CN101424825B - 光学片及其制造方法以及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学片及其制造方法以及显示设备，其中，光学片制造方法包括：第一步骤，以等于或高于液晶单体或液晶预聚物的熔点的温度，加热包含液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物，并且在混合物保持在包括一个表面上连续配置并在这个表面上具有形状各向异性的多个立体结构的原盘与被配置以面对原盘的立体结构的光透射膜之间的状态下，挤压混合物；以及第二步骤，以低于各向同性相的相转移温度的温度，用紫外线照射混合物，以聚合液晶单体或液晶预聚物，此后，从原盘中分离出光透射膜。

Description

光学片及其制造方法以及显示设备
相关申请的交叉参考
本发明包含于2007年10月31日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-283312的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种具有折射率各向异性的光学片、其制造方法以及包括具有折射率各向异性的光学片的显示设备。
背景技术
近年来，液晶显示设备由于其功耗低、占地小、价格低等优势而逐渐取代已成为显示设备的主流的CRT(阴极射线管)。
例如，通过显示图像时的照明方法，液晶显示设备被分为许多类型。典型的液晶显示设备为使用配置在液晶面板背面的光源来显示图像的透射型液晶显示设备。
在这种显示设备中，极其重要的是减小功耗并增加显示亮度以增大显示设备的商业价值。因此，强烈需要增大在液晶面板与光源之间所设置的光学系统的增益，同时尽可能抑制光源的功耗。
例如，披露了一种在液晶面板与光源之间设置棱镜片来作为亮度增强膜的技术。例如，通过在树脂膜上平行配置每个都为具有90度顶角的等腰三角形棱镜形状的多个棱镜来获得棱镜片。通过使用棱镜的聚光效应，能够提高表面亮度。也披露了另外一种技术，在棱镜片中使用在棱镜的延伸方向上的折射率与在棱镜的配置方向上的折射率互不相同的棱镜。在该棱镜片中，除了通过棱镜的聚光效果外，通过使用由于临界角的改变所引起的界面反射来执行通过棱镜倾斜面的共振分离，还能够提高表面亮度。
例如，通过在包含半结晶或结晶树脂的片中的一个表面上形成多个立体结构(solid structure)并且延展其中在一个方向上形成有立体结构的片能够制造具有如上所述的共振分离功能的棱镜片(参照日本未审查专利申请公开第H01-273002号和美国专利申请第2006/0138702号)。
发明内容
然而，上述制造方法具有立体结构在延展时很容易毁坏(collapse)并且不容易精确地获得所期望结构的问题。
因此，期望提供一种包括具有折射率各向异性并且形状很难毁坏的立体结构的光学片以及使用该光学片的显示设备。还期望提供一种光学片制造方法，其能够精确地形成具有折射率各向异性的立体结构。
根据本发明的实施例，提供了一种光学片，具有在一个表面中连续配置并且在一个表面中具有形状各向异性的多个立体结构。立体结构包括在一个表面中具有取向性的液晶性聚合物，并且具有与液晶性聚合物的取向性相应的折射率各向异性。
液晶性聚合物是形成了液晶的聚合物，并且还被称作液晶聚合物、聚合物液晶等。液晶性聚合物能够被分成主链型、侧链型及复合型三种结构。主链型为在主链上具有表示结晶度的区域的聚合物类型。侧链型为在侧链上具有表示结晶度的区域的聚合物类型。复合型为在主链和侧链上都具有表示结晶度的区域的聚合物类型。对于另一种分类方法，液晶性聚合物还可以被分成两种类型；热致聚合物(热溶型(thermal fusion type))和溶致聚合物(溶液型(fusiontype))。热溶型聚合物通过被加热并溶化进入液晶状态。一种热溶型聚合物为液晶性聚合物(LCP)。溶液型聚合物通过被溶解进入液晶状态。
根据本发明的实施例，提供了一种显示设备，包括：基于图像信号驱动的显示面板；将显示面板夹在中间的一对偏光器；用于照明显示面板的光源；以及上述的光学片。
