CN101004459A

CN101004459A - 增加光扩散及提高亮度的光扩散板

Info

Publication number: CN101004459A
Application number: CNA2006100016378A
Authority: CN
Inventors: 王志鸿; 张仁怀; 李宗阳
Original assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd
Current assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-07-25

Abstract

本发明是有关于一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，是用于液晶电视(Liquid Crystal Display TV，LCD TV)背光模组中，作为光线均匀化的用途。其基板的一侧具有光学透镜的微结构，并包含一扩散层，该扩散层位于该光学透镜的上方以加强扩散效果，该光扩散板的另一侧入光面可为一平面或具微结构透镜等。本发明是利用柱状透镜将光源均匀化而减少使用光扩散粒子，以达到增加光线透过率而达到增加亮度。同时考量遮蔽灯管的能力及避免叠纹(Moire)问题，因此利用共挤压成型技术将扩散层在该基板成型同时，设置于该柱状透镜的表面上，而可达到容易生产，兼具高亮度及高扩散的扩散板的目的。

Description

增加光扩散及提高亮度的光扩散板

技术领域：

本发明是有关于一种直下式背光模组的扩散板，其尤指增加光扩散及提高亮度的光扩散板。

背景技术：

现今多媒体技术突飞猛进，多半受惠于半导体元件或显示装置的飞跃性发展，就显示器而言，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)因具有优异的显示品质与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人电脑的显示器的环境，或是环保的观点切入，若以节省能源的潮流加以推测，阴极射线管因空间利用及能源消耗上能存在许多问题，而对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求无法有效提供解决之道。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率及无辐射等优越特性的薄膜电晶体液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)已成为市场主流。在液晶显示器中，由于液晶面板(Liquidcrystal panel)并不具发光功能，故在液晶面板下方必须配置一背光模组(Black light module)已提供光源，进而达到显示功能。

近年来薄膜液晶显示技术(TFT-LCD)蓬勃发展，而创造了液晶电视的诞生及需求。液晶电视与液晶电脑显示器最大的差别在于尺寸，亮度及视角的需求。特别是因应大尺寸及高亮度的需求，必须将传统的侧光式背光模组改变成直下式背光模组。直下式背光模组除了灯管数量不同外，导光的元件也由导光板(LightGuide Panel)变成扩散板(Diffusion Plate)。

请参阅图1，其为习知技术的直下式背光模组的结构示意图；如图所示，一般直下式模组，其构造包含了一反射片10’、复数个光源11’、一光扩散板12’、下扩散膜(diffuser film)13’，棱镜片(prism sheet)14’、上扩散膜15’等。然，目前在背光模组内，常见的增亮技术可区分为五种方法。一、是搭配两片水平跟垂直方向的棱镜片，其原理乃是利用材料棱镜折射率还有棱镜结构的棱镜角度把入射光经折射之后，通过锯齿状结构控制其出光角度，让原已扩散开来的光线再度集中、减少光耗损率，而达到增加亮度的目的。但在液晶电视上，因有左右视角的需求，因此均只用收集上下光线的水平方向的棱镜片。二、是以多层式干涉补偿膜作为增亮技术，其原理是利用两种不同折射率的高分子材料以共押出技术形成多层膜结构，再经由延伸产生双折射率的特性。当背光源通过时垂直于干涉膜的偏光可直接穿透，而平行于干涉膜的偏光将被反射回背光模组，再经反射后重新形成垂直于干涉膜的偏光，而达到提升光利用率的方法达到增亮的效果，如回复反射式增亮膜(D-BEF)。三、是以反射式胆固醇液晶作为增亮的技术。四、将萤光增亮层涂布于扩散板以吸收冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL)的紫外光并将转换成可见光而达到增亮的目的。五、调高冷阴极灯管管电流或增加灯管或光源的数目。以上为增加液晶显示器的亮度，不管在背光模组中增加灯管的数目或使用增亮膜(或称棱镜片或回复反射式增亮膜)来达到增亮的目的均会增加成本。以32的液晶电视(Liquid Crystal Display TV，LCD-TV)背光模组为例，关键组件成本结构为棱镜片约占38％、灯管约占20％，扩散片约占4％、反射膜约占4％，扩散板约占10％。以这样的成本架构来看，若能减少光学膜片的使用将会有直接的效益，特别是占成本比例最高的棱镜片。

再者，扩散板一体化，一直都是背光模组厂及光学膜片材料厂商众所期盼的创新产品。如此的产品，对背光模组降低成本有直接的帮助，并对背光模组组装制程亦有极大的改变。但创造一种能兼具光扩散及高光穿透性及高遮蔽灯管能力的多功能扩散板并非易事。

