CN101233431A - 光学片及其制造方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学片，即使透明基材的厚度减小，该光学片也可呈现小的翘曲。所述光学片由挠性材料制成的透明基材(12B1)以及其上沿延伸方向布置的柱棱镜(12B2)组成。所述透明基材(12B1)具有与相邻柱棱镜(12B2)所限定的谷部(12B3)相应的凹部(12B5)，所述柱棱镜(12B2)具有延伸到所述凹部(12B5)内壁的斜面(12B4)。所述透明基材(12B1)与所述谷部(12B3)接触，并且在所述透明基材(12B1)与柱棱镜(12B2)之间，不存在不起棱镜作用的层，即所谓衬层。

Description

光学片及其制造方法和显示装置
技术领域
本发明涉及一种表面上具有凸形的光学片、制造该光学片的方法、以及包括该光学片的显示装置。
背景技术
近年来，由于液晶显示装置具有诸如低耗电、节省空间和低成本这样的优势，过去是显示装置主流的阴极射线管(CRT)已被液晶显示装置取代。
按照例如显示图像时的照明方法分类，有几种类型的液晶显示装置。例如，可把利用布置在液晶面板后面的光源来显示图像的透射型显示装置作为现成的示例。
在包括这种显示装置的由电池驱动的移动产品中，显示装置的电能消耗非常大，这成为延长电池寿命的障碍。特别地，用在显示装置中的背光的电能消耗比例非常大。如此，通过尽可能减少电能消耗，可延长电池寿命。因此，可提高移动产品的实用性(practical value)。但是，简单地减少背光的电能消耗并不更好，因为如果背光亮度大幅度下降，显示装置的屏幕显示可视度会变得不适宜。因此提出了一些减少背光的电能消耗而又不大幅度降低背光亮度的方法。
例如，在专利文件1中，公开了一种在液晶面板与光源之间布置表面上具有多个柱棱镜(pole prism)的光学片的方法。通过利用图12和图13，将具体给出该光学片的说明。
图12示出包括透镜膜112和113作为在前述光学片的透射型显示装置100的剖视结构的示例。图13示出透镜膜112一部分的放大截面视图。显示装置100主要包括液晶显示面板120和布置在液晶显示面板120之后(即，观察者侧的相对侧)的照明装置110(所谓背光)。
照明装置110从观察者侧起依次包括光源111、透镜膜112和113、散射片114、灯反射器115、光导板116和反射片117。液晶显示面板120从观察者侧起依次主要包括偏振板121、透明基板122、滤色器123、透明电极124、取向膜125、液晶层126、取向膜127、透明像素电极128、透明基板129和偏振板130。
在显示装置100中，从光源111发出的光被灯反射器115和反射片117反射，在液晶显示面板120的方向上受到引导，通过光导板116被分布在液晶显示面板120的整个区域上，被散射片114均匀地散射，被透镜膜112和113会聚，从而发射到液晶显示面板120。进入液晶显示面板120的光根据由未示出的驱动电路施加到每个像素的电压大小而被透射到观察者侧。
如上，通过在液晶显示面板120与散射片114之间布置透镜膜112和113，从光源111发出的光可有效进入液晶显示面板120。因此，可减少背光的电能消耗而不会大幅度降低背光亮度。
例如，如专利文件2到5所示，通过用未固化的硬化树脂涂布透明基材，将具有柱棱镜相反形状的母模压到硬化树脂上，并在这种状态下固化该硬化树脂以转录柱棱镜形状，可制造透镜膜112和113。
专利文件1：日本未审查实用新型申请公开No.3-69184
专利文件2：日本未审查专利申请公开No.4-356746
专利文件3：日本未审查专利申请公开No.5-314545
专利文件4：日本未审查专利申请公开No.5-325272
专利文件5：日本未审查专利申请公开No.6-47806
发明内容
但是，在由前述制造方法获得的透镜膜中，由于硬化树脂固化而产生的收缩，透镜膜大幅度翘曲到硬化树脂侧。特别是，当透明基材较薄时，透明基材的强度下降，因硬化树脂固化而产生的收缩的比例增加。因此，光学片明显翘到硬化树脂侧。即使如上所述在透镜膜中产生大幅度翘曲，也可能对翘曲施压而将透镜膜安放在显示装置中。但是，透镜膜安放在显示装置中后，部分由于翘曲，透镜膜和与其相邻的光学零件接触。因此，产生牛顿环和裂纹等缺陷，显示装置的显示质量下降。
考虑到上述问题，在本发明中，需要提供一种即使在薄透明基材的情况下翘曲也小的光学片、制造这种光学片的方法、以及包括该光学片的显示装置。
本发明的光学片中，由硬化树脂制成的柱棱镜沿延伸方向布置在由挠性材料制成的透明基材上。这里，所述透明基材与彼此相邻的柱棱镜之间的谷部接触。根据本发明的显示装置包括面板，发光以照亮所述面板的光源，以及设置在所述面板与所述光源之间的一个或多个光学片。
在本发明的光学片和显示装置中，所述透明基材与彼此相邻的柱棱镜之间的谷部接触。因此，在所述透明基材与所述柱棱镜之间不存在不起到棱镜作用的层，即所谓衬层。这里，“不存在衬层”的表达方式的意思是没有衬层存在的情况以及因为制造中的误差而轻微残留衬层(例如，0.28μm或更少)的情况。因此，柱棱镜相对透明基材表面的高度变得绝对值最小，硬化树脂量变得小于存在衬层的情况。进一步地，由于不存在衬层，相邻柱棱镜几乎没有互相接触的部分。
