TWI344553B - Optical thin sheet - Google Patents

Description

1344553 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於組裝於液晶龜_ ★ 衣、夜日日顯不裝置之背光元件所用之光 學薄片’具有高均齊性之杏風 、 > f生之先子特性，使光線均勻化地分佈， 而達到良好的光學效果。 【先前技術】 液晶面板本身並不發光，闵 > ^ 因此作為売度來源之背光源為 LCD顯示功能的重要元件， 一 _ 且對&尚液晶顯示壳度而言非 常重要。 此外，LCD產品已由過去筆記型電腦或lcd勞幕推展到 LCD TV，所考慮的要項則在於必須能有足夠的顯像亮度、 寬廣的觀看視角、鮮明的影像對比度及合乎標準的使用壽 命。為達上述的需求，，'直下式背光源模組"(Direct Type Backhght)便成為目前搭配大型LCDTV的技術主流，圖1為 習知直下式背光模組之示意圖。如圖丨所示，該直下式背光 模組由下至上依序包含：反射膜（11)、冷陰極燈管（12)、擴 散板（13)、擴散膜（14)、及聚光片（15)。 直下式背光源模組產品通常具備高亮度，但是燈管數變 多卻易造成呈現明暗條紋的情況產生，對光線的均齊度會 有一疋的影響程度，所以背光模組設計中須添加一擴散板 (Light Diffusion Plate) ’將線光源分佈成均勻的面光源，亦 即讓下方光源的光線透過擴散板產生漫射，向上均勻分散 後於正面射出。 為了提高均齊度’擴散板須具有一定厚度或増加燈源與 111973.doc 擴散板間的距離ο游B玉品月5 - 〇。 . 及日日+面顯不益一般要求輕薄短小，但 是增加擴散板厚度’重量相對會增加且材料本身會造成無 可避免的光吸收作用’而增加燈源與擴散板間的距離亦會 使付。P刀的光會被浪費而造成光源無法有效的利用。此 外，擴散板的製程較費時’所需的生產成本相對也較高， 造成模組設計上的一大缺點。 為文良上述缺點’本案發明人經廣泛研究發現，具高均 齊特性的光學薄片，可取^后择止& Λ ^ J取代原貪先模組所使用的擴散板讓 光均勻擴散’且可縮短燈源與擴散板間的距離使其輝度提 昇’減少燈管數。此外，本發明之光學薄片體積薄、重量 粒、製程簡便、良率高’故能有效解決上述的缺點。 【發明内容】 本發明之主要目的為提供__種根據變角光度計檢測，以 〇身入射角投射時’測得之出光強度最強之角度為±1〇。的 光學薄片。 【實施方式】 本發月之光子溥片包含一基材且該基材至少一側包含一 光擴散層’該光學薄片根據變角光度計檢測，以G-90。入射 角投射時，測得之出光強度最強之角度為±1〇。。 本發月光子薄片所使用之基材，可為任何本發明所属技 術領域具有通常知識者所已知者，例如玻璃或塑膠。上述 塑膠基材並無特殊限制，例如為聚丙稀酸㈣脂、聚碳酸 •曰树月曰$苯乙缚樹脂、聚烯煙樹脂、聚環烤烴樹脂、醋 酸纖維素樹脂、聚醯亞胺樹脂或聚醋樹脂。較佳為聚酿樹 H1973.doc 1344553 月曰’如聚對笨二甲酸乙酯或聚萘二曱酸乙酯。基材之厚度 較佳介於約16 μιΏ(微米）至約250 μπι之間。 ‘ 本發明光學薄片之基材至少一側包含一凹凸結構之光擴 政層’即’在基材之入光面或出光面或兩面皆形成凹凸結 光擴政層上述之光擴散層具有類似朗伯（Lambertian) '· 表面之性質’並且根據變角光度計測量，以0-90。入射角投 ' $時’邊光學薄片所測得之出光強度最強之角度為±10。。 φ 上述凹凸結構之形成方法並無特殊限制，係熟悉此項技術 者所熟知，其例如但不限於網版印刷、噴塗或壓花加工。 卓父佳的方式係在基材表面塗覆具凹凸結構之樹脂塗層。 上述變角光度計（GonioPhotometer)係用於檢測bCE>光學 材料之雙向放射分佈函數（Bidirectj〇na丨scatterjng distribution functi()n，BSDF)，則训係用於研究與物體表面 粗链度有關之光學性質。由於物體表面上有凹巴不平的微 J、表面，一道入射光線射到表面而產生散射現象，因此需 • 用8娜來表示這種散射現象。其中雙向（BidireCtional)係指 f A射光與接受散射光的方向，不同的入射光角度所產生的 ； 散射性f亦不相同°其量測方法如圖4所示，當利用-光源 ⑷）照射於待測材料（42)表面時，㈣測器⑷純）分別请 測其反射散射（ref】ected scaUer)及穿透散射（tra_itted scatter)之光強度分布。隨著入射光源與待測材料間角度不 同’福測到之出光強度分布及角度亦會隨著改變。 上述樹脂塗層包含顆粒（beads)和接合劑⑼邊小為達高 擴散效果，該顆粒的直徑宜介於約i _至約2〇㈣。顆粒相 川 973.doc U44553 對於接合劍之量’宜為約】，约_重量 約5。〇重量若 較佳為，·〜 散效果不佳;但若高於6。=^ 面之接合劑中，會生脫落之虞—定於基板表 有=於:發明中之顆粒種類’並無特殊限制，其可為 亦無特殊限制，例如球:者::;物。所使用顆粒之形狀

