TW201030379A - Optical sheet and backlight unit using the same - Google Patents

Description

201030379 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具有光擴散、光線往法線方向之變 角等光學諸功能’尤其是適用於液晶顯示裝置用之背光單 元之光學片及使用其之背光單元。 【先前技術】 液晶顯示裝置’ 一般為從背面照射液晶層之背光方 鬱式，係在液晶層之下面側裝設邊光型（侧光型）、直下型等之 背光單元。該邊光型之背光單元70, 一般如圖u(a)所示， 係具備有作為光源之棒狀燈源7卜端部沿著此燈源η配置 而成之方形板狀導光板72、積層於此導光板72之表面側的 複數片光學片73。此光學片73，為具有折射、光擴散等特 定光學功能者，具體而言，具有（1)設置在導光板72之表面 側，主要具有光擴散功能、聚光功能的微透鏡片（micr〇 lens sheet)74，（2)設置在微透鏡片74之表面侧，主要具有往法 ® 線方向侧之折射功能的稜鏡片75等。 若對此背光單元70之功能進行説明，則首先從燈源71 入射於導光板72之光線，於導光板72背面之反射點 (reflective dot)或反射片（未圖示）及各側面被反射，然後從 導光板72表面射出。從導光板72所射出之光線，入射於 微透鏡片74,於設置在表面之微透鏡界面擴散，然後射出。 然後’從微透鏡片74所射出之光線入射於稜鏡片75，藉由 形成於表面之稜鏡部76’以朝略正上方具有波峰之分布之 201030379 光線的形式射出。f光單元7〇,即是—種如上述方式從燈 源71射出之光線藉由光學片73擴散，以朝略正上方具有 波峰的方式折射，然後進一步照明上方未加以圖示之液晶 層整面者。 又，雖然未加以圖示，但是亦有考量上述導光板72之 導光特性、光學片73之光學功能等，而設置更多微透鏡片、 稜鏡片等之光學片73的背光單元。 上述以往之微透鏡片74，一般如圖11(b)所示，係在表 面具備有由複數微透鏡所構成之微透鏡陣列77，背面則呈 平面形狀（例如，參照特開2004— 19161 1號公報等）。以此 種方式設置在微透鏡片表面之此微透鏡界面，可使從燈源 所發出之光線往正面侧聚光、擴散及往法線方向側變角等。 然而’此微透鏡片之聚光、光擴散、往法線方向變角 等之光學功能’由於係取決於表面形狀及折射率，因此在 功月b的提升上有一定的界限。尤其是直下型背光，當光學 片之光擴散功能不充分時，燈源影像（lamp image)的消除效 果小，存在燈源影像出現於液晶螢幕表面的不良情形。因 此，於以往之背光單元7 0 ,儘管高價且處理困難，亦須具 備複數片之光學片。如此具備有複數片之光學片的情形， 存在液晶顯示裝置之亮度下降的不良情形，且亦會阻礙背 光單元之薄型化。又’為了控制光線的射出方向，而必須 調整微透鏡之表面形狀，惟此調整及藉由此調整來控制射 出方向，在技術上並不容易。 [專利文獻〗]曰本特開2004 — 191611號公報 201030379 【發明内容】 本發明係有鑒於此等之不良情形而完成者，提供一種 光學功能，尤其是光擴散功能、光線往法線方向之變角功 能及其控制功能特別高之光學片及使用其之背光單元。 為了解決上述課題所完成之發明，係一種光學片，具 備： /、 表面具有光反射性之片狀基材、以及 從此基材之上面貫通至下面，具有形成於上面側之出 光部與形成於下面側之入光部的複數光導孔。 根據該光學片，從位於基材下面侧之光導孔的入光部 入射於光導孔之光，會在入射於光導孔之壁面時，於該光 學片之法線方向發生反射，而從出光部射出，因此可有效 地將光線拉向法線方向。又，根據該光學片，未從入光部 進入之光線，亦會被基材下面所反射，藉由被設置在該光 學片之下面側的反射片反射，而可再次被利用，且可提高 光擴散性。因此根據該光學片，可提高正面亮度，降低光 線的損失，且因複數次之反射，擴散性及均勻性將會提高， 而可提高光源之燈源影像的消除效果，並且可照射具有廣 視角之射出光，更可降低射出光之亮度不均勻。 上述光導孔之出光部的平均面積（Si)相對於入光部的 平均面積(S2)的面積比(Sl/S2)，可在！以上、_以下。 根據該光學片’藉由使光導孔之出光部及入光部具有上述 面積比，可容易控制自出光部所射出之光線的擴散性及定 5 201030379 向性。 上述出光部的填充率，可在⑽以上、igg%以下根 據具有此種出光部之填充率的該光學片’可抑制光損失而 從出光部射出來自背光之光線，X由於可自該光學二上 面整面均句地射出’故可提高正面亮度且可降低亮度不均 勻。 上述基材之平均厚度⑻，可在^ mu、5mm以下。 根據具有此種基材之平均厚度(h)的該光學片，不僅可因應 光學單元之薄型化的要求，而且還可發揮高光學功能。‘ 上述出光部之平均面積（Si)，可在25 “ m2以上、25mm2 以下。根據具有上述範圍之出光部的該光學片，_面可確 保-定之基材強度及控制功能，一面可提高射出光之亮度 且降低亮度不均勻。 “上述出光部及入光部，可為圓形、橢圓形、正方形、 菱形或長方形其中之一種形狀。藉由使出光部及入光部且 有上述形狀，可提高出光部與入光部之面積及其填充率;、 其結果，可提高亮度且易於控制。並且，#由使開口部具 有橢圓、正方形、菱形或長方形之形狀，可使射出光具有 擴散異向性。 上述光導孔之壁面的傾斜角，較佳為自入光部至出光 部具有固定 '漸增或漸減之構造。藉由使光導孔之壁面的 傾斜角具有上述構造，可極為有效地使光線變角於法線方 向，且可容易地控制定向性。 上述基材之表面的反射率較佳在5〇%以上。以此方式 201030379 藉由使基材整面具有高反射率，除了可減少來自光源之光 的損失’高效率地利用光之外，而且因可進行複數次的反 射，而可提升擴散性及面均勻性，降低亮度不均勻。 連接出光部之中心點㈨）與入光部之中心點（r2)的中心 線可垂直於基材平面。以此方式，藉由使光導孔貫通於垂 直基材的方向，可極為有效地使光源所發出之光線變角於 法線方向。 3戈者，連接出光部之中心點⑻）與人光部之中心點（R2) 罾的中心線亦可相對於基材平面呈傾斜。以此方式藉由使 光導孔貫通於相對基材為傾斜之方向，可將光源所發出之 光線的射出角度調整於任意方向。 上述光導孔之設置圖案，較佳為正三角形格子圖案或 正方形格子圖案。此正三角形格子圖案及正方形格子圖 案，由於可較為密集地設置光導孔，因此可輕易地提高該 光學片之光導孔及其出光部填充率，而可顯著提升光擴 _ 散、往法線方向之變角等光學功能。 