專利名稱：液晶的背面照明反射板材的制作方法
發明的領域本發明涉及反射板材。尤其涉及安置得使其環繞直管型熒光燈的反射板材，所述熒光燈沿著液晶顯示面板的背面照明裝置中邊緣型背面照明裝置(edge typeback light device)中的光導向板(light guide plate)的邊緣放置；以及安置在光導向板背面的反射板材。
已有技術在液晶顯示面板的背面照明裝置中的邊緣型背面照明裝置中，直管型熒光燈沿著光導向板的邊緣(edge)安置。從光導向板上的熒光燈所放出的部分光直接被導入光導向板。剩下的光通過安置得使其環繞熒光燈的反射板材進行反射，然后進入光導向板。被導入光導向板的光被光漫射層(該漫射層事先以點狀形式印刷在光導向板的背面)所反射，然后離開光導向板的表面(照明面)。另一方面，從光漫射層之間穿過直接射向光導向板背面的光被安置在光導向板背面的反射板材所反射。光漫射層通常由白色顏料油墨以及可任選地分散于其中的玻璃珠形成。
迄今為止，作為增強照明面亮度的方法，對于光漫射層提出了許多提議。日本已審查專利公告(Kokoku)號No.4-66519揭示了一種光漫射層，它具有通過發泡形成的細粒單元，或者一種光漫射層，它通過塑料球粉末的絲網印刷而形成。日本未審查專利公開(Kokai)號No.4-76593揭示了一種光漫射層，它通過丙烯酸系樹脂的球體聚合物的絲網印刷形成，該球體聚合物的直徑為0.1至20微米。日本未審查專利公開(Kokai)號NO.5-273552揭示了一種光漫射層，它通過細粒的透明球珠或含有白色顏料的反射球珠的絲網印刷而形成。日本未審查的專利公開(Kokai)號No.5-303017揭示了一種光漫射層，它如下形成混合丙烯酸系粘合劑和超細的粒狀的經有機熒光材料包覆的二氧化鈦以制備油墨，使用該油墨通過絲網印刷形成點狀分級圖案(dot gradation pattern)。日本未審查的專利公開(Kokai)號No.6-94923揭示了一種光漫射層，它通過印刷可發泡的涂層并形成細粒單元而形成。
所有的上述用于提高亮度的方法均利用了通過絲網印刷將光漫射層施用于光導向板的背面或類似方法，而幾乎沒有做過通過對構成背面照明裝置的組件進行改進來提高亮度的嘗試。為了增強亮度，在一些情況下，使用其上淀積銀的聚酯膜作為反射板材，安裝該板材使其環繞熒光燈。然而，這種反射板材存在數種問題，其中包括高頻電流會從熒光燈中泄漏，導致電流消耗增加。近年來，厚度為75微米的白色聚酯膜或類似物開始被用作反射板材。另外，厚度為188微米的白色泡沫聚酯膜已經被用在光導向板的反面上。上述專利文件中所述的發明也使用了白色發泡聚酯膜。該白色發泡聚酯膜的反射率比其上淀積銀的聚酯膜的反射率低，導致當該白色發泡聚酯膜內置于背面照明裝置中時其亮度降低約10％或更多。
由于這一原因，如圖2所示是一種反射板材，它包括一層上述種類的厚度為75微米的白色發泡聚酯膜5，在該聚酯膜的背面有一層白色油墨涂層6，在反射面一側有反射層7，該反射層由硫酸鋇和丙烯酸系粘合劑形成。已經研制出上述板材并用作改進的反射板材，它具有增強的亮度(Kimoto Co.，Ltd.制造的RW75C)。然而，使用該反射板材所提高的亮度與使用常規反射板材所得到的亮度相比是不能令人滿意的，僅提高了3-5％。
近年來，本領域需要減薄液晶面板的厚度，這導致需要減小熒光燈的直徑。一直使用至今的厚度為75微米的發泡聚酯膜的一個問題是，將該膜內置于背面照明裝置中使其環繞熒光燈時，由于其剛性過高，因此其使用效率很低以致于不能提高生產率。另外，該發泡聚酯膜通常存在的一個問題是，它會在液晶板體上推出裂紋，這些裂紋會產生裂縫，從這些裂縫中光會泄漏，這就使得亮度下降。另一方面，為了降低剛性而減薄白色發泡聚酯膜的厚度會產生亮度隨著膜厚度的減薄而下降的問題。
本發明要解決的問題由于上述原因，為了得到具有較高亮度的屏幕，在本領域內需要研制一種高反射率、低剛性的反射板材。本發明的一個目的就是提供這樣一種反射板材。
解決這些問題的方法本發明提供了一種反射板材，它包括膜載體，如聚酯，以及施涂在載體一面上的反射涂層，該涂層含有(甲基)丙烯酸酯共聚物的樹脂粘合劑和小顆粒球體(small particle balloon)的混合物，(所述術語“甲基丙烯酸酯”指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，下同)。
