專利名稱：照明裝置以及使用其的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于計算機設(shè)備、便攜式電話或一般的電子設(shè)備等中的照明裝置以及使用其的顯示裝置。
背景技術(shù)：
對于近年來使用在計算機設(shè)備或便攜式電話等中的彩色液晶顯示裝置的薄型、輕量化、高亮度化、低功耗化的要求越來越高。與此相伴，作為使用于彩色液晶顯示裝置的照明裝置的光源，多采用發(fā)光效率較高的高亮度LED。并且，將來自光源的光封閉并照射在液晶顯示元件的導(dǎo)光板的設(shè)計也積極地實現(xiàn)了注重LED這樣的點光源的設(shè)計。詳細(xì)地，公開了在導(dǎo)光板背面排列在形狀上具有長度方向的方向性的漫射圖形元件使其長度方向與連結(jié)漫射圖形元件和光源的方向幾乎垂直從而提高出射效率的技術(shù)；以及在導(dǎo)光板的1/2區(qū)域帶有傾斜使得漫射圖形元件密度帶給亮度特性的效果不飽和的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利第3151830號公報)。
這樣，在以往的照明裝置中，因為形狀的長度方向與連接漫射圖形元件和光源的方向幾乎垂直，所以存在這樣的課題不能充分大地獲取相對于以漫射圖形元件為中心的圓弧方向的漫射圖形元件的排列密度，難以進行圖形排列。或者，當(dāng)導(dǎo)光板的大約1/2帶有傾斜時，因為在傾斜部分中在內(nèi)部被多重反射的光的反射角與傳播同步變化，所以難以進行漫射圖形元件的設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種將使用了LED等點光源的照明裝置的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化并且薄型、輕量、高亮度的照明裝置。
本發(fā)明的照明裝置涉及一種在導(dǎo)光板的光入射面具有點光源的照明裝置，其中在導(dǎo)光板的與光出射面相反側(cè)的面的幾乎整個面上形成細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體(micro-structure for light-scattering)。該細(xì)微結(jié)構(gòu)體被設(shè)置多個，并各自分離配置。并且各個細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體在其形狀上具有長度方向的方向性，其長度方向與連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和多個光源中處于最短距離的點光源的方向大致平行。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠不損失相對于來自點光源的光的出射效率，能夠充分大地獲取相對于以點光源為中心的圓弧方向的漫射圖形元件的排列密度。
另外，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的側(cè)面是大致平行于連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和多個點光源中處于最短距離的點光源的方向的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，和以往的三角柱或半圓柱等形狀的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體相比，能夠提高細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的光反射效率。
另外，導(dǎo)光板的光出射面或者相反側(cè)的面是由與導(dǎo)光板的入射面大致平行地被分割的多個區(qū)域構(gòu)成，對于多個區(qū)域的導(dǎo)光板的厚度是隨著越遠(yuǎn)離多個光源而越薄的結(jié)構(gòu)。這樣，利用使遠(yuǎn)離點光源區(qū)域的導(dǎo)光板的厚度變薄的結(jié)構(gòu)，能夠提高細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的利用效率，同時能夠不使在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光的反射角變化。因此，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的設(shè)計變得容易。
進而，對于在導(dǎo)光板上形成的多個區(qū)域的邊界面的形狀為以多個點光源為中心的圓弧。通過這種結(jié)構(gòu)，在邊界面被反射的光也高效地在細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體被再次反射，可實現(xiàn)明亮的照明裝置。
另外，在導(dǎo)光板內(nèi)部，隨著遠(yuǎn)離點光源，傳播光的能量密度減少。于是，為了能夠進行均勻的照明，構(gòu)成為隨著遠(yuǎn)離點光源，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形成密度變大。
特別地，在將導(dǎo)光板分割成多個厚度不同的區(qū)域的情況下，通過導(dǎo)光板厚度的變化，導(dǎo)光板內(nèi)部的光能量密度不連續(xù)地變化。并且，在各個區(qū)域內(nèi)，隨著遠(yuǎn)離點光源，傳播光的光能量密度變小。于是，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體形成為在形成于導(dǎo)光板上的多個區(qū)域內(nèi)部中隨著遠(yuǎn)離點光源而密度變大。此時，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形成密度夾著邊界面而不連續(xù)地變化。通過這種結(jié)構(gòu)，可均勻地照明。
