TWI336407B - Multi-layered light diffusion plate and liquid crystal display device comprising the same - Google Patents

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1336407 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種多層光擴散板；及關於一種含彼之 液晶顯示器；且更特別是關於一種多層光擴散板，其是藉 共擠出一包括非晶型透明熱塑性樹脂之透明層及一包括非 晶型透明熱塑性樹脂及透明粒子之光擴散層而製造，以致 其製造方法是簡單且有效的，且其具有優越的光透射比及 光擴散係數、高亮度及高亮度均勻性，因此改良視角特性 :本文亦關於一種含彼之液晶顯示器。 【先前技術】 通常，在液晶顯示器裝置，例如監視器或液晶電視中 ，已使用光擴散片以使點光源或線光源形成爲表面光源。 此光擴散片必須具有高的光擴散係數以防止在外部看見安 置於後之光源或內部物體，且顯出均勻之發光度，且必須 具有高的光透射比以增加光效率，亦即，高亮度及低功率 消耗。另外，此光擴散片需具有高亮度均勻性以確保廣的 視角。 迄今已發展之光擴散片係如下：（η—種藉著將透 明熱塑性樹脂擠出以成爲片狀，而後物理性地形成突出部 分於該片之表面上而得到之光擴散片（曰本未審查專利申 請案公告Hei04-27550 1 ) ; (2)—種藉層合一層由包括 粒子之透明樹脂所形成之光擴散層於透明基底膜例如聚酯 樹脂上而獲得之光擴散片或膜（日本未審查專利申請案公 -5- 1336407 告Hei06-059 1 0p （3) 一種藉混合無機粒子於透明樹 脂中以形成混合物，而後使該混合物形成爲具有光擴散係 數的片之光擴散片（曰本未審査專利申請案公告He i0 6-3476 1 7 ) ; (4)—種具有優越光擴散係數之定向聚酯膜 ’其包含至少二層經由共擠出方法所產製之層（日本未審 查專利申請案公告2001-322218及韓國未審查專利申請案 公告2002-48 1 1 6 );及（5)—種藉混合珠狀物於熔融之 透明樹脂中以形成混合物，而後將該混合物擠出而獲得之 光擴散片（日本未審查專利申請案公告Hei06-123802)。 在此，光擴散片（1)及（2)是表面光擴散片，其係 藉形成突出部分於其表面上或層合光擴散層於其表面上而 獲得光擴散係數。然而，在光擴散片中，因爲光擴散片（ 1 )及（2 )係經由表面處理以獲得光擴散係數，故極可能 片之表面在處理時被破壞。特別地，光擴散片（2)現在 通常用於筆記型電腦等之小尺寸液晶顯示器中。然而，此 種光擴散片有難以形成層合結構之問題，而此種結構是實 現高效能之液晶顯示器裝置及多功能液晶顯示器裝置所需 要的。再者，此種光擴散片有施加在其表面上之光擴散層 因基底膜與片間之熱膨脹性之差異而易於剝離的問題。 同時，光擴散片（3)及（5)的優點是：可以立刻得 到在形成片時被賦予光擴散係數的片，且得到高的光擴散 係數。然而，光擴散片（3)的缺點是：因爲添加無機粒 子以賦予光擴散係數，故光透射比降低，亮度降低，且機 械性大幅降低。另外，此片也具有當片被長時間加工時， -6- 1336407 加工用機器會磨_損之問題。在光擴散片（4)中’因爲使 用結晶的聚酯樹脂以製造該片，故爲要得到具有所要之光 擴散係數及總光透射比的光擴散片，製造光擴散片之方法 必須包括製備包括至少二層之未拉伸之聚酯片’在預定溫 度下於垂直或水平方向上，拉伸該未拉伸之聚酯片至預定 之延長百分比，且熱處理該經拉伸之聚酯片等步驟。