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CN1922509A - 用于平板显示的漫射膜 - Google Patents

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Abstract

描述了用于背光显示的光漫射膜。光漫射膜(114)包括基本由聚碳酸酯和均匀分散的抗静电材料组成的单层膜，其中所述抗静电材料的量足以使得所述膜具有抗静电性。所述抗静电材料可包含氟化磺酸鏻。所述膜还可包含至少一个带纹理的表面以进行光的低散射。或者，所述膜还可包含均匀分散的丙烯酸类本体散射添加剂颗粒，其平均粒径为约3至约10微米，存在量为约2至约7％重量，以进行光的高散射。

Description

用于平板显示的漫射膜
相关申请
本申请权利要求与2003年2月28日提交的美国临时申请60/451,342相关并要求其优先权，该申请的全部内容通过引用结合到本申请中。
发明背景
本发明涉及光学片材，更具体地讲，涉及特征在于具有光漫射性能的片材。本发明还涉及使用该光学片材的背光显示器和制备该片材的方法。
液晶显示器(LCD)等许多现有的显示系统需要漫射组件。应用漫射组件的实例包括(但不限于)掩蔽制品(masking artifacts)，例如置于漫射膜后面的可见的电子组件和/或隐藏的注塑图案或显示器光导管上的印迹等，以提高亮度均匀性和增大视角。在典型的LCD显示器中，通过向背光组件各添加独立的膜(即膜堆栈)将漫射光引入到背光组件中，其中所述膜包含非漫射基材，该基材进行了高度不规则的漫射表面处理或粘附了高度不规则的漫射表面。因此需要在不增加独立的膜的成本的情况下产生漫射光。
在背光电脑显示器或其他显示系统，光学膜或片材普遍用于引导、漫射或偏振光。例如在背光显示器中，增亮膜(brightnessenhancement films，BEFs)利用其表面上的棱形结构沿视轴(viewingaxis)(即垂直于显示器的轴)导光。这就增加了显示器用户所能看到的光的亮度，并使得系统在产生所需程度的轴向亮度时消耗更少的能量。这些膜还可广泛地用于如投影显示、交通信号灯和照明标记等其他光学装置设计。
液晶显示器(LCD)等现有的显示系统需要具有漫射组件。应用漫射组件的实例包括(但不限于)掩蔽制品(masking artifacts)，例如置于漫射膜后面的可见的电子组件和/或隐藏的注塑图案或显示器光导管上的印迹等，以提高亮度均匀性和增大视角。在典型的LCD显示器中，通过向背光组件各添加独立的膜(即膜堆栈)将漫射光引入到背光组件中，其中所述膜包含非漫射基材，该基材进行了高度不规则的漫射表面处理或粘附了高度不规则的漫射表面。因此需要在不增加独立的膜的成本的情况下产生漫射光。
漫射膜的一些不希望有的特征是高温和高湿测试中缺乏尺寸稳定性(由基材和涂层间材料性质不匹配所造成)、涂层缺陷(由涂覆方法缺乏稳定性所造成)、材料转换(conversion)中的缺陷生成(涂层的划痕所造成)、印迹或纹理不均匀性(由加工和/或卷材加工辊所造成)、灰尘吸附和膜粘连(由静电所造成)以及亮度降低和亮度不均匀。上述前四种不希望有的特征会降低各种切割和组装过程的产率。理想的是漫射体在增强所需的高亮度和亮度均匀特性的同时还将上述不希望有的特征减至最小。
发明概述
本发明的一个实施方案的特征在于：低散射能力的光漫射膜(下文称为上端漫射膜)或高散射能力的光漫射膜(下文称为下端漫射膜)。理想的是两种膜都是单层或单片膜，其特征在于没有涂层并且包含均匀分散的包括氟化磺酸_的抗静电材料，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性。这些膜还可包含至少一种UV稳定剂以防止光源发出的短波光引起的变色。上端漫射膜基本由聚碳酸酯材料和抗静电材料组成，并在其上的至少一个表面具有纹理以实现对光的低散射。下端漫射膜基本由聚碳酸酯、抗静电材料、任选的UV稳定剂和均匀分散的丙烯酸本体散射添加剂(bulk scatteringadditive)组成以对光进行高散射，所述添加剂的颗粒大小从约3微米到约10微米，所占的重量百分比从约2％到约7％。
在本发明的另一方面，所述背光显示装置包括产生光的光源、沿其方向导光的光导和光学膜组合体，其中所述光导包括反射从光导出来的光的反射面，所述光学膜组合体包括上述上端或下端漫射膜中的至少一个。优选同时使用上端和下端漫射膜的装置。
本发明的另一方面提供了一种用于背光显示的光漫射膜。该光漫射膜包括：基本由聚碳酸酯和均匀分散的抗静电材料组成的单层膜，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性。
本发明的另一方面提供了一种光学膜组件。该组件包括：上述光漫射膜、底膜和用于粘合底膜和光漫射膜的压敏粘合剂。
本发明的另一方面提供了一种制备光漫射膜的方法。该方法包括：使压延辊形成纹理，制成带纹理的压延辊；和用带纹理的压延辊形成上述光漫射膜。
本发明的另一方面提供了一种制备光漫射膜的方法。该方法包括：使用聚合物涂覆的熔体压延辊形成上述光漫射膜。
本发明的另一方面提供了一种制备光漫射膜的方法。该方法包括：形成包括上述光漫射膜、底膜和用于粘合底膜与光漫射膜的压敏粘合剂的组件；和从光漫射膜上除去底膜。
本发明的另一方面提供了一种用于背光显示的光漫射膜。所述光漫射膜包括：基本由聚碳酸酯和均匀分散的包括氟化磺酸_的抗静电材料组成的单层膜，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性，所述光漫射膜还包含至少一个带纹理的表面以对光进行低散射，或所述光漫射膜还包含均匀分散的丙烯酸类本体散射添加剂颗粒以对光进行高散射，其平均颗粒大小从约3微米到约10微米，所占的重量百分比从约2％到约7％。
本发明的另一方面提供了一种背光显示装置。该背光显示装置包括：产生光的光源、沿其方向导光的光导和基本由聚碳酸酯和均匀分散的抗静电材料组成的单层膜，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性。
本发明的另一方面提供了一种背光显示装置。该背光显示装置包括：产生光的光源、沿其方向导光的光导和基本由聚碳酸酯和均匀分散的包括氟化磺酸_的抗静电材料组成的单层膜，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性，所述光漫射膜还包含至少一个带纹理的表面以对光进行低散射，或所述光漫射膜还包含均匀分散的丙烯酸类本体散射添加剂颗粒以对光进行高散射，其颗粒大小从约3微米到约10微米，所占的重量百分比从约2％到约7％。
本发明的另一方面提供了一种用于背光显示的光漫射膜。该漫射膜包括：基本由聚碳酸酯和均匀分散的包括氟化磺酸_的抗静电材料组成的单层膜，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性，所述膜的表面电阻率低于约1015欧姆/平方。
本发明的另一方面提供了一种用于背光显示的光漫射膜。该漫射膜包括：基本由聚碳酸酯和均匀分散的抗静电材料组成的单层膜，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性，该单层膜基本透明。
本发明的另一方面提供了一种制备含聚碳酸酯光漫射膜的方法。该方法包括：将包含聚碳酸酯的聚合物树脂通过70微米或更小的多孔盘熔体过滤器以获得经过滤的树脂；由经过滤的树脂形成粒料；将粒料熔融并挤出形成挤出熔融物；和将挤出熔融物通过两个压延辊间的间隙形成光漫射膜。