在本发明实施例的光学片及具有光学片的显示设备中，在光学片的一个表面中具有形状各向异性的立体结构包含在一个表面中具有取向性的液晶性聚合物，并且具有与液晶性聚合物的取向性相应的折射率各向异性。通过以等于或高于液晶单体或液晶预聚物的熔点的温度，加热包含液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物，并且在混合物保持在包括在一个表面中连续配置并且在一个表面中具有形状各向异性的多个立体结构的原盘与被配置以面对原盘的立体结构的光透射膜之间的状态下挤压混合物，以低于各向同性相的相转移温度的温度，用紫外线照射混合物，以聚合液晶单体或液晶预聚物，可以形成具有取向性的液晶性聚合物。由于液晶性聚合物通过延展不会具有取向性，所以可以说光学片是通过除延展之外的方法形成的。
根据本发明的实施例，提供了一种光学片制造方法，包括以下两个步骤：
(A)第一步骤，以等于或高于液晶单体或液晶预聚物的熔点的温度，加热包含液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物，并且在混合物保持在包括在一个表面中连续配置并且在一个表面中具有形状各向异性的多个立体结构的原盘与被配置以面对原盘的立体结构的光透射膜之间的状态下挤压混合物；以及
(B)第二步骤，以低于各向同性相的相转移温度的温度，用紫外线照射混合物，以聚合液晶单体或液晶预聚物，此后，从原盘中分离出光透射膜。
在本发明实施例的光学片制造方法中，以等于或高于熔点的温度来加热混合物中的液晶单体或液晶预聚物，从而变为液态。通过挤压，沿原盘立体结构的延展方向推动并移动液态混合物，并且实现液晶取向性。此后，用紫外线照射混合物，以使液晶单体或液晶预聚物被聚合，并且变成在原盘中的立体结构的延展方向上具有取向性的液晶性聚合物。因此，无需使用延展，混合物就能具有折射率各向异性。
在本发明实施例的光学片和显示设备中，通过使用具有取向性的液晶性聚合物，在光学片的立体结构中实现了折射率各向异性。因此，在光学片的立体结构中很难出现由于延展引起的形状毁坏。结果，能够实现形状很难毁坏并且包括具有折射率各向异性的立体结构的光学片。
在本发明实施例的光学片的制造方法中，通过对包含液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物连续执行加热、挤压、冷却及紫外线照射的处理，在光学片的立体结构中实现了折射率各向异性。因此，无需使用延展，光学片中的立体结构就能具有折射率各向异性。因此，能够精确地形成具有折射率各向异性的立体结构。
通过以下描述将更加显而易见本发明的其他目标、特性和优点。
附图说明
图1是示出了作为本发明第一实施例的显示设备的结构实例的展开透视图。
图2是示出了图1中的亮度增强膜的结构实例的截面图。
图3是用于解释图1中的亮度增强膜的光学特性的概念图。
图4A和4B是用于解释图1中的亮度增强膜的形成方法的实例的截面。
图5A～5C是示出了在图4A和4B之后的处理的截面图。
图6A和6B是示出了在图5A～5C之后的处理的截面图。
图7是用于解释DSC曲线的特性图。
图8是用于通过另一种方法形成图1中的亮度增强膜的制造设备的示意结构图。
图9是用于解释图1的显示设备的操作的示意结构图。
图10是用于解释双折射的测量方法的实例的概念图。
图11是用于解释双折射的偏光轴的概念图。
图12是示出了亮度增强膜的发射角与光量之间的关系的关系图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。
图1示出了作为本发明实施例的显示设备1的示意结构。显示设备1具有液晶显示面板10、将液晶显示面板10夹在中间的第一和第二偏光器20A和20B、配置在第一偏光器20A的背面的照明装置30以及用于驱动液晶显示面板10来显示视频图像的驱动电路(未示出)。第二偏光器20B的表面指向用户(未示出)。
例如，液晶显示面板10是根据视频信号驱动像素的透射型显示面板，并且具有通过一对透明基板将液晶层夹在中间的结构。具体地，按从用户侧开始的顺序，液晶显示面板10具有透明基板、滤色器、透明电极、取向性膜、液晶层、取向性膜、透明像素电极以及透明基板。
通常，透明基板是对可见光透明的基板。在照明装置30侧上的透明基板中，形成包括作为电连接至透明像素电极、接线等的驱动元件的TFT(薄膜晶体管)的有源型驱动电路。例如，通过配置用于将从照明装置30发出的光分离成红(R)、绿(G)及蓝(B)的三原色的多个滤色器来形成滤色器。例如，透明电极由ITO(铟锡氧化物)构成，并且作为通用对电极。例如，取向膜由诸如聚酰亚胺的高聚物材料构成，并且执行液晶的取向处理。例如，以VA(垂直配置)模式、TN(扭曲向列)模式或STN(超扭曲向列)模式由液晶构成液晶层。液晶层具有通过从未示出的驱动电路所施加的电压使从照明装置30发出的光逐像素通过或中断的功能。
