TW200925662A - Light diffuser plate with light-collecting layer, surface light source device and liquid crystal display device - Google Patents

Description

200925662 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明主張日本專利申請2007-232875案的優先權， 該案的整個內容係倂入參考。 本發明係有關於具有集光層的光擴散板，其可以足夠 防止缺陷並能確保在前面方向有足夠亮度，並有關於在前 面方向顯示足夠亮度的高品質面光源裝置、及液晶顯示裝 【先前技術】 例如，已知有液晶顯示裝置，其中作爲背光的面光源 裝置係被配置在包含液晶格的液晶面板（即影像顯示件） 的後側。有關於作爲背光的面光源裝置中，已知一種面光 源裝置，其包含：多數光源安置在一燈箱（或外殻）中； 一光擴散板，安置在該光源的前側；及一透鏡片作爲集光 片，並安置在光擴散板的前面。例如，日本專利第 3 1 23 006號揭示具有前述結構的面發光源裝置。 【發明內容】 然而，因爲集光片被簡單地堆疊在光擴散板的前面， 所以，上述面光源裝置具有光擴散板及集光片彼此磨擦並 受到缺陷之問題。 本發明係考量前述技術背景加以完成。因此，本發明 的目的爲提供一具有集光層的光擴散板，其足夠防止缺陷 -4 - 200925662 並能確保在前面方向有足夠亮度’及提供有一高品質面光 源裝置在前面方向有足夠亮度、及液晶顯示裝置。 [所解決問題的手段] 爲了完成這些目的’本發明提供以下手段： (1) 一種具有集光層的光擴散板，其包含一呈堆疊 狀態配置的光擴散基材及集光片’並且其週邊部份係被作 整合，其中，一空氣層被形成在光擴散基材與集光片之間 0 (2) —種面光源裝置’包含：依據上述項目（1)的 具有集光層的光擴散板；及多數光源安置該光擴散板的背 側上，其中該集光片被安置在該光擴散板的前側。 (3) —·種液晶顯不裝置’包含·依據上述項目（1) 的具有集光層的光擴散板，多數光源安置在該光擴散板的 背側上，及一液晶面板安置在該光擴散板的前側上，其中 該集光片係安置在該光擴散板的前側上。 【實施方式】 依據項目（1)的發明，光擴散基材及集光片在其週 邊部份被整合，因此，光擴散基材及集光片並不彼此磨擦 ，使得光擴散板的缺陷可以足夠地防止。再者，該空氣層 被形成在該光擴散基材與集光片之間的不包含其週邊部份 的區域處，因此，在前向中之光擴散板的亮度可以被足夠 地確保。 -5- 200925662 依據項目（2)的發明，具有集光層的光擴散板 並沒有缺陷，因此，可以提供能發出高品質光並在前 示高亮度的面光源裝置。 依據項目（3)的發明，具有集光層的光擴散板 有缺陷，因此，提供一能取得高品質影像及在前方向 高亮度的液晶顯示裝置。 依據本發明之液晶顯示裝置實施例係如圖1所示 圖1中，元件符號（30)表示一液晶顯示裝置；（11 示液晶格；（12)及（13)表示偏光板；及（1)表 面光源裝置（即背光源）。偏光板（12)及（13)係 被安置在液晶格（1 1 )的上及下側，使得這些元件（ 、（12)及（I3)構成一作爲影像顯不之液晶面板（ 。至於液晶格（1 1 )，較佳使用可以顯示一彩色影像 面光源裝置（1)係被安置在偏光板（13)的下 液晶面板（20 )的下側上（即在液晶面板的背側上） 句話說，此液晶顯示裝置（30)係爲直接型液晶顯示 〇 面光源裝置（1)包含：一燈箱（5)，成爲具有 度的外殼的形狀，其在上側（或前側）爲開啓，並當 方看時爲矩形；多數光源（2)，彼此分隔於燈箱（5 中；及一光擴散板（3)安置在多數光源（2)的上側 前側）。光擴散板（3 )也被固定至燈箱（5 )上，以 燈箱（5 )的開啓。再者，光反射層（未示出）係被 燈箱（5)的內面中。雖然在光源（2)的選擇上沒有 之上 面顯 上沒 提供 。在 )表 示一 分別 11 ) 20 ) 者。 側在 。