CN101652680A - 光学片以及使用该光学片的光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止莫尔条纹、不发生光学缺陷的良好的光学片。该光学片是液晶显示装置的背光模块用光学片，是在基材表面形成棱镜结构、透镜结构、双凸透镜结构中的至少一种结构并且在基材背面形成具有周期性排列的形状的光学片，该光学片的基材背面形状的周期性与基材表面的周期性是相同周期。

Description

光学片以及使用该光学片的光源

技术领域

本发明涉及液晶显示装置的背光模块所使用的光学片和光源。

背景技术

液晶显示装置具有薄型、小型、低耗电等优点，现在被用于时钟、台式电脑、电视、个人电脑等的显示部分。进而，被用于导航系统、取景器、便携式终端机等很多用途，预计其市场在今后还会进一步扩大。

液晶显示装置有3种类型：反射从外部入射的光或前光灯的光来进行显示的反射型、用背光灯的光进行显示的透过型、使用从外部入射的光和背光灯的光两种功能的半透过型。对于电视、个人电脑等的显示部分，因为经常在室内观看，所以透过型是主流；对于便携式电话等便携式终端机，为了在室外、室内、夜间等都获得相同的显示品质，半透过型成为主流。因此，几乎所有的液晶显示装置都内置有背光模块。

背光模块有光源位于液晶面板下方的正下型和光源位于侧面、用导光板将光导向面板的端面照光(Edge Light)型，重视便携性的机器多为端面照光型。端面照光型的背光模块的结构，如图1所示，使成为背光灯的荧光灯1的光从侧面射入导光板3，为了将光高效地导向扩散片4，在导光板3的下方设置反射片2。为了将被扩散片4扩散的光高辉度化，通常，配置多片棱镜片5。另外，有时在其上进一步配置扩散片。最近，出于背光灯的高辉度化、减少构成部件的目的，开始要求将棱镜片5制成一片这样的一片棱镜方式。

这种一片棱镜方式的背光模块的结构，如图2所示，使成为背光灯的荧光灯1的光从侧面射入导光板3，为了将光高效地导向棱镜片5，在导光板3的下方设置反射片2。从该导光板3射出的光是有指向性的光，为了被棱镜片5高辉度化，使其进一步扩散，设置扩散片4。该方式具有辉度高，棱镜片数减少的优点。

如此，在背光模块中配置有棱镜片、扩散片等多片光学片。重叠配置光学片时，会有片间的空隙引起干涉条纹、或者产生由片彼此密合引起的光学缺陷的问题。作为解决这种问题的方法，提出了在片背面分散微粒形成微小突起的方法(专利文献1、专利文献2)，还提出了对通过机械加工制作的母模进行压印模制，形成高度不规则的突起的方法(专利文献3)。另外，出于高辉度化的目的，提出了配置两面形成有棱镜的片的方法(专利文献4、专利文献5)。

专利文献1：日本特许第2951525号公报

专利文献2：日本特开平10-300908号公报

专利文献3：日本特表2002-536702号公报

专利文献4：日本特开2000-56106号公报

专利文献5：日本特开2000-56107号公报

发明内容

发明要解决的问题

这样，就基材正面、背面均形成微细形状的光学片来说，两面都具有周期性时，基材正面的周期性和基材背面的周期性之间产生莫尔条纹，即使是片单体也可以辨识，背光模块的外观变得不良。因此，本发明的目的是提供一种防止莫尔条纹、不产生光学缺陷的良好的光学片。

解决问题的手段

本发明人等发现：通过使背光模块所用的基材正面、背面均形成微细形状的光学片的基材背面形状的周期性与基材正面的周期性为相同周期，或者通过使基材背面形状的周期性为20μm以下，可以制作防止莫尔条纹、不产生光学缺陷的良好的光学片。

即，本发明的光学片是液晶显示装置的背光模块用光学片，是基材正面形成棱镜结构、透镜结构、双凸透镜结构中的至少一种结构，基材背面形成具有周期性排列的形状的光学片，基材背面形状的周期性与基材正面的周期性是相同周期。特别优选所述基材正面形状和基材背面形状的周期性为40～50μm。进而，更优选所述基材正面形状和基材背面形状的周期性为44～48μm，尤其优选为46μm。

