专利名称：光扩散膜及相关背光模块的制作方法
技术领域：
本发明与光扩散膜及相关背光模块有关；而该光扩散膜具有使穿透光线扩散的功能，且特别适用于液晶显示装置的背光模块；而该背光模块使用该光扩散膜。
背景技术：
现今，液晶显示装置以从液晶背面照射液晶层使之发光的背光型较为普及；而在该液晶层的底面侧装有边光型、垂直型等背光装置。基本上，如图3(a)所示为一般地边光型背光模块20，其具备灯管21，其呈线状，且作为光源；导光板22，其呈方形板状，且其端部沿着该灯管21进行配置；光扩散膜23，其配设于导光板22的表面侧；及棱镜膜24，其配设于光扩散膜23的表面侧。
以下针对前述背光模块20的功能进行说明。首先，来自灯管21向导光板22射出的光线，会受到导光板22背面的反射点或反射膜(未在图中显示)所反射，然后由导光板22的表面射出。接着，由导光板22射出的光线会射入光扩散膜23，并被光扩散膜23所扩散，然后由光扩散膜23的表面射出。接着，由光扩散膜23射出的光线会射入棱镜膜24，并经由棱镜部24a以在近法线方向呈尖峰分布的光线向外射出；而该棱镜部45a于棱镜膜24的表面所形成。
如上所述，由灯管21所射出的光线被光扩散膜23所扩散，再经由棱镜膜24以在近法线方向呈尖峰分布而折射，进而对表面侧的液晶层(未在图中显示)的全面进行照射。又，虽未在图中显示，但棱镜膜24的表面侧更配设有光扩散膜；其目的在于降低上述棱镜膜24的集光特性，保护棱镜部24a，及防止偏光板等液晶面板与棱镜膜24黏接在一起。
如图3(b)所示，背光模块20的光扩散膜23通常具备基材层26，其呈透明，且由合成树脂所制成；光扩散层27，其在基材层26的表面叠层而成；及黏接防止层28，其在基材层26的背面叠层而成者(譬如，可参考特开平7-5305号公报、特开2000-89007号公报等)。该光扩散层27方面，在黏合剂29中含有光扩散剂30，利用光扩散剂30来发挥使穿透光线进行扩散的功能。此外，在黏接防止层28方面，在黏合剂31中分散含有少量珠粒32，而该少量珠粒32的下部凸出于黏合剂31的背面，如此可防止光扩散膜23的背面与导光板22的表面密合，产生干涉纹，而造成困扰。
然而，光扩散膜23通常以合成树脂来形成，因此具有容易因热或紫外线等而造成变形或变色(黄化等)的缺点。另一方面，光线产生源灯管21在发光的同时也会发热。一般而言，光扩散膜23的靠近灯管21的附近，曝露于80℃到90℃的温度下。因此光扩散膜23会引起热变形，使部份呈现弯曲，因而产生画面不均匀的缺点。
因而开发出了提高耐热性的技术(特开2000-89007号公报)，其在光扩散膜23的光扩散层27的黏合剂29中，让微小无机填充剂呈分散含有状来达成；然而该技术仍具有下列缺点(a)微小无机填充剂的分散性差，无法充份获得耐热性，(b)微小无机填充剂与黏合剂29的密合性不足，两者的界面会产生间隙，导致强度变差及光线的穿透性降低。
发明内容
有鉴于上述缺点，本发明的目的在于提供光一种光扩散膜及相关背光模块；而该光扩散膜在维持高度光线穿透率的同时，也可提高耐热性、耐热尺寸安定性及耐候性；及即使接受灯管的热量或紫外线照射，也不易产生弯曲或黄化等现象；而该背光模块使用该光扩散膜，并可减少亮度不均匀及亮度不足现象。
为了解决上述问题，本发明的光扩散膜包含透明的基材层；以及重叠在基材层表面的光扩散层；该光扩散层在黏结剂中含有光扩散剂，该黏结剂是由多元醇(polyol)与微小无机填充剂、光稳定剂的聚合物(Polymer)组成物所构成，而该微小无机填充剂的平均粒径在5nm以上50nm以下。
此外，在为解决上述问题，本发明也拥有透明的基材层与重叠在该基材层表面的光扩散层，在该光扩散层的黏结剂中含有光扩散剂，而该黏结剂是由含有光稳定基的多元醇与微小无机填充剂的聚合物组合物所构成，此光扩散片的微小无机填充剂的平均粒子直径在5nm以上50nm以下。
该光扩散膜的光扩散层黏结剂基材聚合物采用的是多元醇，因此透明性高，而且耐候性与加工性都十分优秀。此外，由于构成黏结剂的聚合物组合物中含有光稳定剂或是光稳定基的多元醇，因此能防止由减少紫外线造成的劣化，进一步提升耐候性。此外，聚合物组合物中含有微小无机填充剂，微小无机填充剂分散添加到黏结剂中能更加提高光扩散层的耐热性。由于为提升此一耐热性所分散添加的微小无机填充剂的平均粒子直径在5nm以上50nm以下，该直径比可见光的波长还小，因此能维持光扩散层的透明性。这么一来，该光扩散膜得以近一步减少因为热、紫外线等所造成的弯曲、黄化问题，而且也能防止因添加微小无机填充剂所导致的光线穿透率下降问题。
在上述的基材层的背面更重叠了黏接防止层，此黏接防止层是在黏合剂中分散含有珠粒，这个黏合剂由(a)含有多元醇与微小无机填充剂、光稳定剂的聚合物组成物或是(b)含有光稳定基的多元醇与含有微小无机填充剂的聚合物组成物所构成，该微小无机填充剂的平均粒子直径在5nm以上50nm。利用这个方法，与上述的光扩散层相同地能维持黏接防止层的透明性，同时也能提高耐气候性与耐热性，其结果为，该光扩散膜在维持透明性的同时，并可抑制弯曲及黄化。
上述的光稳定剂适合使用受阻胺(hinderedamine)类光稳定剂。受阻胺类光稳定剂因前述的紫外线稳定机能很高，且持续性也高，因此更能进一步提升该光扩散膜的耐久性与耐候性。
