TWI413832B - 導光板與導光材料組成物 - Google Patents

Description

導光板與導光材料組成物

本發明是有關於一種導光板與導光材料組成物，且特別是有關於一種可降低色差與增加出光量的導光板與導光材料組成物。

一般來說，顯示器包括顯示面板與背光模組。隨著顯示器的輕、薄發展趨勢，逐漸採用了厚度較薄的側面入光式背光模組，其大致是由發光二極體(Light Emitting Diode,LED)與導光板所組成。側面入光式背光模組通常包括光源與導光板。導光板用於引導光源產生的光的散射方向，並確保出光面亮度的均勻性，以將點光源或線光源轉換成面光源。

導光板通常是由透明基板與配置於透明基板上的導光材料所構成。當光源產生的光線由透明基板的側面進入透明基板時，光線會在透明基板中產生反射，且部分光線進入導光材料中。光線進入導光材料時，會產生反射、散射、吸收等現象，且再次進入導光板，並由導光板的出光面穿出。

然而，由於一般的導光材料對於可見光具有相當高的吸收率，因此當光線經過導光材料之後會產生亮度降低的問題，因而使得導光板的出光量下降。此外，目前所使用的導光材料對於藍光具有較高的吸收率，因而使得導光板 產生嚴重的色差現象。

本發明提供一種導光板，其可降低色差與增加出光量。

本發明另提供一種導光材料組成物，其可吸收較少的光線。

本發明提出一種導光板，其包括透明基板以及導光材料層。導光材料層的厚度介於5 μm至50 μm之間。導光材料層配置於透明基板上。導光材料層包括導光油墨。當導光油墨的厚度為500 μm時，導光油墨對於可見光具有大於95%的光穿透率。

依照本發明實施例所述之導光板，上述之導光油墨例如為光固化(photo-cured)材料。

依照本發明實施例所述之導光板，上述之導光油墨例如由丙烯酸單體、光起始劑以及丙烯酸酯聚合物聚合而成。

依照本發明實施例所述之導光板，以導光油墨的總量計，上述之丙烯酸單體的含量例如介於30 wt%至70 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光板，以導光油墨的總量計，上述之光起始劑的含量例如介於1 wt%至10 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光板，以導光油墨的總量計，上述之丙烯酸酯聚合物的含量例如介於20 wt%至65 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光板，上述之導光材料層還可以包括反射粒子。

依照本發明實施例所述之導光板，上述之反射粒子的材料例如為二氧化矽或氧化鈦。

依照本發明實施例所述之導光板，以導光材料的總量計，上述之反射粒子的含量例如介於5 wt%至15 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光板，上述之可見光的波長例如介於400 nm至800 nm之間。

依照本發明實施例所述之導光板，上述之透明基板例如為透明塑膠基板。

依照本發明實施例所述之導光板，上述之透明基板的材料例如為聚甲基丙烯酸酯(polymethyl methacrylate，PMMA)或聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)。

本發明另提出一種導光材料組成物，其包括導光油墨。當導光油墨的厚度為500 μm時，導光油墨對於可見光具有大於95%的光穿透率。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，上述之導光油墨例如為光固化材料。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，上述之導光油墨例如由丙烯酸單體、光起始劑以及丙烯酸酯聚合物聚合而成。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，以導光油墨的總量計，上述之丙烯酸單體的含量例如介於30 wt%至 70 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，以導光油墨的總量計，上述之光起始劑的含量例如介於1 wt%至10 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，以導光油墨的總量計，上述之丙烯酸酯聚合物的含量例如介於20 wt%至65 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，還可以包括反射粒子。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，上述之反射粒子的材料例如為二氧化矽或氧化鈦。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，以導光材料的總量計，上述之反射粒子的含量例如介於5 wt%至15 wt%之間。

依照本發明實施例所述之導光材料組成物，上述之可見光的波長例如介於400 nm至800 nm之間。

基於上述，在本發明的導光材料組成物中，由於當導光油墨的厚度為500 μm時，導光油墨對於可見光具有大於95%的光穿透率，因此本發明的導光材料組成物對於可見光(尤其是藍光)具有較低的吸收率。此外，將本發明的導光材料組成物塗佈於透明基板上而形成應用於顯示器的導光板時，可以有效地提高導光板的出光量，且可以有效地降低色差現象。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明提出一種導光材料組成物。當可見光(波長約介於400 nm至800 nm之間)進入此導光材料組成物時，與習知的導光材料相比，本發明的導光材料組成物對於可見光具有較低的吸收率，尤其對於藍光具有較低的吸收率。因此，將本發明的導光材料組成物塗佈於透明基板上而形成應用於顯示器的導光板時，可以有效地提高導光板的出光量，且可以有效地降低色差現象。

