TW202328711A - 光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、資訊設備、以及背光單元之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於抑制背光單元中之亮度均勻性降低。本發明之光學片積層體100係被組裝在背光單元40中。光學片積層體100係具備:多個擴散片43,於第一面21a有大致倒四角錐狀的多個凹部22被排列成二維矩陣狀;一對稜鏡片44,稜鏡延伸方向彼此正交;以及稜鏡片45。多個擴散片43係包括凹部22的排列方向彼此不同之至少二個擴散片43。

Description

光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、資訊設備、以及背光單元之製造方法
本發明係關於一種光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、資訊設備、以及背光單元之製造方法。
近年來,智慧型手機或平板終端等之各種資訊設備之顯示裝置廣為利用液晶顯示裝置(以下亦稱為液晶顯示器)。由於作為液晶顯示器的背光需要高亮度化、高對比化,故光源配置於液晶面板的背面之直下型方式成為主流。
在採用直下型背光之情形時,為了使來自LED(Light Emitting Diode)等光源的光產生擴散以提升畫面整體的亮度或色度的均勻性,係使用擴散片或稜鏡片等光學片(例如參照專利文獻1)。
於筆記型電腦或平板等之液晶顯示器的直下型背光單元中,為了對應薄型化的需求,若縮短光源與擴散片之距離,則導致來自光源之光的擴散變得不充分,產生亮度或色度的不均勻性。因此,藉由重疊使用多片的擴散片,來提高亮度等均勻性。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-129277號公報。
[發明所欲解決之課題]
在筆記型電腦或平板等攜帶使用之可攜式資訊終端之中,需要進而達成低電力消耗。伴隨於此,對於被組裝在背光單元中之光學片,亦需要可以低電力來實現高亮度的畫面。 但是,在以往的背光單元之中,若為了使整體的亮度提高,則有亮度均勻性降低之傾向。
本發明的目的在於抑制於背光單元中之亮度均勻性降低。 [用以解決課題之手段]
為了達成上述目的,本發明之光學片積層體被組裝在背光單元中,係具備:多個擴散片,於至少一面有大致倒四角錐狀的多個凹部被排列成二維矩陣狀;以及一對稜鏡片,稜鏡延伸方向彼此正交;前述多個擴散片係包括前述多個凹部之排列方向彼此不同之至少二個擴散片。
根據本發明之光學片積層體,由於將於其中一面設有大致倒四角錐狀的多個凹部之擴散片(以下亦稱為金字塔片)多片重疊來使用,故來自光源42而筆直前進之光反覆擴散,可提高亮度均勻性。另外,藉由使用凹部之排列方向彼此不同之至少二個擴散片,可進而提高亮度均勻性。
在本發明之光學片積層體中,為了使亮度均勻性進一步提高,較佳係使前述多個擴散片包括第一擴散片以及第二擴散片,而前述第二擴散片中之前述多個凹部之排列方向與前述第一擴散片中之前述多個凹部之排列方向差異有10°以上。此種情形時,又更佳係使前述多個擴散片進而包括第三擴散片,前述第三擴散片中之前述多個凹部之排列方向與前述第一擴散片以及前述第二擴散片中之前述多個凹部之排列方向分別差異有10°以上。
在本發明之光學片積層體中,亦可使得前述多個擴散片中至少一片之前述多個凹部之排列方向與前述稜鏡延伸方向差異有20°以上至70°以下。如此一來,以相同光源、相同電力、相同光學片積層構成進行比較,相較於擴散片的凹部(倒四角錐)排列方向與稜鏡片的稜鏡延伸方向之角度差為0°附近或是90°附近之情形可增大亮度。因此,可實現在背光單元中即使低電力仍高亮度的畫面。此種情形時,若凹部排列方向與稜鏡延伸方向之交叉角度為25°以上至35°以下、或是55°以上至65°以下,則可使亮度進一步增大。
本發明之背光單元被組裝在液晶顯示裝置中,將自光源所發出的光引導至顯示畫面側,在前述顯示畫面與前述光源之間具備前述本發明之光學片積層體,前述多個擴散片被配置於前述光源與前述一對稜鏡片之間。
根據本發明之背光單元,由於具備前述本發明之光學片積層體,故可抑制亮度均勻性降低。