本发明的另一方面提供了一种制备含聚碳酸酯的光漫射膜的方法。该方法包括：将含有聚碳酸酯的聚合物树脂熔融并挤出形成挤出熔融物；和将挤出熔融物通过两个压延辊间的间隙形成厚度至少为约0.008英寸的光漫射膜，其中从任一角度观察光漫射膜时，未发现任何可见的波纹。
本发明的另一方面提供了一种制备含聚碳酸酯的光漫射膜的方法。该方法包括：将含有聚碳酸酯的聚合物树脂熔融并挤出形成挤出熔融物；和将挤出熔融物通过两个压延辊间的间隙形成光漫射膜卷材，卷筒材振荡速度和卷筒材缠卷卷绕张力足够大以使得光散射漫射膜没有任何可看得见暴筋现象。
本发明的另一方面提供了一种光漫射膜。该漫射膜包括：聚碳酸酯材料；和有效量的紫外吸收剂(UVA)组分以降低光漫射膜暴露于紫外(UV)光时的变色，其中依据ASTM D4674中的方法3加速耐候老化200小时后，膜的色偏移为dx＜0.0005和dy＜0.0005，其中按照CIE 1931，dx是x色坐标上的偏移，dy是y色坐标上的偏移，其中色偏移以反射模式使用D65光源和10°观察角测定。
本发明的另一方面提供了一种光漫射膜。该膜包括：聚碳酸酯材料；和有效量的紫外吸收剂(UVA)组分以降低光漫射膜暴露于紫外(UV)光时的变色，其中用于单灯LCD中工作50,000小时后光漫射膜的色偏移为dx＜0.0005和dy＜0.0005，其中按照CIE 193l，dx是x色坐标上的偏移，dy是y色坐标上的偏移。
本发明的另一方面提供了一种光漫射膜。该漫射膜包括：聚碳酸酯材料，其中所述光漫射膜在Taber测试中的重量损失小于约4.0x10-5g/cm2。
附图说明
图1是包括本发明一个实施方案的光漫射膜的背光显示装置的透视图。
图2是光漫射膜的横截面图，按照本发明一个实施方案，所述光漫射膜接受并将该光线漫射。
图3是包括光学基材堆栈的背光显示装置的透视图，所述各光学基材包含一层或多层本发明一个实施方案的光漫射膜。
图4是两个具有棱形表面的光学基材的透视图，其棱形的轮廓取向彼此呈一定角度。
图5A和5B分别是具有棱形表面的光学基材的透视图和横截面图。
图6表示苯并三唑紫外吸收剂的结构。
图7是连续挤出系统的示意图，该图表示将热塑性熔融体挤出并向下进入两个压延辊之间的辊隙或间隙。
图8是包括本发明一个实施方案的漫射膜和保护膜的光学结构的侧截面图。
图9-12图示了本发明一个实施方案的使用保护膜形成的漫射膜的各个性能参数，其中各个性能参数在其他实施方案中通用。
发明详述
液晶平板显示器需要某些形式的光源才能工作。一般而言，占据当今平板显示器市场的最大份额的是背光型平板显示器。LCD显示器的背光模块(BLM)通常由外壳、位于灯管边沿的丙烯酸类灯管、灯管后面的反射膜和置于上面的一些光学膜组合制成。
图1表示本发明一个实施方案的背光显示装置100的透视图。背光显示装置100包括产生光116的光源102。光导104通过全内反射沿其方向引导光116。沿光导104安置的反射装置106反射从光导104出来的光116。安置在光导104上方的BEF光学基材108接受来自光导104的光116。BEF 108包括为平面110的一面以及为棱形表面112的另一面。BEF 108接受光116并将光116导向与所示z轴方向平行的方向，该方向基本垂直于BED光学基材108。接着光116被导入位于BED基材108上方的漫射膜光学基材114以对光116进行漫射。散射体光学基材114接受来自BED光学基材108的光116。光116从漫射体光学基材114出来并进入液晶显示(LCD)130。
图2表示光116在漫射体光学基材上碰撞从而发生散射。
如图3所示，背光显示装置100可以包括多个光学基材108，例如所示的堆栈排列114。另外，基材108的棱形表面112可取向，使得棱形表面112的轮廓方向彼此之间呈一定角度，例如90度(见图4)。还有，应当理解的是棱形表面112可具有峰角(peak angle)α、高度h、间距p和长度l(见图5A和5B)。峰角α、高度h、间距p和长度l这些参数可以是预设值或随机值或至少是伪随机值(psuedo-randomized)。例如Olcazk在2002年5月20日提交的美国申请10/150,958等专利文献中对具有棱形表面的膜进行了描述，所述棱形表面具有随机或伪随机参数，该专利通过引用结合到本文中。
回到图3，典型的笔记本电脑配置使用光源102(即例如冷阴极荧光灯(CCFL))、相邻的反射器106和LG Pipe光导104(例如与反射器106相邻，沿光程(light travel)方向行进)。该配置通常包括与光导104相邻的的漫射体114b，其中漫射体114b在本说明书被称为下端漫射体。许多配置可使用与下端漫射膜相邻的其他光学膜。这些膜一般包括本领域所熟知的如BEF、BEF-T、BEF-M和DBEF-D的BEF型配置。除这些膜外，笔记本配置可能包括漫射膜114a(所熟知的上端漫射膜)，其中BEF 108位于上端漫射膜114a和下端漫射膜114b之间。
如前所述，理想的是两层漫射膜都包含均匀分散的包括氟化磺酸_的抗静电材料，抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性。Henricus等在美国专利6,194,497中描述了抗静电材料，该描述通过引用结合到本说明书中。优选磺酸_是氟化磺酸_并由包含有机磺酸根阴离子和有机_阳离子的碳氟化合物组成。这些有机磺酸根阴离子的实例包括全氟甲磺酸根、全氟丁磺酸根、全氟己磺酸根、全氟庚磺酸根和全氟辛磺酸根。前述_阳离子的实例包括脂肪族_阳离子，例如四甲基_、四乙基_、四丁基_、三乙基甲基_、三丁基甲基_、三丁基乙基_、三辛基甲基_、三甲基丁基_、三甲基辛基_、三甲基十二烷基_、三甲基十八烷基_、三乙基辛基_，和芳族_阳离子，例如四苯基_、三苯基甲基_、三苯基苄基_和三丁基苄基_。
优选的氟化磺酸_可通过这些有机磺酸根阴离子和有机阳离子的任意组合得到。通过将相应的磺酸和氢氧化季_在混合溶剂中混合，然后将混合溶剂蒸发，可制备得到很纯的氟化磺酸_。例如，全氟丁磺酸四丁基_可通过如下方法以约95％的产率制备得到：将98.6g全氟丁磺酸、200ml40％重量的氢氧化四丁基_溶液和500ml混合溶剂加入到烧瓶中，在室温将该混合物搅拌1小时，分离油层形式的磺酸_，用100ml水洗涤，然后使用真空泵将溶剂蒸发。
优选的本发明所使用的磺酸_是具有下列通式的氟化磺酸_：{CF3(CF2)n(SO3)}θ{P(R1)(R2)(R3)(R4)}Φ，其中F是氟；n是1-12的整数，S是硫；R1、R2和R3相同，各自为1-8个碳原子的脂族烃基或6-12个碳原子的芳族烃基，R4是1-18个碳原子的烃基。含有通式所示的氟化磺酸_作为其主要组分的抗静电组合物可通过多种不同的方式使用，以利用其抗静电性、相容性及耐热性为聚碳酸酯提供抗静电性。碳氟化合物磺酸_盐是低熔点的半固体材料，因此，无需处理可将它们作为熔融液体进行处理。在某些实施方案中，其中的碳氟化合物磺酸_盐在室温(15-25℃)是固体晶状材料，很容易称量、处理和加入到聚碳酸酯中。
实施该方法的通常方式是在制备或加工聚合物的时候直接添加该试剂并将其混合。该方法可通过包括挤塑、注塑、压塑或铸塑在内的传统方式实施。加入到聚碳酸酯中的碳氟化合物磺酸_盐的量能有效减少或消除静电，并可在一定范围变化。已经发现如果加入到树脂中的抗静电碳氟化合物磺酸的取代_盐太少，则仍存在静电在该树脂制成的制品上聚积的趋势。如果抗静电添加剂的添加量太大，如此大量的添加本身就不经济，在某种程度上，抗静电添加剂会开始反过来影响树脂的其他性质。例如，为了在透明级聚碳酸酯中通过该内部应用法获得理想的结果，优选按占挤出组合物的0.1-1.5％重量添加本发明的试剂，更优选按0.4-0.9％重量添加。所述抗静电材料的耐热性更好，因此可较少量添加(相对于烷基磺酸_等传统离子表面活性剂)，所得树脂组合物具有良好的透明度和机械性能。
