专利名称：导光板、面状光单元以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对液晶显示面板等进行照明的面状光源中使用的导 光板、具备该导光板的面状光单元以及显示装置。
背景技术：
在便携式电话机、PDA、移动型PC (个人计算机)、ATM (自 动取款机)等的显示器上广泛地采用用于图像显示的液晶显示装置。 在此液晶显示装置上使用从液晶显示面板的内面侧照射光以提高显 示画面的亮度的背光单元。
在此背光单元中使用对来自荧光管及发光二极管(LED )等光源 的光进行导光，并使其从面对液晶显示面板的整个光射出面向液晶显 示面板射出的导光板。例如在专利第3376508号中提出了在透明树脂 基材上形成了具有光漫射图案的树脂层的导光板以及具备它的面状 光源装置。这种导光板上所用的透明树脂基材一般以使用了丙烯树脂 或聚碳酸酯树脂等的射出成形方式来制作。
但是，在上述现有的技术中存在以下的问题。
即，在透明树脂基材上形成着具有光漫射图案的树脂层的导光板 的情况下，在透明树脂基材内被导光的光的一部分在树脂层与透明树 脂基材的界面进行反射而未入射到树脂层内，从光射出面射出的光的 亮度不够充分。
另外，近年来由于最终制品的轻量化、薄型化，人们希望导光板 进一步变薄，特别是在将可以小型化的LED作为光源而采用的情况 下，就要求与这一 LED光源的厚度相应的薄型化。以往，大多是使 用射出成形方法来制作导光板，但在此成形方法中，当形成大面积且 经过薄型化的导光板的情况下，为了使树脂填充到整个金属模具中，
就需要使射出成形的成形机大型化，以提高射出压力，但是这就会在 设备费用上花费大量的成本而招致制品成本的增大。
发明内容
本发明就是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种用在 基材上形成了树脂层的导光板降低基材与树脂层之间的界面的反射 而获得在光射出面上较高的亮度，特别是即便薄型化也能够获得高亮 度的导光板、具备该导光板的面状光单元以及显示装置。
根据本发明的导光板，具备用透光性材料制作的基材层，该基 材层具有相互对置的第1面和第2面、以及在该第1面和第2面的周 边间延伸的周边面，从该周边面的一部分接受光；树脂层，该树脂层 在该基材层的该第1面和第2面的至少一个面上形成，并在表面形成 有进行光路变换的多个细微光学形状。其中，该树脂层的折射率设定 成与上述基材层的折射率相同或者比它高。
在这一导光板中，由于基材层上形成的树脂层的折射率设定成与 上述基材层的折射率相同或者比它高，所以在基材层内经过导光的光 的大多在树脂层与基材层的界面没有被全反射还入射到树脂层内并 从该导光板射出。从而，就能够获得该导光板的光射出面处较高的亮 度。
上述树脂层能够用紫外线硬化树脂形成。如果使用紫外线硬化树 脂，就能够将同一树脂涂敷在基材的面上，并用模具对其赋予所需要 的形状，之后照射紫外光(UV光)进行硬化而作为上述树脂层。为 此，就可以低成本且容易地制作大型且薄型的导光板。
上述基材层能够用片状部件来制作。由此，就可以对该导光板低 成本地制作薄且大型的导光板。
本发明的面状光单元具备上述导光板、和具有将光入射到该导 光板的至少一个LED元件的光源。在该面状光单元中，由于具备上 述导光板，所以能够使经过导光的光高效率地从该面状光单元的光射 出面射出而获得较高的亮度。
本发明的显示装置具备上述面状光单元、和^L配置在面对该面 状光单元中的该树脂层一侧的图像显示面板。在该显示装置中，由于 具备上述面状光单元所以可获得高亮度的图像显示。
图像显示面板能够釆用液晶显示面板。
图l是根据本发明的导光板的一实施例的截面图。
图2是表示釆用了图1的导光板的显示装置之概要的截面图。
图3是用于说明在具有基材层与树脂层的导光板中，导光板内的
光行进的图，(a)是以往的导光板，(b)是用于说明根据本发明的
导光板中的光的行进。
图4是表示在根据本发明的导光板中，基材层的折射率nO与树
