CN1894539A - 背景灯装置及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高光的使用效率的背景灯装置及具备该背景灯装置的液晶显示装置，背景灯装置至少具有光源(2)、导光板(1)及反射体(10)，导光板(1)具有射入来自光源(2)的光的入射面(5)、大体垂直于入射面(5)且与反射体(10)相对的下面(4)、与该下面(4)相对的上面(3)，导光板(1)的上面(3)上设有可反射的反射元件(3)以使光从下面(4)向反射体(10)出射。

Description

背景灯装置及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及从背面照明液晶元件等的背景灯装置以及装配有该背景灯装置和液晶显示元件的液晶显示装置。
背景技术
以往，将液晶显示装置用作移动电话等的显示装置。为从液晶元件背面照明液晶显示装置，在这种液晶显示装置中使用了具有光源和引导由该光源发出的光的导光板的背景灯装置。
图1是表示现有导光板外观的图。图1(a)是导光板的俯视图，图1(b)是导光板的侧视图，图1(c)是导光板的立体图。图中同时表示出了作为光源的发光二极管102。
导光板101是用例如PMMA或聚碳酸酯等透明材料制成，且具有大体为板状的平坦形状。而且，将其上面和下面分别作为出射面103和反射面104，并将一个侧面作为入射面105。反射面104上形成了用于将入射到入射面105的光向出射面103反射的反射元件106。
自作为光源的发光二极管102发出的光由入射面105进入导光板101，且在出射面103与反射面104所成的夹角达到临界角之前，边在出射面103和反射面104上反复地进行全反射边在导光板101内部传播。形成在反射面104上的反射元件106的作用是使光偏向出射面103方向。在导光板101内部传播的光，每经过反射元件106反射一次就向出射面103方向偏向一些，当和出射面103之间的夹角超过临界角时，光由出射面103射出。这样，将从位于侧面的入射面105射入的光由位于上面的出射面103射出的导光板101被称为侧边入光式，并广泛使用于移动电话等设备中。
图2是表示现有导光板以及背景灯装置的使用状态的剖视图。
导光板101是装配在液晶显示元件107的正下方。出射面103的位置是隔着光学膜108且正对着液晶显示元件107的下面109。发光二极管102发出的光从入射面105射入导光板101。
从入射面105射入导光板101的光，在出射面103与反射面104之间的夹角达到临界角之前，边在出射面103和反射面104上反复地进行全反射边在导光板101内部传播。形成在反射面104上的反射元件106的作用是使光偏向出射面103方向。在导光板101内部传播的光，每经过反射元件106反射一次就向出射面103方向偏向一些，当和出射面103所成的夹角超过临界角时，光由出射面103射出。
自导光板101的出射面103射出的光通过光学膜108射入液晶显示元件107的下面109。为使得光能够垂直射入液晶显示元件107的下面109，光学膜108使自导光板101射出的光向液晶显示元件107方向立起。
另外，入射到导光板101的光的一部分在光与反射面104之间的夹角达到临界角时，会从反射面104射出。为了再次利用这部分漏出的光，在与导光板的反射面对向的位置上设置反射体。从导光板漏出的光被反射体反射，又从导光板的反射面射入导光板后，再从导光板的出射面射出。
有关记载以往技术的专利文献例如有日本特开2000-222924号公报，日本特开2000-2114264号公报。
如图1(a)～图1(c)和图2所示，现有技术构造通常是，在导光板101上形成的反射元件106是位于和液晶显示元件107一侧出射面103相对的反射面104上，且从出射面103射出的光经过光学膜108射入液晶显示元件107的下面109。
图3是表示从现有导光板射出光的分布俯视图。
例如，虽然从光源的发光二极管102发出的光由入射面105射入导光板101，但是在入射面105附近，由于作为点光源的发光二极管102发出的光以扇面状展开并在导光板101内传播，所以导致在相邻发光二极管102之间的区域产生了暗区113。而且，由于发光二极管102发出的光在入射面105附近因光强弱不均而容易发生被称之为明暗交错、斑点现象的暗点111及亮线112的等现象。