在此 情況中，當沒有進行拉伸該未拉伸之聚酯片的步驟時，因 冷卻該片過程中聚合物鏈間所形成之晶體的存在’透明性 及光特性會大幅降低。因此，有其製造方法複雜及其產率 降低之缺點，因爲總是需要拉伸方法以確保透明性及光學 特性。光擴散片（5)現在是最廣泛被使用的’但是其問 題是：其亮度和亮度均勻性均不足以應用至近來已發展之 增廣視角的液晶面板。 【發明內容】 〔技術上的問題〕 因此，爲了解決上述之在先前技藝中所發生之問題已 完成本發明，且本發明之目的是要提供一種多層光擴散板 ，其製造方法是簡單且有效的，且其具有優越的光透射比 及光擴散係數、高亮度及高亮度均勻性’因此改良視角特 性；且提供一種含彼之液晶顯示器裝置。 〔技術上的解決方式〕 爲了完成上述之目的，依照本發明之一方面，提供一 1336407 種多層光擴散板，其係藉共擠出一包含非晶型透明熱塑性 樹脂之透明層與一包含非晶型透明熱塑性樹脂及透明粒子 之光擴散層而製造。 在本發明之光擴散片中，非晶型透明熱塑性樹脂具有 70%上述之，且較佳是80%上述之總光透射比。另外，在 非晶型透明熱塑性樹脂中，不同於結晶樹脂，因爲聚合物 鏈間不形成晶體，故不需另外之拉伸方法以賦予透明性。 非晶型透明熱塑性樹脂較佳獨立選自聚（甲基）丙烯酸烷 酯、（甲基）丙烯酸烷酯一苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚 氯乙烯、苯乙烯一丙烯腈共聚物、苯乙烯一馬來酸酐共聚 物、苯乙烯-馬來酸酐衍生物共聚物、環烯烴共聚物、聚 丙烯腈、聚苯乙烯、聚碾、聚醚颯、聚芳族化物及其混合 物。更特別地，非晶型透明熱塑性樹脂較佳選自聚（甲基 )丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸甲酯一苯乙烯共聚物、聚 碳酸酯、聚苯乙烯及其混合物。 另外，在本發明之光擴散片中，光擴散層包括非晶型 透明熱塑性樹脂及透明粒子。上述之非晶型透明熱塑性樹 脂較佳被用來作爲包括於光擴散層中之非晶型透明熱塑性 樹脂。使用無機粒子、有機粒子或其混合物作爲透明粒子 。較佳地，使用有機粒子作爲透明粒子。有機粒子較佳使 用一或多種選自聚（甲基）丙烯酸甲酯樹脂、（甲基）丙 烯酸甲酯-苯乙烯共聚物樹脂、聚苯乙烯樹脂及矽樹脂者 來產製。另外，有機粒子較佳是部分交聯的，因爲粒子的 形狀不改變，且因此保持原樣。無機粒子較佳是一或多種 -8 - 1336407 選自碳酸鈣、硫.酸鋇、氧化鈦、氫氧化鋁、矽石、玻璃 、滑石、雲母、白碳 '氧化鎂及氧化鋅。 另外，透明粒子較佳具有0.5至50微米之平均粒 尺寸。更特別地，透明粒子較佳具有1.5至20微米之 均粒子尺寸。當透明粒子之平均粒子尺寸低於〇·5微米 ，不能得到足夠之光擴散係數，以致總平面發光強度降 且經由光擴散板是可見到光源。相反地，當透明粒子之 均粒子尺寸高於50微米時，不能得到足夠的光擴散係 ，以致平面發光強度降低，且當添加大量之透明粒子以 加光擴散係數時，光透射比及亮度降低。 另外，在本發明之光擴散板中，光擴散層較佳包 80至99.9重量份之非晶型透明熱塑性樹脂及0.1至20 量份之透明粒子。更佳地，光擴散層包括90至99.5重 份之非晶型透明熱塑性樹脂及〇 . 5至1 0重量份之透明 子。在此，當透明粒子之量低於0.1重量份時，光擴散 數不足，以致可經由光擴散板看見後光源。相反地，當 明粒子之量高於20重量份時，光透射比及亮度降低。 另外，在本發明之光擴散板中，除了上述之成份之 ，在完成本發明之目的及效果的範圍內，透明層及光擴 層視需要可以另外選擇性地包括添加劑，例如紫外線安 劑、螢光增亮劑、抗衝擊劑、抗靜電劑、熱安定劑、阻 劑、潤滑劑、染料 '或類似者。 