CN1350198A - 液晶显示装置用背光 - Google Patents

Abstract

根据本发明的背光能够得到合适的配光分布和均匀的射出光。从光源(1)发射的光入射到入射端面(20)上,从上面射向液晶板的导光板(3)的底面(22)上设置了楔状反射槽(4)和分断平坦部(5),该反射槽(4)距底面的深度随距端面的距离而变化和沿入射端面的方向延伸,分断平坦部(5)垂直反射槽并分断该反射槽,出光面(21)上设沿多根平行棱线垂直入射端面的方向延伸的棱镜状凹凸部(6)。

Description

液晶显示装置用背光

本发明涉及一种液晶显示装置用背光。

图27是现有液晶显示装置用背光断面图(例如，松本正一编[液晶显示技术](产业图书)P.255)。参照图27，上述背光具备作为光源的冷阴极萤光灯(CCFL：Cold Cathode Floorescent Lamp)101，反射镜102，导光板103，点状散乱体有规则地配置，使光以广角呈放射状发散的反射用白色点图形110，反射板107，棱镜板111和漫射板112。

下面说明上述背光的动作。从冷阴极萤光灯101发出的光直接或以反射镜102的反射从入射端面120入射到导光板103，在导光板内由底面122和出光面121反复地进行全反射并传播，最后从出光面121处射出。此时，当光接触到导光板底面122上的白色散乱点110时，光被散乱，从底面122处向导光板103外部射出。从导光板底面122射出的光由反射板7反射后，入射到导光板的底面122上，进一步反复上述的全反射，并从出光面121处射出。从导光板射出的光由一块或二块棱镜板111调整对光的分布，经去除细配光的漫射板112，照射背光前方的液晶板(图中未示出)。

这样的背光因为为了取出光而使用了散乱点110，因此，在刚从导光板射出后，因广角而具有大的配光分布，必然只在视觉方向。然而，由于棱镜111的集光效果，就有必要调整配光分布，以便于变成偏向视觉方向的配光分布。因此，如上所述，就必须配置1块或2块高价棱镜111。由于配置了该棱镜，因而增加了部件的数量，导致组装过程复杂化。

为了避免这种部件数量的增加，如图28所示，提出了棱镜光学元件一体型导光板(特开平10-282342号公报)。参照图28所示，上述部件中的导光板103具备沿入射端面延伸的方向延伸，楔状贯穿导光板深度方向的为一空间的楔状光反射槽104和棱镜状凹凸部106，其中凹凸部106的多条平行的棱线与入射端面120垂直并延伸。

从入射端面120入射到导光板103的光在导光板内反复全反射并传播。此时，位于楔状反射槽的入射端面侧的斜面上的光受该斜面作用向上方反射。反射的光由于未满足全反射条件而不是以全反射方式从出光面射出。在出光面121处因棱镜状凹凸部的作用，配光分布变窄。由于这种构成，在不添加棱镜板的条件下，能够控制出射光的配光分布。在这样构成的情况下，为了能够均匀地控制位于导光板内的各位置处的射出光的强度分布，必须对应导光板内的位置控制楔状反射槽形状。

由于现有背光是如上构成，因此，为了得到出射光的合适配光分布，必须采用多个独立部件，因此，这样会提高成本。现有的使用棱镜光学元件一体型导光板的背光由于将楔状反射槽呈规则地配置，因此，很难确保空间内射出的光强度均匀。

本发明的目的在于既要有合适的配光分布，又能够控制射出光在空间内的强度均匀一致，实现低成本高效率的背光。

本发明的液晶显示装置用背光具有提供为了液晶板的显示而用于照射的光的棒状光源和平板状的导光板，该导光板具有平行于棒状光源的位于侧面的入射端面，平行于液晶板地配置的出光面以及平行地面对出光面的底面。对于该液晶显示装置用背光，在导光板的底面上设置了反射棱镜，该反射棱镜具有在沿入射端面的方向上延伸的楔状反射槽和为了不形成楔状反射槽，沿着与该楔状反射槽延伸的方向交叉的方向分断该楔状反射槽的带状分断平坦部。

