CN100501459C - 液晶显示器，光学片的制造方法和光学片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在抑制前方亮度减小的同时阻止莫尔条纹产生的液晶显示器。所述液晶显示器件包括：液晶显示面板；设置在液晶显示面板后表面一侧上的光源；设置在液晶显示面板和光源之间的具有聚光特性的光学片，且其一个柱表面设置为连续地具有多个凸起和凹陷；和设置在液晶显示面板和光学片之间的扩散片。所述液晶显示器构造成当光学片的不规则结构的排列间距为P[μm]，扩散片的模糊值为H[%]，扩散片总的光透射率为Tt[%]，液晶显示面板的像素间距为P_P[μm]时，满足下面的关系：(H/Tt)·(P_P/P)≥1.6。

Description

液晶显示器，光学片的制造方法和光学片

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器、光学片的制造方法和光学片，该光学片可提高亮度并阻止发生莫尔条纹。

背景技术

与阴极射线管(CRT)相比，液晶显示器(LCD)可实现低电力消耗和厚度的减小。目前，各种尺寸的液晶显示器广泛用于各种应用，范围从小尺寸设备，如便携式电话和数码照相机，到大尺寸液晶电视。

液晶显示器分为透射型和反射型。透射型液晶显示器一般包括液晶显示面板和作为照明光源的背光单元，所述液晶显示面板具有由一对透明基板夹持的液晶层。除了其中光源排列在液晶显示面板正下方的直下型(direct type)背光单元之外，背光单元还包括使用光导板的边光型(edge-light type)背光单元。

一般地，具有聚光特性的光学片或光学膜(之后一般称作“光学片”，除非另有说明)，例如用于将来自光源的光的出射方向定向为向前方向的棱镜片或透镜片，可用于液晶显示器的背光单元。例如，棱镜片具有大量设置在出光侧表面上的具有三角形横截面的棱镜，其使入射到棱镜片上的光被棱镜的斜面反射或穿过棱镜的斜面，由此使光会聚到向前的方向。

同时，由于棱镜片的棱镜排列间距与液晶显示面板的像素排列间距之间的光干涉，会发生亮-暗条纹(莫尔条纹)。已知将棱镜排列间距变窄(例如变为100μm或更小)可有效阻止这种莫尔条纹的发生。

此外，通过在棱镜片和液晶显示面板之间设置扩散片可阻止由于棱镜排列间距与像素间距之间的光干涉导致的莫尔条纹的发生(日本未审专利申请公开No.6-102506)。

然而，简单将棱镜排列间距变窄的方法显著降低了前方亮度，导致图像质量的劣化。

此外，对于在棱镜片和液晶显示面板之间设置扩散片的方法，根据扩散膜的特性，存在下述情形，即不能有效地利用由棱镜会聚的光束，从而不可能获得想要的提高亮度的效果。

鉴于上述问题而做出本发明，因此本发明的一个目的是提供一种液晶显示器、光学片的制造方法和光学片，该光学片可阻止莫尔条纹的发生，同时抑制前方亮度的降低。

发明内容

为了解决上述问题，依照本发明，通过根据液晶显示面板的像素间距(PP)、和设置在光学片的出光侧上的扩散片的模糊值(H)和总的光透射率(Tt)确定光学片不规则度的间距(P)的上限来构造液晶显示器，其中抑制了前方亮度降低且不会发生莫尔条纹。

扩散片设置在光学片的出光侧上。扩散片的模糊值H和总的光透射率Tt是下述特性，即其对于每个单个的扩散片来说每个都具有唯一的值，其根据所使用的扩散片的结构、种类、规格等来确定。模糊值H表示扩散度；H值越大，光扩散效果越大，因此将从聚光片14出来的光分布周期减小的程度就越大。Tt表示穿过扩散片的光的总透射率。较大值的Tt表示对亮度提高的贡献越大。由于光学片不规则度的结构周期和液晶显示面板的像素间距周期导致的光干涉，发生了莫尔条纹。因此，通过使扩散片的特性，如模糊值和总的光透射率最佳化，可阻止由于周期减小而导致的莫尔条纹，并抑制前方亮度的降低。如之后描述的，本发明专注于(H/Tt)·(P_P/P)的值，发现当该值等于预定值或更大时可阻止莫尔条纹的发生并抑制前方亮度降低，由此完成了本发明。

就是说，依照本发明的液晶显示器涉及下述液晶显示器，其包括：液晶显示面板；设置在液晶显示面板后表面一侧上的光源；设置在液晶显示面板和光源之间的具有聚光特性的光学片，该光学片具有连续设置在光学片主表面上的多个不规则结构；和设置在液晶显示面板和光学片之间的扩散片，其中当光学片的不规则结构的排列间距为P[μm]，扩散片的模糊值为H[％]，扩散片总的光透射率为Tt[％]，液晶显示面板的像素间距为P_P[μm]时，满足下面的关系：

(H/Tt)·(P_P/P)≥1.6

此外，依照本发明的光学片的制造方法涉及一种光学片的制造方法，其用于制造与液晶显示面板和扩散片结合使用的具有聚光特性的光学片，该光学片具有连续设置在光学片主表面上的多个不规则结构，该方法包括根据下面的式子确定不规则结构的排列间距(P)的上限，其中光学片的不规则结构的排列间距为P[μm]，扩散片的模糊值为H[％]，扩散片总的光透射率为Tt[％]，液晶显示面板的像素间距为P_P[μm]：

P≤(H·P_P)/(1.6Tt)。

此外，依照本发明的光学片涉及一种与液晶显示面板和扩散片结合使用的具有聚光特性的光学片，其包括连续设置在光学片主表面上的多个不规则结构，其中当光学片的不规则结构的排列间距为P[μm]，扩散片的模糊值为H[％]，扩散片总的光透射率为Tt[％]，液晶显示面板的像素间距为P_P[μm]时，满足下面的关系：

P≤(H·P_P)/(1.6Tt)。

如果P>(H·P_P)/(1.6Tt)，则易于出现莫尔条纹，导致图像质量劣化。尽管还依赖于像素间距或扩散片的模糊值和总的光透射率的大小，但为了提高亮度，排列间距P的大小优选设为110μm或更大。

光学片的不规则结构的形状没有特别限制。优选地，不规则结构形成为三角形横截面形状的棱镜元件、双曲线柱形透镜元件、或抛物线柱形透镜元件。当不规则结构形成为棱镜元件时，可提高前方亮度，当不规则结构形成为柱形透镜元件时，可提高视角。