在本發明之光擴散板中，透明層較佳具有0.95至3 毫米之厚度。更特別地，透明層較佳具有1.5至2.5毫 珠 子 平 時 低 平 數 增 括 重 量 粒 係 透 外 散 定 燃 .0 米 -9- 1336407 之厚度。當透明層之厚度低於0.95毫米時，光擴散板之 機械性被破壞且因此不適合。相反地，當透明層之厚度高 於3.0毫米時，光擴散板變重，且難以使光擴散板變薄， 因此不實用。 在本發明之光擴散板中，光擴散層較佳具有50至 5 00微米之厚度。更特別地，光擴散層較佳具有100至 3 00微米之厚度。當光擴散層之厚度低於50微米時，光 擴散係數不足，且當透明粒子之量增加以補足光擴散係數 時，光透射比及亮度降低。相反地，當光擴散層之厚度在 5 00微米上述之時，即使光擴散係數改良，光透射比及亮 度會降低，且光擴散板變重，難以使光擴散板變薄，因此 不實用。 本發明之光擴散板是藉共擠出透明層及光擴散層而製 造。在共擠出方法中所用之裝置及共擠出條件並不特別限 定。可以使用普遍已知之共擠出裝置，例如雙螺桿共擠出 機或三螺桿共擠出機以及任何可以將聚合物樹脂片或聚合 物樹脂膜擠出之裝置。共擠出條件也可以按照在普遍已知 之共擠出條件中所用之樹脂種類及每一層的厚度而適當地 調整。在製造本發明之具體實例的多層光擴散板的方法中 ，該方法包括：使用H e η s c h e 1混合機混合8 0至9 9 · 9重 量％之上述之非晶型透明熱塑性樹脂與0 . 1至2 0重量％之 上述之透明粒子以形成混合物，使用擠出機將混合物擠出 以製備光擴散層用之九形樹脂組成物，且使用一個提供有 T-模之共擠出機以熔化及共擠出光擴散層用之九形樹脂組 -10- 1336407 成物及透明層用.之非晶型透明熱塑性樹脂， 擴散板或三層光擴散板。在此情況中，若需 層之樹脂組成物時或在共擠出樹脂組成物疾 添加劑。另外，可以藉控制擠出機之螺桿_ 改變擠出機之排放量而調節每層厚度。 本發明之多層光擴散板較佳是二層結精 在此，當多層光擴散板是三層結構時，其4 明層，其上層是光擴散層，且其下層是光提 本發明之多層光擴散板具有60%上述之，® 之，且更佳是80%上述之之總光透射比。 同時，依本發明之另一方面，提供一種 多層光擴散板之液晶裝置。 〔有利的效果〕 依本發明，可能實現一種多層光擴散 是簡單且有效的，因爲沒有進行另外的拉 有優越的光透射比及光擴散係數、高亮度 ，因此改良視角特性；及一種包括直接背 示器，該直接背光單元包含該光擴散板。 〔最佳模式〕 在下文中，將參考所附圖式以詳細描 背光單元的液晶顯示器裝置，其中該直接 發明之多層光擴散板。 以獲得二層光 要，在製備每 可以另外添加 動速度及因此 或三層結構。 間層較佳是透 散層。另外， 佳是70%上述 包括本發明之 ，其製造方法 方法，且其具 高亮度均勻性 單兀的液晶顯 一種包括直接 光單元包括本 -11 - 1336407 現將參考圖.式，其中在所有不同圖式中使用相同之參 考編號以指明相同或類似的成份。 圖4是一種顯示本發明之具體實例之液晶顯示器裝置 100的槪略剖面視圖。 液晶顯示器裝置100包括依外部所應用之驅動訊號及 數據訊號顯示影像的液晶面板110，及安置在液晶面板 1 1 0後之背光單元1 20以照明液晶面板1 1 〇。 爲了解本發明及實施本發明，液晶面板110之精確的 結構特徵並不重要。只要是通常用於液晶顯示器裝置中， 任何液晶面板皆可使用於本發明之液晶顯示器裝置中。 背光單元1 20置於液晶面板1 1 0後，且供應光（例如 白光）給液晶面板1 1 〇。