TWI432771B - 光學薄板，製造光學薄板之方法及使用光學薄板之液晶顯示器 - Google Patents

光學薄板，製造光學薄板之方法及使用光學薄板之液晶顯示器 Download PDF

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Description

光學薄板，製造光學薄板之方法及使用光學薄板之液晶顯示器
本文件係關於一種光學薄板及其製法、以及一種使用它之液晶顯示器。
隨資訊技術發展，顯示裝置，即在使用者與資訊間之連接媒體之市場正蓬勃成長。隨因此趨勢，如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)及電漿顯示面板(PDP)之各種平板顯示器(FPD)已大大地使用。在各種型式之平板顯示器中經常使用LCD，因其可滿足高解析度及螢幕尺寸可小可大製造。
在此，將LCD歸類成光接收型顯示裝置。其在接收來自配置於液晶面板下側之背光單元之光時可顯示影像。
為了有效地對液晶面板提供光，背光單元包括光源、光學膜層等。在此，光學膜層可包括擴散薄板、光學薄板、保護薄板等。
形成光學膜之多薄板層的光學特性可依其提供條件或依其結構條件等而戲劇性地改變。光學膜層之光學特性變化影響背光單元之光效率，進一步LCD之顯示品質。
因此，為了改良LCD之顯示品質，關於光學膜層之領域的研究須持續進行。
本文件之一個態樣為提供一種光學薄板、其製法、及一種使用它之液晶顯示器。
在一個態樣中，光學薄板包含：基膜；配置於基膜之一個表面上的第一底塗層；及配置於第一底塗層上之突起，其中第一底塗層之厚度範圍為約5奈米至300奈米。
在另一個態樣中，液晶顯示器包含：液晶面板；光源；及光學薄板，其包括：基膜、配置於基膜之一個表面上的第一底塗層、配置於第一底塗層上之突起，其中第一底塗層之厚度範圍為約5奈米至300奈米。
現在參考描述於附圖之本發明之詳細具體實施例。
本發明之詳細例示具體實施例現在參考附圖予以敘述。
如第1及2圖所示，依照本發明之第一例示具體實施例的光學薄板可包含基膜110。此外，光學薄板可包含自基膜110向外突出之突起120。光學薄板可進一步包含配置於基膜110與突起120間之第一底塗層130。
基膜110可為透明性以使自下側輸入之光穿透。因此基膜110可由透明材料製成。
基膜110可由選自聚對酞酸伸乙酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、與聚環氧基者製成。
基膜110可具有某厚度，例如約10微米至1,000微米之厚度。厚度為10微米或更大，則基膜110可在確保機械強度與耐熱性之限制內形成薄形。厚度為1,000微米或更小，則基膜110可在確保薄板彈性之限制內確保最大程度之機械強度與耐熱性。又在此厚度範圍，基膜110可具有 使其可如膜易於彎曲、及關於加工性施加良好之性能。
第一底塗層130可用於改良黏附性、外觀、及光電子特性，而且可由丙烯酸、酯、胺基甲酸酯等製成，但是不受其限制。第一底塗層130可具有一定厚度，例如5奈米至300奈米。厚度為5微米或更大，則第一底塗層130可有效地附著基膜110與突起120。在將第一底塗層130形成具有300奈米或更小之厚度時，其在底塗劑處理中無法產生點或分子群集。
表1顯示穿透率與黏著特性按底塗層厚度之關係。
因為第一底塗層130係形成較其他層薄，其折射率及厚度可較其他層精細地調整以改良照明度及顏色座標。
如此，藉由在基膜110與突起120間實行底塗劑處理時調整第一底塗層130之厚度，其可改良透光率且可降低反射度。
不似僅實行物理黏結之黏著劑或黏結劑，第一底塗層130誘發化學鍵結及物理鍵結而使基膜110與突起120強烈地附著。
