CN101606020A - 面光源和使用其的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光的利用效率良好、高亮度且广视场角的侧光型面光源和使用它的液晶显示装置。本发明的面光源包括光源、具有与所述光源相对的至少一个光入射面和与其大致正交的光出射面的导光体和与所述光出射面相对配置的第一光学膜,在所述导光体,在所述光出射面或者所述光出射面的背面的非光出射面,大致平行地设置有多个线状槽或者线状突起,所述第一光学膜,具有各向异性漫射性,按照该各向异性漫射性为最大的方向与所述线状槽或者线状突起的长边方向大致平行的方式配置。

Description

面光源和使用其的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及从背面照射液晶显示元件等的面光源和搭载有该面光源的液晶显示装置。
背景技术
作为个人计算机、电视机或者便携电话机等的显示装置,大多情况使用利用液晶的显示器。这些液晶显示元件其本身不是发光体。因此,通过使用面光源从内里侧向液晶显示元件照射光而进行显示。
作为该面光源,有在液晶显示元件的正下方配置有多个光源的正下方型、以与导光体的侧端面相对的方式配置有光源的边缘光源型。正下方型主要用于电视机,边缘光源型除汽车导航系统、监视器、小型电视机以外,与正下方型相比具有小型化的优点,因此在便携电话机、笔记本式个人计算机、数字相机、数字视频设备等的便携式媒介物、数字家电的显示面板等中被广泛应用。
近年来,由于微加工技术的发展,像素的微间距(fine pitch)化有所进步,能够实现更高精细的图像显示。但是,当像素微间距化时,液晶显示元件的透射率降低。因此,为了鲜明地显示高精细的图像,要求更高亮度的面光源。
另外,在用于便携式媒介物时大多情况下在户外使用。在该情况下,通过电池使其驱动而使用。但是,这时消耗的电力中,用于面光源的发光所消耗的电力非常多。因此,为了延长便携式媒介物的驱动时间,要求面光源的低耗电化。但是,仅单纯地降低电力,则面光源的亮度降低,那么在户外不能够得到鲜明的图像。因此,需要低消耗电力且高亮度的面光源。
另外,在将液晶显示装置用于监视器等的情况下,为了实现低成本化,要求减少膜部件数量、将高成本的棱镜片更换为漫射片等。因而,即使在面光源中也要求高效率化。
像这样,在使用边缘光源型面光源的情况下,强烈要求面光源的高效率化、高亮度化、低成本化。在现有的面光源中,使用光漫射性墨的点(dot)印刷方式的导光体(例如参照专利文献1)。但是,在这样的面光源中,不能够满足这些要求。因此,开发出各种新方式的侧光源型面光源(例如,参照专利文献2~5)。
在专利文献2中公开了使用导光体的面光源,上述导光体是在导光体的与光出射面相反侧的面,形成有以光入射面为中心大致同心圆状地排列的多个光漫射图形的导光体。
另外,在专利文献3中公开了,在与光出射面相反侧的面,从光入射面侧开始隔开间隔地形成圆弧状的槽或者突起,并且在出射面侧,在同心圆状地形成有各向异性变化的全息图形的导光体上,将以光入射面侧为中心同心圆状地排列有棱镜的棱镜片,使棱镜面朝向导光体的光入射面侧而进行组合的面光源。
在专利文献4中公开了,在导光体的光出射面,将沿与光入射面垂直的方向排列有三角状的棱镜的导光体和漫射片相组合而使用的面光源。
另外,在专利文献5中公开了,对于在导光体的与光出射面相反侧的面与光入射面垂直地形成有棱镜列的导光体,将与导光体的棱镜排列垂直地形成有棱镜的棱镜片,使棱镜面朝向导光体的光入射面侧而组合的面光源。
专利文献1:特开平1-107406号公报(全页)
专利文献2:特许第31351830号(全页)
专利文献3:特开2004-111383号公报(全页)
专利文献4:特开平8-179322号公报(全页)
专利文献5:特开平11-224516号公报(全页)
发明内容
但是,专利文献2、3记载的面光源中,漫射图形元件或者偏向图形元件,按照大致同心圆状或者同心圆状的图形排列。因此,存在面光源的大面积化比较困难的问题。另外,难以由图形的结构上的特征控制画面的视场角。
另外,在专利文献4中记载的面光源中,将三角状的棱镜排列为使其横截面沿着与灯平行的方向。因此,存在不能够得到充分的亮度特性的问题。
另外,在专利文献5中记载的面光源中,通过导光体的光出射面或者其背面的棱镜排列、和形成有与该棱镜排列垂直的棱镜的棱镜片的组合,能够得到亮度特性良好的面光源。但是,视场角为±10°左右,视场角特性非常差。而且亮度的均匀度也低。
本发明的目的在于,鉴于上述现有技术的背景,提供光的利用效率良好、高亮度且广视场角的侧光源型面光源,和使用该面光源的液晶显示装置。
本发明的发明者们,对上述问题进行专心的研究后,尝试在面光源中通过特定结构的导光体和具有各向异性漫射性的膜来构成,发现能将上述问题一并解决,能够提供光利用效率和视场角特性、亮度均匀度良好的面光源,而完成本发明。即,本发明如下所述。
(1)本发明的面光源,包括:光源;具有与上述光源相对的至少一个光入射面和与其大致正交的光出射面的导光体;以及与上述光出射面相对配置的第一光学膜,该面光源中,在上述导光体,在上述光出射面或者上述光出射面的背面的非光出射面,大致平行地设置有多个线状槽或者线状突起,上述第一光学膜,具有各向异性漫射性,按照使得该各向异性漫射性为最大的方向与上述线状槽或者线状突起的长边方向大致平行的方式配置。
另外,本发明的面光源,更加优选包括以下的(2)~(15)中的任一项的构成。
(2)在上述(1)记载的面光源中,上述线状槽或者线状突起,与其长边方向垂直的截面形状为选自包括大致圆弧状、大致吊钟状、大致三角形和大致梯形形状的组中的至少一种。
(3)上述(1)或(2)记载的面光源中,上述线状槽或者线状突起,其长边方向与上述导光体的光入射面大致平行。
(4)上述(1)~(3)中任一项记载的面光源中,上述线状槽或者线状突起设置在上述导光体的非光出射面。
(5)上述(1)~(4)中任一项记载的面光源中,在上述第一光学膜上设置有第二光学膜。
(6)上述(1)~(5)中任一项记载的面光源中,上述第一光学膜,使光从法线方向入射到该第一光学膜时的、漫射性为最大的方向的透射光的半值幅度D1max与漫射性为最小的方向的透射光的半值幅度D1min之比D1max/D1min为3以上。
(7)上述(1)~(6)中任一项记载的面光源中,上述第一光学膜,透射率为45%以上,雾度(haze)为70%以上。
(8)上述(6)或(7)记载的面光源中,上述第一光学膜中,上述半值幅度D1min为10°以下。
(9)上述(5)~(8)中任一项记载的面光源中,上述第二光学膜为顶角80°~100°的棱镜片。
(10)上述(9)记载的面光源中,上述棱镜片,按照使得其长度(导光)方向与使光从法线方向入射到上述第一光学膜时的漫射性为最大的方向大致平行的方式配置。
(11)上述(9)或(10)记载的面光源中,设置在上述导光体的线状槽的位于光源侧的斜面与垂直于上述光源1的直线所成的角度、或者设置在导光体的线状突起的位于光源的相反侧的斜面与垂直于上述光源1的直线所成的角度,为42.5°~50°。
(12)上述(5)~(8)中任一项记载的面光源中,上述第二光学膜中,使光从法线方向入射到该第二光学膜时的、漫射性为最大的方向的透射光的半值幅度D2max与漫射性为最小的方向的透射光的半值幅度D2min之比D2max/D2min为5以上。
(13)上述(12)记载的面光源中,上述第二光学膜,透射率为50%以上,雾度为70%以上。
(14)上述(12)或(13)记载的面光源中,上述第二光学膜中,上述半值幅度D2min为2°~50°以下。
(15)上述(12)~(14)中任一项记载的面光源中,设置在上述导光体的线状槽的位于光源侧的斜面与垂直于上述光源1的直线所成的角度、或者设置在导光体的线状突起的位于光源的相反侧的斜面与垂直于上述光源1的直线所成的角度,为20°~42.5°。
另外,本发明的液晶显示装置搭载有本发明的面光源。
在本发明中,使用大致平行地设置有多个线状槽或者线状突起的导光体。由此,能够控制多个线状槽或者线状突起的结构而控制出射特性。其结果是,能够得到高亮度且亮度均匀性高的面光源。
另外,在本发明中,按照使得上述线状槽或者线状突起的长边方向、与具有各向异性漫射性的第一光学膜的各向异性漫射性为最大的方向大致平行的方式配置。由此,能够高效率地利用光。其结果是,能够得到高亮度的面光源。
附图说明
图1是表示构成本发明的面光源的各部件的相对位置关系的分解立体图的一例。
图2是表示在导光体3的2个以上的侧端面配置有光源的例。
图3是从光出射面32侧观察本发明的面光源的导光体3时的线状槽33或者线状突起34的优选的排列方式的示例。
图4是从光出射面32侧看本发明的面光源的导光体3时的线状槽33或者线状突起34的优选的排列方式的示例。
图5是说明本发明的面光源的大致平行的线状槽或者线状突起的图。
图6例示在本发明的面光源中的导光体3形成的线状槽33的与长度方向垂直的截面图。
图7例示在本发明的面光源中的导光体3形成的线状突起34的与长度方向垂直的截面图。
图8是说明半值幅度的定义的图。
图9是说明线状槽33或者线状突起34的长边方向、与第一光学膜5的各向异性漫射性为最大的方向所成的角的图。
图10是表示本发明的面光源的第一光学膜的优选形态的立体图。
图11是表示本发明的面光源的第二光学膜为棱镜片的情况的优选形态的立体图。
图12是说明棱镜的长度方向与第一光学膜5的各向异性漫射性为最大的方向所成的角的图。
图13是表示本发明的面光源的第二光学膜为各向同性漫射片的情况的优选形态的立体图。
图14是说明棱镜片的光线透射特性的示意图。
图15是示意性说明在导光体内传播、射出的光的图。
图16是表示在本发明的面光源为图2(a)的形态的情况下,来自导光体3的光出射面32的中央部分的出射角分布的一例。
图17是表示在本发明的面光源为图2(a)的形态的情况下,在导光体3上设置有第二光学膜的情况下的来自面光源中央部分的出射角分布的一例。
图18是表示在实施例、比较例中,表示面光源的亮度的测定点的示意图。
图19是示意性表示在实施例、比较例中制作的第一光学膜的形态的立体图。
图20是示意性表示在实施例、比较例中制作的第一光学膜的形态的立体图。
图21是示意性表示在实施例、比较例中制作的第一光学膜的形态的立体图。
符号说明
1   光源
2   反射器
3   导光体
4   反射片
5   第一光学膜
6   第二光学膜
31  导光体3的光入射面
32  导光体3的光出射面
33  线状槽
34  线状突起
35  导光体3的非光出射面
101 亮度测定点
H1  线状槽33的深度
H2  线状突起34的高度
θ1 线状槽33的光源1侧的斜面与垂直于光源的直线所成的角
θ2 线状突起34的与光源1相对的斜面与垂直于光源的直线所成的角
θ3 棱镜片的顶角
θ4 相邻的线状槽33或者线状突起34的长边方向的延长线所成的角
θ5 线状槽33或者线状突起34的长边方向(d1)、与第一光学膜5的各向异性漫射性为最大的方向(d2)所成的角
θ6 棱镜的长度方向(d3)与第一光学膜5的各向异性漫射性为最大的方向(d2)所成的角
θi 入射角
θo 出射角
d1  线状槽33或者线状突起34的长边方向
d2  各向异性漫射性为最大的方向
d3  棱镜的长度方向
λi1 从法线方向入射棱镜片的光
λi2 相对于棱镜片最适当的入射光
λi3 相对于棱镜片以较大入射角入射的光
λp1 与导光体3面大致平行地到达线状槽33或者线状突起34的光
λp2 从导光体3的光出射面32侧到达线状槽33或者线状突起34的光
λp3 从导光体3的与光出射面32相反的面一侧到达线状槽33或者线状突起34的光
λo1 与导光体3面大致平行地到达线状槽33或者线状突起34,并射出到导光体3外的光。
λo2 从导光体3的光出射面32侧到达线状槽33或者线状突起34,并射出到导光体3外的光。
λo3 从导光体3的与光出射面32相反的面一侧到达线状槽33或者线状突起34,并射出到导光体3外的光。
FL1  第一光学膜的厚度
FL2  第二光学膜的厚度
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明。图1是表示构成本发明的面光源的各部件的相对的位置关系的分解立体图的一例。
如图1所示,本发明的面光源包括:光源1、反射器2、导光体3、反射板4、第一光学膜5、和第二光学膜6。在图1的例子中,第二光学膜7也是面光源的构成要素。但是,第二光学膜7也可以不存在。
【光源】
在本发明的面光源中,光源1为沿着图1的y方向延伸的线状的光源。作为光源1能够使用例如荧光管或冷阴极管等。另外,作为光源1,也可以使用使得一个或多个发光二极管(LED)与图1的y方向平行地排列,作为近似的线状光源使用的光源等。
在图1的例子中,表示光源1在导光体3的一个侧端面配置的例,即光源1为一个的例。配置的光源1并不局限于1个。图2是表示在导光体3的2个以上的侧端面配置有光源的例子的图。如图2(a)所示的两个光源1和反射器2设置在导光体3的相对的侧端面(光入射面31为2个)的方式、如图2(b)、(c)所示的将光源1和反射器2设置在导光体3的相邻的侧端面的方式(光入射面31为2个(图2(c))和3个(图2(b))),也能够作为本发明的面光源适用。
【反射器】
反射器2被配置在光源1的周围,能够使来自光源1的光有效地入射到导光体。作为反射器2所要求的特性,优选反射率高的反射器,具体而言优选全光线反射率为85%以上的反射器。更为优选的是87%以上,尤其优选90%以上的反射器。如果反射器2的全光线反射率不足85%,则从光源1射出的光不能够充分地被反射,有时画面亮度就显著地劣化。在本发明的面光源中,由于反射器2的全光线反射率为85%以上,所以能够成为高亮度的面光源。
作为反射器2的材料能够举出以下材料:1)主要的构成成分使用树脂,在其中添加有机、无机的染料和微粒等的材料,2)在树脂中混合与该树脂成分非相溶性的树脂或者选自有机、无机微粒中的一种以上的材料并熔融挤压之后,沿着至少一个方向延伸,在内部形成有细微的气泡的材料,3)在熔融树脂中注入二氧化碳等的气体并挤压成形,内部具有气泡的材料,4)将折射率不同的树脂层层叠多层的材料,6)在1)~4)的反射板的至少单侧蒸镀有金属的材料,和将它们组合而成的材料等,能合适地采用任一种材料。其中,在本发明的面光源中,更优选使用看上去具有白色性的材料,尤其优选使用2)。更加优选使用:对于在内部形成有细微的气泡的膜的至少单面,将添加有有机或者无机微粒的热塑性树脂通过共挤压等的方法层叠,进而延伸,在表层部形成比内层部更加细微的气泡的复合膜。
反射器2,为了使其经过长时间稳定地发挥反射特性,优选使用具有耐光性的材料,即优选含有光稳定剂。更加优选在最表面层含有光稳定剂。这里,所谓最表面层,在反射器2为层叠结构的情况下,表示位于最表面侧的层,另外,在单层结构的情况下指该层。此外,在层叠结构的情况下最表面层存在两层,更加优选至少在导光体3侧的最表面层含有光稳定剂。
构成反射器2的材料能够按照用途复合使用。例如,可以举例如下:为了防止向反射器2的背面漏光,在背面蒸镀金属、粘贴黑色等的着色膜、金属箔等。
另外,在本发明的面光源中,在构成反射器2的材料的背面侧通过印刷、蒸镀形成遮光层、传热层、导电层也是优选的方式之一。
【导光体】
导光体3具有4个侧端面。至少一个侧端面为光入射面31。光源1与光入射面31相对,并与光入射面31大致平行地设置。即,导光体31具有与xz平面大致平行的2个相对的侧端面、和作为与光入射面31相对的侧端面的终端面。导光体3具有2个主面。2个主面相互相对,与光入射面31大致正交。2个主面之一为光出射面32。光出射面32的相反侧的面为非光出射面35。在图1的例子中,光出射面32与xy面大致平行地配置,向xy面的投影图为大致矩形。另外,导光体3的除了向xz平面的投影图为大致矩形以外,也可以是随着距光源1的距离变远膜厚变薄的大致楔形形状等。
