CN101910719A - 光学元件层压件及其制造方法、背光、以及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供了如下这种光学元件层压件:其在抑制液晶显示装置厚度增加的同时,改进光学元件的刚性不足,另外,不使液晶显示装置的显示特性下降。该光学元件层压件包括:板状支撑构件,具有第一主表面和第二主表面;以及光学元件,层压在支撑构件的第一主表面和第二主表面中的至少一个上,另外,其形状为膜状或片状。该层压的光学元件的周边至少接合到支撑构件的对向的两侧,光学元件和支撑构件被放置成彼此紧密接触,并且支撑构件的厚度t、支撑构件的长度L、以及光学元件的张力F在温度为70℃的环境中满足关系式0≤F≤1.65×104×t/L。
Description
技术领域
本发明涉及光学元件层压件及其制造方法、以及每个均包括该光学元件层压件的背光和液晶显示装置。特别地,本发明涉及改进液晶显示装置的显示特性的光学元件层压件。
背景技术
迄今为止,在液晶显示装置中,使用了许多光学元件以便改进视角、亮度等。作为上述光学元件,例如,使用了膜状和片状材料,诸如扩散膜和棱镜片。
图1示出了传统液晶显示装置的结构。如图1中所示,此液晶显示装置包括:发出光的发光装置101;使从发光装置101发出的光扩散的扩散板102;多个光学元件103,例如对被扩散板102扩散的光进行会聚和/或扩散;以及液晶面板104。
顺带提及,近年来,随着图像显示装置尺寸的增加,光学元件自身的重量和尺寸趋于增加。当光学元件自身的重量和尺寸增加时,由于光学元件的刚性变得不够,所以光学元件不利地变形。上述光学元件的变形不利地影响朝向显示表面的光学方向性,结果是,会发生严重的问题,即,亮度不规则。
因此,提出了通过增加其厚度来改进光学元件的刚性不足。然而,由于液晶显示装置的厚度增加,所以其优点(即,厚度小且重量轻)下降。因而,提出了光学元件通过透明粘合剂而彼此粘附,以改进片状或膜状光学元件的刚性不足(例如,见日本未审查专利申请公开第2005-301147号)。
发明内容
技术问题
然而,根据日本未审查专利申请公开第2005-301147号中公开的技术,由于光学元件通过其之间提供的透明粘合剂而彼此粘附,所以虽然相比于每个光学元件的厚度增加的改进方法而言不那么严重,但仍然存在液晶显示装置自身的厚度增加的问题。另外,利用透明粘合剂,液晶显示装置的显示特性在一些情形中会下降。
因而,本发明的目的是提供在抑制液晶显示装置的厚度增加的同时改进光学元件的刚性不足并且还不会使其显示特性下降的光学元件层压件以及用于制造该光学元件层压件的方法、以及每个均包括该光学元件层压件的背光和液晶显示装置。
技术方案
本发明的发明人进行了深入的研究,以便在抑制液晶显示装置的厚度增加及其显示特性下降的同时改进光学元件的刚性不足,结果是,最终发明了如下这种光学元件层压件:其中,膜状或片状的光学元件接合到板状支撑构件的主表面周边部分的对向的两个侧部或者接合到该支撑构件的端面中对向的两个端面。
然而,根据本发明发明人的知识,在上述光学元件层压件中,当具有收缩属性或拉伸属性的光学元件接合到支撑构件时,由于光学元件的收缩属性不一致,所以如果允许保持过度的收缩应力,则对支撑构件的应力过度增大,结果是,出现翘曲和扭曲。
例如,当光学元件层压件以凸形朝向液晶显示装置的液晶面板侧翘曲并与之接触而施加压力时,液晶的光屏蔽属性下降,从而产生图像质量缺陷,诸如白色空白(white void)。另外,当凸形翘曲朝向背光侧产生时,支撑构件中产生张力,光学膜产生波纹从而增加了亮度不规则性、和/或端部向液晶面板侧翘曲从而产生白色空白,以致产生图像质量缺陷。可替选地,当翘曲朝向背光侧强烈出现时,空隙减小为零,结果是,会发生如下这些问题:其中产生诸如吱吱噪声的不便。
相应地,本发明的发明人进行了深入的研究以抑制光学元件层压件中图像质量的下降。结果是,最终发现当要接合到支撑构件的光学元件的张力被控制时,可以抑制翘曲和吱吱的噪声。
本发明是基于以上研究而构思出的。
为了实现以上目的,根据本发明的第一方面,提供了一种光学元件层压件,包括:
板状支撑构件,具有第一主表面、第二主表面、以及第一主表面与第二主表面之间的端面;以及
收缩性或拉伸光学元件,覆盖支撑构件的第一主表面或第二主表面并且形状为膜状或片状,
其中,光学元件具有如下这种接合表面:其至少接合到支撑构件的第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到支撑构件的端面中对向的两个端面,以及
作用于光学元件的张力F在温度为70℃的环境中满足如下关系式(1)。
0≤F≤1.65×104×t/L (1)
(其中,在表达式(1)中,t、L、以及F表示如下内容:
t:支撑构件的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L:光学元件与之接合的对向的两个侧部的长度或者光学元件与之接合的对向的两个端面长边的长度,以及
F:在与长度为L的侧部平行的方向上作用的光学元件的张力或者在与长度为L的端面长边平行的方向上作用的光学元件的张力。)
根据本发明的第二方面,提供了一种光学元件层压件,包括:
板状支撑构件,具有第一主表面、第二主表面、以及第一主表面与第二主表面之间的端面;以及
光学元件,覆盖支撑构件的第一主表面或第二主表面并且形状为膜状或片状,
其中,光学元件具有如下这种接合表面:其至少接合到支撑构件的第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到支撑构件的端面中对向的两个端面,以及
光学元件与支撑构件之间的剪切拉伸强度大于或等于0.14N/15mm。
另外,特别地,从循环利用的观点来看,光学元件与支撑构件之间的剥离强度小于20N/15mm的光学元件层压件是优选的。顺带提及,剪切拉伸强度是当以由此形成的0°角度拉光学元件和支撑构件时,紧接在剥离出现之前的临界接合强度。另外,剥离强度是当以由此形成的180°角度拉光学元件和支撑构件时,紧接在剥离出现之前的临界接合强度。
根据本发明的第三方面,提供了一种用于制造光学元件层压件的方法,包括:
如下步骤:在向形状为膜状或片状的收缩性或拉伸光学元件施加张力的同时,把光学元件接合到板状支撑构件的第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到支撑构件的端面中对向的两个端面,其中,支撑构件的厚度t、支撑构件的长度L、以及光学元件的张力F在温度为70℃的环境中满足如下关系式(1)。
0≤F≤1.65×104×t/L (1)
(其中,在表达式(1)中,t、L、以及F表示如下内容:
t:支撑构件的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L:光学元件与之接合的对向的两个侧部的长度或者光学元件与之接合的对向的两个端面的长边的长度,以及
F:在与长度为L的侧部平行的方向上作用的光学元件的张力或者在与长度为L的端面长边平行的方向上作用的光学元件的张力。)
根据本发明的第四方面,提供了一种用于制造光学元件层压件的方法,包括:
如下步骤:在向形状为膜状或片状的光学元件施加张力的同时,把光学元件接合到板状支撑构件的第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到支撑构件的端面中对向的两个端面,
其中,光学元件与支撑构件之间的剪切拉伸强度大于或等于0.14N/15mm。
根据本发明的第一方面和第三方面,把膜状或片状的光学元件接合到板状支撑构件的主表面周边部分的对向的两个侧部或者接合到支撑构件的端面中对向的两个端面,并且对作用于光学元件的张力进行控制。因此,在抑制光学元件的松弛、不规则性、以及褶皱产生的同时,可以抑制光学元件层压件翘曲的产生。由于抑制了此翘曲的产生,因此可以抑制由光学元件的翘曲引起的吱吱噪声、以及图像质量的下降(诸如,白色空白)。
根据本发明的第二方面和第四方面,把膜状或片状的光学元件接合到板状支撑构件的主表面周边部分的对向的两个侧部或者接合到支撑构件的端面中对向的两个端面,并且对光学元件与支撑构件之间的接合强度进行控制。因此,在抑制光学元件的松弛、不规则性、以及褶皱产生的同时,可以抑制光学元件层压件的翘曲的产生。由于抑制了此翘曲的产生,因此可以抑制由光学元件层压件的翘曲引起的吱吱噪声、以及图像质量的下降(诸如,白色空白)。
有益效果
如上所述,根据本发明,在抑制液晶显示装置厚度增加或者其显示特性下降的同时,可以改进光学元件的刚性不足。
附图说明
图1是示出了传统液晶显示装置的结构的示意图。
图2是示出了根据本发明第一实施例的液晶显示装置的一个结构示例的示意图。
图3是示出了支撑构件的侧面与作用于与侧面垂直的方向上的封装构件的张力F之间的关系的示意平面图。
图4A是示出了封装构件在第一区域中的取向轴方向的示意平面图。图4B是示出了封装构件在第二区域中的取向轴方向的示意平面图。
图5是示出了根据本发明第一实施例的光学元件组的一个结构实例的示意剖视图。
图6是示出了封装构件的接合部分的第一实例的示意剖视图。
图7是示出了封装构件的接合部分的第二实例的示意剖视图。
图8A是示出了根据本发明第二实施例的光学元件组的一个结构实例的平面图。图8B是示出了根据本发明第二实施例的光学元件组的一个结构实例的透视图。
图9是示出了根据本发明第三实施例的背光的一个结构实例的透视图。
图10是示出了根据本发明第四实施例的背光的一个结构实例的透视图。
图11是示出了根据本发明第五实施例的光学元件组的第一结构实例的透视图。
图12是示出了根据本发明第五实施例的光学元件组的第二结构实例的透视图。
图13是示出了根据本发明第五实施例的光学元件组的第三结构实例的透视图。
图14A至图14C是示出了封装构件的接合的第一实例至第三实例的示意剖视图。
图15A至图15C是示出了封装构件的接合的第四实例至第六实例的示意剖视图。
图16A和图16B示出了说明根据本发明第五实施例的用于制造光学元件组的方法的流程图。
图17是示出了根据本发明第六实施例的光学元件组的结构的一个实例的透视图。
图18A至图18D是示出了封装构件的接合的第一实例至第四实例的示意剖视图。
图19A至图19D是示出了封装构件的接合的第五实例至第八实例的示意剖视图。
图20是示出了根据本发明第七实施例的液晶显示装置的一个结构实例的透视图。
图21是示出了支撑构件的侧面与作用于与侧面垂直的方向上的光学元件的张力F之间的关系的示意平面图。
图22A是示出了光学元件的第一实例的分解透视图。图22B是示出了光学元件的第一实例的透视图。
图23A是示出了光学元件的第二实例的分解透视图。图23B是示出了光学元件的第二实例的分解透视图。
图24A是示出了光学元件的第三实例的分解透视图。图24B是示出了光学元件的第三实例的透视图。
图25A至图25D示出了说明根据第七实施例的用于制造液晶显示装置的方法的一个实例的流程图。
图26A是示出了根据本发明第八实施例的光学元件层压件的一个结构实例的分解透视图。图26B是示出了根据本发明第八实施例的光学元件层压件的一个结构实例的透视图。
图27A是示出了分别层压在支撑构件的两个主表面上的光学元件的接合位置的一个实例的分解透视图。图27B是示出了分别层压在支撑构件的两个主表面上的光学元件的接合位置的一个实例的透视图。
图28A至图28C是示出了光学元件层压件的接合部分的第一实例至第三实例的示意剖视图。
图29A至图29C是示出了光学元件层压件的接合部分的第四实例至第六实例的示意剖视图。
图30A是示出了根据本发明第九实施例的光学元件层压件的一个结构实例的分解透视图。图30B是示出了根据本发明第九实施例的光学元件层压件的一个结构实例的透视图。
图31A和图31B是示出了光学元件层压件的接合部分的第一实例和第二实例的示意剖视图。
图32A至图32C是示出了光学元件层压件的接合部分的第三实例至第五实例的示意剖视图。
图33A至图33C是示出了光学元件层压件的接合部分的第六实例至第八实例的示意剖视图。
图34是示出了根据本发明第十实施例的光学元件层压件的一个结构实例的示意剖视图。
图35是示出了根据本发明第十一实施例的光学元件层压件的一个结构实例的示意剖视图。
图36是示出了根据本发明第十二实施例的液晶显示装置的一个结构实例的示意剖视图。
图37A是示出了根据本发明第十二实施例的光学元件组的一个结构实例的透视图。图37B是示出了根据本发明第十二实施例的光学元件组的一个结构实例的示意剖视图。
图38是示出了根据本发明第十三实施例的液晶显示装置的一个结构实例的示意剖视图。
图39A是示出了根据本发明第十四实施例的光学元件组的一个结构实例的平面图。图39B是示出了根据本发明第十四实施例的光学元件组的一个结构实例的透视图。
图40是示出了根据本发明第十五实施例的液晶显示装置的一个结构实例的示意图。
图41A至图41C是各自示出了光学元件层压件的结构实例的示意图。
图42A至图42C是各自示出了光学元件层压件的结构实例的示意图。
图43A至图43C是各自示出了光学元件层压件的结构实例的示意图。
图44A至图44C是各自示出了光学元件层压件的结构实例的示意图。
图45A和图45B是各自示出了由支撑构件翘曲的产生而引起的显示特性下降的原理的示意图。
图46A是示出了在其周边部分上形成接合层的支撑构件的一个结构实例的示意剖视图。图46B是示出了在其周边部分上没有形成接合层的支撑构件的一个结构实例的示意剖视图。
图47A至图47C是示出了接合层的第一结构实例至第三结构实例的示意剖视图。
图48是示出了接合到支撑构件的出射表面(第一主表面)的光学元件的实例的示意剖视图。
图49A至图49D是各自示出了接合位置的实例的示意图。
图50A至图50E示出了说明根据本发明第十五实施例的用于制造光学元件层压件的方法的一个实例的流程图。
图51A至图51C示出了说明根据本发明第十五实施例的用于制造光学元件层压件的方法的一个实例的流程图。
图52A和图52B是示出了光学元件或支撑构件的表层用作接合层的光学元件层压件的一个结构实例的示意剖视图。
图53是示出了支撑构件的结构实例的放大剖视图。
图54是示出了接合到支撑构件的入射表面周边部分的接合光学元件的实例的示意剖视图。
图55A是示出了在接合到支撑构件的光学元件上设有突起的光学元件层压件的第一实例的示意剖视图。图55B是示出了每个均根据第一实例的光学元件层压件彼此堆叠起来的实例的示意剖视图。
图56A是示出了结构的高度与突出部分的高度之间的关系的示意剖视图。图56B是示出了光学元件层压件翘曲的情形的示意剖视图。
图57A是示出了在接合到支撑构件的光学元件上设有突起的光学元件层压件的第二实例的示意剖视图。图57B是示出了每个均根据第二实例的光学元件层压件彼此堆叠起来的实例的示意剖视图。
图58是示出了在接合到支撑构件两个主表面的各光学元件上设置有突起的光学元件层压件的第三实例的示意剖视图。
图59A是示出了在支撑构件的周边部分设有突起的光学元件层压件的第四实例的示意剖视图。图59B是示出了在支撑构件的周边部分设有突起的光学元件层压件的第五实例的示意剖视图。
图60A是示出了在支撑构件的周边部分设有突起的光学元件层压件的第六实例的示意剖视图。图60B是示出了在支撑构件的周边部分设有突起的光学元件层压件的第七实例的示意剖视图。
图61A是示出了突出部分的放置的第一实例的示意图。图61B是示出了突出部分的放置的第二实例的示意图。图61C是示出了突出部分的放置的第三实例的示意图。图61D是示出了突出部分的放置的第四实例的示意图。
图62A是示出了突出部分与接合部分之间的位置关系的一个实例的示意图。图62B是示出了突出部分与接合部分之间的位置关系的另一实例的示意图。
图63A是示出了根据本发明第十八实施例的液晶显示装置的一个结构实例的示意剖视图。图63B是示出了根据本发明第十八实施例的液晶显示装置的另一结构实例的示意剖视图。
图64A是示出了光学元件层压件与中间框架之间的接合位置的第一实例的示意图。图64B是示出了光学元件层压件与中间框架之间的接合位置的第二实例的示意图。图64C是示出了光学元件层压件与中间框架之间的接合位置的第三实例的示意图。图64D是示出了光学元件层压件与中间框架之间的接合位置的另一实例的示意图。
图65包括示出了用于形成液晶显示装置的方法的一个实例的示意图。
图66是示出了样本的张力与比率t/L之间的关系的图。
图67A是示出了在矩形支撑构件的至少一对对向的侧面附近设置有圆柱状突出部分的实例的示意图。图67B是示出了在矩形支撑构件的至少一对对向的侧面附近设置有楔形突出部分的实例的示意剖视图。图67C是示出了在图67B中示出的每个光学元件层压件彼此堆叠起来的实例的示意剖视图。
具体实施方式
参照附图,将按如下次序对本发明的实施例进行描述。另外,在以下实施例的所有附图中,同样的或相应的部分以同样的符号标明。
(1)第一实施例(包裹支撑构件和光学元件的光学元件组的实例)
(2)第二实施例(在角部具有开口的光学元件组的实例)
(3)第三实施例(外侧布置有反射型偏振器的实例)
(4)第四实施例(给予封装构件光学功能的实例)
(5)第五实施例(以带状封装构件包裹光学元件层压件的实例)
(6)第六实施例(在光学元件层压件的周边布置有接合构件的实例)
(7)第七实施例(光学元件接合到支撑构件的一个主表面的光学元件层压件的实例)
(8)第八实施例(光学元件接合到支撑构件的两个主表面的光学元件层压件的实例)
(9)第九实施例(多个光学元件接合到支撑构件的一个主表面的光学元件层压件的实例)
(10)第十实施例(支撑构件和光学元件还在除其周边以外的位置彼此接合的实例)
(11)第十一实施例(支撑构件和光学元件彼此点接合的实例)
(12)第十二实施例(侧光型背光的实例)
(13)第十三实施例(侧光型背光的实例)
(14)第十四实施例(在侧部具有开口的光学元件组的实例)
(15)第十五实施例(在光学元件与支撑构件之间设有接合层的实例)
(16)第十六实施例(表层用作接合层的实例)
(17)第十七实施例(在光学元件层压件的周边部分设有突起的实例)
(18)第十八实施例(设有支撑光学元件层压件的中间框架的实例)
(1)第一实施例
(1-1)液晶显示装置的结构
图2示出了根据本发明第一实施例的液晶显示装置的一个结构实例。如图2中所示,此液晶显示装置包括:发出光的背光3;以及基于从背光3发出的光而显示图像的液晶面板4。背光3包括:发出光的发光装置1以及改进从发光装置1发出的光的特性并向液晶面板4发送光的光学元件组2。在下文中,在各种光学构件(诸如光学元件组2)中,来自发光装置1的光入射的表面称为入射表面,发出通过此入射表面入射的光的表面称为出射表面,并且位于入射表面与出射表面之间的表面称为端面。另外,入射表面和出射表面在一些情形中共同称为主表面。另外,在下文中,出射表面和入射表面在一些情形中分别称为第一主表面和第二主表面。
[发光装置]
发光装置1为例如直接型发光装置,并且包括发出光的至少一个光源11以及在朝向液晶面板4的方向上反射从光源11发出的光的反射板12。作为光源11,例如,可使用冷阴极荧光灯(CCFL)、热阴极荧光灯(HCFL)、有机电致发光(OEL)、无机电致发光(IEL)、或者发光二极管(LED)。反射板12被提供例如用以覆盖至少一个光源11的侧部和底部,并且被配置成使得从至少一个光源11射向底部、侧部等的光在朝向液晶面板4的方向上被反射。
[光学元件组]
光学元件组2包括例如:至少一个光学元件24,通过对从发光装置1发出的光进行处理(诸如,扩散或会聚)来改变光特性;支撑至少一个光学元件的支撑构件23;以及封装构件22,包裹至少一个光学元件24和支撑构件23以形成整体。光学元件24设置在支撑构件23的入射表面侧和出射表面侧中的至少一个处。在下文中,支撑构件23和至少一个光学元件24彼此层压的层压件称为光学元件层压件21。
光学元件24的数量和类型没有特定限制并且可以根据期望的液晶显示装置的特性而适当地选取。作为光学元件24,例如,可使用包括支撑构件23和至少一个功能层的材料。另外,通过省去支撑构件,也可使用只包括功能层的材料。作为光学元件24,例如,可使用光扩散元件、光会聚元件、反射型偏振器、偏振器、或者分光元件。作为光学元件24,例如,可使用膜状、片状或者板状材料。光学元件24的厚度优选地为5μm至3,000μm,并且更优选地为25μm至1,000μm。另外,对于每个光学元件24的厚度,相比于光学元件24彼此层压的情形而言,当至少一个光学元件24与支撑构件23包裹在一起时,厚度较之过去使用的厚度而言可以减小约20%至50%。
支撑构件23为例如透射从发光装置1发出的光的透明板或者通过对从发光装置1发出的光进行处理(诸如,扩散或会聚)来改变光特性的光学板。作为光学板,例如,可使用扩散板、延迟板、或者棱镜板。另外,例如,也可使用在其表面上具有不规则形状的片或者反射偏振器等。在本发明中,方便起见,光学元件层压件中刚性最高的材料称作支撑构件并且不限于其厚度和光学功能。因此,支撑构件23的厚度为例如10μm至50,000μm。支撑构件23包括例如高分子量材料,并且其透射率优选地为大于或等于30%。另外,根据光学元件24的功能以及支撑构件23的功能来选择光学元件24和支撑构件23的层压顺序。例如,当支撑构件23为扩散板时,支撑构件23设置在来自发光装置1的光入射的一侧,而当支撑构件23为反射型偏振器时,支撑构件23设置在光射向液晶面板4的一侧。根据液晶面板4的形状选择光学元件24和支撑构件23的入射表面的形状及其出射表面的形状,并且例如,该形状为具有不同纵/横比(宽高比)的矩形。另外,由于支撑构件23优选地具有适当的刚性,所以作为其材料,在常温时弹性模量为大于或等于约1.5GPa的材料是优选的,并且例如,可提到聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、环烯树脂(诸如Zeonor(注册商标))、或者玻璃。
光学元件24和支撑构件23的主表面优选地通过粗加工进行处理或者优选地被处理成含有微小颗粒。这么做的原因是可以减少磨损和摩擦。另外,当有必要时,光学元件24和支撑构件23中可含有添加剂(诸如,光稳定剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、阻燃剂、以及抗氧化剂),以给予光学元件24和支撑构件23紫外线吸收功能、红外吸收功能、抗静电功能等。另外,可对光学元件24和支撑构件23进行表面处理(诸如抗反射处理(AR处理)或防眩处理(AG处理)),以扩散反射的光或者减少反射的光本身。
另外,还可给予光学元件24和支撑构件23的表面反射紫外线和/或红外线的功能。
封装构件22为例如具有透明属性的单层或多层的膜或片。封装构件22具有例如袋状形状,并且此封装构件22封闭光学元件层压件21的所有表面。另外,封装构件22可以具有如下这种结构:其中,光学元件层压件21介于其之间的、彼此重叠的膜的端部彼此接合,以封闭封装构件22的两侧、三侧、或者四侧。特别地,例如,作为其两侧被封闭的封装构件22,可提到如下这种封装构件:其中,长度方向上的带状膜或片的端部彼此接合;以及如下这种封装构件:其中,在两个矩形的膜或片彼此重叠之后,对向的两侧被接合。作为三侧被封闭的封装构件22,可提到如下这种封装构件:其中,在带状膜或片被折叠以使得长度方向上的端部彼此重叠之后,两侧被接合;以及如下这种封装构件:其中,在两个矩形的膜或片彼此重叠之后,三侧被接合。作为四侧被封闭的封装构件22,可提到如下这种封装构件:其中,在带状膜或片被折叠以使得长度方向上的端部彼此重叠之后,三侧被接合;以及如下这种封装构件:其中,在两个矩形的膜或片彼此重叠之后,四侧被接合。顺带提及,在下文中,在封装构件22的表面中,位于光学元件层压件21侧的表面称为内表面,而与之相反的表面称为外表面。另外,在封装构件22中,来自发光装置1的光入射的入封表面侧的区域称为第二区域R2,而从发光装置1入射的光射向液晶面板4的出射表面侧的区域称为第一区域R1。
