TW201604602A - 光導板、製造光導板的方法、背光單元以及液晶顯示器 - Google Patents

光導板、製造光導板的方法、背光單元以及液晶顯示器 Download PDF

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Abstract

本發明提供光導板、製造光導板的方法、包含光導板的背光單元以及包含背光單元的液晶顯示器。所述光導板可包含：基層；第一塗層，其形成於所述基層的一個表面上且包含在其頂部部分處具有彎曲表面的第一光學圖案；以及第二塗層，其形成於所述基層的另一表面上且包含第二光學圖案，其中所述第一光學圖案具有約0.10到約0.50的縱橫比以及約10 µm到約35 µm的所述彎曲表面的曲率半徑，且所述第二光學圖案具有約0.01到約0.07的縱橫比。

Description

光導板、製造光導板的方法、背光單元以及液晶顯示器
本發明是關於光導板（ light guide plate）、製造所述光導板的方法、包含所述光導板的背光單元（ backlight unit）以及包含所述背光單元的液晶顯示器（ liquid crystal display）。
液晶 顯示器可包含光源、放置在光源旁側或上方的光導板（light guide plate，LGP）、放置在光導板上方且收集退出光導板的光的光收集薄片（ light collecting sheet）， 以及放置在光導板下方且反射從光源發出的光以將所述光重定向到光導板的反射薄片（ reflective sheet）。形成有倒置式棱鏡（ inverted prism）的光收集薄片可用於液晶顯示器中。形成有倒置式棱鏡的光收集薄片包含基層（base layer） 以及形成於所述基層的下表面上的棱鏡， 其中所述基層的下表面形成光進入表面（ light entering surface）。形成有倒置式棱鏡的光收集薄片允許退出光導板的光進入倒置式棱鏡中的每一者的一個斜面（ inclined surface）， 且接著被鄰接所述一個斜面的另一斜面全反射。因此， 形成有倒置式棱鏡的光收集薄片展現極佳的光收集效率。
光導板可導引從光源發出的光以行進到光收集薄片。爲了改善光收集效率和亮度， 有必要控制光導板的上表面及/或下表面的結構。確切地說， 在使用形成有倒置式棱鏡的光收集薄片的液晶顯示器中， 有必要使光導板具有恰當的光退出角度和高光收集效率。
根據本發明的一個方面， 一種光導板可包含： 基層； 第一塗層， 其形成於所述基層的一個表面上且包含在其頂部部分處具有彎曲表面的第一光學圖案； 以及第二塗層， 其形成於所述基層的另一表面上且包含第二光學圖案， 其中所述第一光學圖案可具有約0.10 到約0.50 的縱橫比以及約10 μm 到約35 μm 的所述彎曲表面的曲率半徑， 且所述第二光學圖案可具有約0.01 到約0.07的縱橫比。
根據本發明的另一方面， 一種用於製造光導板的方法可包含： 在基層的一個表面上形成包含第一光學圖案的第一塗層；以及在所述基層的另一表面上形成包含第二光學圖案的第二塗層， 其中所述第一光學圖案可在其頂部部分處具有至少一個彎曲表面且具有約0.10 到約0.50 的縱橫比以及約10 μm 到約35 μm 的所述彎曲表面的曲率半徑， 且所述第二光學圖案可具有約0.01 到約0.07 的縱橫比。
根據本發明的另一方面，一種背光單元可包含：光導板；以及光收集薄片， 其放置在所述光導板上方且是用倒置式棱鏡形成， 其中所述光導板可包含根據本發明的光導板。
根據本發明的又一方面， 一種液晶顯示器可包含如上文所闡述的背光單元。
將參考附圖詳細描述本發明的實施例。應理解， 本發明可以不同方式實施且不限於以下實施例。在圖式中， 爲清楚起見將省略與描述無關的部分。在本說明書通篇中， 將用相同參考數字來表示相同組件。
如本文所用，諸如“上（ upper）”和“下（ lower）”等術語是參考附圖來定義。因此，應理解，術語“上側”可以與術語“下側”互換使用。此外， 將理解， 當例如層、膜、區域或基底等元件被稱作放置在另一元件“上方”或“上”時， 其可直接放置在另一元件上，或也可存在介入層（ intervening layer）。相反地，當將此元件稱爲“直接”放置在另一元件“上方”或“上”時， 不存在介入層。
如本文所用， 術語“縱橫比”是指光學圖案的最大高度與光學圖案的最大寬度的比率（ 光學圖案的最大高度/光學圖案的最大寬度）。
如本文所用， 術語“曲率半徑”在光學圖案在其頂部部分處具有彎曲表面的情况下， 意指包含所述彎曲表面的假想圓的半徑， 或在棱鏡圖案的情况下， 意指包含的彎曲表面與棱鏡的一個斜面以及棱鏡的與所述一個斜面相接的另一斜面兩者相切（ tangential） 的假想圓的半徑。
如本文所用， 術語“填充因數（ fill factor） ”是指微透鏡圖案的凸出部分的總面積與形成有微透鏡圖案的塗層的總面積的比率（ 微透鏡圖案的凸出部分的總面積/形成有微透鏡圖案的塗層的總面積）。