从光源1照射的光,从导光体3的光入射面31射入导光体3中,在导光体3内传播,从光出射面32射出。
在本发明的面光源中,导光体3包括:甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸系树脂,聚碳酸酯系树脂,聚丙烯、聚异丁烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃系树脂,环烯烃系树脂等具有一定的折射率的透明树脂材料。
本发明的面光源,在上述光出射面32或者上述光出射面35的背面的非光出射面5,大致平行地设置有多个线状槽或者线状突起。在图1的例子中,多个线状槽33大致平行地设置。也可以设置线状突起代替线状槽33。另外,也可以是线状槽和线状突起混合存在。线状槽或者线状突起可以设置在光出射面32或者非光出射面35的任一个面,也可以设置在这两个面。
关于多个线状槽或者线状突起的排列图形并没有特别的限制。图3是示意性表示将本发明的面光源的导光体3,从光出射面32侧沿其法线方向(图1的z方向)观察时的线状槽33或者线状突起34的排列。如图3所示,作为导光体3的线状槽33或者线状突起34的排列方向,能够举例如下:线状槽33或者线状突起34的排列方向与光入射面31大致垂直的情况(图3(a))、大致平行的情况(图3(b))、上述两种情况的中间情况(图3(c))、和这些情况相组合的情况(例如图3(d)~(i)等)等。优选,尤其是从能够获得较高的光利用效率的观点出发,优选形成与光入射面31成大致平行方向的线状槽33或者线状突起34。更为优选的是,与光入射面31成大致平行方向的线状槽33或者线状突起34,与其它的方向的线状槽33或者线状突起34相比、较密地形成更好。另外,该排列在导光体3的整个面内不必均匀地形成,也可以部分地形成。另外,也可以是不同的排列在同一面内混合存在,或者也可以是没有平行关系的排列混合存在。
另外,在图3中,虽然表示出线状槽33或者线状突起34从导光体3的一个侧面到另一个侧面连续地形成的例子,但是没有必要一定是连续的直线,只要是不丧失本发明的效果的范围,可以成为如图4所示形成为弯曲、成为曲线状、另外可以部分地断裂(未图示)、相互相邻的线状槽33或者线状突起34部分地脱离平行关系(未图示)。
在本发明中,至少多个线状槽或者线状突起的一部分大致平行地设置。这里,所谓大致平行是,如图5所示相互相邻的线状槽33或者线状突起34的长边方向的延长线所成的角θ41、θ42(以下将它们称为θ4)在0±15°以内。此外,所谓0°是指相互相邻的线状槽33或者线状突起34的长边方向的延长线不相交,即为平行。更为优选的是θ4在0±10°以内,进一步更加优选的是θ4在0±5°以内。此外,如图4所示,相互相邻的线状槽33或者线状突起34如后文所述弯曲、成曲线状的情况下,其长边方向的主方向所成的角也设为θ4。另外,不必使得多个线状槽33或者线状突起34的全部的槽或者突起平行地形成,也可以包括不是平行关系的槽或者突起。
入射到导光体3内的光,在以临界角以上的角入射到光出射面32、非光出射面35的过程中,在导光体3与空气的界面反复进行全反射,在导光体3内传播,不会射出到导光体3外。这里,在导光体3内传播的光之中的、到达形成于导光体3的线状槽33或者线状突起34的光,在线状槽33或者线状突起34的导光体3/空气界面发生反射由此其行进方向改变。其结果是,在光出射面32以临界角以下的角度入射,向导光体3外射出。即,在本发明的面光源中,通过适当控制在导光体3形成的线状槽33或者线状突起34的形状、排列,能够控制面内的出射特性。其结果是,能够形成高亮度且面内亮度均一性高的面光源。
如上所述,在本发明中,线状槽或者线状突起可以在光出射面32或者非光出射面35的任一个面设置,也可以设置在两个面。线状槽或者线状突起如果设置在非光出射面35,则能够得到特别高的光利用效率,并且出射角分布的控制比较容易,较优选。在该情况下,导光体3的光出射面32可以是平滑的也可以是形成有各种图形的面。如果在光出射面32形成超过所需要程度的图形,则光在传播到从光源1离开的与光入射面31相对的终端面(在两侧设置有光源1的情况下是到中央部为止)之前,大量的光从光出射面32射出。因此,有时亮度的面内均一性降低、中心亮度下降。另外,存在导光体3的大面积化比较困难的情况。因此,在线状槽或者线状突起设置在非光出射面35的情况下,导光体3的光出射面32优选为平滑。
这里,所谓平滑是指,基于JIS-B0601(2001年版)的表面粗糙度Ra为50nm以下。表面粗糙度Ra更加优选为30nm以下,进一步更加优选的是为20nm以下,最为优选的是为10nm以下。在本发明的面光源中,使得导光体3的光出射面32的Ra形成为50nm以下,由此即使在大面积中也能够形成亮度特性优良的面光源。
图6、图7表示在本发明的面光源中,在导光体3形成的线状槽33或者线状突起34的与长度方向垂直的截面图(图1的x-z平面)。图6是表示线状槽33的横截面图、图7是表示线状突起34的横截面图。
如图6所示,作为导光体3的线状槽33的优选的形状,能够列举大致三角形(图6(a))、大致梯形(图6(b))、大致圆弧形(图6(c))、大致吊钟状(图6(d))、这些形状变形后的形状(图6(e))、以及这些形状混合存在的形状等。另外,也可以是类似于这些形状的形状。
如图7所示,作为线状突起34的优选的形状,能够列举大致三角形(图7(a))、大致梯形(图7(b))、大致圆弧形(图7(c))、大致吊钟状(图7(d))、这些形状变形后的形状(图7(e))、以及这些形状混合存在的形状等。另外,也可以是类似于这些形状的形状。
在图6、7中,作为线状槽33或者线状突起34的截面形状,表示出对称形的形状,但是并非局限于此,光入射面31侧和其相反侧也可以是非对称的形状。另外,也可以使得线状槽33和线状突起34混合存在。
在导光体3设置的线状槽33的位于光源1侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度θ1,或者在导光体3设置的线状突起34的位于光源1的相反侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度θ2,优选为20~50°。θ1或者θ2如果在上述范围内则能够得到光利用效率高的面光源。
设置在导光体3的线状槽33的位于光源1侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度为,如图6(a)、(b)所示,与xy面平行且与光源1垂直的直线L1和线状槽33的位于光源1侧的斜面所成的角θ1。此外,如图6(c)~(e)所示,在一个斜面内斜面所成的角度发生变化的情况下,将该斜面的切线的斜率的平均值,作为在导光体3设置的线状槽33的位于光源1侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度θ1。
另外,设置在导光体3的线状突起34的位于光源1的相反侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度为,如图7(a)、(b)所示,与xy面平行且与光源1垂直的直线L1和线状突起34的位于光源1相反侧的斜面所成的角θ2。此外如图7(c)~(e)所示,在一个斜面内斜面所成的角度发生变化的情况下,将该斜面的切线的斜率的平均值,作为线状突起34的位于光源1相反侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度θ2。
如上所述,通过控制设置在导光体3的线状槽33的位于光源1侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度θ1,或者设置在导光体3的线状突起34的位于光源1相反侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度θ2,能够控制来自导光体3的光出射特性。此外,当θ1或者θ2不足20°或者超过50°时,来自导光体3的光的出射光量存在减少的情况。另外,在使用多个光源的情况下,至少在一个光源与线状槽33或者线状突起34之间,θ1或者θ2为上述值即可。
在导光体3设置的线状槽33的位于光源1侧的斜面,或者在导光体3设置的线状突起34的位于光源1相反侧的斜面,优选为平滑。这里所说的平滑是,基于JIS-B0601(2001年版),测定上述斜面的表面粗糙度Ra时,其值为50nm以下。更为优选的是20nm以下,进一步更加优选的是10nm以下,尤其优选的是5nm以下。导光体3的线状槽33或者线状突起34的与光源1相对的斜面的表面粗糙度Ra超过50nm时,在线状槽33或者线状突起34表面处的光的反射效率低下,其结果是,导光体3的光利用效率存在降低的情况。使得在导光体3设置的线状槽33的位于光源1侧的斜面或者设置在导光体3的线状突起34的位于与光源1相反侧的斜面的表面粗糙度Ra为50nm以下,由此,能够提高线状槽33或者线状突起34表面的光的反射效率。其结果是,能够得到光利用效率高的面光源。
另外,线状槽33或者线状突起34之间的平坦面,优选基于JIS-B0601(2001年版)的表面粗糙度Ra为50nm以下。更为优选的是20nm以下,进一步更加优选的是10nm以下,尤其优选的是5nm以下。在本发明中,如果线状槽33或者线状突起34之间的平坦面的Ra超过50nm,则在光传播到从光源1离开的与光入射面31相对的终端面(在光源1设置在两侧的情况下到中央部为止)之前,大量的光从光出射面32射出。因此,会出现亮度的面内均匀性降低、中心亮度降低的情况。通过使线状槽33或者线状突起34之间的平坦面的Ra为50nm以下,即使是大面积也能够形成亮度特性良好的面光源。
本发明的面光源中,导光体3的线状槽33的深度H1(图6)或者线状突起34的高度H2(图7)优选为1~500μm。更为优选的是1~200μm,2进一步更加优选的是1~100μm。当H1、H2不足1μm时,线状槽33或者线状突起34的大小过于小则易于变得难以成形,而且即使成形,也会出现使得在导光体3内传播的光的方向变化的功能发生劣化的情况。另外,H1、H2超过500μm也易于变得难以成形。通过使得导光体3的线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2在1~500μm的范围内,能够兼顾导光体3的成形性和光的利用效率。
入射到导光体3内的传播的光中的到达线状槽33或者线状突起34的光,其行进方向改变,以临界角以下的角度入射光出射面32,并向导光体3外射出。因此,随着从光源1的离开,在导光体3内传播的光量减少。即,与部位相关的光的到达概率相同。因此,仅仅通过形成同样形状同样尺寸的线状槽33或者线状突起34,与导光体3内的光量成比例,靠近光源1侧成为高亮度。为了使离开光源1侧的亮度与光源1侧的亮度相同,根据距离光源1的距离,提高向线状槽33或者线状突起34的光的到达概率即可。具体而言,能够列举以下等方法:根据距离光源1的距离,(A)提高图6、7所示的线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2,(B)使线状槽33或者线状突起34的间距变细,(C)提高图6、7所示的线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2,并且使线状槽33或者线状突起34的间距变细。
此外,在(A)或者(C)的方法中,在根据距离光源1的距离,加深线状槽33的深度H1或者提高线状突起34的高度H2的情况下,使线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2在1~500μm的范围内变化即可。
另外,导光体3的各线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2,在一个线状槽或者线状突起的长度方向上可以是均匀的深度H1或者高度H2,也可以使深度H1或者高度H2发生变化。作为深度H1或者高度H2发生变化的例子,在与光源1平行方向上,在存在来自光源1的光难以到达的部分的情况下提高该部分的线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2,在存在光过多传播的部分的情况下,能够减小线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2。其结果是,由于能够调整导光体3的面内的出射光量,所以能够形成所希望的亮度分布。
另外,作为导光体3的线状槽33或者线状突起34的重复单位的间距P,优选为10~1000μm。更为优选的是20~600μm,进一步更加优选的是30~400μm。当间距P不足10μm时,由于过小而易于变得难以成形。另外,当间距P超过1000μm时,存在形成线状槽33或者线状突起34的部分和没有形成其的部分的亮度的均一性低下的情况。在本发明的面光源中,通过使得导光体3的线状槽33或者线状突起34的间距P形成为10~1000μm范围内,能够兼顾导光体3的成形性和光的利用效率。此外,在上述的(B)或者(C)方法中,根据距离光源的距离使线状槽33或者线状突起34的间距P变化的情况下,优选使其在10~1000μm的范围内变化。
导光体3的光入射面31的形状,只要是荧光管或冷阴极管这样的线状光源作为光源1则没有特别限制。另一方面,在作为光源1使一个或多个发光二极管(LED)沿y方向平行地排列、近似地作为线状光源采用的情况下,有时发生在正对LED的正面的部分成为亮线,正对LED-LED之间的正面的部分成为暗线的情况。在该情况下,光入射面31的形状形成为大致圆弧状、大致棱镜状、大致梯形、大致半圆顶(dome)状等的凹凸形状即可。通过形成为这样的形状,不仅能够提高向导光体3内的光入射效率,在光入射时还能够适度地使光漫射。其结果是,即使在导光体3的光入射面31附近,也能够使亮度均匀。
在本发明的面光源中,导光体3的厚度与画面尺寸相关。通常是0.1mm~20mm,更加优选的是0.1mm~15mm,进一步更加优选的是0.1mm~10mm。导光体3的厚度没必要是一定的,可以随着离开光入射面31而变薄。另外,在导光体3的厚度比光源1的厚度薄的情况下,为了光利用效率的提高,可以增厚导光体3的光入射面31附近的厚度,并且形成倾斜部,只使光出射面32部分变薄。
本发明的面光源中使用的导光体3按照如下方法制造。本发明的导光体3能够通过注射模塑成形、压印法(imprint法)等的方法制作。另外,6在厚度为0.8mm以下的薄型的导光体、画面尺寸在15英寸以上的大面积的导光体的情况下,从将线状槽33或线状突起34能够以高精度、再现性良好地成形的观点出发,优选以压印法进行。此外,在导光体3的膜厚在0.8μm以上并且画面尺寸在15英寸以下的情况下,能够适用注射模塑成形、压印法中的任一种。
在压印法中,在成形后切割为所希望的形状,通过对侧面部分进行研磨,能够得到导光体3。
作为构成导光体3的树脂,作为构成导光体3的树脂,优选使用PMMA等丙烯酸系树脂,聚碳酸酯系树脂,聚丙烯、聚异丁烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃系树脂,环烯烃系树脂等具有一定的折射率的透明树脂材料。
【反射板】
反射板4设置在导光体3的非光出射面35侧。反射板4将从导光体3的非光出射面35射出的光反射到导光体3。反射板4的特性、材质、结构等与上述反射器2相同。
【第一光学膜】
本发明的面光源,其特征在于在导光体3的光出射面31上,设置有特定的第一光学膜5。
