專利名稱：光學薄板及相關背光組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種具備擴散透光功能(光擴散功能)，尤其是適合液晶顯示裝置的背光組件的光學薄板、以及使用該光學薄板的背光組件。
背景技術：
液晶顯示裝置，是從背面照射液晶層以進行發(fā)光的背光方式最為普及，液晶層下方則配備了上下式(edge light)、直下式等背光組件。基本上則如圖3(a)所示，相關上下式背光組件20具備了一沿著光源的線(棒)狀燈管21、一使燈管21配置在端部的方形板狀導光板22、一設置于導光板22表面的光擴散薄板23、及一配置于光擴散薄板23表面的棱鏡薄板24。
該背光組件20的功能在于，從燈管21射入到導光板22的光線，是藉由導光板22內面的反射點與反射板(圖式未揭)進行反射后，再從導光板22表面射出。從導光板22射出的光線則射入光擴散薄板23，再藉由光擴散薄板23進行擴散后，則從光擴散薄板23表面射出。接下來，從光擴散薄板23所射出的光線則射入棱鏡薄板24，再透過形成于棱鏡薄板24表面的棱鏡部24a，略朝法線方向射出呈高峰狀的分布光線。
從燈管21所射出的光線，則透過光擴散薄板23進行擴散、及透過棱鏡薄板24略朝法線方向呈高峰狀的曲折，接下來則照亮整個表面液晶層(圖式未揭)。再者，為了緩和上述棱鏡薄板24的集光特性、及保護棱鏡部24a、以及防偏光板等的液晶面板與棱鏡薄板24發(fā)生撞擊(sticking)，有時會在棱鏡薄板24表面再配設光擴散功能較小的光擴散薄板。這些光擴散薄板、棱鏡薄板及其它防反射(Anti-g1are)薄板等擁有1與2種以上的光學功能(光擴散、集光、曲折等各項功能)者，則稱之為光學薄板。
一般而言，如圖3(b)所示，前述背光組件20上的光擴散薄板23，備有合成樹脂制透明母材層26、層合于母材層26表面的光擴散層27、層合于母材層26內面的防撞擊層28。一般而言，該光擴散層27在黏合劑(binder)29中含有光擴散劑30，以藉由該光擴散劑30發(fā)揮擴散透光的功能。此外，防撞擊層28在黏合劑31中分散少量球珠32，此球珠32下方具有從黏合劑31內面突出的結構，以防光擴散薄板23內面與導光板22表面密合而發(fā)生干涉紋的問題。
在前述背光組件20上，為了同時發(fā)光與發(fā)熱光線發(fā)生源的燈管21，因而在光擴散薄板23中的燈管21附近，被曝露于約80℃～90℃溫度下。另一方面，一般的光擴散薄板23是由合成樹脂所構成，因此原本就具有容易因熱、紫外線等而發(fā)生變形與變色(黃變等)的缺點。為此，讓部分光擴散片23曝露于高溫下的結果，會造成畫面亮度不均的問題。
為了改善相關問題，而藉由讓光擴散薄板23上的光擴散層27黏合劑29，分散含有微小無機填充劑后，開發(fā)出提升耐熱性的技術(例如特開平7-5305號公報、特開2000-89007公報等參考)。
在前述習知的黏合劑29中，分散含有微小無機填充劑的技術，雖具提升光擴散薄板23耐熱性的效果，但增加微小無機填充劑含量后，可能會招來降低全透光率與方向性擴散功能(讓透光朝法線方向側變角集光，以逐步擴散的功能)的問題，如此一來便無阻礙透光率與方向性擴散功能，而無法充分防止背光組件20發(fā)生熱變形。

發(fā)明內容
有鑒于前述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種擁有卓越耐熱性、耐潮性、熱尺寸穩(wěn)定性、耐氣候性等，即使受到燈管發(fā)熱與紫外線的照射也不易發(fā)生彎曲與黃變等的光學薄板、及使用相關光學薄板降低亮度不均與亮度下滑的背光組件。
于是，本發(fā)明人，研討背光組件上的光擴散薄板發(fā)生部分彎曲的原因后發(fā)現(xiàn)到，除了可解決燈管熱能問題之外，還可對濕氣帶來貢獻?？傊?，會出現(xiàn)越降低光擴散薄板的耐潮性，越容易發(fā)生背光組件的熱彎曲傾向。除了光擴散薄板以外的各種光學板亦同。
為了解決從該結果所獲得的前述問題，而讓本發(fā)明的相關光學薄板，具備了透明母材層、積層于此母材層表面的光學層，此光學層則含有黏合劑，此黏合劑是由含有共聚合體(A)與微小無機填充劑(B)的聚合物組成物所形成，此共聚合體(A)至少擁有1種是來自于擁有Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯的重復單位、來自于(偏)丙烯酸iso-丁基的重復單位、與來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基的重復單位。
該光學薄板，是藉由光學層黏合劑中所含的微小無機填充劑(B)以提升耐熱性。另外，構成該光學薄板的光學層黏合劑的共聚合體(A)，包含了Cycloalkyl基、iso-丁基與tert-丁基，預測是透過這些具有高疏水性的官能基以提升耐潮性。其結果為，該光學薄板可藉由前述微小無機填充劑(B)的耐熱性、及前述共聚合體(A)的耐潮性的協(xié)同效應，在高溫、高濕度下明顯抑制彎曲的發(fā)生。另外，該光學薄板的共聚合體(A)包含前述官能基，由于能有效提升共聚合體(A)的玻璃轉移溫度(Tg)，因而預測得以提升光學層硬度，讓這個特性也可為提升耐熱性帶來貢獻。該光學薄板是用前述共聚合體(A)，以作為光學層黏合劑的母材聚合物，還能提升耐紫外線性、耐氣候性、透明性、表面平滑性、耐溶劑性等保護膜性能。換言之，在前述黏合劑中擁有光擴散劑的該光學薄板，具備了卓越的耐熱性、熱尺寸穩(wěn)定性、耐氣候性等，并可具備高度的光擴散功能。
