CN101446655A - 一种具有聚光层的光扩散板 - Google Patents

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CN101446655A CNA2008101911586A CN200810191158A CN101446655A CN 101446655 A CN101446655 A CN 101446655A CN A2008101911586 A CNA2008101911586 A CN A2008101911586A CN 200810191158 A CN200810191158 A CN 200810191158A CN 101446655 A CN101446655 A CN 101446655A
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Abstract

一种具有聚光片的光扩散板，其能充分防止产生裂缝并且被使用使得充分确保在前向方向上的亮度成为可能。根据本发明，具有聚光层的光扩散板3包含配置成彼此叠置的一个光扩散基板31和一个聚光片32，其中光扩散基板31和聚光片32通过复数个接合部分34彼此接合，接合部分34被配置成分散在所述光扩散板的整个平面上，其中一空气层33存在于介于光扩散基板31和聚光片32之间除接合部分34外的区域中。

Description

一种具有聚光层的光扩散板
技术领域
本申请要求日本专利申请号No.2007-297443的巴黎公约优先权，其整个内容通过引证被结合于此。
本申请涉及一种具有聚光层的光扩散板，其能充分的防止产生裂缝，并且使用该光扩散板使得确保在前向方向上足够的亮度，在前向方向上显示出足够亮度的高质量表面光源，以及液晶显示器。
背景技术
举个例子，一种通常已知的液晶显示器由包含液晶单元的液晶面板(或者图像显示部分)，和作为背光设置在液晶面板后面的表面光源组成。对于作为背光的表面光源，已知的是一种表面光源，其包含灯箱(或者外壳)，多个置于该灯箱中的光源，置于这些光源前侧的光扩散板，以及置于光扩散板前侧的、例如聚光片的双凸透镜(lenticular lense)。例如，专利文献1公开了具有这种结构的表面光源。
专利文献1：日本专利登记号No.3123006
发明内容
本发明解决的技术问题
然而，具有上述结构的表面光源有下述缺点：这就是，由于聚光片简单的叠置(superpose)在光扩散板的前面，光扩散板和聚光片彼此磨擦因而容易受影响而产生裂缝。
本发明考虑到前述技术背景进行了改进。因此，本发明的目的是提供一种具有聚光层的光扩散板，其可以充分地避免产生裂缝，并且用于使得确保在前向方向足够的亮度成为可能，并且，提供能够在前向方向上显示出足够的亮度的高质量表面光源，以及一个包含其的液晶显示器。
解决技术问题的手段
为达到上述目的，本发明提供如下：
[1]具有聚光层的光扩散板，包含设置成彼此叠置的光扩散基板和聚光片，其中光扩散基板和聚光片通过接合部分彼此接合，该接合部分被设置成分散在光扩散板的整个平面上，其中空气层存在于介于光扩散基板和聚光片之间除接合部分外的区域中。
[2]根据第1项的具有聚光层的光扩散板，其中，在平面视图中，接合部分的面积为光扩散基板和聚光片叠置面积的0.01至5％。
[3]包含根据第1或2项的具有聚光层的光扩散板的表面光源，多个光源设置于光扩散板的背面，其中光扩散板的聚光片的放置使其面对表面光源的前侧。
[4]包含根据第1或2项的具有聚光层的光扩散板的液晶显示器，多个光源设置于光扩散板的背面，并且液晶面板设置于光扩散板的前侧，其中光扩散板的聚光片的放置使其面对液晶显示器的前侧。
发明效果
根据本发明的第[1]项，光扩散基板和聚光片通过接合部分彼此接合，因此，光扩散基板和聚光片彼此不磨擦，所以能够充分防止光扩散板产生裂缝。进一步地，空气层存在于介于光扩散基板和聚光片之间除接合部分外的区域中，因此，能够充分确保在前向方向上的亮度。此外，接合部分被这样设置以致被分散在光扩散板的整个平面上，因此，由于接合部分的形成，具有聚光层的光扩散板的光学功能没有受到影响，所以能够避免显示图像成像质量的任何影响。
根据本发明的第[2]项，在平面视图中，接合部分的面积被设置为光扩散基板和聚光片叠置面积的0.01至5％。因此，能够确保足够的接合强度，并且能够充分消除该接合部分对显示图像的任何影响。