脂层的折射率nl的关系为n(Knl时的光射出面上的亮度分布的仿真结果。
图5是表示在根据本发明的导光板中，折射率的关系与图4相同 时的光射出面上的亮度分布的第2例的仿真结果。
图6是表示在根据本发明的导光板中，折射率的关系为n0=nl 时的光射出面上的亮度分布的仿真结果。
图7是表示折射率的关系为nOnl的导光板中的光射出面上的 亮度分布的仿真结果。
图8是表示作为用于根据本发明的导光板的光射出面上的亮度 进行比较的基准的导光板中的亮度分布的仿真结果。
具体实施例方式
以下，基于附图对本发明的实施例具体地进行说明。此外，在以 下的说明所用的各附图中，为了使各部件成为可以识别的大小而对缩 放尺寸进行适当变更。
如图l所示那样，根据本发明的实施例的导光板l具备基材层 la;在该基材层la的上下面形成、并在其表面形成了进行光路变换
的多个细微光学形状的树脂层lb。该导光板l从其周边面的一部分光
入射面接受来自光源L的光而在该导光板内进行传播，并使之从其光 射出面(在图示的实施例中为上面)射出。
上述基材层la以及树脂层lb例如用透明的聚碳酸酯树脂或丙烯 树脂等形成。导光板1例如采用滚筒成形方法等成形为平坦的片状。 另外，树脂层lb用紫外线硬化树脂形成在基材层la上。
在采用滚筒成形方法来制作基材层la的情况下，制作滚筒上模 和滚筒下模，并通过在此上模和下模之间夹者树脂片在加热下对上模 和下模进行加压来制作薄的片状基材层la。基材层la的厚度例如为 100nm左右。
另外，在通过紫外线硬化树脂成形来制作树脂层lb的情况下， 例如在上迷基材层la上涂敷紫外线硬化树脂的涂膜，并对该涂膜使 用模具等而形成细微光学形状，进而进行利用高压水银UV灯等的紫 外线照射而使该紫外线硬化树脂硬化，制作比基材层la薄很多的树 脂层lb。
此外，作为紫外线硬化树脂，例如采用丙烯系、聚氨酯系、聚氨 酯丙烯酸系、环氧丙烯酸系等有机光反应效应树脂。
作为上述细微光学形状可从多个凸状点、凹状点、凸状截面V 字形棱镜、凹状截面V字形棱镜、截面不等边三角形状的棱镜等各种 各样的形状中任意选择。此外，在本实施例中在下面侧的树脂层lb 的表面形成有细微光学形状，另外，上述细微光学形状的高度及间距 考虑导光板1的大小及亮度的均匀性等适当设定。
上述树脂层lb的折射率设定成与基材层la的折射率相同或者比 它高。例如用PC (聚碳酸酯)树脂形成树脂层lb，其折射率nl被 设为1.589，用PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯))树脂形成基材 层la，其折射率n0被设为1.490。
实际上，为了制作便携式电话等中所用的导光板l，将如以上那
规定形状的片状导光板,
图2所示的根据本发明的显示装置10中的背光单元3具备具 有至少1个LED元件(图示省略)的多个光源L;接受这些光源L 的光的导光板1;配置在该导光板1上接受来自导光板1的光并以均 匀地使其扩散的状态向上方射出的扩散片4;配置在扩散片4上接受 来自扩散片4的光、并作为朝向液晶显示面板5的到向上方向的照射 光而射出的第1和第2棱镜片6A、 6B;以及配置在导光板1的下面 的反射片7。
在图2中，使液晶显示面板5的画面以及背光单元3的光射出面 朝上来展示。
导光板1通过支撑棱镜片等其他片部件的支架(图示省略)而固 定。导光板l以及上述片部件能够用双面胶带来进行固定。
上述扩散片4是例如使石英粒子等分散在丙烯树脂或聚碳酸酯 树脂等透明树脂中形成的片。
第1棱镜片6A和第2棱镜片6B是用于使来自扩散片4的光转 到朝上方向的透明片状部件，在上面侧具有相互平行的多个细长棱 镜。从上方观看第1棱镜片6A和第2棱镜片6B的棱镜时，在俯视图 中第l棱镜片6A和第2棱镜片6B以交叉的方式延伸，特别是为了获 得朝向上方较高的方向性，相对于同一光轴在同一俯视图中第l棱镜 片6A的棱镜在垂直的方向上进行设定，第2棱镜片6B的棱镜平行地 进行设定。