封装构件22的厚度被选择为例如5μm至5,000μm。该厚度优选地为10μm至500μm,并且更优选地为15μm至300μm。当封装构件22的厚度大时,例如,出现亮度降低和/或封装构件22的热焊接部分(密封部分)收缩不均匀。另外,由于产生到光学元件层压件21的粘合不良、以及产生褶皱等,所以当在实际设备上进行装配时,出现变形,从而图像降级。此外,封装构件22可被设计成使得入射表面侧的厚度与出射表面侧的厚度不同。另外,考虑到刚性,封装构件22可包括框架构件。
当封装构件22具有各向异性时,优选地其光学各向异性小。特别地,其延迟优选地为小于或等于50nm,并且更优选地为小于或等于20nm。作为封装构件22,优选地使用单轴或双轴拉伸片或膜。当使用上述片或膜时,由于封装构件22可以通过向其施加热而在拉伸方向上收缩,所以可以增强封装构件22与光学元件层压件21之间的粘合。
封装构件22优选地被配置成具有收缩性属性。这么做的原因是当再次向预先通过加热被拉伸的封装构件22施加热时,可以获得热收缩性属性。另外,封装构件22优选地具有拉伸属性。相应地,在通过拉伸封装构件22的端面而把作为内含物的支撑构件23和光学元件24夹在中间之后,当通过热封接来焊接端部时,可以通过拉伸属性进行封装/收缩。
图3是示出了支撑构件23的各侧与作用于与各侧垂直的方向上的封装构件22的张力F之间的关系的示意平面图。封装构件23具有矩形主表面。矩形主表面由彼此相对的第一侧23A和23A以及垂直于第一侧且彼此相对的第二侧23B和23B形成。支撑构件23的厚度t、支撑构件23的第一侧23A和第二侧23B的长度L1和L2、以及分别与第一侧23A和第二侧23B平行地作用的封装构件的张力F2和F1在70℃的温度满足如下关系式(2)和(3)。
0≤F1≤1.65×104×t/L2 (2)
0≤F2≤1.65×104×t/L1 (3)
在下文中,参照图66,将对与第一侧23A平行的方向上的张力与支撑构件23的厚度t/第一侧23A的长度L1的关系以及与第二侧23B平行的方向上的张力与支撑构件23的厚度t/第二侧23B的长度L2的关系进行描述。根据图66,发现通过张力相对于支撑构件的厚度t/第一侧或第二侧的长度L的斜率因子,可以把出现翘曲缺陷的高张力范围区域与没有出现翘曲的张力范围区域分开。根据此关系式,理解的是张力F1或张力F2的方向与平行于张力方向的一侧的长度成反比例关系,随着长边长度的增加可减小容易产生翘曲的张力,而随着短边长度的减小可以增加容易产生翘曲的张力。根据上述关系,通过支撑构件23的厚度t及其形状,可以理解不产生翘曲的张力,因而可以抑制由翘曲引起的图像质量缺陷等。
图4A示出了高分子量材料在封装构件22的第一区域R1中的取向轴方向。图4B示出了高分子量材料在封装构件22的第二区域R2中的取向轴方向。封装构件22在第一区域R1和第二区域R2中分别具有高分子量材料的取向轴11和12。第一区域R1中的取向轴11以及支撑构件23的侧表面a形成角θ1。第二区域R2中的取向轴12以及支撑构件23的侧表面a形成角θ2。如此形成的这些角θ1和θ2中的每个优选地为小于或等于8°,并且更优选地为小于或等于3.5°。当角大于以上数值范围时,由于封装构件22的收缩性属性不均匀,所以封装构件22无法完全收缩,并且产生不利的松弛和/或褶皱。相应地,作为表面光源,产生亮度不规则,并且液晶显示装置的图像质量下降。
另外,封装构件22的第一区域R1中的取向轴11以及封装构件22的第二区域R2中的取向轴12形成角θ3。如此形成的角θ3优选地为小于或等于16°,并且更优选地为小于或等于7°。当角大于以上数值范围时,由于封装构件22的收缩性属性不均匀,所以封装构件22无法完全收缩,并且产生不利的松弛和/或褶皱。相应地,作为表面光源,产生亮度不规则,并且液晶显示装置的图像质量下降。
当封装构件22由透明树脂材料形成时,作为用于测量取向轴的方法,例如,可提到使用如下这种测量方法(延迟测量)的抓握(grasping)方法:其中,对把偏振波施加于从封装构件22切取出的试样等时得到的斜率进行测量;或者可提到使用通过分子取向计量器等的透射微波进行的测量方法。
另外,作为用于改变膜的长边与其取向轴之间形成的角的方法,可以实际实现如下这种方法:其中,在以任意角度旋转膜的长边方向之后,然后进行其切取,包裹要包含在内的支撑构件和光学元件,然后热封接端部以使膜热收缩。可替选地,在原始的收缩性膜中,由于原始膜的中心部分的取向轴与其两个端部的取向轴不同,所以也可以根据收缩性膜取样的位置来改变角。例如,在收缩性膜从中心部分得到的情形中,当使得收缩性膜的轴和取向轴彼此平行时,可以减小其之间的间隙,并且可以容易地进行对准。另一方面,在使用原始收缩性膜的端部的情形中,膜的长度方向与取向轴之间的间隙增加,而当要包含在内的构件只是被简单布置成平行于膜的长度方向时,距离取向轴的间隙增加。为了避免上述情况,当把要包含在内的构件的方向放置成平行于取向轴,并且对端部进行热封接和热收缩时,可以减小间隙。
作为封装构件22的材料,优选地使用具有热收缩性属性的高分子量材料,并且更优选地,由于液晶显示装置等内部的温度上升到约70℃,所以可以使用通过从室温至85℃的热施加而收缩的高分子量材料。虽然满足上述关系的材料没有特定限制,但具体地,例如,可单独或组合使用如下这些材料:诸如,聚苯乙烯(PS)、丁二烯和聚苯乙烯的共聚物、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、无拉伸聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酯纤维基树脂(诸如,聚(乙烯萘)(PEN))、以及乙烯基键基,诸如,聚(乙烯醇)(PVA)、环烯烃基树脂、聚氨酯基树脂、氯乙烯基树脂、天然橡胶基树脂、以及人工橡胶基树脂。
封装构件22的热收缩率优选地考虑到例如如下内容来选择:要包含在内的支撑构件23和光学元件24的尺寸和材料、以及光学元件层压件21的使用情况。特别地,在85℃,收缩率优选地为0.2%至100%,更优选地方0.5%至20%,并且更优选地为0.5%至10%。当收缩率小于0.2%时,封装构件22与光学元件24之间的粘合会下降,而当收缩率大于100%时,由于热收缩属性在平面中会变得不均匀,所以光学元件在一些情形中会收缩。封装构件22的热变形温度优选地为大于或等于85℃。这么做的原因是可以抑制由从光源11产生的热引起的光学元件组2的光学特性的下降。封装构件22的材料的干燥损耗优选地为小于或等于2%。封装构件22的材料的折射率(封装构件22的折射率)优选地为小于或等于1.6,并且更优选地为小于或等于1.55。然而,当通过形状给予或形状转印给予得到的光学功能层设置在封装构件22上时,由于其影响随着折射率增加而增加,所以折射率优选地为大于或等于1.5,更优选地为大于或等于1.57,并且最优选地为大于或等于1.6,并且优选的折射率范围根据功能层而进行期望的选择。这么做的原因是随着折射率增加,光学效果增强,并且例如,可以改进会聚效果、扩散效果等。
封装构件22优选地含有至少一种类型的填充物。这么做的原因是当光学元件组彼此重叠时,防止光学元件组彼此粘合,以及防止封装构件2和内含构件由于封装构件22与内含构件之间过度增强的粘合而彼此粘合。作为填充物,例如,可使用有机填充物和无机填充物中的至少一种。作为有机填充物的材料,例如,可使用从如下组中选择的至少一种:该组包括丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、氟化树脂、以及空洞。作为无机填充物,例如,可使用从如下组中选择的至少一种:该组包括二氧化硅、氧化铝、滑石、钛氧化物、以及硫酸钡。对于填充物的形状,可使用各种形状,诸如针形、球形、椭圆形、板形、以及鳞片形的形状。作为填充物的直径,例如,选择至少一种类型的直径。
另外,可在表面上设置形状而非填充物。作为用于形成形状的方法,例如,可提到如下这种方法:其中,当用于形成封装构件22的收缩性膜或片形成时,通过转印在膜或片的表面上给予任意的扩散性形状;以及如下这种方法:其中,在膜或片形成之后,通过施加热和/或压力进行转印而给予其任意的扩散性形状。
另外,当有必要时,封装构件22中可进一步包含添加剂(诸如,光稳定剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、阻燃剂、以及抗氧化剂),以给予封装构件22紫外线吸收功能、红外吸收功能、抗静电功能等。另外,例如,可对封装构件22进行表面处理(诸如,防眩处理(AG处理)和抗反射处理(AR处理)),以便例如扩散反射的光或者减少反射的光本身。此外,还可在特定波长区域中给予透射光(诸如,UV-A光(约315nm至400nm))的功能。
[液晶面板]
液晶面板4用于按照时间和空间对从光源11提供的光进行调制,以显示信息。作为液晶面板4,例如,可使用具有如下这些显示模式的面板:诸如,扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(STN)模式、垂直取向(VA)模式、共面转换(IPS)模式、光学补偿弯曲排列(OCB)模式、铁电液晶(FEC)模式、聚合物分散液晶(PDLC)模式、以及相变宾主(PCGH)模式。
接下来,参照图5至图7,将对光学元件组2的结构实例进行详细描述。
图5示出了根据本发明第一实施例的光学元件组的一个结构实例。如图5中所示,光学元件组2包括:例如,用作支撑构件的扩散板23a;作为光学元件的扩散膜24a、透镜膜24b以及反射型偏振器24c;以及包裹上述这些以形成整体的封装构件22。在此情形中,扩散板23a、扩散膜24a、透镜膜24b以及反射型偏振器24c形成光学元件层压件21。光学元件层压件21的主表面具有例如具有不同纵/横比的矩形形状。封装构件22具有例如袋状形状,并且此封装构件22封闭光学元件层压件21的所有方向。封装构件22例如在光学元件层压件21的端面通过热焊接等接合。
扩散板23a设置在至少一个光源11的上方,并且用于通过扩散从至少一个光源11发出的光以及被反射板12反射的光而使亮度均匀。作为扩散板23a,例如,可使用:包括具有用于扩散光的不规则结构的表面的材料;包括折射率与扩散板23a的主要组成材料的折射率不同的微小颗粒等的材料;包括中空微小颗粒的材料;或者组合使用以上不规则结构、微小颗粒、以及中空微小颗粒中的至少两种的材料。作为微小颗粒,例如,可使用有机填充物和无机填充物中的至少一种类型。另外,例如,不规则结构、微小颗粒、以及中空的微小颗粒设置在扩散膜24a的出射表面上。扩散板23a的透光率为例如大于或等于30%。
扩散膜24a设置在扩散板23a上并且例如用于进一步扩散被扩散板23a扩散的光。作为扩散膜24a,例如,可使用::包括具有用于扩散光的不规则结构的表面的材料;包括折射率与扩散膜24a的主要组成材料的折射率不同的微小颗粒等的材料;包括中空的微小颗粒的材料;或者组合使用以上不规则结构、微小颗粒、以及中空的微小颗粒中的至少两种的材料。作为微小颗粒,例如,可使用有机填充物和无机填充物中的至少一种类型。另外,例如,不规则结构、微小颗粒、以及中空的微小颗粒设置在扩散膜24a的出射表面上。
透镜膜24b设置在扩散膜24a的上方并且用于改进照射光的方向性等。在透镜膜24b的出射表面上,例如,设置微小的棱镜或透镜的线,棱镜或透镜在线方向上的横截面具有例如大致为三角形的形状,并且其顶点优选地为圆形的。这么做的原因是可以改进截止(cut-off),并且可以改进宽视角。另一方面,当对亮度的改进被设置成主要目的时,也可使用如下这种透镜膜:其中,棱镜或透镜的横截面具有完美的三角形形状(诸如等腰直角三角形)或者近似完美的三角形形状。上述透镜膜可以例如按如下这种方式形成:使用层压机、按压机等把具有三角形不规则性的原版(master)按压到膜上,从而把不规则形状转印到膜上。
光控膜24d包括在入射表面和出射表面中的至少一个上具有不规则结构的光学功能层,并且被设置用来控制CCFL或LED的光源不规则性。例如,可提供棱柱、圆弧、双曲面或者抛物面的连续形状;其单个三角形形状;或者其之间的组合形状,并且根据情况,还可设置具有平坦表面的结构或者诸如扩散膜24a的材料。
扩散膜24a和透镜膜24b中的每个均由例如高分子量材料形成,并且其折射率为例如1.5至1.6。作为用于形成光学元件24的材料或者用于形成为其设置的光学功能层的材料,例如,热塑性树脂、要通过光或电子束固化的电离光敏树脂、要通过热固化的热固树脂、或者要通过紫外线固化的紫外线固化树脂是优选的。
反射型偏振器24c设置在透镜膜24b上并且按如下这种方式工作:在每个光束均具有被透镜膜24b增强的方向性的光束之中,只允许彼此正交的偏振分量中的一个分量通过,而其它分量被反射。反射型偏振器24C是层压件,诸如,有机多层膜、无机多层膜、或者液晶多层膜。另外,反射型偏振器24C中还可包括具有不同折射率的材料。此外,还可为反射型偏振器24C设置扩散层和透镜。
在下文中,参照图6和图7,将对封装构件22的接合部分的实例进行描述。
[封装构件的接合部分]
(第一实例)
图6示出了封装构件的接合部分的第一实例。在此第一实例中,如图6中所示,封装构件的端部的内表面和外表面被接合,以在光学元件层压件21的端面上彼此重叠。即,封装构件22的端部彼此接合,以便沿着光学元件层压件21的端面。
(第二实例)
图7示出了封装构件的接合部分的第二实例。在此第二实例中,如图7中所示,封装构件的端部的内表面被接合,以在光学元件层压件21的一个端面上彼此重叠。即,封装构件22的端部彼此接合,以便从光学元件层压件21的端面竖直立起。
(1-2)用于制造光学元件组的方法
接下来,将对用于制造具有以上结构的光学元件组2的方法的一个实例进行描述。首先,在光控膜24d上,扩散板23a、扩散膜24a、透镜膜24b、以及反射型偏振器24C按此次序放置,从而得到光学元件层压件21。然后,准备具有收缩性属性的原始膜,并且从此原始膜切取出两个矩形的膜。在此步骤中,把此矩形膜的长边及其取向轴优选地设置成形成小于或等于8°的角。
接下来,把两个膜彼此重叠,并且把其两侧或三侧热焊接,从而得到袋状的封装构件22。可替选地,当把光学元件层压件21夹在两个膜之间、并且把两个膜的端部之中的至少两侧例如热焊接时,也可以得到袋状的封装构件22。在此步骤中,优选地把两个膜的取向轴之间形成的角设置为小于或等于16°。另外,在把光学元件层压件21插入在一个或两个膜之间之后,热焊接敞开的两侧、三侧、或者四侧,以封接封装构件22,从而也可以得到光学元件组2。随后,在通过敞开的一侧插入以上光学元件层压件21之后,热焊接敞开的一侧,以封接封装构件22,从而得到光学元件组2。接下来,把光学元件组2转移到烤炉等中,然后使封装构件22在高温环境中收缩。
相应地,可以得到目标光学元件组。
在此第一实施例中,由于用封装构件22来包裹光学元件24和支撑构件23,所以可以在抑制光学元件厚度的增加的同时改进其刚性不足。
(2)第二实施例
图8A和图8B各自示出了根据本发明第二实施例的光学元件组的一个结构实例。在此第二实施例中,根据第一实施例在封装构件22中设置至少一个开口22c。开口22c例如设置在与光学元件层压件21的角部21b中至少一个角部对应的位置。
在此第二实施例中,由于至少一个开口22c设置在封装构件22中,所以当封装构件22在用于形成光学元件组2的过程中收缩时,封装构件22内部的空气可以通过开口22c排放到外部。因而,可以抑制封装构件22例如胀大。这么做的原因是当出现膨胀时,如果在实际设备上进行装配则产生变形,从而使图像退化。另外,可以抑制封装构件22断裂。另外,除了在热收缩期间作为空气出口的功能之外,当在液晶显示装置中进行装配时,开口还用作当空气由于热而出现膨胀时空气的出口和/或从光学元件层压件21产生的空气等的出口。
(3)第三实施例
在图9中,示出了根据本发明第三实施例的背光的一个结构实例。在此第三实施例中,取代使用在第一实施例中紧邻封装构件22的第一区域R1下方布置的反射型偏振器24c,而是布置了诸如棱镜片的透镜膜24b。
透镜膜24b是给予透明基底材料的表面图案的一种类型的光学元件。作为表面上形成的图案的最佳形状,三角形的形状是优选的。通过在此膜上形成的棱镜图案,从光源11发出的光通过反射·折射而会聚。虽然在本发明此第三实施例中使用的透镜膜24b没有特定限制,但例如,可使用Sumitomo 3M有限公司制造的BEF。
另外,为了抑制透镜膜24b的眩目,封装构件22的第二区域R2中优选地还包括轻微的扩散。
如图9中所示,从发光装置1到液晶面板4,例如,按此次序设置作为光学元件的反射型偏振器24C和光学元件组2。形成光学元件组2以使得扩散板23a、扩散膜24a、以及透镜膜24b用封装构件22包裹并集成在一起。
(4)第四实施例
此第四实施例为如下这种实施例:其中,在第一实施例中,给予封装构件22光学元件功能。封装构件22为如下这种材料:其中,为第一区域R1和第二区域R2中的至少一个设置光学元件功能层。光学元件功能层设置在例如封装构件22的内表面和外表面中的至少一个上。光学元件功能层为如下这种材料:其通过进行预定的处理来改进从发光装置1发出的光以具有期望的特性。作为光学元件功能层,例如,可提到具有用来扩散入射光的功能的扩散功能层、具有用来会聚光的功能的光会聚功能层、以及具有上述光控膜24d的功能的光源分割功能层。特别地,在光学元件功能层中,例如,设置诸如圆柱透镜、棱镜透镜、或者复眼透镜的结构。另外,可向该结构(诸如,圆柱透镜或棱镜透镜)添加摆动(wobble)。作为光学功能层,例如,也可使用阻断紫外线的紫外线阻断功能层(UV阻断功能层)或者阻断红外线的红外线阻断功能层(IR阻断功能层)。
作为用于形成封装构件22的光学功能层的方法,例如,可提到如下这种方法:其中,通过在封装构件22上施加树脂材料继而进行干燥来形成扩散性功能层;如下这种方法:其中,当形成要形成封装构件22的膜或片时,通过挤出成型或共挤出成型来形成单层或多层膜或片,以使得树脂材料中含有扩散性颗粒或者在其中形成有空隙(void);如下这种方法:其中,通过把预定形状转印到树脂材料(诸如紫外线固化树脂)上来形成扩散性功能层、会聚功能层(诸如透镜)、或者具有任意形状的光源分割功能层;如下这种方法:其中,当形成收缩性膜时,转印预先考虑了收缩率的预定形状,并且通过拉伸来给予收缩性属性;如下这种方法:其中,在形成收缩性膜之后,通过施加热/压力向其转印上述功能层;以及如下这种方法:其中,以机械方式或者通过使用激光等的热加工来形成微孔。
图10示出了根据本发明第四实施例的背光的一个结构实例。如图10中所示,从发光装置1到液晶面板4,例如,按此次序设置扩散板23a、扩散膜24a、透镜膜24b、以及反射型偏振器24c。另外,用封装构件22包裹扩散板23a,并且在封装构件22的内表面的入射侧部分,设置具有不规则性消除功能的结构26。
在此第四实施例中,由于该结构和光学功能层设置在封装构件22的内表面和外表面的至少一个上,所以可以减小用封装构件22包裹起来的光学元件的数量。因而,可以进一步减小光学元件组2的厚度以及液晶显示装置的厚度。
(5)第五实施例
封装构件22具有例如带状形状,并且其长度方向上的端面优选地在光学元件层压件21的端面上彼此接合。可替选地,封装构件22具有无缝圆柱形的形状。在下文中,在光学元件层压件21的主表面包括具有不同纵/横比的矩形形状的情形中,将对光学元件组2的结构进行描述。
[光学元件组的结构]
(第一实例)
图11示出了根据本发明第五实施例的光学元件组的第一结构实例。如图11中所示,沿着光学元件层压件21的长边侧的两个端面、入射表面以及出射表面用带状封装构件22包裹,并且光学元件层压件21沿着短边侧的两个端面暴露。带状封装构件22长度方向上的两个端部例如在光学元件层压件21长边侧的一个端面彼此接合。
(第二实例)
图12示出了根据本发明第五实施例的光学元件组的第二结构实例。如图12中所示,沿着光学元件层压件21的短边侧的两个端面、入射表面以及出射表面用带状封装构件22包裹,并且光学元件层压件21沿着长边侧的两个端面暴露。带状封装构件22长度方向上的两个端部在光学元件层压件21短边侧的一个端面彼此接合。
(第三实例)
图13示出了根据本发明第五实施例的光学元件组的第三结构实例。如图13中所示,光学元件层压件21的中心部分及其附近用带状封装构件22包裹,并且光学元件层压件21的短边侧的两个端部暴露。带状封装构件22长度方向上的两个端部例如在光学元件层压件21长边侧的一个端面彼此接合。
[封装构件的接合部分]
(第一实例)
图14A示出了封装构件的接合部分的第一实例。如图14A中所示,在光学元件层压件21的一个端面,覆盖光学元件层压件21的第一主表面的封装构件22的端部的外表面以及覆盖第二主表面的封装构件22的端部的内表面彼此接合。相应地,覆盖两个主表面的封装构件22的端部沿着光学元件层压件21的端面彼此接合。另外,接合部分27表示封装构件22的接合位置。在以下描述中,如上述情形中一样,接合部分27也表示封装构件22的接合位置。
具体地,在用覆盖第一主表面的封装构件22的端部覆盖了光学元件层压件21的整个一个端面之后,用覆盖第二主表面的封装构件22的端部进一步覆盖光学元件层压件21的整个一个端面,以使得封装构件22的端部彼此重叠。如此重叠的部分局部地或整体地彼此接合。
接合模式没有特定限制,并且可使用点接合、线接合、以及表面接合中的任何一种。在此实例中,接合表示粘合、焊接等,并且粘合还包括粘性粘合。对于粘合,例如,使用主要包括粘合剂的粘合层。在此情形中,粘合剂中还包括粘性剂。另外,除了端部之间的直接焊接之外,焊接在概念上还包括如下这种情形:其中,端部通过介于其之间的另一构件(焊接层)而间接地彼此接合。
当封装构件22和支撑构件23通过焊接而彼此接合时,作为封装构件22和支撑构件23的材料,优选地选择具有优良可焊接性的材料。例如,作为封装构件22和支撑构件23的材料,优选地使用类似类型的材料。另外,为了抑制显示特性的下降,封装构件22与支撑构件23之间的接合部分优选地具有透明属性。作为具有透明属性的支撑构件23/封装构件22的组合,例如,可提到聚碳酸酯支撑构件/聚碳酸酯封装构件、聚苯乙烯支撑构件/聚苯乙烯封装构件、聚烯烃支撑构件/聚烯烃封装构件。
当封装构件22和支撑构件23由通过焊接和粘合无法彼此接合的材料形成时,封装构件22和支撑构件23可通过机械接合方法而彼此接合。作为机械接合方法,例如,可使用铆接、插入、以及夹层接合方法。
(第二实例)
图14B示出了封装构件的接合部分的第二实例。如图14B中所示,在光学元件层压件21的第一主表面的周边,覆盖光学元件层压件21的第一主表面的封装构件22的端部附近的外表面以及覆盖第二主表面的封装构件22的端部的内表面彼此接合。
具体地,在用覆盖第一主表面的封装构件22的端部覆盖了光学元件层压件21的整个一个端面之后,用覆盖第二主表面的封装构件22的端部进一步覆盖从整个一个端面到第一主表面周边的光学元件层压件21,以使得封装构件22的端部彼此重叠。如此重叠的部分局部地或整体地彼此接合。
(第三实例)
