透镜阵列板、光源、以及液晶显示装置的制作方法

专利名称：透镜阵列板、光源、以及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种透镜阵列板、光源、以及液晶显示装置。
背景技术：
最近，例如液晶显示装置的液晶面^JC寸正在逐步增大。尽管液晶面 板可以增大，但是不允许面板的图像质量下降，而是要求即使大尺寸画面 仍能够实现面板的高清晰度图像质量。为了实现大尺寸画面的高清晰度图 像质量，例如，强烈要求能够保持或提高画面的亮度，或能够扩宽视角。 根据这些要求，提出了一些技术在液晶面板中设置微透镜阵列，以及提高 液晶面板的亮度和视角。设置微透镜阵列使得能够增强正面亮度和/或扩 宽视角。
然而，因为由于液晶面板包括规则 <象素(即图画元素)阵列这一事实， 莫尔条紋可能出现并且可M降低，因而仍存在待解决的问题。莫尔条紋 是通过使多个规则的重复图案相交叠而产生，并以多个规则重复图案之间
的周期偏差視觉地观测的条紋图案。液晶面板中的莫尔条^A由于液晶面 板中的每个像素形成规则的重复图案并且其它元件等具有类似的规则的 重复结构而形成的。
曰本专利申请No. 2000 - 206529 7〉开了如上所述的莫尔条紋和减少 该莫尔条紋的方法。
具有带规则节距的结构图案的光学片可以用作发射元件，用于将光从 背光引导至液晶面板。在此情况下，形成液晶面板的规则节距的像素和光 学片的结构图案的交叠使得亮和暗栅格交叠，并导致产生莫尔条紋。日本 专利申请No. 2000-206529中公开的液晶显示装置设置为通过配置像素 的阵列节距和光学片的结构图案的节距以将莫尔条紋的节距距离最小化， 来减少莫尔条紋。换句话说，该液晶显示装置设置为通过将莫尔条紋的节 距距离最小化，由此将节距距离减小到不大于人眼的分辨率的水平，来减 少莫尔条紋对图像质量的影响。

发明内容
尽管日本专利申请No. 2000-206529中描述的液晶显示装置可以减
少莫尔条^t可视度等的影响，实际上莫尔条故仍会出现。另夕卜，m^调
节像素的阵列节距，因为这需要修改液晶面板自身的设计以及液晶面板的 生产线。因此，开发了一种自身抑制莫尔条紋产生的技术。
日本专利申请2000 - 284268和日本专利申请2007 - 256575公开了 一 些用于自身抑制莫尔条紋产生的技术。日本专利申请2000-284268日本 专利申请2007 — 256575分别提出透明液晶显示装置，其中每个透明液晶 显示装置包括使用亮度控制组件的背光单元，所述亮度控制组件具有包含 重复的透镜单元的透镜阵列结构。每个液晶显示装置包括液晶面板和用于 从液晶面板的背面(直接下方)发射光的光源单元。光源单元还包括光源、 用于将光从光源引导至液晶面板的透镜阵列层、以及光遮挡部分，所述光 遮挡部分具有开口，设置为靠近透镜阵列层的焦平面(即与之上形成透镜 阵列的表面相反的后表面)。用此配置，如日本专利申请2000-284268和 日本专利申请2007-256575所描述的，通过将来自光源的光转换为平行 光来减小光学片的结构图案，抑制莫尔条玟产生。
然而，使用上述的透镜阵列层很难充分地抑制莫尔条紋的产生。换句 话说，由于透镜阵列层自身也具有规则的结构图案，并且该规则的结构图 案对平行光有影响，因此很难将来自光源的光转换为理想的平行光。
因此，考虑到以上问题而提出本发明，期望提供一种新型的和改良的 透镜阵列片、光源、以及液晶显示装置，其中能够抑制图像质量的降低， 减少莫尔条紋对图像质量的影响。
根据本发明的实施例，为了解决上述问题，提供一种透镜阵列片，包 括透镜层，具有透^面，在所述透4^面上以阵列形成多个透镜；以 及光扩M,设置在所述透镜层的与所^a面相反的一侧，用于扩散 导向透镜层的光，其中所述光扩散层具有光^^射部分，所述光反射部分嵌 在所述透镜层的至少 一部分非光聚焦区域，用于^Jt透过所述非光聚焦区 域并导向所述透镜层的光。
用此配置，从光扩散层的一侧向透镜阵列片发射的光在光到达透镜层 之前一部分入射到光扩散层上并被光扩散层扩散。扩散的光接着到iiit镜 层并被多个透镜转换为总体上的平行光。在此情况下，要转换为总体上的平行光的光已经被扩散。因此，已经转换为总体上的平行光的光一方面被 转换为总体上的平行光，另一方面由于透镜层的多个透镜的阵列图案，光 的亮暗强度减少。另夕卜，从光扩散层反射到透镜阵列片的光中所包含的透 过透镜的非光聚焦区域的至少一部分光被光反射部分反射。因此，能够减 少入射到透镜上的光中所包含的透过非光聚焦区域的光。从而，能够减少 不被透镜转换为总体上的平行光的光。
另夕卜，所述光反射部分的形状可以是随着靠近所iiit镜层所述形状的 宽度逐渐变窄。
另夕卜，所述光反射部分的形状可以是随着靠近所iiii:镜层所述形状的
宽度逐渐变宽。
另外，所述光反射部分可以从光扩散层的与所述透镜层相反的表面的 背面嵌在光扩散层中，以及所述光反射部分^的深度可以配置为使得所 述光>^射部分的>^射率等于或大于70%。
所述光扩散层的雾度可以是等于或小于20%。
另外，所述光反射部分可以是用于散射光以反射光的散射和反射层。
另外，所述光反射部分可以至少不形成在所iiit镜阵列片的周围。
也可以在透镜层的透^^面上形成凸透镜(lenticular lens )，所述凸 透镜包括多个彼此平行并且以预定距离排列的外凸柱面透镜。
根据本发明的另一实施例，为了解决上述问题，提供一种光学片，包 括透镜阵列片，具有透^面，在所^镜表面上以阵列形成多个透镜； 以及光扩似良，设置在所述透镜阵列片的与所述透^^面相反的一侧，用
于扩散导向透镜阵列片的光；其中所述透镜阵列片包括具有透^面的透
镜层、以及设置在所述透镜层的与透镜表面相反的一侧用于扩散从所述光 扩散板导向所述透镜层的光的光扩lt^,以及所述光扩散层具有光^Jt部 分，所述光反射部分嵌在透镜的至少一部分非光聚焦区域，用于反射透过 所述非光聚焦区域并导向所述透镜层的光。
所述光学片还可以包括偏振分光膜,i殳置在所述透镜阵列片的透镜表 面侧，用于偏振分光。
所述光学片还可以包括光扩散片，设置在偏振分光膜和透镜阵列片之 间和透镜阵列片和光扩皿之间至少其一，用于扩散光。
此夕卜，根据本发明的另一实施例，为了解决上述问题，提供一种光源，包括透镜阵列片，具有透镜表面，在所述透#^面上以阵列形成多个透 镜;以及背光，设置在所iiit:镜阵列片的与所述透^面相反的一侧，用 于向透镜阵列片发射光，其中所述透镜阵列片包括透镜层，具有所述透 镜表面；以及光扩散层，设置在所述透镜层的与所述透#^面相反的一侧， 用于扩^t从所述背itiC射并导向所述透镜层的光，以及所述光扩散层具有 光反射部分，嵌在所iiit:镜层的至少一部分非光聚焦区域，用于>^射透过 所述非光聚焦区域并导向所述透镜层的光。
此外，根据本发明的另一实施例，为了解决上述问题，提供一种液晶 显示装置，包括透镜阵列片，设置在液晶面板和向所述液晶面M射光 的背光之间，并且在所述液晶面板的一侧具有透^面，在所述透^面 上以阵列形成多个透镜，其中所述透镜阵列片包括透镜层，具有所述透 镜表面；以及光扩散层，设置在所述透镜层的与所述透镜表面相反的一侧， 用于扩^t从所述背光发射并导向所^镜层的光，以及所述光扩散层具有 光反射部分，嵌在所^Jt镜层的至少一部分非光聚焦区域，用于>^射透过 所述非光聚焦区域并导向所述透镜层的光。
根据本发明的上述实施例，能够减少莫尔条紋对图像质量的影响，同 时抑制图像质量降低。