在本發明之背光單元中,前述光源亦可配置於從前述多個擴散片看被設置在前述顯示畫面的相反側之反射片上。如此一來,光進一步藉由在擴散片與反射片之間的多重反射而擴散,可進而提高亮度均勻性。
在本發明之背光單元中,前述光源與前述多個擴散片之間的距離可為5mm以下,較佳為2.5mm以下,又更佳為1mm以下。如此一來,可使背光單元薄型化。
本發明之液晶顯示裝置係具備前述本發明之背光單元、以及液晶顯示面板。
根據本發明之液晶顯示裝置,由於具備前述本發明之背光單元,故可抑制亮度均勻性降低。
本發明之資訊設備係具備前述本發明之液晶顯示裝置。
根據本發明之資訊設備,由於具備前述本發明之液晶顯示裝置,故可抑制亮度均勻性降低。
本發明之背光單元之製造方法,係用以製造被組裝在液晶顯示裝置中,將自光源所發出的光引導至顯示畫面側之背光單元。本發明之背光單元之製造方法,係具備如下步驟:從前述光源看於前述顯示畫面側配置多個擴散片之步驟,此多個擴散片於至少一面有大致倒四角錐狀的多個凹部被排列成二維矩陣狀;以及,從前述多個擴散片看於前述顯示畫面側配置稜鏡延伸方向彼此正交之一對稜鏡片之步驟。在前述配置多個擴散片之步驟中,一邊改變前述多個擴散片中各自之前述多個凹部之排列方向一邊評價亮度均勻性,基於該評價結果,來決定前述多個擴散片中各自之前述多個凹部之排列方向。
根據本發明之背光單元之製造方法,在配置多個擴散片之步驟中,基於一邊改變各擴散片中之凹部之排列方向一邊評價亮度均勻性之結果,來決定各擴散片中之凹部之排列方向。因此能以提高亮度均勻性的方式來設定各擴散片中之凹部之排列方向。 [發明功效]
根據本發明,可抑制在背光單元中亮度均勻性降低。
(實施形態)
以下,參照圖式說明實施形態之光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、資訊設備、以及背光單元之製造方法。此外,本發明之範圍不限定於以下的實施形態,能夠在本發明的技術思想之範圍內任意變更。
[液晶顯示裝置的構成] 如圖1所示,液晶顯示裝置50係具備:液晶顯示面板5、貼附於液晶顯示面板5的下表面之第一偏光板6、貼附於液晶顯示面板5的上表面之第二偏光板7、以及隔著第一偏光板6設置在液晶顯示面板5的背面側之背光單元40。
液晶顯示面板5係具備:彼此相對而設之TFT基板1以及CF基板2、設置於TFT基板1與CF基板2之間之液晶層3、以及為了將液晶層3封入TFT基板1與CF基板2之間而設置成框狀之密封材(省略圖示)。
從正面(圖1的上方)看到的液晶顯示裝置50的顯示畫面50a的形狀原則上雖為長方形或是正方形,但不限於此,可以為長方形的邊角呈圓邊的形狀、橢圓形、圓形、梯形、或是或汽車儀表板(Instrument panel)等任意形狀。
在液晶顯示裝置50之對應各像素電極之各子像素中,對液晶層3施加特定的大小的電壓來改變液晶層3的配向狀態。藉此,從背光單元40經由第一偏光板6入射來的光的穿透率得到調整。穿透率得到調整之光經由第二偏光板7射出而於顯示畫面50a顯示影像。
本實施形態的液晶顯示裝置50可作為組裝於各種資訊設備(例如汽車導航等車載裝置、個人電腦、行動電話、筆記型電腦或平板等可攜式資訊終端、可攜式型遊戲機、影印機、售票機、ATM等)之顯示裝置來使用。
TFT基板1例如係具備:於玻璃基板上被設置成矩陣狀之多個TFT、以覆蓋各TFT的方式設置的層間絕緣膜、於層間絕緣膜上被設置成矩陣狀且分別連接於多個TFT之多個像素電極、以及以覆蓋各像素電極的方式設置的配向膜。CF基板2例如係具備:黑色矩陣,於玻璃基板上被設置成網格狀;彩色濾光片,包含分別設置於黑色矩陣的各網格間之紅色層、綠色層以及藍色層;共通電極,係以覆蓋黑色矩陣以及彩色濾光片的方式設置;以及,配向膜,係以覆蓋共通電極的方式設置。液晶層3係由向列型液晶材料(含有具有光電特性之液晶分子)等所構成。第一偏光板6以及第二偏光板7例如係具備:具有單向偏光軸之偏光片層、以及以夾住該偏光片層的方式設置之一對保護層。
[背光單元以及光學片積層體的構成] 如圖2所示,背光單元40係具備:反射片41、於反射片41上以二維狀配置之多個光源42、以及設置於多個光源42的上側之光學片積層體100。光學片積層體100係具有配置於光源42之側之多個擴散片43、設置於多個擴散片43的上側(顯示畫面50a之側)之一對稜鏡片44以及稜鏡片45。
