專利名稱：照明裝置和液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置和液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
在液晶顯示裝置中使用的前光源和背光源等的照明裝置，人們提出了已完成的如下研究的方案以導(dǎo)光板和配設(shè)在其側(cè)端面上的光源為基本構(gòu)成，采用借助于在與導(dǎo)光板的出射面相反一側(cè)的面上形成的棱鏡形狀反射從導(dǎo)光板側(cè)端面導(dǎo)入進(jìn)來的光并從出射面出射的辦法，對(duì)液晶面板等的被照明體進(jìn)行照明，此外，在導(dǎo)光板與液晶面板之間配設(shè)棱鏡片，控制向液晶面板入射的光的行進(jìn)方向，提高顯示輝度(例如，專利文獻(xiàn)1)。
圖15示出了具備這種構(gòu)成的液晶顯示裝置的剖面構(gòu)造的一個(gè)例子。圖15所示的液晶顯示裝置，由液晶面板110和配設(shè)在其背面一側(cè)上(圖示下面一側(cè))上的背光源120構(gòu)成，液晶面板110被作成為不具備反射層的透過式，或在像素區(qū)域內(nèi)部分的設(shè)置有反射層的半透過反射式。在背光源120中，標(biāo)號(hào)122是導(dǎo)光板，標(biāo)號(hào)123是冷陰極管，在導(dǎo)光板122的下面122b上排列形成有剖面為楔子狀的多條溝124。此外，在導(dǎo)光板122和液晶面板110之間，配設(shè)有光散射板126，和2塊棱鏡片127、127。
特許3277178號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容(發(fā)明要解決的課題)在圖15所示的液晶顯示裝置中具備的背光源120，向?qū)Ч獍?22的內(nèi)部導(dǎo)入從冷陰極管123出射的光，用上述溝124的內(nèi)面反射在導(dǎo)光板122內(nèi)部傳播的光使光向液晶面板110一側(cè)出射。此外，從導(dǎo)光板122的上面出射的光，在被光散射板126散射后，采用借助于2塊的棱鏡片127使得其行進(jìn)方向變成為大體上液晶面板的110的鉛直方向那樣地改變行進(jìn)方向的辦法向液晶面板110入射，就可以利用做顯示光。
圖15所示的背光源120的構(gòu)成，雖然是現(xiàn)在一般所利用的構(gòu)成，但是在這種的背光源的情況下，由于在從導(dǎo)光板122向液晶面板110一側(cè)出射的光中，含有許多從導(dǎo)光板122鉛直方向偏離開來斜向地出射的成分，故存在著從背光源120出射后的光的利用效率降低的問題，為了解決該問題，在導(dǎo)光板122和液晶面板110之間配設(shè)有使背光源120的出射光指向鉛直方向的棱鏡片127。但是，如果用把這樣的多個(gè)光學(xué)元件疊層起來的構(gòu)成，則難于使液晶顯示裝置輕重量化，此外，還會(huì)產(chǎn)生部件個(gè)數(shù)增多，成本增加的問題。特別是棱鏡片是一種單價(jià)極其昂貴的構(gòu)件，已變成為使現(xiàn)有的背光源的系統(tǒng)單價(jià)上揚(yáng)的主要因素。
此外，在把來自冷陰極管123的光先暫時(shí)導(dǎo)入到導(dǎo)光板122的內(nèi)部后再用導(dǎo)光板122的溝124反射的方式的情況下，則存在著光的一部分會(huì)在導(dǎo)光板122的內(nèi)部損耗掉的可能，要提高光的利用效率是困難的。
本發(fā)明就是為解決上述的課題而完成的，目的在于提供可以用低成本制造，而且易于輕重量化且不產(chǎn)生光的損耗的照明裝置。
(解決課題的手段)為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的構(gòu)成。
本發(fā)明的照明裝置，具備光源、從一面出射該光源的光以照明被照射體的面狀照明體，其特征在于上述面狀照明體具有隨機(jī)地形成微小凹凸形狀的反射面，采用用上述反射面擴(kuò)散反射從上述光源照射的光的辦法進(jìn)行面發(fā)光。
該構(gòu)成的照明裝置，采用借助于具有擴(kuò)散反射入射光的反射面的面狀照明體反射從光源照射過來的光的辦法，例如照明液晶面板等的被照明體。在現(xiàn)有的照明裝置的情況下，如圖15所示，為了把來自線光源或點(diǎn)光源的光用做面光源，雖然可以利用透明的導(dǎo)光板122，但是，作為該導(dǎo)光板來說，使用的是丙烯樹脂等的成型品，特別是在使照明裝置大型化的情況下就變成為招致不能忽視的重量增加的原因。相對(duì)于此，在本發(fā)明的照明裝置的情況下，由于為了使線光源或點(diǎn)光源變成為面光源，使用的是具有歸因于微小凹凸形狀而得到的擴(kuò)散反射功能的面狀照明體，故為了得到作為面狀照明體的功能，由于只要至少具有上述反射面即可，故可以極其容易地薄形化，此外，得益于此還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕重量化。
本發(fā)明的照明裝置，還可以作成為這樣的結(jié)構(gòu)上述光源配設(shè)在上述面狀照明體的側(cè)方一側(cè)，上述面狀照明體的反射面，被作成為隨著從上述光源的配設(shè)一側(cè)遠(yuǎn)離開去而逐漸升高的傾斜面。
