CN117716281A - 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

Abstract

组装在背光单元(40)中的光学片层叠体(100)包括：多片漫射片(43)，其在第一面(21a)上呈二维矩阵状地排列有大致倒四棱锥状的多个凹部(22)；一对棱镜片(44)及(45)，其棱镜延伸方向彼此正交。多片漫射片(43)中最靠近一对棱镜片(44)及(45)的漫射片(43)上的多个凹部(22)的排列方向以0°以上20°以下、或者70°以上90°以下的角度与棱镜延伸方向交叉。

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，智能手机或平板终端等各种信息设备的显示装置广为利用液晶显示装置(以下亦称为液晶显示器)。就液晶显示器的背光而言，由于要求它高亮度化、高对比度化，因此光源布置在液晶面板背部的直下式成为主流。

在采用直下式背光的情况下，为了使来自LED(Light Emitting Diode)等光源的光漫射以提升整个画面的亮度、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液晶显示器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)通常布置有棱镜的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－

就像笔记本电脑或平板电脑等那样携带着使用的便携试信息终端而言，要求其中的片层叠结构厚度薄且亮度均匀性高，但由于点光源的布置或各光学片的位置关系根据每个产品而各不相同，因此根据产品的不同有时凭借现有的片层叠结构无法得到充分的亮度均匀性。

本公开的目的，在于：提供一种能够提升背光单元的亮度均匀性的光学片层叠体。

－用于解决技术问题的技术方案－

为了达成前述目的，本公开所涉及的光学片层叠体组装在背光单元中，所述光学片层叠体包括多片漫射片和一对棱镜片，所述多片漫射片在至少一面上呈二维矩阵状地排列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，所述多片漫射片中最靠近所述一对棱镜片的第一漫射片上的所述多个凹部的第一排列方向以0°以上20°以下、或者70°以上90°以下的角度与所述棱镜延伸方向交叉。

根据本公开所涉及的光学片层叠体，通过重叠着使用多片在一面上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部的漫射片(以下，有时也称为棱锥片)，能够提升背光单元的亮度均匀性。由于最靠近棱镜片的第一漫射片上的凹部的排列方向相对于棱镜延伸方向以0°以上20°以下、或者70°以上90°以下的角度交叉，因此与以相同光源、相同功率、相同光学片层叠结构以其他角度交叉的情况相比，背光单元的亮度均匀性进一步提升。

在本公开所涉及的光学片层叠体中，具有第二漫射片，该第二漫射片是所述多片漫射片中除所述第一漫射片之外的至少一片，所述第二漫射片上的所述多个凹部的第二排列方向与所述第一排列方向可以实质相同。这样一来，根据点光源的布置、各光学片的位置关系等条件，能够进一步提升背光单元的亮度均匀性。需要说明的是，在本公开中，方向实质相同是指两个方向的角度差为5°以下，优选为3°以下，更优选为1°以下。

在本公开所涉及的光学片层叠体中，具有第二漫射片，该第二漫射片是所述多片漫射片中除所述第一漫射片之外的至少一片，所述第二漫射片上的所述多个凹部的第二排列方向与所述第一排列方向可以不同。这样一来，根据点光源的布置、各光学片的位置关系等条件，能够进一步提升背光单元的亮度均匀性。需要说明的是，在本公开中，方向不同意指两个方向的角度差大于5°，优选地大于10°。

本公开所涉及的背光单元被组装在液晶显示装置中，朝着显示画面侧引导从光源发出的光，在所述显示画面与所述光源之间包括所述本公开所涉及的光学片层叠体，所述漫射片布置在所述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，包括所述本公开所涉及的光学片层叠体，因此能够使亮度均匀性提升。

在本公开所涉及的背光单元中，所述光源可以布置在从所述多片漫射片观察设置在所述显示画面的相反侧的反射片上。这样一来，光会通过在漫射片与反射片之间的多重反射而进一步漫射，因此亮度均匀性进一步提升。

在本公开所涉及的背光单元中，所述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。

本公开所涉及的液晶显示装置包括前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，包括前述本公开所涉及的背光单元，因此能够使亮度均匀性提升。

本公开所涉及的信息设备包括前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，包括前述本公开所涉及的液晶显示装置，因此能够使亮度均匀性提升。

本公开所涉及的背光单元的制造方法是将背光单元组装到液晶显示装置中、朝着显示画面侧引导从光源发出的光的背光单元的制造方法。该背光单元的制造方法包括以下工序：将多片漫射片布置在从所述光源观察所述显示画面侧的工序，所述多片漫射片在至少一面上呈二维矩阵状地排列有多个大致倒四棱锥状的凹部，以及将棱镜延伸方向彼此正交的一对棱镜片布置在从所述多片漫射片观察所述显示画面侧的工序。在布置所述多片漫射片的工序中，一边改变所述多片漫射片的各片上的所述多个凹部的排列方向与所述棱镜延伸方向之间的交叉角度，一边评价亮度均匀性，基于该评价结果，决定所述多片漫射片的各片上的所述多个凹部的排列方向。

