專利名稱：光學(xué)片和使用它的背光源單元以及顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及在主要使用液晶顯示元件的顯示器用背光源單元中用于 照明光路控制的光學(xué)片的改良的技術(shù)，還涉及搭載有該光學(xué)片的背光源單 元以及顯示器。
背景技術(shù)：
在以液晶顯示裝置(LCD)為代表的顯示器中，內(nèi)置有識(shí)別被提供的 信息所需的光源的類型的普及很顯著。在膝上型計(jì)算機(jī)那樣的電池式裝置 中，由光源消耗的電力占由電池式裝置整體消耗的電力的相當(dāng)大的部分。
因而，通過(guò)降低為提供規(guī)定的亮度所需的總電力而使電池壽命增加。 這在電池式裝置中是特別期望的。
作為美國(guó)3M公司的注冊(cè)商標(biāo)的亮度強(qiáng)調(diào)薄膜(Brightness Enhancement
Film: BEF)作為解決該問(wèn)題的光學(xué)片而被廣泛使用。
BEF如圖1所示，是在部件70上沿一方向周期地排列有截面三角形狀 的單位棱鏡72的薄膜。
該單位棱鏡72與光的波長(zhǎng)相比是較大的尺寸(間距)。
BEF將來(lái)自"軸外(off-axis)"的光聚光，將該光朝向視聽者進(jìn)行方向 變換(redirect)為"軸上(on-axis)"或進(jìn)行"再循環(huán)(recycle)"。
在顯示器的使用時(shí)(觀察時(shí))，BEF通過(guò)使軸外亮度降低而增大軸上亮 度。這里所謂的"軸上"，是與視聽者的視覺(jué)方向一致的方向， 一般是相對(duì) 于顯示器畫面的法線方向(圖1中所示的方向F)側(cè)。
在單位棱鏡72的反復(fù)陣列構(gòu)造僅為1方向的排列中，僅能夠進(jìn)行該排列方向上的方向轉(zhuǎn)換或再循環(huán)，為了進(jìn)行水平及垂直方向上的顯示光的亮 度控制，將兩個(gè)片重疊組合而使用，使棱鏡組的并列方向相互大致垂直。
通過(guò)這樣的BEF的采用，顯示器設(shè)計(jì)者能夠在降低電力消耗的同時(shí)實(shí) 現(xiàn)期望的軸上亮度。
作為公開了在顯示器中采用具有以BEF為代表的單位棱鏡72的反復(fù) 陣列構(gòu)造的亮度控制部件的技術(shù)的特許文獻(xiàn)，例如日本特公平1一37801號(hào) 公報(bào)、日本特開平6—102506號(hào)公報(bào)、以及日本特表平10—506500號(hào)公報(bào) 所示，已知有許多。
在使用上述那樣的BEF作為亮度控制部件的光學(xué)片中，如圖2所示， 通過(guò)折射作用X使來(lái)自光源20的光L最終以被控制的角度4射出，從而 能夠進(jìn)行控制以提高視聽者的視覺(jué)方向F的光的強(qiáng)度。但是，同時(shí)，反射/ 折射作用Y的光成分不沿視聽者的視覺(jué)方向F行進(jìn)，而沿橫向浪費(fèi)地射出。
因而，從使用圖1所示那樣的BEF的光學(xué)片射出的光強(qiáng)度分布如圖3 的光強(qiáng)度分布B所示，雖然視聽者的視覺(jué)方向F、即相對(duì)于視覺(jué)方向F的 角度為0°的光強(qiáng)度提高最多，但是，如作為圖中橫軸所示的土90。附近 的較小的光強(qiáng)度峰值所示，有從橫向浪費(fèi)地射出的光增加的問(wèn)題。
此外，在不采用構(gòu)成端面照光型面光源的導(dǎo)光板的直下型方式的背光 源單元中采用上述部件70的情況下， 一般是在光源20與部件70之間夾著 光擴(kuò)散層(單獨(dú)的光擴(kuò)散板、或者光擴(kuò)散薄膜的并用)的結(jié)構(gòu)，但在這樣 設(shè)置光擴(kuò)散層的情況下，在相互平坦的部件70與光擴(kuò)散層(未圖示)中， 通過(guò)沒(méi)有明確的階差的平坦面彼此接觸，邊界變得不明確，在兩者是折射 率接近的物質(zhì)的情況下，入射光不以想要的角度入射到單位棱鏡72中，難 以發(fā)揮單位棱鏡72的符合設(shè)計(jì)的光學(xué)特性。
特別是，在采用將部件70與光擴(kuò)散層通過(guò)粘合層或粘接層而層疊一體 化的結(jié)構(gòu)的情況下，容易導(dǎo)致非預(yù)期的入射光成分的發(fā)生(或者，光擴(kuò)散 層帶來(lái)的性能的降低)，更難以發(fā)揮符合設(shè)計(jì)的光學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，目的是提供一種光學(xué)片，能夠?qū)?來(lái)自光源的光不增加浪費(fèi)地射出的量而均勻化、且控制擴(kuò)散范圍而射出。另外，在以后的本申請(qǐng)說(shuō)明書中，光學(xué)特性的"擴(kuò)散"與"散亂"、"粘 接層"與"粘合層"、以及本申請(qǐng)的"光學(xué)片"與"光學(xué)薄膜"作為同義語(yǔ) 而混合使用。
