TW200837448A - Light diffuser plate, surface light source device and liquid crystal display apparatus - Google Patents

Description

200837448 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光擴散板和在亮度 的表面光源元件，及一種液晶顯示裝置， 度上具有高均勻性的圖片。 【先前技術】 此類液晶顯示裝置係已知者，例如， 經配置在顯示裝置背側之表面光源元件者 置包括一液晶晶胞及一對配置在該液晶晶 偏光板。對於用作背光的表面光源元件而 爲經配置於一燈盒中的複數個光源，且將 於該光源的前側（參考日本未審查專利ί 第 7- 1 4 1 908 號（[0012]段，圖 1))。表 在亮度上爲高度均勻的。 表面光源元件的毗鄰光源之間的距離 地大，以減少光源的數目及因此減少能量 擴散板之間的距離較佳爲要儘可能的小， 裝置的深度。 不過，在先前技藝的表面光源元件中 間的較大距離或光源與光擴散板間的較小 利用擴散板來充分擴散由複數個光源發出 在亮度上均勻性差的問題。 上具有高均勻性 其能夠顯示在亮 具有以背光形式 ，其中該顯示裝 胞前側和背側的 言，其已知構造 一光擴散板配置 > 開案（Kokai ) 面光源元件必需 較佳爲要儘可能 消耗。光源與光 以縮減液晶顯示 ，設定毗鄰光源 距離都造成難以 的光，因此導致 -4- 200837448 【發明內容】 本發明係根據上述背景而完成，且其 供光擴散板及能夠以高均勻性亮度來發光 。本發明另一項目的係要提供一種能夠以 不局品質圖像之液晶顯示裝置。 爲了達成上述目的，本發明提供下列: [1 ] 一種光擴散板，其包括一具有配 上之突起結構段的光透射板，該突起結構 形橫截面之複數個三角形脊所組成，其中 括具有50至70度頂角的等腰三角形之第 有110至130度頂角的等腰三角形之第二, [2] 根據[1]的光擴散板，其中該第-邊之長度係在從30至500微米的範圍內 形脊的底邊之長度係在從30至500微米的 [3] 根據[1]或[2]的光擴散板，其中丨 一三角形脊在投射平面中所佔據的總面積 板的第二三角形脊在投射平面中所佔據的 S1:S2 = 4 : 6至8 : 2範圍內之比例相關聯。 [4] 一種表面光源元件，其包括根據 項的光擴散板及經配置於該光擴散板的背 ，其中其上形成有突起結構段之表面係配 的前側。 [5] —種液晶顯示裝置，其包括根據 項之光擴散板，經配置於該光擴散板背側 一項目的係要提 的表面光源元件 高均勻性亮度顯 裝置。 置於其至少一側 段係由具有三角 該突起結構段包 一三角形脊和具 三角形脊。 -三角形脊的底 ，且該第二三角 丨範圍內。 該光擴散板的第 s 1和該光擴散 總面積S2係以 ) Π]至[3]中任一 側之複數個光源 置於該光擴散板 Π]至[3]中任一 的複數個光源和 -5- 200837448 一經配置於該光擴散板前側的液晶面板，其中其上形成有 突起結構段之表面係配置於光擴散板的前側。 根據[1 ]的本發明光擴散板具有配置於其至少一側上 的由具有三角形橫截面之複數個三角形脊所組成之突起結 構段，其中該突起結構段包括具有50至70度頂角的等腰 三角形之第一三角形脊和具有110至130度頂角的等腰三 角形之第二三角形脊，因此光可以高均勻性亮度發出。 