另外，當(dāng)有效地利用來自配置了點光源的光入射面的光時，通過將連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和多個點光源中處于最短距離的點光源的方向上的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的剖面做成大致直角三角形，就能夠提高光的利用效率。
相反地，在利用來自與配置了點光源的光入射面相反側(cè)的導(dǎo)光板端面的反射光的情況下，通過將連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和多個點光源中處于最短距離的點光源的方向上的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的剖面做成大致等腰三角形，就能夠提高光利用效率。
在導(dǎo)光板上不能用足夠大的密度形成細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的情況下，就在導(dǎo)光板的光出射面的幾乎整個面上形成相互離開的第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體。該第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體也在形狀上具有長度方向的方向性，并且其長度方向與連結(jié)第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和多個光源中處于最短距離的點光源的方向大致平行或垂直。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，就能夠從光出射面直接獲得照明光。
此時，通過將連結(jié)第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和點光源方向上的第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的剖面做成直角三角形或者等腰三角形，就能夠提高光利用效率。進而，通過與導(dǎo)光板出射面相對置地設(shè)置光漫射片或者棱鏡片，可謀求來自照明裝置的照明放射分布的最優(yōu)化，并能夠成為明亮的照明裝置。進而，為了再利用從導(dǎo)光板的端面泄露出的光而提高光利用效率，與和導(dǎo)光板的光照射面相反側(cè)的面、以及除了光入射面的垂直于光照射面的側(cè)面相對置，配有光反射層。
并且，利用導(dǎo)光板的光照射面一側(cè)開口的殼體保持點光源、導(dǎo)光板、光漫射片、光反射層，通過該結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)操作容易、穩(wěn)定性、可靠性高的照明裝置。
另外，通過將上述某一種結(jié)構(gòu)的照明裝置和非自發(fā)光型的顯示元件組合使用，就可實現(xiàn)高亮度且薄型、輕量的顯示裝置。


圖1是示意性地表示本發(fā)明的照明裝置的剖面圖。
圖2是示意性地表示本發(fā)明的照明裝置的平面圖。
圖3是示意性地表示使用于本發(fā)明的照明裝置的導(dǎo)光板的剖面圖。
圖4A、4B、4C是說明形成在本發(fā)明的導(dǎo)光板上的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。
圖5A、5B是說明形成在本發(fā)明的導(dǎo)光板上的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。
圖6是說明形成在本發(fā)明的導(dǎo)光板上的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。
圖7是說明形成在本發(fā)明的導(dǎo)光板上的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。
圖8是說明形成在本發(fā)明的導(dǎo)光板上的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。
圖9是表示本發(fā)明的照明裝置的導(dǎo)光板的剖面形狀的示意圖。
圖10是表示本發(fā)明的照明裝置的導(dǎo)光板的剖面形狀的示意圖。
圖11是表示本發(fā)明的照明裝置的導(dǎo)光板的剖面形狀的示意圖。
圖12是表示本發(fā)明的照明裝置的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的排列的示意平面圖。
圖13是示意性地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的剖面圖。
具體實施例方式
參照圖4A、圖9來說明本發(fā)明的照明裝置的結(jié)構(gòu)。如圖9示意性地所示，本發(fā)明的照明裝置具備點光源1、將點光源的光從光入射面導(dǎo)向光出射面的導(dǎo)光板2、以及形成在導(dǎo)光板的與光出射面相反側(cè)面上的多個細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18。并且，如圖4A所示，該細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18的長度方向和來自點光源的光線入射到細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的方向大致一致?；蛘?，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向也可以是與連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和點光源的直線大致平行。進而，構(gòu)成細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的2個側(cè)面形成為將各個側(cè)面在點光源方向上延伸的假想面在點光源相交。也可以將構(gòu)成該細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的2個側(cè)面用光漫射面構(gòu)成?；蛘?，也可以用具有起伏的曲面或者多個平面的組合構(gòu)成。進而，可以將該2個側(cè)面作為光漫射面。