在本實施形態之中,作為光源42,例如亦可使用白色光源。或是,作為光源42,例如亦可使用藍色光源。此種情形時,亦可於多個擴散片43與稜鏡片44以及稜鏡片45之間設置色彩轉換片。多個擴散片43例如亦可為於其中一面設置有大致倒四角錐狀的多個凹部22之擴散片43經三片積層而成者。或是多個擴散片43亦可為擴散片43經兩片或是四片以上積層而成者。一對稜鏡片44以及稜鏡片45亦可為稜鏡延伸方向(稜鏡稜線的延長方向)彼此正交之下側稜鏡片44以及上側稜鏡片45。構成光學片積層體100之擴散片43以及稜鏡片44以及稜鏡片45等亦可為膜狀、或是板(plate)狀。這些光學片亦可於背光單元40的框體(省略圖示)內不使用接著劑而藉由自重進行積層。
[反射片] 反射片41例如由白色的聚對苯二甲酸乙二酯樹脂製膜、銀蒸鍍膜等所構成。
[光源] 光源42的種類並無特別限定,例如亦可為LED元件或雷射元件等,由成本、生產性等觀點來看,亦可以使用LED元件。俯視之情形時光源42亦可以呈長方形狀,於此情況,一邊的長度可以為100μm以上(較佳為50μm以上)至1mm以下。使用LED元件作為光源42之情形時,可以用固定的間隔將多個LED晶片配置於反射片41上。為了調節成為光源42之LED元件的出光角度特性,亦可於LED元件裝設透鏡。光源42的配置數量亦無特別限定,分散配置多個光源42之情形時,較佳係於反射片41上有規律地進行配置。所謂有規律地進行配置,意指用一定的法則性來進行配置,例如,將光源42以等間隔進行配置之情形符合於此。以等間隔配置光源42之情形時,相鄰兩個光源42的中心間距離可為0.5mm以上(較佳為2mm以上)至20mm以下。使用白色光源作為光源42之情形時,該白色光源係由峰值波長為藍色區域的LED元件、峰值波長為綠色區域的LED元件、以及峰值波長為紅色區域的LED元件所構成,例如可發出在CIE1931的色度座標中0.24<x<0.42、0.18<y<0.48的光。使用藍色光源作為光源42之情形時,該藍色光源例如亦可發出在CIE1931的色度座標中x<0.24、y<0.18的光。
[擴散片] 擴散片43係如圖2以及圖3所示,具有基材層21。擴散片43(基材層21)係具有成為光射出面之第一面21a、以及成為光入射面之第二面21b。亦即,擴散片43係使第二面21b朝向光源42的方向進行配置。基材層21只要由讓光穿透之樹脂材料來構成,則並無特別限定,例如可為丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、MS(甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚)樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、乙酸纖維素、聚醯亞胺等。基材層21除了含有擴散劑亦可含有其它添加劑,或是亦可實質上不含添加劑。於基材層21可含有的添加劑並無特別限定,例如可為二氧化矽、氧化鈦、氫氧化鋁、硫酸鋇等無機粒子,例如亦可為丙烯酸酯、丙烯腈、聚矽氧、聚苯乙烯、聚醯胺等有機粒子。
擴散片43的厚度並無特別限定,例如可為3mm以下(較佳為2mm以下、更佳為1.5mm以下、又更佳為1mm以下)至0.1mm以上。若擴散片43的厚度為3mm以下,則可使液晶顯示器薄型化。若擴散片43的厚度為0.1mm以上,則提高亮度均勻性。擴散片43亦可為膜狀,亦可為板(plate)狀。
擴散片43的第一面21a如圖4所示,大致倒四角錐狀(倒金字塔狀)的多個凹部22被排列成二維矩陣狀。換言之,多個凹部22係沿著彼此正交之二方向進行排列。相鄰凹部22彼此係藉由稜線111來劃分。稜線111係沿著凹部22所排列之二方向而延伸。凹部22的中心(倒金字塔的頂點)112為凹部22的最深部。在圖4中,為了簡單表現,雖例示了凹部22被配置為5×5的矩陣狀的狀態,但凹部22實際上的排列數量遠多於此。在多個凹部22的二維排列中,各凹部22可無間隙地設置於第一面21a,亦可隔開特定間隔來設置。另外,在不損及光擴散功效的程度內,部分的凹部22亦可進行隨機排列。
