TWI434080B - A light guide plate, a surface light source device, and a liquid crystal display device - Google Patents

A light guide plate, a surface light source device, and a liquid crystal display device Download PDF

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TWI434080B
TWI434080B TW98134137A TW98134137A TWI434080B TW I434080 B TWI434080 B TW I434080B TW 98134137 A TW98134137 A TW 98134137A TW 98134137 A TW98134137 A TW 98134137A TW I434080 B TWI434080 B TW I434080B
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Akiyoshi Kanemitsu
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Description

導光板、面光源裝置及液晶顯示裝置
本發明係關於含有供光散射之用的微粒子且充分被抑制黃色度之導光板。
作為液晶顯示裝置或照明裝置等之背光，例如於導光板之側方配置冷陰極燈管，使來自該冷陰極燈管的光藉由被形成於導光板背面的點圖案或稜鏡部等反射而使來自導光板前面的光可以均勻地射出的方式構成者係屬已知。
作為這樣的背光用之導光板，在丙烯酸系樹脂等之透明樹脂中分散微粒子而成的導光板係屬公知，此導光板藉由含有微粒子而可以使光散射在亮度均勻性上性能優異(參照日本特開2001-76522號公報(專利文獻1))。
然而，如前述般在透明樹脂中分散微粒子而成的導光板，透過光容易帶有黃色色澤(YI值大)，使用此導光板構成的液晶顯示裝置，會有影像容易帶有些許黃色感覺而無法得到高品質影像的問題。亦即，會有無法實現自然且高品質彩色顯示的問題。
本發明係有鑑於相關之技術背景而發明者，目的在於提供含有供光散射之用的微粒子同時可以射出黃色度充分被抑制的光之導光板及可以射出白色度高的面光源裝置及可以實現自然且高品質的彩色顯示之液晶顯示裝置。
本發明提供以下之手段。
[1]一種導光板，係於透明樹脂中分散微粒子而成之導光板，其特徵為：前述透明樹脂之折射率與前述微粒子之折射率之差的絕對值為「Δn」，前述微粒子之累積50%粒徑為「D50 」(μm)時，成立0.30≦Δn×D50 ≦0.70之關係式，在300mm之光徑測定的可見光的平均光線透過率為35%以上。
[2]前項[1]所記載之導光板，其中前述微粒子之累積50%粒徑(D50 )在3～7μm之範圍。
[3]前項[1]或[2]記載之導光板，其中前述透明樹脂之折射率與前述前述微粒子之折射率之差的絕對值(Δn)為0.08～0.13。
[4]前項[1]～[3]之任一之導光板，其中導光板之前述微粒子之含有率為0.2～20ppm。
[5]前項[1]～[4]之任一之導光板，其中前述透明樹脂為PMMA，前述微粒子為苯乙烯系聚合體微粒子。
[6]一種面光源裝置，其特徵為具備前項[1]～[5]之任一之導光板。
[7]一種液晶顯示裝置，其特徵為在液晶面板之背面側被配置前項[6]之面光源裝置。
在[1]之發明係成立0.30≦Δn×D50 ≦0.70之關係式的構成。滿足這樣的關係式之微粒子，對於可見光之任何波長之光都可以同程度地散射，所以由導光板之光射出面射出的光可以充分減低黃色感，可以射出不實質帶有黃色感之白色度高的光。此外，以300mm之光徑長測定的可見光之平均光線透過率在35%以上，所以可謀求高亮度化。
在[2]之發明，微粒子之累積50%粒徑(D50 )在3～7μm之範圍，所以可抑制表面粗糙度，可使導光板的表面更為平滑。
在[3]之發明，因為透明樹脂之折射率與微粒子之折射率之差之絕對值(Δn)為0.08～0.13，所以只要折射率在此範圍內，為了得到所要的光散射所需要的微粒子的含量不需很多即已足夠，藉由這樣減低微粒子含量，可以提高加工性。
在[4]之發明，導光板之微粒子的含量為0.2～20ppm，所以可發揮減低微粒子的凝集等導致的微粒子偏在之效果。