立於包含上述中心線之任意平面之光導孔的剖面，將出 光部與壁面相交之兩頂點設為點A與點B，將入光部與壁 面相交之兩頂點中，與點A鄰接之侧的頂點設為點c，與 點B鄰接之側的頂點則設為點D，且將點a相對直線cD 之鉛垂點設為點E及將點B相對直線CD之鉛垂點設為點 F，’當使 ZACE= 0，ZBDF: 0，，ZADE=^zBCF = ^時，θ及0，可恆在60。以上、90。以下，φ及φ，則可恆 在3〇。以上、90。以下。 7 201030379 根據各光導孔之θ、θ， 、4及(^，在上述範圍之該光 學片，藉由使入射於光導孔之大部分的光線入射至壁面， 可使光線反射於法線方向，因此可從出光部射出具有極高 之正面亮度的光線。 或者’上述0及Θ，亦可恆在30。以上、6〇。以下，上 述Φ及Φ’亦可恆在20。以上、6〇。以下。根據各光導孔之θ、 θ 、Φ&Φ’在上述範圍之該光學片，由於使光導孔之壁 面的斜度小，可使得入射至壁面之光線往法線方向的反射 角變小，而可從出光部射出廣視角且擴散性高的光線。 上述0、0 、φ及φ’ ，較佳為恆滿足丨θ 一 θ， | S5且|φ~φ’ 、（)>及φ，在上述範圍之 光導孔，由於對稱性高，因此根據該光學片，在光的擴散 方向及往法線方向的射出方向具有等向性，正面亮度高， 可射出往法線方向之定向性優異的光線。 亦可以各光導孔之0的最大值與最小值之差或上述小 的最大值與最小值之差在1〇。以上、5〇。以下的方式，來形 成光導孔。根據具有於上述範圍“戈φ具有幅度之光導孔的 該光學片，可產生光線之擴散異向性。 將各光導孔中Θ為最大時之包含上述中心線【之平面 設為平面α ’ Θ設為設為φα，於包含上述中心線且 與平面α正交之平面石之光導孔的剖面中，在將0設為“ 及將Φ設為^時’ ^、φβ及φ,較佳為滿足1〇j0a —0 3^50° 或 2〇°$φβ —〇各6〇。。 具有滿足上述關係式之光導孔的該光學片，由於可藉 201030379 由縱方向與橫方向來改變光擴散性及光射出角度，因此具 有擴散異向性’可藉相對光學片之方向來改變視角。 上述基材之平均厚度（h)，可在（，Si—，S2)/2以上、 (/"S! ’S2)以下。藉由使基材之平均高度（h)、與出光部之 平均面積（Sl)及入光部之平均面積（s2)滿足上述關係，來調 整光線往入光部的入射角與光導孔之壁面的傾斜角，可發 揮極為優異之光線往法線方向之變角功能，且可提高定向 性。 ® 亦較佳為具備積層在上述基材之上面或下面的透明合 成樹脂層。藉由具備此種合成層，除了可保有該光學片之 光學功能外，且亦可提高光學片的強度。 因此’使燈源所發出之光線分散而將該光線導引至表 面側之液晶顯示裝置用的背光單元中，藉由具備光擴散功 能、光線往法線方向之變角功能、及其控制功能特別高的 該光學片’可因亮度之統一化及高度化來提高品質。 瘳 此處’基材之「表面」’係指形成片狀基材之形狀之 外面的整面，為包含上面、下面及光導孔之壁面的概念。 基材之「上面」，係相對之概念，通常係指作為光學片使 用於液晶顯示裝置用背光時成為液晶層側之基材的一面。 又’基材之「下面」’則是指與上述上面不同之另一面， 通常是指作為光學片使用於液晶顯示裝置用背光單元時成 為導光板側之基材的一面。光導孔之「出光部」，係指基 材上面侧之光導孔的開口部分。光導孔之「入光部」，通 常是指基材下面側之光導孔的開口部，於光導孔中片狀基 201030379 材平行方向之立丨丨& #从 面側之開口部間的‘产开之剖面部分存在於出光部與下 及入光…=則是指該最小剖面部分。出光部 入光部的剖面積指片「狀基材平行方向之出光部及 狀之每單位面積之出=填充率」’係指表面投影形 心點」，當出来邱月 面積比。出光部及入光部之「中 近，為橢圓時二二ΓΓΓ時，係指該圓之中心附 或長方形時，則是二=近，為正方形、菱形 貝J龙知兩對角線之交點附近。「 子圖案」，係指將上面區分成同一形狀之正三角；= 敎各頂點設置微透鏡之圖案，而「正方形格 /、」，貝是指將上面區分成同—形狀之正方形然後 在忒正方形之各頂點設置微透鏡之圖案。 ^以上之説明，根據本發明之光學片，可顯著提高光 學功能’尤其是光擴散功能、光線往法線方向之變角功能 及其控制功能。因此根據該光學片，由於可高效率地使來 自光源之光往正面方向射出，因此可使正面亮度提高亦 可容易進行視角及亮度之控制。並且，根據該光學片，藉 由具有高光擴散性，可具有廣視野角，提高光源之燈源影 像消除效果，降低亮度不均勻。 【實施方式】 以下，一邊參照適當圖式，一邊詳細說明本發明之實 施形態。 圖1之光學片，具備有基材2、與從此基材2之上面貫 201030379 通至下面之複數光導孔3。 基材2’其表面具有光反射性。此表面之反射率，係在 50%以上，較佳在70%以上，特佳在90%以上。可藉由使 表面具有上述反射率，來抑制光源之光損失，高效率地使 擴散性高的光射出於法線方向，可提高射出光的亮度。 為了使表面具備光反射性，基材2可由具有光反射性 之白色合成樹脂所形成，或者是可在基材2的表面塗布由 白色合成樹脂或金屬所構成之反射層。當基材2由白色合 成樹脂所形成，或者是表面塗布有白色合成樹脂時，入射 於基材2的光線，由於會在基材2表面被擴散反射因此 可更加提高射出光的擴散性及均勻性。另一方面，當基材 表面塗布有金屬時，入射於基材2的光線，由於會在基材2 表面被鏡面反射，因此可提高射出光的定向性。 e 當基材2 φ自色合成樹脂所形成時，&白色合成樹脂 係分散含有白色顏料、微小氣泡。此基材2可使用之合成 樹脂，並無特別加以限定，例如可舉聚對苯二甲酸乙二酯 (polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醋 (polyethylene naphthalate)、丙烯酸樹脂聚碳酸酿 乙稀、聚烯烴、醋酸織維素、耐候性氣乙稀等。其中，較 佳為耐熱性優異之聚對苯二甲酸 下暇乙一西曰。另，所含有之白 色顏料，可使用氧化鈦（鈦白）、氧 軋化銲（中國白）、碳酸鉛（鉛 白）、硫酸鋇、碳酸鈣（白堊）等。装 . 效果大的氧化钦。 纟中，較佳為屏蔽性提升 上述白色肺及微錢泡W徑，理想在^, 11 201030379 特 以上、30// m以下，較佳在〇·1 μ m以上、ι〇 # m以下 佳在0.2 # m以上、0.4 μ m以下。為白色顏料時，直押若在 上述範圍以上，則在基材2上的分散性良好，可得到均質 之片。又，白色顏料及微小氣泡之直徑若在上述範圍以下， 則由於基材2與白色顏料或與微小氣泡之界面會緻密地形 成，因此可賦予該光學片1高光反射性。並且，微小粒子 或氣泡之折射率與其直徑具有很大的關係，於波長的2

