專(zhuān)利名稱(chēng):液晶顯示裝置用背光的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置用背光。
圖27是現(xiàn)有液晶顯示裝置用背光斷面圖(例如,松本正一編[液晶顯示技術(shù)](產(chǎn)業(yè)圖書(shū))P.255)。參照?qǐng)D27,上述背光具備作為光源的冷陰極螢光燈(CCFLCold Cathode Floorescent Lamp)101,反射鏡102,導(dǎo)光板103,點(diǎn)狀散亂體有規(guī)則地配置,使光以廣角呈放射狀發(fā)散的反射用白色點(diǎn)圖形110,反射板107,棱鏡板111和漫射板112。
下面說(shuō)明上述背光的動(dòng)作。從冷陰極螢光燈101發(fā)出的光直接或以反射鏡102的反射從入射端面120入射到導(dǎo)光板103,在導(dǎo)光板內(nèi)由底面122和出光面121反復(fù)地進(jìn)行全反射并傳播,最后從出光面121處射出。此時(shí),當(dāng)光接觸到導(dǎo)光板底面122上的白色散亂點(diǎn)110時(shí),光被散亂,從底面122處向?qū)Ч獍?03外部射出。從導(dǎo)光板底面122射出的光由反射板7反射后,入射到導(dǎo)光板的底面122上,進(jìn)一步反復(fù)上述的全反射,并從出光面121處射出。從導(dǎo)光板射出的光由一塊或二塊棱鏡板111調(diào)整對(duì)光的分布,經(jīng)去除細(xì)配光的漫射板112,照射背光前方的液晶板(圖中未示出)。
這樣的背光因?yàn)闉榱巳〕龉舛褂昧松y點(diǎn)110,因此,在剛從導(dǎo)光板射出后,因廣角而具有大的配光分布,必然只在視覺(jué)方向。然而,由于棱鏡111的集光效果,就有必要調(diào)整配光分布,以便于變成偏向視覺(jué)方向的配光分布。因此,如上所述,就必須配置1塊或2塊高價(jià)棱鏡111。由于配置了該棱鏡,因而增加了部件的數(shù)量,導(dǎo)致組裝過(guò)程復(fù)雜化。
為了避免這種部件數(shù)量的增加,如圖28所示,提出了棱鏡光學(xué)元件一體型導(dǎo)光板(特開(kāi)平10-282342號(hào)公報(bào))。參照?qǐng)D28所示,上述部件中的導(dǎo)光板103具備沿入射端面延伸的方向延伸,楔狀貫穿導(dǎo)光板深度方向的為一空間的楔狀光反射槽104和棱鏡狀凹凸部106,其中凹凸部106的多條平行的棱線(xiàn)與入射端面120垂直并延伸。
從入射端面120入射到導(dǎo)光板103的光在導(dǎo)光板內(nèi)反復(fù)全反射并傳播。此時(shí),位于楔狀反射槽的入射端面?zhèn)鹊男泵嫔系墓馐茉撔泵孀饔孟蛏戏椒瓷?。反射的光由于未滿(mǎn)足全反射條件而不是以全反射方式從出光面射出。在出光面121處因棱鏡狀凹凸部的作用,配光分布變窄。由于這種構(gòu)成,在不添加棱鏡板的條件下,能夠控制出射光的配光分布。在這樣構(gòu)成的情況下,為了能夠均勻地控制位于導(dǎo)光板內(nèi)的各位置處的射出光的強(qiáng)度分布,必須對(duì)應(yīng)導(dǎo)光板內(nèi)的位置控制楔狀反射槽形狀。
由于現(xiàn)有背光是如上構(gòu)成,因此,為了得到出射光的合適配光分布,必須采用多個(gè)獨(dú)立部件,因此,這樣會(huì)提高成本?,F(xiàn)有的使用棱鏡光學(xué)元件一體型導(dǎo)光板的背光由于將楔狀反射槽呈規(guī)則地配置,因此,很難確??臻g內(nèi)射出的光強(qiáng)度均勻。
本發(fā)明的目的在于既要有合適的配光分布,又能夠控制射出光在空間內(nèi)的強(qiáng)度均勻一致,實(shí)現(xiàn)低成本高效率的背光。
本發(fā)明的液晶顯示裝置用背光具有提供為了液晶板的顯示而用于照射的光的棒狀光源和平板狀的導(dǎo)光板,該導(dǎo)光板具有平行于棒狀光源的位于側(cè)面的入射端面,平行于液晶板地配置的出光面以及平行地面對(duì)出光面的底面。對(duì)于該液晶顯示裝置用背光,在導(dǎo)光板的底面上設(shè)置了反射棱鏡,該反射棱鏡具有在沿入射端面的方向上延伸的楔狀反射槽和為了不形成楔狀反射槽,沿著與該楔狀反射槽延伸的方向交叉的方向分?jǐn)嘣撔罘瓷洳鄣膸罘謹(jǐn)嗥教共俊?br>
具有上述構(gòu)成的背光由于被分?jǐn)嗥教共糠謹(jǐn)嗪蟮男罘瓷涿娴姆瓷洌挥美忡R板等而只由導(dǎo)光板就可使光以合適的配光特性射出。另外,將集光棱鏡配置在出光面上時(shí),由于具有棱鏡狀凹凸部的出光面所產(chǎn)生的集光效果,能夠?qū)崿F(xiàn)高輝度。此外,由于通過(guò)對(duì)應(yīng)于距入射端面的距離改變例如楔狀反射槽的深度以及楔狀反射槽和平坦部的寬度的雙方就能夠調(diào)整從導(dǎo)光板射出的光強(qiáng)度的空間分布,因此,可減少背光的部件,而降低成本,實(shí)現(xiàn)具有均勻空間分布和合適配光分布的背光。上述效果具體地說(shuō)在楔狀反射槽的場(chǎng)合下,該深度隨著距入射端面的距離增加而增加,另外,對(duì)于分割平坦部的寬度的情況,該寬度隨著距入射端面距離的增加而變小,以這樣簡(jiǎn)單方便的方式就可得到上述效果。
對(duì)于上述本發(fā)明的液晶顯示裝置用背光,最好在導(dǎo)光板的出光面上配置集光棱鏡,該集光棱鏡在與入射端面正交的方向上具有多根平行的棱線(xiàn)延伸的棱鏡狀凹凸部。
