TWI382247B - 背光模組 - Google Patents

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TWI382247B TW097151894A TW97151894A TWI382247B TW I382247 B TWI382247 B TW I382247B TW 097151894 A TW097151894 A TW 097151894A TW 97151894 A TW97151894 A TW 97151894A TW I382247 B TWI382247 B TW I382247B
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Description

背光模組
本發明係關於一種背光模組裝置，特別是一種用於LCD液晶顯示器，同時具有高輝度、高勻光特性以及非窄視角之背光模組裝置。
一般而言，液晶顯示器(簡稱「LCD」)之主要結構包含面板與背光模組兩大部分。其中，面板部分主要包括透明電極板、液晶、配向膜、彩色濾光片、偏光片、以及驅動積體電路等；而背光模組的部分其目的主要係提供液晶顯示器所需之光源，主要元件包含燈源、導光板及各種光學膜片等。
根據光源所在之位置，背光模組結構分為直下式背光模組及側邊式背光模組。一般而言，側邊式模組厚度較薄適合應用於筆記型電腦及液晶顯示監視器，而模組厚度較大的直下式背光模組適合應用於液晶顯示監視器及液晶顯示電視用的面板模組。
如圖1所示，為了讓光線在顯示器1上能夠更有效率的被應用、更均勻的分佈以及控制視角的大小，背光模組12中會加入不同功能性之光學膜板，如：擴散膜125、聚光片124及反射片122等，但也因此產生其他的問題，例如：過多的膜片使用，膜片本身會造成材料吸收與反射的現象，使得光源使用率下降，進而降低輝度。為使液晶顯示器能夠有較大的輝度，可增加背光模組中之光源的燈管數目。 然而，此一方式不但容易導致過多熱量蓄積於液晶顯示器中，影響其他元件的壽命與品質，同時會導致電力消耗過大，而無法滿足許多資訊類用品必須仰賴電池以離線使用之要求。
為了提升亮度、減少熱量蓄積及降低光源能量損耗，目前業界最常使用的方法為在背光模組中使用改良的光學膜片，以提高整體亮度，例如：3M的BEF(Brightness Enhancement Film)聚光片，其係利用90°頂角可達到最佳之聚光效果。然而如圖2所示，此種角度之光學膜片在高角度之入光光線容易產生漏光之現象，且此種光學膜目前在市場上單價還是居高不下。
為了降低成本同時又獲得具有高輝度之背光模組，如圖3所示，業界另外發展出在導光板321的結構上形成V形溝槽321a結構，如此可讓側邊燈源123經由導光板之V形結構後導正出光的角度，達到聚光的效果。此種導光板又稱為V－cut結構導光板。此外，為了能取代稜鏡結構之聚光膜，另外又發展出雙V－cut結構導光板。如圖4所示，藉由導光板421雙側形成稜線彼此不平行之V形溝槽群421a及421b，可導正由側邊燈源123出光後不同角度的光線，讓正向光之輝度值大幅提高。但此結構會造成視角非常狹窄及光線分佈不均等問題。
有鑑於此，本發明係提供一種結合具有調光結構可改變光場之光學膜及雙V形溝槽結構導光板之背光模組裝置， 具有同時提供高勻光以及非窄視角等特性，可改善上述雙V形溝槽結構導光板之缺點。
本發明另一方面提供一種可兼顧光源勻化效果以及減低大視角漏光效果的多種光學特性組合之多功能膜片，此種膜片可減少膜片使用數量，因而減低面板的厚度。
為達上述及其他目的，本發明提供一種背光模組，其包含：一導光板，其雙側皆具有複數個V型溝槽；一反射片，其配置於該導光板下方；及至少一燈源，其配置於該導光板周邊；該背光模組之特徵在於包含配置於該導光板上方之單一光學膜，且該背光模組之光場係滿足下述(I)、(II)與(III)之條件：水平半輝度視角≧70° (I) 輝度均齊性≧70% (II) 大視角漏光率≦65% (III)。
在本文中所使用之用語僅為描述所述之實施態樣，並非用以限制本發明保護範圍。舉例言之，說明書中所使用的用語「一」，除非文中另有明確之解釋，否則用語「一」係涵蓋單數及多數形式。
在本文中，「雙V形溝槽結構導光板」係指兩側皆具有複數個V形溝槽結構之導光板，其中該V形溝槽之谷線呈直線延伸，且較佳位於導光板同側之溝槽群的谷線彼此平 行而位於導光板不同側之溝槽群的谷線則彼此不平行。
在本文中，「稜鏡柱狀微結構」係由兩個傾斜表面所構成，該傾斜表面可為曲面或平面，且該二傾斜表面於稜鏡頂部相交形成峰，且可各自與相鄰柱狀微結構之另一傾斜表面於底部相交形成谷。
在本文中，「弧形柱狀微結構」係由兩個傾斜平面所構成，此二傾斜平面頂部相交處係鈍化形成一曲面，且此二傾斜平面可各自與相鄰柱狀微結構之另一傾斜表面於底部相交形成谷。
在本文中，「線性柱狀微結構」係定義為柱狀微結構的稜線(ridge)呈直線延伸之柱狀微結構。
在本文中，「曲線柱狀微結構」係定義為柱狀微結構的稜線呈彎曲變化延伸之柱狀微結構，該彎曲延伸稜線係形成適當的表面曲率變化，該彎曲延伸稜線之表面曲率變化係以該曲線柱狀微結構高度為基準之0.2%至100%，較佳係以該曲線柱狀微結構高度為基準之1%至20%。
本發明提供一種背光模組，一導光板，其雙側皆具有複數個V型溝槽；一反射片，其配置於該導光板下方；及至少一燈源，其配置於該導光板周邊；該背光模組之特徵在於包含配置於該導光板上方之單一光學膜，且該背光模組之光場係滿足下述(I)、(II)與(III)之條件：水平半輝度視角≧70° (I) 輝度均齊性≧70% (II) 大視角漏光率≦65% (III)。
