CN101346645A - 用于背光灯的透镜片、使用了它的背光灯及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的透镜片具备基底薄膜、双凸透镜树脂层、棱镜树脂层以及填充树脂层。双凸透镜树脂层形成在基底薄膜的一方的表面上，并具备彼此并排设置的多个圆柱形透镜。棱镜树脂层形成在基底薄膜的另一方的表面上，并具备彼此并排设置的多个棱镜，并且具有比基底薄膜的折射率还低的折射率。填充树脂层填充在并排设置有棱镜片树脂层的棱镜的表面上，并具有比棱镜树脂层的折射率还高的折射率。因此，本发明的透镜片能够抑制沿正面斜向出射的旁瓣光。

Description

用于背光灯的透镜片、使用了它的背光灯及显示装置
技术领域
本发明涉及透镜片、使用了它的背光灯及显示装置。更详细地讲，涉及具有提高正面亮度的功能，并用于背光灯的透镜片、使用了它的背光灯及显示装置。
背景技术
在代表液晶显示器的显示装置上要求提高正面亮度。为此，在利用于显示器的背光灯上敷设将来自面光源的光线向正面集聚而提高正面亮度的透镜片。作为这样的透镜片，一般使用如专利第3262230号公报所公开的棱镜片。
参照图18及图19，现有的棱镜片100在表面具备彼此并排设置的多个棱镜条(以下，简称棱镜)PL。棱镜片100的折射率为1.5～1.6左右。来自面光源的漫射光R100在棱镜PL的表面上产生折射，并偏向正面出射。这样，棱镜片100通过使漫射光向正面集聚，从而提高显示器的正面亮度。
然而，虽然棱镜片100提高正面亮度，但也使正面斜向的亮度增高。图20中的实线表示棱镜PL沿垂直方向(相当于显示器画面的上下方向)并排设置的棱镜片100的上下视场角的亮度角度分布。参照图20，虽然相对亮度在上下视场角的±30deg内表示第一峰值，但与此同时，在正面斜向的视场角+50deg以上及视场角-50deg以下表示第二峰值(所谓旁瓣)。与视场角以视场角0deg为峰值而扩展，同时亮度逐渐降低的自然的亮度角度分布不同，图20的实线所示的亮度角度分布是不自然的。这种旁瓣给观看显示器的用户带来不适感。因此，最好能够抑制形成旁瓣的光的(以下，称为旁瓣光)出射，抑制旁瓣的产生。
另外，由于不能在正面集聚旁瓣部分的光，因此用一枚棱镜片提高正面亮度是有限度的。为了进一步提高正面亮度，必须将两枚棱镜片叠加敷设在面光源上，因而使得制造工序变得繁杂。
再有，由于棱镜的横截面为三角形，因此在制造时、搬运时以及向背光灯敷设时容易在棱镜上产生瑕疵，尤其其顶部容易损伤。这样的瑕疵容易在显示器上成为亮点和暗点。为了防止这样的瑕疵的产生，必须在插入显示装置之前的棱镜片100上敷设保护薄膜。
发明内容
本发明的目的在于提供能够用一枚进一步提高正面亮度的透镜片。
本发明的其它的目的在于提供能够抑制沿正面斜向出射的旁瓣光的透镜片。
本发明的其它的目的在于提供不需要保护薄膜的透镜片。
根据本发明的透镜片用于背光灯。本发明的透镜片具备基底薄膜、双凸透镜树脂层、棱镜树脂层以及填充树脂层。双凸透镜树脂层形成在基底薄膜的一方的表面上，并具备彼此并排设置的多个圆柱形透镜。棱镜树脂层形成在基底薄膜的另一方的表面上，并具备彼此并排设置的多个棱镜，并且具有比基底薄膜的折射率还低的折射率。填充树脂层填充在棱镜片树脂层的棱镜并排设置的表面上，并具有比棱镜树脂层的折射率还高的折射率。这里，基底薄膜可以是薄膜状或片状，也可以是板状。
在根据本发明的透镜片中，阶段性地集聚入射的光线。由于填充树脂层的折射率比棱镜树脂层的折射率还高，因此入射到填充树脂层的漫射光在棱镜表面产生折射，并向正面集聚。其次，由于基底薄膜的折射率比棱镜树脂层的折射率还高，因此从棱镜树脂层入射到基底薄膜的光线在基底薄膜产生折射，并进一步向正面集聚。再有，从基底薄膜出射的光线入射到双凸透镜树脂层上，在圆柱形凸面上产生折射，并进一步向正面集聚而出射。这样，本发明的透镜片具备棱镜和圆柱形透镜，且通过将棱镜树脂层的折射率做成比基底薄膜及填充树脂层的折射率都小，能够使入射的光线在棱镜片内部阶段性地集聚。因此，能够用一枚进一步提高正面亮度。
再有，根据本发明的透镜片能够抑制旁瓣的产生。作为能够抑制旁瓣的产生的理由，可考虑以下事项。
棱镜片的旁瓣是由相对于棱镜片的法线以广角度出射的光(以下，称为旁瓣光)形成。就这种旁瓣光而言，在棱镜的表面(两个侧面)中的一方的侧面产生全反射的光线在另一方的侧面透射而出射。在本发明的透镜片中，填充树脂层填充在棱镜树脂层的多个棱镜之间。即，在填充树脂层的表面上也形成多个棱镜。虽然棱镜树脂层的折射率比填充树脂层还小，但比空气折射率还大。因此，在填充树脂层上的棱镜表面，使得临界角比现有的棱镜片还大。从而，光线在填充树脂层上的棱镜的侧面产生全反射的比率减小，从而抑制旁瓣的产生。
另外，在形成于本发明的透镜片的表面的圆柱形透镜中，如棱镜那样在一方的侧面被全反射的光很少在另一方的侧面透射，在产生一次全反射的光再次入射在透镜凸面的场合，再次产生全反射的场合比较多。因此，能够抑制相对于透镜片的法线以广角度出射的旁瓣光。
