光漫射片的制作方法

专利名称：光漫射片的制作方法
<技术邻域>
本发明涉及一种光漫射片，其被用于液晶显示器背光单元、装饰性照明标志牌、照明罩、拱廊、灯光牌、楼厅(balcony)屏幕牌等。
<发明背景>
液晶显示器的一般背光单元是由光引入板构造的，该板具有被印刷于其相反侧上的用于光漫射的小点(dot)，被安排于该光引入板的一侧或两侧上的光源(冷阴极管等)，被叠加在该光引入板上的光漫射片，被叠加在该光引入板上或者在其之上或之下的透镜膜(棱镜片)，等等。
这样的光漫射片，(1)在其中包含作为光漫射剂的聚合物珠或无机微粒的光漫射层被安排于透明基底材料(basematerial)的至少一侧的片(日本专利No.2,665,301)，(2)在其中通过对其应用压花而在透明塑料膜的一侧或两侧上形成不均匀性并且包含微粒的光漫射层亦被安排于其一侧或两侧的片(丁P-A-11-337711)，(3)在其中在不包含光漫射剂的表面上形成随机不规则性的片(日本专利No.2,562,265)等，是已知的。
然而，(1)的光漫射片具有以下问题，如不足的可见度、显示质量的降低、由于产量低而造成的高生产成本等，这是因为从光漫射层的表面突出的聚合物珠或无机微粒损害了被叠加于其上的透镜膜并易于因为冲击等而从光漫射层脱落。
还有，尽管(2)的光漫射片的分散能力由于在其一侧或两侧上的不规则性而被提高，其仍具有与(1)的光漫射片相同的问题，这是因为包含微粒的光漫射层被安排于其表面上，另外，其具有进一步增加其生产成本的另一个问题，这是因为其需要两个过程，借助压花的不规则性形成过程和光漫射层形成过程。
另外，(3)的光漫射层具有的问题在于，当在一侧或两侧的表面上形成的不规则形状不恰当时，光散射变得不充分或者光散射变得不均匀，从而导致亮度的局部变化，或者变成光引入板面上的小点的可视化。还有一个问题在于，当其被来自光源的光和热加热时，在光漫射片上产生了皱纹，从而导致不均匀的光散射和变化的亮度。
本发明是通过将上述问题加以考虑而进行的，并且其目的是提供一种可容易生产的光漫射片，其富于来自一侧的进入光的量，并且可通过将光学损失控制于小程度而从相反侧发射没有亮度变化的均匀的经漫射的光。还有，其另一个目的是提供一种光漫射片，当被来自光源的光和热加热时，其不产生皱纹，并且能以较小的光学损失来进行稳定且均匀的光散射。
<发明公开内容>
为了实现上述目的，本发明的第一光漫射片是包括可透光树脂的片，在其中不规则性被形成于片的两侧上，成为光进入侧的一侧的平均表面粗糙度大于成为光离开侧的相反侧的平均表面粗糙度，并且所述一侧的表面积比小于所述相反侧的表面积比，特征在于所述一侧的平均表面粗糙度是从0.2到5.0μm，所述相反侧的平均表面粗糙度是从0.2到2.0μm，所述一侧的表面积比是从1.001到1.150，而所述相反侧的表面积比是从1.010到1.250。
在此所使用的术语“平均表面粗糙度”指的是“从基准平面到指定平面的绝对偏差值的平均值”，其通过三维地扩展由日本工业标准JIS B 0601定义的中心线平均表面粗糙度Ra以使其可被应用于测量平面而获得，由以下数学公式来计算。
Ra=1S0∫YBYT∫XLXR|F(X,Y)-Z0|dXdYp]]>在该公式中，Ra对应于平均表面粗糙度，并且S0对应于测量平面的基准面积，F(X，Y)对应于通过将在JI S B 0601中定义的f(x)发展到表面而获得的粗糙度曲线，而Z0对应于基准平面的高度。
还有，术语“表面积比”指的是当测量平面被假定为平坦平面时，实际表面积S对面积S0的比(S/S0)。
为了通过将光学损失控制到小程度而发射没有亮度变化的均匀的经漫射的光，有必要的是，大量的光可几乎均匀地从光漫射片的一侧容易地进入该片，并且光离开的相反侧在光漫射作用上是极佳的。依照本发明的第一光漫射片，成为光进入侧的一侧上的不规则性的高差大于相反侧的不规则性，并且不规则性的分布密度同时被粗糙化(roughened)，因此大量的光可从所述一侧几乎均匀地进入并且光的干涉和衍射可同时被防止，而另一方面，通过使成为光离开侧的相反侧上的不规则性的高差分布得比所述一侧上的不规则性小且密，相反侧的光漫射作用被改进，并且通过使被排到面板外的经漫射的光再次返回到面板内，光学损失亦被减小。
就是说，依照本发明的第一光漫射片，成为光进入侧的一侧的平均表面粗糙度大于相反侧，并且处于从0.2到5.0μm的范围内，而这一侧的表面积比小于相反侧，并且处于从1.001到1.150的范围内，因此这一侧的不规则性具有适合于光几乎平均地进入的高差(尺寸)和分布密度，并因此当该光漫射片被叠加于例如背光单元的光引入板时，以光引入板内的适当反射而前进的大部分光从所述片的整个一侧几乎均匀地进入到该片中，从而使光学损失较小并且几乎不发生进入的光量的局部变化。另外，由于成为该光漫射片的光离开侧的相反侧的平均表面粗糙度Ra小于上述的一侧，并且处于从0.2到2.0μm的范围内，而该相反侧的表面积比大于上述的一侧，并且处于从1.010到1.250的范围内，因此该相反侧的不规则性被分布得比上述一侧的不规则性小且密，从而使其成为适合于光的散射的不规则性尺寸和分布密度。因此，在通过该相反侧的不规则性来均匀且充分地漫射光的同时，没有亮度变化的经漫射的光可被射出。