如上所述，其可選擇聚合系材料為基膜110之材料，及可選擇UV(紫外線)樹脂系材料為突起120之材料。在此，因為基膜110與附著之突起120的界面極光滑，如果在其間嘗試一般物理黏結，則幾乎難以得到良好之黏附性。因此，在基膜110與突起120之間形成第一底塗層130以誘發除了物理黏結外，另外的化學鍵結，如此得到優於物理黏結之黏附性，而且保護附著之界面。
反應式1顯示在選擇作為突起120之材料的樹脂與選擇作為第一底塗層130之材料的胺基甲酸酯間，依照UV硬化之化學反應，其支持以上說明。
又如第3圖所示之稜鏡組態120可包含多個球粒140。
同時，突起120可具有稜鏡組態作為本發明之例示具體實施例的一個實例。在此，如第1至3圖所示，稜鏡具有多個峰120a與多個谷120b。稜鏡組態可具有在一定區域處峰120a間距離(P)及峰之角度(A)不同的垂直及/或水平擺動圖案。
在此，在峰120a間距離(P)範圍可為約20微米至60微米，角度(A)範圍可為約70°至110°，及厚度範圍可為約50微米至300微米，但是不受其限制。
除了第1至3圖所示之稜鏡組態，突起120亦可具有後述組態。
第4圖所示之稜鏡組態121可形成使得在峰121a間距離(P)及峰121a之角度(A)規則地不同。稜鏡組態121可具有外部入射光之折射率變化在一區域中不同的擴散效果。
第5圖所示之稜鏡組態122可形成使得在峰122a間距離(P)及峰122a之角度(A)小。即，峰122a與谷122b之密度高。其可增強光之直線性而非擴散效果。
第6圖所示之稜鏡組態123可形成使得稜鏡組態之峰123a與谷123b為隨機性。此稜鏡組態123可具有外部入射光之折射角為隨機性的擴散效果。
第7圖所示之稜鏡組態124可形成使得稜鏡組態之峰124a與谷124b為圓形，峰124a與谷124b不為直線而為在接近峰124a為圓形。此稜鏡組態124可具有外部入射光之折射角寬的擴散效果。
至於上述突起120，其可選擇具有以下形狀之擴散部 分。
第8圖所示之擴散部分125可形成使得安置多個球粒140之部分突起。擴散部分125可具有外部入射光可寬闊地擴散之效果。
又，至於上述突起，其可選擇具有以下形狀之微透鏡。
第9圖所示之微透鏡組態126包括多個排列之微透鏡。在此，微透鏡組態126之擴散程度、折射程度、聚光特性等可依其節距、高度及密度而不同。因而，微透鏡126之透鏡直徑範圍可為約20微米至200微米，但是不受其限制。此外，微透鏡126在全部區域中之分布程度可為約80%至90%或更大之範圍，但是不受其限制。
至於上述突起，其可選擇具有以下組態之柱狀透鏡。
第10圖所示之柱狀透鏡組態127可形成使得半球形透相鄰地排列。在此，柱狀透鏡組態127之擴散程度、折射程度、聚光特性等可依其節距及密度而不同。
第11圖所示之突起可包含基底部分128c。基底部分128c係配置在第一底塗層130上，其中基底部分128c之厚度D範圍為突起128之峰高H之約5%~50%。
第12圖所示之突起可包含多個球粒140與基底部分129c。基底部分129c係配置在第一底塗層130上，其中基底部分129c之厚度D範圍為突起129之峰高H之約5%~50%。
如第13圖至第16圖所示，依照本發明之第二例示具 體實施例的光學薄板可包含基膜210。此外，光學薄板可包含配置在基膜210之一個表面上的突起220、221、223、224。又，光學薄板可包含位於基膜210與突起220間之第一底塗層230a。光學薄板可包含位於基膜210之另一個表面上的第二底塗層230b。第一底塗層230a與第二底塗層230b之折射率可不同。
在此基膜210可為透明性以使自下側輸入之光穿透。因此，基膜210可由透明材料製成。
基膜210可選自由聚對酞酸伸乙酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、與聚環氧基所組成組群中之一者製成。