如前面所述，依照本发明，可阻止莫尔条纹的发生，同时抑制前方亮度降低。

附图说明

图1是依照本发明实施方案的液晶显示器的示意图。

图2是依照本发明作为光学片的聚光片的示意性透视图，其中部分A显示了棱镜片，部分B显示了柱形透镜片。

图3是图解当使用棱镜片作为聚光片时入射光的轨迹的视图。

图4是图解当使用双曲线柱形透镜片作为聚光片时入射光的轨迹的视图。

图5是图解当使用非球面柱形透镜片作为聚光片时入射光的轨迹的视图。

图6是图解聚光片的透镜间距与前方亮度之间关系的视图。

图7是图解液晶显示面板的像素间距P_P与透镜间距P之间关系的视图。

图8是显示结构的修改例的视图，其中使用柱形片作为聚光片，其中部分A是示意性透视图，部分B是图解入射光束轨迹的视图。

图9是显示图8中所示聚光片结构的另一个修改例的视图。

图10是显示图8中所示聚光片结构的再一个修改例的视图。

图11是显示图8到10中所示聚光片结构的修改例的视图。

图12是显示其中使用棱镜片作为聚光片的结构的修改例的视图。

图13是对于在聚光片的背表面侧上设置有凸出的各种样品来说，显示实验检查结果的图表，显示了如何形成凸出和前方亮度之间的关系。

图14是用于通过熔体挤压成型来制备聚光片的成型器件的示意图。

图15是显示在本发明实施例中使用的各种扩散片的后散射特性的视图。

图16是显示在本发明实施例中使用的各种扩散片的前散射特性的视图。

图17是根据本发明实施例，当通过组合各种扩散片、棱镜片和具有320μm像素间距的液晶显示面板来构造液晶显示器时，显示对莫尔条纹评价结果的视图。

图18是显示依照本发明实施例的图17中所示的各种样品的前方亮度和视角特性的视图。

图19是根据本发明实施例，当通过组合各种扩散片、棱镜片、和具有460μm像素间距的液晶显示面板来构造液晶显示器时，显示对莫尔条纹评价结果的视图。

图20是显示依照本发明实施例的图19中所示的各种样品的前方亮度和视角特性的视图。

图21是根据本发明实施例，当通过组合各种扩散片、棱镜片和具有510μm像素间距的液晶显示面板来构造液晶显示器时，显示对莫尔条纹评价结果的视图。

图22是显示依照本发明实施例的图21中所示的各种样品的前方亮度和视角特性的视图。

图23是根据本发明实施例，当通过组合各种扩散片、双曲线柱形透镜片和具有320μm像素间距的液晶显示面板来构造液晶显示器时，显示对莫尔条纹评价结果的视图。

图24是显示依照本发明实施例的图23中所示的各种样品的前方亮度和视角特性的视图。

图25是根据本发明实施例，当通过组合各种扩散片、双曲线柱形透镜片和具有460μm像素间距的液晶显示面板来构造液晶显示器时，显示对莫尔条纹评价结果的视图。

图26是显示依照本发明实施例的图25中所示的各种样品的前方亮度和视角特性的视图。

图27是根据本发明实施例，当通过组合各种扩散片、双曲线柱形透镜片和具有510μm像素间距的液晶显示面板来构造液晶显示器时，显示对莫尔条纹评价结果的视图。

图28是显示依照本发明实施例的图27中所示的各种样品的前方亮度和视角特性的视图。

图29是显示当使用由3M制造的棱镜片“BEFIII”作为聚光片时，在像素间距为320μrm的情形中对莫尔条纹评价结果的视图。

图30是显示当使用由3M制造的棱镜片“BEFIII”作为聚光片时，在像素间距为320μm的情形中前方亮度和视角特性的视图。

图31是显示在使用由3M制造的具有扩散功能的反射型偏振分离元件，“DBEFD”作为扩散片的情形中对莫尔条纹评价结果的视图。

图32是显示在使用由3M制造的具有扩散功能的反射型偏振分离元件，“DBEFD”作为扩散片的情形中前方亮度和视角特性的视图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的实施方案。应当理解，本发明并不限于下面所述的实施方案，而是可以根据本发明的技术思想做出各种修改。

图1是示意性地显示依照本发明实施方案的液晶显示器10结构的实施例的示意图。首先，将示意性地描述液晶显示器10的结构。

如图1中所示，液晶显示器10包括背光单元1和液晶显示面板2。尽管在该实施例中描述了背光单元1是直下型的情形，但背光单元1也可以构造成边光型背光单元。

如图1中所示，背光单元1用于给液晶显示面板2供给光，其设置在液晶显示面板2背表面的正下方。液晶显示面板2对从背光单元1供给地光进行时间和空间的调制，从而显示信息。在液晶显示面板2地两个表面上设置有偏振片2a，2b。对于入射光束，每一个偏振片2a和偏振片2b仅仅透射正交偏振的光分量，并通过吸收而阻止另一分量。偏振片2a和偏振片2b以下述方式设置，即例如，它们的透射轴彼此正交。

液晶显示面板2具有在面板的水平和垂直方向上以预定间距设置的多个像素。通过控制从背光单元1发射的光的透射率，可在面板的前侧上显示预定图像。尽管显示图像形成为彩色图像，但当然显示图像并不限于此。

如图1中所示，背光单元1例如包括反射板11、光源12、扩散板13、聚光片14、扩散片17和反射型偏振器18。应当注意，根据需要可不设置扩散板13和反射型偏振器18。

光源12用于给液晶显示面板2供给光。在图示的实施例中，设置了多个光源，每个光源例如都由荧光灯(FL)、电致发光(EL)元件、发光二极管(LED)等形成。

反射板11设置成从下面和侧面覆盖光源12。反射板11反射从光源12向下或侧向发射的光，由此将光导向液晶显示面板2。

扩散板13设置在光源12上方，并用于扩散从光源12出射的光和由反射板11反射的光，从而获得均匀的亮度。在该实施例中使用的扩散板13例如是在半透明材料中分散有光扩散细微颗粒的相对较厚的扩散板。

聚光片14对应于依照本发明的光学片。聚光片14设置在扩散板13上，由此提高发射光的方向性等。后面将描述聚光片14的详细结构。

扩散片17设置在聚光片14上，其可使方向性已由聚光片14提高的光在固定的角范围内以扩散的形式出射。作为在该实施例中的扩散片17，这里使用下述一种，即其包括具有光扩散能力的不规则结构等的扩散表面，该扩散表面设置在半透明片基底的光出射表面侧上。

反射型偏振器18设置在扩散片17上。对于由扩散片17扩散的光束，反射型偏振器18仅透射正交偏振的光分量，并反射另一个分量。穿过反射型偏振器18的偏振光分量的振动方向设为平行于设置在液晶显示面板2的光入射表面侧上的偏振片2a的透射轴。

接下来，将描述依照本发明的聚光片(光学片)14的详细结构。

图2的部分A和部分B都示意性地显示了依照本发明实施方案的聚光片14结构的实施例的透视图。聚光片14具有大致矩形片状结构，并由棱镜片或透镜片形成，所述棱镜片或透镜片具有在聚光片14一侧上的主表面上在一个方向上(图中为X方向)连续设置的具有聚光功能的大量不规则结构。在该说明书中，术语“片”不仅包括膜，而且还包括具有柔性或一定硬度或刚性的各种薄片材料。

图2的部分A中所示的聚光片14是具有如上所述不规则结构的棱镜片，在其光出射表面一侧上设置有大量具有三角形横截面的棱镜元件14P。此外，图2的部分B中所示的聚光片14是具有如上所述不规则结构的棱镜片，在其光出射表面一侧上设置有大量具有双曲线表面、抛物线表面或高阶非球表面的柱形透镜元件14L。

尽管在该实施例中每个棱镜元件14P的横截面形状是具有90度顶角的等边三角形，但顶角不限于90度。此外，尽管对棱镜高度、间距等没有特别限制，但后面将描述棱镜排列间距的上限。

另一方面，在柱形透镜元件14L中，当Z轴在平行于聚光片14的法线方向的方向上时，X轴在柱形透镜元件14L的排列方向上，Y轴在柱形透镜元件14L的形成方向上，在发射光的出射一侧上存在有限的焦距，从而满足下面的式子(1)，柱形透镜元件14L具有横向对称的双曲线或抛物线表面形状的横截面。