另外，導(dǎo)光板的光出射面、或者與光出射面相反側(cè)的面被分割成多個區(qū)域，在該多個區(qū)域中的導(dǎo)光板的厚度為越遠(yuǎn)離光源越薄的結(jié)構(gòu)。進而，該多個區(qū)域被分割成與連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和點光源的直線大致正交。具體地，將多個區(qū)域的邊界面的形狀做成以點光源為大致中心的圓弧。并且，構(gòu)成為以該邊界面為界的散射結(jié)構(gòu)體的形成密度不連續(xù)地變化。
另外，在設(shè)置多個點光源的情況下，對應(yīng)于各個光源，形成上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體。
下面，基于附圖對本發(fā)明進行具體地說明。
圖1和圖2是表示本實施例的照明裝置的基本結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖面圖和平面圖。如圖1所示，與導(dǎo)光板2的光入射面相對置配置了點光源1。光入射面和光出射面為垂直的位置關(guān)系。在這里，使用LED元件來作為點光源1。在LED元件中，公知的有白色LED，將來自藍(lán)色LED的放射光用黃色熒光體進行波長變換來產(chǎn)生綠色光和紅色光并和原來的藍(lán)色光加色法混色，從而獲得白色光；以及3色混合LED，通過將發(fā)紅色光的紅色LED、發(fā)綠色光的綠色LED、發(fā)藍(lán)色光的藍(lán)色LED相互接近配置并加色法混色來獲得白色光。這些光源具有導(dǎo)光板厚度左右的發(fā)光區(qū)域，該發(fā)光區(qū)域的長度跟光入射面方向的長度相比足夠短，可作為點光源來對待。
點光源1并排安裝于在聚酰亞胺等高分子薄膜上實施了電極布線的FPC基板7上，并從未圖示的電源提供電力。多個點光源并排使用的情況較多。圖2表示點光源1a、1b、1c3個并排使用的情況的例子。當(dāng)點光源是從如圖2所示的導(dǎo)光板2的側(cè)面入射的側(cè)面發(fā)光型并且使用于便攜式電話等的小型點光源時，LED的數(shù)量通常使用2～5個。另外，在像使用于筆記本型計算機的液晶顯示裝置的情況下，在使用于有大于等于15型左右的較大的液晶顯示裝置的情況下，使用數(shù)量為300～400個左右的LED。本發(fā)明也可適用于考慮了與多個點光源1個1個對應(yīng)的放射特性的照明裝置。
導(dǎo)光板2使用丙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、或者環(huán)烯類樹脂等透明高分子材料以注塑成形制作。與導(dǎo)光板2光出射面相反一側(cè)的面，即在背面形成了多個細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體。從點光源1出射的光在導(dǎo)光板2的內(nèi)部傳播，通過在這些多個細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體散射而偏轉(zhuǎn)，從光出射面出射。另外，在導(dǎo)光板2的光出射面?zhèn)纫残纬闪硕鄠€細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的情況下，該細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體將在導(dǎo)光板2的內(nèi)部傳播的光直接從光照射面?zhèn)瘸錾涞耐瑫r，使來自形成于背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的偏轉(zhuǎn)光進一步偏轉(zhuǎn)，起到形成較好放射角分布的作用。
另外，與跟導(dǎo)光板2的光入射面垂直的三個側(cè)面和背面、換言之與除了光出射面和光入射面的導(dǎo)光板的4個面相面對，配有光反射層3、4。該光反射層3、4配有Ag和Al、或者將這些化合物用真空蒸鍍形成在表面的高分子薄膜、或混合白色顏料來提高反射率的高分子薄膜。
另一方面，與導(dǎo)光板2的光出射面對置設(shè)置了光漫射片5以及棱鏡片6。光漫射片5是在表面形成顆粒等細(xì)微的散射結(jié)構(gòu)體或者在表面涂敷空心顆粒的透明薄膜，起到使從導(dǎo)光板2出射的光漫射并使均勻化的作用。通過配有該光漫射片5，能夠減少來自導(dǎo)光板2的出射光中產(chǎn)生的亮度不均或明線等引起的不良影響。
另外，棱鏡片6是在表面規(guī)則地形成棱線和光入射面幾乎平行的多個細(xì)微棱鏡的透明薄膜。這種棱鏡將來自導(dǎo)光板2的放射光的出射角變換到與棱鏡片的面垂直的方向，使亮度的視覺依賴性提高。圖1表示只配置了1塊棱鏡片的情況，但也可以配有相互的棱線幾乎正交的2塊棱鏡片?；蛘撸脕碜詫?dǎo)光板2的放射光的出射角，可以省略棱鏡片6。
以上說明的各要素利用殼體8來支撐、固定。通過將各要素支撐、固定在該殼體8上，即使從外部施加機械力，也能夠不破壞各要素間的位置關(guān)系，進行穩(wěn)定的照明，同時處理也變得容易。此外，利用將白色顏料等反射率高的材料混合而成的高分子材料形成該殼體8，從而就可以省略光反射層3和4。