本發明之背光模組所使用之光學膜，包含一基材及和位於該基材之一側表面上之複數個調光結構。本發明光學膜所用之基材包含一支持層(support layer)，上述支持層可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者所熟知者，例如玻璃或塑膠。上述塑膠可選自以下群組：聚酯樹脂(polyester resin)，如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚丙烯酸酯樹脂(polyacrylate resin)，如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚烯烴樹脂(polyolefin resin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)、聚環烯烴樹脂(polycycloolefin resin)、聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)、聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin)、聚胺基甲酸酯樹脂(polyurethane resin)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose,TAC)、聚乳酸(Polylactic acid)及其組合，但不以此為限。其中，較佳係選自聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂及其組合；更佳係聚對苯二甲酸乙二酯。基材之厚度通常取決於所欲製得之光學產品的需求，一般為15微米(μm)至300 μm。
為消除光學彩虹紋，基材可視需要包含複數個透明珠粒。該等透明珠粒之種類可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者所熟知者，例如但不限於玻璃珠粒、金屬氧化物珠粒、塑膠珠粒或其混合。上述塑膠珠粒之種類並無 特殊限制，其例如但不限於丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、胺基甲酸酯樹脂、矽酮樹脂或彼等之混合物，較佳為丙烯酸樹脂或矽酮樹脂。該等透明珠粒一般具有1 μm至10 μm之直徑。
為提升背光模組之輝度(brightness)，基材可視需要包含一偏光回收層(reflective polarizer layer)，「偏光回收層」係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，一般分為兩類，一類藉由塗佈或層合(laminating)膽固醇液晶(Cholesteric LC)和1/4λ層(Quarter wave film)，以旋轉偏光方式，將光一分為二，允許右旋光通過，並將左旋光反射，經由轉換機制變為可利用之右旋光；另類為多層具特殊雙折射率特性之高分子膜層交疊成。偏光回收層可將非穿透方向之偏極光，有效反射回背光模組，由於模組中之反射片具有擴散(diffusion)和擾亂(scrambling)效應，故可將原非穿透方向偏極光部份轉換成穿透方向之偏極光，經反覆作用後，絕大多數原本應被吸收而損耗的光線都轉變成可利用的有效光，因此輝度可大幅增加。
本發明光學膜所使用之調光結構，其目的在解決雙側具有複數個V型溝槽之導光板出光不均勻及視角太窄之現象以及改善傳統光學膜在高角度之入光光線容易產生漏光之現象，可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者所熟知者，任何具有上述功能之結構皆在本發明範圍，其例如但不限於，柱狀微結構、圓錐狀微結構、立體角狀微結構、橘瓣形塊狀微結構、膠囊狀微結構、凹凸微結構、微 透鏡結構或其組合等，較佳為柱狀微結構、凹凸微結構或微透鏡結構。
該等柱狀微結構之稜線可為線性(linear)、曲線(serpentine)、折線(zigzag)或其組合，較佳為線性。且相鄰之兩柱狀微結構之稜線可平行或不平行。該等柱狀微結構之峰高度可不沿延伸方向(即，稜線方向)變化或沿延伸方向變化。上述柱狀微結構之峰高度沿延伸方向變化係指該柱狀微結構中至少有部分位置之高度係隨機或規則性沿結構主軸位置變化，其變化幅度至少為標稱高度(或平均高度)之百分之三，較佳其變化幅度為該標稱高度之百分之五至百分之五十之間。
本發明所使用之柱狀微結構之寬度並無特殊限制，且係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，係介於1 μm至100 μm之範圍。較佳寬度係介於20 μm至70 μm之範圍。上述柱狀微結構可為稜鏡柱狀微結構或弧形柱狀微結構或其混合，較佳為弧形柱狀微結構。根據本發明，如圖5所示，當柱狀微結構為弧形時，該光學膜之柱狀微結構642之寬度係指該微結構兩谷間之距離(參見圖5，標號為Lp)。頂角之曲率半徑(參見圖5，標號為r者)並無特殊限制，且係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，係小於10 μm，較佳約小於5 μm，更佳介於1 μm至4 μm之間。調光結構之頂角角度(參見圖5，標號為α者)，其係介於95°至130°，較佳介於100°至120°。
該柱狀微結構642之稜線係指微結構最高點處所連成的 一線(參見圖5，標號為642a者)，與燈管擺置方向彼此不平行，可改善因燈管與導光板之V型溝槽所造成的出光光場分布不均的現象。較佳，該柱狀微結構642之稜線642a，與燈管53擺置方向彼此垂直(參見圖7)。