為了達(dá)到上述的目的，在本發(fā)明中，采用如下的手段。
艮P，本發(fā)明的第1技術(shù)方案的光學(xué)片，在顯示器用背光源單元的照明
光路控制中使用，在具有凸柱面透鏡(cylindrical lens)組被排列形成的透 鏡部、和上述透鏡部的相反側(cè)的表面的柱狀透鏡片(lenticular sheet)的上 述表面上，在包括上述透鏡部的非聚光面的區(qū)域具備光反射部，在上述光 反射部以外的區(qū)域具備光透射部。
光透射部也可以在光透射部形成凸柱面透鏡及凹柱面透鏡的至少任一種。
柱狀透鏡片由在片狀的透光性基材的單面上形成了上述透鏡部的層疊 結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
光反射部通過(guò)將金屬填料分散混合而成的墨層的涂布形成、轉(zhuǎn)印形成、 或者金屬箔的層壓形成中的任一種形成。
光透射部也可以不是平坦面，而在表面上形成有凸部或凹部。
并且，在從構(gòu)成透鏡部的凹凸的谷部到相反側(cè)的表面的距離TB、光透 射部的寬度A、凸柱面透鏡的排列間距P、以及光透射部中的與柱狀透鏡 片的界面的臨界角a之間成立如下關(guān)系
P《A+2*TB*tan a 。
并且，在構(gòu)成上述透鏡部的凹凸的高度TL、從上述凹凸的谷部到相反 側(cè)的表面的距離TB、上述光透射部的寬度A、以及上述凸柱面透鏡的排列 間距P之間，成立如下關(guān)系式
0.3<TL/P<0.6;
0.3<TB/P<1,0;
0.3<A/P<0.6。
此外，在相互相鄰的單位透鏡的邊界上，相鄰的單位透鏡彼此在谷部 的切線為35 60。的范圍。
另一方面，光反射部作為一例，是具有與凸柱面透鏡的各個(gè)單位透鏡l-1對(duì)應(yīng)的光透射部的條紋狀，在透鏡部的相反側(cè)的表面上形成有對(duì)應(yīng)于條紋狀的凸部。
此外，本發(fā)明的第2技術(shù)方案的光學(xué)片，在顯示器用背光源單元的照
明光路控制中使用，從照明光的入射側(cè)依次至少具備光散射層，將上述 照明光向作為非入射面?zhèn)鹊纳涑雒鎮(zhèn)壬⑸?；粘接層或粘合層；光反射層?通過(guò)上述粘接劑或粘合材料粘接或粘合在上述光散射層上，面向上述光散 射層的射出面?zhèn)染哂泄夥瓷湫暂^高的表面，將由上述光散射層散射的光向 光散射層側(cè)反射；及透鏡片，平坦的背面被固定在上述光反射層的另一個(gè) 面上，并在表面上配置有多個(gè)單位透鏡。光散射層既可以是例如一般使用 的以PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙 烯酸甲酯)、PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)等為代表的基材的擴(kuò)散片，也可 以是使用以PC、 PMMA、丙烯、PS (聚苯乙烯)等為代表的基材的擴(kuò)散板。 并且，在光反射層上，具有與各個(gè)單位透鏡l: l對(duì)應(yīng)的開口部，并且，粘 接層或粘合層的厚度比光反射層薄。
進(jìn)而，上述透鏡片是柱狀透鏡片，該柱狀透鏡片具有半圓柱狀凸柱面 透鏡作為上述單位透鏡在1方向上排列的透鏡部；上述光學(xué)片具備光透射 性的條紋狀開口部作為上述開口部，在使平行光線從上述透鏡部側(cè)向上述 柱狀透鏡片入射的情況下，以便包括上述入射的平行光線通過(guò)上述透鏡部 的聚光作用而聚光的部位，由此，使非開口部由條紋狀的上述光反射層構(gòu) 成，并且，使上述半圓柱狀凸柱面透鏡的排列間距與上述條紋狀開口部的 形成間距相等。作為標(biāo)記為半圓柱狀凸柱面透鏡的單位透鏡形狀，可以是 球面透鏡、非球面透鏡的各種類型，透鏡部的凹凸高度采用各種設(shè)計(jì)。
例如，與透鏡片的背面接觸的開口部是空氣層。或者，由折射率比透 鏡片低的材料構(gòu)成。粘接層或粘合層是紫外線固化性樹脂層、壓敏粘合劑 層、以及熱敏粘接劑層等?；蛘咭部梢允窃趯又泻泄鈹U(kuò)散性微粒子的結(jié) 構(gòu)。光反射層是白色墨、金屬箔、金屬蒸鍍層等。
這樣的透鏡片例如是使用熱塑性樹脂的壓力成型體、或者通過(guò)擠壓成 型制成的單片的成型體。此外，是在基材片表面上重合粘接有由放射線固 化性樹脂的固化物或熱可塑性樹脂構(gòu)成的單位透鏡的層疊結(jié)構(gòu)。
進(jìn)而，也可以在這樣的光學(xué)片的光射出面?zhèn)冗€具備由具有光散射性的 片或薄膜構(gòu)成的光散射層、或反射型偏振分離薄膜。另一方面，本發(fā)明的第三技術(shù)方案是一種顯示器用背光源單元，通過(guò)將這樣的光學(xué)片與光源一起設(shè)置在在規(guī)定顯示圖像的圖像顯示元件的背面上而構(gòu)成。這里，作為光源，使用例如直下型光源、或由端面照光型光源及導(dǎo)光板構(gòu)成的面光源等。