如前述內容所言，本發(fā)明的光學薄板可持續(xù)維持全透光率、方向性擴散功能等光學的功能，并可提升耐熱性、耐潮性、熱尺寸穩(wěn)定性、耐氣候性等，還可抑制因燈管發(fā)熱或紫外線照射所引起的彎曲與黃變等問題。此外，具備該光學薄板的背光組件，則可明顯降低亮度不均與亮度下滑的發(fā)生。


圖1表示本發(fā)明實施形態(tài)之相關光學薄板的模式剖面圖。
圖2表示不同于圖1形態(tài)之光學薄板的模式剖面圖。
圖3(A)表示一般上下式背光組件的模式斜視圖。
圖3(b)表示一般光擴散薄板的模式剖面圖。
具體實施例方式
以下請參閱圖面所示以詳細解說本發(fā)明的實施形態(tài)。
圖1的光學薄板1同于光擴散薄板，是由母材層2、及積層于此母材層2表面的光學層3所構成。
母材層2需透光，因此為透明狀，尤其是由無色透明的合成樹脂所形成。相關母材層2所用的合成樹脂并無特別限定，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、Polyethylene Naphtahalate、丙烯樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯、纖維素乙酸鹽、耐氣候性氯乙烯等。其中則以具卓越透明性、高強度的聚對苯二甲酸乙二醇酯最佳，但以改善彎曲性能的聚對苯二甲酸乙二醇酯最為合適。
并無特別限定母材層2的厚度(平均厚度)，例如10μm以上500μm以下，但最好是35μm以上250μm以下，然而以50μm以上188μm以下最佳。當母材層2的厚度未滿前述范圍時，在進行樹脂組成物的涂布工程以形成光學層3時，容易發(fā)生卷曲、不易處理操作等問題。反之，母材層2厚度超過前述范圍后，便會降低液晶顯示裝置的亮度，讓背光組件厚度增大，而違反了液晶顯示裝置追求薄型化的要求。
光學層3在母材層2表面上，具備了以層狀且略等密度所配設的光擴散劑5、及在此光擴散劑5周圍所填充的黏合劑4?？山逵晒鈱W層3的光擴散劑5，讓該光學薄板1從內側均一擴散透過表側的光線。此外，透過光擴散劑5而在光學層3表面上形成均一的微細凸起部?？山逵上嚓P光學薄板1表面微細凸起部的透鏡曲折作用，達到均一擴散透光之效。再者，雖無特別限定光學層3的厚度，但最好在5μm以上30μm以下，然而8μm以上15μm以下則更佳。
光擴散劑5為擁有擴散光線性質的粒子，大致上可區(qū)分為無機填料及有機填料。具體而言，無機填料可使用二氧化硅、氫氧化鋁、氧化鋁、氧化鋅、硫化鋇、鎂硅酸鹽與這些混合物。有機填料的具體材料則可使用丙烯樹脂、丙烯腈樹脂、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醯胺等。其中以高透明性的丙烯樹脂最佳，若屬單獨為壓克力(PMMA)或以壓克力為主成份時則更佳。
光擴散劑5的形狀并無特別限制，例如球狀、立方狀、針狀、棒狀、紡錘形狀、板狀、鱗片狀、纖維狀等，其中以具備卓越光擴散性的球狀球珠最佳。
光擴散劑5的平均粒徑下限為1μm，最佳的是2μm，然而以5μm最佳。光擴散劑5的平均粒徑上限為50μm，最佳的是20μm，更佳的則是15μm。當光擴散劑5平均粒徑未滿前述下限時，會縮小因光擴散劑5所形成的光學層3表面凹凸，而可能讓光擴散薄板所需的光擴散性不足。反之，光擴散劑5平均粒徑超過前述上限后，便會增大光學薄板1的厚度，而且難以均一擴散。
光擴散劑5的配方量(在黏合劑4的形成材料聚合物組成物中，對100份聚合物換算固形份的配方量)下限為10份，最佳的是20份，更佳的是50份。此配方量上限為500份，最佳的是是300份，更佳的是200份。當光擴散劑5配方量未滿前述下限時，會造成光擴散性不足。另一方面，當光擴散劑5配方量超過前述上限后，便會降低固定光擴散劑5的效果。但用作棱鏡薄板表面所配設的上端專用光擴散薄板之用時，由于不需具備高度的光擴散性，因此光擴散劑5配方量最好在10份以上40份以下，其中以10份以上30份以下最佳。再者，用「份」所示的數(shù)值是以質量為標準的比。
硬化聚合物組成物以形成黏合劑4。此聚合物組成物含有共聚合體(A)與微小無機填充劑(B)。再者，黏合劑4必須透光，因而做成透明狀，其中以無色透明最佳。
共聚合體(A)至少擁有1種是來自于擁有Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯的重復單位、來自于(偏)丙烯酸iso-丁基的重復單位、與來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基的重復單位。
來自于擁有Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯的重復單位(以下，也記載為「Cycloalkyl含有重復單位」)是指，至少擁有1種Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯聚合成單量體時所獲得的重復單位。使用包含相關Cycloalkyl含有重復單位的共聚合體后，即可提升光學薄板1的耐潮性與硬度等，而為提升光學薄板1的耐熱性帶來貢獻。
該Cycloalkyl(シクロアルキル)含有重復單位，最好為下列化學式(1)所示的重復單位，以有效提升光學薄板1的耐潮性、耐熱性與硬度等。
