TWI846228B - 應用於低光程距離背光模組的擴散板 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種應用於低光程距離背光模組的擴散板，可供組裝於以發光二極體(LED)為下方光源的一背光模組上。於擴散板的表層及主板層中分別添加不同擴散粒子添加劑，再以發泡技術押出。藉由把擴散板的表層與主板層中的原樹酯材料、微氣泡、以及擴散粒子添加劑的折射率與添加量做不同搭配，使上、下兩表層對於光線的折射率實質上大於主板層的折射率，可將下方光源所發出的光線做更有效的擴散，進而達到更佳的遮蔽MURA效果，以產生一個均勻的面光源。

Description

應用於低光程距離背光模組的擴散板

本發明是關於一種應用於低光程距離背光模組的擴散板，尤指一種可供組裝於一背光模組上、且在低光程距離時仍可提供良好的光擴散功能，進而達到遮蔽MURA(明暗帶)以產生一個均勻的面光源的擴散板。

在背光顯示器大環境發展下，隨著近代背光顯示器設計趨向薄型化，背光模組勢必也面臨超薄化的需求。而在背光模組的光程距離(Optical Distance；簡稱OD)降低的狀況下，光強度也越高，而MURA越差。所以，若繼續將傳統擴散板使用在低光程距離背光模組上時，其光擴散的效果已經無法達到要求。

另，傳統背光顯示器所使用的發光二極體(LED)光源主要有兩種，一種為藍光LED激發黃色螢光粉，兩色混合成白光；另一種為三原色LED混合成白光。然而，這兩種光源的習用背光顯示器的色域值偏低，色彩表現度不足。

目前背光顯示器的光源是以藍光LED通過激發綠色與紅色量子點，三種光混合成白光，可提高色域值至NTSC120%。然而此種背光顯示器仍有以下缺點。首先，量子點易受水氣與氧氣影響而降低甚至失去活性，長久使用後發生量子點失效，導致顯示器色彩異常問題。其次，藍光LED激發綠色與紅色量子點，藍、綠、紅三種光混合成白光，須有一致性的光強度，避免紅/綠光轉換不足。然而，顯示器因周圍光強度比中心光強度低，造成周圍泛藍光現象，而有色彩不一之現象。再者，現有的量子點膜大都以表面貼附阻水阻氣膜的方式來阻絕水氣及氧氣，但此方法只能阻擋從上表面進入到量子點膜內部的水氣與氧氣，無法阻止自量子點膜旁側端 面進入之水氣與氧氣。所以，在使用一段時間後，背光顯示器的量子點膜的四個旁側邊仍會遭受水氣與氧氣入侵使量子點失效，造成背光顯示器的四周緣區域的色彩異常。雖有業者嘗試在背光顯示器的量子點膜四個旁側端面均塗上保護塗層，但此方式需多道加工製程，製程繁雜、成本高且良率低。

緣此，本發明提供一種應用於低光程距離背光模組的擴散板，可供組裝於一背光模組、且在低光程距離時仍可提供良好的光擴散功能，進而達到遮蔽MURA(明暗帶)以產生一個均勻的面光源。

本發明之主要目的是在於提供一種應用於低光程距離背光模組的擴散板。於擴散板的表層及主板層中分別添加不同擴散粒子添加劑，再以發泡技術押出。藉由把擴散板的表層與主板層中的原樹酯材料、微氣泡、以及擴散粒子添加劑的折射率與添加量做不同搭配，使上、下兩表層對於光線的折射率實質上大於主板層的折射率，可將下方光源所發出的光線做更有效的擴散，進而達到更佳的遮蔽MURA效果，以產生一個均勻的面光源。

本發明之另一目的是在於提供一種擴散板，可供組裝於以藍光發光二極體(LED)為光源的一背光模組上。在擴散板的表面上形成具有複數個凹部與凸部的複數個微結構，並把包含複數個綠色量子點與複數個紅色量子點的一量子點層塗佈在複數個微結構的複數個凹部內，然後在量子點層上表面設置一阻水阻氣層。利用複數個微結構的複數個凸部來隔開位於複數個凹部內的量子點層使其各自獨立，藉此讓外界的水氣與氧氣無法透過量子點層的四個旁側邊入侵整個量子點層，可具有製程簡單、成本較低且生產良率高等優點。

為達上述之目的，本發明揭露了一種應用於低光程距離背光模組的擴散板，可供組合至一背光模組上。該背光模組包括：一基板以及複數個發光元件以陣列形式設置於該基板上；該擴散板是位於該基板上方且包括：

一板體，具有一上表面及一下表面，該下表面朝向該基板；該板體是藉由共押出(Coextrusion)方式所構成的多層結構，其包括一主板層、一上表層、以及一下表層；該上表層是疊合在該主板層朝向該上表面之側，該下表層是疊合在該主板層朝向該下表面之側；

一第一擴散粒子添加劑，添加於該主板層中；該第一擴散粒子添加劑包含有複數個第一擴散粒子；所添加的該第一擴散粒子添加劑於該主板層中所佔的重量百分比為一第一重量百分比；各該第一擴散粒子具有一第一材料折射率；以及

一第二擴散粒子添加劑，添加於該上表層以及該下表層中；該第二擴散粒子添加劑包含有複數個第二擴散粒子；所添加的該第二擴散粒子添加劑於該上表層及該下表層中所佔的重量百分比為一第二重量百分比；各該第二擴散粒子具有一第二材料折射率；

其中，該擴散板符合以下兩個條件中的至少其中之一：

條件一：該第一擴散粒子的該第一材料折射率小於該第二擴散粒子的該第二材料折射率；

條件二：該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比小於該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比。

於一實施例中，該板體的材料包含以下其中之一：聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗稱壓克力)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。