含有抗静电材料的树脂组合物最好全透明。例如，当树脂组合物包括聚碳酸酯时，选择合适的抗静电材料以使得所得组合物保持透明。这与其他对透明度有负面影响的抗静电添加剂相反。因此，依据本发明的一个实施方案，漫射膜在具有优良抗静电性能的同时还保持透明至浅白色。
回到图3，下端漫射膜的主要功能是利用膜的漫射特性提高光的均匀性并同其他背光膜相互作用产生最大的轴向亮度。下端漫射体的另一个功能是遮蔽光导104产生的任何光学缺陷。上端漫射膜的主要功能是最大程度地减少炫光和存在于BEF与偏光器间的光学耦合(牛顿环)，所述偏光器可能在LCD 130中。另外，在BEF膜的表面可具有棱形结构，该棱形结构同其他介质接触时可能碎裂。这种损坏可对光学性能和外观特性产生负面影响。上端漫射体还可作为BEF膜的保护膜以减少上述碎裂的可能性。
BEF通常改变以大于实际观察所需角度(约30-40度，取决于具体应用)的角度传播的光并将至准直朝向观察者。BEF通常利用严格控制的几何结构和全内反射的基本原理来有效准直光线。
可对设计用于笔记本应用的背光模块进行优化以最大化轴向亮度和对光的利用，进而使得可使用低功率光最大程度地减少能耗和提高电池寿命。这一点可以通过使用两片交叉的BEF膜实现(见图4)。理想的是下端漫射膜具有增强膜的准直能力的微结构或表面拓扑。可对轴向亮度和BEF膜的视角性能间的平衡进行优化。对于在笔记本电脑中的应用，由于使用了交叉增亮膜，下端漫射体并不需要提供大量的准直功能，然而在台式电脑应用中，一般仅使用一个BEF，因此优选下端漫射体提供足够的准直能力以同时满足轴向亮度和视角的需要。
许多技术可用于折射和散射光以获得具有光漫射能力的膜。例如，膜的物理改变会导致在膜的表面印有能漫射光的纹理。本体技术(bulk technologies)可用于将组分颗粒嵌入聚合物基质使得所得挤出膜具有光漫射性能。
表面涂层可粘结组分颗粒，附在膜表面上而漫射光。通常涂覆双轴取向的基础聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂膜以淀积颗粒。通常将约2-10微米的丙烯酸颗粒混入粘合剂中，将粘合剂辊涂在膜上并UV固化。使用各种粘合剂和颗粒，可以制备漫射能力和准直能力不同的膜。通常上端漫射膜是散射和准直能力低的膜，下端漫射膜的散射和平行能力强。
图7是示例性的压延辊系统200的示意图，该体系可用于制备本发明一个实施方案的光漫射膜。系统200包括挤出喷嘴202，通过该喷嘴挤出光漫射膜材料204。将光漫射膜材料204加热到足够高的温度以熔融该材料，所述温度高于该材料的玻璃化转变温度(Tg)。挤出熔融物形式的材料204通过压延辊208和210形成的辊隙或间隙206，冷却，然后通过牵引辊212。冷却的成品膜214就是光漫射膜。
制造表面带纹理的漫射膜的一种方法是通过使用玻璃或金属母模，其中母模通过向其表面喷砂制备。按照这种方法产生的表面拓扑反过来通过散射和折射来漫射光。这种方法可用于在膜的熔融压延制备中使用的母模压延辊中。在熔融压延过程中，聚合物熔融体复制带纹理表面的结构。
制作带纹理压延辊母模一般包括制备高质量的圆柱型金属(钢、铜等)或聚合物材料(EPDM、硅橡胶等)表面，该表面的材料杂质和空隙应当最少。将圆柱型表面打磨成光滑平面，然后通过喷砂法或电火花毛化法使其产生纹理，或通过雕刻在其表面产生无规的不光滑纹理或设计的表面纹理。然后可电镀铬或镍以提高这些工具的坚韧性。然后可进行抛光或喷粉以得到最后的带无规纹理表面。在纸和塑料膜的制备中，这类辊用于确定这些产品的表面。
这些带纹理的压延辊的使用可能需要利用聚合物后辊将熔融聚合物压按或夹持在带纹理的金属辊上，这种压按或夹持必须具有足够的力量和时间以使得熔融聚合物流入辊的纹理中进而将辊上的纹理复制到膜上。由于熔融压延中的高温和高疲劳条件，后辊的组成对其性能很重要。后辊一般由涂覆了交联硅橡胶化合物的钢制壳体制成，所述硅橡胶化合物含有如氧化铁等添加剂以提高其机械性能、热稳定性和导热性。由于后辊的厚度、硬度和表面纹理是控制压延辊表面复制到膜以及成品膜的双折射和应力的主要因素，因此它们对于膜的性能至关重要。过度双折射和过大的应力可导致制备中的或热循环后的平坦度问题、色彩失真问题(color artifact issues)和能影响最终应用中的亮度的局部去偏振效应。
当光的折射率发生变化时，就会发生光的漫射。对于带纹理的漫射体，漫射发生在空气和聚合物的界面，而对于本体漫射体，当光从基质材料传播到达组分颗粒时就会发生这种变化，反之亦然。
散射的类型取决于颗粒的大小或表面轮廓。如果颗粒大小小于光的波长，发生Rayleigh散射。如果颗粒大小大致等于或大于光的波长，就主要是Mie散射。Mie散射导致前向透射光的百分比很高。
描述Mie散射的Mie原理是Maxell’s电磁波方程在颗粒大小等于或大于光的波长的边界条件下的解。Mie解给出了颗粒内或颗粒外任一点的电场和磁场。在这个解的基础上，可以确定任意角度的光强度值，同时还可以确定光通过介质的透射值和漫射值。
本发明通过产生特定的纹理和在某些情况将纹理和向压延制备膜的树脂添加本体散射添加剂结合来制备LCD漫射体。体光学漫射膜的目的在于使得光向前传播并漫射。漫射体是LCD单元的一个部分，所述LCD单元在例如笔记本电脑屏幕、平板台式显示器和平面电视等许多光学显示产品中使用。
合适的光漫射颗粒包括有机材料或它们的混合物，这些颗粒不会反过来明显地影响聚碳酸酯的所需物理性质，例如影响强度或拉伸强度。优选的光漫射颗粒为丙烯酸类光漫射颗粒，包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸烷基酯例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及含有至少一种前述有机材料的混合物，其中所述烷基具有1到约12个碳原子。因为向聚碳酸酯膜添加PMMA制备的膜不仅不会减少向前透射光，而且折射率的差值足以诱导单个和多个点散射使膜的雾度超过97％，所以优选PMMA材料用作添加的光漫射颗粒。
膜的厚度通常为约0.025到0.5mm，折射率是约1.59，但根据应用需要可以更厚或更薄。在一个实施方案中，未往聚碳酸酯膜中添加光漫射颗粒，其积分反射率是9.7％，积分透光率是88.4％。光漫射颗粒的折射率在约1.49和约1.43之间。相对于聚碳酸酯膜的折射率1.59，添加的颗粒物质的较低的折射率1.49-1.43减少了光通过聚碳酸酯膜时的透射而增加了反射。
预测的和测定的雾度百分率通过下式计算：
Figure A20048004211700161
其中总透射为积分透射，漫透射是由ASTM D 1003定义的被膜散射的光透射。PMMA颗粒(Δ)的雾度百分率的测定值和预测值之间表现出相当好的等价性，其中雾度百分率的预测值通过使用MIE问题的解模拟得到。示例性模拟例如见述于2002年10月3日提交的美国专利申请10/065,319，该专利通过引用结合到本文中。
优选聚碳酸酯膜和PMMA颗粒之间的折射率差值是约0.1，该差值是同时获得高雾度和高透光率的最优差值。通过控制颗粒浓度，优选的含有PMMA颗粒的聚碳酸酯组合物(不光滑的和磨光的膜表面)所表现出的透光率高于90％，雾度大于80％。磨光的PMMA颗粒的透光率一般是约91％，雾度一般是约15％。前述的不光滑和磨光的表面依据ASTM标准D523由光泽度确定，其中磨光表面的光泽度大于90，不光滑表面的光泽度小于50。
优选使用PMMA颗粒(具有不光滑的和磨光的表面)影响显示装置中必要的光漫射性能，所述PMMA颗粒以所选的颗粒浓度悬浮在聚碳酸酯膜中，其平均颗粒大小是约3微米到约10微米。