图1是用于说明根据本发明的第一实施例的透镜阵列片的配置的说 明图2是用于说明根据该实施例的透镜阵列片的配置的说明图3是用于说明根据本发明的第二实施例的透镜阵列片的配置的说 明图4是用于说明根据本发明的第三实施例的透镜阵列片的配置的说 明图5是用于说明根据本发明的第四实施例的透镜阵列片的配置的说 明图6是用于说明根据本发明的第五实施例的透镜阵列片的配置的说 明图7是用于说明根据本发明的第六实施例的透镜阵列片的配置的说明图8是用于说明根据该实施例的透镜阵列片的配置的说明图9是用于说明根据本发明的第七实施例的透镜阵列片的配置的说 明图10是用于说明根据本发明的第八实施例的透镜阵列片的配置的说 明图ll是用于说明根据本发明的第九实施例的透镜阵列片的配置的说 明图12是用于说明根据该实施例的透镜阵列片的配置的说明图13是用于说明根据本发明的第十实施例的透镜阵列片的配置的说 明图14是用于说明根据本发明的第十一实施例的液晶显示装置的配置 的i兌明图；以及
图15是用于说明根据本发明的第十二实施例的液晶显示装置的配置 的+兌明图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。请注意，在本说明书 和附图中，用相同的附图标记表示具有大致相同的功能和结构的结构单 元，并且省略了对这些结构单元的重复说明。
首先将描述根据本发明的各个实施例的透镜阵列片。接着，将描述使 用这些透镜阵列片的光学片、光源、以及液晶显示装置。
根据本发明的各个实施例的透镜阵列片包括用于扩散光的层或部位， 以例如在防止图像质量下降的同时减少莫尔条玟对图像质量的影响。另 外，本发明的实施例可以根据光扩散层或部位的设置位置或形状、其它结 构等划分为两组。因而，将首先描述涉及本发明的一个组的实施例(即第 一到第六实施例)，接着描述本发明的其它实施例(即第七到第十实施例)。 请注意由于这些实施例具有共同的元件，将很方便地省略对随后的实施例 中的相同内容的重复说明，而将仅描述实施例之间的区别。
<根据第一实施例的透镜阵列片101>参照图l和图2，描述根据本发明的第一实施例的透镜阵列片的配置。 图l和图2示出了才艮据本实施例的透镜阵列片的配置。在图l和图2中， 分别示出了根据本实施例的透镜阵列片的示意性截面形状和配置。请注 意，在图1中示出了透镜阵列片101的右侧端部的截面形状，而省略了透 镜阵列片101的位于A - A线左侧的一部分。
(透镜阵列片101的配置)
如图1所示，才艮据本实施例的透镜阵列片101包括形成为一体的三层 结构。也就是说，透镜阵列片101包括透镜层10、光扩散层20A、以及 光反射层30。
透镜层10具有透镜表面11,在透镜表面11上以阵列形式形成多个 独立透镜(在下文也称为"透镜")U。透镜阵列片101的与透*面11 相反的表面具有大致平坦的形状。在下文，该表面也称为"平坦表面"。
关于透镜层IO,例如， 一个透镜阵列片配置为使得在透M面11内 以一维阵列形成透镜U，另一个透镜阵列片配置为使得在透镜表面11内 以二维阵列形成透镜U。 一方面， 一维阵列形式的透镜阵列片包括例如凸 透镜阵列片，之上在透镜表面11等内以阵列在一个方向上设置外凸柱面 透镜。另一方面，二维阵列形式的透镜阵列片包括例如透镜阵列片，之上 在透#^面ll等内以二维阵列设置透镜U，其中每个透镜U具有圆形、 矩形、六边形、或多边形形状等，并形成具有官顶形状的弯曲表面。
在透镜层10的透^面11上形成的多个透镜U在一维阵列的情况 下在一个方向上、或在二维阵列的情况下在两个方向上以预定的距离(节 距)规则地设置。
每个透镜U具有位于平坦表面一侧的焦点F。通过将光源设置在焦点 F并且向透镜U发射光，该光通过透镜U转换为导向沿着透#^面11的 法线方向的平行光。在图1中，光路P代表要被转换为平行光的光。对于 焦点F和光路P,可以说在平行光从图的上方发射的情况下，每个透镜U 将平行光聚焦到焦点F。将聚焦到焦点F的光透过的区域称为"光聚焦区 域G"。与光聚焦区域G不同的区域在此称为"非光聚焦区域N"。另夕卜， 将光聚焦区域和非光聚焦区域中与透镜阵列片101平行的表面分别称为 "光聚焦表面区域"和"非光聚焦表面区域"。
透镜层10可以由例如玻璃和塑料材料制成，但是本发明不限于该示 例。塑料材料的示例包括例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物，例如甲基聚甲基丙烯酸酯和曱基聚丙烯酸酯，以及聚酯、聚碳船旨、
聚苯乙烯等的树脂材料，例如IW苯二曱酸乙二酯和IW苯二曱酸丁二醇 酯。
光扩散层20A层压到透镜层10的平坦表面上，与透镜层10整体地 形成。筒言之，光扩散层20A设置在透镜层10和光反射层30之间。由 此，光扩M 20A将透过光扩M 20A的光扩散。在这里将光扩散层20A 的一部分称为"光扩散部分21"。为了实现该使光扩散的光扩散层20A， 例如，可使用一个层，其中将扩散剂M到光透明树脂内，并且利用由于 扩散剂和光透明树脂的折射率之间的差引起的光散射效应。
一方面，例如，能够使用主要包含丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、 尿素树脂、氨基曱酸乙酯树脂、有M树脂、碳酸钓、二氧化钛、二氧化 硅等的珠子或填料、或中空的珠子作为扩散剂。期望地，扩散剂的平均颗 粒大小是例如在约1到50 nm的范围内，使得扩散剂容易使用。另外， 可以使用具有不同类型和颗粒大小的两种或更多种扩散剂的组合。
另一方面，例如，能够使用聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、 聚氯乙烯树脂、聚氯乙二烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氨酯树脂、 聚酰胺树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、环氧树脂、纤维素树脂、 硅树脂、聚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚芳树脂等作为光透明树脂。
另外，优选地，在上述材料中，可以使用折射率低于透镜层10的折 射率的材料作为光透明树脂。4吏用该材料4吏得随着光从光扩散层20A入 射到透镜层10，由于折射率的差异，光束能够被导向更靠近片的法线方 向。因此，透镜层10中的透镜U能够按照设计工作来发挥透镜效果(包 括改变光路等效果)。
另外，优选地，光扩散层20A具有不大于20。/。的雾度。在雾度大于 20%的情况下，由于雾度对光扩散层20A的光扩散效果变得更强而透过 透镜阵列片101的光的量减少，正面亮度可能下降。此外，在雾度大于 20%的情况下，可能4艮难经过透镜层10实现光聚焦效果。另外，可以通 过分别选择扩散剂和光透明树脂的材料，以及调节扩散剂的平均颗粒大小 来调节光扩散层20A的雾度值。
光反射层30层压到光扩散层20A的与接触透镜层10的表面相反的 表面上，与光扩散层20A整体地形成。光反射层30设置在与透镜层10 的透镜表面11相反的表面一侧。接着，光反射层30在光反射部分31反射光。在此情况下，光反射部分31可以形成为例如通过散射光来>^射光 的散射反射层。尽管反射光的该光反射部分31可以用例如铝、银、锡等 金属材料制成，但是本发明不限于该示例，各种材料可用作光反射部分 31的材料。
光反射层30具有使光透过的开口 32。简言之，从图的下方发射的光 透过开口 32，到达光扩散层20A。光扩散层20A接着将透过开口 32的光 扩散并导向透镜层10。