根据本公开所涉及的背光单元的制造方法，在布置多片漫射片的工序中，一边改变各漫射片上的凹部的排列方向与棱镜延伸方向的交叉角度，一边评价亮度均匀性，基于该评价结果，决定各漫射片上的凹部的排列方向。因此，能够设定各漫射片上的凹部的排列方向，而达到提升亮度均匀性的目的。

－发明的效果－

根据本公开，能够提供一种能够提升背光单元的亮度均匀性的光学片层叠体。

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是包括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是包括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的漫射片上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1所涉及的光学片层叠体中的漫射片(棱锥片)及棱镜片的布置角度之间的关系的图；

图7是示出在实施例1所涉及的光学片层叠体中改变漫射片(棱锥片)与上侧棱镜片之间的布置角度差的情况下的亮度均匀性的变化的图；

图8是示出在参考例所涉及的光学片层叠体中改变漫射片(棱锥片)与上侧棱镜片之间的布置角度差的情况下的亮度变化的图；

图9是示出在实施例4所涉及的光学片层叠体中改变上侧棱镜片的布置角度的情况下的亮度均匀性的变化的图；

图10是示出在实施例4所涉及的光学片层叠体中改变上侧棱镜片的布置角度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，可在本公开的技术思想范围内做任意变更。各附图是用于概念性地说明本公开的附图，因此为了容易理解，有时根据需要将尺寸、比例或数量夸张或简略地表示。

＜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、黏贴于液晶显示面板5的下表面的第一偏光板6、黏贴于液晶显示面板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(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、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来改变液晶层3的取向状态。这样一来，从背光单元40经由第一偏光板6入射来的光的透射率便会得到调整。透射率得到了调整的光经由第二偏光板7射出而显示图像。

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、笔记型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：在玻璃基板上设置成矩阵状的多个TFT、以覆盖着各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相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矩阵、含有分别设置在黑矩阵的各网格间的红色层、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上的多个光源42、以及设置在多个光源42的上侧的光学片层叠体100。光学片层叠体100包括布置在光源42侧的漫射片43和设置在漫射片43的上侧(显示画面50a侧)的一对棱镜片44及45。光学片层叠体100在光源42和漫射片43之间具有颜色转换片46。需要说明的是，构成光学片层叠体100的各片可以是薄膜状或板状。

在本实施方式中，例如在背光单元40中层叠两片结构相同的漫射片43。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，在背光单元40中，在通过光源42的精密布置等能够充分地增大亮度均匀性的情况下，也可以使用一片漫射片43。一对棱镜片44及45可以是棱镜延伸方向(棱镜棱线的延伸方向)彼此正交的下侧棱镜片44及上侧棱镜片45。颜色转换片46也可以布置在漫射片43、与一对棱镜片44及45之间。

[反射片]

反射片41例如由白色聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂制薄膜、银蒸镀膜等形成。

[光源]

光源42例如可以是蓝色光源，发出在CIE1931的色度坐标中x＜0.24、y＜0.18的光。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，从成本、生产性等观点来看，优选使用LED元件。而且，为了调节LED的出光角度特性，可以将透镜装设在LED元件上。在光源42由LED元件构成的情况下，LED元件(芯片)在俯视下可以呈长方形状，在该情况下，一边的长度可以为50μm以上(优选为100μm以上)1mm以下。LED芯片可以以一定的间隔二维地布置在反射片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)20mm以下。

需要说明的是，作为光源42，也可以使用白色光源来代替蓝色光源。白色光源例如可以由峰值波长在蓝色区域的LED元件、峰值波长在绿色区域的LED元件、峰值波长在红色区域的LED元件构成，发出在CIE1931的色度坐标中0.24＜x＜0.42、0.18＜y＜0.48的光。在使用白色光源的情况下，可以不设颜色转换片46。

[漫射片]

如图2及图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。亦即，漫射片43被布置成其第二面21b朝向光源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即可，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，或者也可以实质不含添加剂。基材层21可以含有的添加剂并无特别限定，例如可以是二氧化硅、氧化钛、氢氧化铝、硫酸钡等无机粒子，也可以例如是丙烯酸酯、丙烯腈、聚硅氧、聚苯乙烯、聚酰胺等有机粒子。

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)0.1mm以上。若漫射片43的厚度超过3mm，则难以实现液晶显示器的薄型化。若漫射片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，也可以是板状。

