TW201416734A - 導光板與包含該導光板之透明顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一導光板，該導光板之製造方法，及包含該導光板之透明顯示裝置。該導光板包含：一前表面；與該前表面相對的一後表面；及連結該前表面至該後表面之側表面，其中包括圓錐體或稜柱條中之至少一個形狀的光學圖案係形成於該後表面上，及一光漫射劑係分布於該後表面上。

Description

導光板與包含該導光板之透明顯示裝置 發明領域

本發明係有關於一導光板與包含該導光板之一透明顯示裝置。更明確言之，本發明係有關於用於一透明顯示裝置的一導光板，其可增加光效率及光一致性，免除在一外表面上出現光學圖案線問題，及改良視角特性，及增高亮度，與包含該導光板之一透明顯示裝置。

發明背景

透明的顯示裝置許可一使用者當觀看顯示資訊或畫面時能夠看到該顯示器的前側及背側上的全部情況。該顯示裝置可施用至街道上或店舖內的陳列展示櫥、家電用品的前門、玻璃窗、桌面等。

當從後表面發光時或白晝間，即便未發光至顯示器，透明顯示裝置仍然能夠顯示資訊或畫面，為了達成此項目的須為透明。另一方面，當無任何光射在後表面上或夜間時，要緊地該透明顯示裝置須只顯示畫面或資訊。

用在習知透明顯示裝置內的一導光板含有小量球狀聚矽氧珠粒分散於其全體。珠粒可反射來自LED光源 的光輸入而改變光路徑朝向一面板的前側面及背側面。珠粒有各項優點諸如尺寸小、肉眼不可見、及透明度絕佳。但珠粒因其球體形狀只許可一對一反射光至面板的前側面及背側面，故對光效率的改良有限，且因產量少故價格高。

韓國專利公告案第2008-0097880A號揭示一種導光板其含有珠粒及氣泡以散射、折射、及分散光，及其包括豎或橫稜鏡以減少光損耗。

發明概要

依據本發明之一個面向，一導光板包括：一前表面；與該前表面相對的一後表面；及連結該前表面至該後表面之側表面，其中包括圓錐體或稜柱條中之至少一個形狀的光學圖案係形成於該後表面上，及一光漫射劑係分布於該後表面上。

該等光學圖案可隨機形成。

該等側表面可包含於其上設置一光源的一第一側表面及與該第一側表面相對的一第二側表面。

該等光學圖案間之間隔可隨著該等光學圖案距該第一側表面的距離的增加而減小。

光學圖案的該數目可隨著該等光學圖案距該第一側表面的距離的增加而增多。

該等稜柱條可具有該等稜柱條之一縱向與其中來自該光源的光入射之一方向間界定-90度或+90度的一角。

該等稜柱條係具有該等稜柱條之一縱向與其中 來自該光源的光入射之一方向間界定約0度至180度的一角。

13]當該等稜柱條之一縱向與其中光係從該光源入射之一方向間界定的一角為時，滿足方程式1：

(於該處為第一稜柱條之縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為第二稜柱條之縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為第n-1稜柱條之縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為第n稜柱條之縱向與其中光之入射方向間界定的一角，及n為2至180之整數)。

