背光源部的制作方法

专利名称：背光源部的制作方法
技术领域：
本发明涉及透射型、半透射型的液晶显示元件、广告板、紧急指示灯等所 使用的背光源部。
背景技术：
近年来，彩色液晶显示装置作为携带电话、携带用笔记本电脑、携带用液 晶电视、或录像一体型液晶电视等在各种领域被广泛利用。该液晶显示装置基 本上由背光源部和液晶显示元件部构成。作为背光源部有在液晶显示元件正下 方设置光源的正下方方式和在导光板的侧面设置光源的边缘光源方式，为了液 晶显示装置的小型化而多采用边缘光源方式。该边缘光源方式是在透光性平板 的导光板的侧面部配置光源，从导光板的整个表面使光射出的方式的背光源 部。
在这种液晶显示装置中，要求延长其电池驱动时间。但是，在液晶显示装 置中使用的背光源的消耗电力的比例大，这成为延长电池驱动时间的障碍。将 背光源的消耗电力尽可能抑制低对于延长电池的驱动时间、提高液晶显示装置 的实用价值是重要的课题。但是，因抑制背光源的消耗电力，使背光源的亮度 降低，牺牲了显示品质，从而不好。对此，为了不牺牲背光源的亮度，抑制消 耗电力，提高背光源的亮度的效率并且亮度均匀性高的背光源的开发得以推 进。
现在最普及的背光源如图1所示，具备光源1、导光板2、扩散膜3、朝 上棱镜片4、 5、反射片6。从发光二极管(LED)等光源l射出的光从导光板 2的光入射面2a入射，在导光板2内部导波。被在导光板2的反射面2b上设 置的槽或圆点等反射单元122反射的光从导光板2的光射出面2c向斜方向射
5出。反射单元的配置需要下功夫以使得亮度的面内分布均匀。例如，接近光源 1侧使反射单元的面密度减小，随着离光源l的距离变大，面密度变大，确保 亮度的均匀性。
然而，由于光从导光板2向斜方向射出，为了有效地利用光，需要使光偏 向背光源的法线方向并会聚。对此，在导光板2上设置扩散片3,使均匀性提
高的同时，使来自导光板2的射出光偏向背光源的法线方向。再有，作为控制 光的方向并使之会聚的聚光片，在扩散片3上重叠配置两枚具有剖面为三角形 且顶角为大致90度的多个棱镜列的朝上棱镜片4、 5。通过棱镜片4、 5各自 的棱镜列的排列方向相互正交地配置来实现亮度的效率提高。
使两枚棱镜片4、 5的棱镜列相互正交来层叠的方式，主要利用在棱镜列 的斜面的折射作用进行使来自导光板2的射出光偏向法线方向的方向控制。因 此，由于一部分的光在侧面反射、折射，亮度的效率提高有界限。另一方面， 还有向下方全反射的光。该光被在背光源的下面设置的反射片6反射而可以再 利用。被再利用的光由于从与最初射出的位置不同的位置射出，从而具有消除 面内的光不均和提高亮度均匀性的效果。图1所示的方式由于亮度的效率和均 匀性的平衡良好，从而被广泛采用。
然而，本方式是由一枚扩散膜、两枚棱镜膜构成，部件件数多。因此，会 有背光源的组装作业变得繁杂，制造价格变高，背光源的厚度变大等缺点。
作为减少部件件数的方法，在特开平7-198913号公报中记载了将图2所 示的双面棱镜片11置换成在图1所示的背光源构成中在扩散膜3上的正交棱 镜4、 5来使用。棱镜片11在薄膜的上下面设置排列方向互不相同的棱镜列。 该方式由于把两枚棱镜的功能做到一枚上，与扩散膜组合来使用，从而具有使 部件减少一枚的优点。
在使用使两枚朝上棱镜片的棱镜列相互正交层叠起来的聚光片的场合，在 棱镜片之间的空气层和射出侧的棱镜片的界面产生菲涅耳反射损失。是通过使 用在两面形成棱镜列的双面棱镜片11,消除空气层，防止菲涅耳反射损失， 力求亮度提高的发明。
然而，在下侧配置的朝下棱镜列中，单面的倾斜主要起全反射的作用。来 自扩散膜的射出光由于指向性小，在朝下棱镜列中，有在规定的方向不能对光.有效地进行方向控制的缺点。其结果，出现在上侧配置的朝上棱镜列的斜面中 向侧面的反射折射成分变多，亮度比使两枚朝上棱镜片的棱镜列相互正交而层 叠起来的聚光片更低的问题。
提出了使用向下棱镜片作为聚光片的背光源的方案(参照专利第2739730 号公报)。提出的背光源如图3所示，为将图1的扩散膜3和两枚朝上棱镜用 向下棱镜片21置换的构成。棱镜片21具有剖面为三角形的多个棱镜列，棱镜 列朝下配置成与导光板2的光射出面2c相对。棱镜列的排列方向与导光板2 的光入射面2a平行。使从导光板2斜射出的指向性光在棱镜列的一个斜面折 射，在另一个斜面向法线方向全反射，对光在法线方向进行方向控制。本方法 由于使来自导光板2的指向性射出光用直接全反射向法线方向射出，正面亮度 的效率原理上要变高。
此外，能够使聚光片的部件件数少至仅一枚向下棱镜片21。但是，由于 指向性大，不利于消除光不均和确保亮度的均匀性。实际上，所有的场合几乎 都是在向下棱镜片21之上层叠扩散膜来使用。
在便携设备的显示器中，最近所有场合都是使用LED作为光源。如图4 所示，使用LED作为光源1时，使背光源点亮，从正面观察的话，在背光源 的入光部附近产生因LED的指向特性导致的暗部31和明部32明确分开的入 射光不均区域33。因设备的薄型化和小型化的要求，背光源中的显示区域32 的面积比例有增加的倾向，从光入射面2a到显示区域34端部的入光部区域 35的距离LL减少。因此，使入光不均极小化也是重要的课题。 专利2739730号公报中公开的向下棱镜片方式由于来自导光板的射出光 被反射不返回而直接一次向法线方向射出，所以存在可目视辨认入光不均的区 域变大的缺点。此外，即使以改善入射光不均为目的而在向下棱镜片之上层叠 扩散片，入光不均的改善效果也小。因此，现状是仅限定于在非显示区域大的 式样的背光源中使用。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减少部件件数且能以高亮度效率降低入 光不均的背光源部。
