CN102192473A - 扩散片、背光、液晶显示装置以及制造扩散片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了扩散片、背光、液晶显示装置以及制造扩散片的方法，该扩散片包括透光基材、多个结构体和平坦部。透光基材具有第一主表面和第二主表面。多个结构体具有随机地形成在第一主表面上的凸状。平坦部形成在第一主表面上的多个结构体之间，并且具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。

Description

扩散片、背光、液晶显示装置以及制造扩散片的方法
技术领域
本发明涉及在表面上形成具有凸状的结构体的扩散片、制造扩散片的方法、包括扩散片的背光以及液晶显示装置。
背景技术
过去，已经将各种类型的光学片用作组合在液晶显示装置中的背光。例如，示例出了一种扩散片作为各种类型的光学片的最重要的片材之一。已经知道了一种在透明片基材的主表面上形成有凸形微透镜(microlens)组的扩散片(例如，参见日本专利申请公开第2006-318668号)。
发明内容
近年来，由于液晶显示装置逐渐变得更薄，因此也进一步期望扩散片变得更薄。扩散片被配置在光源和液晶面板之间，并且具有扩散从光源输出的光以消除亮度不均匀性或亮点的功能。也就是说，随着扩散片具有较高的雾度(haze)，扩散片的光扩散功能也变得较高。相反，随着扩散片具有较高的雾度，液晶面板在正面方向上的亮度也变得较低。
鉴于上述情况，期望提供一种在抑制正面方向上的亮度降低的同时能够提高光扩散功能的扩散片、包括该扩散片的背光、液晶显示装置以及制造扩散片的方法。
根据本发明的实施方式，提供了一种包括透光基材、多个结构体和平坦部的扩散片。
透光基材具有第一主表面和第二主表面。
多个结构体具有随机地形成在第一主表面上的凸状。
平坦部形成在第一主表面上的多个结构体之间，并且具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。
在上述扩散片中，结构体具有扩散并会聚通过透光基材所传输的光的功能。由于结构体随机地形成在第一主表面上，因此可以抑制波纹(moire)的产生。此外，形成在第一主表面上的多个结构体之间的平坦部具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra：算术平均粗糙度)。因此，该平坦部具有光扩散功能。因此，通过上述扩散片，可以在抑制正面方向上的亮度降低的同时来提高光扩散功能。
平坦部具有大于等于0.2μm小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。如果平坦部的表面粗糙度小于0.2μm，则扩散片的雾度的上升率很小。另外，如果平坦部的表面粗糙度大于0.6μm，尽管扩散片的雾度的上升率变大，但正面亮度的下降率也变大。可以在通过将平坦部的表面粗糙度设定在上述范围内来抑制正面亮度大幅降低的同时，来增加雾度。当平坦部的粗糙度具有方向性时，则粗糙度在至少一个方向上小于等于0.6μm就已足够。
第二主表面可以具有小于等于0.5μm的表面粗糙度(Ra)。因此，可以增加扩散片的雾度。此外，第二主表面的摩擦力被降低为使得防止第二主表面破损。
根据本发明的实施方式，提供了一种包括扩散片和光源的背光。
该扩散片包括透光基材、多个结构体和平坦部。透光基材具有第一主表面和第二主表面。多个结构体具有随机地形成在第一主表面上的凸状。平坦部形成在第一主表面上的多个结构体之间，并且具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。
光源被配置在第二主表面侧上。
根据本发明的实施方式，提供了一种包括扩散片、光源和液晶面板的液晶显示装置。
该扩散片包括透光基材、多个结构体和平坦部。透光基材具有第一主表面和第二主表面。多个结构体具有随机地形成在第一主表面上的凸状。平坦部形成在第一主表面上的多个结构体之间，并且具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。
光源被配置在第二主表面侧上。
液晶面板被配置在第一主表面侧上。
在上述背光和液晶显示装置中，扩散片具有光扩散功能和光会聚功能。由于结构体随机地形成在第一主表面上，因此可以抑制波纹的产生。此外，形成在第一主表面上的多个结构体之间的平坦部具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra：算术平均粗糙度)。因此，平坦部具有光扩散功能。因此，可以在抑制正面方向上的亮度降低的同时提高光扩散功能。
根据本发明的实施方式，提供了一种制造扩散片的方法，该方法包括：在抗蚀剂层(形成于母板制作基材的表面上)上形成随机曝光图案。
通过使其上形成随机曝光图案的抗蚀剂层显影，而在该抗蚀剂层上形成具有随机图案的开口。
使用其上形成有开口的的抗蚀剂层作为掩模，而通过蚀刻母板制作基材，来制作母板，该母板具有形成为对应于开口的凹部和由抗蚀剂层覆盖的平坦部。
将该平坦部粗糙化，以具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。
将母板的凹部和粗糙化的平坦部的形状转印至透光基材的主表面上，以制作扩散片，该扩散片具有多个凸状结构体和配置在多个结构体之间的粗糙化平坦部。
