导光板、面发光装置、液晶显示设备及导光板制造方法

专利名称：导光板、面发光装置、液晶显示设备及导光板制造方法
技术领域：
本发明涉及用于侧光式背光单元的导光板、装备有该导光板的
面发光装置和液晶显示i殳备、以及导光4反制造方法。
背景技术：
液晶显示(LCD)装置与阴极射线管(CRT)相比，能够实现 低功耗、小型化和薄型化，且各种尺寸的液晶显示设备目前被广泛 应用于从诸如^更携式电话、1"更携式游戏i殳备、凄t码相才几和PDA(个 人数字助理)的小型装置到大型的液晶电视的装置中。
液晶显示设备分为透射型、反射型等。特别地，透射型液晶显 示设备包括液晶显示面板和作为照明光源的背光单元。对于背光单 元，除了光源配置在、液晶显示面纟反的正下方的直下式外，还有侧光 式。侧光式背光单元由配置在液晶显示面纟反背面的导光纟反、配置在 导光板的侧面的光源、覆盖导光板的光发射面的另 一侧的表面的反 射板等构成。
通常，在这些类型的背光单元中用到的光源中，发射白光的冷 阴极荧光灯(CCFL)被广泛使用。尤其在近年，使用发光二极管 (LED)作为光源的背光单元被高度期望用于手机等的移动显示器上。在侧光式背光单元中，从光源发出的光从导光板的入射面进入 导光板， 一边在导光板的发射面和反射面上发生全反射， 一边在导 光板内进行传播。在传播过程中，光被在反射面形成的漫射图案漫
射(diffuse )，并且当相对于发射面的入射角等于或小于临界角的时 候，从发射面发射出去，于是成为液晶显示面板的照明光。为了得 到上述光学特性，优化了导光板的设计。
另一方面，在侧光式背光单元中，需要改善光的利用效率和平 面亮度分布。具体来说，有必要使乂人光源发出的光有效地进入导光 板，并防止在导光一反内传播的光泄露到外面。此外，当用LED作 为光源时，从光源发出的光在从导光板的入射面以扇状散开的情况 下，在导光板内进行传播。因此，容易在导光板的内部产生光没传 播到的区域，因此，仅通过优化导光板的设计使光从导光板的发射 面均匀地发射是困难的。
为了解决上述问题，例如，专利文件1公开了一种4吏导光板的 入射面变得粗糙、从而利用入射面的光漫射来减小亮度不均匀性的 技术。此外，专利文件2和3公开了通过在导光板的光入射面提供 棱镜或曲面状的凸凹设计来减小亮度不均匀性的技术。
在专利文件17>开的导光板中，由于光源发出的光在入射时净皮 强制地、无方向性地漫射，所以入射光的传播方向也变得无方向性， 且光不4又在导光一反的面方向而且在其厚度方向也发生漫射。因此， 被々i定在导光板的内部通过全反射传4番的光乂人导光々反的侧面或背 面出射，且光的利用效率因此降低，这是一个问题。
此外，在专利文件2和3的导光4反中，由于在光入射面上形成 有棱4竟或曲面状的凸凹，所以光入射面不是平坦的。因此导致发生 光在凸凹部分发生折射或反射使光不能有效进入导光板的问题。因 此，对于这种结构，难以改善光的利用效率和亮度分布。此外，近年来，在以^_携式电话为代表的^_携式信息终端或<更 携式游戏设备领域中，由于存在使液晶显示设备进一步薄型化的需 求，所以导光板薄型化被提上重要日程。相对于入射面的光利用效 率随着导光板薄型化而降低，于是提高光利用效率和改善亮度分布 特性变得更加困难。
专矛J文4牛1:日本专矛J中i青^^开第2001-243825号 专利文4牛2:日本专利申讳v^开第2002-196151号 专利文4牛3:日本专利申讀 ^开第2005-228718号

发明内容
鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种能够改善光利用 效率和亮度分布特性、并且能够解决薄型化的导光板、面发光装置、 液晶显示i殳备及导光4反制造方法。
为了实现上述目的，才艮据本发明的一个实施方式，4是供了一种 包括光发射面、光反射面和光入射面的导光板。
光反射面与光发射面相对。光入射面包括突出部。突出部的突 出量从光发射面侧向光反射面侧逐渐减小。突出部在光发射面侧的
端部形成。
此外，才艮据本发明的一个实施方式，提供了一种包4舌导光净反和 光源的面发光装置。
导光板包括光发射面、光反射面和光入射面。光反射面与光发 射面相对，光入射面包括突出部。突出部的突出量从光发射面侧向 光反射面侧逐渐减小。突出部在光发射面侧的端部形成。
8光源配置在导光4反的光入射面上。
此外，根据本发明的一个实施方式，提供了一种包括导光板、 光源和液晶显示器件的液晶显示设备。
导光板包括光发射面、光反射面和光入射面。光反射面与光发 射面相对，光入射面包括突出部。突出部的突出量从光发射面侧向 光反射面侧逐渐减小。突出部在光发射面侧的端部形成。
