專利名稱：導(dǎo)光構(gòu)件及其加工方法、液晶顯示裝置及其面光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及例如搭載在具有透過型或半透過型的液晶顯示面板及將其作為顯示畫面的電子設(shè)備上的導(dǎo)光構(gòu)件、具有該導(dǎo)光構(gòu)件的面光源裝置和具有將該導(dǎo)光構(gòu)件作為面光源的液晶顯示裝置、及該導(dǎo)光構(gòu)件的加工方法。
又，本發(fā)明，涉及例如搭載在具有背照光方式或前照光方式的顯示裝置及將其作為顯示畫面的電子設(shè)備上的導(dǎo)光構(gòu)件、具有該導(dǎo)光構(gòu)件的面光源裝置和具有將該導(dǎo)光構(gòu)件作為面光源的液晶顯示裝置、及該導(dǎo)光構(gòu)件的加工方法。
背景技術(shù)：
以往，將降低亮度不勻等作為目的，將導(dǎo)光構(gòu)件搭載在液晶顯示裝置等的背照光單元上(例如，參照專利文獻(xiàn)1日本專利特開平9-184920號公報(bào))。
并且，作為已有的導(dǎo)光構(gòu)件，具有將棱鏡形成在與射出面相對的反射面上的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)2日本專利特開平11-219609號公報(bào))；在與射出面相對的反射面上進(jìn)行棱鏡加工、為了防止與射出面粘附(日文はりつき)而形成(對光學(xué)特性無影響的)凸?fàn)畹臈l的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)3日本專利特開2000-56137號公報(bào))；在與射出面相對的反射面上代替棱鏡而進(jìn)行細(xì)條紋加工的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)4日本專利特開昭51-88042號公報(bào))；或在射出面和與該射出面相對的反射面上形成棱鏡的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)5日本專利特開平10-282342號公報(bào))。
圖9所示的已有的顯示裝置31，具有將許多像素形成矩陣狀的透過型或半透過型的電光學(xué)式(液晶、LCD)面板2；設(shè)在該面板2的背面的擴(kuò)散薄片或棱鏡薄片等的透光性的薄片構(gòu)件3；設(shè)在該薄片構(gòu)件3的背面的透光性的導(dǎo)光構(gòu)件34；配置在該導(dǎo)光構(gòu)件34的背面的反射構(gòu)件5；覆蓋導(dǎo)光構(gòu)件34的入射面4a以外的各面的反射框架6；從導(dǎo)光構(gòu)件34的入射面4a射入光的線狀(冷陰極管等)或多個(gè)點(diǎn)狀(白色LED等)的光源7。
從上述光源7射出的光，從導(dǎo)光構(gòu)件34的入射面4a射入，在導(dǎo)光構(gòu)件34的反射面4b和反射構(gòu)件5上進(jìn)行反射，透過導(dǎo)光構(gòu)件34并利用薄片構(gòu)件3向法線方向矯正地對面板2進(jìn)行照明。
在上述結(jié)構(gòu)中，在專利文獻(xiàn)1和2中，在與導(dǎo)光構(gòu)件34的射出面34b相對的反射面34a上通過形成三角形的棱鏡槽4e而提高從射出面34b的出光效率。可是，在反射面4a上形成棱鏡槽4e、且不對射出面34b進(jìn)行平坦?fàn)顟B(tài)的加工的場合，尤其在點(diǎn)狀光源的場合，發(fā)生在光源附近的亮度分布、在從光源直進(jìn)的位置較明亮、而在點(diǎn)狀光源之間的區(qū)域中變得較暗的亮度不勻。
又，在上述反射面4a上所形成的棱鏡槽4e由于是與入射面4a平行、且沿整個(gè)寬度形成為線狀，故在光源點(diǎn)燈時(shí)、從上部看射出面34b就形成線狀的筋。
