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TW202434967A - 側光型背光單元、液晶顯示裝置以及資訊機器 - Google Patents

側光型背光單元、液晶顯示裝置以及資訊機器 Download PDF

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TW202434967A
TW202434967A TW112150988A TW112150988A TW202434967A TW 202434967 A TW202434967 A TW 202434967A TW 112150988 A TW112150988 A TW 112150988A TW 112150988 A TW112150988 A TW 112150988A TW 202434967 A TW202434967 A TW 202434967A
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笹賢太
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日商惠和股份有限公司
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Abstract

本發明的目的在於提供一種側光型背光單元，能夠維持發光的均勻性同時提升亮度。側光型背光單元(40)包括：導光板(43)，係將入射到一個端部的光引導到相反側的端部側；光折射片(44)，係積層在導光板(43)的一個面上；光擴散層(45、46)，係積層在光折射片上。光折射片(44)的第一面包括形成為略倒多角錐或略倒多角錐台的複數個凹部(44c)。光折射片(44)的第二面包括複數個彼此相鄰地形成且橫剖面為等腰三角形的槽。

Description

側光型背光單元、液晶顯示裝置以及資訊機器
本發明關於一種側光型背光單元、液晶顯示裝置及資訊機器。
用於液晶顯示器、VR(Virtual Reality；虛擬實境)眼鏡等的液晶顯示裝置等顯示裝置包括顯示面板與配置在該顯示面板背面側的背光單元。背光單元有側光型、直下型等種類。側光型背光單元包括導光板、使光入射到導光板的端部的光源、以及積層在導光板上的光學片。光學片具有改變來自光源的光的角度、光的擴散等作用，有時由複數層構成。為了利用光學片進行光擴散，例如使用樹脂珠等光擴散劑。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2022-052493號公報。
[發明所欲解決之課題]
要求背光單元使顯示裝置的畫面整體均勻且高亮度地發光。以往，亮度的提升與均勻化存在需要權衡(trade‐off)的關係。
本發明的目的在於提供一種在維持亮度的均勻性的同時實現高亮度化的側光型背光單元、包括該側光型背光單元的液晶顯示裝置以及資訊機器。 [用以解決課題之手段]
本發明的側光型背光單元包括：導光板，係將入射到一個端部的光引導到相反側的端部側；光折射片，係積層在導光板的一個面上；光擴散層，係積層在光折射片上。光折射片的第一面包括形成為略倒多角錐或略倒多角錐台的複數個凹部。光折射片的第二面包括複數個彼此相鄰地形成且橫剖面為等腰三角形的槽。
根據本發明的側光型背光單元，藉由在包括導光板的光源層與光擴散層之間包括光折射片，能夠維持均勻性同時提升亮度。這是因為光折射片將入射到導光板端部的光折射到光擴散層側，從而能夠使光以所期望的角度入射到光擴散層之故。 需要說明的是，光折射片的第二面所包括的槽也可以與入射到導光板的光的方向平行。
也可以為如下結構：設置在光折射片的第一面上的凹部形成為底面為長方形或正方形的略倒四角錐或略倒四角錐台，劃分相鄰的凹部的稜線與入射到導光板的光的方向成30°以上至60°以下的角度。 藉由如此結構，亮度提升的效果變得顯著。