如上所述,通過(guò)在出光面上配置集光棱鏡,在由反射棱鏡產(chǎn)生合適配光基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高輝度。
對(duì)于上述的液晶顯示裝置用背光,帶狀分?jǐn)嗥教共康膶挾?,能夠隨例如距入射端面的距離而變化。
僅由楔狀反射槽的深度就得到出射光的均勻空間分布的情況下,在導(dǎo)光板的入射端面附近,有必要形成高達(dá)數(shù)μm的極細(xì)微的槽。但是,若與帶狀分?jǐn)嗥教共康膶挾茸兓嘟M合,則在入射端面附近,使加工容易的楔狀反射槽的深度加深,則制造更容易,另外,在與入射端面平行的方向上,因?yàn)樾罘瓷洳垡韵嗤笮。纬删鶆虻男螤?,所以在該方向上的光射出?qiáng)度的均勻化控制幾乎是不可能的,但通過(guò)調(diào)整分?jǐn)嗥教共康膶挾龋陀锌赡茉谠摲较蛏蠈?shí)現(xiàn)均勻化。
上述液晶顯示裝置用背光中,最好楔狀反射槽的深度隨著距入射端面的距離增加而增長(zhǎng)。
導(dǎo)光板內(nèi)的光在入射端面附近為最強(qiáng),距入射端面的距離增加,光強(qiáng)度會(huì)慢慢變?nèi)?。楔狀反射槽其深度越深,就?huì)增加反射光的強(qiáng)度,就可增加從出光面射出的光強(qiáng)度。因而,如上所述通過(guò)增加楔狀反射槽的深度,能夠在不受距入射端面距離的影響下使射出光均勻分布。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好帶狀分?jǐn)嗥教共康膶挾入S著距入射端面的距離而漸減。
在對(duì)應(yīng)于帶狀分?jǐn)嗥教共康膮^(qū)域內(nèi),不形成楔狀反射槽。帶狀分?jǐn)嗥教共康膶挾入S著距入射端面的距離增長(zhǎng)而漸減時(shí),隨之楔狀反射槽漸增。結(jié)果是能夠在不受距入射端面距離的影響下使射出光均勻分布。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好帶狀分?jǐn)嗥教共康膶挾却笥?0μm。
通過(guò)使分?jǐn)嗥教共康膶挾却笥?0μm,就不需要使用高精度用刨刀來(lái)作為槽加工用的刨刀,制作會(huì)更容易。因此,就能夠以低成本實(shí)現(xiàn)具有光射出均勻的空間分布和合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好相鄰的楔狀反射槽間設(shè)置10μm以上的寬度的槽間平坦部。
通過(guò)設(shè)置10μm以上的寬度的槽間平坦部,就不需要使用高精度用刨刀來(lái)作為槽加工用的刨刀,制作會(huì)更容易。因此,就能夠以低成本實(shí)現(xiàn)具有光射出均勻的空間分布和合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好槽間平坦部位于從底面至導(dǎo)光板內(nèi)部方向的深度比分?jǐn)嗥教共扛畹奈恢蒙稀?br>
由于槽間平坦部形成在比與楔狀反射槽延伸交錯(cuò)的分?jǐn)嗥教共扛畹奈恢蒙?,因此,不必進(jìn)行高精度的槽加工,可使制作更為容易。因而,就能夠以低成本實(shí)現(xiàn)具有光射出均勻的空間分布和合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好楔狀反射槽的從入射端面?zhèn)鹊男泵媾c底面的夾角α是40-50°。
通過(guò)采用上述角度范圍,可以減少由出光面處的棱鏡狀凹凸部的部分的反射,使具有合適配光分布的光更高效率地射出。結(jié)果是能夠以低成本實(shí)現(xiàn)高效率且合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,對(duì)于設(shè)置在導(dǎo)光板的出光面上的棱鏡狀凹凸部的部分,凸部頂角β是100°以上。
結(jié)果,可以減少由出光面處的棱鏡狀凹凸部的部分的反射,使具有合適配光分布的光更高效率地射出。因此,可以減少由出光面處的棱鏡狀凹凸部的部分的反射,使具有合適配光分布的光更高效率地射出。結(jié)果是能夠以低成本實(shí)現(xiàn)高效率且合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,在棱鏡狀凹凸部上,最好從該凹凸相鄰的峰線(xiàn)和谷底線(xiàn)的底面向著出光面方向的距離差是隨機(jī)的。
結(jié)果由于防止了棱鏡狀凹凸部和液晶板象素間發(fā)生莫阿干涉紋,因此,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好分?jǐn)嗥教共康膶挾葘?duì)應(yīng)于距入射端面的距離隨機(jī)變化。
由于分?jǐn)嗥教共康膶挾茸麟S機(jī)變化,因此,就可防止楔狀反射槽和液晶板象素之間發(fā)生莫阿干涉紋。因此,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好帶狀分?jǐn)嗥教共颗渲贸汕€(xiàn)狀。
由于曲線(xiàn)狀的帶狀分?jǐn)嗥教共?,防止了楔狀反射槽和液晶板象素之間發(fā)生莫阿干涉紋,因此,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好使楔狀反射槽的入射端面?zhèn)鹊男泵娴慕嵌瘸手芷谛宰兓?br>