制造本发明光学片的方法包括以下步骤A到D：
A：将未固化的硬化树脂布置在由挠性材料制成的透明基材上的步骤；
B：将具有突起的母模压到硬化树脂上，并将突起的顶压到透明基材上直到突起的顶与所述透明基材接触的步骤；
C：在所述突起被压到所述透明基材上的状态下通过固化所述硬化树脂而形成所述硬化树脂的步骤；以及
D：将所形成的硬化树脂与透明基材一起从母模剥离的步骤。
在制造本发明的光学片的方法中，母模的突起不仅被压到所述硬化树脂上，所述突起还被压到所述透明基材上。因此，在所述透明基材与所述柱棱镜之间不存在不起到棱镜作用的层，即所谓衬层。因此，柱棱镜自透明基材表面的高度变得绝对值最小，硬化树脂量变得小于存在衬层的情况。进一步地，由于不存在衬层，相邻柱棱镜几乎没有互相接触的部分。
根据本发明的光学片及其制造方法以及显示装置，在所述透明基材与所述柱棱镜之间没有衬层。因此，硬化树脂量变得小于存在衬层的情况。因此，由硬化树脂固化造成收缩导致的光学片的翘曲会大幅减少。进一步地，由于不存在衬层，相邻柱棱镜几乎没有互相接触的部分，硬化树脂固化导致收缩造成的应变不被有机联结。因此，可消除光学片的几乎所有翘曲，可实现小翘曲的光学片。通过将小翘曲的光学片安放在光学装置中，不可能产生牛顿环、裂纹等，显示装置的显示质量可得到提高。
附图说明
图1是示出本发明实施例的显示装置的结构的示例的剖视图；
图2A是示出上侧透镜膜的结构的示例的剖视图；
图2B是示出下侧透镜膜的结构的示例的剖视图；
图3A是示出上侧透镜膜的另一结构的示例的剖视图；
图3B是示出下侧透镜膜的另一结构的示例的剖视图；
图4是示出透镜膜制造装置的结构的示例的模型图；
图5是说明图4的转录机的操作的示例的剖视图；
图6是说明图4的另一个转录机的操作的示例的剖视图；
图7A和7B是说明透镜膜的翘曲形式的模型图；
图8是示出透镜膜翘曲量的测量方法的示例的模型图；
图9是透镜膜的剖面照片；
图10是说明凹部深度或衬层厚度与翘曲量之间关系的关系图；
图11是示出透明膜的相对亮度比的测量方法的示例的模型图；
图12是示出相关技术的显示装置的结构的示例的剖视图；
图13是示出图12的透镜膜的结构的示例的剖视图。
具体实施方式
下文起将详细参照附图说明本发明的实施例。
图1示出本发明的一个实施例的显示装置1剖面结构。显示装置1是透射显示装置，用于通过有源矩阵驱动显示图像。显示装置1包括液晶面板20和布置在液晶面板20后的照明系统10。
液晶面板20是在观察者侧上的透明基板22与照明系统10侧上的透明基板29之间具有液晶层26的层叠结构。具体地，液晶面板20从观察者侧起依次具有偏振板21、透明基板22、滤色器23、透明电极24、取向膜25、液晶层26、取向膜27、透明像素电极28、透明基板29、偏振板30和散射片31。
偏振板21和30是一种光学快门，只让一个特定振荡方向上的(偏振)光通过。偏振板21和30分别布置成偏振轴彼此相差90度。因此，从照明系统10发出的光被液晶层26透射通过或阻挡。
透明基板22和29由对可见光透明的基板例如平板玻璃制成。尽管未示出，在透明基板29上照明系统10一侧上，形成包括TFT(薄膜晶体管)并作为电连接到透明像素电极28的驱动设备的有源驱动电路和布线等。
在滤色器23中，布置将从照明系统10发出的光分别分色成红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的滤色器。
透明电极24由例如ITO(氧化铟锡)制成，起到公共相对电极的作用。
取向膜25和27由例如聚合材料如聚酰亚胺制成，用于实现液晶的取向。
液晶层26由例如VA(Vertical Alignment，垂直排列)型液晶，TN(TwistedNematic，扭转向列)型液晶，或STN(Super Twisted Nematic，超扭转向列)型液晶制成。液晶层26具有通过由未示出的驱动电路施加的电压为每个像素透射或阻挡从照明系统10发出的光的功能。
透明像素电极28由例如ITO制成，并用作每个像素的电极。
散射片31具有以与散射片14(稍后描述)相同的方式散射从照明系统10发出的光并减少光的不均匀性的功能。根据需要提供散射片31。
照明系统10具有：从观察者侧起依次层叠的透镜膜12A和13A(光学片)、散射片14、光导板16和反射片17的层叠结构；布置在层叠结构侧面上的光源11；布置在光源11周围的光反射器15。部分光反射器15朝层叠结构敞开。如上，照明系统10具有所谓边光(edge-light)结构。
光源11由被称作CCFL的冷阴极荧光灯或发光二极管(LED)等形成。
光反射器15具有在光导板16的方向上反射一部分从光源11发出的光的功能。因此，从光源11发出的光可得到有效利用。
光导板16具有全部反射及同时传输从光源11发出的光，从而将光分布在液晶面板20的整个面积上的功能。因此，从光源11发出的光可成为平面光(flat light)。