开口 32形成在与透镜U的顶部部位对应的位置处透镜U的光聚焦区 域内。在此情况下，开口 32不形成在非光聚焦区域。也就是说，例如， 在通过在焦点F设置光源发射光的情况下，开口 32配置为使得透射透过 每个透镜U的光聚焦区域G的光的至少一部分，而不透射包括透过非光 聚焦区域N的光的其它光。如图1所示，开口 32透射贯穿光聚焦区域的 全部光，^f艮据本实施例的开口 32的大小不限于该示例。例如，开口32 的大小可以是使得不透射透过非光聚焦区域N的光，或使得透射透过光 聚焦区域G的那部分光。如果开口 32的大小足够大以达到非光聚焦区域 N,那么几乎不能充分限制的光分量增加。在此情况下，不被透镜U转换 为平行光的光分量(即不沿着片的法线方向发射的光)增加。相反地，如 果开口 32的大小很小甚至位于光聚焦区域G内，被以更均匀的方式限制 到焦点F的光分量入射到透镜U, vMJt镜层10发射的光更加接近平行光。 然而，在此情况下，发射光的量的变化可能增加。因此，透镜U和开口 32的形状和大小基于对透镜阵列片101要求的性能(即转换效率、要透 射的光的量(正面亮度)等)、透镜阵列片IOI的大小、或透镜阵列片101 与光源之间的位置关系等来分别按要求确定。因此，透镜U和开口32的 截面形状分别可以例如方形、圆形、椭圆形、矩形、菱形、多边形等的4壬 意形状。此外，透镜U和开口 32的截面形状分别可以例如以沿着一个方 向连续地延伸的条带形状来形成(这种透镜被称为凸透镜(lenticular lens))。换句话说，开口 32的形状可以形成为与透镜U的光聚焦表面对 应的形状。
由于光反射层30具有该开口 32,因此光>^射层30能够主要透射将 被透镜U转换为总体上的平行光的光，也就是近似经过焦点F的光，并 且反射不被转换为总体上的平行光的其它光。因此，由于透镜阵列片IOI 具有光反射层30，透镜阵列片101能够增强透镜层10的效果并将光转换 为总体上的平行光。另夕卜反射光的光反射层30(光反射部分31)期望地不形成在端部， 也就是透镜阵列片IOI的周边E。换句话说，可以说光反射层30在透镜 阵列片101的周边E处具有其它开口。期望透itit镜阵列片101的周边E 的光的量小于透itit:镜阵列片101的中部的光的量。因此，光反射层30 不Jl射透过周边E的光，4吏得能够抑制周边E的光的量的减少。另外， 通过抑制光反射层30形成在周边E，透镜层10将光转换为总体上的平行 光的光聚焦效果被减弱。结果，在周边E，莫尔条紋的产生也被限制。除 了光反射层30之外，透镜层10的透镜U可以从透镜阵列片101的周边E
心
(透镜阵列片101的尺寸示例)
上文已经描述了才艮据本实施例的透镜阵列片101的配置。下面将参照 图2描述该透镜阵列片101中的每个配置的尺寸。
在图2中，示出了对应于一个透镜U的透镜层IO、光扩散层20A以 及光反射层30。单个透镜的宽度用L表示，从透镜层10的平坦表面到焦 点F的距离用S表示，光扩散层20A的厚度是d，对应于单个透镜U的 光反射部分31的宽度用Wr表示。那么可以设定光反射部分31的宽度 Wr满足以下条件(公式1 )。
丄x J
酔>
丄
,、2^ 、 (公式"
1
乂 2xS乂
(形成透镜阵列片101的方法示例)
下文将描述形成才艮据本实施例的透镜阵列片101的示例方法。此处描 述的形成透镜阵列片的方法仅仅是一个示例，而不是意在限制本发明。当 然，透镜阵列片IOI可以利用各种其它方法来形成。另外，描述了其中使 用凸透镜阵列作为透镜层10的示例，也能够形成具有其它形状的不同的
透镜u。
首先，形成透镜层IO。
形成透镜层10的方法可以是任何方法，包括例如使用具有对应于透
镜u的形状的模具的方法，通过热压工艺转印具有对应于透镜u的形状
的镍压模形状的方法，在透明基板等上涂布紫外光固化树脂或电子固化树
脂、用对应于透镜u的形状的压花辊对树脂进行压花、之后用紫外光束或电子束将树脂固化的方法，以及通过光刻并加热和熔化光刻胶形成具有
透镜u的节距的光刻胶图案来形成透镜的方法等。
接着，将光扩散层20A层压在与透镜层10的透M面11相反的平 坦表面上。简言之，通it^透^面11上涂布光扩散层20A的材料接着 对材料进行固化、或者层压固化的材料，光扩散层20A与透镜层20A整 体地形成。
之后，具有光反射部分31和开口 32的光反射层30也层压在光扩散 层20A上。用于形成光>^射层30的方法包括例如在光扩散层20A上层压 紫外光固化树脂膜以形成黏性的紫外光固化树脂层。接着，平行的紫外光 ^L射到透镜表面U。结果，被平行光照射的光聚焦区域G内的紫外光 固化树脂层被固化。接着对之上涂布了用于形成M射层的金属材料的转 印片进行加压，使得金属材料与紫外光固化树脂层相对。之后，通过剥除 转印片，利用非固化部分的紫外光固化树脂层的黏性将金属材料(光反射 部分31)附着到非光聚焦区域N。接着，紫外光固化树脂层的非固化部 分接着被曝光在紫外光下，使得非固化部分能够被固化。在此期间，紫外 光可以例如M镜表面11的相反的一侧辐照。因而，在光聚焦区域G内 具有开口 32的光反射层30在光扩散层20A的背面(与透镜层10相反的 表面)整体地形成。
如上所述，形成透镜阵列片101的方法仅以示例方式进行了描述，而 不是意在对本发明进行限制。另外，此处用紫外光固化树脂的情况描述了 形成光反射层30的方法，但光反射层30可以通过各种方式形成，例如光 刻方法、金属蒸发方法、金属印刷方法、转印方法、溅射方法、离子皿 方法、用于层压预定形状的金属的方法等。
(透镜阵列片101的优点示例)
以上描述了根据本发明的第一实施例的透镜阵列片101的配置。用该 透镜阵列片101，例如，当光源设置在光>^射层30的一侧并且光从光源 发射时，入射到透镜层10上的光被限制到焦点F。由此，透镜阵列片101 使得总体上的平行光能够从透镜层10的透#^面11的方向发射。在此情 况下，发射的总体上的平行光包括由光扩散层20A扩散的光。因此，透 镜阵列片101能够减少具有与透镜U的规则图案或光反射层30的图案类 似的图案并包括在总体上的平行光中的光(即透镜阵列片101能够减少亮 度均匀性的图案、方向性图案等)。结果，即使例如液晶面板被设置在透 镜阵列片101之前，透镜阵列片IOI也能够减少规则的光图案，并且能够抑制产生莫尔条紋的产生，其中该规则的光图案会产生具有液晶面板的规 则结构图案的莫尔条紋。
下面将参照其中透镜阵列片101用于液晶显示装置的示例详细描述
透镜阵列片的优点，例如抑制莫尔条紋等。
通常的液晶显示装置具有液晶面板和向液晶面板发射光的光源。另 夕卜，期望光被限制到朝向液晶显示装置的前表面的方向上，以提高液晶显
示装置的可^JL。如上所述，根据本实施例的透镜阵列片101能够将被光 反射层30限制到焦点F的光照射到透镜层10上，使得能够从透镜层10 发射总体上的平行光。由此，透镜阵列片101能够提高液晶显示装置的可 视度。
在此情况下，液晶显示装置具有规则排列的像素。由此，当像素的排 列节距和透镜阵列片的结构图案交叠时，将会产生莫尔条紋。在此情况下， 如果均匀地实现透镜阵列片的透镜的光聚焦效果，那么将助长莫尔条紋的 产生。然而，根据本实施例的透镜阵列片101具有位于光反射层30和透 镜层10之间的光扩散层20A。该光扩散层20A将入JH"到透镜层10的光 扩散。由此方式，由于被扩散的光入射到透镜层10，透镜的光聚焦效果 降低，因而能够抑制莫尔条紋的产生。