上文已对聚碳酸酯膜或光学片材或光学基材形式的体光漫射体进行了描述，其中对于上端漫射膜，其含有约95％到约99.8％重量的聚碳酸酯和约0.4％到约2.0％重量的抗静电材料，对于下端漫射膜，其含有约93％到约96％重量的聚碳酸酯、约0.4％到约2.0％重量的抗静电材料和约2％到约7％重量的本体散射添加剂。光漫射颗粒和添加剂的重量基于聚碳酸酯、光漫射颗粒和其他成分的总重量计算。其他组分可少量存在于聚碳酸酯组合物中，只要该组分不会反过来影响组合物的物理性质，因此体光漫射体基本由聚碳酸酯和光漫射颗粒组成。优选光漫射颗粒包含选自聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物。
对于聚合物(例如为聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯)且颗粒悬浮在聚碳酸酯中的情况，可用聚合物颗粒浓度ρ、片材厚度t和平均颗粒大小s对下端漫射膜进行描述，依据ASTM标准D 1003-00，优选获得的片材具有至少70％的透光率和至少80％的雾度，更优选的片材具有至少90％的透光率和至少80％雾度，最优选的片材具有至少90％的透光率和至少90％的雾度。然而，本领域技术人员应该认识到可通过对前述的颗粒浓度ρ、片材厚度t和平均颗粒大小s中的一个或多个参数进行调控以获得优选的、更优选的和最优选的透光率和雾度。
优选形成的上端漫射膜的雾度小于约50％，优选其高透光率大于约80％，最优选大于约90％。
如上所述，漫射膜的一个主要性能指标是环境测试中的尺寸稳定性。传统的膜暴露于高温和高湿后一般都会卷曲或起皱。这会导致光学波纹效应，当暴露于高温高湿后，该效应表现为通过显示面板的光强度产生正弦振动。对于较大显示器中的较大面积的膜和高温高湿环境条件，这个问题变得尤其严重。对于LCD TV等大面积显示器，需要更多和更亮的荧光灯，由此使得BLM和显示器暴露于更高的温度。这就立即指出了具有耐高温性的尺寸稳定的膜存在的必要性。有很多因素能导致膜在环境暴露中的尺寸稳定性问题。最根本的原因是耐热性差、热膨胀系数不匹配、模量、收缩、吸水膨胀系数和残留应力。本发明的实施方案的目的在于改善所有这些性能。本发明的实施方案使用聚碳酸酯代替PET作为聚合物膜基材，PET是许多商品LCD漫射体所选择的材料。相对于无定形PET的约70℃的热挠曲温度(HDT)，聚碳酸酯的热挠曲温度是135℃。HDT是材料开始弯曲或挠曲的温度。将膜温从-20℃斜坡升至100℃进行温度斜度试验(temperature ramp experiment)并进行比较，现有的商品PET膜的平均模量降低大约700MPa，而得自本发明实施方案的聚碳酸酯膜的平均模量仅降低200MPa。这就导致了优良的尺寸稳定性和更少的膜卷曲造成的光学缺陷。本发明的实施方案使用的加工方法生成光学各向同性的膜。因此，膜的残留应力小，在热暴露中应力释放机会少。
通常LCD漫射膜使用涂层使膜具有漫射能力。所述涂层主要是UV固化丙烯酸类物质。PET和涂层材料之间热膨胀系数、模量、吸水膨胀系数和热收缩的差异会使膜产生卷曲、扭曲和膜起皱的力矩。这些差异还会引起上述尺寸稳定性问题。本发明的实施方案使用纹理或体添加剂得到各向同性材料性质的膜。这就使得膜在材料性质方面的不匹配降至最小，并由此降低了卷曲和起皱的趋势。上述所有这些设计上的差异使得膜在环境稳定性测试中具有优异的尺寸稳定性。
本发明减少了在膜的加工、转化过程和最后的显示应用中的静电吸引和膜粘附。为了在本设计中缓解这些问题，在聚碳酸酯树脂中添加抗静电添加剂，所述抗静电添加剂能减少膜上静电的产生，并在灰尘和膜粘附发生前迅速消除静电。
LCD面板对面板膜上能引起视觉缺陷的可见光学缺陷十分敏感。100-200微米大小的膜缺陷就能导致LCD面板成为次品。由于UV涂层和底膜间的指数(index)和色差，缺陷很容易被检测出来，因此由膜上涂层被破坏所产生的划痕和可见缺陷会降低合格膜的产率。本发明中的实施方案不需要涂层系统，因此在整个BLM装配过程中产率很高。
实施例
要求上端保护漫射膜为漫射能力非常低的膜。这是由于观看者所能察觉的亮度与膜的漫射能力成反比。以下描述略述了本发明各实施方案的上端保护漫射膜的产品性能及其制备方法。
实施例1上端漫射膜
使用现有技术的挤塑生产线(挤塑机、熔融泵、膜模和压延叠辊机)来制作上端保护漫射膜产品。使用到的部件有镀铬钢压延辊和硅橡胶后辊，所述压延辊打磨至Ra小于1μ(Ra是表面粗糙度)。所使用的聚合物树脂是LEXAN EXRL0080-1111(Henricus等在美国专利6,194,497中描述过，可从GE Plastics购买)，其中添加了0.5-1.5％重量的抗静电添加剂FC-1。
操作条件包括：
机筒分段温度：450-550_
质量流量：200-250lbs/hr
模头段温度：520-530_
模唇宽度：68英寸
压延辊设置：
1位辊：带纹理(标称Ra 40μin)聚硅氧烷，标称厚度0.375英寸，标称70肖氏A硬度。
2位辊：上光(标称Ra＜2μin)镀铬钢
辊隙压力：30-200psi(15-150pli)
膜厚度：0.005英寸
下表1略述了生成的膜的性能。
表1
试样 雾度％ 标准偏差％ 透光率％ 标准偏差％ C-x C-y D65-x D65-y A-x A-y
1A 37.5 1.68 91.3 0.27 0.32165 0.325558 0.450833 0.4056 0.313342 0.330233
1B 47.3 4.97 90.9 0.33 0.312858 0.328967 0.40683 0.4055 0.309692 0.318008
1C 42.8 2.97 91.2 0.2 0.309833 0.318175 0.450792 0.405583 0.313275 0.330133
表1列出了实施例1中各种膜的雾度值和透光率值和这些参数的标准偏差，其中1A-1C的制作工艺条件略有差别。如表所示，所有的膜1A-1C的雾度均低于50％。表1中所有上述膜都表现出了为低散射上端漫射膜所必需的低雾度和高透光率，优选透光率大于80％。因此，这些膜降低了BEF膜所产生的Moire效应，同时对光学性能影响很小，还具有抗静电性能。表1还列出了膜的CIE 1931色座标，(C-x，C-y)，(D65-x，D65-y)和(A-x，A-y)。这些种类的膜的色座标在常规的工业范围内。
点缺陷测试通过目测法检验，包括将膜剪切成显示器大小的薄片，随后在暗度为10,000的净化室中依次观看从屏蔽荧光灯发出的透射光和反射光。
实施例2下端漫射膜
要求下端漫射膜为光散射能力非常高的膜。其目的是隐藏来自光导的羽化和使光变得更均匀。以下描述略述了下端漫射膜的产品性能及其制作方法。
使用现有技术的光学膜挤塑生产线(挤塑机、熔融泵、膜模和压延叠辊机)制作下端漫射膜产品。使用镀铬钢压延辊和硅橡胶后辊，所述压延辊通过慢喷砂刻花工艺(slow blast texturing process)制作。所使用的聚合物树脂是LEXAN EXRL0091-WH5A201X(购自GEPlastics)，该树脂含有最优的丙烯酸类本体散射(bulk scattering additive)添加剂，其添加量为约3-5％，大小为3-7微米。同样，还添加了0.5-1.5％重量的抗静电添加剂FC-1。聚合物颗粒与带纹理的表面一起增强了膜的漫射能力。膜的两个面都按该产品设计进行带纹理处理以降低膜/光导/BEF界面间的光耦合。
操作条件包括：
机筒段温度：450-550_
质量流量：300-400lbs/hr
