薄膜晶体管液晶显示器背照单元光板和含该光板液晶显示器

摘要

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器(下文参见“TFT-LCD”)背照单元光板及含该光板TFT-LCD。本发明光板包括：透明基板和散光层，该散光层具有建立在透明基板上的、由多个突起组成的扩散图样。扩散图样满足纵横比率0.8或以上，该纵横比率是形成在透明基板上的突起的单元体部分的半径(l)相对突起的厚度(d)的比率。

权利要求

1.一种薄膜晶体管液晶显示器背照单元光板，包括：一透明基板；及

一散光层，该散光层具有建立在透明基板上的、由多个突起组成的扩散图样，其中：扩散图样具有由电子束辐照装置形成的表面，扩散图样纵横比率为0.8～0.96之间，该纵横比率满足下式：其中该多个突起具有球型或半球型的形状；突起的单元体部分的半径范围为

0.005-50μm。

2.按权利要求1所述光板，其中该电子束的辐照射出热电子是通过加热高熔点材料丝状体实现的，该高熔点材料丝状体采用下列一组中的至少一种：钨，钽和钼。

3.按权利要求1所述光板，其中该电子束辐照在0.005-0.1nm的波长范围内。

4.按权利要求1所述光板，其中该电子束辐照在40-120kGy吸收剂量范围内。

5.按权利要求1所述光板，其中该扩散图样通过涂敷包括聚合树脂和有机粒子成分的混合物于透明基板上形成，且具有球形或半球形形状。

6.按权利要求5所述光板，其中该聚合树脂包括热固型树脂。

7.一种包含至少一个光板的背照部件，所述光板包括：一透明基板；及

一散光层，该散光层具有建立在透明基板上的、由多个突起组成的扩散图样，其中：扩散图样具有由电子束辐照装置形成的表面，扩散图样纵横比率为0.8～0.96之间，该纵横比率满足下式：其中该多个突起具有球型或半球型的形状；突起的单元体部分的半径范围为

0.005-50μm。

8.一种薄膜晶体管液晶显示器，包括：一背照部件，该背照部件包含至少一个光板；所述光板包括：一透明基板；及

一散光层，该散光层具有建立在透明基板上的、由多个突起组成的扩散图样，其中：扩散图样具有由电子束辐照装置形成的表面，扩散图样纵横比率为0.8～0.96之间，该纵横比率满足下式：其中该多个突起具有球型或半球型的形状；突起的单元体部分的半径范围为

0.005-50μm。

说明书

薄膜晶体管液晶显示器背照单元光板和含该光板液晶显示

器

技术领域

[0001] 本发明涉及用于薄膜晶体管液晶显示器(下文参见“TFT-LCD”)背照单元的光板及包括有该光板的TFT-LCD，特别是一种在贯穿于显示器侧面或后边的光源灯的光辐照时通过诱导均匀光扩散方式获得清晰光学图像的光板及包括有该光板的TFT-LCD。

背景技术

[0002] 液晶显示器(LCD)是一种具有低功耗、低热生成和高清晰度特点的超薄图像输出装置，近来作为图像显示装置突出显露了其在工业领域广泛应用。然而与其他平面显示类型不同，LCD采用不发光材料的液晶制造，需要附加的发光装置来改进显示屏的亮度。

[0003] 这种附加的发光装置包括背照单元或背照源模块(Backlight unit)，大多归类于前照和背照处理。背照方法是一种间接的光照过程，即安装在显示装置后边的背照单元的光源产生的光通过光导板引导至对面，再从反光板(Reflection sheet)如金属沉积板或者是不透光的白板反射回来，然后输出到前边，从而改进显示屏的亮度。该背照过程有必要用最小的功耗实现最大的图像亮度。

[0004] 为此，为了能实现上述需求，一种制备具有形成在基板的至少一面上的光扩散层、以便实现传输来自光源的光到液晶显示驱动器上的光板(Optical sheet)的方法显现得突出醒目。