另外，形成在本发明的透镜片的表面上的透镜仅是圆柱形透镜。由于圆柱形透镜的凸面具有曲率，因此不容易损伤。因此，不需要保护薄膜。
最好，圆柱形透镜的并排设置方向与棱镜的并排设置方向交叉，再有，最好，圆柱形透镜的并排设置方向与棱镜的并排设置方向正交。
在这种场合，双凸透镜树脂层及填充树脂层分别集聚不同轴方向的光。因此，进一步提高正面亮度。另外，能够用一枚控制两个轴方向的视场角。具体地，能够用一枚本发明的透镜片使两个轴方向的各个亮度角度分布做成以正面为峰值且亮度随着成为广角度而逐渐降低的自然的取向分布。
最好，双凸透镜树脂层按照以下的方法形成。在表面具有沿轴方向排列的圆柱形透镜复制用槽的第一轧辊版的表面上填充电离射线固化型树脂。然后，将填充的电离射线固化型树脂复制在基底薄膜一方的表面上。复制之后，通过照射电离射线进行固化而形成双凸透镜树脂层。
棱镜树脂层按照以下的方法形成。在表面具有沿圆周方向排列且横截面形状与棱镜相同的多个棱镜复制用槽的第二轧辊版的表面上填充电离射线固化型树脂。然后，将填充的电离射线固化型树脂复制在基底薄膜的另一方的表面上。复制之后，通过照射电离射线进行固化而形成棱镜树脂层。
填充层通过在所形成的棱镜树脂层的表面涂布树脂而形成。
这里，电离射线是指例如紫外线或电子射线。另外，电离射线固化型树脂是在照射电离射线时固化的树脂。
在使用轧辊版制造棱镜的并排设置方向与圆柱形透镜的并排设置方向正交的透镜片的场合，若使用沿轴方向配置了圆柱形透镜复制用槽的第一轧辊版和沿圆周方向配置了棱镜复制用槽的第二轧辊版制造，则制造成品率变得最高。
另外，假定在将第一轧辊版的圆柱形透镜复制用槽沿圆周方向排列了的场合，由于各复制用槽的边缘部(凸缘部)为锐角，因此在制造中出现所复制的电离射线树脂被这些边缘部削掉的可能性。从而，通过将圆柱形透镜复制用槽沿轴方向排列，并将第二轧辊版的棱镜复制用槽沿圆周方向排列，而抑制所复制的树脂被轧辊版削掉。
最好，棱镜的顶角为90°以上。
在棱镜的顶角不到90°的场合，第二轧辊版的棱镜复制用槽底的顶角也不到90°。在这种场合，出现复制到基底树脂层的表面的第二电离射线固化型树脂被棱镜复制用槽的边缘部(凸缘部)削掉的可能性。从而，棱镜的顶角最好做成90°以上。
另外，虽然圆柱形透镜的并排设置方向可以与棱镜的并排设置方向相同，但在这种场合，圆柱形透镜及棱镜的至少一方最好沿着长度方向以波状线延伸。
由此，能够抑制莫尔条纹的产生。
根据本发明的背光灯具备上述背光灯用透镜片。另外，根据本发明的显示装置具备上述背光灯。根据本发明的液晶显示装置具备上述背光灯和敷设在背光灯上的液晶面板。
附图说明
图1是具备了根据本发明实施方式的透镜片的显示装置的立体图。
图2是在图1中的线段II-II的剖视图。
图3是根据本发明实施方式的透镜片的立体图。
图4是在图3中的线段IV-IV的剖视图。
图5是在图3中的线段V-V的剖视图。
图6A是与图3中的双凸透镜层不同的其它的双凸透镜层的横剖面图。
图6B是与图3及图6A的双凸透镜层不同的其它的双凸透镜层的横剖面图。
图7A是用于说明入射到棱镜片上的光线的轨迹的模式图。
图7B是用于说明入射到图5中的校准层的光线的轨迹的模式图。
图7C是用于说明入射到图4中的双凸透镜层的光的轨迹的模式图。
图8A是用于制造图3～图5所示的透镜片的棱镜用轧辊版的立体图。
图8B是图8A中的区域51的放大图。
图9A是用于制造图3～图5所示的透镜片的双凸透镜用轧辊版的立体图。
图9B是图9A中的区域61的放大图。
图10是具有与图3的透镜片不同的结构的其它的透镜片的剖视图。
图11是具有与图3及图8的透镜片不同的结构的其它透镜片的俯视图。
图12是本实施例的本发明例1的透镜片的亮度角度分布图。
图13是本实施例的本发明例2的透镜片的亮度角度分布图。
图14是本实施例的本发明例3的透镜片的亮度角度分布图。
图15是本实施例的本发明例4的透镜片的亮度角度分布图。
图16是本实施例的本发明例5的透镜片的亮度角度分布图。
图17是本实施例的本发明例6的透镜片的亮度角度分布图。
图18是现有的棱镜片的立体图。
图19是在图18中的线段XIX-XIX的剖视图。
图20是图18所示的棱镜片的亮度角度分布图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。图中对相同或相当的部分附注相同符号而引用其说明。
[整体构成]
参照图1及图2，显示装置1具备背光灯10和敷设在背光灯10的正面的液晶面板20。背光灯10具备出射漫射光的面光源16和敷设在面光源16上的透镜片17。
[面光源]