在圖式中，術語“x 軸”、“y 軸”和“z 軸”分別是指第一光學圖案的橫向方向、縱向方向和垂直方向， 且分別是指第二光學圖案的縱向方向、橫向方向和垂直方向， 其中“x 軸”、“y 軸”和“z軸”與彼此成直角。
如本文所用，術語“（ 甲基）丙烯酸”是指“丙烯酸”及/或“甲基丙烯酸”。
如本文所用， 術語“頂部部分”是指位於相對於光學結構的最下部分的最上面的部分。
如本文所用， 術語“倒置式棱鏡”是指形成於光進入表面上的棱鏡。
如本文所用， 光導板（LGP）可包含具有約600 μm 或小於約600 μm 的厚度的光導膜（ light guide film，LGF）。
下文中， 將參考圖1 到圖3 描述根據本發明的一個實施例的光導板。圖1 爲根據本發明的一個實施例的光導板的透視圖。圖2 爲沿圖1 中的X-X'截取的橫截面圖。圖3 爲沿圖1的Y-Y'截取的橫截面圖。
參考圖1，根據本發明的實施例的光導板100 可包含基層101、包含一或多個第一光學圖案102a 的第一塗層103a 以及包含一或多個第二光學圖案104a 的第二塗層105a。
基層101 可支撐第一塗層103a 和第二塗層105a。基層101 可導引從光源發出的光退出到形成有倒置式棱鏡的光收集薄片（圖1 中未繪示） 以及其類似物。
基層101 的上表面、下表面以及側表面可分別爲光退出表面、接收從第二塗層105a 發出的光的光入射表面以及接收從光源（ 圖1 中未繪示） 發出的光的光入射表面。
基層101 可具有約200 μm 到約700 μm 的厚度， 具體地說， 約300 μm 到約500 μm 的厚度。在此範圍內， 基層101 可用於光學顯示器中。
基層101 可具有約1.50 或更高，具體地說，約1.50 到約1.60 的折射率。在此範圍內， 基層可增大光退出速率， 由此改善光學效率。
基層101 可由具有約1.50 或更高（ 具體地說，約1.50 到約1.60）的折射率的樹脂形成。舉例來說， 基層101 可由聚碳酸酯樹脂（ polycarbonate resin ） 以及聚（ 甲基） 丙烯酸甲酯樹脂（ polymethyl (meth)acrylate resin）中的至少一者形成。確切地說，聚碳酸酯樹脂可有利於基層101 的厚度减小。
第一塗層103a 形成於基層101 的一個表面上。第一塗層103a 防止光散射以增大亮度且允許退出基層101 的光通過其中。第一塗層103a 可具有約10 μm 到約40 μm 的厚度。在此範圍內，第一塗層可用於光學顯示器中。
第一塗層103a 可具有約1.50 到約1.65 的折射率。在此範圍內， 第一塗層可增大光退出速率， 由此改善光學效率。
第一塗層103a 可由用於第一塗層103a 的具有約1.50 到約1.65 的折射率的樹脂形成。用於第一塗層103a 的樹脂可包含UV 可固化樹脂。具體來說，UV 可固化樹脂的實例可包含（ 甲基）丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、苯乙烯樹脂（ styrene resin）、烯烴樹脂（ olefin resin）、聚酯樹脂（ polyester resin）， 和其混合物。
第一塗層103a 可包含第一光學圖案102a。
第一光學圖案102a 形成於基層101 的一個表面上。第一光學圖案102a 可包含在其頂部部分處具有至少一個彎曲表面的光學圖案。圖1 繪示形成有雙凸透鏡（ lenticular lens）圖案作爲第一光學圖案102a 的光導板100。然而，第一光學圖案102a 不限於此，只要光學圖案在其頂部部分處具有彎曲表面即可。舉例來說，第一光學圖案102a 可包含在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案、微透鏡圖案、壓紋圖案（ embossed pattern）， 以及其組合。
第一光學圖案102a 可具有約0.10 到約0.50 的縱橫比以及約10 μm 到約35 μm 的彎曲表面的曲率半徑。在此範圍內，第一光學圖案可用來導引且漫射入射光，且與第一光學圖案102a 垂直的觀看角度可變窄， 由此改善發光效率和亮度。
第一光學圖案102a 可具有約10 μm 到約50 μm 的寬度P1 以及約1 μm 到約35 μm 的高度H1。在此範圍內， 第一光學圖案可收集側向方向上的光以改善光學效率， 且可用來導引且漫射入射光， 且與第一光學圖案垂直的觀看角度可變窄， 由此改善發光效率和亮度。
參考圖2， 第一光學圖案102a 可具有半圓形橫截面。然而，第一光學圖案102a 可具有經修改的半圓形橫截面、半橢圓形（ semielliptical）橫截面或經修改的半橢圓形橫截面，只要第一光學圖案102a 具有約0.10 到約0.50 的縱橫比且彎曲表面可具有約10 μm 到約35 μm 的曲率半徑即可。
第一光學圖案102a 可與第一塗層103a 具有不同折射率。然而， 在第一塗層103a 與第一光學圖案102a 具有相同折射率時， 有可能改善光導板的可加工性。
第二塗層105a 形成於基層101 的另一表面上。第二塗層105a 可防止通過基層101 的一些光的分散， 且可反射從光源發出的光以從其退出。