在[5]之發明，透明樹脂為PMMA，微粒子為苯乙烯系聚合物微粒子，這些PMMA及苯乙烯系聚合物都是光吸收很少透明性很高，所以可進而提高亮度。
在[6]之發明，可以高亮度射出實質上不帶黃色感之白色度高的光。
在[7]之發明，因為以高亮度由面光源裝置射出實質上不帶黃色感之白色度高的光，所以可以正確實現液晶面板之色，提供可實現自然且高品質之明亮的彩色顯示之液晶顯示裝置。
相關於本發明之液晶顯示裝置(1)之一實施型態顯示於圖1。此液晶顯示裝置(1)具備面光源裝置(9)、及被配置於該面光源裝置(9)的前面側之液晶面板(30)。
前述液晶面板(30)，具備在相互離間而配置為平行狀的上下一對透明電極(12)(13)之間被封入液晶(11)而成的液晶胞(20)、及被配置於該液晶胞(20)的上下兩側之偏光板(14)(15)。藉由這些構成構件(11)(12)(13)(14)(15)構成影像顯示部。又，前述透明電極(12)(13)的內面(液晶側之面)分別被層積配向膜(未圖示)。
前述面光源裝置(9)，被配置於前述下側之偏光板(15)之下面側(背面側)。此面光源裝置(9)具備：平面俯視為矩形狀上面側(前面側)為開放的薄箱型行狀之燈箱(lampbox)(5)、及被收容於該燈箱(5)內之導光板(3)及光源(2)、及對該燈箱(5)以塞住該開放面的方式被載置而固定之光擴散板(4)。前述光源(2)被配置於前述導光板(3)之側方位置，亦即對導光板(3)之一側面被配置為接觸狀態。前述燈箱(5)係以白色丙烯酸系樹脂板來製作的。前述導光板(3)的背面(3a)被形成白色油墨所構成的點印刷部(點圖案)，使由前述光源(2)對導光板(3)內由其一側面入射的光這由該點印刷部反射，而可以由導光板的前面亦即光射出面(3b)使光均勻地射出。
前述導光板(3)係於透明樹脂中使微粒子分散而成的樹脂組成物之板狀體所構成。
前述導光板(3)係以如下之關係式成立的方式被構成的。亦即，前述透明樹脂之折射率與前述微粒子之折射率之差的絕對值為「Δn」，前述微粒子之累積50%粒徑為「D50 」(μm)時，成立0.30≦Δn×D50 ≦0.70之關係式。亦即，藉由滿足這樣的關係式之透明樹脂及微粒子來構成前述導光板(3)。
進而，前述導光板(3)，以300mm之光徑長測定的可見光之平均光線透過率在35%以上。
相關於前述構成之導光板(3)係成立0.30≦Δn×D50 ≦0.70的關係式之構成，滿足這樣的關係式之微粒子，對於可見光之任何波長之光都可以同程度地散射，所以由導光板(3)之光射出面(3b)射出的光可以充分減低黃色感，可以射出不實質帶有黃色感之白色度高的光。此外，以300mm之光徑長測定的可見光之平均光線透過率在35%以上，所以可射出高亮度光。
亦即，在前述液晶顯示裝置(1)，因為以高亮度由面光源裝置(9)朝向液晶面板(30)射出實質上不帶黃色感之白色度高的光，所以可以正確實現液晶面板(30)之色，可實現自然且高品質之明亮的彩色顯示。
其中，以成立0.35≦Δn×D50 ≦0.65之關係式的構成，可以射出白色度更高的光這一點所以較佳。
作為前述導光板(3)，只要是於透明樹脂中使微粒子分散而成的樹脂組成物之板狀體所構成者即可，沒有特別限定都可以使用。
作為前述透明樹脂，例如可以舉出甲基丙烯酸樹脂(PMMA等)、聚碳酸酯樹脂、ABS樹脂(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂)、MS樹脂(甲基丙烯酸甲酯－苯乙烯共聚合物樹脂)、聚苯乙烯樹脂、AS樹脂(丙烯腈-苯乙烯共聚合物樹脂)、聚烯烴樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)等。
作為前述微粒子，只要與構成前述導光板(3)的透明樹脂之折射率不同的微粒子可以擴散透過光者即可沒有特別限定都可以使用。例如，可以舉出玻璃珠、二氧化矽(silica)粒子、氫氧化鋁粒子、碳酸鈣粒子、硫酸鋇粒子、氧化鈦粒子、滑石等無機粒子，或苯乙烯系聚合物粒子、丙烯酸系聚合物粒子、矽氧烷(xiloxane)系聚合物粒子等的樹脂粒子等。
前述微粒子之累積50%粒徑(D50 )最好在3～7μm之範圍。3μm以上可以使透過光充分散射同時7μm以下可以使導光板(3)之光射出面(3b)等之表面更為平滑。
前述透明樹脂之折射率與前述前述微粒子之折射率之差的絕對值(Δn)最好設定為0.08～0.13。折射率之差之絕對值Δn設定於如此範圍，要得到所要的光散射所需的粒子含量不需很多即可，藉由這樣減低微粒子含量，具有可提高加工性的優點。
