專利名稱：液晶顯示器，光學片的制造方法和光學片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器、光學片的制造方法和光學片，該光學片可提高亮度并阻止發(fā)生莫爾條紋。
背景技術：
與陰極射線管(CRT)相比，液晶顯示器(LCD)可實現(xiàn)低電力消耗和厚度的減小。目前，各種尺寸的液晶顯示器廣泛用于各種應用，范圍從小尺寸設備，如便攜式電話和數(shù)碼照相機，到大尺寸液晶電視。
液晶顯示器分為透射型和反射型。透射型液晶顯示器一般包括液晶顯示面板和作為照明光源的背光單元，所述液晶顯示面板具有由一對透明基板夾持的液晶層。除了其中光源排列在液晶顯示面板正下方的直下型(direct type)背光單元之外，背光單元還包括使用光導板的邊光型(edge-light type)背光單元。
一般地，具有聚光特性的光學片或光學膜(之后一般稱作“光學片”，除非另有說明)，例如用于將來自光源的光的出射方向定向為向前方向的棱鏡片或透鏡片，可用于液晶顯示器的背光單元。例如，棱鏡片具有大量設置在出光側表面上的具有三角形橫截面的棱鏡，其使入射到棱鏡片上的光被棱鏡的斜面反射或穿過棱鏡的斜面，由此使光會聚到向前的方向。
同時，由于棱鏡片的棱鏡排列間距與液晶顯示面板的像素排列間距之間的光干涉，會發(fā)生亮-暗條紋(莫爾條紋)。已知將棱鏡排列間距變窄(例如變?yōu)?00μm或更小)可有效阻止這種莫爾條紋的發(fā)生。
此外，通過在棱鏡片和液晶顯示面板之間設置擴散片可阻止由于棱鏡排列間距與像素間距之間的光干涉導致的莫爾條紋的發(fā)生(日本未審專利申請公開No.6-102506)。
然而，簡單將棱鏡排列間距變窄的方法顯著降低了前方亮度，導致圖像質(zhì)量的劣化。
此外，對于在棱鏡片和液晶顯示面板之間設置擴散片的方法，根據(jù)擴散膜的特性，存在下述情形，即不能有效地利用由棱鏡會聚的光束，從而不可能獲得想要的提高亮度的效果。
鑒于上述問題而做出本發(fā)明，因此本發(fā)明的一個目的是提供一種液晶顯示器、光學片的制造方法和光學片，該光學片可阻止莫爾條紋的發(fā)生，同時抑制前方亮度的降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，依照本發(fā)明，通過根據(jù)液晶顯示面板的像素間距(PP)、和設置在光學片的出光側上的擴散片的模糊值(H)和總的光透射率(Tt)確定光學片不規(guī)則度的間距(P)的上限來構造液晶顯示器，其中抑制了前方亮度降低且不會發(fā)生莫爾條紋。
擴散片設置在光學片的出光側上。擴散片的模糊值H和總的光透射率Tt是下述特性，即其對于每個單個的擴散片來說每個都具有唯一的值，其根據(jù)所使用的擴散片的結構、種類、規(guī)格等來確定。模糊值H表示擴散度；H值越大，光擴散效果越大，因此將從聚光片14出來的光分布周期減小的程度就越大。Tt表示穿過擴散片的光的總透射率。較大值的Tt表示對亮度提高的貢獻越大。由于光學片不規(guī)則度的結構周期和液晶顯示面板的像素間距周期導致的光干涉，發(fā)生了莫爾條紋。因此，通過使擴散片的特性，如模糊值和總的光透射率最佳化，可阻止由于周期減小而導致的莫爾條紋，并抑制前方亮度的降低。如之后描述的，本發(fā)明專注于(H/Tt)·(PP/P)的值，發(fā)現(xiàn)當該值等于預定值或更大時可阻止莫爾條紋的發(fā)生并抑制前方亮度降低，由此完成了本發(fā)明。
就是說，依照本發(fā)明的液晶顯示器涉及下述液晶顯示器，其包括液晶顯示面板；設置在液晶顯示面板后表面一側上的光源；設置在液晶顯示面板和光源之間的具有聚光特性的光學片，該光學片具有連續(xù)設置在光學片主表面上的多個不規(guī)則結構；和設置在液晶顯示面板和光學片之間的擴散片，其中當光學片的不規(guī)則結構的排列間距為P[μm]，擴散片的模糊值為H[％]，擴散片總的光透射率為Tt[％]，液晶顯示面板的像素間距為PP[μm]時，滿足下面的關系(H/Tt)·(PP/P)≥1.6此外，依照本發(fā)明的光學片的制造方法涉及一種光學片的制造方法，其用于制造與液晶顯示面板和擴散片結合使用的具有聚光特性的光學片，該光學片具有連續(xù)設置在光學片主表面上的多個不規(guī)則結構，該方法包括根據(jù)下面的式子確定不規(guī)則結構的排列間距(P)的上限，其中光學片的不規(guī)則結構的排列間距為P[μm]，擴散片的模糊值為H[％]，擴散片總的光透射率為Tt[％]，液晶顯示面板的像素間距為PP[μm]P≤(H·PP)/(1.6Tt)。
此外，依照本發(fā)明的光學片涉及一種與液晶顯示面板和擴散片結合使用的具有聚光特性的光學片，其包括連續(xù)設置在光學片主表面上的多個不規(guī)則結構，其中當光學片的不規(guī)則結構的排列間距為P[μm]，擴散片的模糊值為H[％]，擴散片總的光透射率為Tt[％]，液晶顯示面板的像素間距為PP[μm]時，滿足下面的關系P≤(H·PP)/(1.6Tt)。
如果P＞(H·PP)/(1.6Tt)，則易于出現(xiàn)莫爾條紋，導致圖像質(zhì)量劣化。盡管還依賴于像素間距或擴散片的模糊值和總的光透射率的大小，但為了提高亮度，排列間距P的大小優(yōu)選設為110μm或更大。
光學片的不規(guī)則結構的形狀沒有特別限制。優(yōu)選地，不規(guī)則結構形成為三角形橫截面形狀的棱鏡元件、雙曲線柱形透鏡元件、或拋物線柱形透鏡元件。當不規(guī)則結構形成為棱鏡元件時，可提高前方亮度，當不規(guī)則結構形成為柱形透鏡元件時，可提高視角。
如前面所述，依照本發(fā)明，可阻止莫爾條紋的發(fā)生，同時抑制前方亮度降低。


圖1是依照本發(fā)明實施方案的液晶顯示器的示意圖。
圖2是依照本發(fā)明作為光學片的聚光片的示意性透視圖，其中部分A顯示了棱鏡片，部分B顯示了柱形透鏡片。
圖3是圖解當使用棱鏡片作為聚光片時入射光的軌跡的視圖。
圖4是圖解當使用雙曲線柱形透鏡片作為聚光片時入射光的軌跡的視圖。
圖5是圖解當使用非球面柱形透鏡片作為聚光片時入射光的軌跡的視圖。
圖6是圖解聚光片的透鏡間距與前方亮度之間關系的視圖。
圖7是圖解液晶顯示面板的像素間距PP與透鏡間距P之間關系的視圖。
圖8是顯示結構的修改例的視圖，其中使用柱形片作為聚光片，其中部分A是示意性透視圖，部分B是圖解入射光束軌跡的視圖。
圖9是顯示圖8中所示聚光片結構的另一個修改例的視圖。
圖10是顯示圖8中所示聚光片結構的再一個修改例的視圖。
圖11是顯示圖8到10中所示聚光片結構的修改例的視圖。
圖12是顯示其中使用棱鏡片作為聚光片的結構的修改例的視圖。
圖13是對于在聚光片的背表面?zhèn)壬显O置有凸出的各種樣品來說，顯示實驗檢查結果的圖表，顯示了如何形成凸出和前方亮度之間的關系。
圖14是用于通過熔體擠壓成型來制備聚光片的成型器件的示意圖。
圖15是顯示在本發(fā)明實施例中使用的各種擴散片的后散射特性的視圖。
圖16是顯示在本發(fā)明實施例中使用的各種擴散片的前散射特性的視圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明實施例，當通過組合各種擴散片、棱鏡片和具有320μm像素間距的液晶顯示面板來構造液晶顯示器時，顯示對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖18是顯示依照本發(fā)明實施例的圖17中所示的各種樣品的前方亮度和視角特性的視圖。