化1
前述化學式(1)上的R1為氫原子與甲基。R2為氫原子、甲基與乙基。R3為化學式(1)所示之直接結合于Cycloalkyl基的有機殘基。此有機殘基則有，例如碳數(shù)1以上10以下的直鎖狀、分歧狀與環(huán)狀烷基；碳數(shù)1以上5以下的羥烷基；碳數(shù)1以上5以下的烷氧基烷基；碳數(shù)1以上5以下的乙酸基烷基；碳數(shù)1以上5以下的鹵化(例如氯化、溴化與氟化)烷基等。其中最好能使用碳數(shù)1以上4以下的烷基，碳數(shù)1以上2以下的羥烷基，碳數(shù)1以上2以下的烷氧基烷基，碳數(shù)1以上2以下的乙酸基烷基。
前述碳數(shù)1以上10以下的直鎖狀、分歧狀與環(huán)狀烷基則有甲基、乙基、n-丁酸基、iso-丁酸基、n-丁基、iso-丁基、tert-丁基、戊基、己基、環(huán)己基、庚基、辛基、壬基、葵基等。碳數(shù)1以上5以下的羥烷基則有，羥甲基、1-羥乙基、2-羥乙基、3-羥丁酸基等。碳數(shù)1以上5以下的烷氧基烷基則有，甲氧基甲基、乙氧基甲基、1-甲氧基甲基、2-甲氧基乙基等。碳數(shù)1以上5以下的乙酸基烷基則有，乙酸基甲基、1-乙酸基乙基、2-乙酸基乙基、3-乙酸基丁酸基等。碳數(shù)1以上5以下的鹵化烷基則有，三氟甲基、三氯甲基、三溴甲基、1-氟代乙基、1，1-二氟乙基等。
前述化學式(1)中的m為0以上4以下的整數(shù)；n為0以上2以下的整數(shù)。當m為2以上時，R2可同也可不同。n為2以上時，R3可同也可不同，也可藉由數(shù)個R3形成環(huán)。例如藉由2個R3形成環(huán)，化學式(1)所示的Cycloalkyl基部分也可以是異冰片基。R3的Cycloalkyl基結合位置并無特別限定。當n為1以上時，最好是R3其中之一結合于Cycloalkyl基的3位與4位上。在Cycloalkyl基上則無置換基。換言之，n也可以是0。
前述化學式(1)所示的Cycloalkyl含有重復單位，是由環(huán)己基(偏)丙烯酸酯、環(huán)己基甲基(偏)丙烯酸酯、環(huán)己基乙基(偏)丙烯酸酯、環(huán)己基丁酸(偏)丙烯酸酯、環(huán)己基丁基(偏)丙烯酸酯、4-甲基環(huán)己基甲基(偏)丙烯酸酯、4-乙基環(huán)己基甲基(偏)丙烯酸酯、異冰片(偏)丙烯酸酯、4-羥甲基環(huán)己基甲基(偏)丙烯酸酯等單量體所形成。
但為了形成Cycloalkyl基含有單體組件而用的單量體，則無這方面的限定。在例示單量體中最好使用，環(huán)己基(偏)丙烯酸酯、環(huán)己基甲基(偏)丙烯酸酯、4-甲基環(huán)己基甲基(偏)丙烯酸酯。換言之，化學式(1)所示的重復單位，最好是R1的氫原子與甲基，R2的氫原子，R3的甲基，m為0與1，n為0與1。
來自于(偏)丙烯酸iso-丁基的重復單位是指，用[-CH2-CH(COOCH2CH(CH3)2)-]與[-CH2-C(CH3)(COOCH2CH(CH3)2)-]所示的重復單位。若使用包含來自于(偏)丙烯酸iso-丁基之重復單位的共聚合體后，便會提升光學板1的耐潮性、耐熱性與硬度等。
來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基的重復單位是指，用[-CH2-CH(COOC(CH3)3)-]與[-CH2-C(CH3)(COOC(CH3)3)-]所示的重復單位。若使用包含來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基之重復單位的共聚合體后，便會提升光學板1的耐潮性、耐熱性與硬度等。
共聚合體(A)也可包含其它重復單位。為了合成包含相關其它重復單位的共聚合體(A)而使用的單量體則有，擁有(偏)丙烯酸、馬來酸、無水馬來酸等羧基的聚合性不飽和單量體；擁有甲基(偏)丙烯酸酯、乙基(偏)丙烯酸酯、丁酸(偏)丙烯酸酯、iso-丁酸(偏)丙烯酸酯、n-丁基(偏)丙烯酸酯、2-乙基己基(偏)丙烯酸酯、月桂基(偏)丙烯酸酯、硬脂(偏)丙烯酸酯等(偏)丙烯酸烷酯；2-羥乙基(偏)丙烯酸酯、4-羥丁基(偏)丙烯酸酯、己內酯變性羥(偏)丙烯酸酯等羥基的聚合性不飽和單量體；擁有乙烯基酸、苯乙烯基酸、硫代乙基(偏)丙烯酸酯等硫酸基的聚合性不飽和單量體；擁有2-(偏)丙烯醯基氧乙基酸性磷酸、2-(偏)丙烯醯基氧丁酸酸性磷酸、2-甲基丙烯醯氧乙基苯基磷酸等酸性磷酸酯系的聚合性不飽和單量體；擁有環(huán)氧丙基(偏)丙烯酸酯等環(huán)氧基的聚合性不飽和單量體；擁有(偏)丙烯醯、N，N’-二甲基氨乙基(偏)丙烯酸酯等氮原子的聚合性不飽和單量體；擁有氯乙烯、偏氯乙烯等鹵原子的聚合性不飽和單量體；擁有苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等芳香族系的聚合性不飽和單量體；擁有醋酸乙烯等乙烯酯；乙烯醚；(偏)丙烯腈等不飽和氰基化合物等。相關單量體及其配方量方面，只要考量光學薄板1所需耐熱性、透光性、硬度等特性后再決定即可。
并未特別限定共聚合體(A)上的各重復單位含量。但要有效防止光學薄板1的彎曲，那么對于聚合性不飽和單量體來說，共聚合體(A)上的Cycloalkyl含有重復單位、來自于(偏)丙烯酸iso-丁基的重復單位、及來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基的重復單位總含量，最好能在5質量％以上98質量％以下，然而30質量％以上80質量％以下則更佳。
