光学片的制作方法

专利名称：光学片的制作方法
技术领域：
本发明涉及被用在液晶显示装置的背照光组件上使从下方入射的光线向上方射出的光学片。
背景技术：
在液晶显示装置中装有由光源和用于使从光源射出的光线合聚在液晶显示装置的画面上的构件组成的背照光组件。也就是说，使从光源射出的光线通过与光源邻近配置的导光板和其它光学片引导到液晶显示画面上，并能鲜明地显示该画面。
在图9中示出了现有技术的背照光单元35的一侧的概略构成图。在图9中，箭头A指示前后方向，箭头B指示左右方向，箭头C指示上下方向。如图9所示，背照光组件35由作为光源的灯泡31、为使灯泡31定位在其左端外侧上而配置的导光板32、配置在导光板32的上侧上的作为光学片的光漫射片33、和配置在光漫射片33上侧的作为光学片的棱镜片34构成。
在该背照光组件35上中从灯泡31入射到导光板32上的光线变成从导光板32的上面向作为右斜上方特定角度的方向显示峰分布的光线射出。而入射到漫射片32上的光线通过经过该光漫射片33传播时的漫射作为在靠近正向方向的方向上显示峰的分布光线从其上面射出，入射到具顶角90°左右的棱镜状形状的棱镜片34上。
入射在棱镜34上的光线通过该棱镜部34a变成在靠近正上方的方向显示峰分布的光线从棱镜片34的上面射出。因此经棱镜片34的上面射出的光线聚集在上方未示出的液晶显示装置的画面上，照明该画面。
可是，为了使经该棱镜片34的光线能引导到上述目的方向而在最上部形成棱镜34a。棱镜片34因为具有光学功能的棱镜34a是在外部形成角部分的形状，所以存在其它构件容易受到该角部分损伤的问题。
另外，当使上述漫射片33的漫射加强时，可以变成更作为靠近液晶显示装置的画面正面方向的正上方向附近的光线射出。可是，如果光漫射片33的漫射过于强，则存在使入射到液晶画面上的光通量下降从而存在使相应光源的效率下降这个问题。
另外，随着以上的棱镜片的使用，往往也重叠使用用于保护该棱镜片的光漫射片，引起构成背照光单元的构件数的增加。另外，在近年来，为了携带等便利而希望显示装置是小型的，并最好使构背照光组件件数减少。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种光学片，该光学片既能向更靠近作为液晶显示装置的图面的正面方向的正上方向高效率地引导高光线又能解决执行光学功能的部分容易受损伤这个问题，并且还能使构成背照光组件的构件数减少。
为了达到上述目的，按照本发明的一个方面，光学片具有由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的第一方形部和由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的第二方形部构成的光线控制部；在上述光线控制部中，上述第一方形部和上述第二方形部横向交错配置，上述第一方形部由比第二方形部折射率高的材料构成。
如果采用本发明的光学片，因为不象现有技术的棱镜片那样形成向外部构成角部分的棱镜形状，而可以使入射光线从下方更靠近正上方的方向上方射出。因此，由于不会象现有技术那样使形成角的部分露到外部，而可以解决了执行光学功能的构件容易受损伤这个问题。并且不会象现有技术的光漫射片那样当要使光线的峰的方向更靠近正上方时，而使引导到上方的光通量本身减少；并且不会引起相应的光源的效率降低。因此，如采用本发明的光学片，则不会使构成背照光组件的部件数增加，并且可以相应光源的高的效率照明液晶表面。
按照本发明的另一方面，光学片具有由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的方形部和多个断面形状为正方形或长方形平行配设的光漫射部构成的光线控制部；在上述光线控制部中，上述光漫射部由小珠和分散该小珠的粘合剂构成，粘合剂由比上述方形部折射率小的材料组成，小珠由与粘合剂折射率不同的材料组成，上述方形部和光漫射部横向交替配设。
如果采用本发明的光学片，上述光漫射部的粘合剂的折射率比方形部的折射率小，并且由于也可以使传给光漫射部的光线漫射，而可以使入射的光线从下方更靠近正上方的方向射出。因此，如采用本发明的光学片，则可以使光线朝向液晶画面高效率引导。并且如采用该光学片，则因在光漫射部中可以使光线漫射，能防止投影在液晶显示装置画面上的不希望的光辉度不均匀，并还可以图谋光辉度均匀化。
另外，如果采用本发明的光学片，在为了使从下方入射的光线向靠近正上方的方向而控制射出光方向时，因为不会象现有的棱镜片那样形成朝向外部形成角度的棱镜形成，从而能解决执行光学功能的部分容易受损伤这个问题。并且伴随该光学片不容易受损伤，还能容易在背照光组件的组装工序等中进行光学片的处理。


图1是关于本发明的背照光组件的斜视图。
图2是表示入射在光学片上的光线的图。
图3是含在图1中的III-III线箭头指示的剖切面上剖切的第一实施方式的光学片的局部剖视图。
图4是第二实施方式的光学片的局部剖视图。
图5是第三实施方式的光学片的局部剖视图。
图6是第四实施方式的光学片的局部剖视图。
图7是表示利用片成形机制造光学片的工序的图。
图8是表示利用进行光固化的工序制造光学片的工序。
图9是现有技术的背照光组件的斜视图。
具体实施例方式
本发明的上述和其它的目的通过参照优选的实施例的下述描述和表示它们的附图，可以更加清楚。
下面说明本发明的实施方式。
第一实施方式图1是使用作为本发明的光学片的第一实施方式的光学片1的背照组件10的斜视图。在图1中，箭头A指示前后方向，箭头B指示左右方向，箭头C指示前后方向，以后在其它的图中对它们的各个方向也同样指示。
