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TW202307532A - 光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、以及資訊設備 - Google Patents

光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、以及資訊設備 Download PDF

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TW202307532A
TW202307532A TW111122542A TW111122542A TW202307532A TW 202307532 A TW202307532 A TW 202307532A TW 111122542 A TW111122542 A TW 111122542A TW 111122542 A TW111122542 A TW 111122542A TW 202307532 A TW202307532 A TW 202307532A
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TW
Taiwan
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light
sheet
diffusing
liquid crystal
backlight unit
Prior art date
Application number
TW111122542A
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植野博暉
蔡承亨
Original Assignee
日商惠和股份有限公司
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract

本發明之課題係於背光單元中維持亮度均勻性且即便以低電力仍實現高亮度的畫面。本發明之光學片積層體100於背光單元40中組裝至光源42與稜鏡片44之間。光學片積層體100具備一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部22之多個光擴散片43。於最靠近稜鏡片44之第1光擴散片43A中，凹部22配置於出光面21a。於除了第1光擴散片43A以外之多個光擴散片43中至少1個的第2光擴散片43B中，凹部22配置於入光面21b。第1光擴散片43A中的擴散劑的含有率為0質量%以上至2質量%以下。

Description

光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、以及資訊設備
本發明係關於一種光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、以及資訊設備。
近年來，作為智慧型手機或平板終端等各種資訊設備之顯示裝置，廣泛地利用有液晶顯示裝置(以下，有時亦稱為液晶顯示器)。作為液晶顯示器的背光，光源配置於液晶面板的背面之直下型方式、或光源配置於液晶面板的側面的附近之側光方式成為主流。
於採用直下型背光之情形時，為了使來自LED(Light Emitting Diode；發光二極體)等光源之光擴散而提高遍及畫面整體之亮度及色度的均勻性，係使用光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薄型顯示器的直下型背光單元中，藉由將多片光擴散片重疊使用來提升亮度均勻性。 [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]
對於筆記型電腦或平板等攜帶使用之可攜式資訊終端，要求進一步之低耗電。隨之，對於組裝至背光單元中之光學片，亦要求能夠以低電力實現高亮度的畫面。
但是，一般而言在亮度提升之背光構成存在亮度均勻性降低之傾向。換言之，亮度與亮度均勻性之間存在取捨之關係。
本發明之目的在於：於背光單元中維持亮度均勻性且即便以低電力仍實現高亮度的畫面。 [用以解決課題之手段]
