TWI498612B - An optical sheet, a surface light source device, and a light transmission type image display device - Google Patents
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Description
本發明係關於一種將自片材側面入射之光自形成於與側面交叉之方向上之出射面出射之光學片材、面光源裝置及透光型圖像顯示裝置。
作為液晶顯示器(透光型圖像顯示裝置)之面光源裝置使用之背光中，有將冷陰極管或LED(Light-Emitting Diode，發光二極體)等光源並列於光擴散板之背面側，將自光擴散板之背面入射之光向正面側出射之直下型；及將冷陰極管或LED等光源並列於透明之板即導光板之側面，將自導光板之側面入射之光向正面側出射之邊光型。先前，作為背光，就可提高亮度之觀點而言，直下型為主流，但近年來，由於薄且高亮度之LED光源之使用正在增加以及液晶顯示器之薄型化，而邊光型之使用比例正在增加。
邊光型係藉由對導光板之背面施加點印刷而使自導光板之側面入射之光於背面進行漫反射，自正面出射(例如參照日本專利特開平5-100118號公報、日本專利特開平5-313017號公報)。
近年來，不斷推進顯示器之薄型化及顯示器之大型化。若推進顯示之大型化，則需要增加光源之輸出，因此產生容易自面板面(圖像顯示面)視覺辨認出印刷於導光板之印刷點之問題。進而，由於顯示器之大型化而需要使點直徑之梯度變化較大，因此存在容易視覺辨認出光源附近之較小直徑之點之傾向。又，若推進顯示器之薄型化，則會推進導光板之薄壁化，從而容易視覺辨認出印刷點之傾向進一步變強。
本發明係為解決上述課題而完成者，其目的在於提供一種可使形成於背面之印刷點難以自正面側被看到之光學片材、包含該光學片材之面光源裝置及透光型圖像顯示裝置。
本發明提供一種光學片材，其係形成為片材狀且由使光透過之透光性樹脂形成者，其包含：側面，其入射自光源出射之光；出射面，其形成於與該側面交叉之方向上，出射面狀光；背面，其形成於與側面交叉之方向上且與出射面相對向；印刷點，其印刷於該背面，使自側面入射之光向出射面側反射；及複數個凸狀部，其形成於出射面，可出射自側面入射之光，並且於一方向上延伸且於與一方向正交之方向上並列配置；且凸狀部滿足下述式(1)。[數1]
[數1]
H×T/P≧0.23 ...(1)
其中，P為鄰接之凸狀部之間隔(μm)，H為凸狀部之高度(μm)，T為片材厚度(mm)。
根據此種光學片材，於出射面形成有滿足上述式(1)之複數個凸狀部，因此光藉由具有凸狀部之凹凸形狀而擴散，形成於背面之印刷點被分割使其看起來較小。藉此，可使印刷點難以自出光面(正面)側被視覺辨認。其結果，可使形成於背面之印刷點難以被看到，並且可實現光學片材之大型化、薄壁化。在這，此處所謂之「片材狀」包括板狀、膜狀。又，所謂「與一方向正交之方向」包括與一方向大致正交之方向。
又，出射面較佳為正交之兩邊之長度(L1×L2)為800 mm×500 mm以上之大型尺寸。因伴隨著出射面之大型化而需要增大光源之輸出，故於500 mm×800 mm以上之大型尺寸之情形時，本發明尤其有效。此處，所謂500 mm×800 mm以上之尺寸係指一邊之長度為500 mm以上、且另一邊之長度為800 mm以上。