小球體的粒徑可在約0.05-10微米的范圍內。當粒徑小于約0.05微米時，很難通過乳液聚合來制備這樣的小球體。即使可能成功地制備了這樣的小球體，其散射光的能力也較差，因而導致亮度下降。當粒徑大于約10微米時，其散射光的能力也會下降，除非在顆粒中存在許多小空隙，即空隙不是單一的球形。內部空隙的直徑對于粒徑的比值較好的是約在0.2-0.9的范圍內。當該比值小于0.2時，反射涂層(下文稱為“反射層”)形成后在顆粒球體中空隙所占的比例會變得很小，從而導致亮度下降。另一方面，當比值超過0.90時，小顆粒球體的強度變得很差，以致于顆粒球體在干燥時不能保持其球形，并且會被壓碎或坍塌，這也會導致亮度的下降。
小顆粒球體可以由有機材料或無機材料形成。在無機材料形成的小顆粒球體方面，有玻璃球體。然而，小顆粒球體較好的是由有機材料形成，因為很難從無機材料中得到上述粒徑范圍內的顆粒球體。可以通過丙烯酸系單體或苯乙烯單體的乳液聚合或懸浮聚合來制備有機小顆粒球體。有關制備有機顆粒球體的詳細情況是已知的，例如記載于日本未審查的專利公開(Kokai)號No.62-127336和日本已審查的專利公告(Kokoku)號No.3-9124中。
小顆粒球體與含(甲基)丙烯酸酯共聚物的粘合劑的混合比也會影響亮度。小顆粒球體的加入量較好是20至800重量份，更好的是100-300重量份，以每100重量份的粘合劑計。當該混合比小于20重量份時，亮度會下降，當該混合比超過800重量份時，反射涂料形成涂層的性能變得很差，以致于所得的反射涂層很脆。
適用于本發明的粘合劑是高度透明的，它即使在長期使用后仍能保持光學性能，合適的粘合劑為(甲基)丙烯酸酯共聚物。(甲基)丙烯酸酯共聚物的具體例子包括(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸酯共聚物((meth)acrylate/(meth)acrylic estercopolymer)、(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸酯/苯乙烯共聚物和硅氧烷接枝的(甲基)丙烯酸酯共聚物。在這些樹脂中，較好的是在400至800納米的波長范圍內平均透光率不小于80％的樹脂，透光率在23℃下用50微米厚的膜形態測量。當透光率小于80％時，亮度會不適宜地變小。樹脂的玻璃化溫度(Tg)較好的是在-75℃至30℃的范圍內。當(甲基)丙烯酸酯共聚物的Tg在-75℃以下時，內聚力是不理想的。從而，反射層表面變得發粘，導致反射層易于被沾污。另一方面，當Tg超過30℃時，反射層的粘合力喪失，導致彎曲反射板材時反射層易于裂開或脫層。
粘合劑的透光率對于亮度的影響比粘合劑的折射率對于亮度的影響來得大，特別重要的是老化后的透光率。在粘合劑在熱老化后透光率下降的情況下，盡管初始時能夠達到較高的亮度，然而在長期使用后亮度會不適宜地下降。與粘合劑相關的性能除了亮度以外，還有形成涂層的性能和對于基質的粘合力，這些也很重要。如果這些性能不令人滿意，就有可能產生嚴重問題涂層在長期使用后發生脫層。粘合劑的評價結果見表1。表1中所示數據為單值數據。
表1
注折射率用阿貝折射儀測量。
透光率用U-4000型自動記錄分光光度計(Hitachi，Ltd.制造)進行測量，由上述粘合劑制備厚度為50微米的膜，在400納米波長處測量透光率。對于所有的粘合劑膜，在400至800納米的波長范圍內，透光率均在400納米處最小。
熱老化條件100℃，180小時亮度反射板材由反射層、載體層和白色油墨層組成，用與下述實施例14相同的方法進行制備，不同的是上述粘合劑與小顆粒球體(MH5055；NipponZeon Co.，Ltd.制造)以100∶200的重量比進行混合。然后，用此反射板材測量亮度。亮度用相對于Kimoto Co.，Ltd.生產的RW75C的初始亮度的亮度值(％)表示。沒有測量RW75C經熱老化后的樣品之亮度。
反射層的粘合力對于按用于測量亮度的板材相同的方法制備的反射板材，測量反射層的粘合力。
*是反射板材，而不是粘合劑。