由于上述斜面角度呈周期性變化,出射光在與入射端面垂直的方向的出射角度增大,出射光的配光分布平均化,因此,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好使楔狀的反射槽的入射端面?zhèn)鹊男泵娉蔀橄蛉肷涠嗣鎮(zhèn)劝既?、朝著沿入射端面的方向延伸的圓筒狀面。
通過(guò)使上述斜面成為向入射端面?zhèn)劝嫉膱A筒狀面,從而,增大了出射光在與入射端垂直方向上的出射角度,使出射光的配光分布均勻化,因此,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好在靠近導(dǎo)光板的底面再配置反射板,該反射板使沿入射端面行進(jìn)的光漫射。
通過(guò)配置上述反射板,由出光面上的棱鏡構(gòu)造反射的光保持垂直于入射端面的方向的角度地反射,因此,可使具有合適配光分布的光高效率地射出。結(jié)果是能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好在靠近導(dǎo)光板的出光面再配置漫射板,該漫射板使在與沿入射端面的方向正交的平面內(nèi)的方向行進(jìn)的光漫射。
由于配置了上述漫射板,使垂直于入射端面的方向的出射光的配光分布平坦化,因此,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,在光源和導(dǎo)光板的端面之間再配置凹凸?fàn)顦?gòu)造的光學(xué)元件,該元件的凸部朝著入射端面?zhèn)取?br>
由于配置了上述光學(xué)元件,從楔狀反射面射出更合適的配光分布的光,因此,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)視覺(jué)效果好,合適配光分布的背光。
對(duì)于上述液晶顯示裝置用背光,最好導(dǎo)光板沿光在該導(dǎo)光板內(nèi)傳播的方向,即垂直于入射端面的方向被分割后,再把這些分割部分結(jié)合起來(lái)。
由于上述的分割,在制作導(dǎo)光板時(shí),不必要加工大面積,使制作更為容易,從而,能夠以低成本實(shí)現(xiàn)具有均勻的空間分布/合適配光分布的背光。
本發(fā)明的如上所述的,以及上述以外的目的,特征,曲面以及效果參照附圖根據(jù)后述的對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明將更加清楚。
圖1是部分透視的本發(fā)明實(shí)施例1的背光的透視圖。
圖2A及圖2B示出了導(dǎo)光板的構(gòu)造。圖2A是示出導(dǎo)光板上的楔狀反射槽和分?jǐn)嗥教共康姆植嫉牡酌鎴D,圖2B是從入射端面方向看的正面圖。
圖3A及圖3B示出導(dǎo)光板內(nèi)的在入射端面附近的入射光的角度分布的模擬結(jié)果。圖3A示出CCFL垂直面內(nèi)及CCFL平行面內(nèi)的入射光的角度分布,圖3B示出CCF垂直面內(nèi)的角度取向。
圖4示出實(shí)施例1的楔狀反射槽的作用。
圖5示出實(shí)施例1的棱鏡狀凹凸部的作用。
圖6A及圖6B示出實(shí)施例1的背光的出射光的配光特性。圖6A示出CCFL平行面和CCFL垂直面的方向及兩面上共通的0°方向。圖6B示出光從CCFL平行面和CCFL垂直面上的出光面射出的角度分布。
圖7是實(shí)施例1的背光的棱鏡狀凹凸部(頂角90°)的光通過(guò)率的角度分布表示圖。
圖8示出圖7中的槽平行方向(槽垂直角度=0°)及槽垂直方向(槽平行角度=0°)的通過(guò)率的角度分布。
圖9是實(shí)施例1的背光的棱鏡狀凹凸部(頂角100°)的光通過(guò)率的角度分布表示圖。
圖10示出圖9中的槽平行方向(槽垂直角度=0°)及槽垂直方向(槽平行角度=0°)的通過(guò)率的角度分布。
圖11是示出本發(fā)明實(shí)施例2的背光構(gòu)成的模式圖。
圖12A示出底面附近的楔狀反射槽,分?jǐn)嗥教共考安坶g平坦部。圖12B是示出圖12A的帶狀平坦部和槽間平坦部的深度關(guān)系的詳細(xì)圖。
圖13A示出導(dǎo)光板的模具上的槽間平坦部的加工方法,圖13B是楔狀反射槽的加工中使用的刨刀的正視圖。
圖14A示出導(dǎo)光板的模具上的分?jǐn)嗥教共康募庸し椒?,圖14B是加工分?jǐn)嗥教共康姆制教共考庸r(shí)所用的刨刀的正視圖。
圖15是槽間平坦部比帶狀平坦部淺時(shí)的導(dǎo)光板底面的深度方向的構(gòu)造。
圖16是槽間平坦部比帶狀平坦部深時(shí)的導(dǎo)光板底面的深度方向的構(gòu)造。
圖17是本發(fā)明的實(shí)施例3的背光的隨機(jī)深度的棱鏡狀凹凸部的斷面圖。
圖18是實(shí)施例3的楔狀反射槽的底面圖。
圖19是實(shí)施例3的另外的楔狀反射槽的底面圖。
圖20是實(shí)施例3的其它的楔狀反射槽的底面圖。
圖21是示出本發(fā)明實(shí)施例4的背光構(gòu)成的模式的斷面圖。圖21B是示出圖21A中的連續(xù)3個(gè)楔狀反射槽的放大斷面圖。
圖22是示出本發(fā)明實(shí)施例4另外的背光構(gòu)成的模式的斷面圖。
圖23是示出本發(fā)明實(shí)施例5的背光構(gòu)成的透視圖。
圖24是示出本發(fā)明實(shí)施例6的背光構(gòu)成的透視圖。
圖25是部分透視的本發(fā)明實(shí)施例7的背光的透視圖。
圖26是部分透視的本發(fā)明實(shí)施例8的背光的透視圖。
下面,參照