特别针对暗点111、亮线112分析的结果发现，暗点111、亮线112主要是由在导光板的出射面和反射面上反复全反射后，从出射面射出的光所引起。经反射体反射，来自导光板反射面的漏出光对暗点111、亮线112的影响不大。
发明内容
本发明是鉴于上述情况所提出，其目的是提供一种增强了光的利用效率的背景灯装置以及装配有该背景灯装置的液晶显示装置。
为解决上述课题，本发明的背景灯装置至少含有光源，导光板以及反射体，其特征是：导光板在侧面具有入射面且液晶显示元件一侧的上面配置反射元件。
这样的结构能将在以往结构下产生暗点、亮线且不经过反射体就从出射面射出的光的一部分导向反射体。一旦导向反射体的光经过反射体反射，就通过导光板而从导光板出射面射出，再经过光学膜偏转射入液晶显示元件。这样，通过增加经过反射体的光量，使产生暗点和亮线的光强分布不均的现象得以缓和。
换句话说，就上述导光板，设从出射面射出光的全光量为A，其中自导光板的下面向反射体射出光的光量为B，当满足关系式B≥0.25A时，可以得到使产生暗点和亮线的光强不均现象得以缓和的背景灯装置。
即，在以往的背景灯装置中，因为导光板的下面是反射面，自导光板的下面射出的光被视作“漏出光”，所以有采用反射体尽量防止浪费漏出光的方案。对此，本发明是以特意增加自导光板的下面向反射体射出的光量的这种与以往截然不同的技术思想完成的。
有关本发明的背景灯装置是至少含有光源、导光板以及反射体的装置，上述导光板具有使来自光源的光入射的入射面、与该入射面大致垂直并与反射体相对的下面、以及与下面相对的上面，上述导光板使由入射面射入的光在导光板的上面和导光板的下面上全反射传播，且在上述导光板上面上有与导光板形成一体的反射元件，该反射元件使来自导光板的下面的光反射以使光向上述反射体出射。
使自上述导光板的下面射出的光反射回上述导光板侧的反射槽在上述反射体的表面上设置较佳。
上述反射体的表面上以镀金属薄膜为佳。
上述导光板用聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃树脂、聚碳酸酯、或这些材料的混合物制造为佳。
上述导光板的上面与下面间的距离在0.3～3.0mm为佳。
上述反射元件在上述导光板的上面上以与入射面基本平行的许多V字槽构成为佳。
在上述反射元件中，从上述导光板的内部看，设向光源侧倾斜的面为第一面，向光源的反方向倾斜的面为第二面，这时，上述第一面和导光板的上面所成夹角θ1在0.2～5°为佳，上述第二面和导光板的上面所成夹角θ2在90°以下为佳。
上述导光板的下面理想的是一体地形成有各向异性扩散图案。
上述各向异性扩散图案以表面凹凸全息图像为佳。
再有，在与上述导光板上面相对的位置上放置光学膜，使自上述导光板射出的光尽量偏向导光板上面的法线方向为佳。
与本发明有关的液晶显示装置的构成具有上述背景灯装置和用该背景灯装置照明的液晶显示元件。
本发明可以提高背景灯装置以及液晶显示装置的光利用效率。
附图说明
图1是表示以往的导光板的外观的示意图。
图2是表示以往的导光板以及背景灯装置的使用状态的剖视图。
图3是表示自以往的导光板射出的光的分布俯视图。
图4是表示本实施方式的液晶显示装置结构的示意图。
图5是表示导光板的示意图。
图6是表示反射体的示意图。
图7是表示导光板各部分的尺寸的示意图。
图8是表示导光板的光路的示意图。
图9是表示作为比较例而在没有表面凹凸全息图像的各向异性扩散图案层的状态下从背景灯装置出射的光的分布的俯视图。
图10是表示各向异性扩散图案一体化成形层上形成的全息图像示意图。
图11是全息图像放大200倍后的样子。
图12是说明全息图像性质说明图。
图13是表示主全息图像制作装置的结构的方框图。
图14是表示主全息图像制作装置的结构的立体图。
图15是表示由导光板和光学膜构成的背景灯装置一部分的示意图。
图16是表示光学膜的示意图。
图17是测量自导光板射出的光的总量的测量装置模式图。
图18是用于测量自导光板射出光量中不含向反射体方向射出光部分的光量的测量装置模式图。
图19是表示测量导光板正面亮度的位置的导光板俯视图。
具体实施方式
以下，对有关本发明的导光板以及背景灯装置的实施方式参照附图做详细说明。