通过上述制造扩散片的方法，制造了一种扩散片，其中，在其主表面上形成具有光扩散功能和光会聚功能的结构体以及具有光扩散功能的平坦部。因此，可以在抑制正面方向上的亮度降低的同时来提高光扩散功能。
平坦部的粗糙化包括通过吹喷粒子来照射平坦部的吹喷(blast)处理。此外，可以通过采用母板的表面的包括激光处理、钢丝刷(wire brushing)处理和研磨处理的其他表面处理方法，而将母板的平坦部粗糙化。
在吹喷处理中，通过使用粒子直径均大于每个凹部的开口直径的吹喷粒子，来防止凹部的内表面被粗糙化。因此，可以保持扩散片的结构体的表面平滑度，并可以抑制正面亮度的降低。
如上所述，根据本发明的实施方式，提供了一种在抑制正面方向上的亮度降低的同时而能够提高光扩散功能的扩散片。此外，可以通过将扩散片结合在背光或液晶显示装置中，来提供亮度不均匀性降低且正面亮度增加的背光或液晶显示装置。
如附图所示出的，根据本发明最佳实施方式的以下详细描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1A是示出了根据本发明实施方式的扩散片的主要部分的示意性透视图，图1B是示出了其主要部分的示意性平面图；
图2A是示出了形成在扩散片的主表面上的结构体的示意性截面图，图2B是示出了该结构体的构造的修改例的截面图；
图3A至图3G是示出了用于解释制造根据本发明实施方式的扩散片的方法的每个步骤的示意性截面图；
图4A和图4B是示出了用于制造根据本发明实施方式的扩散片的成型装置的构造实例的示意图，图4A是示出了熔体挤出成型装置(melt extrusion molding apparatus)的示意图，图4B是示出了层压板转印成型装置(laminate transfer molding apparatus)的示意图；
图5A至图5C是示出了根据本发明实施方式的液晶显示装置的示意性构造图，图5A示出了第一构造实例的示意图，图5B示出了第二构造实例，并且图5C示出了第三构造实例；
图6是示出了表示根据本发明实施方式的扩散片的背面的雾度与正面方向上的损失亮度之间的关系的一个实验结果的曲线图；
图7是示出了一个实验结果的曲线图，该实验结果表示在用于制造根据本发明实施方式的扩散片的母板上进行吹喷处理时、吹喷粒子(blast particle)的排出压力与通过使用该母板所制作的扩散片的雾度之间的关系；
图8是示出了一个实验结果的曲线图，该实验结果表示在用于制造根据本发明实施方式的扩散片的母板上进行吹喷处理时、吹喷粒子的排出压力与通过使用该母板所制作的扩散片的正面亮度之间的关系；
图9是示出了一个实验结果的曲线图，该实验结果表示在用于制造根据本发明实施方式的扩散片的母板上进行吹喷处理时、吹喷粒子的排出压力与该母板的表面粗糙度(Ra)之间的关系；
图10是示出了一个实验结果的曲线图，该实验结果表示根据本发明实施方式的扩散片上的平坦部的表面粗糙度与雾度上升率之间的关系；
图11是示出了一个实验结果的曲线图，该实验结果表示根据本发明实施方式的扩散片上的平坦部的表面粗糙度与正面方向上的亮度的下降率之间的关系；
图12是根据本发明实施方式的扩散片的主表面的放大画面，该扩散片是通过以0.5kPa的排出压力而在用于制造扩散片的母板上进行吹喷处理所获得的；
图13是示出了如图12所示的扩散片上的平坦部的表面粗糙度的测量结果的画面；
图14是根据本发明实施方式的扩散片的主表面的放大画面，该扩散片是通过以1.0kPa的排出压力而在用于制造扩散片的母板上执行吹喷处理所获得的；
图15是示出了如图14所示的扩散片上的平坦部的表面粗糙度的测量结果的画面；
图16是根据本发明实施方式的扩散片的主表面的放大画面，该扩散片是通过以1.5kPa的排出压力而在用于制造扩散片的母板上执行吹喷处理所获得的；
图17是示出了如图16所示的扩散片上的平坦部的表面粗糙度的测量结果的画面；
图18A是示意性地示出了根据本发明实施方式的扩散片的修改例的主要部分的截面图，图18B为其透视图；以及
图19是示出了根据本发明实施方式的扩散片的修改例的电子显微画面。
具体实施方式
下文中，将参考附图来描述本发明的实施方式。
<第一实施方式>
(扩散片的构造)
图1A是示出了根据本发明实施方式的扩散片的主要部分的示意性透视图。图1B是示出了扩散片的主要部分的示意性平面图。根据该实施方式的扩散片1具有基材11、凸状结构体12和平坦部13。基材11具有主表面(第一主表面)11a和主表面(第二主表面)11b。结构体12形成在基材11的一个主表面11a上。平坦部13形成在主表面11a上的结构体12之间。
扩散片1的背面侧的主表面11b形成光的入射面，扩散片1的前表面侧的主表面11a形成光的输出面。扩散片1的两个主表面11a和11b与空气相接触。主表面11a通过利用主表面11a与空气层之间的界面上的折射率差，而具有诸如光扩散功能和光会聚功能的光学功能。具体地，结构体12具有光扩散功能和光会聚功能，而平坦部13具有光扩散功能。
