专利名称：导光板、模具及模具的加工方法
技术领域：
本发明涉及在液晶面板或照明用的端面照光(edge light)式背光源(backlight)中使用的导光板、模具及模具的制造方法。
背景技术：
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近年来，作为液晶面板或利用照明用的导光板的端面照光式背光源的光源，采用利用LED (发光二极管)的光源，推进了性能的提高和节能。过去，公开了诸如专利文献I和专利文献2所述的导光板。现有技术文献专利文献专利文献I日本特开2005- 135843号公报专利文献2日本特开2007- 214071号公报
发明概要发明要解决的问题但是，在如专利文献I或者专利文献2公开的导光板中，很难做到不产生亮度不均、以及以较少的光源实现高画质。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种导光板，能够做到不产生亮度不均，而且以较少的光源实现高画质。用于解决问题的手段为了解决上述问题,本发明的一个方式的一种导光板，该导光板具有第一面和与所述第一面对置的第二面，使光沿着与所述第二面平行的第一方向入射，并使光朝向与所述第一面垂直的第三方向的所述第一面侧出射，所述导光板具有接受光的入光部；光导通路径，沿着所述第一方向引导在所述入光部中入射的光；以及出射部，使经由所述光导通路径沿着所述第一方向被引导的光朝向所述第三方向的所述第一面侧反射从而出射，所述出射部是在所述第二面中沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸、而且截面呈V字形状的第一 V字形槽，所述第一 V字形槽在所述第一方向设有多个，其深度形成为使所述第一V字形槽的所述第二方向的中央处为最深。根据该方式，第一 V字形槽在第一方向设有多个，其深度形成为使第一 V字形槽的第二方向的中央处为最深。即，由第一V字形槽形成的面的面积在第二方向的中央大于第二方向的端部。因此，从入光部入射的光中、在第一 V字形槽的第二方向的中央侧沿着第三方向反射的光，多于在第二方向的两端侧反射的光。通过这样进行槽深度的优化，能够形成这样的亮度分布，即提高中央处的亮度，而且其周围的亮度随着远离中央而降低。因此，不需要提高整面的亮度，能够以较少的光源实现高画质，而且能够实现节能效率良好的背光源。
另外，本发明的所有方面或者具体的方式也可以利用方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读的CD — ROM等记录介质来实现，还可以利用方法、集成电路、计算机程序或者记录介质的任意组合来实现。发明效果根据本发明的导光板，不需要提高整面的亮度，能够以较少的光源实现高画质，而且能够实现节能效率良好的背光源。
图I是本发明的实施方式I的导光板的立体图。图2 Ca)是本发明的实施方式I的导光板的俯视图，图2 (b)是本发明的实施方 式I的棱镜槽截面。图3是本发明的实施方式I的棱镜槽截面的放大图。图4 Ca)是从本发明的实施方式I的导光板的出射面侧观察的俯视图，图4 (b)是本发明的实施方式I的X轴方向的亮度分布图，图4 (C)是本发明的实施方式I的Y轴方向的亮度分布图。图5是本发明的实施方式2的导光板的立体图。图6 (a)是本发明的实施方式2的导光板的俯视图，图6 (b)是本发明的实施方式2的棱镜槽截面。图7是本发明的实施方式2的棱镜槽截面的放大图。图8 Ca)是从本发明的实施方式2的导光板的出射面侧观察的俯视图，图8 (b)是本发明的实施方式2的X轴方向的亮度分布图，图8 (c)是本发明的实施方式2的Y轴方向的亮度分布图。图9A是本发明的实施方式3的模具镶件的立体图。图9B是本发明的实施方式3的棱镜凸出部的立体图。图IOA是本发明的实施方式3的一个棱镜凸出部的俯视图。图IOB是本发明的实施方式3的棱镜凸出部分的立体图。图IOC是本发明的实施方式3的棱镜凸出部的1/4象限的俯视图。图IOD是本发明的实施方式3的棱镜凸出部的从Θ方向观察的剖视图。图IOE是本发明的实施方式3的棱镜凸出部的从Y轴方向观察的剖视图。图11是表示本发明的实施方式3的导光板的有效发光区域与棱镜凸出部的尺寸的关系的图。图12A是本发明的实施方式4的形成棱镜槽的金属板的立体图。图12B是本发明的实施方式4的金属板的棱镜槽截面。图13 (a)是本发明的实施方式4的电解镀镍的状态图，图13 (b)是本发明的实施方式4的电解镀镍的剥离状态图。图14是专利文献I记载的背光源单元的分解立体图。图15是专利文献I记载的导光板的立体图。图16 Ca)是专利文献I记载的导光板的俯视图，图16 (b)是专利文献I记载的导光板的X轴方向的亮度分布图，图16 (C)是专利文献I记载的导光板的Y轴方向的亮度分布图。图17A是使用专利文献2记载的冷阴极管的直下式背光源的俯视示意图。图17B是使用专利文献2记载的冷阴极管的直下式背光源的剖视图。