面光源16具备壳11、多个冷阴极管12以及光漫射板13。壳11是在正面具有开口部110的筐体，并在内部收放冷阴极管12。壳11的内面由反射薄膜111所覆盖。反射薄膜111使从冷阴极管12出射的光产生漫反射，并导向开口部110。反射薄膜111最好是例如Toray公司制造的Lumiror(東レ製ルミラ一)(注册商标)E60L或E60V，漫反射率为95％以上。
多个冷阴极管12沿上下方向(图1中y方向)并排设置在壳11的背面跟前。冷阴极管12是在左右方向(图1中x方向)伸长的所谓的线光源，例如为荧光管。此外，也可以代替冷阴极管12将LED(Light Emitting Device)等的多个点光源收放在壳11内。另外，也可以代替冷阴极管12将热阴极管或外部电极荧光管等线光源收放在壳11内。
光漫射板13嵌入在开口部110内，与壳11的背面平行而配设。由于通过将光漫射板13嵌入在开口部110内而密封壳11的内部，因此能够防止来自冷阴极管12的光从光漫射板13以外的部位向壳11外漏出，从而提高光的利用效率。
光漫射板13使来自冷阴极管12的光及在反射薄膜111反射的光产生漫射而向正面出射。光漫射板13由透明的基体材料和分散在基体材料内的多个粒子构成。分散在基体材料内的粒子由于相对于可见光区域的波长的光折射率与基体材料不同，因此入射到光漫射板13上的光产生漫透射。光漫射板13的基体材料是例如玻璃或聚酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚丙烯酸酯系树脂、脂环族聚烯烃系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚醋酸乙烯酯系树脂、聚醚磺酸系树脂、三乙酰纤维素系树脂等树脂。光漫射板13还作为透镜片17的支撑体而起作用。
[透镜片]
参照图3～图5，透镜片17具备：基底薄膜21；形成在基底薄膜21的一方的表面211上的双凸透镜树脂层(以下，简称双凸透镜层)22；以及，形成在基底薄膜21的另一方的表面212上的校准层25。这些一体地形成。
基底薄膜21相对于可见光区域的波长是透明的。基底薄膜21是由例如玻璃或聚酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚丙烯酸酯系树脂、脂环族聚烯烃系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚醋酸乙烯酯系树脂、聚醚磺酸系树脂、三乙酰纤维素系树脂等树脂构成。基底薄膜21的表面211及212均平坦。另外，基底薄膜21可以是薄膜状或片状，也可以是板状。
双凸透镜层22形成在表面211上。双凸透镜层22具备彼此并排设置的多个圆柱形透镜220。圆柱形透镜220沿显示装置1的画面的上下方向(图1中的y方向)并排设置。
由于圆柱形透镜220的凸面221具有曲率，因而在制造背光灯时等不易在透镜顶部产生瑕疵。因此，无需保护薄膜。
虽然图3～5所示的圆柱形透镜220的凸面221的横截面形状是圆弧，但如图6A所示，可以是椭圆弧，如图6B所示，也可以是端面近旁为直线的弓形。
校准层25由填充树脂层24(以下，简称填充层24)和棱镜树脂层23(以下，简称棱镜层23)构成。
棱镜层23形成在基底薄膜21的表面212上，并具备彼此并排设置的多个棱镜条(Liner Prism：以下，简称棱镜)230。
填充层24填充在棱镜层23的并排设置了棱镜230的表面上。填充层24中填充在多个棱镜230之间的部分构成棱镜240。由于彼此并排设置了棱镜230，因此多个棱镜240也彼此并排设置。与并排设置了棱镜240的表面相反的一侧的表面243是平坦的。
棱镜230及240沿显示装置1的画面的左右方向(图1中的x方向)并排设置。从而，圆柱形透镜220的并排设置方向与棱镜230及240的并排设置方向正交。由此，透镜片17用一枚就能调整两个轴方向(在本实施方式中是上下方向及左右方向)的亮度角度分布。具体地，校准层25控制左右视场角，形成亮度随着以正面为峰值成为广角度而逐渐降低的自然的配光分布。另外，双凸透镜层22控制上下视场角，形成亮度随着以正面为峰值成为广角度而逐渐降低的自然的配光分布。
双凸透镜层22、棱镜层23以及填充层24由树脂构成。更具体地，双凸透镜层22及棱镜层23由电离射线固化型树脂构成。电离射线固化型树脂是指利用紫外线或电子射线等电离射线而固化的树脂，例如是聚酯系丙烯酸酯树脂、氨系丙烯酸酯树脂、聚醚系丙烯酸酯树脂、环氧系丙烯酸酯树脂、聚酯系甲基丙烯酸酯树脂、氨酯系甲基丙烯酸酯树脂、聚醚系甲基丙烯酸酯树脂、环氧系甲基丙烯酸酯树脂。填充层24可以由电离射线固化型树脂构成，也可以由聚碳酸酯、聚苯乙烯等其它的树脂构成。
[透镜片内的各层的折射率]
棱镜层23的折射率n23与填充层24的折射率n24具有下式(1)的关系，并与基底薄膜21的折射率n21具有下式(2)的关系。
n23＜n24  (1)
n23＜n21  (2)