也可以為如下結構：光擴散層包括第一光擴散片及第二光擴散片，與前述第二光擴散片相比，前述第一光擴散片位於前述導光板側。與此同時，第一光擴散片及第二光擴散片均在與導光板相反側的面上包括彼此相鄰地形成且橫剖面為等腰三角形的複數個槽，第一光擴散片的槽與入射到導光板的光的方向正交，第二光擴散片的槽與入射到導光板的光的方向平行。 作為與本發明的光折射片組合的光擴散層的較佳結構例，可以如此。
光折射片的第二面較佳為在導光板側。如此，亮度提升的效果會顯著地發揮。
形成於光折射片的凹部的頂角也可以為80°以上至100°以下。為了使亮度提升的效果顯著，較佳為如此的角度。
光折射片的第二面所包括的槽可以與入射到導光板的光的方向成5°以上至10°以下的角度。光折射片的第二面所包括的槽也可以形成為反覆彎曲的波形。
為了抑制在側光型背光單元中產生摩爾紋，這些結構是有用的。
本發明的液晶顯示裝置包括本發明的側光型背光單元與液晶顯示面板。
根據本發明的液晶顯示裝置，包括前述的側光型背光單元，因此能夠維持畫面整體的發光的均勻性同時提升亮度。
本發明的資訊機器包括本發明的液晶顯示裝置。
根據本發明的資訊機器，包括前述的液晶顯示裝置，因此能夠維持畫面整體的發光的均勻性同時提升亮度。 [發明功效]
根據本發明的技術，側光型背光單元、使用該側光型背光單元的液晶顯示裝置以及資訊機器能夠在維持亮度的均勻性的同時實現高亮度化。
(實施形態)以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。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任意變更。
＜液晶顯示裝置＞ 如圖1所示，本實施形態的液晶顯示裝置50包括液晶顯示面板5、黏貼於液晶顯示面板5的下表面的第一偏光板6、黏貼於液晶顯示面板5的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的背面側的背光單元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)。
背光單元40是側光型背光單元，設置在端部的光源41將大致平行於液晶顯示面板5發出的光48引導至液晶顯示面板5側。
從正面(圖1上方)觀察到的液晶顯示裝置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，可以為角呈圓角的長方形、橢圓形、圓形、梯形或汽車儀表板等任意形狀。
液晶顯示裝置50針對對應各像素電極的各子像素，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、VR眼鏡等)的顯示裝置使用。
TFT基板1例如包括：在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個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：在玻璃基板上設置成網格狀的黑矩陣、含有分別設置在黑矩陣的各網格間的紅色層、綠色層以及藍色層的濾色器、以覆蓋黑色矩陣及濾色器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＞
圖2表示本實施形態所涉及之背光單元40的結構的一例。 在圖2的左方的剖視圖中，背光單元40包括光源層47、光折射片44、第一光擴散片45及第二光擴散片46，並按該順序積層。然而，為了使圖容易觀察，將各層的間隙顯示得較大。亦即，在背光單元40中，實際上各層實質相接。對於各層示意性地顯示了剖面，但如以下文所述，一部分層的切割方向不同。需要說明的是，圖3中單獨放大表示光折射片44。
第一光擴散片45及第二光擴散片46使來自光源層47的光擴散，從而有助於在液晶顯示面板5的整個表面上的高亮度且均勻的發光。然而，為了使這些光擴散片發揮功能，光較佳以規定範圍的角度入射。
相對於此，由於光源層47是在端部包括光源41的側光型，因此從光源層47射出的光成與光源層47接近平行的角度。因此，如果第一光擴散片45及第二光擴散片46直接設置在光源層47上，則光入射到光擴散片45、光擴散片46的角度不一定理想。其結果，光難以適當地擴散，成為均勻性及亮度降低的原因。