背光單元1 20包括多個供應光以 照明液晶面板1 10之光源150，反射片180，含多個光源 150及反射片180之底框190，安置在光源150上之本發 明的光擴散板140，及光學片130。 使用一個線光源，例如產生具有預定波長之光（例如 白光）之冷陰極螢光燈（CCFL )或外部電極螢光燈（ EEFL)作爲光源150。然而，不僅可以使用線光源以作爲 光源150，也可以使用點光源，例如發光二極體（LED ) 以作爲光源150。在此情況中，作爲光源150之LED之個 數依照欲被照明之液晶面板11〇之尺寸而適當地選擇。另 外，作爲光源之LED並不限定。可以使用一個白LED或 三個分別產生紅光（R)、綠光（G)及藍光（B)之LED 組合》 -12- 1336407 反射片180置於光源之下，且藉著將光源150所放射 之光反射向液晶面板110而改良光之使用效率。可以藉施 加銀（Ag )在由SUS、黃銅 '鋁或PET所組成之片上， 而後用鈦塗覆該片以防止因長時間吸收熱（即使產生極少 量之熱）使該片變形，而產製反射片180。另外，可以藉 於由合成樹脂例如PET所組成之片上分散散播光用之泡 體而製造反射片180。 光源150及反射片180含於底框190中。 光源150所產生之光透射至本發明之多層光擴散板 140，後者安置在光源150上。 光學片130排列在該光擴散板上。光學片130包括一 擴散片130a、分光片13 0b及防護片130c。已通過光擴散 板14〇之光透射至擴散片130a，且該擴散片130a用來使 亮度在液晶面板1 1 〇之整個視區上能均勻，以加寬視角。 分光片130b安置在該擴散片130a上以改良光效率及亮度 ，且用來補足被擴散片13 0a所降低之亮度。該分光片 130b因折射以低的入射角度由擴散片130a透射之進入的 光因而使光向前集中而增加有效視角內之亮度。防護片 130c安置在分光片130b上。防護片130c用來防止分光 片130b被破壞，且再度加寬被分光片130b所降低之視角 於預定之範圍內。 在本發明之液晶顯示器裝置中，因爲光源150所產生 之光通過本發明之多層光擴散板140，光可以較廣的入射 角度進入光擴散板，且可以透射朝向置於多層光擴散板 -13- 1336407 140前之液晶面板110，因而，比—般之光擴散板提供較 高的亮度。 〔發明模式〕 經由以下實例可以更了解本發明，該實例被列出以供 說明，但不限制本發明。 【實施方式】 〔實例1至9及比較性實例1至3〕 將表1中所示之樹脂及透明粒子以表1中所示之比例 放入Henschel混合機中，且混合以形成混合物。而後， 該混合物形成光擴散層用之九型樹脂組成物。 使用一提供有T-模之共擠出機來熔化及共擠出光擴 散層用之九型樹脂組成物及如表1中所示之透明層用之樹 脂’藉此製造多層光擴散板。（然而，在比較性實例1及 2中，光擴散層用之九型樹脂組成物單獨被擠出，藉此製 造單層光擴散板。） 藉控制擠出機之螺桿轉動速度且因此改變擠出機之排 放量而調節所製造之多層光擴散板之每一層的厚度，結果 示於表1。另外，使用以下測量方法測量所製造之多層光 擴散板之總光透射比、光擴散係數、平均亮度及亮度均勻 性，結果示於表2。 材料性質測量方法 -14- 1336407 (1 )總光透射比及光擴散係數 使用濁度透射計（商標名：HR-100, Murakami Research Laboratory)測量總光透射比及光擴散係數 (2 )平均亮度 切割出具有720毫米X420毫米的面積之片，讲 割之片置於32英吋之直接背光單元上。而後，使用 (由TOPCON LTD.所製造之評估亮度及亮度均勻把 裝置）測量1 7點處之亮度，由所測量之亮度獲得Zf 度。評估亮度及亮度均勻性用之裝置顯示於圖3中。 (3 )亮度均勻性 基於測量結果（2 )中之最大亮度及最小亮度， 下式評估亮度均勻性。依照下式，當亮度均勻性之 1.00時’亮度均勻性是最佳的。較高之値表示較差2 均勻性。 亮度均勻性=最大亮度/最小亮度

