專利名稱：面光源裝置及其中使用的導(dǎo)光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種邊緣照明方式的面光源裝置，特別是涉及一種謀求防止與導(dǎo)光體的光出射面鄰接配置的片狀光偏轉(zhuǎn)元件的入光面和導(dǎo)光體的光出射面兩者間發(fā)生吸附或密接(粘附)的面光源裝置。本發(fā)明的面光源裝置可較好地用于例如便攜式筆記本電腦等的監(jiān)視器、液晶電視、視頻一體型液晶電視等的顯示部的液晶顯示裝置的背光照明，或者適用于作為移動(dòng)電話等便攜式電器的顯示屏、各種機(jī)器的指示器使用的相對(duì)小型的液晶顯示裝置的背光照明。
背景技術(shù)：
近年來，液晶顯示裝置還可在其他種種領(lǐng)域廣泛用作便攜式筆記本電腦等的監(jiān)視器，或用作液晶電視、視頻一體型液晶電視等的顯示部。液晶顯示裝置基本上由背光照明和液晶顯示元件所構(gòu)成。作為背光照明來說，從液晶顯示裝置小型化的觀點(diǎn)考慮，大多采用邊緣照明方式的背光照明。以往，就背光照明而言，廣泛使用將矩形板狀的導(dǎo)光體的至少一個(gè)端面用作光入射端面，沿該光入射端面配置直管型熒光燈等線狀或棒狀的一次光源，將該一次光源所發(fā)出的光從導(dǎo)光體的光入射端面導(dǎo)入導(dǎo)光體內(nèi)部，從作為該導(dǎo)光體的2個(gè)主面其中之一的光出射面出射的背光照明。
而且，近年來對(duì)移動(dòng)電話、便攜式游戲機(jī)等便攜式電器或者各種電器、電子設(shè)備的指示器等相對(duì)較小屏幕尺寸的液晶顯示裝置，希望實(shí)現(xiàn)小型化同時(shí)降低電力消耗。因此，為了降低電力消耗，可使用點(diǎn)狀光源的發(fā)光二極管(LED)作為背光照明的一次光源。對(duì)于將LED用作一次光源的背光照明來說，如例如日本特開平7-270624號(hào)公報(bào)所記載的那樣，為了實(shí)現(xiàn)與采用線狀一次光源的背光照明相同的功能，將多個(gè)LED沿導(dǎo)光體的光入射端面一維排列。這樣可通過采用多個(gè)LED一維排列所形成的一次光源，來獲得所需光量和整個(gè)屏幕的亮度分布均勻性。
而日本特公平7-27137號(hào)公報(bào)提出的方法，則采用光出射面上形成了作為光出射控制功能結(jié)構(gòu)的、由細(xì)微凹凸形成的粗面的導(dǎo)光體，將具有排列形成有許多棱鏡列的面的棱鏡片這樣配置于導(dǎo)光體的光出射面上，使得該棱鏡列形成面位于導(dǎo)光體一側(cè)(即棱鏡列形成面成為入光面)，抑制背光照明電力消耗，同時(shí)也為了不犧牲輝度而使出射光分布變窄。
但根據(jù)近年來對(duì)液晶顯示裝置等各種設(shè)備提出的重量輕和薄型化的要求，對(duì)于背光照明也在推進(jìn)導(dǎo)光體甚至作為光偏轉(zhuǎn)元件的棱鏡片的薄型化。
在這種情況下，即便是如上所述將棱鏡片的入光面形成為棱鏡列形成面的情況下，也有由于用合成樹脂等電介質(zhì)所制成的導(dǎo)光體與棱鏡片兩者間的靜電吸引力或其他吸引力，使兩者間非均勻地發(fā)生吸附或密接(粘附)的情況發(fā)生。存在這樣的問題，即一旦發(fā)生這種粘附，便成為作為面光源裝置的外觀上的缺陷，品質(zhì)降低。
為了防止面光源裝置中導(dǎo)光體與棱鏡片發(fā)生粘附，日本特開平10-48429號(hào)公報(bào)中提出了將導(dǎo)光體的光出射面形成為算術(shù)平均粗度(Ra)為0.02～0.25μm的粗面這種方案。但是，雖然可用這種粗面在某種程度上防止粘附的發(fā)生，但尚無法充分滿足。而且，該導(dǎo)光體的粗面其目的在于專門防止粘附發(fā)生，而沒有對(duì)作為光出射控制功能結(jié)構(gòu)的粗面結(jié)構(gòu)作全面考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種無損于導(dǎo)光體的光出射特性，即便使片狀光偏轉(zhuǎn)元件薄型化也可防止如上所述的面光源裝置的導(dǎo)光體與片狀光偏轉(zhuǎn)元件發(fā)生粘附，在用作液晶顯示元件的背光照明時(shí)亮度和均勻度優(yōu)異，圖像顯示性能不變差的高品質(zhì)面光源裝置。
而且，本發(fā)明的目的還在于，提供一種使用于上述面光源裝置的導(dǎo)光體。
按照本發(fā)明，作為達(dá)到如上所述目的的發(fā)明，提供對(duì)從一次光源所發(fā)出的光進(jìn)行導(dǎo)光，并具有讓從所述一次光源所發(fā)出的光入射的光入射端面和讓經(jīng)過導(dǎo)光的光出射的光出射面的板狀導(dǎo)光體，其特征在于，所述光出射面形成為細(xì)微凹凸面，該細(xì)微凹凸面平均傾斜角θa為0.3°～30°，十點(diǎn)平均粗度Rz為0.7μm～10μm。