为简单起见，在本实施方式主的几个不同示意图上由相同符号表示同一部件。此外，本实施方式的图示为说明本发明所用，不精确反映各部分尺寸的比例。
为参照方便，图中使用XYZ直角坐标系。在导光板的光的传播方向上，设沿导光板的上面或下面的两个边为X轴和Y轴，设Z轴为导光板的上面或下面的法线方向。此外，把Z轴的正方向称为上，负方向称为下。
图4是表示本实施方式的液晶显示装置结构的示意图。图4(a)是光源发光二极管一侧的侧视图，图4(b)是从与图4(a)相垂直方向看去的侧视图。
本液晶显示装置由作为光源的发光二极管2、导光板1、反射体10、光学膜8和液晶显示元件7构成。导光板1传导自发光二极管2射入的光100。反射体10设置在与导光板1大致平行的位置上，反射从导光板1射出的光100。光学膜8是设置在导光板1的正上方，与导光板1大致平行的位置上，使经反射体10反射后透过导光板1的光100向液晶显示元件7方向垂直传播。液晶显示元件7是隔着光学膜8设置于与导光板1相对且大致平行的位置上。光100经光学膜8射入液晶显示元件7。
本液晶显示装置内，发光二极管2、导光板1、反射体10和光学膜8构成从液晶显示元件7背面照明的背景灯装置。
图5是表示导光板的示意图。图5(a)是导光板的俯视图。图5(b)是导光板的侧视图。图5(c)是导光板的立体图。图中同时表示出了作为光源的发光二极管2。
导光板1由具有一定折射率的透明材料制成，且其形状大体为板状，其上面3与下面4基本上为矩形。参照上述坐标系，导光板1位于与XY平面基本上平行的上面3与下面4之间，其将光从端面射入的部位作为入射面。
导光板1为改善暗点、亮线以及作为光源的发光二极管2间的暗区，而将反射元件6设置在与液晶显示元件7相对的上面3上，以减少或避免自反射元件6的反射光直接向液晶显示元件7方向射出。经反射元件6反射的光100一旦向反射体10偏转后，变从导光板1射出。也就是说，导光板1使光向反射体10表面方向传播。
XY平面内自发光二极管2射入导光板1的光100，经反射元件6反射而向-Z轴方向偏转。其反射元件6是和液晶显示元件7一侧导光板1上面3一体化成形的。其中一部分光透过与上面3相对的下面4到达反射体10的表面。
虽然与导光板1的上面3相对的下面4可以是镜面，也可以是粗糙面，但本实施方式中一体化成形了可具有各向异性扩散的各向异性扩散图案层18。采用该各向异性扩散图案层18是为进一步减少暗点、亮线以及光源发光二极管2间的暗区。
各向异性扩散图案层18在下面4上形成了具有各向异性的全息图像(各向异性扩散图案)。为和立体全息图像相区别，这种全息图像称为表面凹凸全息图像。该各向异性扩散图案层18在光源发光二极管2之间的方向上(Y轴方向)较大，在入射面5以及与入射面5相对的反入射面15之间的方向上(X轴方向)较小，并使光各向异性扩散。另外，上述各向异性扩散图案层18使由表面凹凸全息图像形成的凹凸图案与导光板1一体化成形。
由导光板1上面3上形成的反射元件6反射并偏转的光100被射向和与上面3相对的下面4一体化成形的各向异性扩散图案层18，且光100的一部分在将各向异性扩散图案层18透射时被扩散并达到反射体10的表面。
为由上述全息图像来弥补光源发光二极管2间光强度不足的问题，经反射元件6反射的光100在光源发光二极管2之间的方向上被大幅度扩散，且经各向异性扩散图案层18后，扩散成接近椭圆形并向反射体10射出。
这样，反射元件6的作用是反射来自入射面5的入射光并使其偏向各向异性扩散图案层18。该反射元件6从导光板1的一个侧面到另一个侧面之间连续或间断地形成，且反射元件6的大部分用作反射光。因此，具有本实施方式这样的反射元件6的上面3，提高了入射光向各向异性扩散图案层18方向的反射效率，并增高了导光板1的光利用效率。
具有上述类形状的导光板1可使用PMMA、聚烯烃树脂或聚碳酸酯等材料向模具内喷射成型而制成。
图6是表示反射体的示意图。图6(a)是表示反射体的一个实例的立体图，6(b)是表示反射体的另一实例的立体图。
虽然反射体10具有反射自导光板1的反射元件6传播过来的光的功能，但是该反射体上形成了用于使光向导光板1的上面3侧的特定方向传播的反射槽16。另外，为提高反射率，反射体10的反射槽形状的表面上形成了银等金属蒸镀层17。