模头段温度：530-570_
模唇宽度：68英寸
压延辊设置：
1位辊：带纹理(标称Ra 40μin)聚硅氧烷，标称厚度0.375英寸，70肖氏A硬度。
2位辊：带纹理(标称Ra 105μin)薄镀铬钢
辊隙压力：30-200psi(15-150pli)
膜厚度：0.005英寸
下表2略述了生成的膜的性能。
表2
表2列出了实施例2中各种膜2A-2F的雾度、透光率值和这些参数的标准偏差，其中2A-2F的配方在各实施方案范围内略有差别，表2还按类似于表1的方式列出了膜的CIE 1931色座标。表2中所有上述膜都表现出了为高散射下端漫射膜所必需的高雾度和高透光率。因此，表2中的这些膜具有如下的光学性能：其雾度足够高以提供所需的遮蔽性能，同时其透光率很高而不会影响光学性质。优选透光率高于80％。点缺陷测试用前一实施例所描述的相同方法进行。
无缝压延辊对上述实施例1和实施例2中的膜的质量至关重要。作为压延辊的一个实例，直径为20”、有效宽面为59英寸的钢辊可通过下列两种方法中的任一方法制作：1)喷砂法(Grit Blasting)和2)电火花毛化法(Electron Discharge Texturing，EDT)。只要所使用的喷砂压力和合金分别是标称的35 psi和58CrMoV4，喷砂法就能制备得到无缝辊。电火花毛化法(EDT)也可用于制作无缝辊。优选喷砂小于50psi。优选喷砂使用60到160粒的氧化铝。
具有抗静电性能的漫射膜：对比实施例1和实施例3-6。
表格2示出了典型配方，所述配方按照上述相同方法在光学膜挤塑生产线中的单螺杆挤塑机中配混、造粒并形成5mil厚度的膜。
表格2.漫射膜树脂配方的实施例
    原料     重量，Kg
    Lexan 100级粉末     100
    脱膜剂     0.145
    热稳定剂     0.095
    抗静电添加剂(FC1)     0.75，1.00
    PMMA微珠     0，4.2
    色料包     0.27
    UVA     0.15
下表格3示出了具有不同含量抗静电添加剂FC1的上端漫射膜和下端漫射膜的抗静电性能的实施例。
表格3.漫射膜的抗静电性能
样品     PPMA，phr     FC1，phr   表面电阻率，ohm/sq  静态电荷减少，s
对比实施例1     0     0   1.56E+17  无穷大
实施例3     0     0.75   2.79E+13  39
实施例4     0     1   1.33E+13  16
实施例5     4.2     0.75   4.64E+13  55
实施例6     4.2     1   2.58E+13  20
表面电阻率依据ASTM D-257，使用Keithley 6517A静电计在23℃和55％相对湿度条件下测定。静态电荷减少依据JIS 1094-1980，使用Static Honestmeter(型号：S-5109，Shishido Electrostatic Ltd.)在23℃和55％相对湿度条件下测定。
表格3示出了各个实施例的膜的表面电阻率(SR)和静态电荷减少(SD)等抗静电性能。SR和SD越小，在膜表面堆积的静电就越少，由此膜的粘性越小和吸附的灰尘越少。FC1对膜的抗静电性能所产生的有益效果通过表格3所示的SR和SD急剧降低得到证实。
保护膜
在一些实施方案中，考虑使用保护膜或掩膜(masking)保护光漫射膜在运输、纵切、模切或在背光显示中的最终使用前其他方面的处理过程中免受损害。所述掩膜包括衬料和压敏粘合剂。可对该衬料和压层工艺进行优化以确保该掩膜在运输和转换过程中保持粘附状态，而在将其插入背光显示设备过程中装配工人又可轻易地撕去。
如图8所示，在运输和从挤出膜到LCD面板膜的变换过程中，为保护膜免受划伤、灰尘吸附和其他对膜的损害，可将保护膜140压层到漫射膜114上。保护膜140或掩膜可由聚乙烯或聚丙烯等底膜142和压敏粘合剂144组成。底模142的机械性能对于确保保护膜140不会由于释放压层过程所产生的应力而导致最终产品发生卷曲来说至关重要，其中所述保护模可能占最终压层厚度(保护膜140和漫射膜114的总厚度)的10-30％。压敏粘合剂(PSA)必须能够充分地流入到漫射膜的纹理中，以使得被夹杂在漫射膜纹理凹处的微小气穴(air pocket)不移动和形成微小的气泡，所形成的气泡会导致漫射膜过早发生脱层或产生潜在损害。例如，PSA可以是经设计具有必要剥离力的压敏粘合剂。压层辊隙对压层质量也很重要。聚硅氧烷或其他耐用橡胶聚合物辊使夹持力分布在更宽的“印迹”上。这种力的分布使得PSA有足够的时间流入到漫射膜纹理中并防止出现上述缺陷。
实施例7
实施例7是光学膜组件，所述组件除了采用上述产品中所用的控制扩散方法外，还利用保护掩膜在低应力条件下形成。
使用现有技术的光学膜挤塑生产线(挤塑机、熔融泵、膜模和压延叠辊机)制作具有保护膜的上端漫射膜产品。使用镀铬钢压延辊和硅橡胶后辊，所述压延辊通过电火花毛化和氧化铝喷砂制备。所使用的聚合物树脂是含有少量着色剂、热稳定剂和酯类脱模剂的聚碳酸酯均聚物。将该聚合物树脂配混，通过30微米的熔体过滤器去除其中的杂质。
操作条件包括：
机筒段温度：450-550_
质量流量：200-250lbs/hr
模头段温度：520-530_
模唇宽度：68英寸
压延辊设置：
1位辊：带纹理(标称Ra 40μin)聚硅氧烷，标称厚度0.375英寸，标称70肖氏A硬度。
2位辊：带纹理(标称Ra 105μin)薄镀铬钢
辊隙压力：30-200psi(15-150pli)
膜厚度：0.005英寸
掩膜：光学纯聚烯烃掩膜和经设计具有必要剥离力的压敏粘合剂
掩膜夹棍：直径8”，厚度1.5”的EPDM，70肖氏A硬度
压层压力：标称25psi
图9-12阐明了利用保护膜形成的漫射膜产品的性能，但其表示了描述范围内所有实施例中的产品的性能。图9显示了152个样品的掩膜剥离试验强度的直方图。剥离试验强度很轻易地就落在了所需要的0.17-1.06oz/inch范围内。图9还示出了短期(ST)(同一批产品内)分布和长期(LT)(多批产品间)分布。
图10显示了302个样品的延迟能力的直方图。在膜的形成过程中，应力将使一些聚合物分子在膜平面中按优选方向排列。方向与优选方向相同的偏振光和方向与优选方向垂直的偏振光相比，在膜上垂直入射时光速不同。延迟是由于相对于膜偏振方向不同的光波间的光速不同而产生的滞后距离。所有样品的延迟能力均在21nm以下。图10还示出了短期(ST)(同一批产品内)分布和长期(LT)(多批产品间)分布。
图11显示了48个样品的点缺陷数目的直方图，所述点缺陷数目是每个样品的10平方英尺面积上尺寸为0.1-0.15mm的点缺陷的数目。点缺陷大小是缺陷的特征长度。所有样品的点缺陷数目都等于或小于三个。图11还示出了短期(ST)(同一批产品内)分布和长期(LT)(多批产品间)分布。
图12显示了28个样品的黑点点缺陷数目的直方图，所述黑点点缺陷数目是每个样品的40平方英尺面积上尺寸大于0.15mm的黑点点缺陷的数目。黑点点缺陷由焦糊聚碳酸酯产生。所有样品的黑点缺陷数目都等于或小于三个，其中只有少数样品是三个。图12还示出了短期(ST)(同一批产品内)分布和长期(LT)(多批产品间)分布。
紫外吸收剂
在背光显示器所使用的光源的光谱能量分布一般在光谱的紫外(UV)区(约400nm以下)有一些峰。例如，大部分冷阴极荧光灯(CCFL)会在313-365nm汞谱线发射一些能量和在近UV区产生弱连续谱。芳香性的聚碳酸酯对波长小于350nm的光线特别敏感。为避免背光显示器所使用的膜的降解和变色，必须对聚碳酸酯进行保护以免受到紫外光的破坏。对于透明膜，这种保护不能以降低可见光的透射为代价。
