專利名稱：增加亮度的光擴(kuò)散板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于液晶顯示器部件，特別是一種增加亮度的光擴(kuò)散板。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字節(jié)目的來(lái)臨，電視影像解析度將由傳統(tǒng)電視的525條掃描線(VGA640×480)提升為1080條掃描線解析度(SXGA1280×1024)。如此傳統(tǒng)的映像管電視將逐漸被高解析度的新世代顯示裝置所取代。
在新世代的顯示器中，目前主流以TFT-LCD液晶顯示器、PDP電漿顯示器及背投影顯示器為主。
其中，由于日、韓及臺(tái)灣大廠積極投入TFT-LCD液晶顯示器研發(fā)及采用大型化的生產(chǎn)設(shè)備，液晶顯示器的品質(zhì)不斷精進(jìn)，價(jià)格不斷下滑，帶動(dòng)了液晶顯示器的需求，如此使TFT-LCD液晶顯示器有可能成為數(shù)字電視的主流。液晶面板本身無(wú)法發(fā)出光線，需借由背光模組來(lái)提供顯示器光源。
一般而言，液晶電視的背光源主要是直下式，而直下式背光源可以借由增加燈管及使用擴(kuò)散板來(lái)達(dá)到大尺寸液晶顯示器的亮度要求。
液晶顯示裝置使用的擴(kuò)散板分為內(nèi)部擴(kuò)散型及表面擴(kuò)散型反射板。
內(nèi)部擴(kuò)散型是在壓克力樹脂板內(nèi)分散設(shè)有不同折射率的顆粒，使光行均勻性亂反射，此時(shí)因光學(xué)顆粒折射率不同及混合百分比做畫面亮度及輝度不均勻性的調(diào)整。
表面擴(kuò)散型為使透明樹脂板的表面粗糙化，使光反射及折射。在目前的擴(kuò)散效率雖然符合要求，但是光線的穿透率仍不足以使用在顯示器的應(yīng)用方面，所以最直接的問(wèn)題就是亮度不足，因此都必須在背光模組內(nèi)搭配增亮膜來(lái)提升背光源的亮度。然而大尺寸的液晶顯示器亮度需求高，若另外加一層增亮膜則會(huì)增加成本。
如圖1所示，已有的直下式背光模組包含反射片10′、數(shù)個(gè)光源11′、光擴(kuò)散板12′、第一棱鏡片(prism sheet)13′、第二棱鏡片14′及光擴(kuò)散膜(diffuser film)15′等。然，目前在背光模組內(nèi)，常見(jiàn)的增亮技術(shù)可區(qū)分為三大類。
第一類是搭配兩片水平跟垂直方向的棱鏡片，其原理乃是利用材料棱鏡折射率還有棱鏡結(jié)構(gòu)的棱鏡角度把入射光經(jīng)折射之后，通過(guò)鋸齒狀的板面控制其出光角度，讓原已擴(kuò)散開來(lái)的光線再度集中、減少光耗損率，以達(dá)到增加亮度的目的。棱鏡片一般是用PET聚酯或聚碳酸脂為材料制成厚度約為75～230μm的薄片，在薄片的表面形成間距為24～110μm、頂角為90°～110°的長(zhǎng)條狀棱鏡陣列，因其折射率及光學(xué)結(jié)構(gòu)而具有聚光的作用。使用一片直角形狀的棱鏡片時(shí)，可使正面亮度改善1.6倍，若使用兩片呈垂直排列的棱鏡片，則正面亮度可改善2倍以上。如美國(guó)專利號(hào)碼5,175,030與5,183,597皆是于透明基材上，以UV樹酯或兩液型樹酯在模具上成型，制作棱鏡片。
第二類是以多層式干涉補(bǔ)償膜作為增亮技術(shù)，其原理是利用兩種不同折射率的高分子材料以壓出技術(shù)形成多層膜結(jié)構(gòu)，再經(jīng)由延伸產(chǎn)生雙折射率的特性。當(dāng)背光源通過(guò)時(shí)，垂直于干涉膜的偏光可直接穿透，而平行于干涉膜的偏光將背反射回背光模組，再經(jīng)反射后重新形成垂直于干涉膜的偏光，從而達(dá)到提升光利用率的方法及增亮的效果。
第三類是以反射式旋光性向列型液晶(Chiral-Nematic)作為增亮的技術(shù)，其原理是一種反射式增亮技術(shù)，主要是當(dāng)背光模組的光源通過(guò)旋光性向列型液晶(Chiral-Nematic)層時(shí)，只有與液晶分子螺旋結(jié)構(gòu)相反的圓偏光可以通過(guò)，相對(duì)的與液晶分子螺旋結(jié)構(gòu)相同的圓偏光則將被反射回背光模組，再經(jīng)反射后重新形成與液晶分子螺旋結(jié)構(gòu)相反的圓偏光，而達(dá)到提升光利用率的方法達(dá)到增亮的效果。
對(duì)背光模組制造商而言，降低成本的方法不外乎是將模組構(gòu)造簡(jiǎn)化，因此，若光能具高效率且均勻地自擴(kuò)散板表面射出，提高正面亮度。此一體成型的擴(kuò)散板設(shè)計(jì)，不但能減少需要外購(gòu)的昂貴零件，如棱鏡片，而且可縮短組裝時(shí)間，同時(shí)達(dá)到高亮度化及降低成本的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝方便、降低成本、提高光利用率及亮度的增加亮度的光擴(kuò)散板。
本實(shí)用新型包含基材及至少一層液晶層；液晶層位于基材一側(cè)，并使經(jīng)過(guò)的光線反射成波長(zhǎng)為可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的反射光線。
其中基材的材質(zhì)選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯、環(huán)烯烴共聚物、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯或聚苯乙烯材質(zhì)所組成的群組中之一。