总之，折射率n23比折射率n24及折射率n21都小。此外，由于棱镜层23如上所述由树脂构成，因此其折射率n23比空气的折射率na＝1.0还大。
由于填充层24的折射率n24比棱镜层23的折射率n23还大，因此校准层25将入射到填充层24的光线向正面校准后向基底薄膜21出射。若增大折射率n24，则在填充层24的下面243的光线的折射角变大。在下面243校准了的光线到达棱镜240的表面并进一步向正面校准。因此，折射率n24越大，则正面亮度就越提高。填充层24的较佳的折射率n24是1.5＜n24≤1.8。但是，即便折射率n24为1.5以下，若比折射率n23大，则也能够在某种程度上发挥本发明的效果。
棱镜层23的折射率虽然比填充层24的折射率还小，但比空气的折射率na＝1.0大。因此，入射到校准层25内的棱镜240的表面上的光线的临界角变大。若临界角变大，则由于入射到填充层24的光线产生全反射的比率减小，因此能够控制旁瓣光的出射。关于这一点将在下面叙述。棱镜层23的较佳的折射率n23是1.3≤n23＜1.5。但是折射率n23即便在上述的范围外，若折射率n23满足式(1)及(2)，则也能够在某种程度上发挥本发明的效果。
基底薄膜21的折射率n21比折射率n23还大。因此，在校准层25上向正面集聚的光入射到基底薄膜21的表面212上时，进一步向正面校准。因此，基底薄膜21有助于正面亮度的提高。
具有以上结构的透镜片17抑制旁瓣的产生，且用一枚就能进一步提高正面亮度。下面，详述这些效果。
[旁瓣的抑制]
透镜片17利用校准层25抑制左右视场角的旁瓣的产生，且利用双凸透镜层22抑制上下视场角的旁瓣的产生。
[在左右视场角的旁瓣的抑制]
透镜片17内的校准层25能够抑制左右视场角的旁瓣的产生。虽然，校准层25抑制旁瓣的理由不一定很明确，但可推测为主要起因于下面所示的事项。
首先，对现有的棱镜片的旁瓣的产生机构进行说明。在图7A中，在入射到现有的棱镜片100上的棱镜PL的光线中，有在棱镜PL的一方的侧面BP1上产生全反射后在另一方的侧面BP2透射而向外部出射的光线R2，该光线R2形成旁瓣。
从面光源16的出射面的法线n0(背光灯正面)沿着角度θ0的方向出射的光线R0到达棱镜PL的侧面BP1上。在光线R0的入射角θi1比临界角θc1还大的场合，光线R0产生全反射，且作为光线R1在棱镜PL内传播。在光线R1到达侧面BP2时，若其入射角θi2比临界角θc1还小，则光线R1作为相对于法线n0(正面)成广角度的旁瓣光R2向外部出射。
针对于此，校准层25抑制旁瓣光的产生。参照图7B，校准层25内由满足式(1)的关系的棱镜层23和填充层24构成，在多个棱镜230之间填充有棱镜240。
这里，假定填充层24的折射率n24与棱镜片100的折射率n100相同。在这种场合，光线从填充层24入射到棱镜层23时的相对折射率比光线从棱镜片100入射到空气中时的相对折射率还小。原因是由树脂构成的棱镜层23的折射率n23比空气的折射率(＝1.0)还大。
可考虑由于相对折射率变小，因此在校准层25内的棱镜240的表面241及242的临界角θc0变得比棱镜片100的棱镜PL表面BP1及BP2的临界角θc1还大。其结果，在棱镜240的表面，产生全反射的光线R0的比率减小，从而能够抑制旁瓣光R2的出射。
[在上下视场角的旁瓣抑制]
虽然透镜片17内的双凸透镜层22能够抑制旁瓣光的出射的原因不一定明确，但推测为主要是根据以下理由的原因。参照图7C，以与图7A相同角度θ0入射的光线R0到达双凸透镜220的凸面221上的边界面BP3。在光线R0的入射角θi1比临界角θc2还大的场合，光线R0产生全反射，并到达凸面上的边界面BP4。此时光线R0的入射角θi2比临界角θc2还大的场合比较多。因此，光线R0再次产生全反射而返回面光源16。总之，在双凸透镜220中，产生一次全反射的光线比起其后透射而向外部出射，再次产生全反射而返回光源的光线增多。因此，能够抑制旁瓣光R2的出射，从而抑制在亮度角度分布中的旁瓣的产生。
[正面亮度的提高]
在透镜片17，使从下面入射的光分别在校准层25、基底薄膜21以及双凸透镜层22向正面集聚。因此，能够用一枚进一步提高正面亮度。
校准层25内的填充层24的折射率n24比棱镜层23的折射率n23还大。因此，校准层25使来自面光源的漫射光向正面集聚并向基底薄膜21出射。
基底薄膜21的折射率n21比棱镜层23的折射率n23还大。因此，从校准层25入射到基底薄膜21的光线在基底薄膜21的下面产生折射，进一步向正面集聚后向双凸透镜层22出射。
双凸透镜层22利用凸面221的形状使入射的光线进一步向正面集聚后向外部出射。
如上，在透镜片17中，校准面25、基底薄膜21以及双凸透镜层22分别将入射的光线向正面校准。因此透镜片17能够用一枚进一步提高正面亮度。