如图4所示，在漫射片43的第一面21a上，大致倒四棱锥状(倒金字塔状)的多个凹部22排列成二维矩阵状。换句话说，多个凹部22也可以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沿着供凹部22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，为了简单起见，示例出了凹部22布置成5×5的矩阵状的情况，但凹部22的实际的排列数非常多。在多个凹部22二维排列的情况下，凹部22可以无间隙地设置在第一面21a上，也可以留有规定间隔地设置在第一面21a上。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，在与漫射片43的布置面垂直的面(纵剖面)上，在以通过凹部22的中心(倒金字塔的顶点112)且垂直横切隔着该中心相对的一对斜面的方式切断时所呈现的剖面中，斜面的剖面线彼此所成的角。凹部22的排列间距p是指相邻凹部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)或压花加工面。漫射片43可以由在第一面21a上具有凹凸形状(凹部22)的基材层21的单层结构形成。漫射片43可以由两面平坦的基材层和一面具有凹凸形状的层的双层结构构成。漫射片43可以由包括在一面具有凹凸形状的层的三层以上的结构构成。

[漫射片的制造方法]

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顺序如下所述。首先，将添加有漫射剂的颗粒状塑料粒子(还可以一起加入未添加漫射剂的颗粒状塑料粒子)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，这样来制作漫射片。此处，由于通过使用表面形状与所需要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，因此能够将所需要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，所以可以从转印程度进行逆向计算来设计辊表面的形状。

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粒子后，对各层实施与所述相同的顺序，并对已制作出的各个片材进行层叠即可。

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粒子，一边加热一边熔融、混炼。其后，将形成各层的熔融树脂投入一个T型模头中，并在该T型模头内层叠起来，用两个金属辊夹住从该T型模头挤出的层叠熔融树脂进行冷却。其后，可以使用导辊运送层叠熔融树脂，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。

也可以用UV(紫外线)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具有与欲转印的凹凸形状相反的形状的辊上，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，考虑到以普通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，就顶部平坦的“倒四棱台”而言，若不丧失本发明的作用与效果，顶部面积小的也包括在“大致倒四棱锥”中。在工业生产上的加工精度所引起的不可避免的形状的偏差范围内，由“倒四棱锥”变形后的形状也包括在“大致倒四棱锥”中。

[棱镜片]

棱镜片44及45因为需要使光线透过，因此以透明(例如无色透明)的合成树脂为主要成分来形成。棱镜片44及45可以形成为一体。如图2所示，下侧棱镜片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分别呈条状地层叠在基材层44a及45a的表面上。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，能够使从漫射片43入射的光线通过下侧棱镜片44向法线方向侧折射，进而使从下侧棱镜片44射出的光线通过上侧棱镜片45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)的下限例如为50μm左右，更优选地可以为100μm左右。棱镜片44及45的厚度的上限为200μm左右，更优选地可以为180μm左右。棱镜片44及45的突条棱镜部44b及45b的间距的下限例如为20μm左右，更优选地可以为25μm左右。棱镜片44及45的突条棱镜部44b及45b的间距的上限例如为100μm左右，更优选地可以为60μm左右。突条棱镜部44b及45b的顶角例如可以为85°以上95°以下。突条棱镜部44b及45b的折射率的下限例如为1.5，更优选地可以为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，是通过将用UV固化型丙烯酸系树脂进行了形状转印而得到的突条棱镜部44b及45b设置在由PET(polyethylene terephthalate)薄膜形成的基材层44a及45a上而形成的；或者也可以通过突条棱镜部44b及45b与基材层44a及45a成形为一体而形成。

[颜色转换片]

颜色转换片46是将来自光源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。例如，若光源42为蓝色光源，颜色转换片46例如将波长450nm的蓝色光转换为波长540nm的绿色光和波长650nm的红色光。在该情况下，若使用发出波长450nm的蓝色光的光源42，则由于通过颜色转换片46将蓝色光部分地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。在使用白色光源作为光源42的情况下，可以不设颜色转换片46。

[其他光学片]

虽然省略了图示，但也可以在棱镜片44及45的上侧(显示画面50a侧)设置偏光片。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。

＜实施方式的特征＞

本实施方式的光学片层叠体100组装在背光单元40中。光学片层叠体100包括：多片漫射片43，其在第一面21a上呈二维矩阵状地排列有大致倒四棱锥状的多个凹部22；以及一对棱镜片44及45，其突条棱镜部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。例如，如图5所示，在光学片层叠体100中，多片漫射片43中最靠近一对棱镜片44及45的漫射片43上的多个凹部22的排列方向以0°以上20°以下、或者70°以上90°以下的角度与棱镜延伸方向交叉。需要说明的是，在图5中，为了简单，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的延伸方向满足所述的交叉角度范围的情况下，突条棱镜部44b的延伸方向也满足所述的交叉角度范围。

根据本实施方式的光学片层叠体100，通过重叠着使用多片在一面上设置有大致倒四棱锥状的多个凹部22的漫射片(以下，有时也称为棱锥片)43，能够提升背光单元40的亮度均匀性。由于最靠近棱镜片44及45的漫射片43的凹部排列方向相对于棱镜延伸方向以0°以上20°以下、或者70°以上90°以下的角度交叉，因此与以相同光源、相同功率、相同光学片层叠结构以其他角度交叉的情况相比，背光单元40的亮度均匀性进一步提升。

