專利名稱：梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種高亮度擴(kuò)散板，是一種運(yùn)用于直下式背光模組的擴(kuò)散板，其表面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡的結(jié)構(gòu)，以藉由該復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡使直下式背光模組可輸出更佳的光源，同時(shí)達(dá)到增加亮度及均勻擴(kuò)散的目的。
背景技術(shù)：
在新世代的平面顯示器(Flat Panel Display)中，液晶顯示器一直是受到重視，并極具發(fā)展?jié)摿Φ娘@示技術(shù)。由于日韓及臺(tái)灣大廠積極投入研發(fā)及采用大型化的生產(chǎn)設(shè)備，液晶顯示器的品質(zhì)不斷提升，價(jià)格不斷下滑帶動(dòng)了液晶顯示器的需求，也使得相關(guān)技術(shù)發(fā)展的要求更加嚴(yán)格。在液晶顯示器的發(fā)展趨勢(shì)中，主要包含，(1)增加玻璃基板的面積，生產(chǎn)廠房繼七代廠后持續(xù)發(fā)展至八代及九代廠，(2)彩色濾光片的制作技術(shù)革新，包含運(yùn)用模具成型制程以降低成本，或以Roller to Roller制程技術(shù)突破連續(xù)制程的瓶頸。(3)偏光板與相位差膜一體化，并采用押出制程取代傳統(tǒng)的溶液鑄造(casting)制程。(4)光源與光學(xué)膜片的技術(shù)革新，主要促成外部電極燈管與平面光源，快速進(jìn)入實(shí)用化階段，此外LED光源亦是背光模組主要致力發(fā)展的方向。(5)擴(kuò)散片與棱鏡光學(xué)膜片的一體化技術(shù)等，以上皆是液晶顯示器技術(shù)發(fā)展的主要方向。在本發(fā)明中將針對(duì)擴(kuò)散板與棱鏡片(增亮膜)的一體化技術(shù)中，提出明確的結(jié)構(gòu)及具體實(shí)施例，并依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)導(dǎo)入量產(chǎn)，為一實(shí)質(zhì)可行的技術(shù)。
液晶顯示器是藉由電場(chǎng)開(kāi)關(guān)以控制顯示的畫(huà)面，液晶面板本身無(wú)法發(fā)出光線，需藉由背光模組來(lái)提供顯示器光源。一般而言，液晶顯示器的背光模組依據(jù)燈管10與光擴(kuò)散元件12的相對(duì)位置可分為兩種形式，其為側(cè)發(fā)光式及直下式背光模組，如圖1A與圖1B所示。側(cè)發(fā)光式背光模組如圖1A所示，由于燈管10數(shù)量及光線傳輸距離所影響。在大尺寸的液晶顯示器應(yīng)用上無(wú)法提供高亮度與均勻擴(kuò)散的光源，直下式背光模組如圖1B所示，可藉由燈管10數(shù)目的增加，以及擴(kuò)散元件的設(shè)計(jì)，以達(dá)到大尺寸液晶顯示器的高亮度及均勻擴(kuò)散的需求。
請(qǐng)參閱圖2，為習(xí)知液晶電視的直下式背光模組的結(jié)構(gòu)示意圖，習(xí)知直下式背光模組的主要架構(gòu)，由下而上為反射膜(Reflector)20、冷陰極燈管(CCFL)光源22、擴(kuò)散板(Diffusionplate)24、下擴(kuò)散膜(Diffuser sheet)26、棱鏡片(Prism sheet)28與上擴(kuò)散膜(Diffuser sheet)30，之后再連接液晶面板32。在液晶熒幕及筆記型電腦，皆屬于側(cè)發(fā)光方式。因只有個(gè)人使用及近距離觀看，所以無(wú)需考量水平視角問(wèn)題，因此可同時(shí)將水平及垂直方向的光能量，藉由導(dǎo)光板搭配兩片互相垂直的棱鏡片28將大于45度角的能量往中心點(diǎn)集中，而達(dá)到增亮的效能。但在液晶電視的用途上會(huì)有多人同時(shí)觀賞需求，會(huì)有水平視角需求考量，通常在直下式背光模組中，使用擴(kuò)散板并搭配一水平方向的棱鏡片28作為增亮膜，并搭配上、下擴(kuò)散膜做為光擴(kuò)散元件。
以習(xí)知液晶電視的背光模組32為例，關(guān)鍵組件的成本為棱鏡片約占38％、擴(kuò)散膜約占5％與擴(kuò)散板約占10％。因此從成本結(jié)構(gòu)中可看出，在背光模組中最貴的零組件就屬棱鏡片約占38％。因此節(jié)省棱鏡片的使用可使液晶電視的成本下降有直接的幫助。