本發(fā)明的一方式中，所述細(xì)微凹凸面其中心線平均粗度Ra為0.08μm～1.5μm。本發(fā)明的一方式中，所述細(xì)微凹凸面包含許多外凸的微小凸曲面區(qū)域。本發(fā)明的一方式中，所述導(dǎo)光體呈矩形板狀，與該矩形板狀導(dǎo)光體的一端邊緣相對(duì)應(yīng)形成有所述光入射端面。本發(fā)明的一方式中，所述導(dǎo)光體呈矩形板狀，與該矩形板狀導(dǎo)光體的一個(gè)角部相對(duì)應(yīng)形成有所述光入射端面。
又，按照本發(fā)明，作為達(dá)到如上所述目的的發(fā)明，提供一種面光源裝置，其特征在于，包括如上所述的面光源裝置用導(dǎo)光體；與該導(dǎo)光體的所述光入射端面鄰接配置的所述一次光源；以及與所述導(dǎo)光體的光出射面鄰接配置的片狀光偏轉(zhuǎn)元件，該光偏轉(zhuǎn)元件具有位于相對(duì)于所述導(dǎo)光體的光出射面位置的入光面和其相反一側(cè)的出光面，所述入光面上并排形成有多條棱鏡列。
本發(fā)明的一方式中，所述光偏轉(zhuǎn)元件的棱鏡列分別在與所述導(dǎo)光體的所述光入射端面對(duì)應(yīng)的邊緣的大致平行的方向上按直線形狀延伸。本發(fā)明的一方式中，所述光偏轉(zhuǎn)元件的棱鏡列分別沿以所述導(dǎo)光體的所述光入射端面對(duì)應(yīng)的角部為大致中心的圓弧形狀延伸。
本發(fā)明的一方式中，所述一次光源為在與所述導(dǎo)光體的所述光入射端面對(duì)應(yīng)的邊緣的大致平行的方向上延伸的線狀光源。本發(fā)明的一方式中，所述一次光源為相對(duì)于所述導(dǎo)光體的所述光入射端面的角部鄰接配置的點(diǎn)狀光源。


圖1是本發(fā)明的面光源裝置的分解立體圖。
圖2表示光偏轉(zhuǎn)元件的光偏轉(zhuǎn)情況。
圖3是本發(fā)明的面光源裝置的立體圖。
圖4是本發(fā)明的面光源裝置的側(cè)面圖。
圖5是本發(fā)明的面光源裝置的分解立體圖。
圖6是本發(fā)明的面光源裝置的分解立體圖。
圖7是實(shí)施例中所得到的導(dǎo)光體的粗面的顯微鏡攝影圖像的表面形狀圖。
圖8是實(shí)施例中所得到的導(dǎo)光體的粗面的顯微鏡攝影圖像的表面形狀圖。
圖9是實(shí)施例中所得到的導(dǎo)光體的粗面的顯微鏡攝影圖像的表面形狀圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是本發(fā)明的面光源裝置的一實(shí)施方式的分解立體圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的面光源裝置具備在Y方向上延伸的線狀的一次光源2；對(duì)從該一次光源所發(fā)出的光進(jìn)行導(dǎo)光的板狀的導(dǎo)光體4；光偏轉(zhuǎn)元件6；以及光反射元件8。而且，一次光源2附帶反光器(反射器)10。
導(dǎo)光體4與XY面平行配置，整體形成矩形板狀。導(dǎo)光體4具有4個(gè)側(cè)端面，其中與YZ面大致平行的1對(duì)側(cè)端面其中之一形成為光入射端面41，并與該光入射端面對(duì)置地鄰接配置一次光源2。還可以將導(dǎo)光體4的與YZ面大致平行的1對(duì)側(cè)端面中的另一側(cè)端面42也作為光入射面。在這種情況下，與光入射端面41的情形相同，與側(cè)端面42對(duì)置地配置同樣的一次光源和反光器。與導(dǎo)光體4的光入射端面大致正交的2個(gè)主面，不論哪一個(gè)均配置為與Z方向大致正交，作為其中一個(gè)主面的上表面形成為光出射面43。該光出射面43由作為光出射控制功能結(jié)構(gòu)的細(xì)微凹凸構(gòu)成。關(guān)于這種細(xì)微凹凸形成的面(粗面等)的詳細(xì)情況將在下面敘述，從光出射面43出射的是包含光出射面43的法線方向(Z方向)和與光入射端面41正交的X方向兩者在內(nèi)的XZ面內(nèi)分布當(dāng)中具有取向性的光。該出射光分布的峰值方向與光出射面所成的角度為例如10°～40°，出射光分布的半高寬為例如10°～40°。
導(dǎo)光體4的與光出射面43相反一側(cè)的主面(背面)44上，為了控制從光出射面43的出射光在與一次光源2的延伸方向相平行的面(例如YZ面)內(nèi)的取向性，形成有在相對(duì)于光入射端面41大致垂直的方向(X方向)上彼此平行延伸的許多透鏡列44a。作為該透鏡列44a，可用棱鏡列、雙凸透鏡列、V字型槽等，但是采用YZ剖面形狀大致為三角形狀的棱鏡列比較理想。該棱鏡列的頂角較理想的是設(shè)定為70°～80°或100°～150°范圍。這是因?yàn)?，通過將棱鏡頂角設(shè)定為該范圍，可使光出射面43的出射光充分聚光，可謀求進(jìn)一步提高作為面光源裝置的亮度。也就是說，通過將棱鏡頂角設(shè)定于該范圍，可射出包含出射光分布中的峰值光，在XZ面的垂直面中出射光分布的半高寬為30°～65°的經(jīng)過聚光的出射光，可提高作為面光源裝置的亮度。而且，透鏡列44a的排列間距P1為例如10μm～100μm，較為理想的是10μm～80μm，更為理想的是20μm～70μm。另外，在不那么要求提高導(dǎo)光體出射光在YZ面內(nèi)的取向性的情況下，也可以不在導(dǎo)光體背面44形成透鏡列44a。
