导光板、面光源装置和透射图像显示装置

摘要

根据本发明一个实施方案的导光板是其中在导光基板12的至少一个表面12c上形成有光散射点的导光板。在将所述导光基板12的至少一个表面12c分成多个区域所产生的各单个区域A1至A10中形成有多个光散射点24。在其中光散射点24的对比度不大于50％的各单个区域A1至A5中，光散射点24包括两种或更多种尺寸的光散射点24a、24b，并且所述两种或更多种尺寸的光散射点24a、24b以不规则顺序布置。

权利要求

1.一种导光板，其中在导光基板的至少一个表面上形成有光散射点，其中在将所述导光基板的所述至少一个表面分成多个区域所产生的各单个区域中形成有多个光散射点，和其中在所述多个光散射点的遮蔽率不大于50％的各单个区域中，所述多个光散射点包括两种或更多种尺寸的光散射点，并且所述两种或更多种尺寸的光散射点以固定的中心-至-中心间距和利用随机数目确定的不规则顺序布置。

2.根据权利要求1所述的导光板，其中在所述多个区域中的所述遮蔽率随距入光部的距离而增加。

3.根据权利要求1所述的导光板，其中各单个区域是1mm至10mm的矩形区域。

4.根据权利要求1所述的导光板，其中所述光散射点是通过喷墨法印刷的。

5.一种边缘光型的面光源装置，包括：

根据权利要求1～4中任一项所述的导光板；和用于向所述导光板的侧面供给光的光源。

6.一种透射图像显示装置，包括：

根据权利要求5所述的面光源装置；和

布置为与所述面光源装置的出射表面相对的透射图像显示部。

说明书

导光板、面光源装置和透射图像显示装置

[0001] 发明背景

技术领域

[0002] 本发明涉及导光板、面光源装置和透射图像显示装置。

背景技术

[0003] 透射图像显示装置如液晶显示器通常具有用于利用导光板供给面光作为背光的面光源。面光源装置的类型包括其中光源位于导光板背侧上的直接背光型和其中光源沿导光板侧面设置的边缘光型。边缘光系统在减小图像显示装置的厚度方面有利。

[0004] 在边缘光型的面光源装置中，通过导光板侧面入射的光通过导光板背侧上提供的光分布图案(例如，包括光散射点的光分布图案)的作用而扩散，并且其角度不小于临界角的光分量从导光板的出射表面射出，由此供给面光。为了使其发光表面的亮度均匀，下文专利文献1和2中描述的导光板设置有这种渐变以将光分布图案的密度随距离光源的距离而从粗向密变化。

[0005] 专利文献1还公开了通过喷射液滴(例如，通过喷墨印刷)来形成点图案的光分布图案的技术。

[0006] 专利文献1：日本专利申请特开号2004-240294

[0007] 专利文献2：日本专利申请特开号2008-27609

发明内容

[0008] 然而，当通过喷射液滴形成点渐变光分布图案时，存在如下问题：亮度不均匀性在其中光分布图案的密度由于在靠近光源的入光侧上而为粗的区域中变得显著。

[0009] 因此，本发明的一个目的是提供一种能够降低入光侧上亮度不均匀性的导光板、面光源装置和透射图像显示装置。

[0010] 本发明人进行了精心研究，然后发现亮度不均匀性在其中光散射点的对比度(contrast ratio)不大于50％的区域(其为靠近光源的入光侧上的区域)中出现，并且还发现通过在该区域中以不规则顺序布置两种或更多种尺寸的光散射点可以降低亮度的不均匀性。

[0011] 因此，根据本发明的导光板是其中光散射点在导光基板的至少一个表面上形成的导光板；其中在将导光基板的至少一个表面分成多个区域所产生的各单个区域中形成多个光散射点，和其中在多个光散射点的对比度不大于50％的各单个区域中，多个光散射点包括两种或更多种尺寸的光散射点，并且两种或更多种尺寸的光散射点以不规则顺序布置。