具有透明特性的片材或薄膜可以被用作基材11。例如，已知的高分子材料可用作基材11的材料。三乙酰纤维素(TAC)、聚酯(TPEE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、芳族聚酰胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、丙烯酸树脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂、尿素树脂，氨酯树脂、聚氰胺树脂等示例为已知的聚合物材料。如果需要，基材11可以包含填充剂、增塑剂、稳定剂、抗降解剂、分散剂、阻燃剂、紫外线吸收剂等。基材11的厚度没有特别限制，例如，从生产率的观点来看，其厚度在25μm至300μm的范围内。
多个凸状结构体12随机地(不规则地)形成在基材11的主表面11a上。这些结构体12整体地形成在基材11的主表面11a上。也就是说，扩散片1具有由单热塑树脂材料形成的单层结构。与具有多层结构的扩散片不同，通过采用这种单层结构不会发生界面反射，从而提高了亮度。此外，形成扩散片1的树脂可以循环再使用。
(结构体)
形成在基材11的主表面11a上的每个结构体12均具有相同或基本相同的形状。在该实施方式中，每个结构体12均具有部分球面形状。该部分球面形状是通过切除球面形状的一部分所获得的形状。考虑到结构体在如下所述的制造过程中的脱模性(demolding)，该部分球面形状小于半球状是优选的。此外，该部分球面形状包括基本的部分球面形状。与部分球面形状相比较，本文中的基本的部分球面形状指的是在不引起光学特性(诸如亮度)恶化的情况下使部分球面形状在一范围内轻微变形所获得的形状。
图2a是用于解释每个结构体12的形状的示意图。每个结构体12的尺寸可以根据结构体12的形状转印方法来选择。例如，当采用熔体挤出成型方法作为形状转印方法时，结构体12的环形底面的平均直径D大于等于50μm小于等于100μm。如果平均直径D小于50μm，则可转印性趋于降低。相反，如果平均直径D大于100μm，则当扩散片1安装在液晶显示装置上时，可见度趋于降低。另一方面，例如，当采用层压板转印成型方法作为形状转印方法时，结构体12的环形底面的平均直径D大于等于20μm小于等于50μm。如果平均直径D小于20μm，则制作母板会趋于困难。相反，如果平均直径D大于50μm，则生产率会趋于下降。本文中的熔体挤出成型方法指的是将热熔树脂挤压成片状并将母板辊子的凹凸转印至片状树脂上的方法。另外，本文中的层压板转印成型方法指的是通过热传递将压纹带(emboss belt)的凹凸转印至片材上的方法。应当注意的是，将在下文中详细地描述采用这些成型方法的成型装置。
结构体12的纵横比h/r(r：结构体的平均半径，h：结构体的平均高度)大于0.85小于等于1.50，优选地，为大于等于0.95小于等于1.10。如果纵横比h/r小于等于0.85，则在背光中使用一个或多个扩散片1时的亮度会趋于降低。另一方面，如果纵横比h/r大于1.5，则可转印性会趋于降低。当在背光中使用多个扩散片1时，多个扩散片中关于光源而配置在最远位置处的扩散片1的纵横比最大是优选的。这是因为关于光源而配置在最远位置处的扩散片1的纵横比的变化影响背光的亮度最为明显。
当在背光中使用包括至少一个扩散片1的多个光学片时，结构体12的纵横比h/r为大于0.50小于等于1.50，优选地，为大于等于0.55小于等于1.10。如果结构体12的纵横比h/r小于等于0.50，则在背光中使用多个光学片时的亮度会趋于下降。另一方面，如果纵横比h/r大于1.50，则可转印性趋于降低。当在背光中使用包括多个扩散片1的多个光学片时，多个扩散片中关于光源而配置在最远位置处的扩散片的纵横比最大是优选的。这是由于该扩散片(多个扩散片中关于光源而配置在最远位置处)的纵横比的变化对背光亮度的影响最为明显。
每个结构体12在结构体12和基材11的主表面11a之间的边界附近的侧面角θ优选地为大于等于65°小于等于90°。如果侧面角θ小于65°，则亮度会趋于大幅度地降低。优选地，为了获得较高的亮度，侧面角θ约为70±2°是优选的。另一方面，如果侧面角θ大于90°，则使结构体12脱模趋于变得困难。本文中的表述“每个结构体12在结构体12和基材11的主表面11a之间的边界附近的侧面角”指的是，当沿着结构体12的中心线切割结构体时、在结构体12的切面的轮廓与平坦部13的轮廓的交点(intersection)附近的、结构体12的轮廓与平坦部的轮廓的切线所形成的角度。
图2B是示出了结构体12的另一构造实例的示意图。如图2B所示，每个结构体12可以包含具有透镜功能的主体12a和从主体12a的底面朝基材11延伸的基部(basal portion)12b。即使结构体12在高度上有所变化，也可以通过形成这些基部12b而使结构体12的主体12a具有半球状或接近半球状的形状。也就是说，可以使每个结构体12在结构体12和基材11的主表面11a之间的边界附近的侧面角在如上所述的65°以上且90°以下的范围内。因此，可以提高扩散片1的亮度。每个主体12a优选地具有部分球面形状。本文中的主体12a指的是在一范围内的部分A，在该范围内，当从扩散片1的面内方向观察结构体12以及结构体12之间的平坦部13时，由每个结构体12的轮廓的切线和结构体12之间的平坦部13的轮廓的切线所形成的角度大于等于0°小于等于85°。此外，基部12b指的是在一范围内的部分B，在该范围内，当从扩散片1的面内方向观察结构体12和结构体12之间的平坦部13时，由每个结构体12的轮廓的切线和结构体12之间的平坦部13的轮廓的切线所形成的角度大于等于85°小于等于90°。