根据本发明的第[3]项，具有聚光层的光扩散板不会有裂缝。因此，能够获得高质量光，并且可以提供能够在前向方向显示高亮度的表面光源。
根据本发明的第[4]项，具有聚光层的光扩散板不会有裂缝，因而，能够获得高质量图像，并且可以提供能够在前向方向显示高亮度的液晶显示器。
附图说明
本发明通过具体阐述和附图将被充分理解，其中
图1是根据本发明一个实施例的液晶显示器的示意图。
图2是根据本发明该实施例，具有聚光层的光扩散板的透视图。
图3是根据本发明该实施例，具有聚光层的光扩散板沿着图2所示的X-X线的剖视图。
图4是根据本发明的另一实施例，具有聚光层的光扩散板的剖视图。
图5是根据本发明其它实施例，具有聚光层的光扩散板的多个平面图，其中没有设置聚光片以说明设置的接合部分的图案。
附图标记说明
1＝表面光源
2＝光源
3＝光扩散板
20＝液晶面板
30＝液晶显示器
31＝光扩散基板
32＝聚光片
33＝空气层
34＝接合部分
Q＝前向方向
(或者法线方向)
具体实施方式
根据本发明的一个实施例的液晶显示器在图1中示出。在图1中，数字(30)表示液晶显示器；(11)，液晶单元；(12)和(13)，极板(polarizingplate)；以及(1)，表面光源(或者背光)。极板(12)和(13)分别设置于液晶单元(11)的上侧和下侧，这些组件(11)，(12)和(13)组成作为图像显示部分的液晶面板(20)。优选地作为液晶单元(11)的是能够显示彩色图像的液晶单元。
表面光源(1)设置于液晶面板(20)的下侧极板(13)的下面(或者背面)。这就是说，该液晶显示器(30)是直射型液晶显示器。
表面光源(1)包含低高度壳体形灯箱(5)，其平面视图为矩形并且在其上侧(或前侧)开口，多个光源(2)以一定间隔间隔开来并设置在灯箱(5)中，以及设置在多个光源(2)上侧(或前侧)的光扩散板(3)。光扩散板(3)如此设置以封闭灯箱(5)开口的一面并固定在其上。进一步地，反射层(没有示出)形成于灯箱(5)的内表面。同时，对于上述光源(2)的选择没有限制，例如，可以使用冷阴极射线管，发光二极管(LED)或者相类似的。
如图2和3所示，光扩散板(3)包含光扩散基板(31)和聚光片(32)，其中两者皆彼此平行设置。光扩散基板(31)通过接合部分(34)与聚光片(32)接合，该接合部分(34)设置成在平面视图中其分散在整个接合表面上，并且空气层(33)存在于介于光扩散基板(31)和聚光片(32)之间除接合部分(34)外的区域中。该实施例中，光扩散基板(31)和聚光片(32)通过由粘性树脂形成的接合部分(34)彼此接合，该接合部分(34)如此设置使得在平面视图中其分散在整个接合表面上。还是在该实施例中，接合部分(34)为多个实质上点状部分，设置成在平面视图中其分散在整个接合表面上。还是在该实施例中，光扩散基板(31)和聚光片(32)设置成非接触的叠置情形。换句话说，它们彼此叠置但彼此不接触(如图3所示)。
在上述液晶显示器(30)中，光扩散板(3)设置成使聚光片(32)能够放置在光扩散板的前侧(即，在液晶面板(20)的一侧)(如图1所示)。换句话说，在该液晶显示器(30)中，光扩散板(3)设置成使光扩散基板(31)能够放置在光扩散板(3)的背面(即，在光源(2)的一侧)(如图1所示)。
由于在上述光扩散板(3)中光扩散基板(31)和聚光片(32)通过接合部分(34)彼此接合，光扩散基板(31)和聚光片(32)从不彼此磨擦，所以光扩散板(3)能够充分防止产生裂缝。进一步地，在光扩散板(3)中，空气层(33)存在于介于光扩散基板(31)和聚光片(32)之间除接合部分(34)外的区域中。因此，表面光源(1)能够在前向方向(或者法线方向)(Q)上以高亮度照明，并且能够在前向方向(或者法线方向)(Q)上在液晶显示器(30)上以高亮度显示图像。此外，因为接合部分(34)设置成在平面视图中其分散在整个接合表面上，接合部分(34)不会对具有聚光层的光扩散板(3)的光学功能造成不利影响，其使得以高图画质量显示图像成为可能。