該光學膜之柱狀微結構642，其高度介於5 μm至100 μm，可由任何折射率大於空氣折射率之樹脂所構成。一般而言，折射率越高，效果越好。本發明光學膜具有至少1.49之折射率，較佳係自1.49至1.65。
該光學膜之柱狀微結構642，可使用本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之任何方式製備。例如以壓印(emboss)、或於基材表面直接塗佈塗層而形成複數個微結構、或是基材上先塗佈一塗層再於該塗層上雕刻所需之微結構而形成。塗佈方法包括但不限於狹縫式塗佈、微凹版印刷塗佈(micro gravure coating)或滾輪塗佈(roller coating)等方法，並以卷對卷式連續生產技術於基材上製備。較佳的方式係直接於基材表面塗佈複數個柱狀微結構。
用於形成柱狀微結構之塗層係藉由將塗料固化而形成，該塗料包含至少一種選自由紫外線固化樹脂、熱固性樹脂、熱塑性樹脂及其混合物所構成群組之樹脂，較佳為紫外線固化樹脂。
適用於本發明之紫外線固化樹脂之實例例如：丙烯酸酯樹脂。上述丙烯酸酯樹脂之種類例如但不限於(甲基)丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸酯丙烯酸酯(urethane acrylate)樹脂、 聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)樹脂、環氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)樹脂或其混合物，較佳為(甲基)丙烯酸酯樹脂。
上述用於形成柱狀微結構之丙烯酸酯樹脂包含單體、光起始劑和交聯劑(crosslinking agent)，適當之聚合單體例子例如包括環氧二丙烯酸酯(epoxy diacrylate)、鹵化環氧二丙烯酸酯(halogenated epoxy diacrylate)、甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、丙烯酸異冰片酯(isobornyl acrylate)、2－苯氧基乙基丙烯酸酯(2－phenoxy ethyl acrylate)、丙烯醯胺(acrylamide)、苯乙烯(styrene)、鹵化苯乙烯(halogenated styrene)、丙烯酸(acrylic acid)、(甲基)丙烯腈((meth)acrylonitrile)、芴衍生物二丙烯酸酯單體(fluorene derivative diacrylate monomer)、丙烯酸聯苯基環氧乙酯(biphenylepoxyethyl acrylate)、鹵化丙烯酸聯苯基環氧乙酯(halogenated biphenylepoxyethyl acrylate)、烷氧化環氧二丙烯酸酯(alkoxylated epoxy diacrylate)、鹵化烷氧化環氧二丙烯酸酯(halogenated alkoxylated epoxy diacrylate)、脂肪族胺基甲酸酯二丙烯酸酯(aliphatic urethane diacrylate)、脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aliphatic urethane hexaacrylate)、芳香族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aromatic urethane hexaacrylate)、雙酚A環氧二丙烯酸酯(bisphenol－A epoxy diacrylate)、酚醛清漆環氧丙烯酸酯(novolac epoxy acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate)、丙烯酸 酯封端的胺基甲酸酯寡聚物(acrylate－capped urethane oligomer)、或彼等之混合物。較佳之聚合單體係鹵化環氧二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、2－苯氧基乙基丙烯酸酯、脂肪族胺基甲酸酯二丙烯酸酯、脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯、及芳香族胺基甲酸酯六丙烯酸酯。
適用於本發明之光起始劑並無特殊限制，其例如可選自以下群組：二苯甲酮(benzophenone)、二苯乙醇酮(benzoin)、二苯乙二酮(benzil)、2,2－二甲氧基－1,2－二苯基乙－1－酮(2,2－dimethoxy－1,2－diphenylethan－1－one)、1－羥基環己基苯基酮(1－hydroxy cyclohexyl phenyl ketone)、2,4,6－三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物(2,4,6－trimethylbenzoyl diphenyl phosphine oxide；TPO)及其組合，較佳係二苯甲酮。