第二塗層105a 可具有約0.6 μm 到約5 μm 的厚度。在此範圍內， 第二塗層可用於液晶顯示器中。
第二塗層105a 可具有約1.50 到約1.65 的折射率。在此範圍內， 第二塗層可增大光退出速率， 由此改善光學效率。
第二塗層105a 可由用於第二塗層105a 的具有約1.50 到約1.65 的折射率的樹脂形成。用於第二塗層105a 的樹脂可包含UV 可固化樹脂。具體來說，UV 可固化樹脂的實例可包含（ 甲基）丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、苯乙烯樹脂、烯烴樹脂、聚酯樹脂，和其混合物。第二塗層105a 可由與用於第一塗層103a 的樹脂相同或不同的樹脂形成。
第二塗層105a 可包含第二光學圖案104a。
第二光學圖案104a 形成於基層101 的另一表面上。第二光學圖案104a 可具有約0.01 到約0.07 的縱橫比。在此範圍內，第二光學圖案可改善退出光導板的光的收集效率。具體來說， 第二光學圖案104a 可具有約0.01 到約0.06 的縱橫比。
圖1 繪示形成有具有三角形橫截面的棱鏡圖案作爲第二光學圖案104a 的光導板100。然而，第二光學圖案104a 不限於此形狀， 只要第二光學圖案104a 具有約0.01 到約0.07 的縱橫比即可。舉例來說， 第二光學圖案104a 可爲微透鏡圖案、具有多邊形橫截面（n 邊形形狀， 其中n 爲從4 到10 的整數） 的棱鏡圖案、壓紋圖案、雙凸透鏡圖案， 以及其類似物。
參考圖3，第二光學圖案104a 可具有約50 μm 到約150 μm的寬度P2 以及約0.5 μm 到約5.0 μm 的高度H2。在此範圍內，第二光學圖案可改善光收集效率， 由此改善光學效率。確切地說，第二光學圖案104a 具有的高度比常規光導板低以减小縱橫比，且可因此改善光收集效率， 由此改善光學效率， 甚至在形成有倒置式棱鏡的光收集薄片放置在光導板上方時也是如此。
鄰近於放置在基層101 旁側的光源的第二光學圖案104a的每一傾斜角小於常規光導板的傾斜角， 藉此光可得以收集而不分散， 甚至在使用形成有倒置式棱鏡的光收集薄片時也是如此。具體來說，第二光學圖案104 可具有約1.2°到約3.5°的傾斜角α。此外，第二光學圖案104a 可具有約173°到約177°的頂角β。在這 些範圍內，第二光學圖案可改善光學效率。如本文所用，術語“頂角”是指形成於第二光學圖案的一個斜面和與所述一個斜面相接的另一斜面之間的角度。
儘管第二光學圖案104a 可與第二塗層105a 具有不同折射率，但就改善可加工性而言，需要第二光學圖案104a 與第二塗層105a 具有相同折射率。
第二光學圖案104a 的縱向方向可相對於第一光學圖案102a 的縱向方向形成在預定範圍中的角度， 例如約85°到約95°。在此範圍內，有可能防止在光學圖案之間發生間距叠紋現象（ pitch moiré phenomenon），同時提供改善的亮度。舉例來說，參考圖1，假定第一光學圖案102a 與第二光學圖案104a 的縱向方向分別爲y軸與x 軸，則x 軸與y 軸彼此成直角。
在形成有倒置式棱鏡的光收集薄片放置在光導板上方時， 光收集薄片允許退出光導板的光行進穿過倒置式棱鏡的一個斜面且接著行進穿過倒置式棱鏡的另一斜面， 同時經歷全反射，且可因此提供極佳的光收集效率， 由此進一步增大亮度。然而，僅在其下表面上形成有具有高高度的圖案而在其上表面上沒有圖案的常規光導板中， 光可能分散而不會充分地進入倒置式棱鏡，由此引起亮度劣化。
相反， 在根據本發明的實施例的光導板100 中， 第一光學圖案102a 可具有在特定範圍中的縱橫比和曲率半徑，且第二光學圖案104a 可具有在特定範圍中的縱橫比。因此，根據所述實施例的光導板100 允許進入光導板100 的光相對於基層101 的表面以特定光退出角度（ 具體地說， 約60°到約80°， 更具體地說， 約70°到約75°） 退出， 且可因此增大亮度， 甚至在形成有倒置式棱鏡的光收集薄片放置在其上方時也是如此。確切地說，基於光軸，第一光學圖案102a 收集側向方向（ 圖1 中的x 軸方向） 上的光，且第二光學圖案104a 收集垂直方向（ 圖1 中的z 軸方向）上的光，使得退出光導板100 的光可退出而不垂直及/或側向擴散， 由此改善光收集效率以增大亮度。此外，因爲第一光學圖案102a 具有的縱橫比大於第二光學圖案104a， 因此有可能進一步改善光收集效率。具體來說，第一光學圖案102a 的縱橫比與第二光學圖案104a的縱橫比的比率（ 第一光學圖案102a 的縱橫比/第二光學圖案104a的縱橫比） 可在約2 到約50 的範圍， 具體地說約2 到約30 的範圍內。在此範圍內，有可能改善光收集效率。圖12 爲如本文所用的“光退出角度”的概念圖。參考圖12， 假定與光導板600 的光退出表面垂直的方向（ 圖12 中的L）爲0°，光退出角度意指界定於L 與光退出方向之間的角度θ。
可通過射出成型（ injection molding）或擠出（ extrusion）來製造根據本發明的實施例的光導板100。根據本發明的實施例的光導板100 可稱爲光導膜（LGF）。