例如，基部12b的平均长度l(部分B关于基材11的主表面11a的高度)为0＜1≤20μm。通过将基部12b的平均长度l设定为0＜l，即使当结构体12在高度上有所变化时，也可以使结构体12的主体12a具有如上所述的半球状或接近半球状的形状。此外，通过将基部12b的平均长度l设定为1≤20μm，可以抑制可转印性的降低。
例如，结构体12相对于基材11的主表面11a的填充率为大于等于60％小于等于80％。如果填充率小于55％，则亮度会趋于降低。另一方面，如果填充率大于80％，则趋于产生波纹。本文中的波纹包括当层压多个扩散片1时所产生的波纹、当扩散片1和液晶面板组合使用时所产生的相对于面板像素的波纹、以及当扩散片1和扩散板组合使用时所产生的相对于扩散板间距的波纹。
结构体12具有相同或基本相同的高度。例如，结构体12的高度的变化量(K)满足0＜K≤10％，优选地，为0＜K≤8％。可以通过将结构体12的高度的变化量(K)设置在这样一个范围内来提高扩散片1的亮度。
(平坦部)
平坦部13形成在基材11的主表面11a上的结构体12之间，平坦部13被形成为使得在与结构体12的底面相同的平面上围绕每个结构体12。
平坦部13的表面适度地被粗糙化，以获得通过平坦部13所透射的光的扩散功能。也就是说，随着平坦部13的表面粗糙度变大，因此可以获得更高的雾度值。另一方面，随着雾度值变高，正面方向上的亮度趋于降低。扩散片1的雾度值还根据平坦部13占据扩散片1的主表面11a的比率(即结构体12的填充率)来变化。因此，平坦部13的表面粗糙度可适当地由结构体12的填充率来确定。
如上所述，例如，当结构体12的填充率为60％至80％时，平坦部13的表面粗糙度具有小于等于0.6μm的算术平均粗糙度(Ra)。通过以这种方式来限定平坦部13的表面粗糙度，可以在抑制亮度下降的同时适当地调整平坦部13的雾度。如果平坦部13被粗糙化为具有大于等于0.2μm小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)，则与未粗糙化的平坦部的情况相比较，可以在将正面亮度的下降率抑制为小于等于3％的同时，使平坦部的雾度增加大约20％。
形成具有上述表面粗糙度(Ra)的平坦部13的方法没有特别限制。在该实施方式中，通过使用下文将描述的成型装置来制造扩散片1。在这种情况下，通过转印在成型装置中使用的母板的形状来形成扩散片1的主表面11a。然后，将对应于平坦部13的母板的平坦部粗糙化，以具有在上述范围内的表面粗糙度，使得同时形成平坦部13和结构体12。
应当注意的是，平坦部13的粗糙化不限于平坦部13的表面的均匀粗糙化，并且包括其表面的局部粗糙化。具体地，通过在平坦部13的表面上形成细微凹凸或者通过使得在其表面上产生细微裂缝，来将平坦表面粗糙化。此外，当平坦部13的粗糙度具有方向性时，粗糙度在至少一个方向上小于等于0.6μm就已足够。
(其他部分)
基材11的背面侧的主表面11b形成为平坦表面。在这种情况下，主表面11b可以为平滑的表面。然而，如果适度地将主表面11b粗糙化，则可以防止主表面11b由于摩擦而破损，从而减少外观上的缺陷。此外，如果将主表面11b粗糙化，则可以增强主表面11b的光扩散功能。因此，可以仅增大扩散片1的雾度值，以有助于降低亮度的不均匀性。
另一方面，正面亮度由于主表面11b的雾度增加而趋于降低。图6是示出了表示该趋势的实例的实验结果的曲线图。从图6中显而易见的是，正面亮度的损失率随着扩散片的背面上的雾度增大而增加。因此，可以根据目标扩散片1的雾度值和正面亮度特性来设定主表面11b的表面粗糙度。另外，也考虑主表面11a的雾度值(具体地，平坦部13的表面粗糙度，结构体12的填充率等)来设定主表面11b的表面粗糙度。例如，如果结构体12的填充率大于等于60％小于等于80％，并且平坦部13的表面粗糙度(Ra)小于等于0.6μm，则主表面11b的表面粗糙度(Ra)小于等于0.5μm。
[制造扩散片的方法]
接下来，参考图3A至图3F来描述制造扩散片1的方法的实例。
(抗蚀剂层形成处理)
首先，在母板制作基材21(作为要处理的目标)的表面上形成抗蚀剂层22(参见图3A)。例如，母板制作基材21(作为要处理的目标)由金属材料形成。可以使母板制作基材21的表面预先进行诸如镀铜的电镀处理，母板制作基材21(作为要处理的目标)包括板状、片状、膜状、块状、圆柱状、圆筒状、圆环状等。例如，可以使用无机抗蚀剂和有机抗蚀剂的任一种作为抗蚀剂层22的材料。应当注意的是，当母板制作基材21具有圆柱状或圆筒状时，抗蚀剂层22形成在其外圆周表面上。
(曝光处理)
接下来，例如，通过诸如激光束的光L1来照射抗蚀剂层22，而在抗蚀剂层22上随机地形成曝光部分22a(参见图3B)。例如，形成在抗蚀剂层22上的每个曝光部分22a的形状为圆环状或基本圆环状。当形成均具有这种形状的曝光部分时，每个曝光部分22a的尺寸可以根据在形状转印处理(将在下面描述)中使用的转印方法的类型来选择。例如，当使用熔体挤出成型方法作为转印方法时，曝光部分的底面的平均直径D为大于等于50μm小于等于100μm。例如，当使用层压板转印成型方法作为转印方法时，曝光部分的底面的平均直径D为大于等于20μm小于等于50μm。
(显影处理)