於一實施例中，該第一擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第一擴散粒子包含以下其中之一：矽膠粒子(silicone beads)、壓克力粒子(PMMA beads)、聚苯乙烯粒子(PS beads)、壓克力-聚苯乙烯共聚粒子(PMMA-PS beads)；其中，該第一擴散粒子的粒徑介於1~4μm之間，該第一材料折射率的值介於1.42~1.5之間，於該主板層中所添加的該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比介於1~4%之間。

於一實施例中，該第二擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第二擴散粒子包含以下其中之一無機粒子：碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鈦、滑石、雲母、氮化硼；其中，該第二擴散粒子的粒徑介於0.05~8μm之間，該第二材料折射率的值介於1.5~2.6之間，於該上表層及該下表層中所添加的 該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比介於0.1~1.5%之間。

於一實施例中，該第二擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第二擴散粒子包含以下其中之一：矽膠粒子(silicone beads)、壓克力粒子(PMMA beads)、聚苯乙烯粒子(PS beads)、壓克力-聚苯乙烯共聚粒子(PMMA-PS beads)；其中，該第二擴散粒子的粒徑介於15~25μm之間，該第二材料折射率的值介於1.42~1.5之間，於該上表層及該下表層中所添加的該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比介於5~10%之間；其中，該第二重量百分比大於該第一重量百分比，且該第二擴散粒子的粒徑大於該第一擴散粒子的粒徑。

於一實施例中，該擴散板更包括有：

複數個微結構(Micro-Structures)，以陣列形式設置於該板體的至少該上表面；以及

一上光學膜，藉由一光學膠貼附於該板體的該上表面；其中，該光學膜的厚度介於5~20μm之間。

於一實施例中，該擴散板更包括有：

複數個微結構(Micro-Structures)，以陣列形式設置於該板體的至少該下表面；

一下光學膜，藉由一光學膠貼附於該板體的該下表面；以及

一反射膜，貼附於該下光學膜的下方；其中，該反射膜對於波長500nm以下的光的反射率<20%，且該反射膜對於波長500nm以上的光的反射率>90%。

於一實施例中，該擴散板更包括有：

複數個微結構(Micro-Structures)，以陣列形式設置於該板體的至少該上表面；複數個該微結構在該板體的該上表面形成複數個凸部及複數個凹部，複數個該凹部是被複數個該凸部所隔開，所以複數個該凹部係各自獨立不相互連通；

一量子點層，設置於該板體的該上表面的複數個該凹部處；其中，該量子點層的厚度為t1，複數個該凸部的一頂部至複數個該凹部的一底部的間距為t2，並且，t1<t2；以及

一阻水阻氣層，設置於該板體的該上表面且係覆蓋於複數個該凸 部以及該量子點層。

於一實施例中，於該板體的該下表面也設置有複數個該微結構、該量子點層以及該阻水阻氣層；複數個該微結構在該板體的該下表面形成複數個該凸部及複數個該凹部，複數個該凹部是被複數個該凸部所隔開，所以該板體的該下表面上的複數個該凹部係各自獨立不相互連通；並且，位於該板體的該下表面的該量子點層是設置於該板體的該下表面的複數個該凹部處；此外，該板體的該下表面的該阻水阻氣層是覆蓋於該板體的該下表面上的複數個該凸部以及該量子點層。

於一實施例中，於該量子點層中包含複數個量子點(Quantum Dot；簡稱QD)；複數個該量子點是一種奈米微晶體(Nanocrystal)半導體材料，由II-VI、III-V或IV-VI族元素組成，各個該量子點的晶粒直徑介於2~10nm；其中，複數個該量子點包含發光波長為520~530nm的複數個綠色的該量子點以及發光波長為620~630nm的複數個紅色的該量子點。

於一實施例中，複數個該微結構包含複數個N邊形稜錐，其中N為大於或等於三的正整數；t2介於6~200μm；該阻水阻氣層的厚度為t3，t3介於5~100μm。

於一實施例中，t2介於25~50μm，t1介於10~40μm，t3介於10~30μm。

於一實施例中，該凸部的最大寬度介於50~500μm，相鄰兩個該凸部的間距介於50~1000μm。

於一實施例中，該板體的該主板層是藉由發泡押出成型，於該主板層中包含複數個微氣泡；複數個該微氣泡對於該主板層的減重率介於15~25%，複數個該微氣泡大小平均尺寸介於60~800μm；

其中，該減重率的計算公式為：

減重率(%)=(W1-W2)/W2*100%；

W1=H*(L1*L2*D)；

其中：

H是該主板層的平均厚度(mm)；

L1是該主板層的長度(mm)；

L2是該主板層的寬度(mm)；

D是該主板層的原料比重(g/mm3)；

W1是該主板層的理論重量(g)，也就是不包含複數個該微氣泡時的重量；

W2是該主板層的實際重量(g)，也就是用磅秤實際秤得包含複數個該微氣泡之該主板層的實際重量。

於一實施例中，複數個該微氣泡是藉由在該主板層的發泡押出成型製程中添加一發泡劑及一成核劑來產生；該成核劑包含至少以下其中之一：碳酸鈣、二氧化硅、氧化鈣；所添加之該成核劑的重量百分比為0.1%-0.5%。

10:板體

101:主板層

1011、1021、1031:擴散粒子

1012:微氣泡

102、103:表層

11、1022、1032:微結構

111:凸部

112:凹部

12:量子點層

120:量子點

13:阻水阻氣層

15:光學膜

151:光學膠

152:反射膜

211:藍光

212:白光

91:基板

911:頂面

92:發光元件

93:液晶面板

圖一為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中並與一液晶面板組合以構成一背光顯示器的第一實施例的剖面示意圖。

圖二A、圖二B及圖二C分別為本發明之擴散板的上、下兩表面所設置的微結構的三種不同實施例示意圖。

圖三為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中並與一液晶面板組合以構成一背光顯示器的第二實施例的剖面示意圖。

圖四為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中並與一液晶面板組合以構成一背光顯示器的第三實施例的剖面示意圖。