基膜210可具有特定厚度，例如約10微米至1,000微米之厚度，但是不受其限制。厚度為10微米或更大，則基膜210可在確保機械強度與耐熱性之限制內形成薄形。厚度為1,000微米或更小，則基膜210可在確保薄板彈性之限制內確保最大程度之機械強度與耐熱性。又，在此厚度範圍，基膜210可具有使其可如膜易於彎曲、及關於加工性施加良好之性能的性質。
第14圖所示之突起221可包含基底部分221c。基底部分221c係配置在第一底塗層230a上，其中基底部分221c之厚度D範圍為突起221之峰高H之約5%~50%。
第16圖所示之突起224可包含多個球粒240與基底部分224c。基底部分224c係配置在第一稜鏡層230a上，其中基底部分224c之厚度D範圍為突起224之峰高H之約 5%~50%。
第一與第二底塗層230a與230b可選擇性用於改良黏附性、外觀、及光電子特性，而且可由丙烯酸、酯、胺基甲酸酯等製成，但是不受其限制。
因為第一與第二底塗層230a與230b係形成較其他層薄，其折射率及厚度可較其他層精細地調整以改良照明度及顏色座標。
如此，藉由在基膜210與突起220、221、223、224間實行底塗劑處理調整第一與第二底塗層230a與230b之厚度，可改良透光率且可降低反射度。
第一底塗層230a之厚度範圍可為實質上從約5奈米至300奈米，及第二底塗層230b之厚度範圍可為實質上從約5奈米至300奈米，但是不受其限制。在此情形，第二底塗層230b較第一底塗層230a厚為有利的。
厚度為5奈米或更大，則第一底塗層230a可有效地附著基膜210及突起220、221、223、224。在將第一底塗層230a形成具有300奈米或更小之厚度時，在底塗劑處理中不會產生點或分子群集。
厚度為5奈米或更大，則第二底塗層230b可保護基膜210之其他表面(即防止基膜刮傷)且改良外觀特性。厚度為300奈米或更小，則第二底塗層230b可維持將透光率最適化之範圍。
第一與第二底塗層230a與230b之厚度可依照折射率而計算，及為了將透光率最適化，兩層間之厚度可維持一 定距離。
在具有此結構之光學薄板中，基膜210之折射率可較第二底塗層230b高。其係藉由降低直接接觸空氣之第二底塗層230b的折射率而增強外部入射光之直線性。即第一底塗層230a目標為改良基膜210與突起220間之黏附特性，而第二底塗層230b目標為增強通過第二底塗層230b入射基膜210之光的直線性。
為此目的，基膜210與第二底塗層230b可形成使得將折射率間之差維持在約0.05至0.3之範圍內。例如基膜210之折射率範圍可為約1.55至1.7，而第二底塗層230b之折射率範圍可為約1.4至1.6，但是不受其限制。
此外，為了改良外部入射光之輸出且亦改良光之直線性，基膜210、突起220、及第一與第二底塗層230a與230b可形成使得其折射率之一或多個為相同或不同。在此，突起220、221、223、224之折射率範圍可為從約1.45至1.6，及第一底塗層230a之折射率範圍可為從約1.5至1.7，但是不受其限制。
因此，直接接觸空氣且主要接收外部光之光學薄板表面具有較低之折射率，及轉化主要接收光其次將其輸出之光學薄板表面具有較高之折射率為有利的。
依照本發明之第二例示具體實施例的突起220、221、223、224具有類似本發明之第一例示具體實施例的組態，除了將底塗層分成第一與第二底塗層230a與230b，及第二底塗層230b之折射率較基膜210低。
為了避免重複之說明，本發明之第二例示具體實施例僅提出具有如第13至16圖所示之稜鏡組態的突起220、221、223、224，但是突起220、221、223、224可具有如本發明之第一例示具體實施例所述之擴散部分、微透鏡、柱狀透鏡的任何組態。