倘采用該構(gòu)成，就可以提供把光源配設(shè)在本身為面狀發(fā)光部的導(dǎo)光板的側(cè)端面上的可以代替現(xiàn)有的背光源使用的照明裝置。在該構(gòu)成的情況下，從光源出射出來的光在空氣中傳播到達(dá)面狀照明體的反射面，在被該反射面擴(kuò)散反射的同時(shí)，把其行進(jìn)方向改變?yōu)槊鏍钫彰黧w的上方后再照明被照明體。
本發(fā)明的照明裝置，還可以作成為這樣的結(jié)構(gòu)在上述面狀照明體的反射面，和被照明體之間，形成一個(gè)面地設(shè)置具有棱鏡形狀的棱鏡片。
倘采用該構(gòu)成，由于可以使在被反射面擴(kuò)散反射后才向被照明體入射的照明光聚光到規(guī)定的方向上，故可以提高實(shí)質(zhì)性的照明輝度。
本發(fā)明的照明裝置，理想的是上述棱鏡片對(duì)于俯視為向不同的方向行進(jìn)的至少2個(gè)方向的光控制指向性。
倘采用該構(gòu)成，由于可以進(jìn)一步提高照明光的聚光度，故可以進(jìn)一步提高聚光后的光的輝度，可以得到更高輝度的照明光。
本發(fā)明的照明裝置，可以作成為這樣的結(jié)構(gòu)上述棱鏡片具有多個(gè)立設(shè)多角錘狀或圓錐狀的突條的棱鏡形狀。
倘采用該構(gòu)成，則可以效率良好地把在面內(nèi)具有多個(gè)行進(jìn)方向的光聚光到規(guī)定的方向上，可以得到實(shí)質(zhì)性地高輝度的照明光。
本發(fā)明的照明裝置，理想的是上述多角錘狀或圓錐狀的突條的頂角被作成為70度以上110度以下。此外，更為理想的是上述多角錘狀或圓錐狀的突條的頂角被作成為80度以上100度以下。
由于把突條的頂角定為上述范圍，故可以效率良好地使在俯視為具有多個(gè)行進(jìn)方向的光，向棱鏡片的鉛直方向出射，特別是在被照明體是液晶面板的情況下，可以構(gòu)成能夠得到高輝度的顯示的液晶顯示裝置，是有效的。
本發(fā)明的照明裝置也可以作成為這樣的結(jié)構(gòu)上述突條被作成為四角錐狀、六角錐狀、八角錐狀中的任何一種形狀。
倘采用該構(gòu)成，可提供對(duì)于透過棱鏡片的光可在棱鏡片面內(nèi)一樣地控制指向性并且出射光量均一性優(yōu)良的照明裝置。
在本發(fā)明的照明裝置中，上述光源既可以定為冷陰極管，也可以定為L(zhǎng)ED或LED陣列。對(duì)于可在本發(fā)明的照明裝置中使用的光源來說沒有什么特別限定，在現(xiàn)有的背光源或前光源中使用的光源可以沒有問題地使用。為了實(shí)現(xiàn)照明裝置的薄形化、輕重量化，作為光源以使用具有LED(發(fā)光二極管)的光源為好。
本發(fā)明的照明裝置，也可以作成為這樣的構(gòu)成上述光源具備大體上棒狀的導(dǎo)光體和配設(shè)在該導(dǎo)光體的長(zhǎng)度方向上的端面部分上的發(fā)光元件，上述導(dǎo)光體，具有從一端向內(nèi)部導(dǎo)入上述發(fā)光元件的光，從設(shè)置在一個(gè)側(cè)面上的出射面出射的構(gòu)造，與上述導(dǎo)光體的出射面相反一側(cè)的面被作成為曲面狀，沿著該曲面形成在導(dǎo)光體圓周方向上延伸的多條溝。
倘采用該構(gòu)成，由于可以借助于上述導(dǎo)光體把本身為點(diǎn)光源的發(fā)光元件變換成線光源后照射面狀照明體，故雖然使用點(diǎn)光源卻可以提供發(fā)光面的出射光量均一性優(yōu)良的照明裝置。
在本發(fā)明的照明裝置中，由于上述反射面變成為隨著從導(dǎo)光體配設(shè)一側(cè)遠(yuǎn)離開去而逐漸升高的斜面，故導(dǎo)光體的出射特性，理想的是要設(shè)定為使得主成分分布于出射面的正面方向上，從出射面的正面向上下方向出射的成分比較少，倘采用上述構(gòu)成的導(dǎo)光體，就可以容易地得到這樣的分布的出射光。
在本發(fā)明的照明裝置的情況下，在上述導(dǎo)光體上形成的多條溝，理想的是要形成為使得從配設(shè)上述發(fā)光元件的一側(cè)開始步距漸漸地變窄，此外，溝的深度則漸漸地變深。
倘采用該構(gòu)成，則可以使在導(dǎo)光體的延伸方向上的出射光量的分布均一化，因而可以提供在面狀照明體的面內(nèi)能夠得到均一的照明光的照明裝置。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于在液晶面板的背面一側(cè)具備先前所述的本發(fā)明的照明裝置。倘采用該構(gòu)成，由于具備先前說明的易于薄形化、輕重量化的本發(fā)明的照明裝置，故可以提供薄形、輕重量，而且可以得到高輝度的顯示的液晶顯示裝置。


圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的液晶顯示裝置的立體構(gòu)成圖。
圖2是圖1所示的液晶顯示裝置的剖面構(gòu)成圖。
圖3的部分立體圖擴(kuò)大示出了圖1所示的面狀照明體的反射面。
圖4是圖1所示的導(dǎo)光體17的立體構(gòu)成圖。
圖5是可以作為圖1所示的光學(xué)裝置利用的棱鏡片的立體構(gòu)成圖。
圖6的說明圖示出了凹部的第1形狀例的剖面形狀。
圖7示出了具備圖6所示的凹部的反射面的反射特性。
圖8是凹部的第2形狀例的立體圖。
圖9是沿著圖8所示的縱剖面X的剖面圖。
圖10示出了具備圖8、9所示的凹部的反射面的反射特性。
圖11的立體圖示出了第3形狀例的凹部。
圖12是沿著圖11所示的縱剖面X的剖面圖。
圖13是沿著圖11所示的縱剖面Y的剖面圖。
圖14示出了具備圖11～13所示的凹部的反射面的反射特性。