根据本发明的一个实施方式，提供如下背光源部，包括光源；导光板，其以与上述光源相对的端面为光入射面，以与上述端面大致正交的主面为光射 出面；第一棱镜片，其位于上述导光板的上方且具备相互邻接地配置在上表面 并具有与上述光入射面平行或垂直的第 一棱线的多个第 一棱镜列、相互邻接地 配置在下表面并具有与上述第一棱线不同的方向的第二棱线的多个第二棱镜
列；第二棱镜片，其位于上述第一棱镜片的上方且具备与上表面相互邻接而配 置并具有与上述第 一及第二棱线不同的方向的第三棱线的多个第三棱镜列；以


图1是表示现有的背光源的构成的一个例子的概略图。 图2是表示现有的双面棱镜片的一个例子的概略图。 图3是表示现有的背光源的构成的其他一个例子的概略图。 图4是表示背光源点灯时的入光的图。
图5是表示本发明的实施方式的背光源部的一个例子的剖视图。 图6是说明来自导光板的射出光的角度的概略图。 图7和图8是说明来自导光板的射出光的角度分布的图。 图9至图12是表示本发明的实施方式的第一棱镜片的一个例子的^[既略图。 图13至图16是表示本发明的实施方式的聚光片的排列例的概略图。 图17是表示本发明的实施方式的说明所使用的背光源部的一个例子的剖 视图。
图19表示使用了扩散片的背光源部的入光不均的测定结果的一个例子图表。
图20和图21是表示透射扩散膜后的光度的角度分布的一个例子的图。
图22是表示本发明的实施方式的导光板的一个例子的剖视图。
图23是表示本发明的实施方式的导光板的反射单元的一个例子的剖视图。
图24是表示本发明的实施方式的导光板的反射单元的其他例子的剖视图。
图25和图26是表示本发明的实施方式的导光板的光度角度分布的计算结果的图。
图。 ，、、,、"、，，、、 ，
子的图。
图30是表示本发明的实施方式的背光源部的入光不均的测定结果的一个 例子的图表。
图31和图32是说明本发明的实施方式的背光源部的外观评价的图。 图33至图36是表示本发明的实施方式的聚光片的一个例子的概略图。 图37是表示本发明的实施方式的背光源部的入光不均的测定以及外观评
价结果的一个例子的图。
具体实施例方式
本发明的不同实施方式将参照附图进行描述。应该注意到相同或类似的参 考数字应用于所有图中的相同或类似的部分和单元，对于相同或类似的部分或 单元的描述将被省略或简化。
本发明者进行导光板射出特性的角度分布测定、入光不均的测定、入光部 附近的目视观察、导光板的入光部附近的形状设计、以及射出光角度分布模拟 等，而且详细地研究了双面棱镜片以及单面棱镜片的形状和方向。其结果，亮 度效率和入光不均特性的平衡良好，实现了使用可减少一个部件的聚光片的背 光源部。
如图5所示，本发明的实施方式的背光源部具备光源1、导光板2、聚光 片41、 51以及反射片6等。聚光片41、 51包含第一棱镜片41及第二棱镜片 51。在面对第二棱镜片51的平坦的下表面的第一棱镜片41的上表面设有多个 棱镜列42。在面对导光板2的第一棱镜片41的下表面设有多个棱镜列43。在 相对于第一棱镜片41相反一侧的第二棱镜片51的上表面设有多个棱镜列52。
导光板2在下表面2b上具有反射单元22、 24。反射单元22设置在与背 光源部的显示区域34对应的第一区域。反射单元24设置在与背光源部的入光 区域35对应的第二区域。反射单元24配置在从导光板2的侧面2a距离LK 的范围。距离LK比从导光板2的侧面2a到显示区域34的距离LL短。
9以与导光板2的至少一个侧面2a相对的方式设有光源1。以与导光板2 的上表面2c相对的方式设有第一棱镜片41。以与导光板2的下表面2b相对 的方式设有反射片6。以隔着第一棱镜片41而与导光板2相对的方式设有第 二棱镜片51。
导光板2至少以 一个侧面2a为光入射面、以与侧面2a大致正交的下表面 2b为反射面、以及以上表面2c为光射出面。光源1的光/人导光^反2的侧面2a 入射，由导光板2的下表面2b反射后从上表面2c倾斜地射出。从导光板2入 射到聚光片41、 51的光，分别由第一及第二棱镜片41、 51会聚并向垂直方向2。
在这里，如图6所示，在导光板2的上表面2c上，将射出光L1的射出点 规定为原点O、在与侧面2a平行的方向上规定X轴、在与X轴正交且离开光
规定Z轴。另外，将来自上表面2c的射出光L1与Z轴所成的天顶角规定为 0、将射出光L1向上表面2c的投影线与X轴所成的方位角规定为O。光的射 出方向可由天顶角 、方位角cD表示。例如，X方向其天顶角 是90°、方位 角0>是0°， Y方向其天顶角0是90°、方位角0是90°, Z方向其天顶角O是 O0。
另外，就关于从光射出面射出的光的天顶角0及方位角①的光度分布而 言，如图7以及图8所示，将光度为最大的天顶角 及方位角O分别定义为 0max及Omax,将天顶角 及方位角O的半高全宽角(半値全角)分别定义 为AO及AO。 (聚光片)
实施方式的第一棱镜片41如图9所示，是在上表面上具有多个第一棱镜 列42以及在下表面上具有多个第二棱镜列43的双面棱镜片。第一以及第二棱 镜列42、 43分别如图10以及图11所示，剖面形状为大致三角形，高度为Ha、 Hb。在沿与第一棱镜列42的棱线正交的方向剖切的剖面上，将自顶点的法线 和棱镜列的两个倾斜面所成的角度定义为01、 02。在沿与第二棱镜列43的棱 线正交的方向剖切的剖面上，将自顶点的法线和棱#]列的两个倾斜面所成的角度定义为cM、 *2。
另外，图5所示的第二棱镜片51在上表面上具有多个第三棱镜列52。第 三棱镜列52如图12所示，剖面形状为大致三角形，高度为Hc。在沿与第三 棱镜列52的棱线正交的方向剖切的剖面上，将自顶点的法线和棱镜列的两个 倾斜面所成的角度定义为i)/l、 i|/2。
