專利名稱：一種光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種光源裝置，包括應(yīng)用于筆記本計算機和液晶電視等電子設(shè)備的液晶顯示裝置、車站和公共設(shè)施等場所的導(dǎo)向標(biāo)示牌及大型廣告牌、高速公路和一般道路上的交通指示牌及交通標(biāo)識等標(biāo)示裝置中使用的面光源裝置；在手機、便攜式通信終端等的較小型液晶顯示裝置中使用的采用LED等點狀光源的面光源裝置；將LED等光源變換為均勻的線光源之棒狀光源裝置等，更具體地，關(guān)于一種包括具有高輝度并且在光出射面內(nèi)輝度均勻分布的面光源或棒狀光源等光源裝置。
傳統(tǒng)上，液晶顯示裝置、廣告板、交通指示牌等所使用的背面光源裝置的方式，分為殼內(nèi)設(shè)置多個螢光燈等線狀光源的正下方方式，和在板狀導(dǎo)光體側(cè)端配置線狀光源的邊緣照明方式。對于正下方方式的背面光源裝置，實現(xiàn)光源裝置的輕薄化困難，同時存在容易發(fā)生從標(biāo)志牌即能看到作為光源的螢光燈等透視現(xiàn)象問題。作為輕薄型的背面光源裝置大多是使用邊緣照明方式。而且，近年來對手機、電子記事本、游戲機等移動電子設(shè)備的需求增大，需要開發(fā)一種適用于作為這些顯示部件光源的具有高輝度且輝度分布的均勻性佳的薄型背面光源裝置。
這種邊緣照明方式的背面光源裝置，通常，以丙烯酸樹脂板等板狀透明材料作為導(dǎo)光體，在面向其側(cè)端面配置的一次光源(以下也有單稱“光源”的情況)發(fā)出的光從側(cè)端面(光入射面)射入導(dǎo)光體中，由配置于導(dǎo)光體的表面(光出射面)或與該表面相反一側(cè)內(nèi)面的光散射面等位置的光出射功能單元，使入射的光從光出射面呈面狀出射。但是，在導(dǎo)光體的表面或內(nèi)面均勻的形成光出射功能單元的裝置，隨著從光源的遠(yuǎn)離使出射光的輝度低下，導(dǎo)致光出射面內(nèi)的輝度不均勻，不能得到良好的顯示畫面。這種傾向伴隨著面光源裝置的大型化變得顯著，在10英寸以上的面光源組件中根本不能實際采用。尤其是筆記本計算機和液晶電視等設(shè)備所使用的液晶顯示裝置，其畫面內(nèi)的輝度分布要求非常高的均勻性。
為了解決這種面光源裝置輝度的不均勻的問題，提出了多種解決方案。例如，在日本專利公開1989-24522號公報中，提出在與導(dǎo)光體的光出射面相反一側(cè)的內(nèi)面，設(shè)置隨從光入射面的遠(yuǎn)離將光擴散物質(zhì)緊密的涂布或附著其上的光出射功能單元的面光源裝置。另外，在日本專利公開1989-107406號公報中，提出將多個利用光散亂物質(zhì)構(gòu)成的細(xì)小斑點在表面形成種種圖案的透明板，層疊在一起作為導(dǎo)光體使用的面光源裝置。在這種面光源裝置中，因為使用氧化鈦和硫酸鋇等白色顏料作為光擴散物質(zhì)，所以存在照射于光散射物質(zhì)上的光在散射時產(chǎn)生光吸收等光的損耗，導(dǎo)致在要求方向的出射光的輝度下降的問題。
另外，在日本專利公開1989-244490號公報和日本專利公開1989-252933號專利公報中，提出在導(dǎo)光體的光出射面上，配置具有符合出射光輝度倒數(shù)分布的光反射圖形的出射光調(diào)整構(gòu)件和光擴散板之面光源裝置。但是，在這種面光源裝置中，由出射光調(diào)整構(gòu)件和光擴散板反射的光不能再利用，所以存在產(chǎn)生光的損耗，導(dǎo)致要求方向的出射光輝度下降。
在日本專利公開1990-84618號公報中，提出與導(dǎo)光體的光入射面相對配置線狀光源、導(dǎo)光體的光出射面及其內(nèi)面至少有一面為梨皮面、光出射面上載有棱鏡片的面光源裝置。然而，這種面光源裝置雖然能得到非常高的輝度，但是在光出射面的輝度均勻性方面卻不能令人滿意。并且，雖然可以采取措施準(zhǔn)確地控制該梨皮面形狀，提高輝度的均勻性，但有關(guān)那些梨皮面形狀的再現(xiàn)性存在很大的問題。而且，因為這種面光源裝置的出射光分布(在光入射面的垂直及平行方向上的分布)過寬(特別是在光入射面的平行方向上)，作為便攜式電子設(shè)備中使用的面光源裝置，不能充分滿足低耗電、高輝度的要求。