圖15的剖面構(gòu)成圖示出了現(xiàn)有的液晶顯示裝置的一個(gè)例子。
符號(hào)說明10-背光源(照明裝置)；12-面狀照明體；12b-反射面；13-光源部(光源)；14-凹部；15-發(fā)光元件；17-導(dǎo)光體；20-液晶面板；30-光學(xué)裝置。
具體實(shí)施例方式
以下，參看

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的液晶顯示裝置的立體構(gòu)成圖。圖2是圖1所示的液晶顯示裝置的剖面構(gòu)成圖。本實(shí)施方式的液晶顯示裝置，如圖1和圖2所示，以液晶面板20，和配設(shè)在其背面一側(cè)(圖示下面一側(cè))上的背光源(照明裝置)10為主體地構(gòu)成，在本實(shí)施方式的液晶顯示裝置中，在液晶面板20和背光源10之間，配設(shè)有具備光散射功能或指向性控制功能等的光學(xué)裝置30。
背光源10，其構(gòu)成為具備在其上面一側(cè)形成了反射面12b的面狀照明體12，和設(shè)置在其上面一側(cè)端部上的光源配設(shè)部12a的光源部(光源)13。液晶面板20是其構(gòu)成為具備相向地配置的上基板21和下基板22的透過式或半透過反射式的液晶顯示裝置，在其顯示區(qū)域上矩陣狀地形成有未畫出來的像素。
上述構(gòu)成的液晶顯示裝置，采用把面狀照明體12配置在液晶面板20的背面一側(cè)，用面狀照明體12反射從光源部13出射的光的辦法照明液晶面板20，使得可以觀看其顯示。此外，在處于太陽光等的外光入射的環(huán)境中時(shí)，也可以采用借助于面狀照明體12的反射面12b反射外光的辦法作為顯示光加以利用。
另外，如果液晶面板20是半透過反射式，則理所當(dāng)然的可以借助于設(shè)置在液晶面板20內(nèi)的反射層反射外光以進(jìn)行顯示。
以下，詳細(xì)地對(duì)本實(shí)施方式的液晶顯示裝置和各個(gè)部分的構(gòu)成進(jìn)行說明。
<背光源>
本實(shí)施方式的背光源10，如圖1和圖2所示，是以面狀照明體12，和載置在該面狀照明體12的側(cè)端部上的光源部13為主體構(gòu)成的。面狀照明體12具有從配設(shè)有光源部13的光源配設(shè)部12a朝向與形成了光源配設(shè)部12a的邊相向的邊逐漸升高的斜面狀地形成的反射面12b，在該反射面12b的表面上，大體上隨機(jī)地連續(xù)地形成有多個(gè)微細(xì)的凹部14。就是說，如圖2所示，把相向的邊端處的面狀照明體12的板厚h形成為使得比光源配設(shè)部12a一側(cè)的面狀照明體12的板厚h更厚。此外，光源配設(shè)部12a的表面在本實(shí)施方式的面狀照明體12的情況下已變成為大體上的平坦面。面狀照明體12，例如，可以使用已混入了Ti粒子的聚炭酸酯系樹脂或丙烯樹脂等的透明樹脂的一面一側(cè)上成膜有Al或Ag等的金屬反射膜的面狀照明體。
圖3的部分立體圖擴(kuò)大示出了圖1所示的面狀照明體的反射面12b。如該圖所示，在面狀照明體12的上面上，形成有多個(gè)具有大體上球面狀凹面的凹部14，在圖示的例子中，相鄰接的凹部14、14彼此間被連續(xù)地形成為使得一部分進(jìn)行重疊。
另外，圖1和圖3所示的反射面12b的形狀是一個(gè)例子，凹部14的形狀、深度、步距等，理想的是可以根據(jù)要與面狀照明體12組合起來的光源部13的構(gòu)成，或要與背光源10組合起來的被照明體的構(gòu)成，適宜地進(jìn)行變更，以便使得可以得到滿意的反射特性。至于可以應(yīng)用于該凹部14的形狀將在后邊講述。
此外，在本實(shí)施方式中，雖然示出的是把光源配設(shè)部12a作成為大體上平坦面的情況，但是已形成了反射面12b的凹凸形狀的區(qū)域，當(dāng)然也可以延伸到高光源配設(shè)部12a。
上述面狀照明體12，和設(shè)置在其液晶面板20一側(cè)的光學(xué)裝置30之間的距離，雖然可以借助于背光源10和液晶面板20的尺寸適宜變更，如若示出其一個(gè)例子，則在要配設(shè)在2～4英寸左右的液晶面板20的背面上的情況下，在光源配設(shè)部12a處約為1～3mm左右，在與光源配設(shè)部12a相向的邊端處則為0.5～1微米左右。借助于適宜地調(diào)整圖2所示的面狀照明體12的板厚H、h的辦法就可以容易地進(jìn)行其調(diào)整。
圖4是更為詳細(xì)地示出了圖1和圖2所示的光源部13的的立體構(gòu)成圖。該圖所示的光源部13，是以有成型為大體上的棒狀的透明樹脂構(gòu)成的導(dǎo)光體17，和配設(shè)在其一個(gè)端面部17a上的白色LED等的發(fā)光元件15為主體構(gòu)成的。
導(dǎo)光體17，如圖4所示，其一個(gè)側(cè)面(在圖中為內(nèi)側(cè)的側(cè)面)被當(dāng)作出射面17b，與該出射面17b相反一側(cè)被加工成曲面狀，同時(shí)，沿著該曲面形成在導(dǎo)光體圓周方向上延伸的多個(gè)剖面楔子狀的溝18。這些溝18，如圖4所示，在配設(shè)有發(fā)光元件15的端面部17a一側(cè)被形成為步距寬而且淺，隨著從端面部17a在導(dǎo)光體延伸方向上遠(yuǎn)離開來則被形成為步距窄而且深。