共聚合體(A)的數(shù)平均分子量最好在1000以上50000以下，然而3000以上10000以下更佳。讓共聚合體(A)之數(shù)平均分子量的數(shù)平均分子量在前述范圍，則可有效提升前述黏合劑4的疏水性與其它保護膜物性。
未特別限定共聚合體(A)的制法。只要依據(jù)聚合單量體的種類與作業(yè)環(huán)境選擇適當?shù)姆椒纯?。例如，也可采用后述實施例上所記載的方法。有時候也可使用市售的共聚合體(A)。
并未特別限定聚合物組成物中的共聚合體(A)含量。只要考量作業(yè)性、作業(yè)環(huán)境、共聚合體(A)物性等，再決定共聚合體(A)含量即可。例如，若要降低聚合物組成物的黏度，也可增加溶劑含量，以相對性的降低共聚合體(A)含量。
微小無機填充劑(B)屬于，由任意元素所構成的無機物微粒子。將此微小無機填充劑(B)分散于黏合劑4中，以便提升光學薄板1的耐熱性。構成微小無機填充劑(B)的無機物雖無特別限定，但最好使用無機氧化物。此「無機氧化物」是指，金屬元素透過氧原子結合成3次元網(wǎng)絡狀的含氧金屬化合物。此「金屬元素」概念中也包含硅。構成無機氧化物的金屬元素，最好是從元素周期律表第2～第6族中所選擇的元素。然而，從元素周期律表第3～第5族中所選擇的元素則更佳。其中，從Si，Al，Ti及ZR構成群中所選擇的元素更佳，以提升耐熱性效果及透光面來說，金屬元素最好是Si的膠體二氧化硅。此膠體二氧化硅比較容易制造且價格低廉。微小無機填充劑(B)，也可依據(jù)后述實施例所記載的手法予以制造。另外，也可使用市售產(chǎn)品。
微小無機填充劑(B)的形狀并無特別限定，例如可以使用球狀、針狀、板狀、鱗片狀、粉碎狀等任意粒子形狀。此外，也可并用2種以上的微小無機填充劑(B)。
微小無機填充劑(B)的平均粒徑下限最好是5nm，但以10nm最佳。另一方面，微小無機填充劑(B)的平均粒徑上限最好是200nm，但以50nm最佳。當微小無機填充劑(B)的平均粒徑小于前述下限后，微小無機填充劑(B)的表面能源則會偏高，而容易引起凝集等問題。反之，當微小無機填充劑(B)的平均粒徑超過前述上限后，便有可能無法完全維持光學板1的透明性。在此所指的「平均粒徑」就是體積平均粒徑，并藉由公開的測定手段，以例如后述實施例所記載的手段進行測量。
微小無機填充劑(B)的粒徑變動系數(shù)最好低于50％，但以低于30％者最佳。當微小無機填充劑(B)的粒徑變動系數(shù)超過前述范圍后，光學層3之黏合劑4表面便會喪失平滑性，而可能招來全透光率下滑的問題。在此所指的「粒徑變動系數(shù)」則定義為，用平均粒徑除算粒徑標準偏差后所得的數(shù)值。此變動系數(shù)，則用例如后述實施例所記載的方法進行測量。
聚合物組成物中的微小無機填充劑(B)含量(換算成固形分)下限最好是10質量％，但以25質量％最佳。另一方面，微小無機填充劑(B)的含量上限最好是70質量％，但以50質量％最佳。當微小無機填充劑(B)含量未滿前述下限后，便可能無法充分防止光學板1發(fā)生熱變形。反之，當含量超過前述上限后，便難以配合聚合物組成物，而可能降低光學層3的透光率。
也可在微小無機填充劑(B)表面上，使用由有機聚合物所固定的復合微粒子。使用此復合微粒子，可提升黏合劑4中的分散性與黏合劑4的親和性，如此一來便可形成出表面硬度、耐熱性、耐摩耗性、耐氣候性、耐污染性等保護膜物性佳的光學層3，進而提升光學薄板1的透光性、耐熱性與強度等。在此所言的「固定」并不是單純的意指黏著及附著之意，而是表示在核蕊的微小無機填充劑(B)、與表面有機聚合物之間生成化學結合。換言之，即使用洗滌液清洗此復合微粒子，實際上也不會在洗滌液中檢測出有機聚合物。
關于這種有機聚合物，并未特別限定該分子量、形狀、組成、有無官能基等，因此可使用各種有機聚合物。另外，有機聚合物的形狀方面，也可使用直鎖狀、分歧狀、架橋結構等任意形狀。
構成相關有機聚合物的具體樹脂則有例如(偏)丙烯樹脂、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯或聚丙烯等聚烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯及這些共聚合體、及以氨基，環(huán)氧基，羥基，羧基等官能基變性此部分的樹脂等。其中則以含有(偏)丙烯系樹脂、(偏)丙烯-苯乙烯系樹脂、(偏)丙烯-聚酯系樹脂等(偏)丙烯單位的有機聚合物為所需成份，而具備保護膜形成能力者為最佳。另一方面，最好是能與前述聚合物組成物之母材聚合物的共聚合體(A)具兼容性的樹脂。換言之，最好是同于共聚合體(A)的組成。
在上述復合微粒子上，將核蕊微小無機填充劑(B)與有機聚合物做成一體化的手段則有，(a)在微小無機填充劑(B)粒子表面上，固定有機聚合物的手段、(b)加水分解與縮合具備有機質部分及無機質部分的含硅聚合物，以形成微小無機填充劑(B)后，同時達成與有機聚合物呈一體化的手段。這種復合微粒子的具體制法，則同于例如特開平11-5940號公報等所公開的方法。
再者，復合微粒子也可在核蕊的微小無機填充劑(B)內包含有機聚合物。如此一來便可對微小無機填充劑(B)，賦予適度的軟度及韌性。