換 裝置 低商 由上 )之 (或 閉合 設在 限制 -6- 200925662 ，例如也可以使用陰極射線管、發光二極體（或LED )等 等。 如圖2及3所示，光擴散板（3)包含：光擴散基材 (31)及一集光片（32)，這些被安置爲彼此平行並在其 週邊被彼此整合，以在光擴散基材（31)及集光片（32) 間在排除其週邊整合部份的區域形成一空氣層（33)。在 此實施例中，透過包含黏著樹脂的週邊整合部份（34)， U 光擴散基材（31)的週邊部份係被統合至集光片（32)的 週邊部份。再者，在此實施例中，光擴散基材（31)及集 光片（32)係被安排呈非接觸堆疊狀態，因此並不彼此接 觸（見圖3 )。 在液晶顯示裝置（3 Q )中，光擴散板（3 )係配置其 集光片（32 )位在前側（在液晶面板（20 )的側上）（見 圖Ο 。換句話說，在液晶顯示裝置（30)中，光擴散板 (3 )係配置其光擴散基材（3 1 )位在背側（在光源（2 ) Q 的側上）。 因爲光擴散基材（31)由於其週邊單元之故，並不磨 擦集光片（32)，所以，上述結構的光擴散板（3)可以 防止有缺陷。光擴散板（3)同時也在光擴散基材（31) 與集光片（32)間在不包含週邊整合部份（34)的區域處 具有空氣層（33)。因此，面光源裝置（1)係能在前向 (或法線方向）（Q )中照射出高亮度；及液晶顯示裝置 (3 0 )被致能以在前向（或法線方向）。 在液晶顯示裝置（3 0 )中，光擴散板（3 )的週邊整 -7- 200925662 合部份（34)較佳係被設計以使得尺寸可以爲包圍該影像 顯不E的遮蔽框部（有色黑等）所隱藏。在此時，在所顯 示影像上之週邊整合部份（34)的負面影響可以被消除。 在此實施例中，透過包含黏著樹脂的週邊整合部份（ 34) ’光擴散基材（31)之週邊部份係被整合至集光片（ 32)的週邊部份。然而’用於週邊結合之手段並不限於黏 著樹脂’任何手段均可使用，只要光擴散基材（31)的週 U 邊部份可以整合至集光片（32)的週邊部份即可。此等手 段的特定例包含雷射熔接、熱熔接、超音波熔接、以線狀 材料縫接、黏帶、以黏著粒子結合等等。 在本發明中，有需要在光擴散基材（31)與集光片（ 32)間，在不包含上述週邊整合部份（34)的區域中形成 空氣層（33 )。有關於此，“空氣層”的名詞係被使用以包 含彼此未光緊密耦合之光擴散基材（31)與集光片（32) 的狀態。這係參考例如圖4加以描述，其中不均勻之整合 0 面的集光片（32)係以接觸狀態，堆疊在光擴散基材（31 )上，及它們透過週邊整合部份（3 4 )，以熔接彼此整合 在其週邊部份，使得該空氣層（33)係被形成在光擴散基 材（31)及集光片（32)間，及在不包括此週邊整合部份 (34)的區域處。在圖4所示之結構中，在不包含週邊整 合部份（34)的區域中，部份的集光片（32)的不均勻面 接觸光擴散基材（31)。然而，上述不均勻面並不允許光 擴散基材（31)與集光片（32)間之光學緊密接觸，因此 ’空氣層（33)被形成在光擴散基材（31)與集光片（32 -8 - 200925662 )間。 應注意的是，當光擴散基材（31)與集光片（32)光 緊密地接觸集光片（32)(或當其間沒有空氣層時），不 可能在前向（Q)中取得足夠亮度。 在本發明中，光擴散基材（31)可以爲可以擴散所發 射光者。在這些材料中’較佳使用具有光擴散粒子（光擴 散劑）分佈於其中之透明材料板。 0 構成光擴散基材（31)的透明材料並不限制。此一材 料例包含透明樹脂、無機玻璃等。有關透明樹脂，因爲模 塑容易之故，所以較佳使用熱塑樹脂。透明熱塑樹脂的例 子包含但並不限於聚碳酯樹脂、ABS樹脂（或丙烯腈-丁 二烯-苯二嫌共聚物樹脂）、甲基丙烯樹脂、甲基丙烯酸 甲酯-苯乙烯共聚物樹脂、聚苯乙烯樹脂、AS樹脂（或丙 烯腈-苯二烯共聚物樹脂）、聚烯烴樹脂（例如聚乙烯樹 脂、聚丙烯樹脂等）等等。 φ 上述光擴散粒子並不限制，可以使用任何類型之與構 成光擴散基材（31)的透明基材不相容並具有與透明基材 折射率不同的粒子’並可以擴散所發射的光。