TWI457608B - Light diffuse plate with high transmittance and high haze - Google Patents

Description

具有高透光度與高霧度之光擴散板

本發明關於光擴散板的技術領域，特別是具有高透光度與高霧度的光擴散板結構。

光擴散板是一種光學元件，它的作用是讓點光源或線光源的光線經過光擴散板後可以擴散成面光源狀態。光擴散板可被應用在液晶顯示器的冷陰極管、LED背光模組、LED室內外照明裝置、傳統的照明裝置或車用照明裝置。然而目前市售的光擴散板之透光率約為60%～80%，而且均勻度也不足，所以若使用目前已知透光率差的光擴散板，對光源而言會造成電能的浪費。

台灣專利I274900揭露一種增加光擴散及提高亮度的光擴散板，其主要是在一基板的一側製作具有光學透鏡之微結構；另外，一光擴散層位在微結構上用以加強光擴散效果。該專利前案利用柱狀透鏡構造的微結構搭配光擴散層以使光源均勻化；此外利用共擠壓成型技術，讓具有微結構之基板在成型的同時，光擴散層也同步地形成在該微結構上。上述光擴散層的光擴散粒子選自PMMA、Silicon、二氧化鈦、二氧化矽、甲基丙基酸甲酯。

台灣專利M294042揭露一種光擴散板結構，係在基板一側或二側結合有光擴散層。更進一步而言，其係在基材上直接形成擴散層以完成光擴散板結構，而達到具有簡化構造之功效。上述的基材為塑料材質、透明材質或玻璃材質製成，如PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或MS(甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯)；而光擴散層則包含複數擴散粒子均勻塗佈、濺鍍、噴塗或印刷方式結合基材；如此利用擴散粒子的折射率，可將光線折射而產生擴散效果。然而該專利前案並無提及擴散粒子的成份。

台灣專利I323791揭露一種具多重非球面表面結構之光擴散板，其包含一板體，以及至少一個非球面結構形成在板體一側；特別是板體內部摻雜有紫外線吸收劑及光擴散粒子；該光擴散粒子係選自於由聚碳酸酯樹脂(Polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(Methyl methacrylate)，PMMA)、甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯((Methyl methacrylate)Styrene，MS)、聚苯乙烯(PolyStyrene，PS)、氧化矽(Silica)、矽(Silicon)、聚氰胺(Melamin)、碳酸鈣、鐵氟龍、二氧化鈦(TiO₂ )及二氧化矽(SiO₂ )組成的材料群組中之至少一種材料，藉此使光線經過光擴散粒子時，造成光學擴散的效果。

台灣專利I278386揭露一種光擴散板製造方式及依此方式製成的光擴散板，其主要藉由PC(聚碳酸酯樹脂)及PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯樹脂)在各別加入光擴散劑及添加劑，使各成型為預設厚度之PC單元板體及PMMA單元板體，再透過熱貼合或共擠壓方式將二單元板體加以結合成具有高透光率、高光擴散率(發光均勻)、耐熱、不變形、質量輕且薄之光擴散板。上述的光擴散劑是二氧化矽或二氧化鈦且摻雜於PMMA板材內。

台灣專利I259292揭露一種高亮度光擴散板及其製程，其中光擴散板的入光側具有一增亮層，而利用該增亮層可將光源中的紫外光轉換成可見光以達到增亮的目的。其次，光擴散板內摻雜有光擴散粒子，而該光擴散粒子為PMMA粒子。

以上各專利前案所揭露的光擴散板或有利用透鏡構造的微結構來提高透光度及光擴散效果；或有將光擴散粒子混於(摻雜於)基板內且與基板一體成型，以簡化製作過程；或有增加螢光層以提高亮度；然而就透光度與光擴散效果(霧度)而言，由於彼此的物理特性相異(即提高透光度往往必需降低霧度)，因此前述專利有的利用微透鏡結構或增加螢光增亮層來提高亮度，有的利用光擴散層內的光擴散粒子(粉劑)成份，例如PMMA、矽，並且搭配其他化合物或聚合物，來提高光的擴散效果(霧度)，藉此而分別提高光擴散板的透光度與光擴散效果。

然而由以上的說明知道已知的技術中，關於光擴散板的透光度與光擴散效果(霧度)分別藉由二個不同的材料層來完成，因此光擴散板的結構較為複雜且製作不方便。

本發明的目的之一在於提供一種具有高透光度及高霧度的光擴散板，其係由一基板一側結合一光擴散層，其中光擴散層中加入特定成份的光擴散粒子，並且該光擴散層具有適當的厚度，藉此可使得光源在光擴散板上呈現高透光度及高霧度。