依照上述的光漫射片，当一侧的平均表面粗糙度被控制在从0.3到3.0μm，并且相反侧的平均表面粗糙度从0.3到1.5μm，一侧的表面积比从1.005到1.070并且相反侧的表面积比从1.010到1.200时，光漫射变得更佳并且更均匀的经漫射的光可被射出。
接下来，本发明的第二光漫射片是包括可透光树脂的片，在其中不规则性被形成于片的两侧上，成为光进入侧的一侧的平均表面粗糙度大于成为光离开侧的相反侧的平均表面粗糙度，并且其包含光漫射剂，特征在于所述一侧的平均表面粗糙度是从0.2到5.0μm，而所述相反侧的平均表面粗糙度是从0.2到2.0μm。
由于从一侧进入所述片中的光被光漫射剂漫射，该第二光漫射片的光漫射作用被改进。因此，当成为该光漫射片的光进入侧的一侧的平均表面粗糙度处于从0.2到5.0μm的范围内并且成为光离开侧的相反侧的平均表面粗糙度小于上述的一侧且处于从0.2到2.0μm的范围内时，没有亮度变化的经漫射的光可通过从光引入板进入的光的均匀和充分漫射而射出。还有，由于光漫射剂，所述片的膨胀和收缩变小，并且即使当其被来自光源的光加热时，在该片上亦不产生皱纹，因此均匀的经漫射的光可被稳定地射出。
当上述光漫射剂具有从0.5到50μm的平均颗粒尺寸并且以从0.1到50的重量百分比的量被包含在可透光树脂中时，光漫射变得更佳，并且不导致对光透射的抑制。还有，通过减小由于来自光源的热而造成的片的膨胀和收缩，可充分地抑制皱纹的产生，因此可获得稳定的经漫射的光。
理想的是，上述第二光漫射片的一侧的表面积比是从1.001到1.150而相反侧的表面积比从1.010到1.250，这是因为进入的光变得更均匀并且经漫射的光的亮度变化亦变得更小。
还有，当上述一侧的平均表面粗糙度是从1.0到3.0μm，上述相反侧的平均表面粗糙度从0.5到1.5μm，上述一侧的表面积比从1.030到1.100并且上述相反侧的表面积比从1.050到1.200时，上述效应被进一步改进。
还有，理想的是在可透光树脂中包含作为光漫射剂的10到40的重量百分比的滑石，其具有从1.0到15μm的平均颗粒尺寸，这是因为即使当被来自光源的光加热一个延长的时间段时，亦不产生皱纹。
另外，以下情况也是理想的包括滑石的光漫射剂和其它光漫射剂以从10到40的重量百分比的量被包含，其中上述的滑石以从5到30的重量百分比和总的光漫射剂的50的重量百分比或更多的量被包含在可透光树脂中；这是因为即使当被来自光源的光加热一个延长的时间段时，亦不产生皱纹。
<附图简述>


图1是依照本发明实施例的光漫射片的截面图。
图2是依照本发明另一个实施例的光漫射片的截面图。
图3是依照本发明又一个实施例的光漫射片的截面图。
就此而论，附图中的参考数字1、10和100是光漫射片，1a是成为光进入侧的一侧(下侧)，1b是成为光离开侧的相反侧(上侧)，1c是光漫射剂，2是光引入板，3是透镜膜(棱镜片)，而4是光源。
<实施本发明的最佳模式>
以下基于附图描述了本发明的说明性实施例。
图1是依照本发明实施例的第一光漫射片的截面图。
这种光漫射片1是包括可透光树脂的片，其中不规则性被形成于该片的两侧1a和1b上。作为可透光树脂，理想的是使用具有高的总透射比的热塑性树脂，如聚碳酸酯、聚脂、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃共聚物(polyolefin copolymer) (例如，聚-4-甲基戊烯-1(poly-4-methylpentene-1)等)、聚氯乙烯、环状聚烯烃(cyclicpolyolefin)(例如环聚烯烃(cyclopolyolefin)等)、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、离子交联聚合物(ionomer)等，其中由于其好的耐热性和软度，特别理想的是使用聚丙烯，当被结合到液晶显示器中时，这种耐热性和软度使得有可能减小对来自光源的输出辐射的变形并防止在上侧透镜膜(棱镜片)上的划痕。另外，环状聚烯烃亦被优选地使用，这是因为它具有明显好的透明度和小的线性膨胀系数，因此可获得具有极佳光学特性和较小热变形的片。就此而论，当使用0.1mm厚度的树脂片来测量时，可透光树脂是具有50％或更高的总透光率(根据JIS K 7105)的树脂。
在成为这种光漫射片1的光进入侧的一侧(下侧)1a上形成的不规则性具有比在成为光离开侧的相反侧(上侧)1b上形成的不规则性大的高差和粗糙的分布密度。就是说，该一侧1a的平均表面粗糙度Ra大于相反侧1b，并且处于从0.2到5.0μm的范围内，而其表面积比(S/S0)小于相反侧1b，并且处于从1.001到1.150的范围内。
反之，与在上述一侧1a上形成的不规则性相比，在成为光离开侧的相反侧(上侧)1b上形成的不规则性被小且密地分布，其平均表面粗糙度Ra小于所述的一侧1a，并且处于从0.2到2.0μm的范围内，而其表面积比(S/S0)大于所述的一侧1b，并且处于从1.010到1.250的范围内。