图14C示出了封装构件的接合部分的第三实例。如图14C中所示,在此第三实例中,在光学元件层压件21的端面,覆盖光学元件层压件21的第一主表面的封装构件22的端部的外表面以及覆盖第二主表面的封装构件22的端部的内表面进一步彼此接合,并且这是与第二实例不同的点。
(第四实例)
图15A示出了封装构件的接合部分的第四实例。如图15A中所示,在光学元件层压件21的角部,覆盖光学元件层压件21的第一主表面的封装构件22的端部的内表面以及覆盖第二主表面的封装构件22的端部的内表面彼此接合。相应地,覆盖两个主表面的封装构件22的端部在光学元件层压件21的角部彼此接合,以从光学元件层压件21的端面竖直立起。
(第五实例)
图15B示出了封装构件的接合部分的第五实例。如图15B中所示,在此第五实例中,在光学元件层压件21的端面的近似中心处,覆盖两个主表面的封装构件22的端部彼此接合,并且这是与第四实例不同的点。
(第六实例)
图15C示出了封装构件的接合部分的第六实例。如图15C中所示,在此第六实例中,从光学元件层压件21的端面竖直立起的接合部分弯曲并与光学元件层压件21的端面进一步接合,并且这是与第四实例不同的点。
[用于制造光学元件组的方法]
接下来,将对用于制造具有上述结构的光学元件组2的方法的一个实例进行描述。首先,如图16A中所示,例如在带状的封装构件22上放置彼此重叠的至少一个光学元件24和支撑构件23。接下来,如图16A中的箭头所示,例如,抬起长度方向上的带状封装构件22的两个端部,并且用封装构件22包裹彼此重叠的至少一个光学元件24和支撑构件23。随后,如图16B中所示,例如,在至少一个光学元件24或支撑构件23的一个端面使长度方向上的封装构件22的端部彼此接合。作为接合方法,例如,可提到使用粘合剂或者通过焊接的粘合。作为利用粘合剂的粘合方法,例如,可提到热熔型粘合方法、热固型粘合方法、压力敏感(粘性)型粘合方法、能量射线固化型粘合方法、水合型粘合方法、或者吸湿·再湿型粘合方法。作为通过焊接的粘合方法,例如,可提到热焊接、超声波焊接、或者激光焊接。随后,当有必要时,通过向封装构件22施加热,可使封装构件22热收缩。
作为用于制造光学元件组2的另一方法,把彼此重叠的至少一个光学元件24和支撑构件23插入到圆柱形的封装构件22中。随后,当有必要时,通过向封装构件22施加热,可使封装构件22热收缩。结果是,可以得到目标光学元件组2。
(第六实施例)
图17示出了根据第六实施例的光学元件组的一个结构实例。在此第六实施例中,在接合构件25局部地或整体地设置在光学元件层压件21的周边上之后,覆盖第一主表面的封装构件22以及覆盖第二主表面的封装构件22接合到此接合构件25,并且这是与第一实施例不同的点。
接合构件25具有例如膜状、片状、板状、或者块状的形状。另外,作为接合构件25的整体形状,例如,可提到长且薄的矩形形状或者框架形状。作为框架形状,例如,可提到覆盖光学元件层压件21的三侧或四侧的框架形状。作为接合构件的材料,例如,可使用高分子量材料或无机材料。另外,对于接合构件25,除了具有透明属性的材料之外,也可使用具有不透明属性的材料。作为高分子量材料,例如,可使用与封装构件22、支撑构件23、或者光学元件24的材料类似的材料。作为无机材料,例如,可使用金属或玻璃。通过接合构件25接合的封装构件22具有例如圆柱形或袋形的形状。
接合构件25优选地具有光学功能。作为光学功能,接合构件25优选地具有反射光能。这么做的原因是通过上述功能,可以抑制来自光学元件层压件21的端面的漏光,并且可以改进液晶显示装置的亮度。
接合构件25优选地具有热收缩性属性或者拉伸属性。由于接合构件25具有热收缩性属性,所以在光学元件组的制造过程中,当只有接合构件25由于加热而收缩时,可以使光学元件层压件21和封装构件22彼此紧密接触。即,可以抑制由加热引起的对光学元件层压件21的损坏。另外,由于接合构件25具有拉伸属性,所以可以如下所述形成光学元件组2。首先,在通过接合构件25接合封装构件22的端部以形成圆柱形的形状等之后,拉伸接合构件25,并且使光学元件层压件21包括在封装构件22中。随后,释放对接合构件25的拉伸,从而使接合构件25收缩。结果是,光学元件层压件21可以用封装构件22包裹。当如上所述形成光学元件组2时,由于在制造过程中不需要加热封装构件22的步骤,所以不会出现由加热引起的光学元件层压件21的特性下降。
[封装构件的接合部分]
(第一实例)
图18A示出了封装构件的接合部分的第一实例。如图18A中所示,板状的接合构件25布置在光学元件层压件21的周边。覆盖光学元件层压件21的第一主表面的封装构件22的端部以及覆盖第二主表面的封装构件22的端部分别接合到此接合构件25的两个表面。另外,在图18A至图18D以及图19A至图19D中,附图标记27表示接合部分。
(第二实例)
图18B示出了封装构件的接合部分的第二实例。如图18B中所示,横截面为近似U形的接合构件25布置在光学元件层压件21的周边。此接合构件25覆盖支撑构件23的端面及其两个主表面的周边。在支撑构件23的第一主表面的周边,接合构件25的外表面以及封装构件22的端部的内表面彼此接合。在支撑构件23的第二主表面的周边,接合构件25的外表面以及封装构件22的端部的内表面彼此接合。在此实例中,接合构件25的内表面表示面向支撑构件23的主表面的表面。另外,接合构件25的外表面表示与上述内表面相反的表面。
(第三实例)
图18C示出了封装构件的接合部分的第三实例。如图18C中所示,在支撑构件23的两个主表面的周边中的每个,接合构件25的端部的内表面以及封装构件22的端部的外表面彼此接合,并且这是与第二实例不同的点。
(第四实例)
图18D示出了封装构件的接合部分的第四实例。如图18D中所示,在支撑构件23的第一主表面的周边,接合构件25的内表面以及封装构件22的端部的外表面彼此接合。另一方面,在支撑构件23的第二主表面的周边,接合构件25的外表面以及封装构件22的端部的内表面彼此接合。此第四实例除了上述点以外与第二实例一样。
(第五实例)
图19A示出了封装构件的接合部分的第五实例。如图19A中所示,板状的接合构件25布置在支撑构件23的周边。层压在支撑构件23的两个主表面上的光学元件24的周边分别接合到此接合构件25的两个表面。当至少两个光学元件24层压在支撑构件23的两个主表面上时,层压的光学元件24的周边彼此接合。封装构件22的周边接合到每个最上的光学元件24的周边。
(第六实例)
图19B示出了封装构件的接合部分的第六实例。如图19B中所示,在此第六实例中,接合构件25覆盖光学元件层压件21的端面及其两个主表面的周边,并且这是与第二实例不同的点。
(第七实例)
图19C示出了封装构件的接合部分的第七实例。如图19C中所示,在此第七实例中,在光学元件层压件21的两个主表面的周边中的每个,接合构件25的端部的内表面以及封装构件22的端部的外表面彼此接合,并且这是与第六实例不同的点。
(第八实例)
图19D示出了封装构件的接合部分的第八实例。如图19D中所示,在光学元件层压件21的第一主表面的周边,接合构件25的内表面以及封装构件22的端部的外表面彼此接合。另一方面,在光学元件层压件21的第二主表面的周边,接合构件25的外表面以及封装构件22的端部的内表面彼此接合。此第八实例除了上述点之外与第六实例一样。
(7)第七实施例
(7-1)液晶显示装置的结构
图20示出了根据本发明第七实施例的液晶显示装置的一个结构实例。此液晶显示装置包括取代光学元件组2的光学元件层压件31,并且这是与第一实施例不同的点。另外,与以上第一实施例中类似的部分用同样的符号标注,并且略去了其描述。
[光学元件层压件]
光学元件层压件31包括支撑构件23以及层压在此支撑构件的出射表面(第一主表面)侧的光学元件24。为了抑制图像的退化,优选地把光学元件24和支撑构件23放置成彼此紧密接触。
光学元件24优选地具有收缩性属性或拉伸属性。这么做的原因是通过以上属性,可以向接合到支撑构件23的光学元件24施加张力,并且可以把光学元件24和支撑构件23放置成彼此紧密接触。另外,当光学元件24没有收缩性属性或者没有拉伸属性时,可以如在根据稍后将描述的第十五实施例的用于制造光学元件层压件(图50和图51)的方法的情形中一样以机械方式施加张力。光学元件24接合到支撑构件23的端面和出射表面中的至少一个。当矩形的光学元件24接合到矩形支撑构件23的出射表面时,光学元件24至少接合到支撑构件23周边的对向的两侧。具体地,光学元件24接合到支撑构件23周边的对向的两侧、三侧、或者四侧。
接合模式没有特定限制,并且可使用点接合、线接合、以及表面接合中的任何一种。在此实施例中,接合表示粘合、焊接等,并且粘合还包括粘性粘合。对于粘合,例如,使用主要包括粘合剂的粘合层。在此情形中,粘合剂中还包括粘性剂。另外,除了端部之间的直接焊接之外,焊接在概念上还包括如下这种情形:其中,端部通过介于其之间的另一构件(焊接层)间接地彼此接合。作为利用粘合剂的粘合方法,例如,可提到热熔型粘合方法、热固型粘合方法、压力敏感(粘性)型粘合方法、能量射线固化型粘合方法、水合型粘合方法、或者吸湿·再湿型粘合方法。作为通过焊接的粘合方法,例如,可提到热焊接、超声波焊接、或者激光焊接。
当光学元件24和支撑构件23通过焊接彼此接合时,作为光学元件24和支撑构件23的材料,优选地选择具有优良可焊接性的材料。例如,作为光学元件24和支撑构件23的材料,优选地使用类似类型的材料。另外,为了抑制显示特性的下降,光学元件24与支撑构件23之间的接合部分优选地具有透明属性。作为具有透明属性的支撑构件23/光学元件24的组合,例如,可提到聚碳酸酯支撑构件/聚碳酸酯光学元件、聚苯乙烯支撑构件/聚苯乙烯光学元件、聚烯烃支撑构件/聚烯烃光学元件。
当光学元件24和支撑构件23由通过焊接和粘合无法彼此接合的材料形成时,光学元件24和支撑构件23可通过机械接合方法彼此接合。作为机械接合方法,例如,可使用铆接、插入、以及夹层接合方法。
[作用于光学元件的张力]
图21是示出了支撑构件23的各侧与作用于与各侧垂直的方向上的光学元件24的张力F之间的关系的示意平面图。支撑构件23具有矩形的主表面。矩形的主表面由彼此相对的第一侧23A和23A以及垂直于第一侧且彼此相对的第二侧23B和23B形成。支撑构件23的厚度t、支撑构件23的第一侧23A和第二侧23B的长度L1和L2、以及分别与第一侧23A和第二侧23B平行地作用的光学元件24的张力F2和F1在70℃的温度满足如下关系式(2)和(3)。
0≤F1≤1.65×104×t/L2 (2)
0≤F2≤1.65×104×t/L1 (3)
当满足这些关系式时,可以减少由光学元件层压件31的翘曲引起的图像质量缺陷等。
[光学元件的接合位置]
(第一实例)
图22A和图22B各自示出了光学元件的接合位置的第一实例。在此第一实例中,光学元件24的周边接合到形状为矩形的支撑构件23的出射表面(第一主表面)周边的对向的两侧。在与光学元件24与之接合的支撑构件23对向的两侧垂直的方向上向光学元件24施加张力F。
(第二实例)
图23A和图23B各自示出了光学元件的接合位置的第二实例。在此第二实例中,光学元件24的周边接合到形状为矩形的支撑构件23的出射表面(第一主表面)的周边的三侧。在与光学元件24与之接合的支撑构件23对向的两侧垂直的方向上向光学元件24施加张力F。
(第三实例)
图24A和图24B各自示出了光学元件的接合位置的第三实例。在此第三实例中,光学元件24的周边接合到形状为矩形的支撑构件23的出射表面(第一主表面)的全部四侧。在与光学元件24与之接合的支撑构件23的各对向的两侧垂直的方向上向光学元件24施加张力F1和F2。
(7-2)用于制造液晶显示装置的方法
接下来,参照图25A至图25D,将对用于制造具有上述结构的液晶显示装置的方法的一个实例进行描述。
首先,如图25A中所示,准备每个均具有矩形形状的支撑构件23和光学元件24,并且把光学元件24层压在支撑构件23上。接下来,如图25B中所示,把由金属(诸如铜)形成的加热器块按压到光学元件24,以使得支撑构件23的周边部分以及光学元件24的周边部分彼此热焊接。热焊接的位置是支撑构件23和光学元件24中的每个的对向的两侧、三侧、或者四侧,支撑构件23和光学元件24每个均具有矩形形状。
接下来,如图25C中所示,通过热焊接对支撑构件23以及与之接合的光学元件24进行热处理,从而使光学元件24收缩。结果是,在与接合到支撑构件23的这些侧之中的对向的两侧垂直的方向上向光学元件24施加张力F,并且使得支撑构件23和光学元件24彼此紧密接触。相应地,可以得到光学元件层压件31。
接下来,把光学元件层压件31和液晶面板依次放置在发光装置1上,另外,适当地调整放置位置。相应地,如图25D中所示,可以得到液晶显示装置。另外,在此实施例中,虽然描述了包括层压在支撑构件23的出射表面(第一主表面)侧的光学元件24的光学元件层压件31,但也可把光学元件24只层压在支撑构件23的入射表面(第二主表面)侧。
(8)第八实施例
图26A和图26B各自示出了根据本发明第八实施例的光学元件层压件的一个结构实例。如图26A和图26B中所示,此光学元件层压件31包括层压在支撑构件23的入射表面(第二主表面)上的光学元件24以及层压在支撑构件23的出射表面(第一主表面)侧的光学元件24,并且这是与第七实施例不同的点。另外,与以上第七实施例中类似的部分用同样的符号标注,并且略去了其描述。
光学元件24接合到支撑构件23的入射表面和端面中的至少一个。当接合到矩形支撑构件23的入射表面时,矩形的光学元件24至少接合到支撑构件23周边的对向的两侧。具体地,光学元件24接合到支撑构件23周边的对向的两侧、三侧、或者四侧。为了抑制图像的退化,优选地把光学元件24和支撑构件23放置成彼此紧密接触。
图27A和图27B各自示出了分别层压在支撑构件的两个主表面上的光学元件的接合位置的一个实例。如图27A和图27B中所示,当每个矩形的光学元件24均接合到矩形支撑构件23的对向的两侧时,例如,光学元件24接合到支撑构件23的两个主表面处不同的对向的两侧。
在此实施例中,在至少一层膜(光学元件)接合到支撑构件23的两个主表面中的每个主表面的光学元件层压件31中,一个表面上膜的张力的纵/横比(MD/TD比)和另一表面上膜的张力的纵/横比优选地彼此正交。相应地,即使在支撑构件23的厚度小并且其刚性低时,通过前后张力平衡,也可以明显增加刚性,因而,此层压件可以用作光学元件层压件31。在上述情形中,一个表面处的MD/TD的张力平衡优选地为5/95至49/51或者51/49至95/5。另外,一个表面处的TD张力与另一表面处的MD张力的比优选地为30/70至70/30,并且更优选地为40/60至60/40。结果是,可以减小支撑构件23的厚度,并且例如,可以减小到小于或等于2mm,并且优选地小于或等于1mm。
[封装构件的接合部分]
(第一实例)
图28A示出了光学元件层压件的接合部分的一个实例。如图28A中所示,此光学元件层压件31包括支撑构件23、层压在支撑构件23的入射表面(第二主表面)上的光学元件24、以及层压在支撑构件23的出射表面(第一主表面)上的光学元件24。层压在两个表面上的光学元件24的周边每个均接合到支撑构件23的周边。另外,在图28A至图28C以及图29A至图29C中,附图标记32表示接合部分。
(第二实例)
图28B示出了光学元件层压件的接合部分的第二实例。如图28B中所示,在此第二实例中,对支撑构件23的角进行斜切以使得形成倾斜表面,并且这是与第一实例不同的点。此斜切的倾斜表面为例如C表面或R表面。粘合剂填充在在此支撑构件23的倾斜表面与覆盖支撑构件23的入射表面和出射表面的光学元件24之间。结果是,覆盖支撑构件23的入射表面的光学元件24的周边接合到支撑构件23的周边。
(第三实例)
图28C示出了光学元件层压件的接合部分的第三实例。如图28C中所示,在此第三实例中,层压在支撑构件23的两个主表面上的光学元件24中的每个均在其周边均具有侧壁部分,并且这是与第一实例不同的点。光学元件24的此侧壁部分以及支撑构件23的端面优选地进一步彼此接合。在支撑构件23的端面,分别层压在支撑构件23的两个主表面上的光学元件24的侧壁部分之间形成空间,并且支撑构件23的端面局部地暴露。
(第四实例)
图29A示出了光学元件层压件的接合部分的第四实例。如图29A中所示,在此第四实例中,在支撑构件23的端面,使得分别层压在支撑构件23的两个主表面上的光学元件24的侧壁部分的前端彼此接触,以使得支撑构件23的端面不暴露,并且这是与第三实例不同的点。
(第五实例)
图29B示出了光学元件层压件的接合部分的第五实例。如图29B中所示,光学元件24接合到支撑构件23的端面,并且这是与第一实例不同的点。层压在支撑构件23的两个主表面上的光学元件24的周边彼此接合。此接合为例如光学元件24的内表面之间的接合。在其周边部分彼此接合的光学元件24之一接合到支撑构件23的端面。
(第六实例)
图29C示出了光学元件层压件的接合部分的第六实例。如图29C中所示,在其周边部分接合的两个光学元件24接合到支撑构件23的端面,并且这是与第五实例不同的点。
(8)第九实施例
图30A和图30B各自示出了根据本发明第九实施例的光学元件层压件的一个结构实例。如图30A和图30B中所示,在此光学元件层压件31中,至少两个光学元件24层压在支撑构件23的入射表面(第二主表面)和出射表面(第一主表面)中的至少一个上,并且这是与第八实施例不同的点。在图30A和图30B中,示出了如下这种实例:其中,至少两个光学元件24层压在支撑构件23的出射表面(第一主表面)上,并且至少一个光学元件24层压在入射表面(第二主表面)上。
例如,如下所述,光学元件24接合到支撑构件23。在如此层压的至少两个光学元件24之中,支撑构件侧的光学元件24接合到支撑构件23。如此层压的至少两个光学元件24至少在其对向的两侧彼此接合。
另外,在如此层压的至少两个光学元件24之中,只有用作最上端表面(前表面)的光学元件24可接合到支撑构件23。在此情形中,在用作最上端表面的光学元件24与支撑构件23之间形成的容纳空间中,布置另一光学元件。另外,当至少两个光学元件24设置在入射表面上时,也可使用与上述方法类似的方法。
支撑构件23的厚度t、支撑构件23的边长L、以及分别作用于如此层压的至少两个光学元件24上的总张力F优选地在温度为70℃的环境中满足如下关系式(1)。
0≤F≤1.65×104×t/L (1)
(其中,在表达式(1)中,t、L、以及F表示如下内容。
t:支撑构件23的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L:在形成与厚度t垂直的平面的边之中,光学元件24与之接合的对向的两侧的长度,以及
F:在与长度为L的边平行的方向上作用的光学元件的总张力。)
[封装构件的接合部分]
(第一实例)
图31A示出了光学元件层压件的接合部分的一个实例。如图31A中所示,光学元件24接合到支撑构件23的入射表面和出射表面的周边。层压在支撑构件23的入射表面和出射表面上的至少两个光学元件24至少在其对向的两侧彼此接合。
(第二实例)
图31B示出了光学元件层压件的接合部分的第二实例。如图31B中所示,在此第二实例中,对支撑构件23的角进行斜切以使得形成倾斜表面,并且这是与第一实例不同的点。此斜切的倾斜表面为例如C表面或R表面。粘合剂填充在此支撑构件23的倾斜表面与覆盖支撑构件23的入射表面和出射表面的光学元件24之间。结果是,覆盖支撑构件23a的入射表面的光学元件24的周边接合到支撑构件23的周边。
(第三实例)
图32A示出了光学元件层压件的接合部分的第三实例。如图32A中所示,在此第三实例中,在每个均用作最上端表面的光学元件24与支撑构件23的入射表面和出射表面之间形成的容纳空间中,容纳其它光学元件,并且这是与第八实施例的第一实例(图28A)不同的点。
(第四实例)
图32B示出了光学元件层压件的接合部分的第四实例。如图32B中所示,在此第四实例中,在每个均用作最上端表面的光学元件24与支撑构件23的入射表面和出射表面之间形成的容纳空间中,容纳其它光学元件,并且这是与第八实施例的第二实例(图28B)不同的点。
(第五实例)
图32C示出了光学元件层压件的接合部分的第五实例。如图32C中所示,在此第五实例中,在每个均用作最上端表面的光学元件24与支撑构件23的入射表面和出射表面之间形成的容纳空间中,容纳其它光学元件,并且这是与第八实施例的第三实例(图28C)不同的点。
(第六实例)
图33A示出了光学元件层压件的接合部分的第六实例。如图33A中所示,在此第六实例中,在每个均用作最上端表面的光学元件24与支撑构件23的入射表面和出射表面之间形成的容纳空间中,容纳其它光学元件,并且这是与第八实施例的第四实例不同的点。
(第七实例)
图33B示出了光学元件层压件的接合部分的第七实例。如图33B中所示,在此第七实例中,在每个均用作最上端表面的光学元件24与支撑构件23的入射表面和出射表面之间形成的容纳空间中,容纳其它光学元件,并且这是与第八实施例的第五实例不同的点。
(第八实例)
图33C示出了光学元件层压件的接合部分的第八实例。如图33C中所示,在此第八实例中,在每个均用作最上端表面的光学元件24与支撑构件23的入射表面和出射表面之间形成的容纳空间中,容纳其它光学元件,并且这是与第八实施例的第六实例不同的点。
(10)第十实施例
图34示出了根据本发明第十实施例的光学元件层压件的一个结构实例。如图34中所示,在此光学元件层压件31中,支撑构件23还在除其周边以外的位置接合到光学元件24,并且这是与第八实施例不同的点。为了抑制显示特性的下降,接合优选地为点接合。具体地,接合部分的宽度优选地小于0.2mm。
(11)第十一实施例
图35示出了根据本发明第十一实施例的光学元件层压件的一个结构实例。如图35中所示,在此光学元件层压件31中,光学元件24在至少除显示区域以外的区域中点接合到支撑构件23,并且这是与第八实施例不同的点。光学元件24也可在其入射表面和出射表面的所有区域中点接合到支撑构件23。在上述情形中,点接合图案可以为规则和不规则图案中的任何一种。另外,相比于在除显示区域以外的区域中而言,可减小显示区域中用于点接合的点的数量。
(12)第十二实施例
图36示出了根据本发明第十二实施例的液晶显示装置的一个结构实例。如图36中所示,此液晶显示装置包括侧光型(也称为边缘光型)背光41,并且这是与第一实施例不同的点。另外,当有必要时,可在光学元件组5与液晶面板4之间进一步设置至少一个光学元件24。此外,当有必要时,还可进一步设置覆盖光源11的反射器42。
[背光]
背光41是所谓的侧光型(也称为边缘光型)背光单元,并且包括光学元件组51、设置在光学元件组51的一端的至少一个光源11、以及容纳光学元件组51和至少一个光源11的外壳43。
[光学元件组]
在图37A和图37B中,示出了根据本发明第十二实施例的光学元件组的一个结构实例。如图37A和图37b所示,光学元件组51包括例如导光板52以及用于包裹此导光板52的封装构件22。为了抑制图像的退化,优选地把导光板52和封装构件22放置成彼此紧密接触。
光学元件组51具有面向液晶面板4的第一主表面、与之相反的第二主表面、以及位于第一主表面与第二主表面之间的端面。从光源11发出的光通过其一端进入此光学元件组51。