因此，本發(fā)明提出一種具有梯形微結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散板，是一種可運(yùn)用于直下式背光模組的擴(kuò)散板，具有增亮及均勻化的功能。在使用上可省略棱鏡片的使用，并且是一種容易大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，可達(dá)到降低成本的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種運(yùn)用于直下式背光模組的高亮度擴(kuò)散板。其是一擴(kuò)散板表面設(shè)置具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡的結(jié)構(gòu)，以藉由該復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡結(jié)構(gòu)使直下式背光模組可輸出更佳的光源，同時(shí)達(dá)到增加亮度及均勻擴(kuò)散光線的目的。
此擴(kuò)散板是一塑料經(jīng)一押出制程擠壓成一板材，并同時(shí)于梯形模具滾輪上復(fù)制出梯形透鏡，以直接押出成形一具有梯形結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散板。在使用上，可取代習(xí)知技術(shù)中的棱鏡片。具有梯形結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散板直接搭配下擴(kuò)散膜使用，即具有增亮的功能，因而可減少成本。此外，該光擴(kuò)散板更摻雜復(fù)數(shù)個(gè)光擴(kuò)散粒子，以使該光擴(kuò)散板的輸出亮度更均勻進(jìn)而亦可減少擴(kuò)散膜的數(shù)量，而達(dá)到降低成本的目的。
本發(fā)明的有益效果是所提供的提出一種具有梯形微結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散板，是一種可運(yùn)用于直下式背光模組的擴(kuò)散板，具有增加亮度及均勻擴(kuò)散光線的功能。在使用上可省略棱鏡片的使用，并且是一種容易大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，可以降低產(chǎn)品的成本。
圖1A是習(xí)知直下式背光模組的示意圖；圖1B是習(xí)知側(cè)發(fā)光式背光模組的示意圖；圖2是習(xí)知液晶電視的直下式背光模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例于直下式背光模組實(shí)施的示意圖；圖5A是習(xí)知透明壓克力板的亮帶示意圖；圖5B是習(xí)知棱鏡片的亮帶示意圖；圖5C是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的亮帶示意圖；圖6是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖號(hào)說(shuō)明10 燈管12 導(dǎo)光板14 擴(kuò)散板 20 反射膜22 燈管23 透明壓克力板24 擴(kuò)散板 26 下擴(kuò)散膜28 棱鏡片 30 上擴(kuò)散膜32 液晶面板50 高亮度擴(kuò)散板
51 擴(kuò)散粒子52 梯形透鏡54 紫外線吸收層56 柱狀透鏡58 擴(kuò)散層 60 高亮度擴(kuò)散板70 高亮度擴(kuò)散板80 高亮度擴(kuò)散板101 亮帶102 亮帶103 亮帶具體實(shí)施方式
為使審查員對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效更有進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，謹(jǐn)佐以較佳的實(shí)施例圖及配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如后如圖3所示，本發(fā)明是一種具梯形透鏡的高亮度擴(kuò)散板，其是一應(yīng)用于直下式背光模組。其中本發(fā)明的高亮度擴(kuò)散板50的至少一面是具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡52，且擴(kuò)散板50是設(shè)置于該復(fù)數(shù)個(gè)冷陰極熒光燈管(CCFL)光源之上。由于本發(fā)明的高亮度擴(kuò)散板50的至少一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡52，其中梯形透鏡52的二斜邊具有類似棱鏡片的結(jié)構(gòu)，因此也具備將45度角外的光能量往中間聚集的功能。藉此，如圖4所示，本發(fā)明的高亮度擴(kuò)散板50設(shè)置于一直下式背光模組，其由下而上為一反射膜20、冷陰極燈管光源22、高亮度擴(kuò)散板50、下擴(kuò)散膜26之后再連接液晶面板32。如此可使該直下式背光模組提升效能并降低成本。