另外，为了解决上述问题，本发明的光学片是液晶显示装置的背光模块用光学片，是基材正面形成棱镜结构、透镜结构、双凸透镜结构中的至少一种结构，基材背面形成具有周期性排列的形状的光学片，基材背面形状的周期性为20μm以下。另外，优选所述基材正面形状的周期性为40～50μm。进而，更优选所述基材正面形状的周期性为44～48μm，尤其优选为46μm。

本发明的光源配置有所述光学片和导光体。

发明效果

根据本发明，能够提供一种防止莫尔条纹、不发生光学缺陷的良好的光学片，以及使用该光学片的光源。

附图说明

图1是用于说明以往的背光模块的结构的截面图。

图2是用于说明以往的一片棱镜式背光模块的结构的截面图。

图3是表示本发明的光学片的结构的一个例子的截面图。

图4是表示本发明的光学片的结构的其他例子的截面图。

图5是表示本发明使用的转印母模的制造工序的一个例子的截面图。

图6是表示本发明的光学片的制造工序的一个例子的截面图。

符号说明

1.光源(荧光灯)

2.反射片

3.导光板

4.扩散片

5.棱镜片

6.金刚石刀头

7.基材辊

8.棱镜结构

9.紫外线照射装置

10.供给头

11.辊状转印母模

12.夹持辊

13.基材

14.树脂层

具体实施方式

以下，对用于实施本发明的最佳方式进行说明。该实施方式是液晶显示装置的背光模块所用的光学片，是特别适于端面照光型的背光模块，可以用于代替上述图1所示的背光模块结构例如2片的棱镜片。

参照图1，使成为背光灯的荧光灯1的光从侧面射入导光板3，设置反射板2从导光板3导向扩散片4，使光从扩散片4射入制成棱镜片来使用的光学片，使光透过该光学片。

该光学片，如图3所示，由基材13、转印了后述的辊状转印母模的背面微细形状的树脂层14以及在基材正面形成有希望的结构的层8构成。

特别是，在基材正面的层8，以规定间距P周期性地配置有棱镜形状。作为正面形状，除棱镜结构以外，也可以形成透镜结构、双凸透镜结构。形成这些结构中的至少一种即可。另外，在基材背面的树脂层14，以与正面的周期性相同的周期(规定间距P)形成有例如具有球面的凸部。规定间距P，例如优选为40～50μm，更优选为44～48μm，尤其优选为46μm。

另外，基材背面的树脂层14，如图4所示，也可以形成与正面侧的层8的棱镜形状的周期性不一致的周期的凸部，但此时周期优选为使间距为20μm以下。而且，图3和图4的正面侧层8的棱镜形状的间距是不同尺度。

本发明的光学片基材背面的形状也可以与正面形状同样地形成棱镜结构、透镜结构、双凸透镜结构中的任一种。另外，也可以设计规则的圆点图案、多边形图案等凹凸。可以通过控制转印母模表面的微小形状来改变该背面的形状。

作为制作本发明的光学片基材背面的形状时使用的转印母模的制作方法，可以通过对表面进行机械加工来制作。图5是表示本发明使用的转印母模的制造工序的截面图。一边使图5所示的辊状基材7旋转，一边使金刚石刀头6沿箭头方向移动，或者，一边使辊沿箭头方向移动，一边通过用刀头挤压来形成形状。另外，也可以用多个形状不同的刀头来挤压，或者用相同的刀头而改变位置来挤压。通过选择金刚石刀头的形状、加工间距、加工面积、加工深度，可以将形状优化。

接着，对于使用了表面具有微细形状的辊状转印母模制作光学片基材背面的微细形状进行说明。图6是用于说明本发明的光学片的制造工序的一个例子的截面图。如图6所示，通过供给头10将树脂层14涂布在基材13上形成被转印薄膜，一边使上述辊状转印母模11旋转，一边用夹持辊12推压所述被转印薄膜，照射来自紫外线照射装置9的紫外光，使树脂层固化，从而连续地转印微细形状、剥离，由此来进行制作。

