TW202336515A - 光擴散片、背光單元、液晶顯示裝置、資訊機器以及背光單元的製造方法 - Google Patents

光擴散片、背光單元、液晶顯示裝置、資訊機器以及背光單元的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明旨在提供一種能夠提升亮度均勻性的光擴散片。光擴散片(43)組裝在背光單元(40)中，該背光單元(40)中使用了排列成二維矩陣狀的複數個光源(42)。在光擴散片(43)的至少一面上，略倒四角錐狀的複數個凹部(22)排列成二維矩陣狀。複數個凹部(22)的排列方向與複數個光源(42)的排列方向的交叉角度為30°以上至60°以下。

Description

光擴散片、背光單元、液晶顯示裝置、資訊機器以及背光單元的製造方法
本發明關於一種光擴散片、背光單元、液晶顯示裝置、資訊機器以及背光單元的製造方法。
智慧型手機或平板電腦終端等各種資訊機器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)。作為液晶顯示器的背光源，光源配置在液晶面板的側面附近的側光式為主流。
在採用直下式背光的情況下，為了使來自LED(Light Emitting Diode)等光源的光擴散、提升畫面整體的亮度及色度的均勻性，會使用光擴散片(例如參照專利文獻1)。
在筆記本電腦或平板電腦等薄型顯示器的直下式背光單元中，使用例如二維排列有倒金字塔狀的凹部的光擴散片。 [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]
然而，在習知的光擴散片中，還無法得到充分的亮度均勻性。
本發明的目的旨在提供一種能夠提升亮度均勻性的光擴散片。 [用以解決課題之手段]
為了達成前述目的，本發明所涉及之光擴散片組裝在背光單元中，該背光單元使用排列成二維矩陣狀的複數個光源，在前述光擴散片的至少一面上，略倒四角錐狀的複數個凹部排列成二維矩陣狀，前述複數個凹部的排列方向與前述複數個光源的排列方向的交叉角度為30°以上至60°以下。
根據本發明所涉及之光擴散片，由於將凹部的排列方向與光源的排列方向的交叉角度設定為30°以上至60°以下，因此能夠使從光擴散片射出的光的強度在光源間距離大且亮度容易降低的光源排列的對角線方向(相對於光源的排列方向傾斜45°的方向)上變大，因此能夠提升亮度均勻性。
需要說明的是，在本發明中，「複數個光源排列成二維矩陣狀」之敘述包括「由數個小型光源構成的光源組排列成二維矩陣狀的情況」，於此情況，構成各光源組的小型光源本身可以不排列成二維矩陣狀。
在本發明所涉及之光擴散片中，若前述交叉角度為35°以上至55°以下，更佳為40°以上至50°以下，則能更進一步地使亮度均勻性提升。
在本發明所涉及之光擴散片中，若前述複數個凹部設置在出光面上，則容易使從光擴散片射出的光的強度在光源排列的對角線方向上增大。
本發明所涉及之背光單元組裝於液晶顯示裝置中，朝著顯示畫面側引導排列成二維矩陣狀的複數個光源所發出的光，於前述顯示畫面與前述複數個光源之間包括本發明所涉及之光擴散片。
根據本發明所涉及之背光單元，由於包括前述的本發明所涉及之光擴散片，因此能夠使亮度均勻性提升。
在本發明所涉及之背光單元中，若配置複數片前述光擴散片，則光會藉由複數片光擴散片反復地擴散，因此亮度均勻性進一步提升。
在本發明所涉及之背光單元中，在前述顯示畫面與前述複數個光源之間還可以包括對前述複數個光源所發出的光的波長進行轉換的色彩轉換片。如此，在使用白色光源以外的其他光源作為光源的情況下，也能夠構成背光單元。
在本發明所涉及之背光單元中，在前述光擴散片與前述顯示畫面之間，包括提升前述複數個光源所發出的光的亮度的亮度提升片。如此，能夠在提升亮度均勻性的同時也增大亮度。
在本發明所涉及之背光單元中，前述複數個光源可配置在從前述光擴散片觀察時設置在前述顯示畫面的相反側的反射片上。如此，光藉由於光擴散片及反射片之間的多重反射而擴散，亮度均勻性因此進一步地提升。