反射片7是具有光反射功能的金属板、薄膜、箔等，在本实施例 中采用设置了银蒸镀膜的薄膜。此外，还可以取代上述银蒸镀膜而采 用铝金属蒸镀膜等。
在本实施例中，光源L为白色光源。例如是蓝色(波长X:470-4卯nm ) LED元件或者紫外光(波长X:不足470nm ) LED元件在例 如蓝宝石基板等绝缘性基板上层叠氮化镓系化合物半导体(例如 InGaN系化合物半导体)的多个半导体层而形成，将该LED元件装 填在光源用基板上，并用树脂材料进行了密封的LED。
另外，密封此LED元件的树脂材料以硅树脂为主制剂，添加有
例如YAG荧光体。此YAG焚光体是使来自LED元件的蓝色光或者 紫外光变换成黄色光并通过混色效果而产生白色光的。此外，作为白 色LED，除上述以外还可以采用各种各样的元件。
上述液晶显示面板5采用透射型或者半透射型的液晶显示面板。 例如，在半透射型的液晶显示面板5的情况下，具备透明电极；在 分别具有取向膜以及偏振片的上基板和下基板的间隙中用密封材料 密封了 TN液晶或STN液晶等液晶的面板主体；在其下面侧具有光透 射性和光反射性的双功能的半透射反射板。
就导光板1中的光的导光以及射出进行说明，例如在树脂层lb 的折射率低于基材层la的折射率的情况下，如图3 (a)所示那样， 在基材层la内被引导的光大多在树脂层lb与基材层la的界面进行 全反射而没有入射到树脂层lb内，相对于此，在本实施例的导光板l 中，树脂层lb的折射率与基材层la的折射率相同或者比它高，所以 如图3 ( b )所示那样，就变得易于透过树脂层lb与基材层la的界面 而入射到树脂层lb内并从光射出面射出。由于在树脂层lb的表面形 成有细微光学形状，所以能够高效率地使光从导光板l的光射出面(上 面)射出。即，通过成为与如光纤那样借助于折射率而使光闭合的情 况相反的折射率关系来设定基材层la与树脂层lb的折射率，就能够 使进入基材层la内的光易于入射到树脂层lb侧，并将已进入导光板 的光从光射出面高效率地射出。
接着，参照图4到图7来说明对基材层la以及树脂层lb的折射 率任意设定并对光射出面处的平均亮度以及面内的亮度分布进行仿 真得到的结果。在这些图中左侧的图表示光射出面的平面处的亮度分 布，右侧的图表表示从侧面观看同一光射出面时的、在图中观看而沿 着上下方向的各部分的出光量。
作为本实施例的导光板l，在图4到图6中示出基材层la的折 射率n0为1.49、树脂层lb的折射率nl为1.58时(实施例l:n(Xnl); 基材层la的折射率n0为1.49、树脂层lb的折射率nl为1.52时(实 施例2:n0<nl);基材层la的折射率n0为1.58、树脂层lb的折射率
nl为1.58时(实施例3:n0=nl)的仿真结果。
另外，作为比较例，在图7中示出基材层la的折射率n0为1.58、 树脂层lb的折射率nl为1.52时(n0>nl)的仿真结果。
进而，作为基准例，在图8中示出对仅用折射率nO为1.58的基 材层la构成的导光板也进行仿真得到的结果。此外，反射片7等其 他的各构成均采用同样的设定。
由上述仿真的结果可知，在设基准例的平均亮度为100时，比较 例的平均亮度为48.3，本发明的导光板1的平均亮度在折射率关系 (n0<nl) 的情况下，实施例1为89.3，实施例2为93.2，并且在折 射率关系(n0=nl)的情况下(实施例3)为99.2,提高得很大。这 样，在折射率关系为n0=nl的情况下(实施例3)是最高亮度，另外 若对实施例1和实施例2进行比较，则基材层la与树脂层lb的折射 率彼此接近的实施例2获得高亮度。
这样，在本实施例的导光板l中，由于基材层la上形成的树脂 层lb的折射率设定成与基材层la的折射率相同或者比它高，所以在 基材层la内被引导的光大多在树脂层lb与基材层la的界面没被全 反射而入射到树脂层lb内并从光射出面射出。从而，就能够使被引 导的光入射到树脂层lb内并使之高效率地从光射出面射出，能够获 得光射出面的较高的亮度。