左右光散射為最大。亦即’微細粒子或氣泡會以最高比例 來反射其直徑之2倍之波長區域的光線。因此為了在38〇nm 〜780nm的可見光全部區域保有高反射率，直徑特佳為其波 長之 1/2 的 190nm 〜390nm。 當基材2之表面塗布有由白色合成樹脂或金屬所構成 之反射層時，基材2本體之材質並無特別加以限定。考量 加工性、耐熱性等，與上述同樣地，例如可舉聚對苯二曱 酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、 聚苯乙烯、聚烯烴、醋酸織維素、耐候性氣乙烯等。 基材2中可含有抗靜電劑。以此方式藉由以混合有抗❿ 靜電劑之合成樹脂來形成基材2，可使該光學片丨具有抗靜 電效果，可防止吸附塵埃、或與其他之光學片等之疊合困 難等因靜電之帶電所發生的不良情形。又，若在表面塗布 抗靜電劑’則雖然會產生表面之油膩性 '污濁，但是以此 方式藉由在基材2中混合抗靜電劑，可降低該弊害。此抗 靜電劑並無特別加以限定，例如可使用垸硫酸鹽、烧構酸 鹽等之陰離子系抗靜電劑’四級錢鹽、咪唾琳化合物等之 12 201030379 陽離子系抗靜電劑，聚乙二醇系，聚氧乙烯山梨醇酐單硬 脂酸醋（polyoxyethylene sorbitane monostearate)、乙醇胺類 等之非離子系抗靜電劑、聚丙烯酸等之高分子系抗靜電劑 等。其中，以抗靜電效果較大的陽離子系抗靜電劑為佳， 可以少量的添加量來達成抗靜電效果。 又’基材2中可含有紫外線吸收劑。以此方式藉由形 成含有紫外線吸收劑之基材2，以賦予該光學片1紫外線消 除功能，而可將從背光單元之燈管所發出的微量紫外線予 ® 以消除，以防止紫外線破壞液晶層。 該紫外線吸收劑’只要是可吸收紫外線並可有效率地 將其轉換成熱能，並且對光為穩定之化合物，則並無特別 加以限定’可使用公知者。其中，以紫外線吸收功能高、 與構成上述基材2之合成樹脂的相溶性良好且可穩定存在 於合成樹脂中的柳酸系紫外線吸收劑、二苯基酮系紫外線 吸收劑、笨并三唑（benzotriazole)系紫外線吸收劑及氰基丙 烯酸酯（cyanoacrylate)系紫外線吸收劑為佳，可使用選自此 等群中之一種或兩種以上者。又，紫外線吸收劑亦適合使 用在分子鏈具有紫外線吸收基之聚合物（例如，日本觸媒股 份有限公司製的「優達布魯UV」系列等）。藉由使用該分子 鏈具有紫外線吸收基之聚合物，可使與構成基材2之合成 樹脂的相溶性提高，能防止因紫外線吸收劑的流出等所造 成之紫外線吸收功能的劣化。 上述紫外線吸收劑相對形成基材2之合成樹脂的含有 量的下限以0.1質量％為佳，以丨質量％為特佳，以3質量 13 201030379 %為更佳，紫外線吸收劑之上述含有量的上限，則以1〇質 佳，以8質量％為特佳…質量％為更佳。此係 由於若紫外線吸收劑相對合成樹脂之質量比小於上述下限 時，則無法有效達成光學片1的紫外線吸收功能之故，相 反地，若紫外線吸收劑的質量比超過上述上限時，則會對 形成基材2之合㈣料成不良料，而使得歸2之強 度、耐久性等降低。 亦可以料線敎#丨（含有在分子鏈鍵結有料線穩定 基之基礎聚合物)來代替上述紫外線吸收劑或與紫外線吸收 劑起使用。藉由此紫外線穩定劑，可使因紫外線所產生 的自由基、活性氧等不活性化’巾能提升紫外線穩定性、 耐候性等。此紫外線穩定劑，適合使用對於紫外線具有高 穩定性之受阻胺（hindered amine)系紫外線穩定劑。另，藉 由合併使用紫外線吸收劑與紫外線穩定劑，可防止紫外線 所造成之劣化以及可顯著提升耐候性。 於基材2表面塗布作為反射層之金屬，較佳為銀或鋁。 尤其是以使用真空蒸鍍、濺鍍或離子鍍覆（i〇n plating)等之 乾式製程將銀反射層形成為薄膜來塗布於基材2本體之表 面的方法為特佳。 另’銀反射層等之光澤性金屬表面，由於處於非常容 易受損且亦容易發生氧化劣化等之狀態，因此較佳為例如 在表面塗布紫外線硬化性丙烯酸樹脂塗料來作為保護膜 專’以防止因受損而造成光學特性之惡化。 又，塗布白色合成樹脂作為反射層的方法，較佳為塗 201030379 布由白色顏料所構成之塗料。該白色顏料，可使用氧化鈦(鈦 白）氧化鋅（中國白）、碳酸鉛（鉛白）、硫酸鋇、碳酸鈣（白 堊）等。含有於此塗料時之白色顏料的粒徑，亦較佳為與直 接含有於基材2之上述白色顏料相同的尺寸。 參 ❹ 基材2的平均厚度，可在& m以上、5随以下，較佳 在l〇em以上、500 //m以下，特佳在5〇⑼以上、私 m以下。基材2的平均厚度若未達上述範圍，則會容易發生 捲曲’又難以充分發揮及控制後述之光導孔3的光學功能， 且亦會使得基# 2龍度下降，光學片難以長期使用。相 反地，當基材2的厚度超過上述範圍時，則會使得背光單 元的厚度增大，而不符液晶顯示裝置之薄型化的要求。 光導孔3,具有形成於上面側之圓形出光部4、形成於 立下面侧之圓形入光部5、及壁面6，以大約均等的大小（出光 部4及入光部5的面積）及間隔複數貫通於基材2。光導孔3 之出光部4的平均面積（S!)，可在25以m2以上、25mm2以 下，較佳在100"m2以上、250000Mm2,特佳在25〇〇"m2 以上、40000 ^以下。若出光部4之面積未達上述範圍， 則由於會使得從光導孔3之光線射出效率降低，導致昭射 亮度下降，若超過上述範圍，則會使得光擴散性下降，而 有發生亮度不均勻之虞。 光導孔3之出光部4的平均面積(s〇相對於入光部$的 平均面積（s2)的面積比（Sl/S2)，可在1以上、⑽〇〇以下， 較佳在2以上、胸以下，更佳在4以上、_以下。藉 由以此種面積比來構成光導孔3之出光部4與入光部5，可 15 201030379 使付來自光源之光線進入光導孔3之入光部5時，藉由壁 面6使其反射於法線方向因此可使來自光源之光高效率 地擴散及拉向法線方向。另，出光部4之面積（Si)相對於入 光部5之面積（so的面積比越接近丨，則越可從出光 部4射出定向性高之光，隨著使面積比增大，將會 減低定向性，而可使其射出於廣視角。如此根據該光學片 1，視所需之功能及用途等，調整面積比（s ^ / S2)，藉此可 容易進行定向性及視角之控制。 光導孔3，係以較為密集且幾何方式設置。光導孔3， ❿ 係呈正方形格子圖案設置於基材2的上面。因此，光導孔3 的間距全部皆為固定。