本發明所涉及之液晶顯示裝置包括本發明所涉及之背光單元、及液晶顯示面板。
根據本發明所涉及之液晶顯示裝置，由於包括前述本發明所涉及之背光單元，因此能夠使亮度均勻性提升。 本發明所涉及之資訊機器包括本發明所涉及之液晶顯示裝置。
根據本發明所涉及之資訊機器，由於包括本發明所涉及之液晶顯示裝置，因此能夠使亮度均勻性提升。
本發明所涉及之背光單元的製造方法係組裝於液晶顯示裝置中，將排列成二維矩陣狀的複數個光源所發出的光引導至顯示畫面的背光單元的製造方法，前述背光單元的製造方法包括以下步驟：配置前述複數個光源的步驟；配置光擴散片的步驟，該光擴散片在至少一面上呈二維矩陣狀地排列有略倒四角錐狀的複數個凹部，以前述複數個凹部的排列方向與前述複數個光源的排列方向的交叉角度為30°以上至60°以下的方式配置前述複數個光源及前述光擴散片。
根據本發明所涉及之背光單元的製造方法，將光擴散片的凹部的排列方向與光源的排列方向的交叉角度設定為30°以上至60°以下。因此，能夠使從光擴散片射出的光的強度在光源間距離大且亮度容易降低的光源排列的對角線方向(相對於光源排列方向傾斜45°的方向)上增大，因此能夠提升亮度均勻性。 [發明功效]
根據本發明，能夠提供一種能夠提升亮度均勻性的光擴散片。
以下，參照圖式說明實施形態所涉及之光擴散片、背光單元、液晶顯示裝置、資訊機器以及背光單元的製造方法。需要說明的是，本發明之範圍不限定於以下實施形態，能夠在本發明之技術思想範圍內做任意變更。 [液晶顯示裝置]
如圖1所示，液晶顯示裝置50包括液晶顯示面板5、黏貼於液晶顯示面板5下表面的第一偏光板6、黏貼於液晶顯示面板5上表面的第二偏光板7、以及隔著第一偏光板6設置在液晶顯示面板5背面側的背光單元40。
液晶顯示面板5包括彼此相對而設的TFT基板1及CF基板2、設置於TFT基板1與CF基板2之間的液晶層3、以及為了將液晶層3封入TFT基板1與CF基板2之間而設置成框狀的密封材(省略圖示)。
從表面(圖1上方)觀看到的液晶顯示裝置50的顯示畫面50a的形狀原則上為長方形或正方形，但不限於此，可以為角是圓角的長方形、楕圓形、圓形、梯形或汽車儀表板等任意形狀。
在液晶顯示裝置50的對應各像素電極的各子像素中，對液晶層3施加規定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入射來的光的透光率得到調整。透光率得到調整的光經由第二偏光板7射出而顯示影像。
本實施形態的液晶顯示裝置50可以作為組裝於各種資訊機器(例如汽車導航等車載裝置、個人電腦、行動電話、筆記型電腦或平板電腦等攜帶資訊終端裝置、攜帶型遊戲機、影印機、售票機、ATM等)的顯示裝置使用。
TFT基板1例如包括：於玻璃基板上設置成矩陣狀的複數個TFT、以覆蓋各TFT的方式設置的層間絕緣膜、於層間絕緣膜上設置成矩陣狀且分別與複數TFT中相對應的TFT連接的複數個像素電極、以及以覆蓋各像素電極的方式設置的配向膜。CF基板2例如包括：於玻璃基板上設置成網格狀的黑色矩陣、含有分別設置於黑色矩陣的各網格間的紅色層、綠色層以及藍色層的彩色濾光片、以覆蓋黑色矩陣及彩色濾光片的方式設置的共用電極、以及以覆蓋共用電極的方式設置的配向膜。液晶層3由向列型液晶材料等形成，該向列型液晶材料含有具有電光學特性的液晶分子。第一偏光板6及第二偏光板7例如皆包括：具有單向偏光軸的偏光片層、以及以夾住該偏光片層的方式設置的一對保護層。 [背光單元]
如圖2所示，背光單元40具有：反射片41、在反射片41上二維狀地配置的複數個光源42、設置在複數個光源42的上側的光擴散片43、以及設置在光擴散片43的上側(顯示畫面50a側)的亮度提升片48。在圖2所示的背光單元40中，在光源42與光擴散片43之間配置有色彩轉換片46，在亮度提升片48的上側(顯示畫面50a側)配置有上側光擴散片47。光擴散片43的詳情後述。 [反射片]
反射片41例如由白色聚對苯二甲酸乙二酯樹脂製膜、銀蒸鍍膜等形成。 [光源]
