專利名稱：導(dǎo)光板以及背光源部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透射型、半透射型的液晶顯示元件、廣告板、緊急指示燈等所 使用的背光源部。
背景技術(shù)：
近年來，彩色液晶顯示裝置作為攜帶電話、攜帶用筆記本電腦、攜帶用液 晶電視、或錄像一體型液晶電視等在各種領(lǐng)域被廣泛利用。該液晶顯示裝置基 本上由背光源部和液晶顯示元件部構(gòu)成。作為背光源部有在液晶顯示元件正下 方設(shè)置光源的正下方方式和在導(dǎo)光板的側(cè)面設(shè)置光源的邊緣光源方式，為了液 晶顯示裝置的小型化而多采用邊緣光源方式。該邊緣光源方式是在透光性平板 的導(dǎo)光板的側(cè)面部配置光源，從導(dǎo)光板的整個表面使光射出的方式的背光源 部。
在這種液晶顯示裝置中，要求延長其電池驅(qū)動時間。但是，在液晶顯示裝 置中使用的背光源的消耗電力的比例大，這成為延長電池驅(qū)動時間的障礙。將 背光源的消耗電力盡可能抑制低對于延長電池的驅(qū)動時間、提高液晶顯示裝置 的實用價值是重要的課題。但是，因抑制背光源的消耗電力，使背光源的亮度 降低，犧牲了顯示品質(zhì)，從而不好。對此，為了不犧牲背光源的亮度，抑制消
耗電力，提高背光源的亮度的效率并且亮度均勻性高的背光源的開發(fā)得以推 進(jìn)。
現(xiàn)在最普及的背光源如圖1所示，具備光源1、導(dǎo)光板2、擴(kuò)散膜3、朝上棱鏡片4、 5、反射片6。從發(fā)光二極管(LED)等光源l射出的光從導(dǎo)光板 2的入光面2a入射，在導(dǎo)光板2內(nèi)部導(dǎo)波。被在導(dǎo)光板2的反射面2b上設(shè)置 的槽或圓點等反射單元122反射的光從導(dǎo)光板2的出光面2c向斜方向射出。 反射單元的配置需要下功夫以使得亮度的面內(nèi)分布均勻。例如，接近光源1 側(cè)使反射單元的面密度減小，隨著離光源l的距離變大，面密度變大，確保亮 度的均勻性。
然而，由于光從導(dǎo)光板2向斜方向射出，為了有效地利用光，需要使光偏 向背光源的法線方向并會聚。對此，在導(dǎo)光板2上設(shè)置擴(kuò)散片3，使均勻性提 高的同時，使來自導(dǎo)光板2的射出光偏向背光源的法線方向。再有，作為控制 光的方向并使之會聚的聚光片，在擴(kuò)散片3上重疊配置兩枚具有剖面為三角形 且頂角為大致90度的多個棱鏡列的朝上棱鏡片4、 5。通過棱鏡片4、 5各自 的棱鏡列的排列方向相互正交地配置來實現(xiàn)亮度的效率提高。
使兩枚棱鏡片4、 5的棱鏡列相互正交來層疊的方式，主要利用在棱鏡列 的斜面的折射作用進(jìn)行使來自導(dǎo)光板2的射出光偏向法線方向的方向控制。因 此，由于一部分的光在側(cè)面反射、折射，亮度的效率提高有界限。另一方面， 還有向下方全反射的光。該光被在背光源的下面設(shè)置的反射片6反射而可以再 利用。被再利用的光由于從與最初射出的位置不同的位置射出，從而具有消除 面內(nèi)的光不均和提高亮度均勻性的效果。圖1所示的方式由于亮度的效率和均 勻性的平橫f良好，從而被廣泛采用。
然而，本方式對于如上所述的亮度的效率提高有限度，所以開發(fā)了防止高 亮度的導(dǎo)光板、背光源。
作為聚光片，提出了使用向下棱鏡片的背光源的方案(參照專利第 2739730號公報)。提出的背光源如圖2所示，為將圖1的擴(kuò)散膜3和兩枚朝 上棱鏡用向下棱鏡片21置換的構(gòu)成。棱鏡片21具有剖面為三角形的多個棱鏡 列，棱鏡列朝下配置成與導(dǎo)光板2的出光面2c相對。棱鏡列的排列方向與導(dǎo) 光板2的入光面2a平行。使從導(dǎo)光板2斜射出的指向性光在棱鏡列的一個斜 面折射，在另一個斜面向法線方向全反射，對光在法線方向進(jìn)行方向控制。本 方法由于使來自導(dǎo)光板2的指向性射出光用直接全反射向法線方向射出，正面 亮度的效率原理上要變高。此外，能夠使聚光片的部件件數(shù)少至僅一枚向下棱鏡片21。但是，由于 指向性大，不利于消除光不均和確保亮度的均勻性。實際上，所有的場合幾乎 都是在向下棱鏡片21之上層疊擴(kuò)散膜來使用。
在便攜設(shè)備的顯示器中，最近所有場合都是使用LED作為光源。如圖4 所示，使用LED作為光源1時，使背光源點亮，從正面觀察的話，在背光源 的入光部附近產(chǎn)生因LED的指向特性導(dǎo)致的暗部31和明部32明確分開的入 射光不均區(qū)域33。因設(shè)備的薄型化和小型化的要求，背光源中的顯示區(qū)域32 的面積比例有增加的傾向，從入光面2a到顯示區(qū)域34端部的入光部區(qū)域35 的距離LL減少。因此，使入光不均極小化也是重要的課題。
被反射不返回而直接一次向法線方向射出，所以存在可目視辨認(rèn)入光不均的區(qū) 域變大的缺點。此外，即使以改善入射光不均為目的而在向下棱鏡片之上層疊 擴(kuò)散片，入光不均的改善效果也小。因此，現(xiàn)狀是僅限定于在非顯示區(qū)域大的 式樣的背光源中使用。
提出了比向下棱鏡片方式具有更高亮度的背光源(參照特開2006-58844 號公報)。所提出的背光源部為與圖2相同的結(jié)構(gòu)，取代向下棱鏡片而使用具 有間距10 nm以下的鋸齒形狀的衍射光柵的聚光片這方面不同。通過詳細(xì)設(shè) 計衍射光柵的形狀，使光的射出角變化相對于入射角變化減小從而實現(xiàn)高聚光 性。另外，以將藍(lán)色、綠色、紅色三原色的各波長的衍射效率為最大的角度作
