CN117597608A - 光学片材层叠体、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

光学片材层叠体、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

光学片材层叠体(100)组装在使用了白色光源(42)的背光单元(40)中。光学片材层叠体(100)包括:扩散片材(43),在第一表面(21a)设有大致倒四棱锥形的多个凹部(22);以及一对棱镜片材(44、45),棱镜延伸方向相互正交。扩散片材(43)以一片或层叠多片而配置。多个凹部(22)排列成二维矩阵状,该排列方向与所述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上70°以下。

Description

光学片材层叠体、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
本发明涉及光学片材层叠体、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,作为智能手机、平板电脑终端等各种信息设备的显示装置,液晶显示装置(以下有时也称为液晶显示器)被广泛利用。作为液晶显示器的背光,光源配置在液晶面板的背面的直下式方式、或者光源配置在液晶面板的侧面附近的侧入方式成为主流。
在采用直下式背光的情况下,为了使来自LED(Light Emitting Diode:发光二极管)等光源的光扩散而在整个画面上提高亮度、色度的均匀性,使用有扩散片材、棱镜片材等光学片材(例如,参照专利文献1)。
在笔记本电脑、平板电脑等薄型显示器的直下式背光单元中,例如使用二维排列有倒金字塔状的凹部的扩散片材,并且在扩散片材的上侧(显示画面)通常配置有棱镜棱线相互正交的两片棱镜片材。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-129277号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在笔记本电脑、平板电脑等携带使用的便携信息终端中,寻求进一步的低功耗。与此相伴,对于组装在背光单元中的光学片材,也寻求能够以低功率实现高亮度的画面。
本发明的目的在于,在背光单元中即使以低功率也实现高亮度的画面。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的,本发明的光学片材层叠体为组装在使用了白色光源的背光单元中的光学片材层叠体,其中,包括:在至少一表面设有大致倒四棱锥形的多个凹部的扩散片材;和棱镜延伸方向相互正交的一对棱镜片材,上述扩散片材以一片或层叠多片而配置,上述多个凹部排列成二维矩阵状,该排列方向与上述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上70°以下。
根据本发明的光学片材层叠体,以相同的光源、相同的功率、相同的光学片材层叠结构进行比较,与扩散片材的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片材的棱镜延伸方向的角度差为0°附近或90°附近的情况相比,亮度增大。因此,在背光单元中即使以低功率也能够实现高亮度的画面。
在本发明的光学片材层叠体中,当上述交叉角度为25°以上35°以下、或55°以上65°以下时,可以更进一步增大亮度。
本发明的背光单元为被组装到液晶显示装置中,将由白色光源发出的光导向显示画面侧的背光单元,其中,在上述显示画面与上述白色光源之间包括上述本发明的光学片材层叠体,上述扩散片材配置在上述白色光源与上述一对棱镜片材之间。
根据本发明的背光单元,由于包括上述本发明的光学片材层叠体,所以即使以低功率也能够实现高亮度的画面。
在本发明的背光单元中,也可以为,上述白色光源配置在从上述扩散片材观察设于上述显示画面的相反侧的反射片材之上。这样一来,由于通过在扩散片材与反射片材之间的多重反射,光进一步扩散,所以亮度均匀性得以提高。
在本发明的背光单元中,也可以为,上述扩散片材层叠多片配置在上述一对棱镜片材与上述白色光源之间。这样一来,通过多片扩散片材,从白色光源直线传播来的光被反复扩散,因此亮度均匀性得以提高。
在本发明的背光单元中,也可以为,上述白色光源与上述扩散片材之间的距离为5mm以下,优选为2.5mm以下,进一步优选为1mm以下。这样一来,能够使背光单元薄型化。
本发明的液晶显示装置包括上述本发明的背光单元和液晶显示面板。