就上述微小无机填充剂而言，可采用其表面固定着有机聚合物的微小无机填充剂。而在此所谓「固定」，并非仅指接着或附着之意，而指在有机聚合物和微小无机填充剂之间产生化学结合之意；因此当以任意之溶剂洗涤微小无机填充剂后，在洗涤液中并无法检出有机聚合物。因此，如使用表面固定着有机聚合物的微小无机填充剂，则对构成黏合剂的基材聚合物具有良好的亲合性，可形成具有涂膜物性良好的光扩散层；而该涂膜物性包括表面硬度、耐热性、耐磨性、耐候性、耐污染性等。
在上述固定着有机聚合物的微小无机填充剂中，可包含0.01mmol/g以上50mmol/g以下的烷氧(alkoxy)基。让固定于微小无机填充剂上的有机聚合物中含有该程度的烷氧基，则可带来如下结果提升微小无机填充剂和矩阵(matrix)基材聚合物之间的亲合性，及提高在基材聚合物中的微小无机填充剂的分散性。
上述有机聚合物中含有氢氧基，而上述聚合物组成物可包含从多功能异氢酸酯(isocyanate)化合物、三聚氢胺(melamine)化合物、及氨基塑料(aminoplast)树脂中选出的一种或两种以上之物。通过该手段，可使有机聚合物及黏合剂基料因架桥结构而结合，而提供涂膜物性良好的涂膜；而该涂膜物性包括保存安定性、耐污染性、可弯曲性、耐候性等。而该有机聚合物系固定于微小无机填充剂表面上。
上述多元醇中也可以具有环链烷基(cyclo-alkyl)。使用含有环链烷基的多元醇作为基材聚合物，可提高黏结剂的斥水性(排斥水性、耐水性)，在高温高湿的条件下能改善该光扩散膜的耐弯挠性、尺寸稳定性。此外，也能提高光扩散层的硬度、耐气候变化性、耐溶剂性等，提升涂膜的基本性能。而且也能提高表面固定有有机聚合物的微小无机填充剂的亲和性，以及微小无机填充剂均匀的分散性。
上述聚合物组成物中的硬化剂可添加脂肪类异氢酸酯(isocyanate)。聚合物组成物中所含的硬化剂采用脂肪类异氢酸酯，可防止光扩散层或黏接防止层黄化。
因此，在利用分散灯光所散发出的光线，并将之引导至表面上的液晶显示装置用背光模块中，所具备的光扩散膜，就能如上所述减少光扩散膜因为热与紫外线而发生变形弯曲、黄化的问题，抑制液晶显示装置亮度不均匀与亮度减弱的问题。
图1在本发明的一实施型态中，用于显示光扩散膜的模式化剖面图。
图2与图1不同型态的光扩散膜的模式化剖面图。
图3(a)一般边光型背光模块的模式化立体图。
图3(b)一般光扩散膜的模式化剖面图。
具体实施例方式
以下参考适当的附图，针对本发明的实施型态进行描述。
图1的光扩散膜1具备基材层2；及光扩散层3，其在基材层2的表面叠层而成。
由于必须让光线穿透的缘故，因此基材层2由透明，特别是由无色透明的合成树脂所形成。可用于该基材层2的合成树脂并无特殊限制，譬如，可使用聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚乙奈(polyethylenenaphthalate)、丙烯酸(acrylic)树脂、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚烯(polyolefine)、醋酸纤维(cellulose acetate)、耐气候变化性氯乙烯等。其中最好的是透明性优秀、强度高的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)，而如为已经改善弯曲性能的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)则更理想。
基材层2的厚度(平均厚度)并无特殊限制，譬如，维持在10μm以上500μm以下的范围，其中以35μm以上250μm以下为佳，特别以50μm以上188μm以下最理想。如基材层2的厚度未满上述范围，则在进行树脂组成物的涂抹时，容易形成卷曲，会造成施工困难等不便；而该树脂组成物用于形成光扩散层3。相对的，如基材层2的厚度超过上述范围，则可能使液晶显示装置的亮度降低，并使背光模块的厚度变大，而违反液晶显示装置的薄型化的需求。
光扩散层3具备黏合剂4；及光扩散剂5，其包含于该黏合剂4中。由于光扩散层3中含有光扩散剂5，因此可让由背面向表面穿透该光扩散层3的光线呈现均一扩散。又，光扩散剂5的一部份的上端凸出于黏合剂4上。由于把光扩散剂5埋设于黏合剂4上，同时也让光扩散剂5凸出于黏合剂4上，故可让光线更良好地扩散。光扩散层3的厚度(除光扩散剂5外的黏合剂4部份的厚度)并无特殊限制，譬如，可维持在10μm以上30μm以下的范围。
光扩散剂5可扩散光线的粒子，其可概分为有机填料和无机填料。具体而言，无机填料有二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、硫化钡、镁硅酸盐，此外，也可用其混合物。具体而言，有机填料有丙烯酸树脂、丙烯腈树脂、聚铵酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺。其中，以丙烯酸树脂为佳，特别以聚甲基丙烯聚甲酯(PMMA)最理想。
光扩散剂5的形状并无特殊限制，譬如，球状、针状、棒状、纺锤状、板状、鳞片状、纤维状等。其中，以光扩散性优异的珠粒状为佳。
光扩散剂5的平均粒子径的下限以1μm或2μm，乃至于5μm为佳；而光扩散剂5的平均粒子径的上限以50μm或20μm，乃至于15μm为佳。其原因在于，如光扩散剂5的平均粒子径未满上述范围，则光扩散剂5所形成的光扩散层3表面的凹凸较小，有无法达到光扩散膜所需光扩散性之虞；相对的，如扩散剂5的平均粒子径超过上述范围，则光扩散膜1的厚度增大，且使得均一扩散变得困难。