然而，如果透镜的光聚焦效果(亮度提高效果、光分布效果等)被过 度抑制，那么从透镜阵列片发射的总体上的平行光的分量可能减少，可能 发射到液晶显示装置的前表面的光的量也减少，因而液晶显示装置的可視 度可能会降低。相反地，在根据本实施例的透镜阵列片101中，在光被光 反射层30限制到焦点F之后，紧接在M射到透镜层10之前，光扩M 20A扩散导向透镜层10的光。因而，入射到透镜层10的光将不被明显地 扩散。结果，透镜阵列片101能够将透镜的光聚焦效果保持到可视度不降 低同时抑制莫尔条紋产生的程度。
另夕卜，如果仅意在消除平行光和抑制莫尔条紋的产生，还可以考虑在 透镜阵列片IOI外侧设置光扩散板，以将光扩散。在此情况下，关于设置 在透镜阵列片之外的光扩歉板的设置位置，可以考虑将光扩lt^L设置在透 镜层10的透#^面11一侧或光反射层30—侧。然而，如果在透镜阵列 片101外侧设置充分多的用于扩散光以抑制莫尔条紋产生的扩^，那么 各个层之间的界面的数量增加。因而，由于在层之间的界面上的反射，沿 着未期待的光路行进的光的量明显增加，以至于抑制例如透镜等的光聚焦 效果、亮度提高效果、光分布效果等，并且将降低光利用率。另外，如果这些效果降低，变得很难确定设计^t和效果之间的相关关系，由此使得 透镜阵列片的设计复杂。结果，m^提供优化的结构。相反地，在根据本
实施例的透镜阵列片101的情况下，通it^透镜层10和光反射层30之间 设置光扩散层20A，光路将不是极端复杂。因此，能够适当地抑制莫尔条 紋的产生而不遇到以上提到的问题。
与本实施例不同，在用于扩散光的光扩散板设置在透镜阵列片101 的一侧的外侧时，由于部件的数量增加，引起生产成本增加。另夕卜，在例 如光扩"ffc^L设置在透镜层10的透镜表面11 一侧时，总体上的平行光分量 将减少。因此，液晶显示装置的可视*度可能降低。然而，才艮据本实施例的 透镜阵列片101具有位于透镜层10和光反射层30之间的光扩散层20A, 由此避免以上提到的问题。
另外，在光扩"^1设置在光反射层30—侧的外侧时，被光扩*散 乱地散射的光透过不同于期望的开口 32的开口 32，或入射到与光透过的 开口 32对应的透镜U不同的透镜U。结果，光被光反射层30限制到焦 点F的效果将减弱，并且一些效果，例如透镜层10的光聚焦效果也将减 弱。从这一点来看，光被扩散的位置优选地位于靠近透镜层IO (具体地， 直接位于之前)，如本实施例所示例的。根据本实施例的光扩散层20A， 能够扩散光，同时抑制光入射到与光透过的开口 32对应的透镜U不同的 透镜U。
如此处描述的根据本实施例的透镜阵列片ioi的优点的示例对于下 文将要描述的其它实施例也适用。因此，为了说明下文描述的其它实施例， 除了根据本实施例的透镜阵列片101的优点之夕卜，下面将说明其进一步的 优点。
在上文中，描述了根据第一实施例的透镜阵列片101。另外，针对该
透镜阵列片101，描述了能够通过选择光扩散层20A的材料等调整光扩散 层20A的雾度值。然而，光扩散层20A的可用材料可能受限于例如材料 的成本、材料的不可用性、设计的方便性等。当光扩散层20A的厚度变 得非常厚时，光扩散层20A的扩散属性变得过高以至于难以控制光。也 就是说，导向期望方向的光之外的光将入射到透镜U。在这些情况下，将 参照图3描述其它实施例，其中雾度值和扩散属性被有益而适当地控制， 并且实现了其它优点。
<根据第二实施例的透镜阵列片102>图3是用于说明根据本发明的第二实施例的透镜阵列片102的配置的 说明图。
(透镜阵列片102的配置)
如图3所示，根据本实施例的透镜阵列片102除了根据第一实施例的 透镜阵列片101中包括的配置之外还包括透明层40。
透明层40设置在光扩散层20A和光反射层30之间，并且与光扩散 层20A和光反射层30整体地形成。另外，透明层40在光扩散层20A和 光反射层30之间透射光。透明层40的一部分在这里称为"透明部分41"。 尽管参照本实施例，所示的透明部分41位于光扩散层20A和光反射层30 之间，但透明部分41也可以设置在例如透镜层10和光扩散层20A之间。
透明层40可以由例如玻璃和塑料材料的材料制成，如与透镜层10 的情况相同，但本发明不限于此。
(形成透镜阵列片102的方法示例)
该透明层40可以例如通过在形成根据第一实施例的透镜阵列片101 中的光反射层30之前将透明层40层压在光扩散层20A上来形成。当然， 形成透镜阵列片的这种方法不是意在限制本发明。
(透镜阵列片102的优点示例)
上文描述了根据本发明的第二实施例的透镜阵列片102的配置等。除 了由根据第一实施例的透镜阵列片101实现的优点之外，该透镜阵列片 102还具有的优点是使得能够通过调整光扩散层20A的厚度调整光扩散层 20A的雾度值，而不改变透镜阵列片102的总厚度。透镜阵列片102还使 得能够利用例如反射效果、扩散效果等的效果，这些效果利用在光扩散层 20A和透明层40之间进一步添加的界面。
下面将参照图4描述使用该界面的第三实施例。
<根据第三实施例的透镜阵列片103>
图4是用于说明根据本发明的第三实施例的透镜阵列片103的配置的 说明图。
(透镜阵列片103的配置)
根据本实施例的透镜阵列片103包括光扩散层20B,代替根据第一实 施例的透镜阵列片101中包括的光扩散层20A。光扩散层20B具有与根据第一实施例的光扩散层20A的一部分类似的光扩散部分21和与根据第 二实施例的透明层40的一部分类似的透明部分41。
一方面，光扩散部分21设置在透镜U的光聚焦部分G内，扩散透过 光反射层30的开口 32并导向透镜层10的光。另一方面，透明部分41设 置在光扩散部分21之间并且透射光。
(形成透镜阵列片103的方法示例)
该光扩散层20B可以通过例如在形成根据第一实施例的透镜阵列片 101中的光反射层30之前形成光扩散部分21和光扩散部分21之间的透 明部分41来形成。另外，可以利用光刻或溅射方法除去光扩散层20A的 一部分来形成光扩散部分21,或利用其它印刷方法、转印方法等形成。 替代地，能够首先形成光扩散层20B,接着形成透镜层10和光反射层30。 当然，该形成透镜阵列片的方法并不意在限制>^发明。
(透镜阵列片103的优点示例)
上文描述了根据本发明的第三实施例的透镜阵列片103等的配置。除 了由根据第一实施例的透镜阵列片101实现的优点之外，该透镜阵列片 103还具有的优点是使得能够通过调整光扩散部分21的宽度调整光扩散 层20B的雾;^值，而不改变透镜阵列片103的总厚度。另外，由于透镜 阵列片103具有位于一个和另一个透镜U之间的透明部分41，透镜阵列 片103在一个透镜U的光聚焦区域和另一个透镜U的光聚焦区域之间形 成两个界面。这些界面使得光的一部分，即从一个光扩散部分21反射并 导向与对应于该光扩散部分21的透镜U不同的透镜U的光>^射到对应于 该光扩散部分21的透镜U。因此，透镜阵列片103使得能够提高光利用 率，还使得能够提高透镜层10的光聚焦效果。
另夕卜，能够将根据本实施例的透镜阵列片103与根据第二实施例的透 镜阵列片102的配置进行组合。为此目的，描述本发明的第四实施例和第 五实施例，其中分别组合以上描述的那些透镜阵列片。
<根据第四和第五实施例的透镜阵列片104和105>
图5是用于说明根据本发明的第四实施例的透镜阵列片的配置的说 明图。图6是用于说明根据本发明的第五实施例的透镜阵列片的配置的说 明图。
(透镜阵列片104和105的配置)一方面，如图5所示，根据第四实施例的透镜阵列片104具有透镜层 10和光扩散层20B之间的透明层40。另一方面，如图6所示，透镜阵列 片105具有光扩lt^ 20B和光反射层30之间的透明层40。