另一方面，在日本專利公開1996-40719號公報中，有關(guān)于一種出射光輝度均勻且降低光損耗、提高輝度的面光源裝置的說明。在本說明技術(shù)中的面光源裝置用導(dǎo)光體，以板狀透明體的至少一個側(cè)面為光入射面，與其略直交的表面為光出射面，光出射面及其內(nèi)面至少有一個表面是由略球面狀的多個微細(xì)的凸?fàn)铙w構(gòu)成，這些凸?fàn)铙w透鏡群的微小平均曲率半徑和平均周期之比為3～10，微小平均曲率半徑分布的平均偏差和微小平均曲率半徑的比在0.8以下。但是，隨著導(dǎo)光體的薄型化，其長度對厚度的比例增大，只有表面由略球面狀的多個微細(xì)凸?fàn)铙w構(gòu)成之裝置，要得到光出射面內(nèi)之均勻的出射特性就變得困難。
另外，如日本專利公開1995-171228號公報中說明的那樣，出現(xiàn)了一種通過在導(dǎo)光體上形成特定的鋸齒狀棱鏡結(jié)構(gòu)，得到背面照明的出射光線分布狹小、峰值光的光出射面法線輝度高的面光源的技術(shù)(出射光控制裝置的技術(shù))。本手法完全不用棱鏡片，只利用導(dǎo)光體就能實現(xiàn)小視野、非常高的法線輝度，是一種極為有效的方式，但出射光輝度分布的均勻性也明顯遭到了損壞。如這種方法一樣，形成利用應(yīng)付與導(dǎo)光體本身特殊機能的梨皮面和其它點狀圖案之多個微細(xì)凹凸和那些形狀的分布等，并要在此基礎(chǔ)上得到高輝度的均勻度是非常困難的，同時滿足不損害付與導(dǎo)光體本身的特殊機能性和高均勻度是一個大技術(shù)性課題。
采用棱鏡狀構(gòu)造時，沿棱鏡列方向的垂直方向傳播的光是射向光出射面的法線方向，但沿棱鏡列方向的傾斜方向傳播的光就不能射向光出射面的法線方向，這部分光能損失了。特別是那些利用點狀光源的面光源裝置，從光利用效率的觀點來看確實存在問題。這種面光源裝置使用耗電低、簡潔的LED光源。例如，利用日本專利公開1996-32120號公報中說明的那種正下方型LED光源的面光源裝置；將日本專利公開1995-270624號公報中說明的那種LED光源設(shè)置于導(dǎo)光體端面，光傳播方向成V字型的面光源裝置；日本專利公開1996-18429號公報中所述的，將LED光源設(shè)置于導(dǎo)光體端面，導(dǎo)光體表面為粗糙面的面光源裝置；日本專利公開1995-320514號公報中所述的，將LED光源設(shè)置于導(dǎo)光體角部，在導(dǎo)光體內(nèi)部分散混入擴散材料，形成散射導(dǎo)光體的面光源裝置。但是，在這些面光源裝置中，出射光的視野較寬，消耗的電力并未形成足夠高的輝度，而且由于光源為點狀，光線只射向光源的前方，從整體角度來看就容易產(chǎn)生亮斑現(xiàn)象。還有日本專利公開11-329039號公報中提出的面光源裝置，是在導(dǎo)光板內(nèi)面，沿與點狀光源對應(yīng)的同心圓狀配置三角凸形，且呈離散分布。但是，在這種面光源裝置中，由于三角凸形為離散分布，在導(dǎo)光體中傳播的光就不能有效地沿光出射面的法線方向出射。
本發(fā)明的一個目的是提供一種面狀和棒狀等的光源裝置，即使在厚度較薄、面積較大的情況下，光出射面內(nèi)的出射光仍具有極高的輝度均勻性。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種面狀和棒狀等的光源裝置，即使是使用具有特殊的出射光控制功能的導(dǎo)光體，也可以既不損害其功能，又能保證出射光在出射面內(nèi)具有極高的輝度均勻性。