在本实施方式的光学片层叠体100中，最接近棱镜片44及45的漫射片43上的凹部22的排列方向与其他漫射片43上的凹部22的排列方向，根据光源42的布置、光学片层叠体100中的各光学片的位置关系等条件，可以实质相同，或者也可以不同。这样一来，根据光源42的布置、光学片层叠体100的各光学片的位置关系等条件，能够进一步提升背光单元40的亮度均匀性。需要说明的是，方向实质相同是指两个方向的角度差为5°以下，优选为3°以下，更优选为1°以下，方向不同是指两个方向的角度差超过5°，优选为10°以上。

本实施方式的背光单元40组装在液晶显示装置50中，朝着显示画面50a侧引导从光源42发出的光。背光单元40在显示画面50a与光源42之间包括本实施方式的光学片层叠体100，多片漫射片43布置在光源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，因此能够提升亮度均匀性。

在本实施方式的背光单元40中，光源42可以布置在从多片漫射片43观察设置在显示画面50a的相反侧的反射片41上。这样一来，光会通过在漫射片43与反射片41之间的多重反射而进一步漫射，因此亮度均匀性提升。

在本实施方式的背光单元40中，若光源42与多片漫射片43之间的距离(准确地说，光源42与最接近光源42的漫射片43之间的距离)为5mm以下，则能够使背光单元40小型化。考虑到今后中小型液晶显示器的薄型化，光源42与漫射片43的距离更优选为2.5mm以下，进一步优选为1mm以下，最终也可以为0mm。

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，通过组装在背光单元40中的光学片层叠体100，能够提升亮度均匀性。组装有液晶显示装置50的信息设备(例如笔记本电脑、平板电脑等便携式信息终端)，也能够收到同样的效果。

本实施方式的背光单元40的制造方法是将背光单元40组装到液晶显示装置50中，朝着显示画面50a侧引导从光源42发出的光的背光单元40的制造方法。本实施方式的背光单元40的制造方法包括以下工序：将多片漫射片43布置在从光源42观察显示画面50a侧的工序，该多片漫射片43在第一面21a上呈二维矩阵状地排列有大致倒四棱锥状的多个凹部22；以及将棱镜延伸方向彼此正交的一对棱镜片44及45布置在从多片漫射片43观察显示画面50a侧的工序。在布置多片漫射片43的工序中，一边改变各漫射片43上的凹部22的排列方向与棱镜延伸方向的交叉角度，一边评价亮度均匀性，基于该评价结果，决定各漫射片43上的凹部22的排列方向。

根据本实施方式的背光单元40的制造方法，在布置多片漫射片43的工序中，一边改变各漫射片43上的凹部22的排列方向与棱镜延伸方向的交叉角度，一边评价亮度均匀性，基于该评价结果，决定各漫射片43上的凹部22的排列方向。因此，能够设定各漫射片43上的凹部22的排列方向，达到提升亮度均匀性的目的。

(实施例)

＜实施例1＞

以下，对实施例1(亮度均匀性的实测)进行说明。

将厚度为130μm、相同结构的漫射片43以相同的朝向重叠两片，并将棱镜延伸方向彼此正交的下侧棱镜片44及上侧棱镜片45布置在其上，将这样制得的光学片层叠体作为实施例1的光学片层叠体100使用。

漫射片43，是通过使用折射率1.587的UV固化树脂，以间距100μm将顶角90°、深度50μm的倒金字塔形状的凹部22二维地排列在厚度80μm的透明聚碳酸酯片上而形成的。漫射片43布置成使凹部22的形成面(第一面21a)成为光射出面。漫射片43的第二面21b为平坦面(镜面)。

棱镜片44及45，是通过使用由丙烯酸酯形成的UV固化型丙烯酸系树脂，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上而形成的。下侧棱镜片44的总厚度为145μm，以间距25μm排列有高度12μm、顶角94°的突条棱镜部44b。上侧棱镜片45的总厚度为128μm，以间距51μm排列有高度24μm、顶角93°的突条棱镜部45b。

作为光源42，使用以2.8mm间距二维地布置多个峰值波长为450nm(半峰全宽16nm)的蓝色LED而构成的LED阵列，将该光源42布置在本实施例的光学片层叠体100的下侧(漫射片43侧)，一边改变漫射片43与棱镜片44及45的布置关系，一边分析了透过光学片层叠体100的光的亮度均匀性。需要说明的是，不设颜色转换片46，直接使用来自光源42的蓝色光分析了亮度均匀性。

如图6所示，作为亮度均匀性评价的初始状态，将漫射片43布置成使凹部22的排列方向的一个与基准方向(X轴方向)一致(布置角0°)，将下侧棱镜片44布置成使突条棱镜部44b的延伸方向相对于X轴逆时针方向旋转102°(布置角102°)，将上侧棱镜片45布置成使突条棱镜部45b的延伸方向相对于X轴逆时针方向旋转12°(布置角12°)。需要说明的是，成为光源42的LED阵列布置成使各LED沿着x轴方向以及与x轴方向垂直的方向这两个方向二维地排列。

