專利名稱：面光源裝置及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及面光源裝置及液晶顯示裝置。具體地說，涉及能夠用于液晶顯示器的背光燈等的具有較大面積的發(fā)光面的邊緣發(fā)光型的面光源裝置、和使用該面光源裝置的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為邊緣發(fā)光型的面光源裝置，具有專利文獻1公開的結(jié)構(gòu)。圖1(a)為專利文獻 1記載的面光源裝置的一例。該面光源裝置11與透明的導(dǎo)光板12的端面(光入射面14) 相對而設(shè)有多個點狀光源13 (LED光源)，在導(dǎo)光板12的光出射面15設(shè)有多個凸部16，在導(dǎo)光板12的光出射面15相反面形成有槽17。導(dǎo)光板12的凸部16形成為截面三角形，向與光入射面14垂直的方向(以下，也稱為導(dǎo)光板12的長度方向)延伸。另外，各凸部16 形成相同的形狀，沿與光入射面14平行的方向(以下，也稱為導(dǎo)光板12的寬度方向)等間距地排列。導(dǎo)光板12的槽17具有圖1(b)所示的V槽形狀，向與光入射面14平行的方向延伸。槽17具有相同的形狀，沿導(dǎo)光板12的長度方向以一定的間距排列。在這種構(gòu)造的面光源裝置11中，從導(dǎo)光板12射出的光從光入射面14入射到導(dǎo)光板12內(nèi)。在導(dǎo)光板12內(nèi)導(dǎo)光的光(圖面中光線用箭頭表示)通過在光出射面15的凸部 16全反射，向?qū)Ч獍?2的寬度方向漫射，另外，被槽17的傾斜面17a反射時，如圖1(c)所示，從光出射面15向大致垂直的方向射出。但是，在圖1的構(gòu)造的面光源裝置11中，從光出射面15射出的光的展寬(指向特性)變寬。因此，在對比文獻2公開的面光源裝置21中，通過圖2所示的構(gòu)造從面光源裝置21射出的光的指向特性變窄。即，減小傾斜面17a的傾斜角，并且與光出射面15相對配置棱鏡片22。根據(jù)這種構(gòu)造，由于傾斜面17a的傾斜角減小，所以在導(dǎo)光板12內(nèi)導(dǎo)光的光在用傾斜面17a全反射的角度上稍微減小與光出射面15的法線形成的角度，入射到光出射面15的光的入射角比全反射的臨界角減小時，光從光出射面15射出。這樣，從光出射面15 射出光向與光出射面15形成的角度小的方向(即，與光出射面15大致平行的方向)射出， 并且在與光出射面15垂直的面內(nèi)集中在窄小的范圍內(nèi)。這樣，向與光出射面15大致平行的方向射出的指向特性窄的光利用棱鏡片22向與光出射面15大致垂直的方向彎曲，所以指向特性窄的光從面光源裝置21朝向大致垂直的方向射出。另外，在圖1的面光源裝置11中顯示點狀光源13，但作為光源也可以使用冷陰極管。同樣地，在圖2的面光源裝置21中顯示冷陰極管23，但作為光源也可以使用多個點狀光源。專利文獻1 日本特開2005-108512號公報專利文獻2 日本特開平9-113730號公報但是，無論專利文獻1公開的面光源裝置11，還是專利文獻2公開的面光源裝置 21，在作為光源而使用點狀光源的情況下，具有在點狀光源的附近顯現(xiàn)出亮線的問題。圖3 為在點狀光源13的附近、從表示在面光源裝置顯現(xiàn)的亮線的正面觀察的圖(照片)。
另外，代替多個點狀光源而使用冷陰極管的情況下未產(chǎn)生亮線，但具有在冷陰極管中沿光入射面，光出射面的邊緣整體地發(fā)亮，在面光源裝置中產(chǎn)生亮度不均的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種技術(shù)課題而作出的，其目的在于提供可以抑制產(chǎn)生上述的亮線及亮度不均的面光源裝置和液晶顯示裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的面光源裝置具備將從光入射面導(dǎo)入的光向光出射面的大致整體擴展并從光出射面向外部射出的導(dǎo)光板、與該導(dǎo)光板的光入射面相對配置的線狀光源，其特征在于，在所述導(dǎo)光板的光出射面形成有漫射圖形，其在與所述光入射面平行的面內(nèi)使導(dǎo)光板內(nèi)的光漫反射，在與所述導(dǎo)光板的光出射面相反側(cè)的面上形成有偏轉(zhuǎn)圖形，其通過在與所述光入射面及所述光出射面垂直的平面面內(nèi)使導(dǎo)光板內(nèi)的光反射，從而向與所述光出射面垂直的方向稍微偏轉(zhuǎn)，并且至少在與所述光入射面平行的面內(nèi)使導(dǎo)光板內(nèi)的光漫反射。