專利名稱：導(dǎo)光板、面光源裝置以及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)光板、面光源裝置以及液晶顯示裝置，更詳細地說，涉及背面設(shè)置有多個微型反射鏡的導(dǎo)光板的改進、使用所述改進的導(dǎo)光板的面光源裝置、以及使用該面光源裝置照明液晶顯示面板的液晶顯示裝置。本發(fā)明適用于例如個人計算機、車輛導(dǎo)行系統(tǒng)、手持電話等上安裝的液晶顯示裝置、其中使用的面光源裝置以及導(dǎo)光板。
背景技術(shù)：
從導(dǎo)光板的端部供給光、傳導(dǎo)到導(dǎo)光板內(nèi)部的光從出射面輸出形式的面光源裝置是眾所周知的，它被廣泛用于液晶顯示面板等的照明中。作為一次光源，廣泛使用棒狀熒光燈(冷陰極管)，但是近年來，利用LED(發(fā)光二極管，后面相同)這樣的點狀發(fā)光體。
這樣的面光源裝置中，傳導(dǎo)到導(dǎo)光板內(nèi)的光的行進方向轉(zhuǎn)換成朝著出射面后從出射面輸出。導(dǎo)光板采用光散射導(dǎo)光體，通過背面和出射面上進行使之具有光擴散功能等促進出射的處理，實現(xiàn)在導(dǎo)光板的內(nèi)部傳播的光行進方向轉(zhuǎn)換，比以前更能夠促進從出射面出射。
可是，眾所周知，通過這樣的手段獲得的出射光在前方較大傾斜方向上(例如對于正面方向傾斜程度為60度)優(yōu)先輸出。很少希望這樣傾斜較大的輸出方向，通常希望在大致正面方向或者它的周邊方向上出射。因此，能夠進行方向轉(zhuǎn)換以便獲得希望的優(yōu)先輸出方向的一種技術(shù)提出了在導(dǎo)光板的背面設(shè)置多個微型反射鏡。
根據(jù)該技術(shù)，在導(dǎo)光板的背面上形成多個微小突起形狀的微型反射鏡，通過該突起的內(nèi)面反射產(chǎn)生朝向出射面的內(nèi)部傳播光。該內(nèi)部傳播光從出射面出射成為輸出光。采用形成有這樣的微型反射鏡的導(dǎo)光板的面光源裝置用于液晶顯示面板照明的例子，參照圖1～圖4對其進行說明。
首先，圖1(a)是使用帶有微型反射鏡的導(dǎo)光板的面光源裝置用于背照光的液晶顯示裝置的簡要布局，是從導(dǎo)光板的背面一側(cè)看的平面圖；圖1(b)是從圖1(a)左方看的側(cè)面圖。圖2示出該布局中微型反射鏡20的排列例子。在這些圖中，符號10是由丙烯酸類樹脂、聚碳酸酯(PC)、環(huán)烯類樹脂等透明材料形成的導(dǎo)光板，其中一個側(cè)面作為入射面12。
棒狀的一次光源(冷陰極管)L1沿著入射面12設(shè)置，向入射面12提供光。導(dǎo)光板10的兩個主面13、14中的一個成為出射面13。另一個面(背面)14上設(shè)置有多個微小突起狀的微型反射鏡20。出射面13的外側(cè)設(shè)置有眾所周知的液晶面板PL，構(gòu)成背景光型液晶顯示器。而且，在圖1(a)中，省略微型反射鏡20的描述。而且，尺寸表示是例示，使用的單位是mm。
從一次光源L1發(fā)出的光通過入射面12傳導(dǎo)到導(dǎo)光板10內(nèi)。在導(dǎo)光板10內(nèi)傳播的光進入微型反射鏡20內(nèi)，隨著內(nèi)反射發(fā)生方向轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生朝向出射面13的光。這里，如同后面所述作為原則內(nèi)反射發(fā)生兩次。
在圖2中，示出在導(dǎo)光板10的背面14上多個微型反射鏡20排列的例子。這里，沿著入射面12設(shè)置的一次光源L1是棒狀冷陰極管，它的發(fā)光部的長度比入射面12的長度稍微短一點。兩端是電極部EL1、EL2，不發(fā)光。為了避免兩端的電極部EL1、EL2突出，屢次采用這樣的設(shè)計。
背面14上的微型反射鏡20以如下形式分布，即保持隨著與入射面12的距離增大覆蓋率提高的趨勢。
而且，在電極部EL1、EL2附近的角部區(qū)域C、D，以另外一種高覆蓋率方式排列微型反射鏡20。通過這樣的覆蓋率分布，能夠防止隨著與入射面12的距離的變化而使亮度變化時發(fā)生角部區(qū)域亮度不足的現(xiàn)象。而且，微型反射鏡的“覆蓋率”是導(dǎo)光板背面的單位面積內(nèi)的微型反射鏡所占據(jù)的面積。
各微型反射鏡20具有四角錐形狀，并從代表背面14的基本平面(假想去掉微型反射鏡20后的面)突出。各個微型反射鏡20的姿態(tài)設(shè)定為如下形式，即到達這里的光高效率輸入到內(nèi)部，在出射面13轉(zhuǎn)換為大致朝向垂直方向上的內(nèi)部輸出光。參照圖3、圖4(a)、(b)、(c)對該狀態(tài)進行說明。