背照光组件10装备有灯泡10、导光板7和光学片1。灯泡8是在背照光组件10中的光源，沿前后方向配置。导光板以使在其左端部的外侧定位灯泡8的方式配置，导光板7是用于使从左侧入射的灯8的光线引导到后面将说明的光学片1上的构件，在其下面的外侧上形成未示出的反射固定器，或者设置反射片。而入射在导光板7上的光线通过上述反射固定器等向右斜上方反射后，从导光板7的上面向光学片1射出。
另外导光板7由作为导光板典型的材料的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成。关于从该导光板7的上面射出的光线，根据图2进行说明。在图2中，取横轴向左右方向的右向为正面，取纵轴在上方向为正方向。从导光板7的上面射出的光线如图2所示，变成为表示相对左右方向在右斜向上方的特定角度θ1的方向显示峰的分布。
下面参照图3说明光学片。图3是含沿图1的III-III线箭头指示剖切的剖切面上的光学片的局部剖视图。光学片1配置在与上述导光板7相对的上侧上，是用于特别使射出光导板7的光线接着特别引导到上方未示出的液晶显示装置画面上的构件。
光学片1装备有下基片2和光线控制部4，下基片2设置在与光线控制部4相对的下侧上。而下基片2的下面2a大致形成为平面，经导光板射出的光线从下基片部的下面2a入射到光学片1上，而下基片部2的上面2b大致形成为平面，在该下基片部2的上面2b上附设光线控制部4。
光学控制部4由多个平行配设的第一方形部和第二方形部5构成。而第一方形部3和第二方形部5在横方向交替排列，并使第一方形部3的上下方向的高度与第二方形部5的上下方向的高度大致相等。
第一方形部3的断面形状为正方形或长方形，形成第一方形部3的四个角部分的内角大致形成直角。在第一方形部3上形成定位在侧方的第一侧面3a和第二侧面3b。这些第一侧面3a和第二侧面3b与左右方向B大致垂直。
第二方形部5的断面形状为正方形或长方形，形成第二方形部的四个角部分的内角大致形成为直角，在第二方形部5上形成定位在侧方的第一侧面5a和第二侧面5b。这些第一侧面5a和第二侧面5b相对左右方向大致垂直。
光线控制部4的上面由第一方形部3的上面部分和第二方形部5的上面部分构成。光线控制部4的下面由第一方形部3的下面部分和第二方形部5的下面部分构成，光线控制部4的上面和下面形成为大致平行的平面。
构成上述光学片1的下基片部2、第一方形部3和第二方形部5由树脂构成。可以用热可塑性树脂、热固化性树脂、电离辐射线固化树脂(含紫外线固化树脂、电子射线固化树脂)作为用于形成下基片部2，第一方形部3和第二方形部5的树脂。
就光学片1的上述各部中的第一方形部3而言最好是用热可塑性树脂形成，也就是说，在形成光线控制部4的情况下，在先形成第一方形部3的情况下，因为如采用热可塑性树脂则比较容易形成。
另外，就第二方形部5而言，最好是用热固化性树脂形成，也就是说在形成光线控制部4的情况下，通过使树脂挤入在先形成的第一方形部3的中间，形成第二方形部5的情况下，因为如用热固化性树脂则容易形成。
另外，在形成上述第一方形部3和第二方形部5时，从形成规定形状的精度的观点出发，最好用电离辐射线固化树脂形成。如用电离辐射线固化树脂，因为就第一方形部3和第二方形部5的方形状而言，能容易达到规定精度。
作为用于形成该光学片的更具体的树脂的例子，可以举出丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚乙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚乙烯萘亚甲基酯、聚烯烃、纤维素醋酸酯、聚酯、耐大气性氯化乙烯。
另外，关于这些树脂，因为光学片是用在光线导光板上，所以最好特别是无色透明的。另外在由树脂形成光学片1时还可以根据需要使增塑剂、稳定剂、防老化剂、弥散剂、防静电剂等配合起来使用。而在选择用于形成第一方形部3和第二方形部5的树脂时，应按照使第一方形部3的折射率n1比第二方形部5的折射率2大的要求选择。下基片2由与第一方形部3相同的材料形成，并且使其折射率为n1。
另外，最好把第一方形部3的折射率n1与第二方形部5的折射率n2差选择为大于0.3。这是因为利用后面说明的光线控制部4能向靠近正上方的方向引导光线。
另外，第一方形部3的折射率n1优选的是1.57以上，更优选的是在1.6以上。这是因为利用控制部4能向靠近正上方的方向引导光线。
关于由下基片2和第一方形部5形成的光学片1，其上下方向的厚度在约大于50μm小于500μm的范围内。并且最好是使上述光学片1的上下方向的厚度在大于70μm小于200μm的范围。
下面说明利用光学片1引导经导光板射出的光线的状态。在图3中，就表示光线方向的角度θ1直至θ7用以左右方向为基准测量的角度表示。经导光板射出7的光线如根据上述的图2所示，形成相对左右方向在用θ1表示的方向上形成显示出峰的分布。沿该峰的方向进行的光线中的L1以下述方向引导。
光线L1从下基片部2的下面2a入射到光学片1上，在入射到下基片部2时向靠近正上方的方向折射(θ1＜θ2)。接着，光线L1从下基片部2透过第一方形部3，通过第一方形部3的第二侧面3b射出第一方形部3。接着从第二方形部5的第一侧面5a入射到第二方形部5，但在入射到第二方形部5时更靠近上方折射(θ2＜θ3)。然后光线L1从在第二方形部5的内部行进后从光学片1的上面向远离正上方的方向射出到外部(θ4＜θ3)。