接下來， 將參考圖1 描述根據本發明的另一實施例的光導板。
根據本發明的另一實施例的光導板可包含基層101、包含一或多個第一光學圖案102a 的第一塗層103a 以及包含一或多個第二光學圖案104a 的第二塗層105a， 其中所述第一塗層103a 和所述第二塗層105a 中的每一者可具有的折射率大於或等於基層101 的折射率。根據此實施例的光導板與根據以上實施例的光導板實質上相同， 只是第一塗層103a 與第二塗層105a 中的每一者具有的折射率大於或等於基層101 的折射率。
因爲第一塗層103a 具有的折射率大於或等於基層101 的折射率，因此有可能防止光損失。具體來說，第一塗層103a 的折射率與基層101 的折射率的比率可在約1 到約1.1（ 例如，約1 到約1.04） 的範圍內。在此範圍內， 光導板可展現改善的光退出速率和光學效率。
因爲第二塗層105a 具有的折射率大於或等於基層101 的折射率， 因此有可能防止光學效率歸因於以下現象而發生劣化：入射光僅在光導板內部反射且因此不可退出光導板。具體來說，第二塗層105a 的折射率與基層101 的折射率的比率可在約1 到約1.1（例如，約1 到約1.04）的範圍內。在此範圍內， 光導板可展現增大的光退出速率和光學效率。
接下來， 將參考圖4 到圖6 描述根據本發明的另一實施例的光導板。圖4 爲根據本發明的另一實施例的光導板的透視圖。圖5 爲沿圖4 中的Y-Y'截取的橫截面圖。圖6 爲繪示圖4 中的微透鏡圖案104b 的布置的概念圖。
參考圖4， 根據另一實施例的光導板200 可包含基層101、形成於基層101 的一個表面上且包含在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案102b 的第一塗層103b， 以及形成於基層101的另一表面上且包含微透鏡圖案104b 的第二塗層105b。根據此實施例的光導板200 允許退出光導板200 的光以特定退出角度（例如，約60°到約80°） 退出而不分散， 由此增大亮度， 甚至在使用包含倒置式棱鏡的光收集薄片時也是如此。
根據此實施例的光導板與根據以上實施例的光導板實質上相同， 只是在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案替代雙凸透鏡圖案而形成爲第一光學圖案， 且微透鏡圖案替代棱鏡圖案而形成爲第二光學圖案。因此， 將在下文中更詳細地描述在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案以及微透鏡圖案。
在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案102b 可包含通過變換具有三角形橫截面的棱鏡圖案， 使得彎曲表面形成於棱鏡圖案102b 的頂部部分處而獲得的圖案。
如圖6 中所示，微透鏡圖案104b 布置爲規則布置透鏡的六邊形類型而非隨機布置， 使得微透鏡圖案104b 彼此相等地隔開。如本文所用， 術語“規則布置透鏡”是指圍繞相應微透鏡圖案104b 的虛擬規則六邊形104b'鄰近於彼此而形成的狀態， 如圖6中所示。參看圖5， 微透鏡圖案104b 之間的距離D 可在約1 μm到約200 μm 的範圍內。在此範圍內， 光導板可增大亮度。
微透鏡圖案104b 可具有任何橫截面形狀，只要微透鏡圖案104b 滿足以上範圍中的縱橫比即可。參看圖5，微透鏡圖案104b可具有約10 μm 到約100 μm 的寬度P3 以及約1 μm 到約5 μm 的高度H3。在此範圍內，光導板可在使用包含倒置式棱鏡的光收集薄片時提供光收集效應。
儘管圖4 繪示壓紋微透鏡圖案104b，但光導板200 還可形成有雕刻的微透鏡圖案。
具有微透鏡圖案104b 的第二塗層105b 可具有約5%到約90%的填充因數， 具體來說約10%到約88%。在此範圍內， 第二塗層可改善光學均一性以及光學效率。可通過控制微透鏡圖案之 間的距離以及微透鏡圖案的布置來實現此填充因數。
接下來， 將參考圖7 描述根據本發明的又一實施例的光導板。圖7 爲根據本發明的又一實施例的光導板的透視圖。
參考圖7，根據本發明的又一實施例的光導板300 可包含基層101、形成於基層101 的一個表面上且包含在頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案102b 的第一塗層103b，以及形成於基層101的另一表面上且包含微透鏡圖案104b 的第二塗層105c，其中隨著微透鏡圖案104b 與光源110 之間的距離增大， 微透鏡圖案104b之間的距離减小，且微透鏡圖案104b 的密度增大。結果，根據此實施例的光導板可最小化光損失， 同時提供均一亮度。
根據此實施例的光導板與根據以上實施例的光導板實質上相同， 只是隨著微透鏡圖案與光源之間的距離增大， 微透鏡圖案之間的距離减小， 且微透鏡圖案的密度增大。
下文中， 將描述根據本發明的一個實施例的製造光導板的方法。可通過使用雕刻輥（ engraving roll）進行壓印來製造根據所述實施例的光導板，其允許製造具有約600 μm 或小於約600 μm的厚度的薄光導膜。