另外，本發(fā)明的線狀光源是指，如冷陰極管那樣地與導(dǎo)光板的端面相對并向其寬度方向延伸的光源、與導(dǎo)光板的端面相對并在其寬度方向排列的多個點狀光源、將點狀光源的光利用楔形導(dǎo)光體轉(zhuǎn)換為線狀的光源等。本發(fā)明的面光源裝置的一方面，所述偏轉(zhuǎn)圖形具備傾斜部分，所述傾斜部分以如下的方式傾斜，即，與垂直于所述光入射面及所述光出射面的平面平行的中心截面的截面形狀隨著接近所述光入射面而遠離所述光出射面。另外，該傾斜部分的截面不限于直線，也可以彎曲。另外，所述傾斜部分的傾斜角優(yōu)選比0°大為且20°以下。在本發(fā)明的面光源裝置的另一方面中，所述偏轉(zhuǎn)圖形的與所述光入射面平行的截面的形狀為彎曲的形狀。該偏轉(zhuǎn)圖形的截面中，以與所述彎曲形狀的端部外接而規(guī)定的切線的斜度優(yōu)選為23°以上且70°以下。該切線的斜度的條件無需在偏轉(zhuǎn)圖形的全部截面都滿足，優(yōu)選在大部分的剖面滿足。在本發(fā)明的面光源裝置的又一方面中，所述偏轉(zhuǎn)圖形的形狀為與圓錐形狀的一部分大致相等的形狀。在本發(fā)明的面光源裝置的再一方面中，所述漫射圖形沿與所述光入射面垂直的方向具有均一的截面，并且與所述光入射面平行的截面的表面形狀為彎曲形狀或多邊形形狀。在此所說的多邊形形狀為除了截面形成三角形及矩形的漫射圖形的意思。本發(fā)明的液晶顯增裝置的特征在于由液晶顯示器、和本發(fā)明的面光源裝置構(gòu)成。另外，本發(fā)明的用于解決上述課題的方法具有適當(dāng)?shù)亟M合以上說明的構(gòu)成要素的特征，本發(fā)明能夠通過上述構(gòu)成要素的組合而進行多種變化。根據(jù)本發(fā)明，由于偏轉(zhuǎn)圖形也具有使光漫射的功能，所以可利用漫射圖形和偏轉(zhuǎn)圖形使在導(dǎo)光板內(nèi)導(dǎo)光的光漫射，從導(dǎo)光板的光出射面封入到狹窄的范圍內(nèi)，可以使光射出。其結(jié)果是，可以抑制在導(dǎo)光板的光源側(cè)的邊緣產(chǎn)生亮線及亮度不均。另外，通過將從光出射面封入到狹窄范圍而射出的光利用棱鏡片向面光源裝置的正面方向彎曲而射出，能夠進一步提高面光源裝置的正面亮度。


圖1 (a)是專利文獻1公開的面光源裝置的立體圖，圖1 (b)是放大表示在用于該面光源裝置的導(dǎo)光板的下表面形成的槽的一部分的立體圖，圖1(c)是表示由槽的傾斜面全反射的光從光出射面射出的情況的概略說明圖；圖2是專利文獻2公開的面光源裝置的立體圖；圖3是從正面觀察亮線產(chǎn)生的圖1的面光源裝置的圖；圖4(a)及(b)是表示由導(dǎo)光板的下表面將光全反射的情況的側(cè)面圖及平面圖，圖 4(c)-(e)是用矢量圖表示光矢量的變化的圖，圖4(f)_(h)是利用矢量圖表示光點的移動的圖；圖5(a)是表示由導(dǎo)光板的傾斜面使光全反射的情況的剖面圖，圖5(b)是利用矢量圖表示光矢量的變化的圖，圖5(c)是利用矢量圖表示光點的移動的圖；圖6是表示從光源射出的光、射入導(dǎo)光板內(nèi)的光、由導(dǎo)光板的下表面反射的光、從導(dǎo)光板的光出射面射出的光的各自的指向特性的概略圖；圖7(a)及(b)是說明矢量圖的圖；圖8(a)、(b)及(C)是表示在下表面每隔一定的間距形成有傾斜面的導(dǎo)光板的概略背面圖、概略平面圖及概略側(cè)面圖，圖8(d)、(e)及(f)是表示從X方向、Z方向及Y方向觀察到的矢量圖的圖；圖9(a)、(b)及(C)是表示在上表面形成有截面三角形的凸部的導(dǎo)光板的概略背面圖、概略平面圖及概略側(cè)面圖，圖9(d)、(e)及(f)是表示從X方向、Z方向及Y方向觀察到的矢量圖的圖；圖10(a)及(b)是表示圖1所示的面光源裝置的光的動作的矢量圖，圖10(a)是從Y方向觀察矢量圖的圖，圖10(b)是從Z方向觀察矢量圖的圖；圖11(a)是在導(dǎo)光板的下表面每隔一定的間距形成有傾斜面的面光源裝置的概略立體圖，圖11(b)是利用矢量圖表示在該面光源裝置中在導(dǎo)光板內(nèi)反射并導(dǎo)光的光的指向特性的圖；圖12(a)是表示圖2所示的面光源裝置中的光的動作的矢量圖，圖12(b)是圖 12(a)的簡化表示；圖13是本發(fā)明的實施方式1的面光源裝置的立體圖；圖14是表示在實施方式1的面光源裝置中形成于導(dǎo)光板的下表面的偏轉(zhuǎn)圖形的圖；圖15(a)是放大表示與導(dǎo)光板的TL面平行的截面的一部分的圖，圖15(b)及(c) 