关于上述光线L1，因为以上述角度θ1入射到光学片1上，并从光学片1以上述角度θ4的方式射出，所以经导光板射出7后从下方入射，然后以更靠近正上方的方向朝上方射出(θ1＜θ4)。
另外，沿着显示经导光板射出7的光线的分布峰的角度θ1的方向行进的光线中的L2被按下述方式引导虽然光线12从下基片部2的下面2a入射到光学片1上，但在其入射时靠近上方折射(θ1＜θ2)。光线12接着射出下基片部，射到第二方形部5。在入射到该第二方形部时，远离正上方折射(θ5＜θ2)。
光线L2在第二方形部5的内部行进后，从第二方形部5的第二侧面5b射出，通过第一方形部3的第一侧面3a入射到第一方形部3中。光线L2在入射第一方形部3中时，远离正上方折射(θ6＜θ5)。然后光线L2通过第一方形部到达第一方形部3的上面部分上。而达到第一方形部3上面部分上的光线12作为光线L2′向下方反射(θ7)。
到达该第二方形部3的上面部分上反射到下方的光线L2′在光学片1内传播，在第一方形部3和第二方形部5的界面等上重复进行透射或反射，但最终射出到光学片1的上方的部分，根据上基片部2和第一方形部3的折射率n1与第二方形部5的折射率n2的关系，与用θ1表示的方向相比，可以更靠近正上方射出。这样就对着光学片1入射的光射中的光线12而言，可以使其向更靠近正上方的上方射出。
如以上说明那样，如果采用该光学片1，则就形成在上述θ1方向显示峰的分布而从光学片的下面入射的光线而言，在光学片1上全体被平均，可以作为在形成比上述θ1大的角度的方显示峰分布的光线射出，可以以更靠近正方向地向上方射出。
因此，如果采用本发明的光学片，则不会形成如同现有技术的棱镜片那样向外部形成角部分的棱镜形状，可以使从下方入射的光线更靠近上方地向上方射出。因此不会象现有技术那样使形成角的部分露在外部，所以可以容易解决光学功能部分容易受损伤这样的问题。
于是通过对第一方形部3的折射率n1和第二方形部5的折射率n2的相互调节，可以控光线从光学片1的上面射出的方向。从而在把光学片1用作背照光组件时，也不必使棱镜片等其它片多个组合使用，可以用少数构件料构成背照光组件，从而能使背照光组件小型化。
对于光学片1，因为构成光线控制部4的第一方形部3和第二方形部4根据形成正方形或长方形的构成，所以在用后述的说明的制造方法形成时的成形容易。也就是说，如果是现有技术的棱镜片，则在加工成为三角形状的棱镜时，使其三个角的角度形成为规定的角度不是容易的事。对本发明的光学片1而言，不会伴随这样的成形上的困难。
另外，就以上说明的光学片，也可以用与第一方形部3不同的材料形成下基片部2。在用与第一方形部不同材料形成下基片部2时，最好用具有与第一方形部3的折射率大致相等的折射率的材料。例如用PC系树脂(聚苯乙烯系树脂，折射率1.57)形成第一方形部3，用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯，折射率1.575)形成下基片部。
第二实施方式在图14中示出第二实施方式的光学片13。虽然在以上说明的第一实施方式的光学片1的例子中，是通过光学控制部4和下基片部2构成光学片的例子说明了，但也可以象图4所示那样构成光学片4。也就是说，可以象图4中所示的光学片13那样，构成在对着光线控制部4的上侧具有上基片的结构。
在象光学片13那样设置上基片部6的情况下，关于上述基片部的材料可以用与第二方形部5相同的材料形成上基片部6。而在用与第二方形部不同的材料形成上基片部6的情况下，最好选择与第二方形部5的折射率大致相等的材料。
另外，在该光学片13中，关于下基片2的折射率的材料选择是与光学片1相同，可以用与第一方形部3相同的材料，也可以用与第一方形部3不同的材料。在用与第一方形部3不同的材料形成光学片13的下基片部2的情况下，最好选择折射率大致等于折射率n1的材料。
第三实施方式本发明的光学片也可以如图5所示那样构成。下在参照图5说明第三实施方式的光学片14。光学片14可以代替加入图1的光学组件10中的光学片1使用。图5是包含利用光学片14代替图1中的光学片1时的沿III-III线剖切的断面的光学片的局部剖视图，并且，凡与第一实施方式的光学片相同的构成部分赋与相同标号。光学片14配置在与上述导光板7相对的上侧上是用于特别使经导光板射出7的光线导到更上方的图中的未示出的液晶显示装置画面上的构件。
光学片14具有下基片部2和光线控制部40。下基片部2设置在与光线控制部40相对的下侧。下基片部2的下面2a大致形成平面，经导光板射出7的光线从基片部2的下面2a入射光学片1上。而且下基片的上面2b大致形成平面，在该下基片2的上面2b上附设光线控制部40。
光线控制部40由多个平行配设的方形部30和光漫射部50构成。方形部30和光漫射部50沿横向(左右方向)交替排列，方形部30的上下方向的高度与光漫射部50的上下方的高度大致相同。
光学控制部40的上面由方形部30的上面部分和光漫射部50的上面部分形成。而光线控制部40的下面由方形部30的下面部分和光漫射部50的下面部分形成。光线控制部40的上面和下面大致形成为平面。
方形部30其剖面形状形成正方形或长方形，形成方形部30的四个角部分的内角大致形成为90°。在方形部30上形成定位在侧方的第一侧面30a和第二侧面30b。这些第一侧面30a和第二侧面30b相对左右方向B形成约90°角。
光漫射部50其剖面形状是正方形或长方形，形成光漫射部50的四个角部分的内角大致形成为90°。在光漫射部50上形成定位在侧方的第一侧面50a和第二侧面50b。这些第一侧面50a和第二侧面50b相对左右方向B大约形成90°。