光源配置在导光才反的光入射面上。
液晶显示器件配置在导光板的光发射面侧,
水娃
构的突出部，所以当光源的高度等于或大于导光板的厚度尺寸时， 在光入射面和光源之间会形成与突出部的突出长度相对应的缝隙。 由于通常从作为光源的发光二极管发出的光具有方向性，光在导光 板的内部以扇状从光入射面传播。通过在导光板内形成突出部，可 以使从光源发出的将进入光入射面的光在 一 定程度扩散的同时进
入光入射面。因此，能够减弱入射光L的方向性，且与光源配置在 与光入射面相接触的位置相比，能够抑制在光入射面的光源配置的 4立置生成亮贫王。
此外，因为光可以在光入射面的附近的宽的范围内发生漫射， 所以使得能够增加在导光板的四个角落位置和光源之间传播的光 的量，增强在导光板内部传播的光的一致性，并且改善面内亮度分 布。此外，由于直4妻到达与光入射面直交的两侧的侧面和与光入射 面相对的侧面的光的量渐少，所以穿过这些侧面向外传^"的光的量 也减少了。因此，能够改善光的利用效率。
9此外，通过在光入射面^是供突出部，进入突出部的光将穿过突 出部，并在光发射面的内表面发生全反射，于是在导光^反的内部进 4亍传4番。如前所述，因为向光入射面的上部发射的入射光成分能够 一皮突出部有效阻挡，因it匕能够改善光的利用岁丈率。应该注意，可以 在光入射面上、沿着光发射面的边缘部间断地形成突出部，以替代 在光入射面上、沿着光发射面的边纟彖部连续地形成突出部。
即4吏当导光^反变薄时，它也发挥出显著的效果。4灸句话说，由 于当光入射面部分的导光板的厚度等于或小于光源的高度(厚度) 的时候，突出部能有效发挥其作用，因此能够同时实现光利用效率 和亮度分布特性的改善。
光入射面可以是由沿着其纵向排列的多列棱^:组成的棱镜面。
因此，增强了光入射面的光漫射效果，且能够减小亮度不均匀 性。光入射面不局限于棱4竟面，可以有其它形状的透4竟。
另一方面，根据本发明的另一实施方式，提供了一种包括光发 射面、光反射面和包括光入射面的四个侧面的导光板。
光反射面和光发射面相对，各个侧面均包括突出部，各突出部 的突出量从光发射面侧向光反射面侧逐渐减小，各突出部在光发射 面侧的端部形成。
通过在包4舌光入射面的四个侧面形成突出部，可以通过突出部 捕捉在导光板的侧面和反射板之间的缝隙的正面方向传4番的光，并 使光重新进入导光板内。因此，能够緩和导光板的周边部分的亮度 的有偏上升。在导光才反中，光入射面的结构可包4舌大量乂人光反射面侧向光发 射面侧延伸的条紋凹部。因此，使得能够抑制光在导光板的厚度方 向发生扩散，并抑制透过导光板的光的全反射效率的降低，提高发 射强度的平面内 一致性而不降低光利用效率。
此外，在这种结构中，光入射面可被构造成具有一定的粗糙度。 通过使光入射面粗糙化，入射光能够在某种程度上在光入射面散射 开来而失去其方向性。因此，能够在导光4反内实SL均匀^f匕的光透过
分布。此夕卜，由于光入射面在纵向方向上的表面^s4造度的适当随才几 分布，能够进一步增强上述效果。
才艮据本发明的一个实施方式，4是供了一种导光板制造方法，包 括准备透明树脂制成的塑料片。通过把塑料片冲压成框状的外形， 导光^^反就成形了。因此，可制造包4舌具有沿着塑冲+片的一个表面的 边缘部连续形成的突出部的冲压截面的导光^1 。
在该导光^反制造方法中，导光^反是通过冲压方法制成的。因此，
不能通过注射成型方法制造的诸如0.30 mm以下的超薄导光板，利 用沖压法容易制造。此外，除了把导光板的制造成本降到低成本夕卜， 能够.显著提高产量。此外，通过改变冲压刀片的尺寸，能够容易地 制造支持多种显示屏尺寸的导光板。此外，导光才反在冲压后不需进 行任何特殊的处理就可以被实际应用，其侧面以冲压截面的形式直 接使用。
发明效果
如上所述，才艮据本发明，能够得到可以改善光利用效率和亮度 分布特性、且能够解决薄型化的导光板、面发光装置以及液晶显示设备。
ii


图1是示意性地示出才艮据本发明实施方式的液晶显示设备的结
构的透一见图2是构成图1中的液晶显示^殳备的导光;f反的侧一见图； 图3是导光板的平面图； 图4是导光板的仰视图5是沿着图3中的A-A线剖开的横截面图6是示出了导光板的主体部分的透视图7是示出了光源和构成图1中的液晶显示设备的导光板的光 入射面之间关系的主要部分的侧视图8是导光板的光入射面的主体部分的平面图9是导光板的光入射面的主体部分的侧视图，其中图9 (A) 示出了没有提供根据本发明的突出部的情况，图9 (B)示出了提 供了根据本发明的突出部的情况；