$Z=X^2/(R+\sqrt{R^2-(1+K)X^2})---\left(1\right)$

其中R表示顶点处的曲率半径[μm]，K表示二次曲线常数。

应当注意，在该说明书中，

表示由其中的数学表达式获得的值的平方根。

可选择地，柱形透镜元件14L具有在发射光的出射一侧上的有限焦距，从而满足式子(2)，并具有横向对称的非球面形状的横截面。

$Z=X^2/(R+\sqrt{R^2-(1+K)X^2})+A{X}^4+B{X}^5+C{X}^6\·\·\·\left(2\right)$

其中R表示顶点处的曲率半径[μm]，K表示二次曲线常数，A，B，C...每个都表示非球面系数。

图3是沿具有图2A中所示棱镜片14P的聚光片(棱镜片)14的X和Y轴的放大截面图。在图3中，点A表示棱镜的顶点，点B和C每个都表示与相邻棱镜的交点。此外，点O表示位于点A正下方的虚光源点，点P表示位于交点B正下方的虚光源点。此外，图3显示了从虚光源点O入射到表面AB上的光通量Ω的轨迹、和从虚光源点P入射到表面AB和AC上的光通量

的轨迹。这些光束Ω和

的轨迹由模拟获得。

在图13所示的聚光片14中，入射光束的传播路径根据它们的入射角而不同。光通量Ω成为由棱镜斜面(AB表面)折射并穿过棱镜斜面的第一级透射的光分量，其可有效用于提高前方亮度。光束

分为返回光分量和穿过棱镜表面(AC表面)并发射到棱镜前表面的第二级透射的光分量，其中，所述返回光分量在被另一个棱镜表面(AC表面)再次反射之前被一个棱镜斜面(AB表面)反射，从而返回到入射侧。返回光分量是进入作为光发射表面(面光源)的扩散板13的光通量分量，从而被扩散板13扩散并反射，因而有效贡献于提高发光表面的亮度。相反，第二级透射的光分量是在液晶显示面板2的有效视角范围之外的宽角一侧上出射的光通量分量，因此对提高亮度没有贡献。

如上所述，在图3所示的聚光片(棱镜片)14中，入射光在折射和透射时会聚成向前方向，提高了方向特性，从而提高了前方亮度。此外，反射光被作为光发射表面(面光源)的扩散板13扩散并散射，作为发光表面亮度提高的结果，提高了前方亮度。

另一方面，图4是沿具有图2B中所示柱形透镜元件14L的聚光片(透镜片)14的X和Z轴的放大的截面图。图4中所示的柱形透镜元件14L具有由下面的式子所表示的双曲线形状，所述式子是通过将R＝1[μm]，K＝-2代进上述的式子(1)而获得的：

$Z=X^2/(R+\sqrt{R^2-(1+K)X^2})$

如图4中所示，光通量Ω被折射并向着聚光片14的前方传播。大多数光通量Ω经历了全反射，并被A和C之间的表面折射或全反射，从而成为返回光分量。此外，在接近顶点的表面处的折射光在法线方向上经历变化，从而将光分布扩散，由此减小了第二级透射的光分量的产生。

图5是沿具有图2B中所示的柱形透镜元件14L的聚光片(透镜片)14的X和Y轴的放大截面图。

图5中所示的柱形透镜元件14L具有由下面的式子所表示的非球面形状，所述式子是通过将R＝1[μm]，K＝-2，A＝10^-5，B＝0，C＝2×10^-5，和D，E＝0代进上述的式子(2)而获得的：

$Z=X^2/(R+\sqrt{R^2-(1+K)X^2})+{10}^{-5}{X}^4+2\×{10}^{-5}{X}^6$

如图5中所示，从虚光源点O出射的部分光通量Ω在靠近顶点A的表面处经历了全反射，并以辅助的方式用于提高前方亮度。此外，从虚光源点P出射的光通量

有效用于提高前方亮度，因为其被A和B之间的表面以及A和C之间的表面折射并穿过A和B之间的表面以及A和C之间的表面。

聚光片14的棱镜元件14P或柱形透镜元件14L的排列间距(之后一般称作“透镜间距”)大大影响所获得的前方亮度。图6显示了聚光片14的透镜间距与所获得的前方亮度之间关系的实施例。水平轴表示透镜间距[μm]，垂直轴表示前方亮度相对于其中以50μm间隔设置的具有90度顶角的棱镜的棱镜片亮度的相对值[％]。应当注意，水平轴上的透镜间距为对数刻度。

图6显示了具有90度顶角的棱镜元件14P的棱镜片、和具有由上述式子(1)表示的双曲线形状的柱形透镜元件14L的透镜片。一般来说，前方亮度随着透镜间距变大而趋于变大。此外，在相同透镜间距情况下透镜片的亮度低于棱镜片的亮度的原因在于，与棱镜元件14P相比，透镜元件14L的顶点是弯曲的。尽管随着透镜间距变窄透镜顶点的钝角产生了较大的影响并显著降低了亮度，但可通过放大透镜间距可减小透镜顶点钝角的影响。

如图6中所示，当透镜间距较大时可获得亮度提高。然而，存在一种担心，即由于与液晶显示面板2的像素间距的干涉而发生莫尔条纹。另一方面，尽管当透镜间距较小时可消除产生莫尔条纹的担心，但这降低了获得亮度的提高率。

鉴于此，依照该实施方案，聚光片14的透镜间距根据扩散片17的扩散特性和液晶显示面板2的像素间距的尺寸来确定。就是说，假定聚光片14的透镜间距为P[μm]，扩散片17的模糊值为H[％]，总的光透射率为Tt[％]，且液晶显示面板2的像素间距为P_P[μm]，则如此构造依照该实施方案的液晶显示器10，即满足下面的式子(3)

(H/Tt)·(P_P/P)≥1.6       (3)

当针对于P来求解该式子时，产生了下面的式子

P≤(H·P_P)/(1.6Tt)        (4)

上面的式子(4)表示聚光片14的透镜间距的上限。就是说，如果透镜间距P的尺寸超过了(H·P_P)/(1.6Tt)的值，如在后面的实施例中所述的，则很容易由于聚光片14与液晶显示面板2之间的光反射而发生莫尔条纹，使得图像质量下降。因此，通过将透镜间距P的尺寸限制为不大于(H·P_P)/(1.6Tt)的值，可获得没有莫尔条纹的高质量图像。

如图1中所示，扩散片17设置在聚光片14的光出射一侧上。扩散片17的模糊值H和总的光透射率Tt是下述特性，即对于每个单个的扩散片来说，每一个都具有唯一的值，其根据所使用的扩散片的结构、种类、规格等来确定。模糊值H表示扩散度；H值越大，光扩散效果越大，因此将从聚光片14出来的光分布周期减小的程度就越大。Tt表示穿过扩散片的光的总透射率。较大值的Tt表示对亮度提高的贡献越大。

相反，液晶显示面板2的像素间距P_P根据液晶显示面板2的屏幕尺寸或像素数而变化。例如，在19寸屏幕尺寸的情形中，像素间距为320μm，在具有40寸屏幕尺寸的HD显示器(高清兼容)的情形中，像素间距为460μm，在32寸屏幕尺寸的情形中，像素间距为510μm。因此，聚光片14透镜间距的上限与像素间距P_P的尺寸成比例地变大。

图7显示了像素间距P_P与透镜间距P之间的关系。透镜间距P的上限由最初表达式P＝(H·P_P)/(1.6Tt)确定。依照该实施方案，通过根据上述的式子(4)设计透镜间距P，可根据所需的亮度特性以最佳的方式设计聚光片14，同时避免了由于莫尔条纹而导致的图像质量下降。

尽管对聚光片14的透镜间距P的上限没有特别限制，因为其根据扩散片17的扩散特性和液晶显示面板2的像素间距P_P的尺寸而变化，但当像素间距不小于320μm且不大于510μm时，透镜间距P设为例如不小于110μm且不大于350μm的尺寸。如上所述，尽管扩大透镜间距有效提高了亮度，但存在发生莫尔条纹的担心。可根据上述的式子(4)，从扩散片17的扩散特性(H，Tt)和液晶显示面板2的像素间距(P_P)来设计最佳的透镜间距，从而可避免发生莫尔条纹，同时提高了亮度。

