专利名称：导光板及背光照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在液晶显示装置(LCDLiquid Crystal Display)的背光照明装置等中使用的导光板，特别是涉及提高光射出面的正面亮度的导光板及具有上述导光板的背光照明装置。
背景技术：
作为液晶显示装置背光照明装置的背光照明单元伴随着搭载液晶显示装置的电子设备的普及而需要大量生产。背光照明单元主要由光源和导光板形成，其中，该导光板将从光源射出的光进行导光而面发光。
光源使用荧光管或发光二极管(LEDLight Emitting Diode)等，特别是当搭载在小型、薄型的电子设备上时，多使用发光二极管。
一般地说，如图19所示，将发光二极管作为光源的背光照明单元100具有导光板80；例如三个发光二极管90a、90b、90c等多个发光二极管；反射片101；扩散片102；第一透镜片103；第二透镜片104。
背光照明单元100具有如下结构，在导光板80的光入射面81上以规定的间距配置发光二极管90a、90b、90c，粘附光射出面91a、91b、91c，在导光板80的光反射膜82侧配置反射片101，在导光板80的光射出面83上按顺序重叠配置扩散片102、第一透镜片103、第二透镜片104，将上述元件收纳组装入未图示的框体内。另外，在以下说明中，发光二极管90a、90b、90c总称为发光二极管90。
从发光二极管90入射到导光板80的光入射面上的光在导光板80的光反射面82和光射出面83的内面全反射并导光。在导光板80的光反射面82上形成用于使入射的光高效地向光射出面83的方向立起的棱状图案或点状图案等，并根据这些图案以临界角以内的角度入射到光射出面83的内面的光从光射出面83射出。
从光射出面83射出的光由于面内光量分布偏差非常大，故将其入射到扩散片102上，谋求均匀化。
从扩散片102射出的光入射到第一透镜片103、第二透镜片104，向光射出面83的法线方向集光而偏转角度。
通过扩散片102的光利用第一透镜片103、第二透镜片104集光的光的方向分量各不相同。
其中一个透镜片第一透镜片103也被称为Y方向透镜片，在图20中是如下透镜片，其将具有发光二极管90的导光板80配置在XY坐标轴平面上，使光射出面83成为正面，将以光的导光方向为X轴方向时的Y轴方向的光的分量集光在光射出面83的法线方向。另一个透镜片第二透镜片104也被称为X方向透镜片，其是将图20中表示的X轴方向的光的分量集光到光射出面的法线方向的透镜片。
这样，通过从导光板80的光射出面射出并经由扩散片102的光通过该第一透镜片103、第二透镜片104，可高效地提高背光照明单元100的正面亮度。
另外，配置于导光板80的光反射面82侧的反射片101具有当从光入射面81入射的光在导光板80内全反射并导光时将散逸至光反射面82外的光反射再返回导光板80内的功能。
专利文献1 特开2003-35910号公报但是，配置于图19所示的导光板80上的第一透镜片103、第二透镜片104具有非常强的集光性，正面亮度的戏剧性的改善效果可期待，但价格很高。
具体地说，在将第一透镜片103及第二透镜片104组装入背光照明单元102内时，存在如下问题，该第一透镜片103及第二透镜片104占了背光照明单元100总成本的高比率，在高的正面亮度必要时，必然要求提高成本。
发明内容
因此，本发明是为改善这样的问题而开发的，其目的在于提供即使不使用透镜，也不会亮度不匀，而以均匀的亮度进行面发光，同时，得到高的正面亮度的导光板及使用上述导光板的背光照明装置。
为实现上述目的，本发明导光板，将其一侧面作为光入射面，将从所述光入射面入射的光通过作为一侧主面的光射出面及作为另一主面的光反射面进行全反射并导光，并从所述光射出面进行面发光，其特征在于，设以所述光的入射方向为X轴方向，以与所述X轴正交且与所述光射出面平行的方向为Y轴方向，以与所述X轴方向及所述Y轴方向垂直的方向为法线方向，则其包括X轴方向配光控制装置，其这样进行配光控制，使从所述光入射面入射的光偏向，以使所述X轴方向的倾斜相对于所述法线方向接近于零，从所述光射出面射出；扩散反射装置，其将从所述光入射面入射并导光的光进行反射，以使在该导光板内部在所述Y轴方向扩散，入射到所述X轴方向配光控制装置。