至中之至少一者可為相同。

該等光學圖案可為凹部或凸部。

該等圓錐體可具有約45度至約60度的一垂直角，及該等稜柱條可具有約70度至約90度的一垂直角。

該等光學圖案可具有約6微米至約30微米之一高度。

該等稜柱條可具有約10微米至約35微米之一長度及約10微米至約35微米之一寬度。

中該光漫射劑之一密度可隨著該光漫射劑距該第一側表面的距離之增加而增加。

該光漫射劑可分布於該導光板距該後表面約0%至約3%的厚度之一範圍內。

於該導光板中，該光漫射劑可以約1,000ppm至約5,000ppm之一濃度存在。

該光漫射劑可包括珠粒。

該等珠粒可具有約1微米至約8微米之一直徑。

該光漫射劑可進一步被覆於該前表面上。

依據本發明之另一面向，提出含括該導光板之一透明顯示裝置。

10‧‧‧光源

20‧‧‧前表面

30‧‧‧後表面

40a-d‧‧‧側表面

50‧‧‧光學圖案

50a-b‧‧‧底部表面

60‧‧‧光漫射劑

90‧‧‧液晶顯示器面板

100‧‧‧導光板

D1‧‧‧直徑

H1-2‧‧‧高度

L2‧‧‧縱向

P2‧‧‧寬度

α、β、‧‧‧角

圖1為一透視圖顯示依據本發明之一個實施例一導光板與一光源的組合；圖2為一圓錐體形光學圖案之透視圖；圖3為一稜柱條形光學圖案的一個實施例之透視圖；圖4為依據本發明之一個實施例一導光板的示意圖；圖5為一示意圖顯示依據本發明之一個實施例一導光板與一光源的組合；圖6為一示意圖顯示依據本發明之一個實施例一導光板與一光源的組合；圖7為一示意圖顯示依據本發明之一個實施例一導光板與一光源的組合；圖8為一示意圖顯示依據本發明之一個實施例一導光板與一光源的組合；圖9為一稜柱條形光學圖案之概念視圖。

較佳實施例之詳細說明

依據本發明之一個實施例，一導光板包括：一前表面；與該前表面相對的一後表面；及連結該前表面至該後表面之側表面，其中包括圓錐體或稜柱條中之至少一個形狀的光學圖案係形成於該後表面上，及一光漫射劑係分布於該後表面上。

現在將參考附圖以細節描述本發明之具體實施例。

圖1為一透視圖顯示依據本發明之一個實施例一導光板與一光源的組合。

參考圖1，依據一個實施例一導光板100包括從一側光源10朝向一面板(圖中未顯示)輸出光的一前表面20、與該前表面20相對的一後表面30、及連結該前表面20至該後表面30的側表面40a、40b、40c、40d。

該光源10可配置於該導光板的一側表面以發光。

該光源可包括線光源及點光源中之至少一者。

該線光源可包括CCFL燈、導光條、雷射、LED與透鏡之一組合、LED與導光條之一組合、及一內部燈中之至少一者。該點光源可包括一發光二極體(LED)。

圖1顯示該光源係為一點光源。

該光源可配置於該導光板之一側表面(40a)。另外，該等光源可分別地配置於該導光板之相對側表面40a、40b。

該前表面可面對一透明顯示裝置的一面板(例如透明LCD面板，圖1中未顯示)。該前表面20可從該側光源10朝向該面板輸出光以顯示一影像。

該後表面30係與前表面20相對，及反射從該側光源10發射之部分光朝向該前表面20，再度係提高了光效率。

該等側表面係連結該前表面20至該後表面30。該等側表面係包括於其上設置該側光源的一第一側表面40a、及與該第一側表面40a相對的一第二側表面40b、及連結該第一側表面40a至該第二側表面40b的一第三側表面40c及一第四側表面40d。

該等光學圖案50可形成於該後表面30上。該等光學圖案50係經組配以使得從該光源發射的光碰撞該等光學圖案50將被全反射且通過前表面20朝向該面板輸出，藉此改良該導光板的光學效率。

該等光學圖案50係成形為點形狀。此處「點形狀」一詞係指其中光學圖案係與相鄰光學圖案分開的一形狀。舉例言之，一點可具有由非圖案化區所環繞的一島結構。該非圖案化區可為平坦。

只要該等光學圖案能夠反射來自該側光源的光，其可具有任一種形狀，包括凹部、凸部、或其組合但非限制性。

後表面30可含有光漫射劑(圖中未顯示)。

該等光學圖案可包括圓錐體形及稜柱條形中之至少一者。

圖2及3分別地顯示圓錐體形光學圖案及稜柱條形光學圖案。

於圖2之圓錐體形光學圖案中，該圓錐體形光學 圖案可具有約4微米至約30微米，較佳地約6微米至約30微米之高度H1，及底部表面50a之約10微米至約35微米的直徑D1。在此範圍以內，該光學圖案可反射光而提高光效率，圖案線並非從外側可見，及光可輸出至該前表面。該等圓錐體形光學圖案可具有約45度至約60度的垂直角α。在此範圍以內，光可輸出至該前表面。

此處，垂直角α可指稱於該圓錐體垂直該圓錐體的底部表面且具有最大高度的一三角形截面中面對該底部表面50a的直徑D1之一角。

於圖3中，該等稜柱條形光學圖案具有約6微米至約30微米之高度H2，底部表面50b之約10微米至約35微米的長度L2，約10微米至約35微米的寬度P2，及約70度至約90度的垂直角β。在此範圍以內，該光學圖案可反射光而提高光效率，圖案線並非從外側可見，及光可輸出至該前表面。又復，當關閉光源時，圖案並非可見，及後表面的一物體為可見；而當啟動光源時，圖案為不可見。