適用之交聯劑可為單體或寡聚物，例如為具有一或多個官能基之(甲基)丙烯酸酯，較佳係為具多官能基者，以提高玻璃轉化溫度。上述丙烯酸酯之種類係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，例如但不限於：(甲基)丙烯酸酯；胺基甲酸酯丙烯酸酯(urethane acrylate)，如脂肪族胺基甲酸酯丙烯酸酯(aliphatic urethane acrylate)、脂肪族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aliphatic urethane hexaacrylate)或芳香族胺基甲酸酯六丙烯酸酯(aromatic urethane hexaacrylate)；聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)，如聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate)；環氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)，如雙酚A環氧二丙烯酸酯 (bisphenol－A epoxy diacrylate)；酚醛環氧丙烯酸酯(novolac epoxy acrylate)；或其混合物。上述(甲基)丙烯酸酯可具有二或多個官能基，較佳係為具多官能基者。適用於本發明之(甲基)丙烯酸酯之實例，例如但不限於：三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(tripropylene glycol di(meth)acrylate)、1,4－丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,4－butanediol di(meth)acrylate)、1,6－己二醇二(甲基)丙烯酸酯(1,6－hexanediol di(meth)acrylate)、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(polyethyleneglycol di(meth)acrylate)、烯丙基化二(甲基)丙烯酸環己酯(allylated cyclohexyl di(meth)acrylate)、二(甲基)丙烯酸異氰脲酸酯(isocyanurate di(meth)acrylate)、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(ethoxylated trimethylol propane tri(meth)acrylate)、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯(propoxylated glycerol tri(meth)acrylate)、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(trimethylol propane tri(meth)acrylate)、三(丙烯氧乙基)異氰酸脲酯(tris(acryloxyethyl)isocyanurate)或彼等之混合物。可用於本發明之市售丙烯酸酯包括：由Sartomer公司生產，商品名為SR454、SR494、SR9020、SR9021或SR9041者；由Eternal公司生產，商品名為624－100者；及由UCB公司生產，商品名為Ebecryl 600、Ebecryl 830、Ebecryl 3605或Ebecryl 6700者等。
此外，本發明亦可視需要於塗料中添加任何習知添加劑，以改變其物理或化學性能。可用於本發明中之添加劑 一般可選自以下群組：無機填料、抗靜電劑、流平劑、消泡劑及其組合。例如為增進樹脂固化後之硬度，可視需要於樹脂中添加無機填料，以避免因聚光結構塌陷現象影響光學性質。此外，無機填料亦具有提升液晶顯示器面板之輝度之功效。可使用於本發明之無機填料係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者，其例如但不限於氧化鋅、二氧化矽、鈦酸鍶、氧化鋯、氧化鋁、碳酸鈣、二氧化鈦、硫酸鈣、硫酸鋇或其混合物，較佳為二氧化鈦、氧化鋯、二氧化矽、氧化鋅或其混合物。上述無機填料具有約10奈米(nm)至約350 nm之粒徑大小，較佳為50 nm至150 nm。
用於本發明作為調光結構之凹凸微結構可與基材一起以一體成形方式製備，例如以壓印(emboss)或射出(Injection)等方法製得；或以任何習知方式於基材上進行加工後製得，例如：將含透明珠粒(beads)的塗層，以塗佈方式於基材表面塗覆具凹凸微結構之塗層而形成，或於基材上先塗佈一塗層再於該塗層上雕刻所需之凹凸微結構。上述凹凸微結構層之厚度並無特殊限制，係與凹凸微結構之大小相關，通常係介於約2 μm至約20 μm之間，較佳介於約5 μm至約10 μm之間。
根據本發明之一較佳實施態樣，凹凸微結構形成方法係以卷對卷式(roll to roll)連續生產技術，於基材表面塗佈含有透明珠粒及接合劑(binder)之塗層形成該凹凸微結構。
可用於本發明中的透明珠粒形狀並無特殊限制，例如可 為球形、菱形、橢圓形、米粒形、雙凸透鏡形(biconvex lenses)等，較佳為球形。此外，珠粒種類亦無特殊限制，可為玻璃珠粒、金屬氧化物珠粒、塑膠珠粒或其混合。上述塑膠珠粒之種類並無特殊限制，其例如但不限於丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、胺基甲酸酯樹脂、矽酮樹脂或彼等之混合物，較佳為丙烯酸樹脂或矽酮樹脂。金屬氧化物珠粒種類亦無特殊限制，其例如但不限於二氧化鈦(TiO2 )、二氧化矽(SiO2 )、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鋯(ZrO2 )或彼等之混合物。可用於本發明中之珠粒的平均粒徑係介於約1 μm至約25 μm之間，較佳為1 μm至約15 μm之間，更佳為約1 μm至約10 μm之間，且該珠粒之折射率為1.3至2.5，較佳為1.4至1.55。為達到更加擴散效果，消弭彩虹紋(rainbow grain)，上述塗層中珠粒之折射率與該結構化表面之折射率的差的絕對值須介於0.05至0.2。