本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1參照?qǐng)D1、圖2A及圖2B,上述背光具備作為光源的冷陰極管燈1,反射鏡2和導(dǎo)光板3。設(shè)于底面上的反射棱鏡里面的楔狀反射槽4,在入射側(cè)的斜面的傾斜角α為45°,射出側(cè)的斜面的角度是85°,楔狀反射槽4的間距為200μm,楔狀反射槽的深度為最小50μm,最大為160μm,離光源越遠(yuǎn)深度越深。此處,[深度]是從底面22至楔狀反射槽前端的向著導(dǎo)光板內(nèi)部方向的距離。上述導(dǎo)光板3在底面22具有沿楔狀反射槽延伸方向垂直,分?jǐn)嘈罘瓷洳鄣膸罘謹(jǐn)嗥教共?和楔狀反射槽間的槽間平坦部15,另外,在靠近底面22處有底面反射板7。此外,上述導(dǎo)光板在為上表面的出光面21上具有棱鏡狀凹凸部6。該棱鏡狀凹凸部6,其凸部的棱鏡頂角β為100°,槽間距為180μm。
從冷陰極螢光燈1射出的光直接入射到入射端面20上或在反射鏡2反射再入射到導(dǎo)光板3的入射端面20上,在導(dǎo)光板的底面22及出光面21上反復(fù)進(jìn)行全反射并傳播。此時(shí),射到楔狀反射槽4的入射側(cè)的斜面24上的光因該斜面24的作用而向上反射。因?yàn)樾罘瓷洳?部分被帶狀分?jǐn)嗥教共?分?jǐn)啵酝ㄟ^(guò)分?jǐn)嗥教共?的光原封不動(dòng)地在導(dǎo)光板內(nèi)傳播,能夠控制光射出量的空間分布。由反射面反射的光因全反射條件受到破壞而由出光面21射出。在出光面上由棱鏡狀凹凸部6使配光分布變窄。
圖3A及圖3B示出從冷陰極螢光燈1(CCFLCold Cathode FluorescentLamp)剛?cè)肷涞綄?dǎo)光板上在導(dǎo)光板內(nèi)傳播的光角度分布模擬結(jié)果例。對(duì)于含冷陰極管燈1的軸和導(dǎo)光板面的CCFL平行面內(nèi)的各方向以及與該軸垂直的CCFL垂直面內(nèi)的各方向的兩個(gè)方向上,構(gòu)成以在導(dǎo)光板內(nèi)沿導(dǎo)光板直線(xiàn)方向,即0°方向?yàn)橹行牡膶?duì)稱(chēng)分布。CCFL平行面內(nèi)的角度以及CCFL垂直面內(nèi)的角度和原點(diǎn)均是在導(dǎo)光板內(nèi)沿導(dǎo)光板直線(xiàn)方向。這樣的光受楔狀反射槽反射時(shí),因?yàn)樾罘瓷洳叟渲迷趯?dǎo)光板的底面22上,所以由楔狀反射槽反射的光如圖3B所示那樣,在CCFL垂直面內(nèi)角度在0°以下的光占到大部分。除此以外的光由導(dǎo)光板的上表面1反射,成為0°以下角度后到達(dá)楔狀反射槽4。
此外,如圖4所示,由楔狀反射槽4反射的光只是以滿(mǎn)足全反射條件的入射角入射到楔狀反射槽上的光,除此之外的大部分通過(guò)楔狀反射槽,在導(dǎo)光板內(nèi)繼續(xù)傳播。楔狀反射槽的入射側(cè)的斜面角度為45°時(shí),由于構(gòu)成導(dǎo)光板的一般的材料的折射率約為1.5,因此,相對(duì)直立在上述斜面上的垂線(xiàn),以約40°以下的入射角入射的光不會(huì)全反射。如圖4所示,只是入射到斜面角度α為45°的斜面上的以0°以下角度進(jìn)入導(dǎo)光板內(nèi)的光中的從0°-5°范圍角度的光被反射,并從導(dǎo)光板3基本垂直地射出。因此,因楔狀反射槽4從導(dǎo)光板射出的光在CCFL垂直面內(nèi)的角度分布成為只在視覺(jué)方向上具有高強(qiáng)度的配光特性。
射出光,因設(shè)置在出光面21上的集光棱鏡的棱鏡狀凹凸部6如圖5所示那樣,從與冷陰極螢光燈平行方向在一定范圍內(nèi)的光以基本上垂直于出光面的方向折射后被集光。另一方面,相對(duì)于出光面接近垂直的角度的光因全反射再次向?qū)Ч獍鍍?nèi)反射而再循環(huán)。由于該效果,與冷陰極螢光燈平行的平面內(nèi)的光角度分布也在垂直于出光面的方向上被集光,也具有配光特性。這樣,由于配置在導(dǎo)光板上的,棱鏡狀凹凸部6及楔狀反射槽4的效果,不需要另外附加棱鏡板等的光學(xué)元件就偏向垂直出光面的方向,能夠?yàn)榱艘曈X(jué)而以合適配光分布射出光。
圖6A及圖6B示出從該導(dǎo)光板射出的光角度分布的模擬結(jié)果。圖6A是光強(qiáng)度角度分布的模式圖,圖6B是角度取向的模式圖。對(duì)于包含冷陰極管燈1的軸垂直于導(dǎo)光板的CCFL平行面內(nèi)的方向以及垂直于CCFI軸的CCF面內(nèi)的方向的兩個(gè)方向,垂直于出光面方向的0°,即視覺(jué)方向,示出峰值強(qiáng)度。特別地,作為棱鏡狀凹凸部的效果,冷陰極管垂直面內(nèi)的光在0°示出尖峰值。在CCFL平行面內(nèi)的方向及CCFL垂直面內(nèi)的方向的兩個(gè)方向,原點(diǎn),即0°是垂直于出光面21的方向。
為了從導(dǎo)光板整個(gè)表面上均勻地引出光,隨著導(dǎo)光板內(nèi)的位置變化,必須使入射到楔狀反射槽4的反射面24上的概率變化。對(duì)于以本實(shí)施例為基礎(chǔ)的背光,應(yīng)改變圖2B所示的楔狀反射槽4的深度和分?jǐn)嘈罘瓷洳?的帶狀分?jǐn)嗥教共?的寬度兩個(gè)方面,通過(guò)在導(dǎo)光板內(nèi)改變光入射到楔狀反射槽4的反射面24上的概率來(lái)實(shí)現(xiàn)空間的均勻化。若只改變其中的任何一方,就會(huì)出現(xiàn)使楔狀反射槽4的深度加工到只有數(shù)μm的極淺程度,或者,使楔狀反射槽4的高寬比為極高的形狀。結(jié)果要求楔狀槽的加工精度高,導(dǎo)致制造成本上升。