此外，反射体10的反射槽16所采用形状是使光有效地在增强导光板1与液晶显示元件7之间的光学膜8的正面亮度方向上入射。到达反射体10表面上形成的反射槽16以及作为其表面的金属蒸镀层17的光可经镜面反射而向与入射光不同的角度或方向偏转。
反射体10上形成的反射槽16的形状可以不完全一致。改变导光板1的入射面3附近的形状及其他部分的形状，可附加其他的功能。例如，入射面3附近采用主要使光扩散的形状，而其他部分采用不同的形状，比如使自导光板1向反射体10射出的光有效地返回导光板1内部，或者使该光以有效地反射向与导光板1成为一体的反射元件6的角度射出。另外，通过适当改变反射体上反射槽16的形状，可会聚光从导光板1射向液晶显示元件7。
上述结构使本实施方式能提供改善作为现有困难的导光板1的入射面3附近的暗点、亮线以及光源发光二极管(2)间暗区的等问题的背景灯装置以及液晶显示装置。
图7是表示导光板各部分尺寸的示意图。
上面3与各向异性扩散图案层18之间距离a一般由光源发光二极管2的种类(特性)决定，该距离范围在0.3～3.0mm之间，0.5～1.0mm之间较佳、0.6～0.8mm之间更佳。反射元件6的第一面61与上面3所成角度θ1在0.2～5°之间，且0.3～3.0°之间较佳、0.3～1.5°之间更佳。反射元件6的第二面62与上面3所成角度θ2在90°以下，且50～87°之间较佳，75～80°之间更佳。这里，从导光板1的内部看，第一面61是向光源发光二极管2一侧倾斜的面，第二面62是向与发光二极管2相反的方向倾斜的面。
相邻反射元件6之间的间隔p最好为一定值。范围在50～500μm之间为佳，50～250μm之间较佳，100～150μm之间更佳。再有，在使上述间隔p一定时，会因与液晶显示元件7的元件排列之间产生干涉而出现干涉条纹，所以可有意随机设定上述间隔。
图8是表示导光板光路的示意图。
自发光二极管2射入导光板1的入射面5的光100和各向异性扩散图案层18或下面4之间所成角度达到临界角之前，光100在一体化形成各向异性扩散图案层18的下面4和上面3间边反复进行全反射边在导光板1内部传播。
反射元件6的第一面61的作用是使反射光偏向各向异性扩散图案层18方向。与上面3成小角度并入射到入射面5的光每经反射元件6的第一面61反射一次，就向各向异性扩散图案层18方向偏向一些。当光和各向异性扩散图案层18之间的夹角超过临界角时，便从各向异性扩散图案层18射出。此外，在导光板1内部传播的光的一部分在光和反射元件6的第一面61之间的夹角达到临界角后，成为漏出光从反射面6射出。
这里，因为反射元件6的第一面61和各向异性扩散图案层18之间所成夹角θ1越小则由反射元件6的第一面61所反射的光越逐渐立起，所以自各向异性扩散图案层18射出的光的方向整齐。虽然方向整齐的光容易处理，但是，穿过各向异性扩散图案层18的光由反射体10表面上的反射槽16以及其表面上形成的金属蒸镀膜17进一步偏转，导致光又向导光板1方向射去。
此光在导光板1的各向异性扩散图案层18上被进一步扩散，向上面3传播。这时，由于设计上使光和各向异性扩散图案层18以及反射元件6的表面之间的夹角小于全反射临界角，所以自反射体10的反射槽16以及金属蒸镀膜17反射的光，从导光板1的上面3射出。自导光板1射出的光由光学膜8进行预定的偏转并侧液晶显示元件7的下面9入射。
以下用具体的实例来对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明不仅限于说明中所用的形式。在本实施方式的导光板1中，其反射元件6的形状使用如图8所示的V形槽。
反射元件6是从入射面5和上面3的相交处19开始，和上面3之间的夹角(θ1)为1.7°，其之间的间隔p一定(p＝120μm)的形式倾斜设置地。倾斜角度要使自入射面5的光逐渐达到全反射角以下，所以，如图8所示，用于导光板1的模具具有V形槽从而第一面61面向光源发光二极管2且使用模具通过喷注成形来制造导光板1。另外，本实施方式中，与上面3相对的下面4和用表面凹凸全息图像得到的异方性扩散各向异性扩散图案层18一体化成形。
图9表示作为比较例的没有使用表面凹凸全息图像的各向异性扩散图案层18时，自背景灯装置射出光的分布的俯视图。自导光板1的入射面5入射，并透过用镜面取代各向异性扩散图案层18的下面4，且经反射体10反射后的光经导光板1透射并出射的状态产生了图9所示的亮线12。因此，和反射元件6相对的下面4上形成能够使光扩散的图案为佳。此外，最佳形式是在光源发光二极管(2)间的方向上扩散较大，在反入射面15和作为光源的发光二极管2之间的方向上扩散较小，从而提高正面亮度。