导光板52具有例如平板形状、其厚度从放置光源11的一端到另一相对端逐渐减小的锥形形状、或者楔形形状。作为导光板52的材料,例如,可使用透明塑料,诸如,聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、环烯树脂(诸如Zeonor(注册商标))。
导光板52总体上具有矩形的形状。即,导光板52包括面向液晶面板4的第一主表面S1、与之相反的第二主表面S2、以及位于第一主表面S1与第二主表面S2之间的端面S3。封装构件22包裹例如第一主表面S1、第二主表面S2、以及一对彼此相对的端面S3。例如,从光源11发出的光通过一对端面S3中的一个端面进入。另外,除了从光源11发出的光在到端面S3的方向上进入的结构之外,还可形成如下这种结构:其中,光源11嵌入在在第二主表面S2侧的导光板52中,并且从此光源11发出的光被传播。
在导光板52的第二主表面S2或第一主表面S1上,形成如下这种点图案或不规则结构:其用于对入射到导光板中的光进行散射反射。作为用于形成此点图案的方法,例如,可使用:使用白色墨水印刷反射性的点的印刷方法;使用压膜(stamper)或喷墨形成不规则物的形成方法;以及通过点状粘性剂使导光板52和封装构件22彼此粘合的粘性点方法。另外,作为用于形成不规则结构的方法,例如,可使用注塑成型方法、熔化挤出成型方法、热转印形成方法、或者使通过上述形成方法得到的片接合到矩形基底材料的方法。
封装构件22的至少部分具有收缩性属性或拉伸属性并且还具有光学功能。封装构件22具有覆盖导光板52的第一主表面S1的第一区域R1、覆盖导光板52的第二主表面S2的第二区域R2、以及覆盖导光板52的端面S3的第三区域R3。封装构件22例如在第一区域、第二区域、以及第三区域的至少一个中、优选地在第一区域和第二区域中、并且更优选地在所有区域中具有光学功能。作为光学功能,例如,可提到光扩散功能、光会聚功能、反射型偏振功能、偏振器功能、以及分光功能。另外,在上述区域的每个区域中,也可给予多种光学功能。封装构件22具有面向导光板52的内表面以及与此内表面相反的外表面,并且在内表面和外表面中的至少一个上设置有光学功能层。
作为第一区域R1的光学功能,例如,可使用光扩散功能、光会聚功能、偏振反射功能、光转换功能等中的至少一种。作为第二区域R2的光学功能,例如,可使用扩散功能、反射功能、光源分割功能、光转换功能等中的至少一种。作为来自光源11的光入射的第三区域R3的光学功能,例如,可使用扩散功能、入射辅助功能等中的至少一种。作为来自光源11的光入射的除第三区域R3以外的第三区域Rs的光学功能,例如,可使用扩散功能、反射功能等中的至少一种。这些光学功能可例如按如下这种方式得到:使得透镜形状、浮雕(emboss)形状等形状转印到形成封装构件22的基底材料自身上,或者使得基底材料自身中含有微小颗粒或空隙。另外,光学功能层可形成在形成封装构件22的基底材料上。具体地,具有透镜形状或浮雕形状的表层可形成在基底材料上,或者含有微小颗粒或空隙的表层可在形成基底材料上。
此第十二实例除了上述内容以外与第一实施例一样。
(13)第十三实施例
图38示出了根据本发明第十三实施例的液晶显示装置的一个结构实例。如图38中所示,在此液晶显示装置中,取代光学元件组,而是包括光学元件层压件61,并且这是与第十二实施例不同的点。
光学元件层压件61与第七实施例至第十一实施例中一个实施例的光学元件层压件类似,除了导光板52用作支撑构件之外。
(14)第十四实施例
图39A和图39B各自示出了根据本发明第十四实施例的光学元件组的一个结构实例。此光学元件组2在与光学元件层压件21的侧部21a对应的位置处具有开口部分22b,并且这是与第一实施例不同的点。如图39A和图39B中所示,当光学元件层压件21总体上具有矩形的形状时,优选地在与光学元件层压件21的侧部21a的对向侧部21a对应的位置处形成开口部分22b。在图39A和图39B中,示出了如下这种实例:其中,在与光学元件层压件21的所有侧部21a对应的位置处形成开口部分22b。开口部分22b的尺寸和形状优选地考虑到如下内容进行选择:在用于形成光学元件组2的过程中的排气性能、光学元件层压件21的形状、封装构件22的耐用性等,并且例如,可提到如图39A和图39B中所示的裂缝形状;然而,形状不限于此,也可使用如下这种形状:诸如,圆形、椭圆形、半圆形、三角形、方形、或者菱形的形状。
<15.第十五实施例>
[光学元件层压件的结构]
图40示出了根据本发明第十五实施例的液晶显示装置的一个结构实例。在此液晶显示装置中,取代光学元件组2,而是包括光学元件层压件31,并且这是与第一实施例不同的点。另外,将通过使用同样的符号对与以上第一实施例中的部分对应的部分进行描述。另外,由于除光学元件层压件31以外的结构与以上第一实施例类似,所以略去了其描述。
[光学元件层压件]
光学元件层压件31包括支撑构件23以及层压在支撑构件23的出射表面(第一主表面)或入射表面(第二主表面)上的光学元件24。光学元件24接合到例如支撑构件23的主表面的周边部分及其端面中的至少一个并且被置于如下状态:其中,在支撑构件23的主表面的面内方向上施加张力。然而,在图40中,示出了光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分的实例。光学元件层压件31包括支撑构件23与光学元件24之间的接合层71。接合光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分或者其端面。为了抑制图像的退化,优选地向光学元件24施加张力,以使得光学元件24和支撑构件23被放置成彼此紧密接触。当有必要时,可在支撑构件23与光学元件24之间进一步设置至少一个光学元件24。另外,当有必要时,在光学元件层压件31与液晶面板4或光源11之间,可进一步设置至少一个光学元件24。
在对实施例的以下描述中,接合到支撑构件23的光学元件24称为接合光学元件24。另外,在支撑构件23与接合光学元件24之间设置的光学元件24称为内部添加光学元件24,并且在光学元件层压件31与液晶面板4或光源11之间设置的光学元件24称为外部添加光学元件24。另外,当统称而不特别区分彼此时,接合光学元件24、内部添加光学元件24、以及外部添加光学元件24中的每个均简单地称为光学元件24。
当矩形的接合光学元件24接合到矩形支撑构件23的入射表面或出射表面时,接合光学元件24至少接合到支撑构件23的主表面的周边部分的对向的两个侧部。具体地,在支撑构件23的主表面的四个侧部之中,接合光学元件24接合到对向的两个侧部侧、三个侧部、或者全部四个侧部。当接合到矩形支撑构件23的端面时,矩形的接合光学元件24至少接合到支撑构件23的端面之中对向的两个端面。具体地,在支撑构件23的端面之中,接合光学元件24接合到对向的两个端面、三个端面、或者全部四个端面。
当接合光学元件24接合到作为支撑构件23的主表面的周边部分的全部四个侧部时,优选地在周边部分的接合部分中设置至少一个开口部分。这么做的原因如下。即,当接合光学元件24接合到作为支撑构件23的主表面的周边部分的全部四个侧部时,剪切拉伸强度最大化。然而,当接合光学元件24接合到支撑构件23的全部四个侧部时,接合光学元件24与支撑构件23之间圈闭的空气处于封闭状态。当如上所述空气处于封闭状态时,会发生如下这些问题:例如,光学元件层压件31在压力减少的情况下爆裂,粘合部分剥离开,并且接合光学元件24断裂。为了避免上述情形,优选地在周边部分的接合部分设置至少一个开口部分。
接合到矩形支撑构件23的接合光学元件24的张力F优选地在温度为70℃的环境中满足如下关系式(1)。当满足此关系式(1)时,可以在抑制支撑构件23产生翘曲的同时抑制接合光学元件24的松弛、褶皱等。
0≤F≤1.65×104×t/L (1)
(其中,在表达式(1)中,t、L、以及F表示如下内容。
t:支撑构件的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L:光学元件与之接合的对向的两个侧部的长度或者光学元件与之接合的对向的两个端面的长边的长度,以及
F:在与长度为L的侧部平行的方向上作用的光学元件的张力或者在与长度为L的端面长边平行的方向上作用的光学元件的张力。)
当接合光学元件24接合到矩形支撑构件23的全部侧部时,作用于接合光学元件24的张力F1和F2优选地在70℃的温度满足如下关系式(2)和(3)。当满足表达式(2)和(3)时,可以在抑制支撑构件23产生翘曲的同时抑制接合光学元件24的松弛、褶皱等。
0≤F1≤1.65×104×t/L2 (2)
0≤F2≤1.65×104×t/L1 (3)
(其中,在表达式(2)和(3)中,t、L1、L2、F1、以及F2表示如下内容。
t:支撑构件的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L1和L2:各自表示光学元件与之接合的对向的两个侧部的长度或者光学元件与之接合的对向的两个端面的长边的长度,
F1:在与长度为L1的侧部平行的方向上作用的光学元件的张力或者在与长度为L1的端面的长边平行的方向上作用的光学元件的张力,以及
F2:在与长度为L2的侧部平行的方向上作用的光学元件的张力或者在与长度为L2的端面的长边平行的方向上作用的光学元件的张力。)
支撑构件23与接合光学元件24之间的剪切拉伸强度优选地为大于或等于0.14N/15mm。当剪切拉伸强度小于0.14N/15mm时,接合光学元件24可能会从支撑构件23剥离开,并且光学元件层压件31可能会断裂。另外,当剥离强度大于20N/15mm时,如果接合光学元件24从支撑构件23剥离开,则容易出现接合部分的结合故障。相应地,难以循环利用接合光学元件24和支撑构件23。
在下文中,参照图41A至图41C、图42A至图42C、图43A至图43C、以及图44A至图44C,将对光学元件层压件31的结构实例进行描述。根据液晶显示装置或背光的期望特性,优选地适当选择和使用光学元件层压件31的如下结构。然而,光学元件层压件31的结构并非特定地限制于如下实例。
(第一实例)
图41A示出了光学元件层压件的第一实例。如图41A中所示,此光学元件层压件31包括支撑构件23、接合到此支撑构件23的出射表面(第一主表面)的周边部分的接合光学元件24、以及布置在此接合光学元件24与支撑构件23之间的内部添加光学元件24。另外,光学元件层压件31进一步包括接合到支撑构件23的入射表面(第二主表面)的周边部分的接合光学元件24。在支撑构件23的主表面的面内方向上向接合光学元件24施加张力。相应地,集成接合光学元件24、内部添加光学元件24、以及支撑构件23。
另外,可给予设置在支撑构件23的主表面上的光学元件24表面形状,诸如,棱镜透镜形状或非球面透镜形状。在光学元件层压件31中,当多个光学元件24设置在支撑构件23的一个主表面上时,可针对如此布置的各个光学元件24以不同方式改变给予光学元件24的表面形状。
在图41A中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压透镜膜(1)/扩散板/扩散片/透镜膜(2)。然而,透镜膜(1)为如下这种透镜膜:其中,沿一个方向延伸的透镜线布置在一个主表面上,另外,透镜的横截面形状被设置为具有半圆形或大致为半圆形的形状。透镜膜(2)为如下这种透镜膜:其中,沿一个方向延伸的透镜线布置在一个主表面上,另外,透镜的横截面形状被设置为具有三角形或大致为三角形的形状。扩散片为如下这种膜:其中,例如,给予出射表面侧半球形的形状。另外,在以下描述中,透镜膜(1)和透镜膜(2)表示与上述膜类似的膜。然而,可适当地改变透镜膜(1)和透镜膜(2)的横截面形状,并且例如,可使用如下这种形状:诸如,三角形或大致为三角形的形状、半圆形或大致为半圆形的形状、或者非球面形状。
(第二实例)
图41B示出了光学元件层压件的第二实例。如图41B中所示,没有与此光学元件层压件31集成的外部添加光学元件24可进一步布置在光学元件层压件31的入射表面和出射表面中的至少一个上。
在图41B中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压透镜膜(1)/扩散板/透镜膜(2)。
(第三实例)
图41C示出了光学元件层压件的第三实例。如图41C中所示,至少两个内部添加光学元件24可进一步布置在接合光学元件24与支撑构件23的出射表面之间。另外,光学元件24不能布置在入射表面上。
在图41C中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压扩散板/扩散片/透镜膜(2)。
(第四实例)
图42A示出了光学元件层压件的第四实例。如图42A中所示,作为接合光学元件24,可设置没有给予其表面形状的接合光学元件24。在图42A中,示出了如下这种实例:其中,接合到支撑构件23的入射表面(第二主表面)的接合光学元件24为没有给予其表面形状的接合光学元件24。另外,为了抑制支撑构件23的翘曲,优选地使接合光学元件24接合到支撑构件23的两个主表面,并且施加具有预定比率的同样张力以维持平衡。
例如,一个表面上的膜(光学元件)的张力的纵/横比(MD/TD比)和另一表面上的膜(光学元件)的张力的纵/横比优选地彼此正交。相应地,即使在支撑构件23的厚度小并且刚性低的情况下,当通过前侧与后侧之间的张力平衡来明显增加刚性时,此层压件也可以用作光学元件层压件31。在此情形中,一个表面上的MD/TD的张力平衡优选地为5/95至49/51或者51/49至95/5。另外,一个表面上的TD张力与另一表面上的MD张力的比率优选地为30/70至70/30,并且更优选地为40/60至60/40。相应地,可以减小支撑构件23的厚度,并且例如,可以减小到小于或等于2mm,并且更优选地小于或等于1mm。
在图42A中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压具有平滑表面的PC片/扩散板/扩散片/透镜膜(2)。
(第五实例)
图42B示出了光学元件层压件的第五实例。如图42B中所示,可给予支撑构件23的两个主表面中的至少一个主表面形状。
在图42B中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压给予了形状的扩散板/扩散片/透镜膜(2)。在此实例中,给予了形状的扩散板表示如下这种扩散板:其中,以一维或二维方式在其表面上通过形状转印来形成不规则形状。
(第六实例)
图42C示出了光学元件层压件的第六实例。如图42C中所示,可给予接合到支撑构件23各主表面的两个接合光学元件24形状。这么做的原因是从而可以改进光源的消除不规则性的性能。
在图42C中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压透镜膜(1)/给予了形状的扩散板/透镜膜(2)。
(第七实例)
图43A示出了光学元件层压件的第七实例。如图43A中所示,形成沿着一个方向延伸的透镜线的两个光学元件24布置在支撑构件23的出射表面上,并且可调整光学元件24的透镜线的方向,以使得光学元件24的透镜线的延伸方向彼此正交。相应地,可以改进亮度,并且可以改进光源的消除不规则性的功能。
在图43A中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压扩散板/透镜膜(2)/透镜膜(2)。然而,依次层压在出射表面侧的两个透镜膜(2)被放置成使得其透镜的延伸方向彼此正交。
(第八实例)
图43B示出了光学元件层压件的第八实例。如图43B中所示,形成沿着一个方向延伸的透镜线的两个光学元件24布置在支撑构件23的入射表面上,并且可调整光学元件24的透镜线的方向,以使得光学元件24的透镜线的延伸方向彼此正交。当光源为点光源时,优选地使用此第八实例的光学元件层压件。这么做的原因是可以得到优良的不规则性消除性能。
在图43B中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压透镜膜(1)/透镜膜(1)/扩散板/扩散片/透镜膜(2)。然而,依次层压在入射表面侧的两个透镜膜(1)被放置成使得其透镜线的延伸方向彼此正交。
(第九实例)
图43C示出了光学元件层压件的第九实例。如图43C中所示,在支撑构件23和接合光学元件24的主表面中的每个主表面上形成在一个方向上延伸的透镜线,并且支撑构件23的透镜线的延伸方向和接合光学元件24的透镜线的延伸方向可被设置成彼此正交。支撑构件23的透镜和接合光学元件24的透镜中的每个均具有横截面形状,诸如,大致为三角形、非圆形、或者半圆形的形状。当光源为点光源时,优选地使用此第九实例的光学元件层压件。这么做的原因是可以得到优良的不规则性消除性能。
在图43C中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压透镜膜(1)/给予了形状的扩散板/透镜膜(2)。图43C中所示的给予了形状的扩散板为如下这种扩散板:其中,在一个方向上延伸的透镜线布置在其一个主表面上,并且透镜的横截面形状被设置为例如具有圆形或者大致为半圆形的形状。在此实例中,给予了形状的扩散板以及布置在给予了形状的扩散板的入射表面侧的透镜膜(1)被布置成使得其透镜线的延伸方向彼此正交。
(第十实例和第十一实例)
图44A和图44B示出了光学元件层压件的第十实例和第十一实例。如图44A和图44B中所示,作为布置在支撑构件23的出射表面侧的接合光学元件24和/或内部添加光学元件24,也可使用反射型偏振器。当如上所述反射型偏振器布置在支撑构件23的出射表面侧时,诸如透镜片的光学元件24优选地布置在此反射型偏振器与液晶面板之间。这么做的原因是通过诸如此透镜片的光学元件24,可以保护抗刮擦性低的反射型偏振器的表面。另外,当光学元件24布置在反射型偏振器与液晶面板之间时,要布置的光学元件24的折射率各向异性优选地小。
在图44A中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压扩散板/反射型偏振器/扩散片。在图44B中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,从光学元件层压件31的入射表面侧到出射表面侧依次层压扩散板/反射型偏振器/透镜膜(2)。
(第十二实例)
图44C示出了光学元件层压件的第十二实例。作为背光,当使用光源11布置在支撑构件23的一端的侧光系统型背光并且光通过其一个端面进入支撑构件23时,作为支撑构件23,优选地如图44C中所示使用导光板。作为导光板,优选地使用如下这种导光板:该导光板为给予其主表面不规则形状的透明板。
在图44C中,示出了光学元件层压件31的实例,其中,依次层压导光板/扩散片/透镜膜(2)。
在下文中,参照图40等,将依次对根据本发明第十五实施例的形成光学元件层压件的支撑构件23、光学元件24、以及接合层71进行描述。
(支撑构件)
支撑构件23为例如传递从发光装置1发出的光的透明板或者通过对从发光装置1发出的光进行处理(诸如,扩散或会聚)来改变光特性的光学板。作为光学板,例如,可使用扩散板、导光板、延迟板、或者棱镜板,并且优选地使用扩散板、导光板等。
扩散板为如下这种板:其在塑料中含有不同折射率的填充物以具有光扩散特性,并且具有消除从发光装置发出的光的光源不规则性的功能。作为填充物,例如,可使用颗粒直径约为几微米的硅填充物。
为了消除光源不规则性,扩散板的透射率优选地为约30%至90%。另外,可给予用作支撑构件23的扩散板的前表面、后表面、或者以上两个表面形状,以消除光源不规则性。
要给予扩散板的表面的形状优选地根据发光装置的光源类型、光源的放置位置、以及发光装置的其它结构适当地选择。例如,三角形棱镜形状、非球面形状、双凸透镜形状等优选地与光源平行布置。另外,三维点形、不规则形状等也可布置在支撑构件23的前表面或后表面上。点的密度被设置成对应于光源的位置,并且点优选地被布置成使得其稠密度和稀疏度周期性地改变。这么做的原因是通过上述放置,可以得到好的不规则性消除效果。
作为用于形成不规则性的方法,例如,可使用:使用具有不规则图案的模具的注塑成型方法、使用NC机工具等的机械加工方法、用于通过激光射线雕刻不规则性的激光加工方法等。此外,例如,也可使用把树脂材料喷在表面上以印刷不规则性的喷墨方法或者把模具按压到树脂以转印不规则性的墨水印刷方法。
根据光源的类型、位置等,作为支撑构件23,可使用具有不规则性以反射或扩散光的透明支撑构件。另外,可对支撑构件23的表面施加反射性涂料。反射性涂料的施加位置、施加区域、厚度等优选地可根据光源的位置适当地选择。反射性涂料的厚度优选地为10μm至600μm。施加区域在覆盖率方面优选地为大于或等于30%,并且覆盖率优选地随着距光源的距离增加而增加。
另外,优选地,适当地使支撑构件23的表面粗糙化。这么做的原因是可以抑制刮擦的产生,并且可以使刮擦不明显。具体地,支撑构件23的表面的算术平均粗糙度Ra优选地为0.01μm至50μm。当粗糙度小于0.01μm时,表面粗糙效果容易下降。另一方面,当粗糙度大于50μm时,由于表面粗糙的程度过高,所以支撑构件23与接合光学元件24之间的接合容易受干扰。
支撑构件23的长度优选地为500μm至100,000μm,并且更优选地为1,000μm至50,000μm。支撑构件23的厚度、横截面宽度、长度、以及刚性(弹性模量)优选地考虑到光学元件24的张力适当地选择。作为支撑构件23的材料,例如,可提到聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯(St)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物(MS)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(乙烯萘)、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯树脂(ABS)、苯乙烯·丁二烯共聚物(SBC)、玻璃等。另外,当有必要时,在支撑构件23的材料中,例如,可混合折射率与之不同的颗粒填充物、紫外线吸收剂、或者紫外线荧光剂。另外,也可在支撑构件23的前表面或后表面上形成不规则性。
在上述支撑构件23的材料之中,PS、PMMA、以及PC是特别优选的。当光源位于紧邻支撑构件23下方时,PS是特别优选的。这么做的原因是由于PS的饱和吸水率低,所以抑制了支撑构件23翘曲的产生,并且可以抑制液晶显示装置显示特性的下降。另外,PS还具有材料成本低的优点。
(翘曲的产生原理)
在下文中,参照图45A和图45B,将对由支撑构件23的翘曲产生而引起的显示特性下降的原理进行详细描述。在此说明中,作为实例,如图45A中所示,将对支撑构件23未翘曲的液晶显示装置被存放在高湿度条件下时的翘曲的产生原理进行描述。
在图45A中所示的液晶显示装置被存放在高湿度条件下之后,当开启发光装置1时,如果支撑构件23的饱和吸水率高,则如图45B中所示,通过在发光装置侧的热,支撑构件23从发光装置1的侧干燥,并且在发光装置侧的表面的长度减小。因而,支撑构件23在朝向液晶面板4的方向上不利地翘曲并且与之相接触。相应地,由于接触部分的液晶的取向情况被破坏并且偏振情况改变,从而在椭圆形上产生白色部分成为不规则物,结果是,显示特性下降。具体地,由于材料(诸如PMMA)的饱和吸水率高,所以当上述材料用作主要成分来形成支撑构件23时,容易产生上述不规则性。