第一偏光器20A为配置在液晶显示面板10的光入射侧上的偏光器，而第二偏光器20B为配置在液晶显示面板10的光出射侧上的偏光器。第一和第二偏光器20A和20B为一种光学快门，并且仅通过在预定振动方向上的光。第一和第二偏光器20A和20B经配置以使其偏光轴彼此相差90度。具有这种结构，从照明装置30发出的光通过液晶层或被中断。
通过亮度增强膜33在稍后所述的凸部33a的延展方向上的折射率与亮度增强膜33在与凸部33a的延展方向正交的方向上的折射率之间的关系来确定第一偏光器20A的偏光轴“a”(传输轴)的方向。具体地，设置第一偏光器20A的偏光轴“a”的方向，以使亮度增强膜33在与偏光轴“a”平行的方向上的折射率小于亮度增强膜33在与偏光轴“a”正交的方向上的折射率。
例如，在亮度增强膜33在凸部33a的延展方向上的折射率小于亮度增强膜33在与凸部33a的延展方向正交的方向上的折射率的情况下，如图1所示，优选地，将第一偏光器20A的偏光轴“a”的方向设置成与凸部33a的延展方向平行的方向。当为了获得最佳角度的亮度分布、改进液晶显示屏的对比度等而使偏光轴“a”和凸部33a的延展方向彼此不一致时，偏光轴“a”与凸部33a的延展方向之间所形成的角度会增大。在这种情况下，为了改进表面亮度，角度需要被设在大于0度和小于45度的范围内，更加优选地，在大于0度小于20度的范围内。
另一方面，在亮度增强膜33在与凸部33a的延展方向正交的方向上的折射率小于亮度增强膜33在凸部33a的延展方向上的折射率的情况下，优选地，将第一偏光器20A的偏光轴“a”的方向设置成与凸部33a的延展方向正交的方向。但是，当由于上述类似的原因而使偏光轴“a”和与凸部33a的延展方向正交的方向彼此不一致时，在偏光轴“a”和凸部33a的延展方向之间所形成的角度会增大。在这种情况下，为了改进表面亮度，角度必需被设在大于0度并小于45度的范围内，更加优选地，在大于0度并小于20度的范围内。
在本实施例中，亮度增强膜33对应于本发明的“光学片”的具体实例，并且凸部(projection)33a对应于本发明的“立体结构”的具体实例。
照明装置30具有光源31。例如，在光源31的液晶显示面板10侧，按从光源31侧的顺序配置扩散片32和亮度增强膜33。另一方面，在光源31的背面配置反射片34。在本实施例中，照明装置30为所谓的直下型。可选地，例如，照明装置30可以为使用光导板的侧边型。
在光源31中，例如，以等间隔(例如，20mm的间隔)平行配置多个线性光源31a。线性光源31a的实例为热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)等。可以通过诸如LED(发光二极管)的二维配置点光源或诸如有机EL(电致发光)的面光源来获得光源31。
例如，反射片34为发泡PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或银蒸镀膜、多层反射膜等，并且将从光源31发出的光部分反射向液晶显示面板10。通过反射片34，能够有效使用从光源31发出的光。
例如，扩散片32为通过使扩散材料(填充剂)分散在相对厚的板型透明树脂中而形成的扩散板、通过用包括扩散材料的透明树脂(粘合剂)涂覆相对薄的膜状的透明树脂的表面而形成的扩散膜、或扩散板与扩散膜的组合。对于板形或膜形透明树脂，例如，使用PET、丙烯、聚碳酸酯等。例如，对于扩散材料，使用由SiO2等构成的无机填充剂、由丙烯酸等构成的有机填充剂等。
例如，亮度增强膜33由具有半透明性的树脂材料构成，并且配置包括亮度增强膜33的表面，以使其与液晶显示面板10的表面平行。在亮度增强膜33的光出射侧上的面(表面)上，如图1和2所示，多个柱状凸部33a在光出射侧的表面上的一个方向上延伸，并且在与延伸方向交叉的方向上连续配置。例如，亮度增强膜33的面(里侧33b)为平坦表面。图2是亮度增强膜33的截面部分的放大截面图。图1示出了在与延伸方向正交的方向上平行地连续配置多个柱状凸部33a的情况。
如图2所示，例如，每个凸部33a具有与顶角θ1的顶点33c接触的斜面33d和33e的三角棱镜形状。配置斜面33d和33e，以使其分别以底角θ2和θ3倾斜地面向包括亮度增强膜33的表面。例如，在凸部33a的配置方向上的宽度(间距P1)处于10μm～350μm的范围内。在与凸部33a的延伸方向正交的方向上，凸部33a并不限于如图2所示的三角棱镜形状，而是可以为诸如五角棱镜形状的多边柱状形状或可以具有诸如椭圆形状或非球面形状(例如，圆柱状形状)的曲线形状。