为实现所述目的，本发明的背光照明装置特征在于，包括导光板，将其一侧面作为入射面，将从所述光入射面入射的光通过作为一侧主面的光射出面及作为另一主面的光反射面进行全反射并导光，从所述光射出面进行面发光；光源，其具有在所述导光板的所述光入射面的纵向以一定的间距列状配制的多个发光元件；反射片，其配制在所述导光板的所述光反射面侧；扩散片，其配制在所述导光板的所述光射出面上；透镜片，其配制在所述扩散片上；框架，其在所述导光板上保持所述光源、所述反射片、所述扩散片、所述透镜片，其中，设以所述光的入射方向为X轴方向，以与所述X轴方向正交且与所述光射出面平行的方向作为Y轴方向，以与所述X轴方向及所述Y轴方向垂直的方向为法线方向，则所述导光板包括X轴方向配光控制装置，其这样进行配光控制，其使从所述光入射面入射的光偏向，以使所述X轴方向的倾斜相对于所述法线方向接近于零，从所述光射出面射出；扩散反射装置，其将从所述光入射面入射并导光的光进行反射，以使在该导光板内部在向所述Y轴方向扩散，入射到所述X轴方向配光控制装置，其中，所述透镜片这样进行配光控制，将从所述导光板的光射出面射出并介由所述扩散片射出的光偏向，以使所述Y轴方向的倾斜相对于所述法线方向接近于零，从所述光射出面射出。
本发明的导光板中，通过将该导光板内的光通过扩散反射装置在该导光板内部在Y轴方向扩散而反射，入射到X轴方向配光控制装置，从光射出面射出的光在Y轴方向扩散，因此，可进行无亮度不匀的均匀面发光。
另外，本发明的背光照明装置中，可通过使用具有扩散反射装置及X轴方向配光控制装置的导光板进行将导入导光板内的光从光射出面射出时的X轴方向的配光控制，在Y轴方向不产生亮度不匀，因此，作为透镜片，只使用进行Y轴方向的配光控制的透镜片，可不产生亮度不匀，进行高亮度的面发光。
因此，这样的背光照明装置可因消减所使用的透镜片而大幅降低成本及使装置薄型化。
图1是用于说明作为本发明实施例表示的导光板的结构的图；图2是用于说明在同导光板上设定的XY坐标轴的图；图3是用于说明在同导光板中在光反射面上形成的多个棱形部的图；图4是用于说明在同导光板中在光反射面上仅形成棱形部时射出的光的图；图5是用于说明在同导光板中在光反射面上仅形成棱形部时的弊害的图；图6是用于说明在同导光板中在光射出面上形成的多个槽的图；图7是用于说明在同导光板的光射出面上形成的多个槽的作用的图；图8是用于说明表示在同导光板中通过在光射出面上形成的多个槽的作用扩散入射的光的光的示意图；图9是用于说明使用同导光板的背光照明单元的结构的图；图10是在同导光板的光反射面上形成的棱形部的剖面形状的一例的图；图11是在同导光板的光反射面上形成的棱形部的剖面形状的另一例的图；图12是在同导光板的光反射面上形成的棱形部的剖面形状的另一例的图；图13是用于说明作为实施例在制造的光反射面上仅形成多个棱形部的导光板的图；图14(a)是图13表示的导光板X轴方向的亮度的射出角分布的图，图14(b)是Y轴方向的亮度的射出角分布的图；图15是用于说明作为实施例在制造的光反射面上形成多个棱形部和在光射出面上形成多个槽的导光板的图；图16(a)是图15表示的导光板X轴方向的亮度的射出角分布的图，图16(b)是Y轴方向的亮度的射出角分布的图；图17是用于说明作为实施例在制造的光反射面上形成多个棱形部和在光射出面上形成与图15的间距不同的多个槽的导光板的图；图18(a)是图17表示的导光板X轴方向的亮度的射出角分布的图，图18(b)是Y轴方向的亮度的射出角分布的图；图19是用于说明作为现有的技术表示的背光照明单元的结构的图；图20是用于说明在具有同背光照明单元的导光板上设定的XY坐标轴的图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明用于实施本发明的导光板及背光照明装置的发明的最优实施方式。