根据本发明的液晶显示装置,由于包括上述本发明的背光单元,所以即使以低功率也能够实现高亮度的画面。
本发明的信息设备包括上述本发明的液晶显示装置。
根据本发明的信息设备,由于包括上述本发明的液晶显示装置,所以即使以低功率也能够实现高亮度的画面。
本发明的背光单元的制造方法为被组装到液晶显示装置中并将由白色光源发出的光导向显示画面侧的背光单元的制造方法,包括以下工序:
从上述白色光源观察,在上述显示画面侧将至少一表面设有大致倒四棱锥形的多个凹部的扩散片材以一片或层叠多片而配置的工序;和
从上述扩散片材观察,在上述显示画面侧配置棱镜延伸方向相互正交的一对棱镜片材的工序,
按照上述多个凹部排列成二维矩阵状、且该排列方向与上述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上70°以下的方式来配置上述扩散片材和上述一对棱镜片材。
根据本发明的背光单元的制造方法,以相同的光源、相同的功率、相同的光学片材层叠结构进行比较,与扩散片材的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片材的棱镜延伸方向的角度差为0°附近或90°附近的情况相比,能够增大亮度。因此,能够得到即使以低功率也能够实现高亮度的画面的背光单元。
发明效果
根据本发明,在背光单元中即使以低功率也能够实现高亮度的画面。
附图说明
图1是包括实施方式的背光单元的液晶显示装置的剖面图。
图2是组装有实施方式的光学片材层叠体的背光单元的剖面图。
图3是实施方式的光学片材层叠体中包含的扩散片材的剖面图。
图4是实施方式的光学片材层叠体中包含的扩散片材的立体图。
图5是表示实施方式的光学片材层叠体中的扩散片材的凹部排列方向与棱镜片材的棱镜延伸方向的关系的一例的图。
图6是表示说明实施例的光学片材层叠体中的扩散片材(倒金字塔片材)及棱镜片材的配置角的关系的图。
图7是表示在实施例的光学片材层叠体中使扩散片材(倒金字塔片材)的配置角变化的情况下的亮度变化的图。
图8是表示在实施例的光学片材层叠体中使上侧棱镜片的配置角变化的情况下的亮度变化的图。
具体实施方式
(实施方式)
以下,参照附图对实施方式的光学片材层叠体、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,本发明的范围不限于以下的实施方式,可以在本发明的技术思想的范围内进行任意变更。
<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、贴附在液晶显示面板5的下表面的第一偏光板6、贴附在液晶显示面板5的上表面的第二偏光板7、和隔着第一偏光板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:以相互相对的方式设置的TFT基板1及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之间而设置成框状的密封材料(省略图示)。
从正面(图1的上方)观察液晶显示装置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,也可以是长方形的角变圆的形状、椭圆形、圆形、梯形或机动车的仪表板(instrument panel)等的任意形状。
在液晶显示装置50中,在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,调整从背光单元40经由第一偏光板6入射的光的透射率。从而调整了透射率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被用作组装在各种信息设备(例如车载导航仪等车载装置、个人计算机、便携电话、笔记本电脑、平板电脑等便携信息终端、便携型游戏机、复印机、售票机、现金自动存取一体机等)中的显示装置。
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连接的多个像素电极;和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格子状的黑矩阵;分别设置在黑矩阵的各格子间的包含红色层、绿色层及蓝色层的滤光片;以覆盖黑矩阵及滤光片的方式设置的共用电极;和以覆盖共用电极的方式设置的取向膜。液晶层3由包含具有电光特性的液晶分子的向列相液晶材料等构成。第一偏光板6和第二偏光板7例如包括具有一个方向的偏振轴的偏振器层和以夹持该偏振器层的方式设置的一对保护层。