光漫射部50由作为光漫射剂的珠11和使该小珠分散的透明粘接剂树脂12形成。选择该小珠11和粘合剂12以使它们的折射率不同。因此在光线在光漫射部内传播的过程中，在折射率不同的小珠11与粘合剂12的界面上发生光的折射，可以使光线漫射。
构成上述光学片14的下基片部2、方形部30和光漫射部50由透明的树脂构成。可以用热可塑性树脂、热固化性树脂、电离辐射线固化型树脂作为该树脂。
在选定形成方形部30和光漫射部50的树脂时，应使方形部30的折射率n1比光漫射部50的粘合剂12的折射率n2大。并且就光漫射部50而言，如上所述，选择树脂，使小珠11与粘合剂12的折射率不同。而就下基片部2而言，用与方形部30相同的材料形成，设该折射率为n10。
在形成方形部30时，从透光性和加工性的观点上看，最好用热可塑性树脂，特别是无色透明的树脂更好。例如可以举出丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯萘酸酯、纤维素醋酸酯、聚酯、耐大气氯化乙烯等。
另外，可以用电离辐射线固化形树脂形成方形部。如用该电离辐射线固化型树脂，则在形成方形部30时容易获得规定形状的精度。并且因物理强度高而能防止损伤，从而防止光学特性劣化。
可以用利用紫外线可固化的紫外线固化型树脂，或利用电子射线可固化的电子射线固化型树脂作为电离辐射线固化型树脂。在本发明中，虽然可以使用其中任何一种树脂，但从其容易获得和容易处理的观点出发最好用紫外线固化型树脂。
所谓电离辐射线固化型树脂是使分子中具有聚合性不饱合键或者环氧基的反应性的预聚合物、低聚物和/或单体适当混合成的组合物。作为这些预聚物和低聚物，可以举出丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯丙烯酸酯、硅氧烷或不饱和二羧酸和多元醇的缩合物的不饱和聚酯、烷基丙烯酸酯或烷基甲基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚酯甲基丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚醚甲基丙烯酸酯、多元醇丙烯酸酯、多元醇甲基丙烯酸酯、密胺丙烯酸酯、密胺甲基丙烯酸酯等丙烯酯类。
另一方面，作为单体，可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯等乙烯苯单体，以及，丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、2-乙基己基甲基丙烯酸酯、甲氧基丙烯酸乙酯、甲氧基甲基丙烯酸乙酯、丁氧基丙烯酸乙酯、丁氧基甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯等，还有，N-二甲氨基丙烯酸乙酯、N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、N-二乙氨基丙烯酸乙酯、N-二乙氨基甲基丙烯酸乙酯、N-二苄氨基丙烯酸乙酯、N-二苄氨基甲基丙烯酸乙酯、N-二乙氨基丙烯酸丙酯、N-二乙氨基甲基丙烯酸丙酯等不饱和羧酸和氨基醇的酯等。
另外，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺等不饱和羧酸酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯等不饱和羧酸和乙二醇等的酯。
还有，二丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯等多官能团化合物、三羟丙基丙烷三硫代丙二醇酯、三羟甲基丙烷三硫代丙酸酯、季戊四醇四硫代丙二醇酯等分子内有2个以上硫醇基的多硫醇基化合物等。
为了得到电离辐射线固化型树脂，把这些化合物的1种以上加以混合后使用，通常，在涂布粘合剂后至固化前，必须提供规定的保持时间，使预聚物或低聚物达到5％(重量)以上，单体和/或聚硫醇达到95％(重量)以下的量。
还有，在选择紫外线固化型树脂作为电离放射线固化型树脂的场合，可同时使用光聚合引发剂。作为光聚合引发剂，可以把苯乙酮类、苯酰酮类、米勒苯酰基苯甲酸酯、O-苯酰基安息香酸甲酯、醛肟、四甲基密白胺单亚硫酸盐、硫杂蒽、和/或作为光增感剂的正丁胺、三乙胺、三丁基磷化氢等加以混合使用。
作为紫外线固化型树脂，例如イルガキュア651(チバガイキ-社制造)适于本发明使用，然而，优选的是与作为光聚合引发剂的ュニデツク17-183(大日本インキ)组合起来使用。
另外在用以上的电离辐射线固化型树脂形成方形部30时，为了改善制作容易性，形状稳定性、防止带电等功能而根据需要，还可以配合有增塑剂、稳定剂、防老化剂和防止带电剂等。
关于构成光漫射部50的小珠11，考虑透光性、折射率等可以使用丙烯酸树脂、苯乙烯树脂等单一或两种以上的微颗粒混合的组合物，其平均粒径从光漫射性的观点上看最好为5μm～50μm左右。
另外，关于粘合剂12与方形部30相同，从光透过性和加工性观点出发可以用热可塑性树脂，特别最好是无色透明的树脂。例如丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇脂、聚乙烯萘酸酯、纤维素醋酸酯、聚酯、耐大气氯化乙烯等。
另外，关于上述小珠11与粘合剂树脂12的混合比例如考虑到光漫射性、透光性等，则最好是使小珠11对100份重量树脂12为10～300份重量左右。