為了達成前述目的，本發明之光學片積層體係於在顯示畫面的背面側分散設置有多個光源之液晶顯示裝置中組裝至前述多個光源與稜鏡片之間。本發明之光學片積層體具備一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部之多個光擴散片。於前述多個光擴散片中最靠近前述稜鏡片之第1光擴散片中，前述多個凹部配置於出光面。於除了前述第1光擴散片以外之前述多個光擴散片中至少1個的第2光擴散片中，前述多個凹部配置於入光面。前述第1光擴散片中的擴散劑的含有率為0質量%以上至2質量%以下。
根據本發明之光學片積層體，藉由將一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部之光擴散片(以下，有時亦稱為稜錐片)重疊多片使用，能夠提升亮度均勻性。另外，於最靠近稜鏡片之第1光擴散片中，將大致倒四角錐狀之凹部配置於出光面，因此與將該凹部配置於入光面之情形相比，容易使出光之光向稜鏡片會聚。進而，藉由將第1光擴散片中的擴散劑的含有率抑制為2質量%以下，第1光擴散片的出光之光的會聚性提升，因此即便以低電力仍能夠使亮度增大。
因此，藉由將本發明之光學片積層體用於背光單元，能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。
於本發明之光學片積層體中，若前述第2光擴散片厚於前述第1光擴散片，則可獲得如下效果。亦即，若使於入光面配置有大致倒四角錐狀之凹部之第2光擴散片的厚度變厚，則於入光面之凹部擴散並於第2光擴散片內沿斜方向前進之光的光路變長。因此，與入光面平行之方向上的光的擴散距離變長，因此光擴散性增大，亮度均勻性更進一步提升。另外，藉由使第1光擴散片薄於第2光擴散片，亦能夠抑制作為光學片積層體整體之厚度，謀求背光單元亦即液晶顯示裝置之薄型化。
本發明之背光單元係組裝至前述液晶顯示裝置中，將自前述多個光源發出之光導入至前述顯示畫面側之背光單元，且於前述多個光源與前述稜鏡片之間具備前述之本發明之光學片積層體。
根據本發明之背光單元，具備前述之本發明之光學片積層體，因此能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。
於本發明之背光單元中，前述多個光源可配置於自前述光學片積層體觀察為設置於前述稜鏡片之相反側之反射片上。若以此方式，藉由於構成光學片積層體之光擴散片與反射片之間的多重反射使光進一步擴散，因此亮度均勻性更進一步提升。
於本發明之背光單元中，前述多個光源與前述光學片積層體之間的距離可為2mm以下。若以此方式，能夠將背光單元薄型化。
本發明之液晶顯示裝置具備前述之本發明之背光單元、及液晶顯示面板。
根據本發明之液晶顯示裝置，具備前述之本發明之背光單元，因此能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。
本發明之資訊設備具備前述之本發明之液晶顯示裝置。
根據本發明之資訊設備，具備前述之本發明之液晶顯示裝置，因此能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。 [發明功效]
根據本發明，於背光單元中能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。
[實施形態]
以下，一邊參照圖式，一邊針對實施形態之光學片積層體、背光單元、液晶顯示裝置、以及資訊設備進行說明。再者，本發明之範圍並不限定於以下之實施的形態，可於本發明之技術思想之範圍內任意地變更。 [液晶顯示裝置之構成]
如圖1所示，液晶顯示裝置50具備：液晶顯示面板5；第1偏光板6，貼附於液晶顯示面板5的下表面；第2偏光板7，貼附於液晶顯示面板5的上表面；及背光單元40，介隔第1偏光板6而設置於液晶顯示面板5的背面側。
液晶顯示面板5具備：TFT(Thin Film Transistor；薄膜電晶體)基板1及CF(Color Filter；彩色濾光片)基板2，以相互對向之方式設置；液晶層3，設置於TFT基板1與CF基板2之間；及密封材(省略圖示)，設置成框狀用以將液晶層3封入至TFT基板1與CF基板2之間。
自正面(圖1之上方)觀察到之液晶顯示裝置50的顯示畫面50a的形狀原則上為長方形或正方形，但並不限於此，亦可為長方形的角變圓之形狀、橢圓形、圓形、梯形、或汽車的儀錶面板(儀錶盤)等任意的形狀。