光源42的種類並無特別限定，例如可以為LED元件或雷射元件等，以成本、生產性等觀點來看，可以使用LED元件。為了調節成為光源42的LED元件的出光角度特性，可以在LED元件上裝設透鏡。俯視時，光源42可以呈長方形狀，於此情況，一邊的長度可以為10μm以上(較佳為50μm以上)且10mm以下(較佳為5mm以下)。光源42的配置個數並無特別限定，於分散著配置複數個光源42的情況下，較佳為將複數個光源42有規律地配置於反射片41上。有規律地配置是指以一定的法則性進行配置，例如將光源42以等間距配置時則屬於有規律地配置。於以等間距配置光源42的情形下，相鄰兩個小型光源42的中心之間的距離可以在0.5mm以上(較佳為2mm以上)且20mm以下。
在本實施形態中，例如如圖3所示，將由LED元件構成的複數個光源42以一定的間距配置成X方向和Y方向的二維陣列狀。換而言之，複數個光源42沿著相互正交的兩個方向(X方向及Y方向)排列。在本實施形態中，作為光源42，使用藍色光源。藍色光源例如可以在CIE1931的色度座標中發出x＜0.24、y＜0.18的光。需要說明的是，作為光源42，也可以使用白色光源。白色光源可以由峰值波長位於藍色區域的LED元件、峰值波長位於綠色區域的LED元件以及峰值波長位於紅色區域的LED元件構成，例如可以在CIE1931的色度座標中發出0.24＜x＜0.42、0.18＜y＜0.48的光。 [色彩轉換片]
色彩轉換片46是例如將源自光源42即藍色光源的光轉換為以任意顏色(例如綠色或紅色)的波長為峰值波長的光的波長轉換片。色彩轉換片46例如將波長450nm的藍色光轉換為波長540nm的綠色光與波長650nm的紅色光。於此情況，若使用發出波長450nm的藍色光的光源42，色彩轉換片46則會將藍色光部分地轉換為綠色光及紅色光，因此穿透了色彩轉換片46的光成為白色光。例如可以使用QD(量子點)片或螢光片等作為色彩轉換片46。
需要說明的是，在使用白色光源作為光源42的情況下，也可以不設置色彩轉換片46。色彩轉換片46只要配置在光源42與後述的亮度提升片48之間即可，並無特別限定。例如，色彩轉換片46可以配置在光擴散片43及亮度提升片48之間。 [亮度提升片]
亮度提升片47具有從靠近光源42的一側逐步積層下側稜鏡片44及上側稜鏡片45的結構。因爲需要使光線穿透，因此下側稜鏡片44及上側稜鏡片45以透明(例如無色透明)的合成樹脂為主要成分來形成。稜鏡片44及稜鏡片45可以形成為一體。下側稜鏡片44具有基材層44a與由積層在基材層44a的表面上的複數突條稜鏡部44b所構成的突起列。同樣地，上側稜鏡片45具有基材層45a與由積層在基材層45a的表面上的複數突條稜鏡部45b所構成的突起列。突條稜鏡部44b及45b分別呈條狀地積層在基材層44a及45a的表面上。突條稜鏡部44b及45b分別是背面與基材層44a及45a的表面相接的三角柱狀體。突條稜鏡部44b的延伸方向與突條稜鏡部45b的延伸方向彼此正交。藉此而能夠利用下側稜鏡片44使從光擴散片43入射的光線向法線方向側折射，進而利用上側稜鏡片45使從下側稜鏡片44射出的光線以相對於顯示畫面50a大致垂直地行進的方式發生折射。
稜鏡片44及45的厚度(從基材層44a及45a的背面到突條稜鏡部44b及45b的頂點的高度)的下限例如為50μm左右，更佳地可以為100μm左右。稜鏡片44及45的厚度上限為200μm左右，更佳地可以為180μm左右。稜鏡片44及45中的突條稜鏡部44b及45b的間距的下限，例如為20μm左右，更佳地可以為25μm左右。稜鏡片44及45中的突條稜鏡部44b及45b的間距的上限，例如為100μm左右，更佳地可以為60μm左右。突條稜鏡部44b及45b的頂角例如可以為85°以上至95°以下。突條稜鏡部44b及45b的折射率的下限例如為1.5，更佳地可以為1.55。突條稜鏡部44b及45b的折射率的上限例如可以為1.7。