根據[2]的本發明，由於第一三角形脊的底邊之長度 係在從30至500微米的範圍內，且第二三角形脊的底邊 之長度係從30至5 00微米的範圍內，因此該突起結構段 在視覺上看不出來且可充分獲得亮度的高均勻性。 根據[3 ]的本發明，由於該光擴散板的第一三角形脊 在投射平面中所佔據的總面積S 1和該光擴散板的第二三 角形脊在投射平面中所佔據的總面積S2係以S1:S2 = 4 : 6 至8 : 2的範圍內之比例相關聯，因此可充分獲得亮度的 高均勻性。 根據[4]的本發明，由於表面光源元件包括[1]至[3]中 任一項的光擴散板和配置於該光擴散板背側的複數個光源 ’且其上形成有突起結構段的表面係經配置於該光擴散板 的前側，因此其提供了高亮度均勻性的表面元件。 根據[5 ]的本發明，可提供一能夠以高均勻性亮度顯 不局品質圖像之液晶顯示裝置。 本發明的液晶顯示裝置的一具體實例係顯示於圖1中 。於圖1中，指示數字（3 0 )表液晶顯示裝置，（1 1 )表 -6- 200837448 液晶晶胞，（12 )和（13 )代表偏光板且（1 )代表表面 光源元件（背光）。偏光板（12 )和（1 3 )係配置於液晶 晶胞（1 1 )的前側和背側上，使得組件（1 1 ) 、（ 1 2 )和 (1 3 )構成顯示元件形式的液晶面板（20 )。 表面光源元件（1 )係配置在經配置於液晶面板（2 0 )的背側上之背側偏光板（1 3 )的背側上。表面光源元件 (1 )包括一在投射平面中具有矩形形狀並在前側開放的 扁平盒子構形之燈盒（5 )，複數個配置於燈盒（5 )中彼 此相距一段距離的線性光源（2 )，及配置於該複數個線 形光源（2 )的前側上之光擴散板（3 )。該光擴散板（3 )係經安裝於該燈盒（5 )上以將其縫隙封閉。燈盒（5 ) 也於其內側上襯有一反射層（未顯示出）。 光擴散板（3 )具有一配置於其一側的突起結構段（4 )，該突起結構段係由複數個具有三角形橫截面的三角形 脊所組成，如圖2和3中所示者。該突起結構段（4 )包 括一具有50至70度頂角（α)的等腰三角形之第一三角 形脊（6)和一具有110至130度頂角（β)的等腰三角形 之第二三角形脊（8)。於此具體實例中，該第一三角形 脊（6)和第二三角形脊（8)係交錯地配置。 光擴散板（3 )係經配置成使得其上形成有突起結構 段（4 )的該光擴散板（3 )表面（3b )係位於前側上，即 在液晶面板側上（參見圖1 )。亦即，光擴散板（3 )係 經配置成使得其上未形成突起結構段（4 )的表面（3 a ) 係位於背側上（於光源側上）（參見圖1 )。 200837448 於此具體實例中，第一三角形脊（6)的底邊之長 (E1)係設定等於第二三角形脊（8)的底邊之長度（ )(參見圖3)。並且，於此具體實例中，第一三角形 (6 )的底邊和第二三角形脊（8 )的底邊係經配置成很 平行並在相同的平面內（參見圖3)。 而且，於此具體實例中，第一三角形脊（6 )係從 有於光擴散板（3 )的表面上形成以平行於光擴散板（： 的表面之方向擴展的等腰三角形橫截面形狀之脊（7 ) 構成，且第二三角形脊（8 )係從具有於光擴散板（3 ) 表面上形成以平行於光擴散板（3 )的表面之方向擴展 等腰三角形橫截面形狀之脊（9 )所構成，使得複數個 (7 )和（9 )實質上彼此平行（參見圖2 )。 於此具體實例中，使用線性光源作爲光源（2 )並 配置成使得線性光源（2 )的縱向和光擴散板（3 )的複 個脊（7 )和（9 )的縱向實質一致。 