此外，本發(fā)明另外一個目的是提供一種使用LED等點狀光源、低耗電、高輝度、薄型、輝度均勻的面光源裝置，特別適于手機、便攜式通信終端等便攜式電子設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠達(dá)成上述目的的光源裝置，具有一次光源和構(gòu)成傳送該一次光源出射光的傳播路徑的導(dǎo)光體的光源裝置；該導(dǎo)光體的折射率為ng，包括由該一次光源發(fā)出的光入射用的一個入射端面、被傳送光出射用的一個出射面、位于該光出射面相對側(cè)的一個內(nèi)面；其特征在于該導(dǎo)光體的光出射面及內(nèi)面中的至少一面帶有透光調(diào)制器，該透光調(diào)制器包括位于該光出射面上或該內(nèi)面上，且?guī)в姓凵渎蕿閚1(此處ng＞n1)的多個第1折射率區(qū)域單元和折射率為n2(此處n2＞n1)的多個第2折射率區(qū)域單元之一復(fù)合層、位于該復(fù)合層上，且折射率為n3(此處n3＞n1)的一第3折射率層。
本發(fā)明的一方面，在該導(dǎo)光體和該透光調(diào)制器之間存在折射率為n4(此處ng＞n4＞n1)的一第4折射率層。本發(fā)明的另一方面，用每單位面積的該復(fù)合層上的第2折射率區(qū)域單元所占面積表示的第2折射率區(qū)域單元密度，隨在該復(fù)合層面內(nèi)的位置進(jìn)行變化。
本發(fā)明的一方面，該第1折射率區(qū)域單元的厚度H1及該第2折射率區(qū)域單元的厚度H2全都在5微米以上、200微米以下。本發(fā)明的另一方面，該第1折射率區(qū)域單元的平均厚度H1和該第2折射率區(qū)域單元的平均面內(nèi)方向最小尺寸W2，滿足1≤(W2/H1)≤30的關(guān)系。
本發(fā)明的一方面，n2＜ng。本發(fā)明的另一方面，n2≥n3≥ng或n3≥n2≥ng。本發(fā)明的另一方面，n2≥ng≥n3或ng≥n2≥n3。本發(fā)明的另一方面，n3≥ng≥n2或ng≥n3≥n2。
本發(fā)明的一方面，該第1折射率區(qū)域單元由空氣組成。本發(fā)明的一方面，該第2折射率區(qū)域單元及該第3折射率層之中至少有1個由紫外線硬化樹脂組合物構(gòu)成。
本發(fā)明的一方面，該透光調(diào)制器的第1折射率區(qū)域單元及第2高折射率區(qū)域單元全都呈帶狀，交互排列。本發(fā)明的另一方面，該透光調(diào)制器的第1折射率區(qū)域單元及第2高折射率區(qū)域單元全都呈不規(guī)則排列。
本發(fā)明的一方面，該第3折射率層或該復(fù)合層有光控制功能，該光控制功能至少具有定向性光出射功能及光擴散功能之中的1項功能。
本發(fā)明的一方面，在該導(dǎo)光體內(nèi)面帶有的該透光調(diào)制器的該第3折射率層或在該第3折射率層之上配置的構(gòu)件中，制作有由多個含有兩個棱鏡面的棱鏡列沿導(dǎo)光體中光傳播方向的略垂直方向互相平行排列構(gòu)成的定向性光出射功能單元。本發(fā)明的一方面，該棱鏡列在該2個棱鏡面之間的頂端為平坦?fàn)?。本發(fā)明的一方面，在相鄰的該棱鏡列之間的谷部為平坦?fàn)?。本發(fā)明的一方面，該棱鏡列形成弧狀。
本發(fā)明的一方面，該棱鏡列的接近該一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成80～100°傾斜，遠(yuǎn)離上述一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成35～55°傾斜。
本發(fā)明的一方面，為了掩蓋該定向性光出射功能單元的棱鏡列排列的凹凸形狀，形成該定向性光出射功能單元的層或具有的折射率小于構(gòu)件折射率的層被層疊在一起。
本發(fā)明的一方面，在該定向性光出射功能單元上，由單面帶有與其棱鏡列排列對應(yīng)的棱鏡列排列且制作有該定向性光出射功能單元之層或與構(gòu)件略同一折射率的材料構(gòu)成的棱鏡片，通過形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層，使棱鏡列排列彼此對應(yīng)地嵌合在一起。
本發(fā)明的一方面，形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層為空氣層。