圖五為本發明所述反射膜對於不同波長的光所具有的不同反射率的曲線圖。

圖六與圖七分別為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中的第四實施例的剖面示意圖與立體部分分解示意圖。

圖八為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中的第五實施例的剖面示意圖。

本發明關於一種應用於低光程距離背光模組的擴散板。於擴散板的上、下兩表層及主板層中分別添加不同擴散粒子添加劑，再以發泡技術共押出成一體的多層擴散板。藉由把擴散板的兩表層與主板層中的原樹酯材料、微氣泡、以及擴散粒子添加劑的折射率與添加量等做不同搭配，使上、下兩表層對於光線的折射率實質上大於主板層的折射率。藉此，下方光源所發出的光線在進入擴散板後有部分會在兩表層與主板層之間來回折射或反射，可將光線做更有效的擴散效果，進而達到遮蔽MURA，以產生一個均勻的面光源。

為了能更清楚地描述本發明所提出之應用於低光程距離背光模組的擴散板及其製法，以下將配合圖式詳細說明之。

請參閱圖一，為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中並與一液晶面板組合以構成一背光顯示器的第一實施例的剖面示意圖。本發明的背光模組是裝設於一液晶面板93的下方，以構成一背光顯示器。於本第一實施例中，背光模組由下至上依序包括：一基板91、複數個發光元件92以及一擴散板。於該基板91設置有一電路佈局(圖中未示)。複數個發光元件92是以陣列形式設置於該基板91的頂面911上並電性耦合於該電路佈局。於本實施例中，該些發光元件92是藍光發光二極體(LED)，可向上朝擴散板的板體10發出藍光。該些發光元件92可以是傳統藍光LED、藍光Mini LED或甚至是藍光Micro LED。於該基板91的頂面911設置一反射層，該反射層可以是白色或其他具較佳光反射效果的顏色或表面，用於將光線朝上反射向擴散板的板體10。

該擴散板的板體10是位於該基板91該複數個發光元件92上方且相鄰於該基板91，且一般來說在擴散板的板體10與基板91上所設置的發光元件92之間不會有其他元件。於本發明中，該擴散板包括：一板體10、一第一擴散粒子添加劑、一第二擴散粒子添加劑、複數個微氣泡1012、以及複數個微結構1022、1032。板體10具有一上表面及一下表面。板體10的下表面朝向該基板91且是做為入光面使用；由發光元件92發出 的光線經由該下表面(入光面)進入板體10中。相對地，板體10的上表面則是出光面，進入板體10的光線經折射與擴散效應後，由板體10的上表面(出光面)出光並射向位於上方的液晶面板93。該板體10是藉由共押出(Coextrusion)方式所構成的多層板結構，其包括一主板層101、一上表層102、以及一下表層103。該上表層102是疊合在該主板層101朝向該上表面之側，該下表層103是疊合在該主板層101朝向該下表面之側。該板體10的基材可為非結晶或半結晶的有機高分子塑化材料，其包含以下其中之一：聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗稱壓克力)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、或前述任一材料的共聚物。於本實施例中，主板層101厚度與兩表層102、103合計厚度(上、下兩表層的厚度相加)的厚度比例的可實施範圍為介於9.5：0.5~1：1之間，較佳實施範圍則為9：1~7：3之間。主板層101與兩表層102、103的基材可以為相同材質或不同材質。

於本實施例中，第一擴散粒子添加劑包含有複數個第一擴散粒子1011，其添加於該主板層101中。所添加的該第一擴散粒子添加劑於該主板層101中所佔的重量百分比為一第一重量百分比；各該第一擴散粒子1011具有一第一材料折射率。第二擴散粒子添加劑包含有複數個第二擴散粒子1021、1031，其分別添加於該上表層102以及該下表層103中。所添加的該第二擴散粒子添加劑於該上表層102及該下表層103中所佔的重量百分比為一第二重量百分比；各該第二擴散粒子1021、1031具有一第二材料折射率。本發明的技術特徵在於，該擴散板符合以下兩個條件中的至少其中之一：

條件一：該第一擴散粒子1011的該第一材料折射率小於該第二擴散粒子1021、1031的該第二材料折射率；

條件二：該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比小於該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比。

藉由滿足上述條件一、或是條件二、或是兩條件都滿足的方式，可以令添加了具相對較高折射率或/及濃度(重量百分比)之複數第二擴散粒子1021、1031的上、下兩表層102、103的折射率實質上高於添加了具相對較低折射率或/及濃度(重量百分比)之複數第一擴散粒子1011的主板層101的 折射率，使得上、下兩表層102、103在朝向主板層101之側提供些微的反射效果。所以，由發光元件92發出的光在進入板體10內部後，有一部份的光會在上、下兩表層102、103之間的主板層101內來回折射或反射數次後才由上表面(出光面)射出，提高光線的折射或反射次數，故可將光線做更有效的擴散效果，進而強化遮蔽MURA的效果，以產生一個均勻的面光源。

於本實施例中，該第一擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第一擴散粒子1011包含以下高分子材料擴散粒子中的至少其中之一：矽膠粒子(silicone beads)、壓克力粒子(PMMA beads)、聚苯乙烯粒子(PS beads)、壓克力-聚苯乙烯共聚粒子(PMMA-PS beads)。其中，該第一擴散粒子1011的粒徑的可實施例為介於0.5~10μm之間、但以介於1~4μm之間為最佳實施例。該第一材料折射率的值介於1.42~1.5之間。於該主板層101中所添加的該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比的可實施例為介於0.5~10%之間、但以介於1~4%之間為最佳實施例。此所述的第一與第二擴散粒子添加劑都是市面上可購得的習知商品。