凹部22的頂角θ係例如為90°,凹部22的排列間距p例如為100μm,凹部22的深度係例如可為50μm。所謂凹部22的頂角θ,係指對於擴散片43的配置面呈垂直的面(縱剖面),將通過凹部22的中心(倒金字塔的頂點112)且夾著該中心而相對的一對斜面以垂直橫切的方式進行切斷時所出現之剖面中,斜面的剖面線彼此所形成之角。另外,所謂凹部22的排列間距p,係指相鄰凹部22的中心(倒金字塔的頂點112)彼此的間的距離(沿著與擴散片43的配置面為平行的方向上之距離)。
擴散片43的第二面21b例如可為平坦面(鏡面)或是壓花加工面。擴散片43可以由於第一面21a具有凹凸形狀(凹部22)之基材層21的單層結構所構成。擴散片43亦可由兩面平坦的基材層與於其中一面具有凹凸形狀之層的雙層結構所構成。擴散片43亦可由包括於其中一面具有凹凸形狀之層之三層以上的結構所構成。
[擴散片之製造方法] 擴散片43之製造方法並無特別限定,可使用例如擠出成型法、射出成型法等。
使用擠出成型法製造表面具有凹凸形狀之單層擴散片的流程如下。首先,將添加有擴散劑之顆粒狀塑膠粒子(亦可一併將未添加擴散劑之顆粒狀的塑膠粒子進行混合)投入單軸擠出機中,一邊加熱一邊熔融、混煉。之後,用兩根金屬輥夾住以T型模擠出的熔融樹脂來冷卻後,用導輥運送,以切片機切下單片平板,這樣來製作擴散片。於此,由於藉由用表面形狀與所需要的凹凸形狀相反的金屬輥夾住熔融樹脂來將輥表面的相反形狀轉印到樹脂上,故能夠將所需要的凹凸形狀賦予給擴散片的表面。因為經轉印至樹脂之形狀未必為輥表面的形狀100%轉印所成者,所以可以從轉印程度進行倒算來設計輥表面的形狀。
使用擠出成型法製造表面具有凹凸形狀的雙層結構的擴散片之情形時,例如往兩台單軸擠出機中分別投入形成各層所需的顆粒狀塑膠粒子後,對各層實施與前述相同之流程,並將所製作出的各片材加以積層即可。
或者,也可以如以下方式製作表面具有凹凸形狀的雙層結構的擴散片。首先,往兩台單軸擠出機中分別投入形成各層所需的顆粒狀塑膠粒子,一邊加熱一邊熔融、混煉。之後,將形成各層的熔融樹脂投入一個T型模中,在該T型模內積層,由兩根金屬輥夾住從該T型模擠出的積層熔融樹脂來進行冷卻。之後,使用導輥輸送積層熔融樹脂,以切片機切下單片平板,藉此來製作表面具有凹凸形狀的雙層結構的擴散片。
另外,亦可藉由使用UV(紫外線)之賦形轉印,以如以下之方式來製造擴散片。首先,將未硬化的紫外線硬化樹脂填充到輥(具有欲轉印凹凸形狀的相反形狀)上,然後將基材壓抵在該樹脂上。接著,在填充有紫外線硬化樹脂的輥與基材成為一體的狀態下,照射紫外線使樹脂硬化。接著,將藉由樹脂而賦形轉印有凹凸形狀的片材從輥上剝離下來。最後,再次對片材照射紫外線使樹脂完全硬化,以製作表面具有凹凸形狀的擴散片。
此外,在本發明中,考慮到藉由通常的形狀轉印技術難以形成幾何學上嚴格的倒四角錐的凹部,而使用「大致倒四角錐」之註記,但「大致倒四角錐」係包括真正的或是實質上可視為倒四角錐之形狀。另外,所謂「大致」,意指可近似,所謂「大致倒四角錐」,意指可近似倒四角錐之形狀。例如,關於頂部平坦的「倒四角錐梯形」,在不失去本發明的作用功效之程度內使頂部面積減小之「倒四角錐梯形」亦包括於「大致倒四角錐」之中。另外,起因於工業生產上的加工精度之無法避免的形狀不均之範圍內由「倒四角錐」變形而成之形狀亦包括於「大致倒四角錐」之中。
[稜鏡片] 因稜鏡片44以及稜鏡片45需要讓光線穿透,故以透明(例如無色透明)的合成樹脂作為主成分來形成。稜鏡片44以及稜鏡片45亦可成為一體。如圖2所示,下側稜鏡片44係具有基材層44a、以及由積層於基材層44a的表面之多個突條稜鏡部44b所構成之突起列。同樣地,上側稜鏡片45係具有基材層45a、以及由積層於基材層45a的表面之多個突條稜鏡部45b所構成之突起列。突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b分別於基材層44a以及基材層45a的表面積層成條紋狀。突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b係分別為內面接觸於基材層44a以及基材層45a的表面之三角柱狀體。突條稜鏡部44b的延伸方向與突條稜鏡部45b的延伸方向係彼此正交。藉此,可使得從擴散片43入射來的光線藉由下側稜鏡片44向法線方向側折射,進而使得從下側稜鏡片44射出之光線藉由上側稜鏡片45以相對於顯示畫面50a呈大致垂直地前進的方式折射。
