CN116547473A - 光扩散片、背光单元、液晶显示装置、信息设备及光扩散片的制造方法 - Google Patents

光扩散片、背光单元、液晶显示装置、信息设备及光扩散片的制造方法 Download PDF

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CN116547473A
CN116547473A CN202180080847.3A CN202180080847A CN116547473A CN 116547473 A CN116547473 A CN 116547473A CN 202180080847 A CN202180080847 A CN 202180080847A CN 116547473 A CN116547473 A CN 116547473A
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锄柄正幸
古田旭
冈部元彦
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Abstract

光扩散片(43)至少在第一面(43a)上具有形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的多个凹部(22)。划分多个凹部(22)的棱线(23)具有相对于将棱线(23)的交点(23a)彼此连接起来的直线在该交点(23a)之间凹陷的形状。若将多个凹部(22)的排列间距设为P,将棱线(23)的顶部的曲线部分在多个凹部(22)的排列方向上所占的尺寸设为Wr,则比率Wr/P在0.3以下。将棱线(23)的交点(23a)彼此连接起来的直线与棱线(23)的最大高低差d在1μm以上且10μm以下。

Description

光扩散片、背光单元、液晶显示装置、信息设备及光扩散片的 制造方法
技术领域
本公开涉及一种光扩散片、背光单元、液晶显示装置、信息设备及光扩散片的制造方法。
背景技术
近年来,作为智能手机或平板终端等各种信息设备的显示装置,液晶显示装置(以下也称为液晶显示屏)得到广泛的应用。液晶显示屏的背光主流为光源布置在液晶面板背面的正下方方式、或光源布置在液晶面板侧面附近的侧光方式。
在采用正下方型背光的情况下,为了消除LED(Light Emitting Diode)等光源在发光面上的影像(image)而提升面内亮度均匀性,会使用光扩散部件(光扩散板、光扩散片、光扩散膜)。
在专利文献1所公开的正下方型背光中,为了提升亮度均匀性,使用了设置有多个凹部的光扩散板,该多个凹部为倒多棱锥状(倒金字塔状)或倒多棱锥台状。在专利文献1中公开了以下技术内容:在光扩散板与其他光学薄膜的层叠构造中,为了抑制光扩散板或其他光学薄膜因运输时的振动而磨损,导致损坏,使光扩散板的凹部的内侧面中开口缘部为曲率中心位于凹部的深度方向一侧的曲面。
专利文献1:日本公开专利公报特开2010-117707号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
然而,在专利文献1所公开的正下方型背光中,无法充分地抑制光扩散板或其他光学薄膜的损坏。
于是,本公开的目的,在于:提供一种光扩散片,在提升亮度均匀性的同时,即使层叠也不易损坏。
-用以解决技术问题的技术方案-
为了达成上述目的,本公开所涉及的光扩散片至少在第一面上具有形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的多个凹部。划分所述多个凹部的棱线具有相对于将该棱线的交点彼此连接起来的直线在该交点之间凹陷的形状。若将所述多个凹部的排列间距设为P,将所述棱线的顶部的曲线部分在所述多个凹部的排列方向上所占的尺寸设为Wr,则比率Wr/P在0.3以下。所述直线与所述棱线的最大高低差d在1μm以上且10μm以下。
根据本公开所涉及的光扩散片,至少在第一面上具有形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的多个凹部,因此能够提升亮度均匀性。为了使划分凹部的棱线(凹部的开口缘)不成为造成磨损或损坏的原因,棱线具有在棱线的交点之间凹陷的形状。因此,即使与其他光学片或其他光扩散片重叠着使用,也不易发生磨损或损坏。将棱线顶部的曲线部分在凹部的排列方向上所占的尺寸Wr抑制在凹部的排列间距P的30%以下。因此,棱线顶部能够保持陡峭的形状,所以即使让棱线在棱线的交点之间凹陷,亮度均匀性也不易降低。由于把将棱线的交点彼此连接起来的直线与棱线的最大高低差d设在1μm以上,因此耐划伤性提升,并且由于将最大高低差d设在10μm以下,因此能够抑制亮度均匀性的降低。
需要说明的是,在本公开所涉及的光扩散片中,考虑到以普通的形状转印技术难以形成几何学上严格定义的倒多棱锥状或倒多棱锥台状的凹部,而使用了“近似倒多棱锥状”或“近似倒多棱锥台状”的表述,但这些表述当然也包括真正的或实质上可视为倒多棱锥状或倒多棱锥台状的形状。
在本公开所涉及的光扩散片中,优选棱线呈在棱线的所有交点之间凹陷的形状,但并非棱线必须具有在所有交点之间都凹陷的形状。换句话说,棱线不具有在一部分交点之间凹陷的形状也是可以的。
在本公开中,“光扩散片”包括板状的“光扩散板”和膜状的“光扩散膜”。
在本公开中,“光学片”是指具有扩散光、聚光、折射光、反射光等光学上的各种功能的片材,“光扩散片”是“光学片”的一种。
就本公开所涉及的光扩散片而言,若所述最大高低差d在1.5μm以上且7μm以下,则能够进一步提升耐划伤性和亮度均匀性。在该情况下,若所述最大高低差d在2.5μm以上且5μm以下,则能够进一步提升耐划伤性和亮度均匀性。
就本公开所涉及的光扩散片而言,若所述比率Wr/P在0.2以下,则能够进一步提升亮度均匀性。在该情况下,若所述比率Wr/P在0.1以下,则能够更进一步提升亮度均匀性。
就本公开所涉及的光扩散片而言,若排列间距P在50μm以上且500μm以下,所述多个凹部的壁面(即近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的斜面)与所述光扩散片的片材面所成的角度在40度以上且65度以下,则能够提升亮度均匀性。
就本公开所涉及的光扩散片而言,若所述棱线在交点之间凹陷成近似抛物线形状、近似圆弧形状、近似三角形形状或近似梯形形状,则能够提升耐划伤性。
在本公开所涉及的光扩散片中,所述多个凹部也可以形成为近似倒四棱锥状或近似倒四棱锥台状。在该情况下,所述棱线可以沿第一方向及第二方向延伸。所述最大高低差d可以为所述第一方向上的所述直线与所述棱线的最大高低差dx和所述第二方向上的所述直线与所述棱线的最大高低差dy的平均值。所述排列间距P可以为所述第一方向上的所述多个凹部的排列间距Px与所述第二方向上的所述多个凹部的排列间距Py的平均值。所述尺寸Wr也可以为所述棱线的顶部的曲线部分在所述第一方向上所占的尺寸Wrx与所述棱线的顶部的曲线部分在所述第二方向上所占的尺寸Wry的平均值。这样一来,便容易制造耐划伤性和亮度均匀性均优异的光扩散片。
就本公开所涉及的光扩散片而言,若仅在所述第一面设置多个凹部,第二面为雾面,则能够抑制在第二面的磨损或损坏,并且能够进一步提升亮度均匀性。
本公开所涉及的背光单元被组装于液晶显示装置,朝着显示画面引导从光源发出的光,在显示画面与多个光源之间包括所述本公开所涉及的光扩散片。
根据本公开所涉及的背光单元,包括所述本公开所涉及的光扩散片,因此能够提升亮度均匀性,并且即使将光扩散片和其他光学片层叠,也能够抑制损坏。
就本公开所涉及的背光单元而言,若反射片设置在从所述光扩散片看去所述显示画面的相反侧,所述光源布置在该反射片上,则亮度均匀性会进一步提升。
