照明裝置和液晶顯示裝置的制作方法

專利名稱：照明裝置和液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及照明裝置和液晶顯示裝置。
背景技術：
近幾年，作為監視器、投影儀、便攜式信息終端以及便攜式電話等中的顯示裝置， 廣泛利用液晶顯示裝置。液晶顯示裝置一般根據驅動信號使液晶顯示面板的透射率(或 者反射率)發生變化，調制照射到液晶顯示面板的來自光源的光的強度，從而顯示圖像、文 字。液晶顯示裝置有直接觀察顯示在液晶顯示面板上的圖像等的直視型顯示裝置、使顯示 在液晶顯示面板上的圖像等通過投影透鏡放大投影到屏幕上的投影型顯示裝置(投影儀)寸。液晶顯示裝置通過對呈矩陣狀規則排列的像素分別施加與像素信號對應的驅動 電壓，使各像素中的液晶層的光學特性發生變化，利用配置在其前后的偏光元件(典型的 為偏光板)，配合液晶層的光學特性，對透射的光進行調整，由此顯示圖像、文字等。該偏光 板在直視型液晶顯示裝置中通常被分別直接貼合到液晶顯示面板的光入射側基板(背面 基板)和光出射側基板(正面基板或者觀察者側基板)。作為對各像素施加獨立的驅動電壓的方式，有單純矩陣方式和有源矩陣方式。其 中，在有源矩陣方式的液晶顯示面板中，需要設置開關元件和用于對像素電極供給驅動電 壓的配線。作為開關元件，使用MIM(金屬-絕緣體-金屬)元件等非線性2端子元件、 TFT (薄膜晶體管)元件等3端子元件。然而，在液晶顯示裝置中，已經知道會由于在背光源中使用的棱鏡的間距和液晶 面板的像素的間距而產生莫爾波紋，需要實施抑制該莫爾波紋產生的莫爾波紋對策。作為莫爾波紋對策的一個例子，考慮使用擴散片來使光擴散、分別選擇在棱鏡與 像素之間彼此難以產生莫爾波紋的間距、擴大棱鏡與液晶面板的間隙等方法。參照圖6說明作為莫爾波紋對策之一的使用擴散片使光擴散的結構。圖6是表示 搭載在液晶顯示裝置中的照明裝置的圖。照明裝置具備使光擴散的擴散片119。來自導光 板112、通過棱鏡片118向液晶面板(未圖示)入射的光在通過該擴散片119時被擴散，由 此能夠抑制莫爾波紋的產生。另外，專利文獻1中提出了一種照明裝置，其使用各向異性散 射板作為擴散片，由此抑制莫爾波紋的產生并且抑制亮度降低。專利文獻1 日本特開2002-40418號公報

發明內容
發明要解決的問題然而，為了有效活用液晶顯示裝置的背光源的光，正在研究采用微透鏡陣列 (MLA)。已知在將微透鏡陣列搭載到直視型的液晶顯示裝置的情況下，由于透鏡產生的光 的聚光作用的影響，莫爾波紋被加強了。另外，作為微透鏡陣列用的背光源，為了提高透鏡 的聚光效果，優選使用亮度半值角小的背光源，使用逆棱鏡方式(TL方式)的背光源會使透鏡曲率方向的亮度半值角變小。因此，當單純使用使光擴散的擴散片時會使亮度半值角擴 大、微透鏡陣列的效果降低。另外，一般地，各向異性散射板的擴散性比各向同性擴散片的 擴散性低劣，因此在由于微透鏡陣列而莫爾波紋被加強了的條件下，僅單純地使用各向異 性散射板作為擴散片對莫爾波紋的抑制效果是不充分的。另外，從制造上的觀點出發，任意地設計棱鏡間距并不容易，就像素間距而言，當 考慮屏幕尺寸與像素數的關系時，也難以任意決定所述像素間距。另外，使透鏡與液晶面板 的間隙變大與追求薄型化的液晶顯示裝置背道而馳。