又，如專利文獻(xiàn)4所述，在與射出面相對的反射面上進(jìn)行細(xì)條紋加工來代替棱鏡的場合，加工面變粗、在光源附近的出光量就增多。
又，如專利文獻(xiàn)3和5所述，在對射出面和與該射出面相對的反射面的兩方進(jìn)行加工的場合，由于射出面未被粗面化、光的射出方向始終為一定，故擴(kuò)散效果降低。又，規(guī)則的寬度方向的槽在與液晶像素之間引起干涉條紋現(xiàn)象，其結(jié)果，由于需要擴(kuò)散薄片等，故存在光量的降低及成本上升等的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，是鑒于上述問題而作成的，其目的在于，提供沿射出面的整個(gè)區(qū)域能抑制亮度不勻、作成均勻亮度的導(dǎo)光構(gòu)件、具有該導(dǎo)光構(gòu)件的面光源裝置和具有將該導(dǎo)光構(gòu)件作為面光源的液晶顯示裝置、及該導(dǎo)光構(gòu)件的加工方法。
為了解決上述問題并達(dá)到目的，本發(fā)明的導(dǎo)光構(gòu)件，具有射入來自光源的光的入射面；將從該入射面射入的光進(jìn)行反射的反射面；與該反射面相對配置、并將由該反射面反射的光進(jìn)行射出的射出面，在所述反射面上，在沿該入射面的方向上形成有規(guī)則的凹凸，在所述射出面上，形成有從所述入射面沿與該入射面相對的端部的方向的平均面粗度為0.01～0.5μm、沿所述入射面的方向的平均面粗度為0.01～1.0μm的不規(guī)則的凹凸。
又，本發(fā)明的面光源裝置，具有上述導(dǎo)光構(gòu)件。
又，本發(fā)明的液晶顯示裝置，作為面光源具有上述導(dǎo)光構(gòu)件。
又，本發(fā)明的導(dǎo)光構(gòu)件的加工方法，該導(dǎo)光構(gòu)件，具有射入來自光源的光的入射面；將從該入射面射入的光進(jìn)行反射的反射面；與該反射面相對配置、并將由該反射面反射的光進(jìn)行射出的射出面，在使具有粘接著多結(jié)晶粒狀體的表面的旋轉(zhuǎn)體與所述導(dǎo)光構(gòu)件的射出面接觸的狀態(tài)下，使所述旋轉(zhuǎn)體與所述導(dǎo)光構(gòu)件從所述入射面向沿與該入射面相對的端部的方向相對移動(dòng)，對所述射出面沿厚度方向進(jìn)行磨削加工，在所述射出面上，形成有從所述入射面向與該入射面相對的端部的方向的平均面粗度為0.01～0.5μm，沿所述入射面的方向的平均面粗度為0.01～1.0μm的不規(guī)則的凹凸。
發(fā)明的效果如上所述，采用本發(fā)明，能沿導(dǎo)光構(gòu)件的射出面的整個(gè)區(qū)域不損害出光效率地抑制亮度不勻而使亮度均勻化。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的顯示裝置的分解立體圖(a)及側(cè)剖視圖(b)。
圖2是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)光構(gòu)件的俯視圖(a)及主視圖(b)。
圖3是為了說明本實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)光構(gòu)件的作用而表示側(cè)剖面的一部分的圖。
圖4是說明導(dǎo)光構(gòu)件的射出面的加工方法的圖。
圖5是表示將向Y方向的送進(jìn)量作成100μm進(jìn)行磨削加工時(shí)的射出面的Y方向的表面精度(a)和X方向的表面精度(b)的測定結(jié)果的圖。
圖6是表示將向Y方向的送進(jìn)量作成50μm進(jìn)行磨削加工時(shí)的射出面的Y方向的表面精度(a)和X方向的表面精度(b)的測定結(jié)果的圖。
圖7是表示將向Y方向的送進(jìn)量作成10μm進(jìn)行磨削加工時(shí)的射出面的Y方向的表面精度(a)和X方向的表面精度(b)的測定結(jié)果的圖。