(形成透镜阵列片104和105的方法示例)
所i^it:镜阵列片104和105能够通过组合用于形成根据第二实施例的 透镜阵列片102的方法和用于形成根据第三实施例的透镜阵列片103的方 法来形成。当然，用于形成透镜阵列片104和105的方法并不意在限制本 发明。
(透镜阵列片104和105的优点示例)
上文分别描述了根据本发明的第四和第五实施例的透镜阵列片104 和105等的配置。这些透镜阵列片104和105具有组合分别由根据第二实 施例的透镜阵列片102实现的优点和根据第三实施例的透镜阵列片103 实现的优点而获得的优点。具体地，在根据第五实施例的透镜阵列片105 的情况下，在M射到透镜层10之前光扩散部分21扩散光。因此，透过 开口 32的光较少可能透进与对应于开口 32的透镜U不同的透镜U，光 扩散部分21还使得能够提高光利用率。
在以上描述的第三、第四和第五实施例中，示出了光扩散部分21不 是单一的层，而是具有插在光扩散部分21的层之间的透明部分41，并且 没有具体限制光扩散部分21的形状(即透明部分41的形状)。然而，通 过改变光扩散部分21的形状，能够实现进一步的优点。下面将参照图7 和图8描述第六实施例，其中第六实施例基于笫三实施例，并且对其进行 修改以改变光扩散部分21的形状。当然，可以类似地修改不同于第三实 施例的第四实施例和第五实施例。
<根据第六实施例的透镜阵列片106>
图7是用于说明根据本发明的第六实施例的透镜阵列片的配置的说 明图。
(透镜阵列片106的配置)
如图7所示，根据本实施例的透镜阵列片106具有光扩散层20C，代 替根据第三实施例的透镜阵列片103中包括的光扩散层20B。另外，光扩 散层20C具有光扩散部分22和透明部分42。
光扩散部分22除了其形状之外可以如同上述的光扩散部分21的情况
18来形成，相应地，透明部分42除了其形状之外也可以如同上述的透明部 分41的情况来形成。
光扩散部分22设置在透镜U的光聚焦区域G内，并且具有随着靠近 透镜层10逐渐变宽的形状(在透镜阵列片106的平面方向上的宽度)。换 句话说，光扩散部分22具有遵循各个透镜U的光聚焦区域中的光聚焦区 域G的形状。筒言之，例如，当透镜U的截面为圆形时，光扩散区域22 可以以截锥体形状形成；当透镜U的截面为多边形时以多边锥台形状形 成。另外，光扩散部分22扩散透过光>^射层30的开口 32的并导向透镜 层10的光。此外，透明部分42设置在光扩散部分21之间并且透射光。
(透镜阵列片106的尺寸示例)
上文已经描述了根据本实施例的透镜阵列片106的配置。
下面将参照图8描述透镜阵列片等的各个配置的尺寸示例。
图8示出对应于单个透镜U的透镜层10、光扩M 20C、以及M 射层30。单个透镜的宽度用L表示，从透镜层10的平坦表面到焦点F的 距离用S表示，以及对应于单个透镜U的光反射部分31的宽度用Wr表 示。另外，光扩散层20C中到透镜层10的深度用di表示，光扩散部分 22在深度di处的宽度用Wi表示。那么，光扩散部分22的宽度Wi可以 被设定为满足以下条件(公式2 )。
附,
丄
1-—
、S乂
(公式2)
丄一2,......"A
(形成透镜阵列片106的方法示例)
该光扩散层20C例如可以如下述方式形成。首先，具有光扩散属性 的紫外光固化树脂涂布在透镜层10的平坦表面上，接着^it镜层10的透 ^面11发射紫外光，其中紫外光具有从透镜U的中心开始的直径，其 等于或小于透镜U的直径。结果，紫外光固化树脂被如图7和8所示地 固化。之后，通过移除未固化的部分来形成光扩散部分22。随后，通过 在光扩散部分22之间形成透明部分42来形成光扩散层20C。另外，可以 通过使用光刻或溅射方法移除才艮据第一实施例的光扩散层20A的一部分 来形成该光扩散层20C。当然，本发明不受形成透镜阵列片的方法限制。
(透镜阵列片106的优点示例)
19上文描述了根据本发明的第六实施例的透镜阵列片106等的配置。该 透镜阵列片106除了根据第三实施例的透镜阵列片103实现的优点之夕卜， 还具有的优点是光扩"^部分22和透明部分42之间的界面的形状具有遵照 光聚焦区域G的形状。因而，光扩散部分22扩散的一部分光能够因界面 处的折射率的不同而^L^射，导向对应的透镜U的光的量能够减少。换 句话说，根据第六实施例的透镜阵列片106使得光由光扩散部分22和透 明部分42之间的界面有效地导向透镜U。结果，透镜阵列片106还使得 光利用率提高。
上文描述了分类到本发明的一组中的实施例(第一到第六实施例)。 在上述第一到第六实施例中，示出了光扩散层20A、 20B和20C、以及光 ^Jlt层30形成独立的层。然而，能够通过将光>^射层30的光^Jt部分 31分别嵌到光扩散层20A、 20B和20C来形成透镜阵列片。在分类到本 发明的另一组中的其它实施例(第七到第十实施例)，光>^射部分嵌入光 扩散层。由于光扩散层被以此方式^光反射部分，该光扩M使得光利 用率提高。下文将详细描述第七、第八、第九和第十实施例。下面参照图 9描述根据第七实施例的透镜阵列片。
<根据第七实施例的透镜阵列片201>
图9是用于说明根据本发明的第七实施例的透镜阵列片201的配置的 说明图。
如图9所示，根据本实施例的透镜阵列片201具有光扩散层50A，代 替根据第一实施例的透镜阵列片101中包括的光扩散层20A和光>^射层 30。另外，光扩散层50A具有光扩散部分21和光^^射部分51。 一方面， 如图9所示，与构成根据第一实施例的光扩散层20A的光扩散部分21的 形状不同，根据本实施例的光扩散部分21具有分层形状，并用与第一实 施例相同的附图标记表示。另一方面，由于光反射部分51是通过嵌到光 扩散层50A来形成的，因而根据本实施例的光反射部分51用与第一实施 例不同的附图标记表示，但是光反射部分51可以在原理上以与根据第一 到第六实施例的光v^射部分31和32相同的方式形成。
光扩散部分21层压到透镜层10的平坦表面上，并与透镜层10整体 地形成。接着，光扩散层50A扩散其中通过的光。
光反射部分51嵌在光扩散部分21的至少透镜U的非光聚焦区域N 的部分。简言之，光>^射部分51嵌到与透镜阵列片201平行的平面，使得光反射部分51覆盖光聚焦区域。另外，光>^射部分51 ^^射透过非光聚 焦区域N并导向透镜层IO的光。
(形成透镜阵列片201的方法示例)
该光扩散层50A例如可以如下述方式形成。例如，首先，在透镜层 10的平坦表面上以平坦分层结构形成光扩^t部分21，通过刻蚀方法或溅 射方法在光扩散部分21的背面形成凹进。接着通过在凹进中涂布光反射 部分51形成光扩散层50A。或者，可以例如通it^透镜层10的平坦表面 上均匀地形成光扩散部分21的一部分，接着在这一部分光扩散部分21 上层压具有带有预定图案的凹进的光扩散部分21，之后在凹进上涂布光 反射部分51来形成光扩散层50A。当然，本发明不受形成透镜阵列片的 方法限制。
(透镜阵列片201的优点示例)