此外，对于透镜间距P[μm]，在聚光片14的柱形透镜元件14L具有由上面的式子(1)表示的双曲线或抛物线形状的情形中，顶点处的曲率半径R[μm]和二次曲线常数K分别优选设在下述数值范围内，即0<R<P，-4<K≤-1，更优选0<R<P/2，-3<K≤-1，极其优选0<R<2P/5，-3<K≤-1。

应当注意，在柱形透镜元件14L具有由上述式子(2)表示的非球面形状的情形中，顶点处的曲率半径R[μm]，二次曲线常数K，和非球面系数A，B，C优选设置在下述数值范围内，即R≥0，K<-1，0<A<10^-3，0≤B，C<10^-3，更优选0<R≤72，-15<K≤-1，R-K≥5.0<A，B，C<10^-3，极其优选0<R≤30，-15<K≤-1，0<A，B，C<10^-3。

另一方面，聚光片14的透镜间距P不必在所有全域中都相同，棱镜元件14P或柱形透镜元件14L根据区域而以不同的透镜间距设置。通过不规则地改变透镜间距P，可获得更大的莫尔条纹抑制效果。在该情形中，优选根据上述式子(4)确定透镜间距P的最大值。

此外，通过对于每个区域使棱镜元件14P或柱形透镜元件14L的外部形状不同，也可获得莫尔条纹阻止效果。例如，图8显示了按L1，L2，L1，L3，L1，L2的顺序在X轴的正方向上以周期的方式排列具有透镜表面14a的聚光片14，其中柱形透镜元件L1到L3具有不同的外部形状。在所示的实施例中，柱形透镜元件L1到L3每个都具有由上述的式子(2)表示的非球面形状。

具体地说，柱形透镜元件L1表示为：

$Z=X^2/(25+\sqrt{625+10X^2})+5\&times;{10}^{-5}{X}^4\left[\mathrm{\&mu;m}\right];$

柱形透镜元件L2表示为：

$Z=X^2/(20+\sqrt{400+20X^2})+6\&times;{10}^{-5}{X}^4\left[\mathrm{\&mu;m}\right];$ 以及

柱形透镜元件L3表示为：

$Z=X^2/(10+\sqrt{100+40X^2})+6\&times;{10}^{-5}{X}^4\left[\mathrm{\&mu;m}\right].$

尽管上述构造的柱形透镜元件L1到L3以相同的宽度形成，但在柱形透镜元件L1到L3中峰值高度不同。在图8的实施例中，柱形透镜元件L2和柱形透镜元件L3具有相同的峰值高度，柱形透镜元件L1的峰值高度设为比另外的柱形透镜元件L2，L3的峰值高度小H1。

此时，通过将上述相邻的柱形透镜元件之间的高度差设为小于上述光线的半个波长(λ/2)，可抑制从相邻的柱形透镜元件出射的光线之间的相互干涉。就是说，在可见光区域中具有最大波长的红色(λ＝0.6～0.7μm)的情形中，通过将所述高度差设为至少为1μm或更大，可对于所有的衍射都可抑制莫尔条纹干涉。在该实施例中，柱形透镜元件之间的高度差H1例如设为3μm。

作为另一个实施例，图9显示了按L4，L5，L4，L5的顺序在X轴的正方向上以周期的方式排列具有透镜表面24a的聚光片24，其中柱形透镜元件L4，L5具有不同的外部形状。在所示的实施例中，柱形透镜元件L4，L5每个都具有由上述的式子(2)表示的非球面形状。

具体地说，柱形透镜元件L4表示为：

$Z=X^2/(10+\sqrt{100+X^2})+{10}^{-5}{X}^4\left[\mathrm{\&mu;m}\right];$ 以及柱形透镜元件L5表示为：

$Z=X^2/(10+\sqrt{100+0.8X^2})+1.75\&times;{10}^{-5}{X}^4\left[\mathrm{\&mu;m}\right].$ 尽管上述构造的柱形透镜元件L4，L5以相同的宽度形成，但在柱形透镜元件L4，L5之间峰值高度不同。柱形透镜元件L4的峰值高度设为比柱形透镜元件L5的峰值高度小H2。在该实施例中，柱形透镜元件之间的高度差H2例如设为5μm。

作为另一个实施例，图10显示了按L6，L7，L6，L7的顺序在X轴的正方向上以周期的方式排列具有透镜表面34a的聚光片34，其中柱形透镜元件L6，L7具有不同的外部形状。在所示的实施例中，柱形透镜元件L6，L7每个都具有由上述的式子(1)，(2)表示的双曲线或非球面形状。

具体地说，柱形透镜元件L6表示为：

$Z=X^2/(1+\sqrt{1+X^2})+{10}^{-5}{X}^4\left[\mathrm{\&mu;m}\right];$ 以及

柱形透镜元件L7表示为：

$Z=X^2/(5+\sqrt{25+X^2})\left[\mathrm{\&mu;m}\right].$

尽管上述构造的柱形透镜元件L6，L7以相同的宽度形成，但在柱形透镜元件L6，L7之间峰值高度不同。柱形透镜元件L6的峰值高度设为比柱形透镜元件L7的峰值高度小H3。在该实施例中，柱形透镜元件之间的高度差H3例如设为7μm。

尽管在图8到10所示的实施例中以周期的方式设置了形成聚光片透镜表面的不同形状的多个柱形透镜元件，但它们可以任意地排列。

此外，存在下述情形，即其中由于这些单个柱形透镜元件的排列周期的长度，在出射光线之间会发生相互干涉。鉴于此，例如如图11的部分A中所示，在通过不同横截面形状的两种透镜元件La，Lb组成的周期性排列结构形成透镜片的情形中，组成周期性结构的透镜元件行的形成宽度W设为是透镜元件La，Lb每一个宽度Lw的2到100倍，优选2到20倍。

另一方面，如图11的部分B中所示，在通过不同横截面形状的两种透镜元件La，Lb组成的任意排列结构形成透镜片的情形中，连续形成不超过10行，优选5行相同结构的透镜元件La(或Lb)。

应当注意，在由包含具有三角形棱镜元件的棱镜片形成依照本发明的聚光片的情形中，也可通过具有不同外部形状的多种棱镜元件形成该棱镜片。

例如，如图12中所示，每个棱镜元件的斜面部分形成为不同的倾斜角。通过由底角α(α1，α2)和β(β1，β2)彼此不同的多个棱镜元件形成棱镜片，可获得较大的视角，同时抑制前方亮度降低。尽管底角α和β的组合在该情形中没有特别限制，但这些角可例如设在45到60度的范围内。应当注意，顶角通过底角α和β的大小来确定。此外，相邻棱镜元件的底角α和β彼此不同(α1≠α2，β1≠β2)。

接下来，假定其上形成有棱镜元件14P或柱形透镜元件14L的表面是片的前表面，则聚光片14的其他柱表面，即与片的前表面相对的后表面侧是平坦的表面。此时，通过在后侧上的表面上形成细微的凸起，则除了可以抑制由于聚光片14的后表面一侧的滑动而产生的缺陷，还可通过减小从光源一侧进入的光的反射来改善亮度特性。

尽管对设置在聚光片14后表面上的凸起的高度没有特别限制，但从平均中心平面的凸起的高度优选为0.20μm或更大(JIS B0601-1994)。此外，从平均中心平面具有0.20μm或更大高度的凸起的数密度优选设在70/mm²到400/mm²的范围内。通过将凸起的数密度设为不小于70/mm²，可减小由于与设置在聚光片14后表面一侧上的扩散板13的平坦部分的干涉所产生的模糊。此外，通过将凸起的数密度设为不大于400/mm²，可抑制由于在聚光片后表面一侧上设置凸起而导致的液晶显示器的亮度降低。

