效率和亮度的方法。然而，这些传统的技术存在问题，这是因为仅通过改变在光扩散层中使用的树脂和颗粒的组合，它们难以被用于真正实现LCD的高亮度和防护，即提高总的透光率和光扩散性。
发明内容
因此，本发明考虑了背景技术中产生的上述问题，本发明的目的是提供一种用于TFT-LCD的扩散板，该扩散板具有提高的透光性和光扩散性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种扩散板，该扩散板包括透明的基板、叠层在该基板的一个表面上的光扩散层和叠层在该基板的另一个表面上的抗阻塞层(antiblocking layer)，其中该基板满足以下方程式1：
方程式1
SR＝|(Nmax-Nz)/(Ntd-Nmd)|＞20
Nz≤1.494
其中SR是基板的三维折射常数，
Nmax是该板在纵向(MD)上的折射率或该板在横向(TD)上的折射率中的较大值，
Nz是该板在厚度方向上的折射率，
Ntd是该板在TD方向上的折射率，和
Nmd是该板在MD方向上的折射率。
在扩散板中，光扩散层可含有树脂和扩散颗粒。
同样，该树脂可以是热固性树脂，而扩散颗粒可以含有至少一种直径为0.1至100μm的选自以下组中的树脂：丙烯酸系、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯。此外，该光扩散层可含有100重量份的树脂和0.1至1000重量份的扩散颗粒，且厚度可以是0.2至500μm。
此外，抗阻塞层可以含有抗阻塞树脂和抗阻塞颗粒，该抗阻塞树脂是热固性树脂。该抗阻塞颗粒可以含有至少一种直径为0.1至100μm的选自以下组中的树脂：丙烯酸系、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯。该抗阻塞层可以含有100重量份的树脂和0.01至500重量份的抗阻塞颗粒，且厚度可以是0.1至100μm。
附图说明
图1所示为根据本发明的带有孔穴的光扩散板的横截面示图；和
图2所示为基板在预定方向上的折射率的示意图。
具体实施方式
下面给出本发明的详细说明。
在本发明中，扩散板1包括透明的基板2、叠层在基板的一个表面上的光扩散层3和叠层在该基板的另一个表面上的抗阻塞层4，该基板满足以下的方程式1。
虽然基板2的厚度没有特别的限定，但优选为10至500μm，更优选为75至250μm。同样，若基板2的厚度小于10μm，则构成光扩散层3的树脂组合物容易引起卷缩现象。另一方面，若基板2的厚度超过500μm，则LCD的亮度降低且背光组件变厚以至于不适用于制造薄LCD。以此方式，在光扩散板1的一个表面上，形成由光扩散树脂5和光扩散颗粒7组成的光扩散层3。
本发明的主要特征是基板在三个方向上的折射率之间的关系被设定在预定的范围内，从而最大化通过基板的光线透射率，以提高扩散板的亮度。这时，为了最大化通过基板的光线的总透光率和高亮度，基板在三个方向上的折射率之间的关系应当满足以下方程式1：
方程式1
SR＝|(Nmax-Nz)/(Ntd-Nmd)|＞20
Nz≤1.494
其中SR是基板的三维折射常数，
Nmax是该板在MD方向上的折射率或该板在TD方向上的折射率中的较大值，
Nz是该板在厚度方向上的折射率，
Ntd是该板在TD方向上的折射率，和
Nmd是该板在MD方向上的折射率。
若SR不大于20，则总透光率和亮度的改善变得不明显。此外，在Nz超过1.494时，则难以提高扩散板的透射率和亮度，并且非期望地降低LCD的亮度特性。
此外，光扩散层3包括光扩散树脂5和分散在树脂中的光扩散颗粒7。任何可固化的树脂，优选容易处理且容易获得的热固性树脂，都可以用作光扩散树脂5。热固性树脂的实例包括但不局限于任何一种选自以下组中的树脂：尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和的聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨基甲酸酯、氟树脂、硅树脂和聚酰胺酰亚胺。此外，该树脂优选为无色透明的，这是因为应当使光线通过。除了上述光扩散树脂以外，若需要还可额外包含增塑剂、稳定剂、防劣化剂、分散剂、防泡剂或泡沫剂。