稜鏡片44及45例如可以藉由以下方式形成：在PET(polyethylene terephthalate)薄膜所形成的基材層44a及45a上，設置使用UV固化型丙烯酸系樹脂進行了形狀轉印的突條稜鏡部44b及45b，或者，突條稜鏡部44b及45b也可以與基材層44a及45a一體成形。
需要說明的是，在本實施形態中，使用了稜鏡片44及45作為亮度提升片48，但也可以使用能夠使從光源42發出的光的亮度增大的其他光學片來代替。 [上側光擴散片]
上側光擴散片47配設在上側稜鏡片45的上側(顯示畫面50a側)。上側光擴散片47可以構成為具有基材層及光擴散層的雙層結構體。基材層因爲需要使光線穿透，因此可以以透明(例如無色透明)的合成樹脂為主要成分來形成基材層。光擴散層可以具有樹脂基質以及分散在樹脂基質中的樹脂珠。 [其他光學片]
雖然省略了圖示，但也可以在上側光擴散片47的上側(顯示畫面50a側)設置偏光片。偏光片藉由防止從背光單元40射出的光被液晶顯示裝置50的第一偏光板6吸收來使顯示畫面50a的亮度提升。 [光擴散片]
在圖2所示的背光單元40中，將相同結構的擴散片43例如積層三片設置於背光單元40中。光擴散片43可以積層一片或兩片使用，或者，也可以積層四片以上使用。如圖4所示，光擴散片43具有基材層21。光擴散片43(基材層21)具有成為光射出面的第一面21a及成為光入射面的第二面21b。亦即，光擴散片43的第二面21b配置成朝向光源42。成為基材層21的基質的樹脂只要是由讓光穿透的材料形成，則並無特別限定，例如可使用丙烯酸酯、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可以含有擴散劑及其他添加劑，或者也可以實質上不含有添加劑。基材層21可以含有的添加劑並無特別限定，例如可以是二氧化矽、氧化鈦、氫氧化鋁、硫酸鋇等無機粒子，也可以例如是丙烯酸酯、丙烯腈、聚矽氧、聚苯乙烯、聚醯胺等有機粒子。
光擴散片43的厚度並無特別限定，例如可以為3mm以下(較佳為2mm以下，更佳為1.5mm以下，又更佳為1mm以下)且50μm以上。若光擴散片43的厚度超過3mm，則難以實現液晶顯示器的薄型化。若光擴散片43的厚度低於50μm，則難以使亮度均勻。光擴散片43可以為薄膜狀，也可以為片(板)狀。
如圖5所示，在光擴散片43的第一面21a(出光面)上，略倒四角錐狀(倒金字塔狀)的複數個凹部22呈二維矩陣狀排列。換句話說，複數個凹部22沿著相互正交的兩個方向(圖6所示的X1方向及Y1方向)排列。相鄰的凹部22彼此被稜線111劃分開。稜線111沿著供凹部22排列的兩個方向延伸。凹部22的中心(倒金字塔的頂點)112為凹部22的最深部。為了表示上的簡單性，在圖5中例示了將凹部22配置成5×5的矩陣狀的樣子，然而凹部22的實際排列數比圖示的多很多。在複數個凹部22的二維排列中，各凹部22可以在第一面21a上無間隙地設置，也可以隔開規定的間距地設置。也可以以不破壞光擴散效果的程度對一部分凹部22進行隨機排列。
凹部22的頂角θ例如可以為90°，凹部22的排列間距p例如可以為100μm，凹部22的深度例如可以為50μm。於此，凹部22的頂角θ是指，在與光擴散片43的配置面垂直的面(縱切面)上，將經過凹部22的中心(倒金字塔的頂點112)且夾著該中心相對的一對斜面以垂直橫切的方式切斷時所出現的剖面中，斜面的剖面線之間所成的角。凹部22的排列間距p是指相鄰的凹部22的中心(倒金字塔的頂點112)彼此之間的距離(沿著與光擴散片43的配置面平行的方向上的距離)。
光擴散片43的第二面21b例如可以是平面(鏡面)或壓花加工面。