进而，以与在背面制作形状的方法相同的方法，在制成的片的基材正面制作棱镜结构、透镜结构、双凸透镜结构中的至少一种结构。

转印母模的材料是金属、陶瓷、树脂等，没有限定，优选尺寸稳定性、导电性优异的不锈钢等铁合金，进而，优选使用层叠有具有加工裕度的铜或镍的材料。转印母模表面进行机械研磨、蚀刻、洗涤等，使其均匀后使用。作为表面形成微细形状的方法，可以举出激光加工、溅射、蚀刻、平版印刷等。作为生产性优异、高效获得希望的表面形状的方法，优选使用金刚石刀头等对转印母模表面进行机械加工的方法。

光学片基材背面的微细形状是使用表面具有形状的辊状转印母模将其形状转印到被转印薄膜上而得到的。被转印薄膜是可变形的基材、在基材上设置有树脂层之物。就在基材上设置有树脂层的被转印薄膜来说，是通过在树脂层上推压转印母模的工序、将树脂层固化的工序，从而将其表面形状转印到被转印薄膜上而得到的。为了提高耐热性、耐溶剂性、形状稳定性，也可以在推压工序中供给热、光等。进而，通过添加偶联剂、粘接性赋予剂，也可以提高与基材的密着。出于提高基材与树脂层的粘接的目的，也可以在基材或树脂层的粘接面上涂布粘接性赋予剂。

对于树脂层而言，优选使用感光性树脂组合物、热固化性树脂组合物、热塑性树脂、橡胶。通过使用感光性树脂，也可以仅残留树脂层必需的部分，而除去不需要的部分。

作为本发明中使用的基材，可以使用化学稳定、热稳定且可以成型为片状或板状的物质。例如，可以使用从下述物质组中选择的至少一种以上的有机高分子：聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃，(甲基)丙烯酸酯的聚合物，乙烯和醋酸乙烯酯、乙烯和丙烯酸酯、乙烯和乙烯醇这样的乙烯共聚物，聚氯乙烯，氯乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，氯乙烯和乙烯醇的共聚物，聚偏氯乙烯，聚苯乙烯，苯乙烯和(甲基)丙烯酸酯这样的苯乙烯共聚物，聚乙烯基甲苯，乙烯基甲苯和(甲基)丙烯酸酯这样的乙烯基甲苯共聚物，聚(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸丁酯和醋酸乙烯酯这样的(甲基)丙烯酸酯的共聚物，纤维素醋酸酯、硝基纤维素、赛璐玢等纤维素衍生物，聚酰胺，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚酯，合成橡胶等。另外，还有铝、铜等金属类。其中，特别优选的是尺寸稳定性优异的双轴延伸聚对苯二甲酸乙二醇酯。

作为本发明中使用的向基材涂布树脂层的涂布方法，有辊涂机涂布、旋涂机涂布、喷涂、转筒式涂布机涂布(whirler coating)、浸渍涂布器涂布、幕涂流动涂料器涂布、线棒涂布器涂布、凹版涂布器涂布、气刀式涂布器涂布等。

实施例

以下，参照表1、表2来说明实施例1～14。本发明不限于这些实施例。

实施例1～14

一边使直径130mm、宽470mm的辊状的铁制基材旋转，一边进行铜镀覆，得到在铁上层叠有200μm铜的辊基材。进而，进行镍镀覆，得到层叠有200μm镍的母模基材。对其进行研磨，将表面加工成镜面。接着，一边使其旋转，一边用前端是半径R＝40μm的曲面的金刚石刀头以一定周期、一定振幅进行挤压，得到辊状转印母模，该母模上以一定高度周期性地排列有压有半径17.2μm、深度1.2μm的球面的形状。加工周期以辊旋转速度来控制，加工深度以刀头振幅来控制。实施例1～实施例7、实施例8～实施例14对应于使加工周期不同而制作的辊状转印模具。

作为基材，使用在厚50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上配置有间距46μm、高23μm、顶角90°的棱镜形状的薄膜，用模涂机在基材背面涂布光固化性树脂溶液(下述1和2)，推压所述辊状转印母模，照射紫外线，将光固化性树脂固化，从辊状转印母模分离，得到在光固化性树脂层的表面转印有辊状转印母模表面形状的翻转形状的光学片。