当考虑到上述点时,为了抑制液晶显示装置的显示特性的下降,优选地使用饱和吸水率低且便宜的PS作为主要成分来形成支撑构件23。然而,当光源设置在支撑构件23的侧面时,由于没有产生上述不规则性,所以优选地使用透明树脂材料(诸如PMMA或环烯烃聚合物)形成支撑构件23。
(光学元件)
作为光学元件24,例如,可使用透镜膜、扩散片、或者反射型偏振器。反射型偏振器只允许正交偏振分量中的一个分量通过它并且反射其它分量。作为反射型偏振器,例如,可使用层压件,诸如,有机多层膜、无机多层膜、或者液晶多层膜。另外,反射型偏振器中也可含有具有不同折射率的材料。另外,为了改进当以倾斜角度观看时出现的色彩不规则性,可在反射型偏振器的表面上进一步设置扩散层、透镜、或者不规则形状。
作为光学元件24的材料,例如,可提到PC、PS、PMMA、MS、环烯烃聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(乙烯萘)、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯树脂等,并且例如,也可使用其混合物或衍生物。作为光学元件24,当使用其结构包括基底材料以及其表面上形成的光学层的材料时,也可使用上述材料作为光学元件24的基底材料的材料。另外,通过在基底材料的表面上施加含有紫外线固化树脂以及有机或无机填充物的涂料并随后进行固化来形成光学元件24的光学层。
为了避免由温度变化引起的翘曲或者接合部分的剥离,光学元件24优选地具有与支撑构件23大致相等的热膨胀系数。例如,热膨胀系数的差优选地被设置为小于或等于2×10-5。另外,如稍后所述,由于在向光学元件24施加张力的同时把光学元件24接合到支撑构件23,所以光学元件24优选地具有高断裂强度。另外,由于通过热焊接进行支撑构件23与光学元件24之间的接合,所以光学元件24优选地具有高耐热性。另外,为了改进入射光的光学特性,光学元件24优选地在其前表面或后表面中的至少一个上具有微小不规则形状或者具有折射率各向异性。考虑到作为光学元件24的以上优选特性,作为光学元件24的材料,例如,PC、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、或者聚(乙烯萘)是优选的,并且特别地,PC是优选的。
当接合光学元件24的接合表面包括PC并且接合光学元件24与之接合的支撑构件23的出射表面、入射表面、或者端面包括MMA和St的共聚物(其中,MMA的含量小于50个质量百分比)、PMMA和PSt的混合物(其中,PMMA的含量小于50个质量百分比)、以及PSt中的至少一种时,上述两个难以通过直接焊接而接合。因而,在此第一实施例中,如上所述,接合层71设置在接合光学元件24与支撑构件23之间,并且上述两个使此接合层71介于其之间通过焊接等彼此接合。
作为接合层71,优选地使用含有如下中至少一种的高分子量树脂层:PMMA、ABS、SBC、MMA和St的共聚物(其中,MMA的含量大于50个质量百分比)、PMMA和PSt的混合物(其中,PMMA的含量大于50个质量百分比)、以及其衍生物。这么做的原因是当使用上述高分子量树脂层时,可以得到适当的接合强度。
另外,作为接合层71,优选地使用含有如下中至少一种的粘合层:丙烯基粘合剂、丁二烯基粘合剂、丙烯腈·丁二烯基粘合剂、以及氯丁二烯基粘合剂。即,作为粘合层,例如,优选地使用含有如下中至少一种的粘合层:丙烯及其衍生物、丁二烯及其衍生物、丙烯腈·丁二烯基粘合剂及其衍生物、以及氯丁二烯基粘合剂及其衍生物。这么做的原因是当使用上述粘合层时,可以得到适当的接合强度。
优选地给予光学元件24的表面形状。这么做的原因是例如通过反射、折射、以及散射来自发光装置的光,可以改进如下这些效果:诸如,发光装置的光会聚以及光源不规则性的消除。例如,为了改进照明光等的方向性,微小棱镜或透镜的线优选地设置在光学元件24的出射表面上。棱镜或透镜线在线方向上的横截面具有大致为三角形的形状,并且其顶点优选地形成为具有圆形的形状。这么做的原因是可以改进截止,并且可以实现宽视角。
另一方面,当对亮度的改进被设置成主要目的时,可使用如下这种透镜膜:其中,棱镜或透镜的横截面具有完美的三角形形状(诸如等腰直角三角形)或者大致为完美的三角形形状。上述透镜膜可以例如通过如下这种方法形成:在该方法中,使用层压机、按压机等,把具有三角形不规则性的原版按压到膜上,以使得把不规则形状转印到膜上。
另外,为了增强方向性,取代使用透镜线,也可使用具有简单三角形形状、半球形形状、半椭圆形形状等的结构。另外,在该形状(诸如棱柱形状)内或者在基底材料内,优选地给予折射率各向异性。这么做的原因是可以有选择地增强通过布置在液晶显示装置中的偏振器的光分量。
另外,为了消除布置在发光装置中的各种光源(诸如,点光源和线光源)的光源不规则性,可在入射表面和出射表面中的至少一个上设置不规则形状。作为不规则形状,例如,可使用棱柱、圆弧、双曲面或抛物面的连续形状;单个三角形形状;或者其之间组合的形状,并且根据情况,也可使用具有平坦表面的结构。另外,可根据与光源的位置关系改变不规则结构。
另外,为了消除光源的光源不规则性和方向性,还可使用包括具有用于扩散光的不规则结构的表面的材料;包括折射率与光学元件24的主要组成材料的折射率不同的微小颗粒等的材料;包括中空微小颗粒的材料;或者组合使用以上不规则结构、微小颗粒、以及中空微小颗粒中的至少两种的材料。作为微小颗粒,例如,可使用有机填充物和无机填充物中的至少一种类型。另外,不规则结构、微小颗粒、以及中空微小颗粒设置在例如光学元件的出射表面上。
如上所述,在支撑构件23与接合到支撑构件23的主表面的周边部分或者其端面的接合光学元件24之间,可进一步设置内部添加光学元件24。另外,如上所述,可在光学元件层压件31的入射表面侧和出射表面侧进一步设置外部添加光学元件24。内部添加光学元件24和外部添加光学元件24被布置用以改进液晶显示装置的亮度、不规则性、偏振特性等。作为内部添加光学元件24的类型以及外部添加光学元件24的类型,可使用与接合光学元件24类似的光学元件。具体地,例如,可使用如下这种膜:该膜在其主表面上具有棱镜、透镜线、单个三角形形状、半球形形状、半椭圆形形状等以增强方向性;具有棱柱、圆弧、双曲面、或者抛物面的连续形状的光控膜;扩散膜;或者反射型偏振器。
(接合层)
当接合光学元件24的用作接合表面的主表面含有例如PC作为主要成分并且支撑构件23的用作接合表面的主表面或端面含有例如PS或MS树脂作为主要成分时,上述接合表面难以通过简单焊接而彼此接合。然而,以上MS树脂是含有小于50个质量百分比的MMA成分的树脂。相应地,在第十五实施例中,当组合使用上述接合光学元件24和支撑构件23时,在接合光学元件24与支撑构件23之间设置接合层71,并且进行压力接合、热焊接等,从而使得接合光学元件24和支撑构件23彼此接合。
作为接合层71的材料,含有PMMA、SBC、以及ABS中的至少一种的材料是优选的。另外,作为接合层71的材料,含有丙烯基粘合剂和橡胶基粘合剂中的至少一种的材料是优选的。作为橡胶基粘合剂,含有丁二烯基粘合剂、丙烯腈·丁二烯基粘合剂、或者氯丁二烯基粘合剂的材料是优选的。虽然接合层71的形式没有特定限制,只要能够接合支撑构件23和接合光学元件24即可,但例如,可提到片状形式、粉状形式、丝状形式、胶状形式、或者流体形式。
优选地根据接合层71的材料的类型适当地选择接合方法。例如,当接合层71为塑料片时,作为接合方法,焊接(诸如,热焊接、超声波焊接、或者溶剂焊接)是优选的。另外,当接合层71为凝胶树脂时,作为接合方法,压力接合是优选的。
接合层71例如在接合光学元件24或支撑构件23的整个主表面或者只是在与支撑构件23的主表面的周边部分或其端面对应的部分形成。然而,接合层71可设置在接合光学元件24可以接合到支撑构件23的主表面的周边部分或其端面的位置处,并且接合层71的形成位置没有特定限制。
支撑构件23与接合光学元件24之间的接合宽度优选地为大于或等于0.1mm至大于或等于10mm。当接合宽度小于0.1mm时,接合宽度太小,并且接合强度减小。因而,难以增加施加到接合光学元件24的张力,并且接合光学元件24容易翘曲。另一方面,当接合宽度大于10mm时,接合宽度太大,并且接合强度过度增加。结果是,由于接合光学元件24难以从支撑构件23剥离开,所以难以循环利用支撑构件23和接合光学元件24。另外,当接合宽度太大时,显示特性容易受到接合部分与非接合部分之间的光学特性差别的影响。作为对显示特性的影响,例如,会发生只看到接合部分的周边部分是明亮的现象。为了抑制接合部分对显示特性的影响,例如,接合宽度优选地为小于或等于10mm,其是通过从扩散板的外围尺寸减去液晶面板的尺寸得到的标准尺寸。
作为接合层71的结构实例,可把结构粗略地分类成如下三个实例。第一结构实例是当支撑构件23形成时,在支撑构件23的主表面上预先形成接合层71。第二结构实例是当接合光学元件24形成时,在接合光学元件24的主表面上预先形成接合层71。第三结构实例是:在支撑构件23和接合光学元件24形成之后,在接合光学元件24或支撑构件23的主表面上单独形成接合层71;或者当支撑构件23和接合光学元件24彼此接合时,在支撑构件23与接合光学元件24之间单独布置粘合层71。
为了简化接合之前和之后的过程,作为接合层71,优选地使用第一结构实例和第二结构实例。另外,为了容易地只在周边部分或端面上形成接合层71,优选地使用第三结构实例。另外,取代在支撑构件23的主表面的周边部分上形成接合层71,可在支撑构件23的主表面的周边部分上预先形成突出部分。
图46A示出了在其周边部分形成接合层71的支撑构件23的一个结构实例。图46B示出了在其周边部分没有形成接合层71的支撑构件23的一个结构实例。如图46A中所示,当只在周边部分上形成接合层71时,如果多个支撑构件23彼此堆叠,则可以在支撑构件之间形成空间。因而,即使在多个支撑构件23堆叠时,也可以抑制由外来材料75等引起的刮擦的产生。另一方面,如图46B中所示,当没有在周边部分上形成接合层71时,如果多个支撑构件23彼此堆叠,则外来材料75等夹在支撑构件之间。因而,由于外来材料75等而在支撑构件23的主表面中产生刮擦。
(接合层的结构实例)
在下文中,参照图47A至图47C,将依次对接合层71的第一结构实例至第三结构实例进行描述。
(第一实例)
图47A示出了接合层71的第一结构实例。如图47A中所示,接合层71预先在支撑构件23的入射表面或出射表面上形成。接合光学元件24通过介于其之间的此接合层71而接合到支撑构件23的入射表面或出射表面的周边部分或者其端面。
(第二实例)
图47B示出了接合层71的第二结构实例。如图47B中所示,接合层71预先在接合光学元件24的一个主表面上形成。接合光学元件24通过介于其之间的此接合层71而接合到支撑构件23的入射表面或出射表面的周边部分或者其端面。
图48示出了接合到支撑构件的出射表面(第一主表面)的接合光学元件的实例。作为接合到支撑构件23的出射表面的接合光学元件24,例如,可提到透镜膜72、透镜膜73、扩散片74等。在透镜膜72的一个主表面上,形成在一个方向上延伸的棱镜透镜72a的线,而在另一主表面上,形成接合层71。在透镜膜73的一个主表面上,形成在一个方向上延伸的、每个均具有非圆形横截面的透镜73a的线,而在另一主表面上,形成接合层71。在扩散片74的一个主表面上,形成扩散层74a,而在另一主表面上,形成接合层71。扩散层74a含有例如微小颗粒和结合剂,并且微小颗粒从扩散层74a的表面突出。
(第三实例)
图47C示出了接合层71的第三结构实例。如图47C中所示,例如,当接合光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分时,接合层71夹在支撑构件23与接合光学元件24之间。
(接合位置)
作为接合位置,例如,可提到全部四个侧部,它们是:支撑构件23的主表面的周边部分、支撑构件23的主表面的周边部分的对向的两个侧部、支撑构件23的周边部分的四个角部、支撑构件23的全部四个端面、以及支撑构件23的四个端面之中对向的两个端面。用于把接合光学元件24接合到支撑构件23的过程没有特定限制,并且所有接合位置的接合可同时进行或者可单独进行至少两次。
在下文中,参照图49A至图49D,将对接合位置的实例进行描述。另外,在图49A至图49D中,用粗黑色示出的区域为接合位置。
(第一实例)
图49A示出了接合位置的第一实例。如图49A中所示,在此第一实例中,接合光学元件24接合到具有矩形形状的支撑构件23的主表面的周边部分的对向的两个侧部。
(第二实例)
图49B示出了接合位置的第二实例。如图49B中所示,在此第二实例中,接合光学元件24接合到具有矩形形状的支撑构件23的主表面的周边部分的全部四个侧部。
(第三实例)
图49C示出了接合位置的第三实例。如图49C中所示,在此第三实例中,接合光学元件24接合到具有矩形形状的支撑构件23的主表面的周边部分的四个角部。
(第四实例)
图49D示出了接合位置的第四实例。如图49D中所示,在此第四实例中,接合光学元件24接合到具有矩形形状的支撑构件23的全部四个端面。
[用于制造光学元件层压件的方法]
接下来,参照图50A至图50E以及图51A至图51C,将对用于制造具有以上结构的光学元件层压件的方法的一个实例进行描述。用于制造光学元件层压件的此方法的特点在于如下这种过程:该过程用于在向接合光学元件24施加张力的同时把接合光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分。
首先,如图50A中所示,准备支撑构件23。支撑构件23优选地具有矩形形状。这么做的原因是当使用矩形形状时,可以容易地进行用于接合支撑构件23和接合光学元件24的过程。
接下来,如图50B中所示,当有必要时,在支撑构件23的出射表面(第一主表面)上放置内部添加光学元件24。内部添加光学元件24的尺寸优选地小于支撑构件23的尺寸。例如,通过从支撑构件23的尺寸减去接合部分和尺度容限得到的尺寸为内部添加光学元件24的尺寸。
接下来,如图50C中所示,例如,把接合光学元件24放置在支撑构件23的出射表面上,以使得接合光学元件24至少覆盖支撑构件23的出射表面的周边部分的对向的两个侧部。接合光学元件24的尺寸优选地大于支撑构件23的尺寸。这么做的原因是通过使用以上尺寸,在机械地向接合光学元件24施加张力的随后步骤中,可以如稍后所述地确保用于握住接合光学元件24的边缘部分。
接下来,如图50D中所示,在向接合光学元件24施加张力的同时,使接合光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分。由于如上所述在向接合光学元件24施加张力的同时进行接合,所以可以抑制接合光学元件24的翘曲和波动的产生。因而,还可以进一步减小接合光学元件24的厚度。作为用于施加张力的方法,例如,可提到如下这种方法:其中,在矩形支撑构件23的短边方向以及长度方向中的至少一个方向上机械地进行牵拉。
张力的方向优选地在支撑构件23的出射表面的面内方向上,并且还优选地在彼此相反的两个方向上。具体地,至少一个张力优选地从矩形支撑构件23的宽度方向(或者短边方向)及其长度方向中的至少一个方向施加,并且更优选地既从宽度方向也从长度方向施加。这么做的原因是当从两个方向施加张力时,即使在施加大张力的情况下也不产生翘曲和波动,并且可以进一步减小接合光学元件24的厚度。
作为接合方法,例如,可提到通过焊接的接合方法以及通过粘合剂的接合方法。作为通过焊接的接合方法,例如,可提到热焊接、超声波焊接、激光焊接、或者使用溶剂的焊接。作为通过粘合剂的粘合方法,例如,可提到热熔型粘合方法、热固型粘合方法、压力敏感(粘性)型粘合方法、能量射线固化型粘合方法、水合型粘合方法、或者吸湿·再湿型粘合方法。另外,在图49D中,示出了如下这种实例:其中,从上方把加热器刀片(加热部分)76按压到接合光学元件24,从而通过热焊接把接合光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分。
通过在内部添加光学元件24的中心位置与支撑构件23的中心位置之间进行对准以使得在接合部分内部添加光学元件24的主表面的周边部分不夹在支撑构件23与接合光学元件24之间,支撑构件23的主表面的周边部分优选地从内部添加光学元件24的主表面的周边部分暴露。另外,从以上过程到接合过程,优选地把内部添加光学元件24暂时接合到支撑构件23如果将内部添加光学元件24维持在支撑构件23的预定位置直到接合光学元件24与之接合为止,则此暂时接合强度可能是足够的。作为暂时接合方法,例如,可使用:焊接方法,诸如超声波焊接或热点焊;使用粘合剂或粘性剂的粘合方法;或者通过静电的接合方法。
接下来,如图50E中所示,通过切割工具77(诸如切割器)适当地切除接合光学元件24的边缘部分。当边缘部分被切除和除去时,可以减小整个光学元件层压件的尺寸而不使光学功能下降。另外,还可以减小容纳光学元件层压件的液晶显示装置的空间。
接下来,当有必要时,如下所述把接合光学元件24接合到支撑构件23的入射表面(第二主表面)的周边部分。首先,如图51A中所示,例如,把接合光学元件24放置在支撑构件23的入射表面上,以使得接合光学元件24至少覆盖支撑构件23的入射表面的周边部分的对向的两个侧部。接下来,如图51B中所示,例如,在向接合光学元件24施加张力的同时,从上方把加热器刀片(加热部分)76按压到接合光学元件24,从而通过热焊接把接合光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分。接下来,如图51C中所示,通过切割工具77(诸如切割器),适当地切除和除去接合光学元件24的边缘部分。
相应地,可以得到目标光学元件层压件31。
另外,在以上制造方法中,在单独的步骤中把出射表面侧的接合光学元件24以及入射表面侧的接合光学元件24独立地接合到支撑构件23;然而,可通过从顶侧和底侧同时按压加热器刀片(加热部分)76使顶部和底部的光学元件24同时与之接合。
另外,取代使用以上加热刀片(加热部分)76,可使用超声波振荡器或激光振荡器进行超声波焊接或激光焊接。特别地,在超声波焊接的情形中,由于可以抑制热量产生,所以可以减少对膜的热损坏。
另外,在以上制造方法中,在接合到支撑构件23之后,对接合光学元件24进行切割;然而,在切割之后,可把接合光学元件24接合到支撑构件23(图中未示出)。例如,在把接合光学元件24切割成期望尺寸之后,可从顶部和底部通过SUS(不锈钢)制成的夹具暂时固定彼此接合的光学元件24和支撑构件23,并且通过使用U形加热块,把光学元件24和支撑构件23的周边部分和端面的全部或一部分同时彼此接合。在使用夹具进行暂时固定时,当有必要时,可向接合光学元件24施加张力。可替选地,在向要形成接合光学元件24的膜施加张力的同时,暂时固定夹具,然后对接合光学元件24进行切割,并且可通过使用加热块进行接合。另外,在上述情形中,也可使用诸如超声波焊接或激光焊接的接合方法。
<16.第十六实施例>
在本发明的第十六实施例中,具有诸如扩散或会聚功能的表层用作接合层,并且这是与第十五实施例不同的点。
在下文中,参照图52A和图52B,将对接合光学元件24或支撑构件23的表层用作接合层的光学元件层压件的结构实例进行描述。
(第一实例)
图52A是示出了光学元件层压件的一个实例的分解剖视图。此光学元件层压件包括支撑构件23、以及接合到支撑构件23的出射表面的周边部分的接合光学元件24。支撑构件23包括基底材料层(核心层)81a以及在基底材料层81a的两个主表面中的至少一个主表面上形成的表层(表皮层)81b。接合光学元件24通过介于其之间的接合层而接合到支撑构件23的出射表面的周边部分。表层81b是具有诸如扩散或会聚功能的光学功能层。作为光学功能层,例如,可提到如下这种扩散层:其中,该扩散层含有微小颗粒和结合剂并且微小颗粒从其表面突出;或者如下这种透镜层:其中,透镜以一维方式或二维方式布置在主表面上。另外,此表层81b具有如上所述作为接合层的功能。
在此第一实例的光学元件层压件31中,当支撑构件23形成时,可以在基底材料层81a的表面上形成主要包括期望树脂的表层81b。另外,基底材料层81a的材料没有特定限制。另外,由于在光学元件层压件31中不进一步需要诸如新接合层的中间层,所以可以简化用于形成光学元件层压件31的过程。具体地,支撑构件(诸如扩散板)23优选地由主要包括PS的基底材料层81a以及主要包括MS的表层81b形成。这么做的原因是可以以低成本形成支撑构件23并且可以改进基底材料层81a与表层81b之间的粘合。另外,支撑构件(诸如导光板)23优选地由每个均主要包括PMMA的基底材料层81a和表层81b构成。
图53是示出了支撑构件的结构实例的放大剖视图。如图53中所示,支撑构件23包括用作主要部分的基底材料层(核心层)81a以及在此基底材料层的两个主表面上形成的薄表层(表皮层)81b。作为基底材料层81a,主要包括如下这种材料的层是优选的:该材料便宜并且具有能够抑制以上不规则性产生的低饱和吸水率。具体地,例如,PS、PC、或者环烯烃聚合物是优选的。另外,为了给予扩散属性,基底材料层81a中优选地含有填充物86a。
另外,优选地含有从紫外线发出荧光可见光的荧光剂或紫外线吸收剂,这是因为防止从发光装置发出的紫外线使支撑构件脆化或发黄。另外,优选地只有表层81b中含有以上紫外线吸收剂或荧光剂。这么做的原因是当只有表层81b中含有以上制剂时,可以减少花费,另外,还可以改进光学特性。由于紫外线吸收剂吸收波长短的可见光以及紫外线,所以当基底材料层81a中含有紫外线吸收剂时,光学特性会下降。
为了得到紫外线阻止效果,表层81b的厚度优选地为10μm至500μm。对于基底材料层(核心层)81a,饱和吸水率低的高分子量材料(诸如,PS、PC、或者环烯烃聚合物)是优选的。另一方面,由于表层81b与整个支撑构件的厚度的比率小,所以饱和吸水率不能低。另外,作为表层81b的材料,考虑到紫外线直接照射此层,例如,可以抑制由紫外线引起的脆化的PMMA、MS、或者环烯烃聚合物是优选的。另外,为了给予扩散属性,表层81b中优选地含有填充物86b。
(第二实例)
图52B是示出了光学元件层压件的第二实例的分解剖视图。此光学元件层压件31包括支撑构件23、以及接合到支撑构件23的入射表面的周边部分的接合光学元件24。接合光学元件24包括基底材料层82a以及在基底材料层82a上形成的表层82b。接合光学元件24通过表层82b接合到支撑构件23。表层82b是具有诸如扩散或会聚功能的光学功能层。作为光学功能层,例如,可提到如下这种扩散层:其中,该扩散层含有微小颗粒和结合剂并且微小颗粒从其表面突出;或者如下这种透镜层:其中,透镜以一维方式或二维方式布置在主表面上。另外,此表层82b具有如上所述作为接合层的功能。
在此第二实例的光学元件层压件31中,当接合光学元件24形成时,可以在基底材料层82a上形成作为接合层的表层82b。另外,通过在基底材料层82a上施加熔化的树脂等,并且还通过给予此熔化的树脂等形状,也可形成具有光学功能的接合光学元件24。
作为上述接合光学元件24,例如,可提到透镜膜或光控膜。这些膜可例如以如下这种方式形成:在聚(对苯二甲酸乙二醇酯)基板上施加丙烯酸树脂等之后,形成丙烯酸树脂等具有三角棱柱形状或非球面形状,然后通过能量射线(诸如,热射线或紫外线)进行固化。在此过程中,可在接合到支撑构件23之前或之后执行固化步骤。