在上述有機聚合物上使用含有烷氧基之物后，其含量最好是平均1g復合微粒子為0.01mmol以上50mmol以下。以便藉由相關烷氧基，提升與構成黏合劑4之矩陣樹脂之間的親和性及黏合劑4中的分散性。
在此所言之烷氧基表示，結合于形成微粒子骨格之金屬元素的RO基。屬于也可置換此R的烷基，微粒子中的RO基可同也可不同。R的具體例則有甲基、乙基、n-丁酸、異丁酸、n-丁基等。
關于復合微粒子中的有機聚合物含有率，雖無特別限制，但最好以微小無機填充劑(B)為標準，而設定為0.5質量％以上50質量％以下。
聚合物組成物中也可含有多官能異氰酸酯化合物及擁有羥基的成份。此多官能異氰酸酯化合物及擁有羥基的成份之間會形成出架橋結構，如此一來則可提升光學薄板1的耐潮性、硬度及耐熱性，進而得以提高保存穩(wěn)定性、耐污染性、可撓性、耐氣候性、耐溶劑性等。
具體而言，其型態(tài)可以是(a)前述復合微粒子之有機聚合物擁有羥基，且在聚合物組成物中含有多官能異氰酸酯化合物的形態(tài)，(b)共聚合體(A)擁有羥基且在聚合物組成物中含有多官能異氰酸酯化合物的形態(tài)?？山逵蛇@種型態(tài)促進聚合物組成物的架橋反應。擁有相關羥基的共聚合體(A)的平均羥基價最好是10以上200以下，但以20以上100以下最佳。當共聚合體(A)的羥基價小于前述范圍后，便會造成架橋不足，而無法充分提升耐潮性等前述各種特性。反之，當共聚合體(A)的羥基價超過前述范圍后，便有可能降低耐潮性。
前述多官能異氰酸酯化合物則有脂肪族、脂環(huán)族、芳香族及其它多官能異氰酸酯化合物與變性化合物。多官能異氰酸酯化合物的具體例則有，例如甲苯二異氰酸酯、苯二甲基異氰酸酯、二苯基甲烷異氰酸酯、己二異氰酸酯、三甲基二異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、2，2，4-三甲基己基丙二異氰酸酯、甲基環(huán)己二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯的縮二尿體、三聚異體等3量體等；這些多官能異氰酸酯類與丙二醇、己二醇、聚乙烯乙二醇、三甲醇丙烷等多價酒精產(chǎn)生反應所生成之2個以上的異氰酸酯基則為殘存化合物；這些多官能異氰酸酯化合物有，用乙醇、己醇等酒精類、苯酚、鄰甲酚等擁有苯酚性羥基的化合物、乙醯氧、甲基乙基酮腛等氧類、ε-己內醯胺、γ-己內醯胺等內先醯類等塊劑所封鎖的塊狀多官能異氰酸酯化合物等。再者，前述多官能異氰酸酯化合物，則可使用1種與2種以上的混合物。其中為了防止保護膜發(fā)生黃變，最好使用不具備直接結合芳香環(huán)之異氰酸酯基的無黃變性多官能異氰酸酯化合物。
含有上述多官能異氰酸酯化合物時，為了促進架橋反應，最好在聚合物組成物中含有硬化觸媒。此硬化觸媒則有，三乙基胺、三乙烯二胺等第3級胺；二丁基錫二月桂酸鹽、二丁基錫二乙酸鹽等有機錫化合物。也可視其需要并用輔助觸媒。
此外，也可藉由(a)前述聚合物組成物中含有防靜電劑的手段，與(b)在該光學薄板1外涂布防靜電劑的手段，以對該光學薄板1賦予防靜電性。賦予防靜電性，可降低吸附異物等、降低與棱鏡薄板等進行聚合作業(yè)時的困難性。
上述防靜電劑并無特別限定，可使用例如烷硫酸鹽、烷磷酸鹽等陰離子系防靜電劑；第四銨鹽、咪唑磷化合物等陽離子系防靜電劑；聚乙烯乙二醇系、聚氧乙烯山梨糖醇干磷酸酯、乙醇醯類等nonion系防靜電劑；聚丙烯酸等高分子系防靜電劑等。其中，最好使用防靜電效果較大，對于疏水性高之母材聚合物的黏合劑4，可發(fā)揮卓越防靜電性的陽離子系防靜電劑。此外，此陽離子系防靜電劑之中，則以可對上述高疏水性黏合劑4進一步促進防靜電性的銨鹽及三甲胺內酯最佳。
再者，聚合物組成物中，也可視其需要適度調配例如其它聚合物、可塑劑、硬化劑、分散劑、各種調整劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、黏性改質劑、潤滑劑、光穩(wěn)定劑等。除了前述之外的聚合物則有，例如聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、氟樹脂、硅膠樹脂、優(yōu)麗漆樹脂、聚醚樹脂、醇酸樹脂等。
以下，將說明該光學薄板1的制法。該光學薄板1的制法可分為(a)在構成黏合劑4的聚合物組成物上混合光擴散劑5，再制造光學層用涂工液的工程；(b)將此光學層用涂工液涂布于母材層2表面，干燥后再積層光學層3的工程。用于此光學層用涂工液的溶劑，只要考量到聚合物組成物之各成份的溶解性、作業(yè)性、成本等，再適當?shù)淖鲞x擇即可。此溶劑并無特別限定，分別有甲苯、二甲苯等芳香族碳化氫系溶劑；n-己烷、n-庚烷等脂肪族碳化氫系溶劑；醋酸乙基、醋酸n-丁基等酯系溶劑；甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮系溶劑；異丁酸酒精、丁基酒精等酒精系溶劑；以脂肪族碳化氫為主成份之各種沸點范圍的石油餾分，且都是以1種與2種以上混合的方式予以使用。再者，在聚合物組成物上執(zhí)行異氰酸酯架橋時，為了進行反應，異氰酸酯與酒精系溶劑最好不使用酒精系溶劑。
該光學薄板1在構成黏合劑4的聚合物組成物中，包含了前述共聚合體(A)，因此會藉由覆蓋表面之黏合劑4的高疏水性(撥水性、耐水性)而提升耐潮性，改善在高溫、高濕度條件下的耐彎曲性、尺寸穩(wěn)定性等，進而提升光學層3的硬度、耐溶劑性、耐氣候性等涂膜基本性能。再者，透過對黏合劑4分散微小無機填充劑(B)，便可提高光學層3及光學板1的耐熱性、具良好的耐潮性，以抑制光學板1在高溫、高濕度下發(fā)生彎曲。