本發(fā)明的一方面，該一次光源為略點狀光源。本發(fā)明的一方面，該一次光源由LED組成。本發(fā)明的一方面，該一次光源為LED的集合體。
本發(fā)明的一方面，該LED的發(fā)光圖形之峰值半幅值在導(dǎo)光體光出射面的垂直方向上為10～120°，在導(dǎo)光體光出射面的平行方向上為80～180本發(fā)明的一方面，該一次光源使用將至少一個LED發(fā)出的光進(jìn)行分割形成微細(xì)分割光源且使該分割光源排列成隊的方式，及/或?qū)⒅辽僖粋€LED發(fā)出的光變換為連續(xù)的線光源的方式。本發(fā)明的一方面，該導(dǎo)光體的厚度隨著與該一次光源之間距離的增大而減少。本發(fā)明的一方面，在該導(dǎo)光體的光出射面上，配置有至少一個從衍射光柵、偏光變換組件、偏光分離組件、光聚光組件之中選出的出射光控制構(gòu)件。
本發(fā)明的一方面，該一次光源為至少一個點狀光源；在該導(dǎo)光體的內(nèi)面，制作成將多個含有2個棱鏡面呈弧狀之棱鏡列環(huán)繞該一次光源互相平行排列而構(gòu)成的定向性光出射功能單元。
本發(fā)明的一方面，該透光調(diào)制器附于該導(dǎo)光體的光出射面上。本發(fā)明的一方面，該棱鏡列在該2個棱鏡面之間的頂端為平坦?fàn)睢１景l(fā)明的一方面，在相鄰的該棱鏡列之間的谷部為平坦?fàn)?。本發(fā)明的一方面，該棱鏡列的接近該一次光源一側(cè)之棱鏡面對光出射面成80～100°傾斜，遠(yuǎn)離上述一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成35～55°傾斜。
本發(fā)明的一方面，為了掩蓋該定向性光出射功能單元的棱鏡列排列之凹凸形狀，形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層被層疊在一起。
本發(fā)明的一方面，在該定向性光出射功能單元上，由單面帶有與其棱鏡列排列對應(yīng)的棱鏡列排列且制作有該定向性光出射功能單元之層或與構(gòu)件相同折射率的材料構(gòu)成的棱鏡片，通過制作該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層，使棱鏡列排列彼此對應(yīng)地嵌合在一起。
本發(fā)明的一方面，制作該定向性光出射功能單元之層或具有的折射率小于構(gòu)件折射率之層為空氣層。
本發(fā)明的一方面，該點狀光源配置于導(dǎo)光體的側(cè)端面或角部的相對位置。本發(fā)明的一方面，該點狀光源設(shè)置于在導(dǎo)光體的光出射面和相反一側(cè)的內(nèi)面所的形成的凹部內(nèi)。
本發(fā)明的一方面，該點狀光源由LED組成。本發(fā)明的一方面，該點狀光源為LED的集合體。本發(fā)明的一方面，該LED的發(fā)光圖形之峰值半幅值在導(dǎo)光體光出射面的垂直方向上為10～120°，在導(dǎo)光體光出射面的平行方向上為80～180°。
本發(fā)明的一方面，該導(dǎo)光體的厚度隨著與該一次光源之間距離的增大而減少。
本發(fā)明的一方面，在該導(dǎo)光體的光出射面上，配置有至少一個從衍射光柵、偏光變換組件、偏光分離組件、光聚光組件之中選出的出射光控制構(gòu)件。
本發(fā)明可提供一種邊緣照明方式的面光源裝置，一種如上所述的光源裝置，其特征在于在其入射端面的直交方向上配置有呈細(xì)長形狀的棒狀光源裝置作為一次光源。
而且，本發(fā)明可提供一種正面照明用的光源裝置，一種如上所述的光源裝置，其特征在于配置于利用該光源裝置發(fā)出的光進(jìn)行照明的被照明體的觀察一側(cè)，具有可將至少一部分利用該光源裝置照明的該被照明體發(fā)出的光透射向該觀察側(cè)的透光性。
另外，本發(fā)明提供一種面光源裝置，包括至少1個點狀光源、具有該點狀光源發(fā)出的光入射用的光入射面和入射光出射用的光出射面之矩形導(dǎo)光體，其特征在于在與該導(dǎo)光體的光出射面相對之內(nèi)面上，制作成將多個含有兩個棱鏡面、環(huán)繞該點狀光源之弧形棱鏡列沿導(dǎo)光體中光傳播方向的略垂直方向互相平行排列構(gòu)成之定向性光出射功能單元。