另外，使用于本實施例的照明裝置的導(dǎo)光板2被分割成多個區(qū)域。在圖2中表示被分割成3個區(qū)域9、10、11的例子，根據(jù)導(dǎo)光板的大小和厚度，常常進一步分割成多個區(qū)域。圖3示意性地表示該分割的情形。如圖所示，在各區(qū)域?qū)Ч獍宓暮穸炔煌?。即，從點光源1觀察，越遠(yuǎn)的區(qū)域?qū)Ч獍?的厚度就越薄。
在圖2所示的實施例中，各區(qū)域9、10、11的邊界12和13做成以點光源1a、1b、1c為大致的中心描繪的圓弧。嚴(yán)格地講，最好是做成以從各點光源入射的光在導(dǎo)光板內(nèi)部的擴散的會聚點為中心的圓弧。這樣，通過將被分割的區(qū)域的邊界形狀做成圓弧狀，在邊界面被反射的光因為向該圓弧的中心(即點光源側(cè))反射，所以能夠利用形成于導(dǎo)光板的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體再度高效地反射而加以利用。邊界面12、13的剖面方向的形狀雖然沒有限制，但是最好是大致垂直或者使其傾斜成頂角為鈍角。由此，能夠使在邊界面產(chǎn)生的明線減少。另外，邊界線的階梯部的高度為20～100μm左右較好。即，導(dǎo)光板2的各區(qū)域變化為分別變薄20～100μm左右較好。不期望發(fā)生下述情形如果階梯部的高度低于上述范圍則必須使分割區(qū)域的數(shù)量增多，并且如果階梯部的高度高于上述范圍，則明線等的影響變大。
另外，分割區(qū)域的面無論是光出射面?zhèn)冗€是和光出射面?zhèn)认喾磦?cè)的面都可以。當(dāng)將光出射面?zhèn)确指畛蓞^(qū)域時，在光出射面?zhèn)任葱纬杉?xì)微散射結(jié)構(gòu)體的情況下，導(dǎo)光板的制作變得容易，可是區(qū)域邊界的明線容易變得顯眼。這能夠通過使形成區(qū)域邊界的階梯部的圓錐角平緩或者使光漫射片的霧度值(haze value)最優(yōu)化來緩和。另一方面，在將和光出射面相反側(cè)的面分割成區(qū)域的情況下，雖然明線不太顯眼，但是細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的制法變得復(fù)雜。
這樣，在各區(qū)域中，改變導(dǎo)光板的厚度，根據(jù)越遠(yuǎn)離點光源的區(qū)域越薄，隨著遠(yuǎn)離點光源，能夠使導(dǎo)光板內(nèi)部的光反復(fù)反射次數(shù)增加。光在導(dǎo)光板2中傳播，隨著遠(yuǎn)離點光源，光能量密度下降。因此，當(dāng)要從導(dǎo)光板的光出射面出射均勻的光時，隨著遠(yuǎn)離點光源，必須使細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形成密度變大。因此，在未將導(dǎo)光板2分割成如上述區(qū)域的情況下，形成在離點光源最遠(yuǎn)的導(dǎo)光板背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形成密度為最大。
此外，因為形成的分割區(qū)域由平行于光出射面的平面挾持，所以即使其厚度在各區(qū)域不同，在內(nèi)部的傳播光入射到光出射面或背面的角度遍及整個導(dǎo)光板，和沒分割成這些區(qū)域的情況沒有變化。因此，與細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的尺寸和角度相關(guān)的設(shè)計除了形成密度之外其余和未進行區(qū)域分割的情況相同。
可是，如圖2以及圖3所示，在將導(dǎo)光板分割成厚度不同的區(qū)域時，因為在各區(qū)域內(nèi)部的反復(fù)反射次數(shù)不同，所以最合適的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形成密度也不同。另一方面，在各區(qū)域內(nèi)，越是遠(yuǎn)離點光源的位置光能量密度就越小。因此，夾著各區(qū)域的邊界，形成細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的密度如果從點光源側(cè)的區(qū)域移到比其遠(yuǎn)的區(qū)域，則會不連續(xù)地變化?？墒?，在各區(qū)域內(nèi)，隨著遠(yuǎn)離點光源，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形成密度必須變大。
下面，針對細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形狀進行說明。圖4A示意性地表示從導(dǎo)光板的發(fā)光面看到的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的透視平面圖。圖4B表示在圖4A中的點劃線CD的剖面形狀，圖4C表示在點劃線AB的剖面形狀。形成于導(dǎo)光板背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體做成向?qū)Ч獍鍍?nèi)側(cè)凹陷的凹狀，該形狀在長度方向上具有方向性。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體由在棱線16交叉的2個斜面14及15、以及與導(dǎo)光板的背面大致垂直的2個側(cè)面17a及17b構(gòu)成。因此，如圖4B所示，在點劃線CD的剖面做成正方形或者長方形。在該例中，位于點光源側(cè)的斜面14比另一個斜面15面積大。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體形成為其長度方向和來自點光源的光線入射到細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的方向大致一致。在點光源有多個的情況下，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體形成為和來自處于離細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體最短距離的點光源的光線入射到細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的方向大致一致。