又，較佳為片材厚度(T)為1.0 mm以上且4.5 mm以下。如上所述，若於厚度為1.0 mm~4.5 mm之光學片材上形成有上述凸狀部，則由於形成於背面之印刷點被較佳地分割而變小，故而更難以自面板面看到印刷點。
又，本發明提供一種面光源裝置，其包含上述光學片材、及與光學片材之側面相對向且沿側面之長度方向離散地配置之光源。
根據此種面光源裝置，由於滿足上述式(1)之複數個凸狀部形成於光學片材之出射面，故而形成於光學片材之背面之印刷點被分割使其看起來較小，從而可使印刷點難以自出光面(正面)側被視覺辨認。
又，本發明提供一種透光型圖像顯示裝置，其包含：上述光學片材；光源，其與光學片材之側面相對向且沿側面之長度方向離散地配置；及透光型圖像顯示部，其與面光源裝置之出射面相對向地配置，受到自面光源裝置出射之光照射而顯示圖像。
根據此種透光型圖像顯示裝置，由於滿足上述式(1)之複數個凸狀部形成於光學片材之出射面，故而形成於光學片材之背面之印刷點被分割使其看起來較小，從而可使印刷點難以自出光面(正面)側被視覺辨認。
以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。再者，對相同或相當之要素標示相同之符號，並省略重複之說明。圖式之尺寸比率未必與所說明者一致。
圖1係模式性地表示本發明之透光型圖像顯示裝置之一實施形態之構成之剖面圖。圖1將透光型圖像顯示裝置1分解而表示。
(透光型圖像顯示裝置)
透光型圖像顯示裝置1包含透光型圖像顯示部10、及圖1中配置於透光型圖像顯示部10之背面側之面光源裝置20。於以下之說明中，如圖1所示，將面光源裝置20與透光型圖像顯示部10之排列方向稱為Z方向(板厚方向)，將與Z方向正交之2個方向且相互正交之2個方向稱為X方向及Y方向。
作為透光型圖像顯示部10，例如可舉出於液晶單元11之兩面配置有直線偏光板12、12之液晶顯示面板。此時，透光型圖像顯示裝置1為液晶顯示裝置(具體例為液晶電視)。液晶單元11、偏光板12、12可使用先前之液晶顯示裝置等透光型圖像顯示裝置1中所使用者。作為液晶單元11可例示出TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)型、STN(Super Twisted Nematic，超扭轉向列)型等公知之液晶單元。
(面光源裝置)
圖2係模式性地表示本發明之面光源裝置之一實施形態之構成之後視圖，圖3係模式性地表示本發明之面光源裝置之其他實施形態之後視圖，圖4係模式性地表示本發明之面光源裝置之一實施形態之構成之前視圖。如圖1~圖4所示，面光源裝置20包含導光板(光學片材)30、及與導光板30之側面33相對向地配置之LED光源(點狀光源)22。再者，亦可構成為於導光板30之正面側，在導光板30與透光型圖像顯示部10之間配置有各種膜41。作為各種膜41，可舉出擴散膜、稜鏡膜、增亮膜等。
(光源)
LED光源22作為面光源裝置20之點狀光源發揮作用，如圖2所示，其與導光板30之Y軸方向上延伸之側面33、33相對向地配置。複數個LED光源22沿側面33之長度方向(Y軸方向)離散地配置。LED光源22之配置間隔通常為5 mm~20 mm。點狀光源可以與導光板30之四邊相對向之方式配置，亦可配置於X軸方向上相對向之兩邊(參照圖2)、Y軸方向上相對向之兩邊，亦可為僅配置於一邊(參照圖3及圖4)之構成。又，點狀光源並不限於LED光源，也可為其他點狀光源。進而，光源並不限定於點狀光源，亦可為配置有線狀光源(冷陰極管)之構成。