根據本發明的實施例的製造光導板的方法可包含： 在基層的一個表面上形成包含第一光學圖案的第一塗層； 以及在所述基層的另一表面上形成包含第二光學圖案的第二塗層， 其中所述第一光學圖案可形成在其頂部部分處有至少一個彎曲表面且具有約0.10 到約0.50 的縱橫比以及約10 μm 到約35 μm 的所述彎曲表面的曲率半徑，且所述第二光學圖案可具有約0.01 到約0.07 的縱橫比。
可通過以下操作來形成第一光學圖案： 將用於第一塗層的樹脂塗布到其中雕刻有第一光學圖案的雕刻輥上， 以及使所述雕刻輥與基層的一個表面接觸， 隨後固化。可通過以下操作來形成第二光學圖案： 將用於第二塗層的樹脂塗布到其中雕刻有第二光學圖案的雕刻輥上， 以及使所述雕刻輥與基層的另一表面接觸， 隨後固化。固化可包含UV 固化。舉例來說， 固化可包含在約100 mJ 到約250 mJ 下進行輻照。第一光學圖案與第二光學圖案可按任何次序形成， 且可依次或同時形成。
第一塗層與第二塗層中的每一者可具有的折射率大於或等於基層的折射率。
下文中， 將參考圖8 到圖9 描述根據本發明的一個實施例的背光單元。圖8 爲根據本發明的一個實施例的背光單元的橫截面圖。圖9 爲根據本發明的實施例的背光單元中的形成有倒置式棱鏡的光收集薄片的一個實施例的橫截面圖。
參考圖8，根據本發明的一個實施例的背光單元400 可包含光源301、導引從光源301 發出的光的光導板302、放置在光導板302 下方的反射薄片303，以及放置在光導板302 上方且形成有倒置式棱鏡的光收集薄片304，其中光導板302 可包含根據本發明的實施例的光導板。
光源301 産生光且可包含各種光源， 例如綫性或平面熒光燈、CCFL（ cold cathode fluorescent lamp） 或LED。光源罩蓋（ 未繪示） 可形成於光源外部以保護光源。
儘管光源301 的位置在背光單元中不受特定限制，但背光單元可爲邊緣型背光單元（ edge-type backlight unit ），其中光源放置在光導板302 旁側。
光導板302 可用來將從光源發出的光導引到棱鏡薄片上。
反射薄片303 可用來反射從光源發出的光且將所述光重定向到光導板， 由此改善光學效率。
形成有倒置式棱鏡的光收集薄片304 收集退出光導板的光且將所述光供應到光學薄片。參考圖9，形成有倒置式棱鏡的光收集薄片310 可包含基膜305 以及形成於基膜305 的下表面上的倒置式棱鏡圖案306。倒置式棱鏡圖案306 可具有約10 μm 到約30 μm 的寬度p、約65°到約70°的頂角γ，以及約7 μm 到約24 μm的高度h。在這些範圍內，倒置式棱鏡圖案可改善光學效率。如本文所用， 術語“頂角”是指定義於倒置式棱鏡圖案的一個斜面和所述倒置式棱鏡圖案的與所述一個斜面相接的另一斜面之間的角度。
儘管倒置式棱鏡圖案在圖9 中繪示爲具有三角形橫截面， 但倒置式棱鏡圖案可具有任何橫截面形狀。舉例來說， 倒置式棱鏡圖案可具有多邊形橫截面，包含三角形橫截面（ n 邊形橫截面，其中n 爲從3 到10 的整數）。此外， 儘管圖9 中未繪示， 但光漫射層可進一步形成於形成有倒置式棱鏡的光收集薄片的一個表面上。光漫射層可形成爲包含例如凸出/凹入圖案等圖案的塗層與含有漫射性顆粒的塗層中的至少一者。
儘管圖8 中未繪示， 但至少一個保護薄片、漫射薄片以及其類似物可進一步形成於形成有倒置式棱鏡的光收集薄片304上。此外， 儘管圖8 中未繪示， 但偏光板可直接放置於形成有倒置式棱鏡的光收集薄片304 上。偏光板可包含偏光片（ polarizer）以及形成於所述偏光片的至少一個表面上的保護膜或延遲膜。
下文中，將參考圖10 描述根據本發明的一個實施例的液晶顯示器。圖10 爲根據本發明的一個實施例的液晶顯示器的橫截面圖。
參考圖10， 根據本發明的一個實施例的液晶顯示器500可包含液晶顯示面板501、分別形成於液晶顯示面板501 的上表面以及下表面上的偏光板502，以及形成於液晶顯示面板501 下方的背光單元503，其中背光單元503 可包含根據本發明的實施例的的背光單元。
液晶顯示面板501 可包含含有液晶胞層（ liquid crystalcell layer） 且囊封在第一基底與第二基底之間的液晶面板， 其中所述液晶胞層可爲垂直對準（ vert ical alignment，VA）模式、原地切換（ in place switching， IPS） 模式、邊緣場切換（ fringe fieldswitching，FFS） 模式或扭曲向列（ twisted nematic，TN） 模式。
光板502 可包含偏光片以及形成於所述偏光片上的保護膜及/或延遲膜。儘管在圖10 中相同偏光板分別形成於液晶顯示面板的上表面與下表面上， 但包含不同偏光片、保護膜和延遲膜的不同偏光板可分別形成於液晶顯示面板的上表面與下表面上。
接下來， 將參考一些實例更詳細地描述本發明。然而，應注意， 提供這些實例僅僅用於說明， 且不應解釋爲以任何方式限制本發明。
實例1