反射片17具有将从光导板16泄漏的光朝光导板16内部反射的功能。因此，和前述光反射器15一起，从光源11发出的光可得到有效利用。
散射片14具有散射通过光导板16分布在液晶面板20整个面积上的平面光并降低光的不均匀性的功能。因此，液晶面板20的整个面积被亮度均匀的光照亮。
例如，如图2A和2B中部分放大视图所示，透镜膜12A和13A的结构分别使得具有三角柱形的柱棱镜12A2(13A2)在延长方向上布置在透明基材12A1(13A1)上。具有深度D1的条形谷部12A3(13A3)设置在相邻的柱棱镜12A2(13A2)之间。柱棱镜12A2(13A2)具有延伸到透明基材12A1(13A1)表面的斜面12A4(13A4)。柱棱镜12A2和柱棱镜13A2的布置使得相应的延长方向互相交叉(例如，互相交叉90度)，并具有在液晶面板20的方向上调准和引导光方向的功能。
这里，透明基材12A1(13A1)是由挠性材料制成的具有厚度D2的透明树脂片。谷部12A3(13A3)与透明基材12A1(13A1)的平面表面接触。即，在透明基材12A1(13A1)与柱棱镜12A2(13A2)之间不存在衬层(skirtlayer)。这里，“不存在衬层”包括不存在衬层的情况以及由于制造等误差而轻微保留衬层(例如，0.28μm以下)的情况。即，衬层的厚度ΔDy是完全0或非常小的值。柱棱镜12A2(1 3A2)的底面与顶之间的距离D3(即，柱棱镜12A2(13A2)的高度)完全等于或几乎等于谷部12A3(13A3)的深度D1。
取代透明基材12A1(13A1)，如图3A和3B所示，可提供透明基材12B1(13B1)，所述透明基材12B1(13B1)周期性地具有深度ΔDx(D1-D3)的凹部12B5(13B5)，并在相邻凹部12B5(13B5)之间具有凸曲面12B6(13B6)。但是，在这种情况下，在透明基材12B1(13B1)上提供具有斜面12B4(13B4)和凹曲面的柱棱镜12B2(13B2)，所述斜面12B4(13B4)延伸到透明基材12B1(13B1)的凹部12B5(13B5)并与透明基材12B1(13B1)表面接触，所述凹曲面与透明基材12B1(13B1)上的凸曲面12B6(13B6)接触。在透明基材12B1(13B1)与柱棱镜12B2(13B2)之间没有缝隙。因此，透明基材12B1(13B1)上具有柱棱镜12B2(13B2)的透明膜12B(13B)不包括衬层。这里，柱棱镜12B2(13B2)的凹曲面与顶之间的距离(即柱棱镜12B2(13B2)的高度)小于槽12B3(13B3)的深度。
为简化说明，透明基材12A1(13A1)、12B1(13B1)将在下文中统一称作透明基材12A1等。其它元件也将在下文起统一以同样的方式命名。
对于前述挠性材料，可采用在制造过程中阻挡或透射用于形成柱棱镜12A2等的能量的材料。例如，当柱棱镜12A2等由采用活性能量线(activeenergy line)例如紫外线和电子射线形成时，优选透射活性能量线的材料，例如，聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、氯乙烯树脂、聚甲基丙烯亚胺树脂。
柱棱镜12A2等由通过加热或辐射活性能量线如紫外线和电子射线而固化的硬化树脂制成。可例举例如聚酯、环氧树脂、诸如聚酯(偏)丙烯酸酯，环氧(偏)丙烯酸酯以及氨基甲酸乙酯(偏)丙烯酸酯之类的(偏)丙烯酸酯树脂作为硬化树脂。由于(偏)丙烯酸酯树脂具有有利的光学特性，所以优选(偏)丙烯酸酯树脂。进一步地，作为硬化树脂的主要成分，优选包含通过活性能量线的聚合引发剂如聚丙烯酸酯。在透明基材12B1(13B1)表面上提供凸曲面12B6(13B6)的情况下(参照图3A和3B)，当前述硬化树脂的折射率小于形成透明基材12A1等的挠性材料的折射率时，透明基材12B1(13B1)表面上的凸曲面12B6(13B6)可起到聚光器的作用。
接下来，将参照图4到6给出形成透镜膜12A等的方法的示例的说明。首先，将给出用于形成透镜膜12A等的透镜膜制造装置30的说明。
图4示出透镜膜制造装置30的概略结构。图5示出通过图4的转录机35形成透镜膜12A(13A)过程中的剖视结构的示例的放大图。图6是通过图4的转录机35形成透镜膜12B(13B)过程中的剖视结构的示例的放大图。在图4中，未示出硬化树脂P。
透镜膜制造装置30包括用于供应透明基材S的展开设备31、用于调整从展开设备31供应的透明基材S的进给速度的速度调整设备32、用于将未固化的硬化树脂P投放在透明基材S上的树脂供应设备33、用于调整投放在透明基材S上的硬化树脂P的厚度的膜厚调整设备34、用于在硬化树脂P上转录棱镜形状以形成透镜膜12A等的转录机35、用于将透镜膜12A等从转录机35脱模的脱模设备36、以及用于卷绕透镜膜12A等的卷绕设备37。
这里，转录机35具有以旋转轴X为中心旋转的压力辊35A和35B，以与旋转轴X平行的旋转轴Y为中心旋转的成形辊35C，以及设置在压力辊35A和35B之间的光源35D。