此外，在代替校准层25，做成由具备了彼此并排设置的多个圆柱形透镜的双凸透镜层(相当于填充层24)和形成在双凸透镜层上且折射率比双凸透镜层还低的层(相当于棱镜层23)构成的校准层的场合，在校准层中的聚光效果降低。原因是双凸透镜片的聚光效果比棱镜片低。根据同样的理由，微透镜或棱镜阵列的聚光效果也比棱镜片低。总之，在一般的透镜片中棱镜片的聚光效果最高。从而，棱镜片17的校准层25由并排设置了棱镜240的填充层24构成。
[制造方法]
作为棱镜片17的制造方法的一个例子，对根据使用轧辊版的轧辊-轧辊方式的制造方法进行说明。
首先，在基底薄膜21的表面212上形成校准层25。准备在表面卷绕了薄膜状的基底薄膜21的圆筒状的第一轧辊和如图8A及图8B所示的在表面具有棱镜230的复制用槽52的棱镜用轧辊版50(以下，简称轧辊版50)。复制用槽52的横截面形状与棱镜230横截面形状相同，相当于复制用槽52的端面部(凸缘部)的凸条53的横截面形状与棱镜240的横截面形状相同。复制用槽52沿圆周方向排列。
以第一轧辊的轴方向与轧辊版50的轴方向平行的方式，配置第一轧辊及轧辊版50。配置之后，将具有比基底薄膜21的折射率n21还低的折射率n23的电离射线固化型树脂填充在轧辊版50的表面。一边使第一轧辊及轧辊版50旋转，一边将填充的电离射线固化型树脂复制到从第一轧辊送出的基底薄膜21上。此时，用夹着基底薄膜21而与轧辊版50相对配置的支撑轧辊和轧辊版50，一边夹住基底薄膜21一边进行复制。在复制的电离射线固化型树脂上照射电离射线而对电离射线固化型树脂进行固化，从而形成棱镜层23。
形成棱镜层23之后，在棱镜层23上形成填充层24。准备将具有比棱镜层23的折射率n23还高的折射率n24的树脂溶解在溶剂中的涂料。使用凹版涂布机将准备的涂料均匀地涂布在棱镜层23上。弄干涂布的涂料，形成填充层24。
通过以上的工序，在基底薄膜21的表面212上形成校准层25。形成有校准层25的基底薄膜21薄膜卷绕在第二轧辊上。此时，棱镜230及240沿第二轧辊的圆周方向并排设置。
其次，在基底薄膜21的表面211上形成双凸透镜层22。准备如图9A及B所示的双凸透镜用轧辊版60(以下，简称轧辊版60)，并使其轴方向与第二轧辊的轴方向平行地配置。如图9所示，在轧辊版60的表面上形成有沿轴方向排列的圆柱形透镜220的复制用槽62。
在轧辊版60的复制用槽62上填充电离射线固化型树脂。一边旋转第二轧辊及轧辊版60，一边将填充的电离射线固化型树脂复制到从第二轧辊送出的基底薄膜21的表面211上。此时，利用支撑轧辊一边夹住薄膜一边进行复制。在复制的电离射线固化型树脂上照射电离射线而进行固化，从而形成双凸透镜层22。通过以上的工序形成透镜片17。
在上述的制造方法中，虽然首先形成校准层25，其次形成双凸透镜层22，但也可以首先形成双凸透镜层22，其次形成校准层25。但最好是首先形成校准层25。若先形成双凸透镜层22，则在形成校准层25内的棱镜层23时，支撑轧辊按压在双凸透镜层22的圆柱形透镜220的凸面上。因此，存在导致圆柱形透镜220的形状变形的可能性。
在上述的制造方法中，虽然使用了棱镜复制用槽52沿圆周方向排列的轧辊版50和圆柱形透镜复制用槽62沿轴方向排列的轧辊版60，但只要棱镜复制用槽52的排列方向与圆柱形透镜复制用槽62的排列方向正交，则棱镜复制用槽52可以沿圆周方向以外的方向排列，圆柱形透镜复制用槽62也可以沿轴方向以外的方向排列。然而，若使用棱镜复制用槽52沿圆周方向排列的轧辊版50和圆柱形透镜复制用槽62沿轴方向排列的轧辊版60，则制造成品率变得最高。
再有，圆柱形透镜复制用槽62最好沿轴方向排列，棱镜复制用槽52最好沿圆周方向排列。这是因为若使圆柱形透镜复制用槽62沿圆周方向排列，则出现从轧辊版复制到基底薄膜21上的树脂被圆柱形透镜复制用槽的端面部621削掉的可能性。
另外，虽然棱镜复制用槽52的横截面形状与棱镜230的横截面形状相同，而棱镜复制用槽52的槽底的顶角(即，棱镜230的顶角)最好为90°以上。因为若槽底的顶角不到90°，则出现复制到基底薄膜21的表面212上的树脂被凸条53削掉的可能性。
在上述的制造方法中，虽然通过弄干涂料而形成了填充层24，但也可以使具有比折射率n23还高的折射率n24的电离射线固化型树脂，通过照射电离射线而固化，从而形成填充层24。在这种场合，只要在棱镜层23上使用金属型涂布机等均匀地涂布电离射线固化型树脂，并在所涂布的电离射线固化型树脂上照射电离射线即可。
以上，虽然作为制造方法的一个例子，对按照使用了轧辊版的轧辊-轧辊方式的制造方法进行了说明，但利用其它制造方法也能制造透镜片17。也可以不采用轧辊-轧辊的方式，而使用板状的版形成校准层25及双凸透镜层22。另外，双凸透镜层22也可以利用挤压法或热冲压法、注射模塑成形法形成。
[其它的实施方式]
在上述实施方式的透镜片17中，虽然将棱镜230及240的并排设置方向与圆柱形透镜220的并排设置方向所成的角度(交叉角)做成90°，但交叉角也可以不是90°。若已交叉，则能够控制两个轴方向的视场角，并能够得到某种程度的聚光效果。较佳的交叉角是45°～135°，最佳的交叉角是90°。