射光柵的特征的分散。并且，作為衍射光柵的優(yōu)點，由于通過透射了多個鋸齒 狀的凹凸形狀的衍射光的多重干涉來抑制射出光，所以具有即使缺損一個凹凸 形狀或存在異物對射出光的影響也小的優(yōu)點。
然而，衍射光柵方式與向下棱鏡方式比較，盡管具有衍射與全反射的不同， 但是，由于使來自導(dǎo)光板的射出光直接向法線方向射出，所以目視辨認(rèn)入光不 均的區(qū)域變大。
作為改善入光不均的方法，提出了如下方案在顯示區(qū)域34的表面2c上 設(shè)置反射單元，如圖4所示，在導(dǎo)光板2入光部附近的入光部區(qū)域35的表面 2d上形成圓點圖形(參照特開2006-286489號公報)，或者通過噴沙形成粗糙面(特開2007-122958號公報)。這些方法通過使在入光部附近的表面2d的導(dǎo) 光板2內(nèi)部導(dǎo)波的光因散射而擴(kuò)展，并且使從入光部附近的表面2d射出的光 散射，從而降低入光不均。
然而，在上述的方法中，由于使光散射，所以具有使光向無助于入光改善 的方向散射的缺點。即，即使來自正面的入光不均得到改善，從某個特定方向 觀察的場合不均也擴(kuò)大。另外，由于光在入光部附近沒有被良好地利用，結(jié)果 導(dǎo)致在顯示區(qū)域的亮度下降。其結(jié)果，用于取得它們的平衡的圓點形狀設(shè)計和 噴沙條件設(shè)定變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能降低光源附近的入光不均的導(dǎo)光板以及背光源。 根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供一種導(dǎo)光板，具備基體，其具有一對主面 和包圍主面的多個側(cè)面，且至少以一個上述側(cè)面為入光面、以一個上述主面為 反射面；第一反射單元，其配置在與上述入光面分離的上述反射面的第一區(qū)域，
射單元，其配置在上述入光面和上述第一區(qū)域之間的上述反射面的第二區(qū)域 內(nèi)，且將上述光相對于上述反射面以與上述第一角度不同的第二角度反射。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，提供一種背光源部，具備光源；導(dǎo)光板，其具 有與上述光源相對的入光面和與上述入光面大致正交的反射面;第一反射單 元，其配置在與上述入光面分離的上述反射面的第一區(qū)域，且將從上述入光面 入射的光相對于反射面以第一角度反射；第二反射單元，其配置在上述入光面 和上述第 一區(qū)域之間的上述反射面的第二區(qū)域內(nèi)，且將上述光相對于反射面以 與上述第一角度不同的第二角度反射；聚光片，其與上述導(dǎo)光板相對而配置， 且控制從上述導(dǎo)光板入射的上述光的傳播方向并聚光；以及，反射片，其在上 述聚光片的相反側(cè)與上述導(dǎo)光板相對。


圖1是表示現(xiàn)有的背光源的構(gòu)成的一個例子的概略圖。
圖2是表示現(xiàn)有的背光源的構(gòu)成的其他一個例子的概略圖。
圖3是表示背光源點燈時的入光的圖。
圖4是表示現(xiàn)有的導(dǎo)光板的一個例子的概略圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式的說明所使用的背光源的一個例子的剖視圖。
圖6是說明來自導(dǎo)光板的射出光的角度的概略圖。 圖7和圖8是說明來自導(dǎo)光板的射出光的光度分布的圖。 圖9至圖12是表示本發(fā)明的實施方式的說明所使用的棱鏡片的一個例子 的扭X略圖。
圖14是表示使用了擴(kuò)散片的背光源部的入光不均的測定結(jié)果的一個例子 的表。
圖15是表示本發(fā)明的實施方式的說明所使用的背光源部的其他例子的剖 視圖。
圖16是表示使用了擴(kuò)散片的背光源部的入光不均的測定結(jié)果的其他例子 的表。
圖17是表示本發(fā)明的實施方式的說明所使用的背光源部的其他例子的剖 視圖。
圖18是表示本發(fā)明的實施方式的說明所使用的衍射光柵片的一個例子的 剖視圖。
圖19是表示使用了擴(kuò)散片的背光源部的入光不均的測定結(jié)果其他例子的表。
圖20和圖21是表示透射擴(kuò)散膜后的光度角度分布的一個例子的圖。
圖22是表示本發(fā)明的實施方式的導(dǎo)光板的一個例子的剖視圖。
圖23是表示本發(fā)明的實施方式的導(dǎo)光板的反射單元的一個例子的剖視圖。
圖24是表示本發(fā)明的實施方式的導(dǎo)光板的反射單元的其他例子的剖視圖。
圖25是表示本發(fā)明的實施方式的導(dǎo)光板的光度角度分布的計算結(jié)果的圖。
圖26是表示本發(fā)明的實施方式的導(dǎo)光板的反射單元的其他例子的剖視圖。子的圖。
圖29是表示本發(fā)明的實施方式的背光源部的一個例子的剖視圖。
圖30是表示本發(fā)明的實施方式的背光源部的其他例子的剖視圖。 圖31是表示本發(fā)明的實施方式的背光源部的其他例子的剖視圖。 圖32是表示本發(fā)明的實施方式的背光源部的入光不均的測定結(jié)果的一個 例子的表。
圖33和圖34是說明本發(fā)明的實施方式的背光源部的外觀評價的圖。
圖35是表示本發(fā)明的實施方式的背光源部的入光不均的測定以及外觀評