於本發明中，該第二擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第二擴散粒子1021、1031可以有兩種實施例，第一種是無機擴散粒子、另一種是高分子材料擴散粒子。於第一種實施例中，該第二擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第二擴散粒子1021、1031可以包含以下至少其中之一無機粒子：碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鈦、滑石、雲母、氮化硼；其中，該第二擴散粒子1021、1031的粒徑的可實施例為介於0.01~10μm之間、但以介於0.05~8μm之間為最佳實施例；該第二材料折射率的值介於1.5~2.6之間，於該上表層102及該下表層103中所添加的該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比的可實施例為介於0.1~3%之間，但以介於0.1~1.5%之間為最佳實施例。於第二種實施例中，該第二擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第二擴散粒子1021、1031包含以下高分子材料擴散粒子中的至少其中之一：矽膠粒子(silicone beads)、壓克力粒子(PMMA beads)、聚苯乙烯粒子(PS beads)、壓克力-聚苯乙烯共聚粒子(PMMA-PS beads)；其中，該第二擴散粒子1021、1031的粒徑的可實施例為介於10~50μm之間、但以介於15~25μm之間為最佳實施例；該第二材料折射率的值介於1.42~1.5之間；於該上表層102及該下表層103中所添加的該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比 的可實施例為介於1~20%之間、但以介於5~10%之間為最佳實施例；並且，於這第二種實施例中，該第二重量百分比必須大於該第一重量百分比，且該第二擴散粒子1021、1031的粒徑大於該第一擴散粒子1011的粒徑。藉由前述第一種實施例與第二種實施例所界定的第二擴散粒子添加劑來搭配前述所界定的第一擴散粒子添加劑，可以確保上、下兩表層102、103的折射率實質上高於主板層101的折射率，進而達到將光線做更有效的擴散、強化遮蔽MURA、以及產生均勻面光源的功效。

如圖一所示，於本發明擴散板的第一實施例中，複數個微結構1022、1032(Micro-Structures)是以陣列形式分別設置於該板體10的該上表面以及該下表面，可進一步提高擴散板的光發散效果。此外，該板體10的該主板層101是藉由發泡押出成型，於該主板層101中包含複數個該微氣泡1012。複數個該微氣泡1012對於該主板層101的減重率的可實施範圍為介於5~30%，但以減重率介於10~20%為較佳實施範圍，且複數個該微氣泡1012大小平均尺寸介於60~800μm；其中，該減重率的計算公式為：

減重率(%)=(W1-W2)/W2*100%；

W1=H*(L1*L2*D)；

其中：

H是該主板層的平均厚度(mm)；

L1是該主板層的長度(mm)；

L2是該主板層的寬度(mm)；

D是該主板層的原料比重(g/mm³)；

W1是該主板層的理論重量(g)，也就是不包含複數個該微氣泡時的重量；

W2是該主板層的實際重量(g)，也就是用磅秤實際秤得包含複數個該微氣泡之該主板層的實際重量。

於本實施例中，複數個該微氣泡1012是藉由在該主板層101的發泡押出成型製程中適量添加一發泡劑及一成核劑來產生；該成核劑包含至少以下其中之一：碳酸鈣、二氧化硅、氧化鈣；所添加之該成核劑的重量百分比的可實施範圍為0.01%-5%、但較佳範圍為0.1%-0.5%。微氣泡1012的減重率可以藉由發泡劑添加量多寡來控制，微氣泡1012的泡徑控制 方法可為成核劑添加及製程溫度調整。本發明擴散板之多層板體10的發泡共押出製程的製程溫度視原材料樹酯及發泡劑種類不同而調整，本發明加工溫度為一般聚碳酸酯加工溫度，最佳220~270℃。

請參閱圖二A、圖二B及圖二C所示，分別為本發明之擴散板的上、下兩表面所設置的微結構的三種不同實施例示意圖。本發明之擴散板藉由押出製程在板體的上、下兩表面押出複數個微結構1022、1032，該些微結構1022、1032具有複數個凸部或凹部，其凹凸結構可為規則或不規則分佈於擴散板板體10的上、下兩表面。該些微結構1022、1032於俯視圖觀之可呈圓形、變形蟲(如圖二A)、不規則霧面(如圖二B)、金字塔形(如圖二C)...等形狀，其中以板體10的入光面呈鏡面(無微結構且表面光滑)、且出光面設置金字塔形微結構時所提升的整體輝度效果最佳。

以下所述的本發明其他實施例中，由於大部分的元件與功能都與前述第一實施例相同，所以相同或類似的元件會給予相同的名稱與編號，且不再贅述其細節。

請參閱圖三，為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中並與一液晶面板組合以構成一背光顯示器的第二實施例的剖面示意圖。於第二實施例中，背光模組同樣由下至上依序包括：基板91、複數個發光元件92以及擴散板。擴散板是位於基板91上方且同樣包括：一板體10(含主板層101、上表層102、下表層103)、一第一擴散粒子添加劑(含第一擴散粒子1011)、一第二擴散粒子添加劑(含第二擴散粒子1021、1031)、複數個微氣泡1012、以及複數個微結構1022、1032。由於圖三所示的第二實施例的擴散板的大部分元件、結構與功能都和圖一所示的第一實施例相同或類似，所以將不重複贅述這些相同或類似之元件的細節。與前述第一實施例的差異在於，於圖三所示的本第二實施例中，擴散板更包括一上光學膜15，其藉由一光學膠151貼附於該板體10的該上表面；其中，該光學膠151的厚度介於5~20μm之間。此所述的光學膠151是與上光學膜15都是市面上可購得的習知商品。光學膠151是做為將該上光學膜15黏貼至該板體10的該上表面的黏貼介質。該上光學膜15是提供將藍光轉換成白光的色彩轉換功能，是市面上可購得的習知商品。藉此，本發明可以使用藍光發光二極體做為發光元件92，並由本發明的擴散板及黏 貼於板體10上表面上的上光學膜15將其轉換為均勻的白光，提供白光背光模組的功能。