前述導光板(3)之前述微粒子含有率被設定於0.2～20ppm者較佳。藉由在0.2ppm以上可以使透過光充分散射同時藉由在20ppm以下可以減低微粒子之凝集等導致微粒子的偏在。其中，前述導光板(3)之微粒子含有率以被設定於0.5～10ppm者更佳。
於前述導光板(3)例如亦可含有紫外線吸收劑、熱安定劑、防氧化劑、耐天候劑、光安定劑、螢光增白劑、加工安定劑等各種添加劑。此外，只要是不會大幅阻礙本發明的效果的範圍，亦可以添加滿足前述特定關係式的微粒子以外之其他微粒子。
前述導光板(3)之厚度，沒有特別限定，但通常為0.05～15mm，更佳者為0.1～10mm，又以0.5～5mm之範圍尤佳。
在本發明，前述導光板(3)，藉由在300mm之光徑長測定的可見光之平均光線透過率在35%以上，而可以謀求高亮度化，而其中前述導光板(3)，在300mm之光徑長測定的可見光之平均光線透過率最好在50%以上，特佳者為在60%以上。
作為前述導光板(3)之製造方法，可以使用作為樹脂板的成形方法屬於公知之成形法，未有特別限定，可以舉出熱壓法、融溶壓出法、射出成形法等。
於此發明，前述導光板(3)，亦可被施以如下之處理加工。亦即，例如於周側面(51)被施以研磨處理亦可，於光射出面(3b)被施以使成為均勻光之光擴散處理亦可，於背面(3a)被施以使用白色油墨等之點印刷、形成稜鏡等之光擴散處理亦可，或者適於導光板之光射出面(3b)以外之面，設有被蒸鍍銀的薄片或薄膜等光反射層亦可。
在前述實施型態(圖1)，採用於導光板(3)之4個側面(51)之中一側面側被配置光源(2)之構成，但並未特別限定於這樣的構成，例如亦可採用於導光板(3)之對向的一對側面分別被配置光源(2)的構成。
又，作為前述光源(2)，未有特別限定，例如除了冷陰極管、熱陰極管、EEFL(外部電極螢光燈)等線狀光源以外，還可以使用發光二極體(LED)等點狀光源。
相關於此發明之導光板(3)、面光源裝置(9)及液晶顯示裝置(1)對前述實施型態並沒有特別的限定，只要是在申請專利範圍內，只要沒有逸脫其精神的無論進行何種設計變更均包含在本發明的範疇。
實施例
其次針對本發明之具體實施例進行說明，但這些實施例並非用來限定本發明之用。
<實施例1>
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(住友化學(股)製造之「SumipexEXN(音譯)」，折射率：1.49)內，以使含有0.5ppm之聚苯乙烯樹脂微粒子(積水化成品工業(股)製造之「SBX-4」，折射率：1.59)的方式混合而以亨舍爾混合機(HenschelMixer，高速混合機)混合之後，以螺桿徑40mm之單軸壓出機融溶混練在樹脂溫度265℃之溫度由T模壓出，製造厚度4mm寬幅20cm之導光板。又，前述聚苯乙烯樹脂微粒子之累積50%粒徑(D50 )為3.7μm。
<實施例2>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為1ppm以外，以與實施例1相同的方法製作導光板。
<實施例3>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為3ppm以外，以與實施例1相同的方法製作導光板。
<實施例4>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為10ppm以外，以與實施例1相同的方法製作導光板。
<實施例5>
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(住友化學(股)製造之「SumipexEXN(音譯)」，折射率：1.49)內，以使含有0.5ppm之聚苯乙烯樹脂微粒子(積水化成品工業(股)製造之「SBX-6」，折射率：1.59)的方式混合而以亨舍爾混合機(HenschelMixer，高速混合機)混合之後，以螺桿徑40mm之單軸壓出機融溶混練在樹脂溫度265℃之溫度由T模壓出，製造厚度4mm寬幅20cm之導光板。又，前述聚苯乙烯樹脂微粒子之累積50%粒徑(D50 )為5.8μm。
<實施例6>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為1ppm以外，以與實施例5相同的方法製作導光板。
<實施例7>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為5ppm以外，以與實施例5相同的方法製作導光板。