由于这种光漫射片1示出了94％或更高的总透光率(厚度110μm)和从60到95％的混浊值(haze value)，它可被制成能以好的漫射来透射光的片。就此而论，总透光率和混浊值是基于日本工业标准JIS K7105而测量的值。
这种光漫射片1可通过例如以下方法而有效地生产热塑性树脂材料(根据情况需要被混合有各种添加剂)被挤压模制成膜或片，然后用具有不同压花尺寸的上和下压花滚筒在所述片的两侧上形成不规则性。除此之外的已知方法亦可被采用，如通过用具有不规则性的按压盘来按压它以形成膜或片，以及应用涂层并随后通过在上和下压花滚筒之间放入所述涂层以形成不规则性。就此而论，片的厚度不被限制，但在光漫射片被用于液晶显示器的背光单元的情况下，理想的是将其形成为近似从0.025到1mm的厚度。
由于如在以上已经描述的，光漫射片1的一侧1a的不规则性具有适合于光的进入的高差(尺寸)和分布密度，当如图1中所示，上述的光漫射片1被叠加于光引入板2上，透镜膜3被叠加于其上，然后光从光引入板2侧的旁边的光源4进入光引入板2时，在适当地重复反射和光离开的光引入板2内前进的光从片1的整个一侧1a几乎均匀地进入光漫射片1，因此光学损失被减小，同时进入的光量的局部变化几乎不被产生。另外，由于通过比上述的一侧1a的不规则性细且密地分布，该片1的相反侧1b的不规则性具有适合于光散射的不规则性尺寸和分布密度，因此进入光漫射片1的光被该相反侧1b的不规则性充分地漫射，并且更均匀的经漫射的光被射向透镜膜3。因此，光引入板2的表面上的小点成为不可见的，并且亮度的局部变化不被产生。就此而论，5是反射片，被用于使从光引入板2向下离开的光再次进入光引入板2。
当所述片的一侧1a的平均表面粗糙度Ra通过变得小于相反侧1b而小于0.2μm，并且所述片的一侧1a的表面积比(S/S0)通过变得大于相反侧1b而超过1.150时，所述片的一侧1a处的不规则反射被增加以导致来自光引入板2等的光的耗散，因此进入片1的光量被减小，并且亮度被降低。还有，当所述片的一侧1a的平均表面粗糙度Ra小于0.2μm且表面积比(S/S0)小于1.001时，从光源4前进到光引入板2中的光几乎不被镜面反射并且不通过镜面反射向远侧传播，而由于光的干涉、衍射等造成的光学不足(optical deficiency)亦被产生，这是因为所述一侧1a和光引入板2之间的空气层变得极薄，因此大量的光从接近光源4的光引入板2的一部分进入片1，并且该一部分的亮度变高，但相反，在整体上产生了亮度变化，这是因为仅小量的光从远离光源的光引入板2的一部分进入片1，并且该一部分的亮度因此被减小。另外，当过于接近光引入板时，产生了由于光的干涉等而造成的显示质量的减小，如颜色的模糊。
另一方面，当片1的相反侧1b的平均表面粗糙度Ra变为大于2.0μm且表面积比(S/S0)变为小于1.010时，由于光漫射的起始点变少，因此发生经漫射的光分量的分布不均，并且均匀的表面发射变得困难。
具体而言，当所述片的一侧1a的上述平均表面粗糙度Ra被控制在从0.3到3.0μm并且其表面积比从1.005到1.070，而该片的相反侧1b的平均表面粗糙度Ra被控制在从0.3到1.5μm并且其表面积比从0.010到1.200时，所述片1的光入射性能和光漫射性能被明显改进，并且经充分漫射的光从该片的相反侧被射出，因此它不导致亮度的减小并且成为均匀的经漫射的光且不产生亮度的变化。
就此而论，优选的是使用具有这样的不规则性的光漫射片1，即其尖具有圆度，这是因为当透镜膜3被叠加于其上时，所述透镜膜几乎不被损坏。还有，存在一种使用方法，用于通过叠加两片光漫射片1，在其之间放入透镜膜3而改进所述效果。
图2是依照本发明另一个实施例的第二光漫射片的截面图。
依照光漫射片10，光漫射剂1c被均匀地分散并包含在可透光树脂中，并且不规则性被形成于该片的两侧1a和1b上。作为这种可透光树脂，待用于上述实施例中的树脂被适当地使用。另外，在光漫射片10的两侧上形成的不规则性具有与上述实施例的情况类似的平均表面粗糙度Ra和表面积比(S/S0)。就是说，成为入射平面的一侧1a的平均表面粗糙度Ra被设置到比成为光离开平面的相反侧1b大的水平，并且所述一侧1a的表面积比(S/S0)被设置到比相反侧1b的表面积比(S/S0)小的水平。该一侧1a的平均表面粗糙度Ra是从0.2到5.0μm，相反侧1b的平均表面粗糙度Ra是从0.2到2.0μm，所述一侧的表面积比(S/S0)是从1.001到1.150，而相反侧1b的表面积比(S/S0)是从1.010到1.250。
另一方面，包含光漫射剂1c是为了改进光的漫射并且亦通过抑制片10的热膨胀和收缩来防止产生皱纹，并且其有用的实例包括可透光合成树脂的珠，其具有与构成片10的可透光树脂不同的折射率；以及无机颗粒，其折射率与可透光树脂没有差别，或者折射率的差别是0.1或以下，或者其具有这样的颗粒直径，即它们比光的波长大并且不抑制光的透射，或者是金属颗粒的细粉。这种光漫射剂1c的实例包括丙烯酸珠、苯乙烯珠、苯胍胺(benzoguanamine)等有机聚合物细颗粒，硅石、云母、合成云母、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、滑石、蒙脱土、高岭粘土、膨润土、锂蒙脱石、晶须(whisker)、玻璃珠等无机颗粒，以及氧化钛、氧化锌、氧化铝等金属氧化物细颗粒，其可被单独使用或用作两个或多个的组合。