圖8是表示對具有未粗面化的射出面的已有的導(dǎo)光構(gòu)件(a)和具有粗面化的射出面的本實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)光構(gòu)件(b)的各面發(fā)光狀態(tài)進(jìn)行比較的圖。
圖9是已有的導(dǎo)光構(gòu)件的主視圖(a)、俯視圖(b)和為了說明導(dǎo)光構(gòu)件的作用而表示側(cè)剖面的一部分的圖(c)。
符號說明1-顯示裝置；2-電光學(xué)式面板；3-薄片構(gòu)件；4-導(dǎo)光構(gòu)件；4a-入射面；4b-反射面；4c-射出面；4d-端面；4e-規(guī)則的凹凸形狀；4f-不規(guī)則的凹凸形狀；5-反射構(gòu)件；6-反射框架；7-光源；11-磨削刀片；12-磨削余量
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的說明。
又，以下說明的實(shí)施形態(tài)，是作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)手段的一例，本發(fā)明在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)能應(yīng)用于可對下述實(shí)施形態(tài)進(jìn)行修正或變形的情況。
顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的顯示裝置的分解立體圖(a)及側(cè)剖視圖(b)，圖2是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)光構(gòu)件的俯視圖(a)及主視圖(b)。又，在以下的說明中，對與圖9所示的已有的結(jié)構(gòu)具有相同功能的構(gòu)件，標(biāo)上相同的符號來表示。
如圖1和圖2所示，作為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)例示的背照光方式的顯示裝置1，具有將許多像素形成矩陣狀的透過型或半透過型的電光學(xué)式(液晶、LCD)面板2；設(shè)在該面板2的背面的擴(kuò)散薄片或棱鏡薄片等的透光性的薄片構(gòu)件3；設(shè)在該薄片構(gòu)件3的背面的透光性的導(dǎo)光構(gòu)件4；配置在該導(dǎo)光構(gòu)件4的背面的反射構(gòu)件5；覆蓋導(dǎo)光構(gòu)件4的入射面4a以外的各面的反射框架6；從導(dǎo)光構(gòu)件4的入射面4a射入光的線狀(冷陰極管等)或多個(gè)點(diǎn)狀(白色LED等)的光源7。
導(dǎo)光構(gòu)件4，具有從光源射入光的入射面4a；使從該入射面4a射入的光進(jìn)行擴(kuò)散·散射并進(jìn)行反射的反射面4b；與該反射面4b相對配置并將由該反射面4b反射的光進(jìn)行射出的射出面4c；與入射面4a相對平行地與該入射面4a相對的端面4d，且利用具有大致均一的厚度的矩形的板材來構(gòu)成。又，導(dǎo)光構(gòu)件4的厚度不限于均一的結(jié)構(gòu)，也可以是從入射面4a向端面4d厚度呈線形或非連續(xù)(非線形)地進(jìn)行變化的結(jié)構(gòu)。
上述導(dǎo)光構(gòu)件4，例如，可由透明的丙烯酸樹脂、(高透明度的)聚碳酸酯、聚胺酯、通用透明工程塑料(ZEONOR)等的透光性的材料構(gòu)成。
在導(dǎo)光構(gòu)件4的反射面4b上，在沿其入射面4b的方向(Y方向)上形成有由線狀的棱鏡槽或半球狀的圓點(diǎn)圖形等構(gòu)成的、沿X方向的剖面為三角形的規(guī)則的(周期的)凹凸形狀4e，從俯視看射出面4c成為向Y方向形成縱筋狀的條紋模樣的結(jié)構(gòu)。該凹凸形狀4e最好利用磨削加工來形成。