本發明是鑒于上述問題而完成的，提供抑制光的亮度半值角的擴大并且有效地、 很好地抑制莫爾波紋的產生的照明裝置和液晶顯示裝置。用于解決問題的方案本發明的照明裝置，特征在于具備出射光的光源；傳播上述出射的光的導光板； 以及棱鏡片，其具有使在上述導光板中傳播的光折射的多個棱鏡，上述棱鏡片包含具有擴 散各向異性的各向異性粒子，在上述棱鏡片的平面方向上，上述多個棱鏡的排列方向與上 述各向異性粒子的長邊方向錯開大于0度小于5度的角度。在一個實施方式中，在上述棱鏡片的平面方向上，上述多個棱鏡的排列方向與上 述各向異性粒子的長邊方向錯開1度以上4度以下的角度。在一個實施方式中，上述照明裝置是逆棱鏡方式的背光源。本發明的液晶顯示裝置，特征在于具備上述照明裝置；和液晶面板，其具有一對 基板和配置在上述一對基板之間的液晶層。在一個實施方式中，液晶顯示裝置還具備設置在上述液晶面板與上述照明裝置之 間的多個微透鏡。發明效果根據本發明，棱鏡陣列包含具有擴散各向異性的各向異性粒子，棱鏡陣列的排列 方向與各向異性粒子的長邊方向在棱鏡陣列的平面方向錯開大于0度小于5度的角度。由 此能夠抑制亮度半值角的擴大，并且能夠有效地、很好地抑制莫爾波紋，能夠提供高效的、 高顯示質量的液晶顯示裝置。


圖1是表示本發明的實施方式的液晶顯示裝置的截面圖。圖2是表示本發明的實施方式的包含各向異性粒子的棱鏡片的立體圖。圖3是表示本發明的實施方式的針狀填料使光擴散的樣子的圖。圖4是表示本發明的實施方式的透射光的擴散狀態的圖。圖5A是表示本發明的實施方式的透過棱鏡片的光的立體圖。圖5B是表示本發明的實施方式的透過包含針狀填料的棱鏡片的光的立體圖。圖5C是表示本發明的實施方式的實施了偏置的針狀填料和透過包含該針狀填料 的棱鏡片的光的立體圖。圖6是表示使光擴散的擴散片的圖。附圖標記說明1 液晶顯示裝置；10 照明裝置；18 棱鏡片；18a 棱鏡的排列方向；21 入射光；22 透射光；26 棱鏡；31 各向異性粒子(針狀填料)；31a 針狀填料的長軸方向；50 液晶 顯示面板；51 液晶面板；52 微透鏡陣列；52a 微透鏡；59 像素。
具體實施例方式下面，參照

本發明的照明裝置和液晶顯示裝置的實施方式。圖1是表示本發明的實施方式的液晶顯示裝置1的截面圖。液晶顯示裝置1具備 液晶顯示面板(帶微透鏡的液晶面板)50和配置在液晶顯示面板50下(與顯示面相反側 的面側)的照明裝置10。照明裝置10具備導光板12、配置在導光板12的一個側面的作為光源的LED(Light Emitting Diode 發光二極管)14、配置在導光板12下的反射板16、配置在導光板12上(液 晶面板側)的棱鏡片18。在面對反射板16的導光板12的下部形成多個傾斜面，多個傾斜面被形成為隨著 越遠離LED 14，傾斜角度越大。此外，作為傾斜面的位置的一個例子，也可以在導光板12的 上部形成傾斜面。另外，也可以在與導光板12的入光面正交的方向形成傾斜面。此外，對于光源也可以代替LED 14而使用冷陰極管，另外，也可以將LED 14配置 在被導光板12的兩個側面夾住的角部。棱鏡片18是包含沿著任意方向排列的多個棱鏡26的棱鏡陣列。照明裝置10是 逆棱鏡方式的背光源，棱鏡26各自具有下方向變尖的峰部26a。峰部26a彼此之間形成有 谷部(槽部)26b。