然后，使其上形成有曝光部分22a的抗蚀剂层22显影。通过显影，在抗蚀剂层22上形成对应于曝光部分22a的开口22b(参见图3C)。在图3C中，通过使用正性抗蚀剂作为抗蚀剂而将开口22b形成为对应于曝光部分。然而，抗蚀剂不限于上述实例。也就是说，可以通过使用负性抗蚀剂作为抗蚀剂来移除曝光部分。
(蚀刻处理)
随后，通过使用在其上形成有开口22b的抗蚀剂层22作为掩模，来蚀刻母板制作基材21的表面。通过蚀刻，在母板制作基材21的表面上形成了具有相同或基本相同的深度的凹部21a(参见图3D)。可以采用干蚀刻和湿蚀刻的任一种作为蚀刻。然而，从蚀刻设备较简单的角度来看，优选地采用湿蚀刻。此外，例如，可以采用各向同性蚀刻和各向异性蚀刻的任一种作为蚀刻，并且可以根据所期望的结构体12的形状来适当地选择蚀刻。
(抗蚀剂移除处理)
然后，通过抛光(ashing)等来移除形成在母板制作基材的表面上的抗蚀剂层22(参见图3E)。结果，获得了具有凹凸表面的母板23。凹凸表面包括具有结构体12的倒置形状的凹部21a以及由抗蚀剂层22覆盖的平坦部21b。
(电镀处理)
然后，根据需要，通过使母板23的凹凸表面进行电镀处理，来形成诸如镀镍，镀镍磷或镀铬的电镀层。在该实施方式中，母板23的凹凸表面进行镀铬处理。
(粗糙化处理)
随后，将母板23的平坦部21b粗糙化。在该实施方式中，使母板23的平坦部21b进行吹喷处理，以将平坦部21b粗糙化(参见图3F)。也就是说，如图3F所示，通过使吹喷粒子B1高速地喷射在母板23上，而将平坦部21b的表面粗糙化。尽管使用了玻璃粒子作为吹喷粒子，但吹喷粒子并不限于此，可以使用金属粒子、树脂粒子等。
此外，如果母板23受到吹喷粒子的照射，在一些情况下，会在覆盖母板23的平坦部21b的镀铬层上引起细微裂缝。在镀铬层上产生的裂缝除了使平坦部21b的表面由于吹喷粒子的碰撞而发生变形的作用之外，还起到了增大平坦部的表面粗糙度的作用。
另一方面，为了防止凹部21a的内表面被粗糙化，使用了粒子直径均大于每个凹部21a的直径(开口直径)的吹喷粒子。因此，保持了通过使用母板23(将在下文描述)所制作的扩散片1的结构体12的表面粗糙度，从而抑制了正面亮度的降低。
例如，由于吹喷处理条件会影响到扩散片1的主表面11a(通过使用母板23而在其上进行形状转印)的雾度值和正面亮度，所以考虑组成主表面11a的结构体12的填充率来设定吹喷处理条件。例如，图7是示出了表示吹喷粒子的排出压力(母板上的照射压力)与扩散片主表面11a(通过使用母板而在其上进行形状转印)的雾度值之间的关系的实验结果的曲线图。另外，图8是示出了表示吹喷粒子B1在母板23上的排出压力与扩散片主表面11a(通过使用母板而在其上进行形状转印)的正面亮度之间的关系的实验结果的曲线图。
使用结构体12的填充率分别为59％(样品1)、63％(样品2)和74％(样品3)的三个样品作为测量样品。在该实施方式中，使用粒子直径均为75μm至90μm的玻璃珠(glass bead)作为吹喷粒子，并且吹喷粒子的排出嘴和母板23的平坦部21b之间的距离被设定为20cm。吹喷粒子的排出压力由空气的喷出压力(ejection pressure)设定。使用圆筒母板(其外圆周表面已进行镀铬)作为母板23。在母板23绕其轴每分钟旋转50次的同时而通过吹喷粒子来对其照射。制备出相对于三个样品1至3的三种类型的母板。在用于制作样品1的母板上的凹部的直径被设定为68μm，在用于制作样品2的母板上的凹部的直径被设定为70μm，并且在用于制作样品3的母板上的凹部的直径被设定为和76μm。
如图7和图8所示，随着吹喷粒子的排出压力的增加，雾度值趋于增大，而正面亮度趋于降低。在图8中，当样品2的正面亮度被设定为基准时，正面亮度由“相对亮度”来表示。如果每个样品的排出压力均大于1kPa，则亮度的降低和雾度的增加会明显较大。亮度降低的原因可以认为是由于吹喷粒子的碰撞而导致凹部21a的边缘部分变形。如图7和图8所示，在吹喷粒子的排出压力大约为0.7kPa至1.3kPa的范围内，可以在将亮度的降低抑制在小于等于4％的同时，而使每个样品的雾度值增加大约80％。
平坦部21b的表面粗糙度(Ra)根据吹喷粒子在平坦部21b上的照射压力(排出压力)、吹喷粒子的粒子直径，吹喷粒子的类型等而不同。因此，为了获得理想的表面粗糙度，期望考虑这些处理条件。例如，图9是示出了表示吹喷粒子B1在母板23上的排出压力与平坦部13在扩散片主表面11a(通过使用母板而在其上执行形状转印)上的表面粗糙度(Ra)之间的关系的实验结果的曲线图。使用用于制作上述样品1至3的母板作为母板23。此外，在图9中，绘出了母板的平坦部的表面粗糙度的平均值及其偏差(+3σ，-3σ)。
如图9所示，随着吹喷粒子的排出压力变大，平坦部21b的表面粗糙度(Ra)增大。当吹喷粒子的排出压力在如上述实例中的0.7kPa至1.3kPa的范围内时，可以获得大于等于0.2μm小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。
图10和图11分别是示出了表示扩散片主表面11a的平坦部13的表面粗糙度(Ra)与扩散片1的雾度值的上升率之间的关系以及扩散片主表面11a的平坦部13的表面粗糙度(Ra)与正面亮度的下降率之间的关系的实验结果的曲线图。使用具有结构体12的不同填充率的三个样品作为测量样品，这三个样品是通过使用用于制作样品1至样品3的母板来制作的。如图10和图11所示，随着结构体12的填充率变低，平坦部13的总面积增加，并且雾度的上升率变得更大。随着结构体12的填充率变高，亮度的下降率变得更大。可以认为，这些趋势是由母板(形成结构体12)上的凹部的边缘的变形所引起的。