上述構(gòu)成的光源部13，從端面部17a向?qū)Ч怏w17內(nèi)部導(dǎo)入從發(fā)光元件15出射出來的光，借助于排列形成于與出射面17b相反一側(cè)的側(cè)面上的多條溝18，反射在導(dǎo)光體17內(nèi)部傳播的光并從出射面17b出射。在本實(shí)施方式的光源部13的情況下，由于如上所述控制步距和深度地形成溝18，故使得在出射面17b的導(dǎo)光體17延伸方向上出射均一的光成為可能。此外，由于把與出射面17b相反一側(cè)的側(cè)面作成為曲面狀，故在與先前的面狀照明體12組合起來的情況下，就將使從出射面17b出射的光在導(dǎo)光體厚度方向上的分布變成為最佳分布。說得更為詳細(xì)一點(diǎn)，從出射面17b出射的光的成分，變成為使得主成分向正面方向出射，在導(dǎo)光體17的厚度方向上在上下的斜向方向上出射的成分減少(在圖2中，從出射面17b出射的光之內(nèi)的大部分都與出射面17b大體上垂直地出射，從出射面17b向圖示的斜向方向出射的光變得比較少)。
另外，在本實(shí)施方式中，作為光源部13雖然說明的是把點(diǎn)光源的發(fā)光元件15和棒狀的導(dǎo)光體17組合起來的構(gòu)成，但是也可以使光出射方向朝向反射面12b一側(cè)地配設(shè)LED陣列(把多個(gè)LED配設(shè)成線狀或面狀的元件)而配置上述光源部13，此外，在該情況下，也可以使用圖15所示的冷陰極管123。
倘采用具備上述構(gòu)成的本發(fā)明的背光源10，如圖2所示，由于借助于面狀照明體12的反射面12b擴(kuò)散反射從光源部13向面狀照明體12的大體上內(nèi)面方向上出射的光，故結(jié)果變成為可以均一地照明液晶面板20。本實(shí)施方式的背光源10，如圖15所示的現(xiàn)有的背光源120所示，由于采用借助于面狀照明體12反射在空氣中而不是將作為光源的冷陰極管123的光在導(dǎo)光板122的內(nèi)部傳播的光的辦法照明液晶面板20，從構(gòu)造上說不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)光板內(nèi)部的光的損耗，所以可以以高的效率把從光源部13出射的光用做照明光，可以進(jìn)行高輝度的照明。
此外，在本實(shí)施方式中，雖然圖示并說明的是在面內(nèi)使面狀照明體12的板厚不同以使反射面12b變成為斜面狀的情況，但是，為了得到本實(shí)施方式的背光源10的功能，面狀照明體12只要至少僅僅具有反射面12b即可，即便是沿著反射面12b的形狀彎曲的面狀照明體也沒有關(guān)系。若作成為這樣的薄板狀的面狀照明體，則可以容易地實(shí)現(xiàn)背光源10的輕重量化、薄形化，因而可以容易地實(shí)現(xiàn)液晶顯示裝置的薄形化和輕重量化。
<面狀照明體的反射面形狀>
在這里，參看圖6～圖14，對(duì)圖1所示的面狀照明體12的反射面12b的表面形狀進(jìn)行說明。
圖6的說明圖示出了在圖3所示的反射面12b的表面上形成的凹部14的第1形狀例的剖面形狀。圖7示出了具備圖6所示的形狀的凹部14的反射面12b的反射特性。
在本形狀例中，凹部14，理想的是在0.1微米到3微米的范圍內(nèi)隨機(jī)地形成其深度，在5微米到100微米的范圍內(nèi)隨機(jī)地配置相鄰接的凹部14的步距，在-18度到+18度的范圍內(nèi)設(shè)定上述凹部14內(nèi)面的傾斜角。上述的所謂‘凹部的深度’指的是從未形成凹部的部分的反射面12b的表面到凹部的底部為止的距離，所謂‘相鄰接的凹部的步距’，指的是在變成為平面視圖的情況下變成為圓形的凹部的中心間的距離。此外，所謂‘凹部的內(nèi)面的傾斜角’，如圖6所示，指的是在凹部14的內(nèi)面的任意的地方上例如取0.5微米寬的微小的范圍時(shí)，在該微小的范圍內(nèi)的斜面對(duì)水平面(基材的表面)的角度θc。該角度θc的正負(fù)，對(duì)于對(duì)未形成凹部的部分的反射面12b的表面直立著的法線來說，例如把圖6中的右側(cè)的斜面定義為正，把左側(cè)的斜面定義為負(fù)。
在本變形例中，特別是把凹部14內(nèi)面的傾斜角分布設(shè)定為-18度到+18度的范圍這一點(diǎn)，和對(duì)平面所有的方向隨機(jī)地配置相鄰接的凹部14的步距這一點(diǎn)是重要的。這是因?yàn)榧偃缯f在相鄰接的凹部14的步距中存在著規(guī)則性，則就會(huì)存在著因出現(xiàn)光的相干色而使反射光帶色這樣的缺點(diǎn)的緣故。此外，還因?yàn)楫?dāng)凹部14內(nèi)面的傾斜角分布超過了-18度到+18度時(shí)，反射強(qiáng)度就會(huì)因反射光的擴(kuò)散角過寬而降低，得不到明亮的顯示(反射光的擴(kuò)散角在空氣中變成為55度以上)的緣故。
此外，若凹部14的深度小于0.1微米時(shí)，就不能充分地得到因在反射面上形成了凹部而帶來的光擴(kuò)散效果，當(dāng)凹部14的深度超過了3微米時(shí)，為了得到充分的光擴(kuò)散效果就必須加大步距，這樣就存在著產(chǎn)生莫爾條紋的可能性。
此外，在相鄰接的凹部14的步距小于5微米的情況下，則將產(chǎn)生加工時(shí)間會(huì)變得極其之長(zhǎng)的、不能形成恰好能得到所希望的反射特性的形狀的、發(fā)生相干光等的問題。此外，相鄰接的凹部14的步距理想的是作成為5微米到100微米。