於液晶顯示裝置50中，與各像素電極對應之各子像素中，對液晶層3施加預定大小的電壓來改變液晶層3的配向狀態。藉此，自背光單元40經由第1偏光板6入射之光的穿透率得到調整。穿透率經調整之光經由第2偏光板7出射而顯示圖像。
本實施形態之液晶顯示裝置50可用作組裝至各種資訊設備(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、攜帶型遊戲機、影印機、售票機、自動存取款機等)中的顯示裝置。
TFT基板1例如具備：多個TFT，呈矩陣狀設置於玻璃基板上；層間絕緣膜，以覆蓋各TFT之方式設置；多個像素電極，呈矩陣狀設置於層間絕緣膜上且與多個TFT分別連接；及配向膜，以覆蓋各像素電極之方式設置。CF基板2例如具備：黑矩陣，呈晶格狀設置於玻璃基板上；彩色濾光片，包含分別設置於黑矩陣的各晶格間之紅色層、綠色層及藍色層；共同電極，以覆蓋黑矩陣及彩色濾光片之方式設置；及配向膜，以覆蓋共同電極之方式設置。液晶層3係由包含具有光電特性之液晶分子之向列型液晶材料等所構成。第1偏光板6及第2偏光板7例如具備：偏光元件層，具有單向之偏光軸；及一對保護層，以夾持該偏光元件層之方式設置。 [背光單元及光學片積層體之構成]
如圖2所示，背光單元40具有：反射片41；多個光源42，呈二維狀配置於反射片41上；光學片積層體100，設置於多個光源42的上側；及一對稜鏡片44及稜鏡片45，設置於光學片積層體100的上側。
於本實施形態中，作為光源42，例如可使用藍色光源。該情形時，如圖2所示，亦可於光學片積層體100與稜鏡片44及稜鏡片45之間設置色彩轉換片46。或者，作為光源42，例如可使用白色光源。該情形時，亦可不設置色彩轉換片46。光學片積層體100亦可將一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部22之光擴散片43例如積層3片而構成。或者，亦可將光擴散片43積層2片或4片以上而構成光學片積層體100。一對稜鏡片44及稜鏡片45可為稜鏡延伸方向(稜鏡稜線延伸之方向)相互正交之下側稜鏡片44及上側稜鏡片45。構成光學片積層體100之各光擴散片43、和稜鏡片44及稜鏡片45等可為膜狀，或者亦可為平板(板)狀。這些光學片亦可藉由自重來積層於背光單元40之框體(省略圖示)內而不使用接著劑。
反射片41係例如藉由白色之聚對苯二甲酸乙二酯樹脂製之膜、銀蒸鍍膜等所構成。
光源42的種類並無特別限定，例如可為LED元件或雷射元件等，就成本、生產性等觀點而言，亦可使用LED元件。光源42於俯視之情形時可具有長方形狀，該情形時，一邊的長度可為10μm以上(較佳為50μm以上)至20mm以下(較佳為10mm以下、更佳為5mm以下)。於使用LED元件作為光源42之情形時，亦可將多個數mm見方之LED晶片隔開一定間隔地配置於反射片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元件安裝透鏡。光源42的配置數亦無特別限定，於分散配置多個光源42之情形時，較佳為有規則地配置於反射片41上。所謂有規則地配置，意指具有一定之規律性地進行配置，例如相當於以等間隔配置光源42之情形。於以等間隔配置光源42之情形時，相鄰的2個光源42的中心距離亦可為0.5mm以上(較佳為2mm以上)至20mm以下。於使用藍色光源作為光源42之情形時，該藍色光源可發出例如於CIE(International Commission on illumination；國際照明委員會)1931之色度座標中為x＜0.24、y＜0.18之光。於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之LED元件、峰值波長為綠色區域之LED元件、及峰值波長為紅色區域之LED元件所構成，可發出例如於CIE1931之色度座標中為0.24＜x＜0.42、0.18＜y＜0.48之光。
於構成光學片積層體100之多個光擴散片43中最靠近下側稜鏡片44之第1光擴散片43A中，多個凹部22配置於出光面21a。於除第1光擴散片43A以外之多個光擴散片43中至少1個第2光擴散片43B中，多個凹部22配置於入光面21b。於本實施形態中，第1光擴散片43A以外之2片光擴散片43均設為於入光面21b配置有凹部22之第2光擴散片43B。但是，亦可取而代之而將自光源42側起第1層或第2層之光擴散片43之僅任一者設為第2光擴散片43B，將另一者設為於出光面21a配置有凹部22之第1光擴散片43A。