待使用的上述光漫射剂1c具有从0.1到100μm的平均颗粒直径，优选的是从0.5到50μm，最优选的是从1到15μm。当颗粒直径小于0.1μm时，由于其导致聚集的倾向性，其分散是差的，并且即使它们可被均匀地分散，由于光的较大波长，散射效率变差。因此，具有近似0.5μm或以上或者进一步1.0μm或以上的尺寸的颗粒是理想的。还有，当颗粒直径大于100μm时，光散射变得不规则，光透射被减小并且颗粒变得可见，这是不理想的，并且由于颗粒数量减小，漫射变差。因此，具有50μm或以下或者进一步15μm或以下的尺寸的颗粒是理想的。
尽管理想的是将光漫射剂1c的含量调节至从0.05到50的重量百分比的水平，优选地从0.1到50的重量百分比，最优选地从10到40的重量百分比，然而响应于待使用的光漫射剂的种类和光漫射片所需的质量，它是被任选地改变的。当含量小于0.05的重量百分比时，光漫射效率不能被预计，并且热膨胀和收缩抑制作用也不能被预计。因此，含量是0.1的重量百分比或更多，更优选的是10的重量百分比或更多。另一方面，当含量大于50的重量百分比时，由于颗粒的吸收和反射，光的透射量变小，并且通过光漫射片的显示几乎不能被看见，因此机械强度等质量被减小到不能经受使用的水平。因此，理想的是将含量调节到40的重量百分比或以下。
当硅石被用作光漫射剂1c时，理想的是均匀地包含从0.1到40的重量百分比的硅石，其具有从0.5到50μm的平均颗粒直径，优选的是从3到35的重量百分比的硅石，其具有从1到15μm的平均颗粒直径。依照该包含硅石的光漫射片10，其总透光率变得几乎与不包含光漫射剂的片的情况相同，并且其混浊值亦变高，因此它可在液晶显示器背光单元、装饰性照明标志牌、拱廊、灯光牌或楼厅屏幕牌中被用作正确地透射光并在隐蔽特性(concealing property)方面极佳的光漫射片。
还有，当滑石被用作光漫射剂1c时，理想的是均匀地包含从5到50的重量百分比的滑石，其具有从0.5到50μm的平均颗粒直径，优选的是从10到40的重量百分比的滑石，其具有从1到15μm的平均颗粒直径。依照包含该滑石光漫射剂的光漫射片10，其热膨胀和收缩被大大抑制，因此即使当它被光源4的热加热时，光漫射片10的膨胀是小的，并且即使当光漫射片10是通过将其固定而使用时，皱纹的产生可被抑制一个长的时间段。然而，其混浊值比包含硅石的片略差，但作为用于液晶显示器背光单元的光漫射片是没有障碍的。
还有，当滑石和硅石被联合用作光漫射剂1c时，理想的是以这样的量来使用它们其总含量成为5到50的重量百分比，优选的是10到40的重量百分比，同时滑石占总含量的比成为50的重量百分比或更多。理想的是，这种联合使用的光漫射剂1c均匀地包含5到30的重量百分比的滑石，其具有从0.5到50μm的平均颗粒直径，以及2到15的重量百分比的硅石，其具有从0.1到50μm的平均颗粒直径；优选的是从5到12的重量百分比的滑石，其具有从1.0到20μm的平均颗粒直径，以及10到20的重量百分比的硅石，其具有从1到20μm的平均颗粒直径。依照包含滑石和硅石两者的这种光漫射片，其热膨胀和收缩被滑石大大抑制而光漫射效果被硅石增加，因此它变成具有好的总透光率和好的混浊值以及小的热膨胀和收缩的片，即使被光源4的热加热时，其伸长是小的，并且即使当光漫射片10被固定时，可防止皱纹的产生。
另外，当滑石和碳酸钙被联合用作光漫射剂1c时，理想的是以这样的量来使用它们其总含量成为5到50的重量百分比，优选的是10到40的重量百分比，同时滑石占总含量的比成为50的重量百分比或更多。理想的是，这种联合使用的光漫射剂1c均匀地包含5到30的重量百分比的滑石，其具有从0.5到50μm的平均颗粒直径，以及2到15的重量百分比的碳酸钙，其具有从0.1到50μm的平均颗粒直径；优选的是从10到25的重量百分比的滑石，其具有从1到20μm的平均颗粒直径，以及5到12的重量百分比的碳酸钙，其具有从0.5到2.0μm的平均颗粒直径。依照包含滑石和碳酸钙两者的这种光漫射片，其热膨胀和收缩被滑石大大抑制而可塑性被碳酸钙改进，并且通过这样的协同效应，能以好的生产率来生产具有小的热膨胀和收缩并且几乎不产生皱纹的片。
依照以以上方式包含光漫射剂1c的光漫射片10，除了通过所述片的两侧上的不规则性得到的上述效应以外，从所述一侧1a进入片10的光亦被光漫射剂1c漫射，因此除了以下优点，即通过光漫射剂1c实现的对片10的热膨胀和收缩的抑制从而防止皱纹的产生以外，光漫射作用被进一步改进。
另外，由于即使当光漫射剂1c被添加时所述片的两侧仍具有不规则性，通过从表面投影，光漫射剂1c不与透镜膜等接触，并且光漫射剂1c的脱落亦可被防止。
图3是依照本发明又一个实施例的第二光漫射片的截面图。