在本实施方式的导光板1中，各向异性扩散图案层18上形成的全息图像，在光源发光二极管2间的方向上扩散较大，在反入射面15和光源发光二极管2之间的方向上扩散较小。此外，所用图案的特性是光源间方向扩散角度的半值为60°，其他方向扩散角度的半值为1°。
图10是在各向异性扩散图案一体化成形层上形成的全息图像的示意图。图11是全息图像放大200倍的样子。
如图10所示，全息图像在光源发光二极管2间的方向(Y轴方向)上扩散较大，反入射面15和光源之间的方向(X轴方向)上扩散较小。形成了以光源发光二极管2和反入射面15之间的方向即图中X轴方向为长轴的许多近似椭圆状的光谱21。
光100经由与上面3一体形成的V字形反射元件6全反射偏转后，射向各向异性扩散图案层18。其中一部分光向反射体10方向射出。当由V字形反射元件6全反射偏转后的光100射到各向异性扩散图案层18时，由于该各向异性扩散图案层18是粗糙面(参照图11)而失去全反射角度，而导致一部分光透过各向异性扩散图案层18射向反射体10。在透过的光100从导光板1射出时，全息图像的扩散特性使光各向异性地扩散，并向光源发光二极管2间的方向大幅度扩散，且光达到反射体10。
图12是说明全息图像性质说明图。
图12(a)是从导光板1上的各向异性扩散图案层18的点P1、P2、P3射出光的强度与角度关系的俯视图。图12(b)是从导光板1上的各向异性扩散图案层18的点P2射出的光的强度分布的立体图。
从导光板1上的各向异性扩散图案层18的点P1、P2、P3射出的光，经在各向异性扩散图案层18上形成的全息图像而如椭圆E1、E2、E3示意的那样在上述光源发光二极管2间的方向上大幅度扩散，并在反入射面15和光源发光二极管2之间的方向上扩散较小。椭圆E1、E2、E3表示扩散后光的强度分布，该椭圆的长轴方向与短轴方向的比例是可改变的，虽然本实施方式采用的比例是1∶60，但也可改变。
图13是表示主全息图像制作装置的结构的示意图。
在各向异性扩散图案层18上形成的全息图像是由主全息图像复制的，具有与主全息图像相同的光学特性。
该装置由能发出预定波长激光的激光光源71、具有例如矩形状开口的掩模72、只容许所需区域的光透过的掩模73和可平行移动地支撑光阻74的支撑台75构成。
激光光源71能切换并发出红绿蓝(RGB)的激光。例如，为制作扩散移动电话液晶显示装置照明所必需的白光的全息图像，所以需用RGB激光分别对光阻74曝光。再有，可使用分别发出RGB激光的三个激光光源并切换使用这些激光光源。
掩模72具有由矩形状扩散片形成的开口。扩散片可以选用例如毛玻璃。上述矩形的长边和短边的尺寸分别与光阻74上形成的近似椭圆光谱的短轴和长轴的尺寸对应。并且，上述长边和短边与上述短轴和长轴之间存在用傅利叶变换进行相互变换的关系。
掩模73用于仅使光阻74期望部分曝光。本实施方式的全息图像不是使光阻74一次全部曝光，而是仅使该部分曝光以使各部分具有所需的扩散特性。而且，通过进行对各部分重复此类曝光的多重曝光来使光阻74的全体曝光。该多重曝光由RGB激光分别进行。经曝光的全息图像显影后得到主全息图像。
光阻74是使高敏感度感光体均匀分布的厚膜，以使光阻74敏感度良好地检测微弱光并可忠实地再现其光谱。
支撑台75用于平行移动光阻74。支撑台75在改变光阻74的曝光位置或调整掩模72、73和光阻74之间的距离时使光阻74移动。
图14是表示主全息图像制作装置的结构立体图。
掩模81、82相当于具有图13中所示的矩形状开口的掩模72。掩模81上有狭缝81a。矩形状开口的短边由该狭缝81a的宽度决定。掩模82上有三角形开口82a。上述矩形状开口的长边，是由透过掩模81的狭缝81a的光在通过掩模82上的开口82a时，透过区域纵向的最大长度来决定。另外，但是掩模81、82用未图示的扩散片来使透过光扩散。
掩模83相当于图13中所示的掩模73。掩模83具有四边形开口83a。光阻84的曝光范围由透过开口83a的光可达到的范围所限制。通过在改变光阻84的上述部分的同时进行多重曝光，可使光阻84的全体曝光。