具体实施例方式(关于作为本发明的基础的思想)本发明人发现在“背景技术”部分中记载的导光板存在如下问题。图14表示现有技术的端面照光式背光源(专利文献I)。导光板18由成为光的入射面的光入射面19、光反射面20、和光出射面21构成。在该导光板18上依次配置有扩散片24、棱镜片23、和按压各个片23、24的框22。并且，在导光板18之下依次配置有将从导 光板18的光反射面20泄漏的光反射的反射片25、成为背光源的光的光源的LED 27、和保持导光板18及LED 27的壳体26。其中，导光板18如图15所示，在作为导光板18的一个主面的光反射面20、和与光反射面20平行且对置的作为另一个主面的光出射面21中，对从光入射面19入射的光进行全反射，从而来进行导光，使作为均匀的光从所述光出射面21进行出射，由此实现面发光。光反射面20形成为包括η个棱镜20Αη的棱镜图案(pattern)，对从光入射面19入射并被导光到导光板18内的光朝向光出射面21方向高效引导。在该导光板18中，设光的导光方向为X轴方向，设与光出射面21平行的、且与X轴方向垂直的方向为Y轴方向，设从光出射面21进行面发光并出射的方向为Z轴方向，由此定义XYZ坐标系。在该XYZ坐标系中，通过改变在X轴方向排列多个而形成的各个棱镜20An之间的间距或者各个棱镜20An的高度(Z轴方向的宽度),对由导光板18导光的光的X轴方向成分进行配光控制。并且，在导光板18形成有圆筒形状的圆弧的槽21Am，并使其轴方向与X轴方向平行。圆弧的槽21Am用于降低从3个LED沿着X轴方向出现的线状的亮线。在以LED等为光源、从导光板的旁侧输入光使进行面发光的端面照光式的背光源中，按照与导光板的光源的排列平行的线状的棱镜图案来实现亮度均匀性，以便提高面的亮度的均匀性。按照图16 (a)、图16 (b)、图16 (C)来说明专利文献I记载的亮度分布。图16(a)是导光板18的俯视图，图16 (b)是导光板18的X轴方向的亮度分布。图16 (c)是Y轴方向的亮度分布。Y轴方向的亮度分布是中央处的亮度高，能够控制光。另一方面，X轴方向的亮度分布是恒定的亮度分布，因而不能控制亮度分布。另一方面，图17A表示如过去的专利文献2记载的大型液晶电视机所使用的显示器的、采用了冷阴极管的直下式背光源的导光板。图17B是图17A的剖视图。如17A和图17B所示，背光源28由直管的冷阴极管30和弯曲的冷阴极管30a和壳体29和扩散板31构成。将冷阴极管30a弯曲的理由如下所述。在这种直下式背光源的导光板中，为了液晶电视机等的高画质而期望高亮度和高分辨率，并且期望低功耗。其中，亮度是对图像的观察效果产生深刻印象的重要因素。并且，在液晶彩色电视机中，进行与使液晶画面的中央部的亮度具有比其它部分明亮的亮度梯度的、所谓重视中央部亮度模式对应的背面照明，由此使整体上容易看清楚。关于这样能够使亮度分布不明显的原因可以考虑以下理由。人的瞳孔的形状是圆形的，瞳孔能够一次性察觉画面的范围近似于圆形，因而在画面内的亮度梯度分布形状为圆形的情况下，人能够一次性察觉到的范围和亮度梯度的分布形状是基本相似的形状。这样，通过使观察者产生一种错觉，能够减小亮度梯度对观察者的心理性影响。因此，关于亮度梯度，优选使显示图像的亮度大致单调地减小，以便使观察者不易察觉到，另外亮度梯度具有对称性时将更加不显眼。因此，使亮度从画面中央朝向水平或者垂直方向单调地减小比较有效。并且，基于同样的理由，亮度梯度形成为相对于显示图像的水平轴或者垂直轴大致对称的亮度梯度。这样通过使亮度梯度分布成为同心圆状，能够使亮度梯度极其不显眼。另外，“同心圆状的亮度分布”是指诸如连接亮度大致相等的部分的线段成为以画面中心为大致中心的大致圆形的分布。根据以上所述的观点，在专利文献2的技术中，通过将冷阴极管30a弯曲来提高画面的中央的冷阴极管的密度，得到亮度提高、而且画面的中央的亮度较高的山形的亮度分布特性。但是，在采用LED的端面照光式的专利文献I的导光板中，只能控制如图16 (b)所不的导光方向(X轴方向)的亮度分布，不能控制如图16 (c)所不的相对于导光方向的垂 直方向(Y轴方向)的光源的排列及平行方向的亮度分布。在如专利文献I所述的圆筒形的亮度分布棱镜式导光板中，通过形成多个线状的棱镜20An，具有该棱镜20An朝向出射方向(Z轴方向)高效反射光的优点，通过改变各个棱镜20An的间距或者各个棱镜20An的高度，容易进行由导光板18导光的光的X轴方向成分的配光控制。但是，在专利文献I的技术中存在不易进行Y轴方向成分的配光控制的问题。并且，在设于光出射面21的圆筒形状的圆弧的槽21Am中，控制亮度的效果降低，只有亮度不均的基于光扩散效应的降低效果，Y轴方向的配光控制比较困难。因此，在专利文献I的导光板中，很难实现有效利用了在人的视觉上画面中心的亮度提高且看不出来亮度不均的亮度分布。并且，由于通过亮度的均匀化而降低了整体亮度，因而存在需要将整体亮度提高到必要程度以上的亮度的问题。另外，在采用冷阴极管的专利文献2的技术中，只能在作为光源采用了冷阴极管30时实现。假设即使将诸如LED那样的点光源排列在与冷阴极管延伸的状态相同的位置，也存在出现亮度的不均的问题。并且，如果为了消除这种亮度不均而采用透射率低的扩散板，则产生亮度下降的新问题。为了解决这种问题,本发明的一个方式的一种导光板，该导光板具有第一面和与所述第一面对置的第二面，使光沿着与所述第二面平行的第一方向入射，并使光朝向与所述第一面垂直的第三方向的所述第一面侧出射，所述导光板具有接受光的入光部；光导通路径，沿着所述第一方向引导在所述入光部中入射的光；以及出射部，使经由所述光导通路径沿着所述第一方向被引导的光朝向所述第三方向的所述第一面侧反射从而出射，所述出射部是在所述第二面中沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸、而且截面呈V字形状的第一 V字形槽，所述第一 V字形槽在所述第一方向设有多个，其深度形成为使所述第一 V字形槽的所述第二方向的中央处为最深。