液晶層為旋光性向列型液晶層。
基材的一側(cè)為至少一層液晶層；基材另一側(cè)形狀可為任意形狀。
基材為任意形狀的一側(cè)為平面、鏡面或霧面。
基材為任意形狀的一側(cè)為聚光或散光結(jié)構(gòu)。
基材為任意形狀的一側(cè)為棱鏡。
基材的另一側(cè)面設(shè)有相位延遲片。
相位延遲片為為1/4波長(zhǎng)的相位延遲片。
基材包含數(shù)個(gè)光擴(kuò)散粉。
由于本實(shí)用新型包含基材及至少一層液晶層；液晶層位于基材一側(cè)，并使經(jīng)過(guò)的光線反射成波長(zhǎng)為可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的反射光線。使用時(shí)，將本實(shí)用新型組裝于包含反射片及數(shù)個(gè)光源的直下式背光模組中，當(dāng)背光模組的數(shù)個(gè)光源通過(guò)液晶層時(shí)，只有與液晶分子結(jié)構(gòu)相反的圓偏光可以通過(guò)，相對(duì)的與液晶分子結(jié)構(gòu)相同的圓偏光則將被反射回背光模組，再經(jīng)反射片反射后，重新形成與液晶分子結(jié)構(gòu)相反的圓偏光，再次通過(guò)液晶層，當(dāng)可反射的波長(zhǎng)范圍增加，光的回收率也會(huì)提升，從而具有增亮的效果，不僅可改善傳統(tǒng)需要透過(guò)組裝以將光擴(kuò)散板、棱鏡片或增亮膜與燈源模組組裝在一起的缺點(diǎn)，且本實(shí)用新型不需要棱鏡片或增亮膜的設(shè)置，即可提高亮度兼具減少制程降低成本。不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝方便、降低成本，而且提高光利用率及亮度，從而達(dá)到本實(shí)用新型的目的。


圖1、為已有的直下式光模組分解結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖2、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖3、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意正視圖(具有柱狀透鏡及液晶層)。
圖4、為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意正視圖(具有散光設(shè)計(jì)及液晶層)。
圖5、為組裝本實(shí)用新型的直下式背光模組結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖6、為組裝本實(shí)用新型的直下式背光模組結(jié)構(gòu)示意正視圖(具有相位延遲片)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型用于解決已有技術(shù)的直下式背光模組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組裝不便、成本高、光利用率不足的缺點(diǎn)，已有的直下式背光模組系包含反射片、數(shù)個(gè)光源、光擴(kuò)散板、棱鏡片及增亮膜，再將上述的光學(xué)片組合在一起，不僅增加其組裝時(shí)的難度和時(shí)間，而且增加成本。
如圖2所示，本實(shí)用新型增加亮度的光擴(kuò)散板300為一種增加亮度的光擴(kuò)散板，其包含基材10及位于基材10一側(cè)的至少一層液晶層20。
基材10的材質(zhì)選自聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl mathacrylate)、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯、環(huán)烯烴共聚物(Cyclo-OlefinCopolymer)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯[PETG Poly(ethylene terephthalate)]或聚苯乙烯(Polystyrene)等材質(zhì)所組成的群組中之一?；?0包含數(shù)個(gè)光擴(kuò)散粉12?；?0的另一側(cè)形成為平面、鏡面或霧面或聚光或散光設(shè)計(jì)的紋路。
如圖2所示，基材10的另一側(cè)形成平面。
如圖3所示，基材10的另一側(cè)形成柱狀透鏡結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，基材10的另一側(cè)形成散光設(shè)計(jì)。
液晶層20為旋光性向列型液晶層(Chrial-Nematic Crystal Layer)，其涂布至基材10的一例，其涂布方式包括狹縫式涂布、浸鍍、線棒涂布、滾輪滾壓方式、旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂、淋鍍等方式。
如圖5所示，組裝本實(shí)用新型的直下式背光模組包含反射片100、數(shù)個(gè)光源200及光擴(kuò)散板300。
增加亮度的光擴(kuò)散板300的一側(cè)包含至少一層液晶層20及基材10。