可用於本發明中的接合劑之種類並無特殊限制，係此技術領域中具有通常知識者所熟知，其例如但不限於丙烯酸樹脂、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(alkyd resin)、聚酯樹脂及其混合物所構成的群組，較佳為丙烯酸樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂或其混合物。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。由本發明之珠粒所形成之凹凸微結構並無特殊限制，但較佳珠粒係呈單層均勻分布。單層均勻分布除可減少原料成本外，亦可減少光源浪費，進而提升複合光學膜之輝度。該 等珠粒相對於接合劑固形份之量為每100重量份接合劑固形份約0.1重量份至約28重量份之珠粒。
用於本發明作為調光結構之微透鏡結構，可以任何習知方式形成於基材表面。例如以壓印(emboss)或射出(Injection)等方法製得，其中較佳為壓印方式。
根據本發明之一實施態樣，基材包含一支持層和一偏光回收層，於此態樣中，調光結構較佳係凹凸微結構或微透鏡結構。
根據本發明之另一實施態樣，基材包含一支持層，於此態樣中，調光結構較佳係線性弧形柱狀微結構。
為避免基材表面刮傷而影響膜片的光學性質，可視需要在基材相對於調光結構層之另一表面上形成一抗刮層。上述抗刮層可為平滑狀或非平滑狀，可使用任何習知方法形成本發明之抗刮層，其例如但不限於藉由網版印刷、噴塗、壓花加工或於基材表面塗覆含透明珠粒及接合劑之塗層從而形成抗刮層。其中，含透明珠粒之抗刮層可使抗刮層具有某些程度的光擴散作用。透明珠粒及接合劑之定義係如前所述。此外，抗刮層之厚度較佳係介於0.5~30 μm之間，更佳介於1~10 μm之間。
本發明之抗刮層所含之透明珠粒具有散射光之能力，在基材之上表面上不存在調光結構層之情況下，根據JIS K7136標準方法測量該光學膜之霧度，所得霧度為20%~95%，較佳為30%~60%。此外，本發明之抗刮層根據JIS K5400標準方法量測，其具有可達3H或以上之鉛筆硬 度。
用於本發明背光模組中之雙側具有複數個V型溝槽之導光板並無特殊限制，其係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者。其中，該V形溝槽之谷線呈直線延伸，且較佳位於導光板同側之溝槽群的谷線彼此平行而位於導光板不同側之溝槽群的谷線則彼此不平行。更佳，位於導光板不同側之溝槽群的谷線係彼此垂直。此外，該等溝槽之深淺或分佈之疏密視背光模組設計可做調整，位於導光板同側之兩相鄰溝槽可彼此緊密相鄰或中間以平坦面間隔。此外，V形溝槽之谷部視背光模組設計亦可為一平坦面。
用於本發明背光模組中之燈源並無特殊限制，係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者。其數量可視需要增減，各燈源可為相同或不同，且可選自(但不僅限於)下列群組：冷陰極射線管(CCFL)、發光二極體(LED)、有機電激發光元件(OLED)、高分子電激發光元件(PLED)、外部電極螢光燈(EEFL)、平面螢光燈(FFL)、碳奈米管場發射發光元件、鹵素燈、氙燈、或高壓汞燈等。該燈源較佳為冷陰極射線管，該燈管可為一根或多根，可視需要設置於導光板週側任一位置。
本發明之背光模組之反射片並無特殊限制，係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知者。較佳為一種抗紫外線高擴散反射片，且根據ASTM D523標準方法，於60°入射角投射時，測得之光澤度低於10%，在可見光波長 380 nm至780 nm之範圍內，可提供達95%以上的反射率。
以下茲配合圖式舉例說明本發明背光模組之構造，唯非用以限制本發明之範圍。任何此技術技藝中具有通常知識者可輕易達成之修飾及改變均包括於本案說明書揭示內容。
圖6a及6b(分別為水平旋轉90°之剖面圖)所示為本發明之背光模組之一較佳實施態樣。該背光模組係包含一導光板51，該導光板雙側具有複數個V型溝槽結構，分別為第一V形溝槽結構群511及第二V形溝槽結構群512，其中位於導光板同側之溝槽群的谷線彼此平行而位於導光板不同側之溝槽群的谷線則彼此垂直；位於該導光板一側之外之一反射片52；位於該導光板側邊之一燈管53，其擺置方向與導光板一側之溝槽群的稜線彼此平行而與導光板另一側之溝槽群的稜線彼此垂直；及位於該導光板相對於該反射片之另一側之外之一光學膜54，其中該光學膜包含一支持層541，該支持層之一側上之調光結構為具有複數個稜鏡柱狀微結構542，該柱狀微結構之稜線542a與燈管擺置方向彼此不平行，較佳為彼此垂直，且該支持層541相對於該稜鏡柱狀微結構之另一側表面具有一抗刮層543，其中該抗刮層包含接合劑543b以及複數個透明珠粒543a。
圖7a及7b(分別為水平旋轉90°之剖面圖)及圖8分別為本發明之背光模組之其他較佳實施態樣。該背光模組係包含一導光板51，該導光板雙側具有複數個V型溝槽結構，分別為第一V形溝槽結構群511及第二V形溝槽結構群512， 其中位於導光板同側之溝槽群的谷線彼此平行而位於導光板不同側之溝槽群的谷線則彼此垂直；位於該導光板一側之外之一反射片52；位於該導光板側邊之一燈管(參見圖7a及7b，標號為53)或位於該導光板兩側之兩個燈管(參見圖8，標號為53)，燈管擺置方向與導光板一側之溝槽群的稜線彼此平行而與導光板另一側之溝槽群的稜線彼此垂直；及位於該導光板相對於該反射片之另一側之外之一光學膜54，其中該光學膜包含一支持層541，該支持層之一側上之調光結構為具有複數個弧形柱狀微結構642，該柱狀微結構之稜線642a與燈管擺置方向彼此不平行，較佳為彼此垂直，且該支持層541相對於該柱狀微結構之另一側表面具有一抗刮層543，其中該抗刮層包含接合劑543b以及複數個透明珠粒543a。