图10是示出了突出部的形状的实例的主要部分的侧视图11是示出了构成图1中的液晶显示设备的导光板的侧面与 反射板之间关系的主要部分的侧视导光板制造装置的示意性结构图；图13是示出了构成导光板制造装置的冲压部的冲压机的示意 性结构的透一见图14是通过冲压处理制造的导光^反的侧面(冲压截面)样本 照片；
图15示出了导光板的发射面的亮度分布的模拟结果，其中图 15 (A)示出了在光A、射面没有突出部的导光板的实例，图15 (B) 示出了在光入射面有突出部的导光板的实例；
图16是示出了导光板结构的修改实例的侧视图17是示出了根据本发明的另一实施方式的光入射面的形状 的》爹改实例的示图18是图17中的主要部分的放大图。
图19示出了各光源相对于包括具有图17中所示结构的光入射 面的导光板的亮度分布的模拟结果；以及
图20是示出了根据本发明的另一实施方式的光入射面的形状 的4奮改实例的示图。
符号说明
1 、液晶显示i殳备
2 液晶显示面4反
3 面发光装置
4 导光板5光源
6反射板
7背光单元
11导光板制造装置
12片成形部
13冲压部
40导光部
41光发射面
42光反射面
43侧面
43a光入射面
43c突出部
43d凹部
43p棱镜面
S塑料片
具体实施例方式
以下，将参照

本发明的实施方式。
图1是示意性地示出了根据本发明的实施方式的液晶显示设备 l的结构的透视图。首先，将描述液晶显示设备l的总体结构。该实施方式的液晶显示设备1包括液晶显示面板2和从背面照
亮液晶显示面板2的面发光装置3。面发光装置3包括由导光纟反4、 光源5和反射板6构成的背光单元7、漫射片8、以及适当的光学 片如以棱镜片或透镜片为代表的聚光片9。
液晶显示面板2具有液晶层夹置于 一 对透明基板之间的结构。 液晶显示面板2的驱动才莫式没有特殊限制，VA (垂直耳又向)、IPS (面内转4灸)、TN (扭4争向列)等都是可用的。液晶显示面才反2包 括配置在光入射侧的第一偏光器(偏光4反)和配置在光发射侧的第 二偏光器(偏光斧反)。此外，液晶显示面一反2包^^舌用于显示彩色图 <象的滤色片(未示出)。应该注意到液晶显示面外反2的结构中包括「 相位差膜，用于在必要时对液晶层的双折射等进行光学补偿。
背光单元7由侧光式背光单元组成。背光单元7包括透明材料 制成的导光板4、配置在导光板4的一个侧面部分上的光源5以及 覆盖导光板4的光发射面的另一侧的表面的反射板6等。反射板6 包括反射片、镜面金属框、具有高反射率的例如白色的树脂框等。 光源5由多个点光源如LED (发光二才及管)组成。应该注意，也可 以替代地^使用诸如焚光管的线光源。
图2是导光板4的侧一见图，图3是导光才反4的平面图，图4为 导光板4的仰视图，图5为沿着图3中的A-A线切开的剖碎见图，图 6为导光板4的主要部分的透视图。导光板4由透明塑料材料如聚 碳酸酯树脂和丙烯酸树脂构成。在该实施方式中，导光板4通过把 透明树脂材料制成的塑料片冲压成预定的尺寸制造出来。该实施方 式中的导光板4的尺寸的具体例子是67mm (宽)x 35 mm (高) x 0.25 mm (厚)。
如图3 ~图5所示，导光板4由包括作为导光板主体的导光部 40的薄板、光发射面41、光反射面42及四个侧面43组成。光发射面41和光反射面42对应于导光才反4的相只于的两个主表面。在导 光才反4的四个侧面43中， 一个对应于作为光入射面43a的第一侧 面，其它三个对应于除此之外的第二侧面43b。光入射面43a可以 是导光板4短边的侧面，也可以是其长边的侧面。导光板4的光反 射面42和除光入射面43a之外的三个侧面43b ^皮反射才反6覆盖。 应该注意到光入射面43a —侧也可以 一皮反射^反6覆盖。
导光才反4的四个侧面43都包4舌突出部43c,其突出量/人光发射 面41 一侧向光反射面42 —侧逐渐减小。突出部43c形成在光入射 面43a位于光发射面41 一侧的端部上，具体在本实施方式中，沿 着光发射面41的边缘部连续形成。如后所述，当通过把塑料片沖 压成框状而制造导光板4时，这些突出部43c同时在侧面43上形 成。冲压方向是/人光反射面42 —侧到光发射面41 一侧的方向。应 该注意，下文将要描述的包括突出部43c的侧面43的表面状况从 导光板4的制造方法中得到。
突出部43c基本上是三角形，该实施方式中的突出长度大约是 10 fim,且没有特歹朱限制。突出部43c的上面侧(光发射面41 一侧) 的表面与光发射面41属于同一平面，通过与光发射面41 一起连续 形成，光发射面41的边纟彖部也形成了。突出部43c的下面侧(光 反射面42 —侧)的表面是一个从光发射面41 一侧向光反射面42 一侧倾斜的锥面。因此，侧面43是从厚度方向的预定位置朝向光 发射面41的锥形。突出部43c的高度与侧面部分43的高度之比例 如为等于或小于1/10。