為了使審查員更能了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，首先我們先作一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。首先取一2毫米(mm)透明壓克力板23置于冷陰極熒光燈管CCFL光源22上方，在沒(méi)有其他光學(xué)板材或膜存在時(shí)，燈管影像所形成的亮帶101可以明顯的被觀察存在于原燈管位置的上方，如圖5A所示。接下來(lái)取一棱鏡片28置于CCFL光源22上方，在沒(méi)有擴(kuò)散板存在時(shí)，燈管影像所形成的亮帶102亦可以明顯的被觀察到，但發(fā)現(xiàn)原CCFL燈管的亮帶102經(jīng)棱鏡片28折射后變成二個(gè)燈管所形成的亮帶102，且亮帶102位置分布在燈管實(shí)際位置中心線的二邊，如圖5B所示。
本發(fā)明為了改善棱鏡片經(jīng)燈管影像一分為二的不均勻狀況，于是我們將原本的棱鏡片的三角形結(jié)構(gòu)上方的尖端部位切除以形成一梯形結(jié)構(gòu)，如圖3所示。而藉由改變梯形結(jié)構(gòu)的上底長(zhǎng)度及高度，將可以調(diào)整正面出光的比例，提供更佳的擴(kuò)散均勻性，而此一梯形結(jié)構(gòu)的二斜邊亦具有棱鏡片聚光的功能。因此，如圖5C所示，將此具有梯形透鏡的擴(kuò)散板50放置于CCFL光源22上方，在沒(méi)有擴(kuò)散板存在時(shí)，燈管影像所形成的亮帶亦可以明顯的觀察到。但發(fā)現(xiàn)原CCFL燈管亮帶經(jīng)梯形透鏡52折射后，擴(kuò)散板50的出光面會(huì)產(chǎn)生三個(gè)亮帶103。因此，呈現(xiàn)出數(shù)量更多且更均勻分布的亮帶103。
本發(fā)明乃提出以梯形透鏡做為擴(kuò)散板的出光面，如圖3所示，以聚集45度角外的能量，并將燈管的亮帶更加均勻分布。由本發(fā)明的高亮度擴(kuò)散板已藉由梯形斜邊將燈管影響均勻化，這是一種表面結(jié)構(gòu)擴(kuò)散的效果。另外一個(gè)擴(kuò)散效應(yīng)是來(lái)置在擴(kuò)散板內(nèi)部添加適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散粒子。在本發(fā)明中所提到的梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板中一添加較少量的擴(kuò)散粒子，使的整體擴(kuò)散板的光線透過(guò)率由傳統(tǒng)的55％-65％提升到75％-85％，因而又達(dá)到增加亮度的效果。因此在本發(fā)明中所使用的梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板兼具增加亮度，亦可將燈管影像更均勻化。根據(jù)測(cè)試的結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板搭配擴(kuò)散膜片一-二片，既可得到與使用棱鏡片相同的效果。因此，使用本發(fā)明的梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板，可在沒(méi)有使用棱鏡片的條件下達(dá)到相同的亮度，而達(dá)到降低成本的目的。
在本發(fā)明中，梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板的塑料是選自于聚碳酸酯樹(shù)脂(Polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(Methylmethacrylate)，PMMA)、聚甲基丙烯酸甲酯及聚苯乙烯的共聚物(Poly(Methyl methacrylate)Styrene，MS)、聚苯乙烯(polystyrene)等材料的其中之一所組成。而擴(kuò)散粒子的材料是選自于聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(Methyl methacrylate)，PMMA)、氧化硅(Silica)、硅膠(Silicon)、聚苯乙烯(PolyStyrene，PS)、聚氰胺(Melamin)、碳酸鈣，鐵氟龍等上述的組合的其中之一。
本發(fā)明的高亮度擴(kuò)散板50是一塑料經(jīng)一押出制程擠壓成一板材，并同時(shí)于一押出機(jī)的梯形模具滾輪上復(fù)制出復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡，以直接押出成形一具有梯形透鏡的擴(kuò)散板，其中該擴(kuò)散板與該復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡為一體成型。