相較於傳統光學膜，上述實施態樣中所搭配之光學膜可大幅改善漏光現象。如圖7c所示，光學膜1(Film 1)為頂角90°之市售聚光膜，光學膜2(Film 2)及光學膜3(Film 3)為上述實施態樣之光學膜，其中光學膜2之頂角為103°，曲率半徑r為2 μm，光學膜3之頂角為115°，曲率半徑r為2 μm。其中光學膜1在正視角有最高的輝度值，但是只要稍微傾斜視角，該光學膜之輝度即快速降低，表示其視角過於狹窄，使用者只要稍微傾斜一個角度就會明顯感覺顯示器的亮度有明暗的落差。光學膜2及光學膜3在正視角與不同視角之輝度齊均度佳，並不會有此問題。此外，在顯示器使用上對於高視角的部分並無利用價值，因此此部分的 輝度值希望越低越好，如此可將光轉換至較低的視角下，能更有效的利用光源。但光學膜1在高視角時輝度值反而拉高，表示其漏光現象嚴重，光學膜2及光學膜3則無此問題。
圖9a、9b及圖10a、10b(分別為水平旋轉90°之剖面圖)所示為本發明之背光模組之其他較佳實施態樣。根據圖9a及9b之實施態樣，該背光模組係包含一導光板51，該導光板雙側具有複數個V型溝槽結構，分別為第一V形溝槽結構群511及第二V形溝槽結構群512，其中位於導光板同側之溝槽群的谷線彼此平行而位於導光板不同側之溝槽群的谷線則彼此垂直；位於該導光板一側之外之一反射片52；位於該導光板側邊之一燈管53，其擺置方向與導光板一側之溝槽群的稜線彼此平行而與導光板另一側之溝槽群的稜線彼此垂直；及位於該導光板相對於該反射片之另一側之外之一光學膜94，其中該光學膜包含一基材940及位於該基材之一側上之調光結構，該基材包含一支持層941和一偏光回收層942，該調光結構為一具有凹凸微結構之塗層(參見圖9，標號為943)，且該凹凸微結構之塗層包含接著劑943b以及複數個透明珠粒943a，其中該偏光回收層包含一膽固醇液晶層942a及一1/4λ層942b。在根據圖10a及10b之實施態樣中，基材940包含有一層支持層941以及一層偏光回收層942，該調光結構為一具有微透鏡結構之塗層(參見圖10，標號為1043)，其中該偏光回收層包含一膽固醇液晶層942a及一1/4λ層942b。
本發明之背光模組，由於導光板雙側具有稜線彼此不平行之V形溝槽群，可導正由側邊燈源出光後不同角度的光線，讓正向光之輝度值大幅提高；且只使用單一光學膜，可節省成本及降低背光模組的厚度，另外，此光學膜兼具光源勻化及減低大視角漏光效果等多種光學特性，因此，本發明之背光模組具有高輝度、高勻光及非窄視角等特性。
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。任何此技術技藝中具有通常知識者可輕易達成之修飾及改變均包括於本案說明書揭示內容及所附申請專利範圍之範圍內。
實施例1
將複數個頂角為95°，柱狀微結構之寬度為50 μm之稜鏡柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗刮層、霧度為35%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例2
將複數個頂角為103°，柱狀微結構之寬度為50 μm之稜鏡柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗刮層、霧度為27%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例3
將複數個頂角為103°，柱狀微結構之寬度為50 μm之稜鏡柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗刮層、霧度 為55%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例4
將複數個頂角為103°，柱狀微結構之寬度為50 μm之稜鏡柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗刮層、霧度為95%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例5
將複數個頂角為108°，柱狀微結構之寬度為50 μm之稜鏡柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗刮層、霧度為55%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例6
將複數個頂角為115°，柱狀微結構之寬度為50 μm之稜鏡柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗刮層、霧度為55%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例7
將複數個頂角103°，柱狀微結構之寬度為50 μm，頂角曲率半徑為2 μm之弧形柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗到層、霧度為55%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例8