具有上述构成的背光由于被分断平坦部分断后的楔状反射面的反射，不用棱镜板等而只由导光板就可使光以合适的配光特性射出。另外，将集光棱镜配置在出光面上时，由于具有棱镜状凹凸部的出光面所产生的集光效果，能够实现高辉度。此外，由于通过对应于距入射端面的距离改变例如楔状反射槽的深度以及楔状反射槽和平坦部的宽度的双方就能够调整从导光板射出的光强度的空间分布，因此，可减少背光的部件，而降低成本，实现具有均匀空间分布和合适配光分布的背光。上述效果具体地说在楔状反射槽的场合下，该深度随着距入射端面的距离增加而增加，另外，对于分割平坦部的宽度的情况，该宽度随着距入射端面距离的增加而变小，以这样简单方便的方式就可得到上述效果。

对于上述本发明的液晶显示装置用背光，最好在导光板的出光面上配置集光棱镜，该集光棱镜在与入射端面正交的方向上具有多根平行的棱线延伸的棱镜状凹凸部。

如上所述，通过在出光面上配置集光棱镜，在由反射棱镜产生合适配光基础上实现高辉度。

对于上述的液晶显示装置用背光，带状分断平坦部的宽度，能够随例如距入射端面的距离而变化。

仅由楔状反射槽的深度就得到出射光的均匀空间分布的情况下，在导光板的入射端面附近，有必要形成高达数μm的极细微的槽。但是，若与带状分断平坦部的宽度变化相组合，则在入射端面附近，使加工容易的楔状反射槽的深度加深，则制造更容易，另外，在与入射端面平行的方向上，因为楔状反射槽以相同大小，形成均匀的形状，所以在该方向上的光射出强度的均匀化控制几乎是不可能的，但通过调整分断平坦部的宽度，就有可能在该方向上实现均匀化。

上述液晶显示装置用背光中，最好楔状反射槽的深度随着距入射端面的距离增加而增长。

导光板内的光在入射端面附近为最强，距入射端面的距离增加，光强度会慢慢变弱。楔状反射槽其深度越深，就会增加反射光的强度，就可增加从出光面射出的光强度。因而，如上所述通过增加楔状反射槽的深度，能够在不受距入射端面距离的影响下使射出光均匀分布。

对于上述液晶显示装置用背光，最好带状分断平坦部的宽度随着距入射端面的距离而渐减。

在对应于带状分断平坦部的区域内，不形成楔状反射槽。带状分断平坦部的宽度随着距入射端面的距离增长而渐减时，随之楔状反射槽渐增。结果是能够在不受距入射端面距离的影响下使射出光均匀分布。

对于上述液晶显示装置用背光，最好带状分断平坦部的宽度大于10μm。

通过使分断平坦部的宽度大于10μm，就不需要使用高精度用刨刀来作为槽加工用的刨刀，制作会更容易。因此，就能够以低成本实现具有光射出均匀的空间分布和合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好相邻的楔状反射槽间设置10μm以上的宽度的槽间平坦部。

通过设置10μm以上的宽度的槽间平坦部，就不需要使用高精度用刨刀来作为槽加工用的刨刀，制作会更容易。因此，就能够以低成本实现具有光射出均匀的空间分布和合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好槽间平坦部位于从底面至导光板内部方向的深度比分断平坦部更深的位置上。

由于槽间平坦部形成在比与楔状反射槽延伸交错的分断平坦部更深的位置上，因此，不必进行高精度的槽加工，可使制作更为容易。因而，就能够以低成本实现具有光射出均匀的空间分布和合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好楔状反射槽的从入射端面侧的斜面与底面的夹角α是40-50°。

通过采用上述角度范围，可以减少由出光面处的棱镜状凹凸部的部分的反射，使具有合适配光分布的光更高效率地射出。结果是能够以低成本实现高效率且合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，对于设置在导光板的出光面上的棱镜状凹凸部的部分，凸部顶角β是100°以上。

结果，可以减少由出光面处的棱镜状凹凸部的部分的反射，使具有合适配光分布的光更高效率地射出。因此，可以减少由出光面处的棱镜状凹凸部的部分的反射，使具有合适配光分布的光更高效率地射出。结果是能够以低成本实现高效率且合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，在棱镜状凹凸部上，最好从该凹凸相邻的峰线和谷底线的底面向着出光面方向的距离差是随机的。

结果由于防止了棱镜状凹凸部和液晶板象素间发生莫阿干涉纹，因此，能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好分断平坦部的宽度对应于距入射端面的距离随机变化。

由于分断平坦部的宽度作随机变化，因此，就可防止楔状反射槽和液晶板象素之间发生莫阿干涉纹。因此，能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好带状分断平坦部配置成曲线状。