是偏轉(zhuǎn)圖形的放大立體圖及概略剖面圖；圖16是比較例的面光源裝置的立體圖；圖17(a)是表示比較例的光的動作的矢量圖，圖17(b)是放大其一部分的圖；圖18是表示實施方式1的面光源裝置的光的動作的矢量圖；圖19是表示在實施方式1的面光源裝置中亮線被大致消除的情況的圖；圖20(a)及(b)是用于實施方式1的面光源裝置的偏轉(zhuǎn)圖形的剖面圖及端面圖；圖21是表示一般的背光燈的指向特性的圖；圖22(a)及(b)是用于說明偏轉(zhuǎn)圖形的傾斜角θ的范圍的圖；圖23是用于說明確定偏轉(zhuǎn)圖形的傾斜角Φ的范圍的依據(jù)的圖；圖M是本發(fā)明的實施方式2的面光源裝置的立體圖25(a)_(d)是表示漫射圖形的各種截面形狀的概略圖；圖沈⑷及(b)是表示在導(dǎo)光板的下表面凹設(shè)的偏轉(zhuǎn)圖形的立體圖及剖面圖；圖27(a)_(e)是表示偏轉(zhuǎn)圖形的各種形狀的剖面圖或仰視圖。符號說明31,51面光源裝置32線狀光源33 導(dǎo)光板35 棱鏡片37 點狀光源38光入射面39光出射面40 漫射圖形41 偏轉(zhuǎn)圖形52 光導(dǎo)入部53 導(dǎo)光板主體54 點狀光源57 V槽圖形
具體實施例方式以下，說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但在此之前作為說明本發(fā)明的作用效果的手段，說明矢量圖并使用矢量圖說明在專利文獻1、2的面光源裝置中產(chǎn)生亮線及亮度不均的理由。(矢量圖的說明)首先，對矢量圖進行說明。所謂矢量圖即為表現(xiàn)光的導(dǎo)光方向的圖，通過從原點0 向與光線的方向相同的方向延伸的光矢量表示光線。由于在折射率一定的介質(zhì)中，光矢量的長度相同，所以各光矢量的前端位于相同的球面上。只要使用這種光矢量圖，則可以簡單地表示光的反射及折射的情況。例如圖4(a)、(b)所示，考慮在導(dǎo)光板P內(nèi)導(dǎo)光的光A在導(dǎo)光板P的平的底面全反射而成為光B的情況。另外，將與導(dǎo)光板的光入射面垂直的方向設(shè)為X方向，將與導(dǎo)光板的光出射面垂直的方向設(shè)為Z方向，將與X方向及Z方向正交的方向設(shè)為Y方向。另外，將在包含上述光A及B的平面內(nèi)與Z方向正交的方向設(shè)為W方向。分別用三維矢量圖表示該入射光A及反射光B時，與入射光A對應(yīng)的光矢量OA和與反射光B對應(yīng)的光矢量OB的光矢量的基點都處于原點0，前端處于同一球面Ql上。圖 4(c)是從與W方向及Z方向垂直的方向觀察該矢量圖的圖，圖4(d)是從Y方向觀察的圖， 圖4(e)是從X方向觀察的圖?？紤]光矢量OA和OB的長度相同、相對于垂直于底面的法線 N，入射光A和入射光B形成的角度相同，可知光矢量OB的前端處于使光矢量OA的前端向與法線N平行的方向移動的點(法線N與球面Ql的交點)。因此，只要使用矢量圖，則從反射面的法線方向可簡單地了解反射光的方向。另外，由于光矢量的基點通常處于原點，所以光矢量圖省略光矢量，只表示其前端，則為更簡明的表現(xiàn)方法。圖4(f)-(h)為用光點A、B表示光矢量OA、0B，簡略地表示圖 4(c)-(e)的矢量圖的圖。下面，如圖5(a)所示，考慮在ZX面內(nèi)入射光A由設(shè)于導(dǎo)光板P的底面的傾斜面R 全反射的情況。該情況下，如圖5(b)(從Y方向觀察到的矢量圖)所示了解反射光B。艮口， 向與入射光A相同的方向描畫光矢量0A，從光矢量OA的前端A向與傾斜面R的法線m相同的方向延伸直線(Ni)，描畫以該直線與球面Ql的交點為前端B的光矢量OB即可。另外，若將入射到導(dǎo)光板P的上表面的光B的入射角設(shè)為β 1、將從導(dǎo)光板P的上表面射出的光C的射出角設(shè)為β 、將導(dǎo)光板P的折射率設(shè)為η、將空氣的折射率設(shè)為1，則在角度β 與之間存在η · sini3 1 = sin 的關(guān)系。因此，為了確定折射光C的光矢量0C，只要描畫球面Ql的1/η的半徑的球面Q2，求出通過光矢量OB的前端B的導(dǎo)光板上表面的法線Ν2與球面Q2的交點，則可以了解射出光C的光矢量0C。另夕卜，圖5(c)為以光矢量OA、OB、OC為光點Α、B、C而簡略地描畫圖5(b)的圖。因此，只要使用矢量圖，則可以由反射面及射出面的法線方向簡單地了解反射光及射出光的方向。以下，在表示矢量圖的情況下，使用圖4(f)_(h)及圖5(c)這樣簡單的表現(xiàn)。