在本发明中,第一光学膜5具有各向异性漫射性,以该各向异性漫射性为最大的方向与上述线状槽33或者线状突起34的长边方向大致平行的方式被配置。在本说明书中,所谓“各向异性漫射性”是指,使用自动变角光度计,将从与膜面垂直的方向使光束入射时透射的光的出射角分布,作为相对透射率按每1°进行测定时,根据测定方向的不同,透射光的扩展方式不同。自动变角光度计可以使用公知的装置。例如,只要是自动变角光度计GP200(村上色彩技术研究所)或者具有与其相同或更多的功能的自动变角光度计即可。具体而言是指,如图8所示,横轴表示出射角、纵轴表示光量进行制图时,相对于向法线方向的出射量T0,将一半的光量(T0/2)时的角度幅度作为半值幅度D,该半值幅度D根据测定方向而不同。这里各向异性漫射性是从更加平滑的面使其入射而进行测定的值。
另外,所谓“各向异性漫射性为最大的方向”,是上述透射光的半值幅度D成为最大的测定方向。另一方面,所谓“各向异性漫射性为最小的方向”,是上述透射光的半值幅度D成为最小的测定方向。在本发明的面光源中,使第一光学膜5的各向异性漫射性为最大的方向与导光体3的线状槽33或线状突起34的长度方向大致平行地配置。由此,能够更加有效地利用从导光体3射出的光。其结果是,能够形成高亮度的面光源。这里,所谓大致平行是指,如图9所示,线状槽33或者线状突起34的长边方向(d1),与第一光学膜5的各向异性漫射性成为最大的方向(d2)所成的角θ5在0±15°以内。更加优选的是θ5在0±10°以内,进一步更加优选的是θ5在0±5°以内。此外,如上所述在相邻的线状槽33或者线状突起34弯曲、成为曲线状的情况下,将其主方向与第一光学膜5的各向异性漫射性成为最大的方向所成的角作为θ5。
优选:上述第一光学膜5,从法线方向使光入射时的各向异性漫射性成为最大的方向的透射光的半值幅度D1max,与从法线方向使光入射时的各向异性漫射性成为最小的方向的透射光的半值幅度D1min之比D1max/D1min为3以上。更加优选的是,D1max/D1min为5以上,进一步更加优选的是D1max/D1min为7以上。当D1max/D1min不足3时,从导光体3的光出射面32射出的光超出需要程度地散射,存在亮度降低的情况。通过使第一光学膜5的D1max/D1min为3以上,能够高效率地使从导光体3的光出射面32射出的光透射。结果是,能够得到高亮度的面光源。另外,在使用后文所述的第二光学膜6的情况下,也能够获得较好的提高亮度的效果。
另外,优选:第一光学膜5,从法线方向使光射入时的各向异性漫射性成为最小的方向的透射光的半值幅度D1min为10°以下。更加优选的是7°以下,进一步更加优选的是5°以下。当D1min超过10°时,出现从导光体3的光出射面32射出的光超出所需程度地散射、亮度低下的情况。在本发明的面光源中,通过使第一光学膜5的D1min为10°以下,能够高效率地使从导光体3的光出射面32射出的光透射。其结果是,能够得到高亮度的面光源。另外,在使用如后文所述的第二光学膜6的情况下,也能够得到较好的提高亮度的效果。
另外,第一光学膜5,优选其全光线透射率为45%以上。更加优选的是全光线透射率为50%以上。这里所谓的全光线透射率是指,使用光源(较为合适的是标准光源,参照JIS Z-8720(2000年版))使光入射到膜时,透射膜的光量相对于入射光量的比例。此外,当在光学膜5的单方的面形成有凹凸形状的情况下,将使光从比较平滑的面入射而测定的值作为全光线透射率。当在光学膜5的双方的面形成有凹凸形状的情况下、或者双方的面为平滑的情况下,将使光从双方的面入射而测定的值中较大的值作为全光线透射率。当第一光学膜5的全光线透射率不足45%时,存在不能够高效率地利用从导光体3射出的光的情况。像这样通过使第一光学膜5的全光线透射率为45%以上,能够形成高亮度的面光源。
另外,第一光学膜5优选雾度为70%以上。更为优选的是雾度为75%以上,进一步更加优选的是雾度为80%以上。这里所说的雾度是指,入射光从光源(较为合适的是标准光源,参照JIS Z-8720(2000年版))通过试样的期间,从入射光束偏离2°以上而散射透射的光量的百分率(Ht),能够通过下述的关系式得到。
Ht=100×(Td/Tt)
这里,Td为漫射透射率,Tt为全光线透射率,将直线透射率记作Tp时,则通过以下的关系式表达。
Tt=Td+Tp
此外,当在光学膜5的单方的面形成有凹凸形状的情况下,将使光从比较平滑的面入射而测定的值作为雾度值。当在光学膜5的双方的面形成有凹凸形状的情况下,或者双方的面为平滑的情况下,将使光从双方的面入射而测定的值中较大的一方的值作为雾度值。当雾度不足70%时,由于不能使光充分地漫射,会出现面光源的面内亮度分布、视场角特性变差的情况。在本发明的面光源中,通过使第一光学膜5的雾度为70%以上,能够形成高亮度且视场角特性良好的面光源。
另外,第一光学膜5,优选全光线透射率为45%以上且雾度为70%以上。更加优选的是全光线透射率为50%以上且雾度为75%以上,尤其优选的是全光线透射率为50%以上且雾度为80%以上。通过使第一光学膜5的全光线透射率为45%以上,且雾度为70%以上,能够形成高亮度的面光源。
作为用作第一光学膜5的膜,只要是具有各向异性漫射性的膜则没有特别的限制。图10是表示本发明的第一光学膜的例子的图。如图10(a)所示,也可以是在膜内部将与构成膜的树脂折射率不同的棒状微粒(杆状、纺锤状)沿一方向排列,使各向异性漫射性显现的膜。或者也可以是以如图10(b)、(c)所示的截面为曲面状沿一个方向排列为条带状的形状,或如图10(d)所示排列有多个将纺锤状的形状切掉半面后的形状所成的形状等为代表,在膜的至少一方的表面设置有凹凸由此使各向异性漫射性显现的膜。或者是将这些形状组合而成的膜。截面形状可以是如图10(b)那样规则的,也可以是如图10(c)、(d)那样不规则的。其中,在能够得到较强的各向异性漫射性,而且容易控制该光的漫射性的方面,更为优选的是使用:至少在膜的至少一方的表面设置有凹凸由此使各向异性漫射性显现的膜。
作为第一光学膜5使用通过表面形状而使得各向异性漫射性显现的膜的情况下,当将第一光学膜5设置在导光体3上时,优选按照设置有凹凸的面位于观察者方向的方式搭载。这是因为这样一来,来自面光源的出射分布的控制变得容易。
第一光学膜5的厚度FL1,从膜的处理性、加工性等的方面来看,优选为30~1000μm。更加优选的是50~700μm,尤其优选的是75~500μm。这里,所谓膜的厚度FL1,如图10(a)所示表面为平滑的情况下,是膜的厚度,在如图10(b)所示的仅在一方的表面设置有形状的情况下,是从凸部的顶点到没有设置形状的一侧的表面的厚度。另外,当在两面都设置有凹凸形状的情况下,是从一方的面的凸部的顶点到另一方的面的凸部的顶点的厚度。在如图10(c)、(d)所示的凹凸形状根据部位不同而高度不同的情况下,将从凸部的顶点到没有设置形状的一侧的表面的厚度的平均值作为第一光学膜(1)5的厚度FL1。
第一光学膜5例如按照以下所述的方式制造。作为第一光学膜5,如图10(a)所示,在膜内部包含有棒状微粒的光学膜可以利用下述方法等制造:将分散有折射率不同的棒状微粒的树脂材料加工为片状,使该片至少沿一个轴方向延伸使内部的棒状微粒沿一个方向排列的方法;将分散有折射率不同的非相溶的热塑性树脂的树脂加工为片状时,拉长在片内部分散的热塑性树脂使之成为棒状,使其沿一个方向排列的方法。树脂材料、棒状微粒、非相溶性树脂的材质并没有特别的限定,只要是折射率不同的组合就能够适当地使用。
另外,作为第一光学膜5,如图10(b)~(d)所示,在膜的至少一方的表面形成有凹凸的膜,例如能够利用下述方法等制造:一边控制微粒的方向一边在膜表面涂覆含有棒状微粒的涂料的方法;通过发纹(hairline)加工(在膜表面刻痕的加工)在表面设置凹凸的方法;利用热压印法、光压印法在表面设置凹凸的方法等。其中,从能够控制凹凸形状、尺寸的观点出发尤其优选使用热压印法、光压印法。
所谓热压印法,是将被赋予了微细表面形状的模具和基材的树脂膜(基材膜)加热,将模具按压在基材膜上,并冷却,然后进行脱模,使被赋予在模具表面的形状转印到基材膜上的方法。在热压印法中使用的树脂既可以是热塑性树脂,也可以是热固性树脂,优选透明性高的树脂。作为适合热压印的树脂,具体地说,可以使用聚对苯二甲酸乙二酯、聚-2,6-萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯系树脂,聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃系树脂,环烯烃系树脂,聚酰胺系树脂,聚酰亚胺系树脂,聚醚系树脂,聚酯酰胺系树脂,聚醚酯系树脂,丙烯酸系树脂,聚氨酯系树脂,聚碳酸酯系树脂,聚氯乙烯系树脂等。在它们之中,由于共聚的单体种类的多样性、以及由此而容易调整材料物性等原因,特别优选主要由选自聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、环烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、丙烯酸系树脂或它们的混合物中的热塑性树脂构成的树脂。
这些树脂如果结晶性高,则有时在热压印时的预热工序中发生结晶化、白化而成型性降低。因此,优选使用结晶性低的树脂,更优选使用非晶性树脂。例如,在聚酯系树脂的情况下,为了降低结晶性,可以通过与间苯二甲酸、环己烷二甲醇、双酚A、2,6-萘二甲酸、螺环二醇、9,9’-二(4-羟基乙氧基苯基)芴等共聚,从而抑制树脂结晶化。
所谓光压印法,是在将光固性树脂涂布在基材膜上,然后在光固性树脂层上按压被赋予了微细表面形状的模具的状态下,或者在将光固性树脂涂覆在模具上,然后叠合基材膜的状态下,自模具侧或膜侧照射紫外线等光线,使光固性树脂固化,然后进行脱模,将被赋予在模具表面的形状转印到树脂上的方法。作为适合光压印的树脂,只要是能够通过电磁波作用从而在分子内或分子间反应而交联聚合的树脂即可,可以使用任一种,可以使用分子中具有乙烯基、亚乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基[以下,将丙烯酰基与甲基丙烯酰基并称为(甲基)丙烯酰基。对于(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯等也是同样的表达]、马来酰亚胺基、环氧基等结构的树脂等。在它们之中,从交联速度快的方面出发,优选使用具有(甲基)丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁烷基的化合物。这些能够通过照射电磁波而交联共聚的化合物不仅适合使用单体,还适合使用将预聚物、低聚物和/或单体适当混合而成的物质。作为可以通过照射电磁波而交联共聚的预聚物、低聚物的例子,可列举不饱和二羧酸与多元醇的缩合物等不饱和聚酯类,聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、多元醇(甲基)丙烯酸酯、蜜胺(甲基)丙烯酸酯阳离子聚合型环氧化合物。
另外,在第一光学膜5中,在不丧失本发明的效果的范围内,也可以配合各种添加剂,例如抗氧化剂、耐热稳定剂、耐气候稳定剂、紫外线吸收剂、有机的润滑剂、颜料、染料、充填剂、抗静电剂和核剂等。
【第二光学膜】
本发明的面光源,优选在第一光学膜5上搭载第二光学膜6。这里,所谓第二光学膜6是能够使来自第一光学膜5的出射角分布改变的片状的2膜。当使用第二光学膜6时,能够提高面光源的亮度,提高均匀度,控制视场角。其结果是,能够提高作为面光源的品质。作为第二光学膜6的例子,能够例举棱镜片、具有各向同性漫射性的漫射片(以下称为“各向同性漫射性膜”)等。
(棱镜片)
图11是表示在本发明中,作为第二光学膜6能够使用的棱镜片的例子的图。作为棱镜片能够使用,例如,其形状在面内范围内为一定的情况(图11(a)),各种高度的棱镜混合存在的情况(图11(b)),棱镜的间距混合存在有多种的情况(图11(c)),各种棱镜顶角的棱镜片混合存在的情况(图11(d))以及上述各种情况相互组合的棱镜片等。另外,如图11(e)所示,也可以使用棱镜顶角为圆弧状的棱镜片等。
棱镜片的棱镜的顶角θ3优选为80°~100°。更加优选的是θ3为83°~97°,进一步更加优选的是θ3为86°~94°。当棱镜的顶角不足80°或者超过100°时,存在从导光体3经过第一光学膜5的光的利用效率降低的情况。通过使得棱镜片的顶角θ3在80°~100°的范围内,能够形成较高的光利用效率的面光源。此外,在不同的棱镜顶角的棱镜混合存在的情况下,各自的顶角在上述范围内即可。
作为第二光学膜6,在使用棱镜片的情况下,优选按照棱镜的长度方向与第一光学膜5的各向异性漫射性成为最大的方向大致平行的方式设置。这里,所谓大致平行是指,如图12所示,棱镜的长度方向(d3)与第一光学膜5的各向异性漫射性成为最大的方向(d2)所成的角θ6在0±15°以内。更加优选的是θ6在0±10°以内,进一步更加优选的是θ6在0±5°以内。通过设置为该方向,如后文所述,能够形成较高光利用效率的面光源。
作为棱镜片的制造方法,优选使用光压印法。在基材膜上涂敷光固化性树脂之后,在光固化性树脂层上按压形成有棱镜形状的模具的状态下,或者在形成有棱镜形状的模具上涂敷有光固化性树脂之后,在使基材膜重叠的状态下,从模具侧或者膜侧照射紫外线等的光线,使光固化性树脂固化之后进行脱模,由此能够将在模具表面形成的形状形成在膜表面。作为所使用的树脂,能够使用与第一光学膜5的情况时所列举的树脂相同的树脂。
(各向同性漫射性膜)
作为第二光学膜6能够使用的各向同性漫射性膜,是具有各向同性漫射性的漫射片。在本说明书中,所谓“各向同性漫射性”是指,从第二光学膜6的法线方向使光入射时的漫射性成为最大的方向的透射光的半值幅度D2max,和从法线方向使光入射时的各向同性漫射性成为最小的方向的透射光的半值幅度D2min的比D2max/D2min为5以下。更加优选的是D2max/D2min为3以下,进一步更加优选的是为2以下,最优选的是D2max/D2min为1.5以下。这里,“漫射性成为最大的方向”、“漫射性成为最小的方向”、“半值幅度”的意思与上述第一光学膜5中的意义相同。当半值幅度的比D2max/D2min超过5时,在面光源面内,有可能均匀度低下,或者根据视场角不同而亮度发生较大变化。在本发明的面光源中,作为第二光学膜6使用各向同性漫射性膜的情况下,通过使该半值幅度的比D2max/D2min为5以下,能够形成视场角特性、显示特性优良的面光源。
这里,D2max/D2min处于大于1并小于等于5的范围的情况下,第一光学膜5的各向异性漫射性成为最大的方向、和第二光学膜的漫射性成为最大的方向优选成为大致垂直。这里,所谓大致垂直是指,相邻的线状槽33或者线状突起34的长边方向和第二光学膜6的漫射性成为最大的方向所成的角θ7在90±15°以内。更为优选的是θ7在90±10°以内,进一步更加优选的是在90±5°以内。
各向同性漫射性膜,优选从法线方向使光入射时的漫射性成为最小的方向的透射光的半值幅度D2min为2~50°。更加优选的是3~30°,进一步更加优选的是4~15°。当D2min不足2°时,导光体3的线状槽33或者线状突起34有可能被识别、在面光源面内均匀度降低、有可能根据视场角的不同而亮度发生较大变化。另外,当超过50°时有时出现光的利用效率低3下、面光源的亮度低下的情况。像这样,通过使用其漫射性成为最小的方向的透射光的半值幅度D2min在2~50°范围内的各向同性漫射性膜,能够形成高亮度、视场角特性和均匀度良好的面光源。
各向同性漫射性膜优选雾度为70%以上。更加优选的是雾度为75%以上,进一步更加优选的是雾度为80%以上。此外,雾度是从比较平滑的面使光入射而测定的值。当雾度不足70%时,由于不能够使光充分地漫射,所以会出现作为面光源的面内亮度分布、视场角特性变差的情况。在本发明的面光源中,通过使第二光学膜6的雾度为70%以上,能够形成高亮度且视场角特性良好的面光源。此外,雾度的定义与上述的第一光学膜6的雾度的定义相同。