关于上述光学片14，其上下方向的厚度通常形成在约50μm～500μm范围内。关于上述光学片1的上下方向的厚度，如果考虑到用途和作业性，最好形成在70μm～200μm的范围内。
下面参照图5说明经导光板射出7的光线被光学片14导光的状态。在图5中，表示光线方向的角度是以左右方向为基准测量的角度。
经导光板射出7的光线如根据上述图2表示那样，形成在左右方向上用θ表示的方向上显示峰的分布，沿该峰的方向行进的光线中L10如下述那样传播。
光线L10从下基片部的下面2a入射到光学片11上，但在入射到下基片部2时向靠近上方的方向折射(θ1＜θ20)。然后光线10从下基片部2通过方形部30，通过方形部30的第二侧面30b从方形部30射出。
接着光线L10从光漫射部50的第一侧面50a入射到光漫射部50。光线10在从方形部30入射到光漫射部50时，根据方形部30的折射率10与粘合剂12的折射率20的差沿靠近正方方向折射。光线L10如以上所说明那样，在光漫射部50内的传播过程中被漫射。因此关于在光漫射部50内传播的光线10，可以使表示其分布的峰方向更靠近正上方的方向。
然后光线L10通过光漫射部50内部射出到光学片14的上面的空气层。然后光线L10在从光学片14向上方射出时根据空气层的折射率与光漫射部的折射率的关系，向离开正方的方向折射(θ40＜θ30)。
上述光线L10以使从下方入射的光线更靠近正上方的上方射出。也就是说，光线L10从导光板7射出形成上述θ1角度从下方入射光学片14上，从光学片14以上述角度θ40(θ40＞θ1)射向上方。
另外，光线L20大入射到下基片部2的下面2a上时以角度θ20折射(θ1＜θ20)。其后经下基片部2射出入射到光漫射部50，但在入射到该光漫射部50上时向远离正上方的方向折射(θ50＜θ20)。
在通过光漫射部内后从侧面50b射出，通过方形部30的侧面30a入射到方形部30中。这时向远离正方向的方向折射(θ60＜θ50)。
接着光线L20一直前进到方形部30内部到达上面部分上，在此变成光线20′向下方反射(θ70)。该反射的光线L20′在该方形部30和光漫射部50的界面上反复进行透射或反射，可以使射出到光学片14上方的部分最后根据下基片部2和方形部30的折射率n10和光漫射部50的粘合剂12的折射率n20的关系，比入射到上述光学片14的角度θ1更靠近正方向的方向射出。这样，也使入射到光学片14的光线中的光线20也向更靠近正方向的方向射出。
如上所述，按照本发明的光学片14，就形成在上述θ1的方向显示峰分布从光学片14的下面入射的光线在光学片14的上面整体平均而言，可以使其作为在形成比上述θ1大的角度的方向上显示峰分布的光线射出，并可以向更靠近正上方的方向射出。
因此，按照本发明的光学片14，使从光导板7射出的光线引导到更靠近正上方的方向，从而可以高效率地把光线引导到液晶显示装置的画面上。另外，按照该光学片14，因为可以使光线在光漫射部50中漫射，所以可以防止不希望的闪烁的光的辉度投影在液晶显示装置的画面上，还能图谋辉度的均匀化。
另外，按照本发明的光学片14，因为光线射出方向的控制不会形成象现有技术的光线射出方的控制可能的棱镜片那样朝向外部形成角度的棱镜形状，而使入射的光线从下方向更靠近正方向的方向射出，所以不会使形成角的部分露在外面，从而解决了起光学功能作用的部分容易受损伤这个问题。
另外，由于该光学片14不容易受损伤，而还具有在组装背照光组件等工序中光学片1`4的处理是容易的优点。
按照本发明的光学片14，通过对方形部30的折射率n10和漫射部50的粘合剂12的折射率n20的互相调整，可以控制光线从光学片14的上面上射出的方向。因此，如把本发明的光学片14用在背照光组件上，则没有必要使棱镜片等其它片组合使用，从而可以用少的构件数构成背照光组件，并可以使背照光组件小型化。
另外，在选定方形部30和光漫射部50的材料时，最好使方形部30的的折射率n10与光漫射部50的粘合剂12的折射率n20的差大一些，这个差最好大于0.15。借此，在使光线从光线控制部40向上方出射时，可以使光线向更靠近正方向射出，从而可以把光线高效率地引向液晶画面。
另外，最好是使方形部30的折射率n10与光漫射部50的粘合剂12的的折射率n20的差大于0.3，借此可使从光线控制部40射出的光线更加靠近正方的方向射出。
另外，较好的是使方形部30的折射率n10大于1.57，借此，可以使从光线控制部40射出的光线更靠近正上方的方向射出。另外，最好使方形部30的折射率n10大于1.60，借此使从光线控制部40射出的光线更靠近正上方的方向射出。
另外，如果使方形部30的折射率n10大于1.60，并使方形部30的折射率n10与光漫射部50的粘合剂12的折射率n20的差大于0.3，则在使光线从光线控制部40射出时，就能使其向作为液晶画面的正面方向的大致正上方向射出。
另外，按照本发明的光学片14，通过调整光漫射部50中的粘合剂12的小珠11的配合比例和构成小珠11和粘合剂12的材料的组合，可以调节光漫射部50中的光漫射特性，也能巧妙地调节朝向液晶显示装置的画面的光的漫射方向。
另外，在本发明的光学片14中，因为构成光线控制部40的方形部30根据形成正方向或长方形的形状构成，所以在利用后述的制造方法形成时，成形是容易的。也就是说，如果过去的棱镜片，在形成三角形状的棱镜时，使该三角形的角度形成为规定的角度是不容易的，但如按本发明的光学片14，则不会伴随这样的成形上的困难。