詳細地說，本發明的導光材料組成物包括導光油墨。當導光油墨的厚度為500 μm時，導光油墨對於可見光具有大於95%的光穿透率。換句話說，由於當此導光油墨應用於導光板時，其塗佈於透明基板上的厚度遠小於500 μm，此時導光油墨可以具有極高的光穿透率(大於99%或更高)，使得導光板可以具有極大的出光量。此外，由於本發明的導光油墨具有極高的光穿透率，意即對於入射的可見光(尤其是藍光)具有相當低的吸收率，因此可以有效地降低導光板的色差現象，以進一步地提升顯示器的顯示效能。

上述的導光油墨例如為光固化材料，其可以由丙烯酸單體、光起始劑以及丙烯酸酯聚合物聚合而成。在一實施例中，以導光油墨的總量計，上述之丙烯酸單體的含量例如介於30 wt%至70 wt%之間；光起始劑的含量例如介於1 wt%至10 wt%之間；丙烯酸酯聚合物的含量例如介於20 wt%至65 wt%之間。

丙烯酸單體例如為四氫化糠基丙烯酸酯(tetrahydrofurfuryl acrylate，THFA)、三丙二醇二丙烯酸酯(tripropylene glycol diacrylate，TPGDA)、已二醇二丙烯酸酯(hexanediol diacrylate，HDDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate，TMPTA)等等。可以僅使用一種丙烯酸單體，或將多種丙烯酸單體混合使用。

光起始劑例如為汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals)的IRGACURE^TM 184(I-184)、819、DAROCUR^TM TPO或雙鍵化工股份有限公司的TPO-L等等。可以僅使用一種光起始劑，或將多種光起始劑混合使用。上述的光起始劑僅用於說明，但並不限於此。

丙烯酸酯聚合物例如為雙鍵化工股份有限公司的353H、3710、贏創德固賽(Evonik Degussa)股份有限公司的BMA/MMA珠狀聚合物(bead polymer)等等。可以僅使用一種丙烯酸酯聚合物，或將多種丙烯酸酯聚合物混合使用。上述的丙烯酸酯聚合物僅用於說明，但並不限於此。

此外，本發明的導光材料組成物還可以包括反射粒子。反射粒子均勻地分散於導光油墨中。反射粒子可反射進入導光材料組成物的光線。反射粒子的材料例如為二氧化矽或氧化鈦。在一實施例中，以導光材料組成物的總量計，反射粒子的含量例如介於5 wt%至15 wt%之間。反射粒子例如為贏創德固賽股份有限公司的Degussa Acematt® product OK607、OK412、OK520、OK500、HK125、格雷斯化學品公司(W.R.Grace and Company)的SYLOID® RAD 2105、161等等。可以僅使用一種反射粒子，或將多種反射粒子混合使用。上述的反射粒子僅用於說明，但並不限於此。

特別一提的是，當導光材料組成物中含有上述的反射粒子時，反射粒子並不會對導光材料組成物的光吸收率產生顯著的影響，且可提高進入導光材料組成物的光線反射、散射至透明基板的量。因此，可進一步地提高導光板的出光量。

圖1為依照本發明一實施例所繪示的導光板之剖面示意圖。在本實施例中，導光材料組成物不含有反射粒子。請參照圖1，導光板10包括透明基板100與導光材料層102。透明基板100例如為透明塑膠基板，其可以是聚甲基丙烯酸酯或聚乙烯對苯二甲酸酯。導光材料層102為由上述的導光材料組成物所形成的膜層，其可藉由印刷或其他的方式而形成於透明基板100上，一般是形成於透明基板100的塗佈面(底面100b)上。視實際需求，導光材料層102可以具有各種圖案，例如點狀、線狀等等。導光材料層102厚度較佳是介於5 μm至50 μm之間，但是不限於此厚度。當光源(未繪示)所產生的光線L由透明基板100的側面進入透明基板100之後，光線L會在透明基板100中產生反射，且部分光線會進入導光材料層102中。由於導光材料層102對於入射的光線L中的可見光(尤其是藍光)具有相 當低的吸收率，因此當光線L在導光材料層102中而再次反射、散射進入透明基板100並由透明基板100的出光面100a穿出時，所穿出的光線與光源所產生的光線在亮度上並不會產生明顯的下降。也就是說，與習知的導光板相比，導光板10具有較高的出光量。此外，由於導光材料層102對於可見光(尤其是藍光)具有相當低的吸收率，因此也可以解決導光板的色差問題，以提升顯示器的顯示效能。