在上述反射面4b上所形成的凹凸形狀4e，具有將來自入射面4a的射入的光進(jìn)行擴(kuò)散的效果和向射出面4c折射的作用。但是，作為面光源的功能，由于要求面內(nèi)整個(gè)區(qū)域的亮度為均勻，故在入射面4b的附近射出強(qiáng)的光的是不好的，且盡量要避免光的折射成為極端而妨礙導(dǎo)光的情況。
在上述射出面4c上，利用后述的磨削加工，以從上述入射面4a向與該入射面4a相對的端部4d的方向(X方向)的算術(shù)平均面粗度Ra為0.01～0.5μm、沿上述入射面4a的方向(Y方向)的算術(shù)平均面粗度Ra為0.01～1.0μm的微細(xì)地形成不規(guī)則的凹凸形狀4f而粗面化。
導(dǎo)光構(gòu)件的射出面的加工方法下面對本實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)光構(gòu)件的射出面的加工方法進(jìn)行說明。
圖4是說明導(dǎo)光構(gòu)件的射出面的加工方法的圖。
如圖4所示，上述導(dǎo)光構(gòu)件4的射出面4c，利用作為旋轉(zhuǎn)體的圓盤狀的磨削刀片(砂輪)11進(jìn)行磨削加工。在包括磨削刀片11的徑向的外周緣部(磨削面11a)的外表面上，利用粘接劑將作為料粒的金剛石等的多結(jié)晶粒狀體進(jìn)行粘接。磨削刀片11，具有直徑φ50～60mm、厚度(磨削面的寬度)L1為0.1～0.5mm(在本實(shí)施形態(tài)中為0.2mm)、磨削面11a的R形狀(圓弧形)的高度L2在徑向?yàn)?.09mm左右的大致平坦的形狀。
在加工時(shí)，將導(dǎo)光構(gòu)件4夾緊在能向X方向和Y方向往復(fù)移動(dòng)的未圖示的工作臺(tái)上，以10000～30000rpm的高速轉(zhuǎn)速使磨削刀片11向與導(dǎo)光構(gòu)件4的相對移動(dòng)方向相同方向(在圖3中向右旋轉(zhuǎn))進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在將磨削刀片11的磨削面11a調(diào)整成以規(guī)定的推壓力與導(dǎo)光構(gòu)件4的射出面4c接觸的高度的狀態(tài)下，通過將磨削刀片11保持固定的狀態(tài)地使工作臺(tái)向箭頭S1方向移動(dòng)、而使導(dǎo)光構(gòu)件4相對磨削刀片11在從入射面4a向端部4d的X方向上相對地以0.5～10mm/秒左右的送進(jìn)速度進(jìn)行移動(dòng)，以規(guī)定的磨削余量12對射出面4c在厚度方向上進(jìn)行磨削加工(往路磨削)。
然后，通過使工作臺(tái)向箭頭S3方向進(jìn)行移動(dòng)、使導(dǎo)光構(gòu)件4在沿入射面4a的方向(Y方向)上以10～100μm程度的送進(jìn)量(級距)進(jìn)行移動(dòng)(Y方向送進(jìn))。
接著，使磨削刀片11進(jìn)行與導(dǎo)光構(gòu)件4的相對移動(dòng)方向成為相同方向狀態(tài)的往路磨削相反的旋轉(zhuǎn)(在圖3中向左旋轉(zhuǎn))，通過使工作臺(tái)向與箭頭S1相反的箭頭S2方向進(jìn)行移動(dòng)、而使導(dǎo)光構(gòu)件4在從端面4d向其入射面4a的X方向上相對地以同樣的送進(jìn)速度移動(dòng)而進(jìn)行X方向的磨削(復(fù)路磨削)。