另外，就以上说明的光学片14而言，也可以利用与方形部30不同的材料形成下基片部2。在利用与方形部30不同的材料形成下基片部2的情况下，最好用与方形部30的折射率大致相等的材料形成。例如用PS系树脂(聚苯乙烯树脂，折射率1.57)方形部30构成，而用PET(聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯，折射率1.575)形成。
第四实施方式图6中示出了第四实施方式的光学片15。虽然在以上说明的第三实施方式的光学片14的例子中，说明了利用光线控部40和下基片部2构成光学片的例子，但也可以如图6所示那样构成光学片。也就是说，也可以象在6中所示的光学片15那样，构成在与光学控制部40相对的上侧上具有上基片部60的构成。
在象该光学片15那样设置基片部60的情况下，关于上基片部60的材料可以用与光漫射部50的粘合剂12相同的材料形成。而在利用与粘合剂12不同材料形成上基片部60的情况下，最好选择折射率与粘合剂12的折射率大致相等的材料。
另外，在光学片15中，关于与下基片2的折射率有关的材料选择与光学片14相同，可以用与方形部30相同的材料，也可以用与方形部30不同的材料。在利用与方形部30不同的材料形成光学部15的下基片部2的情况下，最好选择与折射率n10大致相等的折射率的材料。
下面说明制造从第一至第四实施方式的光学片的制造方法。图7是概略表示作为光学片的制造方法一例的挤压成形工序的图。在图7中示出用片成形机进行挤压成形的例子。
在图7中所示出的片成形机20装备有树脂熔融装置21、成形辊部22，片巾调整装置23和缠绕装置25。在树脂熔融装置21中，使通过投入部21A投入的树脂在250～300℃的范围加热熔融。在成形辊部22上设置切削成使形成的形状颠倒的形状的辊和用于在这个辊之间夹住熔融的树脂的另一个辊。
片巾调整装置23是用于把通过成形辊成形的片裁断成所要求的片巾的装置。缠绕装置25是用于缠绕已成形的片的装置。被缠绕装置25缠绕的片从缠绕装置25取下后从片成形机20上取出。
在利用片成形机20形成第一实施方式的光学片1时，由形辊部22的一个辊准备把使第一方形部3颠倒后的形状切削成为多个平行的形状。通过树脂熔融装置21的投入部21A投入用于形成第一方形部3和下基片部2的树脂并熔融后，使其通过成形辊部22。因此形成为具有下基片部2和第一方形部3的形状的片。
当在成形为下基片部2和第一方形部3的形状的片通过片巾调整装置23后被缠绕装置25缠绕时，就可以形成构成光学片1的下基片部2和第一方形部3的片。
接着对以上获得的片通过在形成在该第一方形部3的彼此之间中的空隙中注入用于形成第二方形部5的熔融的树脂并挤满而形成第二方形部5。
接着就下基片部2的下面进行精加工，以使其变成大至平面。另外为了使第一方形部3的上面部分和第二方形部5的上面部分形成为光线控制部40的上面，而进行精加工。也就是说，使第一方形部3的上面部分露到外部并大致变成平面，并且为了使第二方形部5的上面部分形成为大致平面而进行精加工，利用第一方形部3的上面部分和第二方形部5的上面部分形成一个大致平面而形成光线控制部4的上面。
另外，在用上述片成形机20形成第二实施方式的光学片13时，通过进行与用于形成以上说明的光学片1的下基片部2和第一方形部3的工序相同的工序，除了下基片部2和第一方形部3，还可以形成第二方形部5和上基片部6，从而可以获得光学片13。
就光学片13而言，关于下基片部2和第一方形部3，第二方形部5和上基片部6的形状，如果使下基片部2和第一方形部3颠倒，则可以获得第二方形部5和上基片部6。因此代替用于形成下基片部2和第一方形部3的树脂，利用用于形成第二方形部5和上基片部6的树脂，通过进行与形成下基片部和第一方形部3的工序相同的工序，可以获得第二方形部5和上基片部6。
在形成构成下基片2和第一方形部3的片和构成第二方形片5和上基片6的片后，通过使这两个片互相上下嵌合，可以获得光学片13。
在利用片成形机20形成第三实施方式的光学片14，就成形辊部22的一个辊而言，准备把使方形部30颠倒后的形状切削成多个平行的形状。通过树脂熔融装置21的投入部使用于形成方形部30和下基片部2的树脂投入熔融后，使其通过成形辊部22后。借此形成为具有下基片部2和方形部30的形状的片。
然后，当在使下基片和形成为方形部30的形状的片通过片巾调整装置后被缠绕装置25缠绕时，可以形成构成光学片14的下基片部2和方形部30的片。
接着对着已获得的片通过在形成在方形部30的彼此间形成的间隙内注入分散有用于形成光漫射部50的小珠的液体状粘合剂树脂12并挤满而形成光漫射部50。
在充满分散有用于形成上述光漫射部50的小珠的粘合剂树脂12的溶液时，可以用公知的辊涂方式。而在粘合剂树脂12中分散小珠11时，可以用公知的回转圆盘式搅拌机搅拌方式。
接着对下基片部2的下面进行精加工，使其大致变成平面，并且为了把方形部30的上面部分和光漫射部50的上面部分形成为光线控制部40的正面而进行精加工。也就是说，使方形部30的上面部分露到外部，并且大致形成为平面，为了使光漫射部50的上面部分大致形成为平面而进行精加工，利用方形部30的上面部分和光漫射部50的上面部分大致形成平面，而形成光线控制部40的上面。
另外，在获得第四实施方式的光学片15的情况下，在通过以上说明的工序得到光学片15后，也可以在与光线控制部40相对的上侧上涂敷用于形成上述基片部60的树脂。在光线控制部40上附设上述基片60时，可以利用透明树脂制的粘接剂把基片部60粘在光线控制部40上。