圖19是根據(jù)本發(fā)明實施例，當通過組合各種擴散片、棱鏡片、和具有460μm像素間距的液晶顯示面板來構造液晶顯示器時，顯示對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖20是顯示依照本發(fā)明實施例的圖19中所示的各種樣品的前方亮度和視角特性的視圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明實施例，當通過組合各種擴散片、棱鏡片和具有510μm像素間距的液晶顯示面板來構造液晶顯示器時，顯示對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖22是顯示依照本發(fā)明實施例的圖21中所示的各種樣品的前方亮度和視角特性的視圖。
圖23是根據(jù)本發(fā)明實施例，當通過組合各種擴散片、雙曲線柱形透鏡片和具有320μm像素間距的液晶顯示面板來構造液晶顯示器時，顯示對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖24是顯示依照本發(fā)明實施例的圖23中所示的各種樣品的前方亮度和視角特性的視圖。
圖25是根據(jù)本發(fā)明實施例，當通過組合各種擴散片、雙曲線柱形透鏡片和具有460μm像素間距的液晶顯示面板來構造液晶顯示器時，顯示對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖26是顯示依照本發(fā)明實施例的圖25中所示的各種樣品的前方亮度和視角特性的視圖。
圖27是根據(jù)本發(fā)明實施例，當通過組合各種擴散片、雙曲線柱形透鏡片和具有510μm像素間距的液晶顯示面板來構造液晶顯示器時，顯示對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖28是顯示依照本發(fā)明實施例的圖27中所示的各種樣品的前方亮度和視角特性的視圖。
圖29是顯示當使用由3M制造的棱鏡片“BEFIII”作為聚光片時，在像素間距為320μm的情形中對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖30是顯示當使用由3M制造的棱鏡片“BEFIII”作為聚光片時，在像素間距為320μm的情形中前方亮度和視角特性的視圖。
圖31是顯示在使用由3M制造的具有擴散功能的反射型偏振分離元件，“DBEFD”作為擴散片的情形中對莫爾條紋評價結果的視圖。
圖32是顯示在使用由3M制造的具有擴散功能的反射型偏振分離元件，“DBEFD”作為擴散片的情形中前方亮度和視角特性的視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實施方案。應當理解，本發(fā)明并不限于下面所述的實施方案，而是可以根據(jù)本發(fā)明的技術思想做出各種修改。
圖1是示意性地顯示依照本發(fā)明實施方案的液晶顯示器10結構的實施例的示意圖。首先，將示意性地描述液晶顯示器10的結構。
如圖1中所示，液晶顯示器10包括背光單元1和液晶顯示面板2。盡管在該實施例中描述了背光單元1是直下型的情形，但背光單元1也可以構造成邊光型背光單元。
如圖1中所示，背光單元1用于給液晶顯示面板2供給光，其設置在液晶顯示面板2背表面的正下方。液晶顯示面板2對從背光單元1供給地光進行時間和空間的調(diào)制，從而顯示信息。在液晶顯示面板2地兩個表面上設置有偏振片2a，2b。對于入射光束，每一個偏振片2a和偏振片2b僅僅透射正交偏振的光分量，并通過吸收而阻止另一分量。偏振片2a和偏振片2b以下述方式設置，即例如，它們的透射軸彼此正交。
液晶顯示面板2具有在面板的水平和垂直方向上以預定間距設置的多個像素。通過控制從背光單元1發(fā)射的光的透射率，可在面板的前側上顯示預定圖像。盡管顯示圖像形成為彩色圖像，但當然顯示圖像并不限于此。
如圖1中所示，背光單元1例如包括反射板11、光源12、擴散板13、聚光片14、擴散片17和反射型偏振器18。應當注意，根據(jù)需要可不設置擴散板13和反射型偏振器18。
光源12用于給液晶顯示面板2供給光。在圖示的實施例中，設置了多個光源，每個光源例如都由熒光燈(FL)、電致發(fā)光(EL)元件、發(fā)光二極管(LED)等形成。
反射板11設置成從下面和側面覆蓋光源12。反射板11反射從光源12向下或側向發(fā)射的光，由此將光導向液晶顯示面板2。
擴散板13設置在光源12上方，并用于擴散從光源12出射的光和由反射板11反射的光，從而獲得均勻的亮度。在該實施例中使用的擴散板13例如是在半透明材料中分散有光擴散細微顆粒的相對較厚的擴散板。
聚光片14對應于依照本發(fā)明的光學片。聚光片14設置在擴散板13上，由此提高發(fā)射光的方向性等。后面將描述聚光片14的詳細結構。
擴散片17設置在聚光片14上，其可使方向性已由聚光片14提高的光在固定的角范圍內(nèi)以擴散的形式出射。作為在該實施例中的擴散片17，這里使用下述一種，即其包括具有光擴散能力的不規(guī)則結構等的擴散表面，該擴散表面設置在半透明片基底的光出射表面?zhèn)壬稀?br> 反射型偏振器18設置在擴散片17上。對于由擴散片17擴散的光束，反射型偏振器18僅透射正交偏振的光分量，并反射另一個分量。穿過反射型偏振器18的偏振光分量的振動方向設為平行于設置在液晶顯示面板2的光入射表面?zhèn)壬系钠衿?a的透射軸。
接下來，將描述依照本發(fā)明的聚光片(光學片)14的詳細結構。
圖2的部分A和部分B都示意性地顯示了依照本發(fā)明實施方案的聚光片14結構的實施例的透視圖。聚光片14具有大致矩形片狀結構，并由棱鏡片或透鏡片形成，所述棱鏡片或透鏡片具有在聚光片14一側上的主表面上在一個方向上(圖中為X方向)連續(xù)設置的具有聚光功能的大量不規(guī)則結構。在該說明書中，術語“片”不僅包括膜，而且還包括具有柔性或一定硬度或剛性的各種薄片材料。
圖2的部分A中所示的聚光片14是具有如上所述不規(guī)則結構的棱鏡片，在其光出射表面一側上設置有大量具有三角形橫截面的棱鏡元件14P。此外，圖2的部分B中所示的聚光片14是具有如上所述不規(guī)則結構的棱鏡片，在其光出射表面一側上設置有大量具有雙曲線表面、拋物線表面或高階非球表面的柱形透鏡元件14L。
盡管在該實施例中每個棱鏡元件14P的橫截面形狀是具有90度頂角的等邊三角形，但頂角不限于90度。此外，盡管對棱鏡高度、間距等沒有特別限制，但后面將描述棱鏡排列間距的上限。
另一方面，在柱形透鏡元件14L中，當Z軸在平行于聚光片14的法線方向的方向上時，X軸在柱形透鏡元件14L的排列方向上，Y軸在柱形透鏡元件14L的形成方向上，在發(fā)射光的出射一側上存在有限的焦距，從而滿足下面的式子(1)，柱形透鏡元件14L具有橫向對稱的雙曲線或拋物線表面形狀的槽截面。
Z=X2/(R+R2-(1+K)X2)---(1)]]>其中R表示頂點處的曲率半徑[μm]，K表示二次曲線常數(shù)。