各向同性漫射性膜,优选其全光线透射率为50%以上且雾度为70%以上。更加优选的是全光线透射率为55%以上且雾度为75%以上,尤其优选的是全光线透射率为60%以上且雾度为80%以上。通过使全光线透射率为50%以上且雾度为70%以上,能够形成高亮度且视场角特性、均匀度良好的面光源。
图13表示具体的各向同性漫射性膜的例子。作为各向同性漫射性膜,例如可以列举:在膜内部含有与构成膜的树脂折射率不同的球状微粒的膜(图13(a))、在膜表面形成有包含球状微粒的涂敷膜(图13(b))、形成将大致球状的形状切掉半面后的大致半圆顶状的形状(图13(c))等的在膜的至少一方表面形成有凹凸形状的膜;或者将上述这些情况组合而成的膜等。通过形成这样的形状,能够使各向同性漫射性显现。这些膜、凹凸形状的截面形状可以是规则的也可以是不规则的。从能够获得较高漫射性而且该光漫射性的控制比较容易的方面来看,更加优选在膜的至少一方表面设置有凹凸的各向同性漫射性膜。
各向同性漫射性膜的厚度FL2,从膜的处理性、加工性等方面来看,优选为30~1000μm,更加优选的是50~700μm,尤其优选的是75~500μm。这里,膜的厚度FL2,在如图13(a)所示表面为平滑的情况下指其厚度,在如图13(b)所示的仅在一方的表面设置有形状的情况下,指从凸部的顶点到没有设置形状一侧的表面的厚度。另外,在两面都设置有形状的情况下,指从一方的面的凸部的顶点到另一方的面的凸部的顶点的厚度。如图13(c)所示,在根据部位而高度不同的情况下以其平均值作为第二光学膜6的厚度FL2。此外,该膜的厚度在上述棱镜片中也同样。
如图13(a)所示的在膜内部具有各向同性漫射性的各向同性漫射性的膜,能够通过将分散有折射率不同的大致球状微粒的树脂材料加工为片状而得到。另外,从使机械强度提高方面来看,优选进行将该片沿着一个轴或者两个轴延伸的处理。
另外,为了使沿着一个轴或者两个轴延伸的膜具有平面稳定性、尺寸稳定性,并且根据需要消除在折射率不同的大致球状微粒与树脂之间产生的孔隙(空隙),接着在展幅机(tenter)中进行热处理(热固定),在热处理之后,均匀地逐渐冷却,冷却至室温附近,由此制造出在膜内部分散有球状微粒的各向同性漫射性膜。
另外,作为各向同性漫射性膜,如图13(b)所示,作为使在膜的至少一方的表面形成凹凸形状使各向同性漫射性显现的方法,能够例举:将包含微粒的涂料涂敷在膜表面的方法;通过热压印法、光压印法在表面设置凹凸的方法。关于利用热压印法、光压印法的方法,能够以与第一光学膜5的制造方法相同的方法制作。
本发明中使用的第二光学膜6中,在不丧失本发明的效果的范围内,能够配合各种添加剂,例如,抗氧化剂、耐热稳定剂、耐气候稳定剂、紫外线吸收剂、有机的润滑剂、颜料、染料、填充剂、抗静电剂和核剂等。
【高亮度化】
本发明的面光源,作为第一光学膜5,使用上述具有各向异性漫射性的膜,通过配置为使其漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽33或者线状突起34的方向大致平行,能够实现高亮度化。另外,进一步作为第二光学膜6通过配置特定的膜,能够形成现有技术的面光源不能够实现的、高亮度、视场角特性和均匀度良好的面光源。关于其详细情况将进行说明。
首先,关于实现高亮度化的结构进行说明。图14是表示棱镜片的光线透射特性的图。从法线方向附近入射到棱镜片的光(λi1),在棱镜/空气界面反复进行全反射,结果返回到法线的相反方向,不透射棱镜片。返回的光,如果使用反射片进行反射,则能够进行再利用。但是,如果重复进行反射,由于光线失活等,而造成光线的损失。
其次,以较大的角度入射到棱镜片的光(λi3)在片表面的反射较大。而且即使入射,在棱镜/空气界面折射到与法线方向相反方向,成为杂散光。因此导致光线的损失。
另一方面,以入射角±30°附近入射的光(λi2),在入射面和棱镜/空气界面分别发生折射,能够沿法线方向高效率地进行偏振。因此,为了使用棱镜片进行高亮度化,重要的是增加λi2分量。
在没有使用棱镜片的结构的情况下,不能够像使用棱镜片的情况下那样通过表面的折射而指向法线方向。因此,为了实现高亮度化,必须使来自导光体3的出射角分布较多地向法线方向射出。
即,为了实现高亮度化,重要的是控制光学膜的种类、和来自导光体3的出射特性。具体而言,作为第二光学膜使用棱镜片的情况下,增加以入射角±30°附近入射的光非常重要。另外,在没有设置第二光学膜的情况下,作为第二光学膜使用各向同性漫射片的情况下,增加法线方向的光非常重要。基于上述的考虑,关于使本发明的面光源高亮度化的结构,使用图15~17进行说明。本发明的面光源并不局限于此。
图15是示意性说明在导光体内传播、射出的光的图。图15(a)是示意性表示在导光体3内传播的光的图。在该图的例子中,作为导光体3,在光出射面32的相反侧形成有三角形状的线状槽33。在从光入射面31入射的光中,有与导光体3的面平行而不与光出射面32和非光出射面35接触地进行传播的光、和在导光体3的光出射面32或者非光出射面35反复发生全反射,在导光体3内传播的光。这些在导光体3内传播的光中,到达线状槽33的光,通过在线状槽33的表面发生反射而改变其前进方向。其结果是,以临界角以下的角入射到光出射面32,并向导光体3外射出(图15(a)、λp1、λp2、λp3)。
图15(b)~(g)是示意性表示到达线状槽33或者线状突起34的光的光路的图。在图15(b)~(g)的例子中,是线状槽33的情况的例子,线状突起34的情况也是同样的。另外,在图15(b)~(d)中是设置在导光体的线状槽的位于光源侧的斜面、与和上述光源1垂直的直线所成的角度θ1=45°的情况的例子,图15(e)~(g)是设置在导光体的线状槽的位于光源侧的斜面、与和上述光源1垂直的直线所成的角度θ1=40°的情况的例子。图15(b)、(e)是与导光体面大致平行地到达线状槽33的光的例子,图15(c)、(f)是从光出射面侧35到达线状槽33的光的例子,图15(d)、(g)是表示从非光出射面35发生反射而到达线状槽33的光的例子。此外,θ1为42.5~50°时可以看作与θ1=45°的情况的原理相同,θ1为20~42.5°时可以认为与θ1=40°的情况的原理相同。另外,在线状突起34的情况下,θ2也与上述θ1同样。
在θ1=45°的情况下,如图15(b)所示,到达与导光体3的面大致平行的线状槽33或者线状突起34的光(λp1)在其斜面发生全反射,从导光体3的光出射面32的大致法线方向射出(λo1)。但是,由于实际上变成相邻的线状槽33的影,所以沿该路径的光量较少。因此,大部分的光如图15(c)所示从光出射面32一侧到达线状槽33,或者如图15(d)所示从非光出射面35一侧进行反射而到达线状槽33。如图15(c)所示,从光出射面32一侧到达线状槽33的光λp2,在其斜面以返回光源1一侧的方式进行全反射。另外,如图15(d)所示,从非光出射面35一侧发生反射而到达线状槽33的光λp3,在其斜面沿与光源1一侧相反侧的方向发生全反射。像这样通过斜面被反射的光,在光出射面32按与法线方向相反的方向进行折射并射出(λo2、λo3)。即,在θ1=45°的情况下,能够使大量的光线沿从法线方向向斜向方向倾斜的方向射出。
另一方面,在θ1=40°的情况下,如图15(e)所示,与导光体3的面大致平行地到达线状槽33的光(λp1)在其斜面发生全反射,沿导光体3的光出射面32的大致法线方向射出(λo1)。但是,由于实际上变成相邻的线状槽33或者线状突起34的影,所以沿该路径的光量较少。因此,大部分的光如图15(f)所示从光出射面32一侧到达线状槽33,或者如图15(g)所示从非光出射面35一侧到达线状槽33。如图15(f)所示,从光出射面32一侧到达线状槽33的光λp2,在其斜面以返回光源1一侧的方式进行全反射,在光出射面32按与法线方向相反的方向进行折射并射出(λo2)。但是,该出射角θo2比θ1=45°时小。另外,如图15(g)所示,从非光出射面35一侧发生反射而到达线状槽33的光λp3,在其斜面沿与光源1一侧相反侧的方向发生全反射。通过斜面被反射的光,在光出射面32按与法线方向相反的方向进行折射并射出(λo3)。该出射角θo3比θ1=45°时大。在θ1=40°的情况下,反射光入射到导光体3的出射面32的角度比θ1为45°时大。因此,发生全反射返回到导光体3内,在导光体3内再传播的光变多。即,在θ1=40°的情况下,大量的光线能够沿法线方向射出。
根据以上内容可知,只要控制设置在导光体的线状槽的位于光源侧的斜面与和上述光源1垂直的直线所成的角度θ1,就能够控制从导光体3的光出射面32射出的光。具体而言,在θ1为42.5°~45°的情况下,大量的光能够从倾斜方向射出,在θ1为20°~42.5°的情况下,大量的光能够从法线方向射出。
图16说明:在本发明的面光源中,来自导光体3的光出射面32的出射光的出射角分布的例子。此外,在图16的例子中说明的出射角分布是表示下述出射角分布的一例:如图2(a)所示的在两个光源1和反射器2夹着导光体3相对的形态的面光源中,来自导光体3的光出射面32的中央部分的出射角分布。作为导光体3,是在非光出射面35一侧使三角形状的线状槽33沿与光入射面31平行的方向形成的情况下的例子。此外,图16(a)、(b)是θ1=45°的情况下的出射角分布,图16(c)、(d)是θ1=40°的情况下的出射角分布。图16(a)、(c)是与线状槽33的长度方向垂直的面内(以下,简单称作与线状槽33垂直的面)的出射角分布。图16(b)、(d)是包括光出射面32的法线方向的与线状槽33的长度方向平行的面内(以下,简单称作与线状槽33平行的面)的出射角分布。
图17是表示:如图2(a)所示的两个光源1和反射器2夹着导光体3相对的形态的面光源的导光体3上搭载有各向异性漫射膜或者各向同性漫射膜时的来自中央部分的出射角分布的一例。此外,图17(a)、(b)是θ1=45°的情况下的出射角分布,图17(c)、(d)是θ1=40°的情况下的出射角分布。图17(a)、(c)是与线状槽33垂直的面内的出射角分布。图17(b)、(d)是与线状槽33平行的面内的出射角分布。
在本发明的面光源中,在导光体3的线状槽33的光源1侧的斜面的角度θ1=45°的情况下,如图16(a)所示,能够在与线状槽33垂直的面内,使大量的光沿±30°方向附近射出。另一方面,在与线状槽33平行的面内,成为在±40°方向附近具有极大点的宽广(broad)的出射角分布(图16(b))。即,通过将线状槽33的光源1侧的斜面的角度θ1控制为45°,在与线状槽33垂直的面内,能够使得包括大量的对棱镜片适当的方向的光的光射出。另一方面,在其他面内(例如,与线状槽33平行的面内),也沿对棱镜片适当的方向以外的方向射出大量的光。因此,如果能够使该光朝向对于棱镜片适当的方向射出,则能够实现高亮度化。
具有上述出射角分布的导光体3的出射面31上设置有各向异性漫射膜或者各向同性漫射膜时的出射角分布,如图16(a)、(b)所示。在使用各向同性漫射性的膜的情况下,均等地使光漫射,来自导光体3的出射角分布被打乱。即,尽管从导光体3的出射光在出射角±30°附近很多,但是进一步通过各向同性漫射性膜后,出射角±30°附近的光量减少。因此,向相对于棱镜片适当的方向的出射光量减少、效率降低,所以并不优选。另一方面,当将具有较强各向异性漫射性的各向异性漫射膜按照其漫射性成为最大的方向与线状槽33的长度方向大致平行的方式配置时,能够使得在与线状槽33垂直的方向不漫射(图17(a)),仅在与线状槽33的长边方向平行的方向使光漫射(图17(b))。其结果是,与线状槽33垂直的面内的出射角分布不被打乱,而在与线状槽33平行的面内,能够将射出的光聚集在光出射面32的法线方向。由此,能够使相对于棱镜片适当的角度的光增大。即,作为第二光学膜6使用棱镜片的情况下,能够实现高亮度化。
根据以上内容可知,在作为第二光学膜6使用棱镜片的情况下,设置在导光体3的线状槽33的位于光源1一侧的斜面、和与上述光源1垂直的直线所成的角度,或者设置在导光体3的线状突起34的位于光源1的相反侧的斜面与和上述光源1垂直的直线所成的角度为42.5°~50°即可。
另外,在本发明的面光源中,当导光体3的线状槽33的光源1一侧的斜面的角度θ1=40°的情况下,如图16(c)所示,在与线状槽33垂直的面内,能够使大量光在0°方向附近射出。另一方面,在与线状槽33平行的面内,大量光沿±40°方向附近射出(图16(d))。当在该导光体上设置各向异性漫射膜时,在与线状槽33垂直的方向,能够射出包括大量的0°方向的光的光(图17(c))。另外,在其他的面内(例如,与线状槽33平行的面内),当设置各向异性漫射膜时,能够使沿0°方向以外的方向射出的光朝向光出射面32的法线方向(图17(d))。另一方面,当使用各向同性漫射膜时,与各向异性漫射膜相比,在与线状槽33垂直的方向,在其他的面内(例如与线状槽33平行的面内),都能够使沿0°方向以外的方向射出的光朝向光出射面32的法线方向(图17(c)、(d))。即,通过作为第一光学膜5使用各向异性漫射膜、将线状槽33的光源1一侧的斜面的角度θ1控制为40°,能够增加法线方向的光的出射。
像这样,当在导光体3设置的线状槽33的位于光源1一侧的斜面、与和上述光源1垂直的直线所成的角度,或者在导光体3设置的线状突起34的位于光源1相反侧的斜面和与上述光源1垂直的直线所成的角度为20°~42.5°时,法线方向的光的出射增加。因此,在该条件下,即使在不使用第二光学膜6的情况下,也能够得到高亮度的面光源。
另外,如上所述,在作为第二光学膜6使用光漫射片的情况下,如果法线方向的光多,也能够实现面光源的高亮度化。即,在该情况下,设置在导光体3的线状槽33的位于光源1一侧的斜面、与和上述光源1垂直的直线所成的角度,或者在导光体3设置的线状突起34的位于光源1的相反侧的斜面与和上述光源1垂直的直线所成的角度为20°~42.5°即可。
【面光源】
具有上述结构的本发明的面光源,优选面内的亮度的均匀度为65%以上。更加优选的是70%以上,进一步更加优选的是75%以上,尤其优选的是80%以上。这里所说的亮度的均匀度U是,使用色彩亮度计,根据在5英寸以上的大小的画面尺寸中以测定视场角1°测定如图18(a)所示的面光源内25点的亮度时以及在5英寸以下的画面尺寸中以测定视场角0.2°测定图18(b)所示的面光源内9点的亮度时的各自最大亮度Bmax和最低亮度Bmin,通过下述式子计算得到的值。此外,在均匀度的测定中使用的色彩亮度计能够使用公知的仪器。例如,优选使用BM-7/FAST(トプコン(株)生产),或者与此等同或者还具有更多功能的仪器。
U=Bmin/Bmax ×100
本发明的面光源中使均匀度U为65%以上,由此能够获得良好的显示特性。
另外,本发明的面光源,画面的上下方向的视场角或者左右方向的视场角的任一优选为20°以上,更加优选的是画面左右方向的视场角为20°以上。进一步更加优选的是25°以上,最优选为30°以上。这里所说的视场角是,使用色彩亮度计,对面光源的中央部分对画面上下方向±80°的范围或者画面左右方向±80°的范围的出射角分布按照每2°分别测定,当以横轴表示出射角、纵轴表示亮度制图时,为相对于法线方向的亮度B0而言的一半的亮度(B0/2)时的角度幅度(半值幅度W)。通过使本发明的面光源的视场角在20°以上的范围,能够成为在用途上不被限制的具有广泛用途的面光源。此外,在视场角的测定中使用的色彩亮度计,能够使用公知的仪器。例如,优选使用BM-7/FAST(トプコン(株)生产),或者与此等同或者还具有更多功能的仪器。