该基材层2所使用的合成树脂并无特别限定，可使用聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚乙奈(polyethylene naphthalate)、丙烯酸(acrylic)树脂、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚烯(polyolefine)、醋酸纤维(cellulose acetate)、耐气候变化性氯乙烯等。其中最好的是透明性优秀、强度高的聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)，可挠性能经过改善的聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)最佳。
基材层2的厚度(平均厚度)并未有特别的限制。例如10μm以上500μm
以下也可，最好是35μm以上250μm以下，尤其是50μm以上188μm范围最佳。基材层2的厚度如未达上述范围，要构成光扩散层3时要涂上树脂组成物就很容易发生卷曲的情形，会发生处理困难等问题。相反地，如果基材层2的厚度超过上述范围，则可能造成液晶显示装置的亮度降低，或是背光模块厚度增大，违反了液晶显示装置追求轻薄的原则。
光扩散层3包括了黏结剂4与黏结剂4中所含的光扩散剂5。由于光扩散层3中含有光扩散剂5，因此由光扩散层3背面穿透表面的光线能均匀扩散开来。而且光扩散剂5的一部份的上端突出于黏结剂4外。由于埋设在黏结剂4中的光扩散剂5与突出的光扩散剂5的同时存在，能让光线扩散得更佳。光扩散层3的厚度(亦即扣除光扩散剂5后黏结剂4部份的厚度)并无特别限定，一般在10μm以上30μm以下。
光扩散剂5为具有能扩散光线性质的粒子，可大分为无机填料与有机填料。无机填料具体而言可使用硅、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、硫化钡(batrium)、镁硅酸盐(magnesium silicate)，或是上述物质的混合物。具体的有机填料材料有丙烯酸(acrylic)树脂、丙烯腈(acrylonitrile)树脂、聚亚胺酯(polyurethane)、聚氯乙烯、聚苯乙烯(polystyrene)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚胺(polyamide)等，其中最好是采用透明性很高的丙烯酸树脂，尤其是聚甲烯甲基丙烯酸酯(polymethyle methacrylate)(PMMA)最佳。
光扩散剂5的形状并无特别限制。球状、立方状、针状、棒状、纺锤形状、板状、林片状、纤维状等均可，其中乙光扩散性佳的球状颗粒为佳。
光扩散剂5的平均粒子直径下限为1μm，尤其以2μm，甚至5μm为佳。光扩散剂5的平均粒子直径上限为50μm，尤其以20μm，甚至15μm为佳。当光扩散剂5的平均粒子直径未达上述范围时，光扩散剂5所形成的光扩散层3的表面凹凸会变小，可能无法满足光扩散片所需具备的光扩散性功能。反之，如光扩散剂5的平均粒子直径超出上述范围时，则光扩散片1的厚度会增大，且难以均匀地扩散。
光扩散剂5的添加量(对形成黏结剂4的材料-聚合物组成物中基材聚合物100份的固体份换算添加量)的下限为10份，最好是在20份，甚至50份。光扩散剂5的添加量上限为500份，尤其以300份，甚至200份为佳。当光扩散剂5的添加量未达到上述范围时，光扩散性会不足，另一方面，当光扩散剂5的添加量超越上述范围时，则固定光扩散剂5的效果会降低。此外，如为配置在三棱镜片表面上的上用光扩散片，由于不须很高的光扩散性，因此光扩散剂5的添加量只需在10份以上40份以下，最好在10份以上30份以下。
黏合剂4是将聚合物组成物架桥硬化而形成。该聚合物组合物含有多元醇、微小无机填充剂以及光稳定剂，其它也适量添加硬化剂、可塑剂、分散剂、带电防止剂、各种调整剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、黏性改质剂、润滑剂等。黏合剂4由于须让光线穿透，因此须为透明，尤其已无色透明为佳。
多元醇可形成加工性高，可透过涂工等方式轻易形成光扩散层3。此外，微小无机填充剂分散到黏合剂4中，可提高光扩散层3甚至光扩散片1的耐热性，降低弯曲变形性。而且黏合剂4的形成材料-聚合物组成物中含有光稳定剂，因此黏合剂4中所含的光稳定剂能让紫外线产生自由基、活性氧的作用不活性化(分解、捕捉等)，可减低光扩散层3甚至该光扩散片1因紫外线所产生的劣化情形。
光稳定剂适合采用受阻胺(hinderedamine)类的光稳定剂。受阻胺类光稳定剂对上述的紫外线具有高度稳定机能，且持久性高，因此能进一步提高该光扩散膜1的耐久性与耐气候变化性。
前述的多元醇，可使用含氢氧基不饱和单量体的单量体成份重合而得的多元醇、在氢氧基过剩条件下所得的聚酯多元醇(Polyester polyol)，或是单独或将2种以上混合使用。