另外，作為導(dǎo)光體4的光出射功能結(jié)構(gòu)，可采用通過與上文所述的光出射面43上形成的細(xì)微凹凸面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)并用，使光漫射性微粒添加分散于導(dǎo)光體4內(nèi)部以形成這種結(jié)構(gòu)。而且，作為導(dǎo)光體4，除了圖1所示的整體上厚度(忽略光出射面43的細(xì)微凹凸面的細(xì)微形狀和背面44的棱鏡列形狀的情況下的厚度)均勻的板狀導(dǎo)光體以外，還可使用種種剖面形狀的結(jié)構(gòu)，其中包括X方向上從光入射端面41向側(cè)端面42厚度逐漸減小的楔狀結(jié)構(gòu)，或在與側(cè)端面42相對(duì)還配置一次光源的情況下，在X方向從光入射端面41向?qū)Ч怏w中央部，以及從側(cè)端面42向?qū)Ч怏w中央部厚度均逐漸減小的舟型結(jié)構(gòu)等。
光偏轉(zhuǎn)元件6配置于導(dǎo)光體4的光出射面43上。光偏轉(zhuǎn)元件6的2個(gè)主面分別在整體上處于與XY面大致平行的位置。2個(gè)主面其中之一(位于導(dǎo)光體的光出射面43一側(cè)的主面)形成為入光面61，而另一主面則形成為出光面62。出光面62形成為與導(dǎo)光體4的光出射面43相平行的平整面或粗面。入光面61形成為許多棱鏡列61a彼此平行排列的棱鏡列形成面。
入光面61的棱鏡列61a在與一次光源2的方向大致平行的Y方向上延伸，彼此平行形成。棱鏡列61a的排列間距P2以10μm～100μm范圍為宜，較為理想的是10μm～80μm范圍，更為理想的是20μm～70μm范圍。而棱鏡列61a的頂角以30°～80°范圍為宜，較為理想的是40°～70°范圍。
光偏轉(zhuǎn)元件6的厚度為例如30～350μm。
圖2中示出光偏轉(zhuǎn)元件6的光偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。該圖給出XZ面內(nèi)導(dǎo)光體4出射的峰值出射光(與出射光分布的峰值相對(duì)應(yīng)的光)的行進(jìn)方向。從導(dǎo)光體4的光出射面43傾斜射出的出射光，入射至棱鏡列61a的第一面并由第二面全反射，基本上維持從導(dǎo)光體4射出的出射光的取向性地大致向出光面62的法線方向出射。這樣，在XZ面內(nèi)，在出光面62的法線方向上能夠得到高亮度。
光偏轉(zhuǎn)元件6起到使導(dǎo)光體4的出射光偏轉(zhuǎn)至所需方向(改變角度)的作用，與出射如上所述的取向性高的光的導(dǎo)光體4組合的情況下，最好是使用具有在至少其中一面并排形成有許多透鏡單元的透鏡面的透鏡薄片。透鏡薄片所形成的透鏡形狀可根據(jù)需要采用種種形狀，可舉出例如棱鏡形狀、雙凸透鏡形狀、蠅眼透鏡形狀、波浪型形狀等。其中尤為理想的是并排配置有剖面為大致三角形狀的許多棱鏡列的棱鏡片。
導(dǎo)光體4和光偏轉(zhuǎn)元件6可由光透射率高的合成樹脂構(gòu)成。作為這種合成樹脂，有例如甲基丙烯酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、氯乙烯系樹脂、環(huán)狀聚烯烴樹脂。尤其是甲基丙烯酸樹脂在光透射率大小、耐熱性、力學(xué)特性、成型加工性能方面較優(yōu)異，故而最合適。作為這種甲基丙烯酸樹脂，最好是以甲基丙烯酸甲酯為主要成分的樹脂，甲基丙烯酸甲酯為80重量％以上的樹脂為宜。形成導(dǎo)光體3和光偏轉(zhuǎn)元件6的粗糙表面結(jié)構(gòu)、棱鏡列等表面結(jié)構(gòu)時(shí)，可以通過用具有所需表面結(jié)構(gòu)的模具構(gòu)件進(jìn)行熱壓形成透明合成樹脂板，也可以通過絲網(wǎng)印刷、擠壓成型、射出成型等在成型的同時(shí)賦予形狀。而且，還可以用熱固化性樹脂或光固化性樹脂等形成結(jié)構(gòu)面。此外，也可以在由聚酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、氯乙烯系樹脂、聚甲基丙烯酰亞胺系樹脂等制成的透明膜或薄片等透明基材上，在表面上形成由活性能量線固化型樹脂形成的粗面結(jié)構(gòu)或透鏡列排列結(jié)構(gòu)，也可以利用粘接、熔接等方法使這種薄片與各透明基材接合形成為一體。作為活性能量線固化型樹脂，可以使用多官能(甲基)丙烯酸化合物、乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯類、烯丙基化合物、(甲基)丙烯酸的金屬鹽等。
作為光反射元件8，可以采用例如表面具有金屬蒸鍍反射層的塑料薄片。本發(fā)明中也可用在導(dǎo)光體4的背面44利用金屬蒸鍍形成的光反射層等來替代反射薄片作為光反射元件8。另外，還可以在用作導(dǎo)光體4的光入射端面的端面以外的其他端面也附加反射構(gòu)件。