圖3是示出取出一個微型反射鏡20、由內(nèi)部傳播光產(chǎn)生內(nèi)部輸出光的狀態(tài)的透視斜視圖。微型反射鏡20中的內(nèi)部輸入光用兩條光線P1、P2代表。其中，P1代表按照斜面21、22的順序被內(nèi)反射的內(nèi)部輸入光，P2代表按照斜面22、21的順序被內(nèi)反射的內(nèi)部輸入光。光線Q1、Q2表示分別由光線P1、P2產(chǎn)生的內(nèi)部輸出光。
而且，一對光線P1、P2中任何一個都平行于入射到該微型反射鏡20內(nèi)部的光的主要行進方向。而且，圖3中，坐標(biāo)系O-XYZ是指定方向的右手正交坐標(biāo)系，Z軸是從背面14一側(cè)垂直出射面13(準確地說，是代表出射面的第二基本平面，后面相同)延長的軸，+Z方向?qū)?yīng)“正面方向”。
X軸是垂直于Z軸而且垂直于入射面12的軸，方向(符號)為從入射面12離開的方向是+X方向。Y軸在與X軸、Z軸一起構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系O-XYZ(原點O的位置是任意的)的方向上，分別與Z軸和X軸垂直，與入射面12平行。
而且，在本說明書為了說明方便，直角坐標(biāo)系O-XYZ在每個微型反射鏡上定義為直角坐標(biāo)系O-xyz。這里，x軸、y軸、z軸以如下方式確定。
首先，z軸是與Z軸在同一方向(包括正向)的軸，+z方向?qū)?yīng)于“正面方向”。x軸垂直于z軸，而且，構(gòu)成表示輸入到它的微型反射鏡內(nèi)部的光的主要行進方向(包括正向)投影到出射面的方向的軸。而且，y軸在與z軸、x軸共同構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系O-XYZ(原點O的位置是任意的)的方向上，分別與z軸、x軸垂直。
這里需要注意的是，雖然在圖3中取出描述的微型反射鏡中O-XYZ與O-xyz是一致的，但是一般也可能X軸與x軸、Y軸與y軸分別不同。例如，圖2中設(shè)置在角部C、D處的微型反射鏡中，由于把內(nèi)部輸入光的主要行進方向投影到XY平面上的方向相對于+X軸方向傾斜，變成Y軸與y軸、X軸與x軸分別不平行。
那么如圖3所示，微型反射鏡20的距離入射面12遠側(cè)的一對斜面21、22構(gòu)成第一和第二內(nèi)反射面。兩個斜面(內(nèi)反射面，以后相同)21、22相遇形成棱25。一對斜面23、24位于入射面12附近一側(cè)，斜面23、24相遇形成棱26。
結(jié)果，在本例中，由四個斜面形成四角錐突起形狀的微型反射鏡20。而且，在圖3中，微型反射鏡20的底線(與代表背面的基本平面的交線)用虛線表示。
從導(dǎo)光板10內(nèi)傳播光的角度看，微型反射鏡20在內(nèi)部提供凹陷部。在該凹陷部包括斜面21、22形成的谷及斜面23、24形成的谷。
代表光線P1、P2在微型反射鏡20內(nèi)的傳播途徑上包括從入射面12直接傳播、或者在出射面13或者背面14內(nèi)反射。所以，光線P1、P2分別到達斜面21、22之一。但是，通過在斜面23或者24內(nèi)反射產(chǎn)生朝向斜面21或者斜面22的光。
到達斜面21或者22的光的大部分按照斜面21、22的順序或者斜面22、21的順序發(fā)生內(nèi)反射，產(chǎn)生朝向出射面13的內(nèi)部輸出光Q1、Q2。該內(nèi)部輸出光Q1、Q2從出射面13出射，成為導(dǎo)光板10的輸出光。這樣，各個微型反射鏡20的斜面21、22轉(zhuǎn)換內(nèi)部輸入光的行進方向，進行內(nèi)部輸出，起轉(zhuǎn)換輸出部的作用。而且，出射后的光線也適合使用參考符號Q1、Q2。
那么，現(xiàn)在考慮微型反射鏡的姿勢。圖4(a)、(b)、(c)從三個方向示出以前的典型微型反射鏡姿勢下光線P1、P2變換為正面方向上的內(nèi)部輸出光Q1、Q2的情況。圖4(a)是從+z方向(定義上，與+Z方向相同)看的圖，圖4(b)是從+y方向(這里，與+Y方向相同)看的圖，圖4(c)是從+x方向(這里，與+X方向相同)看的圖。
參考這些圖，利用坐標(biāo)系o-xyz簡單地重復(fù)說明上述代表光線P1、P2的傳播。
如圖4(a)所示，代表光線P1、P2在微型反射鏡20內(nèi)的行進方向在xy面上的投影與+x軸方向一致。輸入到微型反射鏡20內(nèi)部的代表光線P1、P2特別是從圖4(b)、(c)更容易理解，在對于xy平面、yz平面、zx平面中任何一個都傾斜的斜面21或者22上內(nèi)反射，變換成朝向+z軸方向的光線Q1、Q2。這些光線Q1、Q2代表內(nèi)部輸出光，互相平行。光線Q1、Q2從出射面13沿著+z軸方向出射。