从平均中心平面具有0.20μm或更大高度的凸起之间的平均间隔优选设在50μm到120μm的范围内。通过将凸起之间的平均间隔设为不小于50μm，可抑制由于在聚光片后表面一侧上设置凸起而导致的液晶显示器的亮度降低。此外，通过将凸起之间的平均间隔设为不大于120μm，可阻止由于与聚光片14后表面接触所导致的扩散板13表面中产生缺陷，并可减小由于与扩散板13的平坦部分干涉而出现的模糊。

此外，设置在聚光片14后表面上的凸起以下述方式设置，即在没有透镜图案，例如形成的棱镜元件14P或柱形透镜元件14L的情形中，聚光片的混浊度(模糊值)优选不大于60％，更优选不大于20％。此外，设置有凸起的聚光片14后表面的平均倾斜度6a优选设为不大于0.25rad。

应当注意，当正交的X，Y坐标轴设置在粗糙度曲线(roughness curve)的中心上时，与中心平面正交的轴定义为Z轴，粗糙度曲线为f(x，y)，参考平面的大小为Lx，Ly，平均倾斜度由下面的式子给出。在该式子中，SM由Lx×Ly给出。

[式子1]

$\mathrm{\&delta;a}=\frac{1}{\mathrm{SM}}{\&Integral;}_0^{\mathrm{Lx}}{\&Integral;}_0^{\mathrm{Ly}}\sqrt{{\left(\frac{\&PartialD;f}{\&PartialD;x}\right)}^2+{\left(\frac{\&PartialD;f}{\&PartialD;y}\right)}^2}\mathrm{dxdy}$

图13显示了在没有形成透镜图案的情形中，对于以各种修改形式设置在聚光片后表面上的各种样品来说，片的混浊度(模糊值)、片后表面的平均倾斜度、和液晶显示器的前方亮度之间的关系。前方亮度表示为与样品S1中的亮度值相对的值。通过将模糊值设为不大于60％，平均倾斜度设为不大于0.25rad，可抑制由于在聚光片14后表面一侧上设置凸起而导致的液晶显示器的亮度降低。

此外，尽管没有特别限制设置在聚光片14后表面上的凸起的平均粗糙度，但凸起优选以下述方式设置，即凸起的十点平均粗糙度SRz在1μm到15μm的范围内。通过将凸起的十点平均粗糙度SRz的值设为不小于1μm，可阻止由于与聚光片14后表面的接触而在扩散板13的表面中产生缺陷，并可减小由于与扩散板13的平坦部分的干涉而产生的模糊。此外，通过将凸起的十点平均粗糙度SRz的值设为不大于15μm，可抑制由于在聚光片14后表面一侧上设置凸起而导致的液晶显示器的亮度降低。

接下来，将描述制造聚光片14的方法。在该实施方案中，通过熔体挤压成型方法制备聚光片14。然而，制造方法并不限于此；还可通过热压方法、使用紫外固化树脂的转印方法等在片上形成不规则结构，如棱镜元件或柱形元件。

图14是依照本实施方案用于制造聚光片14的挤压片精确成型器件40的示意图。挤压片精确成型器件40包括压出机41、T模具42、成形辊43、弹性辊44、和冷却辊45。

压出机41使从给料机(没有示出)供给的树脂材料熔化，并将熔化的树脂材料供给T模具42。T模具42是具有1字形开口状的模，其在将树脂材料扩展为将要形成的片宽度之后将从压出机41供给的树脂材料释放。

成形辊43具有柱形结构，其可绕作为旋转轴的中心轴旋转地驱动。此外，成形辊43被冷却形成。具体地说，成形辊43具有一个或两个或多个微形槽，用于在其中流动冷却介质。例如油介质可用作冷却介质，该油介质的温度允许例如在90℃和270℃之间变化。

成形辊43的柱形表面设置有雕刻图案，用于将不规则图案转印到从T模具42释放的片的一个主表面上。该雕刻图案例如通过细微的不规则结构形成，用于将图2A，2B中所示的棱镜元件14P或柱形透镜元件14L转印到片上。这些不规则结构例如通过用钻石切割工具精确切割而形成。此外，雕刻图案在具有柱形结构的成形辊43的圆周或宽度方向(高度方向)上形成。

弹性辊44具有柱形结构，并可绕作为旋转轴的中心旋转地驱动。此外，弹性辊44的表面能弹性变形。通过成形辊43和弹性辊44夹住所述片，与成形辊43接触的表面被挤压。

弹性辊44由例如由镀Ni等形成的无缝管覆盖。在弹性辊44的内部设置有用于使弹性辊44的表面经历弹性变形的弹性元件。弹性辊44的结构和材料并不限于此，只要在预定压力下其使弹性辊的表面经历弹性变形就行。例如可使用橡胶材料、金属或合成材料等可用作弹性辊44的材料。此外，使用的弹性辊44并不限于辊形的，而是还可使用带状的。

冷却辊45具有柱形结构，其能关于作为旋转轴的中心轴旋转地驱动。冷却辊45形成为被冷却。具体地说，冷却辊45具有一个或两个或多个微形槽，用于在其中流动冷却介质。例如可使用水作为冷却介质。此外，使用加压热水型温度调节器(没有示出)，可将基底温度例如设为15℃。应当注意，可使用油温度调节器作为温度调节器。

在如上构造的挤压片精确成型器件40中，首先，通过压出机41将树脂材料成型并连续供给到T模具42，并连续从T模具42释放出片。

接下来，从T模具42释放的所述片被成形辊43和弹性辊44挤压。这使得成形辊43上的雕刻图案转印到片的表面上。此时，成形辊43的表面温度保持在树脂材料的玻璃转变温度Tg(℃)+20℃到Tg+45℃的温度范围内，弹性辊44的表面温度保持在20℃到Tg的温度范围内。通过将成形辊43和弹性辊44的表面温度保持在上述温度范围内，可以以满意的方式将雕刻图案转印到所述片上。此外，转印雕刻图案时树脂材料的温度优选在Tg+50℃到Tg+230℃的范围中，更优选在T+80℃到Tg+200℃的范围中。通过将树脂温度保持在上述温度范围内，可以以满意的方式将雕刻图案转印到所述片上。

然后，通过冷却辊45将所述片从成形辊43分离，同时成形辊43和冷却辊45夹持所述片，以抑制所述片的振动。此时，冷却辊45的表面温度保持在不大于Tg的温度范围内。通过将冷却辊45的表面温度保持在这种温度范围内，并还通过成形辊43和冷却辊45夹持所述片以抑制片的振动，可以以满意的方式从成形辊43分离所述片。此外，释放所述片时树脂材料的温度优选不低于Tg，更优选为Tg+20℃到Tg+85℃，极其优选为Tg+30℃到Tg+60℃。通过将树脂的温度保持在上述温度范围内，并还通过成形辊43和冷却辊45夹持所述片以抑制片的振动，可以以满意的方式从成形辊43分离所述片。

通过上述操作，可以获得作为聚光片14的理想的透镜片或棱镜片。

使用至少一种透明热塑性树脂来形成聚光片14。考虑到控制光的出射方向的功能，作为热塑性树脂，优选使用具有1.4或更大折射率的树脂。这种树脂的例子包括丙烯酸树脂，如聚碳酸酯树脂或聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚酯树脂或无定形共聚物聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯树脂、和聚氯乙烯树脂。此外，考虑到熔体挤压方法的透镜图案的转印能力，成型温度附近中的熔体温度优选不小于1,000Pa并不大于10,000Pa。