接著，利用圖6說明導(dǎo)入導(dǎo)光板的光的指向特性及從導(dǎo)光板射出的光線方向和矢量圖的關(guān)系。在圖6中，將線狀光源(多個點狀光源或冷陰極管)配置于導(dǎo)光板P的左側(cè)。 從線狀光源的任意點射出的光線的方向的區(qū)域為導(dǎo)光板側(cè)的半球。即，從線狀光源的任意點得出的指向特性如圖6所示的指向特性G那樣，為以X方向為中心的擴展角為90°的半球面。該光從光入射面Pl入射到導(dǎo)光板P時，因光入射面Pl的折射，所以導(dǎo)光板P內(nèi)的指向特性如圖6所示的指向特性G2，為X方向具有中心的圓錐狀。該指向特性G2具有以X方向為中心的α =arcsin(l/n)的擴展角。另外，η為導(dǎo)光板P的折射率。另一方面，在導(dǎo)光板P的光出射面Ρ2為平面的情況下，被導(dǎo)光板P的下表面全反射的光中能夠從光出射面Ρ2射出的光如圖6所示的指向特性G3，為具有以Z方向為中心的 α =arcsin(l/n)的擴展角的范圍內(nèi)。該指向特性G3的光從光出射面P2射出時，如圖6 所示，以Z方向為中心的擴展角為90°的指向特性G4。若用矢量圖表示上述指向特性G2，則為圖7(a)及(b)所示的以X方向為中心的球面狀的區(qū)域G2，指向特性G3為以Z方向為中心的球面狀的區(qū)域G3。即，在入射到導(dǎo)光板P 之后的光的光點處于區(qū)域G2之上，與導(dǎo)光板P內(nèi)全反射并在區(qū)域G3之上移動的光點對應(yīng)的光從光出射面P2向外部射出。例如圖8(a)、(b)及(C)所示，考慮在導(dǎo)光板P的下表面形成有沿Y方向延伸的傾斜面R，該傾斜面R在X方向以一定的間距并列的情況。該情況下，如圖8(d)、(e)及(f)所示，光通過在導(dǎo)光板P的上表面和傾斜面R全反射，區(qū)域G2上的光點(在附圖中，光點用點表示)到達區(qū)域G3時，該光從導(dǎo)光板P的上表面向外部射出。另外，圖8(a)及(d)分別是表示從X方向觀察到的導(dǎo)光板P和矢量圖的概略圖，圖8(b)及(e)分別是表示從Z方向觀察到的導(dǎo)光板P和矢量圖的概略圖，圖8 (c)及(f)分別是表示從Y方向觀察到的導(dǎo)光板P 和矢量圖的概略圖。另外，圖9(a)、(b)及(C)表示在下表面平坦的導(dǎo)光板P的上表面(光出射面)設(shè)有光漫射用的凸部S的情況。凸部S形成截面三角形并向X方向延伸，而且沿Y方向隔一定的間距并列。另外，這樣在光出射面形成有圖形的情況下，將垂直于設(shè)有圖形之前的平坦的光出射面(或使各圖形平均化，平坦且均勻的光出射面)的法線稱為光出射面的法線。對此，如圖9(a)_(c)所示，將垂直于構(gòu)成凸部S的傾斜面的法線稱為凸部的法線。該情況下， 凸部S的法線Ns從Z方向觀察時，與Y方向平行，所以如圖9(d)_(f)所示，處于矢量圖內(nèi)的區(qū)域G2的光點不向區(qū)域G3側(cè)移動。因此，如圖9(a)-(c)，只要在導(dǎo)光板P的上表面形成向X方向延伸的凸部，導(dǎo)光板P內(nèi)的光就不會從光出射面向外部射出。另外，圖9(a)及 (d)分別是表示從X方向觀察到的導(dǎo)光板P和矢量圖的概略圖，圖9(b)及(e)分別是表示從Z方向觀察到的導(dǎo)光板P和矢量圖的概略圖，圖9 (c)及(f)分別是表示從Y方向觀察到的導(dǎo)光板P和矢量圖的概略圖。另外，如圖9所示，在導(dǎo)光板P的上表面設(shè)有截面三角形的凸部S的情況下，由于凸部S的法線Ns從光出射面的法線方向(Z方向)向雙向傾斜，所以使光向外部射出的區(qū)域G3如圖9(e)地分離成兩個區(qū)域。因此，區(qū)域G3的整體的面積擴大，光的射出效率提高。 但是，在兩個區(qū)域G3未重疊的區(qū)域，入射到凸部S的一傾斜的傾斜面的光向外部射出，但入射到另一傾斜面的光被全反射并再次返回導(dǎo)光板內(nèi)。因此，作為整體的射出效率沒有變化， 所以區(qū)域G3用一個球面狀的區(qū)域表示。(現(xiàn)有例中產(chǎn)生亮線等的理由)首先，考慮在專利文獻1中公開的面光源裝置中產(chǎn)生亮線或亮度不均的理由。該情況下，與圖8相同，傾斜面的法線方向從Z方向看與X方向平行，并且使傾斜面的傾斜角增大，如圖10 (a)、(b)，由于使區(qū)域G2的光點一起向區(qū)域G3移動，所以從導(dǎo)光板的光出射面射出的光在Y方向的擴展變大。因此，向斜向乃至橫向射出的光增多，面光源裝置上產(chǎn)生亮線(點狀光源的情況)及亮度不均(冷陰極管的情況)。