另外，如图10所示，棱镜230及240的并排设置方向可以与圆柱形透镜220的并排设置方向平行。在这种场合，虽然被控制的视场角仅为一个轴方向，但正面亮度能够比现有的棱镜片还提高，且能够控制旁瓣光的产生。
如图10所示，在棱镜230及240的并排设置方向与圆柱形透镜220的并排设置方向平行的场合，存在产生莫尔条纹的场合。如图11所示，为了防止这样的莫尔条纹的产生，最好使棱镜230及240的长度方向不是直线状，而是不规则的波状线。可以将棱镜230及240做成直线状，且将圆柱形透镜220做成在长度方向不规则的波状线，也可以将圆柱形透镜220和棱镜230及240都做成不规则的波状线。莫尔条纹是在叠加了规则的条纹时产生。因此，通过使棱镜230及240和圆柱形透镜220的至少一个做成不规则的波状线，能够抑制莫尔条纹的产生。
这些透镜片也能按照与透镜片17同样的制造方法制造。
以上，根据本实施方式的透镜片17通过使棱镜层23的折射率n23、填充层24的折射率n24以及基底薄膜21的折射率n21满足公式(1)及(2)的关系，能够用一枚进一步提高正面亮度，且能够抑制亮度角度分布的旁瓣的产生。
另外，由于校准层25内的多个棱镜240填充在棱镜层23的多个棱镜230之间，因此其顶部不会露出表面。另外，构成双凸透镜层22的圆柱形透镜220的顶部表面为曲面。因此，不会如现有的棱镜片的顶部那样在制造及搬运时容易产生损伤，且不需要用于保护顶部的保护片。
另外，通过使棱镜230及240的并排设置方向和圆柱形透镜220的并排设置方向正交，能够抑制液晶显示装置内的画面上的上下方向及左右方向的视场角，且能够使在各轴方向的亮度角度分布为以正面为峰值的自然的取向分布。再有，由于通过正交能够使两个轴方向的光沿正面集聚，因此能够进一步提高正面亮度。此外，这里所说的“正交”无需是严密的90°，只要能够控制上下及左右方向的视场角，并在能够得到聚光效果的范围内即可。
虽然在本实施方式中将背光灯10做成直下型，但也可以是端面照光型。
另外，在图3～图5中，虽然使多个圆柱形透镜220的每一个彼此接触而进行配设，但也可以在相邻的圆柱形透镜220之间设置间隙。同样，也可以在相邻的棱镜240之间设置间隙。另外，虽然将棱镜230及240的横截面形状做成三角形，但也可以是梯形。
实施例1：
制造了具有表1所示的形状及折射率n21～n24的本发明例1～6的透镜片。另外，作为比较例制造了棱镜片。调查了本发明例1～6的透镜片及棱镜片的亮度角度分布。
[表1]
Figure A20078000095900181
[本发明例1]
制造了图3～图5所示形状的本发明例1的透镜片和作为比较例的棱镜片，并调查了亮度角度分布。
[制造方法]
按照以下所示的方法制造了本发明例1的透镜片。准备了具有棱镜复制用槽沿圆周方向排列的表面的棱镜用轧辊版。棱镜复制用槽的横截面形状是等腰三角形。
作为基底薄膜21，准备了厚度为250μm、折射率(n21)＝1.6的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。通过在轧辊版内填充折射率(n23)＝1.4的紫外线固化型树脂，并将轧辊版按压在PET薄膜的表面上，而复制了紫外线固化树脂。通过照射紫外线而固化已复制的紫外线固化树脂，形成了棱镜层23。棱镜层23的表面的棱镜230的横截面形状是等腰三角形，其顶角为90°、底边为50μm、彼此相邻的棱镜的顶点间距离，即间距为50μm。
准备了将折射率(n24)＝1.7的树脂溶解在溶剂中的涂料。使用凹版涂布机将准备的涂料均匀地涂布在棱镜层23上。弄干涂布的涂料，并形成了层的厚度为30μm的填充层24。
按照以上的工序在基底薄膜21上形成校准层25后，在形成有校准层25的表面的相反侧的基底薄膜21的表面211上形成了双凸透镜层22。准备了具有圆柱形透镜复制用槽沿轴方向排列的表面的双凸透镜用轧辊版。复制用槽的横截面形状为圆弧。
在双凸透镜用轧辊版的复制用槽内填充折射率＝1.54的紫外线固化树脂，并复制在PET薄膜表面上。在复制的紫外线固化树脂上照射紫外线而进行固化，形成了双凸透镜层22。双凸透镜层22上的各圆柱形透镜220的横截面形状是曲率半径为20μm的圆弧，且从透镜端面到凸面的顶点的高度为20μm、凸面和包含透镜端面的面所形成的角度(以下，称为接触角)为75°、彼此相邻的圆柱形透镜220的间距为50μm。
比较例的棱镜片按照以下所示的方法进行制作。利用金属型涂布机在厚度为250μm的PET薄膜上均匀地涂布紫外线固化树脂，并形成了厚度为30μm的紫外线固化树脂层。继而，将棱镜用轧辊版一边按压在紫外线固化树脂层上一边照射紫外线，从而制造了图18及图19所示的形状的棱镜片。棱镜的间距为50μm，顶角为90度。PET薄膜的折射率为1.6，紫外线固化树脂的折射率为1.54。