此外，优选在热塑性树脂中包含至少一种模释放剂。在从成形辊43分离所述片时，包含模释放剂可通过调节成形辊43和所述片之间的粘性来阻止在聚光片14中形成分离线。添加到热塑性树脂的模释放剂的含量优选设在0.02wt％到0.4wt％的范围内。如果含量小于0.02wt％，则释放能力就会下降，导致在聚光片14中形成分离线。另一方面，含量超过0.4wt％会导致过强的释放能力，导致在透明的热塑性树脂固化之前形状会变形。

此外，优选在热塑性树脂中包含至少一种紫外光吸收剂或光稳定剂。包含紫外光吸收剂或光稳定剂可抑制由于从光源发射的光所导致的颜色变化。

添加到热塑性树脂中的紫外线吸收剂或光稳定剂的含量优选设在0.02wt％到0.4wt％的范围内。如果含量小于0.02wt％，则不可能抑制颜色变化。另一方面，如果含量超过0.4wt％，聚光片14会呈现淡黄色。

此外，除了上述模释放剂、紫外光吸收剂和光稳定剂之外，还可添加添加剂，例如抗氧化剂、抗静电剂、着色剂、增塑剂、配伍剂、和阻燃剂。然而应当注意，因为依赖于在T模具42熔体挤压时的加热等，大部分添加剂会产生气体，从而导致膜形成特性或工作环境恶化。因此，添加剂的总量优选较小，它们相对于热塑性树脂的添加含量优选设为不大于2wt％。

实例

尽管下面将描述本发明的实例，但本发明并不限于下面的实例。

制备具有不同扩散特性的多个扩散片，通过将这些扩散片与具有预定透镜间距的聚光片组合来构造液晶显示器。测量此时的前方亮度、水平视角(VAh)和垂直视角(VAv)，检查是否出现莫尔条纹。此外，使用由3M制造的“DBEFD”(产品名称)，其中代替扩散片由扩散功能层夹持反射偏振器，通过将“DBEFD”与具有预定透镜间距的聚光片组合来构造液晶显示器；测量此时的前方亮度、水平视角(VAh)和垂直视角(VAv)，检查是否发生莫尔条纹。应当注意，如此放置聚光片，即棱镜元件或柱形透镜元件的脊方向平行于屏幕的水平方向。

图15显示了如此制备的各个扩散片的扩散特性，即每个扩散片的模糊值(H)、总的光透射率(Tt)、扩散光(Td)、线性透射量(Tp)、和“H/Tt”的值。

使用由MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射仪HM-150通过检测片的透射光来测量扩散片的模糊值(H)，测量通过向后散射而从入射光偏离2.5°或更大的透射光的百分比(其中扩散表面位于出光一侧上)。除了检测片的安装方法之外，根据JIS-K-7136进行模糊值的测量。应当注意，作为模糊值的测量，还可根据向后散射光来测量之后描述的总的光透射率(Tr)、线性透射量(Tp)和扩散光(Td)。

使用由MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射仪HM-150，通过检测片的透射光来测量扩散片的总的光透射率(Tt)，测量总的透射光通量相对于平行入射的光通量的百分比(根据JIS-K-7361)。

使用由MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射仪HM-150通过检测片的透射光来测量线性透射量(Tp)，测量相对于平行入射的光通量来说落在小于2.5°角内的透射光的百分比(根据JIS-K-7136模糊测量方法)。

扩散光(Td)表示为下述透射率，即从使用由MURAKAMI COLORRESEARCH LABORATORY制造的模糊/透射仪HM-150测量的总的光透射率减去线性分量的透射率。

应当注意，扩散片样品中的“DBEFD”是由3M制造的扩散反射型偏振分离元件的商品名。

为了参考，图16中显示了根据由JIS同行规定的向前散射光而测量的每个扩散片样品的模糊值、总的透射率、扩散光、线性透射量和“H/Tt”的值。

[棱镜片，像素间距320μm]

作为聚光片，通过聚碳酸酯树脂的熔体挤压成型制备具有在光出射表面上设置有等边三角形横截面的棱镜元件的棱镜片(棱镜间距P：15μm，32μm，50μm，110μm，200μm，350μm)。通过将具有图16中所示扩散特性的各种扩散片(不包括“DBEFD”)的这些棱镜片与具有320μm像素间距的液晶显示面板组合，构造了液晶显示器。对于如上构造的每个液晶显示器来说，图17和18显示了对莫尔条纹发生的评价结果、前方亮度测量值和视角测量值。

这里，以下面的方式对莫尔条纹的发生进行评价。

在暗房间中，将白色显示视频输入到各个结构的液晶显示器，在向前方向和斜向方向上视觉观察莫尔条纹的发生。莫尔条纹评一列中的“O”表示没有发生莫尔条纹，“X”表示发生了莫尔条纹。

如下进行前方亮度的测量。

在暗房间中，将白色显示视频输入到各个结构的液晶显示器，在照明两个小时之后，通过在离面板表面500mm的位置中安装“CS-1000”，由KonicaMinolta制造的分光辐射度计，来测量亮度。进行三次测量，取这些测量的平均值作为测量值。

然后，如下进行视角的测量。

在暗房间中，将白色显示视频输入到各个结构的液晶显示器，在照明两个小时之后，通过在面板表面上安装亮度/色度仪(由ELDIM制造的“EZContrast”)进行视角的评价。读取在对于面板较长一侧的水平方向上和与该方向垂直的方向上前方亮度变为一半的角度，分别定义为水平视角(VAh)和垂直视角(VAv)。

应当注意，前方亮度的测量值表示为相对于由下述液晶显示器获得的前方亮度的值，所述液晶显示器通过组合作为聚光片的由3M制造的棱镜片“Thick BEFIII”(商品名)、图16的“扩散片2”、和具有320μm像素间距的液晶显示面板来构造。图29和30中显示了对于该液晶显示器发生莫尔条纹评价的结果、和视角测量值。上述的“Thick BEFIII”的亮度特性对应于图6中由“Ref”表示的点。

如图17中所示，在液晶显示面板的像素间距P_P为320μm的情形中，在使用透镜间距P为15μm，32μm和50μm的棱镜片的液晶显示器中没有观察到莫尔条纹。

此外，在透镜间距P为110μm的情形中，在使用“扩散片10”和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。此外，在透镜间距P为200μm的情形中，在使用“扩散片8”、“扩散片9”、“扩散片10”和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。此外，在透镜齿距P为350μm的情形中，仅在使用“扩散片1”的样品中没有观察到莫尔条纹。

从图17所示的结果可以理解到，对于包含具有320μm像素间距的液晶显示面板的液晶显示器，尽管随着聚光片的透镜间距变大而易于发生莫尔条纹，但在将扩散片和其中“(H/Tt)·(P_P/P)”为1.6或更大的聚光片组合的情形中会抑制莫尔条纹的发生。

另一方面，对于前方亮度和视角特性，获得了如图18中所示的结果。尤其是对于前方亮度特性，观察到随着透镜间距P的值变大，前方亮度特性提高。这是因为通过扩大透镜间距而增加了棱镜斜面部分的面积，由此提高了聚光特性，从而获得了提高的前方亮度特性。

[棱镜片，像素间距460μm]

作为聚光片，通过聚碳酸酯树脂的熔体挤压成型制备具有在光出射表面上设置有等边三角形横截面的棱镜元件的棱镜片(棱镜间距P：50μm，110μm，200μm，350μm)。通过将具有图16中所示扩散特性的各种扩散片(不包括“DBEFD”)的这些棱镜片与具有460μm像素间距的液晶显示面板组合，构造了液晶显示器。对于如上构造的每个液晶显示器来说，图19和20显示了对莫尔条纹发生的评价结果、前方亮度测量值和视角测量值。

