表面粗糙度均匀性良好的光扩散膜及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及表面粗糙度均匀性良好的光扩散膜和用于制造所述光扩散膜的方法。
背景技术
近年，诸如液晶显示器(LCD)装置等显示器装置通常装配有光扩散膜。用于LCD装置的光扩散膜通常在背光单元中用于传播或扩散光。
光扩散膜是指在保持整体透光率的同时，用于对观察者均匀地分布光并隐藏导光产生的缺陷的各种产品。这种用于LCD装置的光扩散膜可用在汽车导航、便携式电话、PDA、数码相机、便携式电视、便携式摄像机、小型或中型至大型笔记本电脑、台式机显示器等。
近年，对于开发用于LCD装置背光单元的光扩散膜的研究已集中光扩散膜的开发上，在由光源辐射的光通过光扩散层时，所述光扩散膜均匀地扩散光而不损失光。
理想的是光扩散膜满足各种要求，例如使因在高温、高湿环境下涂布的基板缺乏尺寸稳定性而产生的问题减到最少，使由于在涂布工艺中缺乏耐久性而引起的涂层缺陷减到最少，使涂层的刮痕减到最少，使表面结构不均匀性减到最少，使由于静电荷引起的灰尘附着减到最少，避免亮度降低，避免由于上述缺陷造成的亮度不均等。在这点上，对于扩散层重要的是无需使用扩散剂或涂布工艺而提供光扩散功能，并改善扩散层的透光率和扩散的均匀性。
为了确保透光率和扩散的均匀性，已对膜自身形成凹凸图案进行研究，使得由光源照射的不规则光通过膜有效地扩散并传输，以便在最终面板上显示出均匀的亮度。然而，由于凹凸图案的不均匀性，不可能完全实现均匀的诸如透光率和扩散的光学特性。此外，常规光扩散膜通常仅根据Ra值进行评价。由此，难以控制即不存在偏差。
【发明内容】
鉴于相关技术领域的问题，本发明的目的在于提供一种能够体现优异的光学特性的光扩散膜，所述光扩散膜的Ra为0.5～3μm、高度分布系数(heightdistribution index)(HDI)为3～8μm，以便展示良好的膜表面粗糙度均匀性。
根据本发明的一个方面，上述和其它目的可由热塑性树脂形成的光扩散膜提供，所述光扩散膜在至少一侧上具有凹凸图案，并具有良好的表面粗糙度均匀性，Ra为0.5～3μm且HDI为3～8μm。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于制造所述光扩散膜的方法，包括：通过将100～180μm粒径的磨料喷射到辊表面上对所述辊进行4～12次喷砂工艺；然后将所述辊用作热塑性树脂挤出工艺中的冷却辊。
根据本发明的又一个方面，提供一种利用喷砂制备辊的方法，所述方法包括：将100～180μm粒径的磨料喷射到辊表面上4～12次。
以下将更详细地说明本发明。
本发明涉及一种光扩散膜，所述光扩散膜在其至少一侧上具有凹凸图案，并具有良好的表面粗糙度均匀性，Ra为0.5～3μm且HDI为3～8μm，从而提供优异的光学特性。
表面粗糙度均匀性良好的光扩散膜可通过辊挤出熔融树脂而制造，所述辊经过本发明人开发的喷砂工艺处理。发明人改变用于喷砂工艺中的磨料的粒径和处理次数以实现挤出膜表面粗糙度的良好均匀性，由此能够制造整体透射率和混浊度优异的膜。
根据本发明制造的热塑性树脂光扩散膜可在膜的至少一侧上具有凹凸图案以提供优异的光可扩散性。根据本发明制造的膜的凹凸度可用高度分布系数(HDI)和常规Ra特性进行评价。
在上下文中用于分析样品表面粗糙度地HDI被规定为包括大多数分布高度的范围宽度。在图3中，x-轴表示各表面高度，y-轴表示相应高度数据点的数量。本发明中规定的HDI为在600×480μm单位面积内大多数分布为20％高度对应的高度分布范围的宽度。此范围可表示为包括大多数高度分布的范围。