通過利用上述方法對導(dǎo)光構(gòu)件4的射出面4c的整個(gè)面進(jìn)行磨削加工，在射出面4c上形成為從入射面4b向相對該入射面4b的端部4d的方向(X方向)的平均面粗度Ra為0.01～0.5μm、沿入射面4b的方向(Y方向)的平均面粗度Ra為0.01～1.0μm的不規(guī)則的凹凸形狀4f。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中，以將磨削刀片11保持固定的狀態(tài)使導(dǎo)光構(gòu)件4移動(dòng)，而也可以將導(dǎo)光構(gòu)件4固定而使磨削刀片11相對地進(jìn)行移動(dòng)。又，在使工作臺(tái)向箭頭S3方向移動(dòng)時(shí)，使前面剛磨削的加工面與接著進(jìn)行磨削的加工面呈疊加狀態(tài)地向Y方向送進(jìn)。又，在切削加工及相同的磨削或研磨加工中，由于加工面為鏡面，不能獲得本實(shí)施形態(tài)那樣的高亮度化及均勻化的效果。
磨削結(jié)果圖5～圖7是表示將向Y方向的送進(jìn)量作成100μm、50μm、10μm進(jìn)行磨削加工時(shí)的射出面的Y方向的表面精度(a)和X方向的表面精度(b)的測定結(jié)果的圖。
如圖5～圖7所示，沿射出面4c的Y方向的平均面粗度Ra為0.5μm以下，射出面4c成為向Y方向大致規(guī)則的(周期的)凹凸形狀。又，沿射出面4c的Y方向的表面精度為10μm p-p(波高值；peak to peak)以下。Y方向的表面精度，依賴于磨削刀片11的厚度L1及送進(jìn)速度。
又，如圖5～圖7所示，沿射出面4c的X方向的平均面粗度Ra為0.3μm以下，射出面4c成為向X方向不規(guī)則的凹凸形狀。又，沿射出面4c的X方向的表面精度為3μm p-p以下。X方向的表面精度，依賴于磨削刀片11的多結(jié)晶粒狀體的粒度而成為不規(guī)則的。
這里，在看上述射出面4c的X方向時(shí)，上述凹凸形狀4f，作為從上述入射面4a沿端面4d與光的行進(jìn)方向大致平行的(與入射面4a大致垂直)的槽被形成，平均面粗度Ra和表面精度與Y方向相比都顯示較小的值。作為其理由，是由于為了將面內(nèi)亮度的均勻化作為目標(biāo)而必須避免因極端的導(dǎo)光而妨礙導(dǎo)光的緣故。對于設(shè)在反射面4b上的凹凸形狀4e(線狀的棱鏡槽或半球狀的圓點(diǎn)圖形)，相對X方向的出光量在任何位置上都施加某種程度的均勻的層次，在射出面4c極端地粗面化的場合，在入射面4a附近的區(qū)域、原來應(yīng)導(dǎo)光的光(圖3的R2)就在入射面4a的附近較多地出光(圖3的R1)，其結(jié)果，在離入射面遠(yuǎn)的端面4d的附近的亮度就降低。又，從射出面4c出光的光R1相對射出面4c向法線方向進(jìn)行出光是理想的，但當(dāng)射出面4c極端粗面化時(shí)，出光的光與法線構(gòu)成的角度就增大而使亮度降低。由此，如圖5～圖7所示，射出面4c成為不規(guī)則的凹凸形狀，而其表面精度的偏差以少的一方為好，實(shí)驗(yàn)中顯示最好是3μm p-p以下。
相對在未使射出面粗面化的已有的結(jié)構(gòu)中、從光源7向入射面4a射入的光R相對射出面4c以一定的角度θ1以上從射出面4c作為光R1進(jìn)行射出而在光源7附近發(fā)生亮度不勻來說，如圖3所示，通過使上述射出面4c粗面化，即使角度為θ1以上，作為光R2也不從射出面4c射出、而能一邊向X-Y平面內(nèi)的所有的方向進(jìn)行反射、一邊向端面4d導(dǎo)光至更遠(yuǎn)離光源7的位置。又，由于能抑制光相對X方向的折射、促進(jìn)相對Y方向的折射，故能抑制在光源附近的亮度不勻、并能實(shí)現(xiàn)沿射出面4c的整個(gè)面的高亮度化和均勻化的面光源。
圖8是表示對具有未粗面化的射出面的已有的導(dǎo)光構(gòu)件(a)和具有粗面化的射出面的本實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)光構(gòu)件(b)的各面發(fā)光狀態(tài)進(jìn)行比較的圖，相對在已有的結(jié)構(gòu)(a)中、在入射面4a附近的亮度不勻顯著的情況，在本實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)(b)中，上述亮度不勻能大幅度地改善。又，可知，射出面4c的平均亮度值與以往相比也不會(huì)降低，而使出光效率提高，能使沿射出面4c的整個(gè)面高亮度化和均勻化。