在本公开所涉及的背光单元中,可以层叠多片(例如三片以上)所述光扩散片并将层叠后的所述光扩散片布置在所述显示画面与所述光源之间。这样一来,亮度均匀性会进一步提升。在层叠三片以上的所述光扩散片的情况下,若离所述显示画面最近的光扩散片含有扩散剂,其它光扩散片实质上不含扩散剂,则亮度均匀性会进一步提升。
本公开所涉及的液晶显示装置包括所述本公开所涉及的背光单元和液晶显示面板。
根据本公开所涉及的液晶显示装置,包括所述本公开所涉及的背光单元,因此能够提升亮度均匀性,并且即使将光扩散片和其他光学片层叠,也能够抑制损坏。
本公开所涉及的信息设备包括所述本公开所涉及的液晶显示装置。
根据本公开所涉及的信息设备,包括所述本公开所涉及的液晶显示装置,因此能够提升亮度均匀性,并且即使将光扩散片和其他光学片层叠,也能够抑制损坏。
本公开所涉及的光扩散片的制造方法为所述本公开所涉及的光扩散片的制造方法,其在线速度在10m/分以上且30m/以下、压缩线压力在100kgf/cm以上且500kgf/cm以下的条件下,利用挤压成形制造所述光扩散片。
根据本公开所涉及的光扩散片的制造方法,能够使棱线顶部的曲线部分在凹部的排列方向上所占的尺寸Wr在凹部的排列间距P的30%以下,因此能够制造棱线顶部的形状陡峭且亮度均匀性优异的光扩散片。
根据本公开所涉及的光扩散片的制造方法,能够使将棱线的交点彼此连接起来的直线与棱线的最大高低差d在1μm以上且10μm以下。也就是说,能够获得棱线在棱线彼此的交点之间凹陷、棱线彼此的交点部分变高的光扩散片。因此,即使将该光扩散片与其他光学片层叠,在棱线彼此的交点之间棱线也难以与其他光学片等接触,因此不易发生磨损或损坏;由于在棱线彼此的交点处与其他光学片等点接触,因此不易产生滑动而发生磨损或损坏。结果,能够制造耐划伤性优异的光扩散片。
根据本公开所涉及的光扩散片制造方法,采用的是挤压成形,因此能够以低成本制造所述本公开所涉及的光扩散片。
-发明的效果-
根据本公开,能够提供一种光扩散片,在使亮度均匀性提升的同时,即使与其他光学片层叠也不易损坏。
附图说明
图1为实施方式所涉及的液晶显示装置的剖视图;
图2为实施方式所涉及的背光单元的剖视图;
图3为表示图2所示的背光单元中的光源布置例的俯视图;
图4为实施方式所涉及的光扩散片的立体图;
图5为放大表示形成在实施方式所涉及的光扩散片上的凹部的立体图;
图6为表示在实施方式所涉及的光扩散片中划分凹部的X方向棱线的形状之一例的示意图;
图7为表示在实施方式所涉及的光扩散片中划分凹部的Y方向棱线的形状之一例的示意图;
图8为表示在实施方式所涉及的光扩散片中划分凹部的棱线的形状变化例的示意图;
图9为示意图,其表示用与片材面垂直的面将实施方式所涉及的光扩散片切断时的剖面结构,该与片材面垂直的面通过在X方向上相邻的凹部的各中心以及位于该凹部间的棱线的中间点;
图10为示意图,其表示用与片材面垂直的面将实施方式所涉及的光扩散片切断时的剖面结构,该与片材面垂直的面通过在Y方向上相邻的凹部的各中心以及位于该凹部间的棱线的中间点;
图11为表示利用激光显微镜测得的图6所示的X方向棱线的形状、尺寸的结果的范例的图;
图12为表示利用激光显微镜测得的图7所示的Y方向棱线的形状、尺寸的结果之一例的图;
图13为表示利用激光显微镜测得的图9所示的剖面结构的形状、尺寸的结果之一例的图;
图14为表示利用激光显微镜测得的图10所示的剖面结构的形状、尺寸的结果之一例的图;
图15为在实施例中用于测量光扩散片的耐划伤性的装置的结构图;
图16为表示在实施例中用于制造光扩散片的辊上的正四棱锥的形状的图;
图17为表示在比较例中用于制造光扩散片的平板上的正四棱锥的形状的图;
图18为表示对实施例和比较例各例的试样进行耐划伤性试验所得到的结果的图;
图19为变形例所涉及的背光单元的剖视图。
具体实施方式
(实施方式)
以下,参照附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是,本公开的范围不限定于以下实施方式,可以在本公开的技术思想范围内任意变更。
<液晶显示装置>
如图1所示,本实施方式的液晶显示装置50包括液晶显示面板5、粘贴在液晶显示面板5的下表面上的第一偏光板6、粘贴在液晶显示面板5的上表面上的第二偏光板7以及隔着第一偏光板6设置在液晶显示面板5的背面侧的背光单元40。液晶显示面板5包括彼此相对而设的TFT基板1和CF基板2、设置于TFT基板1与CF基板2之间的液晶层3、以及为了将液晶层3封入TFT基板1与CF基板2之间而设置成框状的密封材(省略图示)。
从正面(图1上方)观看到的液晶显示装置50的显示画面50a的形状原则上为长方形或正方形。但不限于此,可以为角是圆角的长方形、椭圆形、圆形、梯形或汽车仪表板(Instrument panel)等任意形状。
在液晶显示装置50的对应各像素电极的各子像素中,对液晶层3施加规定大小的电压改变液晶层3的取向状态,由此来调节从背光单元40透过第一偏光板6入射的光的透射率并让光透过第二偏光板7射出,液晶显示装置50由此显示画像。
本实施方式的液晶显示装置50能够作为组装于各种信息设备(例如汽车导航等车载装置、个人电脑、手机、携带信息终端、携带型游戏机、复印机、售票机、自动存取款机等)的显示装置使用。
TFT基板1例如包括:在玻璃基板上设置成矩阵状的多个TFT、以覆盖各TFT的方式设置的层间绝缘膜、在层间绝缘膜上设置成矩阵状且分别与多个TFT中相对应的TFT连接的多个像素电极、以及以覆盖各像素电极的方式设置的取向膜。CF基板2例如包括:在玻璃基板上设置成网格状的黑色矩阵、含有分别设置在黑色矩阵的各网格间的红色层、绿色层以及蓝色层的彩色滤光片、以覆盖黑色矩阵和彩色滤光片的方式设置的公共电极、以及以覆盖公共电极的方式设置的取向膜。液晶层3由向列型液晶材料等形成,该向列型液晶材料含有具有电光学特性的液晶分子。第一偏光片6和第二偏光片7例如皆包括:具有单向偏光轴的偏光片层和以夹住该偏光片层的方式设置的一对保护层。
<背光单元>
如图2所示,本实施方式的背光单元40包括:反射片41、在反射片41上布置成二维状的多个小型光源42、设置在多个小型光源42的上侧的第一光扩散片43的层叠体、设置在第一光扩散片43的层叠体的上侧的第二光扩散片44,依次设置在第二光扩散片44的上侧的第一棱镜片45和第二棱镜片46。在本例中,第一光扩散片43的层叠体通过层叠两层构造相同的第一光扩散片43而构成。虽然省略了图示,但也可以在第二棱镜片46的上侧设置偏光片。
反射片41例如由白色聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂制薄膜、银蒸镀膜等构成。
小型光源42的种类并无特别限定,例如可以为LED元件或激光元件等,以成本、生产性等观点来看,优选使用LED元件。为了调节成为小型光源42的LED元件的出光角度特性,可以在LED元件上装设透镜。例如,如图3所示,也可以将由边长为几mm的正方形的LED元件构成的多个小型光源42以一定的间隔呈二维阵列状布置在反射片41上。俯视时,小型光源42可以呈长方形,在该情况下,一边的长度可以为10μm以上(优选为50μm以上)且20mm以下(优选为10mm以下,更优选为5mm以下)。
小型光源42的布置个数并无特别限定,在分散着布置多个小型光源42的情况下,优选将多个小型光源42有规律地布置在反射片41上。有规律地布置,是指以一定的法则性进行布置,例如将小型光源42以等间隔布置的情况则属于有规律地布置。以等间隔布置小型光源42时,相邻两个小型光源42的中心之间的距离可以为0.5mm以上(优选为2mm以上)且20mm以下。