稜鏡片44以及稜鏡片45的厚度(自基材層44a以及基材層45a的內面至突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b的頂點為止的高度)的下限例如可為50μm左右,更佳亦可為100μm左右。稜鏡片44以及稜鏡片45的厚度的上限為200μm左右,更佳亦可為180μm左右。在稜鏡片44以及稜鏡片45中突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b的間距的下限例如可為20μm左右,更佳亦可為25μm左右。在稜鏡片44以及稜鏡片45中突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b的間距的上限例如為100μm左右,更佳亦可為60μm左右。突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b的頂角例如亦可為85°以上至95°以下。突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b的折射率的下限例如為1.5,更佳亦可為1.55。突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b的折射率的上限例如亦可為1.7。
稜鏡片44以及稜鏡片45係亦可於由例如PET(polyethylene terephthalate)膜所構成之基材層44a以及基材層45a設置有使用UV硬化型丙烯酸系樹脂進行形狀轉印而得之突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b而成,或是亦可使得突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b與基材層44a以及基材層45a一體成形而成。
[其它光學片] 圖示雖省略,但亦可於稜鏡片44以及稜鏡片45的上側(顯示畫面50a之側)設置偏光片。偏光片係藉由防止從背光單元40射出之光被液晶顯示裝置50的第一偏光板6吸收,而提高顯示畫面50a的亮度。
[實施形態的特徴] 本實施形態的光學片積層體100被組裝在背光單元40中。光學片積層體100係具備:多個擴散片43,於第一面21a有大致倒四角錐狀的多個凹部22被排列成二維矩陣狀;以及,一對稜鏡片44以及稜鏡片45,突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的延伸方向(以下亦稱為稜鏡延伸方向)彼此正交。
將金字塔片之擴散片43進行多片重疊來使用之情形時,為了減低形成擴散片43時從片材輥之切取損耗,較佳係將各擴散片43中凹部22的排列方向設定為相同方向。
本案發明人在迄今為止的研究中發現如下現象:藉由將擴散片43中之凹部22的排列方向與稜鏡片44以及稜鏡片45中之稜鏡延伸方向之角度差設為20°以上至70°以下,較佳設為25°以上至35°以下,或是設為55°以上至65°以下,相較於該角度差為0°附近或是90°附近之情形,亮度會增大。此外,由於突條稜鏡部44b的延伸方向與突條稜鏡部45b的延伸方向彼此正交,故突條稜鏡部44b或是突條稜鏡部45b其中一者的延伸方向滿足前述角度差之情形時,突條稜鏡部44b或是突條稜鏡部45b另一者的延伸方向亦滿足前述角度差。
但是,本案發明人發現,若將凹部22的排列方向設定為相同之擴散片43進行多片重疊,並將凹部22的排列方向與稜鏡延伸方向之角度差設定在前述之範圍之情形時,雖然亮度會增大,但有時亮度均勻性會有降低之情形。
因此,本案發明人發現,在一邊改變多個擴散片43中各自之凹部22的排列方向一邊評價亮度均勻性時,藉由使用凹部22的排列方向彼此不同多個擴散片43,有時可抑制亮度均勻性降低。
亦即,本實施形態的光學片積層體100係基於以上的知識見解而成,多個擴散片43係包括凹部22的排列方向彼此不同之至少二個擴散片43。
根據以上所說明之本實施形態的光學片積層體100,由於係將於第一面21a有大致倒四角錐狀的多個凹部22被排列成二維矩陣狀之擴散片43進行多片重疊來使用,故來自光源42而筆直前進之光反覆擴散,可提高亮度均勻性。另外,藉由使用凹部22的排列方向彼此不同之至少二個擴散片43,可進而提高亮度均勻性。