因此，在光源層47和第一光擴散片45之間配置了光折射片44。光折射片44使從光源層47射出的光折射到第一光擴散片45側，使光以所期望的角度入射到第一光擴散片45及第二光擴散片46。其結果，背光單元40會實現均勻且高亮度的發光。
在圖2的右側，示意性地顯示了從垂直方向(圖2的上下方向)觀察到的所積層的各層的俯視圖。這些俯視圖是根據背光單元40中實際的積層的朝向顯示的。各個構件的詳情後述，先進行關於所積層的各層的朝向的說明，如下所述。首先，光源層47中的柱狀透鏡43a的延伸方向、光48從光源41射出的方向、光折射片44的稜鏡層63中的稜線44b的朝向分別平行。光折射片44的倒金字塔層62中的稜線44a與稜鏡層63的稜線44b成45°的角度。第一光擴散片45的稜鏡的稜線45a與第二光擴散片46的稜鏡的稜線46a正交，稜線45a與光折射片44的稜鏡層63的稜線44b正交。
需要說明的是，於此敘述的「平行」及「正交」，除了幾何學上嚴格定義的平行及正交以外，還包括工業上的誤差、或者在不失去本發明的作用及效果的範圍內實質上視為平行及正交的情況。例如，兩個方向所成的角偏離0°(平行的情況)或90°(正交的情況)是允許的。偏離佳為10°以下。
以下，對各構成構件進行詳細的說明。
＜光源層＞ 光源層47包括反射片42、積層在反射片42上的導光板43以及光源41。光源41使光48從導光板43的端部與導光板43大致平行地入射。導光板43將光48向光源41的相反側引導，並且使光48與導光板43的表面成較小角度地向液晶顯示面板5側射出。反射片42對要向與液晶顯示面板5相反的一側射出的光進行反射，而使光朝向液晶顯示面板5側。
反射片42例如由白色的聚對苯二甲酸乙二酯樹脂製膜、銀蒸鍍膜等構成。導光板43例如也可以是由聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、丙烯酸樹脂等形成的柱狀透鏡片。於此情況，各柱狀透鏡43a(參照圖2的俯視圖)較佳在光48入射的方向上延伸。需要說明的是，光48入射的方向在導光板43(進而為顯示畫面50a)為長方形的情況下，通常是與設置有該光源層47的邊垂直的方向。光48從光源41以一定的擴展射出，可以視作光48中心所朝向的方向。
需要說明的是，關於光折射片、光擴散片等「片」，泛指較薄且平坦的形狀，包括板狀、膜(薄膜)狀的片材等。
光源41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。在使用LED元件的情況下，可以包含複數個LED晶片。
＜光折射片＞ 光折射片44的第一面(圖2中為下方，光源層47側的面)包括形成為略倒多角錐或略倒多角錐台的複數個凹部。光折射片44的第二面包括複數個彼此相鄰地形成且橫剖面為等腰三角形的槽。作為一例，在圖3中單獨放大表示的本實施形態的光折射片44包括：基材層61；設置在基材層61的一個面(第一面)上的倒金字塔層62；以及設置在基材層61的另一個面(第二面)上的稜鏡層63。在本實施形態的例子中，在光源層47側設置有稜鏡層63，在稜鏡層63相反側設置有倒金字塔層62。 光折射片44整體的厚度為50μm以上至300μm以下左右。
［基材層］ 由於需要使光穿透，因此基材層61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61的主要成分並無特別限定，例如可以使用聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚烯烴、乙酸纖維素、耐候性氯乙烯等。需要說明的是，「主要成分」是指含量最多的成分，例如是指含量為50質量%以上的成分。基材層61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。可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。
基材層61的平均厚度的下限較佳為10μm左右，更佳為35μm左右，尤佳為50μm左右。基材層61的平均厚度的上限較佳為500μm左右，更佳為250μm左右，尤佳為180μm左右。