各第一光扩散片43具有基材层21。在第一光扩散片43的第一面(与小型光源42相对的面)43a上设置有多个凹部22。多个凹部22形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状。在本例中,多个凹部22形成为近似倒正四棱锥状。相邻的凹部22彼此被棱线23划分开。凹部22的排列间距例如为50μm左右以上且500μm左右以下。凹部22的壁面(近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的斜面)与第一光扩散片43的片材面(没有凹部22的假想镜面)所成的角度例如在40度以上且65度以下。换句话说,凹部22的顶角例如为50度以上且100度以下。第一光扩散片43的第二面43b可以是镜面,但为了提升扩散性,优选为雾面。图4示例出形成为近似倒正四棱锥状的凹部22以5×5的矩阵状布置在第一光扩散片43的第一面43a上的情况。
基材层21例如以聚碳酸酯作为母材(matrix resin:基质树脂)而形成,优选不含扩散剂,但也可以相对于母材100质量%含有例如0.1~4质量%左右的扩散剂。能够适当地将公知材料作为扩散剂使用。在本例中,使第一光扩散片43为基材层21一层构造,但也可以取而代之,使第一光扩散片43为包括形成有凹部22的层的两层以上的构造。
第二光扩散片44可以在第一面(与第一棱镜片45相对的面)44a具有雾面,在第二面44b上具有形成为镜面或近似倒正四棱锥状的凹部。第二光扩散片44例如以聚碳酸酯作为母材(基质树脂)而形成,优选含有扩散剂,可以相对于母材100质量%含有例如0.5~4质量%左右的扩散剂。第二光扩散片44,例如相对于芳香族聚碳酸酯树脂99质量份混合作为扩散剂的硅复合粉末(平均粒径2.0μm)1质量份而构成。
第一棱镜片45和第二棱镜片46分别由薄膜构成,在该薄膜上彼此相邻地形成有横剖面为等腰三角形的多个槽,相邻一对槽所夹的部分构成棱镜,棱镜的顶角约为90°。此处,形成于第一棱镜片45的各个槽与形成于第二棱镜片46的各个槽被布置成彼此正交。第一棱镜片45和第二棱镜片46可以形成为一体。例如,用UV固化型丙烯酸类树脂使PET(polyethylene terephthalate)薄膜呈棱镜形状,作为第一棱镜片45和第二棱镜片46可以使用它。
虽然省略了图示,但在将偏光片设置在第二棱镜片46的上侧的情况下,作为偏光片例如可以使用3M公司制造的DBEF系列。偏光片通过防止从背光单元40射出的光被液晶显示装置50的第一偏光板6吸收来使显示画面50a的亮度提升。
<光扩散片的详细构成>
在图2所示的例子中,在第一光扩散片43的第一面(与小型光源42相对的面)43a上形成有多个凹部22,但也可以取而代之,在第一光扩散片43的第二面43b上形成多个其它的与凹部22相同的凹部。或者,不仅在第一光扩散片43的第一面43a上形成有多个凹部22,在第一光扩散片43的第二面43b上也形成多个其它的与凹部22相同的凹部。
多个凹部22可以形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状。多个凹部22可以有规律地呈二维排列。作为“倒多棱锥(锥台)状”,优选能够无间隙地二维布置的三棱锥(锥台)状、四棱锥(锥台)状或六棱锥(锥台)状。在形成凹部22时的挤压成形或注塑成形等制造工艺中虽使用模具(金属辊),但考虑到该模具(金属辊)表面的切削作业精度,可以选择倒四棱锥(锥台)状作为“倒多棱锥(锥台)状”。
需要说明的是,考虑到以普通的形状转印技术难以形成几何学上严格定义的倒多棱锥状或倒多棱锥台状的凹部,而使用了“近似倒多棱锥状”或“近似倒多棱锥台状”的表述,但这些表述当然也包括真正的或实质上可视为倒多棱锥状或倒多棱锥台状的形状。“近似”是指能够近似为之意,例如“近似四棱锥状”是指能够近似为四棱锥的形状。在工业生产上的加工精度所引起的不可避免的形状偏差范围内,由“倒多棱锥状”或“倒多棱锥台状”变化过来的形状也包含在“近似倒多棱锥状”或“近似倒多棱锥台状”中。
在多个凹部22有规律地二维排列的情况下,多个凹部22可以无间隙地设置在第一光扩散片43的整个表面上,也可以以一定的间隔(间距)设置在第一光扩散片43的整个表面上。
第一光扩散片43可以由不含扩散剂的基材层21例如由透明聚碳酸酯形成的基材层21构成。在让基材层21中含有扩散剂的情况下,扩散剂的材质并无特别限定,无机颗粒例如可以使用二氧化硅、氧化钛、氢氧化铝、硫酸钡等;有机颗粒例如可以使用丙烯酸酯、丙烯腈、硅酮、聚苯乙烯、聚酰胺等。以光扩散效果的观点来看,扩散剂的粒径可以为例如0.1μm以上(优选为1μm以上)且10μm以下(优选为8μm以下)。从由近似倒多棱锥状带来的反射与折射效果、以及由扩散剂带来的光扩散效果的观点来看,第一光扩散片43优选不含有扩散剂,但也可以将形成基材层21的材料(基质)设为100质量%,将扩散剂的含量设为例如0.1质量%以上(优选0.3质量%以上)且10质量%以下(优选8质量%以下)。扩散剂的折射率与基材层21中的基质的折射率之差为0.01以上,优选为0.03以上,更优选为0.05以上,进一步优选为0.1以上,最优选为0.15以上。若扩散剂的折射率与基材层21的基质的折射率之差小于0.01,则扩散剂带来的扩散效果会不充分。
成为基材层21的基质的树脂只要是让光透过的材料,则无特别限定,例如可以使用丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、MS(甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙酸纤维素纤维素、聚酰亚胺等。
第一光扩散片43的厚度并无特别限定,例如可以为3mm以下(优选为2mm以下,更优选为1.5mm以下,进一步优选为1mm以下)且0.1mm以上。若第一光扩散片43的厚度超过3mm,则难以实现液晶显示屏的薄型化。另一方面,若第一光扩散片43的厚度小于0.1mm,则难以发挥亮度均匀性提升效果。
在第一光扩散片43具有多层构造(例如第一层的基材层及第二层的凹部形成层)的情况下,凹部形成层的厚度比凹部22的最大深度大。例如,在为设置有深度为20μm的凹部的层的情况下,使该层的厚度大于20μm。第一光扩散片43可以由含有基材层及凹部形成层的三层以上的构造构成。或者,第一光扩散片43可以为基材层及凹部形成层各自独立的光学片构造,也可以为将基材层及凹部形成层层叠后而得到的构造,又可以对基材层及凹部形成层分别进行布置。
<光扩散片的制造方法>
以下,对第一光扩散片43的制造方法进行说明。第一光扩散片43的制造方法并无特别限定,可以使用例如挤压成形法、注塑成形法等。在挤压成形第一光扩散片43的情况下,例如,可以将线速度设定为10m/分以上且30m/分以下,将压缩线压力设定为100kgf/cm以上且500kgf/cm以下。
采用挤压成形法制造表面具有凹凸形状的单层光扩散片的步骤如下所述。首先,将已添加有扩散剂的颗粒(pellet)状塑料颗粒(还可以一起混合未添加扩散剂的颗粒状塑料颗粒)投入单螺杆挤出机中,一边加热一边熔融、混炼。之后,用两个金属辊夹住由T型模头挤出的熔融树脂冷却后,用导辊运送,用切片机切割成单片平板,这样来制作扩散片。此处,通过用表面形状与所希望的凹凸形状相反的金属辊夹住熔融树脂来将辊表面的相反形状转印到树脂上,便能够将所希望的凹凸形状赋予给扩散片的表面。因为辊表面的形状不一定会100%转印到树脂上,所以可以从转印程度进行逆向计算来设计辊表面的形状。
采用挤压成形法制造表面具有凹凸形状的双层构造的光扩散片时,例如往两台单螺杆挤出机中分别投入形成各层所需的颗粒状塑料颗粒后,对各层进行与前述相同的步骤,并将制作出的各片材层叠起来即可。
或者,也可以按以下所述制作表面具有凹凸形状的双层构造的光扩散片。首先,往两台单螺杆挤出机中分别投入形成各层所需的颗粒状塑料颗粒,一边加热一边熔融、混炼。之后,将形成各层的熔融树脂投入一个T型模头中,在该T型模头内层叠,由两个金属辊夹住从该T型模头挤出的层叠熔融树脂并进行冷却。之后,可以使用导辊输送层叠熔融树脂,以切片机切割成单片平板,由此来制作表面具有凹凸形状的双层构造的扩散片。