如图13 图16所示，第一棱镜片41配置成第一棱镜列42的排列方向(棱 线方向)61与导光板2的光入射面即侧面2a平行或垂直。如图13及图14或 图15及图16所示，相对第一棱镜列42的排列方向61,第二棱镜列43的排 列方向(棱线方向)62可以是关于与侧面2a正交的线对称的两种配置。相对 第一棱镜列42的排列方向61,将第二棱镜列43的排列方向62所成的角度定 义为Y，将第三棱镜列52的排列方向(棱线方向)63所成的角度定义为《。 还有，在第一 第三棱镜列42、 43、 52的排列方向61、 62、 63与侧面2a不平 行的场合，在侧面2a侧定义角度01、 d)l、 \(/1。
例如，在图5所示的背光源部，将来自导光板2的射出光的强度为最大的 天顶角0max"i殳为70°,将方位角①max设为90°。考虑强度为最大的主光线方 向的活动。光源l射出的光线从侧面2a入射到导光板2，在导光板2内导波。 在导波的光线内，由形成于下表面2b的反射单元22反射的光线以天顶角O 为大约70°、方位角O为大约90。从光射出面2c向倾斜方向射出。射出光在由 第一棱镜片41的第二棱镜列43的角度d)l定义的倾斜面折射，在由角度小2 定义的倾斜面全反射。此时，在第一棱镜片41内部成为天顶角 为大约27 度、方位角O为大约135度方向的光线。并且，光线在由第一棱镜片41的第 一棱镜列42的角度6 2定义的倾斜面折射，以天顶角0为大约28度、方位角 O为大约180度从第一棱镜片41射出。入射到第二棱镜片51的光线在未形成 棱镜列的下表面折射。再有，在第二棱镜列51内导波的光线在由第三棱镜列 52的角度i)/2定义的倾斜面折射，向天顶角0为大约O度即正面方向射出。
在这里，第一棱镜片41的第二棱镜列43的角度cM、 4)2的范围分别是 25。《(H<35°、 25°< c))2《35°。在角度(M、小2小于25 °或大于35 °时，光 线偏离规定的角度。其结果，透射第二棱镜片光51后的正面亮度下降。另夕卜， 虽然对于第二棱镜列43的间距没有特别限制，但是从第一棱镜片41的品质和生产效率的观点来看，希望为大约20Mm 大约60jam的范围。为了在组装背 光源部时不损伤导光板体2的表面，在第二棱镜列的顶点也可以在亮度不降低 的范围内带有曲率。曲率的范围希望为大约3nm以下。
第一棱镜片41的第一棱镜列42的角度ei、02的范围分别是5"《ei《20°、 40°《62<55°。在角度02小于4O。或大于55。时，光线偏离规定的角度。其结 果，背光源部的正面亮度下降。要想提高正面亮度，45°<02《50°的范围更好。
光线不入射到由m定义的倾斜面上会提高亮度。因此，角度ei尽可能地小为 宜。但是若考虑第一棱镜片4l的品质和生产效率，则希望角度ei为5。以上、
20°以下。另外，对第一棱镜列42的间距没有特别限制，但是从第一棱镜片 41的品质和生产效率的观点来看希望为大约20 ju m至大约60 )a m的范围。
对于第一棱镜列42的排列方向希望相对于光入射面设定成大致平行或大 致垂直。若第一棱镜列42对光入射面的排列方向从平行或垂直较大地偏离， 则会发生以下问题光学设计变得复杂，即使将第二以及第三棱镜列43、 53 的排列方向的角度Y、《设计成最佳值，正面亮度也下降，以及在批量生产方 面必须倾斜地切断，材料的成品率恶化等。
第一以及第二棱镜列的排列方向所成的角度Y优选为35 。以上、55 。以下， 更优选为40 。以上、50 。以下的范围。原因是，在该范围，透射第一棱镜片 41的光的方向从目标即规定的角度变大，其结果正面亮度下降。
第二棱镜片51的第三棱镜列52的角度v[/1、 \^的范围优选5。《\|/1<45。、 40°《\)/2《55。。原因是，若在该范围，则光线从正面向侧方折射，正面亮度下 降。特别是在重视正面高亮度特性的场合，希望是5° < v|/l《20。、 40。《\|/2 < 55。。 还有，想要确保某种亮度且扩大视场角的场合，也可以采用20°《v)/l<55°、 40° 《V2<55°。再有，由第三棱镜列53的角度xj/2定义的倾斜面具有使一部分光 向下方全反射的功能，并具有降低入光不均的作用。对于第三棱镜列52的间 距没有特别限制，从第二棱镜片51的品质和生产效率的光点来看希望为大约 20iJm至大约60jLim的范围。
第二棱镜片51的下表面是没有形成棱镜列的平坦面。但是，为了防止与 第一棱镜片41贴紧或调整视场角，也可以在第二棱镜片51的下表面设置微小 突起等。第二棱镜片51的第三棱镜列52和第一棱镜片41的第一棱镜列42的排列方向的角度g需要在80。以上、100。以下。在该范围正面亮度下降。
实施方式的第一棱镜片41以及第二棱镜片51优选使用可见光的透射率高
且折射率比较高的材料来制造。例如使用丙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、氯乙 烯系树脂、活性能量线固化型树脂等的透明树脂。其中，从棱镜片的耐擦伤性、 操作性、生产效率等的观点来看，优选活性能量线固化型树脂。而且，也可以 根据需要在棱镜片中添加氧化防止剂、变黄防止剂、蓝化剂、颜料、扩散剂等
添力口剂。
作为制造棱镜片的方法，可使用挤压成型、注射成型等普通的成形方法。 在使用活性能量线固化型树脂制造棱镜片的场合，在由聚酯系树脂、丙烯系树 脂、聚碳酸酯系树脂、氯乙烯系树脂、聚曱基丙烯酰亚胺系树脂、聚烯烃系树 脂等透明树脂构成的透明薄膜或片材等的透明基体材料上通过活性能量线固 化型树脂形成棱镜部。例如，在形成了规定的棱镜图形的棱镜金属模中注入活 性能量线固化型树脂液并与透明基体材料重合。接着，通过透明基体材料照射 紫外线、活性能量线，使活性能量线固化型树脂液重合并固化，从棱镜金属模
剥离后得到棱^:片。
(导光板)
用于得到实施方式的背光源部所使用的导光板的顺序优选如下。
步骤l:在背光源部的导光板和聚光片之间插入混油度(haze,八Y X') 不同的扩散膜，测定入光不均。