光擴散粒子 的例子包含無機粒子，例如矽石粒子、碳酸鈣粒子、硫酸 鋇粒子、氧化鈦粒子、氫氧化鋁粒子、無機玻璃粒子、雲 母粒子、滑石粒子、白碳粒子、氧化鎂粒子及氧化鋅粒子 •，及有機粒子’例如異丁烯交鏈樹脂粒子、甲基聚合樹脂 粒子、苯乙烯交鏈粒子、苯乙烯聚合樹脂粒子及矽氧烷爲 主之聚合粒子。上述類型粒子的至少一種粒子或兩種或更 -9- 200925662 多種粒子係作爲混合物，並可以使用作爲光擴散粒子。 通常，使用具有體積平均粒子大小由0.1至50微米 的光擴散粒子。體積平均粒子大小（D50 )係爲一粒子的 粒子大小，其被決定如下：粒子大小及所有粒子的體積係 被量測；及粒子的體積被依序由具有最小粒子大小整合， 以找出所有粒子的總體積的50%之整合體積，及當整合 體積到達總體積50%時所找到之粒子的粒子大小係被量 ❹ 測。 予以使用之光擴散粒子的數量係依據發射光的想要擴 散角加以改變。通常，在100重量份的透明樹脂中包含有 0.0 1至20重量份的光擴散粒子。較佳地，100重量份的 透明樹脂中，包含有0_1至10重量份的光擴散粒子。 光擴散基材（31)的厚度通常被設定由〇.1至i〇mm 〇 雖然上述集光片（3 2 )並未限制，但例如使用一片材 〇 ，其中例如細稜鏡、細凸透鏡、隨圓透鏡等的集光透鏡被 形成在其整個面上。集光片（32)收集自光擴散基材（31 )發出並由法線方向（Q)至光擴散板（3)的被擴散之 光線。 集光片（32)的材料例包含但並不限於聚碳酸樹脂、 ABS樹脂（或丙烯腈-丁二烯-苯二烯共聚物樹脂）、甲基 丙燒樹脂、甲基丙烯酸甲酯·苯乙烯共聚物樹脂、聚苯乙 嫌樹脂、AS樹脂（或丙烯腈-苯二烯共聚物樹脂）、聚烯 烴樹Sb (例如聚乙嫌樹脂、聚丙燦樹脂等）等等。雖然在 200925662 選擇集光片（3 2 )的商用產品的選擇並無限制，但例如由 住友3M有限公司所製造之“BEE®”（一積層板，包含具有 125微米厚的聚酯膜及具有30微米厚的丙烯酸樹脂被形 成在該聚酯膜上並具有25微米深（H)的V型凹槽及在 底部90度的開放角，被以50微米的間距（P )被形成在 其表面上）（見圖2);由SEKISUI膜有限公司所製造之 “ESTINA®，，等等。 U 集光片（32)的厚度（T)通常設定由0.02至5 mm， 及其較佳由0.02至2mm。 空氣層（33)的厚度（E)通常係被設定由1至100 微米，較佳由5至20微米。 雖然形成前述週邊整合部份（34)的黏著樹脂並不限 制，但例如使用一丙烯酸樹脂、胺酯爲主樹脂、聚醚樹脂 、矽酮爲主之樹脂、環氧爲主之樹脂等等。黏著樹脂的反 射率並不特別限制。 〇 由結合強度改良的觀點看來，上述週邊整合部份（34 )的面積（由前視看到之面積）愈大，則愈好。另一方面 ’由確保避免在顯示影像上之週邊整合部份（34)的干擾 的觀點看來，最好也不要由爲包圍影像顯示區的遮蔽框部 份（彩色黑等）所隱藏的區域投影週邊整合部份（34)。 考量此二觀點，週邊整合部份（3 4 )的面積（由前視看到 之面積）較佳爲光擴散基材（31)及集光片（32)的積層 之總面積的3至20%。 在此實施例中，週邊整合部份（34 )係被形成爲前視 -11 - 200925662 中之框的形狀，這在週邊緣部份的長度方向爲連續的（見 圖2)。然而，週邊整合部份的形狀並不限於此：即，如 圖5所示，週邊整合部份可以在週邊緣部份的長度方向中 被不連續形成。 較佳地，集光片（32)的接合面與光擴散基材（31) 的接合面之至少之一爲不均勻，以在即使兩者彼此接觸時 ，也不會在集光片（32)及光擴散基材（31)間造成光學 D 緊密接觸。換句話說，即使在它們彼此接觸時，爲了確保 於集光片（32)與光擴散基材（31)間之空氣層（33)。 此不均勻面的不規則Rz的十點高度（依據 JIS B0601-2001)較佳由1.0至100微米，更好是由1.0 至50微米。 本發明之光擴散板（3 )可以藉由熱壓例如使用上述 黏著樹脂，或藉由熱熔等加以製造。這些方向係作例示目 的，本發明之光擴散板（3)並不限於以任一方式爲這些 Q 方法所製造者。 本發明之光擴散板（3)的厚度（S)係通常被設定由 0.1至15mm。光擴散板（3 )的尺寸（或面積）並不限制 ，並可以適當地依據想要面光源裝置（1 )或液晶顯示裝 置（30)的尺寸加以選擇。