應當注意，在該說明書中，表示由其中的數(shù)學表達式獲得的值的平方根。
可選擇地，柱形透鏡元件14L具有在發(fā)射光的出射一側上的有限焦距，從而滿足式子(2)，并具有橫向對稱的非球面形狀的橫截面。
Z=X2/(R+R2-(1+K)X2)+AX4+BX5+CX6...(2)]]>其中R表示頂點處的曲率半徑[μm]，K表示二次曲線常數(shù)，A，B，C...每個都表示非球面系數(shù)。
圖3是沿具有圖2A中所示棱鏡片14P的聚光片(棱鏡片)14的X和Y軸的放大截面圖。在圖3中，點A表示棱鏡的頂點，點B和C每個都表示與相鄰棱鏡的交點。此外，點O表示位于點A正下方的虛光源點，點P表示位于交點B正下方的虛光源點。此外，圖3顯示了從虛光源點O入射到表面AB上的光通量Ω的軌跡、和從虛光源點P入射到表面AB和AC上的光通量的軌跡。這些光束Ω和的軌跡由模擬獲得。
在圖13所示的聚光片14中，入射光束的傳播路徑根據(jù)它們的入射角而不同。光通量Ω成為由棱鏡斜面(AB表面)折射并穿過棱鏡斜面的第一級透射的光分量，其可有效用于提高前方亮度。光束分為返回光分量和穿過棱鏡表面(AC表面)并發(fā)射到棱鏡前表面的第二級透射的光分量，其中，所述返回光分量在被另一個棱鏡表面(AC表面)再次反射之前被一個棱鏡斜面(AB表面)反射，從而返回到入射側。返回光分量是進入作為光發(fā)射表面(面光源)的擴散板13的光通量分量，從而被擴散板13擴散并反射，因而有效貢獻于提高發(fā)光表面的亮度。相反，第二級透射的光分量是在液晶顯示面板2的有效視角范圍之外的寬角一側上出射的光通量分量，因此對提高亮度沒有貢獻。
如上所述，在圖3所示的聚光片(棱鏡片)14中，入射光在折射和透射時會聚成向前方向，提高了方向特性，從而提高了前方亮度。此外，反射光被作為光發(fā)射表面(面光源)的擴散板13擴散并散射，作為發(fā)光表面亮度提高的結果，提高了前方亮度。
另一方面，圖4是沿具有圖2B中所示柱形透鏡元件14L的聚光片(透鏡片)14的X和Z軸的放大的截面圖。圖4中所示的柱形透鏡元件14L具有由下面的式子所表示的雙曲線形狀，所述式子是通過將R＝1[μm]，K＝-2代進上述的式子(1)而獲得的Z=X2/(R+R2-(1+K)X2)]]>如圖4中所示，光通量Ω被折射并向著聚光片14的前方傳播。大多數(shù)光通量Ω經(jīng)歷了全反射，并被A和C之間的表面折射或全反射，從而成為返回光分量。此外，在接近頂點的表面處的折射光在法線方向上經(jīng)歷變化，從而將光分布擴散，由此減小了第二級透射的光分量的產(chǎn)生。
圖5是沿具有圖2B中所示的柱形透鏡元件14L的聚光片(透鏡片)14的X和Y軸的放大截面圖。
圖5中所示的柱形透鏡元件14L具有由下面的式子所表示的非球面形狀，所述式子是通過將R＝1[μm]，K＝-2，A＝10-5，B＝0，C＝2×10-5，和D，E＝0代進上述的式子(2)而獲得的Z=X2/(R+R2-(1+K)X2)+10-5X4+2×10-5X6]]>如圖5中所示，從虛光源點O出射的部分光通量Ω在靠近頂點A的表面處經(jīng)歷了全反射，并以輔助的方式用于提高前方亮度。此外，從虛光源點P出射的光通量有效用于提高前方亮度，因為其被A和B之間的表面以及A和C之間的表面折射并穿過A和B之間的表面以及A和C之間的表面。
聚光片14的棱鏡元件14P或柱形透鏡元件14L的排列間距(之后一般稱作 “透鏡間距”)大大影響所獲得的前方亮度。圖6顯示了聚光片14的透鏡間距與所獲得的前方亮度之間關系的實施例。水平軸表示透鏡間距[μm]，垂直軸表示前方亮度相對于其中以50μm間隔設置的具有90度頂角的棱鏡的棱鏡片亮度的相對值[％]。應當注意，水平軸上的透鏡間距為對數(shù)刻度。
圖6顯示了具有90度頂角的棱鏡元件14P的棱鏡片、和具有由上述式子(1)表示的雙曲線形狀的柱形透鏡元件14L的透鏡片。一般來說，前方亮度隨著透鏡間距變大而趨于變大。此外，在相同透鏡間距情況下透鏡片的亮度低于棱鏡片的亮度的原因在于，與棱鏡元件14P相比，透鏡元件14L的頂點是彎曲的。盡管隨著透鏡間距變窄透鏡頂點的鈍角產(chǎn)生了較大的影響并顯著降低了亮度，但可通過放大透鏡間距可減小透鏡頂點鈍角的影響。
如圖6中所示，當透鏡間距較大時可獲得亮度提高。然而，存在一種擔心，即由于與液晶顯示面板2的像素間距的干涉而發(fā)生莫爾條紋。另一方面，盡管當透鏡間距較小時可消除產(chǎn)生莫爾條紋的擔心，但這降低了獲得亮度的提高率。
鑒于此，依照該實施方案，聚光片14的透鏡間距根據(jù)擴散片17的擴散特性和液晶顯示面板2的像素間距的尺寸來確定。就是說，假定聚光片14的透鏡間距為P[μm]，擴散片17的模糊值為H[％]，總的光透射率為Tt[％]，且液晶顯示面板2的像素間距為PP[μm]，則如此構造依照該實施方案的液晶顯示器10，即滿足下面的式子(3)(H/Tt)·(PP/P)≥1.6(3)當針對于P來求解該式子時，產(chǎn)生了下面的式子P≤(H·PP)/(1.6Tt)(4)上面的式子(4)表示聚光片14的透鏡間距的上限。就是說，如果透鏡間距P的尺寸超過了(H·PP)/(1.6Tt)的值，如在后面的實施例中所述的，則很容易由于聚光片14與液晶顯示面板2之間的光反射而發(fā)生莫爾條紋，使得圖像質(zhì)量下降。因此，通過將透鏡間距P的尺寸限制為不大于(H·PP)/(1.6Tt)的值，可獲得沒有莫爾條紋的高質(zhì)量圖像。
如圖1中所示，擴散片17設置在聚光片14的光出射一側上。擴散片17的模糊值H和總的光透射率Tt是下述特性，即對于每個單個的擴散片來說，每一個都具有唯一的值，其根據(jù)所使用的擴散片的結構、種類、規(guī)格等來確定。模糊值H表示擴散度；H值越大，光擴散效果越大，因此將從聚光片14出來的光分布周期減小的程度就越大。Tt表示穿過擴散片的光的總透射率。較大值的Tt表示對亮度提高的貢獻越大。
相反，液晶顯示面板2的像素間距PP根據(jù)液晶顯示面板2的屏幕尺寸或像素數(shù)而變化。例如，在19寸屏幕尺寸的情形中，像素間距為320μm，在具有40寸屏幕尺寸的HD顯示器(高清兼容)的情形中，像素間距為460μm，在32寸屏幕尺寸的情形中，像素間距為510μm。因此，聚光片14透鏡間距的上限與像素間距PP的尺寸成比例地變大。
圖7顯示了像素間距PP與透鏡間距P之間的關系。透鏡間距P的上限由最初表達式P＝(H·PP)/(1.6Tt)確定。依照該實施方案，通過根據(jù)上述的式子(4)設計透鏡間距P，可根據(jù)所需的亮度特性以最佳的方式設計聚光片14，同時避免了由于莫爾條紋而導致的圖像質(zhì)量下降。
盡管對聚光片14的透鏡間距P的上限沒有特別限制，因為其根據(jù)擴散片1 7的擴散特性和液晶顯示面板2的像素間距PP的尺寸而變化，但當像素間距不小于320μm且不大于510μm時，透鏡間距P設為例如不小于110μm且不大于350μm的尺寸。如上所述，盡管擴大透鏡間距有效提高了亮度，但存在發(fā)生莫爾條紋的擔心?？筛鶕?jù)上述的式子(4)，從擴散片17的擴散特性(H，Tt)和液晶顯示面板2的像素間距(PP)來設計最佳的透鏡間距，從而可避免發(fā)生莫爾條紋，同時提高了亮度。