由于曲线状的带状分断平坦部，防止了楔状反射槽和液晶板象素之间发生莫阿干涉纹，因此，能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好使楔状反射槽的入射端面侧的斜面的角度呈周期性变化。

由于上述斜面角度呈周期性变化，出射光在与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，能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好使楔状的反射槽的入射端面侧的斜面成为向入射端面侧凹入、朝着沿入射端面的方向延伸的圆筒状面。

通过使上述斜面成为向入射端面侧凹的圆筒状面，从而，增大了出射光在与入射端垂直方向上的出射角度，使出射光的配光分布均匀化，因此，能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好在靠近导光板的底面再配置反射板，该反射板使沿入射端面行进的光漫射。

通过配置上述反射板，由出光面上的棱镜构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，可使具有合适配光分布的光高效率地射出。结果是能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好在靠近导光板的出光面再配置漫射板，该漫射板使在与沿入射端面的方向正交的平面内的方向行进的光漫射。

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，能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，在光源和导光板的端面之间再配置凹凸状构造的光学元件，该元件的凸部朝着入射端面侧。

由于配置了上述光学元件，从楔状反射面射出更合适的配光分布的光，因此，能够以低成本实现视觉效果好，合适配光分布的背光。

对于上述液晶显示装置用背光，最好导光板沿光在该导光板内传播的方向，即垂直于入射端面的方向被分割后，再把这些分割部分结合起来。

由于上述的分割，在制作导光板时，不必要加工大面积，使制作更为容易，从而，能够以低成本实现具有均匀的空间分布/合适配光分布的背光。

本发明的如上所述的，以及上述以外的目的，特征，曲面以及效果参照附图根据后述的对本发明的详细说明将更加清楚。

图1是部分透视的本发明实施例1的背光的透视图。

图2A及图2B示出了导光板的构造。图2A是示出导光板上的楔状反射槽和分断平坦部的分布的底面图，图2B是从入射端面方向看的正面图。

图3A及图3B示出导光板内的在入射端面附近的入射光的角度分布的模拟结果。图3A示出CCFL垂直面内及CCFL平行面内的入射光的角度分布，图3B示出CCF垂直面内的角度取向。

图4示出实施例1的楔状反射槽的作用。

图5示出实施例1的棱镜状凹凸部的作用。

图6A及图6B示出实施例1的背光的出射光的配光特性。图6A示出CCFL平行面和CCFL垂直面的方向及两面上共通的0°方向。图6B示出光从CCFL平行面和CCFL垂直面上的出光面射出的角度分布。