作為改善專利文獻1的面光源裝置的方法，專利文獻2中記載有使光從光出射面 P2向與光出射面P2大致平行的方向射出，利用棱鏡片使向與該光出射面P2大致平行的方向射出的光向與光出射面P2大致垂直的方向轉(zhuǎn)換的方法。作為該方法之一，專利文獻2公開有圖11(a)所示地減小導(dǎo)光板P下表面的傾斜面R的斜度，使光點的移動間距減小的方法。然而，如圖11(a)所示，在使光出射面P2平坦的情況下，由于光點如圖11(b)地僅與X 方向平行地稍微移動，所以光在區(qū)域G3中描畫斜線的區(qū)域從光出射面P2射出。該光從光出射面P2向與光出射面P2大致平行的方向射出，如圖11(a)所示在導(dǎo)光板P的寬度方向 (Y方向)擴展。其結(jié)果是，不能消除亮線及亮度不均，另外，即使利用棱鏡片向與光出射面 P2垂直的方向轉(zhuǎn)換，該正面亮度也降低。為了使光向與射出面P2大致平行的方向射出且使指向特性變窄，只要使之向圖6 所示的指向特性G4中描畫斜線的方向射出即可，在此，由導(dǎo)光板P的下表面反射的光盡量集中在指向特性G3的描畫斜線的區(qū)域g3即可。因此，在圖2所示的面光源裝置21 (專利文獻幻中，在導(dǎo)光板12的下表面設(shè)有傾斜角小的傾斜面17a，并且在光出射面15形成有光漫射用的凸部16。圖12(a)是表示圖2所示的面光源裝置21的光點的移動的一例的矢量圖。在此， 空心圓印表示由導(dǎo)光板的上表面(凸部16)反射后的光點，黑心圓印表示由導(dǎo)光板的下表面(槽17)反射后的光點。但是，因空心的光點為朝向?qū)Ч獍宓南卤砻娴墓馐噶浚詻]有必要對從光射面射出的光的情況進行考慮。因此，以下，只考慮由導(dǎo)光板的下表面反射的光。在圖12(a)的情況中省略空心圓印而將黑心圓印彼此直接連接，如圖12(b)所示。
在該面光源裝置21中，由于用凸部16可以使光漫射，所以處于區(qū)域G2的端部的部分的光點也可以到達區(qū)域g3，可以使指向性窄的光(圖6的指向特性G4中描畫斜線的區(qū)域g4內(nèi)的光)射出。但是，由于凸部16形成截面三角形，所以漫射規(guī)則，如圖12(b)所示， 到達區(qū)域G3中區(qū)域g3以外的區(qū)域的光點易集中在特定的部分。因此，在面光源裝置21中也不能消除亮線及亮度不均。另外，希望光源裝置21的正面亮度更進一步提高。(本發(fā)明的第一實施方式)圖13是表示本發(fā)明實施方式1的面光源裝置31的概略立體圖。該面光源裝置31 由線狀光源32、導(dǎo)光板33、光反射板34及棱鏡片35構(gòu)成。線狀光源32為在電路基板36的表面并排一列安裝有使用LED的多個(數(shù)十個左右)點狀光源37的光源，與導(dǎo)光板33的光入射面38相對配置。另外，圖示例中表示由多個點狀光源構(gòu)成的線狀光源32，但線狀光源32也可以使用冷陰極管。另外，雖未圖示，但也可以是使用在傾斜方向伸長的楔形的透明導(dǎo)光體、棱鏡片以及一個點狀光源將從點狀光源射出的光導(dǎo)入楔狀的導(dǎo)光體內(nèi)并從楔形導(dǎo)光體的細長面射出的線狀光源。如圖14所示，導(dǎo)光板33由折射率高的透光性樹脂或玻璃形成。導(dǎo)光板33的上表面(光出射面39)和下表面平行，在上表面形成有多條光漫射用的漫射圖形40，在下表面形成有多個偏轉(zhuǎn)圖形41。漫射圖形40沿與光射入面38垂直的方向(X方向)具有均一的截面，沿導(dǎo)光板 33的寬度方向(Y方向)以一定的間距排列。漫射圖形40在與H面平行的截面內(nèi)，如圖 15(a)所示，表面彎曲成圓弧狀。入射到該漫射圖形40的光在H面內(nèi)如圖15 (a)所示地向由于入射位置不同而有所不同的方向全反射，所以在^面內(nèi)漫射。另一方面，在ZX面內(nèi)，入射到漫射圖形40的光相對于光出射面39的法線，以與入射角相同的角度反射。因此，在矢量圖中由漫射圖形40 反射的光的光點在Y方向及Z方向隨機地移動，但不向X方向移動。另外，漫射圖形40只要H面內(nèi)的反射光的漫射程度比截面三角形的凸部強即可， 不限于具有半圓狀或圓弧狀的表面。例如圖25(a)所示，可以具有橢圓狀的截面，也可以為圖25(b)所示地扁平的截面形狀。另外，如圖25(c)所示，漫射圖形40可以為表面由四面以上的平面形成為截面多邊形的圖形。另外，漫射圖形40不必為凸部，也可以如圖25(d) 所示，由凹部形成漫射圖形40。偏轉(zhuǎn)圖形41如圖15(b)、(c)所示，向?qū)Ч獍?3的下表面突出，為將圓錐形狀大致分成兩半的形狀。另外，各偏轉(zhuǎn)圖形41從Z方向觀察，其中心軸以與X方向平行的方式配置，大致半圓狀的端面位于靠近光入射面38側(cè)，前端位于遠離光入射面38側(cè)。