此外，對于透鏡間距P[μm]，在聚光片14的柱形透鏡元件14L具有由上面的式子(1)表示的雙曲線或拋物線形狀的情形中，頂點處的曲率半徑R[μm]和二次曲線常數(shù)K分別優(yōu)選設在下述數(shù)值范圍內(nèi)，即0＜R＜P，-4＜K≤-1，更優(yōu)選0＜R＜P/2，-3＜K≤-1，極其優(yōu)選0＜R＜2P/5，-3＜K≤-1。
應當注意，在柱形透鏡元件14L具有由上述式子(2)表示的非球面形狀的情形中，頂點處的曲率半徑R[μm]，二次曲線常數(shù)K，和非球面系數(shù)A，B，C優(yōu)選設置在下述數(shù)值范圍內(nèi)，即R≥0，K＜-1，0＜A＜10-3，0≤B，C＜10-3，更優(yōu)選0＜R≤72，-15＜K≤-1，R-K≥5.0＜A，B，C＜10-3，極其優(yōu)選0＜R≤30，-15＜K≤-1，0＜A，B，C＜10-3。
另一方面，聚光片14的透鏡間距P不必在所有全域中都相同，棱鏡元件14P或柱形透鏡元件14L根據(jù)區(qū)域而以不同的透鏡間距設置。通過不規(guī)則地改變透鏡間距P，可獲得更大的莫爾條紋抑制效果。在該情形中，優(yōu)選根據(jù)上述式子(4)確定透鏡間距P的最大值。
此外，通過對于每個區(qū)域使棱鏡元件14P或柱形透鏡元件14L的外部形狀不同，也可獲得莫爾條紋阻止效果。例如，圖8顯示了按L1，L2，L1，L3，L1，L2的順序在X軸的正方向上以周期的方式排列具有透鏡表面14a的聚光片14，其中柱形透鏡元件L1到L3具有不同的外部形狀。在所示的實施例中，柱形透鏡元件L1到L3每個都具有由上述的式子(2)表示的非球面形狀。
具體地說，柱形透鏡元件L1表示為Z=X2/(25+625+10X2)+5×10-5X4[μm];]]>柱形透鏡元件L2表示為Z=X2/(20+400+20X2)+6×10-5X4[μm];]]>；以及柱形透鏡元件L3表示為Z=X2/(10+100+40X2)+6×10-5X4[μm].]]>盡管上述構造的柱形透鏡元件L1到L3以相同的寬度形成，但在柱形透鏡元件L1到L3中峰值高度不同。在圖8的實施例中，柱形透鏡元件L2和柱形透鏡元件L3具有相同的峰值高度，柱形透鏡元件L1的峰值高度設為比另外的柱形透鏡元件L2，L3的峰值高度小H1。
此時，通過將上述相鄰的柱形透鏡元件之間的高度差設為小于上述光線的半個波長(λ/2)，可抑制從相鄰的柱形透鏡元件出射的光線之間的相互干涉。就是說，在可見光區(qū)域中具有最大波長的紅色(λ＝0.6～0.7μm)的情形中，通過將所述高度差設為至少為1μm或更大，可對于所有的衍射都可抑制莫爾條紋干涉。在該實施例中，柱形透鏡元件之間的高度差H1例如設為3μm。
作為另一個實施例，圖9顯示了按L4，L5，L4，L5的順序在X軸的正方向上以周期的方式排列具有透鏡表面24a的聚光片24，其中柱形透鏡元件L4，L5具有不同的外部形狀。在所示的實施例中，柱形透鏡元件L4，L5每個都具有由上述的式子(2)表示的非球面形狀。
具體地說，柱形透鏡元件L4表示為
Z=X2/(10+100+X2)+10-5X4[μm];]]>；以及柱形透鏡元件L5表示為Z=X2/(10+100+0.8X2)+1.75×10-5X4[μm].]]>。盡管上述構造的柱形透鏡元件L4，L5以相同的寬度形成，但在柱形透鏡元件L4，L5之間峰值高度不同。柱形透鏡元件L4的峰值高度設為比柱形透鏡元件L5的峰值高度小H2。在該實施例中，柱形透鏡元件之間的高度差H2例如設為5μm。
作為另一個實施例，圖10顯示了按L6，L7，L6，L7的順序在X軸的正方向上以周期的方式排列具有透鏡表面34a的聚光片34，其中柱形透鏡元件L6，L7具有不同的外部形狀。在所示的實施例中，柱形透鏡元件L6，L7每個都具有由上述的式子(1)，(2)表示的雙曲線或非球面形狀。
具體地說，柱形透鏡元件L6表示為Z=X2/(1+1+X2)+10-5X4[μm];]]>；以及柱形透鏡元件L7表示為Z=X2/(5+25+X2)[μm].]]>盡管上述構造的柱形透鏡元件L6，L7以相同的寬度形成，但在柱形透鏡元件L6，L7之間峰值高度不同。柱形透鏡元件L6的峰值高度設為比柱形透鏡元件L7的峰值高度小H3。在該實施例中，柱形透鏡元件之間的高度差H3例如設為7μm。
盡管在圖8到10所示的實施例中以周期的方式設置了形成聚光片透鏡表面的不同形狀的多個柱形透鏡元件，但它們可以任意地排列。
此外，存在下述情形，即其中由于這些單個柱形透鏡元件的排列周期的長度，在出射光線之間會發(fā)生相互干涉。鑒于此，例如如圖11的部分A中所示，在通過不同橫截面形狀的兩種透鏡元件La，Lb組成的周期性排列結構形成透鏡片的情形中，組成周期性結構的透鏡元件行的形成寬度W設為是透鏡元件La，Lb每一個寬度Lw的2到100倍，優(yōu)選2到20倍。
另一方面，如圖11的部分B中所示，在通過不同橫截面形狀的兩種透鏡元件La，Lb組成的任意排列結構形成透鏡片的情形中，連續(xù)形成不超過10行，優(yōu)選5行相同結構的透鏡元件La(或Lb)。
應當注意，在由包含具有三角形棱鏡元件的棱鏡片形成依照本發(fā)明的聚光片的情形中，也可通過具有不同外部形狀的多種棱鏡元件形成該棱鏡片。
例如，如圖12中所示，每個棱鏡元件的斜面部分形成為不同的傾斜角。通過由底角α(α1，α2)和β(β1，β2)彼此不同的多個棱鏡元件形成棱鏡片，可獲得較大的視角，同時抑制前方亮度降低。盡管底角α和β的組合在該情形中沒有特別限制，但這些角可例如設在45到60度的范圍內(nèi)。應當注意，頂角通過底角α和β的大小來確定。此外，相鄰棱鏡元件的底角α和β彼此不同(α1≠α2，β1≠β2)。
接下來，假定其上形成有棱鏡元件14P或柱形透鏡元件14L的表面是片的前表面，則聚光片14的其他柱表面，即與片的前表面相對的后表面?zhèn)仁瞧教沟谋砻?。此時，通過在后側上的表面上形成細微的凸起，則除了可以抑制由于聚光片14的后表面一側的滑動而產(chǎn)生的缺陷，還可通過減小從光源一側進入的光的反射來改善亮度特性。
盡管對設置在聚光片14后表面上的凸起的高度沒有特別限制，但從平均中心平面的凸起的高度優(yōu)選為0.20μm或更大(JIS B0601-1994)。此外，從平均中心平面具有0.20μm或更大高度的凸起的數(shù)密度優(yōu)選設在70/mm2到400/mm2的范圍內(nèi)。通過將凸起的數(shù)密度設為不小于70/mm2，可減小由于與設置在聚光片14后表面一側上的擴散板13的平坦部分的干涉所產(chǎn)生的模糊。此外，通過將凸起的數(shù)密度設為不大于400/mm2，可抑制由于在聚光片后表面一側上設置凸起而導致的液晶顯示器的亮度降低。
從平均中心平面具有0.20μm或更大高度的凸起之間的平均間隔優(yōu)選設在50μm到120μm的范圍內(nèi)。通過將凸起之間的平均間隔設為不小于50μm，可抑制由于在聚光片后表面一側上設置凸起而導致的液晶顯示器的亮度降低。此外，通過將凸起之間的平均間隔設為不大于120μm，可阻止由于與聚光片14后表面接觸所導致的擴散板13表面中產(chǎn)生缺陷，并可減小由于與擴散板13的平坦部分干涉而出現(xiàn)的模糊。
此外，設置在聚光片14后表面上的凸起以下述方式設置，即在沒有透鏡圖案，例如形成的棱鏡元件14P或柱形透鏡元件14L的情形中，聚光片的混濁度(模糊值)優(yōu)選不大于60％，更優(yōu)選不大于20％。此外，設置有凸起的聚光片14后表面的平均傾斜度δa優(yōu)選設為不大于0.25rad。