圖7示出了以本實(shí)施方式的面狀照明體12的法線方向的入射角30度照射光，以本身為對(duì)顯示面的正反射方向的30度為中心，使受光角從垂線位置(0度，法線方向)到60度為止擺動(dòng)時(shí)的受光角(單位度)和亮度(反射率，單位％)之間的關(guān)系。如該圖所示，以正反射方向?yàn)橹行脑趯掗煹氖芄饨欠秶鷥?nèi)對(duì)稱地得到了反射率。特別是正反射方向?yàn)橹行摹?0°的受光角范圍內(nèi)反射率幾乎變成為恒定的，表明在該視場(chǎng)角范圍內(nèi)，可以得到不論從什么方向看都大體上相同的亮度的顯示。
如上所述，之所以可以以正反射方向?yàn)橹行脑趯?duì)稱的寬闊的受光角范圍內(nèi)使反射率變成為恒定的原因在于把圖3所示的凹部14的深度或步距控制到上述所示的范圍內(nèi)，和使凹部14的內(nèi)面變成為構(gòu)成球面的一部分的形狀。就是說，由于采用控制并形成凹部14的深度和步距的辦法，而得以把支配光的反射角的凹部14的內(nèi)面的傾斜角控制到恒定的范圍內(nèi)，故可以把反射面12b的反射率控制到恒定的范圍內(nèi)。因此，即便是不同時(shí)使用歷來被認(rèn)為是在背光源系統(tǒng)中所必須的棱鏡系統(tǒng)，也可以控制背光源的光出射方向以把所希望的方向的輝度提高到現(xiàn)有的輝度以上。
在本實(shí)施方式的背光源10中，除去具備以上述正反射方向?yàn)橹行淖兂蔀榇篌w上對(duì)稱的反射輝度分布的反射特性的反射面12b之外，對(duì)于具備以上述正反射方向?yàn)橹行淖兂蔀榇篌w上不對(duì)稱的反射輝度分布的反射特性的反射面也可以應(yīng)用。以下參看圖8和圖9對(duì)這樣的反射特性的反射面進(jìn)行說明。
具備上述反射特性的反射面?？梢圆捎檬箞D3所示的凹部14的內(nèi)面形狀變化的辦法形成。就是說，本例的反射面，與圖3的立體構(gòu)成圖所示的先前的實(shí)施方式的反射面12b同樣，具備在反射面一側(cè)把多個(gè)凹部14相鄰接地形成為進(jìn)行重疊的構(gòu)成，僅僅上述凹部14的內(nèi)面形狀圖3所示的凹部14的內(nèi)面形狀不一樣。
圖8和圖9，示出了對(duì)于正反射方向呈現(xiàn)非對(duì)稱的反射輝度分布的本形狀例的凹部14之一，圖8是其立體構(gòu)成圖，圖9是圖8所示的特定縱剖面X處的剖面構(gòu)成圖。
在圖8所示的凹部14的特定縱剖面X中，凹部14的內(nèi)面形狀，由從凹部14的1個(gè)周邊部分S1到最深點(diǎn)D的第1曲線A，和連接到該第1曲線A上從凹部的最深點(diǎn)D到另1個(gè)周邊部分S2的第2曲線B構(gòu)成。這兩條曲線，在最深點(diǎn)D處對(duì)反射膜表面S的傾斜角都將變成為0，且彼此連接起來。在這里所說的‘傾斜角’，指的是在特定的縱剖面中凹部的內(nèi)面的任意的地方上的切線對(duì)水平面(在這里是未形成凹部的部分的反射膜表面S)的角度。
第1曲線A對(duì)反射膜表面S的傾斜角比第2曲線D的傾斜角更陡一些，最深點(diǎn)D處于從凹部14的中心向x方向偏離開來的位置上。就是說，第1曲線對(duì)反射膜表面S的傾斜角的絕對(duì)值的平均值變得比第2曲線B對(duì)反射膜表面S的傾斜角的絕對(duì)值的平均值更大。在擴(kuò)散性反射體的表面上形成的多個(gè)凹部14處的、第1曲線A對(duì)反射膜表面S的傾斜角，在1到89度的范圍內(nèi)不規(guī)則地波動(dòng)。此外，凹部14處的第2曲線B對(duì)反射膜表面S的傾斜角的絕對(duì)值的平均值則在0.5到88度的范圍內(nèi)不規(guī)則地波動(dòng)。
兩曲線的傾斜角由于都平緩地變化，故第1曲線A的最大傾斜角δa(絕對(duì)值)比第2曲線B的最大傾斜角δb(絕對(duì)值)大。此外，第1曲線A和第2曲線B進(jìn)行接連的最深點(diǎn)D對(duì)基材表面的傾斜角變成為0，傾斜角為負(fù)的第1曲線A和傾斜角為正的第2曲線B，平緩地進(jìn)行連接。
在反射面12b的表面上形成的多個(gè)凹部14中的每一者的最大傾斜角δa雖然在2到90度的范圍內(nèi)不規(guī)則地波動(dòng)，但是大多數(shù)的凹部的最大傾斜角δa在4到35度的范圍內(nèi)波動(dòng)。
此外，在本例中凹部14，其凹面具有單一的極小點(diǎn)(傾斜角變成為O的曲面上邊的點(diǎn))D。此外，該極小點(diǎn)D和基材的反射膜表面S之間的距離形成凹部14的深度d，該深度d對(duì)于多個(gè)凹部14來說分別在0.1微米到3微米的范圍內(nèi)不規(guī)則地波動(dòng)。
此外，在本實(shí)施方式中，多個(gè)的凹部14的每一者的特定剖面X，都已變成為同一方向。此外，每一者的第1曲線A都被形成為在單一的方向上取向。就是說，不論在哪一個(gè)凹部中，在圖8和圖9中用箭頭表示的x方向都被形成為朝向同一方向。
在這樣的構(gòu)成的反射面12b中，由于多個(gè)凹部14的第1曲線A被取向?yàn)閱我坏姆较?，故?duì)于這樣的反射面12b來說，從圖9中的x方向(第1曲線A一側(cè))的斜上方入射進(jìn)來的反射光，將向比正反射方向更往反射膜表面S的法線方向一側(cè)移動(dòng)。反之，從與圖9中的x方向相反的方向(第2曲線B一側(cè))的斜上方入射進(jìn)來的反射光，將向比正反射方向更往反射膜表面S一側(cè)移動(dòng)。
因此，作為特定縱剖面X處的綜合性的反射特性，由于結(jié)果變成為被第2曲線B周邊的面反射的方向的反射率將增加，所以借助于此就可以得到選擇性地提高了特定的方向上的反射效率的反射特性。