根据该方式，第一 V字形槽在第一方向设有多个，其深度形成为使第一 V字形槽的第二方向的中央处为最深。即，由第一V字形槽形成的面的面积在第二方向的中央大于第二方向的端部。因此，从入光部入射的光中、在第一 V字形槽的第二方向的中央侧沿着第三方向反射的光，多于在第二方向的两端侧反射的光。通过这样进行槽深度的优化，能够形成这样的亮度分布，即提高中央处的亮度，而且其周围的亮度随着远离中央而降低。因此，不需要提高整面的亮度，能够以较少的光源实现高画质，而且能够实现节能效率良好的背光源。并且，优选反射所述光的所述V字形槽的反射面的角度相对于所述第一方向为45°以上60°以下。由此,能够使从入光部入射的光朝向第三方向高效反射。并且，优选所述第一 V字形槽在所述第一方向的中央设有多个，该导光板还具有第二 V字形槽，该第二 V字形槽在所述第二面中设于所述第一 V字形槽的所述第一方向的两外侧，其截面在所述第三方向上是一定的。并且，优选所述多个第一V字形槽形成为，被配置于所述第一方向的中央侧的第一 V字形槽的深度，比配置于所述第一方向的外侧的第一 V字形槽深。由此，导光板的亮度分布不仅是第二方向的中央处的亮度提高，而且第一方向的中央处的亮度也提高。因此，能够实现亮度相同的区域成为同心圆状、而且随着远离中央亮度下降的亮度分布。并且，优选所述第一 V字形槽利用在设中央的深度为h时端部的深度h2为(h —h/6)以下且使深度连续变化的函数进行表示。由此，将第一 V字形槽在第二方向上的深度的变化量设为最大深度的六分之一。因此，能够逐渐减小第二方向外侧的亮度。并且，优选所述光的光源是沿着所述第二方向排列的多个点光源。由此，例如即使在采用基于点光源的光源时，也能够实现提高中央处的亮度、而且其周围的亮度随着远离中央而下降的亮度分布。并且，优选所述光从所述导光板的对置的两侧面入射。由此，相对于导光板从第一方向的两侧配置多个点光源，因而能够使第一方向的亮度分布左右对称。并且，为了解决上述问题，本发明的一个方式的模具是用于形成上述技术方案I 7中任意一项所述的导光板的V字形槽的模具，该模具具有第二面形成面，与所述导光板的第二面对应；以及第一 V字形凸出部，与所述导光板的所述第一 V字形槽对应，且沿第二方向延伸，通过使形成所述第一 V字形凸出部的两个面与所述第二面形成面相交而形成的两条边界线，以随着从所述第一 V字形凸出部的所述第二方向的中央朝向端部而接近的方式，相对于所述第二方向相互倾斜规定角度。由此，能够形成与第一 V字形槽对应的模具，该第一 V字形槽在第一方向设有多个，其深度形成为从第一 V字形槽的第二方向的中央处朝向其两端而变浅。并且，为了解决上述问题，本发明的一个方式的模具的加工方法是上述技术方案8所述的模具的加工方法，包括以下步骤在能够镀覆的金属靠模板上加工槽深相对于所述第二方向而变化的V形槽；对所述金属靠模板实施厚膜镀层的步骤；从实施了所述厚膜镀层的所述金属靠模板剥离所述厚膜镀层的步骤；以及将所剥离的所述厚膜镀层安装在规定的模具板上的步骤。由此，通过进行厚膜镀层来形成模具的第一 V字形凸出部，因而能够高精度地形成模具。另外，本发明的所有方面或者具体的方式也可以利用方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读的CD - ROM等记录介质来实现，还可以利用方法、集成电路、计算机程序或者记录介质的任意组合来实现。下面，参照
本发明的实施方式。(实施方式I)使用图I 图4来说明本发明的实施方式I的导光板。导光板I是这样的板，其被用于液晶显示器等的端面照光式背光源中，将来自配置于导光板I的端部的光源的光引导到内部并进行反射，从而实现面发光。导光板I将从导光板I的端部照射的光引导到内部并进行反射，以便使在显示于液晶显示器的范围的区域(即有效发光区域)中进行面发光。图I是表不本发明的一个实施例的导光板I的图。导光板I包括第一面Al ;与第一面Al对置的第二面A2 ;作为光源的LED 2 ;作为接受LED 2的光的入光部的入光面6 ；光导通路径LpI，沿着与第一面Al (或者第二面A2 )平行的第一方向(下面称为“X轴方向”)引导在入光面6中入射的光；作为出射部的第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b，使经由光导通路径Lpl被引导的光朝向与第一面Al垂直的第三方向(下面称为“Z轴方向”)的第一面Al 侧反射，由此出射光。光导通路径Lpl形成于第一面Al与第二面A2之间。第一棱镜槽3a设于第二面A2侧，是沿着与X轴方向交叉的第二方向(下面称为“Y轴方向”)延伸、而且截面呈V字形状的第一 V字形槽。第一棱镜槽3a在X轴方向排列了多个，并被设于Y轴方向的中央。第一棱镜槽3a的深度Dl形成为随着从第一棱镜槽3a的Y轴方向的中央朝向其两端而变浅。即，第一棱镜槽3a的深度Dl是在Y轴方向的中央最深、在Y轴方向的两端最浅。另外，第一棱镜槽3a的深度Dl从第一棱镜槽3a的中央一直到两端单调地减小。第二棱镜槽3b是设于第二面A2侧且在X轴方向的两外侧、而且截面沿着Y轴方向而为一定的第二 V字形槽。