[0012] 由于在该导光板中两种或更多种尺寸的光散射点以不规则顺序布置在其中光散射点的对比度不大于50％的各单个区域中，所以在导光板的入光侧上的光散射点的梯度变化降低。结果，降低该导光板的入光侧上的亮度不均匀性是可行的。

[0013] 在多个区域中的前述对比度优选为随距入光部的距离而增加的那些。该结构提供渐变，以使光散射点的光分布图案的密度随距光源的距离而从粗到密变化，以使导光板的发光表面的亮度均匀。

[0014] 前述单个区域优选为1mm至10mm的矩形区域。该结构提供较平滑的渐变，以使光散射点的光分布图案的密度随距光源的距离从粗到密变化，以使导光板的发光表面的亮度更均匀。

[0015] 前述光散射点优选通过喷墨法印刷的那些。该结构使得更容易将两种或更多种尺寸的光散射点以不规则顺序布置在其中光散射点的对比度不大于50％的区域中。

[0016] 根据本发明的面光源装置是边缘光型面光源装置，其包括前述导光板和用于向所述导光板的侧面供给光的光源。

[0017] 由于该面光源装置包括前述导光板，所以在所述边缘光型面光源装置中的亮度不均匀性降低。

[0018] 根据本发明的透射图像显示装置为包括前述面光源装置和布置为与所述面光源装置的出射表面相对的透射图像显示部的那种。

[0019] 由于该透射图像显示装置包括具有前述导光板的面光源装置，所以在所述透射图像显示装置中的亮度不均匀性减低。

[0020] 本发明实现了导光板的入光侧上的亮度不均匀性降低。此外，它还降低了使用这类导光板的边缘光型面光源装置中和使用边缘光型面光源装置的透射图像显示装置中的亮度不均匀性。

附图说明

[0021] 图1是显示根据本发明一个实施方案的透射图像显示装置的示意性结构的示意图。

[0022] 图2是显示图1中显示的导光板中的导光基板背表面侧、即光散射点的布置的平面图。

[0023] 图3是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0024] 图4是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0025] 图5是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0026] 图6是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0027] 图7是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0028] 图8是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0029] 图9是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0030] 图10是显示两种尺寸的光散射点以不规则顺序布置的一个实例的图。

[0031] 图11是显示一个实例的导光板中的导光基板背表面侧、即光散射点的布置的平面图。

[0032] 图12是显示一个对比例的导光板中的导光基板背表面侧、即光散射点的布置的平面图。

[0033] 图13是显示实施例和对比例的导光板中亮度不均匀性的视觉评价结果的图。

[0034] 图14是显示实施例的导光板的入光部附近区域的照片的图以及显示其放大视图的图。

[0035] 图15是显示对比例的导光板的入光部附近区域的照片的图以及显示其放大视图的图。

具体实施方式

[0036] 以下将参考附图详细描述本发明的优选实施方案。在附图中，相同或等同部分将用相同的附图标记表示。

[0037] 图1是显示根据本发明一个实施方案的透射图像显示装置的示意性结构的示意图。图1显示透射图像显示装置10的分解视图。该透射图像显示装置10提供有透射图像显示部18和布置为与透射图像显示部18相对的面光源装置22。

[0038] 透射图像显示部18是利用从面光源装置22发射的面光来照射以显示图像的部件。透射图像显示部18的一个实例是作为偏光板层合体的液晶显示板，其中在液晶单元的两侧上均布置有线性偏光板。在该情况下，透射图像显示装置10是液晶显示装置。

[0039] 面光源装置22是边缘光型面光源装置，并且提供有导光板11、布置在用于导光板11的导光基板12的侧面(光进入)12a附近的光源部14、布置在导光基板12的背表面12c侧上的反射片16、以及布置在导光基板12的出射表面12b和透射图像显示部18之间的多个光学膜20。光学膜20的实例包括扩散膜、棱镜膜和增亮膜。

