CN117561462A - 光学片层叠体、背光单元、液晶显示装置、信息设备以及背光单元的制造方法 - Google Patents

光学片层叠体、背光单元、液晶显示装置、信息设备以及背光单元的制造方法 Download PDF

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Abstract

光学片层叠体(100)被组装在使用蓝色光源(42)的背光单元(40)中。光学片层叠体(100)包括：在第一面(21a)上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部(22)的漫射片(43)、以及棱镜延伸方向彼此正交的一对棱镜片(44)及(45)。漫射片(43)以一片或层叠多片的方式布置。多个凹部(22)以二维矩阵状排列，该排列的排列方向与所述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上且70°以下。

Description

光学片层叠体、背光单元、液晶显示装置、信息设备以及背光 单元的制造方法
技术领域
本公开涉及一种光学片层叠体、背光单元、液晶显示装置、信息设备以及背光单元的制造方法。
背景技术
近年来，液晶显示装置(以下也称为液晶显示屏)被广泛用作智能手机或平板电脑终端等各种信息设备的显示装置。作为液晶显示器的背光，主流为光源布置于液晶面板背面的直下式、或光源布置于液晶面板侧面附近的侧光式。
在采用直下式背光的情况下，为了使来自LED(Light Emitting Diode)等光源的光漫射以提高整个画面的亮度、色度均匀性，会使用漫射片、棱镜片等光学片(例如参照专利文献1)。
在笔记本电脑或平板电脑等的薄型显示屏的直下式背光单元中，使用二维排列有例如倒金字塔状的凹部的漫射片，并且在漫射片的上侧(显示画面侧)通常布置有棱镜棱线彼此正交的两片棱镜片。
专利文献1：日本公开专利公报特开2011-129277号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
对笔记本电脑或平板电脑等随身携带使用的便携信息终端，进一步要求低功耗。伴随于此，对组装在背光单元中的光学片，也要求在低功率下能够实现高亮度的画面。
本公开的目的在于：在背光单元中，即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
-用于解决技术问题的技术方案-
为了达成上述目的，本公开所涉及的光学片层叠体是一种被组装在使用蓝色光源的背光单元中的光学片层叠体，所述光学片层叠体包括漫射片和一对棱镜片，在所述漫射片的至少一个面上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部，所述一对棱镜片的棱镜延伸方向彼此正交，所述漫射片以一片或层叠多片的方式布置，所述多个凹部以二维矩阵状排列，该排列的排列方向与所述棱镜延伸方向之间的交叉角度为20°以上且70°以下。
根据本公开所涉及的光学片层叠体，以相同光源、相同功率、相同光学片层叠结构进行比较，相比于漫射片的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片的棱镜延伸方向之间的角度差在0°附近或90°附近的情况，本公开所涉及的光学片层叠体亮度增大。因此，在背光单元中，即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
在本公开所涉及的光学片层叠体中，当上述交叉角度为25°以上且35°以下，或者55°以上且65°以下时，则能够进一步增大亮度。
本公开所涉及的背光单元被组装在液晶显示装置中且将从蓝色光源发出的光经由颜色转换片引导到显示画面侧，在所述显示画面与所述蓝色光源之间包括上述本公开所涉及的光学片层叠体，所述漫射片布置在所述蓝色光源与所述一对棱镜片之间。
根据本公开所涉及的背光单元，由于包括上述本公开所涉及的光学片层叠体，因此即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