將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C有限公司） 塗布到形成有雕刻的雙凸透鏡圖案的雕刻輥上， 且使聚碳酸酯樹脂膜（ 折射率： 1.59， 厚度： 500 μm） 的一個表面與雕刻輥接觸， 隨後進行200 mJ 的通量下的UV 輻照， 由此在聚碳酸酯樹脂膜的所述一個表面上形成具有如表1 中所列的規格的雙凸透鏡圖案。接著，將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C 有限公司）塗布到形成有雕刻的棱鏡圖案的雕刻輥上，且使聚碳酸酯樹脂膜的另一表面與雕刻輥接觸以使得雙凸透鏡圖案的縱向方向與所雕刻的棱鏡圖案的縱向方向成直角， 隨後進行200 mJ 通量下的UV 輻照以在聚碳酸酯樹脂膜的所述另一表面上形成具有如表1 中所列的規格的棱鏡圖案， 由此製造包含雙凸透鏡圖案的第一塗層形成於聚碳酸酯樹脂膜的一個表面上且包含棱鏡圖案的第二塗層形成於聚碳酸酯樹脂膜的另一表面上的光導板。
實例2 至15
以與實例1 中相同的方式製造光導板， 只是雙凸透鏡圖案和棱鏡圖案的規格如表1 中所示而改變。
實例16
將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C有限公司） 塗布到形成有雕刻的雙凸透鏡圖案的雕刻輥上， 且使聚碳酸酯樹脂膜（ 折射率： 1.59， 厚度： 500 μm） 的一個表面與雕刻輥接觸， 隨後進行200 mJ 的通量下的UV 輻照， 由此在聚碳酸酯樹脂膜的所述一個表面上形成具有如表2 中所列的規格的雙凸透鏡圖案。接著，將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C 有限公司） 塗布到形成有雕刻的微透鏡圖案的雕刻輥上，且使聚碳酸酯樹脂膜的另一表面與雕刻輥接觸，隨後進行200mJ 通量下的UV 輻照以在聚碳酸酯樹脂膜的所述另一表面上形成具有如表2 中所列的規格的微透鏡圖案， 由此製造包含雙凸透鏡圖案的第一塗層形成於聚碳酸酯樹脂膜的一個表面上且包含微透鏡圖案的第二塗層形成於聚碳酸酯樹脂膜的另一表面上的光導板。
實例17 至24
以與實例16 中相同的方式製造光導板，只是雙凸透鏡圖 案和微透鏡圖案的規格如表2 中所示而改變。
實例25
將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C有限公司） 塗布到形成有在其頂部部分處具有彎曲表面的所雕刻棱鏡圖案的雕刻輥上，且使聚碳酸酯樹脂膜（ 折射率：1.59，厚度：500 μm）的一個表面與雕刻輥接觸，隨後進行200 mJ 的通量下的UV 輻照，由此在聚碳酸酯樹脂膜的所述一個表面上形成在其頂部部分處有彎曲表面且具有如表3 中所列的規格的棱鏡圖案。接著，將UV 可固化樹脂（ 折射率： 1.60，PZPC-5503，Shina T&C 有限公司） 塗布到形成有雕刻的微透鏡圖案的雕刻輥上， 且使聚碳酸酯樹脂膜的另一表面與雕刻輥接觸， 隨後進行200 mJ 通量下的UV 輻照以在聚碳酸酯樹脂膜的所述另一表面上形成具有如表3 中所列的規格的微透鏡圖案， 由此製造在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的一個表面上且微透鏡圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的另一表面上的光導板。
實例26 至27
以與實例25 中相同的方式製造光導板，只是在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案以及微透鏡圖案的規格如表3 中所示而改變。
實例28
將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C有限公司） 塗布到形成有在其頂部部分處具有彎曲表面的所雕刻棱鏡圖案的雕刻輥上，且使聚碳酸酯樹脂膜（ 折射率：1.59，厚度：500 μm）的一個表面與雕刻輥接觸，隨後進行200 mJ 的通量下的UV 輻照，由此在聚碳酸酯樹脂膜的所述一個表面上形成在其頂部部分處有彎曲表面且具有如表3 中所列的規格的棱鏡圖案。接著，將UV 可固化樹脂（ 折射率： 1.60，PZPC-5503，Shina T&C 有限公司） 塗布到形成有雕刻的微透鏡圖案的雕刻輥上， 且使聚碳酸酯樹脂膜的另一表面與雕刻輥接觸， 隨後進行200 mJ 通量下的UV 輻照以在聚碳酸酯樹脂膜的所述另一表面上形成具有如表3 中所列的規格的微透鏡圖案。此處， 微透鏡圖案經布置而使得從聚碳酸酯樹脂膜的一側到聚碳酸酯樹脂膜的另一側， 圖案之間的距離减小且圖案的密度增大。結果， 在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的一個表面上且微透鏡圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的另一表面上的光導板得以製造。
實例29