一次光源2附帶有用以將一次光源2所發(fā)出的光以較少損耗導(dǎo)向?qū)Ч怏w4的光入射端面41的反光器10。作為該反光器10，可采用例如表面具有金屬蒸鍍反射層的塑料膜。如圖所示，反光器10從光反射元件8的邊緣部外表面經(jīng)過一次光源2的外表面卷繞到光偏轉(zhuǎn)元件6的出光面的邊緣部。作為另一方法，光源反光器10還可避開光偏轉(zhuǎn)元件6，從光反射元件8的邊緣部外表面經(jīng)過一次光源2的外表面卷繞到導(dǎo)光體4的光出射面的邊緣部。
本實(shí)施方式中，導(dǎo)光體4的光出射面43的細(xì)微凹凸面，從謀求基于上述取向性光出射的亮度提高和光出射面43內(nèi)亮度均勻性提高的考慮出發(fā)，最好是采用ISO4287/1-1984的平均傾斜角θa為0.3°～30°的范圍。平均傾斜角θa較為理想的是0.4°～28°范圍，更為理想的是0.5°～23°范圍。該平均傾斜角θa最好是按導(dǎo)光體厚度(t)和入射光傳播方向的長度(L)兩者之比(L/t)設(shè)定最佳范圍。也就是說，作為導(dǎo)光體使用L/t為50～250左右的導(dǎo)光體時(shí)，平均傾斜角θa以0.3°～10°范圍為宜，較為理想的是0.4°～8°范圍，更為理想的是0.5°～5°范圍。而作為導(dǎo)光體使用L/t為50以下大小的導(dǎo)光體時(shí)，平均傾斜角θa2以1°～30°范圍為宜，較為理想的為2°～28°范圍，更為理想的為3°～23°范圍。
而且，就導(dǎo)光體4的光出射面43的細(xì)微凹凸，十點(diǎn)平均粗度Rz為0.7μm～10μm范圍，較為理想的是0.75μm～8μm范圍，更為理想的是0.8μm～5μm范圍。通過使十點(diǎn)平均粗度Rz在該范圍內(nèi)，可以無損于作為光出射控制功能結(jié)構(gòu)的細(xì)微凹凸面的光出射控制功能地，也就是維持亮度及其均勻度良好，同時(shí)防止導(dǎo)光體4和光偏轉(zhuǎn)元件6兩者相互粘附，可提供高品質(zhì)的面光源裝置。該十點(diǎn)平均粗度Rz如果不足0.7μm，則防止導(dǎo)光體4和光偏轉(zhuǎn)元件6兩者粘附的效果有降低的傾向，有降低作為面光源裝置的品質(zhì)的傾向。而十點(diǎn)平均粗度Rz如果超出10μm，則有損害細(xì)微凹凸產(chǎn)生的合適的光出射控制功能，使亮度均勻度降低的傾向，同時(shí)細(xì)微凹凸成為亮點(diǎn)，由于閃耀等原因而使面光源裝置的品質(zhì)降低。
而且，導(dǎo)光體4的光出射面43的細(xì)微凹凸，中心線平均粗度Ra以0.08μm～1.5μm范圍為宜，較為理想的是0.09μm～1.2μm范圍，更為理想的是0.1μm～0.9μm范圍。通過使該中心線平均粗度Ra為0.08μm以上，可更為有效地防止導(dǎo)光體4與光偏轉(zhuǎn)元件6的粘附，可提供高品質(zhì)的面光源裝置。而且，通過使中心線平均粗度Ra為1.5μm以下，可維持細(xì)微凹凸的光出射控制功能，可提供亮度及其均勻度更為良好的面光源裝置。
導(dǎo)光體4的光出射面43的細(xì)微凹凸面為包含許多外凸的微小凸曲面區(qū)域的細(xì)微凹凸面，本發(fā)明人對(duì)于維持光出射面43的出射光的取向性，維持高亮度和良好的均勻度等光學(xué)特性的條件下所形成的微小凸曲面區(qū)域，發(fā)現(xiàn)其大小和分布狀態(tài)與上述粘附的發(fā)生具有密切的關(guān)系。也就是說，在尺寸小的微小凸曲面區(qū)域分布較密集時(shí)，細(xì)微凹凸面有接近平整面的表面性狀，容易發(fā)生粘附。而尺寸小的微小凸曲面區(qū)域分布較稀疏時(shí)，得不到所需的平均傾斜角，容易使出射光的取向性降低。另一方面，在尺寸大的微小凸曲面區(qū)域的情況下，可辨認(rèn)亮點(diǎn)，光學(xué)性能容易降低。所以，可通過使凸曲面區(qū)域的大小適當(dāng)，并適當(dāng)控制其分布狀態(tài)，在維持所需的平均傾斜角的同時(shí)，使微小凸曲面區(qū)域的分布稍稍稀疏，在相鄰接的微小凸曲面區(qū)域間形成適度的凹部區(qū)域(平整區(qū)域)，可有效防止粘附發(fā)生。
可以根據(jù)上述十點(diǎn)平均粗度Rz和中心線平均粗度Ra兩者的組合得到有關(guān)該凸曲面區(qū)域大小和分布狀態(tài)的最佳范圍。也就是說，中心線平均粗度Ra給出包含相鄰接的微小凸曲面區(qū)域間的凹部區(qū)域(平整區(qū)域)的經(jīng)過平均得到的粗度，而十點(diǎn)平均粗度Rz給出僅僅為不包含相鄰接的微小凸曲面區(qū)域問的凹部區(qū)域(平整區(qū)域)的凸曲面區(qū)域的粗度，因而可通過使它們的組合為上述范圍來有效防止發(fā)生粘附。
作為導(dǎo)光體4的光出射面43上所形成的光出射功能結(jié)構(gòu)的細(xì)微凹凸面，其平均傾斜角可按照ISO4287/1-1984，用觸針式表面粗度儀測(cè)定粗面形狀，以測(cè)定方向的座標(biāo)為x，根據(jù)所得到的傾斜函數(shù)f(x)用下面式(1)和式(2)求出。其中，L為測(cè)定長度，Δa為平均傾斜角θa的正切。