另外，由于通过采用用紫外光(UV光)进行硬化的光硬化树脂 的紫外线硬化树脂成形来形成树脂层lb，所以可以低成本且容易地制 作大型且薄型的导光板。具体而言，通过对基材层la使用厚度为例 如100nm左右的非常薄的部件，并在其上涂敷紫外线硬化树脂成形而 形成树脂层lb，就能够制作非常薄的导光板l，并能够使使用了该导 光板的背光单元及显示装置等大大薄型化。更具体地说，根据本发明 的导光板，能够在便携式电话尺寸为2英寸 3英寸左右的情况下成 为O.lmm左右的厚度，在4~7英寸左右的情况下成为0.2 ~ 0.3mm 左右的厚度，在8 ~ 13英寸左右的情况下成为0.4mm ~ 0.5mm左右的 厚度。根据前述的理由，这种厚度的导光板在通过以往的喷射成形来
进行制作的情况下成本将变得相当高。
从而，在具备上述导光板1的上述显示装置10中，低成本、薄
且大型并高亮度的图像显示就成为可能。
此外，本发明并不限定于上述实施例，在不脱离本发明的主旨的 范围内可以施加各种各样的变更。
例如，虽然在上述实施例中，在下表面侧的树脂层lb的表面形 成有细微光学形状。但对上表面侧的树脂层lb也能够施加细微光学 形状。在此情况下，形成在两面上的细微光学形状能够采用彼此不同 的形状、或者相同形状中的任意一种。
另外，如上述那样，在软质的(flexible)片状基材层la的表面 设置树脂层lb而采用多层构造的片状导光板l，这在大型化及薄型化 这一点上很理想，但也能够采用在通过射出成形制作的硬质的板状基 材层的表面上形成有设为上述折射率的关系的树脂层的导光板。
另外，虽然在上述实施例中的背光单元中使用扩散片，但还能够 省略扩散片。另外，虽然使用了2枚棱镜片，但也能够釆用l枚棱镜 片。
虽然在上述实施例中，作为图像显示面板采用液晶显示面板，但 也可以使用其他的图像显示面板。例如，还可以采用电子纸等图像显 示面板。在此情况下，在电子纸主体的表面侧设置本发明的导光板以 及面状光单元作为前光单元。
权利要求
1.一种导光板，其特征在于，具备用透光性材料制作的基材层，该基材层具有相互对置的笫1面和第2面、以及在该第1面和第2面的周边间延伸的周边面，从该周边面的一部分接受光；树脂层，该树脂层在该基材层的该第1面和第2面的至少一个面上形成，并在表面形成有进行光路变换的多个细微光学形状，其中，该树脂层的折射率设定成与上述基材层的折射率相同或者比它高。
2. 按照权利要求l所述的导光板，其特征在于 上述树脂层用紫外线硬化树脂而形成。
3. 按照权利要求1或2所述的导光板，其特征在于 上述基材层用片状部件而形成。
4. 一种面状光单元，其特征在于，具备 权利要求1或2所述的导光板；以及使光从该基材层的周边面的该一部分入射的、具有至少一个发光 二极管元件的至少一个光源。
5. —种面状光单元，其特征在于，具备 权利要求3所述的导光板；使光从该基材层的周边面的该一部分入射的、具有至少 一个发光 二极管元件的至少一个光源。
6. —种显示装置，其特征在于，具备 权利要求4所述的面状光单元；以及配置在该面状光单元的的一侧并与该面状光单元面对的图像显 示面板。
7. —种显示装置，其特征在于，具备 权利要求4所述的面状光单元；配置在该面状光单元的的一侧并与该面状光单元面对的图像显 示面板。
8. 按照权利要求6所述的显示装置，其特征在于: 上述图像显示面板是液晶显示面板。
9. 按照权利要求7所述的显示装置，其特征在于: 上述图像显示面板是液晶显示面板。
全文摘要
一种片状导光板，具备基材层(1a)；在基材层(1a)的上下面上形成并在表面形成有进行光路变换的多个细微光学形状的树脂层(1b)。树脂层(1b)的折射率设定成与基材层(1a)的折射率相同或者比它高。
文档编号G02B6/00GK101363937SQ20081014563
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月7日 优先权日2007年8月8日
发明者志村崇 申请人:西铁城电子股份有限公司