如圖3中的(a)、(b)所示，光擴散片43A、光擴散片43B各自具有基材層21。光擴散片43A、光擴散片43B具有光出射面21a、及光入射面21b。亦即，光擴散片43A、光擴散片43B係將光入射面21b朝向光源42而配置。基材層21只要由使光穿透之樹脂材料所構成則並無特別限定，例如可為丙烯酸、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可包含擴散劑之其他添加劑，或者亦可實質上不含有添加劑。於第1光擴散片43A之基材層21中添加擴散劑之情形時，擴散劑的含有率亦可設為0質量%以上至2質量%以下。基材層21中可含有之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、丙烯腈、聚矽氧、聚苯乙烯、聚醯胺等有機粒子。
光擴散片43A、光擴散片43B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、進而較佳為1mm以下)至0.1mm以上。若光擴散片43A、光擴散片43B的厚度為3mm以下，則能夠將液晶顯示器薄型化。若光擴散片43A、光擴散片43B的厚度為0.1mm以上，則亮度均勻性提升。
於第1光擴散片43A的出光面21a、及第2光擴散片43B的入光面21b，如圖4所示，大致倒四角錐狀(倒稜錐狀)之多個凹部22排列成二維矩陣狀。換言之，多個凹部22係沿著相互正交之兩方向排列。相鄰之凹部22彼此藉由稜線111劃分。稜線111係沿著凹部22排列之兩方向延伸。凹部22的中心(倒稜錐的頂點)112係凹部22的最深部。圖4中，為了便於說明而例示了凹部22配置成5×5之矩陣狀之情況，但凹部22的實際的排列數非常多。於多個凹部22的二維排列中，各凹部22可無間隙地設置，亦可隔開預定間隔地設置。另外，亦可於不損害光擴散效果之程度上，使一部分凹部22無規排列。
凹部22的頂角θ例如為90°，凹部22的排列間距p例如為100μm，凹部22的深度例如可為50μm。所謂凹部22的頂角θ，係指於相對於光擴散片43的配置面為垂直的面(縱剖面)，以垂直橫穿通過凹部22的中心(倒稜錐的頂點112)且夾著該中心相向之一對斜面之方式切斷時所顯現之剖面中，斜面的剖面線彼此所成之角。另外，所謂凹部22的排列間距p，係指相鄰的凹部22的中心(倒稜錐的頂點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之距離)。
第1光擴散片43A的入光面21b、及第2光擴散片43B的出光面21a例如可為無光澤面、平坦面(鏡面)或壓紋加工面。另外，於第2光擴散片43B的出光面21a，例如亦可設置大致倒四角錐狀(倒稜錐狀)等之多個凹部。光擴散片43A、光擴散片43B可由一面具有凹凸形狀(凹部22)之基材層21之1層結構構成。光擴散片43A、光擴散片43B亦可由兩面平坦之基材層與一面具有凹凸形狀之層之2層結構構成。光擴散片43A、光擴散片43B亦可由包含一面具有凹凸形狀之層之3層以上之結構構成。光擴散片43A、光擴散片43B之製造方法並無特別限定，例如亦可使用擠出成型法、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之光擴散片之順序如下所述。首先，將添加有擴散劑之顆粒狀之塑膠粒子(與此同時，亦可混合未添加擴散劑之顆粒狀之塑膠粒子)投入至單軸擠出機，一邊進行加熱一邊進行熔融、混練。然後，將藉由T字模所擠出之熔融樹脂用2根金屬輥夾住而進行冷卻後，使用導引輥進行搬運，藉由切片機切成片狀平板，藉此製作光擴散片。此處，使用表面具有將所需之凹凸形狀經反轉後之形狀之金屬輥來夾住熔融樹脂，藉此將輥表面的反轉形狀轉印至樹脂，因此能夠將所需之凹凸形狀賦形予光擴散片表面。另外，轉印至樹脂之形狀未必將輥表面的形狀100%轉印，因此亦可由轉印程度進行逆算來設計輥表面的形狀。
於使用擠出成型法製造表面具有凹凸形狀之2層結構之光擴散片之情形時，例如分別向2個單軸擠出機中投入形成各層所需之顆粒狀之塑膠粒子後，對每各層實施與前述同樣之順序，積層所製作之各片即可。
或者，亦可以如下方式製作表面具有凹凸形狀之2層結構之光擴散片。首先，分別向 2個單軸擠出機中投入形成各層所需之顆粒狀之塑膠粒子，一邊進行加熱一邊進行熔融、混練。然後，將要成為各層之熔融樹脂投入至1個T字模中，於該T字模內進行積層，將藉由該T字模所擠出之積層熔融樹脂用2根金屬輥夾住而進行冷卻。然後，使用導引輥搬運積層熔融樹脂，藉由切片機切成片狀平板，藉此亦可製作表面具有凹凸形狀之2層結構之光擴散片。