Color 該切 BM-7 用之 均亮 使用 値是 亮度

-15- 1336407 〔表1〕

透9 層 光擴散層 層數 樹脂 厚度 (毫米) 樹脂 樹脂 (重量％) 透明粒子 (重量％) 厚度 (毫米） 實例1 PMMA 1.75 PS 97.1 A:0.9 B:2.0 250 二層 實例2 PMMA 1.75 MS200 96.8 A:0.9 Β:2·3 250 二層 實例3 PMMA 1.75 MS600 96.5 A: 1.2 Β:2.3 250 二層 實例4 PMMA 1.75 PMMA 97.5 Α:2.5 Β:0 250 二層 實例5 PMMA 1.75 PC 97.1 Α:0.9 Β:2.0 250 二層 實例6 PS 1.75 PS 97.1 Α:0.9 Β:2.0 250 二層 實例7 MS200 1.75 MS200 96.8 Α:0·9 Β:2.3 250 二層 實例8 PMMA (中間層) 1.70 PS (上及下層） 97.1 Α:0.9 Β:2.0 上層:150 下層:150 三層 實例9 PC 1.75 PMMA 97.5 Α:2.5 Β:0 250 二層 比較性實例1 - - PMMA 99.5 Α:0·5 Β:0 2000 單層 比較性實例2 - MS200 99.5 Α:0·2 Β:0·3 2000 單層 比較性實例3 PET 1.75 PET 97.1 Α:0·9 Β:2.0 250 二層 PMMA :聚甲基丙烯酸甲酯（LG MMA, EG920) PS ：聚苯乙烯（LG Chem，Ltd·，25SP IDI) MS200 :甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯共聚物（Nippon -16- 1336407

Steel Corporation ) MS600:甲基丙嫌酸甲醋一苯乙嫌共聚物（Nippon Steel Corporation ) PC:聚碳酯（LG DOW 聚碳酸酯，calibre 300-22) PET :聚對酞酸乙二酯（SK Chemicals, SKYPET BB775 5 )

透明粒子 A:砂有機粒子（GE Toshiba Silicon, Tospearl 120，平均粒子尺寸：2微米） 透明粒子 B:丙嫌系有機粒子（Nippon Shokubai, MA1002，平均粒子尺寸：2.5微米） 〔表2〕 總光透射比 (%) 光擴散係數〔濁度〕 (%) 平均亮度 (cd/m2) 亮度均勻性 實例1 80.2 84.3 5412 1.36 實例2 80.7 84.3 5419 1.36 實例3 81.1 84.2 5430 1.37 實例4 81.3 84.2 5423 1.37 實例5 79.1 84.3 5405 1.35 實例6 80.0 84.3 5398 1.36 實例7 79.1 84.3 5385 1.36 實例8 78.4 84.4 5374 1.35 實例9 77.8 84.3 5355 1.35 比較性實例1 69.4 84.4 5386 1.45 比較性實例2 70.9 84.3 5380 1.47 比較性實例3 67.4 84.4 4872 1.35 如表2中所示，實例1至9中之本發明之多層光擴散 -17- 1336407 板，相較於不具有另外之透明層且不共 板（比較性實例1及2)，顯出顯著良 亮度均勻性。