至于在本實(shí)施方式中使用的反射面12b，可與第1形狀例同樣的辦法求得，圖10示出了其結(jié)果的受光角與反射角之間的關(guān)系。此外，圖10還同時(shí)示出了在形成了圖6所示的剖面形狀的凹部14的情況下的受光角與反射率之間的關(guān)系。如圖10所示，在比作為本身為已作成為本形狀例的構(gòu)成的入射角的30度的正反射方向的反射角30度小的反射角處的反射率變成為最高，以該方向?yàn)榉逯蹈浇姆瓷渎室矊⒃龈摺?br> 因此，倘采用這樣的構(gòu)成的反射面12b，則在可以效率良好地使從光源部13出射后從側(cè)方向反射面12b入射的光向面板方向反射、散射的同時(shí)，在反射面12b處反射的反射光，由于具有在特定的方向上反射率增高這樣的指向性，故在借助于此使經(jīng)由反射面12b出射的反射光的出射角度展寬的同時(shí)，還可以在特定的出射角度上提高出射效率。因此，即便是不同時(shí)使用歷來被認(rèn)為是必須的棱鏡片，也可以控制背光源的出射方向，可以把所希望的方向的輝度提高得比現(xiàn)有的背光源更高。
此外，作為對(duì)入射光的正反射方向具備非對(duì)稱的反射輝度分布的反射面，也可以應(yīng)用以下的構(gòu)成的反射面。以下把該構(gòu)成當(dāng)作第3形狀例進(jìn)行說明。
在本例中，也和上述第2形狀例同樣，可以采用使圖3所示的凹部14的內(nèi)面形狀變換的辦法形成。就是說，在本形狀例中，反射面12b，與在圖3的立體構(gòu)成圖中所示的先前的實(shí)施方式的反射面同樣，在反射面一側(cè)也具備使得多個(gè)凹部14重疊起來那樣地相鄰接地形成的構(gòu)成，僅僅上述凹部14的內(nèi)面形狀不一樣。
圖11到13示出了本形狀例的凹部14的內(nèi)面形狀。
圖11是凹部14的立體圖，圖12和圖13分別示出了沿著凹部14的X軸的剖面(叫做縱剖面X)的沿著與凹部14的X軸垂直的Y軸的剖面(叫做縱剖面Y)。
如圖12所示，在凹部14的縱剖面X處的內(nèi)面形狀，由從凹部14的一個(gè)周邊部分S1到最深點(diǎn)D為止的第1曲線A’，和連接到該第1曲線上，從凹部的最深點(diǎn)D到另一個(gè)周邊部分第2曲線B’構(gòu)成。在圖12中，右下彎的第1曲線A和右上彎的第2曲線B，在最深點(diǎn)D處對(duì)反射膜表面S的傾斜角都變成為0，彼此平滑地進(jìn)行連接。
在這里所謂的‘傾斜角’，是在特定的縱剖面中凹部的內(nèi)面的任意的地方上的切線對(duì)水平面(在這里是未形成凹部的部分的反射膜表面S)的角度。
第1曲線A’對(duì)反射膜表面S的傾斜角，比第2曲線B’的傾斜角更陡，最深點(diǎn)D處于從凹部14的這些O沿著X軸朝向周緣前進(jìn)的方向(x方向)偏離開來的位置上。就是說，第1曲線A’的傾斜角的絕對(duì)值的平均值比第2曲線B’的傾斜角的絕對(duì)值的平均值更大。在反射面表面上形成的多個(gè)凹部14的第1曲線A’的絕對(duì)值的平均值，在2到90度的范圍內(nèi)不規(guī)則地波動(dòng)、此外，多個(gè)凹部14的第2曲線B’的傾斜角的絕對(duì)值的平均值也在1度到89度的范圍內(nèi)不規(guī)則地波動(dòng)。
另一方面，如圖13所示，凹部14的縱剖面Y的內(nèi)面形狀，變成為對(duì)于凹部14的中心O大體上左右均等的形狀，凹部14的最深點(diǎn)D的周邊，變成為曲率半徑大的，就是說，接近于直線的淺型曲線E。此外，淺型曲線E的左右，則變成為曲率半徑小的深型曲線F、G，在反射面12b的表面上形成的多個(gè)凹部14的上述淺型曲線E的傾斜角的絕對(duì)值，大體上在10度以下。此外，這些多個(gè)凹部14的深型曲線F、G的傾斜角的絕對(duì)值，雖然也不規(guī)則地波動(dòng)，但是，例如是2到90度。此外，最深點(diǎn)D的深度d在0.1微米到3微米的范圍內(nèi)波動(dòng)。
在本例中，在反射面12b的表面上形成的多個(gè)凹部14，被取向?yàn)槭沟媒o出上述的縱剖面X的形狀的剖面方向都變成為同一方向，而且，給出上述縱剖面Y的形狀的剖面方向也都變成為同一方向，同時(shí)，從最深點(diǎn)D經(jīng)由第1曲線A’朝向周邊部分S1前進(jìn)的方向也變成為同一方向。就是說，在反射面表面上形成的所有的凹部14都被形成為使得在圖11、12中用箭頭表示的x方向都朝向同一方向。
在本例中，由于在反射面12b的表面上形成的各個(gè)凹部14的朝向是整齊劃一的，從最深點(diǎn)D經(jīng)由第1曲線A’向周邊部分S1前進(jìn)的方向都是同一，所以對(duì)于該反射面12b從圖11、12中的x方向(第1曲線A’一側(cè))的斜上方入射進(jìn)來的光，將向比正反射方向更靠近反射面表面S的法線方向一側(cè)移動(dòng)。
反之，從與圖11、12中的x方向相反的方向(第2曲線B’一側(cè))的斜上方入射進(jìn)來的光的反射光，將向比正反射方向更靠近反射面表面S的表面一側(cè)移動(dòng)。
此外，與縱剖面X垂直的縱剖面Y，由于被形成為具有曲率半徑大的淺型曲線E，和處于淺型曲線E的兩側(cè)且曲率半徑小的深型曲線F、G，故借助于此在反射面12b處也可以提高正反射方向的反射率。