图1显示作为用于实施本发明的最优实施方式表示的导光板10。例如，导光板10被用于作为液晶显示装置的背光照明装置的背光照明单元等中。
导光板10是以透明度高的丙烯酸树脂等为材料射出成形的。用于导光板10的材料除丙烯酸树脂以外还使用甲基丙稀酸树脂、苯乙烯树脂、聚碳酸脂树脂等透明热可塑树脂。导光板10是例如以透明度高的丙烯酸树脂等为材料射出成形。
导光板10将从光入射面11入射的光由作为该导光板10的一侧主面的光反射面12和作为与光反射面12平行对向的另一侧主面的光射出面13进行全反射并导光，从上述光射出面13作为均匀的光射出进行面发光。如上所述，导光板10可以是光反射面12和光射出面13平行而成的形状，也可以是被导光的光的导光方向的厚度逐渐减小的楔形。
图2是将该导光板10配制在以光的导光方向为X轴方向、光射出面13构成正面的XY坐标平面上的图。这样，在XY坐标平面上配制导光板10时的从光射出面13射出的光的射出方向构成Z方向。
将从导光板10的光入射面11入射的光射出的光源使用具有多个发光二极管的光源，如具有图2所示以规定间距列状地配列的发光二极管(LEDLight Emitting Diode)21a、21b、21c的光源部20。如上所述，光源部20所具有的发光二极管21a、21b、21c配列在未图示的基板上，并相对于导光板10的光入射面11配置成与射出各发光二极管的光的光射出面22a、22b、22c紧密附着。另外，在以下的说明中，总称发光二极管21a、21b、21c为发光二极管21，总称各光射出面22a、22b、22c为光射出面22。发光二极管例如是芯片型发光二极管。
如图1所示，在光反射面12上形成由n(n为自然数)个棱形部12An构成的棱状图案，将入射并导入该导光板10内的光高效地向光射出面13方向立起。由在该反光面12上形成的棱形部12An得到的棱状图案由射出成形模具成形并在射出成形导光板10时形成。另外，该棱形部12An也可以通过直接加工导光板10的所谓直接切割来形成。
图3表示在图1所示的AA线中切断导光板10时的剖面图。如图3所示，棱形部12An具有如下结构，其剖面形状是以光反射面12侧为底边的三角形，在光反射面12上制成上述三角形的光入射面11侧的底角角度α＝50～60°，另一侧底角角度β＝70°～90°的范围的槽。
例如，在射出成形导光板10时，也可以在形成光反射面12的射出成形用模具的模腔内面上形成多个剖面形状为具有如上述角度α＝50°～60°，β＝70°～90°的底角的三角形的凸部。
在图1和图3中可表示使形成于光反射面12上的棱形部12An的间距固定，规则地并列的棱形部12An，但也可以不规则地变化。另外，也可以改变每对相邻棱形部12An间的间距。另外，如图3所示，棱形部12An的高度，即在光反射面12上制造的槽的深度也是一定的，但本发明不限于此，为有效地向光射出面13的法线方向立起，棱形部12An的间距和由在光反射面12上制造的槽的深度决定的棱形部12An的高度等的全部值可任意地设计。
例如也可以，在以固定的间距形成棱形部12An时，改变制造的槽的深度，改变棱形部12An的高度，或改变棱形部12An的间距而形成时，将制造的槽的深度固定，使棱形部12An的高度一定等。
如图3所示，从导光板10的光入射面11入射的入射光L1入射到棱形部12An上，通过棱形部12An的斜面S分光成X轴方向分量偏向光出射面13的法线方向的偏向光L2、向作为导光方向的X轴方向前进的透过光L3、射出导光板10外的偏向光L4等。