從LED 14出射的光在導光板內傳播，被反射板16或者導光板12的傾斜面反射之 后，通過導光板12的上面(出射面)，被棱鏡片18的棱鏡26折射，朝向配置在棱鏡片18的 上部的液晶顯示面板50出射。液晶顯示面板50具備具有呈矩陣狀配置的多個像素的液晶面板(貼合基板)51、 包含設置在液晶面板51的受光面(垂直于紙面延伸的液晶面板51的底面)上的多個微透 鏡52a的微透鏡陣列52、設置在微透鏡陣列52的周邊區域的支撐體53、設置在液晶面板51 的觀察者側(圖的上側)的正面側光學薄膜54、設置在微透鏡陣列52的光入射側的背面側 光學薄膜55以及配置在背面側光學薄膜55與微透鏡陣列52之間的保護層56。微透鏡陣 列52配置在液晶面板51與照明裝置10之間。保護層56由光固化性樹脂形成，與微透鏡陣列52和支撐體53相接而設置。保護 層56和微透鏡陣列52被貼合成保護層52a僅與各微透鏡52a的頂點附近相接。正面側光學薄膜54通過粘接層57貼附到液晶面板51，背光側光學薄膜55通過粘 接層58貼附到保護層56。此外，正面側光學薄膜54和背面側光學薄膜55各自具備使直線 偏光透射的偏光薄膜。保護層56用可見光透射率高的丙烯系或者環氧系UV固化樹脂形成，但也可以用 熱固化性樹脂形成。優選保護層56和支撐體53由與微透鏡52a相同的材料，或者具有與 構成微透鏡52a的材料的折射率大致相同的折射率的材料形成。液晶面板51包括在每個像素中形成有開關元件(例如TFT、MIM元件等)的電氣 元件基板60、作為例如濾色器基板(CF基板)的對置基板62以及液晶層64。液晶層64包 含封入到電氣元件基板60與對置基板62之間的液晶材料，通過設置在外周部的密封材料
566密閉。微透鏡陣列52的微透鏡52a是在液晶面板51上與呈矩陣狀配置的像素的列(圖 的紙面的垂直方向)對應延長的光柵透鏡。像素間距(一個像素的寬度)根據機型的不同 而不同，是50 300 μ m左右，微透鏡52a的寬度也是與像素間距對應的寬度。下面，更為詳細地說明棱鏡片18。圖2是表示棱鏡片18的立體圖。棱鏡片18包 含具有擴散各向異性的多個各向異性粒子31。各向異性粒子31是例如針狀填料。配置有這樣的針狀填料31的棱鏡片18，能夠用例如混合了針狀填料31的粘接劑 制作而成。優選粘接劑光學透明性較高，例如，能夠使用丙烯系粘接劑等。作為丙烯系粘接 劑的主要成分，例如，有丙烯酸和其丙烯酯、甲基丙烯酰和其甲基丙烯酰酯、丙烯酰胺、丙烯 腈等丙烯單體的單聚物或者它們的共聚物、丙烯單體的至少1種和醋酸乙烯酯、順丁烯二 酸酐、苯乙烯等乙烯酯單體的共聚物等。針狀填料31是折射率與粘接劑折射率不同的、且針狀(包含纖維狀)的高長寬比 的填料，為了防止透射光著色優選是無色或白色的。作為針狀填料31，例如，適用鈦氧化物、 氧化鋯、氧化鋅等金屬氧化物，軟水鋁石、硼酸鋁、硅酸鈣、堿式硫酸鎂、碳酸鈣、鈦酸鉀等金 屬化合物，包括玻璃、合成樹脂等的針狀或者纖維狀物。針狀填料31的大小是例如長軸為 2 5000 μ m、短軸為0. 1 20 μ m，更為優選長軸為10 300 μ m、短軸為0. 3 5 μ m。作為配置有針狀填料31的棱鏡片18的制作方法，有例如制造在粘接劑中使針狀 填料31分散的填料含有粘接組成物，在將其涂敷在棱鏡片18上之后，干燥除去溶劑的方 法。