以與實例28 中相同的方式製造光導板，只是在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案以及微透鏡圖案的規格如表3 中所示而改變。
比較例1
將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C有限公司） 塗布到形成有雕刻的棱鏡圖案的雕刻輥上， 且使聚碳酸酯樹脂膜（ 折射率： 1.59， 厚度： 500 μm） 的一個表面與雕刻輥接觸， 隨後進行200 mJ 的通量下的UV 輻照， 由此製造具有如表1 中所列的規格的棱鏡圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的一個表面上且無圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的另一表面上的光導板。
比較例2 至6
以與實例1 中相同的方式製造形成有具有如表1 中所列的規格的雙凸透鏡圖案和棱鏡圖案的光導板。
比較例7
將UV 可固化樹脂（ 折射率：1.60，PZPC-5503，Shina T&C有限公司） 塗布到形成有雕刻的微透鏡圖案的雕刻輥上， 且使聚碳酸酯樹脂膜（ 折射率： 1.59， 厚度： 500 μm） 的一個表面與雕刻輥接觸， 隨後進行200 mJ 的通量下的UV 輻照， 由此製造具有如表2 中所列的規格的微透鏡圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的一個表面上且無圖案形成於聚碳酸酯樹脂膜的另一表面上的光導板。
比較例8 至9
以與實例16 中相同的方式製造形成有具有如表2 中所列的規格的雙凸透鏡圖案和微透鏡圖案的光導板。
在諸實例和比較例中所製造的光導板中的每一者切割成如圖11 中所示的大小（長度×寬度：181.6 mm × 111.0 mm），且將形成有倒置式棱鏡的光收集薄片放置在光導板上幷插入到液晶顯示器中， 隨後量測相對亮度和光學均一性。形成有倒置式棱鏡的光收集薄片爲以下光收集薄片：由UV 可固化樹脂（ 折射率：1.55）形成且具有17 μm 的寬度、12.6 μm 的高度以及頂角爲68°的三角形橫截面的倒置式棱鏡圖案形成於125 μm 厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯（ polyethylene terephthalate） 膜的下表面上。如下測量相對亮度和光學均一性。
（ 1）相對亮度（%）：在包含單側邊緣型（ 1-side edge type）LED 光源的背光單元中， 依次堆叠光導板與形成有倒置式棱鏡的漫射薄片， 隨後使用亮度測試儀（BM7，Topcon 有限公司）測量亮度。基於實例1 或20 的亮度作爲參考亮度，通過以下方程式計算相對亮度：（ 實例和比較例的亮度（G2）/實例1 或20 的亮度（G1））× 100（%）
（ 2）光退出均一性（%）：以與測量相對亮度時相同的方式獲得樣品，隨後在沿著光行進方向（ y 軸）的中心綫間隔10 mm的17 個點處測量亮度，由此發現最大和最小亮度值。通過以下方程式計算光退出均一性：（ 最大亮度值/最小亮度值） × 100（%）
表1
表2
表3  
如表1 到表3 中所示， 可以看出， 在將形成有倒置式棱鏡的漫射薄片放置在根據本發明的光導板上時， 根據本發明的光導板提供高相對亮度以及高光退出均一性。
相反， 僅棱鏡圖案或微透鏡圖案形成於光導板的下表面上的比較例1 和7 具有亮度劣化問題。
此外，比較例2 到6 以及8 到9（ 其中儘管雙凸透鏡圖案以及棱鏡圖案或微透鏡陣列圖案分別形成於光導板的上表面和下表面上， 但圖案的曲率半徑和縱橫比幷不滿足本發明） 具有亮度或光退出均一性减小的問題。
因此， 當使用包含倒置式棱鏡的光收集薄片時， 本發明提供的光導板允許控制光退出角度， 且因此可防止光散射且展現極佳的光收集效率， 由此提供改善的亮度。此外， 當使用包含倒置式棱鏡的光收集薄片時， 本發明提供的光導板提供高光退出均一性， 而不管光導板相對於光源的相對位置如何。此外， 在使用包含倒置式棱鏡的光收集薄片時， 本發明提供的光導板具有良好的外觀且提供窄觀看角度， 由此改善亮度。
應理解， 本領域的技術人員可在不脫離本發明的精神和範圍的情况下作出各種修改、改變、更改和等效實方案。
100、200、300、302、600‧‧‧光導板
101‧‧‧基層
102a‧‧‧第一光學圖案
102b‧‧‧棱鏡圖案
103a、103b‧‧‧第一塗層
104a‧‧‧第二光學圖案
104b‧‧‧微透鏡圖案
104b'‧‧‧虛擬規則六邊形
105a、105b、105c‧‧‧第二塗層
110、301‧‧‧光源
303‧‧‧反射薄片
304、310‧‧‧光收集薄片
305‧‧‧基膜
306‧‧‧倒置式棱鏡圖案
400、503‧‧‧背光單元
500‧‧‧液晶顯示器
501‧‧‧液晶顯示面板
502‧‧‧偏光板
α‧‧‧第二光學圖案的傾斜角
β‧‧‧第二光學圖案的頂角
θ‧‧‧光退出角度
γ‧‧‧倒置式棱鏡圖案的頂角
D‧‧‧距離
h、H1、H2、H3‧‧‧高度
L、x、y、z‧‧‧方向