各个凸部33a可以不具有相同的形状和相同的大小。例如，每一个都由具有相同形状的两个邻近凸部33a(一个较高(较大)而另一个较矮(较小))构成的立体结构的(A)设置可以在配置方向上以等间距配置，每一个都由具有不同形状并具有相同高度的两个邻近凸部33a构成的立体结构的(B)设置可以在配置方向上以等间距配置，而具有不同形状和不同大小(高度)的两个邻近凸部33a的(C)设置可以在配置方向上以等间距配置。在每个凸部33a的延伸方向上可以设置多个凸部或凹部。
具有这种结构，凸部33a使在从亮度增强膜33的里侧33b入射的光中在凸部33a的配置方向上的组分折射并透射至与液晶显示面板10正交的方向，从而增加方向性。在凸部33a中，在从亮度增强膜33的里侧33b入射的光中在凸部33a的延伸方向上的组分并没有通过凸部33a的折射操作而产生很多的光会聚效果。
在所述实施例中，每个凸部33a具有在一个方向上的折射率大于在与这个方向正交的方向上的折射率的折射率各向异性。具体地，在凸部33a中，在与偏光轴“a”平行的方向上的折射率小于与偏光轴“a”正交的方向上的折射率。在凸部33a的延伸方向上的折射率小于凸部33a的配置方向上的折射率的情况下，优选地，凸部33a的延伸方向与偏光轴“a”平行。相反，在凸部33a的延伸方向上的折射率大于在凸部33a的配置方向上的折射率的情况下，优选地，凸部33a的延伸方向与偏光轴“a”正交。
如上所述，在本实施例中，每个凸部33a具有在与偏光轴“a”平行的方向上的折射率小于与偏光轴“a”正交的方向的折射率各向异性。具体地，凸部33a能够在与偏光轴“a”正交的方向上反射更多的光，并且通过循环应用返回光，能够增加在与偏光轴“a”平行的方向上的光。因此，能够根据偏光状态来改变入射在亮度增强膜33上的光的透射特性。由于临界角，在光出射侧(表面)上设置凸部33a的情况下的循环效率高于在光入射侧(里侧)上设置凸部33a的情况下的循环效率。
通过在一个方向上延展包括半结晶性或结晶性的片，能够表示折射率的面内各向异性。在本实施例中，通过使用稍后所述的制造方法，无需使用延展，就能实现面内的折射率各向异性。表示不用执行延展的折射率的面内各向异性的材料的实例为具有取向性的液晶性聚合物。
液晶性聚合物为形成了液晶的聚合物，并且还被称作液晶聚合物、聚合物液晶等。液晶性聚合物能够被分类成主链型、侧链型、及复合型三种结构。主链型为在主链上具有表示结晶度的区域的聚合物的类型。侧链型为在侧链上具有表示结晶度的区域的聚合物的类型。复合型为在主链和侧链上都具有表示结晶度的区域的聚合物的类型。关于另一种分类方法，液晶性聚合物还可以被分成两种类型；热致聚合物(热溶型)和溶致聚合物(溶液型)。热溶型聚合物通过加热溶化进入液晶状态。一种热溶型聚合物为液晶性聚合物(LCP)。溶液型聚合物通过溶解进入液晶状态。
例如，液晶性聚合物为能够通过以紫外线照射包含液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物以聚合液晶单体或液晶预聚物形成的材料。
接下来，将描述整个亮度增强膜33在凸部33a的延伸方向上的折射率与在凸部33a的配置方向上的折射率互不相同的情况下的亮度增强膜33的功能。
图3示出了在由凸部33a的延伸方向上的折射率nx大于在凸部33a的配置方向上的折射率ny(nx>ny)的材料构成亮度增强膜33的情况下当从亮度增强膜33的里侧入射照明装置33的光时的光路的实例。在图3中，Lx表示在照明装置30的光中在凸部33a的延伸方向(X方向)上振荡的偏光组分。Ly表示在照明装置30的光中在凸部33a的配置方向(Y方向)上振荡的偏光组分。
由于在凸部33a的延伸方向上的折射率与在凸部33a的配置方向的折射率不同(图3中的nx>ny)，所以在包括亮度增强膜33的表面上倾斜入射的照明装置30的光在亮度增强膜33的里侧以不同的折射角rx和ry(图3中rx<ry)折射照明装置30的光的X方向偏光组分Lx和Y方向偏光组分Ly，并且所得的光从亮度增强膜33的表面(凸部33a的光出射面)以不同的发射角φx和φy(图3中φx>φy)射出。
菲涅尔反射