<背光单元及光学片材层叠体的结构>
如图2所示,背光单元40具有反射片材41、在反射片材41上以二维状配置的多个白色光源42、设置在多个白色光源42的上侧的光学片材层叠体100。光学片材层叠体100具有配置在白色光源42侧的扩散片材43、和设置在扩散片材43的上侧(显示画面50a侧)的一对棱镜片材44及45。
在本实施方式中例如层叠3片相同结构的扩散片材43而设置在背光单元40中。扩散片材43可以以一片或层叠2片而使用,或者也可以层叠4片以上使用。特别是,在通过背光单元40的白色光源42的精密配置等能够充分增大亮度均匀性的情况下,也可以使用一片扩散片材43。一对棱镜片材44及45也可以是棱镜延伸方向(棱镜棱线的延伸方向)相互正交的下侧棱镜片材44及上侧棱镜片材45。
反射片材41例如由白色的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂制的薄膜、银蒸镀薄膜等构成。
白色光源42的种类没有特别限定,例如也可以是LED元件、激光元件等,从成本、生产率等的观点考虑也可以使用LED元件。为了调节LED元件的出光角度特性,也可以在LED元件装配透镜。白色光源42例如在CIE1931的色度坐标下发出0.24<x<0.42、0.18<y<0.48的光。白色光源42也可以由峰值波长为蓝色区域的LED元件、峰值波长为绿色区域的LED元件、峰值波长为红色区域的LED元件构成。构成白色光源42的各色LED元件(芯片)在俯视的情况下也可以具有长方形形状,这种情况下,一边的长度可以为10μm以上(优选50μm以上)20mm以下(优选10mm以下,更优选5mm以下)。与各色对应的数mm方的LED芯片也可以二维交替地以恒定的间隔配置在反射片材41上。在等间隔地配置多个LED芯片的情况下,相邻的两个芯片的中心间距离可以为0.5mm以上(优选为2mm以上)20mm以下。
如图3所示,扩散片材43具有基材层21。扩散片材43(基材层21)具有成为光出射面的第一面21a和成为光入射面的第二面21b。即,扩散片材43将第二面21b朝向白色光源42侧配置。基材层21只要由使光透射过的树脂材料构成即可,没有特别限定,例如可以是丙烯酸、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、聚酰亚胺等。基材层21可以包含扩散剂、其他添加剂,或者可以实质上不包含添加剂。基材层21中可含有的添加剂没有特别限定,例如可以是二氧化硅、氧化钛、氢氧化铝、硫酸钡等无机粒子,例如也可以是丙烯酸、丙烯腈、硅酮、聚苯乙烯、聚酰胺等有机粒子。
扩散片材43的厚度没有特别限定,例如也可以为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。如果扩散片材43的厚度为3mm以下,则能够使液晶显示器薄型化。如果扩散片材43的厚度为0.1mm以上,则亮度均匀性得以提高。扩散片材43可以是薄膜状,也可以是板(plate)状。
如图4所示,在扩散片材43的第一面21a二维矩阵状地排列有大致倒四棱锥形(倒金字塔状)的多个凹部22。换言之,多个凹部22沿着相互正交的两个方向排列。相邻的凹部22彼此由棱线111划分。棱线111沿着排列有凹部22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,为了简便,例示出凹部22以5×5的矩阵状配置的情况,但凹部22的实际排列数远远地多。在多个凹部22的二维排列中,各凹部22既可以是在第一面21a上无间隙地设置,也可以隔开规定的间隔设置。另外,在不损害光扩散效果的程度内,也可以随机排列一部分凹部22。
凹部22的顶角θ例如为90°,凹部22的排列间距p例如为100μm,凹部22的深度例如也可以为50μm。凹部22的顶角θ是指在以用与扩散片材43的配置面垂直的面(纵剖面)将穿过凹部22的中心(倒金字塔的顶点112)且夹着该中心地面对面的一对斜面垂直横切的方式剖切时出现的剖面处,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(沿着与扩散片材43的配置面平行的方向的距离)。
扩散片材43的第二面21b例如也可以是平坦面(镜面)或压花加工面。扩散片材43也可以由在第一面21a具有凹凸形状(凹部22)的基材层21的一层结构构成。扩散片材43也可以由两面平坦的基材层和一表面具有凹凸形状的层的双层结构构成。扩散片材43也可以由包含一表面具有凹凸形状的层的三层以上的结构构成。扩散片材43的制造方法没有特别限定,例如也可以使用挤压成型法、注塑成型法等。