[0005] 这里，光板在光的均匀扩散中起作用，即来自光源灯的光的辐照穿过光散板或者光导板时没有损失。光板应该具有高的总光透射率和高的光扩散性这一最重要特性。

[0006] 光板进一步需要有高的光学功效，即：基于光学特性的高发光率或高发光密度特性。换句话说，不断形成的来自光源的光的分布和路径必须变向将光转送至LCD。

[0007] 典型地，该光板的制备是涂敷包括聚合树脂和球型粒子成份于包括有光入射的体部和由粒子形成的凸出或突起(Protrusions)的基板上。

[0008] 然而传统的光板体部和突起部分的纵横比低，因此不能够实现光板的高效率，也就是不能满足所需求的高等级的发光率。

[0009] 考虑到上述事实，本发明人致力于改进传统光板的低的高发光率特性，完成了具有高的总光透射比(Total light transmittance)，特别是高光扩散性(Haze characteristic)、高发光率(Luminance)、适合于TFT-LCD背照的光板，包括形成在基板上的具有复数突起型扩散图样的散光层(Light diffusionlayer)；且规定形成于该基板上的突起的单元体部分的半径(l)相对突起的厚度(d)的比率。

发明内容

[0010] 针对现有技术中的上述不足，本发明目的在于提供一种具有高发光率的、用于TFT-LCD背照单元的光板，该光板包括透明基板和散光层，该散光层具有多个突起形成的扩散图样，通过规定成型于该基板上的突起的单元体部分的半径(l)相对突起的厚度(d)的纵横比率实现。

[0011] 本发明次一目的在于提供一种包括有该光板的背照部件(Backlightassembly)。

[0012] 本发明另一目的在于提供一种包括有该光板的TFT-LCD。

[0013] 为了实现上述目的，本发明提供的用于TFT-LCD背照单元的光板包括：透明基板和建立在透明基板上的散光层，该散光层具有包括多个突起的扩散图样。扩散图样纵横比率为0.8或以上，该纵横比率是形成在透明基板上的突起的单元体部分的半径(l)相对突起的厚度(d)的比率，优选地，纵横比率为0.8-1.5。

[0014] 本发明中扩散图样具有由电子束辐照装置形成的表面。该电子束的辐照射出热电子是通过加热高熔点材料丝状体实现的，该高熔点丝状体采用下列一组中的至少一种：钨，钽和钼。

[0015] 电子束辐照在0.005-0.1nm的波长范围内，最好的吸收剂量是40-120kGy。

[0016] 进一步，多个突起具有球型或半球型的形状。突起的单元体部分的半径为0.005-50μm。

[0017] 本发明还提供一种包括具有高发光率光板的背照部件。

[0018] 本发明进一步提供一种包括高发光率光板的TFT-LCD。

附图说明

[0019] 以下可以结合详细说明及附图来进一步了解本发明目的和有益效果。其中：

[0020] 图1表明本发明半球型光板的突起扩散图样的纵横比图；

[0021] 图2为制备本发明光板时在电子束辐照前该突起的表面形状图；

[0022] 图3为制备本发明光板时电子束辐照后该突起的表面形状图。

具体实施方式

[0023] 下面将结合具体实施例及其附图对本发明作详细说明。

[0024] 本发明所提供的光板包括透明基板和带有形成在透明基板上的复数突起扩散图样(Diffusion pattern)的散光层，扩散图样纵横比为0.8或以上，具体纵横比(Aspect ratio)定义为：形成在基板上的突起的单元体部分的半径(l)相对于突起的厚度(d)关系值，该纵横比满足如下公式：

[0025]

[0026] 图1表示本发明定义的半球形状的光板的突起的扩散图样的纵横比。本发明光板的纵横比最好是0.8或者更高，更优选是0.8-1.5。这里，当纵横比小于0.8时，光的聚光或凝聚特性(Condensing property oflight)下降，当纵横比超过1.5时，光的总反射量增加，导致发光率降低。

