CN101457906B - 背光源部 - Google Patents

Abstract

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。

Description

背光源部 

本申请基于并主张2007年12月10日提交的申请号为P2007-318250以及2007年12月11日提交的P2007-319594的在先日本专利申请的优先权的权益，其所有内容特别在此通过引用并入本文。 

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1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 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1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；以及在上述导光板的下方与上述导光板相对的反射片。 

附图说明

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概略图。 

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18是用于说明导光板的入光不均的定义以及测定法的图。 

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27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28和图29是表示本发明的实施方式的导光板的光度角度分布的一个例子的图。 

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。

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的光从导光板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。 

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轴正交且离开光源1的方向上规定Y轴、在与X及Y轴正交且从上表面2c朝向上方的方向上规定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Θ、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Φ。光的射出方向可由天顶角Θ、方位角Φ表示。例如，X方向其天顶角Θ是90°、方位角Φ是0°，Y方向其天顶角Θ是90°、方位角Φ是90°，Z方向其天顶角Θ是0°。 

另外，就关于从光射出面射出的光的天顶角Θ及方位角Φ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Θ及方位角Φ分别定义为Θmax及Φmax，将天顶角Θ及方位角Φ的半高全宽角(半值全角)分别定义为ΔΘ及ΔΦ。 

(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θ1、θ2。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镜列的两个倾斜面所成的角 度定义为φ1、φ2。 

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ψ1、ψ2。 

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γ，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ξ。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θ1、φ1、ψ1。 

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Θmax设为70°，将方位角Φmax设为90°。考虑强度为最大的主光线方向的活动。光源1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Θ为大约70°、方位角Φ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φ1定义的倾斜面折射，在由角度φ2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Θ为大约27度、方位角Φ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θ2定义的倾斜面折射，以天顶角Θ为大约28度、方位角Φ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ψ2定义的倾斜面折射，向天顶角Θ为大约0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φ1、φ2的范围分别是25°≤φ1≤35°、25°≤φ2≤35°。在角度φ1、φ2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。另外，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20μm～大约60μm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3μm以下。 

第一棱镜片41的第一棱镜列42的角度θ1、θ2的范围分别是5°≤θ1≤20°、40°≤θ2≤55°。在角度θ2小于40°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°≤θ2≤50°的范围更好。光线不入射到由θ1定义的倾斜面上会提高亮度。因此，角度θ1尽可能地小为宜。但是若考虑第一棱镜片41的品质和生产效率，则希望角度θ1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20μm至大约60μm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γ、ξ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γ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ψ1、ψ2的范围优选5°≤ψ1≤45°、40°≤ψ2≤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°≤ψ1≤20°、40°≤ψ2≤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°≤ψ1≤45°、40°≤ψ2≤55°。再有，由第三棱镜列53的角度ψ2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20μm至大约60μm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ξ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、扩散剂等添加剂。 

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、聚甲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镜片。 

(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1：在背光源部的导光板和聚光片之间插入混浊度(haze，ヘイズ)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成分或者除去了向不必要的方向的射出的光的角度成分的剩余角度分布的部分设定为改善入光不均的入光部附近的目标角度分布。 

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的光从导光板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使用例如三灯的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，株式会社

光制、ルイルミラ—60W10).反射片6没有特别限制，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株式会社制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Θmax为大约68°。还有，作为反射单元22使用多个圆点也可以。 

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，株式会社きとも制，ライトアツプ)。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θ1、θ2分别为15°及48°，间距为30μm，第二棱镜列43其图11所示的角度φ1、φ2均为29°，间距为30μm。第三棱镜列52其图12所示的角度ψ1、ψ2均为45°，间距为46μm。 

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甲酸乙二醇酯(PET)膜(例如，东洋纺织株式会社コスモシヤインA4300)，用橡胶包层辊拉伸以使树脂均匀。从易粘接PET膜之上通过金属卤化物水银灯以大约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ξ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，有限公司ハイランド制、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0.1mm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表示透过混浊度为大约91％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Φmax的场合，天顶角Θmax为大约45°，半高全宽角ΔΘ为大约75°；天顶角为Θmax的场合，方位角Φmax为大约90°，半高全宽角ΔΦ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Θmax为45°±15°、Φmax为大约90°、ΔΘ为70°±10°、ΔΘ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。 