下面,圖7-圖10示出光從導(dǎo)光板3的內(nèi)側(cè)入射到導(dǎo)光板上面21的棱鏡狀凹凸部6上時(shí)的光通過(guò)率的入射角度分布。根據(jù)棱鏡頂角β為90°時(shí)的圖7-8,關(guān)于以與棱鏡狀凹凸部6延伸的方向平行,在垂直于出光面的平面內(nèi)的入射角,只是以基本垂直入射時(shí)的最高通過(guò)率的20%通過(guò)。相反地,棱鏡頂角β為100°時(shí)的圖9-10,上述面內(nèi)的最高通過(guò)率超過(guò)60%,從而可知,頂角β越大,通過(guò)率越高。
因?yàn)橛衫忡R狀凹凸部阻止通過(guò)的光受該棱鏡狀凹凸部表面的反射,進(jìn)一步由下部反射板7等改變方向,再朝向上面21的方向,所以最終幾乎全部射出。但是,此時(shí)也失去了因楔狀反射槽4得到的良好配光分布。這里,為了得到效率高的最合適的配光分布的光,必須盡量減少由棱鏡狀凹凸部6反射的光。若使棱鏡狀凹凸部6的頂角β變窄,如上所述地,對(duì)于平行于棱鏡狀凹凸部方向的入射角通過(guò)的范圍變窄,若不到100°,通過(guò)的入射角區(qū)域幾乎不變。在上述頂角超過(guò)100°的情況下,必須使與可通過(guò)的入射角的范圍一致的基本垂直方向的光朝向上面。因此,楔狀反射槽的斜面24的角度α最合適的范圍是40-50°。
(實(shí)施例2)圖11-圖12示出本發(fā)明的實(shí)施例2的液晶顯示裝置用背光。圖11是上述背光的透視圖,圖12A是楔狀反射槽的透視圖,圖12B是A部分的放大圖。在本實(shí)施形式中,對(duì)于分?jǐn)嘈罘瓷洳?的帶狀分?jǐn)嗥教共?,在距導(dǎo)光板3的光源1為最遠(yuǎn)距離的/分?jǐn)嗥教共?的寬度最窄的位置上,其寬度為10μm。楔狀反射槽4間的槽間平坦部15的寬度,在最窄的地方也是10μm。此外,楔狀反射槽間的槽間平坦部以底面22為基準(zhǔn)位于分?jǐn)嘈罘瓷洳鄣姆謹(jǐn)嗥教共康纳戏剑簿褪钦f(shuō),接近于上面21的位置。有關(guān)其理由,將利用圖13A,圖13B,圖14A,圖14B作詳細(xì)說(shuō)明。
其它的基本構(gòu)成是與實(shí)施形式1相同,上述背光具備作為光源的冷陰極管燈1,反射鏡2,導(dǎo)光板3和背面反射板7。導(dǎo)光板3具備楔狀反射槽4,分?jǐn)嘈罘瓷洳鄣膸钇教共?和棱鏡狀凹凸部6。與實(shí)施形式1相同地,由于楔狀反射槽及棱鏡狀凹凸部可以得到以合適的配光特性從導(dǎo)光板射出光的作用。
在大量生產(chǎn)本發(fā)明的具有如導(dǎo)光板3那樣的楔狀反射槽的導(dǎo)光板時(shí),多數(shù)情況下,使用模具通過(guò)噴塑成型生產(chǎn)。在制作成型用模具時(shí),如圖13A,圖13B,圖14A,圖14B所示,能夠利用金剛石刨刀31/32切削NiP等的材料,加工楔狀反射槽4和棱鏡狀凹凸部6的模具的方法。此時(shí),例如,對(duì)于楔狀反射槽的斜面,通過(guò)使金剛石刨刀31/32為合適的形狀,就可使正確加工更為容易。楔狀反射槽間的槽間平坦部是這樣形成使金剛石刨刀31/32前端具有一定程度的平坦部分,以刨刀平坦部分寬度以下的間距反復(fù)切削。例如,楔狀反射槽間的槽間平坦部15的寬度為了在空間方面得到均勻射出光強(qiáng)度分布,對(duì)應(yīng)于導(dǎo)光板內(nèi)的位置可作較大幅度的變化。因?yàn)榻饎偸俚兜钠教共糠忠韵聦挾鹊募庸な遣豢赡艿?,所以金剛石刨刀的平坦部必須比最窄部分的平坦部的寬度小。但是,?dāng)平坦部的寬度過(guò)小時(shí),刨刀的平坦部分不可能正確地制作,金剛石刨刀的制作變得很困難,結(jié)果,在對(duì)模具的平坦部加工時(shí),會(huì)留有較細(xì)的凹凸,這是導(dǎo)致光漫射的原因,是不合適的。由于槽間平坦部15及帶狀平坦部5的寬度最小是10μm,因此金剛石刨刀的制作會(huì)更容易些,結(jié)果是可降低模具正確加工的成本。
參照?qǐng)D13A、13B、14A及14B,在加工模具上的(以后省略模具上的)楔狀反射槽34和分?jǐn)嘣撔罘瓷洳?4的帶狀平坦部35時(shí),例如,如圖13B所示,以具有45°和85°的斜面、且頂部有10μm的平坦部的刨刀31,平行于入射端面地橫掃切削楔狀反射槽34和槽間平坦部45。之后,更換加工帶狀分?jǐn)嗥教共?5的刨刀32,并改變加工方向或變更為與楔狀反射槽34延伸方向垂直的方向,如圖14A及圖14B所示地加工分?jǐn)嗥教共?5。此時(shí),對(duì)于楔狀反射槽34的加工和分?jǐn)嗥教共?5的加工,由于金剛石刨刀也變更,且加工方向也變換,因此,定位會(huì)更困難,楔狀反射槽間的槽間平坦部45和帶狀分?jǐn)嗥教共?5不在同一面上,產(chǎn)生臺(tái)階的可能性極大。若產(chǎn)生臺(tái)階,則因從臺(tái)階部的漏光和光反射對(duì)導(dǎo)光板的光射出特性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