偏向光L2的X轴方向分量的偏向角由在射出成形时形成于光反射面12上的多个槽的角度α、角度β决定，如图3所示，通过设定角度α＝50°～60°，角度β＝70°～90°，偏向光L2的X轴方向分量偏向光射出面13的大致法线方向。透过光L3入射到位于导光方向后段的其他棱形部12An上。另外，偏向光L4虽然射出导光板10外，但是通过作为背光照明单元导光板10形成时所使用的反射片再次返回到导光板10内。
这样，通过在导光板10的光反射面12上形成的棱状图案对从光入射面11入射并在导光板10内导光的光的X轴方向分量配光控制，使其立起偏向导光板10的光射出面13的法线方向。具体地说，若光射出面30的法线为0°，导入导光板10内的光在制造例如角度α＝58°、角度β＝90°的槽时，通过形成在光反射面12上的棱形部12An在X轴方向在大致0°～25°程度的范围内立起。
但是，由于构成导光板10的光源部20的各发光二极管21各自具有作为点光源的功能，故如图4所示，并从各发光二极管21射出的光具有放射状地在Y轴方向扩散的定向性，入射到导光板10内。这样，入射的光通过棱形部12An成为如上所述将X轴方向分量在光射出面13的法线方向立起的偏向光。
此时，例如在图4所示的偏向光L2a～L2g中，偏向光L2a、L2b和偏向光L2f、L2g从发光二极管21由广角入射到棱形部12An且偏向的光是如下所述的偏向光，即在X轴方向具有向光射出面13的法线附近的方向立起的分量，在Y轴方向具有从法线非常地偏开的分量。
因此，这样的偏向光得到的光射出面13的正面亮度在图4所示的X轴方向行进的线状区域K成为变高而不均匀。例如，如图5所示，使光从光源部20具有的三个发光二极管21a、21b、21c入射到导光板10的光入射面11，在从正面看光射出面13时，线状区域Ka、Kb、Kc呈现为条状。
这样，从光射出面13输出的光的正面亮度在线状区域变高的导光板10不能作为液晶显示装置背光照明单元的导光板充分发挥作用。
在导光板10中，光射出面13的正面亮度产生线状高区域是由于利用发光二极管21入射的光具有定向性，而入射到棱形部12An内，由此，如上所述，也出现通过棱形部12An在光出射面13的X轴方向上向法线方向偏向，而在Y轴方向不向法线方向偏向的光。
因此，如图1所示，在光射出面13上以间距P在Y轴方向形成m列具有任意曲率半径R的曲面并在X轴方向延伸的槽13Am(m为自然数)，将入射到导光板10内并导光的光在Y轴方向随机地内部扩散反射。
这样，在光射出面13上形成的槽13Am构成圆柱(圆筒)形。在图1中，槽13Am的曲率半径R、槽的深度、间距P全部被固定，但为有效地向Y轴方向进行内部扩散，可任意地设计槽13Am的曲率半径R、槽的深度、间距P。
例如，也可以将间距P固定，改变每个槽13Am的曲率半径R、槽的深度，也可以将曲率半径R、槽的深度固定，改变每对相邻槽13Am的间距P，以不规则的间隔或规则变化的间隔形成。
当由图1所示的BB线切断导光板10时，槽13Am的剖面如图6所示。槽13Am的曲率半径R、间距P可为例如曲率半径R＝0.1mm，间距P＝0.15mm等。
在该光射出面13上形成的槽13Am的圆柱形图案由射出成形模具成形并在射出成形导光板10时形成。另外，槽13Am也可以通过直接加工导光板10的所谓直接切割来形成。
当射出成型导光板10时，在导光板10上同时一体地形成在上述光反射面12上形成的棱形部12An和在该光射出面13上形成的圆柱形槽13Am。
这样，通过在导光板10的光射出面13上形成m列的槽13Am，由导光板10内导光的以临界角以上的角度入射到光射出面13内面的光，如图7所示遇到槽13Am的曲面的任意一处，由于以规则的间隔或不规则的间隔形成多个该槽13Am而被随机化，因此其结果面向光反射面12的Y轴方向的反射光被扩展反射。由槽13Am的曲面反射的光入射到在光反射面12上形成的棱形部12An上，并如上所述，X轴方向的分量成为光射出面13的法线方向而立起。
由槽13Am的曲面反射并由棱形部12An被立起的光也如图8所示，在Y轴方向扩散，可在光射出面13的整个面上将从光射出面13射出的光的正面亮度均匀化。因此，具有如上述的图4、图5所示使呈条状的明线扩散的效果。