進(jìn)而，本發(fā)明的第四技術(shù)方案是一種顯示器，通過(guò)將這樣的顯示器用
背光源單元與圖像顯示元件、冷陰極射線管或LED的光源組合而構(gòu)成，該圖像顯示元件由根據(jù)像素單位的透射/遮光來(lái)規(guī)定顯示圖像的液晶顯示元件構(gòu)成。


圖1是表示BEF的結(jié)構(gòu)例的立體圖。圖2是說(shuō)明BEF的光學(xué)作用的圖。
圖3是表示BEF的、與相對(duì)于視覺(jué)方向的角度對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度分布的圖。
圖4是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)片的一例的側(cè)視圖。
圖5是表示光反射層與開口部的條紋狀配置例的俯視圖。
圖6是表示有關(guān)該實(shí)施方式的光學(xué)片的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)例的部分剖視圖。
圖7是表示開口率與亮度及視野半值角度的一般的關(guān)系的圖。
圖8是說(shuō)明有關(guān)該實(shí)施方式的光學(xué)片的光學(xué)作用的圖。
圖9是表示有關(guān)該實(shí)施方式的光學(xué)片的、與相對(duì)于視覺(jué)方向的角度對(duì)
應(yīng)的光強(qiáng)度分布的說(shuō)明圖。
圖IO是表示將有關(guān)該實(shí)施方式的光學(xué)片應(yīng)用在顯示器用背光源中的情
況下的性能評(píng)價(jià)用的背光源結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖11是表示應(yīng)用了實(shí)施例1的光學(xué)片的背光源的光強(qiáng)度分布的圖。圖12A是一覽顯示圖IO所示的性能評(píng)價(jià)用的背光源結(jié)構(gòu)的各部位的具
體結(jié)構(gòu)的圖。
圖12B是一覽顯示圖IO所示的性能評(píng)價(jià)用的背光源結(jié)構(gòu)的各部位的具體結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
7圖4是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)片的一例的側(cè)視圖。
艮P，有關(guān)該實(shí)施方式的光學(xué)片10具備將來(lái)自光源20的光L從入射面
ll導(dǎo)入、向射出面12側(cè)散射的光擴(kuò)散層13。
眾所周知，在該技術(shù)領(lǐng)域中作為光擴(kuò)散層13采用在透光性樹脂中包含
折射率不同的樹脂小珠或微粒子(填料)的結(jié)構(gòu)、或?qū)⑷我粋€(gè)表面處理為
粗糙狀的結(jié)構(gòu)。
此外，在光擴(kuò)散層13的射出面12上，通過(guò)粘接層18固定了光反射層14。該光反射層l 4例如由白色墨、金屬箔、金屬蒸鍍層構(gòu)成，如圖5的俯視圖所示，例如規(guī)則地設(shè)有由空氣層構(gòu)成的多個(gè)開口部15。
進(jìn)而，在光反射層14的另一面(圖4中所示的光反射層14的上表面)上，固定有在表面上配置多個(gè)單位透鏡16而構(gòu)成的透鏡片17。
粘接層18例如使用紫外線固化性樹脂(以后也稱作"UV固化粘合劑")、或其他種類的粘合劑，為了提高光擴(kuò)散層13的擴(kuò)散性，有時(shí)會(huì)混入擴(kuò)散材料。在考慮到在光學(xué)片10的制造后也殘留的粘合性的情況下，由于導(dǎo)致經(jīng)吋的耐受性及光學(xué)特性的下降的可能性較低，所以優(yōu)選地利用紫外線固化性樹脂的重合粘接力。此外，在遍及透鏡片17的整面而形成紫外線固化性樹脂的粘接層18的情況下，如果粘接層18固化，則容易避免沒(méi)有與光反射層14接觸的部分進(jìn)入到開口部15中，是優(yōu)選的。
圖6是表示透鏡片17的結(jié)構(gòu)例的側(cè)視圖。
在圖6所示的例子中，透鏡片17在單面上具有以間距P排列有由高度TL的半圓柱狀凸柱面透鏡構(gòu)成的單位透鏡16的透鏡部，在另一面上具備向光源20側(cè)進(jìn)行反射的光反射性較高的光反射層14。光反射層14以條紋狀配置有與各單位透鏡16按1: l對(duì)應(yīng)的、具有寬度A的例如由空氣層構(gòu)成的開口部15。并且，做成將開口部15與半圓柱狀凸柱面透鏡之間用與半圓柱狀凸柱面透鏡相同或與其接近的折射率n的材料充滿的構(gòu)造，以使入射到開口部15中的光高效率地入射到半圓柱狀凸柱面透鏡中。