图7是实施例1的背光的棱镜状凹凸部(顶角90°)的光通过率的角度分布表示图。

图8示出图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°)的通过率的角度分布。

图9是实施例1的背光的棱镜状凹凸部(顶角100°)的光通过率的角度分布表示图。

图10示出图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°)的通过率的角度分布。

图11是示出本发明实施例2的背光构成的模式图。

图12A示出底面附近的楔状反射槽，分断平坦部及槽间平坦部。图12B是示出图12A的带状平坦部和槽间平坦部的深度关系的详细图。

图13A示出导光板的模具上的槽间平坦部的加工方法，图13B是楔状反射槽的加工中使用的刨刀的正视图。

图14A示出导光板的模具上的分断平坦部的加工方法，图14B是加工分断平坦部的分平坦部加工时所用的刨刀的正视图。

图15是槽间平坦部比带状平坦部浅时的导光板底面的深度方向的构造。

图16是槽间平坦部比带状平坦部深时的导光板底面的深度方向的构造。

图17是本发明的实施例3的背光的随机深度的棱镜状凹凸部的断面图。

图18是实施例3的楔状反射槽的底面图。

图19是实施例3的另外的楔状反射槽的底面图。

图20是实施例3的其它的楔状反射槽的底面图。

图21是示出本发明实施例4的背光构成的模式的断面图。图21B是示出图21A中的连续3个楔状反射槽的放大断面图。

图22是示出本发明实施例4另外的背光构成的模式的断面图。

图23是示出本发明实施例5的背光构成的透视图。

图24是示出本发明实施例6的背光构成的透视图。

图25是部分透视的本发明实施例7的背光的透视图。

图26是部分透视的本发明实施例8的背光的透视图。

下面，参照附图说明本发明的实施例。

实施例1

参照图1、图2A及图2B，上述背光具备作为光源的冷阴极管灯1，反射镜2和导光板3。设于底面上的反射棱镜里面的楔状反射槽4，在入射侧的斜面的倾斜角α为45°，射出侧的斜面的角度是85°，楔状反射槽4的间距为200μm，楔状反射槽的深度为最小50μm，最大为160μm，离光源越远深度越深。此处，[深度]是从底面22至楔状反射槽前端的向着导光板内部方向的距离。上述导光板3在底面22具有沿楔状反射槽延伸方向垂直，分断楔状反射槽的带状分断平坦部5和楔状反射槽间的槽间平坦部15，另外，在靠近底面22处有底面反射板7。此外，上述导光板在为上表面的出光面21上具有棱镜状凹凸部6。该棱镜状凹凸部6，其凸部的棱镜顶角β为100°，槽间距为180μm。

从冷阴极萤光灯1射出的光直接入射到入射端面20上或在反射镜2反射再入射到导光板3的入射端面20上，在导光板的底面22及出光面21上反复进行全反射并传播。此时，射到楔状反射槽4的入射侧的斜面24上的光因该斜面24的作用而向上反射。因为楔状反射槽4部分被带状分断平坦部5分断，所以通过分断平坦部5的光原封不动地在导光板内传播，能够控制光射出量的空间分布。由反射面反射的光因全反射条件受到破坏而由出光面21射出。在出光面上由棱镜状凹凸部6使配光分布变窄。

图3A及图3B示出从冷阴极萤光灯1(CCFL：Cold Cathode FluorescentLamp)刚入射到导光板上在导光板内传播的光角度分布模拟结果例。对于含冷阴极管灯1的轴和导光板面的CCFL平行面内的各方向以及与该轴垂直的CCFL垂直面内的各方向的两个方向上，构成以在导光板内沿导光板直线方向，即0°方向为中心的对称分布。CCFL平行面内的角度以及CCFL垂直面内的角度和原点均是在导光板内沿导光板直线方向。这样的光受楔状反射槽反射时，因为楔状反射槽配置在导光板的底面22上，所以由楔状反射槽反射的光如图3B所示那样，在CCFL垂直面内角度在0°以下的光占到大部分。除此以外的光由导光板的上表面1反射，成为0°以下角度后到达楔状反射槽4。

此外，如图4所示，由楔状反射槽4反射的光只是以满足全反射条件的入射角入射到楔状反射槽上的光，除此之外的大部分通过楔状反射槽，在导光板内继续传播。楔状反射槽的入射侧的斜面角度为45°时，由于构成导光板的一般的材料的折射率约为1.5，因此，相对直立在上述斜面上的垂线，以约40°以下的入射角入射的光不会全反射。如图4所示，只是入射到斜面角度α为45°的斜面上的以0°以下角度进入导光板内的光中的从0°-5°范围角度的光被反射，并从导光板3基本垂直地射出。因此，因楔状反射槽4从导光板射出的光在CCFL垂直面内的角度分布成为只在视觉方向上具有高强度的配光特性。

射出光，因设置在出光面21上的集光棱镜的棱镜状凹凸部6如图5所示那样，从与冷阴极萤光灯平行方向在一定范围内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，相对于出光面接近垂直的角度的光因全反射再次向导光板内反射而再循环。由于该效果，与冷阴极萤光灯平行的平面内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。这样，由于配置在导光板上的，棱镜状凹凸部6及楔状反射槽4的效果，不需要另外附加棱镜板等的光学元件就偏向垂直出光面的方向，能够为了视觉而以合适配光分布射出光。

图6A及图6B示出从该导光板射出的光角度分布的模拟结果。图6A是光强度角度分布的模式图，图6B是角度取向的模式图。对于包含冷阴极管灯1的轴垂直于导光板的CCFL平行面内的方向以及垂直于CCFI轴的CCF面内的方向的两个方向，垂直于出光面方向的0°，即视觉方向，示出峰值强度。特别地，作为棱镜状凹凸部的效果，冷阴极管垂直面内的光在0°示出尖峰值。在CCFL平行面内的方向及CCFL垂直面内的方向的两个方向，原点，即0°是垂直于出光面21的方向。