在模具加工時(shí),更深地加工分?jǐn)嗥教共?時(shí),因而,在實(shí)際導(dǎo)光板上分?jǐn)嗥教共枯^淺的情況下,如圖15所示,臺(tái)階配置成相對(duì)導(dǎo)光板的入射端20的垂直方向上。另一方面,更深地加工楔狀反射槽間的槽間平坦部15的情況下,因而,在實(shí)際的導(dǎo)光板上槽間平坦部較淺的情況下,如圖16所示,臺(tái)階配置成相對(duì)于導(dǎo)光板的入射端面20平行的方向。在導(dǎo)光板內(nèi),若考慮光相對(duì)入射端面?zhèn)鞑r(shí),在模具加工中,分?jǐn)嗥教共?應(yīng)加工得更深,使得臺(tái)階沿垂直于入射端面20的方向上地配置,減少臺(tái)階的影響。因此,作為導(dǎo)光板的形狀,由于采用使槽間平坦部15位于比分平坦部5更深的位置上,因此,臺(tái)階產(chǎn)生的影響較小,以低精度加工更為容易,能夠加工出特性良好的導(dǎo)光板的模具。
(實(shí)施例3)對(duì)于實(shí)施形式3的液晶顯示裝置用背光,如圖17-18所示,棱鏡狀凹凸部6成如下的方式,即相鄰峰線(xiàn)和谷底線(xiàn)距底面的厚度方向的距離差([記作棱鏡凹凸部的深度])以及俯視相鄰的峰線(xiàn)和谷底線(xiàn)的間距((記作棱鏡狀凹凸部的間距])成為隨機(jī)值,另外,使分?jǐn)嗥教共?的配置的間隔成為隨機(jī)值。其它的基本構(gòu)成與實(shí)施例1(圖1)的相同,具有作為光源的冷陰極管燈1,反射鏡2,導(dǎo)光板3,背面反射板7。光因?qū)Ч獍迳系男罘瓷洳?及棱鏡狀凹凸部6從導(dǎo)光板以合適配光特性射出的作用在本實(shí)施例中也能得與實(shí)施例1相同的作用。
在液晶板中,約100μm大小的象素呈周期性排列。因此,若背光在棱鏡狀凹凸部6和楔狀反射槽4方面持有周期性構(gòu)造時(shí),射出的光也持有周期性分布,在兩者間發(fā)生莫阿干涉紋,視覺(jué)性效果下降。這里,如圖17及圖18所示,使棱鏡狀凹凸部6的深度和間隔隨機(jī)性,并使分?jǐn)嗥教共?的配置的間距隨機(jī)性,或呈曲線(xiàn)狀,就能夠防止莫阿干涉紋的發(fā)生和視覺(jué)效果的下降。
為了防止在楔狀反射槽和液晶板之間發(fā)生莫阿干涉紋,如圖19所示,對(duì)帶狀分?jǐn)嗥教共?作隨機(jī)配置且使其呈曲線(xiàn)狀,而非周期性,就可防止莫阿干涉紋的發(fā)生。此外,如圖20所示,使楔狀反射槽4的配置間隔隨機(jī)化和槽間平坦部15的寬度隨機(jī)化以及帶狀分?jǐn)嗥教共?曲線(xiàn)化也能夠解消莫阿干涉紋。使分?jǐn)嗥教共康膶挾入S機(jī)化也能夠解消莫阿干涉紋。
(實(shí)施例4)圖21A及圖21B示出本發(fā)明的實(shí)施例4的液晶顯示裝置用背光。在本實(shí)施例中,如圖21A及圖21B所示,使連續(xù)的3個(gè)楔狀反射槽的入射側(cè)的斜面24的傾角α分別為43°、45°、48°,將連續(xù)的3個(gè)楔狀反射槽作為一個(gè)周期,呈周期性地變化。背光的其它基本構(gòu)成與實(shí)施例1的相同,因而,與實(shí)施例1同樣地,以實(shí)施例的形態(tài)也能得到光借助楔狀反射槽及棱鏡狀凹凸部以合適配光特性從導(dǎo)光板射出的作用。
由楔狀反射槽反射的光在反射面的角度為45°附近的情況下,如實(shí)施例1的圖6A所示,關(guān)于CCFL垂直面內(nèi)的方向持有窄小角度分布。這樣在與視覺(jué)方向一致的情況下可得到極明亮的顯示,稍有偏差,則輝度大幅度下降。因此,由于該液晶顯示裝置,為了能夠即使在視覺(jué)方向稍有變化,仍能得到明亮的顯示,有希望持有較寬角度分布的情況。若楔狀反射槽的入射側(cè)的斜面角度如圖21B所示地分別為43°、45°、48°,以3個(gè)連續(xù)的楔狀反射槽為一個(gè)周期地周期性變化,各自射出的光重合,在一個(gè)大的角度范圍內(nèi),能夠得到輝度高于一定值以上的光射出分布。
如圖22所示,即使使楔狀反射槽的光入射側(cè)的斜面成為向入射端面20側(cè)凹入的圓筒狀,也能夠得到同樣的效果。
(實(shí)施例5)圖23示出實(shí)施例5的液晶顯示裝置用背光的透視圖。本實(shí)施例的特征在于背面反射板7成為具有沿垂直于導(dǎo)光板的入射端面20方向延伸的棱鏡狀的凹凸構(gòu)造的反射面。上述背光在其它基本構(gòu)成方面與實(shí)施例1的相同,具備導(dǎo)光板3,楔狀光反射槽4分?jǐn)嘈罟夥瓷洳鄣膸罘謹(jǐn)嗥教共?和棱鏡狀凹凸部6。因而,與實(shí)施例1一樣,對(duì)于本實(shí)施例也能夠得到光借助楔狀反射槽及棱鏡狀凹凸部以合適配光特性從導(dǎo)光板射出的作用。
在利用楔狀反射槽從導(dǎo)光板處射出的光中與CCFL軸平行的一定角度范圍內(nèi)的一部分光在構(gòu)成設(shè)置于導(dǎo)光板的出光面21上的棱鏡狀凹凸部的光學(xué)元件作用下向?qū)Ч獍鍍?nèi)反射了。該反射的光在由導(dǎo)光板下面22的背面反射板7反射之際,從平行于CCFL的方向改變到朝向通過(guò)棱鏡狀凹凸部的方向,再次到達(dá)出光面并射出。通常,對(duì)于背面反射板7,使用正方形漫射板,因漫射,光的行進(jìn)方向的角度發(fā)生改變。但是,若使用正方形漫射板,不僅與CCFL平行的方向,而且,在由楔狀反射槽進(jìn)行反射之際,與CCFL垂直的平面內(nèi)的方向的光也改變其方向。因此,降低了最終射出光的配光特性。對(duì)于本實(shí)施例,由于使用了具有沿垂直于導(dǎo)光板的入射端面20方向延伸的棱鏡狀的凹凸構(gòu)造的反射板作為背面反射板7,只是對(duì)平行于CCFL軸方向的光改變方向地進(jìn)行反射,因此配光特性不會(huì)下降。利用非正方形反射板、折射光柵、全息照相等其它的手段來(lái)代替上述棱鏡狀凹凸部也能實(shí)現(xiàn)防止這樣的配光特性變差。