如果使用图13和图14所示的装置来使光阻曝光，则得到主全息图像。使这样制成的主全息图像在导光板1成型所用的模具中不均匀地复制到与导光板1的下面4的相应部分上。而且，通过用复制有主全息图像的模具来喷射成形导光板1，可以使作为全息图像的各向异性扩散图案层18和导光板1的下面4一体化成形。
图15是表示由导光板和光学膜构成的背景灯装置一部分的示意图。
在由导光板1以及光学膜8构成的背景灯装置中，自导光板1的上面3射出的光中含有和上面3所成角度较小的成分的光L1、L2。光学膜8具有平坦的上面51和棱镜状的下面52，如果与导光板1的上面3所成角度较小的光L1、L2从下面52入射，则改变角度以使与该光学膜8的上面51所成角度变大并出射的光L1′、L2′。这样，光学膜8提高了向液晶显示元件7射出的光的正面强度。
图16是表示光学膜的示意图。
光学膜(棱镜膜)8例如是用PMMA、聚烯烃树脂、聚碳酸酯、光硬化型树脂等透明材料制成，且在与上面51相对的下面52上有连续的棱镜状反射槽53。该光学膜8设置在导光板1的上面3之上。
再有，上述实施方式为本发明的一个具体实例，且本发明不仅限定于这一具体实例。只要不超出本发明的范围，可适用于各种物件。另外，本实施方式中所给出的数值也仅是一个实例，且本发明不仅限定于此。
对于上述导光板，若出射面射出光亮度最大时的角度θmax上的亮度为A，导光板的下面射出光的亮度为B，则满足关系式B≥0.25A为佳。即，对于以往的导光板或背景灯装置来说，使“漏出光”的部分的光量占总光量的25％以上为佳。
以下，对上述光的亮度A和B的测定方法给以说明。
(I)首先，如图17(a)所示，由发光二极管201、导光板202、反射体203和光学膜204构成背景灯装置。然后，在光学膜的出射面的中间上方设置亮度计205。
(II)使亮度计以光学膜的出射面的中央为轴，边在与出射面和导光板的入射面两者成直角的面内改变角度边测定亮度，测定出亮度最大时的角度θmax。
(III)在上述确定的角度上测定光学膜的出射面内各点的亮度。这时的亮度记作A(n)。n代表任意的5～10个测量点，且亮度A是各A(n)的平均值。如图17(b)所示，这样测量到的亮度A是直接射出的光210与经反射体的光211之和的亮度。
(IV)如图18(a)所示，把反射体换成反射少的像黑色膜似的光吸收材料206，在上述角度θmax的位置上，同样测量n点的亮度C(n)，并求出作为其平均值的亮度C。可以认为这个亮度C是不包含经反射体的光，而仅是自导光板直接射出光210的亮度，如图18(b)所示。
(V)从上述亮度A和亮度C，可以求出向反射体方向射出的光(211)的亮度B。即，有B＝A-C。
虽然亮度A和亮度B值可由上述方法确定，但作为可上述测量方法中使用的发光二极管及光学膜，可使用与已说明的部件相同的部件。此外，作为反射体，如果反射体的反射率太低，则无法得到准确数值，所以通常使用背景灯装置中所使用的反射率高的反射体。本实施例中使用了REIKO公司生产的LUIRE MIRROR 75W05(产品名：REIKO Co.，Ltd.LUIRE MIRROR75W05)。用MINOLTA公司生产的光谱色度计CM-2500d，在C光源，2度视角的条件下，测得LUIRE MIRROR 75W05的反射率是95.5％。这里所说的反射率是XYZ色系(别名的CIE1931色系)的Y值。另外，作为光吸收部件，使用了用于降低反射率的材料为佳，本实施例中，使用了美国PERMACEL公司生产的摄影用遮蔽带P-743。在与测量LUIRE MIRROR 75W05相同的条件下，测得P-743的反射率是3.5％。因为该掩蔽带P-743宽度仅有12.7mm，所以测量时把PET胶片作为贴纸并将数条遮蔽带并排地贴在贴纸上之后，将遮蔽带剪成每个贴纸的适当尺寸并使用。
对于本发明，计算出的亮度B达到亮度A的25％以上为佳，30％以上更佳。25％以下时，亮线不消失，且入射面附近的效果具有恶化的趋势。并且，亮度B的比例是越高，效果越具有提高的趋势，且理论上没有上限(100％)。但是，难以完全消除入射到导光板并直接从出射面射出的光，所以实际上的上限是60％～70％。
<实施例1>
以下实施例是针对测量背景灯装置射出的光，测量了自导光板直接射出的光和经反射体反射后再射出的光之间的比例。