在本公开所涉及的背光单元中，所述蓝色光源可以布置在反射片上，所述反射片设置在以所述漫射片为基准观察时所述显示画面的相反侧。这样一来，光会通过在漫射片与反射片之间的多重反射而被进一步漫射，因此亮度均匀性会提高。
在本公开所涉及的背光单元中，所述漫射片可以以层叠多片的方式布置在所述一对棱镜片与所述蓝色光源之间。这样一来，从蓝色光源直接射来的光被多片漫射片反复漫射，因此亮度均匀性提高。
在本公开所涉及的背光单元中，所述蓝色光源与所述漫射片之间的距离可以为5mm以下，优选可以为2.5mm以下，进一步优选可以为1mm以下。这样一来，能够使背光单元小型化。
在本公开所涉及的背光单元中，所述颜色转换片可以布置在所述蓝色光源与所述漫射片之间，或者所述漫射片与所述一对棱镜片之间。这样一来，能够利用颜色转换片将从蓝色光源发出的光转换为白色光。
本公开所涉及的液晶显示装置包括上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，由于包括上述本公开所涉及的背光单元，因此即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
本公开所涉及的信息设备包括上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，由于包括上述本公开所涉及的液晶显示装置，因此即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
本公开所涉及的背光单元的制造方法，是被组装在液晶显示装置中且将从蓝色光源发出的光经由颜色转换片引导到显示画面侧的背光单元的制造方法，其包括将漫射片以一片或层叠多片的方式布置在以所述蓝色光源为基准观察时所述显示画面侧的工序，其中，在所述漫射片的至少一面上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部；以及将棱镜延伸方向彼此正交的一对棱镜片布置在以所述漫射片为基准观察时所述显示画面侧的工序。在所述背光单元中，所述多个凹部以二维矩阵状排列，所述漫射片及所述一对棱镜片布置成使该排列的排列方向与所述棱镜延伸方向之间的交叉角度为20°以上且70°以下。
根据本公开所涉及的背光单元的制造方法，以相同光源、相同功率、相同光学片层叠结构进行比较，相比于漫射片的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片的棱镜延伸方向之间的角度差在0°附近或90°附近的情况，本公开所涉及的背光单元的制造方法能够使亮度增大。因此，能够得到即使在低功率下也能够实现高亮度的画面的背光单元。
-发明的效果-
根据本公开，在背光单元中，即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
附图说明
图1是包括实施方式所涉及的背光单元的液晶显示装置的剖视图；
图2是组装有实施方式所涉及的光学片层叠体的背光单元的剖视图；
图3是包含在实施方式所涉及的光学片层叠体中的漫射片的剖视图；
图4是包含在实施方式所涉及的光学片层叠体中的漫射片的立体图；
图5是示出实施方式所涉及的光学片层叠体中漫射片的凹部排列方向与棱镜片的棱镜延伸方向之间的关系的一例的图；
图6是示出说明实施例所涉及的光学片层叠体中漫射片(倒金字塔片)及棱镜片的布置角之间的关系的图；
图7是示出在实施例所涉及的光学片层叠体中改变漫射片(倒金字塔片)的布置角的情况下的亮度变化的图；
图8是示出在实施例所涉及的光学片层叠体中改变上侧棱镜片的布置角的情况下的亮度变化的图。
具体实施方式
(实施方式)
下面，参照附图对实施方式所涉及的光学片层叠体、背光单元、液晶显示装置、信息设备以及背光单元的制造方法进行说明。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地进行变更。
＜液晶显示装置的结构＞
如图1所示，液晶显示装置50包括液晶显示面板5、贴附于液晶显示面板5的下表面的第一偏光板6、贴附于液晶显示面板5的上表面的第二偏光板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、设置在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之间而以框状设置的密封材(省略图示)。