压力辊35A将透明基材S进给到光源35D侧，同时在成形辊35C的方向上从透明基材S侧以给定压力对涂有给定厚度的硬化树脂P的透明基材S施压。压力辊35B将透明基材S从光源35D侧进给到脱模设备36侧，同时从透明基材S侧以给定压力在成形辊35C方向上对在其表面上以给定形状形成有硬化树脂的透明基材S施压。
如图5和6所示，成形辊35C具有母模，其中与柱棱镜12A2等具有相反形状的柱突起35C-1沿延长方向布置在外周面上。在成形辊35C中形成突起35C-1的部分中的旋转半径R2(成形辊35C的旋转轴Y与突起35C-1的顶35C-2之间的距离)大于未形成突起35C-1的部分的旋转半径R1(成形辊35C的旋转轴Y与未形成突起35C-1的表面35C-3之间的距离)。因此，当突起35C-1被压到透明基材S上时，未形成有突起35C-1的表面35C-3不可能与透明基材S接触。因此，突起35C-1的顶35C-2可保证压到透明基材S上。因此，在转录机35中，通过适当调整突起35C-1的顶35C-2压到透明基材S上的压力，可保持顶35C-2与透明基材S的表面接触的状态。进一步地，也可通过将顶35C-2压到透明基材S中，在透明基材S的表面上形成凹部以及相邻凹部之间的凸曲面。
光源35D从透明基材S侧向被压力辊35A和35B压到成形辊35C上的硬化树脂P发出活性能量线L，例如紫外线和电子射线。
当前述透镜膜制造装置30开始运转时，从展开设备31供应的透明基材S被速度调整设备32调整到给定速度，并且未固化的硬化树脂P由树脂供应设备33投放在透明基材S上。投放的硬化树脂P被膜厚调整设备34调整到给定厚度。调整了膜厚度的硬化树脂P被放入转录机35内，其表面面向成形辊35B侧。然后，硬化树脂P被压力辊35A和35B从透明基材S侧压到成形辊35B上，柱棱镜12A2等的形状得以转录。
当柱棱镜12A2(13A2)形成时，如图5所示，由压力辊35A和35B施加压力直到突起35B-1的顶35C-2与透明基材S接触。于是，相邻柱形硬化树脂P几乎没有互相接触的部分。同时，当柱棱镜12B2(13B2)形成时，如图6所示，由压力辊35A和35B施加压力直到突起35B-1的顶35C-2压到透明基材S中。于是，相邻柱硬化树脂P几乎没有互相接触的部分。另外，在受压部分中形成凹部12B5(13B5)，而在相邻的凹部12B5(13B5)之间形成凸曲面12B6(13B6)。
接下来，在突起35B-1的顶35C-2被压到透明基材12A1等上的状态下，从光源35D发出的光L通过透明基材12A1等照射到硬化树脂P。于是，转录在硬化树脂P上的形状被固定。因此，在透明基材12A1(13A1)上形成柱棱镜12A2(13A2)，而在透明基材12B1(13B1)上形成柱棱镜12B2(13B2)。此后，透明基材12B1等与柱棱镜12A2等一起被脱模设备36从转录机35脱出，所脱出的产物由卷绕设备37卷绕。如上，形成本实施例的透镜膜12A等。
凹部12B5(13B5)的深度ΔDx越深，曲面12B6(13B6)的曲率半径可越小。然而，当压力辊35A和35B的压力过分增加以加深凹部12B5(13B5)时，透明基材12B1(13B1)中的凹部12B5(13B5)有可能变白，从而降低光透射性。因此，凹部12B5(13B5)的深度ΔDx优选为在透明基材12B1(13B 1)上不造成白化的程度(透明基材12B1(13B1)厚度D2的大约10％或更少)。
接着，将描述包括如上形成的透镜膜12A等的显示装置1中显示图像的基本操作。
首先，在照明系统10中，部分从光源11发出的光直接进入光导板16，其余光被光反射器15反射然后进入光导板16。进入光导板16的光从光导板16的顶面发出，被散射片14均匀地散射，被透镜膜12A13定向而发射到液晶面板20。
在液晶面板2中，来自照明系统10的入射光根据在透明像素电极28与作为相对电极的透明电极24之间为每个像素施加的电压大小而透射，被滤色器23分色，并发射到观察者侧。于是，显示彩色图像。
接下来，将与图13所示相关技术的透镜膜112比较来描述本实施例的透镜膜12A等的效果。
相关技术的透镜膜112与本实施例的透镜膜12A等的不同主要在于透镜膜112在透明基材112-1上具有柱棱镜112-2，同时有衬层112-5夹在透明基材112-1与柱棱镜112-2之间。如上所述，衬层112-5是不起到棱镜作用的层，在光学设计中不是必要的。但是，在过去，当未固化的硬化树脂被固化以转录柱棱镜112-2的形状时，提供具有均匀厚度的衬层以防止固化硬化树脂的收缩引起转录特性下降。
但是，当提供这种衬层112-5时，与不提供衬层112-5的情况相比，形成柱棱镜112-2所必需的未固化硬化树脂量当然地增加。进一步地，在衬层112-5夹在中间的情况下相邻的柱棱镜112-2互相接触，硬化树脂固化导致收缩而引起的应变被有机联结。因此，硬化树脂固化导致的收缩变大。结果，在透镜膜112中产生如图7B所示的大的翘曲(在正侧上翘曲)。