[0040] 导光板11具有导光基板12和在导光基板12的背表面12c上提供的多个光散射点24。导光基板12在平面视图中是接近矩形的板状体。导光基板12的厚度t即出射表面12b和背表面12c之间的距离的一个实例为约3mm，但是其可以为约2mm或约4mm。导光基板12包括光学透明材料且所述光学透明材料的折射率通常为1.46至1.62。光学材料的实例包括光学透明树脂材料和光学透明玻璃材料，并且光学透明树脂材料的实例包括丙烯酸树脂、环烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、MS树脂(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂)、聚苯乙烯树脂、AS树脂(丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂)等。从成本、高透明性和低变色的角度而言，一种优选的光学透明树脂材料是丙烯酸树脂。在导光基板12的背表面12c上形成用于光扩散的多个光散射点24。

[0041] 在该导光板11中，从光源部14发射以进入导光基板12的侧面12a的光通过导光基板12的背表面12c上提供的光散射点24的作用而扩散，并且其角度不小于临界角度的光分量从导光基板12的出射表面12b射出，导致面光的发射。导光板11中的光散射点24的细节将在下文描述。

[0042] 光源部14具有沿导光基板12的侧面12a设置的光源14A。光源14A可以包括点光源如发光二极管、卤素灯和钨灯，或者可以是线光源如荧光灯(冷阴极灯)。适于应用发射红光、绿光和蓝光的RGB型发光二极管。

[0043] 光源14A和导光基板12的侧面12a之间的距离通常为1mm至15mm，优选不大于10mm，更优选不大于5mm。当光源包括点光源时，点光源沿侧面12a线性布置。从省电角度考虑，相邻点光源之间的间隔通常为1mm至25mm且优选不小于10mm以减少点光源的数目。

[0044] 光源部14具有在导光板11相对侧上提供且用作反射光的反射部的反射器14B。反射器14B由例如白色树脂片或白色树脂膜形成。

[0045] 当向本发明实施方案的透射图像显示装置10施加导光板11时，导光板11设置为使导光基板12的背表面12c与反射片16相对并且使出射表面12b位于透射图像显示部18侧上。在该结构中，从光源部14发射的光穿过侧面12a进入导光基板12。入射到导光基板12中的光传播且同时在导光基板12中被全反射。在此情况下，以预定点图案布置的光散射点24使光扩散以使面光从出射表面12b出射。如果在导光基板12中传播的光的一部分从背表面12c出射到外部，则其被反射片16反射以再次入射到导光基板12中。从出射表面12b发射的面光穿过光学膜20以照射透射图像显示部18并且透射图像显示部18通过利用照射光显示图像。

[0046] 下文将描述导光板11中的光散射点24。图2是显示图1中显示的导光板中11的导光基板12背表面12c侧、即光散射点24的布置的平面图。

[0047] 在本发明实施方案中，导光基板12的背表面12c分成多个区域A1至A10。在A1至A10中的每一个中形成多个光散射点24。例如，利用通过喷墨印刷的白点来形成光散射点24。

[0048] 在区域A1至A10中，光在较靠近光源部14或导光基板12的侧面(入光部)12a的区域中较强，而在较远离侧面12a的区域中变得较弱。为此，区域A1至A10提供有渐变以根据距侧面(入光部)12a的距离增加光散射点24的对比度，使得从导光基板12的出射表面12b出射的发光变得大致均匀。

[0049] 为了使这种渐变平滑，区域A1至A10中的每一个均为约1mm至10mm的矩形区域，优选约1mm至5mm的矩形区域，更优选约1mm至3mm的矩形区域。

[0050] 一种光散射点24布置为在光散射点24的对比度高于50％的区域A6至A10中具有固定的中心-至-中心间距，所述区域A6至A10是在区域A1至A10中变得远离侧面12a的区域。光散射点24的尺寸(面积)在距离侧面12a较远的区域中变得较大，同时保持固定的中心-至-中心间距。