在具有上述構造的表面光源元件（1)中，光擴散 (3 )具有配置於其一側的具有三角形橫截面之複數個 角形脊所組成的突起結構段（4 )，且該突起結構段（4 包括具有50至70度頂角（α)的等腰三角形之第一三 形脊（6 )和具有1 1 0至1 3 0度頂角（β )的等腰三角形 第二三角形脊（8)，使得均勻的光可以在亮度上以高 勻性發出。換句話說，表面光源元件（1 )能夠在亮度 以高均勻性朝液晶面板（20 )發光。此外，因爲光擴散 (3 )的突起結構段（4 )具有等腰三角形橫截面形狀， 度 Ε2 脊 此 具 ) 所 的 的 脊 經 數 板 ) 角 之 均 上 板 所 -8 - 200837448 以光擴散板（3 )可以高生產率相當容易地製造。 根據本發明，雖然需要使突起結構段（4 )具有5 〇至 70度頂角（α)的等腰三角形之第一三角形脊（6)和具 有Π0至130度頂角（β)的等腰三角形之第二三角形脊 (8 )，不過特別理想的是採用下列特定構造（第〜較{圭 具體實例和第二較佳具體實例）。 第一較佳具體實例 突起結構段（4)具有具50·8至51·8度頂角（α)白勺 等腰三角形之第一三角形脊（6)和具110.4至1114 ^ 頂角（β)的等腰三角形之第二三角形脊（8)。此第__ 佳具體實例能夠充分地抑制在亮度上的不均勻性。 在該第一較佳具體實例中，特佳構造係使得突起，結_ 段（4)具有具51.1至51.5度頂角（α)的等腰三角形之 第一三角形脊（6)和具有具110.7至111.1度頂角（ρ) 的等腰三角形之第二三角形脊（8)。 第二較佳具體實例 突起結構段（4)具有具68.8至69.8度頂角（α)的 等腰三角形之第一三角形脊（6)和具有具128.8至129.8 度頂角（β)的等腰三角形之第二三角形脊（8)。此第二 較佳具體實例能夠充分地抑制在亮度上的不均勻性。 在該第二較佳具體實例中，特佳構造係使得突起結構 段（4)具有具69.1至69.5度頂角（〇〇的等腰三角形之 200837448 第一三角形脊（6)和具有具129.1至129.5度頂角（β) 的等腰三角形之第二三角形脊（8)。 根據本發明，較佳爲第一三角形脊（6)的底邊長度 (Ε 1 )係在從3 0至5 0 0微米的範圍內。不小於3 0微米的 長度帶來充分抑制亮度不均勻性的效應’且不大於5 0 0微 米的長度使得突起結構段（4 )在視覺上看不出來。特佳 爲設定第一三角形脊（6)底邊的長度（Ε1)爲在從30至 3 0 0微米的範圍內。 也較佳的是第二三角形脊（8)的底邊長度（Ε2)係 在從30至500微米的範圍內。不小於30微米的長度帶來 充足抑制亮度不均勻性的效應，且不大於5 0 0微米的長度 使得突起結構段（4 )在視覺上看不出來。特佳爲設定第 二三角形脊（8)底邊的長度（Ε2)爲在從30至300微米 的範圍內。 較佳者介於峨鄰的三角形脊之間的間隔（ρ)係設定 在30至500微米的範圍內。不少於30微米的間隔使其容 易在光擴散板的表面上形成三角形脊’而不大於5 00微米 的間隔使其能夠充分地抑制在亮度上的不均性同時保持突 起結構段（4 )爲視覺上看不出來的。 雖然對光擴散板（3 )的厚度（Τ )沒有限制’不過Τ 較佳爲設定在從〇 · 2至1 〇 · 〇毫米的範圍內。當厚度係設 定在此範圍內時，其能夠進一步的降低裝置的涂度同時充 分地抑制亮度的不均性。特佳爲設定光擴散板（3 )的厚 度（Τ)在從0.5至5.0毫米的範圍內。 -10- 200837448 雖然對製造光擴散板（3 )的方法沒有限制，不過可 以採用例如擠壓成形，壓製模塑，機削處理，射出成型或 類似者。在此等方法中，基於製造效率的理由，較佳爲採 用擠壓成形。 