價結(jié)果的一個例子的表。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。在以下的記載中，對于相同 或類似的部分附注相同或類似的符號。但是附圖是模式的，應(yīng)注意厚度和平面 尺寸的關(guān)系、各層的厚度比率等與現(xiàn)實情況不同。因此，具體的厚度或尺寸應(yīng) 參考以下說明來判斷。而且在附圖相互間，當(dāng)然也包含相互的尺寸關(guān)系或比率 不同的部分。 (導(dǎo)光板)
本發(fā)明者通過導(dǎo)光板射出特性的角度分布測定、入光不均的測定、入光部 附近的目視觀察、導(dǎo)光板的入光部附近的形狀設(shè)計、以及射出光角度分布沖莫擬， 發(fā)現(xiàn)得到能夠降低入光不均的導(dǎo)光板以及背光源部的方法。用于得到本發(fā)明的 實施方式的導(dǎo)光板的順序優(yōu)選如下。
步驟l:在背光源部的導(dǎo)光板和聚光片之間插入混濁度不同的擴(kuò)散膜，測 定入光不均。
步驟2:選定對入光不均具有改善效果的某種混濁度的擴(kuò)散膜，測定透射 擴(kuò)散膜后的亮度角度分布。
步驟3:將亮度的角度分布轉(zhuǎn)換成光度的角度分布。
步驟4:將轉(zhuǎn)換了的光度角度分布之中，對改善不均沒有明顯效果的角度 分設(shè)定為改善入光不均的入光部附近的目標(biāo)角度分布。在上述的步驟中，步驟2的測定角度分布的位置優(yōu)選在導(dǎo)光板的中央部。 這是因為，入光部附近的角度分布在高角度側(cè)的亮度測定時的實際面積變大， 難以進(jìn)行準(zhǔn)確的測定。在步驟3中，之所以將亮度轉(zhuǎn)換成光度是因為，亮度的 角度分布在高角度側(cè)根據(jù)亮度的定義變大，亮度分布處于高角度側(cè)，難以正確 地決定改善入光不均的角度分布的適當(dāng)范圍。
使用圖5所示的背光源部進(jìn)行說明。如圖5所示，背光源部具備光源1、 導(dǎo)光板2、擴(kuò)散片3、聚光片41、 51以及反射片6。聚光片41、 51包含第一 棱鏡片41及第二棱^:片51。以與導(dǎo)光板2的至少一個側(cè)面2a相對的方式設(shè) 有光源1。以與導(dǎo)光板2的上表面2c相對的方式設(shè)有擴(kuò)散片3。以與導(dǎo)光板2 的下表面2b相對的方式設(shè)有反射片6。以與擴(kuò)散片3相對的方式設(shè)有第一棱 鏡片41。以隔著第一棱鏡片41而與擴(kuò)散片3相對的方式設(shè)有第二棱鏡片51。
導(dǎo)光一反2至少以一個側(cè)面2a為入光面、以與側(cè)面2a大致正交的上表面 2c為出光面。光源1的光從導(dǎo)光板2的側(cè)面2a入射，從導(dǎo)光板的上表面2c 傾斜地射出。從導(dǎo)光板2通過擴(kuò)散片3入射到聚光片41、 51的光分別由兩張 第一棱鏡片41、 51會聚并向垂直方向彎曲。從導(dǎo)光板2的下表面2b射出的光 由反射板6反射后再次入射到導(dǎo)光板2。
在這里，如圖6所示，在與導(dǎo)光板2的上表面2c平行的面上，在與側(cè)面 2a平行的方向上規(guī)定X軸、在與X軸正交且離開光源1的方向上規(guī)定Y軸、 在與X及Y軸正交且從上表面2c朝向上方的方向上規(guī)定Z軸。另外，將來自 上表面2c的射出光L1與Z軸所成的天頂角規(guī)定為6 、將射出光L1向上表面 2c的投影線與X軸所成的方位角規(guī)定為(J)。此外，就關(guān)于從出光面射出的光 的天頂角e及方位角d)的光度分布而言，如圖7以及圖8所示，將光度為最大 的天頂角6及方位角小分別定義為6max及c])max，將天頂角6及方位角巾的 半高全寬角分別定義為A6及A(])。
光源1使用例如三燈的LED (例如，日亞化學(xué)制、NSCW215)。光源1 并不限定于LED,例如也可以使用冷陰極管等光源。
反射片6使用市場銷售的銀片(例如，抹式會社慮光制、AO;、，一 60W10).反射片6沒有特別限制，但使用銀片等具有正反射功能的反射片， 在亮度方面有利.導(dǎo)光板2例如寬度為30.8mm、長度為39.2mm、厚度為0.6mm。導(dǎo)光板2 使用聚碳酸酯、丙烯等。例如導(dǎo)光板2作為聚碳酸酯成形材料使用出光興產(chǎn)抹 式會社制LC1500并通過注射成型而制作。在導(dǎo)光板2的下表面2b上設(shè)有反 射單元22。
作為反射單元22，使用了多個槽。對于多個槽的形狀以及配置，利用光 線追蹤模擬，以來自導(dǎo)光板2的射出光的亮度的位置分布均勻的方式設(shè)計。模 擬的結(jié)果，作為反射單元22，使用了槽的底角為17° 2°連續(xù)形成的多個槽。 在成為導(dǎo)光板2的中央部的顯示區(qū)域34，輸出光的光度為最大的天頂角6max 為大約68。。還有，作為反射單元22使用多個圓點也可以。
在導(dǎo)光板22的上表面2a上設(shè)有全息擴(kuò)散器。在作為入光面的側(cè)面2a上 設(shè)有沿導(dǎo)光板2的厚度方向具有棱線的兩種棱鏡。棱鏡的頂角分別為100。以 及140°。側(cè)面2形成為頂角為100°及140。的棱鏡以及側(cè)面2a的平坦面之比為 9: 8: 7。
擴(kuò)散片3使用了市場銷售的擴(kuò)散膜(例如，抹式會社St制，，4卜7 作為擴(kuò)散片3,使用混濁度為大約54%、大約86%以及大約91%不同 的三種擴(kuò)散膜。