因此，在與 ZX面平行的中心截面，如圖15(c)所示，偏轉(zhuǎn)圖形41為具有傾斜面的三角形的凸部。另外， 在與TL面平行的截面中，偏轉(zhuǎn)圖形41為大致半圓狀的凸部，與光入射面38平行的各截面的截面形狀為相互相似形。通過使截面形狀形成相似形，由各偏轉(zhuǎn)圖形41偏轉(zhuǎn)的光在TL 面內(nèi)指向性沒有偏差。入射到該偏轉(zhuǎn)圖形41的光如圖14及圖15(b)所示，由于向因入射位置而有所不同的方向全反射，所以因偏轉(zhuǎn)圖形41而散射。另外，在ZX面內(nèi)入射到漫射圖形40的光向與光出射面39的法線形成的角度減小的方向全反射。因此，在矢量圖上利用偏轉(zhuǎn)圖形41反射的光的光點向Y方向及Z方向隨機移動，另外，向X方向僅稍微移動。并且，在該X方向的光點的移動量也在一定限度內(nèi)隨機變化。光反射板34與導(dǎo)光板33的下表面相對配置。光反射板34為白色樹脂片及金屬片這樣的高反射率的片材，將從導(dǎo)光板33漏出的光反射而再次向?qū)Ч獍?3返回，起到防止光利用效率降低的作用。棱鏡片35為將截面三角形的微細棱鏡沿X方向排列而成的裝置。導(dǎo)光板33從其光出射面39射出指向性窄的光(即，使光向圖6所示的指向特性G4中的斜線區(qū)域g4內(nèi)射出)，但該光朝向與光出射面39大致平行的方向，對正面亮度不起作用。因此，通過使向與該光出射面39大致平行的方向射出的光向棱鏡片35射入，將光的方向轉(zhuǎn)換為與光出射面 39大致垂直的方向，使光向面光源裝置31的正面方向射出。接著，比較圖16的比較例的面光源裝置101并說明面光源裝置31的作用效果。圖 16的比較例的面光源裝置101與面光源裝置31的不同點僅在于導(dǎo)光板33下表面的圖形。 在比較例的面光源裝置101中，導(dǎo)光板33下表面的圖形為，形成V槽而較小傾斜的傾斜面 R (參照圖8)在X方向排列。截面為圓弧狀的漫射圖形40使光點在Y方向及Z方向隨機移動，傾斜面R僅使光點向X方向稍微移動，所以矢量圖的光點的移動如圖17(a)。只要使用截面為圓弧狀的漫射圖形40，光點在Y方向及Z方向隨機移動，所以區(qū)域G2內(nèi)的光點與截面三角形狀的凸部S的情況相比易進入?yún)^(qū)域g3，可以將從光出射面射出的光封入窄的范圍內(nèi)。但是，在比較例的面光源裝置101中，光點的移動的偏差還不充分，如圖17(b)所示，還具有光點越過區(qū)域g3而移動并進入?yún)^(qū)域G3內(nèi)的區(qū)域g3以外的位置的情況。因此， 在區(qū)域g3以外從光出射面射出的光成為亮線及亮度不均的原因。另外，因進入?yún)^(qū)域g3以外的光，使面光源裝置101的正面亮度降低。對此，在本發(fā)明實施方式的面光源裝置31中，利用導(dǎo)光板33下表面的偏轉(zhuǎn)圖形 41使光漫射的結(jié)果是，利用偏轉(zhuǎn)圖形41使光點向Y方向及Z方向隨機移動，進而向X方向也隨機移動。其結(jié)果，矢量圖中的光點的移動如圖18所示，進一步隨機移動。另外，由于光通過下表面的偏轉(zhuǎn)形圖41反射而在H面內(nèi)向Y方向散射，所以由偏轉(zhuǎn)圖形41反射的光的光點易趨近ZX面，因此，由上表面的漫射圖形40反射時，光點容易越過ZX面而向相反側(cè)移動。其結(jié)果是，光點易進入?yún)^(qū)域g3。因此，從光出射面39射出的光集中于窄區(qū)域，難以產(chǎn)生亮線及亮度不均。另外，通過將集中于該窄范圍的光利用棱鏡片35向正面方向變換，可以提高面光源裝置31的正面亮度。圖19是表示在本發(fā)明實施方式的面光源裝置31中減少亮線的情況的圖(照片)。接著，說明下表面的偏轉(zhuǎn)圖形41的條件。S卩，偏轉(zhuǎn)圖形41的X方向的傾斜角的最大值比0°大且為20°以下，且在與偏轉(zhuǎn)圖形41的⑵面平行的截面內(nèi)與偏轉(zhuǎn)圖形41的表面外接的切線的斜度的最大值必須為23°以上且70°以下。對圖15(b)、(c)所示的半圓錐狀的偏轉(zhuǎn)圖形41的情況而言，與通過圖20 (a)所示的偏轉(zhuǎn)圖形41的中心的ZX面平行的截面的傾斜角θ為0° < θ彡20° (或θ彡20°且θ乒0° )，且與形成圖20(b)所示的偏轉(zhuǎn)圖形41的大致半圓狀的截面(與^面平行的截面)的端部外接的切線和導(dǎo)光板 33的下表面形成的角度(切線的斜度)Φ必須為23° < Φ <70°。另外，全部的截面中不必使切線的斜度Φ滿足上述的條件，優(yōu)選在大部分的截面中切線的斜度滿足上述條件。