乙烯IT本發明中之有機粒子，係選自由丙烯酸樹脂、苯 物所^、胺基甲酸醋樹脂、石夕網（SiHC〇ne)樹脂及其混合 物所構成群組。 可用於本發明中之無機粒子，係選自由氧化鋅、二氧化 鈦、氧化錯、氧化錫、氧化銘、硫㈣、硫酸鎖、二氧化 石夕及其混合物所構成群組。根據本發明之具體實施例，本 發月之光學薄片包含一塑膠基材且該塑膠基材至少一側係 塗覆具凹凸結構之樹脂塗層，該樹脂塗層包含有機粒子:、 其中該光學薄片根據變角光度計㈣，以G 9()。人射角投射 時’測得之出光強度最強之角度為±1〇。。較佳地該塑膠 基材兩側均塗覆具凹凸結構之樹脂塗層。 〆 根據木發明之具體實施例’樹脂塗層係包含顆粒直徑介於 約1 pm至約10μηΐ2間的有機粒子，較佳者，有機粒子為石夕 明樹脂粒子。 上述接合劑並無特殊限制，其例如選自丙烯酸樹脂、聚 醯胺樹脂、環氧樹脂、氟素樹脂、聚醯亞胺樹脂' 聚胺基 甲酸醋樹脂、醇酸樹脂⑷kydresin)、聚錯樹脂及其混合物 I11973.doc 1344553 所構成群組，較佳為丙烯酸樹脂 '聚胺基甲酸酯樹脂、聚 s旨樹脂或其混合物。使用於本發明中之接合劑，由於必須 .‘ 讓光線透過，其較佳為無色透明者。 - 為避免塑膠基材黃化，可視需要於塗層中添加具吸收紫 外線能力之無機物，例如但不限於氧化辞、氧化錯、氧化 ^ 錯、氧化紹、二氧化石夕 '二氧化欽、硫酸軒、硫酸鎖、碳 ，： 冑鈣、氧化錫或其混合物’較佳為二氧化鈦、氧化锆、氧 φ ㈣、氧化鋅、氧化錫或其混合物。上述無機物之粒徑一 般為約1至約1 00奈米（nanometer，nm)，較佳為約2〇⑽至約 50 nm 〇 發明之一具體實施例’本發明光學薄片係如圖: 所示’其中基材⑴之-側包含—光擴散層⑺，且該擴散層 包含顆粒（3)及無機物⑷。根據本發明之另一具體實施例， 本發明光學薄片係如圖3所示’其中該基材⑴兩側皆塗佈包 含顆粒（3)及無機物（4)之光擴散層（2)。 本發明光學薄片所使用具凹凸結構之塗層，亦可視需要 包含熟悉此項技術者已知之添加劑，其例如但不限於整平 劑、安定劑、硬化劑、螢光增白劑或紫外線吸收劑。、 可用於本發明之硬化劑(Curing Agent)係熟習此項技術 之人士所熟知者，其可與接合劑產生分子與分子間的化學 接合而形成交鏈（Cr〇Sslinking)，其例如但不限於聚異 酯（Polyisocyanate) 〇 可用於本發明之螢光增白劑’並無特殊限制，係孰承此 項技藝之人士所知者，其可為有機物，例如但不限於苯并 H1973.doc 惡唾類（benzoxazoles)、苯并咪嗤類（benzimidazoles)或二苯 乙稀雙二嗓類（diphenylethylene bistriazines);或無機物， 例如但不限於硫化鋅。 可用於本發明之紫外線吸收劑，係熟習此項技術之人士 所熟知者’其例如為苯并三n坐類（benz〇triaz〇ies)、苯并三嗓 類（benzotriazines)、苯曱嗣類（benzophenones)或水楊酸衍生 物（salicylic acid derivatives)等。 礼1G鈴、乳化紹、氧 該塑膠基材兩側均塗 根據本發明之具體實施例，本發明之光學薄片包含一聚 酯樹脂基材且該基材至少一側係塗覆具凹凸結構之樹脂塗 層作為光擴散層，該樹脂塗層包含有機粒子、接合劑和無 機物，其中该有機粒子具有約1 μπι至約1 〇 μηι之直徑且相對 於。亥接合劑之里為約1 〇〇〜約6〇〇重量％，較佳為約1 5〇〜約 5〇〇重量％，其中該光學薄片之出光度根據變角光度計檢 測，以0-90。入射角投射時，測得其出光強度最強之角度為 ±10°。上述無機物較佳為二氧化鈦、氧化錯、氧化鋁、 化鋅、氧化錫或其混合物。較佳地， 覆具凹凸結構之樹脂塗層。 本發明光學薄片所使用之樹脂塗層，其厚度通常取決於

