光学单元及使用该光学单元的背光单元制造技术

本发明专利技术是有关于一种光学单元及使用该光学单元的背光单元。该光学单元是一种朝法线方向侧的折射及广角度的光扩散等光学功能较高、并且可容易且确实地控制该光学功能的光学单元。使用该光学单元的背光单元可促进正面方向的高亮度化、广视角化、亮度的均匀化等品质的提升。本发明专利技术的光学单元具备微透镜片材及配设于该微透镜片材的表面侧的棱镜片材，该微透镜片材在背面具有由多个微透镜所构成的微透镜阵列，棱镜片材在表面具有由多个突条棱镜部所构成的突起列。上述微透镜片材中的微透镜的直径的变异系数较佳为３０％以上、１００％以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合于具有优异的面均勻性及广视角的液晶显示装置、特别是汽车导航系统用液晶显示装置的背光单元的光学单元，及使用该光学单元的背光单元。
技术介绍
液晶显示装置被广泛用作电视或个人电脑等的画面的显示装置，大致分为直接观 看显示画面的直视式与观看荧幕上映出的影像的投影式。直视式液晶显示装置中，有透射 背光的光的透射式、不具有背光而使用自然光或室内灯等的反射光的反射式、及在亮处成 为反射式且在暗处成为透射式的半透射式。另一方面，投影式液晶显示装置中，有在前表面 的荧幕中映出影像的前投式、及将荧幕纳入至显示器机柜内而映出影像的背投式。现今，直 视式其中的透射式液晶显示装置已作为主流而普遍使用。对于透射式液晶显示装置而言，自背面照亮液晶层的背光方式较为普及，在液晶 层之下表面侧配备有边缘照明式(侧光式)、直下式等的背光单元。该边缘照明式的背光 单元20通常如图5所示，配备有作为光源的灯21、以端部沿着该灯21的方式而配置的方 形板状的导光板22、及积层于该导光板22的表面侧的光学单元23。作为光源的灯21是使 用LED(Light-EmittingDi0de，发光二极管)或冷阴极管等，就小型化及节能化的观点等而 言，目前普遍使用LED。该光学单元23具备重叠多片的光学片材，对透射光线具有扩散、折 射等光学功能。作为该光学单元23所具备的光学片材，可使用(1)配设于导光板22的表 面侧、主要具有光扩散功能的光扩散片材24，或(2)配设于光扩散片材24的表面侧、具有朝 法线方向侧的折射功能的棱镜片材25等。虽未图示，但考虑到上述导光板22的导光特性或光学单元23所具备的光学片材 的光学功能等，而也可更多地配设有光扩散片材或棱镜片材等光学片材的光学单元23。作为具有此种背光单元的液晶显示装置，可以被汽车导航系统所使用。该汽车导 航系统用液晶显示装置通常是设置于汽车的驾驶座与副驾驶座之间的中控台上。因此，该 汽车导航系统用液晶显示装置要求与个人电脑等其他液晶显示装置具有不同的光学性能。 艮口，汽车导航用液晶显示装置要求较广的视角，以可与正面相比自倾斜方向，即从驾驶座及 副驾驶座更合适地观看液晶画面。为了因应此种要求，例如也开发出了具备如下光学单元 的背光单元30，S卩，如图6所示，使作为光学片材的2片棱镜片材的突条棱镜正交，且将棱镜 设置成朝内(导光板方向)(例如参照日本专利特开2001-195913号公报等)。对该背光单元30的功能加以说明，首先，自灯31入射至导光板32的光线，经导光 板32背面的反射点或反射片材(未图示)及各侧面而反射，自导光板32表面出射。自导 光板32出射的光线入射至棱镜片材34，经折射而自表面出射。然后，自棱镜片材34表面出 射的光线入射至棱镜片材35，藉由形成于表面的多个突条棱镜部而作为朝左右方向广泛扩 散的分布的光线出射。如此，先前的汽车导航系统的液晶显示装置用的背光单元30中，自 灯31出射的光线藉由光学单元33而扩散，朝左右方向以表现出波峰的方式折射，进而照明 上方的未图示的液晶层整个面。然而，根据此种光学单元33，如图4的图中比较例1所示，由于2片棱镜片材34及 35的朝倾斜方向的折射性过高，故正面亮度下降，若自正面观看汽车导航系统的液晶画面， 则产生画面变暗的不良状况。