其理由如下。圖21為表示一般的背光燈的指向特性的圖。由該圖可知，從面光源裝置射出的光的展寬最大必需為以下。圖22(a)中描畫斜線所示的區(qū)域表示利用棱鏡片35將區(qū)域g3的光變換為與光出射面39垂直的方向的光的區(qū)域。該區(qū)域K的最大的展寬角為Y =55°。而且，圖22 (a)的區(qū)域g3表示為了將區(qū)域K的最大的展寬角、形成55°，必須將光點集中在區(qū)域G3內(nèi)的區(qū)域。該區(qū)域g3的展寬為γ =55°。而且，因?qū)⒐饧性趨^(qū)域g3內(nèi)，只要滿足以下的條件即可。圖22(b)表示在ZX面內(nèi)用于將光集中在區(qū)域g3內(nèi)的臨界狀態(tài)。在ZX面內(nèi)，從區(qū)域g3的邊緣向與Z方向平行延伸的直線與球面 Ql相交的點設(shè)為J時，從點J觀察光未漏出的條件為光點的移動方向JF在與內(nèi)側(cè)的球面 (區(qū)域g3)外接的情況下與Z方向形成的角度ε為最大值。該條件下，只要求出通過點J 與區(qū)域g3的球面外接的切線(N)與Z方向形成的角度ε，則該角度ε約為20° (正確為 19.6° )。該切線(N)的方向由于為與偏轉(zhuǎn)圖形41的傾斜面垂直的法線N平行，所以偏轉(zhuǎn)圖形41的傾斜角θ必須為20°以下。更理想的是，θ <10°即可。另外，只要傾斜角θ 為0°，光點不會向X方向移動，理論上只要不是0°，光點向X方向移動，所以偏轉(zhuǎn)圖形41 的傾斜角θ比0°大即可，優(yōu)選為1°以上即可。另外，傾斜角θ的最佳值為3°左右。接著，為了使區(qū)域G2的光點到達區(qū)域g3，在矢量圖中，利用偏轉(zhuǎn)圖形41反射的光的光點從Z方向觀察時，必須夾持X方向而向相反側(cè)移動。圖23表示從偏轉(zhuǎn)圖形41的端部引出的切線的斜度Φ、禾_模擬求出光點越過X方向向相反側(cè)移動的光點的比例的結(jié)果。 至少光點的一半以上必須越過X方向，所以根據(jù)圖23的結(jié)果，切線的斜度Φ為23°以上， 優(yōu)選為30°以上，更優(yōu)選應(yīng)該為45°以上。另一方面，切線的斜度Φ趨近90°時，光不會入射到偏轉(zhuǎn)圖形41的側(cè)面，所以切線的斜度Φ需要為70°以下。因此，從偏轉(zhuǎn)圖形41的端部引出的切線的斜度Φ必須為23°以上且70°以下。另外，斜度Φ的最佳值為60°左右ο但是，傾斜度θ、φ的條件不必是全部的偏轉(zhuǎn)圖形41都滿足，至少全部圖形的數(shù)量的70%以上，優(yōu)選80%以上滿足即可。(本發(fā)明的第二實施方式)圖M所示為表示本發(fā)明的實施方式2的面光源裝置51的立體圖。該面光源裝置 51通過在導(dǎo)光板主體53的端部設(shè)有比導(dǎo)光板主體53的厚度厚的光導(dǎo)入部52，實現(xiàn)占導(dǎo)光板33的大部分的導(dǎo)光板主體53的薄型化。導(dǎo)光板主體53具有與實施方式1的導(dǎo)光板33 同樣的構(gòu)造(在圖M中，圖示省略了與導(dǎo)光板主體53相對配置的棱鏡片35)。由于光源的高度有限，所以使導(dǎo)光板的厚度變薄時，未從光射入面進入導(dǎo)光板內(nèi)而消耗的光增加，光的利用效率降低。因此，在該面光源裝置51中，在導(dǎo)光板主體53的端部設(shè)有厚度厚的光導(dǎo)入部52，使線狀光源32與光導(dǎo)入部52的端面(光入射面38)相對。 優(yōu)選光導(dǎo)入部52的厚度比光源的光出射面的高度厚。在光導(dǎo)入部52的上表面與導(dǎo)光板主體53的上表面之間形成有傾斜面55，但傾斜面陽的傾斜角增大時，光容易從傾斜面陽漏出，不能將射入到光導(dǎo)入部52的光高效地導(dǎo)入導(dǎo)光板主體53。因此，在設(shè)置于線狀光源32的各點狀光源M的前方沿傾斜面55形成圓錐狀面56，在圓錐狀面56的表面沿傾斜方向大致放射狀地形成V槽圖形57。通過由設(shè)置在傾斜面陽乃至圓錐面56的V槽圖形57全反射光導(dǎo)入部52內(nèi)的光，由此變換光的指向特性，不會使光從傾斜面55漏出，可以將光導(dǎo)入導(dǎo)光板主體53。因此，根據(jù)該實施方式，不僅有實施方式1的作用效果，而且，實現(xiàn)導(dǎo)光板33的薄型化，并可以提高光源的光的利用效率。