该实施例中，光扩散基板(31)和聚光片(32)通过接合部分(34)彼此接合，接合部分(34)由粘性树脂形成，设置成使得在平面视图中其分散在整个接合表面上。然而，这种部分接合并不局限于由粘性树脂形成。可以使用任何手段，只要在光扩散基板(31)和聚光片(32)能够彼此部分接合。具体的，光扩散基板(31)和聚光片(32)可以层压在一起，例如，通过激光焊接，热焊接，超声波焊接，由类似纱线的材料缝合，或者利用胶带，粘性粒等。
本发明中，在光扩散基板(31)和聚光片(32)之间除上述接合部分(34)外的区域形成空气层(33)是必需的。术语“空气层”也用于表示光扩散板(31)和聚光片(32)彼此并非光学紧密接触，虽然光扩散板(31)和聚光片(32)彼此接触。就细节描述：例如，如图4所示，聚光片(32)用于叠置的接合表面不平坦地形成，该聚光片(32)叠置在光扩散板(31)上并与光扩散板(31)接触，并且两者皆通过焊接在接合部分(34)处接合，因此空气层(33)存在于光扩散板(31)和聚光片(32)之间的除接合部分(34)外的接合表面区域。如图4所示的设置中，聚光片(32)的不平坦的表面在除接合部分(34)外的接合表面区域上部分接触光扩散基板(31)，然而由于聚光片(32)的不平坦的表面，光扩散基板(31)和聚光片(32)彼此间并不光学地紧密接触，因而，空气层(33)存在于光扩散板(31)和聚光片(32)之间。
在这点上，当光扩散板(31)和聚光片(32)彼此光学地紧密接触(换句话说，它们之间不存在空气层)时，在前向方向(Q)上不能获得足够的亮度。
本发明中，作为光扩散基板(31)，可以使用任何能够扩散传输光的装置。首先，优选使用的是包含透明材料和在其中分散的光扩散颗粒(即，光散射体)的板。
用于光扩散基板(31)的透明材料并不特别地限制：例如，使用透明树脂，无机玻璃或者相类似的。作为透明树脂，由于其优秀的易成型性，优选使用透明的热塑性树脂。同时不限制该透明的热塑性树脂的选择，其中包含聚碳酸酯树脂的例子有，ABS树脂(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(acrylonirile-butadiene-styrene copolymer resins))，甲基丙酸烯树脂，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂，聚苯乙烯树脂，AS树脂(丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂)，聚烯烃树脂(例如，聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，等)以及相类似的。
上述光扩散颗粒的选择并不限制：也就是，可以使用任何与组成光扩散基板(31)的透明树脂不相容的、并且与透明树脂具有不同折射率的颗粒。光学扩散颗粒的例子包括无机颗粒，例如硅颗粒，碳酸钙颗粒，硫酸钡颗粒，氧化钛颗粒，氢氧化铝颗粒，无机玻璃颗粒，云母颗粒，滑石颗粒，二氧化硅颗粒，氧化镁颗粒以及氧化锌颗粒；其包含的有机颗粒，例如甲基丙酸烯交联的树脂颗粒，甲基丙酸烯聚合体的树脂颗粒，苯乙烯基交联的树脂颗粒，苯乙烯基聚合体树脂颗粒和硅氧烷基聚合体颗粒。作为光扩散颗粒，可以使用从以上所列颗粒中选择的一种，或者作为混合物使用从中选择的两种或更多。
使用的光扩散颗粒通常体积平均(volume-average)颗粒直径为0.1至50μm。体积平均颗粒直径(D50)按如下确定：测量所有颗粒的颗粒直径和体积；颗粒的体积按照它们的颗粒直径求积分，从最小的颗粒直径开始。并且取出当所求积分的体积等价于所有颗粒的总体积50％时得到的颗粒，该颗粒的颗粒直径被作为体积平均颗粒直径(D50)测量。
使用的光扩散颗粒的数量依透射的光的预期扩散度而不相同。通常，100份按照质量的透明树脂包含0.01至20份按照质量的光扩散颗粒。首先，优选的是100份按照质量的透明树脂包含0.01至10份按照质量的光扩散颗粒。
上述光扩散基板(31)的厚度通常为0.1至10mm。
上述聚光片(32)并不受限制。例如，可以使用具有比如非常纯(fine)的棱镜透镜，非常纯的凸透镜或双凸透镜的非常纯的聚集光的透镜形成在其全部表面的片或类似的。通过光扩散基板(31)的被扩散的透射光通过聚光片(32)在光扩散板(3)的法线方向(Q)上会聚。