由于亮度增强膜33在凸部33a的延伸方向和凸部33a的配置方向上具有不同的折射率(图3中的nx>ny)，所以通过诸如亮度增强膜33的里侧和凸部33a的光出射面的界面以不同的反射系数反射在两个方向上振荡的偏光组分。因此，在整个亮度增强膜33中的凸部33a的延伸方向上的折射率nx大于在凸部33a的配置方向上的折射率ny的情况下(情况A)，Lx的反射量大于Ly的反射量。因此，在通过亮度增强膜33的光中，Ly的光量变得大于Lx的光量。相反，当在整个亮度增强膜33中的凸部33a的延伸方向上的折射率nx小于在凸部33的配置方向上的折射率ny时(情况B)，Ly的反射量大于Lx的反射量。因此，在通过亮度增强膜33的光中，Lx的光量大于Ly的反射量。
由于亮度增强膜33在凸部33a的延伸方向上和凸部33a的配置方向上具有不同的折射率(图3中nx>ny)，所以通过诸如亮度增强膜33的里侧和凸部33a的光入射面的界面以不同的临界角反射在两个方向上振荡的偏光组分。因此，在情况A中，如图3的中心部分所示，当在光发射面上入射的光的某个入射角大于Lx的临界角而小于Ly的临界角时，Lx全反射，而Ly通过光出射面。因此，能够实现完美的偏光分离状态，使得偏光组分Lx被凸部33a的光出射面重复全反射并变为返回光，并且仅有偏光组分Ly通过凸部33a的光出射面。相反，在情况B中，当在光发射面上入射的光的某个入射角大于Ly的临界角而小于Lx的临界角时，Ly全反射，而Lx通过光出射面。因此，能够实现完美的偏光分离状态，使得偏光组分Ly被凸部33a的光出射面重复全反射并变为返回光，并且仅偏光组分Lx通过凸部33a的光出射面。
当照明装置30的光对于凸部33a的光出射面的入射角变得非常大时，在A和B两种情况下，如图3的右部所示，不管偏光状态如何，照明装置30的光在凸部33a的光出射面上都会重复全反射，并且变为返回照明装置30侧的返回光。
通过亮度增强膜33的表面或里侧反射的光被反射片34的表面(图1)或照明装置30的扩散片32反射而未被偏光，并且未被偏光的光再次入射在亮度增强膜33上。因此，能够使一个偏光组分(图3中的Ly)的光量远大于另一个偏光组分(图3中的Lx)的光量。结果，光利用率变大，并且与每个凸部33a不具有偏光分离动作的情况相比，改进了表面亮度。
在亮度增强膜33从里侧33b被粘附至光透射膜的情况下、或在仅有亮度增强膜33的凸部33a在表面上具有折射率各向异性的情况下，在整个亮度增强膜33具有折射率各向异性的情况下，与光透射膜接触的表面和凸部33b的底面部分具有里侧33b的功能。因此，同样在亮度增强膜33从里侧33b被粘附的情况下，并且在仅有亮度增强膜33的凸部33a具有折射率各向异性的情况下，显示出类似于在整个亮度增强膜33在表面上具有折射率各向异性的情况下的光学功能。
因此，通过亮度增强膜33，通过除了光会聚作用外的偏光分离动作来改进表面亮度。
将参照图4A和4B、图5A～5C、图6A和6B及图7描述亮度增强膜33的形成方法的实例。图4A和4B、图5A～5C及图6A和6B中的每个都示出了用于说明亮度增强膜33的形成处理的截面结构。图7示出了液晶单体或液晶预聚物的DSC曲线的实例。在图7中，T1表示液晶相的相转移温度(熔点)，以及T2表示各向同性相的相转移温度。
首先，制备包括在表面上连续配置并且在一个表面上具有形状各向异性的多个凸部100a的原盘100(参照图4A)。通过原盘100的多个凸部100a形成的不规则形状与通过在亮度增强膜33上二维配置的多个凸部33a形成的不规则形状相对。接下来，制备通过混合通过将液晶单体或液晶预聚物溶解入溶剂所获得的溶液与光聚合引发剂所获得的混合物110(溶液)。代替溶液，也可以使用通过混合液晶单体或液晶预聚物与光聚合引发剂所获得混合物110(液晶调整粉)。
随后，在原盘100的凸部100a上配置混合物110(图4A)。此后，原盘100被配置在热板120上，并且被以等于或高于在混合物110中所包含的液晶单体或液晶预聚物的熔点T1(例如，170℃(参照图7))的温度加热(图4B)。在使用上述溶液作为混合物110的情况下，混合物110的粘性减小，混合物110与凸部100a无缝接触，并且在混合物110中所包含的溶剂蒸发。在使用液晶调节粉作为混合物110的情况下，混合物110溶解，混合物110的粘性减小，并且混合物110与凸部100a无缝接触。