LED光源22可為白色LED，亦可於一處配置複數個LED而構成一個光源單位。例如作為一個光源單位，可將紅色、綠色、藍色之不同三色之LED靠近且並列地配置。而且，具有複數個LED之光源單位沿上述之配置方向離散地配置。於此種情形時，較佳為不同之LED彼此儘可能靠近地配置。
作為LED光源，可使用具有各種出光分佈者，較佳為具有LED光源之法線方向之發光強度最大、且發光強度分佈之半寬值為40度以上且80度以下之出光分佈者。又，作為LED光源之類型，具體而言，可舉出朗伯(Lambertian)型、炮彈型、側向發射型等。
(導光板)
如圖2~圖4所示，導光板30形成為長方形，俯視形狀之尺寸以適合於目標透光型圖像顯示部10之畫面尺寸之方式進行選擇，但較佳為正交之兩邊之長度(L1×L2)通常為250 mm×440 mm以上、較佳為500 mm×800 mm以上之大型尺寸。於圖2~圖4中，短邊L1對應於側面33，長邊L2對應於側面34。導光板30之俯視形狀並不限於長方形，亦可設為正方形，以下，只要無特別提前說明，則以長方形進行說明。
導光板30由使光透過之透光性樹脂形成且形成為板狀。再者，導光板30可為片材狀，亦可為膜狀。導光板30之厚度T較佳為1.0 mm以上且4.5 mm以下。
導光板30包含Z軸方向(厚度方向)上相對向之一對主面(31、32)、X軸方向上相對向之一對側面33、33、及Y軸方向上相對向之一對側面34、34。主面(31、32)形成於與側面(33、34)交叉之方向上。
於Z軸方向上相對向之一對主面中之一主面(31)作為可出射面狀光之出射面31發揮作用。出射面31配置於透光型圖像顯示部10側，另一主面(背面32)配置於與透光型圖像顯示部10相反之側。又，於與背面32對面之位置，施工有使導光板30內之光向出射面31側反射之反射片材42。
(反射加工)
又，如圖2及圖3所示，對導光板30之背面32實施有使光漫反射之反射加工(例如絲網印刷)。作為反射加工進行之印刷方法，除絲網印刷以外，亦可進行噴墨印刷。或者，作為反射加工之方法，亦可不進行印刷，而利用雷射照射賦予點形狀之凹凸。於本實施形態之導光板30中，作為反射加工，印刷有點圖案。點圖案之印刷中，使用有具有使光擴散之擴散粒子之油墨。又，構成點圖案之各點38(印刷點)之直徑以隨著遠離光源側而變大之方式進行梯度變化。例如，距光源較近之區域即側部附近之區域之點直徑設為516 μm左右，距光源最遠之區域即面板中央附近之區域之點直徑設為904 μm左右，兩者中間之區域之點直徑設為729 μm左右。
(凹凸形狀)
圖5係模式性地表示本發明之導光板之一實施形態之構成之立體圖，圖6係模式性地表示本發明之導光板之其他實施形態之構成之立體圖。於出射面31形成有向Z軸方向之外側凸出之複數個凸狀部35。凸狀部35係於X軸方向(一方向)上延伸且於Y軸方向上並列配置有複數個。
又，作為凸狀部35之形狀，可舉出稜鏡形狀、半圓形狀、半橢圓形狀等，半圓形狀或者半橢圓形狀較稜鏡形狀為佳。再者，較佳為凸狀部35之延伸方向與來自光源之光之出射方向平行。又，亦可於凸狀部35相鄰接之方向(Y軸方向)上，在鄰接之凸狀部35、35之間形成有平面部。
圖7係自X軸方向表示圖5中之凸狀部之放大圖。此處，凸狀部35滿足下述式(1)。
[數2]
H×T/P≧0.23 ...(1)
其中，P為鄰接之凸狀部35、35之間隔(μm)，H為凸狀部35之高度(μm)，T為片材厚度(mm)。如圖7所示，間隔P為鄰接之凸狀部35之頂點35a、35a之間之距離。凸狀部35之高度H為凸狀部35之下端35b與頂點35a之距離。片材厚度T為凸狀部35之頂點35a與背面32之距離。