[0027] 本发明光板包括：具有形成在透明基板上的复数个突起的散光层，其中散光层实施高纵横比，但是实现所述纵横比在本发明中不被特别限制于此。

[0028] 因此，本发明提供一种具有复数突起的光板，该突起为球型或半球型的扩散图样结构，通过涂敷将包括聚合树脂和散光粒子的混合物成型于透光基板上，干燥混合物，然后电子束辐照到混合物上。

[0029] 本发明光板上的扩散图样的形成先是采用涂层方法构造扩散图样形成表面形状，然后为达到0.8-1.5的纵横比，照射电子束到其表面，至此形成球型或半球型突起的扩散图样。

[0030] 更具体地是，突起的表面形状可以通过控制使用在混合物中聚合树脂和有机粒子的交联度及电子束辐射的能量来实现。即：电子束辐照到包括交联型有机粒子和非交联型聚合树脂层的表面，然后诱导非交联型聚合树脂层分解，通过制备突起为相关交联型有机粒子的球型表面形状，实现具有目标纵横比的表面形状。

[0031] 在本发明中电子束辐照在0.005-0.1nm波长范围内，属于通过加热由高熔点材料构成的丝状体放射热电子方法。高熔点材料丝状体可以采用如下一组中的任何一种：钨、钽和钼。

[0032] 丝状体安装在电子枪里，一般处于高真空状态，因必须能够提供大量的电子，不应受周围环境影响。

[0033] 电子束辐照单位是吸收剂量(kGy)，该吸收剂量根据使用、产品需求等情况而定。本发明优选的电子束吸收剂量范围为40-120kGy。这里，如电子束辐照区域的吸收剂量少于
40kGy，电子束会引起二噁英(Dioxin)分解和石油有机化合物分解。电子束辐照区域的吸收剂量为50kGy时，会产生聚合物硬化作用。进一步，电子束区域的吸收剂量为60-120kGy时，电子束就具有树脂材料的分解和收缩等功能。在本发明中，球型表面可以通过控制电子束吸收剂量在聚合树脂可分解的吸收剂量范围内做成突起形的。

[0034] 在光板中，可以根据聚合物中的散光粒子的分散情况和他们的尺寸来控制多个伸出或复数突起。

[0035] 在这里，突起的单元体部分的半径(l)满足0.005-50μm。如果半径(l)超出此范围，光学效率的改进结果会不理想；本发明的光板就不适宜在TFT-LCD背照单元上使用。

[0036] 在本发明中使用的最优选的散光粒子采用下列一组中的一种或多种：丙烯酸树脂(acrylic resin)，聚氨酯(polyurethane)，聚氯乙烯(polyvinylchloride)，聚苯乙烯(polystyrene)，聚丙烯睛(polyacrylonitrile)，聚酰胺(polyamide)，及聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)，且最好为球形；具体是，制备那些散光粒子时，交联型粒子要采用交联剂。

[0037] 为了传输至光板的光剂量测量值最大，优选采用透明有机粒子；更优选地，无色且透明的有机粒子。

[0038] 进一步，有机粒子的粒子尺寸优选为0.1-100μm，最好为20-70μm。如果粒子尺寸小于0.1μm，则散光效果得不到满足；如果粒子尺寸超过100μm，会导致层叠后留下粒子的问题，则将树脂混合物涂敷在散光层上会变得困难。