另外,作为接合光学元件24,例如,也可使用扩散片。作为扩散片,例如,可使用以如下这种方式形成的片:在向聚(对苯二甲酸乙二醇酯)基板施加含有珠状颗粒、丙烯结合剂等的涂料之后,进行固化以在表面上形成不规则形状。另外,可在接合光学元件24(诸如,透镜膜或光控膜)上进一步设置扩散层。
图54示出了接合到支撑构件23的入射表面的周边部分的接合光学元件24的实例。接合光学元件83是如下这种透镜膜:该透镜膜包括基底材料层83a以及在基底材料层83a的一个主表面上形成的透镜层83b。作为透镜层83b,在一个方向上延伸的透镜的线布置在基底材料层83a的一个主表面上,并且透镜的横截面形状被设置为具有大致为三角形的形状。接合光学元件84是如下这种透镜膜:该透镜膜包括基底材料层84a以及在基底材料层84a的一个主表面上形成的透镜层84b。作为透镜层84b,在一个方向上延伸的透镜的线布置在基底材料层84a的一个主表面上,并且透镜的横截面形状被设置为具有半圆形或大致为半圆形的形状。接合光学元件85是如下这种扩散片:该扩散片包括基底材料层85a以及在基底材料层85a的一个主表面上形成的扩散层85b。扩散层85b包括例如微小颗粒和结合剂,并且微小颗粒从扩散层85b的表面突出。另外,在图54中,透镜层83b和84b以及扩散层85b中的每个均用作到支撑构件23的接合层。
<17.第十七实施例>
通过层压支撑构件以及多个光学元件形成的光学元件层压件的重量增加。因而,当把光学元件层压件堆叠起来以存放、运输等时,由于它们自身的重量,使得光学元件层压件彼此接触或摩擦,结果是,在一些情形中会使光学元件层压件损坏或断裂。特别地,当光学元件层压件的表面为给予了某种形状的光学元件(诸如透镜膜)时,其透镜部分通过接触、摩擦等损坏,结果是,无法得到期望的光学特性。
因而,根据本发明的第十七实施例,为了抑制当把光学元件层压件堆叠起来以存放、运输等时出现的光学元件层压件之间的接触、摩擦等,在光学元件层压件的周边部分设置突起。
在下文中,参照图55A和图55B以及图60A和图60B,将对在光学元件上设置突起的、根据第十七实施例的光学元件层压件的结构实例进行描述。另外,将通过使用同样的符号对与以上第一实施例中的部分对应的部分进行描述。
[光学元件层压件的结构]
(第一实例)
图55A示出了光学元件层压件的第一实例。此光学元件层压件包括支撑构件23以及接合到支撑构件23的出射表面(第一主表面)和入射表面(第二主表面)中至少一个的周边部分的光学元件24。另外,在以下描述中,当支撑构件23的第一主表面和第二主表面不必彼此区分时,它们均简单地称作“主表面”。
作为支撑构件23,例如,可使用板状、片状、或者膜状材料。具体地,例如,作为支撑构件23,可使用扩散板23a。在此情形中,可使用如下这种材料:其中,例如,在扩散板23a的第一主表面和第二主表面中的至少一个上设置具有由填充物或微小不规则物形成的纹理图案或者不规则形状的透镜。另外,除了上述之外,作为支撑构件23,例如,也可使用光学构件,诸如,棱镜片、双凸透镜片、扩散片、导光板、或者反射板。另外,也可以按与上述类似的方式在以下第二实例至第七实例中使用在第一实例中用作支撑构件23的光学构件。
光学元件24例如由如下这种材料形成:该材料包括苯乙烯丁二烯共聚物、聚丙烯、以及聚碳酸酯中的至少一种。在光学元件24中,在其入射表面和出射表面中的至少一个上,形成各自具有棱柱透镜形状、非球面透镜形状等的结构92。在图55A所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为光学元件24,使用诸如棱镜片的透镜膜,其中,结构92均形成为具有三角形横截面形状。另外,作为光学元件24,除了此实例之外,例如,可使用如下这种透镜膜:其中,结构92均形成为具有除三角形形状以外的多角棱柱(诸如五角棱柱)的横截面;或者如下这种扩散片:其中,结构92均形成为具有半球形横截面形状。然而,与上述一样,例如,也可使用如下这种膜或片:其具有分光功能、光扩散功能、光反射功能、反射偏振功能、偏振分离功能、导光功能等之中的至少一种光学功能。
光学元件24接合到支撑构件23的主表面的周边部分,例如,以使得结构92面向与支撑构件23相反的一侧。接合部分91是以上两个实际彼此接合的部分。光学元件24与支撑构件23之间的接合可例如通过热焊接、激光焊接、超声波焊接、或者使用粘性剂的封接方法来进行。当光学元件24接合到支撑构件23时,优选地在施加张力的同时进行接合。这么做的原因是通过以上接合,由于维持了在支撑构件23的主表面的面内方向上施加张力的状态,所以抑制了褶皱、松弛等的产生,另外,可以使光学元件24和支撑构件23彼此紧密接触。
在与光学元件24的周边部分对应的区域中,设置向与支撑构件23相反的一侧突出的突起部分93。突起部分93可在接合部分91形成时同时设置或者可在同一步骤中设置,或者在形成接合部分91之后,可设置突起部分93。另外,在为光学元件24预先设置突起部分93之后,光学元件24和支撑构件23可彼此接合。作为用于形成突起部分93的方法,例如,可使用对树脂的焊接或层压。另外,作为用于形成突起部分93的方法,例如,也可使用印花工艺或印刷方法。
图55B示出了每个均具有以上结构的多个光学元件层压件堆叠在在用于存放、运输等的托盘94上的实例。当光学元件层压件堆叠起来时,例如,进行堆叠以使得突起部分93位于上侧。在此情形中,例如,当扩散板23a用作支撑构件23时,虽然每个光学元件层压件的重量根据其尺寸而改变,但期望重量在几百克至约1kg的范围中。在此第一实例中,由于为光学元件24设置了突起部分93,因此可以在相邻的光学元件层压件之间提供空间。即,即使在光学元件层压件由于堆叠而翘曲的情况下,也可以防止或抑制光学元件层压件之间的接触。
另一方面,在不设置突起部分93的情形中,当多个光学元件层压件堆叠起来时,光学元件层压件在箭头c所表示的方向上由于重力而翘曲,并且使得光学元件层压件彼此接触,从而光学元件层压件(特别是,光学元件24的结构92的表面)在一些情形中会损坏。
如图56A中所示,当基于光学元件24的后表面的突起部分93的高度用h1表示并且基于光学元件24的后表面的结构92的高度用h2表示时,高度被设置为满足“h1≥1.5h2”,并且更优选地设置为满足、1≥2h2”。相应地,当多个光学元件层压件堆叠起来时,可以更有效地防止或抑制光学元件层压件之间的接触。
另外,如图56B中所示,当突起部分93与结构92之间的高度差用h3(=h1-h2)表示并且当光学元件层压件堆叠起来时由重力引起的翘曲距离用b表示时,突起部分93的高度被设置成满足“h3≥b”,优选地满足“h3≥1.5b”,并且更优选地满足“h3≥2b”。相应地,当多个光学元件层压件堆叠起来时,即使在光学元件层压件翘曲的情况下,也可以更有效地防止或抑制其之间的接触。
(第二实例)
图57A示出了光学元件层压件的第二实例。此光学元件层压件包括支撑构件23以及至少接合到支撑构件23的第二主表面的周边部分的光学元件24。作为支撑构件23,例如,如在以上第一实例中一样,可使用扩散板23a。
在光学元件24中,通过使用与以上第一实例中类似的材料,在入射表面和出射表面中的至少一个上形成结构92。在图57A所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为光学元件24,使用其中结构92均形成为具有半球形横截面形状的双凸透镜膜。
光学元件24在接合部分91接合到支撑构件23的主表面的周边部分,以使得结构92面向支撑构件23侧。光学元件24与支撑构件23之间的接合例如以与上述第一实例类似的方式进行。
在与光学元件24的周边部分对应的区域中,设置向与支撑构件23相反的一侧突出的突起部分93。突起部分93可在接合部分91形成时同时设置或者可在同一步骤中设置,或者在形成接合部分91之后,可设置突起部分93。另外,在为光学元件24预先设置突起部分93之后,然后光学元件24和支撑构件23可彼此接合。作为用于形成突起部分93的方法,例如,可使用对树脂的焊接或层压。另外,作为用于形成突起部分93的方法,例如,也可使用印花工艺或印刷方法。
图57B示出了每个均具有以上结构的光学元件层压件例如在托盘94上彼此堆叠的实例。当光学元件层压件堆叠起来时,例如,进行堆叠以使得突起部分93位于下侧。如上所述,在此第二实例中,由于为光学元件24设置了突起部分93,因此可以在相邻的光学元件层压件之间提供空间。即,即使在光学元件层压件由于堆叠而翘曲的情况下,也可以防止或抑制光学元件层压件之间的接触。
(第三实例)
图58示出了光学元件层压件的第三实例。此光学元件层压件包括支撑构件23、接合到支撑构件23的两个主表面各自的周边部分的第一和第二光学元件24。作为支撑构件23,例如,可如在以上第一实例中一样使用扩散板23a。
在第一光学元件24中,通过使用与以上第一实例中类似的材料,在入射表面和出射表面中的至少一个上形成结构92。在图58所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为光学元件24,使用其中结构92均形成为具有三角形横截面形状的透镜膜(诸如棱镜片)。
在第二光学元件24中,通过使用与以上第一实例中类似的材料,在入射表面和出射表面中的至少一个上形成结构92。在图58所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为光学元件24,在上侧使用其中结构92均形成为具有三角形横截面形状的透镜膜,而在下侧使用其中结构92均形成为具有半球形形状的双凸透镜膜。
第一光学元件24(上侧)在接合部分91接合到支撑构件23的主表面的周边部分,例如,以使得结构92面向与支撑构件23相反的一侧。另外,第二光学元件24(下侧)在接合部分91接合到支撑构件23的与第一光学元件24与之接合的主表面不同的主表面的周边部分,例如,以使得结构92面向支撑构件23侧。第一和第二光学元件24与支撑构件23之间的接合例如以与以上第一实例类似的方式进行。
在与第一光学元件24的周边部分对应的区域中,设置向与支撑构件23相反的一侧突出的突起部分93。另外,在与第二光学元件24的周边部分对应的区域中,设置向与支撑构件23相反的一侧突出的突起部分93。突起部分93可在接合部分91形成时同时设置或者可在同一步骤中设置,或者在形成接合部分91之后,可设置突起93。另外,在为第一和第二光学元件24预先设置突起部分93之后,第一和第二光学元件24可接合到支撑构件23。作为用于形成突起部分93的方法,例如,可使用对树脂的焊接或层压。另外,作为用于形成突起部分93的方法,例如,也可使用印花工艺或印刷方法等。
如上所述,在此第三实例中,为第一光学元件24设置突起部分93,另外,还为第二光学元件24设置突起部分93。因而,当光学元件层压件堆叠起来时,相比于以上第一实例和第二实例而言,可以增大相邻光学元件层压件之间的空间。即,即使在光学元件层压件由于堆叠而翘曲的情况下,也可以更有效地防止或抑制光学元件层压件之间的接触。
在此第三实例中,虽然描述了第一光学元件24和第二光学元件24分别接合到支撑构件23的周边部分,但接合不限于此实例。例如,在支撑构件23的端面,第一光学元件24和第二光学元件24可彼此接合。当支撑构件23的主表面具有矩形形状时,优选地在与形成主表面的对向的两侧、三侧、或者四侧对应的端面进行接合。
另外,例如,在预先整体形成第一光学元件24和第二光学元件24之后,可在与支撑构件23的一侧、两侧、或者三侧对应的至少一个端面进行接合。在此情形中,为第一和第二光学元件24形成的结构92在第一和第二主表面侧可具有不同的形状或者可具有同样的形状。
此外,在为第一和第二光学元件24的周边设置了侧壁部分之后,各个光学元件24的侧壁部分可接合到支撑构件23的端面。另外,例如,第一光学元件24的侧壁部分和第二光学元件24的侧壁部分彼此接合,并且进一步地,接合后的侧壁部分可接合到支撑构件23的端面。
另外,更优选地,在接合支撑构件23和光学元件24的接合步骤之后添加收缩步骤,以使光学元件24收缩。这么做的原因是通过以上步骤,由于向每个光学元件24施加预定张力,所以抑制了褶皱、松弛等,另外,可以使光学元件24和支撑构件23彼此紧密接触。
(第四实例)
图59A示出了光学元件层压件的第四实例。此光学元件层压件包括支撑构件23以及接合到支撑构件23的主表面的光学元件24。在与光学元件24与之接合的支撑构件23的主表面的周边部分对应的区域中,设置突起部分95。
突起部分95例如通过如下方式形成:通过蚀刻、抛光方法等在除支撑构件23的周边部分以外的区域中设置凹槽部分。另外,作为用于形成突起部分95的方法,除了上述方法之外,例如,可在具有大致平坦主表面的支撑构件23的周边部分上进行树脂的焊接或层压以形成突起部分95。在此情形中,作为突起部分95的材料,可使用与支撑构件23的材料一样的材料,或者也可使用不同的材料。另外,当使用不同材料时,可给予突起部分95反射功能或诸如黑色矩阵的光屏蔽功能。
光学元件24在接合部分96接合到支撑构件23中设置的凹槽部分,以使得结构92面向与支撑构件23相反的一侧。在图59A所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为光学元件24,使用其中结构92均形成为具有三角形横截面形状的透镜膜(诸如棱镜片)。另外,除了上述情形之外,例如,可使用结构的横截面形状形成为具有多角形形状的透镜膜、或者横截面形状形成为具有半球形形状的扩散片。另外,作为光学元件24的类型及其接合方法,可使用与以上第一实例至第三实例中类似的类型和方法。
当光学元件24接合到支撑构件23的凹槽部分时,形成突起部分95以使得其高度大于光学元件24的高度。相应地,即使在多个光学元件层压件堆叠起来时,也可以防止和抑制其之间的接触。
(第五实例)
图59B示出了光学元件层压件的第五实例。此光学元件层压件包括支撑构件23、接合到支撑构件23的主表面的接合光学元件24、以及位于支撑构件23与接合光学元件24之间的内部添加光学元件24。在与接合光学元件24与之接合的支撑构件23的主表面的周边部分对应的区域中,设置突起部分95,而在除此主表面的周边部分以外的区域中,形成凹槽部分。
内部添加光学元件24布置于支撑构件23的凹槽部分,并且在与支撑构件23的突起部分95对应的区域中设置的接合部分96,支撑构件23和接合光学元件24彼此接合。在图59B所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为接合光学元件24,使用其中结构均形成为具有三角形横截面形状的透镜膜(诸如棱镜片)。另外,除了上述情形之外,例如,也可使用结构的横截面形状形成为具有多角形形状的透镜膜、或者横截面形状形成为具有半球形形状的扩散片。另外,作为光学元件24的类型及其接合方法,可使用与以上第一实例至第三实例中类似的类型和方法。
作为内部添加光学元件24,例如,可使用功能与接合光学元件24不同的光学元件,诸如,扩散片、反射型偏振片、或者偏振分离片,或者可使用功能与接合光学元件24一样的光学元件。在此实例中,虽然内部添加光学元件24没有接合到接合光学元件24,但也可对支撑构件23和接合光学元件24中的一个进行接合或者可对这二者进行接合。
在与接合光学元件24的周边部分对应的区域中,设置向与支撑构件23相反的一侧突出的突起部分93。形成突起部分93以使得其高度大于接合光学元件24的高度。相应地,即使在光学元件层压件堆叠起来时,也可以防止或抑制其之间的接触。
(第六实例)
图60A示出了光学元件层压件的第六实例。此光学元件层压件包括支撑构件23以及接合到支撑构件23的主表面的光学元件24。在与光学元件24与之接合的支撑构件23的主表面的周边部分对应的区域中,设置突起部分95,而在除此主表面的周边部分以外的区域中形成凹槽部分。
光学元件24通过介于其之间的接合部分96接合到支撑构件23中形成的凹槽部分,以使得结构92面向支撑构件23侧。在图60A所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为光学元件24,使用其中结构均形成为具有半球形横截面形状的双凸透镜膜。另外,除了上述情形之外,例如,也可使用结构的横截面形状形成为具有三角形、多角形、或者非球面透镜形状的透镜膜。另外,作为光学元件24的类型及其接合方法,可使用与以上第一实例至第三实例中类似的类型和方法。
当光学元件24接合到支撑构件23的凹槽部分时,形成突起部分95以使得其高度大于光学元件24的高度。相应地,即使在光学元件层压件堆叠起来时,也可以防止或抑制其之间的接触。
(第七实例)
在图60B中示出了光学元件层压件的第七实例。此光学元件层压件包括支撑构件23以及接合到支撑构件23的主表面的光学元件24。在支撑构件23的与光学元件24与之接合的主表面不同的主表面的周边部分对应的区域中,设置突起部分95,而在除此主表面的周边部分以外的区域中,形成凹槽部分。
光学元件24在接合部分91接合到支撑构件23的主表面的周边部分,以使得结构92面向与支撑构件23相反的一侧。在图60B所示的实例中,示出了如下这种情形:其中,作为光学元件24,使用其中结构均形成为具有三角形横截面形状的透镜膜(诸如棱镜片)。另外,除了上述情形之外,例如,也可使用结构的横截面形状形成为具有多角形形状的透镜膜、或者横截面形状形成为具有半球形形状的扩散片。另外,作为光学元件24的类型及其接合方法,可使用与以上第一实例至第三实例中类似的类型和方法。
在与光学元件24的周边部分对应的区域中,设置向与支撑构件23相反的一侧突出的突起部分93。由于设置了支撑构件23的突起部分95和此突起部分93,所以当光学元件层压件堆叠起来时,相比于以上第四实例至第六实例而言,可以增大相邻光学元件层压件之间的空间。即,即使在光学元件层压件堆叠起来时,也可以更有效地防止或抑制其之间的接触。
另外,虽然图中未示出,但如在第六实例中一样,无需多言,光学元件24可接合到支撑构件23中形成的凹槽部分。
另外,将在图67A和图67B中示出另一实例,其中,突起部分95直接设置在支撑构件23上。图67A示出了如下这种实例:其中,圆柱形突起部分95a设置在矩形支撑构件23的至少一对对向的侧面附近。在接合光学元件24中,设置开口部分100以对应于突起部分95a,并且当突起部分95a通过插入而固定到开口部分100时,可以得到接合光学元件24接合到支撑构件23的光学元件层压件。突起部分95a的高度大于接合光学元件24的厚度,并且即使在如此形成的光学元件层压件彼此堆叠时,也可以防止或抑制其之间的接触。另外,突起部分95a中每个突起部分的形状和位置不限于图中所示。例如,突起部分95a可设置在矩形支撑构件23的至少一对相邻的侧面附近。
图67B示出了如下这种实例:其中,楔形突起部分95b设置在矩形支撑构件23的至少一对对向的侧面附近。突起部分95b以沿着侧面对的线设置,并且形成结构以使得当接合光学元件24配合于其中同时轻微翘曲时,光学元件24通过楔形形状固定且不易脱开。此外,在图67B中所示的上侧突起部分95b上,设置与图67A中相对应的圆柱形突起部分95a,并且另一接合光学元件24以与上述类似的方式与突起部分95a啮合。另外,在上侧的两个接合光学元件24之间,由于存在空间,所以另一光学元件24也可布置在此区域中(图中未示出)。
在图67C中示出了如此形成的多个光学元件层压件31堆叠在托盘94上的实例。由于突起部分95a和突起部分95b设置在光学元件层压件31中每个的顶部和底部,所以可以更有效地防止或抑制光学元件层压件31之间的接触。另外,在图67A至图67C所示的实例中,支撑构件23、突起部分95a、以及突起部分95b可整体地形成或可单独地形成。
[突起部分的放置]
将参照图61A至图61D对突起部分93和/或突起部分95布置的位置进行描述。图61A至图61D示出了光学元件层压件具有矩形形状的实例,并且斜线所示的部分表示为光学元件24和/或支撑构件23设置的突起部分93和/或突起部分95。
(第一实例)
图61A示出了突起部分93和/或95的放置的第一实例。在此第一实例中,突起部分93和/或95沿着支撑构件23和/或光学元件24的周边部分的四侧而设。
(第二实例)
图61B示出了突起部分93和/或95的放置的第二实例。在此第二实例中,突起部分93和/或95沿着支撑构件23和/或光学元件24的周边部分的四侧中对向的两个短侧而设。
(第三实例)
图61C示出了突起部分93和/或95的放置的第三实例。在此第三实例中,突起部分93和/或95沿着支撑构件23和/或光学元件24的周边部分的四侧中对向的两个长侧而设。
(第四实例)
图61D示出了突起部分93和/或95的放置的第四实例。在此第四实例中,作为突起部分93和/或95,多个突起部分沿着支撑构件23和/或光学元件24的周边部分的四侧间隔地设置。
[突起部分与接合部分之间的位置关系]
图62A示出了突起部分93与接合部分91之间的位置关系的一个实例。如图62A中所示,接合部分91在与支撑构件23的周边部分对应的区域(即,与突起部分95对应的区域)中形成。此外,在由支撑构件23的周边部分包围的内部区域中,也可间隔地设置点状接合部分91。
由于接合部分91沿着支撑构件23的内部和周边部分而设,所以可以增大光学元件24与支撑构件23之间的接合强度。另外,沿着周边部分的接合部分91的位置不限于四侧,并且可例如沿着对向的两个长侧或短侧而设。
图62B示出了突起部分93与接合部分91之间的位置关系的另一实例。在图62B所示的实例中,使得接合部分91的宽度与突起部分93的宽度不同,并且突起部分93的宽度被设置得大于接合部分91的宽度。相应地,当多个光学元件层压件堆叠起来时,可以进一步改进稳定性,并且可以更有效地防止或抑制光学元件层压件之间的接触。
具体地,当突起部分93的宽度用W表示并且其中光学元件24的结构设置在长边方向上的区域的宽度用L表示时,突起部分93优选地被设置成满足“W≥L/100”的关系。相应地,可以充分确保突起部分93的宽度,并且即使在多个光学元件层压件堆叠起来时,也可以进一步改进稳定性,并且可以更有效地防止或抑制光学元件层压件之间的接触。
<18.第十八实施例>
如上所述,如果支撑构件的饱和吸水率高,则当发光装置(背光)在存放在高湿度条件下之后开启时,支撑构件通过从其发出的热而从发光装置侧干燥并在朝向液晶面板的方向上翘曲。由于此翘曲,当使支撑构件的部分与液晶面板相接触时,接触部分的液晶取向情况被破坏并且偏振情况改变;因而,产生椭圆状白色部分成为不规则物,结果是,显示特性下降。特别地,随着液晶显示装置尺寸的增加以及厚度的减小,容易出现此椭圆状不规则物的问题。
为了解决上述问题,在以上实施例中,当层压光学元件时,支撑构件用来维持光学元件层压件的强度;然而,由于支撑构件也需要有一定的厚度,所以减小光学元件层压件的厚度受到限制。因而,在第十八实施例中,设置中间框架,用于通过向光学元件层压件施加预定张力来进行保持,以便防止椭圆状不规则物。
[液晶显示装置的结构]
图63A示出了根据本发明第十八实施例的液晶显示装置的一个结构实例。另外,将通过使用同样的符号对与以上第一实施例中的部分对应的部分进行描述。如图63A中所示,此液晶显示装置包括发出光的背光97以及基于从背光97发出的光显示图像的液晶面板4。背光97包括:发出光的发光装置1;光学元件层压件98,改进从发光装置1发出的光的特性并朝向液晶面板4发出光;以及中间框架99,在其周边部分支撑光学元件层压件98。
[发光装置]