應當注意，當正交的X，Y坐標軸設置在粗糙度曲線(roughness curve)的中心上時，與中心平面正交的軸定義為Z軸，粗糙度曲線為f(x，y)，參考平面的大小為Lx，Ly，平均傾斜度由下面的式子給出。在該式子中，SM由Lx×Ly給出。

δa=1SM∫0Lx∫0Ly(∂f∂x)2+(∂f∂y)2dxdy]]>圖13顯示了在沒有形成透鏡圖案的情形中，對于以各種修改形式設置在聚光片后表面上的各種樣品來說，片的混濁度(模糊值)、片后表面的平均傾斜度、和液晶顯示器的前方亮度之間的關系。前方亮度表示為與樣品S1中的亮度值相對的值。通過將模糊值設為不大于60％，平均傾斜度設為不大于0.25rad，可抑制由于在聚光片14后表面一側上設置凸起而導致的液晶顯示器的亮度降低。
此外，盡管沒有特別限制設置在聚光片14后表面上的凸起的平均粗糙度，但凸起優(yōu)選以下述方式設置，即凸起的十點平均粗糙度SRz在1μm到15μm的范圍內(nèi)。通過將凸起的十點平均粗糙度SRz的值設為不小于1μm，可阻止由于與聚光片14后表面的接觸而在擴散板13的表面中產(chǎn)生缺陷，并可減小由于與擴散板13的平坦部分的干涉而產(chǎn)生的模糊。此外，通過將凸起的十點平均粗糙度SRz的值設為不大于15μm，可抑制由于在聚光片14后表面一側上設置凸起而導致的液晶顯示器的亮度降低。
接下來，將描述制造聚光片14的方法。在該實施方案中，通過熔體擠壓成型方法制備聚光片14。然而，制造方法并不限于此；還可通過熱壓方法、使用紫外固化樹脂的轉印方法等在片上形成不規(guī)則結構，如棱鏡元件或柱形元件。
圖14是依照本實施方案用于制造聚光片14的擠壓片精確成型器件40的示意圖。擠壓片精確成型器件40包括壓出機41、T模具42、成形輥43、彈性輥44、和冷卻輥45。
壓出機41使從給料機(沒有示出)供給的樹脂材料熔化，并將熔化的樹脂材料供給T模具42。T模具42是具有1字形開口狀的模，其在將樹脂材料擴展為將要形成的片寬度之后將從壓出機41供給的樹脂材料釋放。
成形輥43具有柱形結構，其可繞作為旋轉軸的中心軸旋轉地驅動。此外，成形輥43被冷卻形成。具體地說，成形輥43具有一個或兩個或多個微形槽，用于在其中流動冷卻介質(zhì)。例如油介質(zhì)可用作冷卻介質(zhì)，該油介質(zhì)的溫度允許例如在90℃和270℃之間變化。
成形輥43的柱形表面設置有雕刻圖案，用于將不規(guī)則圖案轉印到從T模具42釋放的片的一個主表面上。該雕刻圖案例如通過細微的不規(guī)則結構形成，用于將圖2A，2B中所示的棱鏡元件14P或柱形透鏡元件14L轉印到片上。這些不規(guī)則結構例如通過用鉆石切割工具精確切割而形成。此外，雕刻圖案在具有柱形結構的成形輥43的圓周或寬度方向(高度方向)上形成。
彈性輥44具有柱形結構，并可繞作為旋轉軸的中心旋轉地驅動。此外，彈性輥44的表面能彈性變形。通過成形輥43和彈性輥44夾住所述片，與成形輥43接觸的表面被擠壓。
彈性輥44由例如由鍍Ni等形成的無縫管覆蓋。在彈性輥44的內(nèi)部設置有用于使彈性輥44的表面經(jīng)歷彈性變形的彈性元件。彈性輥44的結構和材料并不限于此，只要在預定壓力下其使彈性輥的表面經(jīng)歷彈性變形就行。例如可使用橡膠材料、金屬或合成材料等可用作彈性輥44的材料。此外，使用的彈性輥44并不限于輥形的，而是還可使用帶狀的。
冷卻輥45具有柱形結構，其能關于作為旋轉軸的中心軸旋轉地驅動。冷卻輥45形成為被冷卻。具體地說，冷卻輥45具有一個或兩個或多個微形槽，用于在其中流動冷卻介質(zhì)。例如可使用水作為冷卻介質(zhì)。此外，使用加壓熱水型溫度調(diào)節(jié)器(沒有示出)，可將基底溫度例如設為15℃。應當注意，可使用油溫度調(diào)節(jié)器作為溫度調(diào)節(jié)器。
在如上構造的擠壓片精確成型器件40中，首先，通過壓出機41將樹脂材料成型并連續(xù)供給到T模具42，并連續(xù)從T模具42釋放出片。
接下來，從T模具42釋放的所述片被成形輥43和彈性輥44擠壓。這使得成形輥43上的雕刻圖案轉印到片的表面上。此時，成形輥43的表面溫度保持在樹脂材料的玻璃轉變溫度Tg(℃)+20℃到Tg+45℃的溫度范圍內(nèi)，彈性輥44的表面溫度保持在20℃到Tg的溫度范圍內(nèi)。通過將成形輥43和彈性輥44的表面溫度保持在上述溫度范圍內(nèi)，可以以滿意的方式將雕刻圖案轉印到所述片上。此外，轉印雕刻圖案時樹脂材料的溫度優(yōu)選在Tg+50℃到Tg+230℃的范圍中，更優(yōu)選在T+80℃到Tg+200℃的范圍中。通過將樹脂溫度保持在上述溫度范圍內(nèi)，可以以滿意的方式將雕刻圖案轉印到所述片上。
然后，通過冷卻輥45將所述片從成形輥43分離，同時成形輥43和冷卻輥45夾持所述片，以抑制所述片的振動。此時，冷卻輥45的表面溫度保持在不大于Tg的溫度范圍內(nèi)。通過將冷卻輥45的表面溫度保持在這種溫度范圍內(nèi)，并還通過成形輥43和冷卻輥45夾持所述片以抑制片的振動，可以以滿意的方式從成形輥43分離所述片。此外，釋放所述片時樹脂材料的溫度優(yōu)選不低于Tg，更優(yōu)選為Tg+20℃到Tg+85℃，極其優(yōu)選為Tg+30℃到Tg+60℃。通過將樹脂的溫度保持在上述溫度范圍內(nèi)，并還通過成形輥43和冷卻輥45夾持所述片以抑制片的振動，可以以滿意的方式從成形輥43分離所述片。
通過上述操作，可以獲得作為聚光片14的理想的透鏡片或棱鏡片。
使用至少一種透明熱塑性樹脂來形成聚光片14。考慮到控制光的出射方向的功能，作為熱塑性樹脂，優(yōu)選使用具有1.4或更大折射率的樹脂。這種樹脂的例子包括丙烯酸樹脂，如聚碳酸酯樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚酯樹脂或無定形共聚物聚酯樹脂，如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯樹脂、和聚氯乙烯樹脂。此外，考慮到熔體擠壓方法的透鏡圖案的轉印能力，成型溫度附近中的熔體溫度優(yōu)選不小于1,000Pa并不大于10,000Pa。
此外，優(yōu)選在熱塑性樹脂中包含至少一種模釋放劑。在從成形輥43分離所述片時，包含模釋放劑可通過調(diào)節(jié)成形輥43和所述片之間的粘性來阻止在聚光片14中形成分離線。添加到熱塑性樹脂的模釋放劑的含量優(yōu)選設在0.02wt％到0.4wt％的范圍內(nèi)。如果含量小于0.02wt％，則釋放能力就會下降，導致在聚光片14中形成分離線。另一方面，含量超過0.4wt％會導致過強的釋放能力，導致在透明的熱塑性樹脂固化之前形狀會變形。
此外，優(yōu)選在熱塑性樹脂中包含至少一種紫外光吸收劑或光穩(wěn)定劑。包含紫外光吸收劑或光穩(wěn)定劑可抑制由于從光源發(fā)射的光所導致的顏色變化。
添加到熱塑性樹脂中的紫外線吸收劑或光穩(wěn)定劑的含量優(yōu)選設在0.02wt％到0.4wt％的范圍內(nèi)。如果含量小于0.02wt％，則不可能抑制顏色變化。另一方面，如果含量超過0.4wt％，聚光片14會呈現(xiàn)淡黃色。