這樣，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向形成為和從點光源入射到該細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的光線大致并行。另外，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的側(cè)面17a以及17b形成為將側(cè)面分別沿點光源方向延長的假想面在點光源的附近相交。在點光源有多個的情況下，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的側(cè)面17a以及17b形成為將側(cè)面分別沿點光源方向延長的假想面在處于和細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體最短距離的點光源的附近相交。通過這樣做成細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形狀，可使來自點光源的光高效地在斜面14反射，并能夠使亮度最大化。
針對細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形狀的其他例子進行說明。圖5A示意性地表示從導(dǎo)光板的發(fā)光面看到的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的透視平面圖。圖5B表示在該細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的圖5A的點劃線CD的剖面形狀。形成于導(dǎo)光板背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體做成向?qū)Ч獍鍍?nèi)側(cè)凹陷的凹形狀，該形狀在長度方向上具有方向性。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體由在棱線16交叉的4個平面14、15、17a以及17b構(gòu)成。在先前所示的圖4A、4B、4C的例中，側(cè)面17a、17b與導(dǎo)光板的背面大致垂直。但是在圖5A的例中，做成斜面。因此，如圖5B所示，剖面做成三角形。因為在圖4A所示的結(jié)構(gòu)中細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體向光源的斜面面積變大，所以，優(yōu)選其以使來自點光源的光更多地向?qū)Ч獍宓墓獬錾涿娣瓷?偏轉(zhuǎn)。另一方面，從既增大細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的配置密度又能確保向后方透過的光線數(shù)量這種觀點來看，優(yōu)選圖5A的結(jié)構(gòu)。另外，在圖5A所示的結(jié)構(gòu)中，因為在細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體頂部不存在棱線，所以有利于抑制導(dǎo)光板的光出射面的明線的發(fā)生。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的其他結(jié)構(gòu)、效果和圖4A的例子完全相同。
另外，使用圖6針對細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的其他形狀進行說明。圖6是從導(dǎo)光板的背面看到的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。形成于導(dǎo)光板背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體做成向?qū)Ч獍鍍?nèi)側(cè)凹陷的凹形狀，該形狀在長度方向上具有方向性。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體由在棱線16交叉的4個平面14、15、17a以及17b構(gòu)成。在利用側(cè)面17a、17b形成1條棱線這點上和圖5A的例子不同。因此，由連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和點光源的直線產(chǎn)生的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的剖面形狀為梯形或四邊形。在這里，使側(cè)面17a、17b的表面粗糙，并使入射到側(cè)面的光發(fā)生漫反射。為了使漫射效果顯著，與圖5A的結(jié)構(gòu)相比，側(cè)面17a、17b的面積增加。由此，使在導(dǎo)光板的光出射面的漫射光增加，不僅抑制明線的發(fā)生和干涉條紋的發(fā)生，而且不需要設(shè)置在以往導(dǎo)光板的光出射面上的漫射板。
進而，使用圖7針對細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的其他形狀進行說明。圖7是從導(dǎo)光板的背面看到的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。形成于導(dǎo)光板背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體做成向?qū)Ч獍鍍?nèi)側(cè)凹陷的凹形狀，該形狀在長度方向上具有方向性。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體由在棱線16交叉的4個平面14、15、17a以及17b構(gòu)成。在利用側(cè)面17a、17b形成1根棱線這點上和圖6的結(jié)構(gòu)相同。但是，在這里，棱線為S形或者具有其他規(guī)則性的曲線形狀、或者沒有規(guī)則性的曲線狀或者鋸齒線狀。根據(jù)這種形狀，側(cè)面17a、17b面的光漫射面積比圖6的結(jié)構(gòu)增加的同時，能夠控制在側(cè)面反射的光線的漫射方向。因此，能夠抑制在導(dǎo)光板的光出射面的明線的發(fā)生或者干涉條紋的發(fā)生。