此設置圖案，一面可確保基材2之 強度 面可均勻且密集地設置光導孔3,可提高該光學片 1之光擴散功能、變角功能等之光學功能及射出光之面均勻 性。 出光部4之填充率，可在7〇%以上、1〇〇%以下較佳 f “％以上、100%以下。以此方式根據出光部4之填充率 高的該光學片，由於可從上面整面高效率地使來自光源的❹ 光線射出，因此可抑制光線的損失，提高正面亮度。 圖1所示之光學片1的出光部4，由於係以正方形格子 圖案且呈圓形的方式設置，填充率即使為最大，亦不會超 過80% (與正方形内切之圓的面積的比例，為…与 ㈣），但是如後述圖4所示之光學片u，藉由將出光部μ 设計成菱形等，可使出光部14之填充率為最大的雜。 壁面6’具有傾斜角從入光部5至出光部4為固定的構 16 201030379 造’光導孔3係呈所謂的圓錐形。根據該手段，因壁面6 的傾斜角為固定，故光線於壁面6的反射皆相同，而可提 高射出光之擴散性及均勻性，降低亮度不均勻。 如圖2所示，光導孔3’係以連接出光部4之中心點（Ri) 與入光部5之中心點（R2)的中心線1垂直於基材2平面的方 式貫通。以此方式，藉由使光導孔3貫通於垂直基材2的 方向’可藉壁面6有效地使從入光部5所入射之來自光源 的光線變角於法線方向，具有極高的正面亮度，可在法線 © 方向射出定向性高的射出光。 於包含中心線1之任意平面之光導孔3的剖面中，將 出光部4與壁面6相交之兩頂點設為點a與點B，將入光 部5與壁面6相交之兩頂點中，與點A鄰接之側的頂點設 為點C、與點B鄰接之側的頂點則設為點D，且將點a相 對直線CD之鉛垂點設為點E及將點B相對直線CD之鉛垂 點設為點：F，當使 Z ACE= 0，z BDF= 0， , ζ ΑΌΕ= φ 及Ζ BCF = φ時，0及0，係形成恆在30。以上、6〇。以下， ❿ φ及Φ’則形成怪在20。以上、60。以下。 根據藉由使光導孔3之、φ及φ，在上述範圍 以使壁面6之斜度小的該光學片丨，當光自入光部5入射 時，可使得利用壁面6之往法線方向的反射的反射角小。 若減小光導孔3之0及φ的角度’則可射出定向性低的光 線’相反地’可藉由增大Θ及φ的角度，來射出定向性高的 光線。因此根據該光學；^丨，從出光部4所射出之光線的方 向，係以中心線1方向（於光學片！則為法線方向）為中心而 17 201030379 具有廣角度（定向性低）’可從出光部4射出廣視角之光線。 光導孔3，係形成為使0、0， 、φ及φ，恆滿足丨θ — 0 ’ | $5。且 | φ— φ’ | $5。（較佳為 | 0 0， , 且|φ—φ’ |$2°，特佳為0 = 0，且φ=φ，）的關係式。 0、0， 、4及Φ’在上述範圍之光導孔3，由於對稱性高， 因此根據該光學片1’可在光的擴散方向及往法線方向的射 出方向具有等向性’可從出光部4射出正面亮度高的光線。 基材2之平均厚度（h)與光導孔3之出光部平均面積（心） 及入光部平均面積（S2)的關係，可為（/"Sl—/~s2)/2$hs 〇 (/S!—/S2)。在使出光部4及入光部5的形狀近似於略正 方形時’各開口部之平方根係表示各開口部之一邊的長 度。並且，以出光部4之中心位於入光部5之中心上的方 式貫通，且光導孔3之壁面6具有固定之傾斜（傾斜角從出 光部4至入光部5為固定）的該光學片i，0與11與心及^ 係以tan 0 SO的關係式表示。此處，為了 使來自光源的光線從入光部5入射，然後藉由壁面6往法 線方向反射，0 = 6O°(tan0 =v/~3)最具效果，可在Q 的範圍内有效進行。亦即，11與心與82滿足（γ心一 /S2)/2S hS (/"S! — /S2)之關係的該光學片j，可使從包 含傾斜方向之所有方向入射於入光部5之來自光源的光線 有效率地拉向法線方向。 圖3所示之側光型背光單元，係具備有導光板7、設置 在此導光板之一邊的線狀燈源8、疊合設置在導光板之表面 側的光學片！。根據該背光單元，從燈源8所發出然後由導 18 201030379 光板7表面射出之光線，將會入射於光學片1之人光部5。 入射於入光部5之光線，將會入射至具有特定傾斜角Θ或 0的壁面6’ @往法線方向反射。又，未直接往入光部5 射之光線則會被基材2之下面所反射，而再次被導光 板7反射。因此，最後所有的光線都會入射於入光部$，而 從出光部4射出。以此方式根據該背光單元，從燈源8所 發出之所有的光線，將會從光學片丨表面往以法線方向為 巾〜的方向射出’又藉由複數次之反射，可轉換為擴散性 尚的光線。從燈源8所發出然後由導光板7表面射出的光 線，雖然相冑於法線方向傾斜特定角度之處具有較強的波 峰’但是根據該背光單元，藉由往正面側之擴散功能、往 法線方向側之變角功能特別高的該光學片1，可謀求亮度之 均勻化，變成具有廣視角之光而射出。因此，該背光單元， 可謀求以往所必須之光學片（珠粒塗覆片等）之裝設片數的 減^化’而促進薄型化、高品質化及低成本化。又，該背 魯光單70由於光擴散性高，因此燈源影像消除效果高。並且， 藉由光學片裝設片數的減少化，可促進亮度的提升。 作為背光單兀’除了光學1外，亦可將該光學片1 與光擴散片（珠粒塗覆片等）加以重疊使用作為光學單元。以 此方式藉由重叠該光學片丨與光擴散片，可利用該光學片1 =學功能與光擴散片之光擴散功能的相乘效果，來更加 提同光擴散功能、往法線方向側之變角功能等光學功能。 或者疋亦可將光學片丨與微透鏡片或稜鏡片加以重疊 使用作為光學單兀。以此方式藉由重疊該光學片與微透鏡 19 201030379 片或稜鏡片，亦可利用該光學片丨之光學功能與微透鏡片 或稜鏡片之高光學功能（對於透射光線之往正面側的聚光功 能、擴散功能、往法線方向侧之變角功能等）的相乘效果， 來更加提高上述光學功能。 圖4所示之光學片π，係具備有基材2、與從此基材2 之上面貫通至下面的複數光導孔13，基材2由於與上述光 學片1相同，因此賦予相同的號碼並省略説明。 光導孔13,具有菱形形狀之出光部14、菱形形狀之入 光部15及壁φ 16，形成為出光部14之填充率為⑽％。❿ 以此方式藉由使光導孔13之出光部14為菱形，可將出光 部14之填充率提高至最大的⑽％，因此可輕易地調整填 充率，可輕易地控制及提高所射出之光線的亮度。另，以 此方式為了使出光部之填充率為1〇〇%，除了使出光部之形 狀為菱形形狀外，亦可為正方形、長方形、平行四邊形等 之四角形、正三角形或正六角形等，或亦可為不同形狀之 出光部的組合。 ❹