形成這樣的結(jié)構(gòu)的透鏡片17為了將光高效率地入射到由半圓柱狀凸柱面透鏡構(gòu)成的單位透鏡16中，在從單位透鏡16的谷部到相反側(cè)的表面的距離TB時(shí)，滿足如下關(guān)系
P《A+2*TB*tana 。
8其中，a是開口部15處的透鏡片17的界面上的臨界角，利用開口部15的折射率no，用a二sin-1 (n0/n)定義。
另一方面，A/P相當(dāng)于開口率，但如圖7所示，有開口率A/P越大、視野半值角度越提高、但亮度越降低的一般的特性。因此，開口率A/P需要考慮亮度與視野半值角度的平衡而設(shè)定。所以，在高度TL、距離TB、開口部的寬度A以及間距P之間，成立如下關(guān)系
0.3<TL/P<0.6 (1)式
0.3<TB/P<1.0 (2)式
0.3<A/P<0.6 (3)式。
在(1)式中，在TL/P為0.3以下時(shí)，透鏡的聚光性不足，在超過(guò)0.6的情況下成為方向性過(guò)強(qiáng)的透鏡，作為電視機(jī)用途是不適合的，并且成型變得困難。
在(2)式中，如果TB/P處于上述范圍外，則不能高效率地向透鏡導(dǎo)光，結(jié)果光量損失增加。
在(3)式中，在A/P為0.3以下時(shí)，方向性過(guò)強(qiáng)，并且白反射層中的吸收會(huì)顯著地出現(xiàn)，結(jié)果光量損失變大。反之，在0.6以上時(shí)，擴(kuò)散性過(guò)強(qiáng)(聚光性較弱)，難以提高正面亮度。
此外，相互相鄰的單位透鏡16的邊界(谷部)所成的角度6的范圍如以下說(shuō)明，優(yōu)選為35° 60° 。
艮P,如果相互相鄰的單位透鏡16的邊界(谷部)所成的角度6不到35° ，則成型后的脫模性降低，或者在反復(fù)成型的過(guò)程中金屬模具前端彎曲而不能進(jìn)行成型品脫模，或者在金屬模具處理時(shí)會(huì)損傷金屬模具前端、使金屬模具壽命變短。此外，為了提高單位透鏡16的取向特性，只要減小半圓柱狀凸柱面透鏡的曲率半徑、或者將截面形狀設(shè)計(jì)為非球面(橢圓)形狀就可以，但可以通過(guò)使相互相鄰的單位透鏡16的邊界(谷部)所成的角度0為60°以下來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的取向特性。
另一方面，在上述角度0超過(guò)60。的情況下，由于單位透鏡16成為平緩的形狀，所以透鏡性能降低而取向角度變窄，成為實(shí)現(xiàn)提高視聽者的視覺(jué)方向的光的強(qiáng)度的本發(fā)明的目的上的障礙。
另外，單位透鏡16并不限于半圓柱狀凸柱面透鏡，在2維排列有凸透鏡的透鏡片、或具有半圓柱狀凸柱面透鏡作為單位透鏡16排列在1方向上而成的透鏡部的柱狀透鏡片、以及其他透鏡片的情況下，也不脫離本發(fā)明的主旨。
這樣的透鏡片17是使用例如PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、COP (環(huán)狀聚烯烴)等、通過(guò)在該技術(shù)領(lǐng)域中周知的使用熱塑性樹脂的壓力成型或擠壓成型而成型的整體的成型體?；蛘咭部梢詫ET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PP (聚丙烯)、PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PE (聚乙烯)等作為基材、通過(guò)在其上配置紫外線固化樹脂的紫外線硬化成型法形成。
開口部15的折射率比光擴(kuò)散層13及透鏡片17低，形成在分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)單位透鏡16的位置上。
作為開口部15的形成部位，優(yōu)選地使分別連接透鏡片17的各單位透鏡16的頂點(diǎn)和各截面中心G的各線分別與光反射層14的面(圖4中所示的光反射層14的上表面)大致垂直，上述各截面中心G是與各單位透鏡16分別對(duì)應(yīng)的各開口部15的、以光反射層14的面(圖4中所示的光反射層14的上表面)為截面時(shí)的各截面中心。
換言之，將開口部15形成為，使各開口部15的截面中心G存在于從各單位透鏡16的頂點(diǎn)沿著光學(xué)片10的厚度方向引出的垂線上。
或者，也可以分別在包括單位透鏡16的非聚光面的區(qū)域具備光反射層14、在光反射層14以外的區(qū)域具備開口部15。另外，開口部15不僅是平坦面，也可以在表面上形成有凸部或凹部。在凸形狀的情況下，在制造上是優(yōu)選使其比對(duì)應(yīng)于條紋的凸部低。
使開口部15的寬度A越大，則沒(méi)有被充分地縮窄的散射光也入射到單位透鏡16中，所以，如上所述，不向視聽者的視覺(jué)方向F射出的光的成分增加。