多种技术可用于保护透明制品。这些技术包括施加由UV稳定材料制成的涂层和在本体中添加如紫外吸收剂(UVA)、猝灭剂和抗氧化剂等添加剂。对薄部件，在本体中添加紫外吸收剂是非常有效的方法。在本发明的一个优选实施方案中，漫射光学膜可含有0.01-1％重量，优选0.05-5％重量的UVA组分。为避免UVA在处理操作中通过膜的大面积表面挥发，优选UVA具有低挥发性，10％失重的温度优选在240℃温度以上，更优选在300℃以上，最优选在350℃温度以上。为减小对亮度的影响，UVA应当在光谱的可见光范围内具有最小吸收，优选UVA遮断波长在400nm以下的光线，更优选380nm以下。优选UVA选自羟基二苯甲酮、羟基苯基苯并三唑、氰基丙烯酸酯、N，N’-草酰二苯胺、羟基苯基三嗪和苯并_嗪酮。更优选UVA选自羟基苯基苯并三唑和苯并_嗪酮，其对可见光的光吸收很小，同时还不产生黄色。
优选的苯并三唑类紫外吸收剂可以是图6所示结构的衍生物。
X、R1和R2取代基的非限定性实例有：
X＝H，Cl，
R1＝叔丁基、CH2(二聚体)、仲丁基、枯烯基、叔戊基、C12H25、4，5，6，7-四氢异吲哚-1，3-二酮，和
R2＝甲基、枯烯基、叔丁基、叔戊基、叔辛基、-CH2-CH2-COOC8H17、-CH2-CH2-COO-(CH2-CH2-O)8-H、-CH2-CH2-OH、-(CH2-CH2-COO-CH2-CH2)2-、双酚A、(4-辛氧基-3-甲基苯基)(苯基)甲酮、2-甲基丙烯酸乙酯、乙醛、乙烯、聚苯乙烯。
适合用作UVA组分的商品苯并三唑的实例包括来自Cytec的Cyasorb 5411和来自Ciba的Tinuvin 234或Tinuvin 236。
优选的苯并_嗪酮UVA结构可以是单体、二聚体或三聚体苯并_嗪酮。
苯并_嗪酮的非限定性实例包括2，2′-双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-乙撑双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-四亚甲基双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-六亚甲基双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-十亚甲基双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-p-亚苯基二(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-间亚苯基双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-(4，4′-亚联苯基)双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-(2，6-或1，5-亚萘基)双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-(2-甲基-对亚苯基)双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-(2-硝基-对亚苯基)双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-(2-氯-对亚苯基)双(3，1-苯并_嗪-4-酮)、2，2′-(1，4-亚环己基)双(3，1-苯并_嗪-4-酮)。
适用于本发明的商品苯并_嗪酮UVA由Cytec Industries以Cyasorb 3638的商品名出售。
具有UVA性质的漫射膜：对比实施例2和实施例8-13。
对比实施例2和实施例8-13中所描述的配方以表格1所示出的典型配方为基础。对比实施例2和实施例8-13中的配混以及膜挤塑使用实施例3-6描述的同样方法。
表格4  漫射膜的UVA性能
样品 PMMA(phr) FC1(phr) Cyasorb3638(phr) Cyasorb5411(phr) Tinuvin294(phr) 膜黄色指数 非正常模塑的色偏移 UV曝光会的色偏移
dy dx dy
对比实施例2 4.2 0.75 0 0 0 9.93 0.0022 0.0007 0.0011
实施例8 4.2 0.75 0.12 0 0 9.86 0.0020 0.0002 0.0004
实施例9 4.2 0.75 0.15 0 0 - - 0.0002 0.0002
实施例10 4.2 0.75 0 0.07 0 9.99 - 0.0003 0.0005
实施例11 4.2 0.75 0 0.12 0 10.03 0.0035 0.0002 0.0002
实施例12 4.2 0.75 0 0.2 0 10.07 - 0.0001 0.0002
实施例13 4.2 0.75 0 0 0.12 10.7 0.0040 0.0000 0.0001
膜黄色指数；非正常模塑的色偏移；UV暴光后的色偏移
树脂的色彩稳定性通过非正常模塑的色偏移和UV暴光后的色偏移予以确定。由非正常注塑模(5分钟停留时间)的色彩减去正常模塑(30秒停留时间)的色彩来确定非正常模塑的色偏移。在这种情况，非正常模塑与正常模塑的区别在于更长的循环时间(材料在高热(约600_)挤塑机筒停留的时间)。模塑在600_进行。UV暴光后的色偏移为UV暴光后的色彩减去UV暴光前的色彩所得的值。依据ASTMD4674，方法3，使用加速测试灯在加速模式将膜暴露于UV 200小时进行UV暴露后的色偏移测试，其中所述加速测试灯能提供20 Klux的冷白色荧光。对于非正常模塑的色偏移和UV暴光后的色偏移，x和y是CIE 1931所规定的色坐标。dx和dy值就是在这些色坐标上的迁移。色偏移按照反射模式，使用D65光源和10°视角测定。
在平板LCD工业，技术规范一般要求最初的显示色彩在目标色彩的+/-0.003内。传递函数表明该数值相应于下端漫射膜的dx和dy在+/-0.0007范围。当使用CCFL类型的灯作光源时，其发出的少量UV光可以诱导聚合物降解，而这种降解又会影响膜的颜色。上面的表格4表明：非稳定配方(不含UVA)老化后的色偏移(表示为UV暴光后的色偏移)比初始色彩的一般技术规范规定的大，所有UV稳定配方则表现出非常好的稳定性，其迁移明显小于一般的技术规范。
加速测试灯(20 Klux冷白色荧光)和CCFL灯(最大亮度是40,000candela/平方英尺)所发出的UV光的比率为约250∶1。因此，加速试验中的200小时相当于单灯LCD中的约50,000小时，该值是LCD工业一般为其技术规范所确定的灯的最大加电时间。表格4中的加速老化数据表明UV稳定膜在基于CCFL的LCD中使用时色偏移很小。
表格4还表明所使用的各种紫外吸收剂使漫射膜带上淡淡的黄色，这一点可从黄色指数(YI)数据栏看到。YI从分光光度数据计算得出，这些数据描述了试样从透明或白色到黄色的颜色变化并依据ASTM E313的方法确定。实施例8(其中含有0.12％的苯并_唑酮UVA，Cyasorb 3638)中YI的最小。优选添加UVA组分使膜的黄色指数发生改变，ΔYI＜1，最优选ΔYI＜0.1。
除初始黄色浅外，树脂的颜色在热处理过程中尽可能稳定也很重要。由于苯并三唑等一些UV稳定剂能与聚合物反应，它们有时会对聚碳酸酯配方的热稳定性产生负面影响。表格4中，含Cyasorb 3638的配方在模塑中提供了最好的色彩稳定性(如非正常模塑后的色偏移值所示)。
缺陷减少的膜