翘曲量可例如通过采用布置在水平块200上的高度规210测量，如图8所示。高度规210包括在垂直于水平块210的方向上延伸的标尺211，可移动地设置并在平行于水平块200的方向上延伸的可移动部分212，以及连接到标尺211一端并支撑标尺211的基座213。测量目标220在水平块200上放置成翘曲侧表面朝上凸的状态，可移动部分212从测量目标220上方平静地落下，在可移动部分212底面与测量目标220的凹表面接触时，从可移动部分212的位置读取标尺211所指示的刻度，从而进行测量。例如，可例举MITUTOYO的HD-30A作为允许这种测量的装置。当形成有棱镜的一侧上的表面翘曲成图7A所示凸状态时，称其为向背面翘曲。当与形成有棱镜的一侧相对的一侧(树脂基材侧)上的表面翘曲成如图7B所示凸状态时，称其为向正面翘曲。
即使如上所述在透镜膜112中产生大的翘曲，也可对该翘曲施压而将透镜膜112安放在显示装置1中。但是，当透镜膜112安放在显示装置1中时，经常有透镜膜112因翘曲而部分接触与其相邻的其它光学元件(散射片14和31)等的情况，因此产生牛顿环、裂纹等，显示装置1的显示质量降低。特别是在显示装置1中有很小缝隙的移动用途的情况下会大量产生这种问题。这种情况导致成品率降低。
同时，通过采用前述生产方法，本实施例的透镜膜12A等的形成使得谷部12A3等与透明基材12A1等接触。因此，可去除过去作为必需元件的衬层，并减少形成柱棱镜12A2等时必需的未固化的硬化树脂P的量。因此，因硬化树脂P的固化而造成的收缩大幅度减少。进一步地，由于相邻柱棱镜12A2等几乎没有互相接触的部分，所以因硬化树脂P的固化而造成的收缩导致的应变也不会被有机联结。因此，可消除透镜膜12A等的几乎所有翘曲。
进一步地，当凹部12B5(13B5)由采用前述生产方法形成时，在透明基材12B1(13B1)的凹部12B5(13B5)附近，在与柱棱镜12B2(13B2)收缩产生的应变的方向相对的方向上产生应力。因此，透镜膜12B产生的翘曲量大幅度减少。于是，不可能产生牛顿环或裂纹等，显示装置1的显示质量显著变好。
在前述生产方法中，已确认在通过固化未固化的硬化树脂P而转录柱棱镜12A2等形状时，即使不提供衬层(参照图9的剖视图)，转录特征也不可能不被硬化树脂P的固化产生的收缩降低。因此，即使不提供衬层，显示装置1的显示质量不可能降低。
进一步地，在该实施例中，当在透明基材12B1(13B1)的表面上形成凹部12B5(13B5)时，在每个凹部12B5(13B5)之间相应地形成凸曲面12B6(13B6)。于是，通过使曲面12B6(13B6)起到聚光器的作用，可提高前方亮度。
在移动设备领域，显示装置需要变得更薄。组成显示装置的每个元器件需要变得尽可能薄。将参照图13给出其说明。为使透镜膜112更薄，例如，可使透镜膜112的透明基材112-1变薄。但是，当透明基材112-1变薄时，透明基材112-1的强度下降，因硬化树脂固化造成的收缩率增加。因此，透镜膜112明显翘曲到柱棱镜112-2侧。然后，柱棱镜112-2的谷部112-3的深度D1可取代透明基材112-1变浅。但是，谷部112-3的深度D1简单地变浅，斜面112-4的倾斜角变小，前方亮度降低。因此，保持柱棱镜112-2的斜面112-4的倾斜角的同时，柱棱镜112-2的间距应降低。但是，当柱棱镜112-2的间距过分降低时，前方亮度也实际降低。因此，用于提高亮度的透镜膜112的效用下降。因此，可发现在图13的情况中，为使得透镜膜112变薄而又不降低前方亮度，只有以下方法。一个方法是消除位于柱棱镜112-2下的衬层112-5。另一个方法是使得透明基材112-1变薄。但是，过去，由于如上所述主动提供衬层112-5，没有去除衬层112-5的办法。同时，当透明基材112-1变薄时，产生大的翘曲。因此，必须使得透明基材112-1厚到一定程度(例如，大约50μm)。
同时，在本实施例的透镜膜12A等中，被认为是必要元件的衬层被主动去除，透明基材12A1等及谷部12A3等互相接触，相邻的三角柱形硬化树脂互相接触的部分被几乎消除。因此，因相邻三角柱形硬化树脂的固化和收缩而产生的应变不会被有机联结。因此，可几乎消除透镜膜12A等的翘曲。
因此，即使透明基材12A1等变薄，透镜膜12A等也不可能翘曲。于是，例如有可能通过使得透明基材12A1等变薄而使得透镜膜12A等的整个厚度变薄。进一步地，通过使得透明基材12A1等变薄并使得柱棱镜12A2等的间距变大，有可能增加前方亮度而几乎不改变透镜膜12A等的整个厚度。
示例
接下来，将与比较例的透镜膜112比较，给出本实施例的透镜膜12A的示例的说明。
在根据这些示例的透镜膜12A等中，柱棱镜12A2等的布置方向上的宽度(间距)是31μm，谷部12A3等的深度D1是15μm，柱棱镜12A2等的顶角(峰角)是90度，而透明基材12A1等的厚度是50μm。此外，凹部12B5(13B5)的深度(-ΔDx(＝D3-D1))是-4.31μm，-3.13μm，-2.46μm，-2.04μm，-1.21μm，-0.5μm，+0.0μm，或+0.25μm(参照表1)。+0.0μm的深度(-ΔDx)表示没有衬层存在，+0.25μm的深度(-ΔDx)表示因为制造误差等衬层略有残留，即表示不存在实用的衬层。