如图3 ~图5所示，棱镜图案41a在导光板4的光发射面41 上形成。棱镜图案41a的作用等同于用于漫射从光发射面41发出 的光的光漫射图案，并在与成为光入射面43a的一个侧面43平行 的方向上配置多个。棱镜图案41a可以在光发射面41的整个区域
16形成，也可以形成于光发射面41的一部分上。此外，除了棱4竟图
案，也可以采用其它光漫射图案如环形透镜图案、透镜阵列图案。
另一方面，导光板4的光反射面42具有将进入光入射面43a 并且穿过导光部40的光向光发射面41 一侧反射的功能。如图4和 5所示，凹型曲面圓点图案42a在光反射面42上形成。圆点图案 42a用于漫射一皮光反射面42反射的光，并随着其与光入射面43a的 距离的增加而以更高的密度形成，/人而缩短信息间隔。圓点图案42a 不局限于凹型，也可以更换为凸型或凹型与凸型组合的型式。即偵: 当整个光反射面42是凹凸(embossed)面而不是圓点图案42a时， 能够得到同样的光漫射效果。
此外，如图6所示，大量微小的条紋凹部(凹槽)43d在导光 々反4的厚度方向上、在包4舌光入射面43a在内的导光板4的侧面43 上形成。因此，表面的凹凸分布形成于侧面43的纵向方向。凹部 43d可以是三角形、平的或曲面4犬。凹告卩43d的形成间隔可以失见则， 也可以不头见则。此夕卜，侧面43具有一定的表面^S4造度。侧面43的 凹部和凸部的表面湘^造度可以不同。这种情况下，可以在纟从向方向 上为侧面43提供粗糙度分布。
光入射面43a的表面粗糙度没有特殊限制。光入射面43a的表 面粗糙度能够设置在一定的范围内，例如，Ra(中心线平均粗糙度) 为0.2 jam ~ 0.7 [am ( Rz (最大4且4造度)为2 ~ 7 (am, Rzjis (十 点平均粗糙度)为2 5 [im)。因此，能够有效分散光入射面43a
的光并降低亮度不均匀性。
进一步地，光入射面43a的表面粗糙度可以等于或小于光源光 的波长。相应;也，i我眼纟皮显示在光入射面43a上，结果导f丈进入光 入射面43a的光的反射能够被抑制，且光的利用效率能够提高。这 里用到的"蛾眼效应，，表示当光以等于或小于目标光波长的周期进
17入形成有凹凸结构(如，凸起结构)的层中的时候所表现出来的反 射防止作用。由于凹凸结构不能够:帔光识别为结构，而是识别为其 折射率连续变化的层，因此界面反射受到抑制，并且表现出反射防
止效果。
光入射面43a的粗糙度能够根据塑料片的冲压条件进行调整。 此外，还可以通过^f吏冲压导光板4的侧面经受后处理，将相4造度调 整到所要求的粗糙度。处理方法的例子是使用旋转的铣刀或锉刀进 4亍磨削处理。
图7是示出了光源5和导光板4的光入射面43a之间关系的主 要部分的侧一见图。光源5由发光二才及管(LED)构成，其光发射面 与导光々反4的光入射面43a相对。特别地，光源5与光入射面43a 相对配置，之间夹有导光才反4的突出部43c,且至少有一个其长度 对应于突出部43c的突出长度的缝隙X形成于光源5和光入射面 43a之间。在本实施方式中，缝隙X大约是10 pm。
配置在导光—反4的光入射面43a上的光源5的凄史量和^f立置没有 特殊限制。在该实施方式中，总共三个光源5等间距配置在光入射 面43a的中心部和两边。并且，构成各光源5的LED芯片的大小 和厚度(高度)没有特殊限制。对于LED芯片，使用的是发出白 光的白色LED。应该注意， -使用红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜 色的LED芯片，并通过将它们在导光板4内混合形成白色也是可 以的。
本实施方式的液晶显示设备1的结构如上所述。下面，将描述 液晶显示设备1的基本操作。
从光源5发出的、进入导光板4的光入射面43a的光通过在光 发射面41和光反射面42多次发生全反射，在导光部40内部进4亍传播。关于被光反射面42上的圓点图案42a漫射的光，由于全反 射条件是无效的，所以光从光发射面41发出。尤其是，因为随着 与光源5的距离的变大，圆点图案42a以更高的密度形成，所以从 光发射面41发出在导光^反4的面内具有几乎均一的亮度分布的光
是可能的。
此外，由于棱4竟图案41a形成在光发射面41上，乂人光发射面 41发出的光在一定程度散开的同时被扩散发射。此外，从导光板4 的光反射面42和侧面43b漏4卓的光通过反射4反6反射后重新进入 导光板4。因此，4是高了光利用效率。