在该光漫射片100中，可透光树脂表面层101和101在光漫射层102的两侧上被分层。光漫射层102通过类似于上述实施例的光漫射片10在可透光树脂中包括光漫射剂1c而被制备，但不同在于不规则性不被形成于光漫射层102的表面上。由于其它条件与光漫射片10相同，其描述被省略。
表面层101和101的每个具有从1到10μm的厚度，并且在此使用在光漫射层102中使用的相同可透光树脂或其它可透光树脂。尽管理想的是表面层101不包含光漫射剂，光漫射剂1c可以以比光漫射层102中的含量小的量而被包含。
不规则性被形成于该表面层101的表面1a和1b上，并且该不规则性具有上述实施例的相同平均表面粗糙度和表面积比。这是说，成为入射平面的一侧1a的平均表面粗糙度Ra大于成为光离开平面的相反侧1b的平均表面粗糙度Ra，而所述一侧1a的表面积比(S/S0)小于相反侧1b的表面积比(S/S0)。该一侧1a的平均表面粗糙度Ra处于从0.2到5.0μm的范围内，相反侧1b的平均表面粗糙度Ra处于从0.2到2.0μm的范围内，所述一侧的表面积比(S/S0)是从1.001到1.150，而相反侧1b的表面积比(S/S0)是从1.010到1.250。
在准备这种光漫射片100的过程中，可通过一种方法来有效地生产它，在该方法中，包括可透光树脂和光漫射剂1c的用于光漫射层的混合物以及包括可透光树脂的用于表面层的混合物是使用共同挤压模制技术来共同挤压的，然后通过借助具有不同压花尺寸的上和下压花滚筒，在所述片的两个表面上形成不规则性。
由于这种光漫射片100在其挤压模制时几乎不沾染共同挤压模的模唇，就其可被有效生产方面而言它是极佳的。
还有，因为光漫射剂1c完全不存在或者以小量存在于该光漫射片100的表面上，可防止光漫射剂1c的脱落。这种效果可通过表面上的不规则性而进一步改进。
就此而论，在图3中不规则性仅被形成于表面层101上，但当所述不规则性大时，不规则性不仅被形成于表面层101上而且被形成于光漫射层102上。
<实例>
接下来，本发明进一步的说明性实例被描述。
〔发明性实例1〕具有两侧上的不规则性的光漫射片是通过以下来准备的将聚丙烯树脂挤压模制成厚度110μm的片，并将其传递经过具有不同压花尺寸的上和下压花滚筒。
当使用WYKO表面形状测量设备NT-2000(WYKO制造)在230.6×175.4μm的测量范围内测量以上光漫射片的中心线平均表面粗糙度Ra时，成为入射表面的一侧的平均表面粗糙度Ra是0.445μm，而成为光离开平面的相反侧的平均表面粗糙度Ra是0.305μm。
还有，当通过使用探头显微镜(使用Seiko Instruments制造的Nanopics 1000控制器和NPX 100头)在400×400μm的测量范围内测量以上光漫射片的表面积而计算表面积比(S/S0)时，所述一侧的表面积比是1.0064，而相反侧的表面积比是1.0239。
接下来，当使用浊度计(Suga Test Instruments制造的HGM-2DP)来测量以上光漫射片的总透光率和混浊值时，其总透光率是95.0％而混浊值是62.4％。
另外，上述光漫射片被置于背光单元的光引入板以用于液晶显示器，并且液晶面板被进一步置于其上。当通过点亮光源并在距光漫射片22cm的距离处安排MINOLTA制造的亮度计nt-1°p来测量亮度时，它是94.3cd/m2。还有，当用裸眼同时观察光引入板的背侧上的小点的隐蔽时，小点被完全隐蔽并且不可见，因此其小点隐蔽特性是好的。
〔发明性实例2〕具有两侧上的不规则性的光漫射片以与发明性实例1中相同的方式被准备，除了使用具有与发明性实例1的压花滚筒不同的压花尺寸的压花滚筒。
当以与发明性实例1中相同的方式来测量该光漫射片的平均表面粗糙度Ra、表面积比(S/S0)、总透光率、混浊值、亮度和小点隐蔽特性时，成为光进入侧的一侧的平均表面粗糙度Ra是0.642μm，成为光离开侧的相反侧的平均表面粗糙度Ra是0.322μm，所述一侧的表面积比是1.0077，相反侧的表面积比是1.0385，总透光率是95.1％，混浊值是64.5％，亮度是96.4cd/m2，而小点隐蔽特性是好的。
以上发明性实例1和2的测量结果被总结并描述于以下的表1中。
〔比较性实例1到4〕具有两侧上的不规则性的以下四个光漫射片以与发明性实例1中相同的方式被准备，除了使用具有不同压花尺寸的上和下压花滚筒。
(1)一侧的平均表面粗糙度Ra是0.321μm而相反侧的平均表面粗糙度Ra是0.052μm(表面积比未被测量)的光漫射片，(2)一侧的平均表面粗糙度Ra是0.331μm而相反侧的平均表面粗糙度Ra是0.328μm(表面积比未被测量)的光漫射片，(3)一侧的平均表面粗糙度Ra是0.394μm、相反侧的平均表面粗糙度Ra是0.286μm、一侧的表面积比是1.0043而相反侧的表面积比是1.0141的光漫射片，(4)一侧的平均表面粗糙度Ra是1.248μm、相反侧的平均表面粗糙度Ra是1.007μm、一侧的表面积比是1.0032而相反侧的表面积比是1.0068的光漫射片。
这些光漫射片(1)到(4)的总透光率、混浊值、亮度和小点隐蔽特性以与发明性实例1中相同的方式被测量，其结果亦在以下的表1中被示出。