此外，除了上述模釋放劑、紫外光吸收劑和光穩(wěn)定劑之外，還可添加添加劑，例如抗氧化劑、抗靜電劑、著色劑、增塑劑、配伍劑、和阻燃劑。然而應當注意，因為依賴于在T模具42熔體擠壓時的加熱等，大部分添加劑會產(chǎn)生氣體，從而導致膜形成特性或工作環(huán)境惡化。因此，添加劑的總量優(yōu)選較小，它們相對于熱塑性樹脂的添加含量優(yōu)選設為不大于2wt％。
實例盡管下面將描述本發(fā)明的實例，但本發(fā)明并不限于下面的實例。
制備具有不同擴散特性的多個擴散片，通過將這些擴散片與具有預定透鏡間距的聚光片組合來構造液晶顯示器。測量此時的前方亮度、水平視角(VAh)和垂直視角(VAv)，檢查是否出現(xiàn)莫爾條紋。此外，使用由3M制造的“DBEFD”(產(chǎn)品名稱)，其中代替擴散片由擴散功能層夾持反射偏振器，通過將“DBEFD”與具有預定透鏡間距的聚光片組合來構造液晶顯示器；測量此時的前方亮度、水平視角(VAh)和垂直視角(VAv)，檢查是否發(fā)生莫爾條紋。應當注意，如此放置聚光片，即棱鏡元件或柱形透鏡元件的脊方向平行于屏幕的水平方向。
圖15顯示了如此制備的各個擴散片的擴散特性，即每個擴散片的模糊值(H)、總的光透射率(Tt)、擴散光(Td)、線性透射量(Tp)、和“H/Tt”的值。
使用由MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射儀HM-150通過檢測片的透射光來測量擴散片的模糊值(H)，測量通過向后散射而從入射光偏離2.5°或更大的透射光的百分比(其中擴散表面位于出光一側上)。除了檢測片的安裝方法之外，根據(jù)JIS-K-7136進行模糊值的測量。應當注意，作為模糊值的測量，還可根據(jù)向后散射光來測量之后描述的總的光透射率(Tr)、線性透射量(Tp)和擴散光(Td)。
使用由MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射儀HM-150，通過檢測片的透射光來測量擴散片的總的光透射率(Tt)，測量總的透射光通量相對于平行入射的光通量的百分比(根據(jù)JIS-K-7361)。
使用由MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射儀HM-150通過檢測片的透射光來測量線性透射量(Tp)，測量相對于平行入射的光通量來說落在小于2.5°角內(nèi)的透射光的百分比(根據(jù)JIS-K-7136模糊測量方法)。
擴散光(Td)表示為下述透射率，即從使用由MURAKAMI COLORRESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射儀HM-150測量的總的光透射率減去線性分量的透射率。
應當注意，擴散片樣品中的“DBEFD”是由3M制造的擴散反射型偏振分離元件的商品名。
為了參考，圖16中顯示了根據(jù)由JIS同行規(guī)定的向前散射光而測量的每個擴散片樣品的模糊值、總的透射率、擴散光、線性透射量和“H/Tt”的值。

作為聚光片，通過聚碳酸酯樹脂的熔體擠壓成型制備具有在光出射表面上設置有等邊三角形橫截面的棱鏡元件的棱鏡片(棱鏡間距P15μm，32μm，50μm，110μm，200μm，350μm)。通過將具有圖16中所示擴散特性的各種擴散片(不包括“DBEFD”)的這些棱鏡片與具有320μm像素間距的液晶顯示面板組合，構造了液晶顯示器。對于如上構造的每個液晶顯示器來說，圖17和18顯示了對莫爾條紋發(fā)生的評價結果、前方亮度測量值和視角測量值。
這里，以下面的方式對莫爾條紋的發(fā)生進行評價。
在暗房間中，將白色顯示視頻輸入到各個結構的液晶顯示器，在向前方向和斜向方向上視覺觀察莫爾條紋的發(fā)生。莫爾條紋評一列中的“O”表示沒有發(fā)生莫爾條紋，“X”表示發(fā)生了莫爾條紋。
如下進行前方亮度的測量。
在暗房間中，將白色顯示視頻輸入到各個結構的液晶顯示器，在照明兩個小時之后，通過在離面板表面500mm的位置中安裝“CS-1000”，由KonicaMinolta制造的分光輻射度計，來測量亮度。進行三次測量，取這些測量的平均值作為測量值。
然后，如下進行視角的測量。
在暗房間中，將白色顯示視頻輸入到各個結構的液晶顯示器，在照明兩個小時之后，通過在面板表面上安裝亮度/色度儀(由ELDIM制造的“EZContrast”)進行視角的評價。讀取在對于面板較長一側的水平方向上和與該方向垂直的方向上前方亮度變?yōu)橐话氲慕嵌?，分別定義為水平視角(VAh)和垂直視角(VAv)。
應當注意，前方亮度的測量值表示為相對于由下述液晶顯示器獲得的前方亮度的值，所述液晶顯示器通過組合作為聚光片的由3M制造的棱鏡片“Thick BEFIII”(商品名)、圖16的“擴散片2”、和具有320μm像素間距的液晶顯示面板來構造。圖29和30中顯示了對于該液晶顯示器發(fā)生莫爾條紋評價的結果、和視角測量值。上述的“Thick BEFIII”的亮度特性對應于圖6中由“Ref”表示的點。
如圖17中所示，在液晶顯示面板的像素間距PP為320μm的情形中，在使用透鏡間距P為15μm，32μm和50μm的棱鏡片的液晶顯示器中沒有觀察到莫爾條紋。
此外，在透鏡間距P為110μm的情形中，在使用“擴散片10”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外，在透鏡間距P為200μm的情形中，在使用“擴散片8”、“擴散片9”、“擴散片10”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外，在透鏡齒距P為350μm的情形中，僅在使用“擴散片1”的樣品中沒有觀察到莫爾條紋。
從圖17所示的結果可以理解到，對于包含具有320μm像素間距的液晶顯示面板的液晶顯示器，盡管隨著聚光片的透鏡間距變大而易于發(fā)生莫爾條紋，但在將擴散片和其中“(H/Tt)·(PP/P)”為1.6或更大的聚光片組合的情形中會抑制莫爾條紋的發(fā)生。
另一方面，對于前方亮度和視角特性，獲得了如圖18中所示的結果。尤其是對于前方亮度特性，觀察到隨著透鏡間距P的值變大，前方亮度特性提高。這是因為通過擴大透鏡間距而增加了棱鏡斜面部分的面積，由此提高了聚光特性，從而獲得了提高的前方亮度特性。
作為聚光片，通過聚碳酸酯樹脂的熔體擠壓成型制備具有在光出射表面上設置有等邊三角形橫截面的棱鏡元件的棱鏡片(棱鏡間距P50μm，110μm，200μm，350μm)。通過將具有圖16中所示擴散特性的各種擴散片(不包括“DBEFD”)的這些棱鏡片與具有460μm像素間距的液晶顯示面板組合，構造了液晶顯示器。對于如上構造的每個液晶顯示器來說，圖19和20顯示了對莫爾條紋發(fā)生的評價結果、前方亮度測量值和視角測量值。
如圖19中所示，在液晶顯示面板的像素間距PP為460μm的情形中，在使用50μm透鏡間距P的棱鏡片的液晶顯示器中沒有觀察到莫爾條紋。