入射到槽13Am的导光板10内的曲面部分的光是从发光二极管21射出的光直接入射或由棱形部12An将X轴方向分量在光射出面13的法线方向立起的光等，任意一种光都具有槽13Am将呈条状的线状明线扩散的效果。
这样，通过在导光板10的光射出面13上形成槽13Am，在将作为点光源的多个发光二极管21用作光源部20时，通过在导光板10的光反射面12上形成的棱形部12An立起的光可抑制作为条状明线呈现的亮度不匀。
例如，若如上所述，在光反射面12上制成多个剖面形状是以光反射面12侧为底边的三角形，上述三角形的光入射面11侧的底角的角度α＝58°～60°、另一底角角度β＝70°～90°的槽，在光反射面12上形成棱形部12An，则有效地进行X轴方向光的立起，故条状明线显著地出现，特别有效。
另外，在光反射面12上即使形成剖面形状形成作为现有技术一般使用的角度α＝角度β＝45°的三角形的多个槽时，通过在光射出面13上形成槽13Am，也可以抑制使用作为点光源的发光二极管21时呈现条状亮度的亮度不匀。
图9表示具有上述的导光板10和光源部20的背光照明单元40。在背光照明单元40中，在导光板10的光入射面11侧配置光源部20，进一步在导光板10的光反射面12侧配置反射片31，在导光板10的光射出面13侧依次重叠配置扩散片31、透镜片33。如此配置的导光板10、光源部20、反射片31、扩散片32、透镜片33稳定地安装在形成背光照明单元40的框体的框架41、42内。
这样的背光照明装置40中，将从光源部20具有的各发光二极管21射出的光从导光板10的光入射面11入射并导光，由光反射面12及反射片31反射，从光射出面13射出。
此时，在导光板10内的光反射面12上配光控制入射到棱形部12An上的光的X轴方向分量，在光射出面13的法线方向立起而集光。另外，在导光板10内导光的光由形成于光射出面13的槽13Am的曲面部分在Y轴方向内部扩散并反射，射出到棱形部12An上。射出到该棱形部12An上的光，如上所述，X轴方向分量在光射出面13的法线方向立起而集光。
这样，在导光板10内反复进行利用棱形部12An向X轴方向的立起和利用槽13Am的内部扩散而将光进行导光，同时，使其从光射出面13射出。从光射出面13射出的光通过扩散片32扩散为均匀的光，并通过透镜片33进行配光配置，将光的Y轴方向分量集光在光射出面13的法线方向。从透镜片33射出的光从在框架42上打开的开口部42A照射到例如液晶显示装置等。
这样，由于背光照明单元40不需要例如将现有的技术所示的背光照明单元100具有的X轴方向光的分量向光射出面83的法线方向集光的第二透镜片104，故可大幅地降低成本及将该背光照明单元40薄型化。
这是由于，通过将用于在导光板10的光反射面12上形成棱形部12An制造的槽的剖面形状适当地设计，以光反射面12侧为底边形成光入射面11侧的底角角度α＝50°～60°，另一侧角度β＝70°～90°的三角形，而进行配光控制，从而，导光的光向X轴方向的立起可充分得到和使用向X轴方向集光的透镜片时相同程度的正面亮度。由此，背光照明单元40可在光射出面13的整个面上得到充分的正面亮度。
这样，在将导光板10作为背光照明单元40形成时，从光反射面12向导光板10外射出的光由反射片31反射再返回到导光板10内。由该反射片31反射的光反应了发光二极管21的定向性，具有定向性。
但是，如上所述，在导光板10内导光的光在形成于光射出面13上的槽13Am的导光板10内的曲面部分进行内部扩散，定向性被抑制，在Y轴方向成为随机的光，入射到棱形部12An内，因此，射出到导光板10由反射片31反射，再入射到导光板10内的光同样进行内部扩散而有效被活用。
在光反射面12上形成的棱状图案也可以是棱形部12An以外的形状，本发明不限于该棱状图案。
例如，在通过制造剖面形状为三角形的槽在光反射面12上形成棱形部12An时，也可将角度α、角度β的值变更为角度α＝50°～60°，角度β＝70°～90°以外的值而形成棱状图案。另外，也可以使用通过制造以下所示的剖面形状的槽形成的棱状图案等。