表1
就此而论，表1中的○表示由于好的小点隐蔽特性，小点是不可见的，而×表示由于差的小点隐蔽特性，小点是可见的。
从该表1中可看到，本发明的发明性实例1和2的光漫射片具有95％或以上的高的总透光率，62.4％和64.5％的适当混浊值以及94cd/m2或以上的高亮度，并且其小点隐蔽特性亦是好的；在所述光漫射片中，一侧(光进入侧)的平均表面粗糙度大于相反侧(光离开侧)，该一侧的表面积比小于相反侧，该一侧的平均表面粗糙度处于从0.3到5.0μm的范围内，相反侧的平均表面粗糙度处于从0.3到1.5μm的范围内，该一侧的表面积比处于从1.001到1.080的范围内，而相反侧的表面积比处于从1.010到1.250的范围内。
与此相反，可以看到，尽管一侧(光进入侧)的平均表面粗糙度大于相反侧(光离开侧)，相反侧的平均表面粗糙度低于从0.3到1.5μm的范围的比较性实例1的光漫射片以及两侧的平均表面粗糙度值基本相同的比较性实例2的光漫射片具有好的总透光率和混浊值，但具有72.7cd/m2和74.8cd/m2的低亮度，并且其小点隐蔽特性亦是差的。
还可以看到，两侧的表面积比均满足本发明条件但相反侧(光离开侧)的平均表面粗糙度不满足本发明条件的比较性实例3的光漫射片，以及两侧的平均表面粗糙度均满足本发明条件但相反侧的表面积比不满足本发明条件的比较性实例3和4的光漫射片，亦具有低亮度和差的小点隐蔽特性。
〔发明性实例3到8〕每片的两侧上都具有不规则性的光漫射片是通过以下来准备的如以下的表2中所示，以1.5的重量百分比、2.5的重量百分比、5的重量百分比和10的重量百分比的相应量将具有4μm和8μm的平均颗粒直径的硅石光漫射剂(Fuji Silysia Kagaku制造的Sylophobic 505和4004)添加于在发明性实例1中使用的聚丙烯树脂，均匀地混合它们，然后使用与发明性实例1中使用的压花滚筒不同的压花滚筒将其混合物挤压模制成厚度110μm的片。在此情况下，作为比较性实例5，具有相同厚度但不包含以上光漫射剂的光漫射片是使用相同的压花滚筒来准备的。
这些光漫射片的总透光率和混浊值是以与发明性实例1中相同的方式来测量的，并且这些光漫射片中的一些的平均表面粗糙度和表面积比是以与发明性实例1中相同的方式来测量的，其测量结果的总结在以下的表2中被示出。另外，发明性实例7和8以及比较性实例5的每个光漫射片的线性膨胀(60到65℃)系数是使用Shimadzu Corp制造的热化学分析设备TMA-50来测量的(5g负载的拉伸模式下的5℃/min的升温速度)，并且60℃处的拉伸弹性的模数亦是在发明性实例4、7和8以及比较性实例5的光漫射片上测量的，其结果亦在表2中被示出。拉伸弹性的该模数被示出为使用Rheometric Scientific F.E.制造的动态粘弹性设备RSA测量的弹性的存储模数。另外，每个光漫射片被切成预定尺寸(19.6cmm×14.0cm)并被允许在它被固定于三个点即一侧的横向的中心位置和另一侧的横向的两端的状态下，然后在用裸眼观察光漫射片的条件下，在被维持于60℃的温度和90％的湿度的恒温恒湿器中忍受10天，其结果亦在表2中被示出。就此而论，表2中的○表示没有皱纹的产生，△表示固定部分周围皱纹的轻微产生，而×表示在片上产生了皱纹。
表2
依照该表2，发明性实例3到8的光漫射片和比较性实例5的光漫射片的总透光率示出100％的相同值。其原因被认为是由于每个片的强光散射，当用浊度计测量总透光率时，其导致对所反射的经散射的光的重复测量。另一方面，尽管比较性实例5的片的混浊值是86.5％，发明性实例3到8的片的混浊值是87.6到92.3％，这比前者的情况高1.1到5.8％，由此发现后者是具有好的光透射比和极佳的光漫射特性的光漫射片。具体而言，设计(formulate)平均颗粒直径8μm的光漫射剂的发明性实例5和6的片的混浊值比添加平均颗粒直径4μm的光漫射剂的相同量的发明性实例3和4的片高3.1％和0.7％，而设计平均颗粒直径8μm的光漫射剂的发明性实例5到8的片的混浊值比比较性实例5的片高4.2到5.8％，由此表明具有8μm平均颗粒直径的物质作为光漫射剂是上好的。由此可理解，光漫射剂的合适的平均颗粒直径是近似从5到15μm。
还有，与比较性实例5的片相比，发明性实例7和8的片的线性膨胀系数值分别小20.8×10-5/℃和20.2×10-5/℃，由此表明前者是即使当被光源的热加热时由于小的伸长而几乎不产生皱纹的片。还有，依照在恒温恒湿器中10天的皱纹产生测试，除了发明性实例3的片的情况以外，皱纹的产生被改进，并且特别在发明性实例6、7和8的片上未发现皱纹的产生，由此表明即使当用光源加热时亦不产生皱纹。就此而论，从该皱纹产生测试亦可理解，光漫射剂的合适2颗粒直径是8μm。另外，设计平均颗粒直径8μm的光漫射剂的发明性实例7和8的片具有60℃高温处的拉伸弹性的高模数，对变形有抵抗力并且进一步具有刚度，因此可以理解，它们是经过10天的恒温恒湿器测试而几乎不产生皱纹的片。
从这些结果可以理解，包含硅石光漫射剂的光漫射片是这样的片，其具有好的透光率和极佳的光漫射和隐蔽特性并亦具有片的小热膨胀和收缩并且不产生皱纹。