步骤2:选定对入光不均具有改善效果的某种混浊度的扩散膜，测定透射 扩散膜后的亮度角度分布。
步骤3:将亮度的角度分布转换成光度的角度分布。
步骤4:将转换了的光度角度分布之中，对改善不均没有明显效果的角度
在上述的步骤中，步骤2的测定角度分布的位置优选在导光板的中央部。 这是因为，入光部附近的角度分布在高角度侧的亮度测定时的实际面积变大， 难以进行准确的测定。在步骤3中，之所以将亮度转换成光度是因为，亮度的 角度分布在高角度侧根据亮度的定义变大，亮度分布处于高角度侧，难以正确地决定改善入光不均的角度分布的适当范围。
使用图17所示的背光源部进行说明。如图17所示，背光源部具备光源1、
导光板2、扩散片3、聚光片41、 51以及反射片6。聚光片41、 51包含第一 棱镜片41及第二棱镜片51。以与导光板2的至少一个侧面2a相对的方式设 有光源1。以与导光板2的上表面2c相对的方式设有扩散片3。以与导光板2 的下表面2b相对的方式设有反射片6。以与扩散片3相对的方式设有第一棱 镜片41。以隔着第一棱镜片41而与扩散片3相对的方式设有第二棱镜片51。
导光板2至少以一个侧面2a为光入射面、以与侧面2a大致正交的上表面 2c为光射出面。光源1的光从导光4反2的侧面2a入射，从导光板的上表面2c 倾斜地射出。从导光板2通过扩散片3入射到聚光片41、 51的光分别由两张 第一棱镜片41、 51会聚并向垂直方向弯曲。从导光板2的下表面2b射出的光 由反射板6反射后再次入射到导光板2。
光源1 ^"吏用例如三灯的LED (例如，日亚化学制、NSCW215)。光源1 并不限定于LED，例如也可以使用冷阴极管等光源。
反射片6使用市场销售的银片(例如，抹式会社慮光制、/Wf/P《7 — 60W10).反射片6没有特別限制，但使用银片等具有正反射功能的反射片， 在亮度方面有利.
导光板2例如宽度为30.8mm、长度为39.2mm、厚度为0.6mm。导光板2 使用聚碳酸酯、丙烯、氯乙烯等高透明性的树脂。例如导光板2作为聚碳酸酯 成形材料使用出光兴产抹式会社制LC1500并通过注射成型而制作。在导光板 2的下表面2b上设有反射单元22。
作为反射单元22，使用了多个槽。对于多个槽的形状以及配置，利用光 线追踪模拟，以来自导光板2的射出光的亮度的位置分布均匀的方式设计。模 拟的结果，作为反射单元22，使用了槽的底角为17。 2。连续形成的多个槽。 在成为导光板2的中央部的显示区域34,输出光的光度为最大的天顶角Omax 为大约68。。还有，作为反射单元22使用多个圓点也可以。
在导光板22的上表面2a上设有全息扩散器。在作为光入射面的侧面2a 上设有沿导光板2的厚度方向具有棱线的两种棱镜。棱镜的顶角分别为100° 以及140。。侧面2形成为顶角为100。及140。的棱镜以及侧面2a的平坦面之比为9: 8: 7。
扩散片3使用了市场销售的扩散膜(例如，抹式会社S 4>制，，4卜7
少/)。作为扩散片3，使用混浊度为大约54%、大约86%以及大约91%不同 的三种扩散膜。
第一以及第二棱镜片41、 51使用棱镜列金属模成形。第一棱镜列42其图 10所示的角度ei、 02分别为15。及48°,间距为30nm，第二棱镜列43其图 ll所示的角度(M、 4>2均为29°，间距为30nm。第三棱镜列52其图12所 示的角度\|/1、 V2均为45 °，间距为46jum。
例如，在第二棱镜列43用金属模上涂敷丙烯系树脂的紫外线固化树脂。 在涂敷的树脂之上重叠市场上销售的聚对苯二曱酸乙二醇酯(PET)膜(例如， 东洋纺织株式会社-只乇> X O A4300),用橡胶包层辊拉伸以使树脂均匀。 从易粘接PET膜之上通过金属卣化物水银灯以大约1500mJ照射了紫外线后， 从金属模剥离并在PET膜单面上制作第二棱镜列43。
其次，在第1棱镜列42用金属模上涂敷紫外线固化树脂。以第二棱镜列 43的排列方向和金属模的棱镜排列方向所成的角度为45 。的方式，使形成有 第二棱镜列的面在上重叠PET膜。用橡胶包层辊拉伸以使树脂均匀，从第二 棱镜列形成面侧照射(1500mJ)紫外线。从金属模剥离PET膜。
这样，在PET膜两面上形成第一以及第二棱镜列42、 43。同样，使用第 三棱镜列52用金属模，在另一PET膜的单面上形成第三棱镜列53。将形成有 棱镜列的PET膜切成规定的大小而制作第一及第二棱镜片41、 51。
以第一棱镜列42的排列方向和导光板2的侧面2a平行的方式，将第一棱 镜片41配置在导光板2之上。以第三棱镜列52的排列方向与第一棱镜列42 的排列方向所成的角度《为90°的方式，将第二棱镜片51配置在第一棱镜片 41之上。
对于上述构造的背光源部的点灯评价，对光源1所使用的三个LED分别 施加大约15mA的电流。利用亮度测定装置(例如，有限/〉司,、4 ，〉 K制、 RISA)测定了背光源部的中央部(图17所示的显示区域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视场角测定装置(例如、ELDIM 社制，EzContrast)测定。由所测定的亮度角度分布算出各方向的相对光度。对背光源部的入光不均的测定方法进行说明。图18是表示在使背光源部 点灯的状态下从正上方所见的背光源部的入光部附近的图。如图18所示，作
为光源1的LED沿着图17所示的导光板2的侧面排列有三个。在入光区域 35附近，将与光源1的排列方向平行的方向(X方向)的宽度30.8mm分割成 100分，将与光源1的排列方向正交的方向(Y方向)的长度9mm分割成30 分而形成网孔71。利用亮度测定装置，在网孔71的各部分以直径O.lmm位置 分解能力测定正面亮度。将从光源1至某一定距离Y中的X方向100点的亮 度数据的最小和最大之比(最小值/最大值)定义为在距离Y的均匀度。将均 匀度为0.6以上的最小距离Y定义为入光不均。