即，第二棱镜槽3b的深度D2在Y轴方向上是均匀的。在远离导光板I的中央侧的位置，而且是在X轴方向的两端分别形成有多个(在本实施方式中为两个)第二棱镜槽3b。图2 Ca)是导光板I的第二面A2侧的俯视图，图2 (b)是第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b的基于X — Z平面的剖视图。在图2 (b)中，示出了使光沿作为出射面的第一面Al侧的Z轴方向反射的立起角Θ 2、和第一棱镜槽3a的深度Dl (或者第二棱镜槽3b的深度D2)。另外，在图2 (a)中记述为能够理解第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b的平面配置和形状的状态，第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b均是仅深度和宽度不同，除此之外的截面形状是相同的，因而在图2 (b)中共同地说明第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b双方的构造。图3是图2 (b)的放大图，是示出了在导光板I的光导通路径Lpl中通过的路径的一例的图。在图3中示出了沿第二面A2侧的Z轴方向在第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b反射的光的光路、和在第二面A2中反射后的光再通过第一面Al反射的光路。如上所述，导光板I使沿光导通路径Lpl而引导的光经由第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b进行反射，使光在出射方向即Z轴方向的第一面Al侧出射。导光板I还使相对于第一面Al和第二面A2以全反射角以上的角度传播的光(光线B2)在第一面Al和第二面A2中进行全反射，由此将光引导到导光板I的Y轴方向的里侧(即入光面6的相反侧)。导光板I利用四方形的透明的丙烯树脂板构成，面对出射方向(Z轴方向)的第一面Al被加工为光学平面。导光板I的与第一面Al垂直的4个平面被加工为光学平面，在距离4个平面中的I个面(即入光面6)为O. 5mm的位置，以规定的间距排列140个LED 2。另外，在图1、2、4中，为了便于说明，将LED 2的个数设为7个，但实际上配置有140个。并且，对于第二面A2,与第一面Al相同地也被加工为光学平面。从入光面6入射到导光板I的光在液晶面板的显示图像的有效发光区域中反复经由第一面Al和第二面A2中至少一个面被全反射，直到经由第一棱镜槽3a或者第二棱镜槽3b被反射，然后被向导光板I的入光面6的相反侧引导。第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b形成于液晶面板的有效发光区域的范围内，并且形成为形成截面呈V字形的槽的两个反射面Rl和反射面R2相对于第二面A2的平面的立起角Θ2为52°。如图3所示，经由第二面A2反射的光线BI又经由反射面Rl进行反射，再透射第一面Al，大致沿着Z轴方向出射。该反射面Rl的反射面积越大的部分，从导光板I的该部分出射的亮度越高。另外，在形成有第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b的反射面Rl和反射面R2中，反射面Rl形成于光源侧，反射面R2形成于光源的相反侧。多个第一棱镜槽3a分别形成为被配置于X轴方向的中心的第一棱镜槽3a的中央 处深度最深，而且深度随着远离X轴方向的中心而变浅。即，多个第一棱镜槽3a形成为在X轴方向上深度不同，中心附近的深度最深。例如，在设中央处的深度为h时，第一棱镜槽3a具有利用使端部的深度h2为(h - h/6)以下的深度连续变化的函数所表示的形状。这样，第一棱镜槽3a的深度D2越深，反射面Rl、R2的面积越大，深度D2越浅，反射面R1、R2的面积越小。因此，经由配置于中央的第一棱镜槽3a而反射并出射的光的亮度提高，经由远离中央的位置的第一棱镜槽3a而反射并出射的光的亮度降低。因此，多个第一棱镜槽3a能够以如下方式出射光，即提高导光板I的中央附近的亮度，随着远离中央，其周围亮度缓慢降低。形成有多个第一棱镜槽3a和多个第二棱镜槽3b的X轴方向的间距(即多个第一棱镜槽3a和多个第二棱镜槽3b之间的距离)是一定的，为500 μ m。在第一棱镜槽3a中，槽深度从4 μ m到70 μ m在各个槽之间变化。另外，如果槽深度为4 μ m以下，则具有O. 4 μ m的加工误差，因而误差的影响达到10%以上，亮度的分布误差增大。而如果槽深度达到70μπι以上的较深深度，则槽加工时间比较长，考虑到制作成本与光学上的亮度设计分布的平衡，70μπι以下比较适合。在第一棱镜槽3a的Y轴方向的端部(或者X轴方向的端部的第二棱镜槽3b)，用于使光反射并向Z轴方向的第一面Al侧出射的反射面R1、R2的面积需要是最低限度的面积，因而设为4 μ m以上的深度。即，为了向Z轴方向出射光，需要最低限度具有4μπι深度的反射面。图4 Ca)是导光板I的第一面Al侧的俯视图。图4 (b)是在从图4 Ca)的第一面Al侧利用亮度计进行亮度测定时示出X轴方向的亮度分布的图。并且，图4 (c)是在从图4 Ca)的第一面Al侧利用亮度计进行亮度测定时示出Y轴方向的亮度分布的图。