并且根據必要情況，為了粘結劑成分的固化或者穩定化，也可以在室溫或者30 60°C 左右的溫度環境下進行1天到2個星期左右的凝固化。當涂敷填料含有粘接組成物時，由于填料含有粘接組成物的剪切力，各針狀填料 31按照其長軸大致沿著涂敷方向的方式取向。因此，能夠根據涂敷方向設定針狀填料31 的朝向。此外，針狀填料的取向的程度能夠根據針狀填料的大小、填料含有粘接組成物的粘 度、涂敷方式以及涂敷速度等來調整。從填料含有粘接組成物所形成的填料含有層的厚度 為例如1 50 μ m，更為優選10 30 μ m。另外，也可以在具有紫外線固化性或者熱固化性的丙烯系或者環氧系樹脂中混合 針狀填料31，將包含這樣的針狀填料31的樹脂涂敷在棱鏡片18上，施加紫外線、熱使其固 化，由此制作配置有針狀填料31的棱鏡片18。這種情況下，也能夠根據涂敷方向設定針狀 填料31的朝向。圖3是表示各向異性粒子(針狀填料)31使光擴散的樣子的圖。當各向同性的光 21入射到針狀填料31時，光21被針狀填料31擴散。針狀填料31具有在其長軸方向(y方 向)上使光21幾乎不擴散、而在其短軸方向(χ方向)上使光21大量擴散的特性。因此， 透過針狀填料31的光22變成在χ方向上大量擴散，但在y方向上幾乎不擴散的各向異性 擴散光。圖4表示透射光22的擴散狀態的圖。在圖4所示例子中入射光21是透過棱鏡26 的光，入射光21的χ方向的成分2Ix與y方向的成分2Iy相比，略微擴散。可知透過針狀 填料31的透射光22的χ方向的成分22x相對于入射光21大量擴散。可知透射光22的 y方向的成分22y相對于入射光21幾乎不擴散，與χ方向的成分22x相比擴散的程度小。下面參照圖5A 5C說明多個棱鏡26的排列方向與針狀填料31的長邊方向之間的角度。圖5A是說明透過棱鏡片18的光的立體圖。多個棱鏡26的排列方向18a是沿著y 方向的方向，這也是棱鏡26之間的間距18b的方向。棱鏡26各自的峰部26a和谷部(槽 部)26b沿著χ方向延伸。液晶面板51的多個像素59沿著χ方向和y方向排列。在圖5A中，為了說明，示出不包含針狀填料31的棱鏡片18。透過逆棱鏡方式的棱 鏡片18的光22由于多個棱鏡26的作用，變成在y方向幾乎不擴散，但在χ方向大量擴散 的各向異性擴散光。圖5Β是說明透過包含針狀填料31的棱鏡片18的光的立體圖。圖5Β中所表示的 例子中，使針狀填料31的長軸方向31a變成與棱鏡26的排列方向18a(y方向)平行，從而 形成針狀填料31。為了保證透過棱鏡片18的光22的向χ方向和y方向的擴散傾向，針狀 填料31使光22在y方向幾乎不擴散，但在χ方向大量擴散。圖5C是說明透過實施了偏置的針狀填料31和包含該針狀填料31的棱鏡片18的 光的立體圖。在棱鏡片18的平面方向(xy平面方向)，針狀填料31的長軸方向31a相對于 棱鏡26的排列方向18a(y方向)，錯開角度θ的量。莫爾波紋是由于棱鏡26的間距18b的周期與像素間距59a的周期之間的關系而 產生的。因此，針狀填料31的長軸方向31a與棱鏡26的排列方向18a錯開角度θ的量， 使透射光22的擴散方向轉動并錯開(轉動錯開示出各向異性的方向)，由此能夠抑制莫爾 波紋的產生。優選通過錯開針狀填料31的長軸方向31a與棱鏡26的排列方向18a，透射光 22的擴散方向轉動大約角度θ。