另外，亦可藉由使用UV(紫外線)之賦形轉印以如下方式製造光擴散片。首先，對具有欲轉印之凹凸形狀之反轉形狀之輥填充未硬化之紫外線硬化樹脂，將基材壓抵於該樹脂。其次，於填充有紫外線硬化樹脂之輥與基材成為一體之狀態下，照射紫外線而使樹脂硬化。其次，將藉由樹脂賦形轉印有凹凸形狀之片自輥剝離。最後，再次對片進行紫外線照射而使樹脂完全硬化，藉此製作表面具有凹凸形狀之光擴散片。
再者，於本發明中，考慮到藉由通常之形狀轉印技術難以形成幾何學上嚴格之倒四角錐之凹部，而使用「大致倒四角錐」之表述，但「大致倒四角錐」包含真正之倒四角錐或實質上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」，係指可近似於倒四角錐之形狀。例如，即使是關於頂部平坦之「倒四角錐梯形」，頂部面積小至不失去本發明之作用效果之程度之形狀則仍設為包含於「大致倒四角錐」。另外，於由工業生產上之加工精度所引起之不可避免的形狀的偏差之範圍內由「倒四角錐」變形之形狀亦包含於「大致倒四角錐」。
稜鏡片44及稜鏡片45由於必須使光線穿透，故而以透明(例如無色透明)之合成樹脂為主成分而形成。稜鏡片44及稜鏡片45亦可形成為一體。下側稜鏡片44具有基材層44a、及積層於基材層44a的表面之由多個突條稜鏡部44b所構成之突起列。同樣地，上側稜鏡片45具有基材層45a、及積層於基材層45a的表面之由多個突條稜鏡部45b所構成之突起列。突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b分別呈條紋狀積層於基材層44a及基材層45a的表面。突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b分別為內面與基材層44a及基材層45a的表面接觸之三角柱狀體。突條稜鏡部44b的延伸方向與突條稜鏡部45b的延伸方向相互正交。藉此，藉由下側稜鏡片44使自第1光擴散片43A入射之光線向法線方向側折射，進而藉由上側稜鏡片45使自下側稜鏡片44出射之光線以相對於顯示畫面50a大致垂直地前進之方式折射。
稜鏡片44及稜鏡片45的厚度(自基材層44a及基材層45a的內面至突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的頂點之高度)的下限例如可為50μm左右，更佳為100μm左右。稜鏡片44及稜鏡片45的厚度的上限可為200μm左右，更佳為180μm左右。稜鏡片44及稜鏡片45中的突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的間距的下限例如可為20μm左右，更佳為25μm左右。稜鏡片44及稜鏡片45中的突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的間距的上限例如可為100μm左右，更佳為60μm左右。突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的頂角例如可為85°以上至95°以下。突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的折射率的下限例如可為1.5，更佳為1.55。突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的折射率的上限例如可為1.7。
稜鏡片44及稜鏡片45例如可為於由PET(polyethylene terephthalate；聚對苯二甲酸乙二酯)膜所構成之基材層44a及基材層45a設置有使用UV硬化型丙烯酸系樹脂經形狀轉印而成之突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b之稜鏡片，或者亦可為突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b與基材層44a及基材層45a一體成形而成之稜鏡片。