在以上試驗中，使用SX-8307A04制備的反射板材在熱老化后產生了脫層現象。這一問題可以通過底涂處理或類似工作來克服。
反射板材可用以下方法制備，該方法包括以下步驟在載體上施用可流動的反射涂料，該涂料含有小球體的水分散體和含水丙烯酸系粘合劑的混合物，并干燥所得涂層。所述的在載體上施用可流動的反射涂料包括涂布和噴涂。干燥時的溫度較好的從90℃或更高些至載體的熔點或軟化點以下。反射涂料可以如下制備將可購得的小顆粒球體以粉末的形式分散在溶劑中，并且向分散體中加入粘合劑。從生產率角度看，混合水分散體和含水丙烯酸系粘合劑是較好的，因為這樣可以容易地以低成本制備反射涂料。干燥后反射涂料的厚度較好的是在10至100微米的范圍內。當厚度小于10微米時，亮度較低。另一方面，當厚度超過100微米時，會發生與涂布有關的問題，如所得的涂層表面會裂開，涂布速度會下降。當使用含水的反射涂料時，干燥溫度應該為100℃或更高，同時應該確保尺寸穩定性。由于這一原因，在這種情況下，較好的是使用聚酯膜或泡沫白色聚酯膜作為載體。
用作基質的膜的例子包括取向聚丙烯、聚酯、尼龍、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯基硫醚(polyphenyl sulfide)、聚烯丙基酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酯醚，以及聚氯乙烯膜、丙烯酸系膜和聚甲基萜烯樹脂膜。如上所述，這些膜的厚度較好的是小于75微米。當膜厚度不小于75微米時，該膜在用于裝入背面照明裝置以環繞熒光燈上的可使用性就會變低，以致于生產效率不能提高。另外，在這種情況下，也經常會發生其它問題，如在背面照明裝置中環繞熒光燈的反射板材變得不能完全地環繞，并且漏光，導致亮度下降。另一方面，在使用過薄的膜的情況下，膜的回彈性很差，以致于反射板材在內置于背面照明裝置中時該板材會起皺，這就不可能使得反射板材內置于背面照明裝置中形成精確的弧形以環繞熒光燈。這會導致亮度下降。因為這一原因，聚酯膜的厚度較好的是在25至50微米的范圍內。對于不同的聚酯膜厚度，裝入反射板材的工作效率見下表2中。
表2
可以將白色涂料(含有二氧化鈦，具有高度的不透光能力)涂布在反射板材的遠離反射層的一面上，或者涂布在載體和反射層之間。該白色不透光層的存在阻止了光線的透過，使得亮度提高。
圖1是本發明的一個實施方案的剖視圖。在該圖中，1是載體層，2是反射涂料的涂層，3是白色油墨層。
還可通過將無機的白色顏料或較大粒徑的玻璃球體(目前技術上很難制備粒徑小于10微米的玻璃球體)作為第三組分加入反射涂料中來提高亮度。無機白色顏料的例子包括二氧化鈦、硫化鋅、硫酸鋇、硅酸鋁，以及含有二氧化鈦的丙烯酸系球珠。向反射涂料中加入二氧化鈦、氧化鋅或其它上述無機白色顏料中的物質，即使在不形成不透光層的情況下也可以得到較高的亮度。
還可以在反射板材的反射層上涂布這樣的反射涂料，該涂料含有(甲基)丙烯酸酯共聚物，并混入了無機的白色顏料。在這種情況下，通過在反射層上涂布反射涂料可以增加表面強度而不會損害亮度，反射涂料是將具有良好涂層形成性能和高透光率的丙烯酸系樹脂100重量份與無機白色顏料約100重量份混合制得的，將其涂布在反射層上形成厚度為1至10微米的涂層(稱為“頂涂層”)。
由于反射板材是安置在環繞熒光燈的位置上，因此板材會在熒光燈發出的紅外線和熱的作用下發生老化，這會降低光學特性，尤其是亮度，具體情況隨著板材的使用條件而異。為了克服這一麻煩，較好的是向反射層中加入0.01-5％(重量)的抗氧劑、紫外線吸收劑或紫外線穩定劑。氧化劑的例子包括2，4-二[(辛硫基)甲基]-鄰甲酚、3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸異辛酯等。紫外線吸收劑的例子包括3-[3-叔丁基-5-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羥基苯基]丙酸甲酯-聚乙二醇(methyl-3-[3-t-butyl-5-(2H-benzotriazole-2-il)-4-hydroxyphenyl]propionate-polyethyleneglyol)、羥基二苯基苯并三唑衍生物等。