另一方面，使開口部15的寬度A越小，則只有更均勻地被縮窄的散射光入射到單位透鏡16中，根據(jù)情況，從單位透鏡16射出的射出光的不均勻增加。
因而，開口部15的形狀及寬度A是根據(jù)對(duì)光學(xué)片IO要求的規(guī)格而決定的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。
10例如，在使用上述那樣的柱狀透鏡片作為透鏡片17的情況下，也可以通過(guò)具備例如空氣層那樣的光透射性的條紋狀的開口部15，以便包括在使平行光線從透鏡部側(cè)入射時(shí)、使入射的平行光線因透鏡部的聚光作用而聚光的部位，使非開口部由條紋狀的光反射層14構(gòu)成，并且使半圓柱狀凸柱面透鏡的排列間距與條紋狀的開口部15的形成間距相等。
由這樣的規(guī)則地配置的多個(gè)開口部15部分地貫通而成的光反射層14使用在該技術(shù)領(lǐng)域中周知的印刷法、轉(zhuǎn)印法、或光刻法等形成?；蛘?，通過(guò)分散混合金屬填料而成的墨層的涂布形成、轉(zhuǎn)印形成、或者金屬箔的層壓形成等形成。
或者，作為光刻法的一方式，也可以采用利用透鏡自身的聚光特性來(lái)規(guī)定開口部15的形成部位的所謂"自校準(zhǔn)方法"。
在通過(guò)自校準(zhǔn)方法規(guī)定開口部15時(shí)，如圖4所示，由于對(duì)應(yīng)于各單位透鏡16的開口部15包含從單位透鏡16的頂部向透鏡片17的背面引出的垂線，所以要求從單位透鏡16對(duì)透鏡片17整面地照射平行光。
此外，在規(guī)定的開口部15中也會(huì)有殘留在自校準(zhǔn)方法時(shí)使用的感光性樹脂層的情況，但在考慮到光學(xué)片10的制造后的光學(xué)特性及耐受性的情況下，優(yōu)選地采用維持透明性的類型的感光性樹脂，其折射率更優(yōu)選為比透鏡片17低(例如接近于空氣)的類型。
接著，利用圖8說(shuō)明以上那樣構(gòu)成的有關(guān)上述實(shí)施方式的光學(xué)片的作用。
艮P，在有關(guān)該實(shí)施方式的光學(xué)片10中，來(lái)自光源20的光L從光擴(kuò)散層13的入射面11入射。入射到光擴(kuò)散層13中的光L在這里被隨機(jī)地散射。這樣散射的光中的、僅通過(guò)開口部15的光Y向透鏡片17導(dǎo)引。
由于各開口部15設(shè)置成分別與設(shè)在透鏡片17上的各單位透鏡16的頂點(diǎn)對(duì)置，所以僅由對(duì)應(yīng)的各開口部15縮窄的光被導(dǎo)引到各單位透鏡16中。
艮P，各開口部15通過(guò)發(fā)揮縫隙那樣的作用，僅散射角度被縮窄的光Y入射到各單位透鏡16中，所以沒(méi)有從斜向入射到單位透鏡16中的光，由此能夠消除不沿視聽者的視覺(jué)方向F行進(jìn)而向橫向浪費(fèi)地射出的光。另一方面，不能通過(guò)開口部15的光P被光反射層14反射，回到光擴(kuò)散層13側(cè)。
接著，在光擴(kuò)散層13中同樣被散射后，都成為散射角度被縮窄的光Y后，通過(guò)開口部15入射到單位透鏡16中，在被單位透鏡16擴(kuò)散到規(guī)定角度小內(nèi)后射出。
這樣，能夠使來(lái)自光源20的光L散射，僅使散射角度被縮窄的光Y入射到單位透鏡16中，并且對(duì)于不能入射到單位透鏡16中的光能夠不浪費(fèi)地射出而進(jìn)行再利用，所以能夠在提高來(lái)自光源20的光的利用效率的同時(shí)、控制擴(kuò)散范圍而射出。
由此，如圖9所示，從有關(guān)該實(shí)施方式的光學(xué)片IO射出的光強(qiáng)度分布A成為如下分布消滅了在從使用BEF的光學(xué)片射出的光強(qiáng)度分布B中那樣的圖中橫軸上的±90°附近的較小的光強(qiáng)度峰值，并且，能夠進(jìn)一步提高以圖中橫軸所示的0°為中心的視聽者的視覺(jué)方向F的光強(qiáng)度。
另外，為了進(jìn)一步控制從單位透鏡16射出的光，也可以在圖4及圖8中的單位透鏡16的上側(cè)即光射出面?zhèn)冗€具備由具有光散射性的片或薄膜構(gòu)成的光散射層、或反射型偏振分離薄膜(都未圖示)。.以下，說(shuō)明有關(guān)上述實(shí)施方式的光學(xué)片的各種具體例。(實(shí)施例1)
在PET薄膜(75pm厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100 ym、排列間距200y m的柱面透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15 um厚)，以使開口部15與光反射層14的比例成為1: I。
此時(shí)，滿足P《A+21Anana ，成為TL/P = 0.31TB/P=0.38A/P = 0.5，