圖2的光學薄板11是由母材層2、積層于母材層2表面的光學層3、積層于母材層2內面的防撞擊層12所構成。此母材層2及光學層3，同于圖1所示的實施形態(tài)，因此標上相同編號后則省略說明。換言之，該光學薄板11也同于前述光學薄板1，具有高耐熱性及耐潮性。
防撞擊層12是由黏合劑13、分散于該黏合劑13的球珠14所構成。此黏合劑13，是讓同于前述光學層3之黏合劑4的聚合物組成物(總之，含有共聚合體(A)與微小無機填充劑(B)的聚合物組成物)硬化后所形成。此球珠14材料則使用同于光學層3的光擴散劑5。再者，此防撞擊層12的平均厚度(未存在球珠14部分的平均厚度)雖無特別限定，但約在例如1μm以上10μm以下。
此球珠14配方量較為少量，球珠14則彼此保持距離后再分散于黏合劑13中，有不少球珠14的下端會從黏合劑13略為突出，因此將此光學薄板11與導光板層合后，讓突出球珠14的下端接觸導光板等表面，光學薄板11的整個內面便不會接觸到導光板等?？山逵蛇@種方式，防止光學板11與導光板等之間的撞擊，并抑制液晶顯示裝置畫面亮度不均的問題。
該光學薄板11在構成防撞擊層12黏合劑13的聚合物組成物上，含有前述共聚合體(A)與微小無機填充劑(B)，因此可更加提高光學薄板11的耐熱性及耐潮性，進一步的抑制在高溫、高濕度下發(fā)生彎曲。
以下將說明光學薄板11的制法。該光學薄板11的制法為(A)在構成黏合劑4的聚合物組成物上混合光擴散劑5，以制造光學層用涂工液的工程；(B)將此光學層用涂工液涂布于母材層2的表面，干燥后再層合光學層3的工程；(C)在構成黏合劑13的聚合物組成物上混合球珠14，以制造防撞擊層用涂工液的工程；(d)將此防撞擊層用涂工液涂布于母材層2內面，干燥后再層合防撞擊層12的工程。
換言之，在具備燈管、導光板、光擴散薄板、棱鏡薄板等，再分散從燈管發(fā)出的光線后引入表面的液晶顯示裝置用背光組件上，使用本發(fā)明之前述光學薄板1、11以作為此光擴散薄板后，由于該光學薄板1、11具有高度的耐熱性、耐潮性、耐氣候性等，即使透過燈管加熱或暴露于來自于外界的濕氣及紫外線照射，也不易引起彎曲與黃變等，如此一來便可抑制液晶顯示裝置畫面亮度不均與亮度降低的問題。
實施例以下將基于實施例詳細說明本發(fā)明，基于本實施例記載的本發(fā)明并無限定上的解釋。
<合成共聚合體(1)>
在具備攪拌機、溫度計、冷卻器、漏斗及氮氣導入管的四口燒瓶上，放入醋酸n-丁基(100份)溶劑后升溫到環(huán)流溫度為止。接下來，邊導入氮氣邊花費3小時從漏斗滴下單量體的環(huán)己基甲基丙烯酸酯(40份)、n-丁基甲基丙烯酸酯(37.7份)、n-丁基丙烯酸酯(7.3份)、2-羥乙基甲基丙烯酸酯(13.9份)、甲基丙烯酸(1.1份)，及聚合開始劑的tert-丁基氧-2-乙基hexanoate(日本油脂株式會社制「丁基O」；3.0份)所構成的單量體混合物。接下來，以30分鐘間隔添加3次1，1-Bis(tert-丁基氧)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷(日本油脂株式會社制「Parhexa 3M」；0.2份)，再以環(huán)流溫度維持2小時。其后，讓溶液冷卻到室溫后即獲得共聚合體(1)溶液。共聚合體(1)分子量為數(shù)平均分子量(Mn)/重量平均分子量(Mw)＝5300/10500。
<合成共聚合體(2)～(11)>
如表1所示，除了變更單量體混合物所含的單量體組成之外，以同于前述共聚合體(1)的合成方式操作后獲得共聚合體(2)～(11)溶液。再者，共聚合體(10)及共聚合體(11)不包含Cycloalkyl含有重復單位、來自于(偏)丙烯酸iso-丁基的重復單位、及來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基重復單位之任何一種重復單位。
表1

上述表1中的符號涵意如下CHMA 環(huán)己基甲基丙烯酸酯CHMMA環(huán)己基甲基甲基丙烯酸酯4M-CHMMA 4-甲基環(huán)己基甲基甲基丙烯酸酯IBMA iso-丁基甲基丙烯酸酯TBMA tert-丁基甲基丙烯酸酯MMA 甲基甲基丙烯酸酯nBMA n-丁基甲基丙烯酸酯BA n-丁基丙烯酸酯2EHA 2-乙基己基丙烯酸酯HEMA 2-羥乙基甲基丙烯酸酯MAA 甲基丙烯酸此外，表1也一并表示各共聚合體的玻璃轉移溫度(Tg)及理論羥基價。
-玻璃轉移溫度(Tg)-從以下FOX計算公式(1)中算出共聚合體的玻璃轉移溫度(Tg)。
1/Tg＝∑(Wn/Tgn)/100...(1)上述計算公式(1)中的Wn表示，共聚合體100質量％中所存在的單體n質量％；Tgn表示由單體n所構成之對甲聚合物的玻璃轉移溫度Tg(絕對溫度)。
<復合微粒子的合成>
依照特開平11-5940號公報的段落「0056」～「0061」上的記載方法，將復合微粒子分散于醋酸n-丁基后獲得分散體。復合微粒子的濃度為30.0質量％，復合微粒子中的無機物含量為57.8質量％。復合微粒子核蕊的微小無機填充劑(B)平均粒徑為55nm，變動系數(shù)為18.0％。存在于復合微粒子中的烷氧基方面，甲氧基含有0.12mol/g。此外，復合微粒子也會呈現(xiàn)出良好的時間穩(wěn)定性。用GPC分析過以離心分離機驅動此復合微粒子分散體所得的上澄液后，并未檢出有機聚合物。此外，離心分離上述復合微粒子分散體后的沉降物用THF與水洗滌各復合微粒子，再用GPC分析該洗滌液后，并未檢出有機聚合物。上述結果表示，復合微粒子的有機聚合物并不是單純的附著于微小無機填充劑(B)上，而是堅固的受到固定。