這樣能夠通過使透射光22向某方向(χ方向)大量擴散，抑制莫爾波紋的產生，通 過使透射光22向其它方向(y方向)擴散變小，抑制亮度降低，并且能夠提高微透鏡52a(圖 1)的聚光效果。并且，通過如上所述對針狀填料31實施偏置，也能夠抑制莫爾波紋的產生， 因此能夠有效地抑制莫爾波紋的產生。此外，針狀填料31的長軸方向31a與棱鏡26的排列方向18a的角度θ也是針狀 填料31的短軸方向與棱鏡26的槽部26b延伸的方向(χ方向)之間的角度。優選針狀填料31的長軸方向31a與棱鏡26的排列方向18a之間的角度θ大于 0度小于5度，更為優選1度以上4度以下。假如是0度，則能夠以亮度半值角的擴大較小 的、高的效率來利用光，但是莫爾波紋抑制效果較差。另外，假如是5度，則莫爾波紋抑制效 果好，但亮度半值角的擴大較大，光的利用效率下降。各向異性擴散的擴散性，能夠用霧度值來考慮。優選霧度值為10% 40%。假如 是10%，則亮度半值角的擴大較大，但莫爾波紋的抑制效果差。另外，假如是40%，則莫爾 波紋抑制效果好，但是亮度半值角的擴大較小，光的利用效率下降。此外，更為優選對針狀填料31，在光的擴大方向與偏光板的透射軸方向一致的方 向上實施偏置。在上述的實施方式的說明中，示例說明了逆棱鏡方式的照明裝置，但是本發明不 僅限于此。本發明，也能夠應用于例如使用1個以上BEF(Brightness Enhancement Film 亮度增強膜)的方式(例如BEF-BEF方式)的照明裝置中。工業上的可利用性本發明在液晶顯示裝置和搭載在液晶顯示裝置中的照明裝置的技術領域中尤其 有效。
權利要求
一種照明裝置，其特征在于具備出射光的光源；傳播上述出射的光的導光板；以及棱鏡片，其具有使在上述導光板中傳播的光折射的多個棱鏡，上述棱鏡片包含具有擴散各向異性的各向異性粒子，在上述棱鏡片的平面方向上，上述多個棱鏡的排列方向與上述各向異性粒子的長邊方向錯開大于0度小于5度的角度。
2.根據權利要求1所述的照明裝置，其特征在于在上述棱鏡片的平面方向上，上述多個棱鏡的排列方向與上述各向異性粒子的長邊方 向錯開1度以上4度以下的角度。
3.根據權利要求1或2所述的照明裝置，其特征在于 上述照明裝置是逆棱鏡方式的背光源。
4.一種液晶顯示裝置，其特征在于 具備根據權利要求1 3中的任一項所述的照明裝置；和 液晶面板，其具有一對基板和配置在上述一對基板之間的液晶層。
5.根據權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于還具備設置在上述液晶面板與上述照明裝置之間的多個微透鏡。
全文摘要
本發明的照明裝置10具備出射光的光源14、傳播出射的光的導光板12以及具有使在導光板12中傳播的光折射的多個棱鏡26的棱鏡片18。棱鏡片18包含具有擴散各向異性的各向異性粒子31，在棱鏡片18的平面方向，多個棱鏡26的排列方向18a與各向異性粒子的長邊方向31a錯開大于0度小于5度的角度。由此，能夠抑制光的亮度半值角的擴大，并且有效地、很好地抑制莫爾波紋的產生。
文檔編號G02B5/02GK101910717SQ20088012245
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月19日 優先權日2007年12月28日
發明者村尾岳洋, 臼倉奈留 申請人:夏普株式會社