在面對第二棱鏡片51的平坦的下表面的第一棱鏡片41的上表面設(shè)有多個 棱鏡列42。在面對擴(kuò)散片3的第一棱鏡片41的下表面設(shè)有多個棱鏡列43。在 相對于第一棱鏡片41相反一側(cè)的棱鏡片51的上表面設(shè)有多個棱鏡列52。
如圖9所示，在棱鏡片41的上表面，多個棱4竟列42以棱線方向44與導(dǎo) 光板2的側(cè)面2a平行的方式相互臨接而配置。在棱鏡片42的下表面，多個棱 鏡列43以棱線方向45與棱鏡列42的棱線方向44構(gòu)成大致45。角度的方式相 互臨接而配置。在棱鏡列51的上表面，多個棱鏡列52以棱線方向正交于與側(cè) 面2a平行的面的方式相互臨接而配置。
如圖IO所示，棱鏡片41的多個棱鏡列43各自的頂角Aa為大約58.5。。 如圖11所示，棱鏡片41的多個棱鏡列42各自的兩個棱鏡面與法線所成的角 度Ba及Bb分別為大約10°及大約48.5°。如圖12所示，棱鏡片51的多個棱 鏡列22各自的兩個棱鏡面與法線所成的角度Ca及Cb分別為大約10。及大約 48.5°。多個棱鏡列43、 42、 52各自的高度Ha為大約23 u m。對于上述構(gòu)造的背光源部的點燈評價，對光源1所使用的三個LED分別
施加大約15mA的電流。利用亮度測定裝置(例如，有限公司"4 ， 乂卜'制、 RISA)測定了背光源部的中央部(圖17所示的顯示區(qū)域34)的正面亮度。而 且，背光源部的亮度角度分布利用液晶面板視場角測定裝置(例如、ELDIM 社制，EzContrast)測定。從所測定的亮度角度分布算出各方向的相對光度。
對背光源部的入光不均的測定方法進(jìn)行說明。圖13是表示在使背光源部 點燈的狀態(tài)下從正上方所見的背光源部的入光部附近的圖。如圖13所示，作 為光源1的LED沿著圖5所示的導(dǎo)光板2的側(cè)面2a排列有三個。在入光區(qū)域 35附近，將與光源1的排列方向平行的方向(X方向)的寬度30.8mm分割成 100分，將與光源1的排列方向正交的方向(Y方向)的長度9mm分割成30 分而形成網(wǎng)孔71。利用亮度測定裝置，在網(wǎng)孔71的各部分以直徑0.1mm位置 分解能力測定正面亮度。將從光源1至某一定距離Y中的X方向100點的亮 度數(shù)據(jù)的最小和最大之比(最小值/最大值)定義為在距離Y的均勻度。將均 勻度為0.6以上的最小距離Y定義為入光不均。
圖M是表示插入混濁度不同的擴(kuò)散膜A、 B、 C作為擴(kuò)散片3的實施例 1 3的入光不均以及正面亮度值的測定結(jié)果的表。在圖14中，為了比較還示 出了沒有使用擴(kuò)散片的比較例1的測定結(jié)果。如圖14所示，在使用了混濁度 最高的擴(kuò)散膜C的實施例3中，入光不均變得最小。但是混濁度越高中央部 的正面亮度越小。
如圖15所示，對于作為聚光片而使用向下棱鏡片21的背光源部也同樣地 進(jìn)行了入光不均以及正面亮度的測定。在面對擴(kuò)散片3的棱鏡片21的下表面， 棱線與側(cè)面2a平行的多個棱鏡列相互臨接而配置。作為向下棱鏡片21使用了 市場上銷售的棱鏡片(例如，三棱!^一3乂制、S163)。在圖15所示的背光源 部，使用向下棱鏡片21作為聚光片這方面與圖5所示的背光源部不同。其它 構(gòu)成與圖5所示的背光源部同樣，所以省略重復(fù)的記載。
圖16是表示插入混濁度不同的擴(kuò)散膜A、 B、 C作為擴(kuò)散片3的實施例 4~6的入光不均以及正面亮度值的測定結(jié)果的表。在圖16中，為了比較還示 出了沒有使用擴(kuò)散片的比較例2的測定結(jié)果。如圖16所示，在使用了混濁度 最高的擴(kuò)散膜C的實施例6中，入光不均變得最小。但是混濁度越高中央部的正面亮度越小。還有，與圖14所示的比較例1相比較。比較例2的正面亮 度高。
再有，對于圖17所示的、作為聚光片而使用衍射光柵片21a的背光源部 也同樣地進(jìn)行了入光不均以及正面亮度的測定。在面對擴(kuò)散片3的衍射光柵片 21a的下表面設(shè)有剖面為鋸齒形狀的相互平行的多個脊(]J :y-)。如圖18所 示，多個脊以間距Pd排列。將每個脊的一個斜面的法線與衍射光柵片21a的 上表面的法線所成的角度設(shè)為otF，將另一個斜面的法線與衍射光柵片21a的上 表面的法線所成的角度設(shè)為(Xb,將入射光L2與衍射光柵片21a的上表面的法 線所成的角度設(shè)為0i。間距Pd為大約ljum以上、大約10jum以下，角ctF 為70。以上、89.5。以下，而且，優(yōu)選角ctB相對于入射角9i為(e/2.69-5)《
(78-aB)《(e/2.69+5)的角度條件為宜。
例如，相對于衍射光柵片21a，將脊的間距Pd設(shè)為大約5|am、將角aF 設(shè)為大約80°、將角otB設(shè)為大約54°。這里，入射光L2向衍射光4冊片21a的入 射角0i采用導(dǎo)光板2的射出光的光度為最大的天頂角emax二大約68。。
(GH/2.89-5)成為18.53。、 ( 0i/2.89+5 )成為28.53。、 ( 78-aB )成為24。，因此，
角W及角(xb滿足上述的角度條件。
具體地說，制作了圖18中所示的脊形狀的金剛石刀具，并通過旋轉(zhuǎn)加工
制作了衍射光柵成形用金屬模。在金屬模的表面涂敷丙烯系的紫外線固化型樹
脂，在其上重疊市場上銷售的易粘接聚酯系樹脂(PET)(例如，東洋紡織株 式會社n久乇夕Y 4 7 A4300 50|im)。用橡膠包層輥拉伸以使樹脂均勻。從 易粘接PET之上通過金屬卣化物水銀燈以大約1500mJ照射了紫外線后，從金 屬模剝離從而得到衍射光柵型聚光膜。