同时，在根据比较例的透镜膜112中，如前例所述，柱棱镜112-2的布置方向上的宽度(间距)是31μm，谷部112-3的深度D1是15μm，柱棱镜112-2的顶角(峰角)是90度，而透明基材112-1的厚度D2是50μm。另外，衬层112-5的厚度(ΔDy(＝D3-D1))是+0.5μm，+6.5μm，+17.5μm，+25.5μm或+34.5μm(参照表1)
  凹部深度-ΔDx(μm)   衬层厚度-ΔDy(μm)   间距(μm)   翘曲量(mm)   D2(μm)   D1(μm)   D3(μm)   H(μm)
  示例     -4.31     31     0.0     50     15   10.69   60.5
  示例     -3.13     31     0.0     50     15   11.87   61.8
  示例     -2.46     31     0.0     50     15   12.54   62.5
  示例     -2.04     31     0.0     50     15   12.96   63.0
  示例     -1.21     31     0.0     50     15   13.79   63.8
  示例     -0.5     31     0.0     50     15   14.5   64.5
  示例     +0.0     +0.0     31     0.0     50     15   15   65
  示例     +0.25     +0.25     31     0.0     50     15   15.25   65.2
  比较例     +0.5     31     1.11     50     15   15.5   65.5
  比较例     +6.5     31     1.67     50     15   21.5   71.5
  比较例     +17.5     31     1.8     50     15   32.5   82.5
  比较例     +25.5     31     3.72     50     15   40.5   90.5
  比较例     +34.5     31     6.73     50     15   49.5   99.5
图10示出根据前述示例的透镜膜12A等的凹部12B5(13B5)的深度(-ΔDx)与图左侧中翘曲量之间的关系，并示出根据前比较例的透镜膜112的衬层112-5的厚度ΔDy与图右侧中翘曲之间的关系。
从图10，可发现在示例中，不论凹部12B5(13B5)的深度如何，包括透明基材12A1(13A1)与谷部12A3(13A3)接触的情况，透镜膜12A等的翘曲量都是0。因此，在示例中，不可能产生牛顿环和裂纹等，显示装置1的显示质量非常好，因此这些示例极其适用于移动用途。
同时，发现在比较例中，透镜膜112的翘曲量非常大，即使略有存在衬层112-5，透镜膜112的翘曲量也大幅增加。即，发现考虑到翘曲量，不连续的出现取决于衬层112-5的存在。因此，在比较例中，有很大可能产生牛顿环和裂纹等，显示装置1的显示质量容易降低，因此这些比较例不适用于移动用途。
表2示出深度(-ΔDx)为-4.31μm，-3.13μm，-2.46μm、-2.04 μm或-1.21μm的情况下，透镜膜12A等的相对亮度比，其中在凹部12B5(13B5)的深度(-ΔDx)是0.0μm时透镜膜12A等的亮度是1。作为参考，示出相应于凹部12B5(13B5)深度(-ΔDx)的曲面12B6(13B6)的曲率半径。
表2
凹部深度(-ΔDx)(μm)     曲率半径(μm)     相对亮度比
    -4.31     30     0.998
    -3.13     40     1.0245
    -2.46     50     1.0246
    -2.04     60     1.0270
    -1.21     100     1.0400
    0     10000     1
通过透镜膜12A等输出的光亮度由例如图11所示的彩色亮度计300测量。彩色亮度计300固定在支撑部分320上，所述支撑部分320固定在水平块310上并在垂直于水平块310的方向上延伸，支撑部分320具有朝下取光的光阑300A。通过从光阑300A取由位于水平块310上的背光单元330输出的光，测量光的亮度。透镜膜12A等位于背光单元330上，测量背光单元330打开时的亮度。接下来，透镜膜12A等不位于背光单元330上，测量背光单元330打开时的亮度。如此，获得相对亮度比。
由表2，可发现当凹部12B5(13B5)的深度ΔDx加深，存在相对亮度比大于1的区域。因此，通过将凹部12B5(13B5)的深度(-ΔDx)设置在该范围内，透镜膜12A等中产生的翘曲量会大为减少，另外，前方亮度会提高。