从导光板4的光发射面41发出的光通过漫射片8和聚光片9 进入液晶显示面+反2。漫射片8均匀地漫射/人导光才反4发出的光， 因此提高了面内亮度的均匀性。聚光片9将从漫射片8发射的光汇 聚到正面方向，并4吏光进入液晶显示面才反2,于是4是高了液晶显示 面板2的前侧亮度。进入液晶显示面板2的光在其对各像素的透射 量被控制后，通过滤色片(未示出)向观众一侧发射。从而，彩色 图^f象显示在'液晶显示面4反2的前面。
接下来，将详细描述根据本发明的实施方式的导光板4。
如上所述，本实施方式的导光板4包括在光发射面41 一侧的、 在构成光入射面43a的侧面43的端部上的突出部43c。因此，如图 7所示，在光入射面43a和配置在光入射面43a的对面的光源5之 间，形成了一个对应于突出部43c的突出长度的缝隙X。从发光二 极管发出的光通常具有方向性，从光入射面43a在导光部40内以 扇状传播。在该实施方式中，通过形成缝隙X，从光源5发出的将 进入光入射面43a的光(以下，指"入射光，，)L在以一定程度散开 的同时进入光入射面43a。因此，与光源5配置在与光入射面43a相4妻触的位置的情况相比，入射光L的方向性能够减弱，且能够抑 制在光入射面43a的光源5配置的4立置生成亮斑。
此外，因为光能够在光入射面43a的邻近区域的宽的范围内发 生漫射，所以使得能够增加在导光板4的四个角落位置和光源5之 间传播的光量，提高在导光部40传播的光的均匀性，并改善面内 亮度分布。进一步;也，由于可以减少直4妄到达与光入射面43a直交 的两侧的侧面43b和与光入射面43a相乂十的侧面43b的光量，所以 ,人这些侧面43b向外侧传l番的光量减少。因此，能够才是高光利用效 率。
此外，在本实施方式的导光才反4中，由于导光一反4的光入射面 43a具有适度的表面粗糙度，所以入射光L能够在某种程度上在光 入射面43a散射而失去方向性。因此，能够在导光部40实现更加 均匀的光传播分布。通过以适当随机性分布光入射面43a纵向方向 的表面粗糙度，上述效果能够进一步增强。当导光板4的厚度减小 时，上述效果变得更加显著。
图8是导光板4的光入射面43a的主要部分的放大平面图。如 图8所示，由于大量孩史小条紋凹部43d形成在光入射面43a上，光 入射面43a起着在面内往多个方向传播入射光L的作用。因此，能 够增强^皮坏光入射面43a的入射光L的方向性的效果，另外能够进 一步改善导光部40的光传才番分布。此夕卜，由于凹部43d沿着导光 板4的厚度方向形成，所以导光板4的厚度方向的光扩散受到抑制。 相应地，抑制了通过导光部40传播的光的全反射效率的降低。于 是，能够增强发射强度的面内 一致性而不削弱光利用效率。
另一方面，由于在导光々反4的光入射面43a和光源5之间存在 缝隙X，可能产生乂人光源5向光发射面41侧泄露的入射光L的成分。然而，由于在本实施方式中突出部43c形成于导光板4的光入 射面43a上，能够通过突出部43c获得阻止入射光L泄露的作用。
图9 ( A)示出了没有突出部43c的光入射面44a。在这种情况 下，出现,皮光入射面43a的上部反射的并泄露到外面的入射光成分 La,于是降低了光利用效率。相比之下，如图9(B)所示，根据 包4舌突出部43c的光入射面43a,向光入射面43a的上部传4番的入 射光成分能够被有效向突出部43c的内部引导。进入突出部43c的 光穿过突出部，并且在光发射面41的内表面发生全反射，于是在 导光部40内进4亍传4番。如上所述，由于向光入射面43a的上部发 射的入射光成分La能够;故突出部43c有效阻止，因此能够l是高光 利用效率。
为了提高突出部43c的阻止效果，突出部43c能够被构造成图 10 (A) ~ 10 (C)所示的形状。图10 (A)示出了具有固定斜度的 平坦锥面43tl的突出部43c的例子，图10 (B)和图10 (C)分别 示出了突出部43c具有其斜度逐渐变化的弯曲锥面43t2和43t3的例子。
另一方面，在本实施方式的导光板4中，由于除了光入射面43a 之外的其余三个侧面43b也具有和光入射面43a相同的结构，因此
能够得到以下效果。
首先，由于各个侧面43b具有适当的表面相4造度和^l4造度分布， 所以穿过导光部40并且到达侧面43b的光能够净皮随才几漫射和反射。 因此，能够增强光发射面41的面内亮度均匀性。进一步地，能够 降低透过侧面43b的光的量以此提高光利用效率。进一步地，当光 被反射板6反射并重新进入导光板4时，能够获得适当的光扩散效 果。