第15及16圖所示之突起223、224可包含球粒240以增加光效率或以各種角度擴散光。球粒240可由樹脂系材料製成，但是不受其限制。
參考第17(a)圖，球粒可具有球形。此球粒240可具有在其中將外部入射光折射兩次且反射一次之效果。
參考第17(b)圖，球粒240可具有雪人形或兩個連接球之封閉曲線形。此球粒240可具有其一側可使外部入射光穿透，及其另一側將外部入射光擴散之效果。
參考第17(c)圖，球粒240具有隨機形狀。此球粒240可具有可使外部入射光折射且在其中以各種角度反射之效果，亦具有散射反射之效果。
參考第17(d)圖，球粒240中可包含更小球粒245。此球粒240可具有使外部入射光折射且在其中以各種角度反射之效果，亦具有散射反射之效果。同時，不似第17(d)圖所示之球粒，包括於球粒240中之更小球粒245可部分地暴露。此外球粒240內部可分成上及下部，而且更小球粒245可形成於球粒240內使得更小球粒245具有不同之比重。
在本發明之另一個態樣中可提供一種使用上述光學薄 板之液晶顯示器(LCD)。
如第18圖所示，LCD可包含輸出光之光源340。此外LCD可包含光學薄板332，其包含基膜、配置於基膜之一個表面上的突起、及配置於基膜與突起間之第一底塗層。又LCD可包含液晶面板320，其使用自光源340輸出之光顯示影像。在此情形，第一底塗層之厚度範圍為實質上約5奈米至300奈米。
在此，光學薄板332可進一步包含配置於基膜之另一個表面上的第二底塗層，及第二底塗層之折射率可較基膜低。在此第二底塗層之厚度範圍可為實質上約5奈米至300奈米。包括第二底塗層則基膜與第二底塗層之折射率間之差範圍可為實質上約0.15至0.3。
同時，可選擇性地使用CCFL(冷陰極管螢光燈)、HCFL(熱陰極管螢光燈)、EEFL(外電極螢光燈)、與LED(發光二極體)之一作為光源340，但是不受其限制。
可選擇燈位於一側外緣之邊緣型燈源、燈位於兩側之雙重型燈源、及線性地排列多個燈之直接型燈源作為光源340，但是不受其限制。光源340可連接變流器而具有電力及輸出光。
第18圖所示之光源為直接型光源，取其作為實例。同時，第19圖顯示邊緣型光源440。第19圖所示之邊緣型光源440可包含形成於外側之燈441、及導引自燈441輸出(發射)之光的導光板442。
關於光學薄板332，其突起可選擇性地具有稜鏡、擴 散部分、微透鏡、及柱狀透鏡之組態之一。
詳言之，如果突起具有稜鏡組態，則其可具有第1至7圖或第11至16圖之一所示之組態，但是不受其限制。另外，如果突起係形成具有擴散部分，則其可具有第8圖所示之組態，但是不受其限制。如果突起係形成如微透鏡，則其可具有第9圖所示之組態，但是不受其限制。如果突起係形成如柱狀透鏡，則其可具有第10圖所示之組態，但是不受其限制。
突起可包含多個球粒，如第3圖、第12圖、第15圖、及第16圖所示，其可選自第17(a)至(d)圖所示之球粒，但是不受其限制。
此外，如果第二底塗層係配置於基膜之另一個表面上，則其可具有如第13至16圖所示之組態，但是不受其限制。
LCD可包含上殼310與下殼370，其中接收(容納)顯示影像之液晶面板320與光源340。
下殼370可接收(容納或包容)光源340。液晶面板320可配置於光源340上方，其間為一定間隔。液晶面板320與光源340可以下殼370與緊固於下殼370之上殼310固定及保護。
暴露液晶面板之影像顯示區域的開口可形成於上殼310之上表面上。可進一步提供模塑框架(未示)，其上安裝配置於液晶面板320與光源340間之多個光學膜層330的週邊部分。
液晶面板320可具有的結構為具彩色濾光片形成於其上之上板322及具薄膜電晶體(TFT)形成於其上之下板321附著包夾於其間之液晶。在液晶面板320中，次像素係以矩陣形式排列且藉TFT獨立地驅動，及液晶排列係藉供應至公用電極之公用電壓與經各次像素中TFT供應至像素電極之資料輸送信號間之不同電壓控制，以控制透光率，如此顯示影像。