[0051] 另一方面，在其中光散射点24的对比度不大于50％(基本上为10％至50％)的区域A1至A5(其为靠近表面12a的区域)中，以固定中心-至-中心间距和不规则顺序(或随机顺序)布置两种尺寸(面积)的光散射点24a、24b。光散射点24a、24b的尺寸在距离侧面12a较远的区域中变得较大，同时保持固定的中心-至-中心间距。

[0052] 在本发明实施方案中，光散射点24a、24b的尺寸通过例如喷墨印刷中墨滴的数目来确定。另一方面，光散射点24a、24b的不规则顺序利用例如随机数目来确定。以下将描述通过这些确定方法确定的两种尺寸的光散射点24a、24b的不规则顺序阵列的一些实例。

[0053] (第一实例)

[0054] 在第一实例中，6×6个光散射点布置在约1平方毫米的区域中，使得这些光散射点的对比度变成10.8％。两种光散射点24a、24b的尺寸分别为一滴墨的52.5μm的直径和两滴墨的65.0μm的直径。图3和4显示利用随机数目确定的这些光散射点24a、24b的不规则布置的结果。图中的数目显示墨滴的数目。

[0055] 根据图3，在满足如下式中的10.8％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为一滴墨的52.5μm的10个点和直径为两滴墨的65.0μm的26个点。

[0056] ((52.5/2)2π×10+(65.0/2)2π×26)/10002×100＝10.8％

[0057] 还根据图4，在满足如下式中的10.8％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为一滴墨的52.5μm的10个点和直径为两滴墨的65.0μm的26个点。

[0058] ((52.5/2)2π×10+(65.0/2)2π×26)/10002×100＝10.8％

[0059] (第二实例)

[0060] 在第二实例中，6×6个光散射点布置在约1平方毫米的区域中，使得这些光散射点的对比度变成46.3％。两种光散射点24a、24b的尺寸分别为六滴墨的126.5μm的直径和七滴墨的133.2μm的直径。图5和6显示利用随机数目确定的这些光散射点24a、24b的不规则布置的结果。

[0061] 根据图5，在满足如下式中的46.3％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为六滴墨的126.5μm的28个点和直径为七滴墨的133.2μm的8个点。

[0062] ((126.5/2)2π×28+(133.2/2)2π×8)/10002×100＝46.3％

[0063] 还根据图6，在满足如下式中的约46.3％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为六滴墨的126.5μm的29个点和直径为七滴墨的133.2μm的7个点。

[0064] ((126.5/2)2π×29+(133.2/2)2π×7)/10002×100＝46.2％

[0065] (第三实例)

[0066] 在第三实例中，18×18个光散射点布置在约3平方毫米的区域中，使得这些光散射点的对比度变成20.7％。两种光散射点24a、24b的尺寸分别为三滴墨的84.0μm的直径和四滴墨的92.4μm的直径。图7和8显示利用随机数目确定的这些光散射点24a、24b的不规则布置的结果。

[0067] 根据图7，在满足如下式中的20.7％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为三滴墨的84.0μm的269个点和直径为四滴墨的92.4μm的55个点。

[0068] ((84.0/2)2π×269+(92.4/2)2π×55)/10002×100＝20.7％

[0069] 还根据图8，在满足如下式中的约20.7％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为三滴墨的84.0μm的267个点和直径为四滴墨的92.4μm的57个点。

[0070] ((84.0/2)2π×267+(92.4/2)2π×57)/10002×100＝20.7％

[0071] (第四实例)

[0072] 在第四实例中，18×18个光散射点布置在约3平方毫米的区域中，使得这些光散射点的对比度变成30.8％。两种光散射点24a、24b的尺寸分别为两滴墨的98.8μm直径和三滴墨的114.0μm的直径。图9和10显示利用随机数目确定的这些光散射点24a、24b的不规则布置的结果。

[0073] 根据图9，在满足如下式中的30.8％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为两滴墨的98.8μm的209个点和直径为三滴墨的114.0μm的115个点。