二時之包…線1的平面設為平面…設為θα及二 於包含上述令心、線i且與平面…之平…光 導孔13的剖面中，在將0設為“及將崎為^時，θ Θθ、Φ«及“之關係，係形成為滿足1〇。各I =°光具有滿足上述關係式之各光導孔13 (平面；s方/，由Γ將光導孔13之開σ角度形成為縱方向 ")大於橫方向(平面α方向)，因此可於橫方向(平 20 201030379 面α方向）廣角度地射出光魄 Μ级 亦即根據該光學# 11，可楹 供一Γ縱方向與橫方向視野角不同之液晶顯示裝： 另，备及φα — 之值未 &廢认卜 違上述範圍時，因縱橫之 角度差小’故無法發揮充分之特徵，當超過上述範圍時 則由於擴散異向性過強，因此會發生亮度不均句等 並且，根據該光學月η，於各光導孔13平面α及平面 万之方向以外的方向，存在0及+之角度更小的方向。以此

方式，除了使光導孔之形狀為菱形外，亦可使其為各種形 狀(正方形、長方形、橢圓形等)，藉此可調整…之角度， 可對因應用途之光擴散性等光學功能進行調整。亦即，即 使於-個光導孔巾，若縮小θ及φ之角度，將其方向亦可 射出定向性低的光線，相反地若增大0及ψ之角度，則可於 其方向射出定向性高的光線。此_，0之最大值與最小值 的幅度或φ之最大值與最小值的幅度，可在1〇。以上、 以下。若此幅度未達10。’則將會無法發揮充分之擴散異向 性，而當超過50。時，由於擴散異向性過強，故會發生亮度 不均勻等。 圖6所示之光學片21，係具備有基材2與複數光導孔 23。基材2由於與上述光學片1相同，因此賦予相同的號 碼並省略説明。 光導孔23之壁面26具有從入光部25往出光部24傾 斜角漸增之構造。出光部24及入光部25之形狀，並無特 別加以限定。壁面26由於具有該構造，故具有來自入光部 25之入射光的聚光功能’入射於光導孔23之光線會以大角 21 201030379 度反射於法線方向。因此根據該光學片21，除了光擴散性 及往法線方向之變角性外，亦可提高聚光性，可照射定向 性及正面亮度極高的光。 圖7所示之光學片31，係具備有基材2與複數光導孔 33。基材2由於與上述光學片1相同，因此賦予相同的符 號並省略説明。 光導孔33之壁面36具有從入光部35往出光部34傾 斜角漸減之構造。出光部34及入光部35之形狀並無特別 加以限定。壁面36由於具有該構造，故具有入射光之分散 ❹ 功能，自入光部35入射於光導孔33之光線會被壁面36以 小角度反射於法線方向。因此，根據具有此種壁面36之該 光學片31，可抑制定向性，可照射具有極為寬廣之射出角 度幅度及光擴散性的光線。 如上述光學片21及光學片31’亦可藉由調整光導孔之 壁面傾斜構造，代替0、0’ 、<|)及<})’之設定，來進行射 出光之光擴散性、定向性及射出角度幅之控制。 圖8所示之光學片41，係具備有基材2與複數光導孔 ❹ 43°基材2由於與上述光學片1相同，因此賦予相同的號 碼並省略説明。 各光導孔43，係貫通成連接出光部44之中心點（Ri)與 入光部45之中心點（R2)的中心線1相對基材2平面呈傾 斜。此時，於Θ、0， 、φ及φ，之間成立Θ关0，及+关小， 之關係式。以此方式，藉由使各光導孔43貫通於相對基材 2平面為傾斜之方向（Θ共Θ，及Φ关Φ，之關係式成立），可 22 201030379 調整光線的射出方θ „ β，/、體而言，可使光線射出於中心線1 之方向。另，如上述， 亦可控制中心。方/调整、⑻，之值， 可射出於任意方向，：可之控定:：。因此根據該光學片41， 可適合使料為大，tbfk向性。此種光學片’例如， 车娇用液乃白從—定方向觀看的車用衛星導航 系統用液日日顯4置等所具備之光學片。 圖9所示之光學片 片51，係具備有基材2、複數光導孔3、 ❹