下面说明用于制造本发明的光学片的其它制造方法的例子。图8是本发明的光学片的其它制造方法的一个例子，概略示出了利用使树脂紫外线(UV)固化的方法。在以下的说明中，通过在第二实施方式的光学片13的方式中构成的光学片，即由下基片2、第一方形部3、第二方形部5和上基片6构成的光学片的例子说明。
首先准备用于形成下基片2和第一方形部3的模具MO，在该模具MO的表面上切削形成多个使第一方形部3颠倒的形状。
首先通过第一工序(a)，在上述模具MO的表面上供给液体状的紫外线固化树脂R1′，在其上面放置用与该紫外线固化树脂相同材料形成的透明支承S。接着通过第二工序(b)，从透明支承S的上方照射紫外线UV，使树脂R1′固化而形成树脂层R1。接着通过第三工序(c)，当将透明支承S和已固化的树脂层R一起剥离时，便可以得到构成下基片部2和第一方形部3的片。
接着通过第四工序(d)，对着上述的构成下基片部2和第一方形部3的片，当在形成在该第一方形部3的空隙中注入并挤满用于形成方形部5和上基片6的变成液体状的树脂时，便可以形成相应于第二方形部5和上基片部6的树脂层R。
然后通过进行没有图示出的精加工工序，可以得到光学片13。作为该精加工工序，对下基片部2的下面进行精加工，以使其大致变成平面。并且对上基片6的上面6的上面进行精加工，以使其大致变成平面。
下面以图3所示的第一实施方式的光学片1为例说明本发明的光学片更具体的例子。设光学片1的下基片部2和第一方形部3的折射率n1＝1.586，并设第二方形部5的折射率n2＝1.35。并且当光学片1的上方和下方是空气层时，设空气层的折射率n0＝1.0。
表1示出了在构成光学片1的上述各部分为上述折射率n1、n2的情况下表示利用光学片引导光线的光学片1中的各部分中的角度。下面参照图3说明在表1中的θ1至θ7分别表示的量。
θ1是使沿着经导光板7射出后入射到光学面1的下面的光线分布的峰行进的光L线L1、L2的方向以左右方向为基准用角度表示的方向。θ2是使在入射到下基片2上时折射的光线L1、L2的方向以左右方向为基准用角度表示的方向。
θ3是使从第一方形部3入射到第二方形部5时折射的光线L1的方向以左右方向为基准用角度表示的方向。θ4是使从第二方形部向正方向射出时折射的光线L1的方向以左右方向为基准用角度表示的方向。
θ5是使从下基片2入射到第二方形部5时折射的光线L2的方向以左右方向为基准用角度表示的方向，θ6是使从第二方形部5入射到第一方形部的光线L2的方向用角度表示的方向。θ6是使从第二方形部5入射到第一方形部3时折射的光线L的方向以左右方向为基准用角度表示的方向。
θ7是使到达第一方形部3的上面上的光线中的向下方反射的光线的方向以左右方向为基准用角度表示的方向，在该例子，到达第一方形部3的上面上的光线被全反射到下方。
关于该光学片1的例子，在使下基片2和第一方形部3的折射率n1＝1.586时，可以用聚碳酸酯作为树脂。而在使第二方形部5的折射率n＝1.35时，可以用含氟的丙烯类树脂作为树脂。
根据在表1中所示的θ1与θ2的比较，可以判断，对于该光学片1使上下方入射的光线以吏靠近正上方的方向射出到上方。并且，对于向用θ7表示的方向反射的光线最后也能以更靠近正上方的方向射出到上方。
另外，就第一方形部3和第二方形部5而言，关于它们的折射率n1、n2可以采用在表2中所示的组合。关于表2中的样品1、样品2，在使第一方形部3的折射率为n1＝1.479时，可以用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。
另外关于样品3至样品6，在使第一方形部3的折射率为n1＝1.586时，可以用聚碳酸酯(PC)形成。并且关于样品7至样品10，在使第一方形部3的折射率为n1＝1.669时，可以用聚对亚二甲苯基聚合物形成。
另外，关于样品1样品4和样品10，在使第二方形部5的折射率为n2＝1.45时，可以用含氟的丙烯酸类树脂形成。另外关于样品2和样品6，在使第二方形部5的折射率为n2＝1.4时，可以用含氟的丙烯酸系树脂形成。
另外，关于样品3，样品8，在使第二方形部5的折射率为n＝1.44时，可以用含氟的丙烯酸树脂形成。另外关于样品7，在使第二方形部5的折射率为n2＝1.363时，可以用含氟的丙烯酸类树脂形成。
在以上的说明中，如图3至图6所示那样，虽然是举设置一层由第一方形部3和第二方形部5形成的光线控制部4或方形部30和光漫射部50组成的光线控制部40的例子说明的，但光学控制部4、40也可以上下重叠设置为二层以上。如果将光学控制部4、40上下设置为多层，则可以使从下方入射的光线引向靠近正方向的方向。
另外，在上述说明中，在用本发明的光学片时，如参照图1说明那样，虽然是举出只在导光板7的一侧上配置灯泡8的背照光组件中的例子说明的，但作为光源8的灯泡8不限于只配置在导光板的一侧。
也就是说，在使用本发明的光学片时，如果以图中所示的导光板7和光学片1的配置作为基准说明，则也可以采用在相对导光板的右侧再配置一个灯泡8的构成。这样一来，即使在与导光板7相对的左右两侧配置灯泡的情况下，也可以使经上述二个灯射出并通过导光板7从上下方入射到光学片上的入射光线朝更靠近正上方的方向射出到上方。
另外，关于以上说明的光学片，可以在最上层上特别设置未图示的光漫射层。关于光漫射层可以用公知的各种光漫射层形成，可以用通过小珠和粘合剂形成的和把光线的射出面侧加工成压纹等公知的结构。