此外，在透鏡間距P為110μm的情形中，在使用“擴散片10”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外，在透鏡間距P為200μm的情形中，在使用“擴散片9”、“擴散片10”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外，在透鏡齒距P為350μm的情形中，在使用“擴散片7”、“擴散片8”、“擴散片9”、“擴散片10”、“粘性擴散層2”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。
從圖19所示的結果可以理解到，對于包含具有460μm像素間距的液晶顯示面板的液晶顯示器，盡管隨著聚光片的透鏡間距變大而易于發(fā)生莫爾條紋，但在將擴散片和其中“(H/Tt)·(PP/P)”為1.6或更大的聚光片組合的情形中會抑制莫爾條紋的發(fā)生。此外，在該實施例中，觀察到隨著透鏡間距P的值變大，前方亮度特性提高(圖20)。
作為聚光片，通過聚碳酸酯樹脂的熔體擠壓成型制備具有在光出射表面上設置有等邊三角形橫截面的棱鏡元件的棱鏡片(棱鏡間距P50μm，110μm，200μm，350μm)。通過將具有圖16中所示擴散特性的各種擴散片(不包括“DBEFD”)的這些棱鏡片與具有510μm像素間距的液晶顯示面板組合，構造了液晶顯示器。對于如上構造的每個液晶顯示器來說，圖21和22顯示了“(H/Tt)·(PP/P)”的值、對莫爾條紋發(fā)生的評價結果、前方亮度測量值和視角測量值。
如圖21中所示，在液晶顯示面板的像素間距PP為510μm的情形中，在使用透鏡間距P為50μm和110μm的棱鏡片的液晶顯示器中沒有觀察到莫爾條紋。
此外，在透鏡間距P為200μm的情形中，在使用“擴散片9”、“擴散片10”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋，在使用“擴散片7”、“擴散片8”、“擴散片9”、“擴散片10”、“粘性擴散層2”、和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。
從圖21所示的結果可以理解到，對于包含具有510μm像素間距的液晶顯示面板的液晶顯示器，盡管隨著聚光片的透鏡間距變大而易于發(fā)生莫爾條紋，但在將擴散片和其中“(H/Tt)·(PP/P)”為1.6或更大的聚光片組合的情形中會抑制莫爾條紋的發(fā)生。此外，在該實施例中，觀察到隨著透鏡間距P的值變大，前方亮度特性提高(圖22)。
作為聚光片，通過聚碳酸酯樹脂的熔體擠壓成型制備其中在光出射表面上設置有由上述式子(1)表示的雙曲線結構的柱形透鏡元件的透鏡片(棱鏡間距P15μm，32μm，50μm，110μm，200μm，350μm)。
具有各個透鏡間距的透鏡形狀彼此相似，用具有50μm間距的透鏡形狀作為參考，以下面的方式進行透鏡設計。
透鏡間距P15μmZ=0.3(X/0.3)2/(5+25+(X/0.3)2)]]>透鏡間距P32μmZ=0.64(X/0.64)2/(5+25+(X/0.64)2)]]>
透鏡間距P50μmZ=X2/(5+25+X2)]]>透鏡間距P110μmZ=2.2(X/2.2)2/(5+25+(X/2.2)2)]]>透鏡間距P200μmZ=4(X/4)2/(5+25+(X/4)2)]]>透鏡間距P350μmZ=7(X/7)2/(5+25+(X/7)2)]]>通過將具有圖16中所示擴散特性的各種擴散片(不包括“DBEFD”)的這些棱鏡片與具有320μm像素間距的液晶顯示面板組合，構造了液晶顯示器。對于如上構造的每個液晶顯示器來說，圖23和24顯示了“(H/Tt)·(PP/P)”的值、對莫爾條紋發(fā)生的評價結果、前方亮度測量值和視角測量值。
如圖23中所示，在液晶顯示面板的像素間距PP為320μm的情形中，在使用透鏡間距P為15μm，32μm和50μm的棱鏡片的液晶顯示器中沒有觀察到莫爾條紋。
此外，在透鏡間距P為110μm的情形中，在使用“擴散片10”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外在透鏡間距P為200μm的情形中，在使用“擴散片8”、“擴散片9”、“擴散片10”、和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外，在透鏡間距P為350μm的情形中，僅在使用“擴散片1”的樣品中沒有觀察到莫爾條紋。
從圖23所示的結果可以理解到，對于包含具有320μm像素間距的液晶顯示面板的液晶顯示器，盡管隨著聚光片的透鏡間距變大而易于發(fā)生莫爾條紋，但在將擴散片和其中“(H/Tt)·(PP/P)”為1.6或更大的聚光片組合的情形中會抑制莫爾條紋的發(fā)生。
另一方面，對于前方亮度和視角特性，獲得了如圖24中所示的結果。尤其是對于前方亮度特性，觀察到隨著透鏡間距P的值變大，前方亮度特性提高。這是因為通過擴大透鏡間距而增加了棱鏡斜面部分的面積，由此提高了聚光特性，從而獲得了提高的前方亮度特性。
作為聚光片，通過聚碳酸酯樹脂的熔體擠壓成型制備其中在光出射表面上設置有由上述式子(1)表示的雙曲線結構的棱鏡元件的透鏡片(棱鏡間距P50μm，110μm，200μm，350μm)。具有各個透鏡間距的透鏡形狀彼此相似，用具有50μm間距的透鏡形狀作為參考，以下面的方式進行透鏡設計。
透鏡間距P50μmZ=X2/(5+25+X2)]]>透鏡間距P110μmZ=2.2(X/2.2)2/(5+25+(X/2.2)2)]]>透鏡間距P200μmZ=4(X/4)2/(5+25+(X/4)2)]]>透鏡間距P350μmZ=7(X/7)2/(5+25+(X/7)2)]]>通過將具有圖16中所示擴散特性的各種擴散片(不包括“DBEFD”)的這些棱鏡片與具有460μm像素間距的液晶顯示面板組合，構造了液晶顯示器。對于如上構造的每個液晶顯示器來說，圖25和26顯示了“(H/Tt)·(PP/P)”的值、對莫爾條紋發(fā)生的評價結果、前方亮度測量值和視角測量值。
如圖25中所示，在液晶顯示面板的像素間距PP為460μm的情形中，在使用透鏡間距P為50μm的棱鏡片的液晶顯示器中沒有觀察到莫爾條紋。
此外，在透鏡間距P為110μm的情形中，在使用“擴散片10”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外在透鏡間距P為200μm的情形中，在使用“擴散片9”、“擴散片10”、和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外，在透鏡間距P為350μm的情形中，在使用“擴散片7”、“擴散片8”、“擴散片9”、“擴散片10”、“粘性擴散層2”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到莫爾條紋。
從圖25所示的結果可以理解到，對于包含具有460μm像素間距的液晶顯示面板的液晶顯示器，盡管隨著聚光片的透鏡間距變大而易于發(fā)生莫爾條紋，但在將擴散片和其中“(H/Tt)·(PP/P)”為1.6或更大的聚光片組合的情形中會抑制莫爾條紋的發(fā)生。此外，在該實施例中，觀察到隨著透鏡間距P的值變大前方亮度特性提高(圖26)。
作為聚光片，通過聚碳酸酯樹脂的熔體擠壓成型制備其中在光出射表面上設置有由上述式子(1)表示的雙曲線結構的棱鏡元件的透鏡片(棱鏡間距P50μm，110μm，200μm，350μm)。具有各個透鏡間距的透鏡形狀彼此相似，用具有50μm間距的透鏡形狀作為參考，以下面的方式進行透鏡設計。