为确保最后的膜没有点缺陷，尤其是那些由压延辊本身的缺陷所导致的缺陷，适合的检测技术以确保膜和膜卷没有缺陷很重要。膜检测可使用多种技术，但其重要组成部分包括能确保检测区域的彻底空间覆盖(这样就没有疏忽任何区域)、包括多个检测角和充足的时间的方法和设备，以便监测器能够读取相对于膜底纹是潜在点缺陷。
膜的点缺陷的一个特定来源来自于制备膜的原料中的降解聚合物。其在最后的膜中以不透明或半透明斑点(下文称为黑点)的形式表现出来。这些种类的缺陷很容易为人眼所发现，并且漫射膜中大于100微米的任意缺陷都能使其作废。如上所述，使用在造粒前通过熔体过滤器制备的树脂可以减少这些缺陷的数目。
上端漫射膜和下端漫射膜都容易因为原料中存在的降解聚合物而产生黑点。这些黑点是不希望有的。以下描述了一种制备减少缺陷数目的漫射膜的方法，该方法通过过滤用作膜原料的树脂原料减少缺陷的数目。
使用光学膜挤塑生产线(挤塑机、熔融泵、膜模和压延叠辊机)制作下端漫射膜。所使用的树脂有两种：EXRL0091-WH5A201X级的聚合物树脂A(来源于GE Plastics)。对聚合物树脂A，在造粒前将树脂组分通过由多孔盘制成的70微米熔体过滤器。树脂B的组成和树脂A相同，其区别仅在于在造粒前用300目网式过滤器。
制作膜的操作条件包括：
机筒段温度：450-550_
质量流量：200-400lbs/hr
模头段温度：520-570_
模唇宽度：54英寸
压延辊设置：
1位辊：带纹理(标称Ra 40μin)聚硅氧烷，标称0.375英寸厚度，70肖氏A硬度。
2位辊：带纹理(标称Ra 105μin)薄镀铬钢
辊隙压力：30-200psi(15-150pli)
膜厚度：0.005英寸
按照上述方法，使用树脂A和树脂B制备膜。在两种情况中，在引入树脂后及取样测试前，挤塑生产线都运行5小时，以确保性能已达到稳定状态。
为评估这些膜，从宽为43.3英尺的连续膜中剪切得到32个由树脂A制成的膜样品和32个由树脂B制成的膜样品，所述各个样品均适于在17”对角线的背光模块中使用。然后在暗度为10000的净化室环境中用荧光灯对每个样品进行检查。任何在检查过程中观测到的黑点都用眼睛村镜(eye loupe)(一种手持式放大装置，其末端装有长度测量刻度，50微米一格)测出大小。所报道的大小取斑点最长方向的长度和最长方向的垂直方向的长度的算术平均值。任何具有一个或多个等于或大于150微米的黑点的膜都会作废。所得结果如下所示：
表格5树脂过滤
树脂  作废样品  合格率(％)
A  2  93.8
B  5  84.4
在上面的表格5中，合格率通过下式计算得出：合格率(％)＝(1-作废膜数目/32)×100。可见，用树脂A制成的样品的合格率比树脂B制成的样品高，对于树脂A，其合格率高于90％。
降低膜的波纹(waving)
虽然具有纹理或本体添加剂的聚碳酸酯膜在环境稳定性测试中表现出优异的性能，但它们可能容易产生被称为“短期波纹(short-termwaving)”的现象。当漫射膜作为使用荧光灯光源的显示系统中的一部分时，该现象通过在漫射膜最靠近荧光灯部分的一个或多个波纹的形式表现出来。短期波纹的产生是由于漫射膜最靠近灯的部分相对于其他离灯较远部分的热膨胀更大。不均匀膨胀导致靠近灯的温度较高的那部分膜弯曲。当漫射膜作为LCD显示系统的一部分时，有时可以通过面板看见这些波纹，从视觉角度来说这些波纹是不允许的。一旦将膜从背光模块中移开或把灯关闭并等待系统冷却而使得膜冷却到室温，膜就会恢复其原有形状，因此该现象并不会导致膜的永久变形。当将漫射膜放置在堆栈的上端时会使所述波纹更加容易可见，这时上端漫射膜的短期波纹尤其引人注目。如下文所述，该现象可以通过使用更厚的膜来最大程度地减小。这样就得到了可对抗波纹的更硬的膜。
短期波纹是不允许存在的，尤其是在上端漫射膜中。下面的实施例阐明了在本申请中如何利用较厚的膜显著改善膜的短期波纹性能。
使用光学膜挤塑生产线(挤塑机、熔融泵、膜模和压延叠辊机)制作上端漫射膜。使用EXRL0080-1111级的聚碳酸酯树脂(来源于GEPlastics)。
制作膜的操作条件包括：
机筒段温度：450-550_
质量流量：150-300lbs/hr
模头段温度：500-570_
模唇宽度：54英寸
压延辊设置：
1位辊：带纹理(标称Ra 40μin)聚硅氧烷，标称0.375英寸厚度，70肖氏A硬度。
2位辊：带纹理(标称Ra 105μin)薄镀铬钢
辊隙压力：30-200psi(15-150pli)
制备厚度分别为0.005英寸和0.008英寸的膜。
从制备所得的两种厚度的膜中分别剪切得到10个样品，所述样品中都适于在17”对角线的背光显示系统中使用。这些样品适于在17”背光显示系统中用作上端漫射膜，并在安装了显示面板和打开荧光灯的情况下对这些样品的短期波纹行为进行检查。计算透过面板能够看见的波纹的数目并归入下列四个类别中的一个，所述四个类别按照波纹的严重程度顺序排列。
OK：任何视角均没有波纹。
Limit OK：当从放置模块的水平面测试时，并没有因为波纹而产生明显的黑影，同时在45-90度视角内看得见的波纹少于三道。
Limit NG：在45-90度视角内，不符合上述任何标准。
NG：45度可看见波纹。
所得结果如下所示：
表格6  厚度效果
    厚度                      结果
    OK   Limit OK   Limit NG     NG
    0.008″     10   0   0     0
    0.005″     0   1   3     6
从结果可以看出，0.008”厚度膜相对于0.005”厚度膜表现出优异的波纹性能。
耐磨性
纹理表面的没有涂层的漫射膜在处理过程中具有优异的耐磨性。这一点可以通过Taber磨损测试予以定量。
Taber测试按照下列方法进行。使用上文关于降低膜的波纹所描述的方法制备标称厚度0.008”的上端漫射膜。从该膜剪切得到三个直径为3英寸，中心孔直径为0.25”英寸的圆盘。将所得样品编号为GET#1、GET#2和GET#3。作为对照样品，从D117上端漫射膜剪切得到类似的样品，所述D117膜通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯底模上涂覆光漫射层制备。将所得样品编号为D117#1、D117#2和D117#3。每个样品使用5130磨蚀机进行100圈Taber测试。在该测试中，将样品放置在圆形转盘上，其上表面与两个Calibrase CS-10F磨蚀轮接触(这两个磨蚀轮形成标准磨蚀表面)。圆盘旋转预先设置好的圈数，使得样品摩擦磨蚀轮而导致样品表面被磨蚀。下列表格报道了样品的重量损失。
表格7  Taber测试
样品 圈数 初重(g) 测重Wgt.(gms) 重量损失(gms)
 GET#1GET#2GET#3D117#1D117#2D117#3   100100100100100100   1.99271.94831.93141.59331.58411.5885   1.99291.94771.92981.5911.58191.586 -0.00020.00060.00160.00230.00220.0025
膜GET#1、GET#2和GET#3的重量损失比对比样品的小，因此，它们比D117#1、D117#2和D117#3样品具有提高的耐磨性。GET#1、GET#2和GET#3样品每平方厘米表面面积的重量损失都小于约4.0×10-5g。
减少暴筋(gauge banding)