当在本发明的光学片上设置光漫射层时，可以借助通过使光线射出到上方时的光漫射层的光漫射，使光线峰的方向更进一步向靠近正上方的方向引导，从而不会使构成背照光组件的部件数增加，并且可以高效率地把光线引导到液晶画面的正面的方向。
另外，关于以上说明的光学片，可以在最下层上特别设置图示的防止损伤层。该防止损伤层可以用公知的防止损伤层形成，可以通过在最下层上设置该防止损伤层，以使其向互相离开的小珠的下方突出。如果这样设置防止损伤层，则可以在构成背照光组件时，使光学片通过防止损伤层与导光板接合，从而可以防止闪烁的光象投射在液晶画面上。
表1

表2

权利要求
1.一种使从下方向入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于，具有由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的第一方形部和由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的第二方形部构成的光线控制部；在上述光线控制部中，上述第一方形部和上述第二方形部横向交错配置，上述第一方形部由比第二方形部折射率高的材料构成。
2.如权利要求1所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述第一方形部和上述第二方形部上下方向的高度相等，由上述第一方形部的上面部分和第二方形部的上面部分形成的光线控制部的上面和由上述第一方形部的下面部分和第二方形部的下面部分构成的光线控制部的下面大致形成为平面。
3.如权利要求1所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述第一方形部和第二方形部的折射率的差大于0.15。
4.如权利要求3所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述第一方形部与第二方形部的折射率的差大于0.3。
5.如权利要求1所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述第一方形部折射率大于1.57。
6.如权利要求5所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述第一方形部的折射率大于1.6。
7.如权利要求1所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于在最上层上配置光漫射层。
8.如权利要求1所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于，在最下层上配置防损伤层。
9.一种使入射的光从下方向上方射出的光学片，其特征在于，具有由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的方形部和由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的光漫射部构成的光线控制部；在上述光线控制部中，上述光漫射部由小珠和分散该小珠的粘合剂构成，粘合剂由比上述方形部折射率小的材料组成，小珠由与粘合剂折射率不同的材料组成，上述方形部和光漫射部横向交替配设。
10.如权利要求9所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述第一方形部和第二方形部上下方向的高度相等，由上述方形部的上面部分和光漫射部分的上面部分构成的光线控制部的上面和由上述方形部的下面部分和上述光漫射部分的下面部分形成的光线控制部的下面大致形成为平面。
11.如权利要求9所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述方形部的折射率与上述光漫射部的粘合剂的折射率的差小于0.15。
12.如权利要求11所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述方形部的折射率与光漫射部的粘合剂的折射率的差大于0.3。
13.如权利要求9所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述方形部的折射率大于1.57。
14.如权利要求13所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于上述方形部的折射率大于1.6。
15.如权利要求9所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于在最上层上配置光漫射层。
16.如权利要求9所述的使从下方入射的光线向上方射出的光学片，其特征在于在最下层上形成防损伤层。
全文摘要
本发明的光学片是使从下方入射的光线向上方射出的光学片,具有:由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的第一方形部和由多个断面形状为正方形或长方形平行配设的第二方形部构成的光线控制部;在上述光线控制部中,上述第一方形部和上述第二方形部横向交错配置,上述第一方形部由比第二方形部折射率高的材料构成。
文档编号F21V8/00GK1375731SQ0210738
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月19日 优先权日2001年3月19日
发明者冈部元彦, 上北正和 申请人:惠和株式会社