請參閱圖四，為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中並與一液晶面板組合以構成一背光顯示器的第三實施例的剖面示意圖。於第三實施例中，背光模組同樣由下至上依序包括：基板91、複數個發光元件92以及擴散板。擴散板是位於基板91上方且同樣包括：一板體10(含主板層101、上表層102、下表層103)、一第一擴散粒子添加劑(含第一擴散粒子1011)、一第二擴散粒子添加劑(含第二擴散粒子1021、1031)、複數個微氣泡1012、以及複數個微結構1022、1032。由於圖三所示的第二實施例的擴散板的大部分元件、結構與功能都和圖二所示的第二實施例相同或類似，所以將不重複贅述這些相同或類似之元件的細節。與前述第二實施例的差異在於，於圖四所示的本第三實施例中，擴散板更包括一下光學膜15及一反射膜152，其藉由一光學膠151貼附於該板體10的該下表面；其中，該光學膠151的厚度介於5~20μm之間；反射膜152是貼附於該下光學膜15的下方。此所述的光學膠151、下光學膜15與反射膜152都是市面上可購得的習知商品。光學膠151是做為將該下光學膜15與該反射膜152黏貼至該板體10的該下表面的黏貼介質。該下光學膜15是提供將藍光轉換成白光的色彩轉換功能。如圖五所示，為本發明所述反射膜對於不同波長的光所具有的不同反射率的曲線圖。由圖五可知，該反射膜152對於波長500nm以下的光的反射率<20%，且該反射膜152對於波長500nm以上的光的反射率>90%反射膜。換言之，由下方藍色發光二極體所發出的藍光可以順利通過反射膜152與下光學膜15後進入板體10內部，而相對地，經下光學膜15轉換成白光後的光線就無法再向下穿過反射膜152，而是會被反射膜152反射並朝向板體10的上表面向上出光。藉此，本發明可以使用藍光發光二極體做為發光元件92，並由本發明的擴散板及黏貼於板體10下表面上的下光學膜15與反射膜152將其轉換為均勻的白光後向上出光，提供白光背光模組的功能

本發明依據前述的技術概念，製作出數個不同的擴散板進行測試。其中，每一個擴散板的板體均給予不同的結構或材料參數，包括：於主板層與兩表層中所添加之擴散粒子的粒徑、折射率、添加量，主板層 與兩表層的材質，兩表層與主板層相對於板體的厚度比例，表面微結構之有無及種類，主板層是否以發泡製程生成微氣泡及其微氣泡的泡徑，出光面(板體上表面)是否有光學膜與光學膠、及光學膠的厚度，入光面(板體下表面)是否有反射膜...等等。然後，逐一檢測或觀察這些具不同參數的擴散板的數種光學效果(包括：輝度、光擴散度、Mura、品味...等等)，並針對這些光學效果進行分析與比較，然後把結果整理如下表一至表六。

於下方的表一至表六中，「粒徑」、「折射率」、「添加量」等欄位分別是指在擴散板的板體的上表層、主板層、或是下板層中所添加的擴散粒子添加劑中所包含的複數擴散粒子的粒徑、折射率、及添加量(重量百分比)。「厚度比例」欄位是指上表層、主板層、或是下板層其各自厚度相對於整個板體厚度的比例。「材質」欄位是指上表層、主板層、或是下板層其各自的基材材料，其中，PS是指聚苯乙烯、MS是指甲基丙烯酸甲酯。「表面結構」欄位是指在板體的上表面(出光面)或下表面(入光面)其各自是否有設置微結構、及微結構的種類(此欄位中，「霧」表示設置了不規則霧面微結構，「金字塔」則表示設置了金字塔型的微結構)。「發泡製程」欄位是指在主體層中是否藉由發泡製程來生成微氣泡、及其微氣泡的泡徑。「光學膜」欄位是指在板體的上表面(出光面)是否藉由光學膠來黏貼光學膜、及光學膠的厚度。「反射膜」欄位是指在板體的下表面(入光面)是否有設置反射膜。「輝度(%)」、「光擴散度(%)」、「Mura(其值以1至5來表示，其中1表示Mura最嚴重，5表示Mura最輕微所以光學表現最佳)」、「品味(其值以1至5來表示，其中1表示視覺上的光學品味最差，5表示品味最佳)」。

表一所示為進行測試之擴散板的各比較例與各實施例的結構與材料資訊列表。由表一的內容可知，比較例1、比較例2的擴散板，其板體的兩表層與主板層中所添加的複數擴散粒子的粒徑、折射率、及添加量都「相同」，所以屬於依據依據習知技術所製作出的擴散板比較例。相對地，於實施例1~6的擴散板中，其板體的兩表層中所添加的複數擴散粒子，其「粒徑」、「折射率」、及「添加量」中至少有一項或一項以上是「大於」板體的主板層內所添加的擴散粒子，使得兩表層的折射率高於主板層，所以是依據本發明的前述技術概念所製作出的擴散板。亦即，於表一至表六 中，比較例1、比較例2為依據習知技術所製作出的擴散板，而實施例1~6則是依據本發明的前述技術概念所製作出的擴散板。

表一：進行測試之擴散板的各比較例與各實施例的結構與材料資訊列表

於下表二中，於實施例1、實施例2、實施例2-1、實施例3、實施例3-1的擴散板的主板層中都添加了擴散粒子添加劑，有些實施例的主板層還藉由發泡製程形成了微氣泡；而各實施例的擴散板的上、下兩表層都有添加相對較高粒徑、折射率或添加量的擴散粒子添加劑。於實施例2中，其上、下兩表層所添加的擴散粒子為無機物添加劑，且兩表層添加劑的無機擴散粒子的折射率大於添加於主板層中的添加劑內所含擴散粒子的折射率。於實施例3中，其上、下兩表層所添加的擴散粒子為有機物添加劑(亦即，高分子塑化材料添加劑)，且兩表層添加劑的有機擴散粒子的折射率大於添加於主板層中的添加劑內所含擴散粒子的折射率。實施例2-1及實施例3-1的結構與材料大體上分別對應於實施例2及實施例3，只是實施例2-1及實施例3-1進一步提高了上、下兩表層添加劑的濃度(添加量)。由表二內容可知，實施例1、實施例2、實施例2-1、實施例3、實施例3-1於輝度、光擴散度、及Mura等光學表現上明顯高於比較例1及比較例2。並且，實施例2-1的輝度表現比實施例2差，而實施例3-1的輝度表現也比實施例3差，可證明當上、下兩表層添加劑的濃度提高時，輝度會降低。