<比較例1>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為21ppm以外，以與實施例5相同的方法製作導光板。
<比較例2>
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(住友化學(股)製造之「SumipexEXN(音譯)」，折射率：1.49)內，以使含有0.5ppm之聚苯乙烯樹脂微粒子(積水化成品工業(股)製造之「XX52K」，折射率：1.59)的方式混合而以亨舍爾混合機(HenschelMixer，高速混合機)混合之後，以螺桿徑40mm之單軸壓出機融溶混練在樹脂溫度265℃之溫度由T模壓出，製造厚度4mm寬幅20cm之導光板。又，前述聚苯乙烯樹脂微粒子之累積50%粒徑(D50 )為2.8μm。
<比較例3>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為1ppm以外，以與比較例2相同的方法製作導光板。
<比較例4>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為3ppm以外，以與比較例2相同的方法製作導光板。
<比較例5>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為10ppm以外，以與比較例2相同的方法製作導光板。
<比較例6>
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(住友化學(股)製造之「SumipexEXN(音譯)」，折射率：1.49)內，以使含有0.5ppm之聚苯乙烯樹脂微粒子(積水化成品工業(股)製造之「SBX-8」，折射率：1.59)的方式混合而以亨舍爾混合機(HenschelMixer，高速混合機)混合之後，以螺桿徑40mm之單軸壓出機融溶混練在樹脂溫度265℃之溫度由T模壓出，製造厚度4mm寬幅20cm之導光板。又，前述聚苯乙烯樹脂微粒子之累積50%粒徑(D50 )為7.9μm。
<比較例7>
除了使聚苯乙烯樹脂微粒子之含有率設定為10ppm以外，以與比較例6相同的方法製作導光板。
<比較例8>
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(住友化學(股)製造之「SumipexEXN(音譯)」，折射率：1.49)內，以使含有1000ppm之丙烯酸樹脂微粒子((股)日本觸媒製造之「EposterMA1002(音譯)」，折射率：1.492)的方式混合而以亨舍爾混合機(HenschelMixer，高速混合機)混合之後，以螺桿徑40mm之單軸壓出機融溶混練在樹脂溫度265℃之溫度由T模壓出，製造厚度4mm寬幅20cm之導光板。又，前述丙烯酸樹脂微粒子之累積50%粒徑(D50 )為2.0μm。
<微粒子之累積50%粒徑之測定方法>
微粒子之累積50%粒徑(D50 )，係使用日機裝(股)製造之微軌粒度分析計(型號9220FRA)藉由雷射光源前方散射光之遠場繞射法(FraunhoferDiffraction )進行測定。測定時，使0.1g程度之微粒子分散於甲醇中得到分散液，對此分散液照射5分鐘超音波後，將該分散液投入前述微軌粒度分析計之樣品投入口而進行測定。又，累積50%粒徑(D50 )，係測定全粒子之粒徑及體積，由小粒徑者開始依序積算體積，該積算體積對全粒子之合計體積為50%的粒子之粒徑。
針對如前所述進行而得的各導光板依照下列評估法進行評估。結果顯示於表1、2。
<在光徑長300之可見光的平均光線透過率之測定法>
如圖2所示，所得到的導光板切斷為寬幅50mmX長度300mm之大小後，以研磨機(朝日megaro公司製造之[palbeauty1000(音譯)])研磨而製作出測定用試片(50)。此測定用試片以日立製作所製造之塑膠特性測定系統(由U-3410型分光光度計及大型試料室積分球附屬裝置所構成)在300mm之光徑長380～780nm之範圍每5nm刻度測定各波長之光線透過率，把如此得到的光線透過率之算術平均值作為「可見光的平均光線透過率」。
<YI(黃色指數)之評估法>
如圖2所示，所得到的導光板切斷為寬幅50mmX長度300mm之大小後，以研磨機(朝日megaro公司製造之[palbeauty1000(音譯)])研磨而製作出測定用試片(50)。此測定用試片以日立製作所製造之塑膠特性測定系統(由U-3410型分光光度計及大型試料室積分球附屬裝置所構成)在300mm之光徑長380～780nm之範圍每5nm刻度測定各波長之光線透過率，由此算出YI(黃色指數YellowIndex)。又，YI在2.0以下者為合格。