[0039] 本发明光散板层中采用的聚合树脂可以为任何一种，只要属于硬化型树脂即可，优选为方便处理和容易有效的热固型树脂。热固型树脂优选例可以包括：尿醛树脂(urea resin)，三聚氰胺树脂(melamine resin)，酚醛树脂(phenol resin)，环氧树脂(epoxy resin)，不饱和聚酯树脂(unsaturatedpolyester resin)，醇酸树脂(alkyd resin)，氨基甲酸酯树脂(urethane resin)，丙烯酸树脂(acrylic resin)，聚氨酯(polyurethane)，氟素树脂(fluorine-basedresin)，有机硅树脂(silicon-based resin)，聚酰胺酰亚胺(polyamideimide)等。进一步，散光层可以在增塑剂(plasticizer)，稳定剂(stabilizer)，防退化剂(deterioration-preventing agent)，分散剂(disperser)，消泡剂(deformingagent)，发泡剂(forming agent)类及所述聚合树脂中混合。

[0040] 为了制备满足具有85-95％的光透射比范围的光特性的光板，控制聚合树脂和有机粒子的混合比例尤为重要。基于聚合树脂的100重量份数，有机粒子使用的比例最好是0.1-1000重量份数，优选的是10-500重量份数。如果有机粒子的混合量小于0.1重量份数，散光效果不足，如果有机粒子的混合量超过1000重量份数，那么形成在散光层上的树脂混合物的涂敷就会变得困难。

[0041] 为了控制光的透射比且获得85-95％的总的光透射比率，有必要控制散光层的厚度。散光层的厚度最好是0.2-500μm，更优选的是2-200μm。如果涂敷厚度小于0.2μm，就会出问题，如：因涂敷中与膜的粘接强度比较弱，且一些粒子会在层叠后留下来。如果涂层厚度是500μm或者更高，所期待的扩散膜就不能够形成，原因是总的光透射率会变成84％或低于84％。

[0042] 本发明使用的基板是要通过光线的，包括透明合成树脂，特别是无色透明的合成树脂。基板的例子可以选自聚酯(polyethylene terephthalate)，聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)，丙烯酸树脂，聚碳酸酯(polycarbonate)，聚苯乙烯，聚烃烯(polyolefin)，醋酸纤维素(celluloseacetate)等，但是不仅限于此。

[0043] 本发不具体限定明透明基板的厚度，但是优选为10-500μm，更优选为75-250μm。如果基板的厚度小于10μm，形成在散光层上的树脂结构容易发生卷曲现象。
如果基板的厚度超过500μm，液晶显示装置发光率会降低，与薄的液晶显示装置的需求相矛盾的背照单元的厚度将会增加。

[0044] 本发明光板可以在形成有散光层的透明基板另一表面设一抗阻塞层。

[0045] 该抗阻塞层的成分包括抗阻塞聚合树脂和抗阻塞粒子。抗阻塞聚合树脂最好是硬化性树脂，特别是方便处理和容易见效的热固型树脂。该热固型树脂最好选自下组中任一种：尿醛树脂，三聚氰胺树脂，酚醛树脂，环氧树脂，不饱和聚酯树脂，醇酸树脂，氨基甲酸酯树脂，丙烯酸树脂，聚氨酯，氟素树脂，有机硅树脂，聚酰胺酰亚胺等。但是不仅限于此。抗阻塞聚合树脂最好是无色的和透明的，原因在于用于光的传输。进一步，抗阻塞聚合树脂可以与增塑剂，稳定剂，防退化剂，分散剂，消泡剂，发泡剂，上蜡剂(wax)或抗电荷剂(Anti-charging agent)类混合在一起。

[0046] 抗阻塞粒子可以包括如下一组中的任何一种材料：丙烯酸树脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯睛，聚酰胺，及聚甲基丙烯酸甲酯，最好球形。基于100重量份数的聚合树脂，在抗阻塞层中使用的粒子量是0.01-500重量份数，优选为0.1-100重量份数的粒子可以用。如果使用粒子的量少于0.01重量份数，在制备过程中的膜的迁移运动特性的阻塞现象会加重；如果粒子的量超过500重量份数，形成在抗阻塞层的树脂结构的涂敷就会变得困难。