用于光扩散层3中的光扩散颗粒7含有至少一种选自以下组中的树脂：丙烯酸树脂、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯，优选呈球形。更优选地，该光扩散颗粒应为无色透明的，从而最大化通过光扩散板的光量。
光扩散颗粒的直径为0.1至100μm，优选为0.1至50μm，更优选为0.1至10μm。若直径小于0.1μm，则光扩散效应变得不明显。另一方面，若直径超过100μm，则构成光扩散层的树脂组合物难以施加，并且颗粒会从叠层的光扩散层上分离。
为了通过控制光扩散层3的光学特性来制造总透光率为85至95％的光扩散板，调节光扩散树脂5与光扩散颗粒7的比例。即以如下方式形成光扩散层3：基于100重量份的光扩散树脂5，使用0.1至1000重量份，优选10至500重量份的光扩散颗粒7。若光扩散颗粒7的量小于0.1重量份，则光扩散效应降低。另一方面，若该量超过1000重量份，则构成光扩散层的光扩散树脂组合物难以施加。
在本发明的光扩散板1中，调节光扩散层3的厚度，从而控制透光率。特别地，为了制造总透光率为85至95％的光扩散板，施加光扩散层3至厚度为0.2至500μm，优选为2至200μm。若施加光扩散层至厚度小于0.2μm，则施加时其对板的粘附性低，且光扩散颗粒会从叠层的光扩散层分离。另一方面，若施加的层的厚度大于500μm，则总透光率不高于84％，因而无法制造所需的光扩散板。
而且，本发明的光扩散板1具有由抗阻塞树脂6和抗阻塞颗粒8组成的抗阻塞层4。
可用于抗阻塞层4中的抗阻塞树脂6包括与光扩散树脂5相同的热固性树脂，该树脂例如可以是任何一种选自以下组中的树脂：尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和的聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨基甲酸酯、氟树脂、硅树脂和聚酰胺酰亚胺。抗阻塞树脂6应当是无色透明的，这是因为必须使光线通过。
此外，还可额外使用增塑剂、稳定剂、防劣化剂、分散剂、防泡剂、泡沫剂或上蜡剂。
此外，用于抗阻塞层4中的抗阻塞颗粒8与光扩散颗粒7相同，其包括任何一种选自以下组中的树脂：丙烯酸树脂、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯。这些抗阻塞颗粒优选呈球形。同样，这些抗阻塞颗粒8应当优选为无色透明的，从而最大化通过光扩散板的光量。颗粒8的直径为0.1至100μm，优选为1至50μm。若抗阻塞颗粒8的直径小于0.1μm，则在制造过程中将产生阻止薄膜移动的阻塞现象。另一方面，若抗阻塞颗粒的直径超过100μm，则构成抗阻塞层的树脂组合物将难以施加，且抗阻塞颗粒会从叠层的抗阻塞层分离。
以如下方式形成抗阻塞层4：基于100重量份的抗阻塞树脂6，使用0.01至500重量份，优选0.1至100重量份的抗阻塞颗粒8。若抗阻塞颗粒8的量小于0.01重量份，则在制造过程中产生阻止薄膜移动的阻塞现象。另一方面，若上述量超过500重量份，则构成抗阻塞层4的树脂组合物将难以施加。
此外，为了确保高透光率和抗阻塞功能以及获得85至95％的总透光率，施加该抗阻塞层4至厚度为0.1至100μm，优选为0.1至50μm，更优选为0.1至20μm。若施加抗阻塞层4至厚度小于0.1μm，则施加时其对基板的粘附性低，且抗阻塞颗粒会从叠层的抗阻塞层分离。另一方面，若抗阻塞层4的厚度超过100μm，则总透光率下降至84％或更低，因此无法制造出所需的光扩散板。
通过下面的实施例可以更好地理解本发明，这些实施例用于对本发明加以说明，而不对本发明加以限制。
实施例1
制造光扩散板1
步骤1：形成基板
将聚酯树脂在真空中加以干燥、熔融，及利用挤出机加以挤压，然后利用旋转式冷却辊将熔融的热聚酯树脂经模具成型为板材。同样，利用静电施加法将该聚合物与冷却辊紧密接触，从而获得未经拉伸的聚酯板。当该未经拉伸的聚酯板通过预热至70至120℃的辊上时，将其在MD方向上拉伸三倍，从而获得单轴拉伸的聚酯薄膜。将该单轴拉伸的聚酯薄膜的两边用夹子夹住，然后将该薄膜送入加热至80至150℃的室中，从而将热量施加到薄膜的顶侧和底侧，利用热空气在TD方向上拉伸该薄膜五倍。然后，将该薄膜送入更高温度的室中，从而在220℃下使其热固化而获得晶体取向。