當光擴散板（3)係由擠壓成型或壓製模塑製造時， 可使用其上浮雕有三角形橫截面稜柱的圖案之模子來複製 該稜柱圖案到光擴散板（3 )的表面上。於此情況中，保 真度（fidelity )較佳爲7 0 %或更高，且更佳爲8 5 °/。或更 高。保真度係由下面的式子所計算。 保真度（％ ) =Η2/Η1χ100 其中HI爲在模具上形成的三角形脊之高度且H2係 在所得光擴散板上形成的三角形脊的高度。 對於用來形成光擴散板（3 )的材料沒有限制，且任 何材料都可使用只要其爲透明即可。例如，可使用玻璃片 ，光學玻璃片或透明樹脂片。作爲透明樹脂片，可使用例 如丙烯酸系樹脂片，聚碳酸酯樹脂片，聚苯乙烯片，環嫌 烴樹脂片，MS樹脂片（甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物片 )，ABS樹脂片，和AS樹脂片（丙烯腈-苯乙烯共聚物 片）。較佳爲使用具有1.45至1.60折射率的透明片。 本發明光擴散板（3 )係經由在其至少一表面上形成 總表面段（4 )給予光擴散功能。不過，也可使該光擴散 板（3 )的材料具有光擴散功能，以補充突起結構段（4 ) 的光擴散功能。例如，光擴散板（3 )可經由形成下述組 成而製備’其中將光擴散顆粒例如聚苯乙烯顆粒，矽酮顆 -11 - 200837448 粒，或無機顆粒諸如碳酸鈣顆粒、硫化鋇 粒或氧化鋁顆粒，包括在透明樹脂諸如丙 。而且，光擴散板可由包括有經排列於其 向異性的顆粒之丙烯酸系樹脂來形成。 雖然對於光源（2 )沒有限制，不過 諸如發光二極體，以及線性光源諸如螢光 燈。 爲了確保均勻的亮度，毗鄰的光源（ 的距離（L )較佳爲設定爲少於2 0毫米。 亮度，光源（2 )與光擴散板（3 )之間》 爲設定在15毫米或更大。 在顯示於圖1到3中的具體實例中， 形脊（6 ) 、（ 8 )分別包括脊（7 ) 、（ 9 表面的方向（一維型）擴展（參見圖2 ) 並不侷限於此等構造，且光擴散板的三角 )也可分別包括脊（7 ) 、( 9)，以平行 不同方向（例如，彼此垂直的兩個方向） 〇 雖然於上述具體實例中（參見圖3) (6 )和第二三角形脊（8 )係交錯地配置 不侷限於此等構造，且第一三角形脊（6 脊（8 )也可以隨機排列配置，例如，如B 於上述具體實例中，雖然第一三角开 長度（E1)係設定成等於第二三角形脊< 顆粒、氧化鈦顆 烯酸系樹脂之內 中具有折射率各 可以使用點光源 燈，鹵素燈或鎢 2) 、 （2)之間 爲了確保均勻的 7距離（d )較佳 光擴散板的二角 )，以平行於其 。不過，本發明 形脊（6 ) 、（ 8 於其表面的兩個 擴展（二維型） ，第一三角形脊 ，不過本發明並 )和第二三角形 3 4中所示者。 ^脊（6 )的底邊 :8 )的底邊長度 -12- 200837448 (E2)(參見圖3)，不過本發明並不侷限於此等構造， 也可使用E 1和E2具有不同値的構造。 而且，於上述具體實例中，光擴散板第一三角形脊（ 6)在投射平面中所佔據的總面積S1和光擴散板第二三角 形脊（8 )在投射平面中所佔據的總面積S2係設定爲彼此 相等（S 1 =S2 )，不過，只要本發明的效果沒有受到不利 地影響，對S 1和S2的比例沒有限制。爲了達到充分抑制 亮度不均勻性的效用，該比例較佳爲在從SI :S2 = 4 : 6至 8 : 2的範圍內。 並且，於此具體實例中，第一三角形脊（6)的底邊 和第二三角形脊（8 )的底邊係彼此平行配置並處於相同 的平面中（參見圖3 )。