如其结果所示，使基于LED 2的光入射到导光板I时的X轴方向的亮度分布为如图4 (b)所示的中央高的亮度分布。其原因是Y轴方向的同一位置的第一棱镜槽3a的深度是在X轴方向的中央处最深，随着朝向端部而变浅。通过形成这种构造，能够在X轴方向的中央侧增大Y轴方向的单位范围的反射面Rl的面积，能够在X轴方向的端部减小Y轴方向的单位范围的反射面Rl的面积。因此，能够形成如图4 (b)所示的中央高的亮度分布。并且，同样使基于LED 2的光入射到导光板I时的Y轴方向的亮度分布为如图4(C)所示的中央高的亮度分布。其原因是相同的第一棱镜槽3a的深度是在Y轴方向的中央处最深，随着朝向第一棱镜槽3a的端部而变浅。通过形成这种构造，在相同的第一棱镜槽3a中能够增大Y轴方向的中央侧的反射面Rl的面积，能够减小Y轴方向的端部侧的反射面Rl的面积。因此，能够形成如图4 (c)所示的中央高的亮度分布。并且，通过在导光板I的X轴方向的端部形成使V字形状的槽为一定的平行槽的第二棱镜槽3b，亮度分布在导光板I的端部变均匀，不会成为如图4 (b)和图4 (c)所示的向上凸出的形状的亮度分布。第一棱镜槽3a与第二棱镜槽3b的槽深的比率不固定，是根据提高中央处的亮度的范围而确定的。第二棱镜槽3b被设于导光板I的X轴方向的长度为距离两端分别为20%的范围的区域附近，能够根据亮度的控制量设定槽深。并且，第一棱镜槽3a被设于距离该两端分别为20%的范围的区域以外的区域中，以便提高导光板I的中央部的两端。另外，优选距离两端为20%是因为 想要提高中央亮度的区域为导光板长度的中央的10%的区域。因此，不需要使加工困难的槽的深度变化的第一棱镜槽3a的槽形成到端部，通过使平滑地连接于中央的高亮度区域，并从距离端部为20%的位置起设为第一棱镜槽3a的槽，能够消除急剧的亮度变化。另外，在实施方式I中，将LED 2设于导光板I的单侧，控制来自一个方向的光，因而，不能成为完全对称的亮度分布。但是，如上所述通过设置第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b,并进行槽深的优化，能够形成提闻中央的売度、而且使其周围売度分布随着远尚中央売度分布降低那样的分布。即，能够形成亮度相同的区域成为同心圆状，而且亮度随着远离中央而降低的亮度分布。由此，能够降低光源的光量，而且尽力不降低图像质量。另外，即使是在如现有技术的图15所示在出射面侧形成与反射面垂直的凸棱镜，以降低来自入光侧的光的X轴方向的亮度不均的情况下，也能够得到如上所述的提高反射面侧的中央亮度的棱镜槽的效果。此时，优选进行考虑了出射面侧的棱镜的折射、反射状态而实施了优化的反射面侧的棱镜槽深度的设计。(实施方式2)使用图5 图7来说明本发明的实施方式2的导光板7。实施方式2的导光板7与实施方式I的导光板I的不同之处仅在于，在导光板7的X轴方向的两侧设置作为导光板7的光的光源的多个LED 8，并且具有使LED 8的光从X轴方向的两侧入射的入光面6a和与该面对置的入光面6b。因此，省略关于相同部分的说明。关于导光板7，将与第一面Al垂直地连接的4个平面加工为光学平面，在距离4个平面中的I个面(即入光面6a)为O. 5mm的位置，按照规定的间距排列70个发光二极管。在距离与入光面6a对置的另一个入光面6b为O. 5mm的位置，按照规定的间距排列70个发光二极管。另外，在图5、6、8中，为了便于说明而将LED 8的数量设为一侧7个，但实际上在一侧配置有70个。从入光面6a、6b入射到导光板7的光(光线B3 B6)如图7所不，在液晶面板的显示图像的有效发光区域中反复经由第一面Al和第二面A2中至少一个面进行全反射并导光，直到经由第一棱镜槽3a或者第二棱镜槽3b进行反射。另外，在图7中，光线B3、B4表不经由第一棱镜槽3a或者第二棱镜槽3b进行反射的光线,光线B5、B6表不反复经由第一面Al和第二面A2中至少一个面进行全反射并导光的光线。第一棱镜槽3a和第二棱镜槽3b形成于液晶面板的有效发光区域的范围内，并且形成为形成截面呈V字形的槽的两个反射面Rl和反射面R2相对于第二面A2的平面的立起角Θ2为52°。如图7所示，从入光面6a入射并经由第二面A2反射的光线B3又经由反射面Rl被反射，再透射第一面Al，大致沿着Z轴方向出射。并且，从入光面6a的相反侧的入光面6b入射并经由第二面A2反射的光线B4又经由反射面Rl的相反侧的反射面R2被反射，再透射第一面Al，大致沿着Z轴方向出射。该反射面Rl和反射面R2的反射面积越大的部分，从导光板I的该部分出射的亮度越闻。图8 Ca)是导光板7的第一面Al侧的俯视图。图8 (b)是在从图8 Ca)的第一面Al侧利用亮度计进行亮度测定时示出X轴方向的亮度分布的图。并且，图8 (c)是在从图8 Ca)的第一面Al侧利用亮度计进行亮度测定时示出Y轴方向的亮度分布的图。如该结果所示，在使光从LED 8入射到导光板7时的X轴方向的亮度分布为如图8 (b)所示的中央高的亮度分布。并且，在导光板7中将作为光源的LED 8配置在X轴方向的两侧，因而通过控制来自两个方向的光的配光特性，能够形成左右对称的亮度分布。并且，与导光板I相同地，在使光从LED 8入射到导光板7时的Y轴方向的亮度分布为如图8 (c)所示的中央高的亮度分布。根据这两个方向的亮度分布可知，中央为椭圆状，且亮度提高。由此，能够实现不需降低图像质量即可降低光源的光量。