圖2為依照本發明另一實施例所繪示的導光板之剖面示意圖。請參照圖2，導光板20包括透明基板100與導光材料層202。導光板20與導光板10的差異在於：在導光板20中，導光材料層202中含有反射粒子200。當進入導光材料層202的光線L遇到反射粒子200時，光線L可被反射粒子200反射而再次進入透明基板100。換句話說，反射粒子200減少了直接穿出導光材料層202而未進入透明基板100的光線L的量，並提高了光線反射、散射至透明基板100的量，因此可進一步地提高導光板20的出光量。

此外，當導光材料層202中含有反射粒子200時，導光材料層202亦可塗佈成一層覆蓋透明基板100的底面100b的膜層，如圖3所示。

以下將以實驗例對本發明的導光材料組成物與導光板做說明。

實驗例1

導光材料組成物包括導光油墨，且不含反射粒子。

導光油墨具有以下成分：

丙烯酸單體：THFA(以導光油墨的總量計，佔19.2 wt%)、HDDA(以導光油墨的總量計，佔24 wt%)

光起始劑：I-184(以導光油墨的總量計，佔1.8 wt%)

丙烯酸酯聚合物：353H(以導光油墨的總量計，佔55 wt%)

將上述的導光油墨進行光穿透率測試，其結果如表一所示。

將表一所得到的結果，依據理論計算，可得到當導光油墨的厚度為500 μm時，對於波長400 nm的光的穿透率為95.4%，而對於波長700 nm的光的穿透率為97.6%。也就是說，當實驗例1中的導光材料組成物塗佈於透明基板以形成導光板時，導光材料組成物(其厚度遠小於500 μm)可以具有相當高的光穿透率，且使得導光板具有相當高的出光量。

實驗例2

導光材料組成物包括：

(1)導光油墨，具有以下成分：

丙烯酸單體：THFA(以導光油墨的總量計，佔17.1wt%)、HDDA(以導光油墨的總量計，佔21.5 wt%)

光起始劑：I-184(以導光油墨的總量計，佔3.4 wt%)

丙烯酸酯聚合物：353H(以導光油墨的總量計，佔58 wt%)

(2)反射粒子：OK412(以導光材料組成物的總量計，佔13 wt%)

將上述的導光材料組成物在厚度10 μm時進行相對光穿透率測試，以入射光波長為800 nm時之穿透率為基準(100%)，其結果如表二所示。

由表二可知，當本發明的導光材料組成物進一步含有反射粒子時，由於反射粒子所提升之反射率，會使得穿透率下降。但基於導光材料組成物所包括之高穿透率導光油墨及高反射率反射粒子，對於可見光(尤其是藍光)皆具有相當低之吸收率，因此仍可以有效地降低色差現象。

以下將對實驗例1中的導光材料組成物進行色差測試。

色差測試：

以實驗例1中的導光材料組成物塗佈於一15.6吋之透明基板上，形成一導光材料層厚度約30 μm的導光板。以13個點等分此導光板，並量測各點之色度。如圖4所示，以13個點402等分導光板400。將13個點中色度(x)的最大值與最小值相減即為x色差。同樣地，將13個點中色度(y)的最大值與最小值相減即為y色差。

由表三可知，實驗例1中的導光材料組成物在色度(y)上的色度差異量皆相當的低，且符合規格(小於0.01)。

以下將實驗例2中的導光材料組成物、比較例1的導光材料組成物(SPE，永瀨油墨公司(Nagase Screen Printing Research Co.)之A-1DTH SPE MAT medium)及比較例2的導光材料組成物(F59)塗佈於透明基板上形成導光板，並對這些導光板進行光穿透率測試與色差測試。

比較例2的導光材料組成物(F59)包括：

(1)導光油墨，具有以下成分：

丙烯酸單體：THFA(以導光材料組成物的總量計，佔15.5wt%)、HDDA(以導光材料組成物的總量計，佔23.5 wt%)

光起始劑：I-184(以導光材料組成物的總量計，佔3 wt%)

丙烯酸酯與苯乙烯(styrene)之共聚合物：長興化工(Eternal Chemical Co.)的Eterac B-713H(以導光材料組成物的總量計，佔45 wt%)