光擴散片43可以由在第一面21a上具有凹凸形狀(凹部22)的基材層21的一層結構構成。光擴散片43也可以由兩面平坦的基材層及一面具有凹凸形狀層的雙層結構構成。光擴散片43也可以由包括一面具有凹凸形狀層的三層以上的結構構成。光擴散片43的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的單層光擴散片的步驟如下。首先，將顆粒狀塑膠粒子(可以添加擴散劑)投入單螺桿擠出機中，一邊加熱一邊熔融、混煉。之後，用兩個金屬輥夾住以T型模頭擠出的熔融樹脂冷卻後，用導輥運送，以切片機切割成單片平板，這樣來製作光擴散片。於此，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，能夠將所需要的凹凸形狀賦予給擴散片的表面。由於輥表面的形狀不一定會100%轉印到樹脂上，所以可以從轉印程度進行逆向計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光擴散片時，例如往兩台單螺桿擠出機中分別投入形成各層所需的顆粒狀塑膠粒子後，對各層進行與前述相同之步驟，並積層製作出的各片材即可。
或者，也可以按以下所述製作表面具有凹凸形狀的雙層結構的光擴散片。首先，往兩台單螺桿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型模頭中，在該T型模頭內積層，由兩個金屬輥夾住從該T型模頭擠出的積層熔融樹脂進行冷卻。之後，使用導輥輸送積層熔融樹脂，以切片機切割成單片平板，藉此來製作表面具有凹凸形狀的雙層結構的光擴散片。
也可以使用UV(紫外線)賦形轉印，按以下所述製造光擴散片。首先，將未固化的紫外線固化樹脂填充到輥上，該輥具有欲轉印凹凸形狀的相反形狀，然後將基材按壓在該樹脂上。接著，在填充有紫外線固化樹脂的輥與基材已成為一體的狀態下，照射紫外線使樹脂固化。接著，將藉由樹脂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固化，這樣製作表面具有凹凸形狀的光擴散片。
需要說明的是，在本發明中，考慮到以普通的形狀轉印技術難以形成幾何學上嚴格定義的倒四角錐的凹部，而使用了「略倒四角錐」的表述，但「略倒四角錐」當然也包括真正的或實質上可視為倒四角錐的形狀。「略」是指能夠近似為之意，「略倒四角錐」是指能夠近似為倒四角錐的形狀。例如，針對頂部平坦的「倒四角錐梯形」，不喪失本發明的作用與效果之程度的頂部面積小的「倒四角錐梯形」也包括在「略倒四角錐」中。在工業生產上的加工精度所引起的不可避免的形狀的偏差範圍內由「倒四角錐」變形後的形狀也包括在「略倒四角錐」中。 [實施形態的特徵]
本實施形態的光擴散片43組裝在背光單元40中，該背光單元40中使用了排列成二維矩陣狀的複數個光源42。在光擴散片43的至少一面上，略倒四角錐狀的複數個凹部22排列成二維矩陣狀。複數個凹部22的排列方向(圖6的X1方向及Y1方向)與複數個光源42的排列方向(圖3的X方向及Y方向)的交叉角度為30°以上60°以下。
根據本實施形態的光擴散片43，由於將凹部22的排列方向與光源42的排列方向的交叉角度設定為30°以上至60°以下，因此能夠使從光擴散片43射出的光的強度在光源間距離大且亮度容易降低的光源排列的對角線方向(相對於光源42的排列方向傾斜45°的方向)上變大，因此能夠提升亮度均勻性。需要說明的是，在本實施形態中，「複數個光源42排列成二維矩陣狀」之敘述包括「由數個小型光源構成的光源組排列成二維矩陣狀的情況」，於此情況，構成各光源組的小型光源本身可以不排列成二維矩陣狀。
在本實施形態的光擴散片43中，如果凹部22的排列方向與光源42的排列方向的前述交叉角度為35°以上至55°以下，更佳為40°以上至50°以下，則能夠進一步提升亮度均勻性。
在本實施形態的光擴散片43中，若凹部22設置在出光面上，則容易使從光擴散片43射出的光的強度在光源排列的對角線方向上增大。
本實施形態的背光單元40組裝在液晶顯示裝置50中，將從排列成二維矩陣狀的複數個光源42發出的光引導到顯示畫面50a側。背光單元40在顯示畫面50a與複數個光源42之間包括前述本實施形態的光擴散片43。
根據本實施形態的背光單元40，由於包括本實施形態的光擴散片43，因此能夠提升亮度均勻性。