如图19中所示，在液晶显示面板的像素间距P_P为460μm的情形中，在使用50μμm透镜间距P的棱镜片的液晶显示器中没有观察到莫尔条纹。

此外，在透镜间距P为110μm的情形中，在使用“扩散片10”的样品中观察到了莫尔条纹。此外，在透镜间距P为200μm的情形中，在使用“扩散片9”、“扩散片10”和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。此外，在透镜齿距P为350μm的情形中，在使用“扩散片7”、“扩散片8”、“扩散片9”、“扩散片10”、“粘性扩散层2”和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。

从图19所示的结果可以理解到，对于包含具有460μm像素间距的液晶显示面板的液晶显示器，尽管随着聚光片的透镜间距变大而易于发生莫尔条纹，但在将扩散片和其中“(H/Tt)·(P_P/P)”为1.6或更大的聚光片组合的情形中会抑制莫尔条纹的发生。此外，在该实施例中，观察到随着透镜间距P的值变大，前方亮度特性提高(图20)。

[棱镜片，像素间距510μm]

作为聚光片，通过聚碳酸酯树脂的熔体挤压成型制备具有在光出射表面上设置有等边三角形横截面的棱镜元件的棱镜片(棱镜间距P：50μm，110μm，200μm，350μm)。通过将具有图16中所示扩散特性的各种扩散片(不包括“DBEFD”)的这些棱镜片与具有510μm像素间距的液晶显示面板组合，构造了液晶显示器。对于如上构造的每个液晶显示器来说，图21和22显示了“(H/Tt)·(P_P/P)”的值、对莫尔条纹发生的评价结果、前方亮度测量值和视角测量值。

如图21中所示，在液晶显示面板的像素间距P_P为510μm的情形中，在使用透镜间距P为50μm和110μm的棱镜片的液晶显示器中没有观察到莫尔条纹。

此外，在透镜间距P为200μm的情形中，在使用“扩散片9”、“扩散片10”和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹，在使用“扩散片7”、“扩散片8”、“扩散片9”、“扩散片10”、“粘性扩散层2”、和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。

从图21所示的结果可以理解到，对于包含具有510μm像素间距的液晶显示面板的液晶显示器，尽管随着聚光片的透镜间距变大而易于发生莫尔条纹，但在将扩散片和其中“(H/Tt)·(P_P/P)”为1.6或更大的聚光片组合的情形中会抑制莫尔条纹的发生。此外，在该实施例中，观察到随着透镜间距P的值变大，前方亮度特性提高(图22)。

[双曲线柱形透镜片，像素间距320μm]

作为聚光片，通过聚碳酸酯树脂的熔体挤压成型制备其中在光出射表面上设置有由上述式子(1)表示的双曲线结构的柱形透镜元件的透镜片(棱镜间距P：15μm，32μm，50μm，110μm，200μm，350μm)。

具有各个透镜间距的透镜形状彼此相似，用具有50μm间距的透镜形状作为参考，以下面的方式进行透镜设计。

透镜间距P：15μm

$Z=0.3{(X/0.3)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/0.3)}^2})$

透镜间距P：32μm

$Z=0.64{(X/0.64)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/0.64)}^2})$

透镜间距P：50μm

$Z=X^2/(5+\sqrt{25+X^2})$

透镜间距P：110μm

$Z=2.2{(X/2.2)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/2.2)}^2})$

透镜间距P：200μm

$Z=4{(X/4)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/4)}^2})$

透镜间距P：350μm

$Z=7{(X/7)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/7)}^2})$

通过将具有图16中所示扩散特性的各种扩散片(不包括“DBEFD”)的这些棱镜片与具有320μm像素间距的液晶显示面板组合，构造了液晶显示器。对于如上构造的每个液晶显示器来说，图23和24显示了“(H/Tt)·(P_P/P)”的值、对莫尔条纹发生的评价结果、前方亮度测量值和视角测量值。

如图23中所示，在液晶显示面板的像素间距P_P为320μm的情形中，在使用透镜间距P为15μm，32μm和50μm的棱镜片的液晶显示器中没有观察到莫尔条纹。

此外，在透镜间距P为110μm的情形中，在使用“扩散片10”和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。此外在透镜间距P为200μm的情形中，在使用“扩散片8”、“扩散片9”、“扩散片10”、和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。此外，在透镜间距P为350μm的情形中，仅在使用“扩散片1”的样品中没有观察到莫尔条纹。

从图23所示的结果可以理解到，对于包含具有320μm像素间距的液晶显示面板的液晶显示器，尽管随着聚光片的透镜间距变大而易于发生莫尔条纹，但在将扩散片和其中“(H/Tt)·(P_P/P)”为1.6或更大的聚光片组合的情形中会抑制莫尔条纹的发生。

另一方面，对于前方亮度和视角特性，获得了如图24中所示的结果。尤其是对于前方亮度特性，观察到随着透镜间距P的值变大，前方亮度特性提高。这是因为通过扩大透镜间距而增加了棱镜斜面部分的面积，由此提高了聚光特性，从而获得了提高的前方亮度特性。

[双曲线柱形透镜片，像素间距460μm]

作为聚光片，通过聚碳酸酯树脂的熔体挤压成型制备其中在光出射表面上设置有由上述式子(1)表示的双曲线结构的棱镜元件的透镜片(棱镜间距P：50μm，110μm，200μm，350μm)。具有各个透镜间距的透镜形状彼此相似，用具有50μm间距的透镜形状作为参考，以下面的方式进行透镜设计。

透镜间间距P：50μm

$Z=X^2/(5+\sqrt{25+X^2})$

透镜间距P：110μm

$Z=2.2{(X/2.2)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/2.2)}^2})$

透镜间距P：200μm

$Z=4{(X/4)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/4)}^2})$

透镜间距P：350μm

$Z=7{(X/7)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/7)}^2})$

通过将具有图16中所示扩散特性的各种扩散片(不包括“DBEFD”)的这些棱镜片与具有460μm像素间距的液晶显示面板组合，构造了液晶显示器。对于如上构造的每个液晶显示器来说，图25和26显示了“(H/Tt)·(P_P/P)”的值、对莫尔条纹发生的评价结果、前方亮度测量值和视角测量值。

如图25中所示，在液晶显示面板的像素间距P_P为460μm的情形中，在使用透镜间距P为50μm的棱镜片的液晶显示器中没有观察到莫尔条纹。

此外，在透镜间距P为110μm的情形中，在使用“扩散片10”的样品中观察到了莫尔条纹。此外在透镜间距P为200μm的情形中，在使用“扩散片9”、“扩散片10”、和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。此外，在透镜间距P为350μm的情形中，在使用“扩散片7”、“扩散片8”、“扩散片9”、“扩散片10”、“粘性扩散层2”和“粘性扩散层3”的样品中观察到莫尔条纹。

从图25所示的结果可以理解到，对于包含具有460μm像素间距的液晶显示面板的液晶显示器，尽管随着聚光片的透镜间距变大而易于发生莫尔条纹，但在将扩散片和其中“(H/Tt)·(P_P/P)”为1.6或更大的聚光片组合的情形中会抑制莫尔条纹的发生。此外，在该实施例中，观察到随着透镜间距P的值变大前方亮度特性提高(图26)。

[双曲线柱形透镜片，像素间距510μm]

作为聚光片，通过聚碳酸酯树脂的熔体挤压成型制备其中在光出射表面上设置有由上述式子(1)表示的双曲线结构的棱镜元件的透镜片(棱镜间距P：50μm，110μm，200μm，350μm)。具有各个透镜间距的透镜形状彼此相似，用具有50μm间距的透镜形状作为参考，以下面的方式进行透镜设计。