成為滿足上述(1)至(3)式的條件的光學(xué)片。(實(shí)施例2)
在PET薄膜(75um厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100um、排列間距200ixm的柱面透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15um厚)，以使開口部15與光反射層14的比例成為h 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，形成丙烯類的壓敏粘合材料或熱敏粘合材料(5 ixm厚)，與作為光擴(kuò)散層13的PET薄膜(75ixm厚)貼合，制成光學(xué)片 10。
這樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘接層18的厚度較薄。因 而，在粘接層18遍及透鏡片17的整面形成的情況下，能夠避免隨著不與 光擴(kuò)散層13接觸的部分進(jìn)入而掩埋在開口部15內(nèi)、因折射率的差異而給 光學(xué)特性帶來(lái)影響的情況。 (實(shí)施例3)
在PET薄膜(75"m厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的 固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100nm、排列間距200um的柱面 透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15um厚)，以使開口部 15與光反射層14的比例成為1: 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，設(shè)置作為擴(kuò)散材料而添加了 10%重量部的正球 狀的丙烯樹脂填料(平均粒徑5ixm)的丙烯類壓敏粘合材料或熱敏粘合材 料(5um厚)，與作為光擴(kuò)散層13的PET薄膜(75"m厚)貼合，制成 光學(xué)片10。
在此情況下也與實(shí)施例2同樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘
接層18的厚度較薄。 (實(shí)施例4)
在PET薄膜(75um厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的 固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100um、排列間距200um的柱面 透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15um厚)，以使開口部 15與光反射層14的比例成為1: 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，設(shè)置UV固化型粘合材料(5um厚)，與作為 光擴(kuò)散層13的PET薄膜(75ixm厚)貼合，制成光學(xué)片10。
在此情況下也與實(shí)施例2同樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘 接層18的厚度較薄。(實(shí)施例5)
在PET薄膜(75um厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的 固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100um、排列間距200um的柱面 透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15um厚)，以使開口部 15與光反射層14的比例成為1: 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，設(shè)置作為擴(kuò)散材料而添加了正球狀的丙烯樹脂 填料(平均粒徑5Pm)的UV固化型粘合材料(5um厚)，與作為光擴(kuò)散 層13的PET薄膜(75Pm厚)貼合，制成光學(xué)片10。
在此情況下也與實(shí)施例2同樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘 接層18的厚度較薄。 (實(shí)施例6)
在PET薄膜(75ixm厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的 固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100um、排列間距200um的柱面 透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15 um厚)，以使開口部 15與光反射層14的比例成為1: 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，設(shè)置丙烯類的壓敏粘合材料或熱敏粘合材料(5 um厚)，與作為光擴(kuò)散層13的擴(kuò)散薄膜(100"m厚、霧度90、透射率 90)貼合，制成光學(xué)片10。