若基材層61的平均厚度小於前述下限，則在形成了倒金字塔層62、稜鏡層63的情況下，有可能發生卷曲。反之，若基材層61的平均厚度超過前述上限，則液晶顯示裝置50的亮度有可能會降低，並且有可能無法滿足將液晶顯示裝置50薄型化的要求。需要說明的是，「平均厚度」是指任意10個點處的厚度的平均值。
［稜鏡層］ 稜鏡層63具有如下結構：橫剖面為等腰三角形的複數個槽被設置成彼此相鄰，由被相鄰的一對槽夾著的三角柱部分構成稜鏡64。稜鏡層63可以使用例如UV固化型丙烯酸系樹脂形成。
三角柱狀的各稜鏡64被配置成沿著與光源層47的柱狀透鏡43a的延伸方向相同的方向延伸。這也與光源層47中光48從光源層47射出的方向一致。在圖2的俯視圖中，該方向由稜鏡64的稜線44b表示。
圖6表示稜鏡64的形狀。圖6表示稜鏡層63的俯視圖、與稜線44b垂直的剖視圖(用虛線例示剖面的位置)。各個稜鏡64為等腰三角形，基材層61側(圖6中下方)的邊為底邊。稜鏡64的形狀可以由高度h、間距p以及頂角θ表示。
稜鏡64的高度h較佳為8μm以上至100μm以下左右。稜鏡64的間距p較佳為15μm以上至200μm以下左右。稜鏡64的頂角θ較佳為60°以上至120°以下左右，更佳為80°以上至100°以下左右。
需要說明的是，在圖6等中，稜鏡64顯示為幾何學上嚴格定義的等腰三角形，並且，相鄰的稜鏡64彼此相接。然而，只要是不失去本發明的作用及效果的程度，或者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，也可以與圖6中說明的例子不同。例如，頂點(稜線44b)部分可以是圓的，也可以是平坦的梯形。於此情況，頂角θ是假設為三角形而將邊延長時的角。相鄰的稜鏡64可以配置成彼此間留有小的間隙。於此情況，三角形的底邊的長度便與間距p不一致。
［倒金字塔層］ 倒金字塔層62設置有使光擴散的凹凸形狀，例如略倒多角錐狀(在本例中為略倒四角錐狀(倒金字塔狀))的複數個凹部44c。倒金字塔層62由於需要使光線穿透，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。倒金字塔層62例如可以在成為基材層61的母材樹脂的擠出成形時與基材層61一體成形，或者也可以在基材層61成形後使用紫外線固化型樹脂等另外成形。
例如，如圖4所示，複數個凹部44c可以排列成二維矩陣狀。換句話說，複數個凹部44c也可以沿著彼此正交的兩個方向排列。相鄰的凹部44c彼此被稜線44a劃分開。稜線44a沿著供凹部44c排列的兩個方向延伸。凹部44c的排列間距例如可以在50μm左右以上至500μm左右以下。凹部44c的中心44e(倒金字塔的頂點)是凹部44c的最深部。凹部44c的中心44e(最深部)可以到達基材層61的表面。換而言之，凹部44c的深度可以與倒金字塔層62的厚度相等。需要說明的是，為了表示上的簡單性，在圖4中例示了將凹部44c配置成5×5的矩陣狀的樣子，然而凹部44c的實際排列數比圖示的多很多。
在本實施形態中，凹部44c是底邊為正方形的四角錐狀。倒金字塔層62的稜線44a與稜鏡層63的稜線44b成45°的角度。需要說明的是，45°為所期望的角度，但不限於此。為了增強亮度提升的效果，稜線44a與稜線44b較佳為不平行而成角度，該角度較佳為30°以上至60°以下，更佳為40°以上至50°以下。
圖5表示倒金字塔層62的形狀。圖5顯示了倒金字塔層62的俯視圖與垂直於稜線44b且穿過凹部44c的中心44e的剖視圖(剖面的位置由虛線例示)。在該剖面中，去除了凹部44c後的剩餘部65為等腰三角形，基材層61側(圖5中下方)的邊為底邊。關於剩餘部65的形狀，也與稜鏡層63的稜鏡64同樣地，能夠藉由高度h、間距p以及頂角θ來表現。
剩餘部65的高度h較佳為10μm以上至200μm以下左右。剩餘部65的間距p較佳為20μm以上至400μm以下左右。剩餘部65的頂角θ較佳為60°以上至150°以下左右，更佳為80°以上至100°以下左右。