此處，垂直角β可指稱於該稜柱條圖案之三角形側表面中面對該稜柱條圖案之一寬度的一角。

該等光學圖案可隨機形成於後表面上。此處該術語「隨機」表示就方向、間隔、或大小而言，該等光學圖案係不規則地排列。

光學圖案之數目可隨著該等光學圖案距該光源之距離的增加而增多。隨著該等光學圖案距該光源之距離的增加，由光源所發射的光強度減低。如此，總反射可藉 增加光學圖案之數目而予增高。

該等光學圖案間之間隔可隨著該等光學圖案距該第一側表面的距離的增加而減小。結果，隨著該等光學圖案與該光源之距離的加大，反射率增高，藉此獲得一種外觀，總觀看區的亮度一致。

該等光學圖案間之間隔可為約10微米至約200微米之範圍，但非限制性。

該等光學圖案的數目或密度可隨著該等光學圖案距該第一側表面的距離的增加而提高。結果，隨著該等光學圖案與該光源之距離的加大，反射率增高，藉此獲得一種外觀，總觀看區的亮度一致。

該等光學圖案的尺寸及高度可相同或相異。較佳地，該等光學圖案具有相等大小使得圖案線從外側為不可見。

後表面可包括光漫射劑。該光漫射劑可漫射來自該側光源的光而提供絕佳外觀。

如圖4所示，光漫射劑60可分布於導光板的後表面30上。於相關業界中，一導光板只含有小量光漫射劑(例如珠粒)使得該等珠粒反射從光源輸入的光而改變光路徑至該面板的前側及後側。於此種情況下，光係以1：1之比由該等珠粒分散至後表面及前表面，因而提供的光效率低。

另一方面，於依據本發明之導光板中，光係藉形成於該後表面上的該等光學圖案反射，及光漫射劑係分布於該後表面上。結果，該光漫射劑可分散從該等光學圖案反射的光，藉此進一步改良光效率。

光漫射劑60係分散於該導光板的後表面30上。

該導光板的前表面可面對一液晶顯示器面板90。

光漫射劑60可分布於該導光板距該後表面約0%至約3%厚度之範圍。在此範圍以內，由該等光學圖案所反射的光之光效率可提高。

該導光板係由含光漫射劑的一第一區及不含光漫射劑的一第二區組成。

該第一區包括該後表面且可指稱該導光板距該後表面約0%至約3%厚度之範圍以內的一區。該第二區包括一前表面且可指稱該導光板距該前表面約0%至約97%厚度之範圍以內的一區。

該光漫射劑可配置於該導光板的後表面上，但也可配置於該導光板的前表面上。

該光漫射劑可形成於該導光板的後表面上之方式係藉將約1,000ppm至約5,000ppm濃度的UV樹脂被覆至該導光板的後表面上。在此範圍內，光漫射劑提供改良的外觀，藉將導光板濁度維持於約20%以內，導光板的濁度不會太差。

光漫射劑可呈任一種形式製備，考量光效率、能見度、及外觀可包括珠粒。

光漫射劑可具有約1微米至約8微米之範圍的直徑。於此範圍內，包含在後表面的光漫射劑為不可見，因而確保導光板的透明度絕佳。

能夠漫射光的任一種材料皆可用於光漫射劑而 無特殊限制。舉例言之，光漫射劑可包括選自於丙烯酸系樹脂、聚矽氧樹脂、苯乙烯系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯、烯屬樹脂、聚酯、及鋁所組成的該組群中之至少一種材料。

圖5及圖6為依據本發明之實施例一導光板與一光源組合之示意圖。該光源係為一線光源。

參考圖5，當一光源10為一線光源時，該導光板可包括稜柱條形光學圖案50及光漫射劑60於後表面30上。該等稜柱條形光學圖案可隨機地形成，且可具有該等稜柱條縱向與來自光源10的光之入射方向間界定-90度或+90度角。