在此情況下也與實(shí)施例2同樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘
接層18的厚度較薄。 (實(shí)施例7)
在PET薄膜(75um厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的 固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100 um、排列間距200um的柱面 透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15um厚)，以使開口部 15與光反射層14的比例成為1: 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，設(shè)置作為擴(kuò)散材料而添加了 10%重量部的正球 狀的丙烯樹脂填料(平均粒徑5ixm)的丙烯類壓敏粘合材料或熱敏粘合材料(5um厚)，與作為光擴(kuò)散層13的擴(kuò)散薄膜(100um厚、霧度90%、 透射率90%)貼合，制成光學(xué)片IO。
在此情況下也與實(shí)施例2同樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘 接層18的厚度較薄。 (實(shí)施例8)
在PET薄膜(75um厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的 固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100um、排列間距200um的柱面 透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15ym厚)，以使開口部 15與光反射層14的比例成為1: 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，設(shè)置UV固化型粘合材料(5um厚)，與作為 光擴(kuò)散層13的擴(kuò)散薄膜(100um厚、霧度90%、透射率90%)貼合，制 成光學(xué)片10。
在此情況下也與實(shí)施例2同樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘 接層18的厚度較薄。 (實(shí)施例9)
在PET薄膜(75Pm厚)的一個(gè)面上，通過(guò)丙烯類紫外線固化樹脂的 固化物，形成單位透鏡16的曲率半徑100um、排列間距200"m的柱面
透鏡組。
作為光反射層14，通過(guò)轉(zhuǎn)印法形成白墨層(15ixm厚)，以使開口部 15與光反射層14的比例成為1: 1。
進(jìn)而，作為粘接層18，設(shè)置作為擴(kuò)散材料而添加了 10%重量部的正球 狀的丙烯類樹脂填料的UV固化型粘合材料(5um厚)，與作為光擴(kuò)散層 13的擴(kuò)散薄膜(100um厚、霧度90%、透射率90%)貼合，制成光學(xué)片 10。
在此情況下也與實(shí)施例2同樣，相對(duì)于作為光反射層14的白墨層，粘 接層18的厚度較薄。
接著，評(píng)價(jià)將有關(guān)上述實(shí)施例1 9的光學(xué)片10應(yīng)用到26英寸的液晶 電視機(jī)的顯示器用背光源單元中時(shí)的性能。作為評(píng)價(jià)條件，使用由冷陰極 管、光學(xué)片組、以及液晶面板構(gòu)成的電視機(jī)結(jié)構(gòu)，依次作為光學(xué)片組而以
15以下所示為對(duì)象，利用亮度計(jì)(Eldim公司制EZlite)，通過(guò)評(píng)價(jià)顯示亮度 的視野角分布來(lái)進(jìn)行。
在使用3M公司制BEF作為亮度提升薄膜的情況下， 一般在圖10那樣 的結(jié)構(gòu)中使用。作為各自的作用，擴(kuò)散板通過(guò)使光源光擴(kuò)散而具有光源的 消影的效果，此外，還有作為層疊各種光學(xué)薄膜時(shí)的底座的作用。下擴(kuò)散 薄膜起到僅通過(guò)擴(kuò)散板的擴(kuò)散是不充分的擴(kuò)散的作用、并且反射型偏振分 離薄膜例如一般是作為3M公司制的反射型偏振薄膜的DBEF，目的是將 本來(lái)由粘貼在液晶面板上的偏振薄膜除去的偏振光反射而再利用。此外， 通過(guò)該DBEF功會(huì)g， BEF的亮度視野角特性如圖11所示，向橫方向的浪費(fèi) 的射出被降低。