含氢氧基不饱和单量体有(a)丙烯酸(acrylic)2-羟基(hydroxy)、丙烯酸2-羟丙烯(hydroxypropyl)、异丁烯(methacryl)2-羟基、异丁烯2-羟丙烯、烯丙醇(allyl alchol)、类烯丙醇(homo allyl alchol)、硅醇(silica alchol)、丁烯醇(crotonil alchol)等含氢氧基的不饱和单量体，(b)乙烯二羟基醇、乙烯氧化物、丙烯二羟基醇、丙烯氧化物、丁烯二羟基醇、丁烯氧化物、1，4-Bis(氢氧根的甲基)Cyclohexane、Phenil Glycidil乙醚；、Glycidil Decanoete、PragcelFM-1(Daisel化学工业株式会社制)等2价乙醇或环氧化合物，以及如丙烯酸、Methacryl酸、Malein酸、Humal酸、Croton巴豆酸、Itacon酸等与不饱和碳酸反应所得含有氢氧基的不饱和单量体等。在制造多元醇时可从这些含氢氧基的不饱和单量体中选择1种或2种以上重合制造。
也可从丙烯酸乙基、丙烯酸n-丙烷基、丙烯酸异丙基、丙烯酸n-丁基、丙烯酸tert-丁基、丙烯酸乙基hexil、Methacryl酸乙基、Methacryl酸n-丙烷基、Methacryl酸isopropyl、Methacryl酸n-丁基、Methacryl酸tert-丁基、Methacryl酸乙基hexil、Methacryl酸glycidil、Methacryl酸cyclohexane、聚苯乙烯、乙烯基甲苯、1-methylstylene、丙烯酸、methacryl酸、acrylonnitrile、醋酸乙烯基、propyon酸乙烯基、硬脂酸甘油(酸)乙烯基、醋酸烯丙基、adipin酸dialyl、itacon酸dialyl、malein酸dietyl、氯乙烯、acrylicamid、N-Metylol acrylicamid、N-putoxymethyl acrylicamid、diaceton acrylicamid、ethylene、丙烯、Isopropylene等当中选择1种或2种以上乙烯性不饱和单量体与从前述的(a)与(b)当中选择的含氢氧基不饱和单量体重合来制造多元醇。
该重合含氢氧基不饱和单量体的单量体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，该氢氧基价在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。
在氢氧基过剩条件下所获得的Polyester polyol可由(c)乙烯二羟基醇、diethylene二羟基醇、丙烯二羟基醇、dipropylene二羟基醇、1，3-butandiol、1，4-butandiol、1，5-butandiol、neopentyl二羟基醇、环己烷二羟基醇、decamethylene二羟基醇、2，2，4-trimethyl-1，3-petanediol、trimethylolpropane、hexanetriol、甘油、penterislytol、cyclohexanediol、加水bisphenolA、bis(hydrox methyl)、cyclohexane、hydroxynonbis(Hydroxy ethyl ether)、Tris(hydroxy ether)isoxynulate、xyrilene二羟基醇等多价乙醇与(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二羟基醇、trimethylol propane等多价乙醇中的氢基数，在比前述的多氯基Carbonxil基数更多的条件下进行反应制造。
在此氢氧基过剩条件下所得的polyester polyol的平均分子量为500以上300000以下，最好是在2000以上100000以下。此外，其氢基价在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。
作为该聚合物组合物基材的聚合物的多元醇，是由上述聚酯型多元醇(polyester polyol)以及上述含氢氧基不饱和单量体的单量体成份重合而成，且，最好是具有(meta)acrylic单位等之Acrylic polyol。以该聚酯型多元醇(polyesterpolyol)与丙烯酸多元醇(acrylic polyil)为基材聚合物所制成的黏合剂(binder)4具有很好的耐气候变化性，能减少光扩散层3发生黄化的情形。此外，可使用聚酯型多元醇与丙烯酸多元醇中的任何一种，或是两者皆使用均可。
另外，上述的聚酯型多元醇与丙烯酸多元醇中的氢氧基个数，只要每一个分子在2个以上时并无需特别限制，但是当固体成份中的氢氧基价在10以下时，架桥的点数会减少，会降低耐溶剂性、耐水性、耐热性、表面硬度等包覆膜的物理性质。
上述的多元醇(polyol)也可以使用具有环烷(cycloalkyl)基的多元醇。这种多元醇由于将环烷基导入构成黏结剂4的多元醇中，因此，能提高黏合剂4的斥水性(排斥水性、耐水性)，在高温高湿的条件下能改善该光扩散膜的耐弯挠性、尺寸稳定性。此外，也能提高光扩散层的硬度、耐气候变化性、耐溶剂性等，提升涂膜的基本性能。
具有上述环烷基的多元醇，可与具有环烷基之重合性不饱和单量体(a)共重合获得。具有环烷基的重合性不饱和单量体(a)是指在分子内至少拥有1个环烷基的重合性不饱和单量体。这种具有环烷基的重合性不饱和单量体并无特别限制，但最好是如下列一般式(1)所示的重合性不饱和单量体。这种单量体可以单独使用，也可2种以上并用。