另外，關(guān)于設(shè)置在這種實施方式的光導(dǎo)入部52及圓錐狀面56的V槽圖形57等的作用在日本特原2008-209832(或PCT/JP2009/00343O中詳細說明。(其它實施方式)本發(fā)明不限定于上述的實施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可進行各種設(shè)計變更。例如，在上述實施方式中，偏轉(zhuǎn)圖形41向?qū)Ч獍?3的下表面突出，但也可以如圖 26(a)及(b)所示，向?qū)Ч獍?3的下表面凹陷設(shè)置。該情況下，具有將圓錐形狀分割為二分之一的形狀的41以前端為接近光入射面的一側(cè)、半圓狀的端面為遠離光入射面的一側(cè)的方式配置。另外，偏轉(zhuǎn)圖形41的形狀如圖27所示，考慮各種形狀。圖27(a)為X方向的截面彎曲的圖。另外，圖27(b)及(c)所示的形狀為連接兩個半圓錐狀圖形的形狀。圖27(d) 為前端形成球狀的偏轉(zhuǎn)圖形41，圖27(e)為使前端形成多邊形的偏轉(zhuǎn)圖形41。另外，在偏轉(zhuǎn)圖形41中光幾乎未射入的部分可以為任意形狀。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的面光源裝置為作為比較大面積的面光源裝置而使用的裝置，例如，可以作為搭載于筆記本電腦的液晶顯示器等的背光燈而使用。
權(quán)利要求
1.一種面光源裝置，具備將從光入射面導(dǎo)入的光向光出射面的大致整體擴展并從光出射面向外部射出的導(dǎo)光板、和與該導(dǎo)光板的光入射面相對配置的線狀光源，其特征在于，在所述導(dǎo)光板的光出射面形成有漫射圖形，所述漫射圖形在與所述光入射面平行的面內(nèi)使導(dǎo)光板內(nèi)的光漫反射，在所述導(dǎo)光板的光出射面相反側(cè)的面上形成有偏轉(zhuǎn)圖形，所述偏轉(zhuǎn)圖形通過使導(dǎo)光板內(nèi)的光在與所述光入射面及所述光出射面垂直的平面面內(nèi)反射，從而向與所述光出射面垂直的方向稍微偏轉(zhuǎn)，并且至少在與所述光入射面平行的面內(nèi)使導(dǎo)光板內(nèi)的光漫反射。
2.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)圖形具備傾斜部分，所述傾斜部分以如下的方式傾斜，即，與垂直于所述光入射面及所述光出射面的平面平行的中心截面的截面形狀隨著接近所述光入射面而遠離所述光出射面。
3.如權(quán)利要求2所述的面光源裝置，其特征在于，所述傾斜部分的傾斜角比0°大且為20°以下。
4.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)圖形的與所述光入射面平行的截面的形狀為彎曲的形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的面光源裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)圖形的截面中、與所述彎曲形狀的端部外接而規(guī)定的切線的斜度為23°以上且70°以下。
6.如權(quán)利要求2或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)圖形的形狀為與圓錐形狀的一部分大致相等的形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于，所述漫射圖形沿與所述光入射面垂直的方向具有均一的截面，并且與所述光入射面平行的截面的表面形狀為彎曲形狀或多邊形形狀。
8.一種液晶顯示裝置，其特征在于，其由液晶顯示器和權(quán)利要求1所述的面光源裝置構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制產(chǎn)生亮線及亮度不均的面光源裝置及液晶顯示裝置。在導(dǎo)光板(33)的上表面(光出射面)形成有向?qū)Ч獍?33)的長度方向延伸的截面大致半圓形的漫射圖形(40)，漫射圖形(40)沿導(dǎo)光板(33)的寬度方向排列。在導(dǎo)光板(33)的下表面設(shè)有多個偏轉(zhuǎn)圖形(41)，其在導(dǎo)光板(33)的長度方向具有傾斜面，并且在導(dǎo)光板(33)的寬度方向具有彎曲的截面。
文檔編號F21S8/00GK102192447SQ20111004757
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者宮本寬之, 廣田和英, 篠原正幸 申請人:歐姆龍株式會社