例如，也可以使用将在光反射面12上制造的槽的剖面形状如图10所示形成具有圆角(ラウンド)的台形这样的剖面形状45、或如图11所示形成由两个三角形构成的剖面形状46、或如图12所示形成一边具有任意凹凸的台形的剖面形状47、由此而形成的棱形部图案等。
另外，导光板10的光入射面11也可以在接触各发光二极管21的光射出面22的位置形成棱形部。例如，也可以在光入射面11的上述位置通过当导光板10的射出成型时或利用直接切割制造多个以导光板10的Z轴方向为纵向的剖面形状为三角形的槽而形成棱状图案。由此，可控制从各发光二极管21入射的光的强度分布，不产生亮度不匀，而有意地变化修正均匀状态的面发光状态。
实施例接着，作为实施例，为验证利用在上述的导光板10的光射出面13上形成的槽13Am向Y轴方向进行内部扩散的效果，制造通过在光反射面上制成剖面形状是以光反射面侧为底边的三角形、光入射面的底角角度α＝58°、另一侧底角角度β＝90°的、以Y轴方向为纵向的槽而形成棱形部的导光板，和通过制成相同剖面形状的槽而形成棱形部，以及在光射出面上以规定的间距P形成曲率半径R的多个槽的导光板，测定各导光板X轴方向的亮度和Y轴方向的亮度，求出射出角分布。
实验1首先，作为实验1，制造在光反射面上制成剖面形状是以光反射面侧为底边的三角形、上述三角形光入射面侧的底角角度α＝58°、另一侧底角角度β＝90°槽而形成棱形部的导光板，由亮度测定求出射出角分布。
如图13所示，利用射出成形用模具射出成形而制造的导光板50通过在光反射面52上制成n(n为自然数)个剖面形状为三角形的槽而形成棱形部52An。用于形成棱形部52An而制造的槽的剖面形状是以光反射面52侧为底边的三角形，光入射面51侧的底角角度α＝58°，另一侧底角角度β＝90°。
从该导光板50的光入射面51入射来自由以规定间距排列的三个发光二极管构成的未图示的光源的光，测定由光射出面53射出的光的X轴方向的亮度和Y轴方向的亮度，求出射出角分布。测定点设定为光射出面53的中央位置，在X轴上，以光入射面51侧为负向，以光的导光方向为正向，在Y轴上，相对于光的导光方向，以右侧为正向，以左侧为负向。
图14(a)、(b)表示各导光板50的X轴方向的射出角分布和Y轴方向的射出角分布。图14(a)、(b)中所示的0°表示光射出面53的法线，例如，在图14(a)、(b)的各自中，在0°附近亮度分布集中时，从光射出面53射出的光的X方向分量、Y方向分量都在光射出面53的法线集光。
如图14(a)所示可知，在X轴方向，由于-20°～0°附近的分布变高，故在X轴方向集光在光射出面53的法线方向。
另外，如图14(b)所示，在Y轴方向，在-40°附近、0°附近及33°附近，分布变高为峰状。因此，在Y轴方向，反应出未图示的三个发光二极管的定向性，从而知道从光射出面53射出的光中亮度不匀。
接着说明在光反射面上通过制成剖面形状是以光反射面侧为底边的三角形、光入射面侧的底角角度α＝58°、另一侧底角角度β＝90°的槽而形成棱形部，并且在光射出面上以规定的间距形成曲率半径R的多个槽的导光板。实验中使用的导光板制成固定在光射出面上形成的多个槽的曲率半径R，改变间距P的两种导光板。另外，改变形成于光射出面上的多个槽的间距P的两个导光板，求出其各自射出角分布的实验分别为实验2、实验3。
(实验2)如图15所示，利用射出成形用模具进行射出成形而制造的导光板60与导光板50尺寸相同，在光反射面62上通过制成与导光板50相同的槽而形成棱形部62An。另外，在导光板60的光射出面63上以间距P＝0.1mm的间隔形成曲率半径R＝0.1mm、m(m为自然数)列的槽63Am。