实际上，相对亮度比根据曲率半径的大小改变。但是，当相对亮度比大于1时曲率半径的大小根据柱棱镜12B2(13B2)的布置方向上的宽度、谷部12B3(13B3)的深度D3以及柱棱镜12B2(13B2)的顶角(峰角)而改变。于是，相对亮度变得大于1的凹部12B5(13B5)的深度(-ΔDx)难于绝对地确定。作为一个实践中常用的组合，相对亮度变得大于1的凹部12B5(13B5)的深度(-ΔDx)小于0μm，大约-4μm或更大，考虑到谷部12B3(13B3)的深度D3几乎是柱棱镜12B2(13B3)的布置方向上的宽度的一半，而柱棱镜12B2(13B2)的顶角(峰角)是大约90度。
表3示出根据这些示例的透镜膜12A的透明基材12A1等是已有的典型厚度(50μm)或更少时的翘曲量，以及根据比较例的透镜膜112的透明基材122-1是已有的典型厚度(50μm)或更少时的翘曲量。在表3中，当提供凹部12B5(13B5)时，D1/D2用作厚度比。当深度(-ΔDx)是+0.0μm，+0.25μm和+0.28μm时，并且当存在衬层112-5时，D3/D2用作厚度比。
表3
  间距(μm)   D2(μm)     D1(μm)     D3(μm)     H(μm)    D1/D2(μm)   D3/D2(μm)    -ΔDx(μm)    ΔDy(μm)   翘曲量(mm)
示例a     34     25     15.8     16.1     41.1     -     0.64     -     +0.28     0.0
示例b     19     25     8.6     8.1     33.1     0.34     -     -0.5     -     0.0
示例c     34     25     15.8     14.8     39.8     0.63     -     -1.0     -     0.0
示例d     50     25     23.3     22.8     47.8     1.02     -     -0.5     -     0.0
示例e     34     50     15.8     15.3     65.4     0.32     -     -0.5     -     0.0
示例f     31     50     15     14.5     64.5     0.3     -     -0.5     -     0.0
示例g     31     50     15     15     65.0     -     0.3     +0.0     +0.0     0.0
示例h     34     50     15.8     16.1     65.1     -     0.33     +0.25     +0.25     0.0
比较例i     24     50     11     13     63.0     -     0.26     -     +2.0     1.9
比较例k     50     125     25     30     155     -     0.24     -     +5.0     0.4
由表3，可发现在其中透明基材112-1的厚度D2是已有的典型厚度(50μm)，而衬层112-5的厚度ΔDy是+2.0μm的比较例i中，产生大的翘曲。于是，过去，为减少透镜膜112的翘曲，透明基材112-1的厚度D2象比较例k中一样厚。
同时，在示例中，通过如示例h中那样将衬层的厚度ΔDy设置为+0.25μm而实际上消除衬层，或者通过如示例g中那样将衬层的厚度ΔDy设置为+0.0μm，可在不使得透镜膜12A1(13A1)的厚度变薄的情况下消除翘曲。进一步地，例如，通过如示例f或示例e中那样将凹部12B5(13B5)的深度(-ΔDx)设置成-0.5μm，可在不使得透明基材12B1(13B1)变厚的情况下消除翘曲。
进一步地，在示例中，例如示例b、c和d中，通过提供凹部12B5(13B5)并将透明基材12B1(13B1)的厚度D2设置成比已有厚度薄(25mm)，可消除翘曲。然后，在示例d中，透镜膜12B(13B)的高度H小于已有高度，而柱棱镜12B2(13B2)的高度D3和柱棱镜12B2(13B2)的间距增加。因此，可在不使透镜膜12B(13B)的高度H增加到大于已有高度的情况下增加前方亮度。进一步地，在示例b中，由于柱棱镜12A2等的高度D3和柱棱镜12B2(13B2)的间距减少，所以透镜膜12B(13B)可变得更薄。
进一步地，在示例中，例如示例a中，通过将衬层的厚度ΔDy设置成+0.28μm而实际上消除衬层并将透明基材12A1(13A1)的厚度设置得薄于已有厚度(25μm)，可消除翘曲。