本发明的面光源并不局限于上述结构,在不丧失本发明的效果的范围内,在第二光学膜6上、在导光体3/第一光学膜5之间、或者在第一光学膜5/第二光学膜6之间等能够插入其他的膜。也可以使其他的膜组合。作为能够使用的膜的例子,能够例举其他的漫射膜、棱镜片、视场角控制膜、反射型偏振板、亮度提高膜、偏振分离片、色调修正膜等。作为其使用例,例如通过在第二光学膜6上进一步配置漫射膜,能够提高显示品质、获得进一步提高亮度的效果。另外,当将反射型偏振板按照使其偏振轴与液晶显示装置的偏振轴相互一致的方式配置时,能够提高光利用效率,进一步提高亮度。
本发明的面光源,在光利用效率良好、高亮度且广视场角的方面比现有的面光源优越,能够适当地用于便携电话机、电子笔记本、笔记本个人计算机、监视器、TV、各种显示介质等的从背面照射液晶显示元件的用途中。
本发明的液晶显示装置的特征在于搭载有上述的面光源。使用本发明的面光源,能够得到高亮度、视场角特性和均匀度良好、鲜明的液晶显示装置。
【特性的评价方法】
作为本发明的特性的评价方法,使用如下所述的方法。测定装置,只要能够得到与以下的评价方法等同或者比其更好的结果,也可以使用其他的装置。
A.全光线透射率、雾度
使用スガ试验机株式会社生产、全自动直读雾度计算机HGM-2DP,测定膜的全光线透射率、雾度。在膜面内,变换5个部位进行测定,以其平均值作为全光线透射率、雾度。并且,作为光源使用标准光源(参照JISZ-8720(2000年度))。
此外,全光线透射率和雾度,任一个都是当在光学膜的单方的面形成有凹凸形状的情况下,使光从比较平滑的面入射而进行测定的值。另外,当在光学膜的两方的面都形成有凹凸形状的情况下、在光学膜的两方的面都平滑的情况下,是使光从两方的面入射而进行测定的值中较大的值。
B.半值幅度Dmax,Dmin,比Dmax/Dmin
使用自动变角光度计GP200(村上色彩技术研究所生产),使光束从与膜面垂直的方向入射,测定每1°的相对透射率求出出射角分布。
根据所得到的出射角分布的结果,求出漫射性成为最大的方向的半值幅度Dmax和漫射性成为最小的方向的半值幅度Dmin。在膜面内,变换5个部位进行同样的测定,分别求出半值幅度Dmax、Dmin的平均值,根据这些平均值求出半值幅度的比Dmax/Dmin。
此外,半值幅度Dmax、Dmin任一个都是使光从比较平滑的面入射而测定的。
C.导光体形状评价
使用三维形状测定器NH-3SP(三鹰光器(株)生产),以倍率100倍(短焦点)、扫描间隔0.1μm,测定导光体的线状槽33的深度H1或者线状突起34的高度H2、光源1侧的倾斜角θ1或者θ2、导光体的光出射面32的表面粗糙度Ra。
D.膜截面结构
切出膜的截面,蒸镀铂-钯后,用日本电子(株)生产场放射扫描型电子显微镜“JSM-6700F”拍摄照片,进行截面观察。在膜面内,变换5个部位进行测定。根据各个截面照片,求得膜表面的凹凸形状(凸部的高度H、宽度S、纵横比H/S)、膜内部的分散状态(分散直径R),以其平均值作为膜表面的凹凸形状(凸部的高度H、宽度S、纵横比H/S)、膜内部的分散状态(分散直径R)。
E.亮度、均匀度、视场角
作为光源1、反射器2采用“ルミラ一”(注册商标)E6SV(東レ(株)生产),作为导光体3、在导光体3下侧配置的反射片4采用“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产),在导光体3上侧配置第一光学膜5、第二光学膜6,制作面光源。10分钟后,使用色彩亮度计BM-7/FAST(トプコン(株)生产),在5英寸以上的大小的画面尺寸中以测定视场角1°测定如图15(a)所示的面光源内25点的亮度、在5英寸以下的画面尺寸中以测定视场角0.2°测定如图18(b)所示的面光源内9点的亮度。
按照以下的基准判定所得到的中心亮度
1)作为第二光学膜使用棱镜片时
17英寸的情况下
中心亮度为6800cd/m2以上的情况:A
中心亮度为6700cd/m2以上且不足6800cd/m2的情况:B
中心亮度为6600cd/m2以上且不足6700cd/m2的情况:C
中心亮度为6500cd/m2以上且不足6600cd/m2的情况:D
中心亮度不足6500cd/m2的情况:E
7英寸的情况下
中心亮度为7300cd/m2以上的情况:A
中心亮度为7200cd/m2以上且不足7300cd/m2的情况:B
中心亮度为7100cd/m2以上且不足7200cd/m2的情况:C
中心亮度为7000cd/m2以上且不足7100cd/m2的情况:D
中心亮度不足7000cd/m2的情况:E
13.3英寸的情况下
中心亮度为4300cd/m2以上的情况:A
中心亮度为4200cd/m2以上且不足4300cd/m2的情况:B
中心亮度为4100cd/m2以上且不足4200cd/m2的情况:C
中心亮度为4000cd/m2以上且不足4100cd/m2的情况:D
中心亮度不足4000cd/m2的情况:E
1.8英寸的情况下
中心亮度为6300cd/m2以上的情况:A
中心亮度为6200cd/m2以上且不足6300cd/m2的情况:B
中心亮度为6100cd/m2以上且不足6200cd/m2的情况:C
中心亮度为6000cd/m2以上且不足6100cd/m2的情况:D
中心亮度不足6000cd/m2的情况:E
2)作为第二光学膜使用各向同性漫射性片时
17英寸的情况下
中心亮度为5500cd/m2以上的情况:A
中心亮度为5400cd/m2以上且不足5500cd/m2的情况:B
中心亮度为5300cd/m2以上且不足5400cd/m2的情况:C
中心亮度为5200cd/m2以上且不足5300cd/m2的情况:D
中心亮度不足5200cd/m2的情况:E
7英寸的情况下
中心亮度为5800cd/m2以上的情况:A
中心亮度为5700cd/m2以上且不足5800cd/m2的情况:B
中心亮度为5600cd/m2以上且不足5700cd/m2的情况:C
中心亮度为5500cd/m2以上且不足5600cd/m2的情况:D
中心亮度不足5500cd/m2的情况:E
13.3英寸的情况下
中心亮度为3300cd/m2以上的情况:A
中心亮度为3200cd/m2以上且不足3300cd/m2的情况:B
中心亮度为3100cd/m2以上且不足3200cd/m2的情况:C
中心亮度为3000cd/m2以上且不足3100cd/m2的情况:D
中心亮度不足3000cd/m2的情况:E
1.8英寸的情况下
中心亮度为5300cd/m2以上的情况:A
中心亮度为5200cd/m2以上且不足5300cd/m2的情况:B
中心亮度为5100cd/m2以上且不足5200cd/m2的情况:C
中心亮度为5000cd/m2以上且不足5100cd/m2的情况:D
中心亮度不足5000cd/m2的情况:E
任一种情况A、B、C、D为良好,E为不好。良好顺序按A、B、C、D排序(A为最佳)。
另外,根据分别所得的结果,求得最大亮度Bmax和最低亮度Bmin,通过下述式子,计算均匀度U。
U=Bmin/Bmax×100
所得的值按照以下基准进行评价
均匀度U为80%以上的情况:A
均匀度U为70%以上且不足80%的情况:B
均匀度U不足70%的情况:C
A、B为良好,C为不好。A为最佳。
接着,关于面光源的中心部分,按照每2°分别测定画面上下方向±80°范围或者画面左右方向±80°范围的出射角分布,以横轴表示出射角、纵轴表示亮度进行制图时,将相对于法线方向的亮度B0的一半的亮度(B0/2)时的角度幅度(半值幅度W)作为视场角。
所得的值按照以下的基准进行评价
视场角30°以上的情况:A
视场角25°以上且不足30°的情况:B
视场角不足25°的情况:C
A、B为良好,C为不好。A为最佳。
实施例
以下,关于本发明列举实施例进行说明,但是本发明并不限定于这些实施例。
在实施例、比较例中使用的导光体的形状、制作方法如下所述。
(导光体A-1)
画面尺寸:17英寸(导光体尺寸:纵280mm×横349.8mm×厚度6mm;线状槽形成区域:纵275mm×横349mm;从比光入射面靠内侧2.5mm开始将线状槽形成在非光出射面侧,光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=8nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角90°、θ1=45°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最接近光入射面侧的线状槽的平均深度为11μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。中央部的线状槽的平均深度为33μm。
制造方法:将使上述形状翻转的模具,和6mm厚的聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”(注册商标)HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)的树脂板加热到160℃,接着以500kN按压30秒。接下来,冷却至80℃之后,放开压力进行脱模。切掉所得的成形品的外周进行整形,得到导光体3。
(导光体A-2)
画面尺寸:7英寸(纵92mm×横158mm×厚度300;线状槽形成区域:纵88mm×横347mm;从比光入射面靠内侧2.0mm开始将线状槽形成在非光出射面侧,光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=9nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角90°、θ1=45°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最靠近光入射面侧的线状槽的平均深度为10μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。中央部的线状槽的平均深度为36μm。
制造方法:使用使上述形状翻转的模具,使用聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)进行注射模塑成形,得到纵92mm×横158mm×厚度3mm的板状的导光体3。
(导光体A-3)
画面尺寸:13.3英寸(导光体形状:纵186.5mm×横289.28mm×厚度0.3mm;线状槽形成区域:纵184.0mm×横287mm;从比光入射面靠内侧2.5mm开始将线状槽形成在非光出射面侧。光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=6nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角90°、θ1=45°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最接近光入射面侧的线状槽的平均深度为10μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。距离光入射面最远的线状槽的平均深度为32μm。
制造方法:使用使上述形状翻转的模具,在0.3mm厚的聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)的树脂板加热到160℃,接着以300kN按压30秒。接下来,冷却至80℃之后,放开压力进行脱模。切掉所得的成形品的外周进行整形,得到导光体3。
(导光体A-4)
画面尺寸:1.8英寸(导光体尺寸:纵40mm×横30.5mm×厚度0.7mm;线状槽形成区域:纵37mm×横30mm;从光入射面隔开2.8mm间隔将线状槽形成在非光出射面侧,光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=10nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角90°、θ1=45°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最接近光入射面侧的线状槽的平均深度为1.8μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。距离光入射面最远的线状槽的平均深度为31μm。
制造方法:使用使上述形状翻转的模具,使用聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)进行注射模塑成形,得到导光体3。
(导光体A-5)
画面尺寸:17英寸(导光体尺寸:纵280mm×横349.8mm×厚度6mm;线状槽形成区域:纵275mm×横349mm;从比光入射面靠内侧2.5mm开始将线状槽形成在非光出射面侧,光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=8nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角100°、θ1=40°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最接近光入射面侧的线状槽的平均深度为12μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。中央部的线状槽的平均深度为34μm。
制造方法:将使上述形状翻转的模具,和6mm厚的聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)的树脂板加热到160℃,接着以500kN按压30秒。接下来,冷却至80℃之后,放开压力进行脱模。切掉所得的成形品的外周进行整形,得到导光体3。
(导光体A-6)
画面尺寸:7英寸(纵92mm×横158mm×厚度300;线状槽形成区域:纵88mm×横347mm;从比光入射面靠内侧2.0mm开始将线状槽形成在非光出射面侧,光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=9nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角100°、θ1=40°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最接近光入射面侧的线状槽的平均深度为11μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。中央部的线状槽的平均深度为36μm。
制造方法:使用使上述形状翻转的模具,使用聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)进行注射模塑成形,得到纵92mm×横158mm×厚度300mm的板状的导光体3。
(导光体A-7)
画面尺寸:13.3英寸(导光体形状:纵186.5mm×横289.28mm×厚度0.3mm;线状槽形成区域:纵184.0mm×横287mm;从比光入射面靠内侧2.5mm开始将线状槽形成在非光出射面侧,光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=7nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角100°、θ1=40°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最接近光入射面侧的线状槽的平均深度为10μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。距离光入射面最远的线状槽的平均深度为32μm。