图19是作为扩散片3插入混浊度不同的扩散膜A、 B、 C来表示实施例 2~4的入光不均以及正面亮度值的测定结果的表。在图19中，为了比较还示 出了没有使用扩散片的实施例1的测定结果。如图19所示，在使用了混浊度 最高的扩散膜C的实施例4中，入光不均变得最小。但是，就正面亮度而言 没有使用扩散片的实施例1最大，且混浊度越高中央部的正面亮度越小。
如上所述，为了降低入光不均且提高正面亮度，只要入光部附近的导光板 2射出光与透射扩散膜C后的光度角度分布相同即可。图20及图21表示透过 混法度为大约91Q/。的扩散膜C后的光度的角度分布。如图20以及图21所示， 光度分布在方位角为Omax的场合，天顶角 max为大约45°,半高全宽角AG) 为大约75。；天顶角为0max的场合，方位角Omax为大约90。，半高全宽角AO 为大约145 。。即只要使将自入光部附近的导光板2的输出光的光度角度分布 接近图20以及图21所示的分布就能够改善入光不均。
另外，如图20以及图21所示，可看到分布中有相当大的拖尾。拖尾部分 部分是光的利用效率明显恶化的部分。因此，改善入光不均的导光板2的入光 部附近的射出光的光度角度分布考虑光的利用效率，优选G)max为45°±15 。、 Omax为大约90°、 A0为70 °±10 °、 △ 为130 °±20 °左右且没有拖尾的光度角 度分布。
背光源部所使用的导光板2如果入光部附近的射出特性为上述光度角度 分布范围，则对用于实现它的方法没有特别限制。例如可列举以下方法在导 光板2的入光部附近的上表面2c (光射出面)以及相反侧的下表面2b的至少一方的表面上形成细微的凹凸或棱镜；涂敷或印刷白色扩散性涂料等；使扩散 材料分散在导光体中。另外，在导光板2的入光部附近的上表面2c以及下表 面2b的至少任一方配置槽、球面透镜、双凸透镜等的反射单元。通过光线追 踪模拟计算光度角度分布。以计算结果进入上述光度角度分布的范围的方式决 定反射单元的形状。这样，为了改善入光不均，向导光板的入光部附近导入的 反射单元的形状没有特别限制。
附近的反射单元的比率过大，则在入光部附近大量消耗光导致在显示区域的亮 度降低。另一方面，若比率过小，则入光不均的改善效果变小。因此，应根据 背光源部的从导光板2的光入射面即侧面2a直到与显示区域对应的导光板2 的区域的距离以及亮度的方式来决定。另外，对用于改变在导光板2的入光部 附近以外的区域的光的方向而使光从导光板2射出的反射单元的形状没有特 别限制。
如图22所示，在导光板2的下表面2b上设有反射单元(第一反射单元) 22以及反射单元(第二反射单元)24。反射单元22设在与显示区域34对应 的区域(第一区域)。反射单元24设在与入光部区域35对应的区域(第二区 域)。反射单元22将从侧面2a入射的光相对于下表面2b以第一角度反射。反 射单元24将从侧面2a入射的光相对于下表面2b以与第一角度不同的第二角 度反射。
作为反射单元22a，如图23以及图24所示，4吏用了棱线与侧面2a平行 地相互邻接而设的多个槽24a、 24b。槽24a是台形的槽，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24a、 24b中，将朝向导光板2的内部的法线与侧面2a相交的斜面设为第一斜面、 将另一斜面设为第二斜面。将第一斜面与侧面2a的法线所成的倾斜角设为a、 将第二斜面与侧面2a的法线所成的角度设为p。这里，第一斜面相对于从侧 面2a入射的光具有反射功能。跟据光线追踪模拟的结果，要想实现第二区域 的希望的光度角度分布，反射单元24优选将倾斜角度a为25。士10。的槽组合 一种或多种而形成。
槽24a、 24b利用金刚石旋转等可容易加工注射成型用的金属模。因此，可以容易地制作第二区域的具有希望的光度角度分布的导光板2。还有，对于 第二斜面的倾斜角度卩没有特别限制，但是若考虑加工金属模的容易度则希望
为75。以下。导光板2如上所述，使用聚碳酸酯、丙烯等透明性高的材料，通 过注射成型使用金属模成型而得到。但是，对于导光板2的材料以及制造方法 没有特别限制。
对于设置反射单元24的范围，只要是在从作为光入射面的侧面2a直到与 显示区域34对应的第一区域的第二区域内即可。理想的是比至第一区域的距 离短lmm的范围，更理想的是短1.5mm的范围为宜。
另外，对于在使设置反射单元24的范围比至第一区域的距离短lmm、更 理想的是短1.5mm的范围设置的场合的、配置在从反射单元24的端部至第一 区域之间的区域的反射单元没有特别限制，但是以射出角度分布与第一区域相 同的方式设置与反射单元22相同形状的反射单元为宜。更理想的是，设置第 一区域的反射单元22和第二区域的反射单元24各自的射出角度分布的中间也 连续地变化的反射单元为宜。
这样，在实施方式中，为了在入光部附近实现规定的光度角度分布，使用 了在入光部附近具有倾斜角a为25°±10。的范围的槽的导光板2。其结果，在 来自光源1的光入射的侧面2a附近可实现没有明亮度不均的均匀的背光源部。 对图22所示的与导光板2的入光区域35对应的第二区域，改变图23所示的 槽24a的倾斜角a并实施了光线追踪模拟。对于倾斜角a为19 。的槽A以及 倾斜角a为30°的槽B将计算了来自第二区域的输出光的光度角度分布的结果 表示在图25以及图26中。在图25以及图26中，同时表示了在导光板2上配
对于以1: 1、 2: 1的比率组合了槽A和槽B的场合也计算了光度角度分布。 图27表示以2: 1的比率组合了槽A和槽B的场合。如图27所示，倾斜
角aa为19 。的槽A的倾斜角(3a以及倾斜角ab为30 。的槽B的倾斜角卩b均