驅動單元325可連接液晶面板320之下板321。驅動單元325可包含多個膜電路326(其藉由安裝各用於驅動液晶面板320之資料線路與閘極線路的驅動晶片327而在一側連接下板321)、及連接多個膜電路326之另一側的印刷電路板(PCB)328。
具驅動晶片327安裝於其上之膜電路326可為COF(薄膜覆晶封裝)或TCP(捲帶式封裝)型膜電路。或者驅動晶片327可在下板321上直接安裝成COG(覆晶玻璃基板)型，或者可形成於下板321上以在TFT形成程序中裝設。
在此，除了上述光學薄板332，配置於液晶面板320與光源340間之多個光學膜層330可進一步包含擴散板(或擴散片)331及保護薄板333。
液晶面板320可依照經閘極線路供應之掃描信號與經資料信號供應之資料電壓在各像素顯示影像。
在此掃描信號可為僅在一此水平時間期間供應之閘極高壓電與在其他其餘時間供應之閘極低壓電交錯的脈衝信 號。
在自閘極線路供應閘極高壓電時，包括於像素中之TFT開啟而將資料電壓自資料線路供應至液晶胞。
液晶胞可形成於自資料線路供應資料電壓之像素電極與供應公用電壓之公用電極之間。
因而在LCD中，在隨各像素之TFT開啟而對像素電極供應資料電壓時，其在液晶胞中載入資料電壓與公用電壓間之不同電壓，如此顯示影像。
反之，如果自閘極線路供應閘極低壓電，則TFT關閉且在一個框架期間可藉儲存電容器維持載入液晶胞中之資料電壓。
以此方式，液晶面板320可依照經閘極線路供應之掃描信號重複地實行不同操作。
如上所述，依照本發明之光學薄板可有效地利用自背光單元輸出之光，所以具有此光學薄板之LCD可具有其使用電池與光源之電力消耗降低，可增加其照明度，及其具有寬視角的優點。結果依照本發明可改良光學特性之光學薄板及其製法可導致LCD之顯示品質的改良。
以上之方法及優點僅為例示且不視為限制本發明。本教示可易於應用於其他型式之設備。以上具體實施例之說明意圖為描述性而非限制申請專利範圍之範圍。許多替代方案、修改及變化對熟悉此技藝者為顯而易知的。
110‧‧‧基膜
120‧‧‧突起
120a‧‧‧峰
120b‧‧‧谷
121‧‧‧稜鏡組態
121a‧‧‧峰
121b‧‧‧谷
122‧‧‧稜鏡組態
122a‧‧‧峰
122b‧‧‧谷
123‧‧‧稜鏡組態
123a‧‧‧峰
123b‧‧‧谷
124‧‧‧稜鏡組態
124a‧‧‧峰
124b‧‧‧谷
125‧‧‧擴散部分
126‧‧‧微透鏡組態
127‧‧‧柱狀透鏡組態
128‧‧‧突起
128c‧‧‧基底部分
129‧‧‧突起
129c‧‧‧基底部分
130‧‧‧第一底塗層
140‧‧‧球粒
210‧‧‧基膜
220‧‧‧突起
221‧‧‧突起
221c‧‧‧基底部分
223‧‧‧突起
224‧‧‧突起
224c‧‧‧基底部分
230a‧‧‧第一底塗層
230b‧‧‧第二底塗層
240‧‧‧球粒
245‧‧‧更小球粒
310‧‧‧上殼
320‧‧‧液晶面板
321‧‧‧下板
322‧‧‧上板
325‧‧‧驅動單元
326‧‧‧膜電路
327‧‧‧驅動晶片
328‧‧‧印刷電路板
330‧‧‧光學膜層
331‧‧‧擴散板
332‧‧‧光學薄板
333‧‧‧保護薄板
340‧‧‧光源
370‧‧‧下殼
440‧‧‧邊緣型光源
441‧‧‧燈
442‧‧‧導光板
包括了進一步了解本發明且併入及組成本說明書之一 部分的附圖，描述本發明之具體實施例，及與說明一起解釋本發明之原理。
第1圖為依照本發明之第一例示具體實施例的光學薄板之截面圖。
第2圖為第1圖中光學薄板之正視圖。
第3圖為依照本發明之第一例示具體實施例的光學薄板之截面圖。
第4至7圖為顯示稜鏡組態之圖。
第8圖為顯示擴散部分組態之圖。
第9圖為顯示微透鏡組態之圖。
第10圖為顯示柱狀透鏡組態之圖。