前述结论可从比例(D1/D2，D3/D2)总结出来。通过调整D1、D2和D3以满足D1/D2≥0.30以及D3/D2≥0.30并实际上或彻底消除衬层，同时进一步通过提供凹部12B5(13B5)，可使得透镜膜12A等的总厚度变薄而不产生翘曲，并进一步地增加前方亮度。
尽管参照实施例和示例说明本发明，本发明并不局限于实施例等，而是可做各种变形。
例如，在前述实施例等中，透镜膜12A等分别具有三角柱形柱棱镜12A2等。例如，透镜膜12A等可具有非球面微透镜。
进一步地，在前述实施例等，透镜膜12A等具有会聚功能。但是，透镜膜12A等也可具有散射功能。在这种情况下，在透镜膜12A等的后表面上可提供微突起，或者透镜膜12A的后表面可用散射材料涂布。或者，透镜膜12A等本身可包含散射材料。或者，可在透镜膜12A等表面上胶合散射片或散射板。
进一步地，在前述实施例等中，透镜膜12A分别布置成使得光源11的光从透明基材12A1等侧进入。但是，有可能在另一显示装置中，透镜膜12A等可布置成使得光源的光从与透明基材12A1等相对的一侧进入，即，从柱棱镜12A2等一侧进入。
进一步地，在前述实施例等中，通过由膜厚调整设备34将由树脂供应设备33投放在透明基材S上的硬化树脂P的厚度调整到给定厚度，透明基材S被用未固化的硬化树脂P涂布。但是，未固化的硬化树脂P可用其它方法布置在透明基材S上。例如，先前涂布有未固化的硬化树脂P的透明基材S可设置在展开设备31中。或者，成形辊35C的表面可先用未固化的硬化树脂P涂布，所得产物可由压力辊35A施压，于是未固化的硬化树脂P与透明基材S接触。或者，通过在成形辊35C表面和透明基材S表面之间形成的锥形区域中投放未固化的硬化树脂P，形成未固化的硬化树脂P池，从而可以在透明基材S上突布未固化的硬化树脂P。
在前述实施例等中，具体描述了显示装置1的结构。但是，不必提供所有层。另外，可提供其它层(例如，反射偏振板)。即，可根据用途和目的可做各种选择。
进一步地，在前述实施例等中，已说明了有源矩阵型显示装置1。但是，本发明可应用到单矩阵驱动显示装置。
进一步地，在前述实施例等中，描述了照明系统10是边光型的情况。但是，照明系统可为其它类型例如直下(subjacent)型。进一步地，在前述实施例等中，描述了液晶显示装置1。但是，不必说本发明可应用到利用其它原理的显示装置。

Claims (15)

1.一种光学片，具有在由挠性材料制成的透明基材上沿延伸方向布置的由硬化树脂制成的柱棱镜，其中
所述透明基材与彼此相邻的所述柱棱镜之间的谷部接触。
2.根据权利要求1所述的光学片，其中，所述透明基材具有与所述谷部相应的凹部。
3.根据权利要求2所述的光学片，其中，所述柱棱镜具有延伸到所述凹部的内壁的斜面。
4.根据权利要求2所述的光学片，其中，所述透明基材在彼此相邻的所述谷部之间具有凸曲面。
5.根据权利要求2所述的光学片，其中，所述凹部具有达到在所述透明基材的凹部的外周部上不引起白化的程度的深度。
6.根据权利要求1所述的光学片，其中，所述谷部的深度是D1，所述透明基材的厚度是D2的情况下，D1和D2满足以下关系：
0.3≤D1/D2
7.根据权利要求1所述的光学片，其中，所述透明基材的厚度是D2，所述柱棱镜的高度是D3的情况下，D2和D3满足以下关系：
0.3≤D3/D2
8.一种生产光学片的方法，包括以下步骤：
将未固化的硬化树脂布置在由挠性材料制成的透明基材上；
将具有突起的母模压到所述硬化树脂上，并将所述突起的顶部压到所述透明基材上，直到突起的顶部与所述透明基材接触；
在所述突起被压到所述透明基材上的状态下，通过固化所述硬化树脂而对所述硬化树脂成形；以及
将成形得到的硬化树脂与所述透明基材一起从所述母模上剥离。
9.根据权利要求8所述的制造光学片的方法，其中，所述突起被压到所述透明基材上，直到在所述透明基材中形成凹部。
10.根据权利要求8所述的制造光学片的方法，其中，所述突起的顶部比没有形成突起的母模表面更加朝所述透明基材侧突出。
11.一种显示装置，包括：
面板；
发光以照亮所述面板的光源；以及
设置在所述面板与所述光源之间的一个或多个光学片，
其中所述光学片的结构使得由硬化树脂制成的柱棱镜沿延伸方向布置在由挠性材料制成的透明基材上，并且
所述透明基材与彼此相邻的柱棱镜之间的谷部接触。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，包括：
多个光学片，
其中每个光学片布置成使得其柱棱镜的延伸方向彼此交叉。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，每个光学片布置成使得所述光源的光从透明基材侧进入每个光学片。
14.根据权利要求11所述的显示装置，其中，包括：
一个光学片，
其中所述光学片布置成使得所述光源的光从柱棱镜侧进入所述光学片。
15.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述光学片除会聚功能外还具有散射功能。
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