透鏡間距P50μmZ=X2/(5+25+X2)]]>透鏡間距P110μmZ=2.2(X/2.2)2/(5+25+(X/2.2)2)]]>透鏡間距P200μmZ=4(X/4)2/(5+25+(X/4)2)]]>透鏡間距P350μmZ=7(X/7)2/(5+25+(X/7)2)]]>通過將具有圖16中所示擴散特性的各種擴散片(不包括“DBEFD”)的這些棱鏡片與具有510μm像素間距的液晶顯示面板組合，構造了液晶顯示器。對于如上構造的每個液晶顯示器來說，圖27和28顯示了“(H/Tt)·(PP/P)”的值、對莫爾條紋發(fā)生的評價結果、前方亮度測量值和視角測量值。
如圖27中所示，在液晶顯示面板的像素間距PP為510μm的情形中，在使用透鏡間距P為50μm和110μm的棱鏡片的液晶顯示器中沒有觀察到莫爾條紋。
此外，在透鏡間距P為200μm的情形中，在使用“擴散片9”、“擴散片10”和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。此外在透鏡間距P為350μm的情形中，在使用“擴散片7”、“擴散片8”、“擴散片9”、“擴散片10”、“粘性擴散層2”、和“粘性擴散層3”的樣品中觀察到了莫爾條紋。
從圖27所示的結果可以理解到，對于包含具有510μm像素間距的液晶顯示面板的液晶顯示器，盡管隨著聚光片的透鏡間距變大而易于發(fā)生莫爾條紋，但在將擴散片和其中“(H/Tt)·(PP/P)”為1.6或更大的聚光片組合的情形中會抑制莫爾條紋的發(fā)生。此外，在該實施例中，觀察到隨著透鏡間距P的值變大前方亮度特性提高(圖28)。
如圖17到28中所示，不管聚光片使用棱鏡片還是雙曲線柱形透鏡片，對于莫爾條紋的發(fā)生來說，都獲得了等價的評價結果。這意味著對于透鏡片來說，是否出現(xiàn)摩爾條紋受透鏡結構的影響較小，而是主要依賴于透鏡間距。
此外，與雙曲線柱形透鏡片相比，棱鏡片提供了較高的亮度，其與透鏡間距無關。其原因參照圖6如上所述。另一方面，與棱鏡片相比，使用雙曲線柱形透鏡片獲得了較大的視角，其與透鏡間距無關。這是由于透鏡頂點的形狀差導致的。
接下來，使用圖16中所示的具有擴散功能的反射型偏振元件“DBEFD”作為擴散片，通過將其與具有各種透鏡間距的聚光片和具有各種像素間距的液晶顯示面板組合來構造液晶顯示器。圖31和32顯示了此時的“(H/Tt)·(PP/P)”的值、對莫爾條紋發(fā)生的評價結果、前方亮度測量值和視角測量值。
應當注意，在圖31和32中所示的實施例中，在“樣品26-1”到“樣品26-12”中，使用棱鏡片作為聚光片，在“樣品26-13”到“樣品26-24”中，使用雙曲線柱形透鏡片作為聚光片。
如圖31中所示，在像素間距為320μm，透鏡間距為350μm的情形中觀察到了莫爾條紋。此時“(H/Tt)·(PP/P)”的值為1.59。
通過使用具有擴散功能的反射型偏振分離元件作為擴散片，就前方亮度方面而言可以獲得較大的提高。反射型偏振分離元件被廣泛地公知為亮度提高膜，且使用該元件可提高液晶顯示器的前方亮度。
權利要求
1.一種液晶顯示器，其包括液晶顯示面板；設置在液晶顯示面板后表面一側上的光源；設置在液晶顯示面板和光源之間的具有聚光特性的光學片，該光學片具有連續(xù)設置在光學片主表面上的多個不規(guī)則結構；和設置在液晶顯示面板和光學片之間的擴散片，其中，當光學片的不規(guī)則結構的排列間距為P[μm]，擴散片的模糊值為H[％]，擴散片總的光透射率為Tt[％]，液晶顯示面板的像素間距為PP[μm]時，滿足下面的關系(H/Tt)·(PP/P)≥1.6。
2.一種光學片的制造方法，其用于制造與液晶顯示面板和擴散片結合使用的具有聚光特性的光學片，該光學片具有連續(xù)設置在光學片主表面上的多個不規(guī)則結構，該方法包括根據(jù)下面的式子確定不規(guī)則結構的排列間距P的上限，其中，光學片的不規(guī)則結構的排列間距為P[μm]，擴散片的模糊值為H[％]，擴散片總的光透射率為Tt[％]，液晶顯示面板的像素間距為PP[μm]P≤(H·PP)/(1.6Tt)。
3.一種與液晶顯示面板和擴散片結合使用的具有聚光特性的光學片，其包括連續(xù)設置在光學片主表面上的多個不規(guī)則結構，其中，當光學片的不規(guī)則結構的排列間距為P[μm]，擴散片的模糊值為H[％]，擴散片總的光透射率為Tt[％]，液晶顯示面板的像素間距為PP[μm]時，滿足下面的關系P≤(H·PP)/(1.6Tt)。
4.根據(jù)權利要求3所述的光學片，其中所述不規(guī)則結構的排列間距(P)不小于110μm。
5.根據(jù)權利要求3所述的光學片，其中所述不規(guī)則結構是三角形橫截面形狀的棱鏡元件。
6.根據(jù)權利要求3所述的光學片，其中所述不規(guī)則結構是具有雙曲線或拋物線表面的柱形透鏡元件；且當Z軸平行于光學片的法線方向，X軸在柱形透鏡元件的排列方向上時，柱形透鏡元件的橫截面形狀滿足下面的式子Z=X2/(R+R2-(1+K)X2)]]>其中，R是頂點處的曲率半徑[μm]，K是二次曲線常數(shù)。
7.根據(jù)權利要求3所述的光學片，其中所述不規(guī)則結構是具有高階非球面的柱形透鏡元件；且當Z軸平行于光學片的法線方向，且X軸在柱形透鏡元件的排列方向上時，柱形透鏡元件的橫截面形狀滿足下面的式子Z=X2/(R+R2-(1+K)X2)+AX4+BX5+CX6···]]>其中，R是頂點處的曲率半徑[μm]，K是二次曲線常數(shù)，A，B，C...是非球面系數(shù)。
8.根據(jù)權利要求3所述的光學片，其中，還包括設置在光學片的另一個主表面上的凸起，所述另一個主表面與其上設置有不規(guī)則結構的主表面相對，其中凸起如此設置，即在沒有形成不規(guī)則結構的情形中，光學片的模糊值不大于60％。
9.根據(jù)權利要求8所述的光學片，其中其上設置有不規(guī)則結構的表面的平均傾斜度不大于0.25rad。
10.根據(jù)權利要求3所述的光學片，其中不規(guī)則結構的外部形狀周期性地或任意地變化。
11.根據(jù)權利要求10所述的光學片，其中外部形狀是不規(guī)則結構的高度。
12.根據(jù)權利要求3所述的光學片，其中所述不規(guī)則結構是三角形橫截面形狀的棱鏡元件；且所述棱鏡元件的斜面部分形成為不同的傾角。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在抑制前方亮度減小的同時阻止莫爾條紋產(chǎn)生的液晶顯示器。所述液晶顯示器件包括液晶顯示面板；設置在液晶顯示面板后表面一側上的光源；設置在液晶顯示面板和光源之間的具有聚光特性的光學片，且其一個柱表面設置為連續(xù)地具有多個凸起和凹陷；和設置在液晶顯示面板和光學片之間的擴散片。所述液晶顯示器構造成當光學片的不規(guī)則結構的排列間距為P[μm]，擴散片的模糊值為H[％]，擴散片總的光透射率為Tt[％]，液晶顯示面板的像素間距為P
文檔編號G02F1/13GK101019046SQ20068000083
公開日2007年8月15日 申請日期2006年4月5日 優(yōu)先權日2005年5月31日
發(fā)明者有馬光雄, 清水純, 小幡慶, 太田榮治, 安孫子透, 工藤泰之, 石垣正人, 星光成 申請人:索尼株式會社