本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例如圖6所示，本發(fā)明的高亮度擴(kuò)散板60的制造方法是采用共押出制程(co-extrusion)，其是藉由一共押出制程以每分鐘2米(2m/min)的線速度將塑料擠壓成幅寬1500毫米(mm)，厚度為1.5毫米(mm)的擴(kuò)散板60，同時(shí)在高亮度擴(kuò)散板60的入光面涂布一抗紫外線吸收層54，其厚度為50微米至200微米。并同時(shí)于一押出機(jī)的梯形模具滾輪上復(fù)制出復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡，以直接押出成形一具有梯形結(jié)構(gòu)52的高亮度擴(kuò)散板60。在梯形結(jié)構(gòu)中的上底為100微米，下底為300微米，高度為100微米，其結(jié)構(gòu)顯示于圖6所示。在本實(shí)施例中使用日本電器化學(xué)的聚甲基丙烯酸甲酯及聚苯乙烯的共聚合物(Poly methyl-methacrylate/Styrene，MS)為擴(kuò)散板的基材。并添加1％-10％PMMA材質(zhì)的擴(kuò)散粒子51。根據(jù)圖6的高亮度擴(kuò)散板60搭配二片下擴(kuò)散膜，以裝置在一32”液晶電視用直下式背光模組中。其中高亮度擴(kuò)散板60使該直下式背光模組在此未設(shè)置棱鏡片的情形下，具有相當(dāng)高的的亮度及遮蔽燈管能力及擴(kuò)散效果，并能達(dá)到降低成本的目的。
請(qǐng)參閱圖7，為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，本實(shí)施例所提出高亮度擴(kuò)散板70，其出光面為梯形結(jié)構(gòu)52。高亮度擴(kuò)散板70的另一面，入光面亦具有復(fù)數(shù)個(gè)微結(jié)構(gòu)，其為柱狀透鏡(Lenticular lens)56。圖7的高亮度擴(kuò)散板70，所使用的材料實(shí)施例一相同，但擴(kuò)散粒子51的添加量減少1％-5％。
圖6與圖7的主要差異是圖6的擴(kuò)散板60僅一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡52，圖7的高亮度擴(kuò)散板70的二面均具有透鏡，其為復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡52與復(fù)數(shù)個(gè)柱狀透鏡56。如圖7所示，擴(kuò)散板70的入光面設(shè)計(jì)為柱狀透鏡，其功能亦為均勻化光線，并提高光線的出光視角，并提高其均勻度。也因在圖7的高亮度擴(kuò)散板70的雙面皆有散光作用的微結(jié)構(gòu)存在，可進(jìn)一減少擴(kuò)散粒子51的添加量。使的圖7的高亮度擴(kuò)散板70的光線穿透率達(dá)85％以上，因而達(dá)到亮度更加提升的效果。根據(jù)圖7的雙面透鏡結(jié)構(gòu)的高亮度擴(kuò)散板70，搭配一下擴(kuò)散膜，并裝置在一32液晶電視的直下式背光模組中。該直下式背光模組于未設(shè)置棱鏡片及減少一片擴(kuò)散膜的情形下，具有更高的亮度及相同遮蔽燈管能力，以及具相同擴(kuò)散效果，并達(dá)到降低成本降低的目的。
請(qǐng)參閱圖8，其為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖3與圖8的不同是圖3的高亮度擴(kuò)散板50的主體添加擴(kuò)散粒子51，圖8的高亮度擴(kuò)散板80的主體并不添加擴(kuò)散粒子51。本發(fā)明的高亮度擴(kuò)散板80是利用共押出制程將擴(kuò)散層58形成于高亮度擴(kuò)散板80的外層，其為梯形結(jié)構(gòu)的表層及底層。其中擴(kuò)散層58的厚度為50微米至200微米。此外，擴(kuò)散層58更可添加高濃度的擴(kuò)散粒子51，這樣可以得到更好的遮蔽效果及光線均勻性，并可減少擴(kuò)散粒子51的使用量，而達(dá)到降低成本的目的。
以上所述，僅為本發(fā)明一較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具梯形透鏡的擴(kuò)散板，其是設(shè)置于一直下式背光模組，其特征在于，該具梯形透鏡結(jié)構(gòu)擴(kuò)散板包含有一擴(kuò)散版，設(shè)置于該直下式背光模組的復(fù)數(shù)個(gè)光源之上，該擴(kuò)散板的至少一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該擴(kuò)散板的總厚度是0.5毫米至5毫米。
3.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散板，其特征在于，每一梯形透鏡結(jié)構(gòu)包含一上底與一下底，該上底的寬度為20微米至500微米，該下底的寬度為100微米至800微米。
4.如權(quán)利要求3所述的擴(kuò)散板，其特征在于，每一梯形透鏡結(jié)構(gòu)的高度為20微米至500微米。
5.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該擴(kuò)散板是使用一塑料透過(guò)一押出制程成型，以使該復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡與該擴(kuò)散板一體成型。
6.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該塑料為選自于聚碳酸酯樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯及聚苯乙烯的共聚物、聚苯乙烯及上述的組合的其中之一。