另外，在實例1至9中之 散板，相較於藉共擠出聚對酞酸乙二酯 )所製造之未拉伸光擴散板（比較性實 良好的總光透射比及平均亮度。 〔工業適用性〕 依本發明，可以實現一種多層光擴 是簡單且有效的，因爲不進行另外之拉 優越之光透射比及光擴散係數、高亮度 藉此改良視角特性：且提供一種包括直 顯示器，該直接背光單元包括該光擴散 【圖式簡單說明】 圖1是一種顯示本發明之具體實例 槪略剖面視圖； 圖2是一種顯示本發明之另一具體 板之槪略剖面視圖； 圖3是一種槪略顯示評估亮度及亮 的平面視圖； 圖4是一種顯示本發明之液晶顯示 視圖。 擠出之單層光擴散 好之總光透射比及 本發明之多層光擴 (其爲結晶性樹脂 例3 )，顯出顯著 散板，其製造方法 伸方法，且其具有 及高亮度均勻性， 接背光單元之液晶 板。 的二層光擴散板的 實例的三層光擴散 度均勻性用之裝置 器裝置的槪略剖面 -18-

Claims (1)

1336407 十、申請專利範圍· 1. 一種多層光擴散板，其係藉共擠出一包含非晶型透 明熱塑性樹脂之透明層及一包含非晶型透明熱塑性樹脂及 透明粒子之光擴散層而製造。 2·如申請專利範圍第1項之光擴散板，其中該非晶型 透明熱塑性樹脂獨立選自聚（甲基）丙烯酸烷酯 '(甲基 )丙烯酸烷酯一苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、苯 乙烯—丙烯腈共聚物、苯乙烯—馬來酸酐共聚物、苯乙烯 -馬來酸酐衍生物共聚物、環烯烴共聚物、聚丙烯腈、聚 苯乙烯、聚碾、聚醚颯、聚芳族化物及其混合物。 3.如申請專範圍第2項之光擴散板’其中該非晶型透 明熱塑性樹脂獨立選自聚（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基） 丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚苯乙烯及其混 合物。 4·如申請專利範圍第1項之光擴散板’其中該透明粒 子是無機粒子、有機粒子或其混合物。 5.如申請專利範圍第4項之光擴散板’其中該有機粒 子係使用一或多種選自聚（甲基）丙烯酸甲酯樹脂、（甲 基）丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物樹脂、聚苯乙烯樹脂及矽 樹脂而產製。 6 -如申請專利範圍第4項之光擴散板’其中該有機粒 子是部分交聯的。 7·如申請專利範圍第4項之光擴散板’其中該無機粒 子是一或多種選自碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鈦、氫氧化鋁、 -20- 1336407 矽石、玻璃珠、滑石、雲母、白碳、氧化鎂及氧化鋅。 8_如申請專利範圍第1項之光擴散板’其中該透明粒 子具有0.5至50微米之平均粒子尺寸。 9_如申請專利範圍第1項之光擴散板，其中該光擴散 層包含：80至99.9重量份之非晶型透明熱塑性樹脂；及 0.1至20重量份之透明粒子。 10. 如申請專利範圍第1項之光擴散板，其中該透明 層具有0.95至3.0毫米之厚度。 11. 如申請專利範圍第1項之光擴散板，其中光擴散 層具有50至500微米之厚度。 12. 如申請專利範圍第1項之光擴散板，其中該多層 光擴散板是二層結構或三層結構。 13. 如申請專利範圍第12項之光擴散板，其中該三層 結構包含： 由透明層所形成之中間層； 由光擴散層所形成之最上層；及 由光擴散層所形成之最下層。 14. 如申g靑專利範圍第1項之光擴散板，其中光擴散 板具有6 0 %或更高之總光透射比。 15. —種液晶顯示器，其包含直接背光單元，而該直 接背光單元包含如申請專利範圍第！至14項之任一項之 光擴散板。 -21 -