为11°。槽A、 B的三角形状的突起部的宽度Wp均为0.0435mm，槽A、 B的
间距Pr均为0.0925mm。
如图25所示，槽A的场合，半高全宽角A0与扩散膜C的场合相比较要
小。槽B的场合，虽然半高全宽角A0增大，但是0max偏移到15°。若以1:1、 2: 1、 3: 1的比率组合槽A和槽B，则接近于扩散膜C的角度分布。A: B=2: 1的场合，如图25以及图26所示， max为大约45°、半高全宽角AO 为大约68。、巾max为大约90。、半高全宽角为大约131 。。这样，以2: 1 之比使用了槽A、 B的导光板2满足使用扩散膜C决定的光度角度分布。
这样，为了改善入光不均，如图28以及图29所示，导光板2的入光部附 近的射出光的光度角度分布其0max为45°±15 °、巾max为大约90°、 △ 为 70°±10。、 A啦为130°±20°左右即可。这里，0max为上述光度角度分布的范 围外的场合，入光不均的改善效果小。而且，不足60°或A争不足110°的 场合，射出光的扩展变小且入光不均的改善效果小。A@超过80°或A4)超过 150。的场合，由于射出光的角度分布过于扩展所以亮度降低。为此，想要实现 与显示区域部的亮度同等程度的亮度，结果必须在入光部附近射出更多的光。 其结果，在显示区域使用的光量减少、亮度降低而不理想。另外，对于(^max 为大约90。是导光板的一般特性。
(背光源部)
如图5所示，实施方式的背光源部具备光源1、导光板2、聚光片41、 51 以及反射片6。导光板2在下表面2b上具有反射单元22、 24。反射单元22 设置在与背光源部的显示区域34对应的第一区域。对于反射单元22的形状以 及配置，在显示区域34中通过光线追踪以来自导光板的射出光的亮度位置分 布均匀的方式设计。反射单元24设置在与背光源部的入光区域35对应的第二 区域。反射单元24使用了图27所示的槽A及B之比为2: 1的槽。
如图5所示，反射单元24配置在从导光板2的侧面2a距离LK的范围。 距离LK比从导光板2的侧面2a到显示区域34的距离LL短。具体地说，距 离LL为3.5mm,距离LK为2mm。
在图30的表中，将具有上述构造的背光源部作为实施例5来表示正面亮 度以及入光不均的测定结果。而且，在图30的表中，作为实施例6 23以及比 较例3 15，还同时表示了改变第一棱镜列对反射单元的设置面、光入射面的 配置、角度y、 61、 02、 4)1、小2、《、i(/l、 v(/2而制作的背光源部的测定结 果。再有，在图30的表中，作为比较例1以及2表示了图1以及图3所示的 背光源部的测定结果。图1所示的比较例1的棱镜片4、 5分别是具有剖面形状为等腰三角形、
顶角为90°、间距为50jum的棱镜列的单面朝上的棱镜片。棱镜片4以棱镜列 的排列方向与侧面2a平行的方式配置。棱镜片4、 5以彼此的棱镜列正交的方 式配置。在导光板2和棱镜片4之间，作为扩散片3配置了在树脂中分散了玻 璃珠的市场上销售的扩散膜(例如，抹式会社3 t d:制，4卜7少7° 50LSE )。 扩散片3的混浊度为大约89%。比较例1是现在最普及的背光源部的构成。比 较例1其正面亮度为大约3510cd/m2、入光不均为大约2.7mm。
图3所示的比较例2的棱镜片21是具有剖面形状为等腰三角形、顶角为 63°、间距为30jum的棱镜列的单面朝上的棱镜片。棱镜片21以棱镜列的排列 方向与侧面2a平行的方式配置。棱镜片4、5以彼此的棱镜列正交的方式配置。 在棱镜片21上，作为扩散片3配置了在树脂中分散了玻璃珠的市场上销售的 扩散膜(例如，株式会社3毛i制，4卜7 ^ ， 50TL2 )。扩散片3的混浊度 为大约30%。比较例2是正面亮度为大约4920cd/m2、入光不均为大约5.7mm。
如图30所示，在所有的实施例5~实施例23中，正面亮度与比较例1相 比较被改善为大约3530cd/n^ 大约4570cd/m2，入光不均与比较例2相比较为 改善为大约3mm 大约4.3。这样，实施方式的背光源部与现有的背光源部相 比较，正面亮度提高且可降低入光不均。
在实施例5中，反射单元22、 24设在导光板2的下表面2b上。在实施例 6中，反射单元22、 24设在上表面2c上这方面与实施例5不同。包含第一棱 镜片41 、 51在内的其它构成均与实施例5及6相同。实施例6与实施例5相 比较，正面亮度以及入光不均都良好。这样，将反射单元22、 24配置在上表 面2c上的方法比配置在下表面2b上要好。
实施例7,第一棱镜列42的角度01为15 。、第三棱镜列52的角度vl、 均为45。这方面与实施例6不同，其它构成与实施例6相同。实施例8其第一 棱镜列42与侧面2a垂直地配置这方面与实施例7不同。比较例3其第一棱镜 列42与侧面2a大致倾斜20 °而配置这方面与实施例7不同。实施例7以及8 与比较例3相比较，正面亮度以及入光不均都良好。而且，实施例8与实施例 7相比较，正面亮度良好若干。这样，希望第一棱镜列42与侧面2a平行或垂 直地配置。并且，希望第一棱镜列42与侧面2a平行地配置。
20实施例9、 10以及比较例4、 5，其第一以及第二棱镜列42、 43的排列方 向所成的角度y与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度y分别为 35。以及55。的实施例9、 IO与角度y为45。的实施例7相比较，正面亮度下 降且入光不均变得良好。角度y分别为30°、 60。的比较例4、 5与实施例7、 9、 io相比较，虽然正面亮度下降，但是入光不均为同等程度。这样，希望角度y 为35° 55°的范围。