自導光板(光學片材)之製造容易度、低價格及低重量之觀點而言，較佳為凸狀部35滿足下述式(2)，更佳為滿足下述式(3)，尤佳為滿足下述式(4)。
[數3]
H×T/P≦4.5 ...(2)
H×T/P≦3.0 ...(3)
H×T/P≦1.5 ...(4)
(導光板之構成材料)
導光板30由透光性樹脂形成。透光性樹脂之折射率通常為1.49~1.59。作為導光板30所使用之透光性樹脂，主要使用甲基丙烯酸系樹脂。作為導光板30所使用之透光性樹脂，亦可使用其他樹脂，亦可使用苯乙烯系之樹脂。作為透光性樹脂，可使用丙烯酸系樹脂、苯乙烯樹脂、碳酸酯樹脂、環狀烯烴樹脂、MS樹脂(丙烯酸與苯乙烯之共聚物)等。
將導光板應用於液晶顯示裝置(透光型圖像顯示裝置1)時，亦可於導光板30中添加光擴散劑、紫外線吸收劑、熱穩定劑、光聚合穩定劑等添加劑。
(導光板之成形方法)
作為導光板之成形方法，可使用擠出成形。圖8係表示本發明之實施形態之樹脂片材製造裝置之概略構成圖。圖8所示之樹脂片材製造裝置50為可製造本發明之實施形態之導光板30之裝置。樹脂片材製造裝置50包含將加熱熔融狀態之樹脂連續地擠出而獲得連續樹脂片材60之模具51、及自厚度方向之兩側擠壓自模具51擠出之連續樹脂片材60之第1擠壓輥52A及第2擠壓輥52B。
於製造導光板30時，自樹脂投入口57投入作為原料之樹脂。投入之樹脂於擠出機58內被加熱，以熔融之狀態送至模具51，進行擠出。自模具51擠出之樹脂連續地成為片材狀。藉此，可獲得連續樹脂片材60。
自模具51擠出之連續樹脂片材60藉由第1擠壓輥52A及第2擠壓輥52B自片材之厚度方向之兩側擠壓，從而形成於第2擠壓輥52B(形狀輥)之周面之轉印模之形狀被轉印於連續樹脂片材60之表面。將表面施加有形狀之樹脂片材60合併切成特定之大小，而可獲得導光板30。
又，作為製造導光板之裝置，亦可使用圖9及圖10所示之樹脂片材製造裝置50B、50C進行導光板30之成形。
圖9所示之樹脂片材製造裝置50B係於第2擠壓輥52B之後段包含第3擠壓輥52C。經第1擠壓輥52A與第2擠壓輥52B擠壓之連續樹脂片材60於與第2擠壓輥52B之周面密接之狀態下被搬送。被搬送之連續樹脂片材60夾入第2擠壓輥52B與第3擠壓輥52C之間而再次被擠壓。亦可如上述般執行複數次利用擠壓輥之擠壓。
圖10所示之樹脂片材製造裝置50C係於第1擠壓輥52A之前段包含預壓輥52D。自模具51擠出之樹脂夾入預壓輥52D與第1擠壓輥52A之間而被擠壓。亦可如上述般於利用第1及第2擠壓輥52A、52B進行擠壓(轉印)之前預先執行擠壓。
根據此種本實施形態之導光板30、包含該導光板之面光源裝置20及透光型圖像顯示裝置1，可將來自與導光板30之側面33相對向地配置之光源22之光自側面33入射，並自與該側面33正交之出射面31出射面狀光。此時，自導光板30之側面33向導光板30內入射之光之一部分如圖1所示般藉由背面32之印刷點38進行漫反射，而向出射面側反射。
本實施形態之導光板30中，於出射面31形成有複數個凸狀部35，且該凸狀部35滿足下述式(1)。
[數4]
H×T/P≧0.23 ...(1)
其中，P為鄰接之凸狀部之間隔(μm)，H為凸狀部之高度(μm)，T為片材厚度(mm)。
根據此種形成有凸狀部35之導光板30，由於光藉由具有凸狀部35之凹凸形狀擴散，故而於前視時導光板30之背面32之印刷點38看起來被細密地分割。即，可使印刷點38難以被看到。其結果，可使形成於背面32之印刷點38難以被看到，實現導光板30之大型化、薄壁化。