需要說明的是，在本實施形態中，將倒金字塔狀(略倒四角錐狀)的凹部44c排列成二維矩陣狀來設置凹凸形狀，但凹部44c也可以以不失去本發明的作用及效果的程度隨機地排列。在有規律地二維排列凹部44c的情況下，可以在凹部44c彼此之間設置間隙，或者也可以不設置間隙。凹部44c也可以具有與略倒四角錐狀不同的其他略倒多角錐狀。例如，也可以將凹部44c的「倒多角錐」形狀設為與倒四角錐同樣地能夠無間隙地二維配置的倒三角錐或倒六角錐。
在將凹部44c的「倒多角錐」形狀形成為倒四角錐的情況下，容易提升設置凹部44c時的擠出成形、射出成形等製造製程中使用的模具(金屬輥)的表面切削作業的精度。
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多角錐的凹部，而使用了「略倒多角錐」的表述，但「略倒多角錐」當然也包括真正的或實質上可視為倒多角錐的形狀。「略」是指能夠近似為之意，例如「略倒四角錐」是指能夠近似為倒四角錐的形狀。例如，對於頂部平坦的「略倒多角錐台」，只要頂部面積小到不失去本發明的作用效果的程度，則也包含在「略倒多角錐」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「倒多角錐」變形後的形狀也包括在「略倒多角錐」中。
＜光擴散層＞ 在光折射片44上，設置有作為光擴散層的第一光擴散片45及第二光擴散片46。這兩者皆具有以下結構：橫剖面為等腰三角形的複數個槽被設置成彼此相鄰，由被相鄰的一對槽夾著的三角柱部分構成稜鏡。光擴散片45及光擴散片46可以使用例如用UV固化型丙烯酸系樹脂將PET(polyethylene terephthalate)膜加工成具有稜鏡形狀的片材。
如圖2的剖視圖所示，第一光擴散片45及第二光擴散片46都被配置成設置有稜鏡的一側朝向與光源層47相反的一側。
如圖2的俯視圖所示，第一光擴散片45被配置成其稜鏡的稜線45a與光折射片44的稜鏡的稜線44b正交。第二光擴散片46的稜鏡的稜線46a與光折射片44的稜鏡的稜線44b被配置彼此平行。因此，第一光擴散片45及第二光擴散片46被配置成它們的稜線45a及稜線46a彼此正交。
需要說明的是，作為光擴散層，使用上述那樣的兩片光擴散片45及光擴散片46為較佳的結構，但不是必須的。光擴散片可以僅使用一片或使用三片以上，也可以使用結構與包括稜鏡的光擴散片不同的光擴散片。
也可以在第二光擴散片46的背面(光源層47側)設置突起46b。突起46b可以是例如球狀的一部分那樣的形狀。 [實施例]
以下，主要顯示光折射片44的結構不同的各實施例、使用了與本實施形態的光折射片44不同的光學片的比較例。各例中的亮度是在如圖2所示構成的背光單元40的狀態下使用亮度計進行測量，以比較例為基準(100%)的相對值表示的。
＜倒金字塔層的頂角及基材＞ 以下的實施例1至4及比較例也示於表1。在表1中，第一面是指各實施例的光折射片44(及比較例的光學片)中與光源層47相反側的面，第二面是指光源層47側的面。
(實施例1) 在實施例1的光折射片44中，第一面即倒金字塔層62中的剩餘部65的間距p為100μm，高度h為50μm，頂角θ為90°。於此，如圖5所示，若為幾何學上嚴格定義的等腰三角形的剩餘部65彼此無間隙地相鄰，則無法成為這樣的數值。然而，如上所述，由於允許形狀的變形及剩餘部65彼此間留有間隙，因此可以是這樣的數值(以下的實施例亦同。稜鏡層63亦同)。
基材層61由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)形成，厚度為75μm。
第二面即稜鏡層63中的稜鏡64的間距p為100μm，高度h為50μm，頂角θ為90°。
倒金字塔層62及稜鏡層63均由紫外線固化樹脂(在表1中記載為UV樹脂)形成。
實施例1的光折射片44的實際的總厚度為169μm。前述剩餘部65的高度、基材層61的厚度以及稜鏡層63的高度的合計不一致的理由是，各個尺寸為設計上的值，總厚度為實際的尺寸。即，基材層61的厚度的偏差及製造倒金字塔層62及稜鏡層63時的偏差等是原因，在以下的實施例等中亦同。 亮度以比較例為基準，實施例1的亮度為126.0%。
(實施例2) 除了基材層61為厚度100μm的聚碳酸酯(PC)以外，其他方面都與實施例1相同。實施例2的光折射片44的總厚度為195μm。實施例2的亮度為125.0%。