光固化性树脂溶液1：亥塔罗德(ヒタロイド)7981-F47(日立化成工业株式会社制造)

光固化性树脂溶液2：由二异氰酸酯化合物、含有羟基的甲二醇和己内酯改性丙烯酸酯得到的氨基甲酸酯低聚物构成的UV固化型树脂组合物。

比较例1

在基材背面不转印所述辊状转印母模表面形状的翻转形状，在光学片背面不形成形状，除此以外，与实施例同样地，得到光学片。

对于制作好的在基材背面转印有辊状转印母模的形状的光学片的背面形状高度和间距、进而对于使用该光学片制作的背光模块的外观进行观察，结果示于表1、2。对于高度和间距，使用超深度形状测定显微镜VK-8550(商品名，株式会社基恩士(キ一エンス)(Keyence)制造)进行测定。另外，对于外观观察，在图1所示的结构的2英寸用背光模块中，将2片棱镜片5替换成得到的光学片，判断能否看到莫尔条纹等光学缺陷。由外观观察结果对光学片进行综合评价，最好的表示为○，不好的表示为×。表1是使用光固化性树脂溶液1的结果。表2是使用光固化性树脂溶液2的结果。

表1

表2

表1所示的实施例1中，背面形状的间距为800μm。以下，所述间距在实施例2中为500μm，实施例3中为200μm，实施例4中为46μm，实施例5中为30μm，实施例6中为20μm，实施例7中为10μm。它们正面形成的棱镜形状的间距均为如上所述的46μm。从而，实施例4中，正面形状和背面形状的间距均为46μm，是相同的。

另外，表2所示的实施例8中，背面形状的间距为800μm。以下，所述间距在实施例9中为500μm，实施例10中为200μm，实施例11中为46μm，实施例12中为30μm，实施例13中为20μm，实施例14中为10μm。它们正面形成的棱镜形状的间距均为如上所述的46μm。从而，实施例11中，正面形状和背面形状的间距均为46μm，是相同的。

表1、2的结果均为同样的结果，没有背面形状的比较例中没有观察到莫尔条纹。有背面形状的实施例1、2、8、9中，基材正面的周期性和基材背面的周期性之间产生莫尔条纹，在背光灯中被观察到。进而，背面形状的纹理也在背光灯中被观察到。实施例3、10中，没有观察到背面形状的纹理，但产生了与实施例1或2相同的莫尔条纹。使背面形状的间距成为与正面形状的间距相同的46μm的实施例4、11中，或者使背面形状的间距为20μm以下的实施例6、7、13、14中，得到了没有莫尔条纹、没有纹理的外观良好的背光灯。如此，通过使基材背面形状的周期性成为与基材正面形状的周期性相同的周期，或者使基材背面形状的周期性为20μm以下，得到能够防止莫尔条纹、不发生光学缺陷的良好的背光模块。

产业上的应用性

本发明是液晶显示装置的背光模块所用的光学片，通过在表面形成金属层，可以作为反射片来使用。另外，也可以使用得到的光学片作为转印母模，此时，因为是转印的转印，所以可以转印原转印母模的表面形状。

Claims (7)

1.一种光学片，其特征在于，在基材正面形成有棱镜结构、透镜结构、双凸透镜结构中的至少一种结构，在基材背面形成具有周期性排列的形状，基材背面形状的周期性与基材正面的周期性是大致相同的周期。

2.根据权利要求1记载的光学片，其中，所述基材正面形状和基材背面形状的周期性为40～50μm。

3.根据权利要求2记载的光学片，其中，所述基材正面形状和基材背面形状的周期性为44～48μm。

4.一种光学片，其特征在于，在基材正面形成有棱镜结构、透镜结构、双凸透镜结构中的至少一种结构，在基材背面形成具有周期性排列的形状，基材背面形状的周期性为20μm以下。

5.根据权利要求4记载的光学片，其中，所述基材正面形状的周期性为40～50μm。

6.根据权利要求5记载的光学片，其中，所述基材正面形状的周期性为44～48μm。

7.配置有权利要求1～6的任一项记载的光学片和导光体的光源。

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