发光装置1为例如直接型发光装置,并且包括发出光的至少一个光源11以及在朝向液晶面板4的方向上反射从光源11发出的光的反射板12。作为光源11,例如,可使用冷阴极荧光灯(CCFL)、热阴极荧光灯(HCFL)、有机电致发光(OEL)、无机电致发光(IEL)、发光二极管(LED)等。设置反射板12例如以便覆盖至少一个光源11的侧部和底部,并且反射板12被配置成在朝向液晶面板4的方向上反射从至少一个光源11射向例如底部和侧部的光。
[光学元件层压件]
光学元件层压件98是通过层压至少一个光学元件24形成的层压件,并且取代第一实施例的光学元件层压件21的扩散板23a(支撑构件23),使用片或膜形式的光扩散元件111。由于使用光扩散元件111来取代上述具有一定厚度和重量的扩散板23a,所以可以减小光学元件层压件98的厚度和重量,另外,还可以减少其制造成本。
光学元件24的数量和类型没有特定限制并且可以根据期望液晶显示装置的特性适当地选择。作为光学元件24,例如,可以使用包括至少一个功能层的材料。光学元件24由树脂形成,诸如,聚碳酸酯(PC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(乙烯萘)(PEN)、聚丙烯(PP)、或者苯乙烯·丁二烯·共聚物(SBC)。作为光学元件24,例如,可使用棱镜膜、扩散膜、双凸透镜膜、非球面透镜膜、或者反射偏振膜。
另外,光学元件层压件98不限于上述实例,并且例如,如图63B中所示,取代光扩散元件111,也可使用厚度小于传统扩散板23a的厚度的扩散板112。
另外,在光学元件层压件98与液晶面板4之间,可进一步设置另一光学元件24。作为此光学元件24,例如,可使用棱镜膜、扩散膜、双凸透镜膜、非球面透镜膜、或者反射偏振膜。
[中间框架]
中间框架99由树脂形成,诸如,聚碳酸酯(PC)、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯(ABS)、玻璃纤维、或者石墨。中间框架99优选地由具有光屏蔽属性的树脂形成。这么做的原因是由于中间框架99具有光屏蔽属性,所以可以防止来自发光装置1的漏光。
中间框架99至少在光学元件层压件98的周边的对向的侧部接合到光学元件层压件98,并且用作支撑光学元件层压件98的支撑体。作为接合方法,例如,可提到热焊接、超声波焊接、激光焊接、压力接合、粘合剂、或者使用粘合带等的粘合。光学元件层压件98优选地以如下这种状态被支撑:其中,在光学元件层压件98的面内方向上以及也在彼此相反的方向上施加预定张力。特别地,优选地通过例如大于或等于9.2N并且更优选地通过大于或等于23N的张力进行接合。
另外,在以上实例中,对使用由多个光学元件24形成的光学元件层压件98的情形进行了描述;然而,取代使用光学元件层压件98,也可使用一个光学元件24。另外,当使用一个光学元件24时,也可在其下方设置至少一个另一光学元件。在此情形中设置的另一光学元件至少在其端部接合到光学元件24或中间框架99。
[光学元件层压件和中间框架的接合位置]
(第一实例)
图64A示出了光学元件层压件98和中间框架99的接合位置的第一实例。在此第一实例中,中间框架99接合到具有矩形形状的光学元件层压件98的出射表面(第一主表面)的全部四侧。
(第二实例)
图64B示出了光学元件层压件98和中间框架99的接合位置的第二实例。在此第二实例中,中间框架99接合到具有矩形形状的光学元件层压件98的出射表面(第一主表面)周边的对向的两个短侧。
(第三实例)
图64C示出了光学元件层压件98和中间框架99的接合位置的第三实例。在此第三实例中,中间框架99接合到具有矩形形状的光学元件层压件98的出射表面(第一主表面)周边的对向的两个长侧。
光学元件层压件98和中间框架99的接合位置不限于第一实例至第三实例,并且例如,中间框架99可接合到具有矩形形状的光学元件层压件98的出射表面(第一主表面)的周边的三侧。
另外,例如,如图64D中所示,光学元件层压件98的入射表面(第二主表面)的周边可接合到中间框架99的上侧。
[用于形成液晶显示装置的方法]
图65A至图65C示出了用于形成液晶显示装置的方法的一个实例。当形成液晶显示装置时,如图65A中所示,多个光学元件24彼此重叠和接合,从而如图65B中所示,形成光学元件层压件98。当在面内方向上以及也在彼此相反的方向上对如此形成的光学元件层压件98施加预定张力时,如图65C中所示,中间框架99和光学元件层压件98的周边部分彼此接合。结果是,形成液晶显示装置。另外,中间框架99可与背光97的壳体集成或者可与之分开设置。
在上述情形中,把液晶面板4与在出射表面(第一主表面)侧接合到中间框架99的光学元件层压件98的表面之间的距离设置为例如小于或等于6mm,并且优选地设置为例如1mm至2mm。相应地,可以进一步减小液晶显示装置的厚度。
当中间框架99与背光97的壳体分开形成时,例如,预先从其拆卸中间框架99,并且把光学元件层压件98接合到其对向的两侧。接下来,在向光学元件层压件98与之接合的中间框架99时施加张力时,中间框架99配合在背光97的壳体中。
另外,例如,在向光学元件层压件98施加张力的同时可把光学元件层压件98接合到中间框架99,并且在向光学元件层压件98施加张力的同时,可把中间框架99配合在背光97的壳体中。
如上所述,在本发明的第十八实施例中,由于在施加张力的同时光学元件层压件98的周边部分由中间框架99支撑,所以可以防止光学元件层压件与液晶面板接触,因而可以减少椭圆状不规则物。
另外,由于光学元件层压件98接合到中间框架99,所以可以略去具有一定厚度和重量的支撑构件23;因而,可以减小液晶显示装置的厚度和重量,并且还可以减小其制造成本。
[实例]
在下文中,虽然将参照实例对本发明进行具体描述,但本发明不只限于这些实例。
<1.光学元件组的研究>
<1-1.封装构件的张力与光学元件组的翘曲之间的关系>
首先,对封装构件的张力与光学元件组的翘曲之间的关系进行研究。
(样本1)
首先,准备下面示出的光学元件和支撑构件。另外,光学元件和支撑构件用于32英寸大小的电视机并且具有410mm×710mm的尺寸。
反射型偏振器(DBEFD,由3M公司制造(厚度:400μm))
透镜片(透镜,通过PC熔化挤出成型的双曲面形状,间距200μm,由SONY公司制造(厚度:500μm))
扩散片(BS-912,由Keiwa公司制造(205μm))
扩散板(聚碳酸酯,由Teijin Chemicals有限公司制造(厚度:1,500μm))光控膜(不规则性消除膜,通过PC熔化挤出成型的双曲面形状,间距200μm,厚度:200μm)
接下来,在光控膜上,按该次序放置扩散板、扩散片、透镜片、以及反射型偏振器,从而得到光学元件层压件。接下来,准备具有热收缩属性的原始聚乙烯膜,并从此原始膜切取出两个矩形的膜。在此步骤中,使矩形膜的长边及其取向轴形成1°的角。
接下来,把两个膜彼此重叠以使得它们的取向轴之间的角为2°,并且对除一个长边以外的三边进行热焊接,从而得到袋状封装构件。接下来,从开口的长边插入以上光学元件层压件。接下来,对开口的长边进行热焊接以封接封装构件,从而得到光学元件组。另外,热焊接通过在220℃加热封装构件的周边2秒来进行。随后,在与封装构件的角部对应的位置处形成开口。接下来,把光学元件组转移到烤炉中,并且使封装构件在温度为105℃的环境中收缩。相应地,使光学元件层压件和封装构件彼此紧密接触,另外,光学元件层压件的角部通过设置在封装构件的角部的开口暴露出来。
结果是,可以得到目标光学元件组。
(样本2至7)
除了如以下表1中所示使用由聚烯烃A(PP/PE基底)和聚烯烃B(PP/PE基底)的膜形成的封装构件并且把封装构件的收缩边缘设置为以下表1中所示的值之外,以与样本1类似的方式得到光学元件组。
(样本8至10)
除了如以下表1中所示使用由聚烯烃(PE基底)和聚烯烃A(PP/PE基底)的膜形成的封装构件并且把扩散板的尺寸变成厚度为0.002m、长边为0.91m、以及短边为0.52m之外,以与样本1类似的方式得到光学元件组。
(样本11和12)
除了如以下表1中所示使用由聚烯烃A(PP/PE基底)和聚烯烃B(PP/PE基底)的膜形成的封装构件并且把扩散板的尺寸变成厚度为0.002m、长边为1.03m、以及短边为0.59m之外,以与样本1类似的方式得到光学元件组。
(样本13至16)
除了如以下表1中所示使用由聚烯烃A(PP/PE基底)和聚烯烃B(PP/PE基底)的膜形成的封装构件、在封装构件的角部不设置开口部分、并且支撑构件的角部中的每个均具有R1形状之外,以与样本1类似的方式得到光学元件组。
(实际TV中的温度测量)
通过热电偶测量实际TV中光源侧的光学元件组上的温度。根据通过测量平面中的9个点得到的结果,当在25℃的常温进行发光时,温度升高到约67℃并然后维持,并且即使在温度为50℃的环境中进行发光时,温度也升高到约70℃并然后维持。在50℃的温度,设计成通过电路安全操作温度不超过70℃,并且通过在70℃的温度对封装构件的评定,进行张力等的测量。
(封装构件张力的测量)
通过使用Seiko公司制造的TMA(热·应力·应变测量设备EXSTAR6000TMA/SS),如下所述测量封装构件的张力。
首先,在向封装构件施加张力的状态中,从光学元件组的中心部分通过矩形冲模切取出尺寸为5mm×50mm的试样。在此步骤中,切取出试样以使得其长边和短边分别平行于用作支撑构件的扩散板的长边和短边。接下来,在通过玻璃板把试样夹在中间以不松弛之后,通过Topcon公司制造的工具制造者的显微镜测量长度。由于把如此切取出的试样放置在没有张力的状态中,因此试样处于小于50mm长度的收缩状态中。进行尺寸转换以使得此收缩状态返回到长度为50mm的原始状态,并且再次为TMA切取出试样并然后把它设置于其中。接下来,测量在25℃的初始温度的张力,并且把温度升高到100℃,从而测量在70℃的张力。在此步骤中,70℃的温度为试样附近的空气温度。表2和图66中示出了结果。
另外,在图66中,线性线F表示F=1.65×104×t/L所代表的线性线。改变量a表示t/L的改变量(其中,t:支撑构件的边的厚度,L:支撑构件的边的长度),并且改变量b表示张力F相对于此改变量a的改变量。值k表示比率b/a,即,以上线性线的斜率。另外,标记“■”表示不满足表达式(2)和(3)关系的实际测量值F(张力),而标记“◆”表示满足表达式(2)和(3)关系的实际测量值F(张力)。
(用于计算封装构件张力的方法)
如下所述通过使用以上表达式(2)和(3)计算样本1至16的张力。
表2中示出了结果。
样本1至7、样本13至16(32英寸)
F1=1.65×104×0.0015/0.71=34.9
F2=1.65×104×0.0015/0.41=60.4
样本8至10(40英寸)
F1=1.65×104×0.002/0.91=36.3
F2=1.65×104×0.002/0.52=63.5
样本11和12(46英寸)
F1=1.65×104×0.002/1.03=32.0
F2=1.65×104×0.002/0.59=55.9
(封装构件张力的测量)
首先,通过冲模切取出尺寸为5mm×50mm的试样,以便跨过光学元件组的封接部分,并且再次为以上TMA切取出试样并随后把它设置于其中。接下来,在测量在25℃的初始常温的试样张力之后,把温度升高到70℃,并且测量在70℃温度的试样张力。
(封装构件翘曲的测量)
把如此形成的样本放置在底板上,并且通过使用金属尺测量四个角中每个的翘曲得到最大翘曲。表2中示出了结果。
(装配测试评定)
作为装配评定设备,准备32英寸的液晶电视机(Sony公司制造,商品名称:LCDTV-J3000)、40英寸的液晶电视机(Sony公司制造,商品名称:LCDTV-J3000)、以及46英寸的液晶电视机(Sony公司制造,商品名称:LCDTV-V2500)。接下来,在移除作为以上液晶电视机的背光单元的光学元件的扩散板、扩散片、棱镜片、以及反射型偏振片之后,再次装配样本1至16中每个样本的光学元件组,并且根据以下准则进行面板显示的外观评定。表2中示出了结果。
5:在前侧以及在60°视角无亮度不规则。
4:在前侧无亮度不规则,而在60°视角有极轻微的不规则。
3:在前侧有极轻微的亮度不规则,而在60°视角有轻微的不规则。
2:在前侧有轻微的不规则,而在60°视角有不规则。
1:在前侧以及在60°视角有明显的亮度不规则。
另外,在等级“3”或者更高等级,可以得到不引起实际问题的特性。(吱吱噪声的评定)
在装配了光学元件组的TV开启并在25℃温度的环境中存放2小时之后,在TV关闭之后对吱吱噪声的产生评定1小时。具体地,把测量环境设置为小于或等于25dB,并且把大于或等于40dB的最大噪声以及小于40dB的最大噪声分别评定为“产生吱吱噪声”以及“产生吱吱噪声”。另外,对于测量,使用Rion有限公司制造的NL-32。表2中示出了结果。
在表1中,“聚烯烃A”、“聚烯烃B”、“C6开口”、以及“收缩边缘”表示如下内容。
聚烯烃A:厚度为30μm的聚丙烯/(聚丙烯+聚乙烯)/聚丙烯的多层结构的热收缩性膜。
聚烯烃B:厚度为50μm的聚丙烯/(聚丙烯+聚乙烯)/聚丙烯的多层结构的热收缩性膜。
“C6开口”:其表面在每个均距角6mm的两个点之间斜切的封装构件的斜切角部。
“收缩边缘”:表示支撑构件与封装构件之间尺寸差并且不包括焊接部分的数值。
根据表1和表2,可以理解如下内容。
首先,对于用于32英寸尺寸的样本1至7以及13至16,当在70℃温度的封装构件的表面张力F1和F2结果为F1>34.9并且F2>60.4时,翘曲增大,并且在装配测试评定中,图像质量容易下降。
接下来,对于用于40英寸尺寸的样本8至10,当在70℃温度的封装构件的表面张力F1和F2结果为F1>36.3并且F2>63.5时,翘曲增大,并且在装配测试评定中,图像质量容易下降。
接下来,对于用于46英寸尺寸的样本11和12,当在70℃温度的封装构件的表面张力F1和F2结果为F1>32.0并且F2>55.9时,翘曲增大,并且在装配测试评定中,图像质量容易下降。
相应地,当在70℃温度的张力大于以上表达式(2)和(3)定义的数值时,翘曲增大,并且在TV装配测试中,图像质量容易下降。另外,同样在通过改变TV的尺寸进行评定的情形中,当超出以上数值时,容易出现翘曲,并且TV图像质量容易下降。
这种情况的原因估计是在用作支撑构件的扩散板在70℃的高温容易软化的状态中,封装构件的张力具有在收缩方向上向支撑构件施加应力的作用,从而产生翘曲。
<1-2.封装构件的晶体轴与光学元件组的翘曲之间的关系>
接下来,对封装构件的晶体轴与光学元件组的翘曲之间的关系进行研究。
(样本17)
以与样本1类似的方式得到光学元件组。
(样本18至20)
除了当从原始膜中切取出各个矩形膜时,把此矩形膜的取向轴与长边之间的角设置为3.5°、8°、或者12°之外,以与样本1类似的方式得到光学元件组。
(样本21至24)
除了作为形成光学元件组的膜,使用聚烯烃A的膜,并且当从原始膜中切取出各个矩形膜时,把此矩形膜的取向轴与长边之间的角设置为1.2°、3°、7°、或者10°之外,以与样本1类似的方式得到光学元件组。
(取向轴的测量)
对如上所述得到的样本17至24的封装构件的取向轴测量如下。首先,从平行于光学元件组的支撑构件的封装构件中切取出尺寸为100mm×100mm的方形形状,从而得到试样。接下来,通过使用Otsuka Electronics有限公司制造的延迟测量装置,测量取向轴相对于试样端部的倾斜角。表3中示出了结果。
[光学元件组翘曲的评定]
在把针对32英寸尺寸(样本1至7、以及13至16)、40英寸尺寸(样本8至10)、以及46英寸尺寸(样本11和12)形成的光学元件组装配在用于Sony公司制造的电视机的背光上并且把背光开启1小时之后,使用金属尺测量光学元件组的翘曲。另外,根据如下3个等级评定如此测量到的翘曲。表3中示出了结果。
3:小于10mm的翘曲。
2:轻微翘曲(10mm至小于20mm)
1:大于或等于20mm的翘曲
另外,在等级“2”或者更高等级,可以得到不引起实际问题的特性。
(外观的评定)
如在以上样本1中一样,评定光学元件组的外观。表3中示出了结果。
根据表3,可以理解如下内容。
当把支撑构件的侧面与封装构件的第一区域和第二区域中的晶体轴之间形成的角设置在1°至8°的范围中时,可以抑制光学元件组的翘曲,另外,可以进行由封装构件引起的松弛、不规则性、以及褶皱的产生。
<1-3.封接部分的张力与封装构件的张力之间的关系>
接下来,对封接部分的张力与封装构件的张力之间的关系进行研究。
(样本25)
以与样本2类似的方式得到光学元件组。
(样本26)
除了通过在220℃加热封装构件的周边1秒进行热焊接之外,以与样本25类似的方式得到光学元件组。
(样本27)
除了通过在220℃加热封装构件的周边0.5秒进行热焊接之外,以与样本25类似的方式得到光学元件组。
(封接张力的测量)
首先,通过冲模切取出尺寸为5mm×50mm的试样,以跨过光学元件组的封接部分,并且再次为以上TMA切取出试样并随后把它设置于其中。接下来,在对在25℃的初始常温的试样张力进行测量之后,把温度升高到70℃,并且测量在70℃温度的试样张力。表4中示出了结果。
(高温存放下的外观评估)
把光学元件组存放在70℃的干燥环境中500小时,并且确认外观的改变。表4中示出了结果。
根据表4,可以理解如下内容。
当封接部分的张力F小于封装构件的张力F时,在高温存放下,封接部分剥离开,并且封装构件在一些情形中可能会损坏。因而,优选地把封接部分的张力F设置成大于封装构件的张力F。
<2.对光学元件层压件的研究>
<2-1.接合光学元件的张力与光学元件层压件的外观之间的关系>
接下来,通过改变接合光学元件的张力,对接合光学元件的张力与光学元件层压件的外观之间的关系进行研究。
(样本28)
首先,作为每个均用作光学元件的扩散膜和透镜片、以及用作支撑构件的扩散板,准备如下。
扩散板:由Entire制造,商品名称EMS-70G,(厚度为2.0mm,基底材料层(核心层):PS层,表层(表皮层):含有60个质量百分比的PMMA的MS树脂层)。
扩散膜:由Keiwa公司制造,商品名称:BS912。
透镜膜(用于出射表面侧):在厚度为80μm的PC膜的表面上形成三角棱柱形状的透镜片。
透镜膜(用于入射表面侧):在厚度为80μm的PC膜的表面上形成半圆柱形透镜形状(双凸透镜)的双凸透镜片。
接下来,如下所述形成光学元件层压件。
首先,在用作支撑构件的矩形扩散板的出射表面上,放置用作内部添加光学元件的矩形扩散膜。随后,把用作接合光学元件的矩形透镜膜放置在扩散板的出射表面上以覆盖扩散膜。接下来,在扩散板的宽度方向(短边方向)和长边方向上以及还在其面内方向上施加张力的同时,通过焊接把透镜膜接合到扩散板的全部四个侧部。接下来,在扩散板的入射表面上,放置用作接合光学元件的透镜膜。随后,在扩散板的宽度方向(短边方向)和长边方向上以及还在其面内方向上施加张力的同时,通过焊接把透镜膜接合到扩散板的全部四个侧部。
结果是,得到目标光学元件层压件。
(张力的评定)
接下来,如下所述测量如上所述得到的光学元件层压件的透镜膜的张力。通过使用具有预定尺寸(例如,15mm×130mm)的冲模,从向其施加张力的光学元件层压件冲压出接合光学元件。虽然在冲压之前施加张力,但在冲压之后释放张力,因而可以根据冲压之前和之后光学元件尺寸的改变量得到张力。即,可以满足(张力)=(改变量)×(杨氏模量)×(光学元件层压件的长度)。在此情形中,对于改变量的测量,使用高精度自动测量装置(Dainippon Screen MFG有限公司制造的DR-5500)。
(外观的评定)
另外,如上所述,在施加张力的同时,观察光学元件层压件的外观,并且根据如下准则评定外观。
◎:如下这种级别:表示当在液晶显示装置中进行装配时,以及当进行全屏白色显示时,即使在以倾斜角度观看显示的情况下也可以确认没有阴影。
○:如下这种级别:表示虽然在以倾斜角度观看显示时确认有阴影,但它不引起任何奇怪的感觉,换言之,该级别表示在十个人中至少有九个人指出存在阴影时才首先识别该阴影。
×:如下这种级别:表示当以倾斜角度观看显示时可以确认由膜翘曲引起的阴影。
表5示出了样本28的透镜膜张力和伸长量的测量结果、以及其外观的评定结果。
(表5)
根据表5,可以理解如下内容。
●为了抑制接合光学元件翘曲和波动的产生,张力优选地为大于或等于9.2N,并且更优选地为大于或等于23N。
●另外,考虑到张力,需要的剪切拉伸强度为大于或等于0.14N/15mm,并且更优选地为大于或等于0.4N/15mm。
<2-2.接合光学元件的接合强度与剥离表面的剥离状态之间的关系>
接下来,通过使用具有不同表面材料的扩散板,对接合光学元件的接合强度与剥离表面的剥离状态之间的关系进行研究。
(样本29)
把宽度为15mm且厚度为80μm的PC膜热焊接到用作支撑构件的扩散板(由Teijin Chemicals有限公司制造,商品名称:PC9391-50S),从而形成样本。焊接部分的宽度被设置为约2mm。为了热的目的,使用封接器(由FUJIIMPULSE有限公司制造,商品名称:Fi-300)。
(样本30)
除了作为支撑构件,使用扩散板(由Mitsubishi Rayon有限公司制造,商品名称:Acrylite)之外,以与样本29类似的方式形成样本。
扩散板:基底材料层:PC层,表层:PC层。
(样本31)
除了作为支撑构件,使用具有如下结构的扩散板(由Entire有限公司制造,商品名称:EMS-70G)之外,以与样本29类似的方式形成样本。扩散板:基底材料层:PS层,表层:含有60个质量百分比的PMMA的MS树脂层。
(样本32)
除了作为支撑构件,使用具有如下结构的扩散板(由Denka制造,商品名称:TX800LF)之外,以与样本29类似的方式形成样本。
扩散板:基底材料层:PS层,表层:含有50个质量百分比的MMA的MS树脂层。
(样本33)
除了作为支撑构件,使用扩散板(由Sumitomo Chemical有限公司制造,商品名称:RM861)之外,以与样本29类似的方式形成样本。
扩散板:基底材料层:PS层,表层:含有20个质量百分比的MMA的MS树脂层。
(样本34)
除了作为支撑构件,使用扩散板(由Asahi Kasei公司制造,商品名称:DSE60)之外,以与样本29类似的方式形成样本。
扩散板:基底材料层:PS层,表层:PS层。
(拉伸强度)
通过使用如上所述得到的样本,如下所述执行剪切拉伸强度(0°拉伸测试)和剥离强度(180°拉伸测试),并且评定接合强度。作为测量设备,使用Shimadzu公司制造的AG-5kNX。样本的接合部分的宽度被设置为15mm。另外,以10mm/min的牵拉速率进行测量。
(剥离状态)
通过使用如上所述得到的样本,如下所述评定剥离表面的剥离状态。即,在手动使PC膜从支撑构件剥离之后,观察是否出现界面剥离或结合故障。另外,当结合故障引起剥离时,使接合光学元件的表面以及支撑构件的表面粗糙化,因而其循环利用变得困难。另一方面,当界面剥离引起剥离时,不使接合光学元件的表面以及支撑构件的表面粗糙化,因而可以进行其循环利用。
在表6中,示出了样本29至34的评定结果。
根据表6,可以理解如下内容。
当PC膜用作接合光学元件,并且作为支撑构件,使用具有由PC、PMMA、或者MS树脂(含有大于或等于50个质量百分比的MMA成分的MS树脂)形成的表面的扩散板时,接合光学元件和支撑构件可以彼此接合。另外,如下所述,当具有由SBC或ABS形成的表面的扩散板用作支撑构件时,如上述结果中一样,接合光学元件和支撑构件可以彼此接合。