及積層於基材2之下面彳目_丨认、头 面側的透明合成樹脂層52。基材2與 光導孔3，由於與上述光學 <尤学片1相同，因此賦予相同的號碼 並省略説明。 合成樹脂層52,係由透明，尤其是無色透明之合成樹 脂所形成。該合成樹脂層52所使用之合成樹脂，並無特別 加以限^，例如可舉聚對苯二甲酸乙二醋、聚萘二甲酸乙 二醋、丙稀酸樹脂、聚碳_旨、$苯乙烯、聚烯烴、醋酸 織維素、耐候性氣乙烯、放射線硬化型樹脂等。 合成樹脂層52之厚度（平均厚度），並無特別加以限 定，例如在5 " m以上、5mm以下，較佳在1〇以m以上、 500 β m以下，特佳在50 # m以上、200 y m以下。若合成 樹脂層52之厚度未達上述範圍，則當背光單元等受熱時， 容易發生捲曲’而發生難以處理等之不良情形。相反地， 若合成樹脂層52之厚度超過上述範圍，則會導致液晶顯示 裝置之亮度下降，且背光單元之厚度變厚，而不符液晶顯 示裝置之薄型化的要求。 根據該光學片51’由於在基材2之下面側積層有人成 23 201030379 樹脂層52，因此除了可保有亮 有複雜形狀之基材2的構造加 51之強度，故可提升光學片51 用。 产 、土 ^ 光學功能，且亦可將具 以固定，藉此可提高光學片 之長期可靠性，而可長期使

