TW455698B - Optical sheet and back light unit using optical sheet - Google Patents

Description

455698 ---- -B7__ 五、發明說明（/ ) 發明背景 發:明領域 本發明有關一種可適用於建立在例如液晶顯示器之背 光單元中之光擴散板或類似物之光板，以及一種利用該光 板之背光單元。 祖關先前技術設明 對於液晶顯示器而言，已發展出一種背光系統，其中 照明液晶層之背面以藉此發出光線，而背光單元係配置於 該液晶層下方表面側。一般而言，如第6圖中所不，背光 單元20包含當作光源之條形燈21及複數個疊層光板22， 各光板22具有諸如折射及擴散之特殊光學特徵。明確而言 ’該等光板22包含：其端點適合於燈21之端點的光導板 23 ’配置於該光導板23之正面側上的光擴散板24，及配 置在該光擴散板24之正面側上的稜鏡板25。 現將描述背光單元20之功能，發出自燈21之光線進 入光導板23，藉配置於光導板23之背面及其側表面上之 反射點成反射板（未圖示）予以反射，且自其表面輻射：接 著’輻射自光導板23之光線進入光擴散板24，擴散於其 中’且自其表面輻射；然後，輻射自該光擴散板24之光線 進入稜鏡板25,且輻射自形成於其表面上之稜鏡部分25a 而成爲顯示具有峰値於實質垂直方向中之分布的光線。所 以’發出自燈21之光線係由光擴散板24所擴散且由稜鏡 板25折射爲具有峰値在實質垂直方向中之光線，藉此照明 配置在上方之液晶層（未圖示）的整個表面。 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4梘格（210 X 297公餐） --------I------F-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ΜΦ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 455698 _____B7_ 五、發明說明（> ) 進一步地，雖未圖示出，但亦具有配置光擴散板稜鏡 板爲考慮稜鏡板之光線聚集特徵之光板的背光單元。 因爲光線從其上配置燈之光導板23的末端側之上進入 光導板23，故光線無法以其垂直方向輻射自光導板23，即 使是設計其表面之反射機制，以及傾斜輻射自光導板23之 表面的光線之峰値方向朝向燈21之相反側的預定角度處。 此傾斜之方向係依據光導板23之形式而確定。至於稜鏡板 25，亦適用於折射輻射光線之峰値方向至垂直之入射(進入 )光線之峰値方向則由其形狀確定。 因此，企望的是，光擴散板能導引輻射自光導板23的 預定峰値方向的光線到適用於稜鏡板25之入射光的峰値方 向。 例如，習知光擴散板24係光擴散層，其中諸如樹脂製 珠串之光擴散材料散布於其表面上，或具有藉浮雕法在其 表面上之微小凹面及凸面區之光擴散板及類似物。該等光 擴散板24之主要功能在於擴散穿透光線，而改變輻射光線 之峰値方向於垂直之角度改變能力則藉光擴散能力來增加 。因此，爲增加習知光擴散板24指引穿透光線至垂直線方 向的角度改變能力，必須增加光擴散能力然而’實際上 ，若大大地增加光擴散能力時，則所需之輻射於垂直線方 向中之光線量將降低，且利用該背光單元20之液晶顯示器 的亮度會相對應地減少。 發明槪要 本發明係針對解決上述問題，且本發明之目的在於提 4 ；3*------—訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4556 98 五、發明說明（乃） 供一種能導引通過光線之峰値成爲垂直而無需增加光線擴 散能力之光板，以及一種利用該光板之背光單元。 在本發明之一觀點中，提供一種光板，包含：一底部 層，由透明合成樹脂所製成且具有光學特徵，其中該底部 層係由交替設置之不同材料所形成。具有此光板，可藉交 替設置之不同材料間之界面處的反射或折射來指引穿透底 部層之光線到垂直線方向，因此，不像習知光擴散板一樣 ’本發明並不需要增加光擴散能力來增加角度改變能力。 所以’可增加角度改變能力而不會減少輻射垂直線方向中 之光線量β 較佳地，不同折射率之材料係使用爲該等不同的材料 ’交替設置之不同折射率之材料會於交替設置之不同材料 間的界面處有效地產生反射或折射。 當使用不同折射率之材料爲上述之不同材料時，折射 率會持續地改變於交替設置之該等材料間之界面處，此種 在交替設置之不同材料間之界面處的折射率改變會提供一 種效應’其中各交替設置之合成樹脂係光柵型纖維、能_ 曲，反射，及折射光線於界面附近處。因此，可導引輻射 光線朝向法線方向。 較佳地，交替設置之不同材料間之界面係垂直於該光 板的界面，因此，光板可易於製造，且根據不同材料之折 射率所通過的光線之移動，亦即角度改變能力，可易於預 測及設計。