在本實施形態的背光單元40中，若配置複數片光擴散片43，則光會藉由複數片光擴散片43反復地擴散，因此亮度均勻性進一步提升。於此情況，複數片光擴散片43的至少一片，光擴散片43的凹部22的排列方向與光源42的排列方向的交叉角度為30°以上至60°以下。
在本實施形態的背光單元40中，還可以在顯示畫面50a與複數個光源42之間包括對從光源42發出的光的波長進行轉換的色彩轉換片46。如此，在使用白色光源以外的其他光源作為光源42的情況下，也能夠構成背光單元40。
在本實施形態的背光單元40中，也可以在光擴散片43與顯示畫面50a之間包括提升從光源42發出的光的亮度的亮度提升片48。如此，能夠在提升亮度均勻性的同時也增大亮度。
在本實施形態的背光單元40中，複數個光源42可以配置在從光擴散片43觀察時設置在顯示畫面50a的相反側的反射片41上。如此，光藉由於擴散片43及反射片41之間的多重反射而擴散，亮度均勻性因此進一步地提升。
就本實施形態的背光單元40而言，若光源42與光擴散片43之間的距離為5mm以下，則能夠使背光單元40小型化。考慮到今後中小型液晶顯示器的薄型化，光源42與光擴散片43之間的距離更佳為2.5mm以下，尤佳為1mm以下，最終也可以為0mm。
本實施形態的液晶顯示裝置50包括前述本實施形態的背光單元40及液晶顯示面板5。因此，藉由背光單元40，能夠提升亮度均勻性。組裝有液晶顯示裝置50的資訊機器(例如筆記型電腦或平板電腦等攜帶式資訊終端)也能夠得到相同的效果。
本實施形態的背光單元40的製造方法包括：配置複數個光源42的步驟；以及配置光擴散片43的步驟，該光擴散片43在至少一面上以二維矩陣狀排列有略倒四角錐狀的複數個凹部22，以複數個凹部22的排列方向與複數個光源42的排列方向的交叉角度為30°以上至60°以下的方式來配置複數個光源42及光擴散片43。
根據本實施形態的背光單元40的製造方法，將光擴散片43的凹部22的排列方向與光源42的排列方向的交叉角度設定為30°以上至60°以下。因此，能夠使從光擴散片43射出的光的強度在光源間距離大且亮度容易降低的光源排列的對角線方向上增大，因此能夠提升亮度均勻性。 (實施例) 以下，對實施例進行說明。
在實施例中，如圖2所示，在將凹部22配置於出光面(第一面21a)的方向上重疊三張厚度為110μm且結構相同的光擴散片43，在該光擴散片43上逐步配置稜鏡延伸方向彼此正交的下側稜鏡片44及上側稜鏡片45以及上側光擴散片47。在光擴散片43的下側配置由QD片構成的色彩轉換片46。
在光擴散片43上，以100μm的間距二維排列了頂角為90°的倒金字塔形狀的凹部22。光擴散片43的入光面(第二面21b)為平面。
稜鏡片44及45是在由PET薄膜形成的基材層44a及45a上，使用由丙烯酸酯形成的UV固化型丙烯酸系樹脂，設置突條稜鏡部44b及45b而形成的。將下側稜鏡片44的總厚度為90μm、高度為12μm、頂角為90°的突條稜鏡部44b以24μm的間距進行了排列。將上側稜鏡片45的總厚度為155μm、高度為25μm、頂角為90°的突條稜鏡部45b以50μm的間距進行了排列。
需要說明的是，作為複數個光源42，使用以2.8mm的間距二維地配置有複數個峰值波長為450nm(半高全寬16nm)的藍色LED的LED陣列。
如下所述，一邊改變實施例的光擴散片43中的凹部22的排列方向與複數個光源42的排列方向的交叉角度，一邊分析總結了亮度均勻性。
作為亮度測量的初始狀態，如圖7所示，將光擴散片43配置成使凹部22的排列方向之一與基準方向(光源42的排列方向(X方向))一致(配置角度為0°)，將下側稜鏡片44配置成使突條稜鏡部44b的延伸方向相對於X方向逆時針旋轉130°(配置角度為130°)，將上側稜鏡片45配置成使突條稜鏡部45b的延伸方向相對於X方向逆時針旋轉40°(配置角度為40°)。