在本說明書中，各個微型反射鏡進行這種方向轉(zhuǎn)換的姿勢(即圖4(a)、(b)、(c)所述的姿勢)稱為“基準姿勢”?；鶞首藙莸臈l件是同時滿足下述(1)、(2)、(3)。
條件1轉(zhuǎn)換輸出部的棱25的延長方向在xy平面上的投影與+x軸方向一致(特別是參照圖4(a)).。
條件2第一內(nèi)反射面21和第二內(nèi)反射面22通過該棱25形成角度的二等分面與xy平面垂直(特別是參照圖4(c))。
條件3沿著主要行進方向(+x軸方向)輸入到該微型反射鏡內(nèi)部的光的方向轉(zhuǎn)換為+z軸方向的內(nèi)部輸出光。
在這樣的基準姿勢下，背面上形成有多個微型反射鏡20的導(dǎo)光板或者使用該導(dǎo)光板的面光源裝置構(gòu)造簡單，具有把從側(cè)面提供的一次光直接轉(zhuǎn)換為大致正面方向上的內(nèi)部輸出光、高效率輸出的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
可是，在使用微型反射鏡處于基準姿勢的現(xiàn)有技術(shù)中，存在輸出光的定向性過強的趨勢，當(dāng)將觀察方向從主要出射方向(Q1、Q2的方向)移開小角度時，就產(chǎn)生亮度急劇下降的問題(視場角狹窄)。特別是，由于使z軸附近的姿勢適合于上述條件1，zx平面內(nèi)的視場角與yz平面內(nèi)的視場角之間產(chǎn)生較大差，存在后者(yz平面內(nèi)的視場角)非常狹窄的缺點。
圖5和圖6是表示在使用基準姿勢下的微型反射鏡的情況下，由一個微型反射鏡獲得的出射強度的角度特性模擬結(jié)果的一個例子的曲線。在兩個圖中，橫軸刻度表示zx平面內(nèi)的角度(傾斜角)，在入射面附近一側(cè)符號為-、在遠離入射面一側(cè)符號為+。而且，縱軸刻度表示yz平面內(nèi)的角度(傾斜角)，從入射面一側(cè)看右側(cè)傾斜的符號為+、左側(cè)傾斜的符號為-。
在圖5和圖6中，光強度經(jīng)眾所周知的余弦補正(根據(jù)測光方向的傾斜方向的余弦補正測光值)后的出射強度分5級濃淡進行描述。圖6是把圖5中的曲線重新立體描述，除了通過濃淡描述光強度之外，還使用三維等亮度曲線族描述，從橫軸-縱軸平面的高度表示余弦補正后的亮度(光強度)。
而且，以后以基準姿勢為基準的微型反射鏡姿勢用適當(dāng)設(shè)置的參數(shù)r、s、t表示。這里，分別是用角度(°)表示的，r是以基準姿勢為基準側(cè)得的z軸附近的姿勢，s是以基準姿勢為基準側(cè)得的x軸附近的姿勢，t是以基準姿勢為基準側(cè)得的y軸附近的姿勢。在基準姿勢當(dāng)然r＝s＝t＝0度。
通過兩個圖可以理解，主要輸出方向(對應(yīng)于Q1、Q2)在橫軸角度(zx平面內(nèi)的角度)、縱軸角度(yz平面內(nèi)的角度)同時大致為0度、即大致正面方向上，yz平面內(nèi)的視場角與zx平面內(nèi)的視場角比較非常狹窄。
而且，除了這種視場狹窄的問題之外，還存在細微的亮度不均勻問題。即，由于內(nèi)部輸出光的定向性強，微型反射鏡的正上方位置非常明亮，但是從那里錯開的位置(對應(yīng)于微型反射鏡與微型反射鏡之間的間隙)只有少量內(nèi)部輸出光到達出射面，因此暗淡。結(jié)果，引起細微亮度不均勻，視覺上產(chǎn)生耀眼的感覺。
而且，如同后面所述的比較例，雖然企圖嘗試緩解放寬上述條件1等的問題，但是并沒有充分解決問題。
因此，本發(fā)明的目的就在于要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種導(dǎo)光板、和面光源裝置以及使用它的液晶顯示裝置，所述導(dǎo)光板能夠擴展在從入射面一側(cè)看左右寬度方向的視場角，同時能夠抑制對應(yīng)于微型反射鏡的形成位置/空白位置的細微亮度不均勻。
本發(fā)明通過使導(dǎo)光板背面上形成的多個微型反射鏡從基準姿勢作三維移位(z軸附近的旋轉(zhuǎn)，x軸附近的俯仰，y軸附近的轉(zhuǎn)動)，解決上述問題。
首先，本發(fā)明具有主面構(gòu)成的出射面、朝向上述出射面背面的主面形成的背面、用于輸入光的入射面，適用于接受一次光源供給光的導(dǎo)光板。