另一方面，不同材料間之界面可以以相對於該 光板表面的預定方向傾斜，因此，可向上地折射通過該界 5 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） --------------"-----.—訂.--------線 ί靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 455698 A7 ____B7 五、發明說明（+ ) 面之光線。 較佳地’該等不同的材料係以條紋狀來設置，形成底 部層之以條紋狀設置的不同材料僅會提供角度改變能力於 條紋狀方向及垂直方向中。另一方面，因爲輻自光導板之 光線的峰値方向具有光線射出特徵，其中輻射自光導板之 光線的峰値方向係如上述地朝向燈的相反側一預定角度處 傾斜，此可適合於利用此光板藉該光板之角度改變能力而 僅在條紋狀方向及在垂直方向中輻射自光導板之光線特徵 ，藉此指引光線到垂直線方向。 較佳地，各該等不同材料之設置寬度係比可見光線之 波長更大，因此會有效地顯示上述之角度改變能力。相反 地，可設定該設置寬度不大於可見光線的波長，在此例中 通過底部層之光線會由繞射而分散，因此可大大地增加光 線擴散能力。 本發明之光板亦可應用於光擴散板，該光擴散板包含 配置在底部層之表面上之另一光擴散層，可利用其中散布 樹脂製珠串之黏合劑當作光擴散層。在該光板中，底部層 有角度改變能力，而配置在該底部層表面上之光擴散層則 具有光擴散能力。基於此理由，不像習知之光擴散板一樣 ，無需增加光擴散能力供較大角度改變能力用。且可添加 角度改變能力爲分離於光擴散能力之能力。因此，若角度 改變能力增加時，輻射法線方向中之光線量並不會因光擴 散能力而減少。 較佳地，本發明之光板尙包含抗黏著層，配置於底部 6 本紙張尺&用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公Θ ' --------------I --------訂 -------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 6698 Α7 Β7 五、發明說明（f) 層之後表面，其中樹脂製珠串散布於黏合劑中。當光2皮 重疊在另一光板之上，後表面上之抗黏著層的配置會防止 黏著。 因此，利用本發明之光板當作用於含有燈及光板之液 晶顯示器的背光單元中之光板以用於均勻地導引發出自燈 的光線到正面側，可減少用於導引光線至垂直所需之光板 的數目，且因爲上述較高的角度改變能力，易使該背光單 元變薄。此外，使用該光板當作配置在光導板與稜鏡板間 的光擴散板，因本發明之光板具有相當精確及容易控制之 角度改變能力，因此，可適合光導板及稜鏡板的光線射出 特徵，而且無需改變光擴散能力以用於角度改變能力之調 整，不像習知之光擴散板一樣β若增加角度改變能力時， 可改善液晶顯示器之照明而不會降低輻射於垂直線中之光 線量。 本發明之此目的以及其他目的，特性及優點將從下文 結合附圖之詳細說明而對於該等熟練於本項技術者而言更 加明白。 疆式簡單說明 第1圖係剖面圖，顯示根據本發明第一實施例之光板 1 第2圖係剖面圖，顯示根據本發明第二實施例之光板 第3圖係剖面圖，顯示根據本發明第三實施例之光板 1 7 -----I-- I--I I --I I I Γ I ^ · ------------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 45 56 98 A7 B7 五、發明說明（（^ ) 第4圖係剖面圖，顯示根據本發明第四實施例之光板 I 第5圖係剖面圖，顯示根據本發明第五實施例之光板 第6圖係立體圖，顯示一般的背光單元。 元件符號說明 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印削农 1 光板 2 底部層 3 光擴散層 4 抗黏著層 5 黏合劑 6 樹脂製珠串 7 黏合劑 8 樹脂製珠串 20 背光單元 21 條形燈 22 光板 23 光導板 24 光擴散板 25 稜鏡板 25a 稜鏡部分 31 光板 41 光板 較佳實施之詳細說明 $ ^ -----.--^ --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 455698 B7____ 五、發明說明（1) 在下文中’將參照第1至5圖描述本發明之較佳實施 例，第1至5圖係剖面圖’顯示根據本發明第一至第五實 施之光板。 現參閱第1圖，光板1包含由透明合成樹脂所製成之 底部層2，該底部層2係以板狀形成。在此板的平面中， 具有不同折射率之合成樹脂A及合成樹脂B係交互地以條 紋來設置，合成樹脂A與合成樹脂B之個別界面係垂於底 部層2之板表面且相互平行。 較佳地，合成樹脂A與合成樹脂B間之折射率差異係 0.001至1。此係因爲合成樹脂A與合成樹脂B間之折射 率差異比0.001小時，折射之光線會更小且折射效應會降 低；若差異比1大時，則在界面處之光線損失會增加。 