为了从导光板整个表面上均匀地引出光，随着导光板内的位置变化，必须使入射到楔状反射槽4的反射面24上的概率变化。对于以本实施例为基础的背光，应改变图2B所示的楔状反射槽4的深度和分断楔状反射槽4的带状分断平坦部5的宽度两个方面，通过在导光板内改变光入射到楔状反射槽4的反射面24上的概率来实现空间的均匀化。若只改变其中的任何一方，就会出现使楔状反射槽4的深度加工到只有数μm的极浅程度，或者，使楔状反射槽4的高宽比为极高的形状。结果要求楔状槽的加工精度高，导致制造成本上升。

下面，图7-图10示出光从导光板3的内侧入射到导光板上面21的棱镜状凹凸部6上时的光通过率的入射角度分布。根据棱镜顶角β为90°时的图7-8，关于以与棱镜状凹凸部6延伸的方向平行，在垂直于出光面的平面内的入射角，只是以基本垂直入射时的最高通过率的20％通过。相反地，棱镜顶角β为100°时的图9-10，上述面内的最高通过率超过60％，从而可知，顶角β越大，通过率越高。

因为由棱镜状凹凸部阻止通过的光受该棱镜状凹凸部表面的反射，进一步由下部反射板7等改变方向，再朝向上面21的方向，所以最终几乎全部射出。但是，此时也失去了因楔状反射槽4得到的良好配光分布。这里，为了得到效率高的最合适的配光分布的光，必须尽量减少由棱镜状凹凸部6反射的光。若使棱镜状凹凸部6的顶角β变窄，如上所述地，对于平行于棱镜状凹凸部方向的入射角通过的范围变窄，若不到100°，通过的入射角区域几乎不变。在上述顶角超过100°的情况下，必须使与可通过的入射角的范围一致的基本垂直方向的光朝向上面。因此，楔状反射槽的斜面24的角度α最合适的范围是40-50°。

(实施例2)

图11-图12示出本发明的实施例2的液晶显示装置用背光。图11是上述背光的透视图，图12A是楔状反射槽的透视图，图12B是A部分的放大图。在本实施形式中，对于分断楔状反射槽4的带状分断平坦部5，在距导光板3的光源1为最远距离的/分断平坦部5的宽度最窄的位置上，其宽度为10μm。楔状反射槽4间的槽间平坦部15的宽度，在最窄的地方也是10μm。此外，楔状反射槽间的槽间平坦部以底面22为基准位于分断楔状反射槽的分断平坦部的上方，也就是说，接近于上面21的位置。有关其理由，将利用图13A，图13B，图14A，图14B作详细说明。

其它的基本构成是与实施形式1相同，上述背光具备作为光源的冷阴极管灯1，反射镜2，导光板3和背面反射板7。导光板3具备楔状反射槽4，分断楔状反射槽的带状平坦部5和棱镜状凹凸部6。与实施形式1相同地，由于楔状反射槽及棱镜状凹凸部可以得到以合适的配光特性从导光板射出光的作用。

在大量生产本发明的具有如导光板3那样的楔状反射槽的导光板时，多数情况下，使用模具通过喷塑成型生产。在制作成型用模具时，如图13A，图13B，图14A，图14B所示，能够利用金刚石刨刀31/32切削NiP等的材料，加工楔状反射槽4和棱镜状凹凸部6的模具的方法。此时，例如，对于楔状反射槽的斜面，通过使金刚石刨刀31/32为合适的形状，就可使正确加工更为容易。楔状反射槽间的槽间平坦部是这样形成：使金刚石刨刀31/32前端具有一定程度的平坦部分，以刨刀平坦部分宽度以下的间距反复切削。例如，楔状反射槽间的槽间平坦部15的宽度为了在空间方面得到均匀射出光强度分布，对应于导光板内的位置可作较大幅度的变化。因为金刚石刨刀的平坦部分以下宽度的加工是不可能的，所以金刚石刨刀的平坦部必须比最窄部分的平坦部的宽度小。但是，当平坦部的宽度过小时，刨刀的平坦部分不可能正确地制作，金刚石刨刀的制作变得很困难，结果，在对模具的平坦部加工时，会留有较细的凹凸，这是导致光漫射的原因，是不合适的。由于槽间平坦部15及带状平坦部5的宽度最小是10μm，因此金刚石刨刀的制作会更容易些，结果是可降低模具正确加工的成本。