關于前述復合微粒子分散體，則以下列方法分析與評估分散體的復合微粒子濃度、復合微粒子中的無機物含量、復合微粒子中之微小無機填充劑(B)的平均粒徑、微小無機填充劑(B)的粒徑變動系數(shù)、復合微粒子中的烷氧基含量，及時間經(jīng)過的穩(wěn)定性。
-復合微粒子濃度-以100mmHg、130℃條件下，讓復合微粒子分散體干燥24小時，再用以下計算公式(2)求出復合微粒子濃度。
復合微粒子濃度(質量％)＝100×D/W...(2)上述計算公式(2)中的D表示，干燥后的復合微粒子質量(g)；W表示干燥前的復合微粒子分散體質量(g)。
-復合微粒子中的無機物含量-以100mmHg、130℃條件下，讓復合微粒子分散體干燥24小時后執(zhí)行元素分析，再從灰份含量(wt％)中，求出復合微粒子中的無機物含量。
-復合微粒子中之微小無機填充劑(B)的平均粒徑-依據(jù)動態(tài)散光測定法，以23℃測量微小無機填充劑(B)的平均粒徑。所測量的平均粒徑為體積平均粒徑。測定裝置則使用亞微細粒粒徑分析器(野崎產(chǎn)業(yè)株式會社制「NICOMPMODEL370」)。測定試料則使用，分散于復合微粒子濃度0.1～2.0質量％氧染環(huán)戊烷的復合微粒子分散體(復合微粒子中的有機聚合物無法溶解于氧染環(huán)戊烷時，則將有機聚合物分散于溶解溶劑的分散體)。
-微小無機填充劑(B)的變動系數(shù)-以下列計算公式(3)算出微小無機填充劑(B)的粒徑變動系數(shù)(％)。
-復合微粒子中的烷氧基含量-在100mmHg、130℃條件下，將復合微粒子分散體干燥2小時后，將5g分散于丙酮50g、2N-NaOH水溶液50g混合物內，并在室溫下攪拌24小時，再以氣相色譜儀裝置定量出此液中的酒精后，則算出復合微粒子中的烷氧基含量。
-時間經(jīng)過的穩(wěn)定性-將復合微粒子分散體密閉于加德納黏度軟管中，以50℃予以保存。1個月后，將未出現(xiàn)粒子凝集、沉降及黏度上升者則評估為「良好」。
準備含微小無機填充劑的復合微粒子A之醋酸n-丁基分散體及共聚合體(1)溶液，將固形分中的無機物含量(微小無機填充劑含量)混合成40質量％，以獲得含有共聚合體(1)及復合微粒子的聚合物組成物。在此聚合物組成物內，調配平均粒徑5μm的丙烯樹脂球珠(積水化成品工業(yè)株式會社制「MBX-5」)100份(對于100份共聚合體的固形分換算配方量)以作為光擴散劑，接下來秤量多官能異氰酸酯(日本聚氨酯公司制「Colonet HX」)以調配出OH基/NCO基＝1(當量比)后所得的光學層用涂工液，則用hexaBar Corter，在厚度100μm聚對苯二甲酸乙二醇酯膠膜(母材層)上，涂布干燥后的平均膜厚為15μm的涂布層。接下來在室溫下放置1小時后，則在80℃環(huán)境下強制干燥2小時，即完成評估所得之實施例1光學薄板的表面硬度、全透光率、薄霧、亮度、耐熱性及耐潮性后的結果如次表2所示。各物性的測定評估方法如下所示-表面硬度-除了不使用光擴散劑之外，以同于前述實施例1的方式調制涂工液，再用BarCoter將此涂工液，以干燥膜厚為15μm的厚度，涂布于厚度0.3mm的磷酸鋅處理鋼板上。在室溫下放置1小時后，則在80℃環(huán)境下強制干燥2小時，即完成試料樣本。依據(jù)JIS-K5400-1900之8.4.1(試驗機法)規(guī)定，用鉛筆對此試料樣本畫線以進行試驗，涂膜上有刮痕時的鉛筆硬度則為表面硬度。
-全透光率、薄霧-全透光率及薄霧則使用須賀試驗機株式會社的HZ-2，并依據(jù)JIS-K-7105-5.5(A法)進行測量。
-亮度-將光學板層疊于上下式背光導光板的上方，再用株式會社TOPCON制亮度計BM-7測量正面亮度。
-評估耐熱性-制作已組裝光學薄板的背光組件。將此背光組件投入60℃恒溫槽內后，則測量光學薄板發(fā)生彎曲的時間。再者，點亮背光組件燈管后，以有無發(fā)生亮度不均的方式，來判定光學薄板彎曲的有無。
-評估耐潮性-將光學薄板黏貼于涂布表面厚度為0.8mm的鋁板上，在50℃、相對濕度98％的環(huán)境下放置3天，再目視觀察光學薄板，(1)若無變化時則評估為○；(2)出現(xiàn)白化或氣孔等外觀異常時，則評估為×。
共聚合體方面，用表1所示的共聚合體(2)～(7)，制造出實施例2～7光學板。制造這些光學板的基本程序為，依據(jù)前述實施例1之規(guī)定(以下，亦同)。表2表示這些光學薄板的制造條件及評估結果。
微小無機填充劑方面，使用平均粒徑15nm的膠體二氧化硅(日產(chǎn)化學株式會社制的「SNOTEX」)B，制造出實施例8及9光學板。表2這些光學薄板的制造條件及評估結果。
以不添加多官能異氰酸酯化合物的方式，制造出實施例10及11光學板。
表2這些光學薄板的制造條件及評估結果。
以塊異氰酸酯(住化BYL優(yōu)麗漆株式會社制「DESMONIUML BL-3370MPA」)取代多官能異氰酸酯，以制造出實施例12及13光學板。此外，干燥條件則是在室溫下放置1小時后，以100℃強制干燥1小時。表3表示這些光學薄板的制造條件及評估結果。