21其次，由于各个侧面43b沿着厚度方向包括4敞小的弯曲凹部 43d,所以除了上述效果外，能够提高导光板4的主表面内的反射 分散效率。因此，肖'&够提高从光发射面发出的光的面内均匀性。
再次，由于各侧面43b在光发射面41 一侧包4舌突出部43c，所 以在导光才反4的侧面43b和反射4反6之间形成的缝隙内的正面方向 传#番的光能够#皮突出部43c捕冲足并能4吏之重新进入导光部40。图 11是示出该状态的背光单元7的主体部分的4黄截面图。在导光板4 的侧面43b和反射板6之间形成的缝隙G内的正面方向(图中向上) 传播的光Lb进入侧面43b的突出部43c内，并被具有适当粗糙度 的突出部43c的表面效应所漫射。因此，能够减弱导光^反4的周围 边缘部分的亮度的有偏上升，且能够改善亮度分布。
图15 (A)和图15 (B)示出了由于存在/缺少突出部43c而带 来的导光板的光学特性的不同。图15 (A)示出了在其侧面没有突 出部43c的导光板结构模型的模拟效果。图15 (B)示出了在其侧 面包括突出部43c的本实施方式中的导光板结构模型的模拟效果。 通过在导光板的侧面构造如此结构的突出部，使得能够抑制光从导 光板的侧面泄露并使之到达光发射面的整个区域以提高面内亮度 分布。
如上所述，由于本实施方式中的导光板4具有导光特性，能够 得到具有高的光利用效率和良好的面内亮度分布的面发光装置3和 液晶显示设备l。此外，由于导光板4被形成为其厚度等于或小于 0.3 mm,这才及其薄，这将对面发光装置3和液晶显示i殳备l的薄型
化做出很大的贡献。
接下来，将描述本实施方式的导光板4的制造方法。本实施方式中的导光板4的制造方法包括准备透明树脂制成的 塑料片、并把塑料片冲压成框状以形成导光板4的步骤。作为导光 板4的基本材料的塑料片通过多种成形方法如熔融才齐出、热压和辊 扎成形等制成。应该注意到塑料片可以通过购买市场上可买到的产
品准o
图12是本实施方式使用的导光板制造装置11的结构示意图。 导光4反制造装置11包4舌片成形部12和冲压部13。
成形机20设置在片成形部12中。成形机20包括加热辊21、 冷却辊22以及绕在力a热寿昆21和冷却4昆22上的第一环带23。成形 才几20还包才舌与力口热寿昆21才目7寸的第一压送寿昆24、与^令3卩寿昆22 ^目只于 的第二压送辊25以及绕在第一压送辊24和第二压送辊25上的第 二环带26。
第一环带23和第二环带26之间形成有一定的》逢隙。通过在以 相同方向运转的环带23和26之间供应透明树脂材料，形成具有预 定厚度(例如，等于或小于0.30 mm)的长塑料片S。此外，通过 在第一环带23的表面(成形面)上形成由棱镜图案组成的几何图 案，棱镜图案(41a)能够与塑料片S的成形同步地形成在塑料片S 的一个表面(图12中的上表面)上。此外，通过在第二环带26的 表面(成形面)形成由凹型或凸型曲面状圓点图案组成的几^f可图案， 凹型或凸型曲面状圆点图案(42a)能够在塑^1"片S成形的同时转 移到塑料片S的其它表面(图12中的下表面)上。
如图13所示的冲压机30装备在冲压部13中。冲压机30包括 位于塑料片S的上表面侧的可移动冲模31和位于塑料片S的下表 面侧的固定冲模32。可移动沖模31被构造成能够相对于固定沖模 32在垂直方向进行移动。緩沖构件33和34分别装备在可移动冲才莫31和固定冲模32的内侧。尤其是，框状冲压刀片(四刀片，Victoria blade ) 35埋入固定冲才莫32侧的緩沖构件34中。
沖压机30对供应在可移动沖模31和固定冲模32之间的塑料 片S从上到下进行冲压。这时，埋在緩沖构件34中的沖压刀片35 从下表面靠近塑料片S，形成具有与沖压刀片35的形状相同的外形 的片。制造出来的片构成了本实施方式的导光板4。
由冲压才几30形成的片的冲压冲黄截面部分组成了具有图2~图6 所示的表面状况的导光4反4的侧面43。换句话i兌，侧面43的突出 部43c在沖压步骤的最后阶萃殳形成在塑一牛片S的上表面的附近区 域。突出部43c通过不同于沖压刀片35的剪切工作的才几械切断而 形成，并乂人切割截面处向外突出。突出部43c在塑^l"片S的冲压步 -骤中必然形成在沖压截面上。
此外，导光板4的侧面43的表面粗糙度对于在冲压刀片35剪 切塑料片时不可避免地形成的冲压截面部分来i兌具有独特性。因 此，根据塑料片S的构成材料、沖压刀片35的锋利程度以及沖压 压力等调整侧面43的表面相4造度成为可能。这对于在导光4反4的 侧面43上形成的条紋凹部43d同样成立。凹部43d的形成方向耳又 决于导光一反4的冲压方向(导光4反4的厚度方向)。