Δa=(1/L)∫0L|(d/dx)f(x)|dx---(1)]]>θa＝tan-1(Δa) ……(2)此外，作為導(dǎo)光體4，以其光出射率在0.5％～5％范圍內(nèi)的導(dǎo)光體為宜，較為理想的是1％～3％范圍。這是因?yàn)?，光出射率一旦小?.5％，導(dǎo)光體4出射的光量便減少，而往往得不到充分亮度，光出射率一旦大于5％，在光源2附近便有相對(duì)較多光出射，因而光出射面43內(nèi)Y方向上光的衰減明顯，光出射面43中亮度的均勻度往往降低。這樣，通過使導(dǎo)光體4的光出射率為0.5％～5％，可從導(dǎo)光體4射出光出射面所出射的峰值光的角度相對(duì)于光出射面法線處于50°～80°范圍，而包含X方向，且與光出射面43垂直的面中出射光分布的半高寬為10°～40°的，取向性高的輸出特性的光，可由光偏轉(zhuǎn)元件6使其出射方向有效偏轉(zhuǎn)，可提供具有較高亮度的面光源裝置。
導(dǎo)光體4的光出射率定義如下。光出射面43在光入射端面41一側(cè)的出射光的光強(qiáng)(I0)和距該端面的距離為L的位置其出射光強(qiáng)度(I)兩者的關(guān)系滿足下面式(3)所示關(guān)系，導(dǎo)光體4的厚度(Z方向尺寸)記為t。
I＝I0·α(1-α)L/t……(3)其中，常數(shù)α為光出射率，為光出射面43的Y方向的每一單位長度(與導(dǎo)光體厚度t相當(dāng)?shù)拈L度)的，從導(dǎo)光體4的射出的光的出射比例(％)。該光出射比例α可根據(jù)在縱軸表示光出射面43的出射光的光強(qiáng)度的對(duì)數(shù)，在橫軸表示(L/t)的曲線，從其梯度求出。
另外，導(dǎo)光體的光出射功能結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)置為出射率在導(dǎo)光體4的光出射面43內(nèi)非均勻分布。例如可通過實(shí)施粗面化處理，使得作為光出射功能結(jié)構(gòu)的細(xì)微凹凸面的表面粗度在光出射面43內(nèi)的分布不均勻，以形成出射率的不均勻分布。
通過在由如上所述的一次光源2、導(dǎo)光體4、光偏轉(zhuǎn)元件6和光反射元件8構(gòu)成的面光源裝置的發(fā)光面(光偏轉(zhuǎn)元件6的出光面62)上配置液晶顯示元件，構(gòu)成液晶顯示裝置。液晶顯示裝置可由觀看者從圖1的上方通過液晶顯示元件觀看。由于可以使充分準(zhǔn)直的窄分布的光從面光源裝置入射至液晶顯示元件，因而可在液晶顯示元件當(dāng)中沒有灰階反轉(zhuǎn)等的情況下獲得明亮度、色調(diào)的均勻性良好的圖像顯示，同時(shí)可以獲得在所需方向上集中的光照射，提高該方向照明的一次光源發(fā)光光量利用效率。
另外，還可在光偏轉(zhuǎn)元件6的出光面62上鄰接配置光漫射元件。利用該光漫射元件，可以抑制造成圖像顯示品質(zhì)降低的閃爍、亮斑等，使圖像顯示的品質(zhì)提高。光漫射元件可形成為摻雜光漫射材料的片狀光漫射元件，可以在光偏轉(zhuǎn)元件6的出光面62一側(cè)利用接合等方法與該光偏轉(zhuǎn)元件6形成為一體，也可以載置于光偏轉(zhuǎn)元件6上。載置于光偏轉(zhuǎn)元件6上時(shí)，為了防止與光偏轉(zhuǎn)元件6粘連，最好是對(duì)光漫射元件與光偏轉(zhuǎn)元件6相對(duì)一側(cè)的面(光入射側(cè)的面)賦予凹凸結(jié)構(gòu)。此外，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，即對(duì)光漫射元件在光出射側(cè)的面，為了防止與在其上配置的液晶顯示元件粘連，最好是賦予凹凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu)以形成為平均傾斜角0.7°以上為宜，較為理想的是1.0°以上，更為理想的是1.5°以上。
圖3是本發(fā)明的面光源裝置的另一實(shí)施方式的立體圖。該圖中，對(duì)具有與上述圖1和圖2中相同功能的部件或部分等標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)。
本實(shí)施方式中，使用多個(gè)大致為點(diǎn)狀光源的LED作為一次光源2。圖3中，標(biāo)號(hào)F給出與面光源裝置組合使用的液晶顯示元件的有效顯示區(qū)域?qū)?yīng)的該面光源裝置的發(fā)光面的有效發(fā)光區(qū)域。本實(shí)施方式中，反光器10配置為覆蓋有效發(fā)光區(qū)域F以外區(qū)域的光偏轉(zhuǎn)元件6、導(dǎo)光體4及光反射元件8的迭層體的端面部以及LED2。以此可使迭層體的端面部出射的光和LED2殼體漏出的光在XY面內(nèi)很好地漫射然后反射，再次入射至導(dǎo)光體4，可將所需強(qiáng)度的光導(dǎo)向?qū)Ч怏w光出射面43的較大區(qū)域，可有助于提高亮度的均勻度。
圖4是本發(fā)明的面光源裝置又一實(shí)施方式的側(cè)面圖。圖4中，對(duì)具有與圖1～圖3中相同功能的部件或部分等標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)。