实施例11 、 12以及比较例6其第 一棱镜列42的角度6 1与实施例7不同， 其他构成与实施例7相同。角度e 1为20。的实施例11与角度6 1为15°的实 施例7相比较，正面亮度下降，入光不均相同。角度6 1为10 。的实施例12 与实施例7相比较，正面亮度良好，入光不均增加。角度6 1为25。的比较例 6与实施例7、 11、 12相比较，虽然正面亮度下降，但是入光不均为同等程度。 这样，希望角度01为20。以下的范围。
实施例13、 14以及比较例7、 8其第一棱镜列42的角度e2与实施例7不 同，其他构成与实施例7相同。角度02为40 。的实施例13与角度02为48 。 的实施例7相比较，正面亮度下降，入光不均相同。角度02为55。的实施例 14与实施例7相比较，正面亮度下降，入光不均增加。角度62分别为35。以 及60。的比较例7、 8与实施例7、 13、 14相比较，虽然正面亮度下降，但是 入光不均为同等程度。这样，希望角度Q2为40。 55。的范围。
实施例15、 16以及比较例9、 IO其第二棱镜列43的角度cH、小2与实 施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度d)l、 (1)2均为25 。的实施例15 与角度(H、 4)2均为29。的实施例7相比较，正面亮度下降，入光不均相同。 角度小l、小2均为35。的实施例16与实施例7相比较，正面亮度下降，入光 不均良好。角度cj)l、 4)2均为20。以及40。的比较例9、 10与实施例7、 15、 16相比较，虽然正面亮度下降，但是入光不均为同等程度。这样，希望角度 cH、小2均为25°~35°的范围。
实施例17~21以及比较例11~13其第三棱镜列52的角度ij/1、 \)/2与实施 例7不同，其他构成与实施例7相同。角度\|/1、 为15。及48。的实施例17, 角度Vl、 i|/2为5°及48°的实施例18,以及角度\)/1、 M/2为20°及48°的实施 例19与角度x)/1、 \}/2均为45°实施例7相比4交，正面亮度良好，入光不均相同。角度v)/1、 \)/2为15°及40°的实施例20以及角度i(/1、 \)/2为15°及55°的实施 例21与实施例7相比较，正面亮度下降，入光不均相同。角度vl、 \|/2为55° 及48。的比较例11,角度\(/1、 \(/2为15°及55°的比较例12以及角度\|/1、 vj/2 为15。及60。的比较例13与实施例7、 17 21相比较，正面亮度下降。就入光 不均而言，比较例11虽然与实施例7、 17-21为同等程度，但是比较例12、 13与实施例7、 17 21相比较却有所增加。这样，希望角度v|/l为5 。 45 。的范 围、角度ij/2为40° 55°的范围。
实施例22、 23以及比较例14、 15其第一以及第三棱镜列42、 52的角度 \|/1、 x)/2与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度^以及角度\|/1、 N/2 分别为100。、 15°、 48。的实施例22，以及角度g及角度vi/1、 vj/2分别为80。、 5°、 48°的实施例23与角度《及角度\(/1、 \|/2分别为90。、 45°、 45。的实施例7 相比较，正面亮度下降若干，入光不均相同。角度《及角度、 v|/2分别为105°、 20°、 48。的比较例14以及角度^及角度\|/1、 \|/2分别为75°、 20。、 48。的比较 例15与实施例7、 22、 23相比较，正面亮度下降，入光不均为同等程。这样， 希望角度g为80° 100°的范围。
在实施例5 23中，从作为光入射面的侧面2a至显示区域34的距离LL 为3.5mm,配置有射出特性与反射单元22不同的反射要素24的距离LK为 2mm。这样，通过使距离LK比距离LL短，能够改善背光源部的入光不均。 实际上，在背光源部，直到包含光源1在内的距离LL一般由黑色的遮光带覆 盖。例如，若反射单元24超过距离LL而设置，则由于具有与配置在与显示 区域34对应的第一区域中的反射单元22不同的反射特性，所以存在可清楚地 目视辨认不同的形状，而且明亮度的不同也变得明确的问题。
另外，若距离LK为距离LL以下，但是比(LL-1.5) mm大时，难以可 靠地降低入光不均。其原因是，反射单元24与反射单元22的形状以及射出特 性不同，所以不能使在显示区域34和入光区域35的边界区域的明亮度相对于 所有方向完全相同。其结果，明亮度的差超过显示区域34和入光区域35的边 界而寸目^L辨认。
改变形成与显示区域34对应的第 一 区域的反射单元22不同形状的反射单 元24的距离(面积)来制作导光板2，并组装到背光源部。如图31以及图32所示，用遮光带遮蔽作为非显示区域的入光区域35并进行了点灯评价。其结
果可知，若距离LK为(LL-1.5) mm以下，则没有》见察到反射单元22、 24的 形状不同导致的明亮度之差所引起的不均。
具体地说，在图5所示的背光源部，反射单元22、 24设置在导光板2的 上表面2c上。将从侧面2a直到与显示区域34对应的第一区域的距离LL设为 3.5mm。制作了在距离侧面2a的距离LK分别为大约1.7mm、大约2mm、大 约2.5mm以及大约3.0mm的范围设置了 27所示的反射单元24的导光板2。 图27所示的槽A、 B的总数分别是18个、21个、27个及33个。
如图33所示，在第一棱镜片41的上表面，多个第一棱镜列42以棱线方 向61与导光板2的侧面2a大致平行的方式相互邻接而配置。在第一棱镜片 41的下表面，多个第二棱镜列43其棱线方向62与第一棱镜列42的棱线方向 61所成的角度Y为大约45。。在第二棱镜片51的上表面，多个第三棱镜列52 其棱线方向63与第一棱镜列42的棱线方向61所成的角度《是大约90°。