参照图13A、13B、14A及14B，在加工模具上的(以后省略模具上的)楔状反射槽34和分断该楔状反射槽34的带状平坦部35时，例如，如图13B所示，以具有45°和85°的斜面、且顶部有10μm的平坦部的刨刀31，平行于入射端面地横扫切削楔状反射槽34和槽间平坦部45。之后，更换加工带状分断平坦部35的刨刀32，并改变加工方向或变更为与楔状反射槽34延伸方向垂直的方向，如图14A及图14B所示地加工分断平坦部35。此时，对于楔状反射槽34的加工和分断平坦部35的加工，由于金刚石刨刀也变更，且加工方向也变换，因此，定位会更困难，楔状反射槽间的槽间平坦部45和带状分断平坦部35不在同一面上，产生台阶的可能性极大。若产生台阶，则因从台阶部的漏光和光反射对导光板的光射出特性产生严重影响。

在模具加工时，更深地加工分断平坦部5时，因而，在实际导光板上分断平坦部较浅的情况下，如图15所示，台阶配置成相对导光板的入射端20的垂直方向上。另一方面，更深地加工楔状反射槽间的槽间平坦部15的情况下，因而，在实际的导光板上槽间平坦部较浅的情况下，如图16所示，台阶配置成相对于导光板的入射端面20平行的方向。在导光板内，若考虑光相对入射端面传播时，在模具加工中，分断平坦部5应加工得更深，使得台阶沿垂直于入射端面20的方向上地配置，减少台阶的影响。因此，作为导光板的形状，由于采用使槽间平坦部15位于比分平坦部5更深的位置上，因此，台阶产生的影响较小，以低精度加工更为容易，能够加工出特性良好的导光板的模具。

(实施例3)

对于实施形式3的液晶显示装置用背光，如图17-18所示，棱镜状凹凸部6成如下的方式，即相邻峰线和谷底线距底面的厚度方向的距离差([记作棱镜凹凸部的深度])以及俯视相邻的峰线和谷底线的间距((记作棱镜状凹凸部的间距])成为随机值，另外，使分断平坦部5的配置的间隔成为随机值。其它的基本构成与实施例1(图1)的相同，具有作为光源的冷阴极管灯1，反射镜2，导光板3，背面反射板7。光因导光板上的楔状反射槽4及棱镜状凹凸部6从导光板以合适配光特性射出的作用在本实施例中也能得与实施例1相同的作用。

在液晶板中，约100μm大小的象素呈周期性排列。因此，若背光在棱镜状凹凸部6和楔状反射槽4方面持有周期性构造时，射出的光也持有周期性分布，在两者间发生莫阿干涉纹，视觉性效果下降。这里，如图17及图18所示，使棱镜状凹凸部6的深度和间隔随机性，并使分断平坦部5的配置的间距随机性，或呈曲线状，就能够防止莫阿干涉纹的发生和视觉效果的下降。

为了防止在楔状反射槽和液晶板之间发生莫阿干涉纹，如图19所示，对带状分断平坦部5作随机配置且使其呈曲线状，而非周期性，就可防止莫阿干涉纹的发生。此外，如图20所示，使楔状反射槽4的配置间隔随机化和槽间平坦部15的宽度随机化以及带状分断平坦部5曲线化也能够解消莫阿干涉纹。使分断平坦部的宽度随机化也能够解消莫阿干涉纹。

(实施例4)

图21A及图21B示出本发明的实施例4的液晶显示装置用背光。在本实施例中，如图21A及图21B所示，使连续的3个楔状反射槽的入射侧的斜面24的倾角α分别为43°、45°、48°，将连续的3个楔状反射槽作为一个周期，呈周期性地变化。背光的其它基本构成与实施例1的相同，因而，与实施例1同样地，以实施例的形态也能得到光借助楔状反射槽及棱镜状凹凸部以合适配光特性从导光板射出的作用。

由楔状反射槽反射的光在反射面的角度为45°附近的情况下，如实施例1的图6A所示，关于CCFL垂直面内的方向持有窄小角度分布。这样在与视觉方向一致的情况下可得到极明亮的显示，稍有偏差，则辉度大幅度下降。因此，由于该液晶显示装置，为了能够即使在视觉方向稍有变化，仍能得到明亮的显示，有希望持有较宽角度分布的情况。若楔状反射槽的入射侧的斜面角度如图21B所示地分别为43°、45°、48°，以3个连续的楔状反射槽为一个周期地周期性变化，各自射出的光重合，在一个大的角度范围内，能够得到辉度高于一定值以上的光射出分布。

如图22所示，即使使楔状反射槽的光入射侧的斜面成为向入射端面20侧凹入的圆筒状，也能够得到同样的效果。

(实施例5)