此后，热板120的温度被降至等于或高于熔点T1的温度(例如，140℃)，并且在混合物110上放置光透射膜130(图5A)。因此，在混合物110保持在原盘100与被配置以面对原盘100的凸部100a的光透射膜130之间的状态下，混合物110在等于或高于熔点T1并且等于或低于相转移温度T2的温度(例如，120℃)下被加热并被挤压。例如，当如图5B所示使挤压辊140在光透射膜130上转动时，通过光透射膜130将混合物110再次挤压在原盘100的凸部100a上。通过挤压，混合物110在邻近凸部100a中的凸部100a的延伸方向上及在凸部100a的缝隙中被挤压和移动。结果，在混合物110中实现了液晶取向，并且形成了包括具有高度H1的凸部110a和具有厚度H2的凸缘110b的光学功能层。
此后，从原盘100上取下热板120(图5C)。用紫外线L照射混合物110。例如，如图6A所示，从光透射膜130侧用紫外线L照射混合物110，以从光透射膜130侧聚合包含在混合物110中的液晶单体或液晶预聚物。结果，液晶单体或液晶预聚物变为在原盘100的凸部100a的延伸方向上具有取向性的液晶性聚合物。最终，从原盘100上剥离光透射膜130(图6B)。因此，形成了具有混合物110(包含具有取向性的液晶性聚合物)和光透射膜130的亮度增强膜33。
例如，还可以通过以下方法形成亮度增强膜33。
图8示出了亮度增强膜33的制造设备的实例。该制造设备包括进料辊200、导向辊210、260和270、加热辊220和230、热调节辊240和250、推料机300以及紫外照射设备310。进料辊200通过同心绕光透射膜130获得，并且被设置以提供光透射膜130。从进料辊200进给的光透射膜130被以导向辊210、加热辊220和230、热调节辊240及导向辊260和270的顺序传送，并且最终通过卷绕辊280卷绕起来。经由预定间隙为加热辊230和240配置热调节辊250。为与加热辊220接触并以预定间隙从进料辊200提供光透射膜130的部分提供推料机300。紫外照射设备310通过紫外线照射通过加热辊240从进料辊200提供的光透射膜130与热调节辊250接触的部分。
导向辊210被提供以将从进料辊200提供的光透射膜130导向加热辊220。加热辊220能够以常温～约200℃的温度生成热量。例如，将加热辊220设为等于或高于熔点T1的热生成温度(140℃)。在与加热辊220接触并且以预定间隙从进料辊200提供光透射膜130的部分提供推料机300。推料机300用于将通过将热溶解型液晶单体或液晶预聚物与光聚合引发剂混合所获得的混合物110滴在光透射膜130上，通过以等于或高于熔点T1的温度(例如，160℃)来加热混合物110。加热辊230能够以常温～约200℃的温度生成热量，并且例如被设置为等于或高于熔点T1的热生成温度(120℃)。温度调节辊240和250能够调节常温～90℃的温度，并且例如被设为低于相转移温度T2的冷却温度(常温)。在温度调节辊250的外表面上，形成连续配置并在外围表面具有形状各向异性的多个凸部。通过在外表面上形成的多个凸部形成的凸凹形状与通过在亮度增强膜33上二维配置的多个凸部33a形成的凸凹形状相对。导向辊260用于将光透射膜130从温度调节辊250上剥离。导向辊270用于将通过导向辊260分开的光透射膜130导向卷绕辊280。
使用具有这种结构的制造设备，形成了亮度增强膜33。具体地，首先，通过导向辊210将从进料辊200进给的光透射膜130导向加热辊220。此后，将通过混合热溶解的液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂获得的混合物110从推料机300滴在光透射膜130上。以等于或高于熔点T1(例如，140℃)的温度加热混合物110(参照图7)。此后，在温度调节辊250的外表面上形成的凸部上挤压混合物110，同时通过加热辊230使在光透射膜130上的混合物110的温度维持在等于或高于熔点T1的温度。通过该操作，混合物110在温度调节辊250上与凸部紧密接触。通过挤压，在彼此邻近的突起部分之间的缝隙中在突起部分的延伸方向上挤压并移动混合物110。结果，在混合物110中形成包括具有高度H1的凸部110a和具有厚度H2的凸缘110b的光学功能层。
此后，通过温度调节辊240和250将混合物110冷却至低于相转移温度T2的温度。通过从紫外照射设备310发出的紫外线L来照射冷却后的混合物110。通过紫外线L，从光透射膜130侧聚合包含在混合物110中的液晶单体或液晶预聚物，以使液晶单体或液晶预聚物变为在温度调节辊250的凸部的延伸方向上具有取向性的液晶性聚合物。最后，通过导向辊260从温度调节辊250分开光透射膜130，并且通过导向辊270通过卷绕辊280卷绕起来。因此，形成了具有包括具有取向性的液晶性聚合物的混合物110和光透射膜130的亮度增强膜33。