从正面(图1上方)观察到的液晶显示装置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，可以是角为圆角的长方形、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的与各像素电极对应的各子像素中，对液晶层3施加规定大小的电压来改变液晶层3的取向状态。由此，来调整从背光单元40经由第一偏光板6入射来的光的透射率。透射率经过调整的光经由第二偏光板7射出而显示出图像。
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、笔记本电脑或平板电脑等便携式信息终端、便携式游戏机、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：以矩阵状设置在玻璃基板上的多个TFT、以覆盖各TFT的方式设置的层间绝缘膜、以矩阵状设置在层间绝缘膜上且与多个TFT分别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：以网格状设置在玻璃基板上的黑矩阵、分别设置在黑矩阵的各网格之间的含有红色层、绿色层以及蓝色层的滤色片、以覆盖黑矩阵及滤色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特性的液晶分子。第一偏光板6及第二偏光板7例如包括：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。
＜背光单元及光学片层叠体的结构＞
如图2所示，背光单元40包括：反射片41、二维地布置在反射片41上的多个蓝色光源42、以及设置在多个蓝色光源42的上侧的光学片层叠体100。光学片层叠体100具有布置在蓝色光源42侧的漫射片43、以及设置在漫射片43的上侧(显示画面50a侧)的一对棱镜片44及45。另外，光学片层叠体100在蓝色光源42与漫射片43之间具有颜色转换片46。
在本实施方式中，将相同结构的漫射片43以层叠例如两片的方式设置在背光单元40中。漫射片43可以使用一片，或者也可以层叠三片以上使用。特别是，在通过精确地布置背光单元40的蓝色光源42而能够使亮度均匀性足够大的情况下，漫射片43也可以使用一片。一对棱镜片44及45也可以是棱镜延伸方向(棱镜的棱线所延伸的方向)彼此正交的下侧棱镜片44及上侧棱镜片45。颜色转换片46布置在漫射片43与一对棱镜片44及45之间。
反射片41例如由白色的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂制薄膜、银蒸镀膜等形成。
蓝色光源42的种类并无特别限定，例如可以是LED元件或激光元件等，从成本、生产性等观点出发，优选使用LED元件。为了调节LED的出光角度特性，可以将透镜装设在LED元件上。蓝色光源42例如发出在CIE1931的色度坐标中x＜0.24、y＜0.18的光。在蓝色光源42由LED元件构成的情况下，LED元件(芯片)可以在俯视时呈长方形，在该情况下，LED元件的一边的长度可以为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)。边长为几mm的LED芯片也可以二维地以恒定间隔布置在反射片41上。在以等间隔布置多个LED芯片的情况下，相邻的两个芯片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。
如图3所示，漫射片43具有基材层21。漫射片43(基材层21)具有成为光射出面的第一面21a和成为光入射面的第二面21b。也就是说，漫射片43被布置成使第二面21b朝向蓝色光源42。成为基材层21的母材的树脂只要由使光透过的材料构成，则并无特别限定，例如可以是丙烯酸酯、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、醋酸纤维素、聚酰亚胺等。基材层21可以含有漫射剂或其他添加剂，或者也可以实质上不含有添加剂。基材层21中可以含有的添加剂并无特别限定，可以是例如二氧化硅、氧化钛、氢氧化铝、硫酸钡等无机颗粒，也可以是例如丙烯酸酯、丙烯腈、聚硅酮、聚苯乙烯、聚酰胺等有机颗粒。