由表1可知，此發明之實施例1～7之導光板，YI充分減低，所以可以射出實質上不帶黃色感之白色度很高的光。此外，以300mm之光徑長測定的可見光之平均光線透過率在35%以上，可確保充分的亮度。
對此，在逸脫本發明的規定範圍之比較例1～8之導光板，YI值很大。
又，由實施例1、5與比較例2、6之對比可知，相對於(Δn×D50 )比0.30更小的場合YI變大，(Δn×D50 )比0.7更大的場合YI也變大，而(Δn×D50 )在0.30～0.70的範圍的話，可以使YI充分變小。
此外，由實施例2、6與比較例3之對比可知，(Δn×D50 )比0.30更小的場合YI變大，相對地，如果(Δn×D50 )在0.30～0.70的範圍的話，可以使YI充分變小。
此外，由實施例3與比較例4之對比可知，(Δn×D50 )比0.30更小的場合YI變大，相對地，如果(Δn×D50 )在0.30～0.70的範圍的話，可以使YI充分變小。
又，由實施例4與比較例5、7之對比可知，相對於(Δn×D50 )比0.30更小的場合YI變大，(Δn×D50 )比0.7更大的場合YI也變大，而(Δn×D50 )在0.30～0.70的範圍的話，可以使YI充分變小。
此外，由實施例5～7與比較例1之對比，可知導光板中的微粒子含有率超過20ppm的話，以300mm之光徑長測定之可見光的平均光線透過率會比35%更小，而且YI也會變大。
此外，由實施例6與比較例8之對比可知，即使平均光線透過率幾乎相等，(Δn×D50 )比0.30更小的場合YI變大，相對地，如果(Δn×D50 )在0.30～0.70的範圍的話，可以使YI充分變小。
 [產業上利用可能性]
相關於本發明之導光板，適於作為面光源裝置用之導光板來使用，但不限於這樣的用途。此外，本發明之面光源裝置，適於作為液晶顯示裝置用之背光來使用，但不限於這樣的用途，例如可以作為其他顯示裝置用、照明裝置用、廣告招牌用等。
1．．．液晶顯示裝置
2．．．光源
3．．．導光板
9．．．面光源裝置
30．．．液晶面板
圖1係顯示相關於本發明之液晶顯示裝置之一實施型態之模式側面圖。
圖2係供說明光徑長300mm之可見光的平均光線透過濾之測定法之說明圖。
1．．．液晶顯示裝置
2．．．光源
3．．．導光板
3b．．．光射出面
3a．．．導光板的背面
4．．．光擴散板
5．．．燈箱
9．．．面光源裝置
11．．．液晶
12、13．．．透明電極
14、15．．．偏光板
20．．．液晶胞
30．．．液晶面板

Claims (7)

  1. 一種導光板，係於透明樹脂中分散微粒子而成之導光板，其特徵為：前述透明樹脂之折射率與前述微粒子之折射率之差的絕對值為「Δn 」，前述微粒子之累積50%粒徑(μm)為「D50 」時，成立0.30≦Δn×D50 ≦0.70之關係式，前述微粒子之含有率為0.2~20ppm；在300mm之光徑長測定的可見光的平均光線透過率為35%以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之導光板，其中前述微粒子之累積50%粒徑(D50 )在3~7μm之範圍。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之導光板，其中前述透明樹脂之折射率與前述前述微粒子之折射率之差的絕對值(Δn)為0.08~0.13。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之導光板，其中導光板之前述微粒子之含有率為0.2~20ppm。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之導光板，其中前述透明樹脂為PMMA，前述微粒子為苯乙烯系聚合體微粒子。
  6. 一種面光源裝置，其特徵為具備申請專利範圍第1至5之任一項之導光板。
  7. 一種液晶顯示裝置，其特徵為在液晶面板之背面側被配置申請專利範圍第6項之面光源裝置。
TW98134137A 2008-10-09 2009-10-08 A light guide plate, a surface light source device, and a liquid crystal display device TWI434080B (zh)

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