在通过任意上述制造方法制造亮度增强膜33的情况下，优选地，凸缘110b的厚度H2为凸部110a的高度H1的40％以下。
将参照图9描述在实施例的显示设备1中显示图像时的动作。图9示意性示出了显示设备1的动作的实例。
从照明装置30发出并且通过扩散片31的非偏光L入射在亮度增强膜33的里侧，并且通过凸部33a的聚光作用提高了其取向性。此时，光L通过凸部33a的偏光分离动作被分离成与第一偏光器20A的偏光轴“a”平行的偏光组分(图9中的Ly)，然后进入第一偏光器20A。
在第一偏光器20A上所入射的光L中与偏光轴“a”交叉的偏光组分(图9中的Lx)被第一偏光器20A吸收，而与偏光轴“a”平行的偏光组分(图9中的Ly)通过第一偏光器20A。通过第一偏光器20A的偏光组分Ly在液晶显示面板10中按像素经过偏光控制。偏光组分Ly入射在第二偏光器20B上。仅有第二偏光器20B的偏光轴“b”的偏光通过，并且在面板的前表面上形成了图像。因此，在显示设备1中显示图像。
在本实施例中，在亮度增强膜33的一个表面上具有形状各向异性的凸部33a包含在一个表面上具有取向性的液晶性聚合物，并且具有与液晶性聚合物的取向性相应的折射率各向异性。例如，在包含液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物110保持在包括在一个表面上连续配置并且在一个表面上具有形状各向异性的多个凸部100a的原盘100与被配置以面对原盘100的凸部100a的光透射膜130之间的状态下，混合物110在等于或高于相转移温度T2的温度下被加热并被挤压。此后，混合物110被冷却至低于相转移温度T2的温度。通过紫外线照射温度被冷却至低于相转移温度T2的混合物110，以聚合液晶单体或液晶预聚物。因此，能够形成具有取向性的液晶性聚合物。由于不能通过延展提供具有取向性的液晶性聚合物，所以通过使用延展不能形成本实施例的亮度增强膜33，但是通过上述方法能够形成亮度增强膜33。因此，通过延展不破坏亮度增强膜33的凸部33a的形状，以能够实现包括形状很难被破坏的具有折射率各向异性的凸部33a的亮度增强膜33。
在本实施例的亮度增强膜33的制造方法中，通过对包含液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物110连续执行加热、挤压、冷却及紫外照射的处理，在亮度增强膜33的凸部33a中实现了折射率各向异性。因此，不使用延展，亮度增强膜33的凸部33a就能具有折射率各向异性。因此，能够精确地形成具有折射率各向异性的凸部33a。
实例
与比较实例1～3相比较地描述前述实施例的亮度增强膜33的实例1和2。在实例1和2以及比较实例1～3中，如表1中具体所示，制造处理中的挤压强度和通过紫外线照射的混合物110的温度中的至少一个互不相同。在表1中，挤压强度中的“无”意味着在混合物110上配置光透射膜130时除了将混合物110与光透射膜130彼此粘合所施加的压力外没有任何其他压力。
表1
 
挤压强度 用紫外线照射的混合物的温度(℃) H1(μm) H2(μm) H2/H1(％) nx ny Δn 透明度
实例1 强 27 25 5 20 1.54 1.66 0.12 好
实例2 很强 27 25 10 40 1.54 1.66 0.12 好
比较实例1 很强 80 25 10 40 1.56 1.56 0.00 好
比较实例2 弱 27 25 12 48 1.56 1.56 0.00 好
比较实例3 无 27 25 15 60 差(变白)
在实例1和2以及比较实例1～3中，在亮度增强膜中的每个凸部的形状被设为直角等腰三角棱镜，亮度增强膜中的凸部的宽度被设为50μm，而高度被设为25μm。关于在形成具有取向性的液晶性聚合物时所使用的原料，使用通过将通过在溶剂中溶解液晶单体所得的溶液与光聚合引发剂混合所获得的溶液(由Merck有限公司生产并且其各向同性相的相转移温度为70℃的RMS03-001C)。
截面形状
通过共焦扫描激光显微镜(由奥林巴斯公司所生产的LEXTOLS3000)来观察亮度增强膜的配置方向的截面。结果，在实例1和2及比较实例1～3中，亮度增强膜的每个截面都具有与原盘100的凹凸形状相同的具有90度顶角和45度底角的直角等腰三角形状。从上面可以了解，亮度增强膜中的凸部的形状不会被毁坏。
双折射