在本實施形態的光學片積層體100中,為了使亮度均勻性進一步提高,較佳係使多個擴散片43係包括第一擴散片以及第二擴散片,且第二擴散片中之凹部22的排列方向與第一擴散片中之凹部22的排列方向之差異至少有10°以上。此種情形時,又更佳係多個擴散片43進而包括第三擴散片,第三擴散片中之凹部22的排列方向與第一擴散片以及第二擴散片中之凹部22的排列方向分別差異至少有10°以上。具體來說,在多個擴散片43中之凹部22的排列方向彼此差異亦可為10°至45°左右。此外,因凹部22被排列成二維矩陣狀,故在兩片的擴散片43之間產生之凹部22的排列方向的角度差最大為45°。
圖5係表示在本實施形態的光學片積層體100中之多個(三片)的擴散片43的凹部22的排列方向的關係之一例。此外,在圖5之中,配合中心來表示各擴散片43之中對應2行2列之量之凹部22的排列。如圖5所示,在第一層的擴散片43(距光源42最近之擴散片43)中之凹部22係沿著彼此正交之X軸、Y軸來配置,沿著X軸的排列方向設為排列方向D1。此種情形時,第二層的擴散片43中之凹部22的排列方向D2與排列方向D1不同,第三層的擴散片43中之凹部22的排列方向D3與排列方向D1以及排列方向D2不同。
此外,在圖5之中,雖然表示在三片的擴散片43中之凹部22的排列方向完全不同之情形,取而代之的是,亦可在三片的擴散片43之中兩片的擴散片43中之凹部22的排列方向相同。
在本實施形態的光學片積層體100中,在多個擴散片43的至少一個擴散片中之凹部22的排列方向亦可與稜鏡片44以及稜鏡片45的稜鏡延伸方向差異為20°以上至70°以下。如此一來,以相同光源、相同電力、相同光學片積層構成進行比較,相較於凹部(倒四角錐)22的排列方向與稜鏡延伸方向之角度差為0°附近或是90°附近之情形,亮度會增大。因此,可實現在背光單元40中即使低電力仍高亮度的畫面。此種情形時,若凹部22的排列方向與稜鏡延伸方向之交叉角度為25°以上至35°以下、或是55°以上至65°以下,則可使亮度進一步增大。
本實施形態的背光單元40被組裝在液晶顯示裝置50中,將從光源42發出的光引導至顯示畫面50a側。背光單元40係於顯示畫面50a與光源42之間具備本實施形態的光學片積層體100,多個擴散片43係被配置於光源42與稜鏡片44以及稜鏡片45之間。
根據本實施形態的背光單元40,由於具備本實施形態的光學片積層體100,故可抑制亮度均勻性降低。
在本實施形態的背光單元40中,光源42亦可配置於從多個擴散片43來看被設置在顯示畫面50a的相反側之反射片41上。如此一來,由於擴散片43與反射片41之間之多重反射使得光進一步擴散,故亮度均勻性提高。
在本實施形態的背光單元40中,若光源42與多個擴散片43之間的距離(正確來說係光源42與距光源42最近之擴散片43之間的距離)為5mm以下,則可使背光單元40小型化。另外,著眼於今後的中小型液晶顯示器的薄型化,更佳為使光源42與多個擴散片43之距離為2.5mm以下,又更佳為1mm以下、終極而言亦可為0mm。
本實施形態的液晶顯示裝置50係具備本實施形態的背光單元40以及液晶顯示面板5。因此,藉由被組裝在背光單元40中之光學片積層體100,可抑制亮度均勻性降低。組裝有液晶顯示裝置50之資訊設備(例如筆記型電腦或平板等之可攜式資訊終端)亦可獲得同樣的功效。
本實施形態的背光單元40之製造方法,係用以製造被組裝在液晶顯示裝置50中,並將從光源42發出的光引導至顯示畫面50a側之背光單元40。本實施形態的背光單元40之製造方法,係具備如下步驟:從光源42看於顯示畫面50a側配置多個擴散片43之步驟,此多個擴散片43係於第一面21a有大致倒四角錐狀的多個凹部22被排列成二維矩陣狀;以及,從多個擴散片43看於顯示畫面50a側配置稜鏡延伸方向彼此正交之一對稜鏡片44以及稜鏡片45之步驟。在配置多個擴散片43之步驟中,一邊改變在各擴散片43中之凹部22的排列方向一邊評價亮度均勻性,基於該評價結果來決定各擴散片43中之凹部22的排列方向。
根據本實施形態的背光單元40之製造方法,在配置多個擴散片43之步驟中,基於一邊改變各擴散片43中凹部22的排列方向一邊評價亮度均勻性之結果,來決定各擴散片43中之凹部22的排列方向。因此,能以提高亮度均勻性的方式來設定各擴散片43中凹部22的排列方向。
(實施例) 以下,對於實施例進行說明。