[0074] ((98.8/2)2π×209+(114.0/2)2π×115)/10002×100＝30.8％

[0075] 还根据图10，在满足如下式中的30.8％的对比度的同时，以不规则顺序布置直径为两滴墨的98.8μm的208个点和直径为三滴墨的114.0μm的116个点。

[0076] ((98.8/2)2π×208+(114.0/2)2π×116)/10002×100＝30.9％

[0077] 墨在导光基板12上的铺展度在第四实例中比在第三实例中大。以该方式，优选还考虑墨在导光基板12上的铺展度来调节对比度。

[0078] 由于在本发明实施方案的导光板11中，如上所述，具有两种或更多尺寸的光散射点24a、24b以不规则顺序布置在其中光散射点24的对比度不大于50％的区域A1至A5中，所以降低因导光板11的入光部12a上的光散射点24a、24b引起的梯度变化是可行的。结果，降低导光板11的入光部12a上的亮度不均匀性是可行的。

[0079] 由于本发明实施方案的面光源装置22提供有前述导光板11，所以降低边缘光型面光源装置22的表面中的亮度不均匀性是可行的。

[0080] 由于本发明实施方案的透射图像显示装置10提供有具有前述导光板11的面光源装置22，所以降低透射图像显示装置10中的亮度不均匀性是可行的。

[0081] 本发明可以以多种方式修改，而不必限于上述本发明实施方案。例如，本发明实施方案显示在其中光散射点的对比度不大于50％的区域A1至A5(其为靠近导光板11的侧面12a的区域)中两种尺寸的光散射点24a、24b以不规则顺序的布置，但是也可以采用其中以不规则顺序布置三种或更多种尺寸的光散射点的结构。

[0082] 本发明实施方案显示其中光散射点的中心-至-中心间距通过将喷墨印刷中的墨滴数目设定为不小于1来固定的结构，但是也可以不包括墨滴。在该情况下，光散射点的中心-至-中心间距不固定(相等)。

[0083] 本发明实施方案显示其中光源14A只提供在侧面12a侧(其为导光基板12的四个侧面之一)上的结构，但是也可以采用其中光源沿导光基板12中彼此相对的各个侧面提供的结构。在该情况下，两种或更多种尺寸的光散射点以固定的中心-至-中心间距和不规则顺序布置在其中光散射点的对比度不大于50％的区域中，所述区域是靠近一对侧面(入光部)的区域。

[0084] 当然，光源可以沿导光基板12的所有四个侧面提供。在该情况下，两种或更多种尺寸的光散射点以固定的中心-至-中心间距和不规则顺序布置在其中光散射点的对比度不大于50％的区域中，所述区域是靠近四个侧面(入光部)的区域。

[0085] 本发明实施方案显示其中光散射点24a、24b的尺寸随距侧面(入光部)12a的距离而增加，同时在其中光散射点的对比度不大于50％的区域A1至A5中保持固定的中心-至-中心间距，以使从导光基板12的出射表面12b发射的光的亮度大致均匀，但是如何实施这种渐变不限于本发明中所述的。例如，可以考虑光散射点24a、24b中仅一个的尺寸增加，或者，不改变光散射点24a、24b的尺寸，减少较小的光散射点24a的数目同时以该程度增加较大的光散射点24b的数目。

[0086] 本发明不必限于用于边缘光型面光源装置的导光板的入光侧上的光散射点，而是本发明可应用于在入射光强烈且光散射点的对比度低的情况下需要降低亮度不均匀性的所有应用。

[0087] (实施例)

[0088] 制造图1和2中显示的根据本发明实施方案的导光板11作为实施例1的试验产品，并将其与对比例1的导光板进行对比评价。实施例1和对比例1的导光板如下制备。

[0089] (实施例1)

[0090] 使用长度为922mm、宽度为540mm和厚度为4mm的PMMA模制产品作为导光基板12。由于在导光基板12的两个表面上存在掩蔽膜，所以将掩蔽膜从一个表面剥离，并用待清洁的IPA浸渍的纸布擦拭暴露的表面。该暴露表面定义为背表面12c，并且通过喷墨印刷在
50mm宽的范围内用墨来印刷背表面12c。