当使用不同类型的材料形成接合光学元件和支撑构件时,可以在支撑构件与接合光学元件之间进行界面剥离。即,可以循环利用接合光学元件和支撑构件。
在下文中,关于MS树脂,将对PMMA成分比与接合强度之间的关系进行描述。
在具有不同亲水和疏水属性的高分子量材料(诸如,PMMA和PS)之间的共聚物或混合物中,当其成分比彼此不同时,形成如下这种所谓的海岛结构:其中,大量成分形成“海”,而少量成分形成“岛”。另外,当其成分比彼此等同时,已知根据成分比,在连续结构(诸如,圆柱形结构、共同连续结构、或者层状结构)中出现微层分离。虽然上述结构从热力学观点来看是最稳定的,但由于支撑构件的成型速度迅速,所以估计无法形成理想的结构。然而,相信根据上述成分比倾向于形成该结构。
当把成分比与结构之间的以上关系应用于样本31至33时,可以做出如下说明。
当PMMA的比率小于PS的比率时,PMMA凝聚,并且PC接合光学元件与支撑构件的表面中含有的PMMA之间的接触面积减小。因而,在样本33中,相信无法得到足够的接合强度。
另一方面,当PMMA的比率和PS的比率大致彼此等同时,由于PMMA形成连续结构,所以虽然在样本32中接合强度不那么高,但相信PC接合光学元件和支撑构件可以彼此接合。
另外,当PMMA的比率大于PS的比率时,由于形成了PMMA形成海的结构或者与此类似的结构,所以PC接合光学元件与支撑构件的表面中含有的PMMA之间的接触面积增大。因而,在样本31中,相信可以得到足够的接合强度。
根据上述点,相信MS树脂优选地含有大于或等于50个质量百分比的PMMA成分。
<2-3.对接合层的研究>
接下来,在各种塑料片或凝胶树脂层均被插入在支撑构件与接合光学元件之间之后,以上两个通过介于其之间的此塑料片或凝胶树脂层而彼此接合,并且对接合强度进行研究。
(样本35)
首先,准备如下接合光学元件和支撑构件。
接合光学元件:宽度为15mm且宽度为80μm的PC膜。
支撑构件:包括如下这种MS树脂表层的扩散板(由Entire制造,商品名称:EMS-70G):其中,聚(甲基丙烯酸甲酯)MMA和苯乙烯St的质量比(MMA∶St)为60∶40。
接下来,通过进行接合光学元件到支撑构件的热焊接形成样本。焊接部分的宽度被设置为约2mm。为了热的目的,使用封接器(由FUJIIMPULSE有限公司制造,商品名称:Fi-300)。
(样本36)
除了使用如下作为支撑构件之外,以与样本35类似的方式形成样本。支撑构件:包括如下这种MS树脂表层的扩散板(由Sumitomo Chemical有限公司制造,商品名称:RM861):其中,聚(甲基丙烯酸甲酯)MMA和苯乙烯St的质量比(MMA∶St)为20∶80。
(样本37)
除了在支撑构件与接合光学元件之间插入如下接合层,并且通过介于其之间的此接合层把接合光学元件热焊接到支撑构件之外,以与样本35类似的方式形成样本。
接合层:宽度为3mm且厚度为100μm的PMMA片。
(样本38)
除了作为接合层,使用SBC片之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本39)
除了作为接合层,使用ABS片之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本40)
除了作为接合层,使用PPO(聚(环氧丙烷))片之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本41)
除了作为接合层,使用PEI(聚(乙烯亚胺))片之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本42)
除了为接合层,使用丙烯腈片之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本43)
在与样本36的所有情况都相同的情况下形成样本。
(样本44)
除了作为接合层,使用氰基丙烯酸酯的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本45)
除了作为接合层,使用丁腈橡胶的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本46)
除了作为接合层,使用苯乙烯丁二烯橡胶的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本47)
除了作为接合层,使用氯丁橡胶的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本48)
除了作为接合层,使用乙酸乙烯的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本49)
除了作为接合层,使用硅烷化聚氨酯的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本50)
除了作为接合层,使用改性硅的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本51)
除了作为支撑构件,使用具有PS表层的扩散板(由Asahi Kasei公司制造,商品名称:DSE60)之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本52)
除了作为接合层,使用氰基丙烯酸酯的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本53)
除了作为接合层,使用丁腈橡胶的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本54)
除了作为接合层,使用苯乙烯丁二烯橡胶的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本55)
除了作为接合层,使用氯丁橡胶的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本56)
除了作为接合层,使用乙酸乙烯的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本57)
除了作为接合层,使用硅烷化聚氨酯的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(样本58)
除了作为接合层,使用改性硅的凝胶树脂层之外,以与样本35类似的方式形成样本。
(拉伸强度)
通过使用如上所述得到的样本,如下所述进行剪切拉伸强度(0°拉伸测试)和剥离强度(180°接伸测试),并且评定接合强度。作为测量设备,使用Shimadzu公司制造的AG-5kNX。把样本的接合部分的宽度设置为15mm。另外,以10mm/min的牵拉速率进行测量。
(剥离状态)
通过使用如上所述得到的样本,如下所述评定剥离状态。即,在手动使PC膜从支撑构件剥离之后,观察是否出现界面剥离或结合故障。另外,当结合故障引起剥离时,使接合光学元件的表面以及支撑构件的表面粗糙化,因而其循环利用变得困难。另一方面,当界面剥离引起剥离时,不使接合光学元件的表面以及支撑构件的表面粗糙化,因而可以进行其循环利用。
在表7中,示出了每个均把塑料片用作接合层的样本35至42的评定结果。
在表8中,示出了每个均把凝胶树脂层用作接合层的样本43至58的评定结果。
根据表7,可以理解如下内容。
●样本35和36
在样本35中,由于支撑构件的表面由含有大于或等于50个质量百分比的PMMA的MS树脂层形成,所以PC接合光学元件和支撑构件可以彼此接合。
另一方面,在样本36中,由于支撑构件的表面由含有小于50个质量百分比的MMA的MS树脂层形成,所以PC接合光学元件和支撑构件无法彼此接合。
●样本37至42
在样本37至39中,作为接合层,在PC接合光学元件与支撑构件之间布置由PMMA、SBC、或者ABS形成的片。因而,即使在支撑构件的表面由含有小于50个质量百分比的MMA的MS树脂层形成时,PC接合光学元件和支撑构件也可以彼此接合。
另一方面,在样本40至42中,作为接合层,在PC接合光学元件与支撑构件之间布置由PPO、PEI、或者丙烯腈形成的片。因而,当支撑构件的表面由含有小于50个质量百分比的MMA的MS树脂层形成时,PC接合光学元件和支撑构件无法彼此接合。
根据表8,可以理解如下内容。
●样本43至50
在样本44至48中,在PC接合光学元件与支撑构件之间,布置由氰基丙烯酸酯、丁腈橡胶、苯乙烯·丁二烯橡胶、氯丁橡胶、或者乙酸乙烯形成的凝胶树脂层作为接合层。因而,即使在支撑构件的表面由含有小于50个质量百分比的PMMA的MS树脂层形成时,PC接合光学元件和支撑构件也可以彼此接合。
另一方面,在样本43中,在PC接合光学元件与支撑构件之间未布置接合层。因而,当支撑构件的表面由含有小于50个质量百分比的MMA的MS树脂层形成时,PC接合光学元件和支撑构件无法彼此接合。
另外,在样本49和50中,在PC接合光学元件与支撑构件之间,布置由硅烷化聚氨酯或改性硅形成的凝胶树脂层作为接合层。因而,当支撑构件的表面由含有小于50个质量百分比的MMA的MS树脂层形成时,PC接合光学元件和支撑构件无法彼此接合。
●样本51至58
在样本52至56中,在PC接合光学元件与支撑构件之间,布置由氰基丙烯酸酯、丁腈橡胶、苯乙烯·丁二烯橡胶、氯丁橡胶、乙酸乙烯、或者丙烯粘合带形成的凝胶树脂层作为接合层。因而,即使在支撑构件的表面由PS形成时,PC接合光学元件和支撑构件也可以彼此接合。
另一方面,在样本51中,在PC接合光学元件与支撑构件之间未布置接合层。因而,当支撑构件的表面由PS形成时,PC接合光学元件和支撑构件无法彼此接合。
另外,在样本57和58中,在PC接合光学元件与支撑构件之间,布置由硅烷化聚氨酯或改性硅形成的凝胶树脂层作为接合层。因而,当支撑构件的表面由PS形成时,PC接合光学元件和支撑构件无法彼此接合。
此外,在表8中,虽然剥离强度高,但出现界面剥离。界面剥离在粘合剂与支撑构件之间的界面或者在粘合剂与光学元件之间的界面产生。取代如在样本28至42中进行的在界面处使用热焊接,由于使用粘合剂,所以可以认为出现结合故障的剥离强度的临界点高。
当共同考虑表7和表8中所示的结果时,可以理解如下内容。
当PC接合光学元件用作接合光学元件,并且使用包括含有小于50个质量百分比的MMA的MS树脂或者在其表面中包括聚苯乙烯树脂的支撑构件时,优选地在接合光学元件与支撑构件之间设置接合层。作为接合层,包括PMMA、SBC、以及ABS中的至少一种作为主要成分的塑料片是优选的。另外,作为接合层,包括氰基丙烯酸酯、丁腈橡胶、苯乙烯·丁二烯橡胶、氯丁橡胶、以及乙酸乙烯中的至少一种作为主要成分的凝胶树脂层是优选的。
至此,已经对本发明的实施例详细地进行了描述;然而,本发明不限于上述这些实施例,而是可基于本发明技术范围进行各种改变。
例如,以上实施例中描述的结构、方法、形状、材料、数值等只是以实例的方式进行描述,当有必要时,也可使用与上述不同的结构、方法、形状、材料、数值等。
另外,可在不脱离本发明范围的情况下组合使用以上实施例的各个结构。
另外,在以上实施例中,虽然以实例的方式描述了在其接合之前向接合光学元件施加张力的情形,但也可以在其接合之后向接合光学元件施加张力。
作为用于在接合之后施加张力的方法,例如,可提到如下这种方法:其中,通过使用热收缩性接合光学元件,在接合之后进行热处理以向接合光学元件施加张力。另外,也可提到如下这种方法:其中,加热和/或冷却支撑构件和接合光学元件中的至少一个,以在支撑构件与接合光学元件之间产生温差,并且通过使用由此温差引起的收缩和/或膨胀,向接合光学元件施加张力。此外,取代使用由温差引起的收缩和/或膨胀,通过使用由湿度差引起的收缩和/或膨胀,也可向接合光学元件施加张力。另外,也可使用由温差以及湿度差二者引起的收缩和/或膨胀。
作为用于使用由温差引起的收缩和/或膨胀向接合光学元件施加张力的方法,例如,可提到以下这些方法。可提到如下这种方法:其中,在把支撑构件冷却到低于室温以使其收缩,并且把接合光学元件接合到如此收缩的支撑构件之后,使支撑构件返回到室温并热膨胀以向接合光学元件施加张力。另外,也可提到如下这种方法:其中,在相比于室温加热接合光学元件以使其热膨胀,并且把如此热膨胀的接合光学元件接合到支撑构件之后,使接合光学元件返回到室温并收缩以向接合光学元件施加张力。
Claims (19)
1.一种光学元件层压件,包括:
板状支撑构件,具有第一主表面、第二主表面、以及所述第一主表面与所述第二主表面之间的端面;以及
收缩性或拉伸光学元件,覆盖所述支撑构件的第一主表面或第二主表面并且形状为膜状或片状,
其中,所述光学元件具有以下这种接合表面:所述接合表面至少接合到所述支撑构件的第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到所述支撑构件的所述端面中对向的两个端面,以及
作用于所述光学元件的张力F在温度为70℃的环境中满足以下关系式(1):
0≤F≤1.65×104×t/L (1)
其中,在表达式(1)中,t、L、以及F表示以下内容:
t:所述支撑构件的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L:所述光学元件与之接合的所述对向的两个侧部的长度、或者所述光学元件与之接合的所述对向的两个端面的长边的长度,以及
F:在与长度为L的侧部平行的方向上作用的所述光学元件的张力、或者在与长度为L的端面的长边平行的方向上作用的所述光学元件的张力。
2.如权利要求1所述的光学元件层压件,
其中,所述光学元件具有以下这种接合表面:所述接合表面接合到所述支撑构件的第一主表面或第二主表面的全部四个侧部或者接合到所述支撑构件的全部四个端面,以及
作用于所述光学元件的张力F1和F2在70℃的温度满足以下关系式(2)和(3):
0≤F1≤1.65×104×t/L2 (2)
0≤F2≤1.65×104×t/L1 (3)
其中,在表达式(2)和(3)中,t、L1、L2、F1、以及F2表示以下内容:
t:所述支撑构件的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L1和L2:各自表示所述光学元件与之接合的对向的两个侧部的长度或者所述光学元件与之接合的对向的两个端面的长边的长度,
F1:在与长度为L1的侧部平行的方向上作用的所述光学元件的张力、或者在与长度为L1的端面的长边平行的方向上作用的所述光学元件的张力,以及
F2:在与长度为L2的侧部平行的方向上作用的所述光学元件的张力、或者在与长度为L2的端面的长边平行的方向上作用的所述光学元件的张力。
3.一种光学元件层压件,包括:
板状支撑构件,具有第一主表面、第二主表面、以及所述第一主表面与所述第二主表面之间的端面;以及
光学元件,覆盖所述支撑构件的第一主表面或第二主表面并且形状为膜状或片状,
其中,所述光学元件具有以下这种接合表面:所述接合表面至少接合到所述支撑构件的第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到所述支撑构件的所述端面中对向的两个端面,以及
所述光学元件与所述支撑构件之间的剪切拉伸强度大于或等于0.14N/15mm。
4.如权利要求3所述的光学元件层压件,
其中,所述光学元件的接合表面以及所述接合表面与之接合的所述支撑构件的第一主表面、第二主表面、或者端面包括同样的材料。
5.如权利要求3所述的光学元件层压件,
其中,所述光学元件与所述支撑构件之间的剥离强度小于20N/15m。
6.如权利要求3所述的光学元件层压件,
其中,所述光学元件的接合表面包括聚碳酸酯,
所述光学元件与之接合的所述支撑构件的第一主表面、第二主表面、或者端面包括以下中的至少一种:甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物、以及聚甲基丙烯酸甲酯,
所述共聚物含有大于或等于50个质量百分比的甲基丙烯酸甲酯,以及
所述混合物含有大于或等于50个质量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯。
7.如权利要求6所述的光学元件层压件,
其中,所述支撑构件包括:
基底材料层,以及
在所述基底材料层的至少一个表面上形成的表层,
所述光学元件通过所述表层接合到所述支撑构件,
所述基底材料层包括聚苯乙烯,
所述表层包括以下中的至少一种:甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物、以及聚甲基丙烯酸甲酯,
所述共聚物含有大于或等于50个质量百分比的甲基丙烯酸甲酯,以及
所述混合物含有大于或等于50个质量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯。
8.如权利要求3所述的光学元件层压件,
其中,所述光学元件的接合表面包括以下中的至少一种:甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物、以及聚甲基丙烯酸甲酯,
所述光学元件的接合表面中包括的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物含有大于或等于50个质量百分比的甲基丙烯酸甲酯,
所述光学元件的接合表面中包括的聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物含有大于或等于50个质量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯,
所述光学元件与之接合的所述支撑构件的第一主表面、第二主表面、或者端面包括以下中的至少一种:甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物、以及聚苯乙烯,
所述支撑构件的第一主表面、第二主表面、或者端面中包括的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物含有小于50个质量百分比的甲基丙烯酸甲酯,以及
所述支撑构件的第一主表面、第二主表面、或者端面中包括的聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物含有小于50个质量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯。
9.如权利要求8所述的光学元件层压件,
其中,所述光学元件包括:
基底材料层,以及
在所述基底材料层的至少一个表面上形成的表层,
所述光学元件通过所述表层接合到所述支撑构件,
所述基底材料层包括聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种,
所述表层包括以下中的至少一种:甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物、以及聚甲基丙烯酸甲酯,
所述表层中包括的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物含有大于或等于50个质量百分比的甲基丙烯酸甲酯,以及
所述表层中包括的聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物含有大于或等于50个质量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯。
10.如权利要求3所述的光学元件层压件,进一步包括:
所述支撑构件与所述光学元件之间的接合层,
其中,所述光学元件的接合表面包括聚碳酸酯,
所述光学元件与之接合的所述支撑构件的第一主表面、第二主表面、或者端面包括以下中的至少一种:甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物、以及聚苯乙烯,
所述共聚物含有小于50个质量百分比的甲基丙烯酸甲酯,
所述混合物含有小于50个质量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯,以及
所述接合层包括以下中的至少一种:聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯·丁二烯共聚物、以及丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物。
11.如权利要求10所述的光学元件层压件,
其中,所述接合层在所述支撑构件的第一主表面和第二主表面中的至少一个的周边部分上形成。
12.如权利要求3所述的光学元件层压件,进一步包括:
所述支撑构件与所述光学元件之间的接合层,
其中,所述光学元件的接合表面包括聚碳酸酯,
所述光学元件与之接合的所述支撑构件的第一主表面、第二主表面、或者端面包括以下中的至少一种:甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物、以及聚苯乙烯,
所述共聚物含有小于50个质量百分比的甲基丙烯酸甲酯,
所述混合物含有小于50个质量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯,以及
所述接合层包括以下中的至少一种:丙烯基粘合剂、丁二烯基粘合剂、丙烯腈·丁二烯基粘合剂、以及氯丁二烯基粘合剂。
13.如权利要求3所述的光学元件层压件,
其中,所述支撑构件为扩散板或导光板。
14.如权利要求3所述的光学元件层压件,
其中,所述支撑构件为反射性偏振器。
15.如权利要求3所述的光学元件层压件,进一步包括:
所述支撑构件和与之接合的所述光学元件之间的形状为膜状或片状的至少一个光学元件。
16.一种背光,包括:如权利要求1至15中一项权利要求所述的光学元件层压件。
17.一种液晶显示装置,包括:如权利要求1至15中一项权利要求所述的光学元件层压件。
18.一种用于制造光学元件层压件的方法,包括:
以下步骤:在向形状为膜状或片状的收缩性或拉伸光学元件施加张力的同时,把所述光学元件接合到板状支撑构件的第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到所述支撑构件的端面中对向的两个端面,
其中,所述支撑构件的厚度t、所述支撑构件的长度L、以及所述光学元件的张力F在温度为70℃的环境中满足以下关系式(1):
0≤F≤1.65×104×t/L (1)
其中,在表达式(1)中,t、L、以及F表示以下内容:
t:所述支撑构件的第一主表面与第二主表面之间的距离,
L:所述光学元件与之接合的所述对向的两个侧部的长度、或者所述光学元件与之接合的所述对向的两个端面的长边的长度,以及
F:在与长度为L的侧部平行的方向上作用的所述光学元件的张力、或者在与长度为L的端面的长边平行的方向上作用的所述光学元件的张力。
19.一种用于制造光学元件层压件的方法,包括:
以下步骤:在向形状为膜状或片状的光学元件施加张力的同时,把所述光学元件接合到板状支撑构件第一主表面或第二主表面的周边部分的对向的两个侧部或者接合到所述支撑构件的端面中对向的两个端面,
其中,所述光学元件与所述支撑构件之间的剪切拉伸强度大于或等于0.14N/15mm。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20101208 |