在圖17所示的背光源部，使用衍射光柵片21a作為聚光片這方面與圖5 以及圖15所示的背光源部不同。其他構(gòu)成與圖5以及圖15所示的背光源部相 同，所以省略重復(fù)的記載。
圖19是表示插入混濁度不同的擴(kuò)散膜A、 B、 C作為擴(kuò)散片3的實施例 7 9的入光不均以及正面亮度值的測定結(jié)果的表。在圖19中，為了比較還示 出了沒有使用擴(kuò)散片的比較例3的測定結(jié)果。如圖19所示，在使用了混濁度 最高的擴(kuò)散膜C的實施例9中，入光不均變得最小。但是混濁度越高中央部的正面亮度越小。還有，與圖14以及圖16所示的比較例1、 2相比較。比較 例3的正面亮度高。
如上所述，為了降低入光不均且提高正面亮度，只要入光部附近的導(dǎo)光板
2射出光與透射擴(kuò)散膜C后的光度角度分布相同即可。圖20及圖21表示透過
光度分布在方位角為cj) max的場合,天丁貞角6 max為大約450， 半高全寬角A 6為大約75 °;天頂角為6max的場合，方位角cj)max為大約90°,半高全寬 角A(])為大約145°。即、只要使將自入光部附近的導(dǎo)光板2的輸出光的光度角 度分布接近圖20以及圖21所示的分布就能夠改善入光不均。
另夕卜，從圖20以及圖21可看到分布中有相當(dāng)大的拖尾。拖尾部分是光的 利用效率明顯惡化的部分。因此，改善入光不均的導(dǎo)光板2的入光部附近的射 出光的光度角度分布考慮光的利用效率，優(yōu)選6max為45°±15°、 (|) max為大 約90°、 A6為70。士10。、 AcJ)為130°±20。左右且沒有拖尾的光度角度分布。而 且，光度角度分布更優(yōu)選6 max為45°±10。、 d) max為大約90°、 A 6為70 °±5 。、 A4)為125°±15°左右。
這里，6max為上述光度角度分布的范圍外的場合，入光不均的改善效果 小。而且，A6不足60°或A(J)不足110°的場合，射出光的擴(kuò)展變小且入光不 均的改善效果小。A6超過80?；駻cj)超過150°的場合，由于射出光的角度分 布過于擴(kuò)展所以亮度降低。為此，想要實現(xiàn)與顯示區(qū)域部的亮度同等程度的亮 度，結(jié)果必須在入光部附近射出更多的光。其結(jié)果，在顯示區(qū)域使用的光量減 少、亮度降低而不理想。另外，對于ct)max為大約90。是導(dǎo)光板的一般特性。
背光源部所使用的導(dǎo)光板2如果入光部附近的射出特性為上述光度角度 分布范圍，則對用于實現(xiàn)它的方法沒有特別限制。例如可列舉以下方法在導(dǎo) 光板的入光部附近的上表面2c (出光面)以及相反側(cè)的下表面2b的至少任一 方配置槽、球面透鏡、雙凸透鏡等的反射單元。通過光線追蹤模擬計算光度角 度分布。以計算結(jié)果進(jìn)入上述光度角度分布的范圍的方式?jīng)Q定反射單元的形 狀。這樣，為了改善入光不均，向?qū)Ч獍宓娜牍獠扛浇鼘?dǎo)入的反射單元的形狀 沒有特別限制。
形成亍入光部附近的反射單元和平坦面的比率沒有特別限制。若在入光部附近的反射單元的比率過大，則在入光部附近大量消耗光導(dǎo)致在顯示區(qū)域的亮 度降低。另一方面，若比率過小，則入光不均的改善效果變小。因此，應(yīng)根據(jù)
背光源部的從導(dǎo)光板2的入光面即側(cè)面2a直到與顯示區(qū)域?qū)?yīng)的導(dǎo)光板2的 區(qū)域的距離以及亮度的方式來決定。另夕卜，對用于改變在導(dǎo)光板2的入光部附 近以外的區(qū)域的光的方向而使光從導(dǎo)光板2射出的反射單元的形狀沒有特別 限制。
如圖22所示，在導(dǎo)光板2的下表面2b上設(shè)有反射單元(第一反射單元) 22以及反射單元(第二反射單元)24。反射單元22設(shè)在與顯示區(qū)域34對應(yīng) 的區(qū)域(第一區(qū)域)。反射單元24設(shè)在與入光部區(qū)域35對應(yīng)的區(qū)域(第二區(qū) 域)。反射單元22將從側(cè)面2a入射的光相對于下表面2b以第一角度反射。反 射單元24將從側(cè)面2a入射的光相對于下表面2b以與第一角度不同的第二角 度反射。
作為反射單元24，如圖23以及圖24所示，使用了棱線與側(cè)面2a平行地 相互鄰接而設(shè)置的多個槽24a、 24b。槽24a是臺形的槽，在槽的底面上形成 有平坦面。槽24b是三角形的槽，在槽的上表面上形成有平坦面。在槽Ma、 24b中，將朝向?qū)Ч獍?的內(nèi)部的法線與側(cè)面2a相交的斜面設(shè)為第一斜面、 將另一斜面設(shè)為第二斜面。將第一斜面與側(cè)面2a的法線所成的傾斜角設(shè)為a、 將第二斜面與側(cè)面2a的法線所成的角度設(shè)為卩。這里，第一斜面相對于從側(cè) 面2a入射的光具有反射功能。跟據(jù)光線追蹤模擬的結(jié)果，要想實現(xiàn)第二區(qū)域 的希望的光度角度分布，反射單元24優(yōu)選將傾斜角度a為25 °±10 °的槽組合 一種或多種而形成。
槽24a、 24b利用金剛石旋轉(zhuǎn)等可容易加工注射成型用的金屬模。因此， 可以容易地制作第二區(qū)域的具有希望的光度角度分布的導(dǎo)光板2。還有，對于 第二斜面的傾斜角度P沒有特別限制，但是若考慮加工金屬模的容易度則希望 為75。以下。導(dǎo)光板2如上所述，使用聚碳酸酯、丙烯等透明性高的材料，通 過注射成型使用金屬模成型而得到。但是，對于導(dǎo)光板2的材料以及制造方法 沒有特別限制。