本實(shí)施方式中，附加設(shè)置有具有光漫射性的反射片10，以覆蓋有效發(fā)光區(qū)域F以外區(qū)域的導(dǎo)光體4和光反射元件8的迭層體的端面部以及LED2。其上配置有光偏轉(zhuǎn)元件6。以此也可獲得與圖3中的實(shí)施方式相類似的作用效果。該實(shí)施方式與圖3中的實(shí)施方式相比，XY面內(nèi)的擴(kuò)散功能較低，但能夠獲得高亮度。
以上的實(shí)施方式中用多個(gè)LED等點(diǎn)狀一次光源。在這種情況下，多個(gè)點(diǎn)狀光源最好是配置為它們所發(fā)出的光的最大強(qiáng)度的光的方向彼此平行。
圖5是本發(fā)明的面光源裝置的一實(shí)施方式的分解立體圖。圖5中，對(duì)具有與圖1～圖4中相同功能的部件或部分等標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)。
本實(shí)施方式的面光源裝置，除了使用1個(gè)LED作為點(diǎn)狀的一次光源2外，具有與上述實(shí)施方式相同的構(gòu)成。也就是說，本實(shí)施方式的面光源裝置具備作為點(diǎn)狀一次光源2的LED；使該LED所發(fā)出的光從光入射端面入射，經(jīng)過導(dǎo)光從光出射面出射的XY面內(nèi)為矩形板狀的導(dǎo)光體4；與該導(dǎo)光體鄰接配置的光偏轉(zhuǎn)元件6；以及光反射元件8。導(dǎo)光體4具有上下2個(gè)主面和將該主面的各外周邊緣相連的4個(gè)邊緣。
一次光源2與導(dǎo)光體4彼此大致平行的1對(duì)邊緣其中之一(圖5中為前方一側(cè)的邊緣入射邊緣)鄰接，并且配置于其Y方向的中央。作為一次光源的LED等點(diǎn)狀光源，從降低電力消耗的角度考慮最好是數(shù)目盡量少，但也可以根據(jù)導(dǎo)光體4的大小等如上述圖3中實(shí)施方式那樣使用多個(gè)，在這種情況下可等間隔或靠近配置。
導(dǎo)光體4的光入射邊緣形成有與配置一次光源2的位置相當(dāng)?shù)墓馊肷涠嗣?1。導(dǎo)光體4上形成的光入射端面41，也可以通過使光入射邊緣形成凹狀缺口以使其呈凹筒面形狀等。LED發(fā)光面和光入射端面最好是呈凹凸彼此反向嵌合的形狀(包含兩者為平面的情形)。
導(dǎo)光體4其中一個(gè)主面(圖中為上表面)形成為光出射面43。該光出射面43由用導(dǎo)光體4導(dǎo)光的光線在相對(duì)于該光出射面43傾斜的方向(即相對(duì)于XY面傾斜的方向)上出射的作為取向性光出射功能結(jié)構(gòu)的細(xì)微凹凸所形成。該細(xì)微凹凸面所形成的取向性光出射功能結(jié)構(gòu)出射的是在包含光出射面43的法線方向(Z方向)和與光入射邊緣正交的X方向的XZ面內(nèi)的分布中具有取向性的光。該出射光分布的峰值的方向與光出射面43所成的角度為例如10°～40°，出射光分布的半高寬為例如10°～40°。
導(dǎo)光體4的另一主面(圖中的下表面背面)44形成為透鏡列形成面。該透鏡列形成面具有在大致沿一次光源2所發(fā)出而入射到導(dǎo)光體4的光的取向性方向(光強(qiáng)分布中最大強(qiáng)度的光的方向)的方向延伸，且彼此平行排列的透鏡列44a。例如入射至導(dǎo)光體4的光的取向性方向大致為X方向時(shí)，可以使透鏡列44a的方向?yàn)閄方向。
光偏轉(zhuǎn)元件6中，入光面61的棱鏡列61a在與入射到導(dǎo)光體4的一次光源2的光的取向性方向大致正交的方向上延伸，彼此平行形成。本實(shí)施方式中棱鏡列61a在Y方向上延伸。
本實(shí)施方式中也可得到與上述實(shí)施方式相類似的作用效果。
圖6是本發(fā)明的面光源裝置一實(shí)施方式的分解立體圖。圖6中，對(duì)具有與圖1～圖5中相同功能的部件或部分等標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)。
本實(shí)施方式中，作為點(diǎn)狀一次光源2的LED與導(dǎo)光體4角部的缺口部位上形成的光入射端面41鄰接配置。而且，一次光源2所發(fā)出的最大強(qiáng)度的光與導(dǎo)光體4的缺口部位所形成的角部和其對(duì)角位置的角部?jī)烧呦噙B的對(duì)角線平行行進(jìn)。導(dǎo)光體背面44形成為平整面。
另外，本實(shí)施方式中光偏轉(zhuǎn)元件6的入光面61的棱鏡列61a并非直線狀，而是大致以一次光源2為中心將其包圍的圓弧狀棱鏡列。
在本實(shí)施方式中也可獲得與上述實(shí)施方式相類似的作用效果。
下文示出本發(fā)明的實(shí)施例和對(duì)比例。
實(shí)施例和對(duì)比例中，如下所述對(duì)平均傾斜角θa、中心線平均粗度Ra、以及十點(diǎn)平均粗度Rz進(jìn)行測(cè)定。也就是說，用觸針式表面粗度儀(東京精器株式會(huì)社制サ一フコム570A型)，用1μmR、55°圓錐鉆石針(010-2528)作為觸針，以驅(qū)動(dòng)速度0.03mm/秒測(cè)定表面粗度。測(cè)定長設(shè)定為2mm。在對(duì)提取曲線的平均線的傾斜進(jìn)行修正后，得到中心線平均粗度Ra的數(shù)值和十點(diǎn)平均粗度Rz的數(shù)值，再按照上述式(1)和式(2)求出對(duì)該曲線進(jìn)行微分的曲線的中心線平均值，以此得到平均傾斜角θa的數(shù)值。