其結(jié)果是，如圖14所示，作為縱剖面X處的綜合性的反射特性，在可以充分地確保正反射方向的反射率的同時(shí)，還可以作成為使反射光適度地集中于特定的方向上的反射特性。另外，圖14示出了與第1形狀例的時(shí)候同樣地求得的受光角和反射率的關(guān)系。用該曲線表示的反射特性，比正反射的角度30度小的反射角度范圍的反射率的積分值變得比正反射的角度大的反射角度范圍的反射率的積分值更大，具有反射方向比正反射方向更靠近法線一側(cè)移動(dòng)的傾向。
因此，倘采用具備已形成了上述構(gòu)成的凹部14的反射面12b的背光源，由于反射面12b被形成為上述那樣的形狀，故在可以效率良好地反射、散射從光源部13出射從側(cè)方入射的光的同時(shí)，在反射面12b處反射的反射光，由于具有在特定的方向上反射率增高這樣的指向性，故在借助于此使經(jīng)由反射面12b出射的反射光的出射角度展寬的同時(shí)，還可以在特定的出射角度上提高出射效率。因此，即便是不同時(shí)使用歷來被認(rèn)為是必須的棱鏡片，也可以控制背光源的出射方向，可以把所希望的方向的輝度提高得比現(xiàn)有的背光源更高。
另外，上述第1到第3形狀例所示的凹部14的形狀，示出的是構(gòu)成本發(fā)明的面狀照明體12的反射面12b的表面形狀的凹凸形狀的例子，并不是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍的任何限定。
<光學(xué)裝置>
作為圖1和圖2所示的光學(xué)裝置30，例如，可以舉出用來控制在面狀照明體12的反射面12b處反射的光的指向性的棱鏡片的例子。圖5是可以在本實(shí)施方式的光學(xué)裝置30中滿意地使用的棱鏡片的立體構(gòu)成圖。在圖5所示的棱鏡片31中，在圖示上面一側(cè)排列形成有四角錐狀的突條32。該棱鏡片31，具有使從該圖的下面入射的光的主要行進(jìn)方向變化以聚光于棱鏡片31的鉛直方向上的功能。倘作為光學(xué)裝置30具備那樣的棱鏡片31，由于可以借助于光學(xué)裝置30使從背光源10出射的光聚光到液晶面板20的鉛直方向上后再向液晶面板20入射，故一般地說就可以提高使用者所配置的液晶面板20的正面方向上的輝度，可以變成為可以實(shí)質(zhì)性地得到高輝度的顯示。
此外，由于突條32的形狀被作成為四角錐狀，故即便是在向棱鏡片31入射的光在平面視圖中具有多個(gè)行進(jìn)方向的情況下，由于對(duì)突條32的各個(gè)側(cè)面來說，對(duì)于在平面視圖中大體上垂直入射的成分都將有效地發(fā)揮作用，故結(jié)果變成為可以得到優(yōu)良的聚光性。
上述突條32的形狀，并不限于圖示的四角錐狀，也可以作成為圓錐狀或者四角錐以外的多角錐狀，即便是用形成了這些形狀的突條的棱鏡片也可以得到與上述同樣的效果。此外，在要作成為多角錐狀的情況下，以作成為可以在棱鏡片上無間隙地連續(xù)地排列形成突條的六角錐狀或八角錐狀為宜。
此外，除去單獨(dú)使用圖5所示的棱鏡片31的情況外，還可以把2塊在也可以在圖15所示的現(xiàn)有的液晶顯示裝置中使用的一面一側(cè)上彼此平行地排列形成有大體上三角形形狀的突條的棱鏡片重疊起來作為光學(xué)裝置30使用，雖然對(duì)于薄形化和輕重量化是不利的。
此外，作為光學(xué)裝置30，并不限于用來控制照明光的指向性的棱鏡片，可以滿意地使用使微小粒子分散于透明樹脂內(nèi)或者在透明樹脂片的表面或內(nèi)部形成了凹凸面或微小空隙的光散射性片，還可以把這些光學(xué)片和棱鏡片組合起來使用。如果把上述光散射性片配設(shè)在背光源10與液晶面板20之間，則可以進(jìn)一步提高照明光的面內(nèi)均一性，還可以有效地防止因反射面12b的形狀透過來而被使用者看到的事態(tài)。
<液晶面板>
液晶面板20的構(gòu)成為把液晶層23挾持于相向配置的上基板21和下基板22之間，該液晶層23借助于沿著基板21、22的內(nèi)面一側(cè)周緣部分平面額緣狀地設(shè)置的密封材料24密封起來。在上基板21的內(nèi)面一側(cè)(下基板22一側(cè))上，形成有液晶控制層26，在下基板22的內(nèi)面一側(cè)(上基板21一側(cè))上形成有液晶控制層28。
液晶控制層26、28，的構(gòu)成為包括用來驅(qū)動(dòng)控制液晶層23的電極，和取向膜等，還包括用來切換上述電極的半導(dǎo)體元件等。此外，在有的情況下也可以具備用來進(jìn)行彩色顯示的濾色片。
此外，在有的情況下在液晶層28上還可以具備用來反射入射到液晶顯示面板20上的外光或前光源10的照明光的由鋁或銀等的高反射率的金屬薄膜構(gòu)成的反射膜，在該情況下，理想的是還要具備光散射裝置，用來防止被該反射膜反射的光在特定方向上增強(qiáng)，使液晶顯示裝置的觀看性降低的事態(tài)的發(fā)生。作為該光散射裝置，可以使用已向樹脂膜中分散進(jìn)與構(gòu)成樹脂膜的材料不同的折射率的樹脂微珠的散射膜等。
倘采用具備以上的構(gòu)成的本實(shí)施方式的液晶顯示裝置，如上所述，由于可以借助于具有用面狀照明體12的表面的反射面12b反射從光源部13出射的光的構(gòu)造的背光源10得到高輝度的照明光，故可以得到高輝度的顯示。此外，還可以借助于具備與現(xiàn)有的導(dǎo)光板比可以容易地薄形化、輕重量化的面狀發(fā)光體12的背光源10，實(shí)現(xiàn)液晶顯示裝置全體的薄形化和輕重量化。再有，由于因可以在背光源10和液晶面板20之間設(shè)置光學(xué)裝置30，例如只要作為光學(xué)裝置30具備棱鏡片，就可以得到聚光到液晶面板20的正面方向上的照明光，故可以因提高使用者所觀看的輝度而提高實(shí)質(zhì)上的顯示輝度。