[0047] 所述用于抗阻塞层的粒子最好也是无色透明，以便使光最大限度通过散光板的达到亮度，并使所述粒子的大小为0.1至100μm，优选为0.1至50μm。如果颗粒的大小小于0.1μm，在制备过程中的膜迁移运动特性的阻塞现象会加重。如果颗粒大小超过100μm，形成抗阻塞层的树脂成分的涂敷就会变得困难，且在层叠后会有粒子残留。

[0048] 此外，为了确保高透射比和抗阻塞功能并获得85至95％的总透射比，抗阻塞层的涂层厚度可以通过控制得到。抗阻塞层的涂层厚度优选为0.1至100μm，更优选的为0.1至50μm，最好值为0.1至20μm。在这里，如果抗阻塞层的厚度小于0.1μm，在涂敷时会出现与基板的粘接强度变弱的问题，且导致层叠后会留下粒子。如果抗阻塞层的厚度超过100μm，总透射比会变为84％或低于84％，使之难以制备理想的散光板。

[0049] 鉴于上述情况，本发明的光板具有较高的总光透射率和高的光扩散性这一重要特性，尤其是高发光率[表6]。因此，当光从贯穿于LCD外侧或后边的光源灯照射时、通过诱导均一光扩散方式，使本发明光板可以得到明显清晰的光学图像，进而使本发明的光板适于TFT-LCD的背照单元。

[0050] 另外，本发明提供了一种包括改进了发光亮度的光板的背照部件。

[0051] 此外，本发明还提供了一种包括改进了发光亮度的光板的TFT-LCD。

[0052] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0053] 本实施例旨在更具体地描述本发明，并不仅限于此。

[0054] 实施例1

[0055] 使用迈尔棒(Mayer Bar)，将如表1所示成份比例的涂敷剂涂敷在高透明度的聚酯薄膜(东丽世韩有限公司XG533-100μm)的一个表面上，然后在温度为110℃、时间为60秒下进行干燥，形成厚度为30μm的散光涂敷层。图2为在电子束辐照前该突起的表面形状。此后，通过使用90kv加速电压，将吸收剂量为100kGy的电子束(岩崎电气制作有限公司(IwasakiElectric Mfg.Co.，Ltd.)，Ezcure)辐照到散光涂敷层上，从而制成了具有如图3所示扩散图样的光板。

[0056] 表1

[0057]

[0058] 实施例2

[0059] 使用迈尔棒(Mayer Bar)，将如表2所示成份比例的涂敷剂被涂敷在高透明度的聚酯薄膜(东丽世韩有限公司XG533-100μm)的一个表面上，然后在温度为110℃、时间为60秒下进行干燥，形成厚度为30μm的散光涂敷层。图2为在电子束辐照前该突起的表面形状。此后，通过使用90kv加速电压，将吸收剂量为60kGy的电子束(岩崎电气制作有限公司，Ezcure)辐照到散光涂敷层上，从而制成了具有如图3所示扩散图样的光板。

[0060] 表2

[0061]

[0062] 实施例3

[0063] 将具有如表3所示成份比例的抗阻塞层的涂敷剂，涂敷在基板的后表面，其基板上形成有按实施例1方式制备的散光层。该涂敷剂在温度为110℃、时间为40秒情况下进行干燥，从而形成了具有5μm厚抗阻塞层的光板。

[0064] 表3

[0065]

[0066] 比较例1

[0067] 使用迈尔棒，将涂敷剂具有如表4所示成份比例涂敷在的高透明度聚酯薄膜(东丽世韩有限公司XG533-100μm)的一个表面，在温度为110℃、时间为60秒下进行干燥，从而形成了厚度为30μm的光板。

[0068] 表4

[0069]

[0070] 试验例1纵横比的测量

[0071] 上述制备 的光板横截 面被切开，通过扫描 电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope，日立，S-3400N)测量该光板的纵横比。