如上所述，当平坦部13的表面粗糙度(Ra)在0.2μm以上且0.6μm以下的范围内时，与未粗糙化的平坦部的情况相比较，可以在将亮度的下降率抑制为小于等于3％的同时，使雾度值增加5％至18％。(形状转印处理)
接下来，例如，将所制作的母板23附贴至诸如熔体挤出成型装置或层压板转印成型装置的成型装置。然后，将母板23上的凹部21a和平坦部21b的形状转印至基材11的一个主表面上(参见图3G)。
如上所述，制造出了如图1所示的扩散片1，其中，在基材11的主表面11a上形成了多个凸状结构体12和具有预定的表面粗糙度的平坦部13(配置在结构体12之间)。
图12示出了通过使用母板23所制作的扩散片1的主表面11a的显微图，该母板在0.5kPa的排出压力下受到吹喷处理。在图12中，在围绕环状结构体的平坦部上观测到以网络形式延伸的多个裂缝。图13是如图12所示的片材样品的平坦部的表面粗糙度的测量数据。在该实例中，平坦部的表面粗糙度(Ra)为0.104μm。应当注意的是，由Zygo Corporation制造的表面粗糙度测量仪器“Newview series”被用作测量设备(在下面的实例中使用相同的仪器)。
图14是示出了通过使用母板23所制作的扩散片1的主表面11a的显微图，该母板在1.0kPa的排出压力下受到吹喷处理。在图14中，在围绕环状结构体的平坦部上观测到以网络形式延伸的多个裂缝和由吹喷粒子的碰撞所形成的细微凹凸。图15是如图14所示的片材样品的平坦部的表面粗糙度的测量数据。在该实例中，平坦部的表面粗糙度(Ra)为0.434μm。
图16是通过使用母板23所制作的扩散片1的主表面11a的显微图，该母板在1.5kPa的排出压力下受到吹喷处理。在图16中，在围绕环状结构体的平坦部上观测到以网络形式延伸的多个裂缝和由吹喷粒子的碰撞所形成的细微凹凸。此外，在图16中还观测到结构体和平坦部之间的边界部分发生局部变形的状态。图17是如图16所示的片材样品的平坦部的表面粗糙度的测量数据。在该实例中，平坦部的表面粗糙度(Ra)为1.008μm。
[扩散片的成型装置]
(成型装置的第一实例)
图4A是示意性地示出了熔体挤出成型装置的构造实例的示意图。如图4A所示，熔体挤出成型装置30包括挤出机(extruder)31、T形模32、成型辊33、弹性辊34和冷却辊35。成型辊33是上述母板23的实例。
挤出机31熔化由送料斗(未示出)提供的树脂材料并将树脂材料提供给T形模32。T形模32为具有线性开口的冲模，并且其将来自挤出机31的树脂材料扩展至要成型的片材的宽度，并排出所扩展的树脂材料。
成型辊33具有圆柱状，并且其被构造为使得绕作为旋转轴的中心轴旋转。此外，成型辊33被构造为可冷却。为了更具体，成型辊33具有使诸如油介质的冷却介质从中流过的一个或两个以上的流路。
用于将细微图案转印至从T形模32排出的片材上的凹凸被设置在成型辊33的圆柱表面上。例如，这些凹凸为用于将结构体12的形状转印至基材11上的细微凹凸。优选地通过结合光刻处理和上述蚀刻处理来形成凹凸。这是因为可以抑制结构体12在高度上的变化。凹凸包括如参考图3G所描述的母板23的凹凸表面。
弹性辊34具有圆柱状，并且其被构造为绕作为旋转轴的中心轴旋转。此外，弹性辊34的表面被构造为弹性变形。如果片材由成型辊33和弹性辊34压制(nip)，则挤压与成型辊33相接触的表面。
例如，弹性辊34由镀Ni形成的无缝管覆盖。可以使弹性辊34的表面弹性变形的弹性件被包括在弹性辊34中。弹性辊34的构造和材料没有限制，只要弹性辊34以预定的压力与成型辊33相接触时、弹性辊34的表面发生弹性变形即可。例如，橡胶材料、金属、复合材料等可以被用作弹性辊34的材料。此外，弹性辊34不限于辊形，并且其可以形成为带形。弹性辊34被构造为可冷却。为了更具体，弹性辊34具有用于使诸如水的冷却介质从中流过的一个或两个以上的流路。
弹性辊34的表面可以适度地被粗糙化。在这种情况下，可以适度地将所制作的扩散片的背面(主表面11b)粗糙化。例如，弹性辊34的表面粗糙度(Ra)小于等于0.5μm。
冷却辊35具有圆柱状，并且其被构造为使得绕作为旋转轴的中心轴旋转。冷却辊35被构造为可冷却。为了更具体，冷却辊35具有使诸如水的冷却介质从中流过的一个或两个以上的流路。
接下来，描述具有上述构造的熔体挤出成型装置30的操作。
首先，通过挤出机31使树脂材料熔化，以顺次地提供给T形模32。然后，从T形模32中连续排出片材。然后，通过成型辊33和弹性辊34来压制由T形模32排出的片材。从而，将成型辊33的凹凸转印至树脂材料上。随后，在通过成型辊33和冷却辊35压制基材11来抑制基材11抖动(flop)的同时，而通过冷却辊35将基材11从成型辊33中移除。
通过上述操作，获得了期望的扩散片1。
(成型装置的第二实例)
图4B是示出了层压板转印成型装置的构造实例的示意图。层压板转印成型装置40包括通过加热辊41和冷却辊42而旋转的压纹带(emboss belt)43以及通过两个压力辊44而旋转的平坦带45。压力辊44被配置为与加热辊41和冷却辊42相对。进行形状转印之前的基材11可以插入到压纹带43(其表面具有多个凹部43A)和平坦带45(不具有立体形状)之间的空间中。压纹带43为上述母板23的一实例。