將複數個頂角103°，柱狀微結構之寬度為50 μm，頂角 曲率半徑為5 μm之弧形柱狀微結構(丙烯酸酯樹脂)形成於一包含抗刮層、霧度為55%之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，形成一光學膜。
實施例9
先將偏光回收層形成於透明之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，再將複數個折射率為1.49之丙烯酸酯樹脂透明微粒與折射率為1.52之接合劑(丙烯酸酯樹脂)混合均勻並塗佈於偏光回收層中的1/4λ層表面上，並且使其乾燥形成一15μm厚表面凹凸微結構之塗層。
實施例10
先將偏光回收層形成於透明之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持層表面上，再將複數個直徑為50 μm之半球形微透鏡結構(丙烯酸酯樹脂)形成於偏光回收層中的1/4λ層表面上。
比較例1
市售光學膜(Eternal公司生產；型號962之光學膜)，其微結構為頂角90°之稜鏡柱狀微結構。
水平半輝度角及大視角漏光率之量測方法：
將實施例1至實施例10以及比較例1之光學膜配置於雙V形溝槽結構之背光模組上進行輝度量測。輝度量測係利用輝度計[Topcon公司，SC－777]於背光源正上方(0°角)距離背光源50公分處，以輝度計2°角沿背光源之水平方向測定相對於法線方向傾斜－80°~80°間之角度輝度變化，再計算出水平半輝視角、大視角漏光率。其中水平半輝度角定義 為輝度下降至中心(0°角)輝度之一半所對應之視角；大視角漏光率定義為背光源之水平方向傾斜80°所測得之輝度值除以中心(0°角)輝度值，再乘以100%。
輝度均齊性之量測方法：
將實施例1至實施例10以及比較例1之光學膜片配置於雙V形溝槽結構之背光模組上進行輝度均齊性量測。量測方法係先將背光源之有效發光區域均分為四等份，再利用輝度計[Topcon公司，SC－777]於背光源正上方(0°角)，分別量測九個交點之輝度值，並計算出輝度均齊性。輝度均齊性之定義為最小輝度值除以最大輝度值，再乘以100%。
性能測試
將上述實施例1至實施例10及比較例1之光學膜分別組成一背光模組，其中實施例1至6及比較例1所對應的背光模組為圖6a及圖6b，實施例7至8所對應的背光模組為圖7a及圖7b，實施例9所對應的背光模組為圖9a及圖9b，實施例10所對應的背光模組為圖10a及圖10b，接著進行各項特性試驗，試驗所得結果如以下表1所示。
水平半輝度視角之比較：
1.實施例1至8光學膜與比較例1光學膜之比較：
由表1可得知，背光模組加上一片稜線方向垂直於燈管擺置方向之實施例1~8光學膜可提供大於73°之水平半輝度視角；然而，背光模組加上一片比較例1光學膜僅可提供65°之水平半輝度視角。在稜線方向垂直於燈管擺置方向的條件下，比較實施例2、實施例3、實施例4之水平半輝度視角，可得知當光學膜之頂角與曲率半徑固定為103°及0 μm時，若使用基材的霧度增加，則水平半輝度視角會隨之擴大。比較實施例3、實施例5、實施例6之水平半輝 度視角，可得知當光學膜頂角曲率半徑與基材霧度固定為0 μm及55%時，則水平半輝度視角會隨頂角角度增加而變大。比較實施例3、實施例7、實施例8之水平半輝度視角，可得知當光學膜頂角與基材霧度固定為103°及55%時，則水平半輝度視角會隨頂角曲率半徑增加而變大。相較於雙V形溝槽結構之背光模組加上一片比較例1光學膜，本發明實施例4、實施例5、實施例6、、實施例7、實施例8之光學膜可提供較佳之水平半輝度視角。
2.實施例9及10光學膜與比較例1光學膜之比較：
如表1所示，當背光模組加上一片實施例9、實施例10光學膜可分別提供109°及113°之水平半輝度視角；然而，背光模組加上一片比較例1光學膜僅可提供65°之水平半輝度視角。相較於雙V形溝槽結構之背光模組加上一片比較例1及實施例1~8光學膜，本發明實施例9、實施例10之光學膜可提供較佳之水平半輝度視角。
輝度均齊性之比較：
1.實施例1至8光學膜與比較例1光學膜之比較：
當雙V形溝槽結構之背光模組不加任何光學膜時，其輝度均齊性為60%。由表1可得知，背光模組加上一片稜線方向垂直於燈管擺置方向之實施例4光學膜可提供79%之輝度均齊性；然而，背光模組加上一片稜線方向垂直於燈管之比較例1光學膜僅可提供70%之輝度均齊性。比較實施例2、實施例3、實施例4之輝度均齊性，可得知當光學膜之頂角與曲率半徑固定為103°及0 μm時，則輝度均齊性 會隨基材的霧度增加而提升。相較於雙V形溝槽結構之背光模組加上一片比較例1光學膜，本發明實施例4、實施例8之光學膜可提供較佳之輝度均齊性。
2.實施例9及10光學膜與比較例1光學膜之比較：
背光模組加上一片實施例9、實施例10光學膜可分別提供81%與80%之輝度均齊性；然而，背光模組加上一片稜線方向垂直於燈管擺置方向之比較例1光學膜僅可提供70%之輝度均齊性。相較於雙V形溝槽結構之背光模組加上一片比較例1光學膜，本發明實施例9、實施例10之光學膜可提供較佳之輝度均齊性。
大視角漏光率之比較：
1.實施例1至8光學膜與比較例1光學膜之比較：
如表1所示，若背光模組加上一片稜線方向垂直於燈管擺置方向之實施例5光學膜可提供23%之大視角漏光率；然而在背光模組加上一片稜線方向垂直於燈管擺置方向之比較例1光學膜的大視角漏光率高達89%。在背光模組加上一片實施例1光學膜，若改變膜片稜線方向與燈管擺置方向方向夾角由90°變為45°時，則大視角漏光率可由79%降低至36%。在稜線方向垂直於燈管擺置方向的條件下，比較實施例2、實施例3、實施例4之大視角漏光率，可得知當光學膜之頂角與曲率半徑固定為103°及0 μm時，大視角漏光率隨著基材的霧度增加而有上升的趨勢。比較實施例3、實施例5、實施例6之大視角漏光率，可得知當光學膜頂角曲率半徑與基材霧度固定為0 μm及55%時，則大視 角漏光率會隨光學膜頂角角度增加而降低。比較實施例3、實施例7、實施例8之大視角漏光率，可得知當光學膜頂角與基材霧度固定為103°及55%時，則大視角漏光率會隨頂角曲率半徑增加而降低。