作為第一測量，從前述初始狀態開始，一邊使三片光擴散片43的配置方向(配置角度)逆時針地每次旋轉10°直至旋轉了90°，一邊分析總結了亮度均勻性的變化。以下述方式進行了亮度均勻性的評價。首先，在複數個光源42(LED陣列)上，如前所述，逐步配置色彩轉換片46、三片光擴散片43、稜鏡片44及45、上側光擴散片47，進而在上側光擴散片47上為了抑制片類的浮起而載置透明玻璃板，使用TOPCON TECHNOHOUSE公司製的二維色彩亮度計UA－200，測量了鉛直向上方向(從LED陣列朝向玻璃板的方向)的亮度。接著，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，將「亮度均勻性」定義為「亮度的平均值／亮度的標準偏差」，計算出了亮度均勻性。
圖8表示在第一測量中得到的亮度均勻性的變化(實線)。需要說明的是，在圖8中，隨著光擴散片43的旋轉，「配置角度」從0°每次10°地增加到90°，但由於光擴散片43在配置角度0°(180°)及90°(270°)下具有等效的排列，所以對於0至90°以外的「配置角度」，加上或減去90°的倍數，能夠換算為0至90°的「配置角度」。這樣換算得到的「配置角度」與光擴散片43的凹部22的排列方向及光源42的排列方向的交叉角度(以下，有時也簡稱為「交叉角度」)相等。
如圖8所示，可知，為了提升亮度均勻性，只要將光擴散片43的配置角度、亦即凹部22的排列方向與光源42的排列方向的交叉角度設定為30°以上至60°以下，較佳設定為35°以上至55°以下，更佳設定為40°以上至50°以下即可。需要說明的是，為了分析總結第一測量中的稜鏡片44及45的配置角度的影響，將下側稜鏡片44的配置角度設為90°、將上側稜鏡片45的配置角度設為0°，進行與第一測量相同的測量，結果確認到了亮度均勻性與交叉角度之間相同的相關(參照圖8的虛線)。
接著，作為第二測量，將三片光擴散片43的配置方向(配置角度)分別固定為45°及0°，一邊使稜鏡片44及45旋轉，一邊分析總結了亮度均勻性的變化。亮度均勻性的評價方法與第一測量相同。
圖9表示由第二測量得到的亮度均勻性的變化。需要說明的是，在圖9中，實線表示將光擴散片43的配置角度設定為45°時的結果，虛線表示將光擴散片43的配置角度設定為0°時的結果。圖9的橫軸表示上側稜鏡片45的配置角度(突條稜鏡部45b(稜線)的延伸方向相對於光源42的排列方向(X方向)的旋轉角度)，而下側稜鏡片44的配置角度(突條稜鏡部44b(稜線)的延伸方向相對於光源42的排列方向(X方向)的旋轉角度)為「上側稜鏡片45的配置角度」+90°。
如圖9所示，在將光擴散片43的配置角度亦即交叉角度設定為45°的情況下，與設定為0°的情況相比，在稜鏡片44及45的各種配置角度下，亮度均勻性均得到提升。具體而言，在將交叉角度設定為45°的情況下，亮度均勻性竟提升了依賴於稜鏡片44及45的配置角度的變動幅度的三倍左右。
接著，作為第三測量，從前述初始狀態，一邊使三片光擴散片43的配置方向(配置角度)與稜鏡片44及45一起逆時針地每次旋轉10°直至旋轉了180°，一邊分析總結了亮度均勻性的變化。亮度均勻性的評價方法與第一測量相同。
圖10表示由第三測量得到的亮度均勻性的變化。如圖10所示，可知，即使在使光擴散片43與稜鏡片44及45相對於光源42的排列方向一起旋轉的情況下，也與第一測量的結果同樣地，若光擴散片43的配置角即交叉角度為30°以上至60°以下、較佳為35°以上至55°以下、更佳為40°以上至50°以下，則亮度均勻性提升。
接著，作為第四測量，將三片光擴散片43中的各片材的配置方向(配置角度)分別設定為0°或45°，分析總結了亮度均勻性的變化。亮度均勻性的評價方法與第一測量相同。
圖11表示由第四測量得到的亮度均勻性。需要說明的是，在圖11中，橫軸的「上」、「中」、「下」分別表示三片光擴散片43中的最上層、第二層以及最下層。如圖11所示，配置角度即交叉角度為45°的光擴散片43越多，亮度均勻性越高。在配置角度即交叉角度為45°的光擴散片43為一層或兩層的情況下，該光擴散片43越被配置在上層，亮度均勻性則越高。 (其他實施形態)