在上述一般式(1)中，R1为氢原子或含碳数1或2的碳化氢基。Z为可拥有置换基、拥有碳数1～36的环氧基。上述拥有碳数1或2的碳化氢基并无特别限制，可使用甲基(Methyl)或乙基(ethyl)等。
上述的置换基并无特别限定，例如含碳数1～18的碳化氢基等均可。上述含碳数1～18的碳化氢基也无特别限制，譬如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、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。
上述环烷基并无特殊限制，譬如，环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环十一基、环十二基、环十三基、环十四基、环十五基、环十六基、环十七基、环十八基等。
上述一般式(1)中所示的重合性不饱和单量体(a)并无特别限制，有譬如，甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲基环己酯、甲基丙烯酸特丁基环己酯、甲基丙烯酸环十二酯。
上述拥有环氧基的重合性不饱和单量体(a)的共重合比例为5.0质量％以上97.9质量％以下，最好是在5.0质量％以上80.0质量％以下，甚至10.0质量％以上70.0质量％以下为佳。当拥有环氧基的重合性不饱和单量体(a)的共重合比例低于上述范围时，可能无法提高涂膜的硬度、光泽等基本性能，而且与重合性不饱和单量体(a)共重合的多元醇也可能无法形成具有高度耐气候变化性的涂膜。另一方面，当拥有环氧基的重合性不饱和单量体(a)的共重合比例高出上述范围时，在与重合性不饱和单量体(a)共重合的多元醇中，与拥有环氧基的重合性不饱和单量体(a)共重合所产生的作用，以及与其它重合性不饱和单量体重合所产生的作用，彼此之间可能会无法平衡。
对于构成微小无机填充剂的无机物并无特别限制，最好是无机氧化物。该无机氧化物的定义为，与金属元素为主的氧原子结合形成3次元的网络结构而构成的各种含氧金属化合物。另外，在构成无机氧化物的金属元素上，最好使用元素周期表II～VI族中选出的元素，更好的选择是从元素周期表III～V中选出的元素。期中，尤以Si，Al，Ti与Zr中所选出的元素为佳。金属元素Si的胶质硅(colloidal silica)在提升耐热性与光线穿透性上的效果最好。微小无机填充物的形状可以是球状、针状、板状、林片状、破碎状等任意的粒子形状，并无特别限制。
微小无机填充剂的平均粒子直径下限为5nm，最好是在10nm。另一方面，微小无机填充剂的平均粒子直径上限为50nm，最好是在25nm。当微小无机填充剂的平均粒子直径未达以上范围时，微小无机填充剂的表面能量会变高，容易产生凝集等，反之，如超过以上范围时，会受到短波长影响而发生白浊，难以完全地维持光扩散膜1的透明性。
对聚合物组成物的基材聚合物100份，微小无机填充剂的添加量(只有无机成份的固体换算添加量)的下限最好为5份，尤以50份为佳。微小无机填充剂的前述添加量的上限最好为500份，尤以200份为佳，100份则更好。这是因为，当微小无机填充剂的添加量如未达上述范围时，无法充分防止光扩散膜1的热变形，反之，如超过前述范围时就很难添加到聚合物组成物中，可能会降低光扩散层3的光线穿透率。
微小无机填充剂可使用表面有有机聚合物固定的材料。使用有有机聚合物固定的微小无机填充剂，可提高黏合剂4中的分散性与与黏合剂4的亲和性。有机聚合物的分子量、形状、成份、有无功能基等并无特别限制，可使用任何有机聚合物。有机聚合物的形状也可使用直锁链状、分枝状、架桥结构等任意形状。
具体而言，构成上述有机聚合物的树脂，譬如有甲基丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯、聚乙烯或聚丙烯等的聚链烯烃、聚氯乙烯、偏二氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯及其各种共聚合体，或在氨基、环氧基、羟基、羧基等功能基上部份变性的树脂。其中，以含有甲基丙烯酸单位的甲基丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸-苯乙烯系树脂、甲基丙烯酸-聚酯系树脂等，因具有涂膜形成，故最为适合；另一方面，与上述聚合物组合物的基材聚合物-多元醇具有相溶性的树脂也很好，因此最好是含有与聚合物组合物中所含多元醇相同成份为佳。
微小无机填充剂也可在为粒子内包含有机聚合物。如此一来，就能在微小无机填充剂的核心无机物中赋予适度的柔软度与韧性。
上述有机聚合物中也可添加含有烷氧(Alkoxy)基物质，其添加量为固定在有机聚合物上的微小无机填充剂，每1g添加0.01mmol以上50mmol以下。由于烷氧基的作用，能够提高与构成黏合剂4的矩阵树脂的亲和性，以及提升在黏合剂4中的分散性。
此处所指的烷氧基为与形成微粒子骨骼的金属元素相结合的RO基。这里的R是可置换的烷氧基，微粒子中的RO基可采相同物质也可为不同物质。R的具体例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基等。
对于固定有有机聚合物的微小无机填充剂中，有机聚合物的含有率并无特别限制。以微小无机填充剂为基准，最好是在0.5质量％以上，50质量％以下。