距面光源裝置的光出射面中光入射端面一側(cè)的邊緣為4mm～4.5mm的寬度0.5mm區(qū)域內(nèi)沿其長度方向就每一毫米間隔的位置進(jìn)行亮度測(cè)定，按測(cè)定的亮度值的最小值和最大值兩者之比(最小值/最大值)求出面光源裝置的均勻度。
面光源裝置的亮度是用冷陰極管作為一次光源，對(duì)逆變器(ハリソン公司制HIU-742A)施加直流12V以進(jìn)行高頻點(diǎn)亮，將面光源裝置的表面分割為3×5個(gè)20mm見方的正方形，求出各正方形法線方向的亮度值的15點(diǎn)平均。
實(shí)施例1用玻璃砂(ポッタ-ズバロティ-ニ公司制J220)，使不銹鋼板至噴砂噴嘴的距離為35cm，以0.10Mpa的噴砂壓力對(duì)整個(gè)面進(jìn)行噴砂處理，使經(jīng)過鏡面精加工的不銹鋼板的表面粗糙化。以此得到具有粗糙的形狀轉(zhuǎn)印面的第一金屬模具。
另一方面，通過對(duì)不銹鋼板進(jìn)行鏡面精加工，得到具有平面的形狀轉(zhuǎn)印面的第二金屬模具。
用上述第一金屬模具和第二金屬模具進(jìn)行出射成型，制作出形狀為，長邊長度290mm、短邊長度216mm的長方形，厚度沿短邊從2.0mm至0.7mm變化的楔形，其中一面(光出射面)由粗面形成，另一面(背面)則由平面形成透明丙烯酸樹脂板，將它作為導(dǎo)光體。所得到的導(dǎo)光體的粗面的表面形狀如圖7所示，平均傾斜角θa為1.1°，中心線平均粗度Ra為0.12μm，十點(diǎn)平均粗度Rz為0.90μm。
沿長邊配置冷陰極管使之與導(dǎo)光體的厚度2.0mm的長邊側(cè)端面相對(duì)，并配置光源反光器以覆蓋該冷陰極管的導(dǎo)光體光入射端面一側(cè)部分以外的部位。而且，在導(dǎo)光體背面一側(cè)配置光漫反射薄片(東麗株式會(huì)社制E60)作為光反射元件，而在光出射面一側(cè)配置并排多條頂角65°、間距50μm的棱鏡列所形成的厚度155μm的棱鏡片(三菱人造絲株式會(huì)社制M165)作為光偏轉(zhuǎn)元件，使其棱鏡列形成面與光出射面一側(cè)相對(duì)，制作出圖1所示的面光源裝置(其中導(dǎo)光體的背面未形成棱鏡列的面光源裝置)。也就是說，將導(dǎo)光體由粗面形成的面用作光出射面。
組裝制作上述面光源裝置時(shí)進(jìn)行了除電處理。觀察所得到的面光源裝置的發(fā)光面時(shí)，觀察不到導(dǎo)光體和棱鏡片兩者間距離的不均勻、光學(xué)密接等造成的光學(xué)異常所引起的光學(xué)不均勻。該面光源裝置的平均亮度為155cd/m2，均勻度為0.75，兩者都良好。
而且，對(duì)組裝制作上述面光源裝置時(shí)除了未進(jìn)行除電處理以外同樣實(shí)施各工序得到的面光源裝置的發(fā)光面進(jìn)行觀察，觀察不到導(dǎo)光體和棱鏡片兩者間距離的不均勻、光學(xué)密接等造成的光學(xué)異常所引起的光學(xué)不均勻。
實(shí)施例2除了將噴砂處理時(shí)的噴砂壓力設(shè)定為0.08Mpa以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的工序。所得到的導(dǎo)光體的粗面的表面形狀如圖8所示，平均傾斜角θa為1.1°，中心線平均粗度Ra為0.09μm，十點(diǎn)平均粗度Rz為0.75μm。
對(duì)組裝制作面光源裝置時(shí)進(jìn)行除電處理所得到的面光源裝置的發(fā)光面進(jìn)行觀察，觀察不到導(dǎo)光體和棱鏡片兩者間距離的不均勻、光學(xué)密接等造成的光學(xué)異常所引起的光學(xué)不均勻。該面光源裝置的平均亮度為152cd/m2，均勻度為0.79，兩者都良好。
而且，對(duì)組裝制作面光源裝置時(shí)除了未進(jìn)行除電處理外進(jìn)行同樣的工序得到的面光源裝置的發(fā)光面進(jìn)行觀察，導(dǎo)光體和棱鏡片兩者間距離的不均勻、光學(xué)密接等造成的光學(xué)異常所引起的光學(xué)不均勻僅僅為可觀察到的程度。
對(duì)比例1用ポッタ-ズバロティ-ニ公司制J400作為噴砂處理所用的玻璃砂，且除了使噴砂處理時(shí)的噴砂壓力設(shè)定為0.15Mpa以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的工序。所得到的導(dǎo)光體的粗面的表面形狀如圖9所示，平均傾斜角0a為1.1°，中心線平均粗度Ra為0.07μm，十點(diǎn)平均粗度Rz為0.61μm。
對(duì)組裝制作面光源裝置的時(shí)進(jìn)行除電處理所得到的面光源裝置的發(fā)光面進(jìn)行觀察，部分觀察到導(dǎo)光體和棱鏡片兩者間距離的不均勻、光學(xué)密接等造成的光學(xué)異常所引起的光學(xué)不均勻。該面光源裝置的平均亮度為153cd/m2，均勻度為0.77。