表二：擴散板的兩表層與主板層添加了不同粒徑、折射率或添加量之擴散粒子的比較表

於下表三中，於實施例3的上、下兩表面都設置了霧狀微結構，而在實施例4的上、下兩表面則都設置了金字塔型微結構。比較例1與比較例2則無設置任何微結構。由表三內容可知，設置了金字塔型微結構的實施例4，其輝度比實施例3更高，而兩者的光擴散度的MURA表現則相同，可證明當表面微結構是金字塔型時可具有較霧狀微結構更高的輝度。

表三：擴散板的入光面與出光面設置不同的表面微結構的比

於下表四中，於實施例3、實施例5、與實施例6的擴散板分別具有不同材質、或是具有不同厚度比例的主板層與兩表層。由表四內容可知，實施例3與實施例6的擴散板其主板層厚度與兩表層合計厚度的比例為9：1，而實施例5的擴散板的主板層厚度與兩表層合計厚度的比例為6：4；並且，實施例3與實施例6於光擴散度與MURA的表現都比實施例5更好；由此可大概推知，本發明擴散板的主板層厚度與兩表層合計厚度的比 例的較佳實施範圍應介於9：1~7：3之間。另，實施例6因為使用了MS做為兩表層的基材、並使用PS做為主板層的基材，所以實施例6可以達到比實施例3(兩表層與主板層都是PS材質)更佳優良的MURA表現。

表四：擴散板的主板層與兩表層的材質及厚度比例改變的比較表

於下表五中，實施例4-1是基於實施例4的相同結構與材質並在擴散板出光面額外貼附一光學膜。比較例3-1是基於實施例3的相同結構與材質但是在擴散板出光面並無設置任何表面微結構。由表五可知，實施例7所黏貼的光學膠厚度因為大於20μm造成其輝度偏低。另，比較例3-1因為其擴散板出光面無表面微結構，所以輝度也偏低。

表五：擴散板的出光面黏貼光學膜與光學膠厚度的比較表

於下表六中，實施例4-2是基於實施例4的相同結構與材質並在擴散板入光面額外貼附一反射膜。由表六可知，實施例4-2之擴散板因為在入光面貼附了反射膜，故相對於實施例4，實施例4-2之擴散板可在低OD下得到更好的品味。

表六：擴散板的入光面黏貼反射膜的比較表

由以上表一至表六內容可知，依據本發明技術概念所製作的實施例4-1、實施例4-2及實施例6的結構與材質堪稱是本發明之應用於低光程距離背光模組的擴散板的最佳實施例，可以達到相對最佳的光學表現。

於一實施例中，本發明的擴散板可供組裝於以藍光發光二極體(Blue LED)為下方光源的一背光模組上。在擴散板的上表面上形成具有複數個凹部與凸部的複數個微結構，並把包含複數個綠色量子點與複數個紅色量子點的一量子點層塗佈在複數個微結構的複數個凹部內，然後在量子點層上表面設置一阻水阻氣層。利用複數個微結構的複數個凸部來隔開位於複數個凹部內的量子點層使其各自獨立，藉此讓外界的水氣與氧氣無法透過量子點層的四個旁側邊端面入侵整個量子點層，可具有製程簡單、成本較低且生產良率高等優點。本發明於擴散板的上表面貼附阻水阻氣膜，並藉由微結構阻擋水氣從旁側端面進入量子點層，使水氣從端面進入量子點層的距離減少到最小，並由於是押出一體成形，可減少後續加工製程及生產成本，並能達到相對較高的生產良率。

請參閱圖六與圖七，分別為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中的第四實施例的剖面示意圖與立體部分分解示意圖。於第四實施例中，背光模組同樣由下至上依序包括：基板91、複數個發光元件92以及擴散板。擴散板是位於基板91上方且同樣包括：一板體10(含主板層101、上表層102、下表層103)、一第一擴散粒子添加劑(含第一擴散粒子1011)、一第二擴散粒子添加劑(含第二擴散粒子1021、1031)、複數個微氣泡1012、以及複數個微結構11、1032。第四實施例之擴散板同樣需符合以下兩個條件中的至少其中之一：條件一：該第一擴散粒子1011的該第一材料折射率小於該第二擴散粒子1021、1031的該第二材料折射率；條件二：該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比小於該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比。由於圖六與圖七所示的第四實施例的擴散板的大部分元件、結構與功能都和圖二所示的第一實施例相同或類似，所以將不重複贅述這些相同或類似之元件的細節。與前述第一實施例的差異在於，於圖六與圖七所示的本第四實施例中，擴散板更包括：一量子點層12、以及一阻水阻氣層13；並且，設於板體10上表面的複數個微結 構11亦具有與前述實施例不同的特殊結構。