如上所述，固定于微小无机填充剂的有机聚合物可使用具有氢氧基，并包含下列三者中的至少一种为佳多功能异氢酸酯化合物、三聚氢胺化合物及氨基塑料树脂；而该多功能异氢酸酯包含二个以上的功能基，而其在构成黏合剂4的聚合物组成物中与氢氧基进行反应。如此一来，微小无机填充剂和黏合剂4的基料树脂以架桥结构结合，具有良好的保存安定性、耐污染性、可弯曲性、耐候性、保存安定性等，且可获得具有光泽之涂膜。
上述多功能异氢酸酯化合物譬如有脂肪族、脂环族、芳香族及其它多功能异氢酸酯化合物或其变性化合物。多功能异氢酸酯化合物的具体例有甲苯撑二异氢酸酯、苯二甲撑二异氢酸酯、二苯甲烷二异氢酸酯、己二醇二异氢酸酯、异佛尔酮异氢酸酯、赖氨酸二异氢酸酯、2，2，4-三甲基己烷二异氢酸酯、甲基环己烷二异氢酸酯、1，6-六亚甲基二异氢酸酯之缩二脲体、异氢脲酯体等之三量体等；该多功能异氢酸酯和丙二醇、己二醇、聚乙二醇、三羟甲基丙烷等多元醇反应所产生之残存有二个以上异氢酸酯的化合物；以及该多功能异氢酸酯化合物以如下封锁剂进行封锁后产生的封锁型多功能异氢酸酯化合物等。而该封锁剂有醇类，如乙醇、己醇等；化合物，如酚、甲酚等含酚性氢氧基者；oxime肟类，如乙醯乙酸、甲基乙基酮肟；内醯胺类，如ε-Caprolactam、γ-Caprolactam等。此外，上述多功能异氢酸酯化合物也可使用一种或二种以上混用。其中，为了防止涂膜发生黄化，以采用无黄化变性多功能异氢酸酯化合物为佳，该多功能异氢酸酯化合物不含有与芳香环直接结合的异氢酸酯基。
上述三聚氢胺化合物譬如有二羟甲基三聚氢胺、三羟甲基三聚氢胺、四羟甲基三聚氢胺、五羟甲基三聚氢胺、六羟甲基三聚氢胺、异丁醇醚型三聚氢胺、正丁醇醚型三聚氢胺、丁基化苯代三聚氢二胺等。
上述氨基塑料树脂譬如有烷基醚化三聚氢胺树脂、尿脂树脂、苯代三聚氢二胺等；可使用上述氨基塑料树脂的单体或两种以上的混合物或共缩合物。而该烷基醚化三聚氢胺树脂把胺三氮杂苯进行羟甲基化，以环己醇或碳数1～6的烷醇实施烷醚化所获得；而其中具有代表性者有丁醚化三聚氢胺树脂、甲基醚化三聚氢胺树脂、甲丁基混合三聚氢胺树脂。此外，为了促进硬化，也可使用磺酸系触媒，譬如，对甲苯磺酸及胺盐等。
另外，聚合物组成物中也可含有异氢酸酯来作为硬化剂。由于聚合物组成物中含有异氢酸酯硬化剂，形成更强固的架桥结构，因此更可提升光扩散层3的涂膜物理性质。而该异氢酸酯可使用与上述多功能异氢酸酯化合物相同的物质；其中，尤以使用能防止涂膜黄化的脂肪族系异氢酸酯为佳。
此外，也可在聚合物组成物中混炼带电防止剂。利用混炼有带电防止剂的聚合物组成物来形成黏合剂4，则在该光扩散膜1中可发现具有防止带电效果，可防止吸附尘埃、难以与三棱镜片等重叠等因静电所产生的种种问题。如在表面上涂抹带电防止剂，则会造成表面变黏或变脏，如在聚合物组成物中混炼带电防止剂，则可减少上述缺点。该带电防止剂并无特殊限制，可使用如烷基硫酸盐、烷基磷酸盐化合物等之阴离子带电防止剂、第四铵盐、咪唑啉化合物等阳离子带电防止剂、聚乙烯醇系、聚氧化乙烯缩水山梨糖醇一硬脂酸酯、乙醇胺类等之非离子带电防止剂、聚丙烯酸等之高分子带电防止剂等。其中尤以使用带电防止效果较大的阳离子带电防止剂为佳，添加少量即可发挥防止带电的效果。
接下来说明该光扩散膜1的制造方法。该光扩散膜1的制造方法有(a)在构成黏合物4的聚合物组成物中混合光扩散剂5-制造光扩散层用涂抹液的制造工程，(b)将光扩散层用涂抹液涂抹在基材层II的表面上-重叠光扩散层3的工程。
图2的光扩散膜11具有基材层2、重叠在该基材层2表面上的光扩散层3，重叠在基材层2背面的黏接(sticking)防止层12。由于该基材层2与光扩散层3与前述的光扩散膜1相同，因此仅赋予相同编号，省略其说明。因此，该光扩散膜11得以维持透明性，同时也能提高其耐气候变化性及耐热性。
黏接防止层12具有黏合剂(binder)13，以及分散在黏合剂13中的珠粒14。该黏合剂13也是由与上述光扩散层3的黏合剂4相同的聚合物组成物(也就是包含了多元醇、微小无机填充剂与光稳定剂的聚合物组成物)经架桥硬化而形成。此外，珠粒14的材料采用的是与光扩散层3的光扩散剂5相同材料。另外，该黏接防止层12的厚度(扣除珠粒14外黏合剂13部份的厚度)并无特殊限制，可维持在1μm以上10μm以下范围。
该珠粒14的添加量较少，珠粒14相互分离，分散于黏合剂13中，有许多珠粒14的下端稍微突出于黏合剂13。因此，当该光扩散膜11重叠在导光板上时，突出的珠粒14下端就会与导光板等相接触，光扩散膜11整个背面就不会接触到导光板等。这么一来，就能防止光扩散膜11与导光板黏接，也能减低液晶显示装置画面亮度不均的问题。
由于该光扩散膜11在构成黏接防止层12的黏合剂13的聚合物组合物中也含有微小无机填充剂，因此能更进一步提高光扩散膜11的耐热性、耐磨损性、耐气候变化性、耐污染性等涂膜的物理性质，更加抑制弯曲问题。此外，前述构成黏合剂13的聚合物组合物中也含有光稳定剂，因此也更能提升耐久性与耐气候变化性。
接着说明光扩散膜11的制造方法。该光扩散膜11的制造方法包含(a)在构成黏合剂4的聚合物组合物中混合光扩散剂--制造光扩散层用途抹液的制造工程，(b)在基材层2表面涂抹该光扩散层用涂抹液、重叠光扩散层3工程，(c)在构成黏合剂13的聚合物组合物中混合珠粒14--制造防止黏结层用涂抹液的制造工程，以及(d)在基材层2背面涂抹该黏结防止层用涂抹液、重叠黏接防止层12的重叠工程。