在前述實施形態(包括實施例，下同)中，使用色彩轉換片46、光擴散片43、亮度提升片48以及上側光擴散片47構成背光單元40。然而，構成背光單元40的片材構成(片材種類、配置等)並無特別限定。
在前述實施形態中，光擴散片43的第二面21b為平面(鏡面)或壓花加工面，但也可以在光擴散片43的第二面21b上設置能夠二維配置的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，但本發明不僅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:光擴散片 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 46:色彩轉換片 47:上側光擴散片 48:亮度提升片 50:液晶顯示裝置 50a:顯示畫面 111:稜線 112:凹部中心(倒金字塔頂點)
[圖1]為包括實施形態所涉及之背光單元的液晶顯示裝置的剖面圖。 [圖2]為組裝有實施形態所涉及之光擴散片的背光單元的剖面圖。 [圖3]為表示圖2所示的背光單元中的光源的配置例的俯視圖。 [圖4]為實施形態所涉及之光擴散片的剖面圖。 [圖5]為實施形態所涉及之光擴散片的立體圖。 [圖6]為表示實施形態所涉及之光擴散片中的凹部的排列例的俯視圖。 [圖7]為表示實施例所涉及之光擴散片的配置角度與稜鏡片的配置角度的關係的圖。 [圖8]為表示使實施例所涉及之光擴散片的配置角度變化時的亮度均勻性變化的圖。 [圖9]為表示將實施例所涉及之光擴散片的配置角度固定為45°及0°而改變了稜鏡片的配置角度時的亮度均勻性變化的圖。 [圖10]為表示使實施例所涉及之光擴散片的配置角度與稜鏡片的配置角度一起變化時的亮度均勻性變化的圖。 [圖11]為表示積層三層實施例所涉及之光擴散片並使各片材的配置角度進行各種變化時的亮度均勻性的圖。

Claims (11)

  1. 一種光擴散片，係組裝在背光單元中，前述背光單元使用了排列成二維矩陣狀的複數個光源； 在前述光擴散片的至少一面上，略倒四角錐狀的複數個凹部排列成二維矩陣狀； 前述複數個凹部的排列方向與前述複數個光源的排列方向的交叉角度為30°以上至60°以下。
  2. 如請求項1所記載之光擴散片，其中前述交叉角度為35°以上至55°以下。
  3. 如請求項1或2所記載之光擴散片，其中前述複數個凹部設置在出光面上。
  4. 一種背光單元，係組裝在液晶顯示裝置中，將排列成二維矩陣狀的複數個光源所發出的光引導至顯示畫面； 在前述顯示畫面與前述複數個光源之間，包括請求項1至3中任一項所記載之光擴散片。
  5. 如請求項4所記載之背光單元，其中配置有複數片前述光擴散片。
  6. 如請求項4或5所記載之背光單元，其中在前述顯示畫面與前述複數個光源之間包括變換前述複數個光源所發出的光的波長的色彩轉換片。
  7. 如請求項4至6中任一項所記載之背光單元，其中在前述光擴散片與前述顯示畫面之間，包括提升前述複數個光源所發出的光的亮度的亮度提升片。
  8. 如請求項4至7中任一項所記載之背光單元，其中前述複數個光源配置在從前述光擴散片觀察時設置在前述顯示畫面的相反側的反射片上。
  9. 一種液晶顯示裝置，係包括如請求項4至8中任一項之所記載之背光單元、以及液晶顯示面板。
  10. 一種資訊機器，係包括如請求項9所記載之液晶顯示裝置。
  11. 一種背光單元的製造方法，前述背光單元組裝在液晶顯示裝置中，將排列成二維矩陣狀的複數個光源所發出的光引導至顯示畫面； 前述背光單元的製造方法包括以下步驟：配置前述複數個光源的步驟； 配置光擴散片的步驟，前述光擴散片在至少一面上呈二維矩陣狀地排列有略倒四角錐狀的複數個凹部； 以前述複數個凹部的排列方向與前述複數個光源的排列方向的交叉角度為30°以上至60°以下的方式配置前述複數個光源及前述光擴散片。
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