使用挤压成型法制造表面具有凹凸形状的单层扩散片材的顺序如下。首先,将添加有扩散剂的颗粒状塑料粒子(同时也可以混合未添加扩散剂的颗粒状塑料粒子)投入单螺杆挤压机,一边加热一边熔融、混炼。然后,将由T-模具挤压出的熔融树脂用2根金属辊夹持并冷却后,使用导辊进行输送,利用片材切割机切下为单张平板,制作扩散片材。在此,通过使用金属辊夹持熔融树脂(该金属辊表面具有将所希望的凹凸形状反转了的形状),从而辊表面的反转形状被转印到树脂上,因此能够将所希望的凹凸形状赋形到扩散片材表面。另外,由于转印到树脂的形状不一定是辊表面的形状被100%转印的形状,所以也可以从转印程度倒推来设计辊表面的形状。
在使用挤压成型法制造表面具有凹凸形状的双层结构的扩散片材的情况下,例如,向2个单螺杆挤压机中分别投入各层的形成所需的颗粒状的塑料粒子后,对每一层实施与上述同样的顺序,将制作出的各片材层叠即可。
或者,也可以如下制作在表面具有凹凸形状的双层结构的扩散片材。首先,向2个单螺杆挤压机中分别投入各层的形成所需的颗粒状的塑料粒子,一边加热一边熔融、混炼。然后,将成为各层的熔融树脂投入到1个T-模具中,在该T-模具内层叠,将由该T-模具挤压出的层叠熔融树脂用2根金属辊夹持并冷却。然后,也可以使用导辊输送层叠熔融树脂,利用片材切割机切下为单张平板,从而制作表面具有凹凸形状的双层结构的扩散片材。
另外,也可以利用使用了UV(紫外线)的赋形转印,如下制造扩散片材。首先,在具有要转印的凹凸形状的反转形状的辊中填充未固化的紫外线固化树脂,将基材靠压在该树脂上。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,将通过树脂而赋形转印了凹凸形状的片材从辊上剥离。最后,再次对片材进行紫外线照射,使树脂完全固化,制作表面具有凹凸形状的扩散片材。
需要说明的是,在本发明中,考虑到难以通过通常的形状转印技术形成几何学上严格的倒四棱锥的凹部,而使用“大致倒四棱锥”的表述,但“大致倒四棱锥”包含真正的或实质上可以视为倒四棱锥的形状。另外,“大致”是指能够近似,“大致倒四棱锥”是指能够近似于倒四棱锥的形状。例如,对于顶部平坦的“倒四棱锥梯形”,顶部面积小到不损失本发明的作用效果的程度的情况也包含在“大致倒四棱锥”内。另外,在工业生产上的加工精度引起的不可避免的形状偏差的范围内,从“倒四棱锥”变形的形状也包含在“大致倒四棱锥”内。
棱镜片材44及45由于需要使光线透过,所以以透明(例如无色透明)的合成树脂作为主要成分来形成。棱镜片材44及45也可以一体形成。下侧棱镜片材44具有基材层44a和由层叠在基材层44a的表面上的多个突条棱镜部44b构成的突起列。同样,上侧棱镜片材45具有基材层45a和由层叠在基材层45a的表面上的多个突条棱镜部45b构成的突起列。突条棱镜部44b及45b分别在基材层44a及45a的表面以条纹状层叠。突条棱镜部44b及45b分别是背面与基材层44a及45a的表面相接的三角柱状体。突条棱镜部44b的延伸方向与突条棱镜部45b的延伸方向相互正交。由此,能够通过下侧棱镜片材44使从扩散片材43入射的光线向法线方向侧折射,进而通过上侧棱镜片材45使从下侧棱镜片材44射出的光线以相对于显示画面50a大致垂直传播的方式折射。
棱镜片材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,更优选为100μm左右。棱镜片材44及45的厚度的上限可以为200μm左右,更优选为180μm左右。棱镜片材44及45中的突条棱镜部44b及45b的间距的下限例如可以为20μm左右,更优选为25μm左右。棱镜片材44中的突条棱镜部16的间距的上限例如为100μm左右,更优选为60μm左右。突条棱镜部44b及45b的顶角例如也可以为85°以上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,更优选为1.55。突条棱镜部44b及45b的折射率的上限例如也可以为1.7。
棱镜片材44及45例如可以在由PET(polyethylene terephthalate:聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜构成的基材层44a及45a设置使用UV固化型丙烯酸类树脂进行形状转印的突条棱镜部44b及45b,或者突条棱镜部44b及45b也可以与基材层44a及45a一体成形。