根据本发明的光扩散膜具有良好的表面粗糙度均匀性，Ra的范围为0.5～3μm且HDI的范围为3～8μm，从而提供优异的光学特性。
当Ra和HDI值低于上述范围的下限值时，不会提供足够的混浊度。当Ra和HDI值超出上述范围的上限值时，整体透射率会因膜的局部偏差而降低，这对光扩散膜来说不优选。当Ra和HDI在上述范围内时，光扩散膜可提供88％或更高的理想的整体透射率和70％或更高的混浊度，优选地，提供91％或更高的理想的整体透射率和80％或更高的混浊度。
此外，本发明的光扩散膜的厚度优选60～450μm。当其厚度低于60μm时，膜太薄而易于卷曲。当其厚度超出450μm时，包括该膜的背光单元变厚，可能不会很好地适用于薄LCD装置。在将其厚度不足以将光扩散膜层压在层压膜的上部和底部用于改善亮度时会导致相同结果。
优选将热塑性树脂用作用于制造本发明的光扩散膜的树脂。作为热塑性树脂，任何适用于挤出成型的热塑性树脂均可使用。热塑性树脂的实例包括聚缩醛树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚苯醚树脂、聚烯烃树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、聚芳基化物树脂、聚醚砜树脂、聚苯硫醚树脂或氟化树脂。考虑到热塑性树脂组合物的物理性能和树脂应用的产品类型，可优选使用透明聚合物树脂，例如甲基丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、环烯烃树脂或聚碳酸酯树脂。此外，可使用两种或更多种树脂，例如作为共聚物或混合物使用。
图1示出了根据本发明用于在冷却辊上实施喷砂工艺的设备简易图，其可用于制造本发明的光扩散膜。在图1中，附图标记表示如下：11：冷却辊；12：用于喷射磨料的喷嘴；13：喷嘴移动框架，从右向左移动；和14：磨料储槽。
在喷砂工艺中，诸如磨料的类型和尺寸、喷嘴直径、喷嘴移动速度、辊转动速度、分散压力和处理次数等因素会影响表面粗糙度的形成。在这些因素之中，确定最重要的因素为磨料的尺寸和处理次数。本发明已控制这些因素以实现所需的Ra和HDI。
磨料的实例包括氧化铝、玻璃珠、塑料喷砂(plastic blast media)或陶瓷珠。其中，优选使用氧化铝或陶瓷珠实现所需的粗糙度。
优选磨料粒径为100～180μm。如果粒径低于100μm，膜表面会具有远远低于所需值的Ra和HDI值。如果粒径超出180μm，Ra和HDI值会超出所需值。
优选在辊表面上进行4～12次喷砂工艺。当进行处理工艺低于4次时，Ra和HDI值会超出所需范围并在膜上会产生局部偏差。当进行处理工艺多于12次时，Ra和HDI值不会达到所需值，或者由于使用的磨料量增加而降低经济效应。
喷砂工艺可包括控制其它因素，例如控制喷嘴直径为2～9mm，控制喷嘴移动速度为100～600mm/min，控制辊转动速度为10～50m/min，以及控制分散压力为0.2～1MPa。在一些情况下，使用上述范围外的工艺条件也可实现所需的Ra和HDI值。
用于制造本发明光扩散膜的方法优选包括使用抛光辊的挤出成型法。图2示出了用于挤出工艺的设备例，该设备使用经过本发明喷砂工艺处理的辊作为构成部件。在图2中，附图标记表示如下：21：模；以及22、23和24：分别为第一、第二和第三冷却辊。
冷却辊可为橡胶辊或钢辊。在本发明的实施方式中，辊22为硅橡胶辊，辊23为经过喷砂的钢辊，且辊24为未经处理的钢辊。但本发明不限于此。优选辊22为橡胶辊，因为橡胶辊可减少膜的相差并增长辊的寿命。