(實施例3) 實施例3的光折射片44除了以下各點以外，其他方面都與實施例1相同。亦即，倒金字塔層62的剩餘部65的間距p為275μm，高度h為50μm，頂角θ為140°。光折射片44的總厚度為168μm。實施例3的亮度為110.0%。
(實施例4) 實施例4的光折射片44除了以下各點以外，其他方面都與實施例2相同。亦即，倒金字塔層62的剩餘部65的間距p為275μm，高度h為50μm，頂角θ為140°。光折射片44的總厚度為196μm。實施例4的亮度為103.8%。
(比較例) 在比較例中，取代本實施形態的光折射片44，使用不同結構的光學片。基材層由厚度為38μm的PET形成，並且第一面以及第二面都塗覆了含有由熱固性樹脂形成的樹脂珠的塗層。
(各實施例的比較) 如表1所示，與比較例相比，實施例1至4的任一例的亮度都提升了。倒金字塔層62的頂角θ為90°的實施例1及實施例2的效果比頂角θ為140°的實施例3及實施例4更顯著。
在形狀相同的情況下，若著眼於基材層61的差異，則使用PET的實施例1與使用PC的實施例2相比，亮度較高，使用PET的實施例3與使用PC的實施例4相比，亮度較高。特別是，頂角θ為140°的實施例3和4明顯存在差異。
發光的均勻性在實施例1至實施例4及比較例中程度相同。需要說明的是，亮度的均勻性是測量發光面的複數個部位的亮度，根據其偏差來進行評價。
[表1]
實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 比較例
第一面 形狀 倒金字塔A 倒金字塔A 倒金字塔B 倒金字塔B 珠子 塗層D
p(μm)/h(μm)/θ 100/50/90° 100/50/90° 275/50/140° 275/50/140°
材料 UV樹脂 UV樹脂 UV樹脂 UV樹脂 熱固性樹脂
基材層 材料/厚度(μm) PET/75 PC/100 PET/75 PC/100 PET/38
第二面 形狀 稜鏡C 稜鏡C 稜鏡C 稜鏡C 珠子 塗層E
p(μm)/h(μm)/θ 100/50/90° 100/50/90° 100/50/90° 100/50/90°
材料 UV樹脂 UV樹脂 UV樹脂 UV樹脂 熱固性樹脂
總厚度(μm) 169 195 168 196 50
亮度(相對值) 126.0% 125.0% 110.0% 103.8% 100%
＜倒金字塔層及稜鏡層的間距及高度＞ 以下的實施例5至實施例7也示於表2。於此，亮度也是以表1所示的比較例為基準的值。
(實施例5) 在實施例5的光折射片44中，倒金字塔層62中的剩餘部65的間距p為100μm，高度h為50μm，頂角θ為90°。基材層61由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)形成，厚度為75μm。稜鏡層63中的稜鏡64的間距p為100μm，高度h為50μm，頂角θ為90°。總厚度為169μm。實施例5的亮度為122.1%。
(實施例6) 在實施例6的光折射片44中，倒金字塔層62中的剩餘部65的間距p為40μm，高度h為20μm，頂角θ為90°。基材層61由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)形成，厚度為50μm。稜鏡層63中的稜鏡64的間距p為24μm，高度h為12μm，頂角θ為90°。總厚度為83μm。實施例6的亮度為121.8%。
(實施例7) 在實施例7的光折射片44中，倒金字塔層62中的剩餘部65的間距p為40μm，高度h為20μm，頂角θ為90°。基材層61由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)形成，厚度為50μm。稜鏡層63中的稜鏡64的間距p為24μm，高度h為12μm，頂角θ為90°。總厚度為82μm。實施例6的亮度為123.8%。
(各實施例的比較) 稜鏡64及剩餘部65的大小(間距p和高度h)不同的實施例5至7與比較例相比，亮度皆顯著提升。
[表2]
實施例5 實施例6 實施例7
倒金字塔層 間距 l00μm 40μm 40μm