虽然省略了图示,但也可以在棱镜片材44及45的上侧(显示画面50a侧)设置偏振片。偏振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,从而提高显示画面50a的亮度。
在以上说明的本实施方式的光学片材层叠体100中,例如如图5所示,扩散片材43的凹部22的排列方向(X方向及Y方向)与棱镜片材44及45的突条棱镜部44b及45b的延伸方向以20°以上70°以下、更优选25°以上35°以下或55°以上65°以下交叉。需要说明的是,在图5中,为了简便,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的延伸方向相互正交,所以在突条棱镜部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的交叉角度范围。
<实施方式的特征>
本实施方式的光学片材层叠体100组装在使用了白色光源42的背光单元40中。光学片材层叠体100包括:在第一面21a上设有大致倒四棱锥形的多个凹部22的扩散片材43;和突条棱镜部44b及45b的延伸方向(以下有时也称为棱镜延伸方向)相互正交的一对棱镜片材44及45。扩散片材43以一片或层叠多片而配置。多个凹部22排列成二维矩阵状,该排列方向与上述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上70°以下。
根据本实施方式的光学片材层叠体100,以相同的光源、相同的功率、相同的光学片材层叠结构进行比较,与扩散片材43的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片材44及45的棱镜延伸方向的角度差为0°附近或90°附近的情况相比,亮度增大。因此,在背光单元40中,即使以低功率也能够实现高亮度的画面。
在本实施方式的光学片材层叠体100中,如果上述交叉角度为25°以上35°以下、或55°以上65°以下,则能够进一步增大亮度。
本实施方式的背光单元40组装在液晶显示装置50中,将由白色光源42发出的光导向至显示画面50a侧。背光单元40在显示画面50a与白色光源42之间包括本实施方式的光学片材层叠体100,扩散片材43配置在白色光源42与棱镜片材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材层叠体100,所以即使以低功率也能够实现高亮度的画面。
在本实施方式的背光单元40中,白色光源42也可以配置在从扩散片材43观察设置在显示画面50a的相反侧的反射片材41之上。这样一来,通过在扩散片材43和反射片材41之间的多重反射,光进一步扩散,因此亮度均匀性得以提高。
在本实施方式的背光单元40中,扩散片材43也可以层叠多片而配置在棱镜片材44及45与白色光源42之间。如此一来,通过多片扩散片材43,从白色光源42直线传播来的光被反复扩散,因此亮度均匀性提高。
在本实施方式的背光单元40中,如果白色光源42与扩散片材43之间的距离为5mm以下,则能够使背光单元40小型化。另外,着眼于今后的中小型液晶显示器的薄型化,也可以使白色光源42与扩散片材43的距离更优选为2.5mm以下,进一步优选为1mm以下,最终为0mm。
本实施方式的背光单元40的制造方法包括:从白色光源42观察,在显示画面50a侧,将设置有大致倒四棱锥形的多个凹部22的扩散片材43以一片或层叠多片而配置的工序;从扩散片材43观察,在显示画面50a侧,配置棱镜延伸方向相互正交的一对棱镜片材44及45的工序。多个凹部22排列成二维矩阵状,按照该排列方向与上述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上70°以下的方式配置扩散片材43和一对棱镜片材44及45。
根据本实施方式的背光单元40的制造方法,以相同的光源、相同的功率、相同的光学片材层叠结构进行比较,与扩散片材43的凹部(倒四棱锥)排列方向与棱镜片材44及45的棱镜延伸方向的角度差为0°附近或90°附近的情况相比,能够增大亮度。因此,能够得到即使以低功率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包括本实施方式的背光单元40和液晶显示面板5。因此,通过背光单元40,即使以低功率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)中也能够得到同样的效果。
(实施例)
以下,对实施例进行说明。