漫射片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。如果漫射片43的厚度超过3mm，则难以实现液晶显示器的薄型化。如果漫射片43的厚度小于0.1mm，则难以使亮度均匀。漫射片43可以是薄膜状，也可以是片(板)状。
如图4所示，大致倒四棱锥状(倒金字塔状)的多个凹部22以二维矩阵状排列在漫射片43的第一面21a上。换句话说，多个凹部22沿着彼此正交的两个方向排列。相邻的凹部22彼此被棱线111划分开。棱线111沿着凹部22所排列的两个方向延伸。凹部22的中心(倒金字塔的顶点)112是凹部22的最深部。在图4中，为了简洁而例示出了凹部22以5×5矩阵状布置的情况，但凹部22的实际的排列数远多于此。在多个凹部22的二维排列中，各凹部22可以无间隙地设置在第一面21a上，也可以隔开规定的间隔而设。另外，在不破坏光漫射效果的程度下，一部分凹部22也可以随机排列。
凹部22的顶角θ例如可以为90°，凹部22的排列间距p例如可以为100μm，凹部22的深度例如可以为50μm。凹部22的顶角θ是指：用与漫射片43的布置面垂直的面(纵剖面)以通过凹部22的中心(倒金字塔的顶点112)且将夹着该中心而相对的一对斜面垂直地横切的方式进行剖切，在该剖切后所呈现出的剖面内，斜面的剖面线彼此所成的角。另外，凹部22的排列间距p是指：相邻的凹部22的中心(倒金字塔的顶点112)彼此之间的距离(沿着与漫射片43的布置面平行的方向的距离)。
漫射片43的第二面21b例如可以是平坦面(镜面)或压印加工面。漫射片43可以由基材层21这种单层结构构成，该基材层21在第一面21a上具有凹凸形状(凹部22)。漫射片43也可以由双层结构构成，其中一层为两面平坦的基材层，另一层为在一面上具有凹凸形状的层。漫射片43也可以由三层以上的结构构成，其中包含在一面上具有凹凸形状的层。漫射片43的制造方法并无特别限定，例如可以使用挤出成型法、注塑成型法等。
使用挤出成型法制造表面具有凹凸形状的单层漫射片的步骤如下所述。首先，将添加有漫射剂的颗粒状塑料颗粒(还可以一起混合未添加漫射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。然后，用两根金属辊夹住由T型模头挤出的熔融树脂进行冷却，其后用导辊运送，以切片机切割成单片平板，由此来制作漫射片。此处，由于通过使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，因此能够将所希望的凹凸形状赋予给漫射片的表面。因为辊表面的形状不一定会100％转印到树脂上，所以可以根据转印程度进行逆向计算来设计辊表面的形状。
在使用挤出成型法制造表面具有凹凸形状的双层结构的漫射片时，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，对各层实施与上述相同的步骤，并将制作出的各片材层叠起来即可。
或者，也可以如下所述制作表面具有凹凸形状的双层结构的漫射片。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。然后，将形成各层的熔融树脂投入一个T型模头中，在该T型模头内层叠起来，用两根金属辊夹住从该T型模头挤出的层叠熔融树脂进行冷却。其后，可以使用导辊输送层叠熔融树脂，用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结构的漫射片。
另外，也可以用UV(紫外线)进行赋形转印，按以下所述制造漫射片。首先，将未固化的紫外线固化树脂填充到辊上，该辊具有与欲转印的凹凸形状相反的形状，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。然后，将通过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，这样来制作表面具有凹凸形状的漫射片。