本实施例中所用的导光板1是用聚碳酸酯材料制成，其入射面5水平方向长40mm，垂直方向长50mm，厚0.7mm。形成在该导光板1的上面3上的反射体6的参数如图7所示，θ1＝1.5°，θ2＝35°，p＝150μm。导光板1的下面4上的各向异性扩散图案层18是由60度×1度的全息图像图案形成。这里60度×1度表示向该全息图像面垂直入射的光，相对于入射方向60度×1度地各向异性地扩散出去。
实施例中，亮度计使用的是TOPCON BM-5。测量角度为上述θmax，与导光板出射面的法线方向夹角0.2°。光源使用的是4个日亚化学公司生产的NSCW335。反射体使用了REIKO公司生产的LUIRE MIRROR 75W05。光学膜采用顶角为63度的棱镜膜，棱镜向下放置。另外，反射体一侧有吸收光的情况发生时，在反射体的位置上放置了PERMACEL公司生产的摄影用掩蔽带P-743。
图19是表示测量导光板正面亮度的位置的俯视图。如图中所示，本实施例测量了导光板202出射面上基本等间隔设置的9个点P1～P9。
表1是表示正面亮度(cd/m2)的测量结果的表。
[表1]正面亮度(cd/m2)的测量结果
  位置   P1   P2   P3   P4   P5   P6   P7   P8   P9   平均
  反射体   3240   3520   3400   2930   3350   3000   2050   2250   2040   2864
  吸收体   2230   2260   2080   1740   2040   1820   1194   1271   1088   1747
  差   1010   1260   1320   1190   1310   1180   856   979   952   1117
第2行是用LUIRE MIRROR 75W05作为反射体时的正面亮度。第3行是在反射体位置上放上用P-743制成的黑色吸收体时的正面亮度。第4行是有反射体时的正面亮度与用黑色吸收体时的正面亮度的差值。
由表1中的平均值可知，A＝2864(cd/m2)、B＝1747(cd/m2)、C＝1117(cd/m2)，满足上述B≥0.25A的关系。
表2给出由表1的测量结果计算出的不经过反射体由导光板直接射出光的比例和经过反射体射出光的比例。
[表2]由测量结果计算出的射出比例
  位置   P1   P2   P3   P4   P5   P6   P7   P8   P9   平均
  直接射出   0.69   0.64   0.61   0.59   0.61   0.61   0.58   0.56   0.53   0.60
  经反射体   0.31   0.36   0.39   0.41   0.39   0.39   0.42   0.44   0.47   0.40
第2行所示的直接射出的比例，由表1中第3行所示的放置黑色吸收体时的正面亮度值除以第2行所示的有反射体时的正面亮度值得到。第3行所示的经反射体射出的比例，由表1中第3行所示的正面亮度差值除以第1行所示的有反射体时的正面亮度值得到。
第3行所示的经反射体射出光的比例在点P1位置上为最小0.31，在点P9位置上为最大0.47。
<实施例2>
以下说明背景灯装置的实施例。
参照图4，本实施例的背景灯装置中，光源2是使用4个日亚化学公司生产的NSCW335，导光板1与实施例1中使用的导光板相同。
光学膜8使用MITSUBISHI RAYON公司生产的M165棱镜膜，棱镜面设置为朝向导光板1。反射体1是蒸镀在断面为顶角90度，间隔50μm的直角三角形棱镜膜上的一层厚1000的银膜的物体。棱镜的棱线方向与入射面5正交设置。
就本实施例的背景灯装置，从光学膜8的上面对经反射体1的射出光进行了观测。其结果，测到入射面5附近30％的光来自反射体。入射面5附近没有发现亮线或分布不均，效果良好。
<比较例1>
与上述实施例2的背景灯装置中，设置为：使导光板1上下翻转，且各向异性扩散图案层18所在的下面4面向光学膜8，反射元件6所在的上面3朝向反射体10。除导光板1的方向外，其它构成与上述实施例2的背景灯装置相同。
从光学膜8的上面对比较例1中背景灯装置的出射光进行了观测。其结果显示，入射面5附近有微弱的亮线。
<比较例2>