上文描述了根据本发明的第七实施例的透镜阵列片201等的配置。除 了根据第一实施例的透镜阵列片101实现的优点之外，该透镜阵列片201 还具有的优点是通过调整光反射部分51的厚度使得光反射部分51的反射 率提高，光利用率提高。如同根据第一实施例的光反射层30等的情况， 光反射部分51可以用于将入射到透镜层10上的光P艮制为经过焦点F的 光。然而，尽管例如光反射层30使用了金属材料，光反射层30使得产生 光吸收或透射，因而>^射率不等于100%。当反射率较低时，由于光在光 反射部分51的吸收或透射，透镜层IO实际反射的光将减少。相反地，通 过加厚光反射部分51，光反射部分51使得反射率提高。由此，当第一实 施例等的光反射部分31的厚度加厚时，透镜阵列片IOI的厚度自身将变 厚。然而，当光反射部分51嵌到光扩散层50A时，能够容易地对光反射 部分51的厚度加厚，而不增加透镜阵列片201的厚度。另外，期望光反 射部分51嵌到光扩散层50A的深度，也就是说光^^射部分51的厚度配 置为使得反射效率等于或大于70%。此外，期望该厚度配置为使得反射 率等于或大于80%，更优选地等于或大于90%。另外，期望根据光>^射 部分的材料等配置该厚度，因为厚度根据材料等改变。
通过在光扩散部分22之间设置透明部分42,根据第六实施例的透镜 阵列片106 4吏得利用光扩散部分22和透明部分42之间的界面向透镜U 引导光。通过将光反射部分51嵌到光扩散部分21，根据本实施例的透镜 阵列片201使用具有比界面的效率高的效率的光反射部分51使得向透镜 U引导光。因此，以下将要描述的实施例修改光反射部分51的形状以提高光引导效果。首先，为了描述这些实施例，将参照图IO、 11和12描述 本发明的第八、第九实施例。
<根据第八和第九实施例的透镜阵列片202和203>
图10是用于说明根据本发明的第八实施例的透镜阵列片的配置的说 明图。图11和图12示出根据本发明的第九实施例的透镜阵列片的配置。
(透镜阵列片202和203的配置)
如图10和11所示，每个透镜阵列片202和203具有光扩散层50B和 50C,代替根据第七实施例的透镜阵列片201中包括的光扩散层50A。另 外，这些光扩散层50B和50C分别具有光反射部分52和53，代替光反 射部分51。
与光反射部分51的情况相同，光反射部分52和53嵌在至少光扩散 部分21的透镜U的非光聚焦区域N。筒言之，光反射部分52和53也嵌 在与透镜阵列片202和203平行的的平面内，使得光>^射部分覆盖光聚焦 区域。另外，光^^射部分52和53还^^射透过非光聚焦区域N并导向透 镜层10的光。
另外，每个光反射部分52和53均具有随着靠近透镜层10逐渐变窄 的形状(每个透镜阵列片202和203中的平面方向上的宽度)。换句话说， 每个光^Jt部分52和53均具有遵照单独的透镜U的非光聚焦区域N的
形状。此外，光反射部分52和53不仅用于及—射透过非光聚焦区域N并 导向透镜层10的光，还反射在光扩散部分21扩散并离开光聚焦区域G 的光并使之返回到光聚焦区域G。
(透镜阵列片203的尺寸示例)
上文描述了透镜阵列片202和203的配置。
参照图12，将描述透镜阵列片203等中的单独配置的示例，作为透 镜阵列片的示例，其中嵌入了逐渐变窄的光反射部分52和53。
图12示出对应于单个透镜U的透镜层10和光扩散层50C。单个透 镜U的宽度用L表示，从透镜层IO的平坦表面到焦点F的距离用S表示。 另外，在光扩M 50C中到透镜层10的深度用di表示，光反射部分53 在深度di处的宽度用Wj表示，光反射部分53嵌到光扩散层50C的深度 用f表示。那么，光反射部分53的宽度Wj设定为满足以下条件(公式3 )。
22<formula>formula see original document page 23</formula>
如上所述，光反射部分53的反射率取决于光反射部分53嵌到光扩散 层50C的深度f。因此，期望该深度f配置为使得光反射部分53的反射 率变为等于或大于70%，此外，期望该深度f配置为使得该^^射率达到等 于或大于80%，更优选地，90%。
(形成透镜阵列片202和203的方法示例)
光扩散层50B和50C可以按照与光扩散层50A的情况相同例如如下 形成。简言之，例如，最初在透镜层10的平坦表面上以平坦分层形状形 成光扩散部分21，接着使用光刻方法或溅射方法在光扩散部分21的背面 形成凹进。另外，通过在凹进上涂布光>^射部分52或53形成光扩！Li" 50B和50C。或者，可以通it^透镜层10的平坦表面上形成光扩散部分 21的一部分，接着将具有带有预定图案的凹进的光扩lt部分21层压在那 一部分光扩散部分21上，之后在凹进上涂布光扩散部分52或53，由此 来形成光扩散层50B和50C.
此夕卜，可以使用例如紫外光固化树脂形成光扩散层50C。在此情况下， 例如，最初形成分层的光扩散部分21，接着在整个光扩^t部分21涂布能 够被热量和紫外光固化的材料。接着在光扩散部分21的另一面设置节距 与透镜层10的节距类似的透镜阵列片，其中具有比透镜U的焦距更短的 焦距的透镜设置在透镜阵列片上。该透镜阵列片接着被光照射以被硬化。 之后，去除该透镜阵列片，透镜层10被接和，接着去除非固化的紫外光 固化树脂，使得光^Jt部分53涂布在去除了透镜阵列片的部分上。结果， 能够形成光扩散层50C。当然，本发明不限于该形成透镜阵列片的方法。
(透镜阵列片202和203的优点示例)
上文描述了根据本发明的第八和第九实施例的透镜阵列片202和203 的配置等。除了根据第七实施例的透镜阵列片201实现的优点之外，这些 透镜阵列片202和203还具有的优点是每个光反射部分52和53的形状遵 照非光焦距区域N的形状。因此，光扩散部分21扩散的一部分光被光反 射部分52和53反射，能够增加导向对应的透镜U的光的量。换句话说， 根据第八和第九实施例的透镜阵列片202和203分别使得光能够被光反射 部分52和53有效地引导到透镜U。因而，透镜阵列片202和203还使得能够提高光利用率。
根据第八和第九实施例的透镜阵列片202和203分别示出为每个光反 射部分52和53具有随着靠近透镜层10逐渐变窄的宽度。换句话说，示 出了每个光反射部分52和53具有遵循非光焦距区域N的形状，而光扩 散部分21具有遵循光焦距区域G的形状。然而，每个光反射部分52和 53的形状不限于本示例，而是还可以修改。因此，下面将参照图13描述 本发明的第十实施例，其中光反射部分具有不同的形状。
<根据第十实施例的透镜阵列片204>
图13是用于说明根据本发明的第十实施例的透镜阵列片的配置的说 明图。
(透镜阵列片204的配置)
如图13所示，透镜阵列片204具有光扩散层50D，代替根据第七实 施例的透镜阵列片201中包括的光扩散层50A。另外，光扩散层50D具 有光反射部分54，代替光反射部分51。
与光反射部分51的情况相同，光反射部分54嵌在光扩散部分21的 至少透镜U的非光焦距区域N的部分。简言之，光反射部分54也嵌在与 透镜阵列片204平行的平面内，使得光反射部分覆盖光焦距区域。另夕卜， 光反射部分54还反射透过非光焦距区域N并导向透镜层10的光。
另外，光反射部分54具有随着靠近透镜层10逐渐变宽的形状(在透 镜阵列片204的平面上方向的宽度)。此外，光反射部分54不仅用于反射 透过非光焦距区域N并导向透镜层10的光，还用于反射在光扩散部分21 扩散并离开光焦距区域G的光，并使之返回光焦距区域G。
(形成透镜阵列片204的方法示例)
该光扩散层50D可以例如使用光刻方法或賊射方法形成。在此情况 下，例如，预先形成其中将要嵌入光反射部分54的部分。简言之，提供 分层的光扩散部分21,接着通过光刻方法或賊射方法从设置透镜层10的 方向上形成凹进。接着在凹进中形成光反射部分54，随后进一步在反射 部分上层压分层的光扩散部分21。另外，透镜层10接和到层压的分层光 扩散部分21上，以完成透镜阵列片204。