通常設定爲 20 cm X 3 0cm至 1 50cmx200cm。 依據本發明之光擴散板（3)、面光源裝置（1)及液 晶顯示裝置（30)並不限於上述實施例，並可以依其設計 加以改變，而不脫離本發明之精神。 • 12 - 200925662 [例子] 再者，將解釋本發明之特定例子。然而，本發明的％ 圍並不限於以下之例子。 [實例1] 丙烯酸樹脂黏劑係被以2.0mm厚，施加至光擴散基 φ 材（31)的上方及不均勻面的週邊部份，依據JIS K-7361 ，其具有70%的總透光度（其中不均勻面具有2.3微米的 Rz，依據JIS B0601-2001)。隨後，集光片（32)被堆疊 並被壓向光擴散基材（31)的不均勻面，以製造包含光擴 散基材（31)及集光片（32)的光擴散板（3)，該光擴 散基材（31)及集光片（32)係被安排成堆疊狀並在其週 邊部份被整合，如圖2及3所示。關於集光片（32)，使 用由住友3M有限公司所製造之“BEF®”（一積層板，包含 〇 具有125微米厚的聚酯膜及具有30微米厚的丙烯酸樹脂 被形成在該聚酯膜上並具有25微米深（H)的V型凹槽 及在底部90度的開放角，被以50微米的間距（P)被形 成在其表面上）（見圖2)。在所得之光擴散板（3)中 ，空氣層（33)的厚度（E)爲10微米，及週邊整合部份 (34)的面積對光擴散基材（31)及集光片（32)的積層 的總面積比爲1 1 . 5 %。 再者’具有上述圖1所示之結構的面光源裝置（1) 係使用此光擴散板（3 )加以製造。至於光源（2 )，可使 -13- 200925662 用陰極射線管。在前向（或法線方向）（Q)中之此面光 源裝置（1 )的亮度係被量測。結果，爲7,367cd/m2。 <比較例1 > 一面光源裝置係以相同於實例1的方式加以製造，除 了丙烯酸黏劑被施加至上述光擴散基材的上面的整個面積 上，其後藉由堆疊及壓合上述集光片（由住友3M有限公 φ 司所製造之“BEF®”）成爲光擴散基材。量測在前向（或 法線方向）中的面光源裝置的亮度。結果，其爲5，213 cd/m 〇 使用本發明之光擴散板製造的例子1的面光源裝置取 得在前向（或法線方向）中之足夠高亮度。在實例1之光 擴散板中，光擴散基材及集光片係被整合成爲其週邊部份 ’因此，光擴散板與集光片並不彼此磨擦。結果，光擴散 板並沒有任何磨擦缺陷。 〇 相反地，在比較例1之擴散板中，施加黏劑至光擴散 基材的整個表面區域，在光擴散基材與集光層間沒有空氣 層。因此，所得之面光源裝置可以在前向（或法線方向） 中，取得足夠亮度。 本發明之光擴散板較佳被用於面光源裝置。然而，光 擴散板的應用並不限於此。本發明之面光源裝置較佳被使 用作爲用於液晶顯示裝置的背光源。然而，面光源裝置的 應用並不限於此。 -14- 200925662 【圖式簡單說明】 圖1爲依據本發明液晶顯示器實施例的示意圖； 圖2爲依據本發明之具有集光層的光擴散板實施例的 透視圖； 圖3爲示於圖2中之光擴散板沿著線X-X所取的剖 面圖； 圖4爲具有依據本發明之集光層的光擴散板另一實施 例的剖面圖；及 圖5爲具有依據本發明之集光層的光擴散板另一實施 例的剖面圖。 [主要元件符號說明】 1 :面光源裝置 2 :光源 3 :光擴散板

2 0 :液晶面板 3 0 :液晶顯示裝置 31 :光擴散基材 32 :集光片 3 3 :空氣層 34 :週邊整合部份 Q :前向（或法線方向） -15-

Claims (1)

1. 200925662 十、申請專利範圍 1. 一種具有集光層的光擴散板，包含：被配置呈堆 疊狀並在其週邊部份整合的一光擴散基材與一集光片，其 中在該光擴散基材與該集光片間，形成有一空氣層。 2 · —種面光源裝置，包含··如申請專利範圍第〗項 所述之具有集光層的光擴散板；及多數光源被配置在該光 擴散板的背側，其中該集光片係被配置在該光擴散板的前 ❹ 側。 3- 一種液晶顯示裝置，包含：如申請專利範圍第1 項所述之具有集光層的光擴散板；多數光被配置在該光擴 散板的背側；及一液晶面板被配置在該光擴散板的前側， 其中該集光片係被配置在該光擴散板的該前側。