再有，由于上述面狀照明體12的反射面12b具有擴(kuò)散反射性，故在液晶面板20是透過式的情況下，由于可以使從外側(cè)入射到液晶面板20上并透過了液晶面板20的外光借助于面狀照明體12進(jìn)行擴(kuò)散反射而返回到液晶面板20一側(cè)，故還可以顯著地改善歷來被認(rèn)為是透過式液晶顯示裝置的弱點(diǎn)的室外的觀看性。
(發(fā)明的效果)如上所詳述的那樣，由于被作成為具備光源、和從一面出射該光源的光以照明被照明體的面狀照明體，上述面狀照明體具有大體上隨機(jī)地形成了微小凹凸形狀的反射面，采用借助于上述反射面擴(kuò)散反射從上述光源照射過來的光的辦法進(jìn)行面發(fā)光的構(gòu)成，故與現(xiàn)有的通過導(dǎo)光板使線光源或點(diǎn)光源進(jìn)行面發(fā)光的構(gòu)成比較，具備同樣的功能的面狀照明體的薄形化是極其容易的，因而可以提供輕重量化的照明裝置。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，具備光源、從一面出射該光源的光以照明被照射體的面狀照明體，其特征在于上述面狀照明體具有隨機(jī)地形成微小凹凸形狀的反射面，采用用上述反射面擴(kuò)散反射從上述光源照射的光的辦法進(jìn)行面發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述光源配設(shè)在上述面狀照明體的側(cè)方一側(cè)，上述面狀照明體的反射面，被作成為隨著從上述光源的配設(shè)一側(cè)遠(yuǎn)離開去而逐漸升高的傾斜面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于在上述面狀照明體的反射面，和被照明體之間，形成一個(gè)面地設(shè)置具有棱鏡形狀的棱鏡片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于上述棱鏡片對(duì)于在平面視圖上向不同的方向行進(jìn)的至少2個(gè)方向的光控制指向性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于上述棱鏡片具有多個(gè)立設(shè)的多角錘狀或圓錐狀的突條的棱鏡形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于上述多角錘狀或圓錐狀的突條的頂角被作成為70度以上110度以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于上述多角錘狀或圓錐狀的突條的頂角被作成為80度以上100度以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于上述突條被作成為四角錐狀、六角錐狀、八角錐狀中的任一種形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述光源被定為冷陰極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述光源被定為L(zhǎng)ED或LED陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述光源具備大體上棒狀的導(dǎo)光體和配設(shè)在該導(dǎo)光體的長(zhǎng)度方向上的端面部上的發(fā)光元件，上述導(dǎo)光體，具有從一端向內(nèi)部導(dǎo)入上述發(fā)光元件的光，從設(shè)置在一個(gè)側(cè)面上的出射面出射的構(gòu)造，與上述導(dǎo)光體的出射面相反一側(cè)的面被作成為曲面狀，沿著該曲面形成在導(dǎo)光體圓周方向上延伸的多條溝。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于在上述導(dǎo)光體上形成的多條溝，理想的是要形成為使得從配設(shè)上述發(fā)光元件的一側(cè)開始步距漸漸地變窄，而溝的深度則漸漸地變深。
13.一種液晶顯示裝置，其特征在于在液晶面板的背面一側(cè)具備權(quán)利要求1所述的照明裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種照明裝置和液晶顯示裝置。目的是提供可以以低成本制造而且易于輕重量化的照明裝置。本發(fā)明的照明裝置的構(gòu)成為具備光源部(光源)(13)，從一面出射該光源部(13)的光以照明液晶面板(20)(被照明體)的面狀照明體(12)，上述面狀照明體(12)具有大體上隨機(jī)地形成有微小凹凸形狀的反射面(12b)，采用借助于上述反射面(12b)擴(kuò)散反射從上述光源部(13)照射的光的辦法進(jìn)行面發(fā)光。
文檔編號(hào)G02B6/00GK1503038SQ200310116188
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2003年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月19日
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