需要说明的是，在本公开中，考虑到以通常的形状转印技术难以形成几何学上严格定义的倒四棱锥凹部，而使用了“大致倒四棱锥”的表述，但“大致倒四棱锥”当然也包括真正的或实质上可视为倒四棱锥的形状。“大致”是指能够近似之意，“大致倒四棱锥”是指能够近似为倒四棱锥的形状。例如，对于顶部平坦的“倒四棱台”而言，若不丧失本发明的作用与效果，顶部面积小的倒四棱台也包括在“大致倒四棱锥”中。在因工业生产上的加工精度所引起的不可避免的形状偏差的范围内，由“倒四棱锥”变形后的形状也包括在“大致倒四棱锥”中。
因为需要使光线透过，因此棱镜片44及45以透明(例如无色透明)的合成树脂为主要成分形成。棱镜片44及45也可以形成为一体。下侧棱镜片44具有基材层44a和由层叠在基材层44a的表面的多个突条棱镜部44b构成的突起列。同样，上侧棱镜片45具有基材层45a和由层叠在基材层45a的表面的多个突条棱镜部45b构成的突起列。突条棱镜部44b及45b分别以条状层叠在基材层44a及45a的表面上。突条棱镜部44b及45b分别为背面与基材层44a及45a的表面接触的三棱柱状体。突条棱镜部44b的延伸方向与突条棱镜部45b的延伸方向彼此正交。这样一来，能够利用下侧棱镜片44使从漫射片43入射的光线向法线方向侧折射，进而利用上侧棱镜片45使从下侧棱镜片44射出的光线以相对于显示画面50a大致垂直地前进的方式折射。
棱镜片44及45的厚度(从基材层44a及45a的背面到突条棱镜部44b及45b的顶点的高度)的下限例如可以为50μm左右，更优选可以为100μm左右。棱镜片44及45的厚度的上限可以为200μm左右，更优选可以为180μm左右。棱镜片44及45上的突条棱镜部44b及45b的间距的下限例如可以为20μm左右，更优选可以为25μm左右。棱镜片44及45上的突条棱镜部44b及45b的间距的上限例如可以为100μm左右，更优选可以为60μm左右。突条棱镜部44b及45b的顶角例如可以为85°以上且95°以下。突条棱镜部44b及45b的折射率的下限例如可以为1.5，更优选可以为1.55。突条棱镜部44b及45b的折射率的上限例如可以为1.7。
棱镜片44及45可以是在由例如PET(polyethylene terephthalate)薄膜形成的基材层44a及45a上设置使用UV固化型丙烯酸酯类树脂进行形状转印而得的突条棱镜部44b及45b而成的棱镜片，或者也可以是突条棱镜部44b及45b与基材层44a及45a一体成型而成的棱镜片。
颜色转换片46是将来自蓝色光源42的光转换为以任意颜色(例如绿色或红色)的波长为峰值波长的光的波长转换片。颜色转换片46例如将波长为450nm的蓝色光转换为波长为540nm的绿色光和波长为650nm的红色光。在该情况下，如果使用发出波长为450nm的蓝色光的蓝色光源42，由于一部分蓝色光被颜色转换片46转换为绿色光和红色光，因此透过颜色转换片46的光成为白色光。作为颜色转换片46，例如可以使用QD(量子点)片、荧光片等。
也可以在棱镜片44及45的上侧(显示画面50a侧)设置偏光片，省略图示。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的亮度提高。
在以上说明的本实施方式的光学片层叠体100中，例如，如图5所示，漫射片43的凹部22的排列方向(X方向及Y方向)与棱镜片44及45的突条棱镜部44b及45b的延伸方向以20°以上且70°以下交叉，更优选以25°以上且35°以下或55°以上且65°以下交叉。需要说明的是，在图5中，为了简洁而省略了突条棱镜部44b的图示，但由于突条棱镜部44b的延伸方向与突条棱镜部45b的延伸方向彼此正交，因此在突条棱镜部45b的延伸方向满足上述交叉角度范围的情况下，突条棱镜部44b的延伸方向也满足上述交叉角度范围。
＜实施方式的特征＞
本实施方式的光学片层叠体100被组装在使用蓝色光源42的背光单元40中。光学片层叠体100包括：在第一面21a上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部22的漫射片43、以及突条棱镜部44b及45b的延伸方向(以下有时也称为棱镜延伸方向)彼此正交的一对棱镜片44及45。漫射片43以一片或层叠多片的方式布置。多个凹部22以二维矩阵状排列，该排列的排列方向与所述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上且70°以下。