参考图3G所描述的母板23可以被用作压纹带43。在这种情况下，凹部43A由具有母板23的凹部21a和平坦部21b的凹凸表面形成。此外，通过将平坦带45的表面粗糙化，要制作的扩散片的背面(主表面11b)可以具有适度的表面粗糙度。
接下来，描述具有上述构造的层压板转印成型装置40的操作。
首先，使压纹带43和平坦带45旋转，以将进行形状转印前的基材11从加热辊41侧插入到两根带之间的空间中。因此，基材11的一个主表面通过加热辊41的热量而瞬间熔化，以将凹部43A的形状转印至基材11的一个主表面上。此后，通过冷却辊42冷却其上转印有凹部43A的形状的基材11的表面，以固定表面形状。也就是说，在基材11的一个主表面上形成了多个结构体12。
通过上述操作，获得了期望的扩散片1。
在根据该实施方式的扩散片1中，结构体12随机地形成在主表面11a上，从而抑制了波纹的产生。此外，在主表面11a上的结构体12之间所形成的平坦部13具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。因此，平坦部13具有通过平坦部13所透射的光的扩散功能。因此，可以在抑制正面方向上的亮度降低的同时，来提高光扩散功能。
根据该实施方式，由于可以在抑制正面方向上的亮度降低的同时提高光扩散功能，所以在视觉上几乎看不出由于扩散片的滚动而导致的亮度的不均匀性。这能够充分地满足使扩散片1更薄的要求。
此外，通过调节主表面11b和平坦部13的表面粗糙度，即使当结构体12的填充率被设定为大于等于80％时，也可以防止波纹的产生。
<第二实施方式>
[液晶显示装置的构造]
(第一构造实例)
图5A是示出了根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的第一构造实例的示意图。如图5A所示，液晶显示装置包括输出光的背光6以及在时间和空间上调制从背光6输出的光以显示图像的液晶面板7。
下文中，将依次描述组成液晶显示装置的背光6和液晶面板7。
(背光)
例如，直下型背光、边缘型背光或平面光源型背光可以被用作背光6。在图5A中，示出了直下型的背光6。例如，背光6包括反射片4、光源5、扩散板3、两个扩散片1以及透镜片2。反射片4配置在与液晶显示装置的显示面相对的背面侧上。扩散板3、扩散片1、透镜片2以及扩散片1从光源5朝液晶面板7顺序地配置在光源5和液晶面板7之间。
例如，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)等可以用作光源5。
反射片4是扩散并反射从光源5输出的光以提高光的利用效率的片材。例如，扩散反射(白色)型反射片、镜面反射型反射片等可以用作反射片4。例如，白聚酯薄膜或多界面反射片(例如，超白聚酯薄膜)可以用作扩散反射型反射片4。例如，诸如银薄膜的金属薄膜可以用作镜面反射型反射片4。
透镜片2是会聚来自光源5的扩散光以提高亮度的片材。例如，具有尖棱镜顶的棱镜片、具有圆棱镜顶的棱镜片、形成在一个主表面上的具有随机棱镜图案的棱镜片、形成在一个主表面上的具有相同网格图案的光学片(网格片，web sheet)等可以用作透镜片2。
可以针对每个扩散片1来使用根据上述第一实施方式的扩散片。每个扩散片1被配置为使得一个主表面11a面向液晶面板7的一侧，以及另一主表面11b面向光源5的一侧。
(液晶面板)
例如，诸如扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(STN)模式、垂直配向(VA)模式、面内切换(IPS)模式、光学补偿双折射(OCB)模式、铁电液晶(FLC)模式、聚合物分散液晶(PDLC)模式以及相变主客(PCGH)模式等显示模式的液晶面板可以被用作液晶面板7。
此外，背光6还包括反射型偏光器(未示出)，使得可以有效地利用从光源5发射的光。因此，可以增加液晶显示装置的亮度，并且可以降低其功耗。反射型偏光器配置在液晶面板的一侧以与液晶面板7相邻。反射型偏光器使得彼此相垂直的偏光成分的一方从中通过，并反射偏光成分的另一方。例如，诸如有机多层膜、无机多层膜或液晶多层膜的层压体可以被用作反射型偏光器。
(第二构造实例)
图5B是示出了根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的第二构造实例的示意图。如图5B所示，背光6包括扩散板3和三个扩散片1。扩散板3和三个扩散片1从光源5朝向液晶面板7而顺序地配置。
在第二构造实例中，除上述构造以外的构造与第一构造实例的构造相同。
(第三构造实例)
图5C是示出了根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的第三构造实例的示意图。如图5C所示，背光6包括扩散板3、透镜片2和扩散片1。扩散板3、透镜片2和扩散片1从光源5朝向液晶面板7而顺序地配置。
在第三构造实例中，除上述构造以外的构造与第一构造实例的构造相同。
根据该实施方式，由于背光6包括根据第一实施方式的一个或多个扩散片1，因此可以在有效地提高光源5的亮度不均匀性的同时来提高液晶显示装置的亮度。此外，可以由扩散片1来代替透镜片2。
上文中，已经描述了本发明的实施方式。然而，本发明并不限于这些实施方式，可以基于本发明的技术精神来进行各种修改。