於第四實施例中，板體10是以聚苯乙烯(PS)為基材的三層板結構，其板體10厚度介於0.8mm~2.5mm之間為較佳。該擴散板的板體10是位於該基板91上方且相鄰於該基板91，且一般來說在擴散板的板體10與基板91上所設置的發光元件92之間不會有其他元件。量子點層12需一致性的藍光強度來轉換紅/綠光，混合成均勻白光；顯示器因周圍光強度較中心強度低，容易有紅/綠光轉換不足，造成顯示器周圍有泛藍光現象。本發明的板體10是藉由發泡押出成型，於該板體10中包含複數個微氣泡1012以及擴散粒子1011、1021、1031，具有更高的光折射與光擴散效果，提高顯示器周圍區域的光強度，進而改善泛藍光問題。複數個微結構11以陣列形式設置於該板體10的該上表面，並在該板體10的該上表面形成複數個凸部111及複數個凹部112。複數個該凹部112是被複數個該凸部111所隔開，所以複數個該凹部112係各自獨立不相互連通。量子點層12是設置於該板體10的該上表面的複數個該凹部112處，於複數個凸部111處並無設置量子點層12。其中，該量子點層12的厚度為t1，複數個該凸部111的一頂部至複數個該凹部112的一底部的間距為t2，並且，t1<t2。換言之，微結構11的凸部111的高度t2比量子點層12的厚度t1還大，使得位於不同凹部112內的量子點層12彼此不連通也不接觸。該阻水阻氣層13是設置於該板體10的整個該上表面且係密貼覆蓋於複數個該凸部111以及該量子點層12，藉由阻水阻氣層13可隔絕並避免外界水氣與氧氣入侵量子點層12的上表面。阻水阻氣層13的厚度為t3，其可以選用自現有市售的阻水阻氣膜，直接貼合在該板體10的該上表面的複數個該微結構11的凸部111以及量子點層12上。兩相鄰凸部111之間的間距為P。於第四實施例中，量子點層12中包含複數個量子點120(Quantum Dot；簡稱QD)。複數個該量子點120可選自現有市售的奈米微晶體(Nanocrystal)半導體材料，由II-VI、III-V或IV-VI族元素組成，各個該量子點120的晶粒直徑介於2~10nm。其中，量子點層12內之複數個量子點120的發光波長可介於490~650nm之間；於本實施例中，複數個該量子點120包含發光波長為520~530nm的複數個綠色的該量子點以及發光波長為620~630um的複數個紅色的該量子點。由發光元件92向上發出的藍光211在經過量子點層12後可以混光成為白光212自板體10的 上表面向上出光並射向液晶面板93。

於本實施例中，量子點層12的厚度t1的可實施範圍為介於5~150μm，但以t1介於10~40μm為較佳實施範圍。複數個該凸部111的頂部至複數個該凹部112的底部的間距(或可稱為凸部的高度)t2的可實施範圍為介於6~200μm，但以t2介於25~50μm為較佳實施範圍；並且，t1<t2。阻水阻氣層13厚度t3的可實施範圍為介於5~100μm，但以t3介於10~30μm為較佳實施範圍。該凸部111的最大寬度介於50~500μm。相鄰兩個該凸部111的間距P的可實施範圍為介於50~1000μm，但以P介於250~500μm為較佳實施範圍。

請參考圖八，為本發明應用於低光程距離背光模組的擴散板裝設於一背光模組中的第五實施例的剖面示意圖。於第五實施例中，背光模組同樣由下至上依序包括：基板91、複數個發光元件92以及擴散板。擴散板是位於基板91上方且同樣包括：一板體10(含主板層101、上表層102、下表層103)、一第一擴散粒子添加劑(含第一擴散粒子1011)、一第二擴散粒子添加劑(含第二擴散粒子1021、1031)、複數個微氣泡1012、複數個微結構11、一量子點層12、以及一阻水阻氣層13。第五實施例之擴散板同樣需符合以下兩個條件中的至少其中之一：條件一：該第一擴散粒子1011的該第一材料折射率小於該第二擴散粒子1021、1031的該第二材料折射率；條件二：該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比小於該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比。由於圖八所示的第五實施例的擴散板的大部分元件、結構與功能都和圖六與圖七所示的第四實施例相同或類似，所以將不重複贅述這些相同或類似之元件的細節。與前述第四實施例的差異在於，於圖八所示的本第五實施例中，本發明之擴散板在板體10的上、下兩表面都分別設置了複數個微結構11、量子點層12、以及阻水阻氣層13。換言之，圖八所示的第五實施例除了在板體10的上表面設置了和圖六與圖七所示實施例相同的複數個微結構11、量子點層12、以及阻水阻氣層13之外，於該板體10的該下表面也同樣設置有複數個該微結構11、該量子點層12以及該阻水阻氣層13。複數個該微結構11在該板體10的該下表面形成複數個該凸部111及複數個該凹部112，複數個該凹部112是被複數個該凸部111所隔開，所以該板體10的該下表面上的複數個該凹部112係各自獨立 不相互連通。並且，位於該板體10的該下表面的該量子點層12是設置於該板體10的該下表面的複數個該凹部112處。此外，該板體10的該下表面的該阻水阻氣層13是覆蓋於該板體10的該下表面上的複數個該凸部111以及該量子點層12。於本實施例中，設置於板體10上、下兩表面的複數個該微結構11、該量子點層12以及該阻水阻氣層13的結構實質相同，量子點層12的厚度也同樣是小於微結構11之凸部111的高度。

唯以上所述之實施例不應用於限制本發明之可應用範圍，本發明之保護範圍應以本發明之申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所含括之範圍為主者。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

10:板體

101:主板層

1011、1021、1031:擴散粒子

1012:微氣泡

102、103:表層

1022、1032:微結構

91:基板

911:頂面

92:發光元件

93:液晶面板

Claims (13)