聚光片(32)的材料并不限制。例如，此处给出聚碳酸酯树脂，ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂)，甲基丙酸烯树脂，甲基异丁烯酸盐-苯乙烯共聚物树脂，聚苯乙烯树脂，AS树脂(丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂)，聚烯烃树脂(例如，聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，等)和相类似的。聚光片(32)的商业可用产品并不限制：例如，SUMITOMO3M LIMITED的作为示例的“
Figure A200810191158D0008163550QIETU
”(包含具有厚度125μm聚酯薄膜和在其上形成的具有厚度30μm的丙烯酸树脂层，以及以50μm间距(P)在丙烯酸树脂层表面上形成的具有25μm深度(H)和底部90°开口角度的V形凹槽，如图3所示)，SEKISUI CHEMICAL，CO.，LTD.，的“
Figure A200810191158D0008163558QIETU
”等。
聚光片(32)的厚度(T)通常为0.02至5mm，优选的是0.02至2mm。
空气层(33)的厚度(E)通常为1至100μm，优选的是5至20μm。
当上述接合部分(34)由粘性树脂形成，该粘性树脂的选择没有限制：例如，可以使用丙烯酸树脂，聚氨酯基树脂，聚醚基树脂，硅基树脂，环氧基树脂中的任何一种或相类似的。从形成具有更高质量的显示图像的观点来看，从这些树脂中选择的无色透明树脂的使用是优选的。在这点上，粘性树脂的折射率没有限制。
从提高接合强度的观点来看，有利的是增加接合部分(34)的面积(前视面积)。然而，期望地，从充分消除接合部分(34)对显示图像的影响的观点来看，接合部分(34)应当具有很难在视觉上被观察的尺寸(即宽度，主轴，等)。综合考虑这两个观点，优选的，接合部分(34)的面积(前视面积)设置为光扩散基板(31)和聚光片(32)的全部叠置面积的0.01至5％。
优选的，接合部分(34)的尺寸(W)(即，如果该部分以线或者格子的形状形成时的线宽，或者当它为点状形成时的主轴，等，)设置为50μm至3mm。50μm及其以上的尺寸使得确保足够的接合强度成为可能，并且3mm及其以下的尺寸使得充分消除接合部分(34)对显示图像的影响成为可能。
优选的，各个相邻的接合部分(34)间的间隔(L)设置为3至10cm。3cm及其以上的间隔使得充分消除接合部分(34)对显示图像的影响成为可能。10cm及其以下的间隔使得确保足够的接合强度成为可能。
该实施例中，接合部分(34)形成为点状，所以仅从上方看许多主要为点状的部分分散在整个接合表面区域上。然而，接合部分(34)的布置并不局限于这一种，并且任何布置都是允许的，只要从上方看接合部分(34)设置成分散在整个接合表面区域的范围内：例如，如图5(a)或5(b)所示，接合部分(34)为可以线性布置的带状；或者如图5(c)所示，接合部分(34)可以在平面视图中以格子状排列。
优选的，上述聚光片(32)和上述光扩散基板(31)中的任何一个应当在接合表面上不平坦的形成，从而防止聚光片(32)和光扩散基板(31)间的光学紧密接触，甚至当两者彼此接触时，换句话说，为了确保空气层(33)在聚光片(32)和光扩散基板(31)间形成，甚至当两者彼此接触时。该不平坦表面的不规则度Rz的十点高度(根据JIS B0601—2001规定的规则度)优选的为1.0至100μm，更优选的为1.0至50μm。
本发明中光扩散板(3)可以通过利用热压制作，使用例如上述粘性树脂，或者通过热焊接制作。然而，这些方法是只例证出的，本发明中的光扩散板(3)不限制于通过任何途径的这些方法制作出。
本发明中光扩散板(3)的厚度(S)通常为0.1至15mm。本发明中光扩散板(3)的尺寸(或面积)并不限制：例如，可以根据预期的表面光源(1)或预期的液晶显示器(30)的尺寸来适当地选择该尺寸。然而，光扩散板的尺寸通常为20cm×30cm至150cm×200cm。
本发明中光扩散板(3)，表面光源(1)和液晶显示器(30)并不限制于前述实施例，在它们的设计上可以变形或修改，只要这些变形和修改在不背离本发明精神的权利要求的范围内是允许的。
实施例
接下来，将阐述本发明的具体实施例，然而这些阐述不应当解释为以任何方式限制本发明的范围。