也可以用UV(紫外线)赋形转印,按以下所述制造光扩散片。首先,将未固化的紫外线固化树脂填充到辊上,该辊具有欲转印凹凸形状的相反形状,然后将基材按压在该树脂上。接着,在填充有紫外线固化树脂的辊与基材成为一体的状态下,照射紫外线使树脂固化。接着,将利用树脂而赋形转印有凹凸形状的片材从辊上剥离下来。最后,再次对片材照射紫外线使树脂完全固化,这样制作表面具有凹凸形状的扩散片。
<光扩散片的特征>
以下,参照图5至图10对本实施方式的第一光扩散片43的特征进行详细说明。
如图5所示,在第一光扩散片43的第一面43a上,设置有例如形成为近似倒正四棱锥状的多个凹部22。多个凹部22可以形成为近似倒正四棱锥台状。凹部22的中心22a是凹部22的最深部。多个凹部22沿着相互正交的X方向(第一方向)和Y方向(第二方向)排列。相邻的凹部22彼此被棱线23划分开。棱线23沿着X方向和Y方向延伸。
作为第一光扩散片43的特征之一,棱线23具有相对于将棱线23的交点23a彼此连接起来的直线Lx和Ly在该交点23a之间凹陷的形状。此处,将交点23a彼此连接起来的直线Lx、Ly与棱线23之间的最大高低差d需要在1μm以上且10μm以下,优选在1.5μm以上且7μm以下,更优选在2.5μm以上且5μm以下。
需要说明的是,在第一光扩散片43中,优选棱线呈在棱线的所有交点23a之间凹陷的形状,但并非棱线23必须具有在所有交点23a之间凹陷的形状。换句话说,棱线23不具有在一部分交点之间23a凹陷的形状也是可以的。
图6表示从与片材面平行且与X方向垂直的方向观察沿图5的线Ax-Bx在X方向上延伸的棱线23时所观察到的形状之一例,图7表示从与片材面平行且与Y方向垂直的方向观察沿图5的线Ay-By在Y方向上延伸的棱线23时所观察的形状之一例。如图6所示,棱线23具有相对于在X方向上将棱线23的交点23a彼此连接起来的直线Lx在交点23a之间凹陷的形状。设凹部22在X方向上的排列间距为Px,沿X方向延伸的棱线23例如在距交点23a为Px/2(半间距)的位置处具有最低点23b,从直线Lx到最低点23b的距离(最大高低差)为dx。如图7所示,棱线23具有相对于在Y方向上将棱线23的交点23a彼此连接起来的直线Ly在交点23a之间凹陷的形状。设凹部22在Y方向上的排列间距为Py,沿Y方向延伸的棱线23例如在距交点23a为Py/2(半间距)的位置处具有最低点23b,从直线Ly到最低点23b的距离(最大高低差)为dy。
需要说明的是,在凹部22形成为倒正四棱锥状的情况下,凹部22的X方向的排列间距Px与交点23a彼此间在X方向的间隔(水平距离)相等,凹部22的Y方向的排列间距Py与交点23a彼此间在Y方向上的间隔(水平距离)相等。
将X方向上的最大高低差dx与Y方向上的最大高低差dy的平均值作为最大高低差d,需要将最大高低差d设定在1μm以上且10μm以下,优选设定在1.5μm以上且7μm以下,更优选设定在2.5μm以上且5μm以下。
棱线23的位于交点23a间的凹陷形状并无特别限定,例如如图8所示,棱线23也可以相对于将交点23a彼此连接起来的直线L在交点23a之间凹陷成近似圆弧形状(图8的(A))、近似抛物线形状(图8的(B))、近似三角形形状(图8的(C))或近似梯形形状(图8的(D))。
作为第一光扩散片43的另一特征,当将凹部22的排列间距设为P,将棱线23顶部的曲线部分在凹部22的排列方向上所占的尺寸设为Wr时,比率Wr/P需要在0.3以下,更优选在0.2以下,进一步优选在0.1以下。
图9表示第一光扩散片43沿图5的线Cx-Dx剖开的剖面结构之一例,图10表示第一光扩散片43沿图5的线Cy-Dy剖开的剖面结构之一例。详细而言,图9表示用与片材面垂直的面将第一光扩散片43切断时的剖面结构,该与片材面垂直的面通过在X方向上相邻的凹部22的各中心22a与位于该凹部22间的棱线23的交点23a之间的中间点。图10表示用与片材面垂直的面将第一光扩散片43切断时的剖面结构,该与片材面垂直的面通过在Y方向上相邻的凹部22的各中心22a与位于该凹部22间的棱线23的交点23a之间的中间点。
在图9所示的剖面结构中,在X方向上相邻的凹部22各自的中心22a的间隔(水平距离)与X方向上的凹部22的排列间距Px相等。棱线23顶部的曲线部分在X方向上所占的尺寸为Wrx。夹着棱线23相邻的凹部22各自的壁面(倒四棱锥的斜面)的直线部分在X方向上所占的尺寸为Wsx1、Wsx2。在X方向上,凹部22的壁面(倒四棱锥的斜面)与片材面所成的角度为θx。从凹部22的中心22a到棱线23(沿Y方向延伸的棱线23)的顶点(交点23a之间的中间点)的高度为Hx。
在图10所示的剖面结构中,在Y方向上相邻的凹部22各自的中心22a的间隔(水平距离)与Y方向上的凹部22的排列间距Py相等。棱线23顶部的曲线部分在Y方向上所占的尺寸为Wry。夹着棱线23相邻的凹部22各自的壁面(倒四棱锥的斜面)的直线部分在Y方向上所占的尺寸为Wsy1、Wsy2。在Y方向上,凹部22的壁面(倒四棱锥的斜面)与片材面所成的角度为θy。从凹部22的中心22a到棱线23(沿X方向延伸的棱线23)的顶点(交点23a之间的中间点)的高度为Hy。
需要说明的是,在凹部22形成为倒四棱锥状的情况下,将排列间距Px与排列间距Py的平均值设为P,将尺寸Wrx与尺寸Wry的平均值设为Wr,则需要将比率Wr/P设定在0.3以下,优选设定在0.2以下,更优选设定在0.1以下。
图11表示用激光显微镜测得的图6所示的X方向棱线的形状、尺寸的结果之一例,图12表示用激光显微镜测得的图7所示的Y方向棱线的形状、尺寸的结果之一例,图13表示用激光显微镜测得的图9所示的剖面结构的形状、尺寸、角度的结果之一例,图14表示用激光显微镜测得的图10所示的剖面结构的形状、尺寸、角度的结果之一例。
需要说明的是,在图11、图12中,在将棱线23的交点23a彼此连接起来的直线Lx、Ly与棱线23之间的距离的最大值(最大高低差)dx、dy的测量中,将从棱线23上的点垂直于直线Lx、Ly引出的垂线的长度的最大值设为dx、dy。
在排列间距Px、Py的测量中,将X方向、Y方向上各自的“交点23a间的水平距离”作为Px、Py求出。这样一来,即使是测量“交点23a间的水平距离”的方法,也能够容易且准确地求出排列间距Px、Py。
<实施方式的效果>
如上所述,本实施方式的第一光扩散片43至少在第一面43a上具有形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的多个凹部22。将多个凹部22划分开的棱线23具有相对于将棱线23的交点23a彼此连接起来的直线在该交点23a之间凹陷的形状。若将多个凹部(22)的排列间距设为P,将棱线(23)的顶部的曲线部分在多个凹部(22)的排列方向上所占的尺寸设为Wr,则比率Wr/P在0.3以下。若将棱线23的交点23a彼此连接起来,则与棱线23的最大高低差d在1μm以上且10μm以下。
根据本实施方式的第一光扩散片43,至少在第一面43a上具有形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的多个凹部22,因此能够提升亮度均匀性。为了使划分凹部22的棱线23(凹部22的开口缘)不成为造成磨损或损坏的原因,棱线23具有在棱线23的交点23a之间凹陷的形状。因此,即使与其他光学片或其他光扩散片重叠着使用,也不易发生磨损或损坏。将棱线23顶部的曲线部分在凹部22的排列方向上所占的尺寸Wr抑制在凹部的排列间距P的30%以下。因此,棱线23的顶部能够保持陡峭的形状,所以即使让棱线23在交点23a间凹陷,亮度均匀性也不易降低。由于将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d设为1μm以上,因此耐划伤性提升,并且由于将最大高低差d设为10μm以下,因此能够抑制亮度均匀性降低。