根据本实施方式的光学片层叠体100，以相同光源、相同功率、相同光学片层叠结构进行比较，相比于漫射片43的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片44及45的棱镜延伸方向之间的角度差在0°附近或90°附近的情况，本实施方式的光学片层叠体100亮度增大。因此，在背光单元40中，即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
在本实施方式的光学片层叠体100中，当上述交叉角度为25°以上且35°以下，或者55°以上且65°以下时，则能够进一步增大亮度。
本实施方式的背光单元40被组装在液晶显示装置50中，将从蓝色光源42发出的光经由颜色转换片46引导到显示画面50a侧。背光单元40在显示画面50a与蓝色光源42之间包括本实施方式的光学片层叠体100，漫射片43布置在蓝色光源42与棱镜片44及45之间。
根据本实施方式的背光单元40，由于包括本实施方式的光学片层叠体100，因此即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。
在本实施方式的背光单元40中，蓝色光源42可以布置在反射片41上，所述反射片41设置在以漫射片43为基准观察时显示画面50a的相反侧。这样一来，光会通过在漫射片43与反射片41之间的多重反射而被进一步漫射，因此亮度均匀性会提高。
在本实施方式的背光单元40中，漫射片43也可以层叠多片并布置在棱镜片44及45与蓝色光源42之间。这样一来，从蓝色光源42直接射来的光被多片漫射片43反复漫射，因此亮度均匀性提高。
在本实施方式的背光单元40中，当蓝色光源42与漫射片43之间的距离为5mm以下时，能够使背光单元40小型化。另外，考虑到今后中小型液晶显示屏的薄型化，蓝色光源42与漫射片43之间的距离更优选为2.5mm以下，进一步优选为1mm以下，最终极优选也可以为0mm。
在本实施方式的背光单元40中，颜色转换片46也可以布置在蓝色光源42与漫射片43之间或漫射片43与棱镜片44及45之间。这样一来，能够利用颜色转换片46将从蓝色光源42发出的光转换为白色光。
在本实施方式的背光单元40的制造方法中，包括：将设置有大致倒四棱锥状的多个凹部22的漫射片43以一片或层叠多片的方式布置在相对于蓝色光源42位于显示画面50a侧的工序；以及将棱镜延伸方向彼此正交的一对棱镜片44及45布置在以漫射片43为基准观察时显示画面50a侧的工序。多个凹部22以二维矩阵状排列，漫射片43与一对棱镜片44及45布置成使该排列的排列方向与上述棱镜延伸方向之间的交叉角度为20°以上且70°以下。
根据本实施方式的背光单元40的制造方法，以相同光源、相同功率、相同光学片层叠结构进行比较，相比于漫射片43的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片44及45的棱镜延伸方向之间的角度差在0°附近或90°附近的情况，本实施方式的背光单元40的制造方法能够使亮度增大。因此，能够得到即使在低功率下也能够实现高亮度的画面的背光单元40。
本实施方式的液晶显示装置50包括液晶显示面板5和本实施方式的背光单元40。因此，利用背光单元40，即使在低功率下也能够实现高亮度的画面。在组装有液晶显示装置50的信息设备(例如笔记本电脑、平板电脑等便携信息终端)中也能够得到相同的效果。
(实施例)
以下，对实施例进行说明。
作为实施例的光学片层叠体100，使用如下构成的光学片层叠体：将厚度为130μm的相同结构的漫射片43以相同方向层叠两片，并在其上方布置棱镜延伸方向彼此正交的下侧棱镜片44及上侧棱镜片45。需要说明的是，作为实施例的光学片层叠体100，准备了两种，其中一种在漫射片43的下侧布置有由QD片构成的颜色转换片46，另一种未布置颜色转换片46。
使用折射率为1.587的UV固化树脂，将顶角为90°、深度为50μm的倒金字塔形状的凹部22以100μm间距二维地排列在厚度为80μm的透明的聚碳酸酯片上，由此形成漫射片43。漫射片43以凹部22的形成面(第一面21a)成为光射出面的方式布置。漫射片43的第二面21b构成为平坦面(镜面)。