p、P1、P2、P3‧‧‧寬度
X-X'、Y-Y'‧‧‧線
圖1 爲根據本發明的一個實施例的光導板的透視圖。圖2 爲沿圖1 中的X-X'截取的橫截面圖。圖3 爲沿圖1 中的Y-Y'截取的橫截面圖。圖4 爲根據本發明的另一實施例的光導板的透視圖。圖5 爲沿圖4 中的Y-Y'截取的橫截面圖。圖6 爲繪示圖4 中的微透鏡圖案的布置的概念圖。圖7 爲根據本發明的另一實施例的光導板的透視圖。圖8 爲根據本發明的一個實施例的背光單元的橫截面圖。圖9 爲根據本發明的實施例的背光單元中的形成有倒置式棱鏡的光收集薄片的一個實施例的橫截面圖。圖10 爲根據本發明的一個實施例的液晶顯示器的橫截面圖。圖11 爲用於測量亮度的光導板樣本的模擬圖。圖12 爲繪示光退出角度的概念圖。
100‧‧‧光導板
101‧‧‧基層
102a‧‧‧第一光學圖案
103a‧‧‧第一塗層
104a‧‧‧第二光學圖案
105a‧‧‧第二塗層
x、y、z‧‧‧方向
X-X'、Y-Y'‧‧‧線

Claims (16)

  1. 一種光導板，其特徵在於，包括： 基層； 第一塗層，其形成於所述基層的一個表面上且包括在其頂部部分處具有彎曲表面的第一光學圖案；以及 第二塗層，其形成於所述基層的另一表面上且包括第二光學圖案， 其中所述第一光學圖案具有0.10到0.50的縱橫比以及10 µm到35 µm的所述彎曲表面的曲率半徑，且 所述第二光學圖案具有0.01到0.07的縱橫比。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第一光學圖案包括雙凸透鏡圖案、在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案、微透鏡圖案以及壓紋圖案中的至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第二光學圖案包括棱鏡圖案、微透鏡圖案、壓紋圖案以及雙凸透鏡圖案中的至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述基層具有1.50到1.60的折射率。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第一塗層和所述第二塗層中的每一者具有1.50到1.65的折射率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第二光學圖案爲微透鏡圖案。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第一光學圖案的所述縱橫比與所述第二光學圖案的所述縱橫比的比率在2到50的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第一光學圖案爲雙凸透鏡圖案，且所述第二光學圖案爲棱鏡圖案。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第一光學圖案爲在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案，且所述第二光學圖案爲微透鏡圖案。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第一光學圖案爲在其頂部部分處具有彎曲表面的棱鏡圖案，且所述第二光學圖案爲微透鏡圖案，且其中隨著所述微透鏡圖案與光源之間的距離增大，鄰近的所述微透鏡圖案之間的距離减小，且所述微透鏡圖案的密度增大。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的光導板，其中所述第一塗層和所述第二塗層中的每一者具有的折射率大於或等於所述基層的折射率。
  12. 一種製造光導板的方法，其特徵在於，包括： 在基層的一個表面上形成包括第一光學圖案的第一塗層；以及 在所述基層的另一表面上形成包括第二光學圖案的第二塗層， 其中所述第一光學圖案在其頂部部分處具有至少一個彎曲表面且具有0.10到0.50的縱橫比以及10 µm到35 µm的所述彎曲表面的曲率半徑，且 所述第二光學圖案具有0.01到0.07的縱橫比。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的製造光導板的方法，其中所述第一塗層和所述第二塗層中的每一者具有的折射率大於或等於所述基層的折射率。
  14. 一種背光單元，其特徵在於，包括： 光導板；以及 光收集薄片，其放置在所述光導板上且形成有倒置式棱鏡， 其中所述光導板包括根據申請專利範圍第1項到第11項中任一項所述的光導板。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的背光單元，其進一步包括： 偏光板，其直接放置於形成有所述倒置式棱鏡的所述光收集薄片上。
  16. 一種包括根據申請專利範圍第15項所述的背光單元的液晶顯示器。
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