又對(duì)組裝制作面光源裝置時(shí)除了未進(jìn)行除電處理以外，實(shí)施同樣的工序，得到的面光源裝置的發(fā)光面進(jìn)行觀察，導(dǎo)光體和棱鏡片兩者間的距離的不均勻、光學(xué)密接等造成的光學(xué)異常所引起的光學(xué)不均勻在整面范圍均可觀察到。
工業(yè)實(shí)用性綜上所述，采用本發(fā)明，通過用光出射面形成為平均傾斜角θa和十點(diǎn)平均粗度Rz分別在特定范圍內(nèi)的細(xì)微凹凸面構(gòu)成的面的導(dǎo)光體，即便片狀光偏轉(zhuǎn)元件薄型化，也能夠在避免有損于作為光出射控制功能結(jié)構(gòu)的細(xì)微凹凸面的光出射控制功能的情況下，防止導(dǎo)光體和片狀光偏轉(zhuǎn)元件兩者發(fā)生粘連，作為液晶顯示元件的背光照明使用時(shí)可提供亮度及其均勻度優(yōu)異，圖像顯示性能不變差的高品質(zhì)的面光源裝置。
權(quán)利要求
1.一種面光源裝置用導(dǎo)光體，是對(duì)從一次光源所發(fā)出的光進(jìn)行導(dǎo)光，并具有讓從所述一次光源所發(fā)出的光入射的光入射端面和讓經(jīng)過導(dǎo)光的光出射的光出射面的板狀導(dǎo)光體，其特征在于，所述光出射面形成為細(xì)微凹凸面，該細(xì)微凹凸面的平均傾斜角θa為0.3°～30°，十點(diǎn)平均粗度Rz為0.7μm～10μm。
2.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置用導(dǎo)光體，其特征在于，所述細(xì)微凹凸面的中心線平均粗度Ra為0.08μm～1.5μm。
3.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置用導(dǎo)光體，其特征在于，所述細(xì)微凹凸面包含許多外凸的微小凸曲面區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置用導(dǎo)光體，其特征在于，所述導(dǎo)光體呈矩形板狀，與該矩形板狀導(dǎo)光體的一端邊緣相對(duì)應(yīng)地形成有所述光入射端面。
5.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置用導(dǎo)光體，其特征在于，所述導(dǎo)光體呈矩形板狀，與該矩形板狀導(dǎo)光體的一個(gè)角部相對(duì)應(yīng)地形成有所述光入射端面。
6.一種面光源裝置，其特征在于，具備如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的面光源裝置用導(dǎo)光體；與該導(dǎo)光體的所述光入射端面鄰接配置的所述一次光源；以及與所述導(dǎo)光體的光出射面鄰接配置的片狀光偏轉(zhuǎn)元件，該光偏轉(zhuǎn)元件具有位于相對(duì)于所述導(dǎo)光體的光出射面位置的入光面及其相反一側(cè)的出光面，所述入光面上并排形成有多條棱鏡列。
7.如權(quán)利要求6所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)元件的各棱鏡列分別在大致平行于與所述導(dǎo)光體的所述光入射端面對(duì)應(yīng)的邊緣的方向上直線狀延伸。
8.如權(quán)利要求6所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)元件的各棱鏡列分別沿以所述導(dǎo)光體的所述光入射端面對(duì)應(yīng)的角部為大致中心的圓弧形狀延伸。
9.如權(quán)利要求7所述的面光源裝置，其特征在于，所述一次光源為在大致平行于與所述導(dǎo)光體的所述光入射端面對(duì)應(yīng)的邊緣的方向上延伸的線狀光源。
10.如權(quán)利要求8所述的面光源裝置，其特征在于，所述一次光源為相對(duì)于所述導(dǎo)光體的所述光入射端面的角部鄰接配置的點(diǎn)狀光源。
全文摘要
一種面光源裝置用導(dǎo)光體，是對(duì)從一次光源(2)所發(fā)出的光進(jìn)行導(dǎo)光，并具有讓從一次光源(2)所發(fā)出的光入射的光入射端面(41)和讓經(jīng)過導(dǎo)光的光出射的光出射面(43)的板狀導(dǎo)光體(4)，光出射面(43)形成為包含許多外凸的微小凸曲面區(qū)域的細(xì)微凹凸面，其平均傾斜角θa為0.3°～30°，十點(diǎn)平均粗度Rz為0.7μm～10μm。與導(dǎo)光體光出射面(43)鄰接配置有棱鏡片制成的光偏轉(zhuǎn)元件(6)。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK1675496SQ0381943
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者松本浩紀(jì), 山下友義 申請(qǐng)人:三菱麗陽株式會(huì)社