例如，在上述实施方式中，可以将吹喷处理用作将母板(用于制作扩散片)粗糙化的处理。然而，可以通过使用诸如钢丝刷(wire brush)处理、激光处理、以及研磨处理的各种表面处理方法来代替吹喷处理，来执行将母板粗糙化的处理。平坦部13由其表面粗糙度(Ra)来限定，而与处理方法无关。平坦部的处理形状没有特别限制，其可以为包括球面形状、棱镜形状、格栅形状等的任何形状。例如，图18A和图18B分别是示意性地示出了扩散片2(在平坦部13的表面上形成均具有基本三角截面的棱镜13p)的主要部分的截面图和透视图。可以通过将平坦部13形成为棱镜形，来获得平坦部上的光扩散效果。此外，平坦部13的表面粗糙度(Ra)此时可以在棱镜13p的脊线方向和配置方向之间不同。然而，两个方向的至少一个具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)就已足够。
结构体12的表面粗糙度(Ra)小于平坦部13的表面粗糙度也已足够。例如，结构体12的表面粗糙度(Ra)小于等于0.2μm。此外，结构体12不限于均具有部分球面形状的结构体。例如，图19示出了通过形成均具有部分球面形状的结构体、然后在结构体的表面上形成细微沟槽所获得的结构体12的实例。由此，可以形成在球形表面部分上具有光扩散效果并且在沟槽部分具有光会聚功能的结构体。
使扩散片成型的方法不限于使用上述熔体挤出成型装置和层压板转印成型装置的方法。例如，可以使用诸如热压装置的其他成型装置。
另外，如上述实施方式中描述的构造、方法、形状、材料、数值等仅为实例。因此，根据需要，可以使用与上述实例不同的构造、方法、形状、材料、数值等。
本申请包含于2010年3月17日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2010-060395所涉及的主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域的技术人员应当理解的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合以及变形，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内。

Claims (11)

1.一种扩散片，包括：
具有第一主表面和第二主表面的透光基材；
多个结构体，具有随机地形成在所述第一主表面上的凸状；以及
平坦部，形成在所述第一主表面上的所述多个结构体之间，并且具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。
2.根据权利要求1所述的扩散片，其中，
所述平坦部具有大于等于0.2μm小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)。
3.根据权利要求2所述的扩散片，其中，
所述第二主表面具有小于等于0.5μm的表面粗糙度(Ra)。
4.根据权利要求2所述的扩散片，其中，
所述多个结构体具有部分球面形状。
5.根据权利要求4所述的扩散片，其中，
所述多个结构体相对于所述第一主表面而具有大于等于60％小于等于80％的填充率。
6.一种背光，包括：
扩散片，其包括
具有第一主表面和第二主表面的透光基材，
多个结构体，具有随机地形成在所述第一主表面上的凸状，以及
平坦部，形成在所述第一主表面上的所述多个结构体之间，并且具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)；以及
光源，配置在所述第二主表面侧上。
7.一种液晶显示装置，包括：
扩散片，其包括：
具有第一主表面和第二主表面的透光基材，
多个结构体，具有随机地形成在所述第一主表面上的凸状，以及
平坦部，形成在所述第一主表面上的所述多个结构体之间，并且具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)；
光源，配置在所述第二主表面侧上；以及
液晶面板，配置在所述第一主表面侧上。
8.一种制造扩散片的方法，包括：
在形成于母板制作基材的表面上的抗蚀剂层上形成随机曝光图案；
通过使形成有所述随机曝光图案的所述抗蚀剂层显影，而在所述抗蚀剂层上形成具有随机图案的开口；
通过使用形成有所述开口的抗蚀剂层作为掩模蚀刻所述母板制作基材，来制作母板，所述母板具有对应于所述开口而形成的凹部和由所述抗蚀剂层覆盖的平坦部；
将所述平坦部粗糙化，以具有小于等于0.6μm的表面粗糙度(Ra)；以及
将所述母板的所述凹部和粗糙化的所述平坦部的形状转印至透光基材的主表面上，以制作扩散片，所述扩散片具有多个凸状结构体和配置在所述多个结构体之间的粗糙化的平坦部。
9.根据权利要求8所述的制造扩散片的方法，其中，
所述平坦部的粗糙化包括其中通过吹喷粒子来照射所述平坦部的吹喷处理。
10.根据权利要求9所述的制造扩散片的方法，其中，
在所述吹喷处理中，使用粒子直径均大于每个所述凹部的开口直径的吹喷粒子。
11.根据权利要求10所述的制造扩散片的方法，还包括：在形成所述凹部之后且在将所述平坦部粗糙化之前，通过镀铬来覆盖所述凹部和所述平坦部。
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