如图34所示，第一棱镜片41的多个第一棱4竟列42各自的两个倾斜面的 与法线所成的角度分别是大约10°及大约48°。如图35所示，第一棱镜片41 的多个第二棱镜列43各自的两个倾斜面的与法线所成的角度均为大约28°。如 图36所示，第二棱镜片51的多个第三棱镜列52各自的两个倾斜面的与法线 所成的角度分别是大约10。及大约48°。第一 第三棱镜列42、 43、 52各自的 高度Ha为大约23nm。
对具备这样制作的导光板2的背光源实施了入光不均的测定和外观评价。 用黑色的遮光带遮蔽背光源部的光源1以及从侧面2a距离LL的第一区域并 观察了外观。概况评价如图31以及图32所示，在显示区域34和遮光带36 的边界局部地目视辨认明部32并判定了良(G)非(NG)。图31的场合，由 于没有明部32所以为"G"，图32的场合由于观察到了明部32所以为"NG"。
图37的表表示对实施例24~27的评价结果。实施例24 27的入光不均与 图30的表所示的比较例2相比较要小，被改善为大约3.3mm 大约3.8mm。 外观在距离LK为大约2mm以下的实施例24、 25的场合良好。
这样，为了改善背光源部的入光不均，设置反射单元24的范围，距离LK 为(LL-1.5mm)以下为宜。对于设置反射单元24的范围的下限，若距离LK太小则入光改善效果变小，所以希望为(LL-1.5) mm以下且尽可能接近 (LL-1.5 ) mm的程度。另外，距离LK还依赖于导光板2的厚度和入光部附 近的射出特性。例如，只要导光板2的厚度为1mm以下，作为距离LK( LL-1.5 ) mm以下的条件就有效。
这样，根据本实施方式的背光源部，不需要扩散片，能够减少部件件数， 且能以高亮度效率降低入光不均。 其它实施方式
本发明如上所述。然而，组成本公开的一部分的描述和附图并不限制本发 明。其它不同的实施方式和操作技术对于熟悉本公开的技术的人员很清楚。
权利要求
1. 一种背光源部，包括光源；导光板，其以与上述光源相对的端面为光入射面，以与上述端面大致正交的主面为光射出面；第一棱镜片，其位于上述导光板的上方且具备相互邻接地配置在上表面并具有与上述光入射面平行或垂直的第一棱线的多个第一棱镜列、相互邻接地配置在下表面并具有与上述第一棱线不同的方向的第二棱线的多个第二棱镜列；第二棱镜片，其位于上述第一棱镜片的上方且具备与上表面相互邻接而配置并具有与上述第一及第二棱线不同的方向的第三棱线的多个第三棱镜列；以及，在上述导光板的下方与上述导光板相对的反射片。
2. 根据权利要求1所述的背光源部，其特征在于， 上述第一以及第三棱线所成的角度为大约80。以上、大约100。以下的范围。
3. 根据权利要求1所述的背光源部，其特征在于， 上述第一棱线排列成与上述光入射面平行或垂直。
4. 根据权利要求3所述的背光源部，其特征在于，上述第一以及第三棱线所成的角度为大约35°以上、大约55。以下的范
5.根据权利要求4所述的背光源部，其特征在于， 上述第一°以上、大约20°以下述第一棱镜片的上表面的法线所成的角度分；以及大约40。以上、大约55。以下的范围。
6. 根据权利要求4所述的背光源部，其特征在于，上述第二棱镜列各自的倾斜面与上述第一棱镜片的上表面的法线所成的 角度均为大约25。以上、大约35。以下的范围。
7. 根据权利要求4所述的背光源部，其特征在于，上述第三棱镜列各自的倾斜面与上述第三棱镜片的上表面的法线所成的角度分别为大约5。以上、大约55°以下，以及大约40°以上、大约55°以下 的范围。
8.根据权利要求1所述的背光源部，其特征在于，
9. 根据权利要求8所述的背光源部，其特征在于， 上述反射面包括第 一反射单元，其配置在与上述光入射面分离的上述反射面的第一区域，第二反射单元，其配置在上述光入射面和上述第一区域之间的上述反射面 的第二区域，且将上述光相对于反射面以与上述第 一角度不同的第二角度反射。
10. 根据权利要求9所述的背光源部，其特征在于，上述第二反射单元是具有与上述光入射面平行的棱线的多个槽。
11. 根据权利要求9所述的背光源部，其特征在于，上述第二反射单元配置在第二区域，该第二区域在上述光入射面侧离开上 述第一区域的端部大约1.5mm以上。
12. 根据权利要求9所述的背光源部，其特征在于， 上述反射面是上述光射出面。
13. 根据权利要求9所述的背光源部，其特征在于， 上述反射面是与上述光射出面相反侧的面。
14. 根据权利要求9所述的背光源部，其特征在于，角，粉J-A邻ffi 7DW、J l口J丄0417D邻ill叫trvK又7f,-乂刁的角作为方位角，上述第二角度其光度为最大的天顶角以及方位角分别是45 ° ±15。、以及大致90。，天顶角以及方位角的半高全宽角分别是70。 ±10。、 以及130° ±20°。
15.根据权利要求IO所述的背光源部，其特征在于，上述多个槽是形状不同的两种以上的槽。
16.根据权利要求IO所述的背光源部，其特征在于，
全文摘要
本发明涉及背光源部。背光源部包括光源；导光板，其以与上述光源相对的端面为光入射面，以与上述端面大致正交的主面为光射出面；第一棱镜片，其位于上述导光板的上方且具备相互邻接地配置在上表面并具有与上述光入射面平行或垂直的第一棱线的多个第一棱镜列、相互邻接地配置在下表面并具有与上述第一棱线不同的方向的第二棱线的多个第二棱镜列；第二棱镜片，其位于上述第一棱镜片的上方且具备与上表面相互邻接而配置并具有与上述第一及第二棱线不同的方向的第三棱线的多个第三棱镜列；以及在上述导光板的下方与上述导光板相对的反射片。
文档编号F21V8/00GK101457906SQ20081017464
公开日2009年6月17日 申请日期2008年10月31日 优先权日2007年12月10日
发明者奥田唯史, 小松德太郎, 手岛照雄, 杉本靖, 田谷昌人 申请人:日立化成工业株式会社