[0091] 所用的墨是包括二氧化钛和紫外固化树脂的白墨。用于喷墨印刷的喷墨头的条件是分辨率150dpi、印刷宽度53.57mm和扫描速度200mm/秒。印刷图案是长度方向上589个点和宽度方向上300个点以实现本发明实施方案中显示的渐变图案。在该实施例1中，按下述改变上述实施方案的图案。具体地，由于用于下述评价的TV单元具有在导光基板的一对相对侧面上具有光源的结构，所以光散射点的尺寸从靠近所述一对侧面(入光部)的区域朝中央区域增加。为了使印刷图案的试验制备变得更容易，将两种尺寸的光散射点以固定的中心-至-中心间距和不规则顺序布置在其中光散射点的对比度大于50％的区域中。具体地，如图11所示，将两种尺寸的光散射点24a、24b以固定的中心-至-中心间距和不规则顺序(随机顺序)布置在区域A1至A10中。在保持固定的中心-至-中心间距的同时，光散射点布置为使光散射点24a、24b的尺寸从所述一对侧面中的一个侧面12a侧上的区域A1朝中央区域A5增加，并且使光散射点24a、24b的尺寸从所述另一侧面12d侧上的区域A10朝中央区域A6增加。

[0092] 在印刷之后，用辐射强度为120W/cm的UV灯(金属卤化物灯)使树脂固化，以获得导光板11的实施例1，其中在背表面12c上形成图2中显示的光散射点的渐变图案。

[0093] (对比例1)

[0094] 对比例1的导光板是在本发明人的精心研究过程中的试验产品。图12是显示在对比例1的导光板的导光基板12的背表面12c侧、即光散射点24的布置的平面图。

[0095] 在对比例1中，为了解决本说明书中的问题，以不规则的中心-至-中心间距或以不规则的位置将一种尺寸的光散射点24布置在其中光散射点的对比度不大于50％的区域A1至A4、A7至A10(其为靠近一对侧面(入光部)12a、12d的区域)中。在其中光散射点的对比度大于50％的区域A5至A6中，以固定的中心-至-中心间距布置一种光散射点24。光散射点布置为使光散射点24的尺寸从所述一对侧面中的一个侧面12a侧上的区域A1朝中央区域A5增加，并且使光散射点24的尺寸从所述另一侧面12d侧上的区域A10朝中央区域A6增加。导光基板12、墨、用于喷墨印刷的条件以及其它均与实施例1中的相同。

[0096] 在本评价中，利用实施例1和对比例1的每个导光板来代替使用LED作为光源的TV单元(由索尼公司制造的KDL-40EX)的导光板。打开这些TV单元并且在距离TV上缘中部100mm的范围内视觉评价亮度分布的不均匀性。该视觉评价的评价结果示于图13中。图13显示在每个导光板的表面上具有和没有光学膜(扩散膜、棱镜膜和增亮膜)20的评价结果。在图13中，“○”代表不存在亮度不均匀性的评价结果，“△”代表通过仔细观察保留轻微的亮度不均匀性但不均匀性显著降低的评价结果，“×”代表存在亮度不均匀性的评价结果。

[0097] 根据评价结果，亮度不均匀性的改善在实施例1中大于对比例1。通过在导光板的表面上使用光学膜，亮度的不均匀性得到几乎完美改善。

[0098] 图14(具有光学膜的实施例1)和图15(对比例1)显示在实施例1和对比例1的导光板的入光部中对比度不大于50％的区域的照片及其放大视图。根据该结果，在对比例1中的入光部中出现亮度不均匀性，如图15所示。另一方面，在实施例1中的入光部中消除了亮度不均匀性，如图14中所示。

[0099] 如上文证实的，在其中光散射点的对比度不大于50％的区域中，通过以不规则顺序布置两种尺寸的光散射点或通过降低因光散射点引起的梯度变化，使得降低亮度不均匀性的效果变得更大。