高度 50μm 20μm 20μm
頂角 90° 90° 90°
基材層 厚度 75μm 50μm 50μm
稜鏡層 間距 l00μm 24μm 24μm
高度 50μm 12μm 12μm
頂角 90° 90° 90°
總厚度 169μm 83μm 82μm
亮度 126.0% 121.8% 123.8%
＜倒金字塔層及稜鏡層的材料及折射率＞ 將材料的差異對形狀(倒金字塔層62及稜鏡層63的間距p、高度h及頂角θ、基材層61的厚度)與實施例6相同的光折射片44所帶來的影響示於表3。
具體而言，作為基材層61使用PET或PC，使用折射率為1.5、1.58及1.65的三種材料作為形成倒金字塔層62及稜鏡層63的樹脂材料，製作出了光折射片44。表3顯示了各自的亮度。需要說明的是，折射率是波長為589nm時的值。
於此，聚對苯二甲酸乙二酯的折射率為1.5左右，聚碳酸酯的折射率為1.6左右。
如表3所示，從提升亮度的觀點來看，較佳為基材層61及稜鏡層63的折射率差小。當基材層61為PC時，在樹脂材料的折射率為接近基材層61的折射率的1.58的情況下，亮度的提升狀況優良。同樣地，當基材層61為PET時，在樹脂材料的折射率為接近基材層61的折射率的1.5的情況下，亮度的提升狀況優良。
[表3]
樹脂的折射率 1.5 1.58 1.65
基材層 PET 126.3% 102.9% 114.1%
基材層 PC 126.7% 131.1% 128.5%
＜光擴散層＞ 表4顯示了構成光擴散層的第一光擴散片45及第二光擴散片46的結構的例子。
對於光擴散片45及光擴散片46，可以視所形成的稜鏡形狀的間距p、高度h以及頂角θ與圖6中的相同。厚度是指將稜鏡部分與形成有稜鏡的膜的厚度等加在一起的整體厚度。
使用以下的結構A及結構B的光擴散片，作為光折射片44使用與實施例6相同的光擴散片，測量了亮度。
在結構A下，圖2中上側的第二光擴散片46的厚度為100μm，間距p為24μm，高度h為11.5μm，頂角θ為90°，推測折射率相對於波長450nm為1.7，相對於波長532nm為1.68。下側的第一光擴散片45的厚度為75μm，間距p為24μm，高度h為11.5μm，頂角θ為90°，推測折射率相對於波長450nm為1.68，相對於波長532nm為1.65。在該結構下，亮度為113.1%。
在結構B下，第二光擴散片46的厚度為95μm，間距p為24μm，高度h為12μm，頂角θ為90°，推測折射率相對於波長450nm為1.67，相對於波長532nm為1.64。第一光擴散片45的厚度為65μm，間距p為24μm，高度h為12μm，頂角θ為90°，推測折射率相對於波長450nm為1.68，相對於波長532nm為1.64。在該結構下，亮度為126.3%。
從提升亮度的觀點來看，光折射片44的折射率較佳小於光擴散片的折射率。折射率差較佳為0.05以上至0.18左右。
需要說明的是，「推測折射率」是根據稜鏡的形狀與從光擴散片射出的光的角度計算出的折射率。
[表4]
厚度(μm) 間距(μm) 高度(μm) 頂角(°) 推測折射率(450nm) 推測折射率 (532nm) 亮度(%)
結構A 上(第二) 100 24 11.5 90 1.7 1.68 113.1
下(第一) 75 24 11.5 90 1.68 1.65
結構B 上(第二) 95 24 12 90 1.67 1.64 126.3
下(第一) 65 24 12 90 1.68 1.64
＜防止摩爾紋的結構＞ 在本實施形態的背光單元40中，有時會在發光面上產生摩爾紋，亮度均勻性會降低。圖7及圖8顯示了用於抑制這種情況的稜鏡層63的結構例。需要說明的是，摩爾紋有時因例如導光板43、光折射片44、發光層等各部分的尺寸關係等而產生。就本實施形態的背光單元40而言，為了實現沒有摩爾紋的發光，以下結構不是必需的。
在圖7中，在光折射片44的稜鏡層63中，槽及由槽留下的稜鏡64形成為反覆彎曲的波形。其結果，稜線44b也成為波形。