作为实施例的光学片材层叠体100,使用如下的层叠体:将厚度110μm且相同结构的扩散片材43以相同的朝向重叠3片,在其上配置棱镜延伸方向相互正交的下侧棱镜片材44及上侧棱镜片材45。
扩散片材43通过将成为基材层21的聚碳酸酯挤压成型来加工,将顶角90°、深度50μm的倒金字塔形状的凹部22以间距100μm二维排列形成单层结构。需要说明的是,作为扩散片材43,准备了凹部22的形成面(第一面21a)的相反面(第二面21b)为压花加工面和平坦面(镜面)的2种扩散片材。另外,扩散片材43按照凹部22的形成面(第一面21a)成为光出射面的方式配置。
棱镜片材44及45是在由PET薄膜构成的基材层44a及45a上,使用由丙烯酸酯构成的UV固化型丙烯酸类树脂设置突条棱镜部44b及45b而形成的。下侧棱镜片材44的总厚度为145μm,将高度12μm、顶角94°的突条棱镜部44b以间距25μm排列。上侧棱镜片材45的总厚度为128μm,将高度24μm、顶角93°的突条棱镜部45b以间距51μm排列。
在实施例的光学片材层叠体100的下侧(扩散片材43侧)配置白色光源42,一边改变扩散片材43与棱镜片材44及45的配置关系,一边调查通过了光学片材层叠体100的光的亮度。
作为白色光源42,可以使用峰值波长456nm(半峰全宽19nm)的蓝色LED、峰值波长535nm(半峰全宽53nm)的绿色LED、以及峰值波长631nm(半峰全宽10nm)的红色LED分别以8.4mm间距二维交替多个配置而成的LED阵列。
作为亮度测定的初始状态,如图6所示,扩散片材43以使凹部22的排列方向之一与基准方向(X轴方向)一致(以配置角0°)而配置,下侧棱镜片材44使突条棱镜部44b的延伸方向相对于X轴逆时针旋转100°(以配置角100°)而配置,上侧棱镜片材45使突条棱镜部45b的延伸方向相对于X轴逆时针旋转10°(以配置角10°)而配置。
作为第一亮度测定,从上述初始状态开始,一边使3片扩散片材(倒金字塔片材)43的配置取向(配置角)逆时针旋转90°(每次旋转10°),一边测定亮度变化。另外,为了比较,作为第二亮度测定,从上述初始状态开始,一边使2片棱镜片材44及45的配置取向(配置角)逆时针旋转180°(每次旋转10°),一边测定亮度变化。
在各亮度测定中,在白色光源42(LED阵列)之上配置实施例的光学片材层叠体100,为了抑制片材类的浮起,在其上进一步放置透明玻璃板,使用Topcon TechnoHouse公司制造的二维色彩亮度计UA-200,在33mm见方的范围内测量垂直方向向上(从LED阵列朝向玻璃板的方向)的亮度。对得到的二维亮度分布图像进行针对各LED的发光强度偏差的修正,进行用于抑制由异物等引起的亮点、暗点噪音的过滤处理,然后对全部像素的亮度计算平均值。
图7和图8分别表示由上述第一亮度测定和第二亮度测定得到的亮度变化。在图7和图8中,横轴表示“上侧棱镜片材45的配置角”-“扩散片材(倒金字塔片材)43的配置角”(以下也简称为“配置角差”),初始状态的配置角差为10°(参照图6)。在图7中,随着扩散片材43的旋转,配置角差每次减少10°,在图8中,随着上侧棱镜片材45的旋转,配置角差每次增加10°,配置角差180°时与配置角差0°等价。需要说明的是,在图7及图8中,亮度用在使用第二面21b为压花加工面的扩散片材43的情况下将“配置角差”为0°时的亮度测定值作为100%的相对亮度来表示。
然而,在“配置角差”为0°以上90°以下的情况下,扩散片材43的凹部22的排列方向与棱镜片材44及45的突条棱镜部44b及45b的延伸方向的交叉角度(以下,有时也简称为交叉角度)等于“配置角差”。另外,由于扩散片材43在配置角0°(180°)及90°(270°)时具有等价的形状,因此在“配置角差”为负值的情况下,在“配置角差”加上90°的倍数而成为0°以上90°以下的值时,该值成为“交叉角度”,在“配置角差”超过90°的情况下,从“配置角差”中减去90°的倍数而成为0°以上90°以下的值时,该值成为“交叉角度”。
如图7及图8所示,使用第二面21b为压花加工面的扩散片材43的情况与使用第二面21b为平坦面(镜面)的扩散片材43的情况相比,亮度变高。另外,伴随着“配置角差”的变化的亮度变化的大小,在使用第二面21b为平坦面(镜面)的扩散片材43的情况下变大。
另外,如图7所示,在扩散片材43的第二面21b为压花加工面及镜面的任一种的情况下,“配置角差”为-70°~-20°的范围(即“交叉角度”为20°~70°的范围),与“配置角差”为0°附近(即“交叉角度”为0°附近)时相比,亮度明显增大。特别是,在扩散片材43的第二面21b为镜面的情况下,“配置角差”为-60°及-30°(即“交叉角度”为30°及60°),相对亮度为极大值,在成为该极大值的“配置角差”的±5°的范围内能够得到比较大的亮度。