接著’說明光學片i之製造方法。光學片 及41之製造方法由於可以與光學片1相同的方式來進行製 造’故省略。X，光學片51，可以在使用下述方法製造光 學片1後積層合成樹脂層52來加以製造。該光學片【之製 造方法，只要是可形成具有上述構造者，則無特別加以限 定，可採用各種方法。該光學片丨之製造方法，可為在形 成片狀基材2後再形成光導孔3 ’或是一體形成片狀基材2 與光導孔3’具體而言，具有下述方法： (a)於具有光導孔3之反轉形狀（將光導孔3之反轉形狀 之高度設定為大於基材2之厚度）的片模具’積層特定厚度 之合成樹脂（成為基材2)，然後藉由剝除該片模具，以形成 該光學片20之方法； (b)於另外準備之片狀體上積層合成樹脂（成為基材⑩ 2)，然後將基材2壓於與上述具有同樣反轉形狀之片模具或 輥模具’在形成光導孔3後’剝除該片狀體，藉以形成該 光學片之方法； (c) 將熔融樹脂注入具有光導孔3之反轉形狀之金屬模 具的射出成型法； (d) 將片化之樹脂再加熱’然後夾入與上述相同的金屬 模具與金屬板之間，並加壓以轉印光導孔3之方法； 24 201030379 ⑷藉由對片化之基材2進行蝕刻、照射雷射、衝壓形 成等形成光導孔，藉此形成該光學片之方法。 於上述⑷至⑷之方法中，有時會有光導孔3未充分貫 通基材2兩面的情形，設想該情形，而亦可在以上述⑷至 ⑷之方法形成光導孔3的概略形狀後，藉由㈣等來進行 光導孔3之最後的形成。 於上述⑷之射出成型法、⑷之加麼成形等中，亦可將 圖所示之光學“"σ以成形。光學片61，係具備有基 罾材2、光導孔3、形成於基材2之下面側的凹部62。基材2 及光導孔3’由於與上述光學片】相同，因此賦予相同的號 碼並省略説明。 凹部62,係以基材2之厚度於整面為大致一定的方式， 以曲面狀形成在光導孔3之入光部5的各非設置部分。此 4基材2之厚度’係指基材2之上面側表面與下面侧表面 之剖面垂直方向的距離。根據具有該凹部62之光學片61， 來自光源之光線中’未入射於入光部5的光線將會入射於 »凹部62。凹部62由於表面形成為曲面狀，因此入射於凹部 62的光線’將會反射於各個方向，而將光加以擴散。此反 射之光由於會被設在光學61之背面的反射片所反射因 此最後將會入射於入光部5。因此，根據該光學片61，藉 由使光線複數次反射於凹部62與反射片間，使光線的定向 性降低’因此可從光學片61上面(出光部4)射出面均句性 及擴散性高的光線。 另’本發明之光學片並不受到上述實施形態之限定， 25 201030379 於光學片1中，光導孔3亦可形成為0及0，怪在6〇β以 上、90。以下，φ及f恆在30°以上、90。以下。根據θ 、 φ及f在上述範圍具有大角度而使光導孔3之壁面6形成 較為陡斜之該光學片1，可藉由壁面6使入射於光導孔3的 大部分光線反射於法線方向。因此，從出光部4亦即光學 片1之表面所射出的光線，由於會是以法線方向為中心、 射出角度小的光線，因此可射出具有極高正面亮度及定向 性的光線。 又，於光學片1中

«少份卞囫案來設- 光導孔3。此設置圖案，可最為密集地 之光導孔3,故可提高該光學片之光擴散功能 之光學功能及面均勻性。 又，於光學片之下面側或u 側亦可積層合成樹脂層。於此種光學片，亦與光學片η【 =地，由於可藉合成樹脂層來固定基材2之構造，藉此4 向光學片之強度’因此可提升光學片之長期可靠性，而; 長期使用。