(实施方式3)使用图9A、9B、图IOA IOF以及图11，对制作本发明的实施方式3的导光板的模具进行说明。图9A表示用于制作本实施方式3的导光板I的模具的镶件。模具镶件13形成有用于成形导光板1、7的各个棱镜槽3a、3b的棱镜凸出部12a、12b。形成有棱镜凸出部12a、12b的面被成形为镜面加工面。模具镶件13是通过在不锈钢合金上实施作为加工层的镍与磷的合金镀层或者铜镀层而形成的。并且，模具镶件13的厚度(不包括棱镜凸出部12a、12b)比棱镜凸出部12a、12b的最大高度厚了约50 μ m。这是因为镀层的平面度为30μπι，为了确保用于进行光学平面加工的面的平面度，通过按照50 μ m的加工量进行精密加工，能够使平面度达到I μ m以下。通过直接加工来挖出棱镜凸出部12a、12b，从而加工形成该模具镶件13。图9B是棱镜凸出部12a的立体图。如图9B所示，棱镜凸出部12a形成为相对于Y轴方向具有角度θ的倾斜。图IOA是棱镜凸出部12a的俯视图。棱镜凸出部12a在倾斜角度Θ的方向(下面称为“Θ方向”)上构成有用于形成反射面R1、R2的反射形成面R11、R12 (参照图9B)。BP,用于形成导光板的第二面A2的第二面形成面A12与反射形成面RH、R12的边界线即直线L1、L4，相对于Y轴方向具有角度Θ (规定角度)的倾斜。该直线LI和直线L4以随着从棱镜凸出部12a的Y轴方向中央接近端部而相互接近的方式，相对于Y轴方向相互倾斜了角度Θ。图IOB是棱镜凸出部12a的一部分的立体图。棱镜凸出部12a在Y轴方向的规定
位置具有高度h。图IOC是在棱镜凸出部12a的俯视图(即图10A)中，将棱镜凸出部12a的中心点O规定为X轴方向和Y轴方向的O位置时的第4象限部分的简要放大图。棱镜凸出部12a具有从中心点O到直线L2与相对于Y轴方向倾斜的直线LI相交的点的距离为b的形状，该直线L2是通过中心点O而且与直线LI垂直的直线。因此，棱镜凸出部12a的X轴方向的宽度的二分之一(即中心点O与直线LI和通过中心点O并与X轴方向平行的直线L3的交点Pl的距离)利用b/cos Θ表示。图IOD是相对于Θ方向成直角方向的直线L2和Z轴方向的剖视图。在该剖视图中，将成为反射形成面RU的斜边与X轴方向所成的夹角设为工具角α，将棱镜凸出部12a的高度设为h，如已经利用图IOC进行规定的那样，该剖视图的直角三角形的底边为b，因而它们的关系能够用式I表示。·
h = b · tana......(式 I)图IOE是通过中心点O并沿X轴方向延伸的直线L3和Z轴方向的剖视图。在该剖视图中，将成为反射形成面Rll的斜边与X轴方向所成的夹角设为反射角β，如已经利用图IOC和图IOD进行规定的那样，棱镜凸出部12a的高度为h，该剖视图的直角三角形的底边为b/cos Θ，因而它们的关系能够用式2表示。h = (b/cos Θ )· tan β......(式 2)根据式I和式2，能够用式3表示工具角α。[数式I]a=taa~!(^l.) · · · (式 3)
'COS0 11另外，在图IOC中，在将通过中心点O并与Y轴方向平行的中心线CL与直线LI的交点设为P2时，设中心点O与交点P2的距离为yl，则上述的距离b能够用式4表示。b = yl · sin Θ......(式 4)设棱镜凸出部12a的中心线CL上的端部为P3，设棱镜凸出部12a在中心点O的高度(即Z轴方向的距离)为hl，则高度hi能够用式5表示。hi = b · tan α......(式 5)并且,根据式4和式5，hi能够用式6表示。hi = yl · sin θ · tan α......(式 6)并且，设棱镜凸出部12a在端部Ρ3的高度(即Z轴方向的距离)为h2，设高度hi与高度h2之比为Y，则它们的关系能够用式7表示。hi = Y · h2......(式 7)其中，高度hi和距离yl、以及高度h2和距离y2是具有相同系数Y的比例关系，距离yl与距离12的关系同样也使用系数Y，并利用式8表示。yl = Y · y2......(式 8)并且，距离yl和距离y2与导光板的Y轴方向的发光范围L的1/2的关系用式9表不。(yl — y2) = L/2......(式 9)图11是观察导光板I整体的X — Y平面的俯视图。按照图11所示来定义使光入射到该导光板的LED2、导光板I的有效发光区域、棱镜的反射面倾斜的角度Θ、从棱镜凸出部12a的中心线与倾斜Θ的线相交的点到导光板I中央的距离yl、以及从棱镜凸出部12a的中心线与倾斜Θ的线相交的点到导光板I的有效发光区域的距离12。在此基础上，为了求出角度Θ，假设式3表示的Θ角是无限接近初始值O的值，则根据式3得到α = β。因此，在假设工具角α与在光学设计中使用的反射角β相同的基础上，求出角度Θ。根据式9，通过插入式8能够导出式10。( y · y2 — y2) = L/2......(式 10)根据式10导出距离y2，则距离y2能够用式11表示。y2 = (L/2) / ( Y - I)......(式 11)并且,根据式6、式7和式8导出式12。h2 = y2 · sin θ · tan α......(式 12)