此外，与第八和第九实施例的情况相同，光扩散层50D可以使用紫 外光固化树脂来形成。在此情况下，最初形成透镜层IO，在透镜层10的平坦表面上形成分层的光扩散部分21。接着在分层的光扩散部分21上涂 布紫外光固化树脂，随后与透镜层10类似的透镜层设置在透镜层10的相 反的一侧。另夕卜，从该新设置的透镜层的一侧用紫外光照射并固化紫外光 固化树脂的一部分。之后，去除透镜层和剩余的非固化的紫外光固化树脂。 由于在去除了紫外光固化树脂的位置形成凹进，接着在凹进上涂布光反射 部分53。结果，完成透镜阵列片。当然，本发明不限于该形成透镜阵列 片的方法。
(透镜阵列片204的优点示例)
上文描述了根据本发明的第十实施例的透镜阵列片204的配置等。除 了根据第七实施例的透镜阵列片201实现的优点之外，透镜阵列片204 还具有的优点是光反射部分54随着靠近透镜层10宽度逐渐变宽。例如， 透过一个光>^射部分54和相邻的光Jl射部分54之间的一部分光(即透过 "开口"的一部分光)被光扩散部分21扩散并导向与该开口对应的透镜 U不同的透镜U。在此情况下，光反射部分54具有的形状使得导向其它 透镜方向的光的入射角增大。因此，能够将导向其它透镜方向的光>^射到 主要对应的透镜U的光焦距区域G，因而有效地抑制入射到其它透镜上 的串音。因而，透镜阵列片使得提高光利用率和由透镜层10转换成总体 上的平行光的转换率。
上文描述了根据本发明的各个实施例的透镜阵列片。
下面描述其中并入了透镜阵列片的液晶显示装置等。为此，将才艮据第 一到第十实施例的透镜阵列片统称为"透镜阵列片300"。如上所述，任 何根据第一到第十实施例的透镜阵列片可用于减少莫尔条紋，同时保持图 像质量。
<才艮据第十一实施例的液晶显示装置400>
图14是用于说明根据本发明的第十一实施例的液晶显示装置的配置 的i兌明图。
根据本实施例的液晶显示装置400具有液晶面板403和光源401。
液晶面板403具有规则排列的多个像素，通过针对每个像素控制透射 和阻挡从光源401发射的光使得能够显示预定的图像或视频。为此，在液 晶面板403中的每个像素中设置液晶分子。另夕卜，在液晶分子的前后设置 特定的偏振滤光片。通过控制施加到液晶分子的电压改变液晶分子的取 向。结果，通过偏振滤光片和液晶分子的取向控制光的透射和阻挡。光源401设置在液晶面板403的背面，并向液晶面板403发射光。为 此，光源401具有背光405和光学片402。
背光405向光学片发射光(例如白光)。背光405例如包括但不限于 诸如冷阴极荧光灯(cold cathode fluorescent lamp (CCFL))的放电灯、 诸如发光二极管(LED)的电致发光(electroluminescence (EL))灯等。
光学片402具有透镜阵列片300和光扩歉tl 404。
光扩M 404设置在背光405前面，通过扩"lt从背光405发射的光减 少光强度的非均匀性。简言之，光扩lfc^404消除组成背光405的灯的图 像等，并均衡光强度。该光扩皿404可以是例如由类似于上述第一到第 十实施例中的光扩散部分21和22的材料制成。
透镜阵列片300设置在光扩歉板404前面，与才艮据上述第一到第十实 施例中的任意一个透镜阵列片相同，透镜阵列片300增加从光扩"^L404 辐照的光中的总体上的平行光的分量。因此，透镜阵列片300最初通过光 反射部分等将从光扩散板404入射的扩散光限制到透镜的焦点，并通过透 镜层增加平行光的分量。简言之，透镜阵列片300增加导向液晶显示装置 400的正方向(法线方向)的光的分量。另外，透镜阵列片300向液晶面 板403提供光。因此，透镜阵列片300使得提高液晶显示装置400的亮度、 光学视角、对比度等，由此提高图像质量。
在此情况下，透镜阵列片300扩散被光扩散部分等限制并导向透镜层 的光。因此，M镜阵列片300发射的光是使得总体上的平行光的分量增 加，光被适当地扩散，并且由于透镜层的透镜节距和光反射部分等的结构 图案等导致的亮暗图案以及方向性的图案减少。结果，通过透镜阵列片 300，与液晶面板403中的〗象素的结构图案相干涉并产生莫尔条紋的亮图 案减少。因而，如上所述，透镜阵列片300可操作用于提高图像质量，以 及抑制莫尔条紋的产生。
上文描述了根据本发明的第十一实施例的液晶显示装置400。
下面将参照图15描述才艮据本发明的笫十二实施例的液晶显示装置。
<才艮据第十二实施例的液晶显示装置500>
图15是用于说明根据本发明的第十二实施例的液晶显示装置的配置 的i兌明图。
如图15所示，除了根据第十一实施例的液晶显示装置400中包含的
26配置之外，根据第十二实施例的液晶显示装置500还具有偏振分光膜503 和光扩散膜504。在图15中，由于光源501和光学片502具有偏振分光 膜503和光扩制度504，因此用与根据第十一实施例的液晶显示装置400 中的光源401和光学片402不同的附图标记代表光源501和光学片502。
偏振分光膜503设置在液晶面板403的背面，是用于提高液晶显示装 置500的亮度的亮度提高膜。例如，具有>^射偏振性的膜可以用作偏振分 光膜503。 >^射偏振膜仅仅透射具有与平面内的一个轴平行的振动方向的 光，而反射其它光。该反射偏振膜可以包括例如亮度增强膜，例如3M公 司制造的DBEF (商品名)系列和DRPF-H (商品名)系列。或者，可使 用圆偏振膜代替该线偏振膜。圆偏振膜可以包括例如具有胆甾圆偏振片的 膜，例如Nitto Denko 7>司制造的Nipocs (商品名)。
光扩，504 i殳置在偏振分光膜503和透镜阵列片300之间，并扩散 从透镜阵列片300发射的光。另外，光扩，504还扩散从偏振分光膜 503反射的光。该光扩歉度504可以例如由类似于根据第一到第十实施例 的光扩散部分21和22的材料制成。
由于液晶显示装置500具有偏振分光膜503和光扩散膜504,因此液 晶显示装置500也可操作用于提高亮度。下面描述该亮度提高机制。首先， 由透镜阵列片300增加了其平行光分量的光被光扩散膜504扩散并入射到 偏振分光膜503上。偏振分光膜503接着透射振动方向与一个轴平行的光 而^^射其它光。偏振分光膜503^^射的光再次入射到光扩^/膜504。再次 入射到光扩散膜504的光再次被扩散，扩散光的一部分再次入射到偏振分 光膜503。偏振分光膜503再一次透射振动方向与该一个轴平行的光而反 射其它光。在通常的液晶显示装置中，正面亮度对背光照射的光的利用率 是约40%。然而，通过偏振分光膜503反复地透射和反射光，偏振光能 够照射到液晶面板403。结果，根据本实施例的液晶显示装置500使得将 光利用率提到例如等于或大于50%的程度。
当然，光扩散膜504的设置位置不限于位于偏振分光膜503和透镜阵 列片300之间，而可以在透镜阵列片300和光扩ltfeL404之间。另外，由 于根据本发明的各个实施例的透镜阵列片300具有光扩散部分21和22 等，透镜阵列片300可操作用作光扩散膜504。在此情况下，可以省去光 扩倾504。
上文描述了根据本发明的各个实施例的液晶显示装置和透镜阵列片。 下面将描述透镜阵列片和液晶显示装置的示例。<示例>
制作分别根据第一到第五实施例的透镜阵列片101到105、以及分别 根据第七到第十实施例的透镜阵列片201到204。在此情况下，每个透镜 阵列片中包含的透镜层和透明部分用丙烯酸树脂形成，光扩散部分用其中 散布了石英的丙烯酸树月旨形成。另夕卜，iL^射层用与白色颜料混合的JL^ 甲酸乙酯树脂形成。每个配置的形状配置为使得每个光扩散层的雾度值等 于20%。