這里，導(dǎo)光板的背面具有用于轉(zhuǎn)換光行進方向的多個突起形狀的微型反射鏡。每個微型反射鏡包括轉(zhuǎn)換輸出部，各個轉(zhuǎn)換輸出部包括棱和它的兩側(cè)分別相對于代表上述背面的第一基本面傾斜形成的第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面。通過上述棱、上述第一內(nèi)反射面以及上述第二內(nèi)反射面在上述微型反射鏡內(nèi)部形成谷。
上述谷的形狀為具有隨著距離上述入射面的距離越遠寬度變窄同時深度變淺的傾向。這樣，到達上述谷的內(nèi)部輸入光被上述第一反射面和上述第二反射面之一反射，然后被另一個反射面反射產(chǎn)生朝向上述出射面的內(nèi)部輸出光。
因此，根據(jù)本發(fā)明的特征，對上述各個微型反射鏡的姿勢施加條件。這里，為了記載所述條件，“x軸、y軸、z軸”用下述(1)～(3)條定義，微型反射鏡的“基準姿勢”定義為如下(4)的形式。
(1)內(nèi)部輸入光的主要傳播方向在代表上述出射面的第二基本平面上的投影作為z軸；(2)與上述出射面垂直、從上述背面朝向上述出射面的軸作為z軸；(3)與z軸和x軸垂直而且與z軸和x軸一起構(gòu)成右手坐標(biāo)系的軸作為y軸。
(4)如上所述，微型反射鏡的同時滿足下述條件1～條件3(與上述相同)的姿勢為“基準姿勢”。
條件1轉(zhuǎn)換輸出部的棱的延長方向在xy平面上的投影與x軸方向一致。
條件2第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面通過該棱形成角度的二等分面與xy平面垂直。
條件3沿著主要行進方向輸入到該微型反射鏡內(nèi)部的光的方向轉(zhuǎn)換為z軸方向的內(nèi)部輸出光。
利用上述定義，根據(jù)本發(fā)明特征的微型反射鏡的姿勢可以以如下形式記載。
在上述各微型反射鏡中，z軸附近的姿勢、x軸附近的姿勢以及y軸附近的姿勢中的任何一個都分別相對于上述基準姿勢中z軸附近的姿勢、x軸附近的姿勢以及y軸附近的姿勢有實質(zhì)移位。姿勢“移位”的大小最好任何一個都是小角度。如果記載實際移位的例子，z軸附近為3～10度水平，x軸附近為5～15度水平，y軸附近為1～5度水平。而且，具體例子參照后述實施例。
通過這樣三維姿勢傾斜，各微型反射鏡產(chǎn)生的內(nèi)部輸出光的角度擴展，特別是，yz平面內(nèi)的角度發(fā)生擴展。因此能夠?qū)崿F(xiàn)偏離自然方向小的視場角擴展。而且，各微型反射鏡產(chǎn)生的內(nèi)部輸出光的行進方向角度擴展，出射面上的內(nèi)部入射范圍(面積)增大。結(jié)果，緩和了對應(yīng)于微型反射鏡的形成位置/非形成位置之間差異的細微亮度不均勻。
其次，本發(fā)明適用于包括一次光源、接受上述一次光源供給的光的導(dǎo)光板的面光源裝置。導(dǎo)光板采用如上所述的改良導(dǎo)光板。而且，如果該面光源裝置設(shè)置成用于液晶顯示面板照明，就構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明的改良的導(dǎo)光板的特征也反映在該面光源裝置、液晶顯示裝置中。
即，獲得在特定方向上不偏離的視場角擴展的面光源裝置或者液晶顯示裝置。而且，獲得緩解對應(yīng)于微型反射鏡的形成位置/非形成位置之間差異的細微亮度不均勻的面光源裝置，改善使用它的液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。


圖1(a)、(b)示出使用帶有微型反射鏡的導(dǎo)光板的面光源裝置用于背照光的液晶顯示裝置的基本布局，(a)是從導(dǎo)光板的背面一側(cè)看的平面圖；(b)是從該平面圖(a)左方看的側(cè)面圖，除了用于現(xiàn)有技術(shù)的說明之外，也用于說明關(guān)于實施例中液晶顯示裝置的基本布局。
圖2示出圖1(a)、(b)所示的導(dǎo)光板背面上微型反射鏡的排列例子，除了用于現(xiàn)有技術(shù)的說明之外，也用于說明實施例中微型反射鏡的設(shè)置位置。
圖3是取出一個微型反射鏡、由內(nèi)部傳播光產(chǎn)生內(nèi)部輸出光情況的透視斜視圖。
圖4是位于基準姿勢的微型反射鏡內(nèi)部輸入的代表光線P1、P2中，分別示出從+z軸方向看的光路圖(a)，從-y軸方向看的光路圖(b)，以及+x上從y軸方向看的光路圖。
圖5是表示在使用基準姿勢下的微型反射鏡情況下，由一個微型反射鏡獲得的出射強度角度特性的模擬計算結(jié)果的一個例子的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級進行描述。