色彩轉換片46例如為將來自作為藍色光源之光源42之光轉換為以任意顏色(例如綠色或紅色)之波長為峰值波長之光之波長轉換片。色彩轉換片46例如將波長450nm之藍色光轉換為波長540nm之綠色光及波長650nm之紅色光。該情形時，若使用發出波長450nm之藍色光之光源42，則藉由色彩轉換片46將藍色光部分轉換為綠色光及紅色光，因此經穿透色彩轉換片46之光成為白色光。作為色彩轉換片46，例如亦可使用QD(Quantum Dot；量子點)片或螢光片等。
雖然省略圖示，但亦可於稜鏡片44及稜鏡片45的上側(顯示畫面50a之側)進而設置上方用光擴散片。上方用光擴散片使自上側稜鏡片45側入射之光線擴散些許程度來抑制由稜鏡片44及稜鏡片45中的突條稜鏡部44b及突條稜鏡部45b的形狀等引起之亮度不均。上方用光擴散片亦可直接積層於上側稜鏡片45的表面。上方用光擴散片的厚度並無特別限定，例如可為50μm以上至3mm以下。若上方用光擴散片的厚度超過3mm，則難以達成液晶顯示器之薄型化，另一方面，若上方用光擴散片的厚度低於50μm，則難以獲得充分的光擴散效果。上方用光擴散片可為膜狀，亦可為平板(板)狀。作為上方用光擴散片，例如可使用於PET膜的至少一面使用UV硬化型丙烯酸系樹脂賦予有凹凸形狀之光擴散片。
另外，雖然省略圖示，但亦可於稜鏡片44及稜鏡片45的上側(顯示畫面50a之側)設置偏光片。偏光片藉由防止自背光單元40出射之光被液晶顯示裝置50之第1偏光板6吸收，使顯示畫面50a的亮度提升。 [實施形態的特徵]
本實施形態之光學片積層體100係於在顯示畫面50a的背面側分散設置有多個光源42之液晶顯示裝置50之背光單元40中組裝至光源42與稜鏡片44及稜鏡片45之間。本實施形態之光學片積層體100具備一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部22之多個光擴散片43。於多個光擴散片43中最靠近稜鏡片44及稜鏡片45之第1光擴散片43A中，多個凹部22配置於出光面21a。於除了第1光擴散片43A以外之多個光擴散片43中至少1個的第2光擴散片43B中，多個凹部22配置於入光面21b。第1光擴散片43A中的擴散劑的含有率為0質量%以上至2質量%以下。
根據本實施形態之光學片積層體100，藉由將一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部22之光擴散片(以下，有時亦稱為稜錐片)43重疊多片使用，能夠提升亮度均勻性。另外，於最靠近稜鏡片44及稜鏡片45之第1光擴散片43A中，將大致倒四角錐狀之凹部22配置於出光面21a，因此與將該凹部22配置於入光面21b之情形相比，容易使出光之光向稜鏡片44及稜鏡片45會聚。進而，藉由將第1光擴散片43A中的擴散劑的含有率抑制為2質量%以下，第1光擴散片43A之出光之光的會聚性提升，因此即便以低電力仍能夠使亮度增大。
因此，藉由將本實施形態之光學片積層體100用於背光單元40，能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。
於本實施形態之光學片積層體100中，若第2光擴散片43B厚於第1光擴散片43A，則可獲得如下效果。亦即，若使於入光面21b配置有大致倒四角錐狀之凹部22之第2光擴散片43B的厚度變厚，則於入光面21b之凹部22擴散並於第2光擴散片43B內向斜方向前進之光的光路變長。因此，與入光面21b平行之方向上的光的擴散距離變長，因此光擴散性增大，亮度均勻性更進一步提升。另外，藉由使第1光擴散片43A薄於第2光擴散片43B，亦能夠抑制作為光學片積層體100整體之厚度，謀求背光單元40亦即液晶顯示裝置50之薄型化。
本實施形態之背光單元40組裝至液晶顯示裝置50中，將自光源42發出之光導入至顯示畫面50a側。本實施形態之背光單元40於光源42與稜鏡片44及稜鏡片45之間具備本實施形態之光學片積層體100。
根據本實施形態之背光單元40，具備本實施形態之光學片積層體100，因此能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。
於本實施形態之背光單元40中，光源42亦可配置於自光學片積層體100觀察為設置於稜鏡片44及稜鏡片45之相反側之反射片41上。若以此方式，藉由於構成光學片積層體100之光擴散片43與反射片41之間的多重反射使光進一步擴散，因此亮度均勻性提升。