各合成樹脂A及合成樹脂B之寬度係大於可見光線的 波長且係設定0.7微米至3000微米，底部層2之厚度並未 限制而設定於例如50微米至250微米，此係因爲若底部層 2之厚度小於50微米，光擴散層形成於底部層2之上時， 捲曲易於發生於形成光擴散層之樹脂合成物之施加(容後詳 述）或光板之操縱會變成困難：而若底部層2之厚度大於 250微米時，液晶顯示器之照明會降低而背光單元之厚度 會增加，此係違反較薄液晶顯示器之要件。 使用於底部層2之合成樹脂A及合成樹脂B之材料並 未限制，例如可使用諸如聚乙烯對苯二酸酯，聚钛酸乙酯 ’聚丙烯樹脂，聚碳酸脂，聚苯乙烯，聚烯樹脂，醋酸纖 維，耐風雨氯乙烯，及類似物。 9 I紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) -------------^5,------:丨1 訂„-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4556 98 A7 B7 五、發明說明（（P ) 根據上述之光板1，通過自下方表面側至其上方表面 側之光線的移動係由第1圖之實線箭頭所示之合成樹脂A 與合成樹脂B間的界面處之反射及折射所控制。爲此理由 ，輻射光線有以入射光線相反方向進行之光線，以入射光 線順向進行之光線，以及以入射光線法線方向進行之光線 ，由反射及折射所造成，而該等光之組合結果係折射了軸 射光線之峰値到法線方向。 接著，將描述一種光板之製造方法，兩個擠壓器分別 地使用來擠壓合成樹脂A及合成樹脂B，在模具之前所置 放之混合器依序地傳送合成樹脂A及合成樹脂B且注射該 等樹脂於模具之內，使得合成樹脂A及B交替地設置；接 著，藉此設置之合成樹脂會以板狀擠壓自模具，因而製造 出光板1其中合成樹脂A及B係交替地設置於平面中之光 板1。 參閱第2圖，光板11係相同於光板1，除了合成樹脂 A與B間之界面狀態之外，雖燃光板1之合成樹脂A及B 彼此分離於界面處，但光板Π係混合於其間之界面處，且 合成樹脂A及B合成物濃度會逐漸地在預定間距處增加及 減少。基於此理由，在光板Π之合成樹脂A與B間的界 面處，反射率會持續地從合成樹脂A的折射率改變到合成 樹脂B的折射率。 在光板11中，通過下方表面側至其上方表面之光線的 移動係在合成樹脂A與B間之界定處彎曲，反射及折射， 如第2圖中之實線所示，光線之曲率，反射及折射可導引 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------史---I W--.--訂---------線--- 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4556 9 8 Άί _Β7___ 五、發明說明（^) 所有輻射光線之峰値方向到垂直方向。 參閱第3圖，光板21相同於光板1，除了交替設置之 各合成樹脂A及B之寬度H2之外，寬度H2並未大於可見 光線的波長而特定地設定於〇.〇1微米至0.7微米。在光板 21中，通過底部層2的光線係由繞射所分散，因此，大大 地增加了該光板21的光擴散能力。 參閱第4圖，光板31相同於光板1，除了合成樹脂A 與B間之界面的方向外，光板31之界面係以相對於板平 面之一預定方向傾斜於預定角度處，而不似垂直於板平面 之光板1界面。 如上述，背光單元之光導板具有其中輻射光線之峰値 方向係傾斜的光線射出（輻射）特徵。然而，若光板31係

以此一方式置放於背光單元中，即，光板31之合成樹脂A

與B之界係相對於入射光線時，則通過傾斜之合成樹脂A 與B間界面之光線會向上折射。基於上由，該光板3 1具 有增大之角度改變能力而導引穿透之光線到垂直方向。 參閱第5圖，光板41包含底部層2，類似於第1圖光 板1，且進一步地包含：光擴散層3，配置於該底部層2之 正表面上：以及抗黏著層4，配置於該底部2之後表面上 〇 光擴散層3係由黏合劑5及分散於該黏合劑5中之樹 脂製珠串6所建構，在微擴散層3中之樹脂製珠串6的分 散能均句地擴散光線而自其後表面側穿透到其正表面側。 若干樹脂製珠串6包含嵌入於黏合劑5中之珠串及具有上 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — III I ϊ I--— ibT · I I I I h 1 I 訂義！------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 455698 ζ 五、發明說明) 端部分突出自該處之珠串，因此大大地擴散了光線° 使用該黏合劑5之聚合物的實例，有聚丙烯基樹脂， 聚氨基甲酸酯、聚酯、氟基樹脂、矽基樹脂 '聚醯胺、環 氧樹脂、及類似物。除了上述聚合物之，伸縮劑，安定劑 ，劣化抑制劑，分散劑，抗靜電添加劑，及類似物可混合 於黏合劑5之內，黏合劑5係透明的，因爲其需透射光線 且較佳地係無色及透明的。 