另外，圖ll所示的亮度分布圖表示特定偏振成分的光的亮度分布，表 示通過(guò)DBEF的采用、入射到液晶顯示元件中的背光源光量中的通過(guò)液晶 層的下側(cè)的偏振元件的偏振軸的成分的光量上升。
在圖10、圖12A及圖12B所示的具體的比較結(jié)構(gòu)及實(shí)施方式中，所謂 的"上擴(kuò)散薄膜""下擴(kuò)散薄膜"，是在光散射(擴(kuò)散)中具有方向性、入 射光在畫面的上方向上較多地具有散射射出成分、或者在下方向上較多地 具有散射射出成分的特性的差異。
各自的規(guī)格如下。
下擴(kuò)散薄膜l:膜厚2mm、霧度95%、透射率80。％ 下擴(kuò)散薄膜2:膜厚100um、霧度90%、透射率90% 上擴(kuò)散薄膜3:膜厚100 ym、霧度40%、透射率90% 通過(guò)上述的比較結(jié)構(gòu)及實(shí)施結(jié)構(gòu)，進(jìn)行顯示器的圖像評(píng)價(jià)。 另外，擴(kuò)散板與擴(kuò)散薄膜同樣具有使光擴(kuò)散的作用，但相對(duì)于擴(kuò)散薄 膜在薄膜上做成柔軟的構(gòu)造，擴(kuò)散板通過(guò)由擠壓成型形成而厚度比擴(kuò)散薄 膜厚、具有較高的剛性。
這樣，在一般的結(jié)構(gòu)中需要使用多個(gè)光學(xué)薄膜，而在本發(fā)明的第1技 術(shù)方案的光學(xué)片中，在其設(shè)計(jì)上如圖11所示，在沒(méi)有反射型偏振分離薄膜 的狀態(tài)下，也設(shè)計(jì)為在橫向上幾乎不射出浪費(fèi)的射出光，所以即使將反射 型偏振分離薄膜替換為通常的擴(kuò)散薄膜、或者除去，也不會(huì)損害光學(xué)特性。 此外，在本發(fā)明的第2技術(shù)方案的光學(xué)片中，即使將擴(kuò)散板及下擴(kuò)散薄膜除去，也不會(huì)損害其光學(xué)特性。
因而，本發(fā)明不僅其光學(xué)特性、在部件件數(shù)的削減的意義上，效果也 較好。
工業(yè)實(shí)用性
有關(guān)上述那樣的本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)片不僅在應(yīng)用到具備直下型 光源的比較大型的畫面的液晶電視機(jī)的情況下有效，而且在應(yīng)用到具有包
括端面照光型光源或冷陰極射線管或LED的光源、及導(dǎo)光板的背光源單元 的中小型顯示器中的情況下也有效。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)片，在顯示器用背光源單元的照明光路控制中使用，其特征在于，在具有凸柱面透鏡組被排列形成的透鏡部、和上述透鏡部的相反側(cè)的表面的柱狀透鏡片的上述表面上，在包括上述透鏡部的非聚光面的區(qū)域具備光反射部，在上述光反射部以外的區(qū)域具備光透射部；在上述光透射部形成有凸柱面透鏡及凹柱面透鏡中的至少任一種。
2、 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)片，其特征在于，上述柱狀透鏡片由在片 狀的透光性基材的單面形成了上述透鏡部的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
3、 如權(quán)利要求l所述的光學(xué)片，其特征在于，上述光反射部通過(guò)將金 屬填料分散混合而成的墨層的涂布形成、轉(zhuǎn)印形成、或者金屬箔的層壓形 成中的任一種形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)片和使用它的背光源單元以及顯示器，在顯示器用背光源單元的照明光路控制中使用的光學(xué)片(10)中，從照明光(L)的入射側(cè)依次至少具備光散射層(13)，將照明光向射出面(12)側(cè)散射；粘接層或粘合層(18)；光反射層(14)，將由光散射層(13)散射的光向光散射層(13)側(cè)反射，及透鏡片(17)，平坦的背面被固定在光反射層(14)的另一個(gè)面上，并在表面上配置有多個(gè)單位透鏡(16)。在光反射層(14)上，具有與各單位透鏡(16)1∶1對(duì)應(yīng)的開口部(15)，并且，粘接層或粘合層(18)的厚度比光反射層薄。
文檔編號(hào)G02B5/02GK101487909SQ20091000591
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2006年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者L·M·穆里洛-莫拉, 中入友洋, 堺夏香, 椎名義明, 福永悟大, 遠(yuǎn)藤充輝, 黑田健二郎 申請(qǐng)人:凸版印刷株式會(huì)社