[亮度角度分布调查]
使用所制作的本发明例1的透镜片和比较例的棱镜片调查了亮度角度分布。在收放冷阴极管，且在内面敷设反射薄膜，并在开口部内嵌入有光漫射板的壳上敷设了透镜片。此时，以将圆柱形透镜沿上下方向并排设置，且将棱镜沿左右方向并排设置的方式敷设了透镜片。
在壳上敷设了透镜片之后，调查了亮度角度分布。视场角将透镜片的法线方向(正面)作为0度轴，将从0度角朝向上下方向的倾斜角作为上下视场角，将从0度角朝向左右方向的倾斜角作为左右视场角。各上下视场角及左右视场角的亮度利用亮度计进行了测定。测定部位定为透镜片的中央部。
同样，将比较例的棱镜片敷设在壳上而调查了亮度的角度分布。此时，将棱镜的并排设置方向定为上下方向。
本发明例1的透镜片的亮度角度分布表示在图12上，根据作为比较例的棱镜片的亮度角度分布表示在图20上。图12及图20横轴是视场角(deg)，纵轴是将壳的光漫射板的亮度作为基准(1.0)的相对亮度(a.u.)。另外，图中实线为上下视场角的亮度角度分布，图中虚线为左右视场角的亮度角度分布。
参照图12及图20，虽然在比较例中在视场角±50～90deg产生了旁瓣，但在本发明例1中在上下视场角及左右视场角均几乎没有产生旁瓣。
另外，在本发明例1的透镜片中，上下视场角、左右视场角均成为相对亮度以视场角0deg为峰值随着视场角变宽而逐渐降低的分布，并成为自然的配光分布。
再有，在将视场角0deg的相对亮度作为正面亮度的场合，本发明例1的透镜片的正面亮度是现有的棱镜片的正面亮度的1.12倍。
[本发明例2]
制造了本发明例2的透镜片，并与本发明例1相同地调查了亮度角度依存性。如表1所示，本发明例2的透镜片与本发明例1进行比较，将双凸透镜层22的圆柱形透镜做成不同的形状。具体地，各圆柱形透镜的横截面形状为椭圆弧，高度为23.7μm，顶部的曲率半径为17.3μm，接触角为70°，相邻的圆柱形透镜之间的间距为50μm。至于其它的结构，做成与本发明例1的透镜片相同。
在作为面光源的壳上与本发明例1的透镜片相同地敷设了本发明例2的透镜片。具体地，以圆柱形透镜沿上下方向并排设置，且棱镜沿左右方向并排设置的方式进行了敷设。敷设之后，与实施例1相同地调查了亮度的角度分布。
调查结果表示在图13上。与现有的棱镜片(图20)进行比较，在本发明例2中，能够抑制旁瓣的产生。另外，上下及左右视场角均成为以视场角0deg为峰值的亮度分布，并成为自然的配光分布。
本发明例2的透镜片的正面亮度是现有的棱镜片的正面亮度的1.15倍，比现有的棱镜片及本发明例1都高。究其原因，可认为这是由于圆柱形透镜的横截面形状为椭圆弧，因此与横截面形状为圆弧的本发明例1的透镜片进行比较，提高了在双凸透镜层22的聚光效果。
[本发明例3]
制造了本发明例3的透镜片，并与本发明例1相同地调查了亮度角度分布依存性。如表1所示，本发明例3的透镜片与发明例1进行比较，将折射率n23及折射率n24做成不同的值。具体地，使折射率n23比本发明例1还小(1.3)，使折射率n24比本发明例1还大(1.8)。至于其它的结构做成与本发明例1相同。
调查结果表示在图14上。在本发明例3中，上下视场角及左右视场角均能够抑制旁瓣的产生。另外，上下及左右视场角均成为以视场角0deg为峰值的亮度分布，并成为自然的配光分布。
本发明3的透镜片的正面亮度是现有的棱镜片的正面亮度的1.30倍，并且比现有的棱镜片及本发明例1都高。可认为这是由于光从填充层24入射到棱镜层23的场合的相对折射率比本发明例1低，且光从棱镜层23向基底薄膜21入射的场合的相对折射率高，因此正面亮度比本发明例1还提高。
[本发明例4]
制造了本发明例4的透镜片，并按照与本发明例1相同的方法调查了亮度角度分布。按照与本发明例1不同的方法制造了本发明例4的填充层24。具体地，使用金属型涂布机在所形成的棱镜层23上均匀地涂布了上述的折射率(n24＝1.6)的紫外线固化树脂。在涂布的紫外线固化树脂的表面上，一边按压表面平坦的轧辊一边照射紫外线而进行固化，做成填充层24。至于其它的制造方法，做成与本发明例1相同。
如表1所示，本发明例4的透镜片将折射率n24做成比本发明例1还低的值。至于其它的结构做成与本发明例1相同。
调查结果表示在图15上。在本发明例4中，上下视场角及左右视场角均能够控制旁瓣的产生。另外，上下及左右视场角均成为以视场角0deg为峰值的自然的配光分布。
本发明例4的透镜片的正面亮度是现有的棱镜片的正面亮度的1.07倍，并比现有的棱镜片还高。但是，比本发明例1的正面亮度还低。可认为这是由于填充层24的折射率比本发明例1还低，因而在校准层25上降低了聚光效果。
[本发明例5]
按照与本发明例4相同的制造方法制造了本发明例5的透镜片。如表1所示，本发明例5的透镜片将折射率n23做成比本发明例1还高，为1.5。至于其它的结构做成与本发明例1相同。