作为第一评价，从前述初始状态起，使两片漫射片(棱锥片)43的布置方向(布置角度)一起以10°的增量绕逆时针方向旋转180°，同时评价了亮度均匀性的变化。作为第二评价，从前述初始状态，使两片棱镜片44及45的布置方向(布置角)一起以10°的增量绕逆时针方向旋转180°，同时评价了亮度均匀性的变化。

亮度均匀性评价按照以下的顺序实施。首先，将本实施例的光学片层叠体100布置在光源42(LED阵列)上，进而为了抑制片类的浮起而将透明玻璃板放置在其上，用TOPCONTECHNOHOUSE公司制造的二维色彩亮度计UA－200，对33mm见方的范围测量了铅垂方向朝上的方向(从LED阵列朝向玻璃板的方向)的亮度。接着，针对已得到的二维亮度分布图像，对各个LED的发光强度偏差进行修正，进行完用于抑制异物等引起的亮点/暗点噪音的过滤处理后，对所有像素的亮度计算出了平均值及标准偏差。最后，定义为“亮度均匀性＝平均值/标准偏差”，评价了亮度均匀性。

图7表示在前述第一评价中得到的亮度均匀性的变化(图中的黑点)及在第二评价中得到的亮度均匀性的变化(图中的白点)。在图7中，横轴表示“上侧棱镜片45的布置角度”－“漫射片(棱锥片)43的布置角度”(以下，有时也简称为“布置角度差”)，初始状态的布置角度差为12°(参照图6)。

需要说明的是，在第一评价中，伴随着漫射片43的旋转，“布置角度差”每次减少10°，在第二评价中，伴随着上侧棱镜片45的旋转，“布置角度差”每次增加10°，但由于漫射片43在布置角度0°(180°)及90°(270°)具有等效的形状，因此“布置角度差”按以下所述进行换算。亦即，在“布置角度差”为负值的情况下，在“布置角度差”上加上90°的倍数而换算为0°以上90°以下的值，在“布置角度差”超过90°的情况下，从“布置角度差”减去90°的倍数而换算为0°以上90°以下的值。这样一来，相对于横轴的相同的“布置角度差”，纵轴的亮度均匀性的值存在多个。按以上所述换算后得到的“布置角度差”等于漫射片43的凹部22的排列方向与棱镜延伸方向(突条棱镜部44b和45b的延伸方向)的交叉角度(以下，有时也简称为“交叉角度”)。

如图7所示，与“布置角度差”为20°～70°的范围(亦即“交叉角度”为20°～70°的范围)时相比，在“布置角度差”为0°～20°的范围及70°～90°的范围(亦即“交叉角度”为0°～20°的范围及70°～90°的范围)，亮度均匀性显著地增大。特别是，在“布置角度差”为10°附近及80°附近(亦即“交叉角度”为10°附近及80°附近)时，亮度均匀性成为极大值，在成为该极大值的“布置角度差”的±5°的范围，得到了较大的亮度均匀性。

如上所述，本实施例的光学片层叠体100，无论在改变漫射片43的布置角度的情况下，还是在改变棱镜片44及45的布置角度的情况下，在“交叉角度”为0°～20°的范围及70°～90°的范围，亮度均匀性皆增大，特别是在“交叉角度”为5°～15°左右的范围或75°～85°左右的范围，亮度均匀性显著地增大。

＜参考例＞

图8表示在所述第一评价中得到的亮度(平均值)的变化(图中的黑点)及在第二评价中得到的亮度(平均值)的变化(图中的白点)。在图8中，横轴表示“上侧棱镜片45的布置角度”－“漫射片(棱锥片)43的布置角度”，初始状态的布置角度差为12°(参照图6)。需要说明的是，“布置角度差”的换算方法与前述实施例1相同。在图8中，纵轴上的亮度，用将光学片层叠体100的初始状态(“布置角度差”为12°时)下亮度测量值之一设为100％的相对亮度表示。

如图8所示，与“布置角度差”在0°附近或90°附近(亦即“交叉角度”在0°附近或90°附近)时相比，在“布置角度差”为20°～70°的范围(亦即“交叉角度”为20°～70°的范围)，亮度显著地增大。

亦即，根据图7及图8所示的结果可知，相对于“布置角度差”而言，亮度与亮度均匀性处于折衷(trade-off)的关系。因此，在想要使亮度及亮度均匀性这两者平衡的产品的情况下，也可以将“布置角度差”设定在例如10°～30°左右(优选15°～25°左右)的范围、或者60°～80°左右(优选65°～75°左右)的范围。

＜实施例2＞

以下，对实施例2(亮度均匀性的模拟)进行说明。

将厚度为110μm的相同结构的漫射片43层叠三片，并将棱镜延伸方向彼此正交的下侧棱镜片44及上侧棱镜片45布置在其上，将这样得到的光学片层叠体作为实施例2的光学片层叠体100使用。