參考圖6，當光源10為一線光源時，該導光板可包括圓錐體形光學圖案50及光漫射劑60於後表面30上。該等圓錐體形光學圖案可隨機地形成。

當該光源係為一線光源時，因不會生成光線，故提供絕佳光效率的稜柱條或圓錐體形圖案可形成於後表面上。

圖7及圖8為依據本發明之實施例一導光板與一光源組合之示意圖。該光源係為一點光源。

參考圖7及8，當一光源10為一點光源時，該導光板可包括稜柱條形光學圖案50及光漫射劑60於後表面上。該等稜柱條形光學圖案可隨機地配置。

以點光源為例，當稜柱條之縱向與來自光源的光之入射方向為平行時，光可全反射至前表面，及光線為目測可見。為了防止此種現象，當光源為點光源時，該等稜柱條形光學圖案可於約0度至約180度的隨機旋轉狀態配 置。因而由點光源所生成的光線可由旋轉光線所抵消。旋轉可以1度為單位進行。

如圖7及8所示，複數個光學圖案，其縱向係相對於來自光源的光之入射方向旋轉者，可分散於後表面30上。利用此種組態，光線的外部輪廓可藉因隨機旋轉的稜柱條形光學圖案導致光的全反射而予改良。由隨機旋轉的稜柱條形光學圖案所全反射的光可經偏向及混合。此處，光漫射劑可分布於後表面上。

圖9為概念視圖顯示當光源為點光源時配置於該後表面上的一稜柱條形光學圖案的旋轉。

參考圖9，光學圖案50之底部表面50b的縱向L2與其中來自光源的光之入射方向(箭頭方向)間界定的一角()可於約0度至約180度之範圍。

於一個實施例中，當其中來自光源的光之入射方向與該等稜柱條之縱向間界定的角為時，可滿足方程式1。

(於該處為第一稜柱條之縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為第二稜柱條之縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為第n-1稜柱條之縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為第n稜柱條之縱向與其中光之 入射方向間界定的一角，及n為2至180之整數)

至可為0度至180度。

於一個實施例中，至可為相異。

於另一個實施例中，至中之至少一者可為相同。

與間之差可為約1度至約10度。

於本發明之另一個面向中，一種製造一導光板之方法可包括施用含光漫射劑的聚合物溶液至一基底層，及壓印至少一個光學圖案至形成於該基底層上的一聚合物溶液層上。

該聚合物可具有約1.43至約1.45的折射率，且可為用以製造導光板的光學透明樹脂。舉例言之，光學透明樹脂可包括選自於(甲基)丙烯酸系、聚碳酸酯、苯乙烯、烯屬、及聚甲基丙烯酸甲酯樹脂中之至少一種聚酯樹脂。

光漫射劑為能夠漫射光的材料且可以約1,000ppm至約5,000ppm之濃度存在。

基底層可由前述相同聚合物製成，或可由不同聚合物製成。較佳地，基底層係由前述相同樹脂製成以改良導光板的透明度。舉例言之，基底層可由聚甲基丙烯酸甲酯製成。

於一個實施例中，導光板可藉施用含所製備的光漫射劑之聚合物溶液至該基底層，及壓印光學圖案形成區段至該聚合物溶液層上。

於本發明之又一面向中，一透明顯示裝置可包括 該導光板。該透明顯示裝置可進一步包括一面板及一光源。

其次，將參考實施例以進一步細節描述本發明。但須瞭解此等實施例僅供示例說明而絕不應解譯為限制本發明。將刪除熟諳技藝人士所顯然易知的細節描述。

實施例1

含括如圖6所示之後表面的一導光板之製法係藉混合聚矽氧樹脂珠粒與聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，將該混合物施用至一聚甲基丙烯酸甲酯基底層，及壓印具有壓紋圓錐體形光學圖案的一光學圖案形成區段至該所施用的混合物層。

實施例2

含括如圖5所示之後表面的一導光板之製法係藉混合聚矽氧樹脂珠粒與聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，將該混合物施用至一聚甲基丙烯酸甲酯基底層，及壓印具有壓紋稜柱條形光學圖案的一光學圖案形成區段至該所施用的混合物層。

實施例3

含括如圖7所示之後表面的一導光板之製法係藉混合聚矽氧樹脂珠粒與聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，將該混合物施用至一聚甲基丙烯酸甲酯基底層，及壓印具有壓紋稜柱條形光學圖案的一光學圖案形成區段至該所施用的混合物層。

比較例1

製造含括聚矽氧樹脂珠粒於其全體上方而不具 光學圖案的導光板。

所製造的導光板係評估其有關下列性質。

一影像置於該導光板的後表面上，該導光板係藉該影像前方的一夾具而耦接至一LED光源，及一面板係置於在導光板前方。當開或關該LED光源時評估該影像及在該面板上的外觀。