液晶層20為利用不同螺距疊合或是螺距大小變化的液晶材料以至少一層涂布在經(jīng)配向后的基材10上，經(jīng)循環(huán)回火后使螺距定向排列，如此可增加反射波長(zhǎng)范圍達(dá)到可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍；螺距變化排列影響被反射的旋光波長(zhǎng)范圍，若溫度增加螺距就會(huì)減少，此時(shí)反射波長(zhǎng)就會(huì)偏藍(lán)光波長(zhǎng)范圍，所以必須控制照射能量、回火溫度及滾輪溫度才可使反射波長(zhǎng)為可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍。
當(dāng)背光模組的數(shù)個(gè)光源200通過(guò)旋光性向列型液晶(Chiral-Nematic)層20時(shí)，只有與液晶分子螺旋結(jié)構(gòu)相反的圓偏光可以通過(guò)，相對(duì)的與液晶分子螺旋結(jié)構(gòu)相同的圓偏光則將被反射回背光模組，再經(jīng)反射片100反射后，重新形成與液晶分子螺旋結(jié)構(gòu)相反的圓偏光，再次通過(guò)旋光性向列型液晶層，當(dāng)可反射的波長(zhǎng)范圍增加，光的回收率也會(huì)提升。此時(shí)，如圖6所示，再配合1/4波長(zhǎng)相位延遲片400，即可將圓偏光轉(zhuǎn)換成線偏光通過(guò)偏光片，而提升光利用率，使增加亮度的光擴(kuò)散板300具有增亮的效果，不僅可改善傳統(tǒng)需要透過(guò)組裝以將光擴(kuò)散板、棱鏡片或增亮膜與燈源模組組裝在一起的缺點(diǎn)，且本實(shí)用新型不需要棱鏡片或增亮膜的設(shè)置，即可提高亮度兼具減少制程降低成本?，F(xiàn)以實(shí)施例作如下說(shuō)明使用2mm的PC材質(zhì)的高亮度擴(kuò)散板，一面為亮面，另一面為棱鏡(prism)，將分散混合狀態(tài)的旋光性向列型液晶(液晶狀態(tài)范圍20～150℃)涂布于PC光擴(kuò)散板的鏡面亮面上，于含氧量小于1％的烘箱中，進(jìn)行高溫100℃回火3分鐘后再進(jìn)行低溫30℃回火，循環(huán)回火3次使液晶分子定向排列；回火溫度不可高于PC基材的玻璃轉(zhuǎn)移溫度135℃，利用波長(zhǎng)365nm的紫外光固化，成型后即為高亮度擴(kuò)散板。
權(quán)利要求1.一種增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于它包含基材及至少一層液晶層；液晶層位于基材一側(cè)，并使經(jīng)過(guò)的光線反射成波長(zhǎng)為可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的反射光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的基材的材質(zhì)選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯、環(huán)烯烴共聚物、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯或聚苯乙烯材質(zhì)所組成的群組中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的液晶層為旋光性向列型液晶層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的基材的一側(cè)為至少一層液晶層；基材另一側(cè)形狀可為任意形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的基材為任意形狀的一側(cè)為平面、鏡面或霧面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的基材為任意形狀的一側(cè)為聚光或散光結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的基材為任意形狀的一側(cè)為棱鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的基材的另一側(cè)面設(shè)有相位延遲片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的相位延遲片為為1/4波長(zhǎng)的相位延遲片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加亮度的光擴(kuò)散板，其特征在于所述的基材包含數(shù)個(gè)光擴(kuò)散粉。
專利摘要一種增加亮度的光擴(kuò)散板。為提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝方便、降低成本、提高光利用率及亮度的液晶顯示器部件，提出本實(shí)用新型，它包含基材及至少一層液晶層；液晶層位于基材一側(cè)，并使經(jīng)過(guò)的光線反射成波長(zhǎng)為可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的反射光線。
文檔編號(hào)G02F1/13GK2742462SQ20042011802
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者張至蕙, 王志鴻, 張仁懷 申請(qǐng)人:穎臺(tái)科技股份有限公司