(實(shí)施例6)圖24示出了實(shí)施例6的液晶顯示裝置用背光。對(duì)于本實(shí)施例,在靠近導(dǎo)光板上面21地配置了非正方形漫射板8,該板8只讓垂直于入射端面20方向的光漫射通過(guò)。在上述背光中,其它的基本構(gòu)成與實(shí)施例1的相同,具有具備導(dǎo)光板3,楔狀光反射槽4分?jǐn)嘈罟夥瓷洳鄣膸罘謹(jǐn)嗥教共?和棱鏡狀凹凸部6。因而,與實(shí)施例1一樣,對(duì)于本實(shí)施例也能夠得到光借助楔狀反射槽及棱鏡狀凹凸部以合適配光特性從導(dǎo)光板射出的作用。
由楔狀反射槽反射的光在斜面24的角度α為45°附近時(shí),如實(shí)施例1所示,在CCFL垂直面內(nèi)的方向上持有窄的角度分布。這樣在與視覺(jué)方向一致的情況下可得到極明亮的顯示,稍有偏差,則輝度大幅度下降。因此,由于該液晶顯示裝置,為了能夠即使在視覺(jué)方向稍有變化,仍能得到明亮的顯示,有希望持有較寬角度分布的情況。這里,把只讓CCFL垂直面各方向的光漫射通過(guò)的非正方形漫射板配置在導(dǎo)光板上面21附近,對(duì)平行于入射端面20的方向的配光分布不會(huì)產(chǎn)生影響,并擴(kuò)大沿入射端20方向垂直的方向的配光分布,在該大范圍內(nèi)能夠得到一定輝度以上的光射出分布。
上述非正方形漫射板8可用折射光柵、全息照相、透鏡狀眼鏡板等置換。
(實(shí)施例7)圖25示出實(shí)施例7的液晶顯示裝置用背光。在本實(shí)施例中,特征在于把頂角90°,間距180μm的棱鏡狀凹凸構(gòu)造的光學(xué)元件9配置在光源和入射端面之間。楔狀反射槽4的入射側(cè)的斜面角度為45°,射出側(cè)的斜面角度是85°,間距200μm,槽深最小50μm,最大160μm,隨著離光源越遠(yuǎn)深度越深。參照?qǐng)D25,上述背光具備作為光源的冷陰極管燈1,反射鏡2,導(dǎo)光板3和背面反射板7。
從光源射出的光直接或經(jīng)反射鏡反射入射到具有棱鏡狀槽的光學(xué)元件9上。該入射光因棱鏡構(gòu)造的集光效果在包含CCFL軸和導(dǎo)光板面的CCFL平行面內(nèi)的方向上(與圖3B為同方向的取向。與圖6A、8、10不同)集于一定范圍內(nèi),以垂直于入射端面的方向?yàn)橹行淖儞Q成窄的配光分布。入射到導(dǎo)光板上的光在導(dǎo)光板內(nèi)經(jīng)全反射傳播,此時(shí),位于楔狀反射槽4的入射側(cè)斜面24(圖3B)的光因該斜面的作用而向出光面?zhèn)确瓷?。楔狀反射?部分被帶狀分?jǐn)嗥教共?分?jǐn)?,通過(guò)該帶狀分?jǐn)嗥教共?的光繼續(xù)地在導(dǎo)光板內(nèi)傳播,因此,能夠控制出光時(shí)的空間的均勻性。由上述斜面24反射的光在全反射條件消失后從出光面2射出。
本發(fā)明的液晶顯示裝置用背光中的導(dǎo)光板3在取出光時(shí)使用楔狀反射槽4,利用產(chǎn)生全反射的鏡面反射以正確控制的方向使光反射。而對(duì)于現(xiàn)有的導(dǎo)光板,由于使用漫射取出光,因此,光的配光分布的調(diào)整必須在光經(jīng)漫射從導(dǎo)光板取出后進(jìn)行。但是,由鏡面反射取出光時(shí),特別是在與冷陰極管燈1平行的方向上,如果在導(dǎo)光板入射前調(diào)整光的角度分布,在取出光時(shí),由于只是經(jīng)反射改變了方向,因此,能夠保持原來(lái)角度分布狀態(tài)地取出光。這里,在導(dǎo)光板入射前,利用棱鏡狀光學(xué)元件9調(diào)整配光分布,因此,可利用小的光學(xué)元件,就能夠容易地射出合適配光特性的光。
(實(shí)施例8)本發(fā)明實(shí)施例8的液晶顯示裝置用背光如圖26所示。在本實(shí)施例中,導(dǎo)光板不是一體成形的,沿垂直于入射端面20的方向,分割的3a和3b的2個(gè)部件結(jié)合而構(gòu)成的。其它基本構(gòu)成是與實(shí)施例1的相同,具備導(dǎo)光板3a和3b,楔狀反射槽4,分?jǐn)嘈罘瓷洳鄣膸罘謹(jǐn)嗥教共?和棱鏡狀凹凸部6。
在噴塑形成具有構(gòu)成棱鏡狀凹凸部的光學(xué)元件的導(dǎo)光板3時(shí),當(dāng)面積較大時(shí),材料從材料導(dǎo)入口必須流經(jīng)很大的范圍。因而,不可能有足夠的材料流動(dòng)到如棱鏡狀凹凸部的頂點(diǎn)部位那樣的細(xì)小部?jī)?nèi),從而,容易發(fā)生成型不良的現(xiàn)象。因而,導(dǎo)光板分割,將其一次成型的大小分割變小,就能夠容易地形成完全的導(dǎo)光板。分割導(dǎo)光板時(shí),為了不會(huì)發(fā)生在分割點(diǎn)上將2部分棱鏡凹凸部連接錯(cuò),因此,在上面21的棱鏡狀凹凸部上,于谷部,而在底面22上的棱鏡狀凹凸部上于分?jǐn)嗥矫娌糠稚希詈梅謩e形成分割點(diǎn)。