於本實施形態之背光單元40中，若光源42與光學片積層體100之間的距離為2mm以下，則能夠將背光單元40小型化。另外，著眼於今後之中小型液晶顯示器之薄型化，亦可將光源42與光學片積層體100之距離更佳為設為1mm以下，終極而言為0mm。
本實施形態之液晶顯示裝置50具備本實施形態之背光單元40、及液晶顯示面板5。因此，藉由本實施形態之背光單元40，能夠維持亮度均勻性且即便以低電力仍能夠實現高亮度的畫面。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可攜式資訊終端)亦可獲得同樣之效果。 [實施例]
以下，針對實施例進行說明。
實施例之光學片積層體100係將一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部22之光擴散片(稜錐片)43重疊3片而構成。具體而言，如下述之表1所示，於上層(最靠近下側稜鏡片44之層)配置設置有凹部22之面(稜錐面)為出光面21a之厚度160μm之第1光擴散片43A，於下層及中層配置稜錐面為入光面21b之厚度220μm之2片第2光擴散片43B，構成實施例之光學片積層體100。第1光擴散片43A中的凹部(倒稜錐)22的排列間距及頂角分別設為100μm及90°，第2光擴散片43B中的凹部(倒稜錐)22的排列間距及頂角分別設為180μm及80°。另外，作為實施例之光學片積層體100，準備了使第1光擴散片43A中的擴散劑的含有率自0質量%階段性地變化至8質量%(具體而言，設定為0質量%、0.2質量%、0.4質量%、0.8質量%、2質量%、4質量%、8質量%)之多種樣品。此處，所謂擴散劑的含有率，係指擴散劑的重量相對於第1光擴散片43A的整體重量之比率。再者，於2片第2光擴散片43B中未添加擴散劑。 [表1]
稜錐片3片之構成 比較例1 比較例2 實施例
下 中 上 下 中 上 下 中 上
擴散劑濃度(wt%) 0 0 0.8 0 0 0~8 0 0 0~8
厚度(μm) 190 190 220 210 210 160 210 210 160
稜錐面的朝向 入光側 入光側 入光側 入光側 入光側 入光側 入光側 入光側 出光側
於實施例中，光擴散片43A及光擴散片43B分別藉由擠出成型將要成為基材層21之聚碳酸酯進行加工，以二維排列有倒稜錐形狀之凹部22之單層結構來形成。另外，第1光擴散片43A的入光面21b、及第2光擴散片43B的出光面21a分別加工成無光澤面。另外，作為第1光擴散片43A中所添加之擴散劑，使用平均粒徑2μm之聚矽氧珠粒。
將以上說明之實施例之光學片積層體100組裝至圖2所示之背光單元40中，使用TOPCON TECHNOHOUSE公司之2D分光輻射計SR-5000HS進行亮度測定。作為多個光源42，使用以2.8mm間距呈陣列狀排列有藍色LED之光源。於亮度測定中，利用亮度不均測定器獲取40mm見方之範圍之二維亮度分佈，進行整體之亮度平衡之修正，然後算出亮度之平均值及標準偏差，定義為「亮度＝平均值」、「亮度均勻性＝平均值/標準偏差」，算出亮度及亮度均勻性。
另外，將表1所示之比較例1、比較例2之光學片積層體100分別組裝至圖5、圖6所示之背光單元40中，進行與實施例同樣之亮度測定。具體而言，於上層配置稜錐面為入光面21b之厚度220μm之第3光擴散片43C，於下層及中層配置稜錐面為入光面21b之厚度190μm之2片第2光擴散片43B，構成比較例1之光學片積層體100。另外，於上層配置稜錐面為入光面21b之厚度160μm之第4光擴散片43D，於下層及中層配置稜錐面為入光面21b之厚度210μm之2片第2光擴散片43B，構成比較例2之光學片積層體100。
再者，第3光擴散片43C(比較例1)及第4光擴散片43D(比較例2)之各者中的凹部(倒稜錐)22的排列間距及頂角分別設為100μm及90°。另外，關於比較例1，將第3光擴散片43C中的擴散劑的含有率設為0.8質量%，另一方面，關於比較例2，準備了使第4光擴散片43D中的擴散劑的含有率自0質量%階段性地變化至8質量%(具體而言，設定為0質量%、0.2質量%、0.4質量%、0.8質量%、2質量%、4質量%、8質量%)之多種樣品。
另外，於比較例1、比較例2中，第3光擴散片43C及第4光擴散片43D係分別藉由擠出成型將要成為基材層21之聚碳酸酯進行加工，以二維排列有倒稜錐形狀之凹部22之單層結構來形成。另外，第3光擴散片43C及第4光擴散片43D之各者的入光面21b係加工成無光澤面。另外，作為第3光擴散片43C及第4光擴散片43D中所添加之擴散劑，使用平均粒徑2μm之聚矽氧珠粒。