步骤2：形成光扩散层
将含有以下表1中所示组分的光扩散层组合物施加到如同步骤1中形成的基板的高透明度聚酯薄膜(XG533-100μm，可购自Toray Saehan有限公司)的一个表面上，然后在110℃下干燥60秒，从而形成30μm厚的光扩散层。
表1
                                       组合物的总重量     100g
组合物     光扩散树脂     丙烯酸树脂(A-811，Aekyung Chemical有限公司)     30g
    光扩散颗粒     丙烯酸颗粒(SOKEN MX1000)     30g
    溶剂     甲乙酮     40g
步骤3：形成抗阻塞层
将含有以下表2中所示组分的抗阻塞层组合物施加到基板的与具有于步骤2中形成的光扩散层的表面相对的表面上，然后在110℃下干燥40秒，从而形成5μm厚的抗阻塞层，由此制得最终的光扩散板。
表2
                                 组合物的总重量   100g
组合物   抗阻塞树脂   丙烯酸树脂(A-811，Aekyung Chemical有限公司)   28g
  抗阻塞颗粒   丙烯酸颗粒(SOKEN MX300)   0.5g
溶剂 甲乙酮 70g
  抗静电剂   阴离子抗静电剂(CHEMISTAT)   1.5g
实施例2
制造光扩散板2
以与实施例1相同的方式制造扩散板，区别在于拉伸比例/拉伸温度改变成在MD方向上3.5倍/105℃，而在TD方向上4.3倍/120℃。
实施例3
制造光扩散板3
以与实施例1相同的方式制造扩散板，区别在于拉伸比例/拉伸温度改变成在MD方向上3.7倍/107℃，而在TD方向上4.6倍/123℃。
对比例1
以与实施例1相同的方式制造扩散板，区别在于拉伸比例/拉伸温度改变成在MD方向上3.2倍/100℃，而在TD方向上5.0倍/120℃。
对比例2
以与实施例1相同的方式制造扩散板，区别在于拉伸比例/拉伸温度改变成在MD方向上2.8倍/100℃，而在TD方向上4.5倍/120℃。
对比例3
以与实施例1相同的方式制造扩散板，区别在于拉伸比例/拉伸温度改变成在MD方向上2.5倍/100℃，而在TD方向上3.2倍/120℃。
试验例
测得在实施例1至3和对比例1至3中制造的扩散板的特性如下。结果如以下的表3所示。
1、测量折射率
将样品切割成10mm×30mm的尺寸，然后利用ABBE折射透镜在预定温度条件(20±0.1℃)下使用甲基碘(折射率为1.74)在相应方向(MD、TD和厚度)上测量折射率。在此情况下，依照ASTM-D542进行测量。
2、测量总透光率
依照以下步骤测定扩散板的透光率和光扩散率。当550nm的光线垂直透射到尺寸为10cm×10cm的竖直放置的光扩散板样品上时，利用购自Nippon Denshoku Industries有限公司的自动数字能见度测量仪测量透射光线的量。模糊度和总透光率由以下方程式2计算出：
方程式2
模糊度(％)＝(1-P/TT)×100
总透光率(％)＝(TT/IT)×100
其中P是直射光的量，TT是透射光的总量，而IT是入射光的量。
3、测量光扩散率
依照以下步骤测定实施例1中制得的光扩散板的光扩散率。切割光扩散板样品，然后安装在32″直下式背光组件的光扩散盘上。然后，设置购自Topcon公司的BM-7型亮度计，将测量角设置成0.2°，并将背光组件和BM-7之间的间距设置成25cm，然后在13个背光组件的灯的位置处以及灯与灯之间的12个位置处测量亮度。然后，测定灯的位置处的平均亮度和灯与灯之间的平均亮度，并将它们之间的差异作为光扩散率。然后，将平均亮度的差异(灯上的平均亮度-灯与灯之间的平均亮度)按照以下标准加以分级，以评估光扩散率：
Δ(平均亮度的差异)＜1：良
Δ(平均亮度的差异)≥1：差