本發明的另一目的在於提供一種具有高透光度與高霧度的光擴散板，其係由一基板一側結合一光擴散層，其中光擴散層藉由塗佈、印刷、鍍設或黏合等方式結合該基板，藉此達到結構精簡及製作簡便之功效。

根據以上的揭露目的與功效，本創作所揭露的具有高透光度及高霧度之光擴散板，係包含一基板，其具有可透光的特性；一光擴散層，係結合在基板一側；其中該光擴散層內具有光擴散粒子，且該光擴散粒子的成份至少包含玻璃珠、聚甲基丙烯酸甲脂及二氧化矽；此外該光擴散層的厚度介於100μm至300μm之間為較佳的實施厚度。

以下即依本創作的目的與功效，舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明。

請參閱第1圖，本發明所要揭示的光擴散板10包含一基板12及一光擴散層14。該光擴散層14結合在該基板12的一側。

更進一步而言，該基板12具有可透光的物理性質，其可以是透明等級之材質所構成之塑膠基板或玻璃基板。此外基板12的一側可被定義成入光面12a，另一側可被定義為出光面12b。而該光擴散層14結合該入光面12a。一或複數光源30，位在入光面12a的一側，使得光線可以由入光面12a進入光擴散板10。

光擴散層14的內容中至少包含複數光擴散粒子16及複數黏著材料，例如紫外線硬化樹脂18，且光擴散粒子16與紫外線硬化樹脂18均勻分佈於光擴散層14。

更進一步而言，光擴散粒子16的成份至少為玻璃珠(glass bead)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)及二氧化矽(SiO₂ )等粉劑；上述的玻璃珠成份可以包含SiO₂ 、Al₂ O₃ 、CaO、MgO、Fe₂ O₃ 、Na₂ O、K₂ O；此外，光擴散粒子16的成份甚至可以參的前述專利前案中所提及的成份。然而，值得注意的是，本發明之光擴散粒子16所包含之玻璃珠粉劑未見於各專利前案。

其次光擴散層14的表面可以形成凹凸構造22，如此該光擴散層14的表面形成不平整表面；當光源30的光線投射於該凹凸構造22時，該凹凸構造22可以提高光線進入該光擴散層14內的比率。

該凹凸構造22除了圖式所顯示之不規則狀外，也可以是規則狀；然而為製作的方便性及減少加工製程，凹凸構造22以不規則狀即可達到預期的效果。

此外，光擴散層14的厚度也會影響到光擴散板的透光度與霧度之表現；特別是本發明訴求高透光度及高霧度，因此在基板12厚度為0.8mm，且光擴散層14的厚度介於100μm至300μm之間，如此的匹配關係可以獲得較佳的實施效果。

請參閱第2圖，圖中揭露本發明之光擴散板與一般透明基板對同一光源之透光度表現的比較曲線。其中透明基板的透光度約為92%，而當固定擴散粒子成份中PMMA及SiO₂ 的合計重量為2克並改變玻璃珠(glass bead)成份的重量時，由其曲線的變化可知擴散粒子的成份中加入玻璃珠可以明顯提高光擴散板的透光度；特別是在玻璃珠重量約為2克時，其透光度約為99%。

請參閱第3圖，圖中揭露本發明之光擴散板與一般透明基板對同一光源之霧度表現的比較曲線。其中透明基板的霧度接近於零，而當固定擴散粒子成份中PMMA及SiO₂ 的合計重量為2克並改變玻璃珠(glass bead)成份的重量時，由其曲線的變化可知擴散粒子的成份中加入玻璃珠可以明顯提高光擴散板的霧度；特別是在玻璃珠重量約為2克時，其霧度約為96%，且隨著玻璃珠重量的增加可以更提高霧度之表現。

是以由第2圖及第3圖所揭示的曲線結果可知，在本發明光擴散層的擴散粒子成份中，PMMA與SiO₂ 的合計重量和所添加玻璃珠之重量比約為1：1時，將可同時提高光擴散板的透光度及霧度，而且其透光度及霧度的表現皆可高達95%以上，極為符合產業的利用價值；因此本發明改變了傳統高透光度與低霧度必須並存的狀態。此外，本發明的基板無需特別製作具透鏡功能的微結構，或是增設螢光層，故本發明具有精簡結構之功效，且能夠僅以光擴散層的構成即可滿足光擴散板同時具有高透光度及高霧度的需求。