制造方法:使用使上述形状翻转的模具,将0.3mm厚的聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)的树脂板加热到160℃,接着以300kN按压30秒。接下来,冷却至80℃之后,放开压力进行脱模。切掉所得的成形品的外周进行整形,得到导光体3。
(导光体A-8)
画面尺寸:1.8英寸(导光体尺寸:纵40mm×横30.5mm×厚度0.7mm;线状槽形成区域:纵37mm×横30mm;从光入射面隔开2.8mm间隔将线状槽形成在非光出射面侧,光出射面侧为平滑面(表面粗糙度Ra=8nm))
线状槽:截面形状为等腰三角形(顶角100°、θ1=40°)状,线状槽以间距200μm间隔与光入射面平行地形成。各线状槽,在槽的长度方向上深度不规则变化。最接近光入射面侧的线状槽的平均深度为2μm。线状槽的平均深度是越远离光入射面的线状槽变得越深。中央部的线状槽的平均深度为31μm。
制造方法:使用使上述形状翻转的模具,使用聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)进行注射模塑成形,得到导光体3。
关于上述导光体,将尺寸、形态(按线状槽或者线状突起区分)、线状槽的形成面、按线状槽33的光源1一侧的斜面与和光源垂直的直线所成的角θ1和线状突起34的与光源1相对的斜面与和光源垂直的直线所成的角θ2区分、线状槽的深度H1或者线状突起的高度H2、线状槽或者线状突起的间距P都汇总在表1中。
【表1】
尺寸(英寸) 形态 形成面 θ1或θ2(°)   H1或H2(μm) P(μm)
  A-1   17   线状槽   非出射面   45   11~13   200
  A-2   7   线状槽   非出射面   45   10~36   200
  A-3   13.3   线状槽   非出射面   45   10~32   200
  A-4   1.8   线状槽   非出射面   45   1.8~31   200
  A-5   17   线状槽   非出射面   40   12~34   200
  A-6   7   线状槽   非出射面   40   11~36   200
  A-7   13.3   线状槽   非出射面   40   10~32   200
  A-8   1.8   线状槽   非出射面   40   2~31   200
另外,在实施例、比较例中使用的光学膜为如下所述。
(光学膜B-1)
形状:使基于光干涉法的大致正弦状不规则条带图形在膜表面形成的形状(平均间距15.6μm,平均纵横比(=平均高度/平均间距)0.63)
制造方法:将“アデカオプトマ一”(注册商标)KRM-2199(旭电化工业(株)生产)10重量部,アロンオキセタンOXT-221(东亚合成(株)生产)1重量部,“アデカオプトマ一”SP170(旭电化工业(株)生产)0.25重量部混合、搅拌,得到涂液。接着,将该涂液以涂膜的厚度为50μm涂敷在模具的具有表面形状的面。涂敷之后,在涂膜的上面重叠聚酯膜“ルミラ一”#100U34(東レ(株)生产),用辊从膜侧施加压力使其紧密粘接。接着,在保持该状态的状态下从膜面侧照射共计1000mJ/cm2的紫外线之后,将模具脱模,得到在基材膜的一方的面形成有表面凹凸形状的光学膜。
(光学膜B-2)
形状:圆柱透镜形状(以40μm间距将长度方向的截面高度50μm、宽度50μm的半椭圆体形状排列在膜表面(参照图19))
制造方法:除作为模具使用使上述形状翻转的模具以外,通过与B-1相同的方法制造。
(光学膜B-3)
形状:使长轴200μm,短轴20μm,高度20μm的半纺锤状的突起排列在膜表面。(参照图20)
制造方法:除作为模具使用使上述形状翻转的模具以外,通过与B-1相同的方法制造。
(光学膜B-4)
形状:在膜内部使棒状微粒沿一个方向排列。棒状微粒的平均短径3μm,平均长径500μm。
制造方法:对主挤压机供给:作为构成光漫射膜的主要树脂成分的94%体积的聚酯树脂(融点TB:225℃)、和作为光漫射元件的6%体积的聚甲基戊烯(三井化学(株)生产)混合而成的颗粒状物(pellet),其中聚酯树脂是在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)中共聚对于酸单元为10mol%的间苯二甲酸成分、对于乙二醇单元为10mol%的环己烷二甲醇成分而得到的。另外,使用与主挤压机不同的副挤压机,对该副挤压机供给PET(融点TA:265℃)颗粒状物。接着在供给到主挤压机的成分层的两侧表层使供给到副挤压机的成分层以厚度比率为:副挤压机的成分层∶主挤压机的成分层∶副挤压机的成分层=1∶8∶1的方式进行熔融三层层叠共挤压。将挤压所得的树脂利用静电施加法,在以挤压速度的成倍的速度旋转的铸造筒上进行冷却而制作三层层叠片。将该层叠片在温度87℃下沿长边方向延伸为3.2倍,接着使用展幅机通过95℃的预热区域在110℃沿宽度方向延伸为3.4倍。进一步使热处理温度Th为235℃进行30秒热处理,由此得到在内部含有棒状微粒且棒状微粒沿膜行进方向排列的厚度180μm的膜。
(光学膜B-5)
使用東レ·セハン生产的漫射膜“TEXCELL”TDS127。
(光学膜B-6)
使用ミレアナノテツク生产的漫射膜UTE∏。
(光学膜B-7)
形状:将长轴30μm、短轴20μm、高度20μm的半纺锤状的突起排列在一个面上(参照图21)
制造方法:除作为模具使用使上述形状翻转的模具以外,通过与B-1相同的方法制造。
(光学膜B-8)
使用東レ·セハン生产的漫射膜“TEXCELL”TDA128。
(光学膜B-9)
使用キモト(株)生产的漫射膜DX2。
(光学膜C-1)
使用3M生产的棱镜片BEFIII90/50T。
(光学膜C-2)
使用ミレアナノテツク生产的棱镜片THIN-T2。
(光学膜C-3)
形状:棱镜条带(顶角θ3=100°、间距50μm、高度21μm)
制造方法:将使上述形状翻转的模具(纵280mm×横350mm),和0.2mm厚的聚碳酸酯树脂“ユ一ピロン”HL-4000(三菱エンジニアリングプラスチツク(株)生产)的树脂板加热到160℃,接着以500kN按压30秒。接下来,冷却至80℃之后,放开压力进行脱模,得到光学膜。
关于上述光学膜,将透射光的半值幅度的最大值Dmax、最小值Dmin、Dmax/Dmin、全光线透射率、雾度、棱镜片的顶角θ3、棱镜的间距、棱镜的高度表示在表2、3中。
【表2】
  Dmax(°)   Dmin(°) Dmax/Dmin   全光线透射率(%) 雾度(%)
  B-1   29.4   1.6   18.4   74   82
  B-2   23.2   1.8   12.9   52   83
  B-3   24.0   2.8   8.6   79   88
  B-4   21.8   4.2   5.2   89   71
  B-5   12.1   12.1   1.0   72   86
  B-6   5.4   5.4   1.0   64   85
  B-7   26.0   16.3   1.6   63   93
  B-8   5.2   5.2   1.0   84   86
  B-9   17.0   17.0   1.0   67   90
【表3】
  θ3(°) 间距(μm) 高度(μm)
  C-1   90   50   30
  C-2   92   32   15
  C-3   88   50   30
  C-4   100   50   21
(实施例1-1)
将导光体A-1按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在相对的两个光入射面分别各设置两根冷阴极荧光灯(以下,称作CCFL),在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在导光体3的非观察者侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在第一光学膜B-1上作为第二光学膜将C-1按照其棱镜长度方向与光学膜B-1的各向异性漫射性成为最大的方向平行(即,θ6=0°)的方式设置来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压12V使CCFL点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6820cd/m2(评价A),均匀度U为82%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为31°(评价A),横方向为46°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-2)
除作为第一光学膜使用B-2以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6950cd/m2(评价A),均匀度U为81%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为30°(评价A),横方向为45°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-3)
除作为第一光学膜使用B-3以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6690cd/m2(评价C),均匀度U为85%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为32°(评价A),横方向为47°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-4)
除作为第一光学膜使用B-4以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6510cd/m2(评价D),均匀度U为83%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为32°(评价A),横方向为47°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-5)
除作为第二光学膜使用C-2以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6740cd/m2(评价B),均匀度U为82%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为31°(评价A),横方向为45°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-6)
除作为第二光学膜使用C-3以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6720cd/m2(评价B),均匀度U为80%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为30°(评价A),横方向为44°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-7)
除作为第二光学膜使用C-4以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6505cd/m2(评价D),均匀度U为80%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为34°(评价A),横方向为46°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-8)
除作为第二光学膜使用C-1、按照第一光学膜的各向异性漫射性成为最大的方向与光漫射膜(2)的棱镜的长度方向垂直(即,θ6=90°)的方式配置以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6500cd/m2(评价D),均匀度U为75%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为48°(评价A),横方向为30°(评价A),可知表现出良好的视场角特性。
(实施例1-9)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向为θ5=5°的方式配置以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6780cd/m2(评价B),均匀度U为82%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为32°(评价A),横方向为45°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例1-10)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向为θ5=10°的方式配置以外,其它都与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6670cd/m2(评价C),均匀度U为81%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为33°(评价A),横方向为44°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例2)
将导光体A-1按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在相对的两个光入射面分别各设置一根CCFL,在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在导光体3的非观察者一侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在光学膜B-1上作为第二光学膜将C-1按照其棱镜长度方向与光学膜B-1的各向异性漫射性成为最大的方向平行(即,θ6=0°)的方式设置来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压12V使CCFL点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为7350cd/m2(评价A),均匀度U为82%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为30°(评价A),横方向为45°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例3)
将导光体A-3按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在光入射面平行地设置49个发光二极管(以下称作LED),在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在导光体3的非观察者一侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在光学膜B-1上作为第二光学膜将C-1按照其棱镜长度方向与光学膜B-1的各向异性漫射性成为最大的方向平行(即,θ6=0°)的方式设置来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压15V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为4320cd/m2(评价A),均匀度U为82%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为30°(评价A),横方向为46°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表4)。