圖6是根據(jù)與圖5相同的模擬計算結(jié)果作成的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級和三維等亮度曲線族描述。
圖7是分別示出實施例(z軸、y軸、x軸各軸附近傾斜)中微型反射鏡內(nèi)部輸入的代表光線P1、P2中，從+z軸方向看的光路(a)，從-y軸方向看的光路(b)，以及+x軸上從y軸方向看的光路。
圖8是在實施例(z軸、y軸、x軸各軸附近傾斜)的微型反射鏡中，由一個微型反射鏡獲得的出射強度的角度特性的模擬計算結(jié)果的一個例子的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級進行描述。
圖9是根據(jù)與圖8相同的模擬計算結(jié)果作成的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級和三維等亮度曲線族描述。
圖10是為了比較，分別示出輸入到z軸附近傾斜的微型反射鏡內(nèi)部的代表光線P1、P2中，從+z軸方向看的光路(a)，從-y軸方向看的光路(b)，以及+x上從y軸方向看的光路。
圖11是示出利用圖10說明光路的比較例的微型反射鏡中，由一個微型反射鏡獲得的出射強度的角度特性的模擬計算結(jié)果的一個例子的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級進行描述。
圖12是根據(jù)與圖11相同的模擬計算結(jié)果作成的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級和三維等亮度曲線族描述。
圖13是為了比較，輸入到在z軸附近以及x軸上傾斜的微型反射鏡內(nèi)部的代表光線P1、P2中，從+z軸方向看的光路(a)，從-y方向看的光路(b)，以及+x上從y軸方向看的光路圖。
圖14是示出利用圖13說明光路的比較例的微型反射鏡中，由一個微型反射鏡獲得的出射強度的角度特性的模擬計算結(jié)果的一個例子的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級描述。
圖15是根據(jù)與圖14相同的模擬計算結(jié)果作成的曲線，光強度(經(jīng)余弦補正)通過濃淡分級和三維等亮度曲線族描述。
圖16是以角部區(qū)域C的周邊作為例子，表示x軸方向與入射面之間的關(guān)系的圖。
圖17是設(shè)置成通過導(dǎo)光板的角部供給一次光的形式的例子說明圖。
圖18是表示在圖17情況下x軸方向分布的圖。
具體實施例方式
下面，說明本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例。首先，一次光源、導(dǎo)光板、液晶顯示面板的基本配置關(guān)系最好與圖1(a)、(b)所示相同。但是，對于導(dǎo)光板，使用具有本發(fā)明特征的導(dǎo)光板30代替圖4(a)、(b)、(c)所示的導(dǎo)光板10。應(yīng)該注意在導(dǎo)光板10的背面14上形成多個基本姿勢的微型反射鏡20。而且，在圖1(a)、(b)中，將用于導(dǎo)光板30和它的入射面32、出射面33、背面34的參考標(biāo)號標(biāo)記在括號內(nèi)。
導(dǎo)光板30與導(dǎo)光板10一樣，都是由丙烯酸類樹脂、聚碳酸酯(PC)、環(huán)烯類樹脂等透明材料構(gòu)成的導(dǎo)光板，并將它的一個側(cè)面作為入射面32。
棒狀的一次光源(冷陰極管)L1沿著入射面32設(shè)置，把光提供給入射面32。導(dǎo)光板30的一個主面作為出射面33，另一個主面作為背面34。在背面34上設(shè)置有多個微小突起狀的微型反射鏡20。在出射面33的外側(cè)設(shè)置有眾所周知的液晶面板PL，構(gòu)成背光型液晶顯示器。而且，如前所述，省略圖1(a)中微型反射鏡20的描述，尺寸表示是舉例給出的。
從一次光源L1發(fā)出的光通過入射面32傳導(dǎo)到導(dǎo)光板30內(nèi)。當(dāng)在導(dǎo)光板30內(nèi)傳播的光進入微型反射鏡20內(nèi)時，隨著內(nèi)反射發(fā)生方向轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生朝向出射面33的光。內(nèi)反射與使用導(dǎo)光板10的現(xiàn)有技術(shù)相同，作為原則發(fā)生兩次。