在圖8中，相對於光48在光源層47中的射出方向(由向上的箭頭線表示)，槽及稜鏡64(稜線44b)的延伸方向不平行，而是例如成5°至10°左右的角度。需要說明的是，於此情況，也是倒金字塔層62的稜線44a與稜鏡層63的稜線44b的角度較佳為45°。與圖2中所描述的較佳結構相比，光折射片44本身的構造是相同的，但使用了稍微旋轉(例如，5°至10°)後而形成的結構。 如此做，便能夠抑制摩爾紋的產生，提升亮度均勻性。
＜其它結構＞ 有關光折射片44，在使倒金字塔層62與圖2上下倒過來而朝向光源層47側的情況下，也具有提升亮度的效果。惟如上所述，使稜鏡層63朝向光源層47側的效果顯著。 [產業可利用性]
根據本發明的技術，能夠實現均勻且高亮度的發光，因此作為側光型背光單元及使用其之液晶顯示裝置、資訊機器是有用的。
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 40:背光單元 41:光源 42:反射片 43:導光板 43a:柱狀透鏡 44:光折射片 44a:稜線 44b:稜線 44c:凹部 44e:(凹部的)中心 45:光擴散片 45:第一光擴散片 45a:稜線 46:第二光擴散片 46a:稜線 47:光源層 48:光 50:液晶顯示裝置 50a:顯示畫面 61:基材層 62:倒金字塔層 63:稜鏡層 64:稜鏡 65:剩餘部
[圖1]為例示實施形態的液晶顯示裝置的示意剖視圖。 [圖2]為說明實施形態的背光單元的結構的示意性剖視圖及俯視圖。 [圖3]為實施形態的光折射片的示意性剖視圖。 [圖4]為表示實施形態的光折射片的倒金字塔層的立體圖。 [圖5]為說明實施形態的光折射片的倒金字塔層的形狀的圖。 [圖6]為說明實施形態的光折射片的稜鏡層的形狀的圖。 [圖7]為說明實施形態的光折射片中抑制摩爾紋的結構的圖。 [圖8]為說明實施形態的光折射片中抑制摩爾紋的其他結構的圖。
40:背光單元
41:光源
42:反射片
43:導光板
43a:柱狀透鏡
44:光折射片
44a:稜線
44b:稜線
44c:凹部
44d:稜線
45:第一光擴散片
45a:稜線
46:第二光擴散片
46a:稜線
46b:突起
47:光源層
48:光

Claims (10)

  1. 一種側光型背光單元，包括導光板、光折射片以及光擴散層， 前述導光板將入射到一個端部的光引導到相反側的端部側；前述光折射片積層在前述導光板的一個面上；前述光擴散層積層在前述光折射片上；前述光折射片的第一面包括形成為略倒多角錐或略倒多角錐台的複數個凹部；前述光折射片的第二面包括複數個相鄰地形成且橫剖面為等腰三角形的槽。
  2. 如請求項1所記載之側光型背光單元，其中前述光折射片的第二面所包括的前述槽與入射到前述導光板的光的方向平行。
  3. 如請求項1或2所記載之側光型背光單元，其中設置在前述光折射片的第一面上的前述凹部形成為底面為長方形或正方形的略倒四角錐或略倒四角錐台； 劃分相鄰的前述凹部的稜線與入射到前述導光板的光的方向成30°以上至60°以下的角度。
  4. 如請求項1或2所記載之側光型背光單元，其中前述光擴散層包括第一光擴散片及第二光擴散片，與前述第二光擴散片相比，前述第一光擴散片位於前述導光板側； 前述第一光擴散片及第二光擴散片均在與前述導光板相反側的面上包括彼此相鄰地形成且橫剖面為等腰三角形的複數個槽；前述第一光擴散片的前述槽與入射到前述導光板的光的方向正交；前述第二光擴散片的前述槽與入射到前述導光板的光的方向平行。
  5. 如請求項1或2所記載之側光型背光單元，其中前述光折射片的前述第二面在前述導光板側。
  6. 如請求項1或2所記載之側光型背光單元，其中形成於前述光折射片的前述凹部的頂角為80°以上至100°以下。
  7. 如請求項1所記載之側光型背光單元，其中前述光折射片的第二面所包括的前述槽與入射到前述導光板的光的方向成5°以上至10°以下的角度。
  8. 如請求項1所記載之側光型背光單元，其中前述光折射片的第二面所包括的前述槽形成為反覆彎曲的波形。
  9. 一種液晶顯示裝置，包括請求項1所記載之側光型背光單元、與液晶顯示面板。
  10. 一種資訊機器，包括請求項9所記載之液晶顯示裝置。
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