此導光油墨於厚度為30 μm時，對於波長400 nm的光的穿透率為95.024%。

(2)反射粒子：OK412(以導光材料組成物的總量計，佔13 wt%)

將上述的三種導光材料組成物在厚度10 μm時進行相對光穿透率測試，以入射光波長為800 nm時之穿透率為基準(100%)，，其結果如表四所示。

由表四可知，使用本發明之高穿透率導光油墨，可以有效提升可見光(尤其是藍光)之穿透率，並進而有效地降低色差現象。

色差測試：

以實驗例2、比較例1(SPE)及比較例2(F59)中的導光材料組成物，分別塗佈於透明基板上，形成導光材料層厚度約30 μm的導光板。將與光源所發出的光線的進行方向平行的導光板的延伸方向定義為Y方向，並將與Y方向垂直的方向定義為X方向。量測機台為SR3(Topcon Technohouse Corp.)；光程距離約520 mm；在Y方向上比較色度差異量(最大值減去最小值)。測試結果如表五所示。

由表四與表五可知，與一般導光材料組成物(SPE、F59)相比，本發明的導光材料組成物(實驗例2)具有較高的光穿透率，意即對於可見光(尤其是藍光)可以具有較低的吸收率，因此具有本發明的導光材料組成物(實驗例2)的導光板可以具有較小的色度差異量。換句話說，本發明的導光材料組成物可以降低導光板的色差現象，且因此提升了顯示器的顯示效能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、20‧‧‧導光板

100‧‧‧透明基板

100a‧‧‧出光面

100b‧‧‧底面

102、202‧‧‧導光材料層

200‧‧‧反射粒子

L‧‧‧光線

圖1為依照本發明一實施例所繪示的導光板之剖面示意圖。

圖2為依照本發明另一實施例所繪示的導光板之剖面示意圖。

圖3為依照本發明又一實施例所繪示的導光板之剖面示意圖。

圖4為依照本發明一實施例所繪示的以13個點等分的導光板之示意圖。

10‧‧‧導光板

100‧‧‧透明基板

100a‧‧‧出光面

100b‧‧‧底面

102‧‧‧導光材料層

L‧‧‧光線

Claims (13)

1. 一種導光板，包括：一透明基板；以及一導光材料層，厚度介於5 μm至50 μm之間，配置於該透明基板上，該導光材料層包括一導光油墨，當該導光油墨的厚度為500 μm時，該導光油墨對於一可見光具有大於95%的光穿透率，其中該導光油墨由一丙烯酸單體、一光起始劑以及一丙烯酸酯聚合物聚合而成，且以該導光油墨的總量計，該丙烯酸單體的含量介於30 wt%至70 wt%之間，該光起始劑的含量介於1 wt%至10 wt%之間，該丙烯酸酯聚合物的含量介於20 wt%至65 wt%之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該導光油墨為一光固化材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該導光材料層更包括一反射粒子。
4. 如申請專利範圍第3項所述之導光板，其中該反射粒子的材料包括二氧化矽或氧化鈦。
5. 如申請專利範圍第3項所述之導光板，其中以該導光材料層的總量計，該反射粒子的含量介於5 wt%至15 wt%之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該可見光的波長介於400 nm至800 nm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該透明 基板包括一透明塑膠基板。
8. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中該透明基板的材料包括聚甲基丙烯酸酯或聚乙烯對苯二甲酸酯。
9. 一種導光材料組成物，包括一導光油墨，當該導光油墨的厚度為500 μm時，該導光油墨對於一可見光具有大於95%的光穿透率，其中該導光油墨為一光固化材料，該導光油墨由一丙烯酸單體、一光起始劑以及一丙烯酸酯聚合物聚合而成，且以該導光油墨的總量計，該丙烯酸單體的含量介於30 wt%至70 wt%之間，該光起始劑的含量介於1 wt%至10 wt%之間，該丙烯酸酯聚合物的含量介於20 wt%至65 wt%之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之導光材料組成物，更包括一反射粒子。
11. 如申請專利範圍第10項所述之導光材料組成物，其中該反射粒子的材料包括二氧化矽或氧化鈦。
12. 如申請專利範圍第10項所述之導光材料組成物，其中以該導光材料組成物的總量計，該反射粒子的含量介於5 wt%至15 wt%之間。
13. 如申請專利範圍第9項所述之導光材料組成物，其中該可見光的波長介於400 nm至800 nm之間。