7.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該押出制程為一共押出制程，其是利用該塑料于一押出機(jī)押出該擴(kuò)散板，其是讓該擴(kuò)散板的至少一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡，以及一紫外線吸收層。
8.如權(quán)利要求7所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該紫外線吸收層是形成于該擴(kuò)散板的一表面，以吸收該復(fù)數(shù)個(gè)光源的紫外光。
9.如權(quán)利要求7所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該紫外線吸收層的厚度為50微米至500微米。
10.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該押出制程是利用該塑料于一押出機(jī)押出該擴(kuò)散板，其至少一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡。
11.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該押出制程是利用一押出機(jī)押出該擴(kuò)散板，以使該擴(kuò)散板的一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡，以及該擴(kuò)散板的另一面具有復(fù)數(shù)個(gè)柱狀透鏡。
12.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該押出制程是利用一押出機(jī)押出該擴(kuò)散板，以使該擴(kuò)散板的至少一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡，以及該擴(kuò)散板的另一面具有復(fù)數(shù)個(gè)棱鏡片。
13.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該押出制程是配合一共押出制程，以使該擴(kuò)散板的至少一面具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡，以及一表面擴(kuò)散層。
14.如權(quán)利要求13所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該表面擴(kuò)散層是形成于該擴(kuò)散板的至少一面。
15.如權(quán)利要求13所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該表面擴(kuò)散層的厚度為50微米至500微米。
16.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該擴(kuò)散板更包含復(fù)數(shù)個(gè)擴(kuò)散粒子，其重量百分比為百分之一至百分之十。
17.如權(quán)利要求16所述的擴(kuò)散板，其特征在于，該復(fù)數(shù)個(gè)擴(kuò)散粒子為選自于聚甲基丙烯酸甲酯、氧化硅、硅膠、聚苯乙烯、聚氰胺、碳酸鈣，鐵氟龍及上述的組合的其中之一。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板，其是應(yīng)用于一直下式背光模組，其中本發(fā)明的梯形透鏡高亮度擴(kuò)散板是包含一擴(kuò)散板，其至少一面是具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡，以讓擴(kuò)散板提升光效能及擴(kuò)散效能，因此直下式背光模組設(shè)置具有復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡的擴(kuò)散板時(shí)，可輸出更佳的光源，以及具有更均勻的亮度。且，本發(fā)明的擴(kuò)散板是結(jié)合部分或全部的光學(xué)膜片，其中光學(xué)膜片包含有棱鏡片(BEF)、上擴(kuò)散膜及下擴(kuò)散膜。本發(fā)明的擴(kuò)散板為一塑料藉由押出(Extrusion)制程使擴(kuò)散板及其復(fù)數(shù)個(gè)梯形透鏡一體成型，以達(dá)到梯形透鏡容易加工的目的。如此直下式背光模組可輸出更佳的光效能，并使其成本降低。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1924620SQ20061014103
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者張至蕙, 李開(kāi)新, 張仁懷, 王志鴻 申請(qǐng)人:穎臺(tái)科技股份有限公司