膜的另一个外观缺陷和膜的卷绕过程有关。在膜的制备过程中，沿膜的宽度方向会产生厚度的微小偏差，其中一些点比其他点厚。在卷绕膜的过程中，较厚的点彼此堆积，导致所得卷筒表面凹凸不平。该现象就是通常所说的“暴筋”。当膜卷绕的张力太高时，这种效应尤其明显，在这种情况下，膜会在厚点周围发生永久变形。该变形表现为拉伸痕迹(stretch marks)并使得该部分膜不能使用。如下文所述，该现象可以通过在低张力卷绕膜和在卷绕前振荡膜予以避免，从而使得较厚点分散同时还不彼此堆叠。
暴筋产生的拉伸痕迹能导致所得的膜在外观上不为人所接受。下列实施例表明了如何通过低张力卷绕或在压延过程中振荡卷筒避免该效应。
使用光学膜挤塑生产线(挤塑机、熔融泵、膜模和压延叠辊机)制作漫射膜。使用ML9736-1111级的聚碳酸酯树脂(来源于GEPlastics)。
制作膜的操作条件包括：
机筒段温度：450-550_
质量流量：150-300lbs/hr
模头段温度：500-570_
模唇宽度：54英寸
压延辊设置：
1位辊：带纹理(标称Ra 40μin)聚硅氧烷，标称厚度0.375英寸，70肖氏A硬度
2位辊：带纹理(标称Ra 105μin)薄镀铬钢
辊隙压力：30-200psi(15-150pli)
制备厚度为0.005英寸和宽度为43.3”的膜。
在不同的卷绕张力、卷筒振荡速度和振荡振幅制备长度为1000英尺的膜卷。对最终的膜卷目测暴筋，假如没有可看见的暴筋，则确认为“PASS”，假如有看得见的暴筋，就确认为“FALL”。所得结果如下所示，卷筒振荡器的振幅是峰的峰值。
表格8
    卷筒张力(lbf/in卷筒)     卷筒振荡速度(in/min)     卷筒振荡振幅(in)     暴筋
    0.46     0     0     FAIL
    0.18     0     0     PASS
    0.46     0.2至1.0     0.2至1.5     PASS
膜平坦度、卷边和松卷测试
漫射膜一般需要满足严格的平坦度、卷边和松卷技术要求以使其在背光模块等应用中具有一致的光学和机械性能。偏离平面方向的膜对亮度的均匀性具有显著影响，导致外观性能问题。下面就这些重要的平坦度测试的检测方法进行了描述：
平坦度：从卷筒上取全卷筒宽度的膜样品并剪切至样品大小，例如长2英尺。将样品放置在光滑平面上。用标有精密刻度(例如1/100”刻度)的尺子测量膜所放置的光滑平面和膜低边(卷筒剪切方向)间的最大可视距离。将膜翻转至反面重复测量。优选膜平坦度参数小于0.25英寸，更优选小于0.1英寸，最优选小于0.01英寸。
卷边：从卷筒上取全卷筒宽度的膜样品并剪切至样品大小，例如长2英尺。将样品放置在光滑平面上。周标有精密刻度(例如1/100”刻度)的尺子测量膜所放置的光滑平面和膜低边(沿卷筒/横向)间的最大可视距离。所观测到的卷边现象一般表现为沿膜边沿的波状起伏。将膜翻转至反面重复测量。优选膜卷边参数小于0.1英寸，更优选小于0.08英寸，最优选小于0.06英寸。
松卷：从卷筒上取全卷筒宽度的膜样品并剪切至样品大小，例如长2英尺。将样品放置在光滑平面上并尽可能地将夹带的气潭消除。将经机器加工的在夹具末端和中心具有已知间距的条形夹具放置在膜表面。用不同高度的夹具重复该过程直到膜接触到夹具中心，并将夹具的高度记录下来。对膜表面的许多部分进行测试。将膜翻转至反面重复测量。优选膜松卷参数小于0.1英寸，更优选小于0.05英寸，最优选小于0.03英寸。
在一般结构中，显示器(例如图3所示)在光导上面堆叠有下端漫射膜。假如光导的顶部和下端漫射膜的底部都具有光滑表面，两个表面间的密切接触会引起光学耦合进而产生Morie图纹和不可接受的外观性能。为避免产生该效应，下端漫射膜的底面可能具有表面纹理，所述纹理使得在光滑的光导面和下端漫射膜之间产生了不平整的空气间隙从而消除了光学耦合。优选膜表面的表面粗糙度(Ra)大于0.5微米，更优选大于0.6微米，最优选大于0.7微米。Ra是膜平均粗糙度的度量。可将表面高度和平均高度的绝对差值积分，并除以一维表面轮廓的测定长度或二维表面轮廓的测定面积来确定Ra。
虽然已通过引用本发明的个别实施方案对本发明进行了描述，本领域技术人员应当理解在发明范围内可进行各种改变和采用等同手段作代替。另外，为适应某一特定环境或材料，可在本发明的实质范围内对本发明的方法作出多种修改。因此，本发明并不局限于作为实施本发明的最佳实施方式公开的特定实施方案，相反本发明包括落入权利要求书保护范围的所有实施方案。

Claims (12)

1.一种用于背光显示的光漫射膜，所述光漫射膜包括：
基本由聚碳酸酯和均匀分散的抗静电材料组成的单层膜，其中所述抗静电材料的量足以使得所述膜具有抗静电性。
2.一种光学膜组件，所述组件包括：
权利要求1的光漫射膜，
底膜；和
用于粘合所述底膜和光漫射膜的压敏粘合剂。
3.权利要求1的光漫射膜，其中所述膜在Taber测试中的重量损失是0.0020g/100转或更小。
4.一种背光显示装置，所述背光显示装置包括：
产生光的光源；
沿其方向导光的光导；
基本由聚碳酸酯和均匀分散的抗静电材料组成的单层膜，其中所述抗静电材料的量足以使所述膜具有抗静电性。
5.一种用于背光显示的光漫射膜，所述光漫射膜包括：
基本由聚碳酸酯和均匀分散的包括氟化磺酸_的抗静电材料组成的单层膜，其中所述抗静电材料的量足以使所述膜具有抗静电性，所述膜的表面电阻率低于约1015欧姆/平方。
6.一种用于背光显示的光漫射膜，所述光漫射膜包括：
基本由聚碳酸酯和均匀分散的抗静电材料组成的单层膜，其中所述抗静电材料的量足以使所述膜具有抗静电性，所述单层膜基本透明。
7.一种制备含聚碳酸酯的光漫射膜的方法，所述方法包括：
将包含聚碳酸酯的聚合物树脂通过70微米或更小的多孔盘熔体过滤器以获得经过滤的树脂；
由所述经过滤的树脂形成粒料；
将所述粒料熔融并挤出形成挤出熔融物；和
将所述挤出熔融物通过两个压延辊间的间隙形成光漫射膜。
8.一种制备含聚碳酸酯的光漫射膜的方法，所述方法包括：
将含有聚碳酸酯的聚合物树脂熔融并挤出形成挤出熔融物；和
将所述挤出熔融物通过两个压延辊间的间隙形成厚度至少为约0.008英寸的光漫射膜，其中从任一角度观察光漫射膜时，未发现任何可见的波纹。
9.一种制备含聚碳酸酯的光漫射膜的方法，所述方法包括：
将含有聚碳酸酯的聚合物树脂熔融并挤出形成挤出熔融物；和
将所述挤出熔融物通过两个压延辊间的间隙形成光漫射膜卷材，卷材振荡速度和卷材卷绕张力足以使得所述光漫射膜没有可见的暴筋现象。
10.一种光漫射膜，所述光漫射膜包括：
聚碳酸酯材料；和
有效量的紫外吸收剂(UVA)组分以降低光漫射膜暴露于紫外(UV)光时的变色，其中依据ASTM D4674中的方法3加速老化200小时后，膜的色偏移为dx＜0.0005和dy＜0.0005，其中按照CIE 1931，dx是x色坐标上的偏移，dy是y色坐标上的偏移，其中色偏移以反射模式，使用D65光源和10°观察角测定。
11.一种光漫射膜，所述光漫射膜包括：
聚碳酸酯材料；和
有效量的紫外吸收剂(UVA)组分以降低光漫射膜暴露于紫外(UV)光时的变色，其中用于单灯LCD中工作50,000小时后光漫射膜的色偏移为dx＜0.0005和dy＜0.0005，其中按照CIE 1931，dx是x色坐标上的偏移，dy是y色坐标上的偏移。
12.一种用于背光显示的光漫射膜，所述光漫射膜包括：
基本由聚碳酸酯和均匀分散的包括氟化磺酸_的抗静电材料组成的单层膜，其中所述抗静电材料的量足以使得光漫射膜具有抗静电性，
所述膜还包含至少一个带纹理的表面以对光进行低散射，或
所述膜还包含均匀分散的丙烯酸类本体散射添加剂颗粒以对先进行高散射，其中所述添加剂颗粒的平均颗粒大小从约3微米到约10微米，所占的重量百分比从约2％到约7％。
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