樹脂製珠串6係實質地球形，樹脂製珠串6之材料係 聚丙烯樹脂，聚氨基甲酸酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙 烯腈，聚醯胺，及類似物。較佳地，樹脂製珠串6係透明 的以用於更大量之光線穿透光板41且更佳地係無色及透明 的。 樹脂製珠串6之平均粒子直徑較佳地係1微米到50微 米且更佳地係2微米到20微米。若平均粒子直徑小於1微 米時會獲致不合要求之光擴散能力，而若大於50微米時， 則形成光擴散層3之樹脂合成之應用會變得困難。 混合於光擴散板3中之樹脂製珠串6之量較佳地係1 至500重量成分相對於黏合劑中之聚合物的100重量成分 ，而更佳地係5至300重量成分。若混合之珠串量小於1 重量成分時則會獲致不合要求之光擴散能力，而若大於 500重量成分時則成光擴散層3之樹脂合成之應用會變成 困難。 抗黏著曾4由黏合劑7及分散於黏合劑7中之樹脂製 珠串8建構，黏合劑7及樹脂製珠串8之材料相同於光擴 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） r------.--訂·--------線 (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4556 9 8 A7 B7 五、發明說明（丨l) 散層3之該等材料，混合之樹脂製珠串8之量係相當地小 1因此該等樹脂製珠串8係相互分開且分散於黏合劑7之 中。大部分之樹脂製珠串8具有其下端部分突出於黏合劑 Ί。 因此，當光板41配置於光導板或類似物之上時’突出 於其後表面的樹脂製珠串8的下端部分會緊靠著光導板或 類似物之表面，且因此，該光板41之後表面並不會整個地 緊靠著光導板或類似物，藉此，防止光板41黏著於光導板 或類似物以及抑制液晶顯示器之屏幕的光亮度變化。 應注意的是，本發明之光板並未受限於上述實施例， 例如取代以條紋狀交替地設置合成樹脂A及B於底部層之 中’該等合成樹脂A及B可以以格狀交替地設置於板表面 之中’亦即，有如具有檢査之圖案，此外，光擴散層3及 抗黏著層4可配置於第2至4圖中所示之光板的各底部層 12 ’ 22及32中；同時，僅光擴散層3可配置於各底部層 U ’ 22，及32之上。 鑑於上述說明，本發明之許多修飾例及替換性實施例 對於該等熟練於本項技術著而言係明顯的，因此，該說明 可解釋爲僅係描繪性的，而提供用於教示該等熟練於本項 技術執行本發明之最佳模式爲目的，該結及/或功能之細 節可實質地變化而不會背離本發明之精神。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） -------------炉-t------.—訂----------線—i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 韻C8D8 45 56 9 8 六、申請專利範圍 1. 一種光板，包含一由透明合成樹脂所製成之底部層 ’且具有光學特徵，其中該底部層係由交替設置之不同材 料所形成。 2. 如申請專利範圍第1項之光板，其中該等不同材料 係具有不同折射率之材料。 3·如申請專利範圍第2項之光板，其中折射率會持續 地於交替設置之該等不同材料間的界面處改變。 4. 如申請專利範圍第1項之光板，其中在交替設置之 該等不同材料間的界面係垂直於該光板之表面。 5. 如申請專利範圍第1項之光板，其中在交替設置之 該等不同材料間的界面係以相對於該光板表面之預定方向 而傾斜。 6_如申請專利範圍第1項之光板，其中該等不同材料 係以條紋來設置。 7. 如申請專利範圍第1項之光板，其中各交替設置之 不同材料的寬度係大於可見光線之波長。 8. 如申請專利範圍第1項之光板，其中各交替設置之 T同材料的寬度係不大於可見光線之波長。 9_如申請專利範圍第1項之光板，尙包含光擴散層， 配置於該底部層之正表面上，其中該光擴散層係藉分散樹 月旨製珠串於黏合劑中而形成。 10.如申請專利範圍第1項之光板，尙包含抗黏著層， 配置於該底部層之後表面上，其中該抗黏著層係藉分散樹 月旨製珠串於黏合劑中而形成》 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------^ ill----訂----^------線---- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 455698 申請專利範圍 11.一種液晶顯示器之背光單元，包含： 一燈；以及 如申請專利範圍第1項之光板，用於均勻地導引發出 自該燈的光線至其表面側。 -----------I - ^一 --------訂---------I 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）