因此，如何针对上述问题而提出一种新颖增加亮度的光扩散板的结构，不仅可减少扩散片及棱镜片或增亮膜的使用，而降低直接材料成本。并可减少因膜片组装所降低的损耗及良率损失，而降低了间接的成本及费用。所以提出兼具光扩散及分散灯管光线强度，并能均匀背光模组的光线的扩散板结构，可解决上述的问题。

发明内容：

本发明的主要目的，在于提供一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，其将一光学透镜设置于一基板的一侧的上方，作为展开光线而达到均匀光源，以减少扩散粒子的使用，使达到高穿透率及高扩散的效果，而提高亮度及增加光扩散效果。

本发明的次要目的，在于提供一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，其将一扩散层设置于该光学透镜的上方，该扩散层可加强扩散效果及同时考量遮蔽灯管的能力及避免叠纹(Moire)的问题，并且又能维持该光学透镜的功能。

本发明的另一目的，在于提供一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，当光源经过该光学透镜时，光线先依该基板的一侧的该光学透镜的曲面展开光线，再经过该光学透镜的该扩散层再次散射光线而达到高穿透率及高扩散的效果。因而可减少扩散片及棱镜片或增亮膜的使用，使其降低成本。

本发明的又一目的，在于提供一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，于该基板的另一侧的下方设置一紫外线吸收层，以避免紫外线长期照射，破坏该光扩散板的分子结构，使该光扩散板产生龟裂或黄化的影响。

为达上述的目的及优点，本发明是利用一基板的一侧的一光学透镜将入射光线均匀地展开，并利用该光学透镜的上方的一扩散层，可加强光线扩散、考量遮蔽灯管的能力及避免叠纹(Moire)的问题，且于该基板的另一侧的下方设置一紫外线吸收层，以避免该光扩散板产生龟裂现象或黄化的影响。因此，其是利用该光学透镜及该扩散层，使达到高穿透率及高扩散的效果。因而可减少扩散片及棱镜片或增亮膜的使用，达到相同的亮度及扩散效果，使其降低成本。

附图说明：

图1：其为习知技术的直下式背光模组的结构示意图；

图2：其为本发明的一较佳实施例的光扩散板的结构示意图；

图3：其为本发明的另一较佳实施例的一基板的另一侧具紫外线吸收层的光扩散板的结构示意图；

图4A：其为本发明的另一较佳实施例的一基板的另一侧的下方设置一柱状透镜的结构示意图；

图4B：其为本发明的另一较佳实施例的一基板的另一侧的下方设置一棱镜片的结构示意图；

图5：其为本发明的另一较佳实施例的一基板的一侧设置一聚光设计的棱镜结构示意图；

图6：其为本发明的光扩散板应用于直下式背光模组的结构示意图。

图号说明：

10’反射片，11’光源，12’光扩散板，13’下扩散膜，14’棱镜片，15’上扩散膜，1、基板，10、光学透镜，12、棱镜片，14、柱状透镜，2、扩散层，20、光扩散粒子，3、紫外线吸收层，4、扩散膜，5、光源，6、反射片，7、光扩散板。

具体实施方式：

兹为使审查员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后：

习知技术的直下式背光模组包含一反射片、复数个光源、一光扩散板、一下扩散膜、一棱镜片及一上扩散膜，再将上述光学片组合在一起，不仅增加其组装时的难度和时间，也有较高成本，故本发明是提供一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，以减少直下式背光模组的结构，而降低制造成本。

请参阅图2，其为本发明的一较佳实施例的光扩散板的结构示意图。其中，一光扩散板7包含一基板1，其材质是以甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯共聚合物(MS)作为光扩散板7的基板1，并将一柱状透镜14设置于该基板1的一侧的上方，以作为展开入射光线而达到均匀光源而减少光扩散粒子20的使用，并增加光线透过率而达到增加亮度的目的。

再者，将一扩散层2直接设置于该柱状透镜14与该基板1成型同时设置于该柱状透镜14的上方，该扩散层2的厚度为30^-500微米(μm)，其材质为甲基丙基酸甲酯或苯乙烯共聚合物(MS)，并于该扩散层2内添加复数个光扩散粒子20，其材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，粒径大小为2^-20微米(μm)，添加量为0.5^-20％，并厚度在30^-500微米(μm)，且可使已经过该柱状透镜14的展开光线，经过该扩散层2后，再次散射光线而达到高穿透率及高扩散的效果。

本实施例所揭露的该基板1、该扩散层2是为透明塑胶材料的其中一种，亦可选自于聚碳酸酯(PC)、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚合物(MS)、环状烯烃聚合物(COC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PETG)、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯共聚合物(MS)、压克力(PMMA)及聚苯乙烯(PS)所组成群组的其中的一种。而该光扩散粒子20的材质亦可选自于硅力康(Silicon)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、甲基丙基酸甲酯、苯乙烯共聚合物(MS)、压克力(PMMA)及聚苯乙烯(PS)所组成群组的其中的一种；且本实施例是利用共押出制程(Co-extrusion)将柱状透镜14设置于该基板1的上方的同时，并将该扩散层2设置于该柱状透镜14的上方，以达到容易生产。