，且使用變 μηι至約50 μηι之間，較 .片’以0-90。入射角投射時， ±10°(如圖5a及5b所示）。因 角度入射之光線絕大部份 111973.doc 1344553 導正為垂直光學薄片方向之光線而射出’故其具有高均齊 度，可消除燈管明暗條紋（lampmura)的情況產生，提升面 板正面亮度外，更可減少後續如擴散膜及聚光膜之使用， 且因具有高均齊度，故使用於顯示器之背光模組中，可更 接近於光源，達到模組輕薄化之功效。 本發明之光學薄片，可用於顯示器之背光模組中作為擴 放薄片，其較傳統的擴散板（diffuser)更加輕薄，且具耐高 溫、抗黏著、抗靜電、高霧化及高均齊度等特性，因此， 當光線通過光學薄片時，可將光均勻擴散，消弭明暗現象， 達光線均齊性功效。 以下實施例係用於對本發明作進一步說明，唯非用以限 制本發明之範圍。任何熟悉此項技藝之人士可輕易達成之 修飾及改變均包括於本案說明書揭示内容及所附申請專利 範圍之範圍内。 實施例1本發明之光學薄片 將 21.0克丙烯酸樹脂[Eterac 7363-ts-50，Eternal公司](固 形份約50%)加入塑膠瓶中，再於高速攪拌下依序加入甲乙 酮及曱苯各38.0克、平均粒徑為2μπι之矽酮樹脂珠粉32克 [Tospearl 120Ε ’ GE Toshiba silicones公司]及 1〜100 nm二氧 化鈦、氡化鍅、氧化鋁、氧化鋅及氧化錫於乙酸乙酯中之 混合懸浮液共48克（固形份約50%)，最後才加入硬化劑 [Desmodur 3390，Bayer公司]2.0克（固形份約75%)，泡製成 固形份約35%，總重約171.0克塗料《以RDS塗抹棒#12將塗 料分別塗佈在PET[T680E 188，Mitsubishi公司]基材兩側表 I11973.doc •12· 1344553 面上，然後於120eC乾燥1分鐘，製得於基材兩側表面上各 具有厚度為10 μηι之塗層之光學薄片。所得光學薄片（總膜 厚208 μπι)進行透明材料亮度試驗，試驗所得結果如以下表 1所示。 比較例1 將厚度約為2 mm之市售擴散板（PC_831】，Teijin