使用由丙烯酸酯组成的UV固化型丙烯酸酯类树脂将突条棱镜部44b及45b设置在由PET薄膜形成的基材层44a及45a上，由此形成棱镜片44及45。下侧棱镜片44是由总厚度为145μm、高度为12μm、顶角为94°的突条棱镜部44b以25μm间距排列而成的。上侧棱镜片45是由总厚度为128μm、高度为24μm、顶角为93°的突条棱镜部45b以51μm间距排列而成的。
在实施例的光学片层叠体100的下侧(漫射片43侧)布置蓝色光源42，一边改变漫射片43与棱镜片44及45之间的布置关系，一边检查通过光学片层叠体100的光的亮度。作为蓝色光源42，使用将峰值波长为450nm(半值全宽度16nm)的蓝色LED以2.8mm间距二维地布置多个而成的LED阵列。
作为亮度测量的初始状态，如图6所示，漫射片43布置成使凹部22的排列方向之一与基准方向(X轴向)一致(布置角为0°)，下侧棱镜片44布置成使突条棱镜部44b的延伸方向相对于X轴沿逆时针方向旋转102°(布置角为102°)，上侧棱镜片45布置成使突条棱镜部45b的延伸方向相对于X轴沿逆时针旋转12°(布置角为12°)。
作为第一亮度测量，从上述初始状态开始，一边使两片漫射片(倒金字塔片)43的布置方向(布置角)沿逆时针以每次旋转10°的方式旋转180°，一边测量亮度变化。另外，为了进行比较，作为第二亮度测量，从上述初始状态开始，一边使两片棱镜片44及45的布置方向(布置角)沿逆时针以每次旋转10°的方式旋转180°，一边测量亮度变化。
在各亮度测量中，在蓝色光源42(LED阵列)的上方布置实施例的光学片层叠体100，且为了抑制片材浮起而进一步在光学片层叠体100的上方放置透明玻璃板，使用Topcon Techno House公司制造的二维色彩亮度计UA-200，对33mm见方的范围测量铅垂方向上方(从LED阵列朝向玻璃板的方向)的亮度。针对已获得的二维亮度分布图像，对各个LED的发光强度偏差进行修正，进行完用于抑制因异物等引起的亮点/暗点噪声的过滤处理后，对所有像素的亮度计算平均值。
图7及图8分别示出由上述第一亮度测量及第二亮度测量得到的亮度变化。在图7及图8中，横轴表示“上侧棱镜片45的布置角”-“漫射片(倒金字塔片)43的布置角”之差(以下，有时简称为“布置角差”)，初始状态的布置角差为12°(参照图6)。
需要说明的是，在图7中，伴随着漫射片43的旋转，“布置角差”每次减少10°，在图8中，伴随着上侧棱镜片45的旋转，“布置角差”每次增加10°，但由于漫射片43在布置角为0°(180°)及90°(270°)时具有等价的形状，因此按照以下对“布置角差”进行了换算。也就是说，在“布置角差”为负值的情况下，对“布置角差”加上90°的倍数来将其换算成0°以上且90°以下的值；在“布置角差”超过90°的情况下，从“布置角差”中减去90°的倍数来将其换算成0°以上且90°以下的值。这样一来，对于横轴的同一“布置角差”，会存在多个纵轴的亮度测量值。另外，按照以上所述换算得到的“布置角差”等于漫射片43的凹部22的排列方向与棱镜片44及45的突条棱镜部44b及45b的延伸方向之间的交叉角度(以下，有时也简称为“交叉角度”)。
另外，在图7及图8中，亮度由相对亮度表示，该相对亮度以设置了颜色转换片46的光学片层叠体100的初始状态(“布置角差”为12°时)的亮度测量值为100％。
如图7及图8所示，无论是否存在颜色转换片46，与“布置角差”在0°附近或90°附近(即“交叉角度”在0°附近或90°附近)时相比，在“布置角差”为20°～70°的范围(即“交叉角度”为20°～70°的范围)内，亮度显著增大。特别是，当“布置角差”在30°附近及60°附近(即“交叉角度”在30°附近及60°附近)时，相对亮度达到极大值，在达到该极大值的“布置角差”的±5°范围内能够得到相对较大的亮度。
如以上所说明的那样，可知：在实施例的光学片层叠体100中，无论是在改变漫射片43的布置角的情况下，还是在改变棱镜片44及45的布置角的情况下，在“交叉角度”为20°～70°的范围内亮度增大，特别是，在“交叉角度”为25°～35°或55°～65°的范围内亮度显著增大。
(其他实施方式)
在上述实施方式(包含实施例，下同)中，由漫射片43、棱镜片44及45、颜色转换片46构成光学片层叠体100。但是，光学片层叠体100也可以在漫射片43、棱镜片44及45、颜色转换片46以外还包含其他光学片。