[0072] 所测量的纵横比是如图1所示的所述突起的单元体部分的半径(l)相对该突起的厚度(d)的纵横比率，各光板的纵横比结果分别列于表5。

[0073] 表5

[0074]工艺条件 体部半径(l) 突起厚度(d) 纵横比
比较例1 15μm 10.5μm 0.70
实施例1 15μm 14.5μm 0.96
实施例2 15μm 12.5μm 0.83

[0075] 从上述结果可见，当形成表面形状时通过优化电子束辐照射至散光层，纵横比，即形成在透明基板上的突起的单元体部分的半径(l)相对突起的厚度(d)的纵横比率为0.8或更高些。

[0076] 试验例2光学特性的测量

[0077] 1.总的光透射率的测量

[0078] 以下实验，为了验证上述制备的光板的光透射能力和光分布能力。

[0079] 当550nm的光线垂直或正交传播到10cm×10cm大小的、竖直设置的散光板样品时，采用自动数字透程仪(An automatic digital hazemeter)测量光的量，自动数字透程仪购于日本电色工业株式会社(Nippon DenshokuIndustries Co.，Ltd)。总光透射率值的计算通过下述方程式1，计算结果分别列于表6。

[0080] 【方程式1】

[0081]

[0082] 2.光扩散性测量

[0083] 所制备的光板的光扩散性测量(Haze)通过如下方程式2计算，测量结果分别在列于表6。

[0084] 【方程式2】

[0085]

[0086] 3.发光率测量

[0087] 上述制备的光板的散光能力依照下列程序测量。

[0088] 发光率或亮度测量采用32＂直照型背光装置，切割光板，并安装在散光板上。基于0.2度的测量角度和25厘米的背照单元与测量装置BM-7之间的距离情况，在背照单元13盏灯的位置和12盏灯之间的空间点的亮度，通过测量装置(BM-7，拓普康有限公司(Topcone Co.，Ltd.))重复测量9次。有灯部位的平均亮度值和无灯部位的平均亮度值之间存在差异，然后再用光的扩散特性所表示。不同平均亮度值，即在有灯部位平均亮度值-在无灯部位平均亮度值如表6所示。

[0089] 表6

[0090]种类 总的透光率(％) 光扩散性(％) 发光率(cd/m2)
实施例1 69 82 4,800
实施例2 67 83 5,200
比较例1 68 80 3,000

[0091] 结果表明：具有0.8或更高纵横比的光板的亮度或发光率比常规光板好。本发明的高纵横比光板，当置于显示装置的侧面或后边的光源灯的光照射时，通过诱导均一扩散光可以获得特别清晰的光学图像，更适宜用在TFT-LCD背照单元中。

[0092] 综上所述，本发明光板由透明基板和光扩散层组成，在光扩散层中的扩散图样由形成在透明基板上的复数突起组成。扩散图样指定具有纵横比，即是突起的单元体部分的半径(l)相对突起的厚度(d)的比率，据此，本发明高发光率的光板作为TFT-LCD背照单元的光学材料很有用。

[0093] 如前所述，首先，本发明提供了其扩散图样形状能满足特殊纵横比的光板。该特殊纵横比是指形成在基板上的突起单元体部分的半径(l)与突起的厚度(d)之间的关系。

[0094] 其次，与现有技术相比，本发明提供的光板能改进发光率，当光从置于显示装置的侧面或后边的光源灯照射时，能通过诱导均一扩散光获得清晰的光学图像。因此，本发明光板对TFT-LCD背照单元很有用。

[0095] 第三，本发明能提供包括所述光板的背照部件，所述光板有满意的特殊纵横比，且改进了发光亮度；同时还提供了包括所述光板的TFT-LCD。

[0096] 本发明的保护范围依权利要求而定，结合具体实施例的描述不是用来限制本发明的。然而对于本领域技术人员而言还可以有不脱离本发明权利要求技艺精神的实施例的改变或改进。