又，根據此種包含導光板30之面光源裝置20及透光型圖像顯示裝置1，於前視時可使導光板30之背面32之印刷點38難以被看到。其結果，可使形成於導光板30之背面32之印刷點38難以被看到，實現導光板30之大型化及薄壁化，因此能夠實現面光源裝置20以及透光型圖像顯示裝置1之大型化及薄壁化。
於本發明之實施形態之導光板30、面光源裝置20及透光型圖像顯示裝置1中，可使印刷點38難以被看到，增大光源之輸出。又，於本發明之實施形態之導光板30、面光源裝置20及透光型圖像顯示裝置1中，能夠較大地進行點直徑之梯度變化以應對顯示器之大型化。又，於本發明之實施形態之導光板30、面光源裝置20及透光型圖像顯示裝置1中，可使印刷點38難以被看到，實現薄壁化。
(實施例)
以下，對本發明之光學片材之一實施例進行說明。
製作本發明之實施例之光學片材、比較例之光學片材，對其等實施評價試驗。比較例1中，使用丙烯酸系樹脂(住友化學公司製SUMIPEX EXN)製作光學片材。比較例1之光學片材為於出射面未形成凸狀部之平板狀者。
比較例2~3及實施例1~4中，使用苯乙烯樹脂(東洋苯乙烯公司製TOYO STYROL HRM40)作為透光性樹脂而製作光學片材。比較例2~3以及實施例1~4之光學片材為於出射面形成有複數個凸狀部之形狀板。
比較例4~6以及實施例5~10中，使用丙烯酸系樹脂(住友化學公司製SUMIPEX EXN)作為透光性樹脂而製作光學片材。比較例4~6以及實施例5~10之光學片材為於出射面形成有複數個凸狀部之形狀板。
比較例7~9以及實施例11~13中，使用碳酸酯樹脂(Sumitomo Dow公司製CALIBRE 200-30)作為透光性樹脂而製作光學片材。比較例7~9以及實施例11~13之光學片材為於出射面形成有複數個凸狀部之形狀板。
下述表1中示出比較例1~9以及實施例1~13之光學片材之規格。
(評價試驗)
實施關於印刷點之視覺辨認性之評價試驗。對評價方法進行說明。將印刷有點直徑500 μm之複數個點之用紙以印刷面與光學片材之背面相對面之方式進行配置。繼而，將實施例1~13以及比較例1~9之光學片材以出射面(形狀面)朝上之方式配置於該用紙上。自形狀面之上方確認印刷於用紙之點以何種方式被看到。
點判定之基準如下所示。
1：作為1個點被看到。
2：雖點被分割，但作為1個點相連地被看到。
3：分割為2個地被看到。
4：分割為3個地被看到。
5：分割為4個以上地被看到。
下述表2中示出評價結果。
又，圖11係表示點判定與H×T/P之關係之圖表。圖11中，橫軸表示H×T/P，縱軸表示點判定(1~5)。如表2及圖11所示，可知H×T/P為0.23以上之實施例1~13中，點判定為「3」以上，印刷點藉由凸狀部35分割而難以被看到。
可知於H×T/P為0.35以上且間距P為500 μm以下(較佳之範圍)時，點判定為「4」以上，印刷點藉由凸狀部35分割為3個以上而難以被看到。於H×T/P為0.50以上(更佳之範圍)時，無論間距P如何，點判定均為「4」以上。
根據本發明之實施形態之光學片材，於出射面形成有具有凸狀部之凹凸形狀，因此可利用凹凸形狀使光擴散，將背面之印刷點分割使其看起來較小，藉此可使其難以被看到。
1．．．透光型圖像顯示裝置
10．．．透光型圖像顯示部
11．．．液晶單元
12．．．偏光板
20．．．面光源裝置
22．．．光源