另外，在上述实施方式中，有关设置在光学片层叠体100中所包含的漫射片43的第一面21a上的凹部22，使该凹部22的倒多棱锥形状为倒四棱锥，但也可以代替它，是能够二维布置的其他形状，例如倒三棱锥、倒六棱锥。或者，也可以代替能够二维布置的凹部22，设置突条棱镜部等突起列。另外，漫射片43的第二面21b为平坦面(镜面)或压印加工面，但也可以在漫射片43的第二面21b上设置能够二维布置的倒多棱锥形状的凹部或突条棱镜部等突起列。
以上对本公开的实施方式进行了说明，但本公开不限定于上述实施方式，可在本公开的范围内进行各种变更。亦即，上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。
-符号说明-
1 TFT基板
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
21a 第一面
21b 第二面
22 凹部
40 背光单元
41 反射片
42 蓝色光源
43 漫射片
44 下侧棱镜片
44a 基材层
44b 突条棱镜部
45 上侧棱镜片
45a 基材层
45b 突条棱镜部
46 颜色转换片
50 液晶显示装置
50a 显示画面
100 光学片层叠体
111 棱线
112 凹部中心(倒金字塔顶点)。

Claims (10)

1.一种光学片层叠体，其被组装在使用蓝色光源的背光单元中，其特征在于：所述光学片层叠体包括漫射片和一对棱镜片，
在所述漫射片的至少一个面上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部，
所述一对棱镜片的棱镜延伸方向彼此正交，
所述漫射片以一片或层叠多片的方式布置，
所述多个凹部以二维矩阵状排列，该排列的排列方向与所述棱镜延伸方向之间的交叉角度为20°以上且70°以下。
2.根据权利要求1所述的光学片层叠体，其特征在于：
所述交叉角度为25°以上且35°以下，或者为55°以上且65°以下。
3.一种背光单元，其被组装在液晶显示装置中，将从蓝色光源发出的光经由颜色转换片引导到显示画面侧，其特征在于：
在所述显示画面与所述蓝色光源之间包括权利要求1或2所述的光学片层叠体，
所述漫射片布置在所述蓝色光源与所述一对棱镜片之间。
4.根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于：
所述蓝色光源布置在反射片上，所述反射片设置在以所述漫射片为基准观察时所述显示画面的相反侧。
5.根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于：
所述漫射片以层叠多片的方式布置在所述一对棱镜片与所述蓝色光源之间。
6.根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于：
所述蓝色光源与所述漫射片之间的距离为5mm以下。
7.根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于：
所述颜色转换片布置在所述蓝色光源与所述漫射片之间，或者所述漫射片与所述一对棱镜片之间。
8.一种液晶显示装置，其特征在于：所述液晶显示装置包括权利要求3到7中任一项权利要求所述的背光单元、以及液晶表示面板。
9.一种信息设备，其特征在于：所述信息设备包括权利要求8所述的液晶显示装置。
10.一种背光单元的制造方法，所述背光单元被组装在液晶显示装置中，将从蓝色光源发出的光经由颜色转换片引导到显示画面侧，其特征在于：
所述背光单元的制造方法包括：
将漫射片以一片或层叠多片的方式布置在以所述蓝色光源为基准观察时所述显示画面侧的工序，其中，在所述漫射片的至少一面上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部；以及
将棱镜延伸方向彼此正交的一对棱镜片布置在以所述漫射片为基准观察时所述显示画面侧的工序，
在所述背光单元中，所述多个凹部以二维矩阵状排列，所述漫射片及所述一对棱镜片布置成使该排列的排列方向与所述棱镜延伸方向之间的交叉角度为20°以上且70°以下。
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