除了改變無機物含量之外，則同于前述實施例1制造出實施例14及15光學薄板。表3表示這些光學薄板的制造條件及評估結果。
共聚合體方面，則用表1所示的共聚合體(10)，制造比較例1的光學板。表3表示制造條件及評估結果。
在不調配微小無機填充劑的情況下，制造出比較例2光學薄板。表3表示制造條件及評估結果。
共聚合體凹面，則用表1所示的共聚合體(11)，在不添加多官能異氰酸酯化合物的情況下制造比較例3的光學薄板。表3表示制造條件及評估結果。
在不調配微小無機填充劑的情況下，制造出比較例4及5的光學薄板。表3表示制造條件及評估結果。
在不調配微小無機填充劑及多官能異氰酸酯化合物的情況下，制造出比較例6的光學薄板。表3表示制造條件及評估結果。
表2

表3

如前述表2及表3所示，與比較例1～6光學薄板做比較后，實施例1～15光學薄板擁有卓越的耐熱性、耐潮性等備受期待的各種特性。
權利要求
1.一種光學薄板，具備有透明母材層、及層合于此母材層表面的光學層；該光學層具備黏合劑；其特征在于該黏合劑是由含有共聚合體(A)與微小無機填充劑(B)的聚合物組成物所形成；該共聚合體(A)至少含有1種來自于擁有Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯的重復單位、來自于(偏)丙烯酸iso-丁基的重復單位、及來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基的重復單位。
2.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于黏合劑中含有光擴散劑。
3.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于具備有層合于母材層內面的防撞擊層，該防撞擊層是黏合劑中含有球珠，又該黏合劑是由聚合物組成物所形成。
4.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于來自于擁有前述Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯的重復單位，其化學式(1)如下所示 [上述化學式(1)中的R1表示氫原子與甲基；R2為氫原子、甲基與乙基；R3為有機殘基；m為0以上4以下的整數(shù)；n為0以上2以下的整數(shù)；當m為2以上時，可同于及不同于R2；當n為2以上時，可同于及不同于R3。]
5.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于微小無機填充劑(B)的平均粒徑為5nm以上200nm以下。
6.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于微小無機填充劑(B)的粒徑變動系數(shù)為50％以下。
7.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于微小無機填充劑(B)為采用膠體二氧化硅。
8.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于微小無機填充劑(B)表面上有固定有機聚合物。
9.如權利要求8所述的光學薄板，其特征在于有機聚合物具備羥基，在聚合物組成物中則含有多官能異氰酸酯化合物。
10.如權利要求1所述的光學薄板，其特征在于共聚合體(A)具備羥基，在聚合物組成物中則含有多官能異氰酸酯化合物。
11.如權利要求2所述的光學薄板，其特征在于光擴散劑的平均粒徑為1μm以上50μm以下。
12.一種背光組件，為分散光線以導入表面之液晶顯示裝置用的背光組件，其具備有光學薄板；其特征在于此光學薄板具備了透明母材層、及層合于此母材層表面的光學層，此光學層含有黏合劑，此黏合劑是由含有共聚合體(A)與微小無機填充劑(B)的聚合物組成物所形成，此共聚合體(A)至少含有1種來自于擁有Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯的重復單位、來自于(偏)丙烯酸iso-丁基的重復單位、及來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert-丁基之重復單位。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種具備卓越耐熱性、耐潮性、熱尺寸穩(wěn)定性及耐氣候性、即使受到燈管的發(fā)熱或紫外線的照射也不易發(fā)生彎曲與黃變等的光學薄板，及使用相關光學薄板降低亮度不均與亮度下滑的背光組件。本發(fā)明的光學薄板具備了透明母材層、及積層于此母材層2表面的光學層。該光學層在黏合劑中含有光擴散劑。該黏合劑是由含有共聚合體(A)及微小無機填充劑(b)的聚合物組成物所形成。此共聚合體(A)至少含有1種來自于擁有Cycloalkyl基之(偏)丙烯酸酯的重復單位、來自于(偏)丙烯酸iso－丁基的重復單位、及來自于(偏)丙烯酸t(yī)ert－丁基之重復單位。
文檔編號G02B5/02GK1603864SQ20041008033
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權日2003年9月30日
發(fā)明者正木均 申請人:惠和株式會社