请参阅图3，其为本发明的另一较佳实施例的具紫外线吸收层的光扩散板的结构示意图。其中，于该基板1的另一侧设置一紫外线吸收层3，以避免紫外线长期照射使造成该光扩散板7的分子结构破坏，而出现龟裂或黄化的现象，进而延长该光扩散板7的寿命。

请参阅图4A及图4B，其为本发明的另一较佳实施例的一基板的另一侧的下方设置一透镜及棱镜的结构示意图。其中，该基板1的另一侧包含平面、镜面或雾面，更可设置一柱状透镜14，其入射光线经过该基板1的另一侧的结构扩散，再经过该光学透镜10的扩散及最后经过该扩散层2的扩散，使入射光线可更均匀地扩散，增加光扩散的能力，如图4B所示，亦可设置一棱镜片12，使提高入射光线的亮度。

请参阅图5，其为本发明的另一较佳实施例的一基板的一侧设置一聚光设计的棱镜结构示意图。其中，于该基板1的一侧的上方设置一棱镜片(Prism)5，则可增加出射光的方向性，达到提高正面亮度，其中该棱镜片5亦包含其它聚光设计的结构，如菲涅尔透镜(Fresnel lens)。

请参阅图6，其为本发明的光扩散板应用于直下式背光模组的结构示意图。其中，本实施例的背光模组结构包含一反射片6、复数个光源5设置于该反射片6的上方、一光扩散板7设置于复数个光源5的上方及一扩散膜4设置于该光扩散板7的上方所组成。当背光模组的光源5，包含冷阴极管(CCFL)，发光二极体(LED)或各种平面光源的光源5，经过该光扩散板7上的柱状透镜14时，光线先依柱状透镜14(Lenticular lens)的曲面展开光线，再经由柱状透镜14表层的扩散层2再次散射光线而达到高穿透率及高扩散的效果。因而本实施例的结构相较于习知技术的结构中，减少了一棱镜片14’及一上扩散膜15’，因而达到降低成本的目的。

综上所述，本发明是有关于一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，其一扩散层及一光学透镜的设计，使一光扩散板可增加光扩散及提高亮度；一紫外线吸收层的设计，可避免紫外线长期照射，使该光扩散板产生龟裂及黄化的现象；一基板的另一侧设计为聚光或散光的结构，可增加光扩散及均匀化；该光扩散板一体化，使可减少扩散片、棱镜片及增亮膜的使用，而达到降低成本的目的。

惟以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims

1、一种增加光扩散及提高亮度的光扩散板，其特征在于，包括：

一基板，于该基板的一侧压制成一光学透镜的结构；

一扩散层，其设置于该光学透镜的上方。

2、如申请专利范围第1项所述的光扩散板，其特征在于，该基板的另一侧包含镜面、雾面、棱镜或透镜结构。

3、如申请专利范围第1项所述的结构改良，其特征在于，于该基板的另一侧的下面设置一紫外线吸收层。

4、如申请专利范围第1项所述的光扩散板，其特征在于，该光学透镜包含柱状透镜(Lenticular lens)、菲涅尔透镜(Fresnel lens)或棱镜(Prism lens)。

5、如申请专利范围第1项所述的光扩散板，其特征在于，该扩散层的厚度为30-200微米(μm)。

6、如申请专利范围第1项所述的光扩散板，其特征在于，该扩散层添加复数个光扩散粒子。

7、如申请专利范围第6项所述的光扩散板，其特征在于，该光扩散粒子的粒径为2-20微米(μm)。

8、如申请专利范围第6项所述的光扩散板，其特征在于，该光扩散粒子的添加量为0.5-20％。

9、如申请专利范围第6项所述的光扩散板，其特征在于，该光扩散粒子是选自于甲基丙基酸甲酯、苯乙烯共聚合物(MS)、压克力(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、硅力康(Silicon)、二氧化钛(TiO2)及二氧化硅(SiO2)所组成群组的其中的一种。

10、如申请专利范围第1项所述的光扩散板，其特征在于，该基板是选自于聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯共聚合物(MS)、环状烯烃聚合物(COC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PETG)及聚苯乙烯(PS)等所组成的群组的其中的一种。

11、如申请专利范围第1项所述的光扩散板，其特征在于，该扩散层是选自于聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯共聚合物(MS)、环状烯烃聚合物(COC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PETG)及聚苯乙烯(PS)等所组成的群组的其中的一种。