紫外線穩定劑的例子是癸二酸二(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基(piperidil))酯、癸二酸二(2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基(piperidil))酯等。它們可以單獨使用或者作為混合物使用。加入紫外線吸收劑或具有紫外線屏蔽效應的無機填料，也可以有效地增強反射板材的耐候性。由于紫外線引起的老化的主要原因是含有苯乙烯的小顆粒球體，所以還可以通過用無機填料代替小顆粒的球體來有效地增強反射板材的耐候性。
實施例根據制造商的報道，在以下實施例和比較實施例中的反射涂料中所用的小顆粒球體的詳細資料如下表3
反射涂料中所用的粘合劑是SKDYNE(商品名)AN-49B，它是丙烯酸酯共聚物，產自Soken Chemical Engineering Co.，Ltd。它的Tg為-48℃，在400至800納米的波長范圍內的平均透光率為97％。
用于反射涂料或頂涂層的填料的詳細資料如下
表4
實施例1至7在厚度為36微米的白色泡沫聚酯膜(MELINEXTM337，產自ICI Co.，Ltd.)(實施例1、2、4-7)或厚度為36微米的非泡沫透明聚酯膜(實施例3)(這些膜均經過處理以促進粘合)的一面上涂布一種白色油墨形成折干計算的厚度為20微米的涂層，該油墨為丙烯酸系/聚氨酯粘合劑和50％(重量)Dainichiseika Color &Chemicals Manufacturing Co.，Ltd.生產的LamicTMF-220HC White(二氧化鈦)的混合物，然后干燥所得涂層，由此制備白色板材。將根據表3中所述的配方制備的反射涂料涂布在白色板材的白色油墨層上，形成折干計算的厚度為50微米的涂層，然后干燥所得的涂層制得反射板材。將如此制得的反射板材切成寬為20毫米、長為219毫米的條狀。用寬2毫米的壓敏粘合劑雙面膠帶(#531，Nitto DenkoCorp.生產)將長條固定在光導向板(寬164毫米，長219毫米，熒光燈管一側的厚度為3.2毫米，對面一側的厚度為1.2毫米)上，以環繞熒光燈管(該燈管直徑為2.6毫米，位于光導向板的一端)，然后將其內置于背面照明裝置中。亮度用MinoltaK.K.制造的亮度計LS-110來測量。對于Kimoto Co.，Ltd.制造的RW75C(比較實施例1)也用相同的方法測量亮度。相對于RW75C的亮度的樣品的亮度值(％)見表5。
實施例8至19將表5中所列的每種反射涂料涂布于與實施例1所用相同的白色板材(實施例8、10-19)或與實施例3所用相同的透明板材(實施例9)的遠離白色油墨層的表面上，形成折干計算的厚度為50微米的涂層，然后干燥所得涂層，由此制得反射板材。按實施例1相同的方式測量所得反射板材的亮度。表5中給出了相對亮度值。
實施例20至22將表5中所列的每種含有填料的反射涂料(粘合劑是商品名為Silicone-Acrylic Emulsion SX-8307(A)04的硅氧烷接枝型的丙烯酸酯共聚物，Tg＝5℃，在400至800納米的波長范圍內的平均透光率＝100％)涂布在實施例8所制備的反射板材的反射涂層上，形成折干計算的厚度為5微米的涂層，然后干燥所得涂層，形成一層涂層(稱為“頂涂層”)，由此制得反射板材。按實施例1相同的方式測量所得反射板材的亮度。表5中給出了相對亮度值。
比較實施例1按實施例1相同的方式測量Kimoto Co.，Ltd制造的反射板材RW75C的亮度，結果見表5。該反射板材是由厚度為75微米的白色泡沫聚酯膜制成的，在該聚酯膜的背面涂布了厚度為30微米的油墨層，該油墨層是混合TiO2和聚氨酯粘合劑形成的，在聚酯膜的反射面上涂布了微米厚度的反射層，該反射層是硫酸鋇和丙烯酸系粘合劑形成的。
比較實施例2在厚度為36微米的白色聚酯膜(MELINEXTM337，ICI Co.，Ltd.制造)(該膜均經過處理以促進粘合)的一面上涂布一種白色油墨(LamicTMF-220HC White，Dainichiseika Color & Chemicals Manufacturing Co.，Ltd.制造)(二氧化鈦)，形成折干計算的厚度為20微米的涂層，然后干燥所得涂層，由此制備白色板材。在安置白色板材使得該白色板材的白色油墨面朝著熒光燈管的情況下，按實施例1相同的方式測量亮度，結果見表5。