本發(fā)明的一方面，該棱鏡列在該2個棱鏡面之間的頂端為平坦?fàn)?。本發(fā)明的一方面，在相鄰的該棱鏡列之間的谷部為平坦?fàn)?。本發(fā)明的一方面，該棱鏡列的接近該一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成80～100°傾斜，遠(yuǎn)離上述一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成35～55°傾斜。
本發(fā)明的一方面，為了掩蓋該定向性光出射功能單元的棱鏡列排列的凹凸形狀，制作成使該定向性光出射功能單元層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層被層疊在一起。
本發(fā)明的一方面，在該定向性光出射功能單元上，由單面帶有與其棱鏡列排列對應(yīng)的棱鏡列排列且形成該定向性光出射功能單元的層或與構(gòu)件略同一折射率的材料構(gòu)成的棱鏡片，通過形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層，使棱鏡列排列彼此對應(yīng)地嵌合在一起。
本發(fā)明的一方面，形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層為空氣層。
本發(fā)明的一方面，該點狀光源配置于導(dǎo)光體的側(cè)端面或角部的相對位置。本發(fā)明的一方面，該點狀光源設(shè)置于在導(dǎo)光體的光出射面和相反一側(cè)的內(nèi)面形成的凹部內(nèi)。
本發(fā)明的一方面，該點狀光源由LED組成。本發(fā)明的一方面，該點狀光源為LED的集合體。本發(fā)明的一方面，該LED的發(fā)光圖形的峰值半幅值在導(dǎo)光體光出射面的垂直方向上為10～120°，在導(dǎo)光體光出射面的平行方向上為80～180°。
本發(fā)明的一方面，該導(dǎo)光體的厚度隨著與該一次光源之間距離的增大而減少。
本發(fā)明的一方面，在該導(dǎo)光體的光出射面上，配置有至少一個從衍射光柵、偏光變換組件、偏光分離組件、光聚光組件之中選出的出射光控制構(gòu)件。
圖2所示為表示復(fù)合層的低折射率區(qū)域單元及高折射率區(qū)域單元與一次光源間位置關(guān)系的實施例平面圖。
圖3所示為表示復(fù)合層的低折射率區(qū)域單元及高折射率區(qū)域單元與一次光源間位置關(guān)系的實施例平面圖。
圖4所示為表示復(fù)合層的低折射率區(qū)域單元及高折射率區(qū)域單元與一次光源間位置關(guān)系的實施例平面圖。
圖5所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例側(cè)視圖。
圖6所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例側(cè)視圖。
圖7所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例側(cè)視圖。
圖8所示為透光調(diào)制器的低折射率區(qū)域單元的平均厚度和高折射率區(qū)域單元的平均寬度的示意圖。
圖9所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例剖面圖。


圖10所示為從光出射面的法線方向觀察一次光源配置的實施例平面圖。
圖11所示為從光出射面的法線方向觀察一次光源配置的實施例平面圖。
圖12所示為從光出射面的法線方向觀察一次光源配置的實施例平面圖。
圖13所示為從光出射面的法線方向觀察一次光源配置的實施例平面圖。
圖14所示為利用光硬化樹脂成分的透光調(diào)制器的制造過程示意圖。
圖15所示為將光硬化樹脂成分的透光調(diào)制器和導(dǎo)光體相接合，制作面光源裝置的實施例剖面圖。