<实施例1>
使用一个厚度为2.0mm的光扩散基板(31)，按照JIS K-7361测量，其整个透光率为70％，并具有不平坦的上表面(也就是说，根据JIS B0601-2001具有Rz为1.79μm的不平坦表面)。丙烯酸树脂粘合剂点状地施加在光扩散基板(31)的不平坦上表面，所以仅从上方看多个基本上为点状的部分分散在整个基板表面区域上(参见图2)。在此之后，聚光片(32)叠置在光扩散基板(31)的不平坦的表面上并且压在其上。因而，制作出如图2和3所示的光扩散板(3)，其包含光扩散基板(31)和叠置在其上并通过接合部分(34)彼此接合的聚光片(32)，接合部分(34)设置成仅从上方看分散在整个接合表面区域上。
在这点上，作为接合部分(34)的点的主轴(W)为2.0mm，各个相邻点间的间距(L)为3.0cm。使用作为聚光片(32)的为SUMITOMO 3M LIMITED制造的“
Figure A200810191158D0010164023QIETU
”(即，包含具有厚度125μm聚酯薄膜和在其上形成的具有厚度30μm的丙烯酸树脂层，以及以50μm间距(P)在丙烯酸树脂层表面上形成的具有25μm深度(H)和底部90°开口角度的V形凹槽，如图3所示)。
因此在光扩散板(3)中获得了，空气层(33)的厚度(E)为10μm，并且接合部分(34)的面积为光扩散基板(31)和聚光片(32)的整个叠置面积的比率为0.2％。
接着，使用光扩散板(3)制作具有上述如图1所示的结构的表面光源(1)。作为光源(2)，使用冷阴极射线管。表面光源(1)在前向方向(或者法线方向)(Q)上的亮度被测量，得到的测量结果为7,409cd/m2。
<比较实施例1>
丙烯酸树脂粘合剂施加于上述光扩散基板的整个上表面，然后，上述聚光片(SUMITOMO3M LIMITED制造的“”)叠置并压在该光扩散基板的上表面。除该程序外，按照实施例1相同的方式制作表面光源。表面光源在前向方向上的亮度被测量，得到的测量结果为5,263cd/m2。
<参考实施例1>
上述聚光片(SUMITOMO 3M LIMITED制造的“
Figure A200810191158D0011164115QIETU
”)被简单地叠置在光扩散基板的上表面上(即，在光扩散基板和聚光片之间形成空气层)。除该程序外，按照实施例1相同的方式制作表面光源。表面光源在前向方向上的亮度被测量，得到的测量结果为7,427cd/m2。
如前所述，使用本发明的光扩散板制造的实施例1的表面光源，能够在前向方向(或者法线方向)上获得足够高的亮度。也就是说，该表面光源可以获得足够高的亮度，其与其中聚光片简单地叠置在光扩散板上的参考实施例1的常用表面光源的亮度为同一个水平。进一步的，实施例1中的光扩散板中，光扩散基板和聚光片彼此通过接合部分接合，因而光扩散基板和聚光片彼此间不相互磨擦，因此光扩散板不再经受裂缝。
相反，由于粘合剂施加在整个光扩散基板上，比较实施例1的表面光源在光扩散基板和聚光片之间不具有空气层。从而，该表面光源不能在前向方向(法线方向)上获得足够的亮度。
工业适用性
虽然本发明的光扩散板有利地用于表面光源，但其应用并不限制于此。虽然本发明的表面光源有利地用于作为液晶显示器的背光，但其应用并不限制于此。

Claims (4)

1.一种具有聚光层的光扩散板，其包含设置成彼此叠置的光扩散基板和聚光片，其中，所述光扩散基板和聚光片通过接合部分彼此接合，所述接合部分被设置成分散在所述光扩散板的整个平面上，其中在所述光扩散基板和所述聚光片之间除接合部分外的区域中存在空气层。
2.根据权利要求1所述的具有聚光层的光扩散板，其中，在平面视图中，所述接合部分的面积为光扩散基板和聚光片叠置面积的0.01至5％。
3.一种包含根据权利要求1或2所述的具有聚光层的光扩散板的表面光源，多个光源设置于所述光扩散板的背面，其中所述光扩散板的聚光片放置成面对所述表面光源的前侧。
4.一种包含根据权利要求1或2所述的具有聚光层的光扩散板的液晶显示器，多个光源设置于所述光扩散板的背面，并且液晶面板设置于所述光扩散板的前侧，其中所述光扩散板的聚光片放置成面对液晶显示器的前侧。
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