比較實施例3和4在比較實施例2制備的白色板材的遠離白色油墨層的一面上涂布表5中所列的每種反射涂料，形成折干計算的厚度為50微米的涂層，然后干燥所得涂層，由此制得反射板材。按實施例1相同的方式測量該反射板材的亮度，結果見表5。
表5反射層的配方(或結構)
注R反射層W白色油墨層B載體層T頂涂層TRBW1BaSO4用作頂涂層的填料。
TRBW2Tashiba-Ballotini Co.，Ltd.制造的Toshiba Glass Bubble HSC-110(商品名)用作頂涂層的填料。
TRBW3Degussa Japan Co.，Ltd.制造的Aluminum Silicate P-820用作頂涂層的填料。
實施例23用與實施例8相類似的方法制備反射板材，不同的是用2.0重量份Nihon CibaGeigy K.K.制造的TINUVIN(商品名)765作為紫外線穩定劑。將該反射板材安裝在背面照明裝置中，測量其亮度，它比Kimoto Co.，Ltd.制造的RW75C的亮度要高出15％。此外，將如上得到的反射板材和Kimoto Co.，Ltd.制造的RW75C各自裝入背面照明裝置中，在溫度為80℃的爐中保持230個小時。然后只取出反射板材，分別安裝在新的背面照明裝置中，測量板材的亮度。如上得到的反射板材的亮度降低了3％。然而，其亮度值仍比Kimoto Co.，Ltd.制造的RW75C要高出12％。
本發明的效果本發明提供了一種反射板材，它與常規的75微米厚的白色泡沫聚酯膜(該膜用于環繞液晶顯示面板的背面照明裝置中邊緣型背面照明裝置中的直管型熒光燈)相比，能夠使用更薄、更低剛性的膜得到更高的背面照明裝置的亮度。
權利要求
1.一種反射板材，它包括膜載體，以及施涂在載體表面上的反射涂層，該涂層含有(甲基)丙烯酸酯共聚物的樹脂粘合劑和粒徑為0.05至10微米的小顆粒球體的混合物，所述術語“(甲基)丙烯酸酯”指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，下同。
2.如權利要求1所述的反射板材，其特征在于所述小顆粒球體的內部空隙直徑與粒徑的比值為0.2至0.9。
3.如權利要求1或2所述的反射板材，其特征在于所述反射涂層的厚度為10至100微米。
4.如權利要求1至3中任一項所述的反射板材，其特征在于小顆粒球體的加入量為20至800重量份，以100重量份的以固態計算的樹脂粘合劑計。
5.如權利要求1至4中任一項所述的反射板材，其特征在于(甲基)丙烯酸酯共聚物在400至800納米的波長范圍內的平均透光率不小于80％，玻璃化溫度為-75至30℃。
6.如權利要求1至5中任一項所述的反射板材，其特征在于在載體的遠離反射涂層的面上或者在反射涂層和載體之間的面上施用含二氧化鈦的白色涂層。
7.如權利要求1至6中任一項所述的反射板材，其特征在于所述反射涂層含有無機白色顏料。
8.如權利要求1至7中任一項所述的反射板材，其特征在于無機白色顏料涂布在載體的遠離反射涂層的面上。
9.制備權利要求1至8中任一項所述的反射板材的方法，它包括以下步驟在載體上施用可流動的反射涂料，該涂料含有小顆粒球體的水分散體和含水丙烯酸系粘合劑的混合物，在90℃或更高些及所述載體的熔點或軟化點以下的溫度下干燥所得涂層。
全文摘要
本發明提供了一種反射板材,使用更薄、更低剛性的膜用于環繞液晶顯示面板的邊緣型背面照明裝置中的直管型熒光燈,該反射板材能夠得到更高的背面照明裝置的亮度。該反射板材包括:厚度為20至50微米的膜載體,施涂在載體表面上的反射涂層,該涂層含有(甲基)丙烯酸酯共聚物的樹脂粘合劑和小顆粒球體的混合物組成,所述小顆粒球體的粒徑為0.05至10微米,內部空隙直徑與粒徑的比值為0.2至0.9。
文檔編號C09D5/00GK1192766SQ96196108
公開日1998年9月9日 申請日期1996年8月29日 優先權日1995年8月30日
發明者打矢智昭, 鹽田晃, 岡田充彥, 永松秀紀, 難波孝明 申請人:美國3M公司