因此，在具备灯、导光板、光扩散片、三棱镜片等，可将灯所发出的光线分散到表面上的液晶显示装置用背光模块中，使用前述光扩散膜1，11作为光扩散膜，由于该光扩散膜1、11具有很高的耐热性、耐气候变化性等包覆膜物理性质，因此即使曝晒在灯光的加热或外部的紫外线照射下，也不容易发生变形与黄化等问题，也就能减少液晶显示装置画面亮度不均、亮度降低的问题。
本发明的光扩散膜的实施形态并不限定上述实施形态，也可以在形成黏合剂的聚合物组合物中不添加光稳定剂，或是在含有光稳定剂的同时也含有有光稳定基的多元醇。如此一来，在构成黏合剂的多元醇中加入光稳定基，也能使紫外线所造成的自由基、活性氧等问题因为黏合剂中所存在的光稳定剂而不活性化(分解、捕捉)，可减少光扩散层甚至该光扩散片因紫外线劣化的问题。
上述具有光稳定基的多元醇是由具有光稳定基的重合性不饱和单量体(b)共同重合而得。该具有光稳定基的重合性不饱和单量体(b)是指分子内至少有1个光稳定基的重合性不饱和单量体。此光稳定剂与重合性不饱和单量体(b)共同重合之下，光稳定基会与多元醇的树脂骨架结合，能抑制含有光稳定基的成份从光扩散层中渗出。因此在光扩散层中，能持续地发挥光稳定基防止劣化的作用，提高耐候性。
对于前述具有光稳定基的重合性不饱和单量体(b)并无特别限制。最好是具有含受立体障碍的氮原子的胡椒素(Piperidinil)基构造的重合性不饱和单量体，可单独使用，也可2种以上并用。在此也不特别限定须为前述具有含受立体障碍的氮原子的胡椒素基构造的重合性不饱和单量体，最好可使用该氮原子至少与2个第四级碳原子结合的胡椒素基。
对于上述具有含受立体障碍的氮原子的胡椒素基构造的重合性不饱和单量体并无特别限制，可使用胡椒素基诱导体、如下记一般式(2)所示之重合性不饱和单量体。
在上述一般式(2)中，R2代表氢原子或氰基。R3与R4可相同或不同，代表氢原子或含碳数1或2的碳氢基。X1为氧原子或亚氨基。Y1代表氢原子、含1～18碳数的碳氢基，或是-CO-CR5＝CHR6。R5与R6可相同或不同，代表氢原子或含碳数1或2的碳氢基。对于上述含碳数1或2的碳氢基以及前述含碳数1～18之碳氢基并无特别限制，与前述物质相同也可。
对于上述一般式(2)中的重合性不饱和单量体并无特别限制，可如4-(meta)Acryloiloxy-2，2，6，6-tetramethylpiperidine，
4-(meta)Acryloilamino-2，2，6，6-tetramethylpiperidine，
4-(meta)Acryloiloxy-1，1，2，2，6，6-pentamethylpiperidine，
4-(meta)Acryloilamino-1，1，2，2，6，6-pentamethylpiperidine，
4-cyano-4-(meta)Acryloilamino-2，2，6，6-tetramethylpiperidine，
4-Clotonoilamino-2，2，6，6-tetramethylpiperidine，
l-(meta)Acryloil-4(meta)Acryloilamino-2，2，6，6-tetramethylpiperidine，
1-(meta)Acryloil-4-cyano-4-(meta)Acryloilamino-2，2，6，6-tetramethylpiperidine，
1-Clotonoil-4-Clotonoiloxy-2，2，6，6-tetramethylpiperidine等等。
前述含光稳定基的重合性不饱和单量体(b)的共同重合比例为0.1质量％以上10.0％质量以下，尤其以0.2质量％以上10.0质量％以下为佳，以0.5质量％以上10.0质量以下最为理想。当前述含光稳定基的不饱和单量体(b)的共同重合比例低于前述范围时，可能会造成由重合性不饱和单量体共同重合所构成的多元醇难以形成具有极高耐气候变化性的涂膜。另一方面，当前述含光稳定基的不饱和单量体(b)的共同重合比例超出前述范围时，可能会造成光泽、耐溶剂性等基本性能降低。实例
以下根据实施例对本发明做详细介绍，但本实施例的记载，并非对本发明做限制性的解释。实施例1
以聚乙烯多元醇作为基材聚合物的黏结剂树脂添加物(东洋纺绩(株)的「Pairon」)100份，含平均粒子直径20nm的胶态硅石(扶桑化学工业(株)的「PL-1」)50份，硬化剂(日本Polyurathan(株)的「CoronateHX」5份以及光稳定剂(大冢化学(株)的「PUVA-1033」5份的聚合物组成物中添加平均粒子直径15μm的压丙烯类树脂颗粒(积水化成品工业(株)的「MBX-15」)50份制成涂抹液，将该涂抹液以滚筒涂膜法在厚度100μm的透明聚乙烯制基材层(东洋纺绩(株)的「A-4300」)表面涂抹15g/m2(换算固体份)，使其硬化形成光扩散层。此外，在上述聚合物组成物中添加平均粒子直径5μm之丙烯类树脂颗粒(积水化成品工业(株)的「MBX-5」)10份制成涂抹液，将该涂抹液以滚筒涂膜法涂抹3g/m2在上述基材层背面(换算固体份)，使其硬化形成黏结防止层，依此获得实施例1的光扩散膜。实施例2
不添加上述光稳定剂，除使用含光稳定基的丙烯多元醇作为基材聚合物以用在黏结剂树脂添加物外，其余都与前述实施例1相同。此为由实施例2获得的光扩散膜。比较例