根据式11和式12求出角度Θ，角度Θ能够用式13表示。数式2· · · ·(式 13)使用这些算式对具体的设计事例进行说明。将图IOB所示的棱镜凸出部12a加工成为使一个棱镜凸出部12a的中央处的高度h较高。通过这样进行加工，在俯视观察用于成形发光面的模具面时，如图IOA所示，第二面形成面A12与反射形成面R11、R12的边界线即直线L1、L2被加工成为相对于Y轴方向倾斜角度Θ。并且，棱镜凸出部12a被加工成为以沿着成为导光板中央的直线L3对称的方式倾斜角度Θ，而且加工成为沿着中心线CL对称。通过这样加工棱镜凸出部12a，成为导光板I的端部的部分的棱镜凸出部12a的高度能够加工成为在成为导光板的中央的部分为最高。由于以这种棱镜形状的反射面的角度β接近52°的角度进行加工，因而在本实施方式中，设工具角(刀具角度)α为52°。反射角β与工具角α的关系为式3所示的关系，是根据俯视观察时的角度Θ确定的。按照导光板I的端部Ρ3的棱镜高度h2为10 μ m、导光板I的中心点O的棱镜高度hi为50 μ m来设计该倾斜角度Θ，并且规定一个棱镜凸出部12a中的中央与端部的棱镜高度的倍率Y为5、导光板I的发光面区域(即有效发光区域)为Y轴方向的长度L = 800、X轴方向的长度W = 450,由于角度Θ是小于O. I °的值，因而在α = β时,能够根据导光板尺寸、导光板I的端部Ρ3的棱镜高度h2、导光板I的中心点O的棱镜高度hi、工具角α，利用式13求出在俯视时倾斜的Θ的角度。在设导光板I的有效发光区域为Y轴方向的长度L = 800mm、导光板端部的棱镜高度h2为O. 01mm、中央部的棱镜高度倍率、为5、工具角α为52°时，得知角度Θ根据式13只要为O. 0045°即可。使用该角度Θ,利用能够使立起角Θ 2形成为52°的前端角76。的金刚石刀具在精密加工设备上进行加工，由此能够形成期望的棱镜凸出形状。在棱镜之间的间距为O. 5mm的情况下，优选角度Θ的适用范围为10°以下。另外，在上述的情况下，在角度Θ为10。以上时，棱镜将会干涉，因而能够制作的导光板变小。基于反射效率、加工时间的观点，优选在立起角Θ2为45°以上60°以下、高度h为4μπι以上IOOym以下、工具角α为45°以上60°以下的范围内设计模具镶件13。尤其是在立起角Θ 2和用于加工立起角Θ 2的工具角α在导光板I的Θ 2为小于45°的角度时，反射角成为钝角，几乎不存在朝向相对于来自导光板出射面的出射方向为±5°的范围内的光的反射。并且，在立起角Θ 2超过60°的情况下，透射棱镜槽3a的光增多，几乎不存在朝向相对于来自导光板I的出射面的出射方向为±5°的范围内的光的反射,相对于出射面的正面的亮度不能提高。因此，将立起角Θ 2设计为45°以上60°以下的范围内。
通过这样进行设计，将加工后的模具镶件13设置在模具中，通过注射成形对丙烯材料进行成形，制作了实施方式I或者实施方式2的导光板。由此，能够高精度地加工棱镜高度，利用该模具进行成形的导光板能够实现在从导光板出射的光的亮度分布中提高导光板的中央附近的亮度。(实施方式4)使用图12A、图12B和图13来说明本发明的实施方式4。图12A是表不用于形成导光板I的第二面A2的棱镜槽3a、3b的金属靠模板(master plate) 14的图。金属靠模板14用于形成凹凸与模具相反的槽。S卩，金属靠模板14是作为形状与导光板I相同的模具而成形的。图12B是将棱镜槽15a、15b相对于加工方向垂直切断的图。即，图12B是棱镜槽15a、15b的沿X — Z平面的剖视图。图12B是表示棱镜槽15a、15b的深度h3、与反射面棱·镜槽的反射面的立起角Θ 2、和加工工具的顶角α2的图。图13 Ca)是对金属靠模板14进行无电解镀镍、在表面进行镀覆(无电解镀镍层16)的图。图13 (b)是从金属靠模板14剥离无电解镀镍层16后的状态的图。金属靠模板14的形成棱镜槽15a、15b的表面层被实施了无电解镀镍或者镀铜。利用金刚石刀具将该镀层面的表面14a加工成为50nm以下的粗糙度，使达到作为成形于导光板I时的光学平面的反射面的面粗糙度。在这样加工后的表面14a上，以使在棱镜槽15a的一个槽中成为导光板中央处的部分达到最大深度的方式进行深度可以改变的槽加工，由此形成与图12B所示的导光板I相同地金属靠模板14的立起角Θ2为52°的棱镜槽15a。在这种槽加工中，为了形成为在导光板的中央处亮度更高的亮度分布，在导光板的有效发光区域的范围内形成有多个槽，以便在导光板的中央处使光的反射面积(即向出射方向出射的面积)增大。利用顶角α2为76°的金刚石刀具来加工该棱镜槽15a、15b，使其光学面成为50nm以下的面粗糙度的反射面。这样使光学平面成为50nm以下的光学面是从能够减少散射光的方面考虑时的优选方式。将按照图13 (a)所示加工得到的金属靠模板14作为靠模板图案，对金属板的表面进行脱模处理，在脱模处理后的面上进行电解镀镍。基于电解镀镍的镀层的厚度为300μπι 700μπι范围内的厚度。在完成电解镀镍后，按照图13 (b)所示从成为主板图案的金属靠模板14剥离无电解镀镍层16。被剥离下来的无电解镀镍层16被转印有形成导光板的槽所需要的凸棱镜形状，将由具有300 μ m 700 μ m范围内的厚度的该无电解镀镍层16构成的镍板安装于模具中进行注射成形。将无电解镀镍层16的厚度设为300μπι 700μπι，是考虑到无电解镀镍层16的厚度越厚，镀覆时间越长且成本升高，是能够确保安装于模具进行成形用的平面度、而且能够补偿刚性的最小限度的厚度。注射成形的材料采用丙烯材料，制作实施方式I或者实施方式2的导光板1、7。