其次，在導(dǎo)光板30的背面34上的微型反射鏡20的排列位置與圖2所示相同。與此相應(yīng)，使用圖2中括號內(nèi)的參考標(biāo)號。微型反射鏡20在導(dǎo)光板30的背面34上的分布保持隨著距離入射面32的距離增大覆蓋率提高的傾向。
而且，在棒狀冷陰極管L1的電極部EL1、EL2附近的角部區(qū)域C、D，以另一種高覆蓋率方式分布微型反射鏡20。通過這樣的覆蓋率分布，能夠防止因亮度隨著與入射面32的距離變化而變化，在角部區(qū)域C、D產(chǎn)生亮度不足的現(xiàn)象。各微型反射鏡20具有四角錐形狀，從代表背面34的基本平面(假象去掉微型反射鏡20后的面)上突出出來。
那么，其中重要的是各個微型反射鏡20的姿態(tài)與以前例子中所說明的不同。即，在上述以前例子中各個微型反射鏡的姿勢取基本姿勢(參照圖4(a)～(c)，s＝t＝0)，與此相對應(yīng)，在本實施例中相對于基本姿勢取如下姿勢，即在z軸附近旋轉(zhuǎn)移位5度，x軸附近旋轉(zhuǎn)移位7度，y軸附近旋轉(zhuǎn)移位2度。用參數(shù)r、s、t表示，為r＝5度、s＝7度、t＝2度。
在微型反射鏡20取這樣的三維傾斜姿勢的情況下，在圖7(a)、(b)、(c)中以與圖4(a)、(b)、(c)相同的描述方式簡要示出光路。光線P1、P2變換為內(nèi)部輸出光Q1、Q2、從出射面33出射的過程分別用下列圖示出，即圖7(a)是從+z軸方向看的、圖7(b)是從-y軸方向看的、圖7(c)是從+x方向看的圖。
P1代表按照斜面21、22的順序發(fā)生內(nèi)反射的內(nèi)部輸入光，P2代表按照斜面22、21的順序發(fā)生內(nèi)反射的內(nèi)部輸入光。光線P1、P2平行于該微型反射鏡內(nèi)的主要傳播方向。
如圖7(a)、(b)、(c)所示，光線P1代表的內(nèi)部輸入光按照微型反射鏡20的斜面21、22的順序相繼發(fā)射內(nèi)反射，產(chǎn)生朝向出射面33的內(nèi)部輸出光Q1。同樣，光線P2代表的內(nèi)部輸入光按照微型反射鏡20的斜面22、21的順序相繼發(fā)射內(nèi)反射，產(chǎn)生朝向出射面33的內(nèi)部輸出光Q2。內(nèi)部輸出光從出射面33出射，成為導(dǎo)光板10的輸出光。
這樣，各個微型反射鏡20的斜面21、22轉(zhuǎn)換內(nèi)部輸入光的行進方向，進行內(nèi)部輸出，起轉(zhuǎn)換輸出部的作用。
微型反射鏡20的姿勢由基本姿勢在x、y、z各個軸附近變化。與此相應(yīng)，斜面21、22(第一和第二內(nèi)反射面)的面方位根據(jù)基本姿勢作三維變化。因此，光線Q1和光線Q2的行進方向彼此在三維方向的傾斜不同，內(nèi)部入射到出射面33。從出射面33出射時發(fā)生折射，這種差異增大。
實際上從出射面33出射的光在這樣的代表光線Q1周圍以及代表光線Q2周圍擴展。因此，結(jié)果與位于基本姿勢的情況(參照圖4)比較，來自一個微型反射鏡20的行進方向分布在二維方向上擴展。而且，應(yīng)該注意內(nèi)部輸出光Q1、Q2到達出射面33時光束已經(jīng)擴展。因此，能夠防止對應(yīng)于微型反射鏡20的形成位置/空白位置的細微亮度不均勻。
圖8和圖9是本實施例中采用的微型反射鏡中，由一個微型反射鏡獲得的出射強度的角度特性的模擬結(jié)果的一個例子的曲線。由于兩個圖的描述形式(橫軸、縱軸的意義、光強度的表示等)與圖5和圖6相同，所以省略重復(fù)說明。
從圖8和圖9可以判斷出，主要輸出方向(對應(yīng)于Q1、Q2)從正面方向在橫軸角度上(zx平面內(nèi)的角度)移開10度水平，yz平面內(nèi)的視場角、zx平面內(nèi)的視場角同時顯著擴展。特別是，與前者比后者狹窄得多的圖4～圖6的情況下比較，改善更為顯著。
這里為了比較，在圖10(a)～(c)以及圖13(a)～(c)中示出在r＝5度、s＝t＝0度(只在z軸附近傾斜5度)的情況下以及r＝5度、s＝7度、t＝0度(在z軸附近以及x軸附近傾斜)的情況下各個代表光線P1、P2的方向轉(zhuǎn)換情況。
兩個圖的描述形式與圖4(a)～(c)相同，分別為從如下方向看的圖即(a)從+z軸方向看、(b)從-y軸方向看、(c)從+x軸方向看。
而且，在圖10、圖13中導(dǎo)光板分別用符號40、50表示，同樣，出射面分別用43、53、背面分別用44、55表示。
而且，根據(jù)進行與圖5、圖6或者圖8、圖9的情況相同模擬的結(jié)果的曲線在圖11、圖12、圖14、圖15中示出。這些曲線中的描述形式(橫軸、縱軸的意義、光強度的表示等)與圖5、圖6或者圖8、圖9相同，省略重復(fù)說明。