至於本發明的製作方式，請參閱第4圖，步驟S41為光擴散液調配，其主要是取粉劑依配方比例調配，並且將上述的粉劑與溶劑混合；上述的粉劑包含玻璃珠(glass bead)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)及二氧化矽(SiO₂ )；上述的溶劑為乙酸乙酯、二丙酮醇、異丙醇及紫外線硬化樹脂，且依比例調配。

步驟S42為常溫攪拌，係針對前述之粉劑與溶劑的混合溶液進行攪拌，使得粉劑中的各成份能夠均勻分佈。此時已混合均勻的溶液可稱為光擴散層塗料。

步驟S43為塗佈光擴散層塗料，其係取一已清洗乾淨的基板，並且將光擴散層塗料以塗佈方式塗佈於基板表面。除了以塗佈方式將光擴散層塗料加在基板表面外，也可以藉由印刷方式、濺鍍方式使光擴散層結合於基板表面。

更甚至，可先將光擴散層塗料製作成光擴散層薄膜，然後再以黏貼方式，將光擴散層薄膜黏貼於基板表面。

步驟S44為加熱烘烤，其主要是藉由加熱過程將溶液中的多餘水份排出。

步驟S45為曝光硬化，其主要是將已除去水份的基板與光擴散層的組合體曝光於紫外光線，此時混於光擴散層的紫外線硬化樹脂可以硬化，使得光擴散層形成薄膜狀且黏固於基板表面。

根據以上各步驟的執行，即可以獲得一光擴散板的成品；此外若要增加光擴散層的厚度，可以在完成步驟S45後，再重覆步驟S43至步驟S45，使其滿足光擴散層所須之較佳厚度。

上述光擴散板的製作簡便，而且在步驟S43至步驟S45，可以光擴散層的一側自然地形成凹凸構造，無需再額外增加製程。

綜上所述，本發明以特定成份的光擴散粒子混入光擴散板的光擴散層內，藉此讓入射於光擴散板的任何光源可以具有更高的透光度及霧度；此外本發明可藉由塗佈方式使光擴散層與基板結合，其製作方式簡便而且適用於大面積之基板。

以上乃本發明之較佳實施例以及設計圖式，惟較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本發明技藝之權利範圍，凡以均等之技藝手段、或為下述「申請專利範圍」內容所涵蓋之權利範圍而實施者，均不脫離本發明之範疇而為申請人之權利範圍。

10．．．光擴散板

12．．．基板

12a．．．入光面

12b．．．出光面

14．．．光擴散層

16．．．光擴散粒子

18．．．紫外線硬化樹脂

22．．．凹凸構造

30．．．光源

第1圖係本發明之光擴散板結構示意圖；

第2圖係本發明之光擴散板與一般透明基板對同一光源之透光度表現的比較曲線；

第3圖係本發明之光擴散板與一般透明基板對同一光源之霧度表現的比較曲線；

第4圖係本發明之製作流程圖。

10．．．光擴散板

12．．．基板

12a．．．入光面

12b．．．出光面

14．．．光擴散層

16．．．光擴散粒子

18．．．紫外線硬化樹脂

22．．．凹凸構造

30．．．光源

Claims (6)

1. 一種具有高透光度與高霧度之光擴散板，其包含：一基板，其具有可透光的特性；一光擴散層，係結合在該基板的一側；其中該光擴散層內具有光擴散粒子，且該光擴散粒子的成份至少包含玻璃珠、聚甲基丙烯酸甲脂及二氧化矽，且該聚甲基丙烯酸甲脂與二氧矽的合計重量和該玻璃珠之重量比為1：1。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有高透光度與高霧度之光擴散板，其中該基板為透明等級之玻璃材質或塑膠材質。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有高透光度與高霧度之光擴散板，其中該光擴散層的表面形成凹凸構造。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有高透光度與高霧度之光擴散板，其中該光擴散層內還包含有紫外線硬化樹脂。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有高透光度與高霧度之光擴散板，其中該基板厚度為0.8mm，且該光擴散層的較佳厚度介於100μm至300μm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有高透光度與高霧度之光擴散板，其中該光擴散層係藉由塗佈、印刷、鍍設或黏合結合該基板。