接下来，测量亮度增强膜的双折射。如图10所示，偏光从亮度增强膜33的凸部33a侧垂直入射。通过测量装置40来检测透射光。基于透射光的出射角φ，计算在凸部33a的延伸方向上的折射率nx与在配置方向上的折射率ny之间的差Δn(＝nx—ny)。当如图11所示，在凸部33a的延伸方向上振荡的偏光组分被设为垂直偏光Lx而在凸部33a的配置方向上振荡的偏组分被设为水平偏光Ly时，如图12所示，垂直偏光Lx的照射角φx大于水平偏光Ly的照射角φy。图12中的垂直轴的单位(a.u.)标示表示“相对值”的任意单位。
对于测量结果，在实例1和2中，在亮度增强膜的延伸方向上的折射率nx为1.54，而在配置方向上的折射率ny为1.66。因此，折射率的差Δn为0.12。因此，可以了解，通过使用具有取向性的液晶性聚合物，能够实现折射率的各向异性。另一方面，在比较实例1～3中，在亮度增强膜的延伸方向上的折射率nx为1.56，而在配置方向上的折射率ny为1.56，从而折射率的差Δn为0.00。因此，应了解，即使在使用具有取向性的液晶性聚合物的情况下，当挤压强度很弱或用紫外线照射的混合物110的温度等于或高于相转移温度T2(熔点)时，也不能实现折射率的各向异性。还应了解，当凸缘厚度H2很厚(H2/H1≥60％或更高)时，凸缘部分变白。
尽管已通过实施例和实例描述了本发明，但是发明并不限于这些实施例等，而是可以进行各种修改。
尽管在前述实施例等中已具体描述了液晶显示设备的结构，但是并不必需设置所有这些层，而是可以设置另一个层。
基于以上教示能够得到本发明的多种修改和变化。因此，应了解，除了特别描述之外，可以在附加权利要求的范围内实行本发明。

Claims (7)

1.一种光学片制造方法，包括：
第一步骤，以等于或高于液晶单体或液晶预聚物的熔点的温度，加热配置在包括在一个表面中连续配置并在所述一个表面中具有形状各向异性的多个立体结构的原盘上的、包含所述液晶单体或液晶预聚物和光聚合引发剂的混合物，并且在所述混合物被保持在包括在一个表面中连续配置并在所述一个表面中具有形状各向异性的多个立体结构的原盘与被配置以面对所述原盘的所述立体结构的光透射膜之间的状态下，以等于或高于液晶单体或液晶预聚物的熔点的温度加热同时挤压所述混合物；以及
第二步骤，以低于变成各向同性相的相转移温度的温度，用紫外线照射所述混合物，以聚合所述液晶单体或液晶预聚物，此后，从所述原盘中分离出所述光透射膜。
2.根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，在所述第一步骤中，在所述原盘的所述立体结构和所述光透射膜的表面中的至少一个上配置所述混合物，此后，以预定压力通过所述原盘和所述光透射膜将所述混合物夹在中间，从而使所述混合物保持在所述原盘和所述透射膜之间。
3.根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，在所述第一步骤中，通过使所述光透射膜与所述原盘中的所述立体结构接触并将所述混合物插入所述原盘与所述光透射膜之间的缝隙中，以预定压力使所述混合物保持在所述原盘与所述透射膜之间。
4.根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，通过在平板的一个表面上形成所述立体结构来获得所述原盘。
5.根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，通过在柱状结构的外围表面上形成所述立体结构来获得所述原盘。
6.一种显示设备，包括：
基于图像信号而被驱动的显示面板；
将所述显示面板夹在中间的一对偏光器；
用于照明所述显示面板的光源；以及
设置在所述偏光器与所述光源之间的光学片，
其中，所述光学片具有在一个表面上连续配置并在所述一个表面上具有形状各向异性的多个立体结构，并且
所述光学片是通过如权利要求1所述的光学片制造方法制造的，所述立体结构包括在所述一个表面中具有取向性的液晶性聚合物，并且具有与所述液晶性聚合物的所述取向性相应的折射率各向异性。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其中，在所述立体结构中所述折射率最低的方向与在所述光源侧上的所述偏光器的光透射轴的方向平行，或者与所述光透射轴的方向交叉成大于0度并小于45度的角度。
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