(实施例4-1)
将导光体A-4按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在光入射面平行地设置3个LED,在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在导光体3的非观察者一侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在光学膜B-1上作为第二光学膜将C-1按照其棱镜长度方向与光学膜B-1的各向异性漫射性成为最大的方向平行(即,θ6=0°)的方式设置来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压3.3V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b)),结果发现中心亮度为6470cd/m2(评价A),均匀度U为82%(评价A),可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为31°(评价A),横方向为45°(评价A),可知表现出良好的视场角特性(参照表5)。
(实施例4-2~4-10)
在实施例4-1的导光体上重叠与实施例1-2~1-10同样的膜来制作面光源。对该面光源供给电源电压3.3V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b)),可知任一个中心亮度、均匀度U都良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,可知任一个都表现出良好的视场角特性(参照表5)。
(实施例5-1)
将导光体A-5按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在相对的两个光入射面分别各设置2根CCFL,在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在导光体3的非观察者一侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在其上作为第二光学膜设置B-6来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压12V使CCFL点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5510cd/m2,均匀度U为82%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为39°、横方向为41°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-2)
除作为第一光学膜使用B-2以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18),结果发现中心亮度为5730cd/m2,均匀度U为81%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为38°、横方向为40°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-3)
除作为第一光学膜使用B-3以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5440cd/m2,均匀度U为84%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为39°、横方向为40°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-4)
除作为第一光学膜使用B-4以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5300cd/m2,均匀度U为82%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为40°、横方向为43°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-5)
除作为第二光学膜使用B-7以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。此外,光学膜B-7按照其各向异性漫射性成为最大的方向与光学膜B-1的各向异性漫射性成为最大的方向垂直(即θ6=0°)的方式设置
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5250cd/m2,均匀度U为85%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自导光板中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为40°、横方向为42°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-6)
除作为第二光学膜使用B-8以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5370cd/m2,均匀度U为82%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为41°、横方向为43°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-7)
除作为第二光学膜使用B-9以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5210cd/m2,均匀度U为83%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为42°、横方向为44°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-8)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向为θ5=5°的方式设置以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5470cd/m2,均匀度U为82%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为40°、横方向为40°,表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例5-9)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向为θ5=10°的方式设置以外,其它与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5350cd/m2,均匀度U为81%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为40°、横方向为40°,表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例6)
将导光体A-6按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在相对的两个光入射面分别各设置1根CCFL,在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在导光体3的非观察者一侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在光学膜B-1上作为第二光学膜设置B-6来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压12V使CCFL点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5970cd/m2,均匀度U为82%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自导光体中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为39°、横方向为41°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例7)
将导光体A-7按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在光入射面平行地设置49个LED,在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在非观察者一侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在光学膜B-1上作为第二光学膜设置B-6来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压15V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为3450cd/m2,均匀度U为82%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为40°、横方向为41°,可知表现出良好的视场角特性(参照表6)。
(实施例8)
将导光体A-8按照没有形成线状槽的面在观察者一侧的方式设置,在光入射面平行地设置3个LED,在其周围作为反射器设置“ルミラ一”E6SV(東レ(株)生产)。在导光体3的非观察者一侧设置反射片“ルミラ一”E6SL(東レ(株)生产)。在导光体3的观察者一侧作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性成为最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向平行(即,θ5=0°)的方式配置。在光学膜B-1上作为第二光学膜设置B-6来制作面光源。此外,第一光学膜、(2)任一个都以凹凸面在观察者一侧的方式设置。对该面光源供给电源电压3.3V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b)),结果发现中心亮度为5340cd/m2,均匀度U为82%,可知中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为39°、横方向为41°,可知表现出良好的视场角特性(参照表7)。
(实施例8-2~8-9)
在实施例8-1的导光体上重叠与实施例5-2~5-10同样的膜来制作面光源。对该面光源供给电源电压3.3V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b)),结果发现任一个都是中心亮度、均匀度U良好。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,任一个都表现出良好的视场角特性(参照表7)。
(比较例1-1)
除作为第一光学膜使用B-5以外,其它与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6210cd/m2,均匀度U为81%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布,结果发现视场角纵方向为31°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例1-2)
除作为光转向角膜(1)使用B-6以外,其它与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6170cd/m2(评价E),均匀度U为84%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为32°(评价A)、横方向为45°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例1-3)
除作为第一光学膜使用B-7以外,其它与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5960cd/m2(评价E),均匀度U为85%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为31°(评价A)、横方向为46°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例1-4)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性最大的方向与导光体的线状槽的长度方向垂直(即,θ5=90°)的方式配置以外,其它与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5680cd/m2(评价E),均匀度U为84%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为32°(评价A)、横方向为47°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例1-5)
除作为第一光学膜将B-2按照其各向异性漫射性最大的方向与导光体的线状槽的长度方向垂直(即,θ5=90°)的方式配置以外,其他与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6030cd/m2(评价E),均匀度U为83%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为31°(评价A)、横方向为46°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例1-6)
除作为第一光学膜将B-3按照其各向异性漫射性最大的方向与导光体的线状槽的长度方向垂直(即,θ5=90°)的方式配置以外,其他与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5790cd/m2(评价E),均匀度U为85%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为32°(评价A)、横方向为47°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例1-7)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向成θ5=20°的方式配置以外,其他与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6490cd/m2(评价E),均匀度U为80%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为35°(评价A)、横方向为42°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。