在漫射片43的第一面21a(光射出面)上，以间距100μm二维地排列有顶角90°、深度50μm的倒金字塔形状的凹部22。漫射片43的第二面21b为平坦面(镜面)。

在下侧棱镜片44及上侧棱镜片45上，分别以间距100μm排列有高度50μm、顶角90°的突条棱镜部44b及45b，将棱镜片44及45的厚度分别设为130μm。需要说明的是，在棱镜片44及45中，基材层44a、45a以及突条棱镜部44b、45b构成为具有相同光学特性的单层品，折射率及吸收特性与聚碳酸酯的光学特性相同。

作为光源42，使用以2.8mm间距二维地布置多个(具体而言为纵横3×3)峰值波长为450nm(半峰全宽16nm)的蓝色LED而构成的LED阵列，将该光源42布置在本实施例的光学片层叠体100的下侧(漫射片43侧)，一边改变漫射片43与棱镜片44及45的布置关系，一边通过模拟评价了透过光学片层叠体100的光的亮度均匀性。需要说明的是，不设颜色转换片46，直接使用来自光源42的蓝色光评价了亮度均匀性。

在亮度均匀性评价中，将下侧棱镜片44布置成使突条棱镜部44b的延伸方向相对于X轴逆时针方向旋转102°(以布置角102°)，将上侧棱镜片45布置成使突条棱镜部45b的延伸方向相对于X轴逆时针旋转12°(以布置角12°)(参照图6)。需要说明的是，成为光源42的LED阵列布置成使各LED沿着x轴方向以及与x轴方向垂直的方向这两个方向二维地排列。三片漫射片43被布置成使凹部22的排列方向相对于作为基准的LED的排列方向分别成0°、12°、30°、45°、60°的角度(下文中称为布置角度)。

亮度均匀性评价按照以下顺序实施。首先，从由3×3的LED阵列构成的光源42射出合计10⁷个光线。在上侧棱镜片45的正上方，隔着0.2mm见方的网格(42×42个)设置8.4mm×8.4mm大的虚拟传感器，根据通过各网格的光线的强度、条数、出光角度导出面亮度分布。由于面亮度分布中含有噪声，而为了抑制噪声，将已得到的面亮度分布等分为3×3，由该九个分割分布制作一个平均分布，对该平均分布的亮度计算出平均值及标准偏差，作为“亮度均匀性＝平均值/标准偏差”评价了亮度均匀性。

表1表示将最接近上侧棱镜片45的漫射片43(第三片)的布置角度设为0°(相对于上侧棱镜片45的布置角度差为12°(＝12°－0°)且将其他漫射片43(第一片、第二片)的布置角度分别设为0°、12°、30°、45°、60°时的亮度均匀性评价的结果。

(表1)

表2表示将最接近上侧棱镜片45的漫射片43(第三片)的布置角度设为30°(相对于上侧棱镜片45的布置角度差为72°(＝(12°－30°)+90°)且将其他漫射片43(第一片、第二片)的布置角度分别设为0°、12°、30°、45°、60°时的亮度均匀性评价的结果。

(表2)

如表1所示，在将漫射片43(第三片)的布置角度设为0°(相对于上侧棱镜片45的布置角度差为12°)的情况下，在漫射片43(第一片)的布置角度为30°且漫射片43(第二片)的布置角度为45°时，以及漫射片43(第一片)的布置角度为45°且漫射片43(第二片)的布置角度为45°时，亮度均匀性显著增大。

如表2所示，在将漫射片43(第三片)的布置角度设为30°(相对于上侧棱镜片45的布置角度差为72°)的情况下，在漫射片43(第一片)的布置角度为12°～60°且漫射片43(第二片)的布置角度为45°时，漫射片43(第一片)的布置角度为30°且漫射片43(第二片)的布置角度为30°时，以及漫射片43(第一片)的布置角度为60°且漫射片43(第二片)的布置角度为60°时，亮度均匀性显著增大。

如上所述，可知：在本实施例的光学片层叠体100中，在漫射片43(第三片)相对于上侧棱镜片45的布置角度差(交叉角度)落在0°～20°的范围或70°～90°的范围的情况下，通过调整各漫射片43的布置角度(亦即凹部22的排列方向)，能够进一步提升亮度均匀性。

＜实施例3＞

以下，对实施例3(亮度均匀性的实测)进行说明。

将厚度为110μm的相同结构的漫射片43层叠三片，并将棱镜延伸方向彼此正交的下侧棱镜片44及上侧棱镜片45布置在其上，将这样制得的光学片层叠体作为实施例3的光学片层叠体100使用。

漫射片43，是通过使用折射率为1.587的UV固化树脂，将顶角90°、深度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60μm的透明的聚碳酸酯片上而形成的。漫射片43布置成使凹部22的形成面(第一面21a)成为光射出面。漫射片43的第二面21b设为雾面。