圖11、圖12的曲線與圖8、圖9的曲線對應(yīng)比較可以看出，只在z軸附近從基準姿勢移開的情況下，在yz平面內(nèi)(從入射面32看的左右方向)的視場擴展產(chǎn)生較大偏離。
如同通過圖14、圖15的曲線所理解的那樣，除了z軸附近從基準姿勢移開(r＝5)外，在x軸附近也從基準姿勢移開(s＝7度)，能夠在某種程度上緩解上述偏離?？墒?，與本實施例(r＝5度、s＝7度、t＝2度)比較，改善不充分。
而且，r＝5度、s＝7度、t＝2度的組合是作為一個例子示出的。最好考慮諸條件進行設(shè)計設(shè)定最適合的數(shù)值。一般r、s、t都是小角度，認為在z軸附近r為3度～10度水平、x軸附近s為5度～15度水平、y軸附近t為1度～5度水平是實際的。
而且，x軸、y軸、z軸是用圖3中的相關(guān)說明描述的，但是對于導(dǎo)光板30的外形并不限于固定關(guān)系，如圖2所示，在沿著入射面32設(shè)置發(fā)光長度短的棒狀光源的情況下，對于多數(shù)微型反射鏡20來說，x軸與入射面32垂直(對應(yīng)于圖3中的X軸)，但是在角部周邊的中心內(nèi)，-x軸方向向入射面32的中央側(cè)傾斜。以這種情況下的角部區(qū)域C(參照圖2)的周邊為例在圖16中示出。箭頭組表示各處+x軸方向分布。
而且，在圖17的例子中，由角部62供給一次光，微型反射鏡20在導(dǎo)光板60的背面64上以如圖所示方式排列。在這種情況下，+x軸方向的分布成為如圖18所示形式。而且，圖17中的網(wǎng)狀曲線族是連接微型反射鏡的排列位置的連線族，網(wǎng)格點表示各個微型反射鏡的設(shè)置位置。各個網(wǎng)格點處設(shè)置的微型反射鏡20的姿勢以與實施例相同的方式從基本姿勢移開。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供導(dǎo)光板、以及面光源裝置和使用它的液晶顯示裝置，它們不僅能夠在從入射面一側(cè)看的左右寬度方向上擴展視場角，而且能夠抑制對應(yīng)于微型反射鏡的形成位置/空白位置的細微亮度不均勻。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光板，具有主面構(gòu)成的出射面、朝向上述出射面背面的主面形成的背面、用于輸入光的入射面，接受一次光源供給的光，其特征在于上述背面具有用于轉(zhuǎn)換光行進方向的多個突起形狀的微型反射鏡；上述微型反射鏡分別包括轉(zhuǎn)換輸出部；上述轉(zhuǎn)換輸出部包括棱、和它的兩側(cè)分別相對于代表上述背面的第一基本平面傾斜形成的第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面；通過上述棱、上述第一內(nèi)反射面以及上述第二內(nèi)反射面在上述微型反射鏡內(nèi)部形成谷；上述谷的形狀為具有隨著距離上述入射面的距離越遠寬度變窄同時深度變淺的傾向；這樣，到達上述谷的內(nèi)部輸入光被上述第一反射面和上述第二反射面之一反射，然后被另一個反射面反射，產(chǎn)生朝向上述出射面的內(nèi)部輸出光；上述各個微型反射鏡中定義有x軸、y軸、z軸，即(1)內(nèi)部輸入光的主要傳播方向在代表上述出射面的第二基本平面上的投影定義為x軸；(2)與上述出射面垂直、從上述背面朝向上述出射面的軸定義為z軸；(3)與z軸和x軸垂直而且與z軸和x軸一起構(gòu)成右手坐標(biāo)系的軸定義為y軸；而且，把如下微型反射鏡姿勢定義為基準姿勢時，即(i)轉(zhuǎn)換輸出部的棱的延長方向在xy平面上的投影與x軸方向一致；而且(ii)第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面通過該棱形成角度的二等分面與xy平面垂直；另外，(iii)沿著主要行進方向輸入到該微型反射鏡內(nèi)部的光的方向轉(zhuǎn)換為z軸方向的內(nèi)部輸出光；在上述各微型反射鏡中，與上述基本姿勢比較，對于z軸附近、x軸附近以及y軸附近任何一個的姿勢都實質(zhì)上不同。