结果如以下的表3所示。
表3
实施例                                基板                   扩散板 结果
    制造方法     特性   总透光率(％)     光扩散率 亮度
拉伸比例(MD×TD) 拉伸温度(MD/TD)     Nmd  Ntd   Nz   SR   Δ(cd/m2)(平均亮度差) 等级 cd/m2
1 3.3×4.3 100/120     1.662  1.664   1.491   86.5   92   0.7 良 6950 良
2 3.5×4.3 105/120     1.664  1.663   1.492   171   94   0.5 良 6985 良
3 3.7×4.6 107/123     1.665  1.663   1.490   86.5   94   0.5 良 7020 良
C.1 3.2×5.0 100/120 1.648 1.673 1.496 7.08 88 0.2 良 6530 差
C.2 2.8×4.5 100/120     1.645  1.672   1.497   6.48   88   0.4 良 6450 差
C.3 2.5×3.2 100/120     1.642  1.651   1.498   17   87   0.5 良 6320 差
从表3可以看出，满足方程式1的实施例1至3的扩散板的总透光率和光扩散率优于不满足方程式1的对比例1至3。
如前所述，本发明提供了一种用于TFT-LCD的扩散板。根据本发明，具有可控制的折射率且满足本发明中预定方程式的板在总透光率、光扩散率和亮度方面十分优异。因此，本发明的扩散板可用作提高TFT-LCD背光组件的光效率的光学材料，因此在化学工业领域中被认为是非常有用的。
虽然本发明的优选的具体实施方案已经出于说明性的目的加以公开，但是本领域技术人员应该意识到，在不偏离本发明在所附权利要求书中公开的范围和精神的前提下，各种改变、添加和替代都是可能的。

Claims (13)

1、扩散板，其包括透明的基板、叠层在该基板的一个表面上的光扩散层和叠层在该基板的另一个表面上的抗阻塞层；
其中该基板满足以下方程式1：
方程式1
SR＝|(Nmax-Nz)/(Ntd-Nmd)|＞20
Nz≤1.494
其中SR是该基板的三维折射常数，
Nmax是该板在纵向方向上的折射率或该板在横向方向上的折射率中的较大值，
Nz是该板在厚度方向上的折射率，
Ntd是该板在横向方向上的折射率，和
Nmd是该板在纵向方向上的折射率。
2、根据权利要求1所述的扩散板，其中所述光扩散层包括树脂和扩散颗粒。
3、根据权利要求2所述的扩散板，其中所述树脂是热固性树脂。
4、根据权利要求2所述的扩散板，其中所述扩散颗粒包括至少一种选自以下组中的树脂：丙烯酸系、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯。
5、根据权利要求2所述的扩散板，其中所述扩散颗粒的直径为0.1至100μm。
6、根据权利要求2所述的扩散板，其中所述光扩散层包括100重量份的树脂和0.1至1000重量份的扩散颗粒。
7、根据权利要求1所述的扩散板，其中所述光扩散层的厚度为0.2至500μm。
8、根据权利要求1所述的扩散板，其中所述抗阻塞层包括抗阻塞树脂和抗阻塞颗粒。
9、根据权利要求8所述的扩散板，其中所述抗阻塞树脂是热固性树脂。
10、根据权利要求8所述的扩散板，其中所述抗阻塞颗粒包括至少一种选自以下组中的树脂：丙烯酸系、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯。
11、根据权利要求8所述的扩散板，其中所述抗阻塞颗粒的直径为0.1至100μm。
12、根据权利要求8所述的扩散板，其中所述抗阻塞层包括100重量份的树脂和0.01至500重量份的抗阻塞颗粒。
13、根据权利要求1所述的扩散板，其中所述抗阻塞层的厚度为0.1至100μm。
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