不過，本發明並不侷限於此等構 造，且也可使用諸如下述的構造，例如兩種三角形脊的底 邊係彼此平行配置但不處於相同平面中，或兩三角形脊的 底邊並不彼此平行。 於上述具體實例中，雖然毗鄰的三角形脊（6 )、（ 8 )係連接地配置，不過只要本發明的效果沒有受到不利地 影響，本發明並不侷限於此等構造。例如，可有平坦表面 配置於毗鄰的三角形脊（6 )、（ 8 )之間，如圖5中所示 者。 突起結構段（4)可由具有具50至70度頂角（α)的 等腰三角形之第一三角形脊（6)和具有具110至130度 頂角（β )的等腰三角形之第二三角形脊（8 )以外的三角 形脊所構成，且可採用諸如下述構造’例如包括具有具大 -13- 200837448 於〇度而小於5 0度或大於1 3 〇度而小於i 8 〇度頂角的等 腰二角形之二角形脊，具有非等腰三角形之三角形脊等等 ’只要本發明效果沒有受到不利地影響即可。 本發明的光擴散板（3 )，表面光源元件（1 )和液晶 顯示裝置（30)並不侷限於上述諸具體實例，且可作出落 在申請專利範圍的範圍內之任何修改而不偏離本發明精神 【實施方式】 實施例 現將說明本發明實施例，但本發明並不侷限於下列實 施例。 實施例1 將100重量份的MS樹脂（甲基丙烯酸甲酯·苯乙烯 共聚物樹脂，折射率1 . 5 7 )和2 · 2重量份作爲光擴散顆粒 的具有4.3微米的體積平均粒徑之聚甲基丙烯酸甲酯顆粒 (由 Sekisui Plastic Co·，Ltd 所製造的 “MBX-5”）於 Henschel混合器內混合，且用擠壓成形機將該混合物熔化 、捏合並形成板。使用具有所欲複製的圖案之模具將該板 熱壓製，從而製出具有圖2和3中所示構造的光擴散板（ 3 )。該光擴散板（3 )的厚度（T )爲2毫米且於其一側 交錯地配置著具有具51·3度頂角（〇〇的等腰三角形之第 一三角形脊（6)和具有具110.9度頂角（β)的等腰三角 -14- 200837448 形之第二三角形脊（8)，其中該第一三角形脊（6)的底 邊長度（E1)爲60微米，第二三角形脊（8)的底邊長度 (E2 )爲60微米，且毗鄰三角形脊之間的間隔（P )爲 60微米（參見圖3)。第一三角形脊（6)的底邊和第二 三角形脊（8 )的底邊係經配置成使彼此平行並處於同一 平面中（參見圖3 )。 具有圖1所示構造的表面光源元件（1 )係使用光擴 散板（3 )製成。使用螢光燈作爲光源（2 )，同時設定光 擴散板（3 )與光源（2 )之間的距離（d )爲20.0毫米及 毗鄰光源（2 ) 、 （ 2 )之間的距離（L )爲3 0 · 0毫米。 比較例1 將100重量份的MS樹脂（甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯 共聚物樹脂，折射率1 . 5 7 )和3 .1重量份作爲光擴散顆粒 的具有4.3微米體積平均粒徑之聚甲基丙烯酸甲酯顆粒（ 由 Sekisui Plastic Co·，Ltd 所製造的 “MBX-5”）於 Henschel混合器內混合，且用擠壓成形機將該混合物熔化 、捏合並形成板。使用具有所欲複製的圖案之模具將該板 熱壓製，從而製作圖2和3中所示構造的光擴散板（3 ) 。在比較例1的光擴散板中，所有三角形脊的頂角皆爲 90度，三角形脊的底邊長度爲50微米，且毗鄰三角形脊 之間的間隔爲5 0微米。 具有圖1所示構造的表面光源元件（1)可用上述光 擴散板製成。使用螢光燈作爲光源，同時設定光擴散板與 -15- 200837448 光源之間的距離（d )爲2 0.0毫米及毗鄰光源之間的距離 (L )爲30·0毫米。 