在如上述方法制造的导光板4中，沖压截面在突出部43c形成 的一侧的表面(塑料片S的上表面)用作光发射面41,另一侧面用 作光反射面42。应该注意，由于导光板4的侧面部分都具有相同的 表面条件，因此任何一面都可以用作光入射面43a。
根据本实施方式，由于导光^反4是通过冲压方法制造出来的， 所以能够容易地制造不能通过注射成型方法制造的等于或小于0.30 mm的超薄导光4反4。
24冲是高其产量。进一步地，通过改变沖压刀片35的尺寸，可以容易 地制造支持各种显示屏尺寸的导光^^反。
进一步地，根据本实施方式，由于导光板4的侧面由沖压截面 组成，因此易于实现上述的多种光学特性。换句话说，导光板4能 够在冲压后不进行任何特殊处理的而一皮实际应用，其侧面以冲压截
面的形式直4妻使用。
图14 (A)表示通过冲压具有预定尺寸的厚度为0,25 mm的聚 碳酸酯片而得到导光板的侧面(沖压截面)的样本照片。在冲压截 面中，在导光板的厚度方向延伸的孩丈小条紋凹部(凹槽)能够被识 别出来。图14 (B)示出了图14 (A)中形成有条紋的截面部分的 ;故大照片。图14 (C)示出了图14 (A)中未形成有条紋的截面部 分的》文大照片。
如上所述，通过冲压处理制造的导光^反的侧面具有归因于其处 理方法的表面形态。这些表面形态l是供如上述一样的、作为导光板 的各种先进的光学功能。此外，由于能够通过冲压处理制造极其薄 的导光板，对于装备了导光板的面发光装置和液晶显示设备的薄型 化具有^艮大的贡献。
到此已经描述了本发明的实施方式。然而，本发明不局限于上 述实施方式，只要不背离本发明的要旨，当然可增加各种修改。
例如，在上述实施方式中，导光板4通过冲压方法制造出来。 然而，根据导光板4的厚度也可以通过注射成型方法将其制造出来。 在这种情况下，突出部43c和凹部43d的形成可以通过对沖才莫的内 表面进行处理实现。此外，除了对沖模的内表面进行处理外，还可processing )、,奮削处理等，对侧面43 <故并且并造4^处理。
此外，导光板4的形状不局限于上述的简单板，本发明也能应 用到其板厚随着其离入射面侧的距离增加而逐渐减小的楔状的导 光才反。进一步i也，如图16所示，本发明也可应用到其上表面由倾 斜部51和平坦部52组成的导光才反50中。相应地，在4吏入射面53 以与光源5的尺寸相只于应的厚度形成时，以平坦部52作为光发射 面的薄的导光板能够 一皮构造出来。
此外，在上述实施方式中，描述了突出部43c形成于导光板4 的包括「侧面43a在内的四个侧面43上的例子。4乍为选4奪，本发明 也能应用到突出部43c只在光入射面43a上形成或突出部43c在除 了光入射面43a的至少一个侧面43b上形成的例子。
另一方面，光入射面43a可具有由棱4fe和透4竟为示例的凹凸形 状。相应地，预定的光漫散效果可以4皮表现在光入射面43a上以此 减小亮度不均匀性。存在由沿着光入射面43a的纟从向方向(宽度方 向)配置的多列棱4竟组成的棱4竟面，作为凹凸形状。光入射面的凹 凸形状例如可以通过在冲压刀片的顶端的内表面形成凹凸形状或 将刀片的顶端形成为波形而得到。
图17是由棱4竟面组成的光入射面的例子的部分平面图，图18 是其放大图。光入射面43p包括大致等腰三角棱镜在宽度方向循环 排列的凹凸形状的表面。棱4竟的排列间距、高度、顶角和谷角 (inter-prism angle ，棱镜间夹角)可以冲艮据导光板的尺寸、光源的 配置间隔、光源的配置数目及要求的亮度特性等进行合理地设置。
例如，棱镜的排列间距P能够设置为0.1 mm~ 5.0 mm，高度 H可以i殳置为0.05 mm ~ 2.5 mm,顶角0a和谷角9b可以i殳置为
2660。-150°。如图18所示，棱4竟的顶和棱4竟之间的谷(groove)不 必是尖锐的，可以是弯曲的。棱镜的顶和谷的曲率半径例如可以设 置为等于或大于0.05 mm。图19是包括棱镜形的光入射面43p的导 光板的光分布的例子。图中的例子表示考虑了光入射面43p后的各 光源的光分布的才莫拟结果，其中光入射面43p的顶角0a和谷角0b 为120°，间距p是0.7mm，棱4竟的顶和谷的曲率半径是0.15 mm。 上述例子例如能够应用到五个光源以间距8.6 mm配置的面光源中。
当通过冲压方法制造由棱4竟面组成的光入射面43p时，如上所 述，微小条紋凹部沿着厚度方向形成在棱镜面上。在该情况下，能 够获得归于凹部的光漫射效果和光入射面43p的棱4竟面的折射效果 的双重光扩散效果。因此，能够进一步降低亮度不均匀性，且能够 形成具有良好的亮度均匀性的面光源。