又，圖8例示了向Y方向的送進(jìn)量為50μm的情況，而由于在送進(jìn)量為100μm時(shí)、光源附近區(qū)域的出光量增多，在10μm時(shí)如圖8(a)那樣會(huì)看到來自光源的亮線，故向Y方向的送進(jìn)量最好是為50μm左右。
作為本實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)光構(gòu)件的應(yīng)用例，由具有上述導(dǎo)光構(gòu)件4的面光源裝置(具有符號3、4、5、6、7的各要素的結(jié)構(gòu))及具有作為面光源的上述導(dǎo)光構(gòu)件的液晶顯示裝置(具有符號2、3、4、5、6、7的各要素的結(jié)構(gòu))等，使用于小型便攜終端或移動(dòng)電話等的液晶畫面。
(圖5、圖6、圖7)(a)Y方向送進(jìn)量；入射面并行位置；表面精度(b)Y方向送進(jìn)量；入射面并行位置；表面精度(圖8)(a)射出面平均亮度值(b)射出面平均亮度值；Y方向送進(jìn)量
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光構(gòu)件，具有射入來自光源的光的入射面；反射從該入射面射入的光的反射面；以及與該反射面相對配置并使該反射面反射的光射出的射出面，其特征在于，在所述反射面上，沿該入射面的方向上形成有規(guī)則的凹凸，在所述射出面上，形成從所述入射面起沿與該入射面相對的端部的方向的平均面粗度為0.01～0.5μm，沿所述入射面的方向的平均面粗度為0.01～1.0μm的不規(guī)則的凹凸。
2.一種面光源裝置，其特征在于，具有如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光構(gòu)件。
3.一種液晶顯示裝置，其特征在于，作為面光源具有如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光構(gòu)件。
4.一種導(dǎo)光構(gòu)件的加工方法，所述導(dǎo)光構(gòu)件具有射入來自光源的光的入射面；反射從該入射面射入的光的反射面；與該反射面相對配置并使該反射面反射的光射出的射出面，所述加工方法，其特征在于，在使具有粘接著多結(jié)晶粒狀體的表面的旋轉(zhuǎn)體與所述導(dǎo)光構(gòu)件的射出面接觸的狀態(tài)下，使所述旋轉(zhuǎn)體與所述導(dǎo)光構(gòu)件從所述入射面向沿與該入射面相對的端部的方向相對移動(dòng)，對所述射出面沿厚度方向進(jìn)行磨削加工，在所述射出面上，形成有從所述入射面向與該入射面相對的端部的方向的平均面粗度為0.01～0.5μm，沿所述入射面的方向的平均面粗度為0.01～1.0μm的不規(guī)則的凹凸。
全文摘要
本發(fā)明涉及導(dǎo)光構(gòu)件及其加工方法、有該構(gòu)件的面光源裝置及具有該構(gòu)件作為面光源的液晶顯示裝置。本發(fā)明，在射出面(4c)上，形成有從入射面(4a)沿與該入射面(4a)相對的端部(4d)的X方向的平均面粗度Ra為0.01～0.5μm、沿入射面(4a)的Y方向的平均面粗度Ra為0.01～1.0μm的不規(guī)則的凹凸形狀(4f)而被粗面化。能沿導(dǎo)光構(gòu)件的射出面的整個(gè)區(qū)域抑制亮度不勻而使亮度均勻化。
文檔編號F21Y103/00GK1540418SQ20041004220
公開日2004年10月27日 申請日期2004年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月21日
發(fā)明者熊谷武彥 申請人:日本電產(chǎn)科寶株式會(huì)社