在本发明的实施方式中，钢辊23在其表面上经过喷砂处理，使得表面具有与在膜上形成凹凸的图案相反的形状。钢辊23可协同橡胶辊22一起工作以冷却熔融树脂，使得可制造表面粗糙度均匀性良好的光扩散膜。橡胶辊22也可经过喷砂或表面处理以提供图案，例如凹凸图案。
根据本发明的光扩散膜具有良好的表面粗糙度均匀性，从而提供优异的光学特性，例如所需等级的混浊度和整体透射率。
【附图说明】
由以下结合附图的详细说明，本发明的以上和其它目的、特征和其它优点将更容易理解，其中：
图1示出了根据本发明一个实施方式的用于喷砂工艺的设备的运行简易图；
图2示出了使用经过本发明实施方式的喷砂工艺的辊作为构成部件用于挤出工艺的设备简易图；和
图3示出了用于定义本发明HDI的样品表面的单个高度分布图。
【具体实施方式】
以下，通过本发明的适宜实施例将更详细地说明本发明的组成和功能，但这些实施例并未意在以任何方式限制本发明。在实施例的说明中，可能会省略一些周知主题的详细说明，本发明所属领域的技术人员将毫无困难地了解这些主题。
(实施例1～3)
图1示出了处理辊表面中用作主工艺参数的喷砂工艺。在实施例1～3中，根据表1所列的磨料和处理次数处理钢辊。
参照图2，用挤出机由聚碳酸酯树脂制造本发明的光扩散膜。挤出机使用经过本发明喷砂处理的辊作为第二冷却辊23。模宽度为600mm。分别将橡胶辊22、经喷砂处理的辊23和未经处理的辊24用作第一、第二和第三冷却辊。使用从Chimei公司购得的PC-110等级的聚碳酸酯树脂，设定在290℃下以23.4kg/hr的卸料速率由模进行挤出。此时，第一冷却辊22、第二冷却辊23和第三冷却辊24的温度分别为90℃、110℃和130℃。
使用根据实施例的喷砂工艺条件制得的辊制造的所得聚碳酸酯光扩散膜表现出所需的Ra和HDI值。用Wyko Tyre Technology制造的轮廓分析仪分析上述制得的光扩散膜的Ra和HDI值。测量5次得到平均值。用NipponDenshoku Industries有限公司制造的NDH 5000W-混浊度测量仪测定整体透射率和混浊度。
根据实施例1～3制造的聚碳酸酯光扩散膜在全部表面均匀地显示出高混浊度和高整体透射率，Ra为0.5～3μm且HDI为3～8μm。
(对比例1和2)
用与实施例相同的方法制造光扩散膜，区别在于挤出树脂时使用用粒径不同的磨料(参见表1)进行喷砂处理的第二辊23。制得的聚碳酸酯光扩散膜的Ra和HDI值在所需范围的Ra和HDI值以外。此外，未观测到高混浊度和高整体透射率。
(对比例3和4)
用与实施例相同的方法制造光扩散膜，区别在于在树脂挤出工艺中使用进行不同处理次数(参见表1)喷砂的辊用作的第二冷却辊23。制得的聚碳酸酯光扩散膜的Ra和HDI值在所需范围的Ra和HDI值以外。此外，未观测到高混浊度和高整体透射率。
表1
磨料类型 磨料直径 处理次数 Ra(μm) HDI (μm) 混浊度 透过率 实施例1 氧化铝 106μm 8次 0.8 8 81％ 91％ 实施例2 氧化铝 120μm 8次 1.2 7 81％ 91％ 实施例3 氧化铝 160μm 8次 1.8 5 84％ 93％ 对比例1 氧化铝 60μm 8次 0.4 2 58％ 85％ 对比例2 氧化铝 220μm 8次 4.3 21 64％ 83％ 对比例3 氧化铝 106μm 2次 3.3 15 68％ 84％ 对比例4 氧化铝 106μm 15次 0.3 2 63％ 85％
尽管在此为了说明目的已公开了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应理解的是，可进行各种修改、添加和替代而不背离所附权利要求书公开的本发明的范围和精神。