接着为每个透镜阵列片制作如图14所示的根据第十一实施例的液晶 显示装置400。在此情况下，背光405和光扩歉敗404通过Sony公司制 造并且市场上可得的液晶电祝机中包含的KDL-40X5000 (商品名)背光 和光扩散板来实现。
由此，所形成的液晶显示装置经受视觉观测以检测是否存在莫尔条 紋，并且用Konica Minolta Sensing公司制造的"CS-1000 (商品名)"测 量每个液晶显示装置的正面亮度。
此外，提供除了透镜阵列片之外与上述类似的液晶显示装置作为比较 例。作为比较例l，提供了没有透镜阵列片的液晶显示装置。作为比较例 2，提供了具有透镜阵列片的液晶显示装置，该透镜阵列片包括透明层代 替如图1所示的根据第一实施例的透镜阵列片101中的光扩散层20A。作 为比较例3，提供了具有透镜阵列片的液晶显示装置，该透镜阵列片包括 透明部分代替如图9所示的根据第七实施例的透镜阵列片201中的光扩散 部分21。这些比较例也经受与示例中相同的视觉观测和测量。
表1示出观测和测量的结果。
如M 1可见，在液晶显示装置不具有光扩散部分21等的比较例2 和3中产生莫尔条紋，而在根据本发明的各个实施例的液晶显示装置中抑 制了莫尔条紋的产生。假设在比较例1中的液晶显示装置中不产生莫尔条 紋，这是因为由于液晶显示装置没有透镜阵列片导致没有与液晶面板的结 构图案干涉的亮暗图案产生。然而，在比较例1中的液晶显示装置中，由 于没有透镜阵列片，正面亮度下降。
另夕卜，可见各个实施例的液晶显示装置的正面亮度比其中液晶显示装 置没有透镜阵列片的比较例1大大提高。具体地,在第二到第五实施例中， 由于透明部分41和42等实现的透明，以及通过每一个透明部分的界面将 光引导到透镜U的效果，正面亮度进一步提高。此外，在第七到第十实施例中，因为光^Jt部分51到54嵌到光扩散层50A到50B内，并且通 过光反射部分51将光进一步有效地引导到透镜U，正面亮度进一步提高。
表l
透镜片实施例莫尔条紋的产生正面亮度(cd/m2)
第一实施例否518
第二实施例否527
第三实施例否520
第四实施例否529
第五实施例否531
第七实施例否533
第八实施例否551
第九实施例否541
第十实施例否536
比较例1否505
比较例2是535
比较例3是571
随后，测量根据各个实施例的透镜阵列片中包括的光扩散层的雾度
值。简言之，制作5个不同的透镜阵列片，其具有与根据第一实施例的透
镜阵列片101的结构相同的结构，但分别具有不同雾度值的光扩散层20A。 接着用各个透镜阵列片以类似于上述的方式形成液晶显示装置。另外，使
用MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY制造的雾度计 HR-100 (商品名)测量每个透镜阵列片的雾度值。包括具有不同的雾度 值的各个透镜阵列片的液晶显示装置也经受视觉观测以检测是否存在莫 尔条紋，并且也测量各个液晶显示装置的正面亮度。
表2示出了观测和测量的结果。
M2可见，不产生莫尔条紋，但在具有大于20%雾度值的液晶显 示装置中正面亮度下降。因此，优选地形成根据各个实施例的透镜阵列片 中包括的光扩散层使得雾度值减少到等于或小于20%，因为在该雾度值，正面亮度的下降保持的相对较低。
表2
光扩散层的雾度值莫尔条紋的产生正面亮度(cd/m2)
9%否527
20%否518
31%否470
42%否450
49%否421
比较例2是535
此外，形成如图15所示的才艮据第十二实施例的液晶显示装置500， 该液晶显示装置也经受视觉观测以检测是否存在莫尔条紋。在此情况下， 亮度提高膜，由3M公司制造的DBEF(商品名)系列用作偏振分光膜503。 结果，在液晶显示装置500中没有观测到莫尔条紋的产生。因此，无论是 否存在偏振分光膜503,液晶显示装置500也使得莫尔条紋的产生被抑制。
本申请包含2008年4月15日向日本专利局提交的日本优先权专利申
请JP 2008-105981的主題，整个内容在此通过引用并入。
本领域技术人员应理解的是根据设计要求和其它因素，可能发生各种 修改、组合、子组合和替代，只要落入所附的权利要求和等同物的范围内。
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权利要求
1.一种透镜阵列片，包括透镜层，具有透镜表面，在所述透镜表面上以阵列形成多个透镜；以及光扩散层，设置在所述透镜层的与所述透镜表面相反的一侧，用于扩散导向透镜层的光，其中所述光扩散层具有光反射部分，所述光反射部分嵌在所述透镜层的至少一部分非光聚焦区域，用于反射透过所述非光聚焦区域并导向所述透镜层的光。
2. 如权利要求1所述的透镜阵列片，其中所述光反射部分的形状为随着靠近所述透镜层所述形状的宽度逐渐 变窄。
3. 如权利要求1所述的透镜阵列片，其中所述光反射部分的形状为随着靠近所述透镜层所述形状的宽度逐渐 变宽。
4. 如权利要求1所述的透镜阵列片，其中所述光反射部分从光扩散层的与所述透镜层相反的表面的背面嵌入 在光扩散层中，以及所述光反射部分嵌入的深度配置为使得所述光反射部分的反射率等 于或大于70%。
5. 如权利要求1所述的透镜阵列片，其中 所述光扩散层的雾度等于或小于20%。
6. 如权利要求1所述的透镜阵列片，其中 所述光反射部分是用于散射光以反射光的散射和反射层。
7. 如权利要求1所述的透镜阵列片，其中 所述光反射部分至少不形成在所述透镜阵列片的周围。
8. 如权利要求1所述的透镜阵列片，其中在透镜层的透M面上形成凸透镜，所述凸透镜包括多个彼此平行并且以预定距离排列的外凸柱面透镜。
9. 一种光源，包括透镜阵列片，具有透^面，在所述透4^面上以阵列形成多个透镜;以及背光，设置在所iiit镜阵列片的与所述透镜表面相反的一侧，用于向 透镜阵列片发射光，其中所述透镜阵列片包括透镜层，具有所述透#^面；以及光扩散层，设置在所^it镜层的与所述透^面相反的一侧，用于扩 ^t从所述背;feJL射并导向所述透镜层的光，以及所述光扩散层具有光反射部分，嵌在所述透镜层的至少 一部分非光聚 焦区域，用于反射透过所述非光聚焦区域并导向所述透镜层的光。
10. —种液晶显示装置，包括透镜阵列片，设置在液晶面板和向所述液晶面M射光的背光之间， 并且在所述液晶面板的一侧具有透4^面，在所述透^面上以阵列形成 多个透镜，其中所述透镜阵列片包括透镜层，具有所^it镜表面；以及光扩M，设置在所述透镜层的与所述透^面相反的一侧，用于扩 散从所述背M射并导向所述透镜层的光，以及所述光扩散层具有光^Jt部分，嵌在所述透镜层的至少一部分非光聚 焦区域，用于反射透过所述非光聚焦区域并导向所述透镜层的光。
全文摘要
本发明涉及一种透镜阵列片、光源以及液晶显示装置。根据本发明实施例的透镜阵列片包括透镜层，具有透镜表面，在所述透镜表面上以阵列形成多个透镜；以及光扩散层，设置在所述透镜层的与所述透镜表面相反的一侧，用于扩散导向透镜层的光，其中所述光扩散层具有光反射部分，所述光反射部分嵌在所述透镜层的至少一部分非光聚焦区域，用于反射透过所述非光聚焦区域并导向所述透镜层的光。
文档编号F21V13/04GK101561522SQ20091013085
公开日2009年10月21日 申请日期2009年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者前田强, 小笠原丰和 申请人:索尼株式会社