不添加前述光稳定剂，除使用不含光稳定基的烷类树脂为基材聚合物以用在黏结剂树脂添加物(Geneca(株)的「NeoRezR-960」)外，其余都与前述实施例1相同。此为由比较例获得的光扩散膜。特性的评价
利用前述实施例1、实施例2、比较例的光扩散膜，评估各光扩散片的耐候性与耐热性。其结果如下表1所示。
将各光扩散膜以KISENON气候测量表进行48小时光照射试验，针对耐气候变化性观察有无发生变黄的问题。
(1)变黄如不影响使用，则画○。
(2)变黄情形严重，会影响使用时则画×。
把各光扩散片组合到12.3时的背光模块中，置入60℃90％RH的环境测试器中，并开启灯管，经过1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、24小时后，从背光组见的亮度不均匀的产生程度，来判断光扩散膜是否有产生弯曲及其弯曲程度。
(1)全无亮度不均匀现象、全无弯曲产生时◎
(2)几乎无亮度不均匀现象、仅有极微小弯曲产生时○
(3)有若干亮度不均匀现象、有微小弯曲产生时△
(4)有亮度不均匀现象、有小弯曲产生时×
(5)有明确亮度不均匀现象、有中弯曲产生时××
(6)非常明显出现亮度不均匀，有大弯曲产生时×××
(表1)
耐气候变化性与耐热性评价结果
如上述表1所示，构成黏合剂的基材聚合物采用聚乙烯多元醇或丙烯多元醇，在实施例1与实施例2的光扩散膜的黏合剂中含有光稳定剂或光稳定基，两者显示都较比较例的光扩散膜具有较高的使用性与耐热性。尤其在实施例2的光扩散膜中，黏结剂基材聚合物采用含有光稳定基的丙烯多元醇，显示具有明显优秀的耐候性与耐热性。
权利要求
1、一种光扩散膜，其特征在于具备
透明的基材层，在基材层表面重叠有光扩散层；
而该光扩散层的黏结剂中含有光扩散剂；
而该黏结剂是由含多元醇与微小无机填充物以及光稳定剂的聚合物组成物所构成；
而该微小无机填充剂的平均粒子直径为5nm以上50nm以下。
2、一种光扩散膜，其特征在于具备
透明的基材层，在基材层表面重叠有光扩散层；
而该光扩散层的黏结剂中含有光扩散剂，
而该黏结剂是由含有具光稳定基的多元醇与微小无机填充物的聚合物组成物所构成；
而该微小无机填充剂的平均粒子直径为5nm以上50nm以下。
3、如权利要求1或2所述的光扩散膜，其特征在于该扩散膜具有在上述基材层背面重叠有黏结防止层；而该黏结防止层的黏结剂中分散有珠粒；而该黏结层是由含多元醇与微小无机填充物以及光稳定剂的聚合物组成物所构成；而该微小无机填充剂的平均粒子直径为5nm以上50nm以下。
4、如权利要求1或2所述的光扩散膜，其特征在于该扩散膜具有在上述基材层背面重叠有黏结防止层；而该黏结防止层的黏结剂中分散有珠粒；而该黏结剂是由含有具光稳定基的多元醇与微小无机填充物的聚合物组成物所构成；而该微小无机填充剂的平均粒子直径为5nm以上50nm以下。
5、如权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于上述光稳定剂采用的是受阻胺类光稳定剂。
6、如权利要求1或2所述的光扩散膜，其特征在于上述微小无机填充剂表面上固定有有机聚合物。
7、如权利要求6所述的光扩散膜，其特征在于上述固定有有机聚合物的微小无机填充剂中添加有0.01mmol/g以上50mmol/g以下的烷氧基。
8、如权利要求6所述的光扩散膜，其特征在于上述有机聚合物具有氢氧基，且上述聚合物组成物包含下列三者中所选出的一种或二种以上多功能异氢酸酯、三聚氢胺化合物及氨基塑料。
9、如权利要求1或2所述的光扩散膜，其特征在于上述多元醇中含有环链烷羟基。
10、如权利要求1或2所述的光扩散膜，其特征在于聚合物组成物中的硬化剂含有脂肪族异氰酸酯。
11、一种液晶显示装置用的背光模块，其具备光扩散膜，且可把来自灯管的光线分散并将之引导到表面侧；其特征在于
该光扩散膜具备基材层，其呈透明状；及光扩散层，其在该基材层的表面侧叠层而成；
而该光扩散层在黏合剂中包含光扩散剂；
而该黏结剂是由含多元醇与微小无机填充物以及光稳定剂的聚合物组成物所构成；
而该微小无机填充剂的平均粒径在5nm以上50nm以下。
12、一种液晶显示装置用的背光模块，其具备光扩散膜，且可把来自灯管的光线分散并将之引导到表面侧；其特征在于
该光扩散膜具备基材层，其系呈透明状；及光扩散层，其在该基材层的表面侧叠层而成；
而该光扩散层在黏合剂中包含光扩散剂；
而该黏结剂是由含有具光稳定基的多元醇与微小无机填充物的聚合物组成物所构成；
而该微小无机填充剂的平均粒径在5nm以上50nm以下。
全文摘要
本发明的目的在于提供光一种光扩散膜及相关背光模块；而该光扩散膜在维持高度光线穿透率的同时，也可提高耐热性、耐热尺寸安定性及耐候性；及即使接受灯管的热量或紫外线照射，也不易产生弯曲或黄化等现象；而该背光模块使用该光扩散膜，并可减少亮度不均匀及亮度不足现象。本发明的光扩散膜包含基材层，其呈透明状；及光扩散层，其在该基材层的表面侧叠层而成；而该光扩散层在黏合剂中包含光扩散剂；该黏结剂是由多元醇与微小无机填充剂的聚合物组成物(含光稳定基的多元醇与微小无机填充剂的聚合物组成物)所构成，而该微小无机填充剂的平均粒子直径在5nm以上50nm以下。
文档编号G02B1/04GK1447135SQ03120978
公开日2003年10月8日 申请日期2003年3月26日 优先权日2002年3月26日
发明者上北正和, 峰尾裕 申请人:惠和股份有限公司