如上所述,雖然根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明,但上述揭示的本發(fā)明的實(shí)施例只是一些示例,而在本發(fā)明的范圍內(nèi)并不限于上述實(shí)施例。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)的范圍記載,而且,本發(fā)明的范圍還包含在權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)以及與之相同的含義下作出的全部改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置用背光,具有提供為了液晶板的顯示而用于照射的光的棒狀光源(1)和平板狀的導(dǎo)光板(3),該導(dǎo)光板具有平行于棒狀光源的位于側(cè)面的入射端面(20),平行于液晶板地配置的出光面(21)以及平行地面對(duì)出光面的底面(22),其特征在于在導(dǎo)光板的底面(22)上設(shè)置了反射棱鏡,該反射棱鏡具有在沿入射端面(20)的方向上延伸的楔狀反射槽(4)和為了不形成楔狀反射槽,沿著與該楔狀反射槽(4)延伸的方向交叉的方向分?jǐn)嘣撔罘瓷洳鄣膸罘謹(jǐn)嗥教共?5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于在上述導(dǎo)光板的出光面(21)上配置集光棱鏡,該集光棱鏡在與入射端面(20)正交的方向上具有多根平行的棱線(xiàn)延伸的棱鏡狀凹凸部(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述楔狀反射槽(4)的深度隨著距入射端面(20)的距離增加而加深。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述帶狀分?jǐn)嗥教共?5)的寬度隨著距入射端面(20)的距離增加而漸減。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述帶狀分?jǐn)嗥教共?5)的寬度大于10μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于相鄰的楔狀反射槽(4)間設(shè)置10μm以上寬度的槽間平坦部(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述槽間平坦部(15)位于從底面(22)至導(dǎo)光板內(nèi)部方向的深度比分?jǐn)嗥教共?5)更深的位置上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述楔狀反射槽(4)的從上述入射端面(20)側(cè)的斜面(24)與底面(22)的夾角α是40°-50°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于設(shè)置在導(dǎo)光板的出光面(21)上的棱鏡狀凹凸部(6),凸部頂角β是100°以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于在上述棱鏡狀凹凸部(6)上,從該凹凸相鄰的棱線(xiàn)和谷底線(xiàn)的底面向著出光面方向的距離差是隨機(jī)的。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述分?jǐn)嗥教共?5)的寬度對(duì)應(yīng)于距入射端面(20)的距離隨機(jī)變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述帶狀分?jǐn)嗥教共?5)配置成曲線(xiàn)狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于使上述楔狀反射槽(4)的入射端面?zhèn)鹊男泵?24)的角度α呈周期性變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于使上述楔狀反射槽(4)的入射端面?zhèn)鹊男泵?24)成為向入射端面(20)側(cè)凹入、朝著沿入射端面的方向延伸的圓筒狀面。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置用背光,其特征在于上述導(dǎo)光板(3)沿光在該導(dǎo)光板內(nèi)傳播的方向,即垂直于入射端面(20)的方向被分割后,再把這些分割部分結(jié)合起來(lái)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的背光能夠得到合適的配光分布和均勻的射出光。從光源(1)發(fā)射的光入射到入射端面(20)上,從上面射向液晶板的導(dǎo)光板(3)的底面(22)上設(shè)置了楔狀反射槽(4)和分?jǐn)嗥教共?5),該反射槽(4)距底面的深度隨距端面的距離而變化和沿入射端面的方向延伸,分?jǐn)嗥教共?5)垂直反射槽并分?jǐn)嘣摲瓷洳?出光面(21)上設(shè)沿多根平行棱線(xiàn)垂直入射端面的方向延伸的棱鏡狀凹凸部(6)。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1350198SQ0013737
公開(kāi)日2002年5月22日 申請(qǐng)日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月20日
發(fā)明者笹川智廣, 結(jié)城昭正, 巖崎直子, 松本貞行, 井上滿(mǎn)夫, 小田恭一郎 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社