另外,如图8所示,在扩散片材43的第二面21b为压花加工面及镜面的任一种的情况下,“配置角差”为20°~70°及110°~160°的范围(即“交叉角度”为20°~70°的范围)与“配置角差”为0°附近(即“交叉角度”为0°附近)时相比,亮度明显增大。特别是,在扩散片材43的第二面21b为镜面的情况下,“配置角差”为30°、60°、120°、150°(即“交叉角度”为30°及60°),相对亮度为极大值,在成为该极大值的“配置角差”的±5°的范围内能够得到大的亮度。
如上所述,可知:在实施例的光学片材层叠体100中,无论是在使扩散片材43的配置角变化的情况下,还是在使棱镜片材44及45的配置角变化的情况下,亮度都在“交叉角度”为20°~70°的范围内增大,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(包括实施例,以下相同)中,由扩散片材43和棱镜片材44及45构成光学片材层叠体100。但是,光学片材层叠体100也可以进一步包含扩散片材43及棱镜片材44、45以外的其他光学片材。
另外,在上述实施方式中,将设置在光学片材层叠体100中包含的扩散片材43的第一面21a上的凹部22的倒多棱锥形状设为倒四棱锥,但也可以取而代之,设为可二维配置的其他形状,例如倒三棱锥、倒六棱锥。或者,也可以代替能够二维配置的凹部22而设置突条棱镜部等突起列。另外,扩散片材43的第二面21b设为平坦面(镜面)或压花加工面,但也可以在扩散片材43的第二面21b上设置可二维配置的倒多棱锥形状的凹部、突条棱镜部等突起列。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限于上述实施方式,在公开的范围内可以进行各种变更。即,上述实施方式的说明本质上只是示例性的,而不是旨在限制本发明、其应用或其用途。
附图标记说明
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反射片材
42白色光源
43扩散片材
44下侧棱镜片材
44a基材层
44b突条棱镜部
45上侧棱镜片材
45a基材层
45b突条棱镜部
50液晶显示装置
50a显示画面
100光学片材层叠体
111棱线
112凹部中心(倒金字塔顶点)

Claims (9)

1.一种光学片材层叠体,为组装在使用了白色光源的背光单元中的光学片材层叠体,其中,包括:
在至少一表面设有大致倒四棱锥形的多个凹部的扩散片材;和
棱镜延伸方向相互正交的一对棱镜片材,
所述扩散片材以一片或层叠多片而配置,
所述多个凹部排列成二维矩阵状,该排列方向与所述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上70°以下。
2.根据权利要求1所述的光学片材层叠体,其中,
所述交叉角度为25°以上35°以下、或55°以上65°以下。
3.一种背光单元,被组装到液晶显示装置中,将由白色光源发出的光导向显示画面侧,其特征在于,
在所述显示画面与所述白色光源之间包括权利要求1或2所述的光学片材层叠体,
所述扩散片材配置在所述白色光源与所述一对棱镜片材之间。
4.根据权利要求3所述的背光单元,其中,
所述白色光源配置在从所述扩散片材观察设于所述显示画面的相反侧的反射片材之上。
5.根据权利要求3所述的背光单元,其中,
所述扩散片材层叠多片配置在所述一对棱镜片材与所述白色光源之间。
6.根据权利要求3所述的背光单元,其中,
所述白色光源与所述扩散片材之间的距离为5mm。
7.一种液晶显示装置,其中,
包括权利要求3~6中任一项所述的背光单元和液晶显示面板。
8.一种信息设备,其中,
包括权利要求7所述的液晶显示装置。
9.一种背光单元的制造方法,为被组装到液晶显示装置中并将由白色光源发出的光导向显示画面侧的背光单元的制造方法,其特征在于,包括以下工序:
从所述白色光源观察,在所述显示画面侧将至少一表面设有大致倒四棱锥形的多个凹部的扩散片材以一片或层叠多片而配置的工序;和
从所述扩散片材观察,在所述显示画面侧配置棱镜延伸方向相互正交的一对棱镜片材的工序,
按照所述多个凹部排列成二维矩阵状、且该排列方向与所述棱镜延伸方向的交叉角度为20°以上70°以下的方式来配置所述扩散片材和所述一对棱镜片材。
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