2.一種面光源裝置，包括一次光源、接受上述一次光源供給光的導(dǎo)光板，其特征在于上述導(dǎo)光板具有主面構(gòu)成的出射面、朝向上述出射面背面的主面形成的背面、用于把上述一次光源供給的光傳導(dǎo)到上述導(dǎo)光板內(nèi)的入射面；上述背面具有用于轉(zhuǎn)換光行進方向的多個突起形狀的微型反射鏡；上述微型反射鏡分別包括轉(zhuǎn)換輸出部；上述轉(zhuǎn)換輸出部包括棱、和它的兩側(cè)分別相對于代表上述背面的第一基本平面傾斜形成的第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面；通過上述棱、上述第一內(nèi)反射面以及上述第二內(nèi)反射面在上述微型反射鏡內(nèi)部形成谷；上述谷的形狀為具有隨著距離上述入射面的距離越遠寬度變窄同時深度變淺的傾向；這樣，到達上述谷的內(nèi)部輸入光被上述第一反射面和上述第二反射面之一反射，然后被另一個反射面反射，產(chǎn)生朝向上述出射面的內(nèi)部輸出光；上述各個微型反射鏡中定義有x軸、y軸、z軸，即(1)內(nèi)部輸入光的主要傳播方向在代表上述出射面的第二基本平面上的投影定義為x軸；(2)與上述出射面垂直、從上述背面朝向上述出射面的軸定義為z軸；(3)與z軸和x軸垂直而且與z軸和x軸一起構(gòu)成右手坐標(biāo)系的軸定義為y軸；而且，把如下微型反射鏡姿勢定義為基準姿勢時，即(i)轉(zhuǎn)換輸出部的棱的延長方向在xy平面上的投影與x軸方向一致；而且(ii)第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面通過該棱形成角度的二等分面與xy平面垂直；另外，(iii)沿著主要行進方向輸入到該微型反射鏡內(nèi)部的光的方向轉(zhuǎn)換為z軸方向的內(nèi)部輸出光；在上述各微型反射鏡中，與上述基本姿勢比較，對于z軸附近、x軸附近以及y軸附近任何一個的姿勢都實質(zhì)上不同。
3.一種液晶顯示裝置，具有用于給液晶面板照明的面光源裝置，其特征在于上述面光源裝置包括一次光源、接受上述一次光源供給光的導(dǎo)光板；上述導(dǎo)光板具有主面構(gòu)成的出射面、朝向上述出射面背面的主面形成的背面、把上述一次光源供給的光傳導(dǎo)到上述導(dǎo)光板內(nèi)的入射面；上述背面具有用于轉(zhuǎn)換光行進方向的多個突起形狀的微型反射鏡；上述微型反射鏡分別包括轉(zhuǎn)換輸出部；上述轉(zhuǎn)換輸出部包括棱、和它的兩側(cè)分別相對于代表上述背面的第一基本平面傾斜形成的第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面；通過上述棱、上述第一內(nèi)反射面以及上述第二內(nèi)反射面在上述微型反射鏡內(nèi)部形成谷；上述谷的形狀為具有隨著距離上述入射面的距離越遠寬度變窄同時深度變淺的傾向；這樣，到達上述谷的內(nèi)部輸入光被上述第一反射面和上述第二反射面之一反射，然后被另一個反射面反射，產(chǎn)生朝向上述出射面的內(nèi)部輸出光；上述各個微型反射鏡中定義有x軸、y軸、z軸，即(1)內(nèi)部輸入光的主要傳播方向在代表上述出射面的第二基本平面上的投影定義為x軸；(2)與上述出射面垂直、從上述背面朝向上述出射面的軸定義為z軸；(3)與z軸和x軸垂直而且與z軸和x軸一起構(gòu)成右手坐標(biāo)系的軸定義為y軸；而且，把如下微型反射鏡姿勢定義為基準姿勢時，即(i)轉(zhuǎn)換輸出部的棱的延長方向在xy平面上的投影與x軸方向一致；而且(ii)第一內(nèi)反射面和第二內(nèi)反射面通過該棱形成角度的二等分面與xy平面垂直；另外，(iii)沿著主要行進方向輸入到該微型反射鏡內(nèi)部的光的方向轉(zhuǎn)換為z軸方向的內(nèi)部輸出光；在上述各微型反射鏡中，與上述基本姿勢比較，對于z軸附近、x軸附近以及y軸附近任何一個的姿勢都實質(zhì)上不同。
全文摘要
一種具有高二維均等度視場角的可抑制細微亮度不均的面光源裝置、液晶顯示裝置以及其中所使用的導(dǎo)光板。照明液晶面板的面光源裝置的導(dǎo)光板背面34上具有多個微型反射鏡20。代表內(nèi)部輸入光的光線P1、P2按照斜面21、22的順序或者斜面22、21的順序發(fā)生內(nèi)反射,產(chǎn)生朝向出射面33的內(nèi)部輸出光Q1、Q2。由于微型反射鏡20的姿勢從基本姿勢在x、y、z各軸附近發(fā)生變化,光線Q1、Q2具有不同的三維行進方向,內(nèi)部入射到出射面33。從出射面33出射時發(fā)生折射,這種差異增大。由于內(nèi)部輸出光到達出射面33時光束已經(jīng)擴展,因此能夠抑制對應(yīng)于微型反射鏡20的形成位置/空白位置的細微亮度不均勻。
文檔編號F21V8/00GK1388400SQ0212048
公開日2003年1月1日 申請日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者大川真吾 申請人:恩普樂股份有限公司