作為實施例的光學片積層體100,係使用了於厚度110μm之相同結構的擴散片43以相同朝向的方式進行三片重疊所得者之上配置了稜鏡延伸方向彼此正交之下側稜鏡片44以及上側稜鏡片45而成之光學片積層體。
將成為基材層21之聚碳酸酯藉由擠出成型而進行加工,並將頂角90°、深度50μm的倒金字塔形狀的凹部22以間距100μm經二維排列而以單層結構來形成擴散片43。擴散片43係以使凹部22的形成面(第一面21a)成為光射出面的方式進行配置,凹部22的形成面(第一面21a)的相反面(第二面21b)被加工成無光(matt)面。
稜鏡片44以及稜鏡片45係於由PET膜所構成之基材層44a以及基材層45a,使用由丙烯酸酯所構成之UV硬化型丙烯酸系樹脂來設置突條稜鏡部44b以及突條稜鏡部45b所形成。下側稜鏡片44係總厚度為145μm,並將高度12μm、頂角94°的突條稜鏡部44b以間距25μm進行排列而成。上側稜鏡片45係總厚度為128μm,並將高度24μm、頂角93°的突條稜鏡部45b以間距51μm進行排列而成。
於實施例的光學片積層體100的下側(擴散片43之側)配置光源42,一邊改變各擴散片43中之凹部22的排列方向,一邊調查通過光學片積層體100之光的亮度均勻性。
作為光源42,係使用了使得峰值波長456nm(半高全寬19nm)的藍色LED、峰值波長535nm(半高全寬53nm)的綠色LED、以及峰值波長631nm(半高全寬10nm)的紅色LED分別以8.4mm間距以二維的方式交錯配置之多個白色LED陣列光源。
作為亮度均勻性評價的初始狀態,如圖6所示,擴散片43係將凹部22的排列方向之一以與基準方向(X軸方向)一致的方式(配置角0°)進行配置,下側稜鏡片44係將突條稜鏡部44b的延伸方向以相對於X軸呈逆時針旋轉100°(配置角100°)進行配置,上側稜鏡片45係將突條稜鏡部45b的延伸方向以相對於X軸呈逆時針旋轉10°(配置角10°)進行配置。
然後,從前述初始狀態將三片的擴散片(倒金字塔片)43的配置角(凹部22的排列方向相對於X軸為逆時針而構成的角度)開始進行各種改變,評價亮度均勻性。
另外,作為比較例,準備不同的3種類的擴散片43,將各種類的擴散片43配合凹部22的排列方向進行兩片重疊,進行同樣的亮度均勻性評價。關於其中1種類的擴散片43,使兩片的擴散片43中之凹部22的排列方向相差45°作為其它實施例。
具體來說,亮度均勻性評價係以以下的順序來實施。首先,於光源42(LED陣列)上配置實施例或比較例的光學片積層體100,再在光學片積層體100上載放用於抑制片材類的浮起之透明玻璃板,使用TOPCON TECHNOHOUSE公司製的二維色彩亮度計UA-200,對於33mm見方之範圍測量了鉛直方向向上(從LED陣列朝向玻璃板的方向)的亮度。然後,針對獲得的二維亮度分布影像,對各個LED的發光強度偏差進行修正,進行用於抑制異物等所引起的亮點/暗點雜訊的過濾處理後,對所有像素的亮度計算出了平均值及標準偏差。最後定義為「亮度均勻性=平均值/標準偏差」,評價了亮度均勻性。
以上所說明之亮度均勻性的評價結果如圖7所示。圖7係表示了實施例之光學片積層體100中之各擴散片43的凹部22的排列方向與亮度均勻性之關係。此外,在圖7中,橫軸的角度顯示中,對於擴散片43的兩片構成係表示「光源側的擴散片的配置角」/「稜鏡片側的擴散片的配置角」,對於擴散片43的三片構成係表示「光源側的擴散片的配置角」/「中間的擴散片的配置角」/「稜鏡片側的擴散片的配置角」。
如圖7所示,對於擴散片43的三片構成,例如在0°/60°/30°、30°/60°/0°、60°/30°/0°的情形時,可達成與0°/0°/0°之情形相同程度的亮度均勻性。即使在其它情形時,相較於0°/0°/0°之情形,亦沒有超過10%般的亮度均勻性降低。另一方面,在實施例中,藉由包括配置角大的擴散片43,可獲得起因於相對於前述稜鏡延伸方向之角度差之亮度增大功效,在此方面而言也優於0°/0°/0°之情形。對於擴散片43的兩片構成(圖7的二段構成C),例如在45°/0°、0°/45°的情形可獲得與0°/0°之情形相同程度的亮度均勻性,若考慮亮度增大功效,則優於0°/0°之情形。
[其它實施形態]
在前述實施形態(包括實施例,以下相同)中,由多個擴散片43與稜鏡片44以及稜鏡片45構成了光學片積層體100。然而,光學片積層體100亦可進而包括其它光學片。