就本实施方式的第一光扩散片43而言,若将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d设在1.5μm以上且7μm以下,则能够进一步提升耐划伤性和亮度均匀性。在该情况下,若最大高低差d在2.5μm以上且5μm以下,则能够进一步提升耐划伤性和亮度均匀性。
在本实施方式的第一光扩散片43中,将多个凹部22的排列间距设为P,将棱线23顶部的曲线部分在多个凹部22的排列方向上所占的尺寸设为Wr,若比率Wr/P在0.2以下,则能够进一步提升亮度均匀性。在该情况下,若比率Wr/P在0.1以下,则能够更进一步地提升亮度均匀性。
就本实施方式的第一光扩散片43而言,若多个凹部22的排列间距P在50μm以上且500μm以下,多个凹部22的壁面(即近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的斜面)与片材面所成的角度在40度以上且65度以下,则能够提升亮度均匀性。
就本实施方式的第一光扩散片43而言,若棱线23在交点23a间凹陷成近似抛物线形状、近似圆弧形状、近似三角形形状或近似梯形形状,则能够提升耐划伤性。
在本实施方式的第一光扩散片43中,多个凹部22也可以形成为近似倒四棱锥状或近似倒四棱锥台状。在该情况下,棱线23可以沿X方向(第一方向)及Y方向(第二方向)延伸。将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d可以是X方向上的该直线与棱线23的最大高低差dx与Y方向上的该直线与棱线23的最大高低差dy的平均值。多个凹部22的排列间距P可以是X方向上的凹部22的排列间距Px与Y方向上的凹部22的排列间距Py的平均值。棱线23顶部的曲线部分在凹部22的排列方向上所占的尺寸Wr可以是棱线23顶部的曲线部分在X方向上所占的尺寸Wrx与棱线23顶部的曲线部分在Y方向上所占的尺寸Wry的平均值。这样一来,便容易制造耐划伤性和亮度均匀性均优异的光扩散片。
在本实施方式的第一光扩散片43中,若仅在第一面43a设置多个凹部22,而第二面43b为雾面,则能够抑制第二面43b的磨损或损坏,并且能够进一步提升亮度均匀性。
本实施方式的背光单元40是组装在液晶显示装置50中、将光源42所发出的光向显示画面50a引导的背光单元40,在显示画面50a和光源42之间包括本实施方式的第一光扩散片43。
根据本实施方式的背光单元40,包括本实施方式的第一光扩散片43,因此能够提升亮度均匀性,并且即使将第一光扩散片43彼此层叠或将第一光扩散片43与其他光学片层叠,也能够抑制损坏。
在本实施方式的背光单元40中,若反射片41设置在从第一光扩散片43看去显示画面50a的相反侧,而光源42布置在该反射片41上,则亮度均匀性会进一步提升。
本实施方式的液晶显示装置50包括本实施方式的背光单元40和液晶显示面板5。
根据本实施方式的液晶显示装置50和包括液晶显示装置50的信息设备,包括本实施方式的背光单元40,因此能够提升亮度均匀性,并且即使将第一光扩散片43彼此层叠或将第一光扩散片43与其他光学片层叠,也能够抑制损坏。
本实施方式的光扩散片制造方法为制造本实施方式的第一光扩散片43的方法,在线速度为10m/分以上且30m/分以下、压缩线压力为100kgf/cm以上且500kgf/cm以下的条件下,利用挤压成形制造第一光扩散片43。
根据本实施方式的光扩散片制造方法,能够使棱线23顶部的曲线部分在凹部22的排列方向上所占的尺寸Wr在凹部22的排列间距P的30%以下,因此能够制造棱线23顶部的形状陡峭且亮度均匀性优异的第一光扩散片43。
根据本实施方式的光扩散片制造方法,能够使将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d在1μm以上且10μm以下。也就是说,能够获得棱线23在交点23a之间凹陷、交点23a部分变高的第一光扩散片43。因此,即使将第一光扩散片43彼此层叠或将第一光扩散片43与其他光学片层叠,棱线23也难以在交点23a之间与其他光学片等接触,因此不易发生磨损或损坏;在交点23a处棱线23与其他光学片等点接触,因此不易产生滑动而发生磨损或损坏。因此,能够制造耐划伤性优异的第一光扩散片43。
根据本实施方式的光扩散片制造方法,由于采用挤压成形,因此能够以低成本制造本实施方式的第一光扩散片43。
(实施例)
以下,对照比较例,对实施例所涉及的第一光扩散片43进行说明。
<凹部的形状、尺寸、角度的测量>
用KEYENCE公司制造的激光显微镜VK-100观察了形成在后述各实施例中的第一光扩散片43上的凹部22的形状。具体而言,进行了以下测量:形成为倒正四棱锥状的凹部22的棱线23的剖面形状(图6、图7、图9、图10所示的剖面形状);图6、图7所示的最大高低差dx、dy(将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的距离的最大值)及其平均值d;图9、图10所示的高度Hx、Hy(从凹部22的中心22a到棱线23的顶点的高度)及其平均值H;图9、图10所示的尺寸Wrx、Wry(棱线23顶部的曲线部分在X方向、Y方向上所占的尺寸)及其平均值Wr;图6、图7所示的凹部22的排列间距Px、Py(交点23a间在X方向、Y方向上的水平距离)及其平均值P;尺寸Wr相对于排列间距P的比率Wr/P(单位:%);以及图9、图10所示的角度θx、θy(在X方向、Y方向上凹部22的壁面(倒正四棱锥的斜面)与第一光扩散片43的片材面所成的角度)。
<光学性质的测量>
作为后述各实施例的第一光扩散片43的光学性质,测量了Haze(雾度)和波长450nm下的透光率。雾度是根据JIS K-7105,使用SUGA试验机公司制造的HZ-2,使光从形成为倒正四棱锥状的凹部22的某个面(第一面43a)入射而测得的。波长450nm下的透光率是使用日本分光公司制造的V-670,使光从具有形成为倒正四棱锥状的凹部22的某个面(第一面43a)入射而测得的。
<耐划伤性的评价>
在后述各实施例的第一光扩散片43的耐划伤性试验中,使用了图15所示的装置。如图15所示,将作为固定试样的第一光扩散片43的下表面设为第一面43a(形成有倒正四棱锥状的凹部22的面),将作为移动试样的第一光扩散片43的上表面设为第二面43b(雾面),在玻璃板上依次层叠移动试样及固定试样,从上方在直径20mm的圆形面积上载放载荷为516gf的重物,以牵引速度10mm/秒的速度牵引移动试样并使其移动100mm,以目视检查来判断移动试样与固定试样的摩擦面的划伤程度。对固定试样的下表面(倒正四棱锥状的凹部22的形成面)和移动试样的上表面(雾面)两者进行了检查、判断。
按照以下基准进行了检查、判断中的评价。
AA:在目视下完全看不到有划伤,为耐划伤性非常优异的光扩散片。
A:在目视下几乎看不到有划伤,为耐划伤性相当优异的光扩散片。
B:在目视下稍微能够看到有划伤,为耐划伤性还算优异的光扩散片。
C:在目视下能够看到有少许划伤,为接近于勉强能接受的耐划伤性下限的光扩散片。
×:即使在目视下也能清楚地看到许多划伤,为耐划伤性差的光扩散片。
<亮度及亮度均匀性的测量>