當關閉光源時，實施例與比較例的影像間並無差異。但當導通光源時，使用比較例的導光板可見後表面影像；但當使用各個實施例的導光板時不易看見後表面影像。此點為優異原因在於夜間或當背光源不存在時無需考慮顯示器的後表面情況。

於實施例及比較例中，導光板各自具有480毫米長度及300毫米厚度。在該導光板上，在距一側LED光源90毫米、240毫米、及390毫米距離的分開點決定三個任意點。透過EZ反差法量測此等各點的平均亮度，從平均亮度算出光效率。設比較例1所製備的導光板亮度為100，光效率為於實施例中測得的亮度百分比。三點各自的一致性程度乃在該等三點的各點之亮度的最小值/最大值之百分比。針對該等導光板，在使用如圖5至圖7顯示的光源設置導光板後，根據從該等光源輸出的光線之能見度而評估圖案之能見度。比較例1採用一點。結果係顯示於表1。

如表1所示，實施例之導光板藉增加平均亮度而改良光效率兩倍或以上，同時改良光的一致性。相反地，只含珠粒而不含任何光學圖案的比較例導光板係具有比較實施例導光板更低的亮度、更低的光一致性，及更低的光效率。

雖然此處已經揭示若干實施例，但熟諳技藝人士瞭解此等實施例係僅供示例說明之用，不背離本發明之精髓及範圍可做出各項修改、變化及變更。因此，本發明之範圍須只受隨附之申請專利範圍各項及其相當物所限。

10‧‧‧光源

20‧‧‧前表面

30‧‧‧後表面

40a-d‧‧‧側表面

50‧‧‧光學圖案

100‧‧‧導光板

Claims (20)

1. 一種導光板，其係包含：一前表面；與該前表面相對的一後表面；及連結該前表面至該後表面之側表面，其中包括圓錐體或稜柱條中之至少一個形狀的光學圖案係形成於該後表面上，及一光漫射劑係分布於該後表面上。
2. 如請求項1之導光板，其中該等光學圖案係隨機形成。
3. 如請求項1之導光板，其中該等側表面係包含於其上設置一光源的一第一側表面及與該第一側表面相對的一第二側表面。
4. 如請求項3之導光板，其中該等光學圖案間之間隔係隨著該等光學圖案距該第一側表面的距離的增加而減小。
5. 如請求項3之導光板，其中光學圖案的數目係隨著該等光學圖案距該第一側表面的距離的增加而增多。
6. 如請求項1之導光板，其中該等稜柱條係具有該等稜柱條之一縱向與其中來自該光源的光入射之一方向間界定-90度或+90度的一角。
7. 如請求項1之導光板，其中該等稜柱條係具有該等稜柱條之一縱向與其中來自該光源的光入射之一方向間界定約0度至約180度的一角。
8. 如請求項1之導光板，其中當該等稜柱條之一縱向與其 中光係從該光源入射之一方向間界定的一角為時，滿足方程式1： (於該處為一第一稜柱條之一縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為一第二稜柱條之一縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為一第n-1稜柱條之一縱向與其中光之入射方向間界定的一角，為一第n稜柱條之一縱向與其中光之入射方向間界定的一角，及n為2至180之整數)。
9. 如請求項8之導光板，其中至中之至少一者係為相同。
10. 如請求項1之導光板，其中該等光學圖案為凹部或凸部。
11. 如請求項1之導光板，其中該等圓錐體係具有約45度至約60度的一垂直角，及該等稜柱條係具有約70度至約90度的一垂直角。
12. 如請求項1之導光板，其中該等光學圖案係具有約6微米至約30微米之一高度。
13. 如請求項1之導光板，其中該等稜柱條係具有約10微米至約35微米之一長度及約10微米至約35微米之一寬度。
14. 如請求項3之導光板，其中該光漫射劑之一密度係隨著該光漫射劑距該第一側表面的距離之增加而增加。
15. 如請求項1之導光板，其中該光漫射劑係分布於該導光板距該後表面約0%至約3%的厚度之一範圍內。
16. 如請求項1之導光板，其中該光漫射劑係以約1,000ppm至約5,000ppm之一濃度存在。
17. 如請求項1之導光板，其中該光漫射劑係包含珠粒。
18. 如請求項17之導光板，其中該等珠粒係具有約1微米至約8微米之一直徑。
19. 如請求項1之導光板，其中該光漫射劑係進一步被覆於該前表面上。
20. 一種透明顯示裝置，其係包含如請求項1至19中任一項的該導光板。