图23示出实施例5的液晶显示装置用背光的透视图。本实施例的特征在于背面反射板7成为具有沿垂直于导光板的入射端面20方向延伸的棱镜状的凹凸构造的反射面。上述背光在其它基本构成方面与实施例1的相同，具备导光板3，楔状光反射槽4分断楔状光反射槽的带状分断平坦部5和棱镜状凹凸部6。因而，与实施例1一样，对于本实施例也能够得到光借助楔状反射槽及棱镜状凹凸部以合适配光特性从导光板射出的作用。

在利用楔状反射槽从导光板处射出的光中与CCFL轴平行的一定角度范围内的一部分光在构成设置于导光板的出光面21上的棱镜状凹凸部的光学元件作用下向导光板内反射了。该反射的光在由导光板下面22的背面反射板7反射之际，从平行于CCFL的方向改变到朝向通过棱镜状凹凸部的方向，再次到达出光面并射出。通常，对于背面反射板7，使用正方形漫射板，因漫射，光的行进方向的角度发生改变。但是，若使用正方形漫射板，不仅与CCFL平行的方向，而且，在由楔状反射槽进行反射之际，与CCFL垂直的平面内的方向的光也改变其方向。因此，降低了最终射出光的配光特性。对于本实施例，由于使用了具有沿垂直于导光板的入射端面20方向延伸的棱镜状的凹凸构造的反射板作为背面反射板7，只是对平行于CCFL轴方向的光改变方向地进行反射，因此配光特性不会下降。利用非正方形反射板、折射光栅、全息照相等其它的手段来代替上述棱镜状凹凸部也能实现防止这样的配光特性变差。

(实施例6)

图24示出了实施例6的液晶显示装置用背光。对于本实施例，在靠近导光板上面21地配置了非正方形漫射板8，该板8只让垂直于入射端面20方向的光漫射通过。在上述背光中，其它的基本构成与实施例1的相同，具有具备导光板3，楔状光反射槽4分断楔状光反射槽的带状分断平坦部5和棱镜状凹凸部6。因而，与实施例1一样，对于本实施例也能够得到光借助楔状反射槽及棱镜状凹凸部以合适配光特性从导光板射出的作用。

由楔状反射槽反射的光在斜面24的角度α为45°附近时，如实施例1所示，在CCFL垂直面内的方向上持有窄的角度分布。这样在与视觉方向一致的情况下可得到极明亮的显示，稍有偏差，则辉度大幅度下降。因此，由于该液晶显示装置，为了能够即使在视觉方向稍有变化，仍能得到明亮的显示，有希望持有较宽角度分布的情况。这里，把只让CCFL垂直面各方向的光漫射通过的非正方形漫射板配置在导光板上面21附近，对平行于入射端面20的方向的配光分布不会产生影响，并扩大沿入射端20方向垂直的方向的配光分布，在该大范围内能够得到一定辉度以上的光射出分布。

上述非正方形漫射板8可用折射光栅、全息照相、透镜状眼镜板等置换。

(实施例7)

图25示出实施例7的液晶显示装置用背光。在本实施例中，特征在于把顶角90°，间距180μm的棱镜状凹凸构造的光学元件9配置在光源和入射端面之间。楔状反射槽4的入射侧的斜面角度为45°，射出侧的斜面角度是85°，间距200μm，槽深最小50μm，最大160μm，随着离光源越远深度越深。参照图25，上述背光具备作为光源的冷阴极管灯1，反射镜2，导光板3和背面反射板7。

从光源射出的光直接或经反射镜反射入射到具有棱镜状槽的光学元件9上。该入射光因棱镜构造的集光效果在包含CCFL轴和导光板面的CCFL平行面内的方向上(与图3B为同方向的取向。与图6A、8、10不同)集于一定范围内，以垂直于入射端面的方向为中心变换成窄的配光分布。入射到导光板上的光在导光板内经全反射传播，此时，位于楔状反射槽4的入射侧斜面24(图3B)的光因该斜面的作用而向出光面侧反射。楔状反射槽4部分被带状分断平坦部5分断，通过该带状分断平坦部5的光继续地在导光板内传播，因此，能够控制出光时的空间的均匀性。由上述斜面24反射的光在全反射条件消失后从出光面2射出。