后述各实施例的第一光扩散片43的亮度及亮度均匀性的测量通过图2及图3所示的背光单元40的构成来进行。也就是说,在排列成阵列状的小型光源42(LED阵列)上,以使形成有凹部22的第一面43a朝向光源42侧的方式,重叠着布置了两片第一光扩散片43,该凹部22为在后述实施例中得到的具有倒正四棱锥形状的凹部。在第一光扩散片43的层叠体上,以让镜面即第二面44b朝向光源42侧的方式重叠着布置了一片第二光扩散片44,该第二光扩散片44以相同的组成将相同的扩散剂添加到与后述实施例18相同的芳香族聚碳酸酯树脂中而制成,厚度为120μm。在制造第二光扩散片44时,一个辊使用镜面辊,另一个辊使用表面具有与后述实施例1相同的随机雾面形状(表面粗糙度Ra=2.5μm)的辊,方法采用与实施例1相同的方法。在第二光扩散片44中,雾面(第一面44a)侧的表面粗糙度Ra为1.6μm,镜面(第二面44b)侧的表面粗糙度Ra为0.4μm。在第二光扩散片44上重叠着布置了两片棱镜片45、46。在以上构成下,进行了亮度和亮度均匀性的测量。需要说明的是,作为LED阵列使用了LED间距为3mm的阵列,作为LED(小型光源42)使用了Cree公司制造的蓝色LED(产品编号XPGDRY-L1-0000-00501)。
在亮度均匀性的测量中,首先,在图3所示的LED阵列(六个×六个)中,沿着通过LED(小型光源42)正上方的对角线L获取剖面亮度,接着,计算该剖面亮度的平均值和标准偏差,
按照以下计算式求出了亮度均匀性(%),亮度均匀性(%)=(剖面亮度的平均值)÷(剖面亮度的标准偏差)×100。
按以上所述求得的亮度均匀性的数值越高,则表示亮度越均匀。
亮度均匀性的评价基准如下所述。
AA:亮度均匀性在210%以上,目视下完全看不到亮度不均匀的级别、展现出最优异的均匀性的光扩散片。
A:亮度均匀性在200%以上且小于210%,目视下几乎看不到亮度不均、展现出优异均匀性的光扩散片。
B:亮度均匀性在190%以上且小于200%,虽然目视下能稍微看到亮度不均匀,但仍展现出合格级别的均匀性的光扩散片。
C:亮度均匀性在180%以上且小于190%,虽然目视下能看到亮度不均匀,但仍展现出合格水平的最低限度均匀性的光扩散片。
X:亮度均匀性小于180%,目视下亮度不均匀明显,均匀性差的光扩散片。
亮度的评价基准如下所述。
A:剖面亮度的平均值在3150cd/m2以上的光扩散片。
B:剖面亮度的平均值在3100cd/m2以上且小于3150cd/m2的光扩散片。
C:剖面亮度的平均值在3050cd/m2以上且小于3100cd/m2的光扩散片。
<综合评价>
基于耐划伤性试验的结果及亮度均匀性的评价结果,按照以下的基准对后述各实施例的第一光扩散片43进行了综合评价。
AA:在倒正四棱锥面和雾面两者的耐划伤性试验的评价结果和亮度均匀性的评价结果中,全部在A以上且有两个以上AA的整体而言最优异的光扩散片。
A:在倒正四棱锥面和雾面两者的耐划伤性试验的评价结果和亮度均匀性的评价结果中,全部在A以上且整体而言最优异的光扩散片(不过,AA评价品除外)。
B:在倒正四棱锥面和雾面两者的耐划伤性试验的评价结果和亮度均匀性的评价结果中,全部在B以上整体而言优异的光扩散片(不过,AA、A评价品除外)。
C:在倒正四棱锥面和雾面两者的耐划伤性试验的评价结果和亮度均匀性的评价结果中,全部在C以上整体而言具有最低限度以上的性能、能够使用的光扩散片(不过,AA、A、B评价品除外)。
×:在倒正四棱锥面和雾面两者的耐划伤性试验的评价结果和亮度均匀性的评价结果中,任意一个以上有×评价的整体而言较差的光扩散片。
<实施例1>
实施例1的第一光扩散片43的制造方法如下所述。首先,将根据ISO1133测得的熔体流动速率为15g/10分的芳香族聚碳酸酯树脂投入挤压机中,进行熔融混炼后,从T型模头挤出树脂。然后,作为两个金属辊中的一个辊,使用表面具有图16(A)、(B)((B)是从(A)的线X-Y的剖面方向观察到的形状图)所示的形状(高度50μm、间距100μm、顶角90度的正四棱锥即金字塔形状)的辊,作为另一个辊,使用表面具有随机雾面形状(表面粗糙度Ra=2.5μm)的辊,将已从T型模头挤出的熔融树脂夹在该两个辊之间,一边进行形状转印,一边进行冷却。这样一来,便用挤压成形法制作出了厚度180μm的单层光扩散片,如表1所示,该光扩散片的一表面具有凹(倒)金字塔形状,其深度取决于辊上的正四棱锥的高度,另一表面则具有表面粗糙度Ra=1.67μm的雾面。需要说明的是,作为成形条件,如表1所示,以线速度为17m/分、两个辊之间的压缩力(压缩线压力)为280kgf/cm的方式进行加压,在向聚碳酸树脂的形状转印良好且片材从辊剥离良好的树脂温度条件(230~310℃)下得到了光扩散片。
【表1】
使用KEYENCE公司制造的激光显微镜VK-100对按以上所述制作出的实施例1的第一光扩散片43上形成的凹部(倒正四棱锥)22的形状进行了观察。具体而言,进行了以下测量:形成为倒正四棱锥状的凹部22的棱线23的剖面形状(图6、图7、图9、图10所示的剖面形状);图6、图7所示的最大高低差dx、dy(将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的距离的最大值)及其平均值d;图9、图10所示的高度Hx、Hy(从凹部22的中心22a到棱线23的顶点的高度)及其平均值H;图9、图10所示的尺寸Wrx、Wry(棱线23顶部的曲线部分在X方向、Y方向上所占的尺寸)及其平均值Wr;图6、图7所示的凹部22的排列间距Px、Py(交点23a之间在X方向、Y方向上的水平距离)及其平均值P;尺寸Wr相对于排列间距P的比率Wr/P(单位:%);以及图9、图10所示的角度θx、θy(在X方向、Y方向上凹部22的壁面(倒正四棱锥的斜面)与第一光扩散片43的片材面所成的角度)。
<实施例2~3>
在实施例2的第一光扩散片43的制造方法中,作为两个金属辊中的正四棱锥形状的辊,使用了表面具有高度54.6μm、间距100μm、顶角85度的正四棱锥即金字塔形状的辊,除此之外,如表1所示,采用了与实施例1相同的条件。
在实施例3的第一光扩散片43的制造方法中,作为两个金属辊中的正四棱锥形状的辊,使用了表面具有高度59.6μm、间距100μm、顶角80度的正四棱锥即金字塔形状的辊,除此之外,如表1所示,采用了与实施例1相同的条件。
<比较例1~3>
在比较例1中,首先,使用与实施例1相同的芳香族聚碳酸酯树脂制作出了厚度1mm的冲压原板。接着,使用在表面具有图17的(A)、(B)((B)是从(A)的线X-Y剖面方向观察到的形状图)所示的形状(在形状与实施例1相同的正四棱锥即金字塔形状中将金字塔的谷部分修成曲率半径4.2μm的曲面状的形状)的平板模具、和在表面具有与实施例1相同的随机雾面形状(表面粗糙度Ra=2.5μm)的平板模具,用这两张模具夹住冲压原板,放入带加热冷却装置的冲压机中,在冲压板温度250℃、压强200kg/cm2的条件下冲压了20分钟。然后,在保持着加压的状态下将冲压板温度冷却到20℃,加压保持到树脂板被充分冷却为止,用压缩成形法制作出了表1所示的厚度180μm的光扩散片。
在比较例2中,与比较例1一样制作出冲压原板后,使用在表面具有在形状与实施例2相同的正四棱锥即金字塔形状中与比较例1一样将金字塔的谷部分修成曲率半径4.2μm的曲面状的形状的平板模具,除此之外,在与比较例1相同的条件下,用冲压机进行加热、加压、冷却,用压缩成形法制作出了表1所示的厚度180μm的光扩散片。
在比较例3中,与比较例1一样制作出冲压原板后,使用在表面具有在形状与实施例3相同的正四棱锥即金字塔形状中与比较例1、2一样将金字塔的谷部分修成曲率半径4.2μm的曲面状的形状的平板模具,除此之外,在与比较例1、2相同的条件下,用冲压机进行加热、加压、冷却,以压缩成形法制作出了表1所示的厚度180μm的光扩散片。
<实施例1~3及比较例1~3的评价>
针对在实施例1~3中得到的第一光扩散片43,将测量得到的各要素的形状、尺寸以及角度等与比较例1~3一起示于表2,将光学性质的测量结果、耐划伤性试验的结果、亮度和亮度均匀性的评价结果、以及综合评价结果与比较例1~3一起示于表3。
【表2】
【表3】