(比较例2)
除作为第一光学膜使用B-5以外,其他与实施例2同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为6710cd/m2(评价E),均匀度U为84%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为31°(评价A)、横方向为46°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例3)
除作为第一光学膜使用B-5以外,其他与实施例3同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为3790cd/m2(评价E),均匀度U为84%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为31°(评价A)、横方向为46°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表4)。
(比较例4-1)
除作为第一光学膜使用B-5以外,其他与实施例4同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b)),结果发现中心亮度为5760cd/m2(评价E),均匀度U为84%(评价A)。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为30°(评价A)、横方向为45°(评价A),可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表5)。
(比较例4-2~4-7)
在实施例4-1的导光体上重叠与比较例1-2~1-7同样的膜来制作面光源。对该面光源供给电源电压3.3V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b))和来自面光源中央部的出射角分布,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表5)。
(比较例5-1)
除作为第一光学膜使用B-6以外,其他与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(b)),结果发现中心亮度为5150cd/m2,均匀度U为85%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为42°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例5-2)
除作为第一光学膜使用B-8、作为第二光学膜使用B-8以外,其他与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为4100cd/m2,均匀度U为84%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为41°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例5-3)
除作为第一光学膜使用B-9、作为第二光学膜使用B-9以外,其他与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为4350cd/m2,均匀度U为84%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为42°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例5-4)
除作为第一光学膜将B-7按照其各向异性漫射性最大的方向与导光体的线状槽的长度方向平行的方式设置以外,其他与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为4110cd/m2,均匀度U为81%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为42°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例5-5)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性最大的方向与导光体的线状槽的长度方向垂直(即、θ5=90°)的方式设置以外,其他与实施例5-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为3680cd/m2,均匀度U为78%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为43°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例5-6)
除作为第一光学膜将B-1按照其各向异性漫射性最大的方向与导光体3的线状槽的长度方向为θ5=20°的方式设置以外,其他与实施例1-1同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5170cd/m2,均匀度U为80%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为40°、横方向为40°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例6)
除作为第一光学膜使用B-6以外,其他与实施例6同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为5510cd/m2,均匀度U为84%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为40°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例7)
除作为第一光学膜使用B-6以外,其他与实施例7同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的25点亮度(参照图18(a)),结果发现中心亮度为2790cd/m2,均匀度U为84%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为42°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表6)。
(比较例8)
除作为第一光学膜使用B-6以外,其他与实施例8同样地制作面光源。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b)),结果发现中心亮度为4760cd/m2,均匀度U为84%。另外,测定来自面光源中央部的出射角分布时,发现视场角纵方向为42°、横方向为45°,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表7)。
(比较例8-2~8-7)
在实施例8-1的导光体上重叠与比较例8-2~8-7同样的膜来制作面光源。对该面光源供给电源电压3.3V使LED点亮。
点亮10分钟后,测定面光源面内的9点亮度(参照图18(b))、来自面光源中央部的出射角分布时,可知虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下(参照表7)。
在表4~7中表示以上的实施例、比较例的结果。在各表中,表示出使用的光源的种类、使用的导光体的种类、第一光学膜的种类和线状槽方向与第一光学膜的最大漫射方向的关系、第二光学膜的种类、第一光学膜的最大漫射方向与第二光学膜的棱镜长度方向的关系、中心亮度、均匀度、视场角的评价。
【表4】
Figure A20078004399300641
根据表4可知,使用17英寸的导光体A-1、作为第二光学膜使用棱镜片的本发明的构成的实施例1-1~1-10,其任一个都有良好的中心亮度、均匀度、视场角特性。另外,使用各向异性漫射性小的各向异性漫射片B-7(Dmax/Dmin=1.6)的比较例1-3,虽然也能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。另外,使用各向同性漫射性片B-6、B-6的比较例1-1、1-2、2、3,虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低。另外,即使使用各向异性漫射性片,导光体线状槽方向和第一光学膜的最大漫射方向的关系为垂直的比较例1-4、1-5、1-6和方向关系为不平行的比较例1-7,虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。
【表5】
Figure A20078004399300661
根据表5可知,即使在使用小尺寸的导光体A-4、作为第二光学膜使用棱镜片的情况下,本发明的构成的实施例1-1~1-10、实施例2、3,任一个都具有良好的中心亮度、均匀度、视场角特性。尤其是,即使第一光学膜的最大漫射方向与第二光学膜的棱镜长度方向的关系为直角,但是中心亮度有一些劣化(评价D),在利用中还能够接受。另外,使用各向同性漫射性片B-5、B-6的比较例4-1、4-2,虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。另外,使用各向异性漫射性小的各向异性漫射片B-7(Dmax/Dmin=1.6)的比较例4-3,也能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。另外,即使使用各向异性漫射性片,导光体线状槽方向与第一光学膜的最大漫射方向的关系为垂直的比较例4-4、4-5、4-6和方向关系为不平行的比较例4-7,虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。
【表6】
Figure A20078004399300681
根据表6可知,即使在作为第二光学膜使用漫射片的情况下,本发明的构成的实施例5-1~5-9、实施例6、7的任一个都具有良好的中心亮度、均匀度、视场角特性。另外,使用各向同性漫射性片B-6、B-8、B-9的比较例5-1、5-2、5-3、比较例6、7虽然具有良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。另外,使用各向异性漫射性小的各向异性漫射片B-7(Dmax/Dmin=1.6)的比较例5-4也具有良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。另外,即使使用各向异性漫射性片,导光体线状槽方向与第一光学膜的最大漫射方向的关系为垂直的比较例5-5和方向关系为不平行的比较例5-6,虽然也具有良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。
【表7】
根据表7可知,即使在使用小尺寸的导光体、作为第二光学膜使用漫射片的情况下,本发明的构成的实施例8-1~8-9的任一个都具有良好的中心亮度、均匀度、视场角特性。另外,使用各向同性漫射性片B-6、B-8、B-9的比较例8-1、8-2、8-3虽然具有良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。另外,使用各向异性漫射性小的各向异性漫射片B-7(Dmax/Dmin=1.6)的比较例8-4,虽然也能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。另外,即使使用各向异性漫射性片,导光体线状槽方向与第一光学膜的最大漫射方向的关系为垂直的比较例8-5和方向关系为不平行的比较例8-6,虽然能够得到良好的均匀度U、视场角特性,但是中心亮度低下。
本发明的面光源,在光利用效率良好、高亮度且广视场角特性方面比现有的面光源优越,能够适当地应用于从背面照射液晶显示元件的用途中。另外,如果使用本发明的面光源,则能够构成高亮度、鲜明的液晶显示装置。作为其用途,例如能够例举便携电话机、电子记事本、笔记本式个人计算机、监视器、TV等。

Claims (16)

1.一种面光源,其包括:光源;具有与所述光源相对的至少一个光入射面和与该光入射面大致正交的光出射面的导光体;以及,与所述光出射面相对配置的第一光学膜,所述面光源的特征在于:
在所述导光体,在所述光出射面或者所述光出射面的背面的非光出射面,大致平行地设置有多个线状槽或者线状突起,
所述第一光学膜,具有各向异性漫射性,按照该各向异性漫射性为最大的方向与所述线状槽或者线状突起的长边方向大致平行的方式配置。
2.根据权利要求1所述的面光源,其特征在于:
所述线状槽或者线状突起中,与其长边方向垂直的截面形状为选自包括大致圆弧状、大致吊钟状、大致三角形状和大致梯形形状的组中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的面光源,其特征在于:
所述线状槽或者线状突起,其长边方向与所述导光体的光入射面大致平行。
4.根据权利要求1所述的面光源,其特征在于:
所述线状槽或者线状突起设置在所述导光体的非光出射面。
5.根据权利要求1所述的面光源,其特征在于:
在所述第一光学膜上设置有第二光学膜。
6.根据权利要求1所述的面光源,其特征在于:
所述第一光学膜,使光从法线方向入射到该第一光学膜时的、漫射性为最大的方向的透射光的半值幅度D1max与漫射性为最小的方向的透射光的半值幅度D1min之比D1max/D1min为3以上。
7.根据权利要求1所述的面光源,其特征在于:
所述第一光学膜,透射率为45%以上,雾度为70%以上。
8.根据权利要求6所述的面光源,其特征在于:
所述第一光学膜,所述半值幅度D1min为10°以下。
9.根据权利要求5所述的面光源,其特征在于:
所述第二光学膜是顶角为80°~100°的棱镜片。
10.根据权利要求9所述的面光源,其特征在于:
所述棱镜片,按照其长度方向与使光从法线方向入射到所述第一光学膜时的漫射性为最大的方向大致平行的方式配置,所述长度方向即为导光方向。
11.根据权利要求9所述的面光源,其特征在于:
设置于所述导光体的线状槽的位于光源侧的斜面与垂直于所述光源1的直线所成的角度,或者设置于导光体的线状突起的位于光源的相反侧的斜面与垂直于所述光源1的直线所成的角度,为42.5°~50°。
12.根据权利要求5所述的面光源,其特征在于:
所述第二光学膜,使光从法线方向入射到该第二光学膜时的、漫射性为最大的方向的透射光的半值幅度D2max与漫射性为最小的方向的透射光的半值幅度D2min之比D2max/D2min为5以上。
13.根据权利要求12所述的面光源,其特征在于:
所述第二光学膜,透射率为50%以上,雾度为70%以上。
14.根据权利要求12所述的面光源,其特征在于:
所述第二光学膜,所述半值幅度D2min为2°~50°以下。
15.根据权利要求12所述的面光源,其特征在于:
设置于所述导光体的线状槽的位于光源侧的斜面与垂直于所述光源1的直线所成的角度,或者设置于导光体的线状突起的位于光源的相反侧的斜面与垂直于所述光源1的直线所成的角度,为20°~42.5°。
16.一种液晶显示装置,其特征在于:
搭载有权利要求1所述的面光源。
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