棱镜片44及45，是通过使用由丙烯酸酯形成的UV固化型丙烯酸系树脂，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上而形成的。下侧棱镜片44的总厚度为145μm，以间距25μm排列有高度12μm、顶角94°的突条棱镜部44b。上侧棱镜片45的总厚度为128μm，以间距51μm排列有高度24μm、顶角93°的突条棱镜部45b。

作为光源42，使用以2.8mm间距二维地布置多个峰值波长为450nm(半峰全宽16nm)的蓝色LED而构成的LED阵列，将该光源42布置在本实施例的光学片层叠体100的下侧(漫射片43侧)，一边改变漫射片43与棱镜片44及45的布置关系，一边分析了透过光学片层叠体100的光的亮度均匀性。需要说明的是，不设颜色转换片46，直接使用来自光源42的蓝色光分析了亮度均匀性。

在亮度均匀性评价中，将下侧棱镜片44布置成使突条棱镜部44b的延伸方向相对于X轴逆时针方向旋转102°(以布置角102°)，将上侧棱镜片45布置成使突条棱镜部45b的延伸方向相对于X轴逆时针旋转12°(以布置角12°)(参照图6)。需要说明的是，成为光源42的LED阵列布置成使各LED沿着x轴方向以及与x轴方向垂直的方向这两个方向二维地排列。三片漫射片43被布置成使凹部22的排列方向相对于作为基准的LED的排列方向分别成0°、30°、45°、60°的角度(下文中称为布置角度)。

亮度均匀性评价按照与前述实施例1相同的顺序实施。

表3表示将最接近上侧棱镜片45的漫射片43(第三片)的布置角度设为30°(相对于上侧棱镜片45的布置角度差为72°(＝(12°－30°)+90°)且将其他漫射片43(第一片、第二片)的布置角度分别设为0°、30°、45°、60°时的亮度均匀性评价的结果。

(表3)

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如表3所示，在将漫射片43(第三片)的布置角度设为30°(相对于上侧棱镜片45的布置角度差为72°)的情况下，当漫射片43(第一片)的布置角度为30°～60°且漫射片43(第二片)的布置角度为30°～45°时，以及漫射片43(第一片)的布置角度为60°且漫射片43(第二片)的布置角度为60°时，亮度均匀性显著增大。这表示与表2所示的前述实施例2的亮度均匀性大致相同的倾向。

如上所述，可知：在本实施例的光学片层叠体100中，在漫射片43(第三片)相对于上侧棱镜片45的布置角度差(交叉角度)为70°～90°的范围的情况下，通过调整各漫射片43的布置角度(亦即凹部22的排列方向)，能够进一步提升亮度均匀性。

＜实施例4＞

以下，对实施例4(亮度均匀性及亮度的实测)进行说明。

将厚度为110μm的相同结构的漫射片43层叠三片，并将棱镜延伸方向彼此正交的下侧棱镜片44及上侧棱镜片45布置在其上，将这样制得的光学片层叠体作为实施例4的光学片层叠体100使用。

作为光源42，使用了将峰值波长为450nm(半峰全宽16nm)的蓝色LED以2.8mm间距二维地布置多个而形成的LED阵列。

漫射片43是将顶角90°的倒金字塔形状的凹部22以间距100μm二维排列而形成的。漫射片43布置成使凹部22的形成面(第一面21a)成为光射出面。漫射片43的第二面21b设为平坦面。

棱镜片44及45，是通过用由丙烯酸酯形成的UV固化型丙烯酸系树脂，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上而形成的。下侧棱镜片44的总厚度为90μm，以间距24μm排列有高度12μm、顶角90°的突条棱镜部44b。上侧棱镜片45的总厚度为155μm，以50μm间距排列有高度25μm、顶角90°的突条棱镜部45b。

需要说明的是，在本实施例中，在漫射片43的下侧布置了由QD片构成的颜色转换片46，在上侧棱镜片45的上侧布置了上侧光漫射片。上侧光漫射片由基材层及光漫射层的双层结构体构成，基材层为了使光线透过而以透明树脂为主要成分，光漫射层是使树脂珠分散于树脂母体中而形成的。

在本实施例中，将三片漫射片43的布置角度(凹部22的排列方向与光源42的排列方向的交叉角度)分别固定为45°及0°，一边使棱镜片44及45旋转，一边分析了亮度均匀性及亮度的变化。需要说明的是，亮度均匀性评价按照与前述实施例1相同的顺序实施，作为亮度使用按照与前述实施例1相同的顺序得到的亮度的平均值。

图9及图10分别表示在本实施例中得到的亮度均匀性及亮度的变化。需要说明的是，在图9及图10中，实线表示将漫射片43的布置角度设定为45°时的结果，虚线表示将漫射片43的布置角度设定为0°时的结果。图9及图10的横轴表示上侧棱镜片45的布置角度(突条棱镜部45b(棱线)的延伸方向相对于光源42的排列方向(X方向)的旋转角度)，但下侧棱镜片44的布置角度(突条棱镜部44b(棱线)的延伸方向相对于光源42的排列方向(X方向)的旋转角度)为“上侧棱镜片45的布置角度”+90°。