形成于入光部附近的反射单元和平坦面的比率没有特别限制。若在入光部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，使用了棱线与侧面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α、将第二斜面与侧面2a的法线所成的角度设为β。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α为25°±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β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1mm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1mm、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α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α并实施了光线追踪模拟。对于倾斜角α为19°的槽A以及倾斜角α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上配置了混浊度为大约91％的扩散膜C的场合的光度角度分布的测定结果。再有，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αa为19°的槽A的倾斜角βa以及倾斜角αb为30°的槽B的倾斜角βb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ΔΘ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ΔΘ增大，但是Θmax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，Θmax为大约45°、半高全宽角ΔΘ为大约68°、фmax为大约90°、半高全宽角Δф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Θmax为45°±15°、фmax为大约90°、ΔΘ为70°±10°、Δф为130°±20°左右即可。这里，Θmax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，ΔΘ不足60°或Δф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。ΔΘ超过80°或Δф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фmax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γ、θ1、θ2、φ1、φ2、ξ、ψ1、ψ2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50μm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，株式会社きもと制ライトアツプ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30μm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，株式会社きもと制ライトアップ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/m²～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θ1为15°、第三棱镜列52的角度ψ1、ψ2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。

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γ与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度γ分别为35°以及55°的实施例9、10与角度γ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γ分别为30°、60°的比较例4、5与实施例7、9、10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γ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θ1与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度θ1为20°的实施例11与角度θ1为15°的实施例7相比较，正面亮度下降，入光不均相同。角度θ1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θ1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θ1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θ2与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度θ2为40°的实施例13与角度θ2为48°的实施例7相比较，正面亮度下降，入光不均相同。角度θ2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θ2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θ2为40°～55°的范围。 

实施例15、16以及比较例9、10其第二棱镜列43的角度φ1、φ2与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度φ1、φ2均为25°的实施例15与角度φ1、φ2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φ1、φ2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φ1、φ2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φ1、φ2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ψ1、ψ2与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度ψ1、ψ2为15°及48°的实施例17，角度ψ1、ψ2为5°及48°的实施例18，以及角度ψ1、ψ2为20°及48°的实施例19与角度ψ1、ψ2均为45°实施例7相比较，正面亮度良好，入光不均相同。 角度ψ1、ψ2为15°及40°的实施例20以及角度ψ1、ψ2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ψ1、ψ2为55°及48°的比较例11，角度ψ1、ψ2为15°及55°的比较例12以及角度ψ1、ψ2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ψ1为5°～45°的范围、角度ψ2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ψ1、ψ2与实施例7不同，其他构成与实施例7相同。角度ξ以及角度ψ1、ψ2分别为100°、15°、48°的实施例22，以及角度ξ及角度ψ1、ψ2分别为80°、5°、48°的实施例23与角度ξ及角度ψ1、ψ2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ξ及角度ψ1、ψ2分别为105°、20°、48°的比较例14以及角度ξ及角度ψ1、ψ2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ξ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的边界而可目视辨认。 

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，则没有观察到反射单元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γ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ξ是大约90°。 

如图34所示，第一棱镜片41的多个第一棱镜列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23μm。 

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。

Claims (15)

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上表面为光射出面；

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80°以上、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，

上述第一以及第二棱线所成的角度为35°以上、55°以下的范围。

4.根据权利要求3所述的背光源部，其特征在于，

上述第一棱镜列各自的位于上述光入射面侧的倾斜面及其他倾斜面与上述第一棱镜片的上表面的法线所成的角度分别为5°以上、20°以下以及40°以上、55°以下的范围。

5.根据权利要求3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25°以上、35°以下的范围。

6.根据权利要求3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5°以上、45°以下，以及40°以上、55°以下的范围。

7.根据权利要求1所述的背光源部，其特征在于，

上述导光板具有与上述光入射面大致正交的反射面。

8.根据权利要求7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，且将从上述光入射面入射的光相对于反射面以第一角度反射，以及，

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。

9.根据权利要求8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。

10.根据权利要求8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1.5mm以上。

11.根据权利要求8所述的背光源部，其特征在于，

上述反射面是上述光射出面。

12.根据权利要求8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。

13.根据权利要求8所述的背光源部，其特征在于，

将来自上述光射出面的射出光与上述光射出面的法线所成的角作为天顶角，将上述射出光的向上述光射出面的投影线与平行于上述光入射面的线所成的角作为方位角，在上述第二区域的光度为最大的天顶角以及方位角分别是45°±15°、以及90°，天顶角以及方位角的半高全宽角分别是70°±10°、以及130°±20°。

14.根据权利要求9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。

15.根据权利要求9所述的背光源部，其特征在于，

上述多个槽各自具有朝向上述多个槽的相反侧的法线与上述光入射面相交的斜面，上述斜面与上述光入射面的法线所成的倾斜角为25°±10°。

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