Chemicals公司）進行透明材料亮度試驗，試驗所得結果如以 下表1所示。

比較例2 將厚度約為2 mm之市售擴散板（RM_8〇3，住友化學公司） 進行透明材料亮度試驗，試驗所得結果如以下表丨所示。 測試方法： 透明材料亮度的測試：利用NDH 5〇〇〇w霧度計（日本電色 公司），根據JISK7136標準方法，測得霧度（Hz)及平行光線 透過率（Tp)。

表1霧度（Hz)及平行光參透過率（Tp)比較

Hz (%) Tp (%) 實施例1 99.66 0.2 比較例1 99.57 0.28 比較例2 — _ 99.37 — 0.44 實施例2 將實施例1所得之光學薄片進行光度試驗，試驗所得結果 如以下表2及圖5a，5b，8a，8b所示。 比較例3 13- 111973.doc

1344553 源’所以本發明光學薄片具高擴散特性，可讓光均勻化。 比較實施例2和比較例3及4之結果可知，本發明之光學薄 片/、有類似朗伯（Lambertian)表面，故任何角度入光，其出 光強度最強之角度均在±1〇〇，可於第—時間即將出光導正 至正向之方向，更易消除燈管明暗條紋的情況產生。 【圖式簡單說明】 圖1習知直下式背光模組之示意圖 圖2為本發明光學薄片之—具體實例示意圖 圖3為本發明光學薄片之另一具體實例示意圖 圖4為自動變角光度計檢測方法示意圖 圖5a’ 5b’ 8a’ 8b為顯示自動變角光度計測得實例】之 光學薄片之光度圖(圖5a及圖8a:入射角〇_4〇。，圖化及圖 8b :入射角 50-80°)。 圖6a，6b，9a，外為顯示自動變角光度計測得PC-83 i i 之光度圖（圖6a及圖9a:入射角〇_4〇。，圖6b及圖9b:入射 角 50-80。）。 圖7a，7b，10a，10b為顯示自動變角光度計測得rm_8〇3 之光度圖（圖7a及圖10a :入射角〇 4〇。，圖7b及圖〗〇b :入 射角 50-80。）。 【主要元件符號說明】 1 基材 2 光擴散層 3 顆粒 4 無機物 111973.doc 15 1344553 11 反射膜 12 冷陰極燈管 13 擴散板 14 擴散膜 15 聚光片 41 光源 42 待測材料 43 偵測器

44 偵測器 111973.doc -16-

Claims (1)

1344553 第095121440號專利申請案 η饩{ (a . 中文申請專利範圍替換本(99年1月） .▼/ 十、申請專利範圍： — 1. 種光學薄片，其包含一基材且該基材至少一側包含一 • 光擴散層’其特徵為該光學薄片以變角光度計檢測，於 0-90°入射角投射時’測得之出光強度最強之角度為 土1 〇° ’該光擴散層係經由在基材表面塗覆樹脂塗層而形 成一凹凸結構，且該樹脂塗層包含顆粒和接合劑，該顆 粒具有1 μηι至20 μΐΏ直徑且其相對於該接合劑之量為 100〜6〇〇重量％ ’且該顆粒係為有機粒子、無機粒子或兩 者之混合物。 2. 如明求項1之光學薄片，其中該基材之兩側均包含該光擴 散層。 3·如^求項1之光學薄片，其中該有機粒子係選自由丙烯酸 树月曰笨乙烯樹脂、胺基曱酸酯樹脂、石夕酮樹脂及其混 合物所構成群組。