透镜间距P：50μm

$Z=X^2/(5+\sqrt{25+X^2})$

透镜间距P：110μm

$Z=2.2{(X/2.2)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/2.2)}^2})$

透镜间距P：200μm

$Z=4{(X/4)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/4)}^2})$

透镜间距P：350μm

$Z=7{(X/7)}^2/(5+\sqrt{25+{(X/7)}^2})$

通过将具有图16中所示扩散特性的各种扩散片(不包括“DBEFD”)的这些棱镜片与具有510μm像素间距的液晶显示面板组合，构造了液晶显示器。对于如上构造的每个液晶显示器来说，图27和28显示了“(H/Tt)·(P_P/P)”的值、对莫尔条纹发生的评价结果、前方亮度测量值和视角测量值。

如图27中所示，在液晶显示面板的像素间距P_P为510μm的情形中，在使用透镜间距P为50μm和110μm的棱镜片的液晶显示器中没有观察到莫尔条纹。

此外，在透镜间距P为200μm的情形中，在使用“扩散片9”、“扩散片10”和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。此外在透镜间距P为350μm的情形中，在使用“扩散片7”、“扩散片8”、“扩散片9”、“扩散片10”、“粘性扩散层2”、和“粘性扩散层3”的样品中观察到了莫尔条纹。

从图27所示的结果可以理解到，对于包含具有510μm像素间距的液晶显示面板的液晶显示器，尽管随着聚光片的透镜间距变大而易于发生莫尔条纹，但在将扩散片和其中“(H/Tt)·(P_P/P)”为1.6或更大的聚光片组合的情形中会抑制莫尔条纹的发生。此外，在该实施例中，观察到随着透镜间距P的值变大前方亮度特性提高(图28)。

如图17到28中所示，不管聚光片使用棱镜片还是双曲线柱形透镜片，对于莫尔条纹的发生来说，都获得了等价的评价结果。这意味着对于透镜片来说，是否出现摩尔条纹受透镜结构的影响较小，而是主要依赖于透镜间距。

此外，与双曲线柱形透镜片相比，棱镜片提供了较高的亮度，其与透镜间距无关。其原因参照图6如上所述。另一方面，与棱镜片相比，使用双曲线柱形透镜片获得了较大的视角，其与透镜间距无关。这是由于透镜顶点的形状差导致的。

[具有扩散功能的反射型偏振元件]

接下来，使用图16中所示的具有扩散功能的反射型偏振元件“DBEFD”作为扩散片，通过将其与具有各种透镜间距的聚光片和具有各种像素间距的液晶显示面板组合来构造液晶显示器。图31和32显示了此时的“(H/Tt)·(P_P/P)”的值、对莫尔条纹发生的评价结果、前方亮度测量值和视角测量值。

应当注意，在图31和32中所示的实施例中，在“样品26-1”到“样品26-12”中，使用棱镜片作为聚光片，在“样品26-13”到“样品26-24”中，使用双曲线柱形透镜片作为聚光片。

如图31中所示，在像素间距为320μm，透镜间距为350μm的情形中观察到了莫尔条纹。此时“(H/Tt)·(P_P/P)”的值为1.59。

通过使用具有扩散功能的反射型偏振分离元件作为扩散片，就前方亮度方面而言可以获得较大的提高。反射型偏振分离元件被广泛地公知为亮度提高膜，且使用该元件可提高液晶显示器的前方亮度。

Claims (26)

1.一种液晶显示器，其包括：

液晶显示面板；

设置在液晶显示面板后表面一侧上的光源；

设置在液晶显示面板和光源之间的具有聚光特性的光学片，该光学片具有连续设置在光学片主表面上的多个不规则结构；和

设置在液晶显示面板和光学片之间的扩散片，

其中，当光学片的不规则结构的排列间距为P[μm]，扩散片的模糊值为H[％]，扩散片总的光透射率为Tt[％]，液晶显示面板的像素间距为PP[μm]时，满足下面的关系：

(H/Tt)·(P_P/P)≥1.6，

320μm≤P_P，and

110μm≤P。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中：

满足以下关系：

110μm≤P≤350μm。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其中：

所述模糊值是后散射的测量值。

4.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其中：

所述光源是直下型背光单元。

5.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其中：

所述光源是边光型背光单元。

6.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其中：

所述光源是荧光灯(FL)、电致发光(EL)元件、发光二极管(LED)中的任意一个。

7.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其中：

所述扩散片包括反射型偏振器。

8.一种光学片的制造方法，其用于制造与液晶显示面板和扩散片结合使用的具有聚光特性的光学片，该光学片具有连续设置在光学片主表面上的多个不规则结构，该方法包括：

根据下面的式子确定不规则结构的排列间距的上限，其中，不规则结构的排列间距为P[μm]，扩散片的模糊值为H[％]，扩散片总的光透射率为Tt[％]，液晶显示面板的像素间距为P_P[μm]：

(H/Tt)·(P_P/P)≥1.6，

320μm≤P_P，and

110μm≤P。

9.根据权利要求8所述的光学片的制造方法，其中：

满足以下关系：

110μm≤P≤350μm。

10.根据权利要求8或9所述的光学片的制造方法，其中：

所述光学片通过熔体挤压成型的方法来制备。

11.根据权利要求8或9所述的光学片的制造方法，其中：

所述光学片通过整体成型的方法来制备。

12.一种与液晶显示面板和扩散片结合使用的具有聚光特性的光学片，该光学片包括连续设置在光学片主表面上的多个不规则结构，

其中，当不规则结构的排列间距为P[μm]，扩散片的模糊值为H[％]，扩散片总的光透射率为Tt[％]，液晶显示面板的像素间距为P_P[μm]时，满足下面的关系：

(H/Tt)·(P_P/P)≥1.6，

110μm≤P，and

320μm≤P_P。

13.根据权利要求12所述的光学片，其中：

满足以下关系：

110μm≤P≤350μm。

14.根据权利要求13所述的光学片，其中：

满足以下关系：

200μm≤P≤350μm。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述模糊值是后散射的测量值。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述光学片由至少一种透明热塑性树脂形成。

17.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述光学片由具有1.4或更大折射率的树脂形成。

18.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述光学片由聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、无定形共聚物聚酯树脂、聚苯乙烯树脂或聚氯乙烯树脂形成。

19.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述不规则结构是三角形横截面形状的棱镜元件。

20.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述不规则结构具有双曲线或抛物线表面；且

当Z轴平行于光学片的法线方向，X轴在所述不规则结构的排列方向上时，所述不规则结构的横截面形状满足下面的式子：

$Z=X^2/(R+\sqrt{R^2-(1+K)X^2})$

其中，R是顶点处的曲率半径[μm]，K是二次曲线常数。

21.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述不规则结构具有高阶非球面；且

当Z轴平行于光学片的法线方向，且X轴在所述不规则结构的排列方向上时，所述不规则结构的横截面形状满足下面的式子：

$Z=X^2/(R+\sqrt{R^2-(1+K)X^2})+{\mathrm{AX}}^4+{\mathrm{BX}}^5+{\mathrm{CX}}^6\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$

其中，R是顶点处的曲率半径[μm]，K是二次曲线常数，A，B，C...是非球面系数。

22.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中，还包括设置在光学片的另一个主表面上的凸起，所述另一个主表面与其上设置有所述不规则结构的主表面相对，

其中设置在所述另一个主表面上的凸起如此设置，即在没有形成不规则结构的情形中，光学片的模糊值不大于60％。

23.根据权利要求22所述的光学片，

其中，其上设置有设置在所述另一个主表面上的凸起的表面的平均倾斜度不大于0.25rad。

24.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，

其中，所述不规则结构的形状周期性地或任意地变化。

25.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，

其中，所述不规则结构的高度不同。

26.根据权利要求12至14中任一项所述的光学片，其中：

所述不规则结构是三角形横截面形状的棱镜元件；且

所述不规则结构的斜面部分形成为不同的倾角。

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