图20是导光板4的光入射面43a的结构的另一个修改实例的 部分平面图。在该例中，光入射面43a包括限定光源5所配置的区 域的多个凸部43s。相应地，能够冲是高光源5相对于光入射面的位 置准确度。凸部43s的间距和数目根据光源5的大小和数目等合理 设置。此夕卜，凸部43s之间的区域例如可以通过前面描述的棱镜面 43p形成。
权利要求
1.一种导光板，包括光发射面；与所述光发射面相对的光反射面；以及光入射面，包括突出量从所述光发射面一侧向所述光反射面一侧逐渐减小的突出部，所述突出部形成于所述光入射面在所述光发射面一侧的端部。
2. 根据权利要求1所述的导光板，其中，所述突出部沿着所述光发射面的边缘部连续形成 在所述光入射面上。
3. 根据权利要求2所述的导光板，其中，所述导光板的厚度等于或小于0.30mm。
4. 根据权利要求3所述的导光板，其中，所述光入射面包括/人所述光反射面一侧向所述光 发射面一侧延伸的大量条紋凹部。
5. 根据权利要求3所述的导光板，其中，所述光入射面具有沿着所述光入射面的纵向方向 的粗糙度分布。
6. 根据权利要求1所述的导光板，其中，所述光入射面是由沿着所述光入射面的纵向方向 配置的多列 一麦4竟构成的 一麦4竟面。
7. 根据权利要求6所述的导光板，其中，所述棱4竟面包括乂人所述光反射面一侧向所述光发 射面一侧延伸的大量条紋凹部。
8. 根据权利要求1所述的导光板，其中，所述突出部包括从所述光发射面一侧向所述光反 射面 一 侧倾杀+的4#面。
9. 根据权利要求1所述的导光板，其中，所述光反射面包4舌以随着其与所述光入射面的^巨 离的增加而增大的密度形成的曲面状圓点图案。
10. 根据权利要求1所述的导光板，其中，所述光发射面包括配置在与所述光入射面平行的 方向的多列棱4竟图案。
11. 一种导光板，包括光发射面；与所述光发射面相对的光反射面；以及包括光入射面的四个侧面，各侧面包括突出量从所述光 发射面一侧向所述光反射面一侧逐渐减小的突出部，各突出部 形成在各侧面在所述光发射面 一侧的端部。
12. 根据权利要求11所述的导光板，其中，所述突出部沿着所述光发射面的边缘部连续形成 在所述侧面上。
13. 根据权利要求11所述的导光板，其中，所述四个侧面包括^人所述光反射面一侧向所述光 发射面 一侧延伸的大量条紋凹部。
14. 一种面发光装置，包括导光纟反，包括 光发射面，与所述光发射面相对的光反射面，以及光入射面，包括突出量/人所述光发射面一侧向所述 光反射面 一侧逐渐减小的突出部，所述突出部形成在所 述光入射面在所述光发射面一侧的端部；以及光源，配置在所述导光才反的所述光入射面上。
15. 才艮据权利要求14所述的面发光装置，其中，所述光源为点光源。
16. —种液晶显示^殳备，包凌舌导光板，包括 光发射面，与所述光发射面相对的光反射面，以及光入射面，包括突出量/人所述光发射面一侧向所述 光反射面一侧逐渐减小的突出部，所述突出部形成在所 述光入射面在所述光发射面 一侧的端部；光源，配置在所述导光板的光入射面上；以及液晶显示装置，配置在所述导光一反的所述光发射面一侧。
17. —种导光板制造方法，包括准备由透明树脂制成的塑料片；以及 4巴塑料片冲压成框状以成形导光板。
18. 才艮据^又利要求17所述的导光斗反制造方法，其中，所述沖压步备聚包括形成包括突出部的截面，所述 突出部沿着塑料片的 一个表面的边缘部连续形成。
19. 根据权利要求17所述的导光板制造方法，其中，准备塑料片的步骤是一个成形长塑料片的步骤， 以及，其中，成形塑料片的步骤包括在所述塑料片的表面上转 印几4可图案的步-骤。
全文摘要
本发明提供了能够改善光利用效率和亮度分布特性且能够解决薄型化的导光板、面发光装置、液晶显示设备以及导光板制造方法。根据本发明的导光板(4)包括光发射面(41)；与光发射面(41)相对的光反射面(42)；以及包括沿着光发射面(41)的边缘部连续形成的突出部(43c)的光入射面(43a)。因此，进入突出部(43c)的光穿过突出部(43c)，并在光发射面(41)的内表面发生全反射，于是在导光板(4)内传播。如上所述，由于向光入射面(43a)的上部发射的入射光成分能够被突出部(43c)有效阻止，因此能够改善亮度分布特性和光利用效率。根据本发明的导光板(4)通过冲压处理制造出来。
文档编号G02F1/13357GK101680619SQ200980000214
公开日2010年3月24日 申请日期2009年2月6日 优先权日2008年2月7日
发明者佐佐木纯, 工藤泰之, 永田佳秀, 福田麻里子, 落合昌弘, 青木诚 申请人:索尼株式会社