2.實施例9及10光學膜與比較例1光學膜之比較：
背光模組加上一片實施例9、實施例10光學膜之大視角漏光率分別為41%及44%，遠低於比較例1光學膜的大視角漏光率89%。相較於雙V形溝槽結構之背光模組加上一片比較例1光學膜，本發明實施例9、實施例10之光學膜可提供較佳之輝度均齊性。
綜合表1的結果可得知，本發明之光學膜不但能提升水平半輝度視角及輝度均齊性，同時也改善傳統聚光膜在大視角上所造成的漏光問題，可應用於液晶顯示器及液晶電視之背光模組，取代原有之設計。
1‧‧‧顯示器
12‧‧‧背光模組
51、321、421‧‧‧導光板
52、122‧‧‧反射片
53、123‧‧‧燈源
54、94‧‧‧光學膜
124‧‧‧聚光片
125‧‧‧擴散膜
321a、421a、421b、511、512‧‧‧ V形溝槽
541、941‧‧‧支持層
542、642‧‧‧柱狀微結構
542a、642a‧‧‧稜線
543‧‧‧抗刮層
543a、943a‧‧‧透明珠粒
543b、943b‧‧‧接著劑
940‧‧‧基材
942‧‧‧偏光回收層
942a‧‧‧膽固醇液晶層
942b‧‧‧1/4λ層
943‧‧‧凹凸微結構之塗層
1043‧‧‧微透鏡結構之塗層
L‧‧‧出光線
Lp‧‧‧谷間距離
r‧‧‧曲率半徑
α‧‧‧頂角角度
圖1為習知技術的背光模組簡單示意圖。
圖2為習知技術的聚光膜之簡單示意圖。
圖3為習知技術的導光板之簡單示意圖。
圖4為習知技術的導光板之簡單示意圖。
圖5為本發明背光模組之光學膜之弧形柱狀微結構之示意圖。
圖6a及6b為本發明背光模組之一實施態樣之示意圖。
圖7a及7b為本發明背光模組之一實施態樣之示意圖。
圖7c為本發明背光模組之光學膜之不同水平視角所對應 之相對輝度強度座標圖。
圖8為本發明背光模組之一實施態樣之示意圖。
圖9a及9b為本發明背光模組之一實施態樣之示意圖。
圖10a及10b為本發明背光模組之一實施態樣之示意圖。
51‧‧‧導光板
52‧‧‧反射片
53‧‧‧燈源
54‧‧‧光學膜
511、512‧‧‧V形溝槽
541‧‧‧支持層
642‧‧‧柱狀微結構
543‧‧‧抗刮層
543a‧‧‧透明珠粒
543b‧‧‧接著劑
L‧‧‧出光線

Claims (14)

  1. 一種背光模組，其包含：一導光板，其雙側皆具有複數個V型溝槽；一反射片，其配置於該導光板下方；及至少一燈源，其配置於該導光板周邊；該背光模組之特徵在於包含配置於該導光板上方之單一光學膜，且該背光模組之光場係滿足下述(I)、(II)與(III)之條件：水平半輝度視角≧70° (I) 輝度均齊性≧70% (II) 大視角漏光率≦65% (III)其中該光學膜包含一基材和複數個調光結構，該等調光結構為柱狀微結構，且該柱狀微結構之頂角角度約為95°~130°，該柱狀微結構之頂角曲率半徑約小於10 μm。
  2. 如請求項1之背光模組，其中該燈源為冷陰極射線管。
  3. 如請求項1之背光模組，其中該柱狀微結構係為線性柱狀微結構、曲線柱狀微結構、折線柱狀微結構或其組合。
  4. 如請求項1之背光模組，其中該等調光結構為線性柱狀微結構，且該等調光結構之稜線不平行於該燈源擺置方向。
  5. 如請求項1之背光模組，其中該等調光結構為線性柱狀微結構，且該等調光結構之稜線垂直於該燈源擺置方 向。
  6. 如請求項1之背光模組，其中該柱狀微結構之頂角角度約為100°~120°，該柱狀微結構之頂角曲率半徑約小於5 μm。
  7. 如請求項1之背光模組，其中該柱狀微結構係藉由在基材表面塗佈複數個微結構而形成之塗層。
  8. 如請求項7之背光模組，其中該塗層包含紫外線固化之丙烯酸樹脂，且該丙烯酸樹脂係選自由(甲基)丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂及其混合物所構成之群組。
  9. 如請求項1之背光模組，其中該光學膜進一步包含一抗刮層，且該抗刮層係藉由壓印或塗佈方式所形成。
  10. 如請求項1之背光模組，其中該光學膜之霧度，根據JIS K7136標準方法測量介於約20%~95%之間。
  11. 如請求項1之背光模組，該V形溝槽之谷線呈直線延伸，且位於導光板同側之溝槽群的谷線彼此平行而位於導光板不同側之溝槽群的谷線則彼此不平行。
  12. 如請求項1之背光模組，其中該基材包含一支持層。
  13. 如請求項12之背光模組，其中該基材進一步包含一偏光回收層。
  14. 一種背光模組，其包含：一導光板，其雙側皆具有複數個V型溝槽；一反射片，其配置於該導光板下方；及至少一燈源，其配置於該導光板周邊； 該背光模組之特徵在於包含配置於該導光板上方之單一光學膜，其中該光學膜包含一支持層、複數個線性弧形柱狀結構及一抗刮層，其中該等柱狀微結構之頂角角度約為100°~120°，該等柱狀微結構之頂角曲率半徑約小於5 μm，且該等調光結構之稜線垂直於該燈源擺置方向，該光學膜之霧度，根據JIS K7136標準方法測量介於約20%~95%之間，且該背光模組之光場係滿足下述(I)、(II)與(III)之條件：水平半輝度視角≧70° (I) 輝度均齊性≧70% (II) 大視角漏光率≦65% (III)。
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