专利文献1日本专利特开2001-195913号公报由此可见，上述现有的液晶显示装置的背光单元在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来 谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结 构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构 的光学单元及使用该光学单元的背光单元，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界 极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的液晶显示装置的背光单元存在的缺陷，而提供一 种新型结构的光学单元及使用该光学单元的背光单元，所要解决的技术问题是使该光学单 元朝法线方向侧的折射及广角度的光扩散等光学功能较高、并且可容易且确实地控制该光 学功能，及该背光单元通过使用该光学单元而可以促进正面方向的高亮度化、广视角化、亮 度的均勻化等品质的提升，非常适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出 的一种光学单元，其具备微透镜片材及配设于该微透镜片材的表面侧的棱镜片材，该微透镜片材在背面具有由多个微透镜所构成的微透镜阵列，棱镜片材在表面具有由多个突条棱镜部所构成的突起列。该光学单元除了棱镜片材以外，具备发挥优异的光学功能的微透镜片材，故朝法 线方向侧的折射、广角度的光扩散等光学功能格外提升。又由于微透镜片材在背面具有微 透镜阵列，由此光扩散功能得到提升，该光学单元的面均勻性获得格外提升。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的光学单元，其中所述的微透镜片材中的微透镜的平均直径较佳为ΙΟμπι以 上、200 μ m以下。由于微透镜片材是具备具有此种范围的平均直径的微透镜，由此可容易且 确实地控制光学功能，该光学单元的面均勻性获得提升。前述的光学单元，其中所述的微透镜片材中的微透镜的直径的变异系数较佳为 30%以上、100%以下。如此般微透镜的直径具有一定范围的分布，由此广角度的光扩散功 能进一步提升，可实现背光单元的广视角化。前述的光学单元，其中所述的微透镜片材中的微透镜阵列的素材的折射率较佳为 1.3以上、1.8以下。构成微透镜阵列的素材具有上述折射率，藉此能以广角度而均勻地进 行微透镜阵列中的光线的朝法线方向的折射及光扩散。前述的光学单元，其中使用聚碳酸酯系树脂作为上述微透镜片材的形成材料。微 透镜片材将聚碳酸酯系树脂作为形成材料，由此可容易且确实地成形上述特定形状的微透镜，故光学功能的控制可容易且确实地进行，并且由于具有适当的折射率及较高的透射率， 故正面亮度提高且可实现广角度的光扩散。前述的光学单元，其中所述的微透镜片材的微透镜阵列中的微透镜的配设图案较 佳为随机图案。根据具有此种随机图案的该光学单元，可在将该微透镜片材与其他光学构 件重合时减少叠纹的产生，并且提高光扩散性。前述的光学单元，其中所述的突条棱镜部较佳为三角柱状，且将顶角呈泛圆状态。 如此般突条棱镜部为三角柱状，且将其顶角呈泛圆状态，由此在突条棱镜部表面，自该光学 单元朝法线方向出射的光线的折射角减小，故可增加朝法线方向的出射光的量，从而使正 面亮度提升。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的 一种液晶显示装置用的背光单元，其是使由灯所发出的光线分散并引导至表面侧，该液晶 显示装置用的背光单元具备导光板、配设于该导光板的侧端面的灯、及配设于该导光板的 表面侧的上述光学单元。该光学单元具有较高的朝法线方向的折射及广角度的光扩散等光 学功能，故可提高该背光单元的正面方向的高亮度化、广视角化、亮度的均勻化等品质。尤 其，可实现广视角化的该背光单元可合适地用于大多情况下自倾斜方向观看的汽车导航系 统用液晶显示装置中。本专利技术中所谓“微透镜”，其是指界面为部分球面状的微小透镜，例如半球状凸 透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学单元，其特征在于其具备微透镜片材及配设于该微透镜片材的表面侧的棱镜片材，该微透镜片材在背面具有由多个微透镜所构成的微透镜阵列，棱镜片材在表面具有由多个突条棱镜部所构成的突起列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈部元彦，峯尾裕，原田贤一，
申请(专利权)人：吉罗企划股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]