通过注射成形而得到的导光板1、7被成形为使在第二面Α2侧形成的棱镜槽3a、3b在一个槽中的导光板中央处的部分达到最大深度，因而即使是在与光源的排列方向(Y轴方向)平行的方向的亮度分布，也能够成为导光板中央的亮度为最高的亮度分布。根据以上所述的本发明，导光板采用LED作为光源，随着LED的发光量提高，使从一个方向或者对置的两个方向入射光，并沿出射方向进行反射，这种导光板能够以反射效率良好的棱镜方式实现提高中央亮度的亮度分布。即，利用画面中心的亮度较高则容易观看而且看不到亮度不均这种人的视觉特点，通过采用该导光板能够降低中央部分周围即周边部分的亮度，由此能够减小LED的总光量，能够实现节能。以上，根据实施方式对本发明的一个或者多个方式的导光板、模具及模具的加工方法进行了说明，但本发明不限于该实施方式。只要不脱离本发明宗旨，对本实施方式实施本行业人员能够想到的各种变形得到方式、将不同的实施方式中的构成要素进行组合而构建的方式，均包含在本发明的一个或者多个方式的范围内。产业上的可利用性本发明能够用作这样的导光板等，即不需要提高整面的亮度，能够以较少的光源实现高画质，而且能够实现节能效率良好的背光源。标号说明
1、7导光板；2、8LED ;3a第一棱镜槽；3b第二棱镜槽；6、6a、6b入射面；12a、12b棱镜凸出部；13模具镶件；14金属靠模板；15a、15b棱镜槽；18导光板；19光入射面；20光反射面；20An棱镜；21光出射面；21Am槽；22框；23棱镜片；24扩散片；25反射片；26壳体；27LED;28背光源；29壳体；30、30a冷阴极管；31扩散板；Al第一面；A2第二面；A12第二面形成面;14)1光导通路径山1、1^2、1^3、1^4直线;P1交点;R1、R2反射面；R11、R12反射形成面；0中心点；α工具角；β反射角；h、hl、h2高度。
权利要求
1.一种导光板，该导光板具有第一面和与所述第一面对置的第二面，使光沿着与所述第二面平行的第一方向入射，并使光朝向与所述第一面垂直的第三方向的所述第一面侧出射，所述导光板具有 接受光的入光部； 光导通路径，沿着所述第一方向引导在所述入光部中入射的光；以及出射部，使经由所述光导通路径沿着所述第一方向被引导的光朝向所述第三方向的所述第一面侧反射从而出射， 所述出射部是在所述第二面中沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸、而且截面呈V字形状的第一 V字形槽， 所述第一 V字形槽在所述第一方向设有多个，其深度形成为使所述第一 V字形槽的所述第二方向的中央处为最深。
2.根据权利要求I所述的导光板， 反射所述光的所述V字形槽的反射面的角度相对于所述第一方向为45°以上60°以下。
3.根据权利要求I所述的导光板， 所述第一V字形槽在所述第一方向的中央设有多个， 该导光板还具有第二 V字形槽，该第二 V字形槽在所述第二面中设于所述第一 V字形槽的所述第一方向的两外侧，其截面在所述第三方向上是一定的。
4.根据权利要求3所述的导光板， 所述多个第一 V字形槽形成为，被配置于所述第一方向的中央侧的第一 V字形槽的深度，比配置于所述第一方向的外侧的第一 V字形槽深。
5.根据权利要求I 4中任意一项所述的导光板， 所述第一 V字形槽利用在设中央的深度为h时端部的深度h2为(h — h/6)以下且使深度连续变化的函数进行表示。
6.根据权利要求I 4中任意一项所述的导光板， 所述光的光源是沿着所述第二方向排列的多个点光源。
7.根据权利要求I 4中任意一项所述的导光板， 所述光从所述导光板的对置的两侧面入射。
8.一种用于形成导光板的V字形槽的模具，该模具具有 第二面形成面，与所述导光板的第二面对应；以及 第一 V字形凸出部，与所述导光板的所述第一 V字形槽对应，且沿第二方向延伸，通过使形成所述第一V字形凸出部的两个面与所述第二面形成面相交形成的两条边界线，以随着从所述第一V字形凸出部的所述第二方向的中央朝向端部而接近的方式，相对于所述第二方向相互倾斜规定角度。
9.一种模具的加工方法，包括以下步骤 在能够镀覆的金属靠模板上加工槽深相对于所述第二方向而变化的V形槽； 对所述金属靠模板实施厚膜镀层的步骤； 从实施了所述厚膜镀层的所述金属靠模板剥离所述厚膜镀层的步骤；以及 将所剥离的所述厚膜镀层安装在规定的模具板上的步骤。
全文摘要
一种导光板、模具及模具的加工方法。本发明提供一种导光板，能够做到不产生亮度不均、而且以较少的光源实现高画质。一种导光板，其具有第一面(A1)和与其对置的第二面(A2)，使光沿着与第二面平行的第一方向入射，并使光朝向与第一面垂直的第三方向的第一面侧出射，该导光板具有入光部(6)；光导通路径(Lp1)，沿着第一方向引导在入光部中入射的光；以及出射部(3a、3b)，使经由光导通路径引导的光朝向第三方向的所述第一面侧反射从而出射，出射部是在第二面中沿着与第一方向交叉的第二方向延伸、而且截面呈V字形状的第一V字形槽，第一V字形槽在第一方向设有多个，其深度形成为使第一V字形槽的第二方向的中央为最深。
文档编号G02B5/04GK102955195SQ20121030102
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月22日 优先权日2011年8月23日
发明者藤田胜, 伊藤正弥, 菊池荣成, 日下雄介 申请人:松下电器产业株式会社