本发明的液晶显示装置用背光中的导光板3在取出光时使用楔状反射槽4，利用产生全反射的镜面反射以正确控制的方向使光反射。而对于现有的导光板，由于使用漫射取出光，因此，光的配光分布的调整必须在光经漫射从导光板取出后进行。但是，由镜面反射取出光时，特别是在与冷阴极管灯1平行的方向上，如果在导光板入射前调整光的角度分布，在取出光时，由于只是经反射改变了方向，因此，能够保持原来角度分布状态地取出光。这里，在导光板入射前，利用棱镜状光学元件9调整配光分布，因此，可利用小的光学元件，就能够容易地射出合适配光特性的光。

(实施例8)

本发明实施例8的液晶显示装置用背光如图26所示。在本实施例中，导光板不是一体成形的，沿垂直于入射端面20的方向，分割的3a和3b的2个部件结合而构成的。其它基本构成是与实施例1的相同，具备导光板3a和3b，楔状反射槽4，分断楔状反射槽的带状分断平坦部5和棱镜状凹凸部6。

在喷塑形成具有构成棱镜状凹凸部的光学元件的导光板3时，当面积较大时，材料从材料导入口必须流经很大的范围。因而，不可能有足够的材料流动到如棱镜状凹凸部的顶点部位那样的细小部内，从而，容易发生成型不良的现象。因而，导光板分割，将其一次成型的大小分割变小，就能够容易地形成完全的导光板。分割导光板时，为了不会发生在分割点上将2部分棱镜凹凸部连接错，因此，在上面21的棱镜状凹凸部上，于谷部，而在底面22上的棱镜状凹凸部上于分断平面部分上，最好分别形成分割点。

如上所述，虽然根据本发明的实施例进行了说明，但上述揭示的本发明的实施例只是一些示例，而在本发明的范围内并不限于上述实施例。本发明的范围由权利要求书的范围记载，而且，本发明的范围还包含在权利要求记载的范围内以及与之相同的含义下作出的全部改进。

Claims (15)

1.一种液晶显示装置用背光，具有提供为了液晶板的显示而用于照射的光的棒状光源(1)和平板状的导光板(3)，该导光板具有平行于棒状光源的位于侧面的入射端面(20)，平行于液晶板地配置的出光面(21)以及平行地面对出光面的底面(22)，其特征在于在导光板的底面(22)上设置了反射棱镜，该反射棱镜具有在沿入射端面(20)的方向上延伸的楔状反射槽(4)和为了不形成楔状反射槽，沿着与该楔状反射槽(4)延伸的方向交叉的方向分断该楔状反射槽的带状分断平坦部(5)。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于在上述导光板的出光面(21)上配置集光棱镜，该集光棱镜在与入射端面(20)正交的方向上具有多根平行的棱线延伸的棱镜状凹凸部(6)。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述楔状反射槽(4)的深度随着距入射端面(20)的距离增加而加深。

4.根据权利要求3所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述带状分断平坦部(5)的宽度随着距入射端面(20)的距离增加而渐减。

5.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述带状分断平坦部(5)的宽度大于10μm。

6.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于相邻的楔状反射槽(4)间设置10μm以上宽度的槽间平坦部(15)。

7.根据权利要求6所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述槽间平坦部(15)位于从底面(22)至导光板内部方向的深度比分断平坦部(5)更深的位置上。

8.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述楔状反射槽(4)的从上述入射端面(20)侧的斜面(24)与底面(22)的夹角α是40°-50°。

9.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于设置在导光板的出光面(21)上的棱镜状凹凸部(6)，凸部顶角β是100°以上。

10.根据权利要求2所述的液晶显示装置用背光，其特征在于在上述棱镜状凹凸部(6)上，从该凹凸相邻的棱线和谷底线的底面向着出光面方向的距离差是随机的。

11.根据权利要求2所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述分断平坦部(5)的宽度对应于距入射端面(20)的距离随机变化。

12.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述带状分断平坦部(5)配置成曲线状。

13.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于使上述楔状反射槽(4)的入射端面侧的斜面(24)的角度α呈周期性变化。

14.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于使上述楔状反射槽(4)的入射端面侧的斜面(24)成为向入射端面(20)侧凹入、朝着沿入射端面的方向延伸的圆筒状面。

15.根据权利要求1所述的液晶显示装置用背光，其特征在于上述导光板(3)沿光在该导光板内传播的方向，即垂直于入射端面(20)的方向被分割后，再把这些分割部分结合起来。

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