進而，使用圖8針對細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的其他形狀進行說明。圖8是從導(dǎo)光板的背面看到的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的示意圖。形成于導(dǎo)光板背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體做成向?qū)Ч獍鍍?nèi)側(cè)凹陷的凹形狀，該形狀在長度方向上具有方向性。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體由在棱線16交叉的2個斜面14、15以及與導(dǎo)光板的背面大致垂直的2個側(cè)面17a以及17b構(gòu)成。在圖8所示的例子中，位于點光源側(cè)的斜面14比另一個斜面15面積大。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體形成為其長度方向和來自點光源附近的光線入射到細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的方向大致一致。通過這樣做，像2in1芯片那樣，在1個LED芯片上包含了多個點光源的情況下，可將來自多個點光源的光高效地在斜面14反射，并能夠使亮度最大化。
下面，針對細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向的剖面形狀使用附圖進行詳細(xì)地說明。圖9是表示在與圖4A、圖5A的點劃線AB相當(dāng)?shù)木€的導(dǎo)光板的剖面形狀的示意圖。在圖9所示的例子中，在連結(jié)多個光源中處于最短距離的點光源1和細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18的方向中的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18的剖面大致為直角三角形。即，圖4A或者圖5A所示的斜面15與導(dǎo)光板2的背面大致垂直。斜面14和導(dǎo)光板2的背面所成的角度依賴于導(dǎo)光板的厚度、長度、或者在光出射面的出射角等，但是，它處在5～55度的范圍內(nèi)。該角度小到5～15度左右時，因為能夠以全反射條件或與之接近的條件反射在導(dǎo)光板內(nèi)傳播的光，所以光出射效率變高。但是，因為出射角相對于立在導(dǎo)光板的光出射面的垂線產(chǎn)生較大傾斜，所以視角特性變差。因此，在該情況下，需要用圖1所示棱鏡片6對出射角進行校正。另外，該角度大到45～55度時，因為以遠(yuǎn)離全反射條件的條件反射在導(dǎo)光板內(nèi)傳播的光，所以光出射效率變低。但是，出射角相對于立在導(dǎo)光板的光出射面的垂線成0±15度的角度，所以在視覺方向(在光出射面的垂線方向)上光被反射，不需要棱鏡片6。
同樣，針對細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向的其他剖面形狀使用圖10進行說明。在圖10所示的例子中，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18的剖面形狀為等腰三角形。通過將剖面形狀做成等腰三角形，使來自與配置了點光源1的光入射面相對的端面的返回光、由分割區(qū)域的邊界面產(chǎn)生的反射光向光出射面?zhèn)鹊男首兒谩?br> 對于圖4A～圖10所示的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的典型尺寸，底面一邊的長度是5～50μm×7～120μm，高度是5～120μm。該尺寸根據(jù)剖面形狀或斜面的傾斜角等而不同。想盡可能地獲得密度時，將底面的短邊尺寸設(shè)定為小到5μm左右的值。
圖12示意性地表示細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的排列的具體例。如圖所示，在這里使用3個LED1a、1b、1c作為點光源。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體20排列成其形狀的長度方向與和最接近各細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的LED連結(jié)的直線大致平行。導(dǎo)光板2被分割成3個區(qū)域9、10、11，在各區(qū)域內(nèi)，隨著遠(yuǎn)離LED，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體20的形成密度變大。進而，當(dāng)從區(qū)域9移動到區(qū)域10時，細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體20的形成密度不連續(xù)地減少。該密度的減少量由各區(qū)域的導(dǎo)光板厚度的差決定。
因為細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體20的長度方向與和LED連結(jié)的直線平行排列，所以能夠較大地獲取向以LED附近為中心的圓弧方向的填充密度，其結(jié)果是散射特性也難以飽和。另外，因為隨著遠(yuǎn)離LED導(dǎo)光板變薄，所以在內(nèi)部的反復(fù)反射次數(shù)隨著遠(yuǎn)離LED而變大。因此，形成在處于遠(yuǎn)離LED的地方的區(qū)域的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的密度跟未形成區(qū)域9、10、11時的密度比較能變小。進而，通過從細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的排列盡可能地排除規(guī)則性，從而能夠抑制云紋條紋等的發(fā)生。