调查结果表示在图16上。在本发明例5中，上下视场角及左右视场角均能够抑制旁瓣的产生。另外，上下及左右视场角均成为以视场角0deg为峰值的亮度分布，并成为自然的配光分布。
本发明例5的透镜片的正面亮度是现有的棱镜片的正面亮度的1.05倍，并比现有的棱镜片还高。但是，比本发明例1的正面亮度还低。可认为这是由于折射率n23比本发明例1还高，因而在校准层25上降低了聚光效果。
[本发明例6]
按照与本发明例4相同的制造方法制造了本发明例6的透镜片。如表1所示，本发明6的透镜片，折射率n23做成1.5，做成比本发明例1还高。另外，折射率n24做成1.6，做成比本发明例1还低。至于其它的结构做成与本发明例1相同。另外，将双凸透镜层22上的圆柱形透镜的横截面形状做成与本发明例2相同的椭圆弧形状。
调查结果表示在图17上。在本发明例6中，上下视场角及左右视场角均能够抑制旁瓣的产生。另外，上下及左右视场角均成为以视场角0deg为峰值的亮度分布，并成为自然的配光分布。
本发明例6的透镜片的正面亮度稍微比现有的棱镜片的正面亮度高。但是，比本发明例1的正面亮度还低。可认为这是由于折射率n23比本发明例1还高，且折射率n24比本发明例1还低，因此在校准层上降低了聚光效果。
以上，虽然说明了本发明的实施方式，但上述的实施方式只不过是用于实施本发明的例示而已。因而，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可对上述实施方式适当地进行变形而实施。

Claims (9)

1.一种透镜片，用于背光灯，其特征在于，具备：
基底薄膜；
形成在上述基底薄膜的一方的表面上，并具备彼此并排设置的多个圆柱形透镜的双凸透镜树脂层；
形成在上述基底薄膜的另一方的表面上，并具备彼此并排设置的多个棱镜，并且具有比上述基底薄膜的折射率还低的折射率的棱镜树脂层；以及，
填充在上述棱镜片树脂层的上述棱镜并排设置的表面上，并且具有比上述棱镜树脂层的折射率还高的折射率的填充树脂层。
2.根据权利要求1所述的透镜片，其特征在于，
上述圆柱形透镜的并排设置方向与上述棱镜的并排设置方向交叉。
3.根据权利要求2所述的透镜片，其特征在于，
上述圆柱形透镜的并排设置方向与上述棱镜的并排设置方向正交。
4.根据权利要求3所述的透镜片，其特征在于，
上述双凸透镜树脂层，通过在表面上具有沿轴方向排列的圆柱形透镜复制用槽的第一轧辊版的表面上填充电离射线固化型树脂，并将上述所填充的电离射线固化型树脂复制在上述基底薄膜的一方的表面上之后照射电离射线进行固化而形成，
上述棱镜树脂层，通过在表面上具有沿圆周方向排列且横截面形状与上述棱镜相同的多个棱镜复制用槽的第二轧辊版的表面上填充电离射线固化型树脂，并将上述所填充的电离射线固化型树脂复制在上述基底薄膜的另一方的表面上之后照射电离射线进行固化而形成，
上述填充树脂层通过在所形成的棱镜树脂层的表面上涂布树脂而形成。
5.根据权利要求4所述的透镜片，其特征在于，
上述棱镜的顶角为90°以上。
6.根据权利要求1～权利要求5的任意一项所述的透镜片，其特征在于，
上述圆柱形透镜的并排设置方向与上述棱镜的并排设置方向相同，
上述圆柱形透镜及棱镜的至少一方沿着长度方向以波状线延伸。
7.一种背光灯，其特征在于，具备透镜片，该透镜片包含：
基底薄膜；形成在上述基底薄膜的一方的表面上，并包含彼此并排设置的多个圆柱形透镜的双凸透镜树脂层；形成在上述基底薄膜的另一方的表面上，并包含彼此并排设置的多个棱镜，并且具有比上述基底薄膜的折射率还低的折射率的棱镜树脂层；以及，填充在上述棱镜片树脂层的上述棱镜并排设置的表面上，并具有比上述棱镜树脂层的折射率还高的折射率的填充树脂层。
8.一种显示装置，其特征在于，具备背光灯，该背光灯包含透镜片，该透镜片具有：
基底薄膜；形成在上述基底薄膜的一方的表面上，并具有彼此并排设置的多个圆柱形透镜的双凸透镜树脂层；形成在上述基底薄膜的另一方的表面上，并具有彼此并排设置的多个棱镜，并且具有比上述基底薄膜的折射率还低的折射率的棱镜树脂层；以及，填充在上述棱镜片树脂层的上述棱镜并排设置的表面上，并具有比上述棱镜树脂层的折射率还高的折射率的填充树脂层。
9.一种显示装置，其特征在于，具备：包含透镜片的背光灯；以及，
敷设在上述背光灯上的液晶面板，
该透镜片包含：基底薄膜；形成在上述基底薄膜的一方的表面上，并包含彼此并排设置的多个圆柱形透镜的双凸透镜树脂层；形成在上述基底薄膜的另一方的表面上，并包含彼此并排设置的多个棱镜，并且具有比上述基底薄膜的折射率还低的折射率的棱镜树脂层；以及，填充在上述棱镜片树脂层的上述棱镜并排设置的表面上，并具有比上述棱镜树脂层的折射率还高的折射率的填充树脂层。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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