从该导光板60的光入射面61入射来自由以固定的间距排列的三个发光二极管构成的未图示的光源的光，测定从光射出面63射出的光的X轴方向的亮度和Y轴方向的亮度，求出射出角分布。测定点与导光板50的情况相同，设定为光射出面63的中央位置，在X轴上，以光入射面61侧为负向，以光的导光方向为正向，在Y轴上，相对于光的导光方向，以右侧为正向，以左侧为负向。
16(a)、(b)表示各导光板60的X轴方向的射出角分布和Y轴方向的射出角分布。图16(a)、(b)所示的0°表示光射出面63的法线，例如在图16(a)、(b)各自中，在0°附近亮度分布集中时，从光射出面63射出的光的X方向分量、Y方向分量都集光在光射出面63的法线。
如图16(a)所示，在X轴方向，与导光板50的情况相同，由于-20°～0°附近的分布变高，在X轴方向集光在光射出面63的法线方向。
另外，如图16(b)所示，在Y轴方向，在-60°～50°附近的分布变高。特别是在-30°～30°附近，亮度等级也稳定。这显然是在光射出面63上形成多个槽63Am而得到的效果，在导光板60内导光的光在槽63Am的导光板60内的曲面部分，在Y轴方向以内部扩散的方式而被反射，入射到棱形部62An上，并从光射出面63射出。
因此可知，在导光板60中完全没有导光板50中看到的Y轴方向的亮度不匀，Y轴方向的光的亮度均匀地从光射出面63射出。
(实验3)如图17所示，通过射出成形用模具进行射出成形而制造的导光板60与导光板60尺寸相同，在光反射面72上通过制成与导光板50相同的槽而形成棱形部72An。另外，在导光板70的光射出面73上以间距P＝0.15mm的间隔形成曲率半径R＝0.1mm、m(m为自然数)列槽73Am。
从该导光板70的光入射面71入射来自由以规定的间距排列的三个发光二极管构成的未图示的光源的光，测定从光射出面73射出的光的X轴方向的亮度和Y轴方向的亮度，求出射出角分布。测定点与导光板50的情况相同，设定为光射出面73的中央位置，在X轴上，以光入射面71侧为负向，以光的导光方向为正向，在Y轴上，相对于光的导光方向，以右侧为正向，以左侧为负向。
18(a)、(b)表示各导光板70的X轴方向的射出角分布和Y轴方向的射出角分布。图18(a)、(b)所示的0°表示光射出面73的法线，例如在图18(a)、(b)的各自中，在0°附近亮度分布集中时，从光射出面73射出的光的X方向分量、Y方向分量都集光在光射出面73的法线。
如图18(a)所示可知，在X轴方向，与导光板50情况相同，由于-20°～0°附近的分布变高，故在X轴方向集光在光射出面73的法线方向。
另外，如图18(b)所示，在Y轴方向，在-60°～60°附近的分布变高。特别是在-20°～10°附近，亮度等级也稳定，亮度与导光板60比较也相当高。
这显然是在光射出面73上以间距P＝0.15mm形成多个槽73Am而得到的效果，在导光板70内导光的光在槽73Am的导光板70内的曲面部分，在Y轴方向以内部扩散的方式而被反射，入射到棱形部72An上，并从光射出面73射出。
因此可知，在导光板70中完全没有由导光板50看到的Y轴方向的亮度不匀，Y轴方向的光的亮度均匀地从光射出面73射出。另外，在导光板70上，由于与改善了导光板50亮度不匀的导光板60相比，Y轴方向的亮度变得非常高，故从光射出面73射出的光的Y轴方向分量成高亮度。
权利要求
1.一种导光板，将其一侧面作为光入射面，将从所述光入射面入射的光通过作为一侧主面的光射出面及作为另一主面的光反射面进行全反射并导光，并从所述光射出面进行面发光，其特征在于，设以所述光的入射方向为X轴方向，以与所述X轴正交且与所述光射出面平行的方向为Y轴方向，以与所述X轴方向及所述Y轴方向垂直的方向为法线方向，则其包括X轴方向配光控制装置，其这样进行配光控制，使从所述光入射面入射的光偏向，以使所述X轴方向的倾斜相对于所述法线方向接近于零，从所述光射出面射出；扩散反射装置，其将从所述光入射面入射并导光的光进行反射，以使在该导光板内部在所述Y轴方向扩散，入射到所述X轴方向配光控制装置。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述X轴方向配光控制装置是多个形成于所述光反射面上的所述X轴方向、以所述Y轴方向作为纵向的棱形部，所述扩散反射装置是多个形成于所述光射出面上的所述Y轴方向、以所述X轴方向为纵向的具有任意曲率半径的曲面的槽。