另一方面，如圖11所示，除了設(shè)置在導(dǎo)光板2的背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18之外，也能夠在導(dǎo)光板2的光出射面設(shè)置其他的第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體19。該第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體19具有將在形成于背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18未散射完的傳播光成分散射并從光出射面出射的功能。第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體19的平面形狀是和圖4A、4B、4C同樣的形狀，其側(cè)面形成為平行于連結(jié)處于最近的點光源和第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體19的直線。此外，如果形成于光出射面?zhèn)鹊牡诙?xì)微散射結(jié)構(gòu)體19以形成在背面的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體18的形成密度的1/5～1/50左右的密度同樣的形成就有效果。因此，可以排列第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體，使其長度方向與和點光源連接結(jié)的方向垂直。另外，圖11所示的第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體19的剖面形狀成為在導(dǎo)光板的外側(cè)呈凸?fàn)畹娜切?。作為該三角形的形狀，依賴于來自光出射面的光出射角的設(shè)計值。另外，當(dāng)將第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體19做成在導(dǎo)光板的內(nèi)側(cè)呈凹形狀時，在該細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體被反射的光在導(dǎo)光板背面?zhèn)雀淖兎较?。并且，在?dǎo)光板背面或者設(shè)置在背面的光反射層被反射后從光出射面被出射。
最后，使用圖13針對使用了本發(fā)明的照明裝置的液晶顯示裝置進行說明。照明裝置具備上述某一種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板2，與導(dǎo)光板2的光入射面相面對配置了點光源1。點光源1安裝在FPC基板7上。另外，設(shè)置了光反射層3、4，使得與導(dǎo)光板2的三個側(cè)面和背面，換言之與除了光出射面和光入射面的導(dǎo)光板的4個面相面對。并且，在導(dǎo)光板的光出射面的上側(cè)設(shè)置了液晶顯示元件21。進而，在導(dǎo)光板2和液晶顯示元件21之間設(shè)置光漫射鏡片5和棱鏡片6。作為液晶顯示元件，可采用使用了TFT元件的透過型有源矩陣型液晶顯示元件或使用了STN液晶等的透過型無源矩陣型液晶顯示元件等。該液晶顯示元件21利用保持照明裝置的殼體8被共同保持。在液晶顯示元件上連接有未圖示的電路基板，并對其提供來自液晶驅(qū)動電路的電力和驅(qū)動信號。通過做成圖12所示的液晶顯示裝置，可實現(xiàn)亮度均勻且明亮的液晶顯示裝置。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)使用了LED等點光源的照明裝置的薄型、輕量化的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)光利用效率較高、高亮度且低功耗的照明裝置以及顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于，具備點光源、將來自上述點光源的光從光入射面導(dǎo)向光出射面的導(dǎo)光板、以及在上述導(dǎo)光板的與上述光出射面相反一側(cè)的面上形成的多個細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體，并且上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向和來自上述點光源的光線入射到上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的方向大致一致。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向與連結(jié)上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和上述點光源的直線大致平行。
3.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，構(gòu)成上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的2個側(cè)面形成為使各自的側(cè)面沿點光源方向延長的假想面在上述點光源處相交。
4.如權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于，構(gòu)成上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的2個側(cè)面是光漫射面。