〔发明性实例9和10〕每片的两侧上都具有不规则性的光漫射片是通过以下准备的使用具有与发明性实例1中使用的聚丙烯树脂不同的熔融指数(meltindex))(MI值)和结晶度的聚丙烯树脂，以如下表3中所示的16的重量百分比和21的重量百分比的相应量将其添加给具有8μm平均颗粒直径的在发明性实例5中使用的硅石，均匀地混合它们，然后使用在发明性实例3到8中使用的压花滚筒将其混合物挤压模制成厚度130μm的片。
这些光漫射片的总透光率和混浊值以与发明性实例1中相同的方式被测量，其测量结果一起在以下的表3中被示出。还有，每个光漫射片的线性膨胀(20到25℃)系数是使用Rigaku Denki制造的用于热化学分析设备TMA-8140C的设备来测量的，并且20℃处拉伸弹性的模数亦使用Seiko Instruments制造的DMS6100测量为动态粘弹性的弹性的存储模数，其结果亦在表3中被示出。还有，每个光漫射片被置于背光单元的光引入板以用于液晶显示器，并且通过点亮光源并在距光漫射片20cm的距离处安排MINOLTA制造的亮度计nt-1°p来测量亮度。同时，用裸眼来观察光引入板的背侧上的小点的隐蔽。另外，每个光漫射片被切成预定尺寸(19.6cm×14.0cm)并被允许在它以与发明性实例7中相同的方式被固定于三个点的状态下，并在以两天的间隔用裸眼观察光漫射片以获得皱纹产生时间(皱纹产生时间测试)的条件下，放置在被维持于60℃的温度和90％的湿度的恒温恒湿器中。其结果亦在表3中被示出。
〔比较性实例6〕使用发明性实例9的相同聚丙烯树脂，具有相同厚度但不包含光漫射剂的片以与发明性实例9相同的方式被准备并被用作比较性实例6。有关总透光率、混浊值、线性膨胀系数、亮度、小点的隐蔽、皱纹产生时间测试以及拉伸弹性模数的相应测量以与发明性实例9中相同的方式在该比较性实例6上被实施。其结果亦在表3中被示出。
〔发明性实例11到13〕使用在发明性实例9中使用的聚丙烯树脂，每片的两侧上都具有不规则性的光漫射片通过以下来准备通过将具有5μm平均颗粒直径的30％的重量百分比的滑石(Nippon Ta1c制造的Micro Ace K-1)添加给树脂并均匀地混合它们而准备一种混合物，并通过将具有8μm平均颗粒直径的15％的重量百分比和30％的重量百分比的上述滑石分别添加给树脂并均匀地混合它们而准备一种混合物，然后使用在发明性实例9中使用的压花滚筒将所述混合物挤压模制成厚度130μm的相应片。
有关总透光率、混浊值、线性膨胀系数、亮度、小点的隐蔽、皱纹产生时间测试以及拉伸弹性模数的相应测量以与发明性实例9中相同的方式在这些光漫射片上被实施。其结果亦在表3中被示出。
〔发明性实例14和15〕使用在发明性实例9中使用的聚丙烯树脂，两侧上都具有不规则性的光漫射片通过以下来准备并用作发明性实例14添加在发明性实例12中使用的具有8μm平均颗粒直径的16％的重量百分比的滑石和在发明性实例9中使用的具有8μm平均颗粒直径的8％的重量百分比的硅石并均匀地混合它们，然后使用在发明性实例9中使用的压花滚筒将所述混合物挤压模制成厚度130μm的片。
还有，使用在发明性实例9中使用的聚丙烯树脂，两侧上都具有不规则性的光漫射片通过以下来准备并用作发明性实例15将具有8μm平均颗粒直径的10％的重量百分比的滑石(Nippon Talc制造的Micro Ace K-1)和具有0.8μm平均颗粒直径的5％的重量百分比的碳酸钙添加给树脂并均匀地混合它们，然后使用在发明性实例9中使用的压花滚筒将所述混合物挤压模制成厚度130μm的片。
有关总透光率、混浊值、线性膨胀系数、亮度、小点的隐蔽、皱纹产生时间测试以及拉伸弹性模数的相应测量以与发明性实例9中相同的方式在这些光漫射片上被实施。其结果亦在表3中被示出。
表3
依照该表3，发明性实例9到15的光漫射片和比较性实例6的光漫射片的总透光率示出100％的相同值。另一方面，尽管比较性实例6的片的混浊值是85.5％，发明性实例9、10、11、14和15的片的混浊值是92.8到93.8％，这比前者的情况高7.3到8.3％，由此发现后者是具有好的光透射比和极佳的光漫射特性的光漫射片。还有，与其它发明性实例相比，发明性实例12和13的混浊值是低的，但发明性实例12比比较性实例6高5％，并且发明性实例13示出发明性实例6的几乎相同的混浊值，因此没有发现由于添加光漫射剂而导致的混浊值的减小。
还有，与比较性实例6相比，发明性实例9到15的光漫射片的线性膨胀系数值被大大减小3.1到9.0×10-5/℃，由此表明前者是即使当被热加热时由于小的伸长而几乎不产生皱纹的片。具体而言，与使用硅石的发明性实例9和10相比，该值在使用滑石的发明性实例11和15中被大大减小，由此表明即使在恶劣条件下亦几乎不产生皱纹。另外，依照恒温恒湿器中的皱纹产生时间测试，与比较性实例6的24小时相比，皱纹的产生时间被大大延缓到96到432小时，由此表明它被明显改进。在线性膨胀系数和皱纹产生时间测试方面，使用平均颗粒直径8μm的滑石的发明性实例12到14示出比其它发明性实例优良的值，由此表明滑石是比其它光漫射剂优良的光漫射剂。具体而言，当包含具有8μm平均颗粒直径的30％的重量百分比的滑石的发明性实例13的片被单独放置432小时时，其产生皱纹，由此表明在比比较性实例6长大约18倍的时间段内不产生皱纹。因此，可以理解，使用具有8μm平均颗粒直径的滑石的发明性实例12到14，特别是发明性实例13不会由于进一步的恶劣实际使用而产生皱纹。