對于設(shè)置反射單元24的范圍，只要是在從作為入光面的側(cè)面2a直到與顯 示區(qū)域34對應(yīng)的第一區(qū)域的第二區(qū)域內(nèi)即可。理想的是比至第一區(qū)域的距離短lmm的范圍，更理想的是短1.5mm的范圍為宜。
另外，對于在使設(shè)置反射單元24的范圍比至第一區(qū)域的距離短lmm、更 理想的是短1.5mm的范圍設(shè)置的場合的、從反射單元24的端部至第一區(qū)域的 范圍沒有特別限制，但是設(shè)置射出角度分布與第 一 區(qū)域相同且相同形狀的反射 單元為宜。更理想的是，設(shè)置第一區(qū)域和第二區(qū)域各自的射出角度分布的中間 也連續(xù)地變化的反射單元為宜。
這樣，在實施方式中，為了在入光部附近實現(xiàn)規(guī)定的光度角度分布，使用 了在入光部附近具有傾斜角ot為25°±10。的范圍的槽的導(dǎo)光板2。其結(jié)果，在 來自光源1的光入射的側(cè)面2a附近可實現(xiàn)沒有明亮度不均的均勻的背光源部。
對圖22所示的與導(dǎo)光板2的入光區(qū)域35對應(yīng)的第二區(qū)域，改變圖23所 示的槽24a的傾斜角a并實施了光線追蹤模擬。對于傾斜角a為19 °的槽A 以及傾斜角a為30。的槽B,將計算了關(guān)于來自第二區(qū)域的輸出光的天頂角6 的光度角度分布的結(jié)果表示在圖25中。還有，方位角d)采用了 4)max。在圖 25中，同時表示了在導(dǎo)光板2上配置了混濁度為大約91。/。的擴(kuò)散膜C的場合 的光度角度分布的測定結(jié)果。再有，對于以1: 1、 2: 1的比率組合了槽A和 槽B的場合也計算了光度角度分布。
圖26表示以2: 1的比率組合了槽A和槽B的場合。如圖26所示，傾斜 角aa為19 。的槽A的傾斜角^以及傾斜角ab為30 。的槽B的傾斜角(3b均 為11°。槽A、 B的三角形狀的突起部的寬度Wp均為0.0435mm,槽A、 B的 間距Pr均為0.0925mm。
如圖25所示，槽A的場合，半高全寬角A0與擴(kuò)散膜C的場合相比較要 小。槽B的場合，雖然半高全寬角A6增大，但是6max偏移到15°。若以1: 1、 2: 1、 3: 1的比率組合槽A和槽B,則接近于擴(kuò)散膜C的角度分布。A: B=2: 1的場合，如圖27以及圖28所示，6max為大約45。、半高全寬角A6 為大約68。、 cj)max為大約90。、半高全寬角AcJ)為大約131 。。這樣，以2: 1 之比使用了槽A、 B的導(dǎo)光板2滿足使用擴(kuò)散膜C決定的光度角度分布。 (背光源部)
本發(fā)明的實施方式的背光源部如圖29所示，具備光源1、導(dǎo)光板2、聚光 片41、 51以及反射片6。導(dǎo)光板2在下表面2b上具有反射單元22、 24。反射單元22設(shè)置在與背光源部的顯示區(qū)域34對應(yīng)的第一區(qū)域。對于反射單元22 的形狀以及配置，在顯示區(qū)域34中通過光線追蹤以來自導(dǎo)光板的射出光的亮 度位置分布均勻的方式設(shè)計。反射單元24設(shè)置在與背光源部的入光區(qū)域35 對應(yīng)的第二區(qū)域。反射單元24使用了圖26所示的槽A及B之比為2: 1的槽。
實施方式的背光源部，在導(dǎo)光板2的下表面2b設(shè)置反射單元24而未使用 擴(kuò)散片這方面與圖5所示的背光源部不同。其它構(gòu)成與圖5所示的背光源部相 同，所以省略重復(fù)的說明。
如圖29所示，反射單元24配置在從導(dǎo)光玲反2的側(cè)面2a距離LK的范圍， 距離LK比從導(dǎo)光板2的側(cè)面2a到顯示區(qū)域34的距離LL短。具體地說，距 離LL為3.5mm， 3巨離LK為2mm。
如圖30所示，也可以取代兩枚棱鏡片41、 51的聚光片41、 51而使用圖 15所示的向下棱鏡片21作為聚光片。如圖31所示，也可以使用圖17以及圖 18所示的衍射光柵片21a作為聚光片。再有，在圖29 圖31所示的背光源部， 也可以不將反射單元22、24設(shè)置在導(dǎo)光板2的下表面2b上而是設(shè)置在上表面 2c。
圖32的表表示了實施方式的實施例10~15的入光不均的測定結(jié)果。而且， 圖32的表中還表示了在圖14、圖16及圖19的表中表示的比較里1~3的測定 結(jié)果。
如圖32所示，使用了棱鏡片41、 51的實施例10及11的入光不均分別為 大約3.9mm及3.3mm。比較例1的入光不均為大約4.7mm，實施例10、 11的 入光不均都得到改善。使用了向下棱鏡片21的實施例12及13的入光不均分 別為大約4.5mm及大約3.6mm。比較例2的入光不均為大約6.8mm，實施例 12、 13的入光不均都得到改善。此外，使用了衍射光柵片21a的實施例14及 15的入光不均分別為大約4.3mm及大約3.5mm。比4交例3的入光不均為大約 5.4mm，實施例14、 15的入光不均都得到改善。不管在哪種場合，就入光不 均而言，將反射單元22、 24配置在上表面2c上要比配置在下表面2b上小。
在實施例1- 15中，從作為入光面的側(cè)面2a至顯示區(qū)域34的距離LL為