根据表2、表3所示的结果,在实施例1~3中得到的、形成有倒正四棱锥形状的凹部22的第一光扩散片43中,将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d在1.0μm以上,棱线23具有在交点23a间凹陷成近似抛物线状的形状。因此,即使重叠着使用也不易发生由棱线23引起的磨损或损坏,在耐划伤性试验中得到了良好的结果。
另一方面,在比较例1~3中,虽然将曲率半径4.2μm左右的曲面形状赋予给棱线23的顶点附近,但最大高低差d为0μm,棱线23完全没有凹陷,棱线23具有在交点23a之间呈水平的形状。因此,在耐划伤性试验中产生了由棱线23引起的划伤,其结果为耐划伤性差。
在实施例1和比较例1、实施例2和比较例2、实施例3和比较例3各例中,比率Wr/P全部在10%以下,棱线23的顶部的陡峭形状得以保持,因此针对亮度均匀性分别得到了同等良好的评价结果。
如上所述,在综合评价中,实施例1~3为“C”,比较例1~3为“×”。
<实施例4~10以及比较例4>
在实施例4~7中,如表4所示,将成形条件中的线速度变更为15m/分~4m/分,除此之外,采用与实施例1相同的方法制作出了光扩散片。
在实施例8~10及比较例4中,如表4所示,将成形条件中的两个辊之间的压缩线压力变更为180kgf/cm~40kgf/cm,除此之外,采用与实施例1相同的方法制作出了光扩散片。
【表4】
<实施例4~10及比较例4的评价>
针对在实施例4~10中得到的第一光扩散片43,将测量得到的各要素的形状、尺寸以及角度等与比较例4一起示于表5,将光学性质的测量结果、耐划伤性试验的结果、亮度和亮度均匀性的评价结果、以及综合评价结果与比较例4一起示于表6。
【表5】
【表6】
根据表5、表6所示的结果,在实施例4~10以及比较例4中得到的、形成有倒正四棱锥形状的凹部22的第一光扩散片43中,将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d在1.0μm以上,棱线23具有在交点23a间凹陷成近似抛物线状的形状。因此,即使重叠着使用也不易发生由棱线23引起的磨损或损坏,在耐划伤性试验中得到了良好的结果。
在实施例4~10中,比率Wr/P全部在30%以下,棱线23的顶部的陡峭形状得以保持,因此针对亮度均匀性分别得到了同等良好的评价结果。
然而,在比较例4中,由于比率Wr/P超过了30%,所以棱线23的顶部的陡峭形状无法得到保持,亮度均匀性差。
如上所述,在综合评价中,实施例4~10为“C”,比较例4为“×”。
<实施例11~14>
在实施例11的第一光扩散片43的制造方法中,作为两个金属辊中的正四棱锥形状的辊,使用表面具有高度90.0μm、间距180μm、顶角90度的正四棱锥即金字塔形状的辊,除此之外,采用与实施例1大致相同的条件,制作出了表7所示的厚度200μm的光扩散片。
【表7】
在实施例12的第一光扩散片43的制造方法中,作为两个金属辊中的正四棱锥形状的辊,使用表面具有高度98.2μm、间距180μm、顶角85度的正四棱锥即金字塔形状的辊,除此之外,采用与实施例1大致相同的条件,制作出了表7所示的厚度200μm的光扩散片。
在实施例13的第一光扩散片43的制造方法中,作为两个金属辊中的正四棱锥形状的辊,使用表面具有高度107.3μm、间距180μm、顶角80度的正四棱锥即金字塔形状的辊,除此之外,采用与实施例1大致相同的条件,制作出了表7所示的厚度200μm的光扩散片。
在实施例14的第一光扩散片43的制造方法中,作为两个金属辊中的正四棱锥形状的辊,使用表面具有高度117.3μm、间距180μm、顶角75度的正四棱锥即金字塔形状的辊,除此之外,采用与实施例1大致相同的条件,制作出了表7所示的厚度200μm的光扩散片。
<实施例15~17以及比较例5>
在实施例15~17中,使用与实施例13相同的辊,如表7所示,将成形条件中的线速度变更为15m/分~11m/分,制作出了厚度200μm的光扩散片。
在比较例5中,与比较例1一样制作出冲压原板后,使用在表面具有在形状与实施例11相同的正四棱锥即金字塔形状中与比较例1一样将金字塔的谷部分修成曲率半径4.2μm的曲面状的形状的平板模具,除此之外,在与比较例1相同的条件下,用冲压机进行加热、加压、冷却,用压缩成形法制作出了表7所示的厚度200μm的光扩散片。
<实施例11~17及比较例5的评价>
针对在实施例11~17中得到的第一光扩散片43,将测量得到的各要素的形状、尺寸以及角度等与比较例5一起示于表8,将光学性质的测量结果、耐划伤性试验的结果、亮度和亮度均匀性的评价结果、以及综合评价结果与比较例5一起示于表9。
【表8】
【表9】
根据表8、表9所示的结果,在实施例11~17中得到的、形成有倒正四棱锥形状的凹部22的第一光扩散片43中,将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d在2.5μm以上,棱线23具有在交点23a间凹陷成近似抛物线状的形状。因此,即使重叠着使用也更加不易发生由棱线23引起的磨损或损坏,在耐划伤性试验中得到了实施例中最良好的结果。
另一方面,在比较例5中,虽然将曲面形状赋予给棱线23的顶点附近,但最大高低差d为0μm,棱线23完全没有凹陷,棱线23在交点23a之间具有水平的形状。因此,在耐划伤性试验中产生了由棱线23引起的划伤,其结果为耐划伤性差。
在实施例11~17及比较例5中,比率Wr/P全部在10%以下,棱线23的顶部得以保持更陡峭的形状,因此亮度均匀性方面也得到了特别良好的评价结果。特别是在实施例11~17中,最大高低差d在5.0μm以下,因此没有发现因棱线23具有在交点23a间凹陷的形状而引起的亮度均匀性的降低。
如上所述,在综合评价中,实施例11为“A”,实施例12~17为最优异的“AA”,比较例5为“×”。
<实施例18~23>
在实施例18中,相对于在实施例1中使用的芳香族聚碳酸酯树脂99质量份,预先混合了作为扩散剂的硅复合粉末(平均粒径2.0μm)1质量份,将该混合物质投入挤压机进行熔融混炼,除此之外,采用与实施例1相同的条件,制作出了表10所示的厚度180μm的光扩散片。
【表10】
在实施例19~23中,采用与实施例18相同的方法,如表10所示,将成形条件中的线速度变更为15m/分~9m/分,制作出了厚度180μm的光扩散片。
<实施例18~23的评价>
对于在实施例18~23中得到的第一光扩散片43,将测量得到的各要素的形状、尺寸以及角度等示于表11,将光学性质的测量结果、耐划伤性试验的结果、亮度和亮度均匀性的评价结果、以及综合评价结果示于表12。
【表11】
【表12】
根据表11、表12所示的结果,在实施例18~23中得到的、形成有倒正四棱锥形状的凹部22的第一光扩散片43中,将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d在1.6μm以上,棱线23具有在交点23a间凹陷成近似抛物线状的形状。因此,即使重叠着使用也不易发生由棱线23引起的磨损或损坏,在耐划伤性试验中得到了良好的结果。
在实施例18~23中,比率Wr/P在6~13%的范围内,棱线23的顶部的陡峭形状得以保持,因此针对亮度均匀性得到了良好的评价结果。
综上所述,在综合评价中,实施例18~23为“C”。
<实施例24~27>
在实施例24中,使用在实施例1中使用的芳香族聚碳酸酯树脂及表13所示的成形条件,并且作为两个金属辊中的一个辊使用表面具有图16的(A)、(B)所示的形状(高度50μm、间距100μm、顶角90度的正四棱锥即金字塔形状)的辊,作为另一个辊使用表面具有随机雾面形状(表面粗糙度Ra=1.6μm)的辊,制作出了表13所示的厚度120μm的光扩散片。
【表13】
在实施例25中,使用与实施例18相同的含扩散剂芳香族聚碳酸酯树脂及表13所示的成形条件,并且使用与实施例24相同的两个金属辊,制作出了表13所示的厚度120μm的光扩散片。