並且’亦可將光導孔之出光部及入光部型成為不同自 :狀’或者是亦可根據光學片上之部位來改變、調整大小 :充率。又，亦可藉由使光導孔為頸形，而將光導孔之7 3=光導孔的中間。藉由此等之光學片，可調整身 出先之擴散異向性、正面亮度等之光學要素。 [產業上之可利用性] 所述’本發明之光學片’可適合使用作為液晶 26 201030379 不裝置之背光單元的構成要素，尤其是適合使用於透過型 液晶顯示裝置。 【圖式簡單說明】 圖1 ’係顯示本發明一實施形態之光學片的示意立體圖 (a)及示意剖面圖（b)。 圖2’係顯示圖丨之光學片之光導孔的示意立體圖。 圖3’係顯示具備圖i之光學片之背光單元的示意剖面 立體圖。 圖4’係顯示與圖1之光學片不同形態之光學片的示意 圖5,係顯示圖4之光學片之光導孔的示意立體囷。 一圖6,係顯示與圖1及圖4之光學片不同形態之光學 的示意剖面圖。 一圖7,係顯示與圖1、圖4及圖ό之光學片不同形態 光學片的示意剖面目。 ’ 圖8，係 形態之光學片 ϋ 9 ’係 片不同形態之 圖10，名 ’係顯示與圖1、圖4、圖6及圖 7之光學片不同 的示意剖面圖。

7及圖8之光學 1、圖4、圖6、圖7、圖8及圖 8及圖9 …係顯示以往一般之側光型背光單元的示意立體 卞以住一般之微透鏡片的示意剖面圖（b)。 27 201030379 【主要元件符號說明】 1 光學片 2 基材 3 光導孔 4 出光部 5 入光部 6 壁面 7 導光板 8 燈源 11 光學片 13 光導孔 14 出光部 15 入光部 16 壁面 21 光學片 23 光導孔 24 出光部 25 入光部 26 壁面 31 光學片 33 光導孔 34 出光部 35 入光部

28 201030379

36 壁面 41 光學片 43 光導孔 44 出光部 45 入光部 51 光學片 52 合成樹脂層 61 光學片 62 凹部 70 背光單元 71 燈源 72 導光板 73 光學片 74 微透鏡片 75 稜鏡片 76 稜鏡部 77 微透鏡陣列 Ri 出光部之中心點 r2 入光部之中心點 1 中心線 <2 0為最大時之包含中心線1之平面 β 與包含中心線1之平面α正交之平面 29

Claims (1)

1. 201030379 七、申請專利範圍： 1 · 一種光學片，具備. 表面具有光反射性之片狀基材、以及 從此基材之上面貫通至下面，具有形成於上面側之出 光部與形成於下面侧之 〗之入光部的複數光導孔。 2 ·如申請專利箱圖# , 靶固第1項之光學片，其中，該光導孔之 出光部的平均面積（s ^、沐日 谓、1)相對入光部的平均面積（S2)的面 (Si/SJ在1以上、1〇〇〇〇以下。 其中’該出光部之 其中，該基材之平 3.如申請專利範圍第2項之光學片 填充率在70%以上、以下。 4·如申請專利範圍第1項之光學片 均厚度（h)在5/zm以上、5mm以下。 其中’該出光部之 5·如申請專利範圍第1項之光學片 平均面積（S〖）在25 v m2以上、25mm2以下 6.如申請專利範圍第1項之光學片，其中，該出光部及 入光部為圓形、橢圓形、正方形、菱形或長方形其中之一 種形狀。 7·如申請專利範圍第！項之光學片，其中，該光導孔之 壁面的傾斜角自入光部至出光部具有固定、漸增或漸減之 構造。 8·如申請專利範圍第1項之光學片，其中，該基材之表 面的反射率較佳在50%以上。 9.如申請專利範圍帛！項之光學片，其+，連接該出光 部之中心點⑻）與該人光部之中心點（R2)的中心線係垂直於 201030379 基材平面。 ；,10.如申請專利範圍帛1項之光學片，其中，連接該出 光4之中〜點（R,)與該入光部之中心點队）的中心線係相對 於基材平面呈傾斜。 如申請專利範圍帛i項之光學片，其中，該光導孔 之設置圖案為正三角形格子圖案或正方形格子圖案。 12. 如申請專㈣圍帛1項之光學片，其中，於包含該 中心線之任意平面之光導孔的剖面，將出光部與壁面相交 鲁之兩頂點設為點A與點B，將入光部與壁面相交之兩頂點 中，與點A鄰接之側的頂點設為點c、與點B鄰接之側的 頂點則設為點D，且將點A相對直線CD之鉛垂點設為點E 及將點B相對直線CD之鉛垂點設為點F，當使z ACD = Θ ^ Z BDF= Q ' ，/ ADE= φ及 Z BCF= φ’ 時，θ 及 0， 怪在60以上、90。以下，φ及f恆在30。以上、9〇。以下。 13. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中，該0及0， 怪在30以上、60。以下，該φ及Φ’恆在20。以上、60。以下。 14*如申請專利範圍第1項之光學片，其中，該0、 0， 、Φ及 Φ’ 恆滿足 | 0 0， | $5。且 | φ—φ， |^5-〇 15. 如申請專利範圍第1項之光學片，其中，各光導孔 之Θ的最大值與最小值之差或φ的最大值與最小值之差在 10°以上、50°以下。 16. 如申請專利範圍第1項之光學片’其.中，將各光導 * 孔中Θ為最大時之包含該中心線之平面設為平面α0設 為θα及Φδ又為(j)a，於包含該中心線且與平面α正交之平面 31 201030379 泠之光導孔的剖面中，在將β設為（9ί及將φ設為時’ 0 α、00、φα 及 φ冷滿足 1(Γ$0α — Θθ$50。或 20。$小《一小 办 S 60°。 17·如申請專利範圍第1項之先學片，其中，該基材之 平均厚度（h)在（/-Sl — /32)//2以上、（/s广/S2)以下。 18. 如申凊專利範圍第！項之光學片其具備有積層在 該基材之上面或下面的心Μ㈣h 19. 一種液晶顯示裝置用 之光線分散而將該光線導弓丨至’係使燈源所發出 Ο 具備有申請專利範圍第i項:側’其特徵在於·· 币i項之光學片。 八、圖式·· (如次頁）

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