這樣，通過使距離LK比距離LL短，能夠改善背光源部的入光不均。實際上，在背光源部，直到包含光源1在內(nèi)的距離LL一般由黑色的遮光帶覆蓋。例如，
若反射單元24超過距離LL而設(shè)置，則由于具有與配置在與顯示區(qū)域34對應(yīng) 的第一區(qū)域中的反射單元22不同的反射特性，所以存在可清楚地目一見辨認(rèn)不 同的形狀，而且明亮度的不同也變得明確的問題。
另外，若距離LK為距離LL以下，但是比(LL-1.5) mm大時，難以可 靠地降低入光不均。其原因是，反射單元24與反射單元22的形狀以及射出特 性不同，所以不能使在顯示區(qū)域34和入光區(qū)域35的邊界區(qū)域的明亮度相對于 所有方向完全相同。其結(jié)果，明亮度之差超過顯示區(qū)域34和入光區(qū)域35的邊 界而可目^L辨認(rèn)。
改變形成與顯示區(qū)域34對應(yīng)的第一區(qū)域的反射單元22不同形狀的反射單 元24的距離(面積)來制作導(dǎo)光板2，并組裝到背光源部。如圖33以及圖34 所示，用遮光帶遮蔽作為非顯示區(qū)域的入光區(qū)域35并進(jìn)行了點燈評價。其結(jié) 果可知，若距離LK為(LL-1.5) mm以下，則沒有觀察到反射單元22、 24的 形狀不同導(dǎo)致的明亮度之差所引起的不均。
具體地說，與圖32的表所示實施例11、 13及15為相同結(jié)構(gòu)，反射單元 22、 24設(shè)置在導(dǎo)光板2的上表面2c上。將從側(cè)面2a直到與顯示區(qū)域34對應(yīng) 的第一區(qū)域的距離LL設(shè)為3.5mm。制作了在距離側(cè)面2a的距離LK分別為大 約1.7mm、大約2mm、大約2.5mm以及大約3.0mm的范圍i殳置了 26所示的 反射單元24的導(dǎo)光板2。圖12所示的槽A、 B的總數(shù)分別是18個、21個、 27個及33個。
對具備這樣制作的導(dǎo)光板2的背光源實施了入光不均的測定和外觀評價。 用黑色的遮光帶遮蔽背光源部的光源1以及從側(cè)面2a距離LL的第一區(qū)域并 觀察了外觀。概況評價如圖33以及圖35所示，在顯示區(qū)域34和遮光帶36 的邊界局部地目視辨認(rèn)明部32并判定了良(G)非(NG)。圖33的場合，由 于沒有明部32所以為"G，，，圖35的場合由于觀察到了明部32所以為"NG"。
圖35的表表示對實施例11、 13、 15及16 24的評價結(jié)果。使用了棱鏡片 41、 51的實施例16、 11、 17及18的入光不均與圖32的表所示的比較例1相 比較要小，被改善為大約3.3mm 大約3.8mm。使用了向下棱鏡片21的實施 例19、 13、 20及21的入光不均與圖32的表所示的比較例2相比較要小，被改善為大約3.6mm 大約4mm。使用了衍射光柵片21a的實施例22、 15、 23 及24的入光不均與圖32的表所示的比較例3相比較要小，被改善為大約 3.5mm 大約3.9mm。外觀在距離LK為大約2mm以下的實施例16、 11、 19、 13、 22及15的場合良好。
這樣，為了改善背光源部的入光不均，設(shè)置反射單元24的范圍其距離LK 為(LL-1.5mm)以下為宜。對于設(shè)置反射單元24的范圍的下限，若距離LK 太小則入光改善效果變小，所以希望為(LL-1.5)mm以下且盡可能接近 (LL-1.5 ) mm的程度。另外，距離LK還依賴于導(dǎo)光板2的厚度和入光部附 近的射出特性。例如，只要導(dǎo)光板2的厚度為lmm以下，作為距離LK(LL-1.5) mm以下的條件就有效。
這樣，根據(jù)本實施方式的背光源部，不論進(jìn)行光的方向控制并聚光的聚光 片的種類如何，都能降低光源附近的入光不均。
雖然如上所述那樣記載了本發(fā)明的實施方式，但是構(gòu)成該公開的一部分的 論述及附圖不應(yīng)理解為是對本發(fā)明進(jìn)行限制的技術(shù)。本行業(yè)人員根據(jù)該公開將 會清楚各種代替實施方式、實施例及運用技術(shù)。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍根據(jù) 上述的說明僅由妥當(dāng)?shù)臋?quán)利要求的范圍的發(fā)明特定事項而決定。
權(quán)利要求
1. 一種導(dǎo)光板，具備基體，其具有一對主面和包圍主面的多個側(cè)面，且至少以一個上述側(cè)面為入光面、以一個上述主面為反射面；第一反射單元，其配置在與上述入光面分離的上述反射面的第一區(qū)域，且將從上述入光面入射的光相對于上述反射面以第一角度反射；以及，第二反射單元，其配置在上述入光面和上述第一區(qū)域之間的上述反射面的第二區(qū)域內(nèi)，且將上述光相對于上述反射面以與上述第一角度不同的第二角度反射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 上述第二反射單元是具有與上述入光面平行的棱線的多個槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于，上述第二反射單元配置在上述入光面?zhèn)入x開上述第一區(qū)域的端部1.5mm 以上的上述第二區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 上迷光的出光面是上述反射面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 上述光的出光面是上述反射面的相反側(cè)的面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于，將另 一個主面作為射出上述光的出光面，將上述光與上述出光面的法線所 成的角作為天頂角，將上述光的向上述出光面的投影線與平行于上述入光面的 線所成的角作為方位角，上述第二角度其光度為最大的天頂角以及方位角分別 是45。 ±15。、以及大致90。，天頂角以及方位角的半高全寬角分別是70。 ±10°、以及130° ±20°。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 上述多個槽是形狀不同的兩種以上的槽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板，其特征在于，上述多個槽各自具有朝向上述多個槽的相反側(cè)的法線與上述入光面相交
9. 一種背光源部，具備光源；導(dǎo)光板，其具有與上述光源相對的入光面和與上述入光面大致正交的反射面；第一反射單元，其配置在與上述入光面分離的上述反射面的第一區(qū)域，且 將從上述入光面入射的光相對于反射面以第 一角度反射；第二反射單元，其配置在上述入光面和上述第一區(qū)域之間的上述反射面的 第二區(qū)域內(nèi)，且將上述光相對于反射面以與上述第 一角度不同的第二角度反 射；聚光片，其與上述導(dǎo)光板相對而配置，且控制從上述導(dǎo)光4反入射的上述光 的傳播方向并聚光；以及，反射片，其在上述聚光片的相反側(cè)與上述導(dǎo)光板相對。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光源部，其特征在于， 上述第二反射單元是具有與上述入光面平行的棱線的多個槽。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光源部，其特征在于，上述第二反射單元配置在上述入光面?zhèn)入x開上述第一區(qū)域的端部1.5mm 以上的上述第二區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光源部，其特征在于， 上述光的出光面是上述反射面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光源部，其特征在于， 上述光的出光面是上述反射面的相反側(cè)的面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光源部，其特征在于，將另一個主面作為射出上述光的出光面，將上述光與上述出光面的法線所線所成的角作為方位角，上述第二禽度其光度為最大的天頂角以及方位角分別 是45° ±15。、以及大致90。，天頂角以及方位角的半高全寬角分別是70° 士100、以及130° ±20°。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l()所述的背光源部，其特征在于，上述多個槽是形狀不同的兩種以上的槽。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的背光源部，其特征在于，上述多個槽各自具有朝向上述多個槽的相反側(cè)的法線與上述入光面相交的斜面，上述斜面與上述入光面的法線所成的傾斜角為25° ±10。。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光源部，其特征在于，上述聚光片是在面對上述導(dǎo)光板的透明基體材料的下表面具有多個棱鏡 列的向下棱鏡片，該多個棱鏡列其棱線與上述入光面平行，且相互臨接而配置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光源部，其特征在于，上述聚光片是在面對上述導(dǎo)光板的透明基體材料的下表面具有多個脊的 衍射光柵片，該多個脊其剖面為鋸齒形狀且相互平行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的背光源部，其特征在于， 上述多個脊各自的一個斜面的法線與上述聚光片的上表面的法線所成的角度oiA為70。以上、89.5°以下，另一個斜面的法線與上述聚光片的上表面的 法線所成的角度otB相對于上述光與上述聚光片的上表面的法線所成的角ei為 (0i/2.69-5)《(78-eta)《(0i/2.69+5 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及導(dǎo)光板以及背光源部。導(dǎo)光板具備具有一對主面和包圍主面的多個側(cè)面，且至少以一個上述側(cè)面為入光面、以一個上述主面為反射面的基體；配置在與上述入光面分離的上述反射面的第一區(qū)域，且將從上述入光面入射的光相對于上述反射面以第一角度反射的第一反射單元；以及，配置在上述入光面和上述第一區(qū)域之間的上述反射面的第二區(qū)域，且將上述光相對于上述反射面以與上述第一角度不同的第二角度反射的第二反射單元。
文檔編號F21V8/00GK101435892SQ20081017464
公開日2009年5月20日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者奧田唯史, 小松德太郎, 手島照雄, 杉本靖, 田谷昌人 申請人:日立化成工業(yè)株式會社