1. 一種應用於低光程距離背光模組的擴散板，可供組合至一背光模組上；該背光模組包括：一基板以及複數個發光元件以陣列形式設置於該基板上；該擴散板是位於該基板上方且包括：一板體，具有一上表面及一下表面，該下表面朝向該基板；該板體是藉由共押出(Coextrusion)方式所構成的多層結構，其包括一主板層、一上表層、以及一下表層；該上表層是疊合在該主板層朝向該上表面之側，該下表層是疊合在該主板層朝向該下表面之側；一第一擴散粒子添加劑，添加於該主板層中；該第一擴散粒子添加劑包含有複數個第一擴散粒子；所添加的該第一擴散粒子添加劑於該主板層中所佔的重量百分比為一第一重量百分比；各該第一擴散粒子具有一第一材料折射率；以及一第二擴散粒子添加劑，添加於該上表層以及該下表層中；該第二擴散粒子添加劑包含有複數個第二擴散粒子；所添加的該第二擴散粒子添加劑於該上表層及該下表層中所佔的重量百分比為一第二重量百分比；各該第二擴散粒子具有一第二材料折射率；其中，該擴散板符合以下兩個條件中的至少其中之一：條件一：該第一擴散粒子的該第一材料折射率小於該第二擴散粒子的該第二材料折射率；條件二：該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比小於該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比；其中，該第一擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第一擴散粒子包含以下其中之一：矽膠粒子(silicone beads)、壓克力粒子(PMMA beads)、聚苯乙烯粒子(PS beads)、壓克力-聚苯乙烯共聚粒子(PMMA-PS beads)；其中，該第一擴散粒子的粒徑介於1~4μm之間，該第一材料折射率的值介於1.42~1.5之間，於該主板層中所添加的該第一擴散粒子添加劑的該第一重量百分比介於1~4%之間；其中，該第二擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第二擴散粒子包含以下其中之一無機粒子：碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鈦、滑石、雲母、氮化硼；其中，該第二擴散粒子的粒徑介於0.05~8μm之間，該第二材料折 射率的值介於1.5~2.6之間，於該上表層及該下表層中所添加的該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比介於0.1~1.5%之間。
2. 如請求項1所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，該板體的材料包含以下其中之一：聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗稱壓克力)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
3. 如請求項1所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，該第二擴散粒子添加劑中所包含的複數個該第二擴散粒子包含以下其中之一：矽膠粒子(silicone beads)、壓克力粒子(PMMA beads)、聚苯乙烯粒子(PS beads)、壓克力-聚苯乙烯共聚粒子(PMMA-PS beads)；其中，該第二擴散粒子的粒徑介於15~25μm之間，該第二材料折射率的值介於1.42~1.5之間，於該上表層及該下表層中所添加的該第二擴散粒子添加劑的該第二重量百分比介於5~10%之間；其中，該第二重量百分比大於該第一重量百分比，且該第二擴散粒子的粒徑大於該第一擴散粒子的粒徑。
4. 如請求項1所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，該擴散板更包括有：複數個微結構(Micro-Structures)，以陣列形式設置於該板體的至少該上表面；以及一上光學膜，藉由一光學膠貼附於該板體的該上表面；其中，該光學膜的厚度介於5~20μm之間。
5. 如請求項1所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，該擴散板更包括有：複數個微結構(Micro-Structures)，以陣列形式設置於該板體的至少該下表面；一下光學膜，藉由一光學膠貼附於該板體的該下表面；以及一反射膜，貼附於該下光學膜的下方；其中，該反射膜對於波長500nm以下的光的反射率<20%，且該反射膜對於波長500nm以上的光的反射率>90%。
6. 如請求項1所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，該擴散板更包括有： 複數個微結構(Micro-Structures)，以陣列形式設置於該板體的至少該上表面；複數個該微結構在該板體的該上表面形成複數個凸部及複數個凹部，複數個該凹部是被複數個該凸部所隔開，所以複數個該凹部係各自獨立不相互連通；一量子點層，設置於該板體的該上表面的複數個該凹部處；其中，該量子點層的厚度為t1，複數個該凸部的一頂部至複數個該凹部的一底部的間距為t2，並且，t1<t2；以及一阻水阻氣層，設置於該板體的該上表面且係覆蓋於複數個該凸部以及該量子點層。
7. 如請求項6所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，於該板體的該下表面也設置有複數個該微結構、該量子點層以及該阻水阻氣層；複數個該微結構在該板體的該下表面形成複數個該凸部及複數個該凹部，複數個該凹部是被複數個該凸部所隔開，所以該板體的該下表面上的複數個該凹部係各自獨立不相互連通；並且，位於該板體的該下表面的該量子點層是設置於該板體的該下表面的複數個該凹部處；此外，該板體的該下表面的該阻水阻氣層是覆蓋於該板體的該下表面上的複數個該凸部以及該量子點層。
8. 如請求項6所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，於該量子點層中包含複數個量子點(QUANTUM DOT；簡稱QD)；複數個該量子點是一種奈米微晶體(NANOCRYSTAL)半導體材料，由II-VI、III-V或IV-VI族元素組成，各個該量子點的晶粒直徑介於2~10nm；其中，複數個該量子點包含發光波長為520~530nm的複數個綠色的該量子點以及發光波長為620~630nm的複數個紅色的該量子點。
9. 如請求項6所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，複數個該微結構包含複數個N邊形稜錐，其中N為大於或等於三的正整數；t2介於6~200μm；該阻水阻氣層的厚度為t3，t3介於5~100μm。
10. 如請求項9所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，t2介於25~50μm，t1介於10~40μm，t3介於10~30μm。
11. 如請求項6所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，該凸部的最大寬度介於50~500μm，相鄰兩個該凸部的間距介於 50~1000μm。
12. 如請求項1所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，該板體的該主板層是藉由發泡押出成型，於該主板層中包含複數個微氣泡；複數個該微氣泡對於該主板層的減重率介於15~25%，複數個該微氣泡大小平均尺寸介於60~800μm；其中，該減重率的計算公式為：減重率(%)=(W1-W2)/W2*100%；W1=H*(L1*L2*D)；其中：H是該主板層的平均厚度(mm)；L1是該主板層的長度(mm)；L2是該主板層的寬度(mm)；D是該主板層的原料比重(g/mm³)；W1是該主板層的理論重量(g)，也就是不包含複數個該微氣泡時的重量；W2是該主板層的實際重量(g)，也就是用磅秤實際秤得包含複數個該微氣泡之該主板層的實際重量。
13. 如請求項12所述之應用於低光程距離背光模組的擴散板，其中，複數個該微氣泡是藉由在該主板層的發泡押出成型製程中添加一發泡劑及一成核劑來產生；該成核劑包含至少以下其中之一：碳酸鈣、二氧化矽、氧化鈣；所添加之該成核劑的重量百分比為0.1%-0.5%。

Images