圖7係表示經調查以上說明之實施例及比較例1、比較例2之光學片積層體100中的亮度與亮度均勻性之關係所得之結果之圖。再者，圖中所示之數值表示將上層之光擴散片的重量設為1之情形時該片中的擴散劑的含有率。另外，亮度係以將比較例1的亮度設為1時的相對亮度來表示。
如圖7所示，於實施例之光學片積層體100中，在以出光面21a為稜錐面配置於上層之第1光擴散片43A中的擴散劑的含有率為0質量%(0)以上至2質量%(0.02)以下之範圍內，與比較例1相比，能夠將亮度均勻性維持為同程度，且使亮度增大3%以上。
另一方面，於比較例2之光學片積層體100中，在以入光面21b為稜錐面配置於上層之第4光擴散片43D中的擴散劑的含有率為0質量%(0)以上至2質量%(0.02)以下之範圍內，與比較例1相比，能夠將亮度均勻性維持為同程度，但另一方面，亮度之增大未達3%。 [其他實施形態]
於前述實施形態(包含實施例。以下相同)中，將光學片積層體100中所包含之光擴散片43A、光擴散片43B的一面所設置之凹部22的形狀設為倒四角錐，但亦可取而代之而設為能夠二維配置之其他倒多角錐形狀、例如倒三角錐或倒六角錐。另外，亦可設置突條稜鏡部等突起列來代替能夠二維配置之凹部22。
以上說明了關於本發明之實施形態，但本發明並不僅限定於前述實施形態，可於發明之範圍內進行各種變更。亦即，前述之實施形態之說明在本質上僅為例示，並未意圖限制本發明、本發明之應用對象或本發明之用途。
1:TFT基板 2:CF基板 3:液晶層 5:液晶顯示面板 6:第1偏光板 7:第2偏光板 21:基材層 21a:出光面 21b:入光面 22:凹部 40:背光單元 41:反射片 42:光源 43(43A,43B,43C,43D):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 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(倒稜錐頂點) θ:頂角 p:排列間距
[圖1]係具備有實施形態之背光單元之液晶顯示裝置的剖視圖。 [圖2]係組裝有實施形態之光學片積層體之背光單元的剖視圖。 [圖3]係實施形態之光學片積層體中所包含之光擴散片的剖視圖。 [圖4]係實施形態之光學片積層體中所包含之光擴散片的立體圖。 [圖5]係組裝有比較例1之光學片積層體之背光單元的剖視圖。 [圖6]係組裝有比較例2之光學片積層體之背光單元的剖視圖。 [圖7]係表示經調查實施例及各比較例之光學片積層體中的亮度與亮度均勻性之關係所得之結果之圖。
21:基材層
21a:出光面
21b:入光面
22:凹部
40:背光單元
41:反射片
42:光源
43A,43B: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
100:光學片積層體

Claims (7)

  1. 一種光學片積層體，係於在顯示畫面的背面側分散設置有多個光源之液晶顯示裝置中組裝至前述多個光源與稜鏡片之間； 具備一面設置有大致倒四角錐狀之多個凹部之多個光擴散片； 於前述多個光擴散片中最靠近前述稜鏡片之第1光擴散片中，前述多個凹部配置於出光面； 於除了前述第1光擴散片以外之前述多個光擴散片中至少1個的第2光擴散片中，前述多個凹部配置於入光面； 前述第1光擴散片中的擴散劑的含有率為0質量%以上至2質量%以下。
  2. 如請求項1所記載之光學片積層體，其中前述第2光擴散片厚於前述第1光擴散片。
  3. 一種背光單元，係組裝至前述液晶顯示裝置中，將自前述多個光源發出之光導入至前述顯示畫面側； 於前述多個光源與前述稜鏡片之間具備如請求項1或2所記載之光學片積層體。
  4. 如請求項3所記載之背光單元，其中前述多個光源配置於自前述光學片積層體觀察為設置於前述稜鏡片之相反側之反射片上。
  5. 如請求項3所記載之背光單元，其中前述多個光源與前述光學片積層體之間的距離為2mm以下。
  6. 一種液晶顯示裝置，係具備： 如請求項3至5中任一項所記載之背光單元；及 液晶顯示面板。
  7. 一種資訊設備，係具備如請求項6所記載之液晶顯示裝置。
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