在实施例26中,使用与实施例24相同的芳香族聚碳酸酯树脂及表13所示的成形条件,并且作为两个金属辊中的一个辊使用在实施例13中使用的、表面具有高度107.3μm、间距180μm、顶角80度的正四棱锥即金字塔形状的辊,作为另一个辊,使用表面具有随机雾面形状(表面粗糙度Ra=2.0μm)的辊,制作出了表13所示的厚度200μm的光扩散片。
在实施例27中,使用与实施例25相同的含扩散剂芳香族聚碳酸酯树脂及表13所示的成形条件,并且作为两个金属辊中的一个金属辊,使用表面具有与实施例24、25相同的正四棱锥即金字塔形状的辊,作为另一个金属辊,使用表面具有随机雾面形状(表面粗糙度Ra=2.0μm)的辊,制作出了表13所示的厚度200μm的光扩散片。
<实施例24~27的评价>
针对在实施例24~27中得到的第一光扩散片43,将测量得到的各要素的形状、尺寸以及角度等示于表14,将光学性质的测量结果、耐划伤性试验的结果、亮度和亮度均匀性的评价结果、以及综合评价结果示于表15。将实施例24~27及比较例1各自的耐划伤性试验后的试样,具体而言,固定试样的下表面(倒四棱锥面)和移动试样的上表面(雾面)的表面照片示于图18。
【表14】
【表15】
根据表14、表15所示的结果,在实施例24~27中得到的、形成有倒正四棱锥形状的凹部22的第一光扩散片43中,将交点23a彼此连接起来的直线与棱线23的最大高低差d在2.7μm以上,棱线23具有在交点23a间凹陷成近似抛物线状的形状。因此,即使重叠着使用也不易发生由棱线23引起的磨损或损坏,结果如图18所示,不仅雾面(移动试样上表面),即使是倒四棱锥面(固定试样下表面),在耐划伤性试验中也得到了良好的结果。另一方面,在比较例1中,如上所述(参照表2等),最大高低差d为0μm,棱线23完全没有凹陷,棱线23具有在交点23a之间水平的形状,因此如图18所示,在倒四棱锥面(固定试样的下表面)上,在耐划伤性试验中明显产生有棱线23所引起的损坏,耐划伤性差。
需要说明的是,在实施例24、25中,由于第一光扩散片43的厚度比较薄,所以在棱线23产生比较大的凹陷,在实施例26中,由于凹部22的倒四棱锥比较大,所以在棱线23产生比较大的凹陷。
在实施例24~27中,比率Wr/P在5~11%左右的范围内,棱线23的顶部的陡峭形状得以保持,因此针对亮度均匀性得到了良好的评价结果。
如上所述,在综合评价中,实施例24为“A”,实施例25、27为“C”,实施例26为最优异的“AA”。
(其它实施方式)
以上说明了本公开的实施方式(包括实施例,下同),但本公开不限定于前述实施方式,可在本公开的范围内进行各种变更。也就是说,前述实施方式的说明仅为本质上的示例而已,而非用于限制本公开、其适用物或其用途。例如,光扩散片的构成(层构造、材质等)当然不限定于上述实施方式的第一光扩散片43的构成。当然,应用光扩散片的背光源、包括该背光源的液晶显示装置的构成也不限定于上述实施方式的背光单元40、液晶显示装置50的构成。
例如,可以取代图2所示的前述实施方式的背光单元40中的第一光扩散片43的两片层叠与第二光扩散片44的组合,如图19所示的变形例的背光单元40那样,层叠三片第一光扩散片43,或者层叠四片以上的第一光扩散片43。需要说明的是,在层叠三片以上的第一光扩散片43的情况下,从将近似倒多棱锥形状所产生的反射及折射的效果与扩散剂所产生的光扩散效果折衷的观点来看,离显示画面50a(即第一棱镜片45)最近的光扩散片43含有扩散剂,其他光扩散片43实质上不含扩散剂,这样也是可以的。这样便能够进一步提升亮度均匀性。
-符号说明-
1 TFT基
2 CF基板
3 液晶层
5 液晶显示面板
6 第一偏光板
7 第二偏光板
21 基材层
22 凹部
22a 中心
23 棱线
23a 交点
23b 最低点
40 背光单元
41 反射片
42 小型光源
43 第一光扩散片
43a 第一面
43b 第二面
44 第二光扩散片
44a 第一面
44b 第二面
45 第一棱镜片
46 第二棱镜片
50 液晶显示装置
50a 显示画面。

Claims (17)

1.一种光扩散片,至少在第一面上具有形成为近似倒多棱锥状或近似倒多棱锥台状的多个凹部,其特征在于:
划分所述多个凹部的棱线具有相对于将该棱线的交点彼此连接起来的直线在该交点之间凹陷的形状,
若将所述多个凹部的排列间距设为P,将所述棱线的顶部的曲线部分在所述多个凹部的排列方向上所占的尺寸设为Wr,则比率Wr/P在0.3以下,
所述直线与所述棱线的最大高低差d在1μm以上且10μm以下。
2.根据权利要求1所述的光扩散片,其特征在于:
所述最大高低差d在1.5μm以上且7μm以下。
3.根据权利要求2所述的光扩散片,其特征在于:
所述最大高低差d在2.5μm以上且5μm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的光扩散片,其特征在于:
所述比率Wr/P在0.2以下。
5.根据权利要求4所述的光扩散片,其特征在于:
所述比率Wr/P在0.1以下。
6.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的光扩散片,其特征在于:
所述排列间距P在50μm以上且500μm以下,
所述多个凹部的壁面与所述光扩散片的片材面所成的角度在40度以上且65度以下。
7.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的光扩散片,其特征在于:
所述棱线在所述交点之间凹陷成近似抛物线形状、近似圆弧形状、近似三角形形状或近似梯形形状。
8.如权利要求1至3中任一项权利要求所述的光扩散片,其特征在于:
所述多个凹部形成为近似倒四棱锥状或近似倒四棱锥台状,
所述棱线沿第一方向及第二方向延伸,
所述最大高低差d为所述第一方向上的所述直线与所述棱线的最大高低差dx与所述第二方向上的所述直线与所述棱线的最大高低差dy的平均值,
所述排列间距P为所述第一方向上的所述多个凹部的排列间距Px与所述第二方向上的所述多个凹部的排列间距Py的平均值,
所述尺寸Wr为所述棱线的顶部的曲线部分在所述第一方向上所占的尺寸Wrx与所述棱线的顶部的曲线部分在所述第二方向上所占的尺寸Wry的平均值。
9.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的光扩散片,其特征在于:
所述多个凹部仅设置在所述第一面上,
第二面为雾面。
10.一种背光单元,其组装在液晶显示装置中,将从光源发出的光向显示画面引导,其特征在于:在所述显示画面与所述光源之间包括权利要求1至3中任一项权利要求所述的光扩散片。
11.根据权利要求10所述的背光单元,其特征在于:
反射片设置在从所述光扩散片看去所述显示画面的相反侧,所述光源布置在该反射片上。
12.根据权利要求10所述的背光单元,其特征在于:
所述光扩散片层叠有多片,布置在所述显示画面与所述光源之间。
13.根据权利要求12所述的背光单元,其特征在于:
所述光扩散片层叠有三片以上,布置在所述显示画面与所述光源之间。
14.根据权利要求13所述的背光单元,其特征在于:
在层叠有三片以上的所述光扩散片中,离所述显示画面最近的光扩散片含有扩散剂,其它的光扩散片实质上不含扩散剂。
15.一种液晶显示装置,其特征在于:包括权利要求10所述的背光单元与液晶显示面板。
16.一种信息设备,其特征在于:包括权利要求15所述的液晶显示装置。
17.一种光扩散片的制造方法,该光扩散片为权利要求1至3中任一项权利要求所述的光扩散片,其特征在于:
在线速度在10m/分以上且30m/以下、压缩线压力在100kgf/cm以上且500kgf/cm以下的条件下,利用挤压成形制造所述光扩散片。
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