3.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，通过在所述X轴方向制成多个以所述Y轴方向为纵向方向的规定形状的槽，在所述光反射面上形成所述棱形部，所述槽的结构是所述槽的剖面形状是以所述光反射面侧为底边的三角形，所述三角形的所述光入射面侧的底角α＝50°～60°，另一侧底角β＝70°～90°。
4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光板是通过在射出成形用模具的模腔内注入熔融材料，并进行射出成形一体形成的。
5.一种背光照明装置，其特征在于，包括导光板，将其一侧面作为入射面，将从所述光入射面入射的光通过作为一侧主面的光射出面及作为另一主面的光反射面进行全反射并导光，从所述光射出面进行面发光；光源，其具有在所述导光板的所述光入射面的纵向以一定的间距列状配制的多个发光元件；反射片，其配制在所述导光板的所述光反射面侧；扩散片，其配制在所述导光板的所述光射出面上；透镜片，其配制在所述扩散片上；框架，其在所述导光板上保持所述光源、所述反射片、所述扩散片、所述透镜片，设以所述光的入射方向为X轴方向，以与所述X轴方向正交且与所述光射出面平行的方向作为Y轴方向，以与所述X轴方向及所述Y轴方向垂直的方向为法线方向，则所述导光板包括X轴方向配光控制装置，其这样进行配光控制，其使从所述光入射面入射的光偏向，以使所述X轴方向的倾斜相对于所述法线方向接近于零，从所述光射出面射出；扩散反射装置，其将从所述光入射面入射并导光的光进行反射，以使在该导光板内部在向所述Y轴方向扩散，入射到所述X轴方向配光控制装置，所述透镜片这样进行配光控制，将从所述导光板的光射出面射出并介由所述扩散片射出的光偏向，以使所述Y轴方向的倾斜相对于所述法线方向接近于零，从所述光射出面射出。
6.如权利要求5所述的背光照明装置，其特征在于，所述导光板具有的所述X轴方向配光控制装置是多个形成于所述光反射面上的所述X轴方向、以所述Y轴方向为纵向的棱形部，所述导光板具有的所述扩散反射装置是多个形成于所述光射出面上的所述Y轴方向的、具有以所述X轴方向为纵向的任意曲率半径的曲面的槽。
7.如权利要求6所述的背光照明装置，其特征在于，通过在所述X轴方向制成多个以所述Y轴方向为纵向的规定形状的槽，在所述光反射面上形成所述棱形部，所述槽的结构是，且所述槽的剖面形状是以所述光反射面侧为底边的三角形，且所述三角形的所述光入射面侧的底角α＝50°～60°，另一侧底角β＝70°～90°。
8.如权利要求5所述的背光照明装置，其特征在于，所述光源具有的多个发光元件是发光二极管(LEDLight Emitting Diode)。
全文摘要
一种导光板及背光照明装置，其使导光的光形成均匀的正面亮度而面发光。设以光的入射方向为X轴方向，以与X轴方向正交且与光射出面(13)平行的方向为Y轴方向，以与X轴方向及Y轴方向垂直的方向为法线方向，则其包括X轴方向配光控制装置(12An(n为自然数))，这样进行配光控制，从光入射面(11)入射的光偏向得X轴方向的倾斜相对于法线方向接近于零并从光射出面(13)射出；扩散反射装置(13Am(m为自然数))，其将从光入射面(11)入射并导光的光在该导光板(10)内部在Y轴方向扩散而反射，入射到X轴方向配光控制装置(12Am)。
文档编号F21S2/00GK1612011SQ20041008963
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月31日
发明者川岛良成, 山崎阳平, 末松伸雄, 菅原司朗, 栗原伸晃, 越村章 申请人:索尼株式会社