30．．．光學片材
31．．．主面
32．．．主面(背面)
33．．．側面
34．．．側面
35．．．凸狀部
35a．．．凸狀部之頂點
35b．．．凸狀部之下端
38．．．印刷點
41．．．膜
42．．．反射片材
50．．．樹脂片材製造裝置
50B．．．樹脂片材製造裝置
50C．．．樹脂片材製造裝置
51．．．模具
52A．．．第1擠壓輥
52B．．．第2擠壓輥
52C．．．第3擠壓輥
52D．．．預壓輥
57．．．樹脂投入口
58．．．擠出機
60．．．連續樹脂片材
H．．．凸狀部之高度
P．．．鄰接之凸狀部之間隔
T．．．片材厚度
圖1係模式性地表示本發明之透光型圖像顯示裝置之一實施形態之構成之剖面圖。
圖2係模式性地表示本發明之面光源裝置之一實施形態之構成之後視圖。
圖3係模式性地表示本發明之面光源裝置之其他實施形態之構成之後視圖。
圖4係模式性地表示本發明之面光源裝置之一實施形態之構成之前視圖。
圖5係模式性地表示本發明之導光板之一實施形態之構成之立體圖。
圖6係模式性地表示本發明之導光板之其他實施形態之構成之立體圖。
圖7係自x軸方向表示圖5中之凸狀部之放大圖。
圖8係表示本發明之實施形態之樹脂片材製造裝置之概略構成圖。
圖9係表示本發明之第2實施形態之樹脂片材製造裝置之概略構成圖。
圖10係表示本發明之第3實施形態之樹脂片材製造裝置之概略構成圖。
圖11係表示點判定與H×T/P之關係之圖表。
1．．．透光型圖像顯示裝置
10．．．透光型圖像顯示部
11．．．液晶單元
12．．．偏光板
20．．．面光源裝置
22．．．光源
30．．．光學片材
31．．．主面
32．．．主面(背面)
33．．．側面
38．．．印刷點
41．．．膜
42．．．反射片材
Claims (7)
- 一種光學片材，其係形成為片材狀且由使光透過之透光性樹脂形成者，其包含：側面，其入射自光源出射之光；出射面，其形成於與上述側面交叉之方向上，出射面狀光；背面，其形成於與上述側面交叉之方向上且與上述出射面相對向；印刷點，其印刷於上述背面，使自上述側面入射之光向上述出射面側反射；及複數個凸狀部，其形成於上述出射面，可出射自上述側面入射之光，並且於一方向上延伸且於與上述一方向正交之方向上並列配置；其中上述印刷點係藉由使自上述側面入射之光漫反射而向上述出射面側反射；且上述凸狀部滿足下述式(1)：[數1]H×T/P≧0.23...(1)其中，P為鄰接之凸狀部之間隔(μm)，H為凸狀部之高度(μm)，T為片材厚度(mm)。
- 如請求項1之光學片材，其中上述印刷點係使用包含使光擴散之擴散粒子之油墨印刷而成。
- 如請求項1或2之光學片材，其中上述出射面為正交之兩邊之長度(L1×L2)為500mm×800mm以上之大型尺寸。
- 如請求項1或2之光學片材，其中上述片材厚度(T)為1.0mm以上且4.5mm以下。
- 如請求項3之光學片材，其中上述片材厚度(T)為1.0mm以上且4.5mm以下。
- 一種面光源裝置，其包含：如請求項1至5中任一項之光學片材；及光源，其與上述光學片材之側面相對向且沿上述側面之長度方向離散地配置。
- 一種透光型圖像顯示裝置，其包含：如請求項1至5中任一項之光學片材；光源，其與上述光學片材之側面相對向且沿上述側面之長度方向離散地配置；及透光型圖像顯示部，其與上述光學片材之出射面相對向地配置，受到自上述出射面出射之光照射而顯示圖像。
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