如图9所示，在漫射片43的布置角度为0°的情况下，在上侧棱镜片45的布置角度在0°左右至20°左右的范围、70°左右至110°左右的范围、以及160°左右至180°左右的范围，亮度均匀性提升了。在漫射片43的布置角度为45°的情况下，在上侧棱镜片45的布置角度在25°左右至65°左右的范围、以及115°左右至155°左右的范围，亮度均匀性提升了。

如上所述，在本实施例中，在漫射片43的布置角度为45°及0°的任一情况下，在布置角度差(＝“上侧棱镜片45的配置角度”－“漫射片43的配置角度”)为0°～20°的范围及70°～90°的范围(亦即，交叉角度为0°～20°的范围及70°～90°的范围)，亮度均匀性提升了。

在本实施例中，如图9所示，与将漫射片43的布置角度设定为0°的情况相比，在将漫射片43的布置角度设定为45°的情况下，在棱镜片44及45的所有布置角度下，亮度均匀性均提升了。具体而言，将漫射片43的布置角度设定为45°时的亮度均匀性的平均值为180左右，相对于此，将漫射片43的布置角度设定为0°时的亮度均匀性的平均值为150左右。与将漫射片43的布置角度设定为0°的情况相比，在将漫射片43的布置角度设定为45°的情况下，亮度均匀性竟提升了依赖于棱镜片44及45的布置角度的变动幅度的三倍左右。

在本实施例中，如图10所示，在漫射片43的布置角度为45°及0°的任一情况下，都未发现因棱镜片44及45的布置角度而引起的显著的亮度降低。需要说明的是，在图10中，纵轴的亮度是以将漫射片43的布置角度为0°时的一个亮度测量值设为100％的相对亮度来表示，“显著的亮度降低”意指“超过2％的亮度降低”。

(其他实施方式)

在前述实施方式(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构成了光学片层叠体100。但是，光学片层叠体100也可以进一步包括漫射片43、棱镜片44及45、颜色转换片46以外的其他光学片。

在前述实施方式中，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。漫射片43的第二面21b为平坦面(镜面)或压花加工面，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，但本公开不限定于前述实施方式，可在本公开的范围内进行各种变更。亦即，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。

－符号说明－

1TFT基板

2CF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 (9)

1.一种光学片层叠体，组装在背光单元中，其特征在于：所述光学片层叠体包括多片漫射片和一对棱镜片，

所述多片漫射片在至少一面上呈二维矩阵状地排列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，

所述多片漫射片中最靠近所述一对棱镜片的第一漫射片上的所述多个凹部的第一排列方向以0°以上20°以下、或者70°以上90°以下的角度与所述棱镜延伸方向交叉。

2.根据权利要求1所述的光学片层叠体，其特征在于：

其具有第二漫射片，该第二漫射片是所述多片漫射片中除所述第一漫射片之外的至少一片，所述第二漫射片上的所述多个凹部的第二排列方向与所述第一排列方向实质相同。

3.根据权利要求1所述的光学片层叠体，其特征在于：

其具有第二漫射片，该第二漫射片是所述多片漫射片中除所述第一漫射片之外的至少一片，所述第二漫射片上的所述多个凹部的第二排列方向与所述第一排列方向不同。

4.一种背光单元，组装在液晶显示装置中，朝着显示画面侧引导从多个光源发出的光，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中任一项所述的光学片层叠体，

所述多片漫射片布置在所述光源与所述一对棱镜片之间。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于：

所述光源布置在从所述多片漫射片观察设置在所述显示画面的相反侧的反射片上。

6.根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于：

所述光源与所述多片漫射片之间的距离为5mm以下。

7.一种液晶显示装置，其特征在于：包括权利要求4所述的背光单元、与液晶显示面板。

8.一种信息设备，其特征在于：所述信息设备包括权利要求7所述的液晶显示装置。

9.一种背光单元的制造方法，该背光单元组装在液晶显示装置中，朝着显示画面侧引导从光源发出的光，其特征在于：

该背光单元的制造方法包括以下工序：

将多片漫射片布置在从所述光源观察所述显示画面侧的工序，所述多片漫射片在至少一面上呈二维矩阵状地排列有多个大致倒四棱锥状的凹部，以及

将棱镜延伸方向彼此正交的一对棱镜片布置在从所述多片漫射片观察所述显示画面侧的工序，

在布置所述多片漫射片的工序中，一边改变所述多片漫射片的各片上的所述多个凹部的排列方向与所述棱镜延伸方向之间的交叉角度，一边评价亮度均匀性，基于该评价结果，决定所述多片漫射片的各片上的所述多个凹部的排列方向。