5.如權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于，構(gòu)成上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的2個側(cè)面由具有起伏的曲面或者多個平面的組合構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，由連結(jié)上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和上述點光源的直線產(chǎn)生的上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的剖面形狀是直角三角形。
7.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，由連結(jié)上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和上述點光源的直線產(chǎn)生的上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的剖面形狀是等腰三角形。
8.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，由連結(jié)上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和上述點光源的直線產(chǎn)生的上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的剖面形狀是梯形。
9.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，在上述導(dǎo)光板的光出射面上形成相互離開的第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體，上述第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向與連結(jié)上述第二細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和上述點光源的直線大致平行或者大致垂直。
10.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，上述點光源被設(shè)置了多個，并且與各個光源對應(yīng)地形成了上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體。
11.如權(quán)利要求1～10任意一項所述的照明裝置，其特征在于，上述導(dǎo)光板的光出射面或者與光出射面相反側(cè)的面被分割成多個區(qū)域，在上述多個區(qū)域的導(dǎo)光板的厚度隨著遠(yuǎn)離上述光源而變薄。
12.如權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于，上述多個區(qū)域被分割成與連結(jié)上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和上述點光源的直線大致正交。
13.如權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于，上述多個區(qū)域的邊界面的形狀是以上述點光源為大致中心的圓弧。
14.如權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于，上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的形成密度夾著上述多個區(qū)域的邊界面而不連續(xù)地變化。
15.一種顯示裝置，具備點光源、將來自上述點光源的光從光入射面導(dǎo)向光出射面的導(dǎo)光板、以及設(shè)置在上述導(dǎo)光板的光照射面一側(cè)的非自發(fā)光型顯示元件，其特征在于在上述導(dǎo)光板的與上述光出射面相反側(cè)的面上形成多個細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體，并且上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的長度方向和來自上述點光源的光線入射到上述細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體的方向大致一致。
全文摘要
本發(fā)明的照明裝置具備導(dǎo)光板(2)和配置在其光入射面?zhèn)鹊狞c光源(1)，在導(dǎo)光板的與光出射面相反側(cè)的面上形成有相互離開的細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體(20)。細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體(20)在其形狀上具有長度方向的方向性，并且長度方向與連結(jié)細(xì)微散射結(jié)構(gòu)體和點光源的方向大致平行。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)照明裝置的高亮度化。進而，導(dǎo)光板的與光出射面相反側(cè)的面被分割成多個區(qū)域(9、10、11)，在各個區(qū)域的導(dǎo)光板的厚度構(gòu)成為隨著遠(yuǎn)離光源而變薄。
文檔編號G02F1/13357GK1700074SQ20051007373
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
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