對上述所製表面光源元件根據下面的方法予以評估。 評估結果顯示於表1中。 亮度的測量和亮度均勻性的評估 使用亮度計（由I System Corporation所製造的“Eye-Scale 3 W，4W”）測量表面光源元件的亮度及檢查亮度的 均勻率。亮度係經由將表面光源元件的整個發光表面上的 値予以平均而測定，且亮度的均勻率係由亮度的最小値 “C1”和亮度的最大値“C2”以下式所計算而得。 亮度的均勻率= C1/C2xl00 表1 光擴散板的構造 評估 第一三角形脊 第二三角形脊 亮度 (燭/平方公尺） 亮度的 均勻率 頂角α (度） 底邊長度Ε1 (微米） 頂角β (度） 底邊長度Ε2 (微米） 實施例1 51.3 60 110.9 60 5190 93 比較例1 三角形脊的頂角：90度，底邊長度：50微米 5210 89 如由表1可清楚看到者，本發明實施例1的表面光源 元件能夠以高亮度均勻率均勻地發光。在本發明範圍之外 的比較例1表面光源元件，相較之下，顯示出明顯的亮度 不均均性。 本發明光擴散板可較佳地用爲表面光源元件的光擴散 -16 - 200837448 板，但並不侷限於此應用。本發明表面光源元件可較佳地 用爲液晶顯示裝置的背光，但並不侷限於此等應用。 【圖式簡單說明】 圖1示意地顯示本發明液晶顯示裝置的一具體實例。 圖2係顯示本發明光擴散板的一具體實例的透視圖。 圖3係圖2中所示光擴散板的截面圖。 圖4係顯示本發明光擴散板另一具體實例的截面圖。 圖5係顯示本發明光擴散板的又另一具體實例的截面 圖。 【主要元件符號說明】 1 :表面光源元件 2 :光源 3 :光擴散板 3 a :背表面（其上沒有形成突起結構之表面） 3 b ··前表面（其上有形成突起結構之表面） 4 :總表面段 6 ··第一三角形脊 8 :第二三角形脊 7，9 :脊 20 :液晶面板 3 0 :液晶顯示裝置 α:第一三角形脊的頂角 -17- 200837448 β:第二三角形脊的頂角 Ε1 :第一三角形脊的底邊之長度 Ε2:第二三角形脊的底邊之長度 Ρ :毗鄰的三角形脊之間的間隔 Τ :光擴散板厚度 L :相鄰光源間的距離 d :光源與光擴散板之間的距離 -18-

Claims (1)

1. 200837448 十、申請專利範圍 1 · 一種光擴散板，其包括一具有配置於其至少一側上 之突起結構段的光透射板，該突起結構段係由具有二角开夕 橫截面的複數個三角形脊所組成，其中該突起結構段包括 具有50至70度頂角的等腰三角形之第一三角形脊和具有 110至130度頂角的等腰三角形之第二三角形脊。 2.根據申請專利範圍第1項的光擴散板，其中該第一 三角形脊底邊的長度係在從30至5 00微米的範圍內’且 該第二三角形脊底邊的長度係在從30至5 00微米的範圍 內。 3 ·根據申請專利範圍第1或2項的光擴散板，其中該 光擴散板的第一三角形脊於投射平面上所佔總面積s 1和 該光擴散板的第二三角形脊在投射平面中所佔總面積S2 係以SI : S2 = 4 : 6至8 : 2範圍內的比例相關聯。 4.一種表面光源元件，其包括申請專利範圍第1至3 項中任一項的光擴散板及經配置於該光擴散板的背側上之 複數個光源，其中其上形成有突起結構段的表面係經配置 於該光擴散板的前側。 5 ·—種液晶顯示裝置，其包括申請專利範圍第1至3 項中任一項的光擴散板，經配置於該光擴散板背側上的複 數個光源和一配置於該光擴散板前側上的液晶面板，其中 其上形成有突起結構段之表面係配置於該光擴散板的前側 -19-