如m求項1之光學薄片，其中該無機粒子係選自由氧化 鋅—氧化鈦、氧化锆、氧化鋁、氧化錫、硫化鋅、硫 酼鋇一氧化矽及其混合物所構成群組。 如吻求項1或2之光學薄片，其中該基材為玻璃或塑膠。 如^求項1之光學薄片’其中該基材為塑膠基材且該基 材至J —側塗覆具凹凸結構之樹脂塗層作為該光擴散 層’該樹脂塗層包含有機粒子。 如。月求項6之光學薄片，其中該基材之兩側均包含該光擴 散層。 8.如„月求項6或7之光學薄片，其中該塑膠基材係選自由聚 丙烯3“曰樹脂、聚碳酸酯' 聚苯乙烯樹脂、聚環烯烴樹 111973-990118.doc 1344553 hf- 1 - /rl: - 脂、聚烯烴樹脂、醋酸纖維素樹脂、聚醯亞胺樹脂及聚 S旨樹脂所構成群組。 9.如請求項6或7之光學薄片，其中該顆粒為有機粒子。 10_如請求項6或7之光學薄片，其中該有機粒子係選自由丙 烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、胺基曱酸酯樹脂、矽酮樹脂及 其混合物所構成群組。 11.如請求項6或7之光學薄片，其中該塗層進一步含有無機 物。 1 2.如請求項11之光學薄片’其中該無機物係選自由氧化 鋅、氧化鉛、氧化锆、氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、 硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化錫及其混合物所構成群 組。 1 3 . —種光學薄片，其包含一聚酯樹脂基材且該基材至少一 側塗覆具凹凸結構之樹脂塗層作為光擴散層，該樹脂塗 層包含有機粒子、接合劑和無機物，其中該有機粒子具 有約1 μηι至約10 μπι之直徑且相對於該接合劑之量為 100〜600重量％，該光學溥片以變角光度計檢測於〇·9〇。 入射角投射時，測得之出光強度最強之角度為土丨〇0。 14. 如請求項13之光學薄片，其中該基材之兩側均包含該光 擴散層。 15. 如1求項13或14之光學薄片，其中該聚酯樹脂為聚對苯 二曱酸乙酯或聚萘二甲峻乙酯。 16. 如巧求項13或14之光學薄片，其中該無機物為二氧化 鈦、氧化鍅、氧化鋁、氧化鋅、氧化錫或其混合物。 17. 如。月求項13或14之光學薄片，其中該有機粒子為石夕_樹 I11973-990ll8.doc 1344553 w / '' 脂。 ' " ..... 18·如請求項13或14之光學薄片’其中該接合劑係選自由丙 烯酸樹脂、聚醯胺樹脂、環氧樹脂、氟素樹脂、聚醯亞 胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚酯樹脂及其 混合物所構成群組。 19. 如請求項13或14之光學薄片，其中該有機粒子相對於該 接合劑之量為1 50〜500重量％。 20. 如請求項13或14之光學薄片，其中該樹脂塗層具有丨至5〇 μιη之厚度。 21. 如請求項19之光學薄片，其中該樹脂塗層具有i μιη至2〇 之 厚度。

H1973-990D8.doc 1344553 第095121440號專利申請案 中文圖式替換頁(99年1月）十一、圖式：

111973-990I18.doc 1344553 第095121440號專利申請案 中文圖式替換頁(95年10月)

I11973-950928.doc 1344553

圖5a

圖5b 111973.doc 1344553 lc 年 Ί-h 帅史，止替換豇

圖6b 111973.doc 1344553

I11973.doc 1344553

圖8a 圖8b

圖9a

圖9b MI973.doc 1344553

圖10a 圖10b

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