与上述实施例2的背景灯装置中，反射体10的表面形状不是用棱镜状，而是用镜面状。其它构成与上述实施例2的背景灯装置。
从光学膜8上面对比较例2中背景灯装置的出射光进行了观测。其结果显示，在入射面5附近有明显的亮线。

Claims (21)

1.一种背景灯装置，其至少含有光源、导光板以及反射体，其特征在于：
所述导光板具有：使来自所述光源的光入射的入射面、与该入射面大致垂直并与反射体相对的下面、与该下面相对的上面；
所述导光板的所述上面设置有能够反射的反射元件，其使光自导光板的下面向所述反射体方向射出。
2.一种背景灯装置，其至少含有光源、导光板以及反射体，其特征在于：
所述导光板具有：使来自所述光源的光入射的入射面、与该入射面大致垂直并与反射体相对的下面、与该下面相对的上面；
所述导光板在自所述背景灯装置的出射面在射出光亮度最大的角度θmax上的亮度为A时，自导光板下面射出的光的亮度B满足关系式B≥0.25A。
3.根据权利要求2所述的背景灯装置，其特征在于：
所述导光板的所述上面设置有能够反射的反射元件，其使光自导光板的下面向反射体方向射出。
4.根据权利要求1或3所述的背景灯装置，其特征在于：
所述反射元件与所述导光板一体化成形。
5.根据权利要求1或2所述的背景灯装置，其特征在于：
所述反射体在表面上设有反射槽，所述反射槽将自所述导光板一侧的下面射出的光向所述导光板反射。
6.根据权利要求1或2所述的背景灯装置，其特征在于：
所述反射体在表面上设有金属薄膜。
7.根据权利要求1或2所述的背景灯装置，其特征在于：
所述导光板用聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃树脂、聚碳酸酯、或这些材料的混合物制成。
8.根据权利要求1或2所述的背景灯装置，其特征在于：
所述导光板的上面与下面之间的距离是0.3～3.0mm。
9.根据权利要求1或2所述的背景灯装置，其特征在于：
所述反射元件在所述导光板上面的入射面上设有大致平行的多个V形槽。
10.根据权利要求9所述的背景灯装置，其特征在于：
在所述反射元件中，从所述导光板的内部看，当假设向该光源一侧倾斜的面为第一面，向与光源的反方向倾斜的面为第二面时，所述第一面和该导光板上面所成角度θ1为0.2～5°，所述第二面和该导光板上面所成角度θ2在90°以下。
11.根据权利要求1或2所述的背景灯装置，其特征在于：
所述导光板在其下面一体化形成了各向异性扩散图案。
12.根据权利要求11所述的背景灯装置，其特征在于：
所述各向异性扩散图案是表面凹凸全息图像。
13.根据权利要求1或2所述的背景灯装置，其特征在于：
在与所述导光板的上面相对的位置上还设有使从所述导光板射出的光尽量偏向该导光板的上面的法线方向的光学膜。
14.一种导光板，其用于至少含有光源、导光板以及反射体的背景灯装置，其特征在于：
所述导光板具有：使来自所述光源的光入射的入射面、与该入射面大致垂直并与反射体相对的下面、与该下面相对的上面；
在自所述背景灯装置的出射面在射出光亮度最大的角度θmax上的亮度为A时，自导光板下面射出的光的亮度B满足关系式B≥0.25A。
15.根据权利要求14所述的导光板，其特征在于：
所述上面上设置有能够反射的反射元件，其使光自导光板的下面向反射体方向射出。
16.根据权利要求14所述的导光板，其特征在于：
所述反射元件和所述导光板一体化成形。
17.根据权利要求14所述的导光板，其特征在于：
所述导光板是用聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃树脂、聚碳酸酯、或这些材料的混合物制成。
18.根据权利要求14所述的导光板，其特征在于：
所述上面和所述下面之间的距离是0.3～3.0mm。
19.根据权利要求14所述的导光板，其特征在于：
所述导光板在其下面一体化形成了各向异性扩散图案。
20.根据权利要求14所述的导光板，其特征在于：
所述各向异性扩散图案是表面凹凸全息图像。
21.一种液晶显示装置，其构成包括：使用权利要求14至20中的任何一项所述的导光板而构成的背景灯装置、用该背景灯装置照明的液晶显示元件。
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