第11及12圖為依照本發明之第一例示具體實施例的光學薄板之截面圖。
第13至16圖為依照本發明之第二例示具體實施例的光學薄板之截面圖。
第17圖為顯示球粒之各種組態之圖。
第18圖為依照本發明之一個例示具體實施例的液晶顯示器之分解正視圖。
第19圖為邊緣型光源之例示圖。
110‧‧‧基膜
120‧‧‧突起
120a‧‧‧峰
120b‧‧‧谷
130‧‧‧第一底塗層

Claims (14)

  1. 一種光學薄板，其包括：基膜；配置於基膜之一表面上的第一底塗層；配置於基膜之另一表面上的第二底塗層；及配置於第一底塗層上之突起，其中第一底塗層之厚度範圍從約5奈米至300奈米，其中基膜之折射率與第二底塗層之折射率不同，其中第二底塗層之厚度範圍從約5奈米至300奈米，其中基膜之折射率與第一底塗層不同，其中基膜之折射率較第二底塗層大，其中第一底塗層之折射率與第二底塗層之折射率不同，其中突起包括多個球粒，其中多個球粒係選自於由雪人形狀、兩個連接球之封閉曲線形狀、及隨機的形狀所構成的組群之一者或多者。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中在基膜與第二底塗層間之折射率差範圍從約0.15至0.3。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中基膜之折射率範圍從約1.55至1.70，及第二底塗層之折射率範圍從約1.40至1.60。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中突起為稜鏡。
  5. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中突起為擴散片 。
  6. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中突起為微透鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中突起為柱狀透鏡。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中突起包括基座部分。
  9. 如申請專利範圍第8項之光學薄板，其中基座部分之厚度範圍為突起之峰高的約5%~50%。
  10. 一種液晶顯示裝置，其包括：液晶面板；光源；及光學薄板，其包含：基膜、配置於基膜之一表面上的第一底塗層、配置於基膜之另一表面上的第二底塗層、及配置於第一底塗層上之突起，其中第一底塗層之厚度範圍從約5奈米至300奈米，其中基膜之折射率與第二底塗層之折射率不同，其中第二底塗層之厚度範圍從約5奈米至300奈米，其中基膜之折射率與第一底塗層不同，其中基膜之折射率較第二底塗層大，其中第一底塗層之折射率與第二底塗層之折射率不同，其中突起包括多個球粒，其中多個球粒係選自於由雪人形狀、兩個連接球之封閉曲線形狀、及隨機的形狀所構成的組群之一者或多者。
  11. 如申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中基膜與第二底塗層間之折射率差範圍為約0.15至0.3。
  12. 如申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中突起為稜鏡、擴散片、微透鏡、及柱狀透鏡當中至少之一。
  13. 如申請專利範圍第1項之光學薄板，其中多個球粒的內部包括更小球粒。
  14. 如申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中多個球粒的內部包括更小球粒。
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