另外,在前述實施形態中,將設置於光學片積層體100所包括之擴散片43的第一面21a處之凹部22的倒多角錐形狀設成倒四角錐,但亦可取而代之改為可二維配置之其它形狀,例如亦可設成倒三角錐或倒六角錐。或是亦可取代可二維配置之凹部22,而改為設置突條稜鏡部等突起列。另外,擴散片43的第二面21b雖作成平坦面(鏡面)或是壓花加工面,但亦可於擴散片43的第二面21b設置可二維配置之倒多角錐形狀的凹部或突條稜鏡部等突起列。
以上說明了本發明的實施形態,但本發明不限定於前述實施形態,可在本發明的範圍內進行各種變更。亦即,前述實施形態之說明僅為本質上的例示而已,而非用於限制本發明、適用對象或其用途。
1:TFT基板 2:CF基板 3:液晶層 5:液晶顯示面板 6:第一偏光板 7:第二偏光板 21:基材層 21a:第一面 21b:第二面 22:凹部 40:背光單元 41:反射片 42:光源 43:擴散片 44:下側稜鏡片 44a:基材層 44b:突條稜鏡部 45:上側稜鏡片 45a:基材層 45b:突條稜鏡部 50:液晶顯示裝置 50a:顯示畫面 100:光學片積層體 111:稜線 112:凹部中心(倒金字塔頂點)
[圖1]係實施形態之具備背光單元之液晶顯示裝置的剖面圖。 [圖2]係實施形態之組裝有光學片積層體之背光單元的剖面圖。 [圖3]係實施形態之光學片積層體所包括之擴散片的剖面圖。 [圖4]係實施形態之光學片積層體所包括之擴散片的立體圖。 [圖5]係表示實施形態之光學片積層體中之各擴散片的凹部排列方向的關係之一例之圖。 [圖6]係表示說明實施例之光學片積層體中之擴散片以及稜鏡片的配置角之關係之圖。 [圖7]係表示實施例之光學片積層體中之各擴散片的凹部排列方向與亮度均勻性之關係之圖。
22:凹部
43:擴散片
111:稜線

Claims (10)

  1. 一種光學片積層體,係被組裝在背光單元中;具備: 多個擴散片,係於至少一面有大致倒四角錐狀的多個凹部被排列成二維矩陣狀;以及 一對稜鏡片,稜鏡延伸方向彼此正交; 前述多個擴散片係包括前述多個凹部之排列方向彼此不同之至少二個擴散片。
  2. 如請求項1所記載之光學片積層體,其中前述多個擴散片係包括第一擴散片以及第二擴散片; 前述第二擴散片中之前述多個凹部之排列方向與前述第一擴散片中之前述多個凹部之排列方向差異有10°以上。
  3. 如請求項2所記載之光學片積層體,其中前述多個擴散片係進而包括第三擴散片; 前述第三擴散片中之前述多個凹部之排列方向與前述第一擴散片以及前述第二擴散片中之前述多個凹部之排列方向分別差異有10°以上。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之光學片積層體,其中前述多個擴散片之至少一者之前述多個凹部之排列方向與前述稜鏡延伸方向差異有20°以上至70°以下。
  5. 一種背光單元,係被組裝在液晶顯示裝置中,將自光源所發出的光引導至顯示畫面側; 於前述顯示畫面與前述光源之間具備如請求項1至4中任一項所記載之光學片積層體; 前述多個擴散片被配置於前述光源與前述一對稜鏡片之間。
  6. 如請求項5所記載之背光單元,其中前述光源係配置在從前述多個擴散片看被設置在前述顯示畫面的相反側之反射片上。
  7. 如請求項5所記載之背光單元,其中前述光源與前述多個擴散片之間的距離為5mm以下。
  8. 一種液晶顯示裝置,係具備如請求項5至7中任一項所記載之背光單元、以及液晶顯示面板。
  9. 一種資訊設備,係具備如請求項8所記載之液晶顯示裝置。
  10. 一種背光單元之製造方法,係用以製造被組裝在液晶顯示裝置中而將自光源所發出的光引導至顯示畫面側之背光單元;具備如下步驟: 從前述光源看於前述顯示畫面側配置多個擴散片之步驟,此多個擴散片於至少一面有大致倒四角錐狀的多個凹部被排列成二維矩陣狀;以及 從前述多個擴散片看於前述顯示畫面側配置稜鏡延伸方向彼此正交之一對稜鏡片之步驟; 在前述配置多個擴散片之步驟中,一邊改變前述多個擴散片中各自之前述多個凹部之排列方向一邊評價亮度均勻性,基於該評價結果,來決定前述多個擴散片中各自之前述多個凹部之排列方向。
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