还有，使用具有8μm平均颗粒直径的光漫射剂的发明性实例9、10、12、13和14的亮度示出比较性实例6的几乎相同的值，因此可以理解，它们是具有较小光学损失的光片。
另外，依照小点的隐蔽，使用滑石的发明性实例11到15在小点的隐蔽方面是极佳的，而比较性实例6和发明性实例9和10在小点的隐蔽方面是差的，由此表明在光漫射剂中，滑石具有极佳的隐蔽。
基于以上结果，使用滑石作为光漫射剂的光漫射片是由于加热时的小膨胀和收缩而不产生皱纹并基于极佳的隐蔽能力的片，因此作为液晶显示器背光单元的光漫射片，它是尤其有用的。还有，使用硅石的片具有高混浊值并且作为特别需要光学特性的光漫射片是有用的。
尽管已参照本发明的特定实施例并具体地描述了本发明，对于本领域的技术人员来说，显然可在本发明的精神和范围内在其中进行各种改变和修改。
该申请基于在2001年11月22日提交的日本专利申请(日本专利申请No.2001-357616)，其整个内容在此引入作为参考。
<工业适用性>
从以上描述来看，显然通过增加从一侧进入的光量，本发明的光漫射片可将光学损失控制于小程度，并且可从相反侧发射没有亮度变化的均匀的经漫射的光，因此它施加了能以好的隐蔽能力来生产它的显著效果。
还有，由于包含光漫射剂的光漫射片的隐蔽能力可通过增加其混浊值来提高，并且由于被加热时片几乎不膨胀和收缩而可控制皱纹的产生，因此它可适用于液晶显示器背光单元等。
具体而言，由于使用滑石作为光漫射剂的光漫射片有一个延长的时间段不产生皱纹，它可被用作液晶显示器背光单元的光漫射片。
权利要求
1.一种包括可透光树脂的光漫射片，在其中不规则性被形成于片的两侧上，成为光进入侧的一侧的平均表面粗糙度大于成为光离开侧的相反侧的平均表面粗糙度，并且所述一侧的表面积比小于所述相反侧的表面积比，特征在于所述一侧的平均表面粗糙度是从0.2到5.0μm，所述相反侧的平均表面粗糙度是从0.2到2.0μm，所述一侧的表面积比是从1.001到1.150，而所述相反侧的表面积比是从1.010到1.250。
2.权利要求1的光漫射片，特征在于所述一侧的平均表面粗糙度是从0.3到3.0μm，所述相反侧的平均表面粗糙度是从0.3到1.5μm，所述一侧的表面积比是从1.005到1.070，而所述相反侧的表面积比是从1.010到1.200。
3.一种作为包括可透光树脂的片的光漫射片，在其中不规则性被形成于片的两侧上，成为光进入侧的一侧的平均表面粗糙度大于成为光离开侧的相反侧的平均表面粗糙度，并且其包含光漫射剂，特征在于所述一侧的平均表面粗糙度是从0.2到5.0μm，而所述相反侧的平均表面粗糙度是从0.2到2.0μm。
4.权利要求3的光漫射片，特征在于光漫射剂具有从0.5到50μm的平均颗粒直径并且以从0.1到50的重量百分比的量被包含在可透光树脂中。
5.权利要求3的光漫射片，特征在于所述一侧的表面积比小于所述相反侧的表面积比，并且所述一侧的表面积比是从1.001到1.150而所述相反侧的表面积比是从1.010到1.250。
6.权利要求3的光漫射片，特征在于所述一侧的平均表面粗糙度是从1.0到3.0μm，所述相反侧的平均表面粗糙度是从0.5到1.5μm，所述一侧的表面积比是从1.030到1.100并且所述相反侧的表面积比是从1.050到1.200。
7.权利要求3的光漫射片，特征在于光漫射剂是具有从1.0到15μm的平均颗粒尺寸并以从10到40的重量百分比的量被包含在可透光树脂中的滑石。
8.权利要求3的光漫射片，特征在于包括滑石的光漫射剂和其它光漫射剂以从10到40的重量百分比的量被包含，其中所述滑石以从5到30的重量百分比和总的光漫射剂的50的重量百分比的量被包含在可透光树脂中。
全文摘要
一种用半透明树脂形成的容易制造的光漫射片(1)，通过使大量的光从一个表面进入其中并抑制光损失，该光漫射片能从相反的表面射出没有亮度变化的均匀的经漫射的光，并且即使当被来自光源的光和热加热时也能防止在其上产生皱纹，其中不规则性被形成于片的两个表面(1a)和(1b)上，作为光进入表面的一个表面(1a)的平均表面粗糙度大于作为光离开表面的相反表面(1b)的平均表面粗糙度，并且一个表面(1a)的表面积比小于相反表面(1b)的表面积比，一个表面(1a)的平均表面粗糙度是0.2到5.0μm，并且相反表面(1b)的平均表面粗糙度是0.2到2.0μm。具有0.5到50μm的平均粒径的0.1到50的重量百分比的光漫射剂可被包含在所述半透明树脂中。
文档编号G02B5/02GK1505764SQ0280922
公开日2004年6月16日 申请日期2002年6月21日 优先权日2001年11月22日
发明者濑宏一, 大村裕 申请人:多喜兰株式会社