圖16所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例側(cè)視圖。
圖17所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例剖面圖。
圖18所示為復(fù)合層的低折射率區(qū)域單元及高折射率區(qū)域單元與一次光源間位置關(guān)系的實施例平面圖。
圖19所示為復(fù)合層的低折射率區(qū)域單元及高折射率區(qū)域單元與一次光源間位置關(guān)系的實施例平面圖。
圖20所示為復(fù)合層的低折射率區(qū)域單元及高折射率區(qū)域單元與一次光源間位置關(guān)系的實施例平面圖。
圖21所示為對光出射控制功能層棱鏡列的低折射率層之層疊的實施例局部剖面圖。
圖22所示為對光出射控制功能層棱鏡列的低折射率層及棱鏡片之層疊的實施例局部剖面圖。
圖23所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例側(cè)視圖。
圖24所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例底面圖。
圖25所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例底面圖。
圖26所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例底面圖。
圖27所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例底面圖。
圖28所示為本發(fā)明所提供的面光源裝置優(yōu)選實施例示意圖。
圖1所示為本發(fā)明提供的面光源裝置第1實施例側(cè)視圖。在圖1中，1為一次光源。一次光源1可使用冷陰極管、螢光管、LED、LED數(shù)組等主動發(fā)光光源。6為構(gòu)成板狀傳播路徑，折射率為ng的板狀導(dǎo)光體。由一次光源1發(fā)出的光束(射向反射器2的部分會被反射回來)經(jīng)位于一次光源1相對位置的端面(光入射面)9，射入導(dǎo)光體6內(nèi)部，并在該導(dǎo)光體6內(nèi)部傳輸，最后通過透光調(diào)制器8由光出射面10均勻出射。如圖所示，透光調(diào)制器8位于導(dǎo)光體6的上面(光出射面)，與該導(dǎo)光體6合成一體，導(dǎo)光體6的下面(內(nèi)面或?qū)?cè)一面)帶有反射板7。透光調(diào)制器8也可位于導(dǎo)光體6的下面。此時導(dǎo)光體6的上面為光出射面。
本實施例的面光源裝置是用于穿透型液晶顯示組件的背面配置的背景照明系統(tǒng)，不過如果用于反射型液晶顯示組件的照明時，除去反射板7，確保與光出射面10略呈直交方向(以下稱“法線方向”)上的光穿透性，也可作為正面照明系統(tǒng)應(yīng)用。此外，本實施例的面光源裝置，也可作為廣告牌和照明裝置等的較大型面光源使用。
將本實施例的面光源裝置，利用多個如圖1所示的橫截面C(圖1只用1根虛線表示)切為數(shù)段，可得到多個棒狀光源，該橫截面C與光入射面9及光出射面10都垂直相交(即與一次光源1直交)，且互相平行，間隔適當(dāng)?shù)木嚯x(例如不超過導(dǎo)光體6厚度的5倍)。當(dāng)應(yīng)用這種棒狀光源時，一次光源1可采用LED等微小光源。在這種棒狀光源的長度方向上，呈帶狀的出射光分布具有優(yōu)良的輝度均勻性?？勺鳛楸銛y式電子設(shè)備的背景照明用一次光源使用。
以下有關(guān)本發(fā)明的說明是針對面光源裝置的，但如上補充的那樣，面光源裝置發(fā)明內(nèi)容的說明也可適用于棒狀光源裝置，所以在這里指出，即使未特別提到棒狀光源裝置，但下面闡述的內(nèi)容包含對棒狀光源裝置的說明。
如圖1所示，透光調(diào)制器8包括折射率為n1的低折射率區(qū)域單元(第1折射率區(qū)域單元)3和折射率為n2(此處n2＞n1)的高折射率區(qū)域單元(第2折射率區(qū)域單元)組成的復(fù)合層50，以及折射率為n3(此處n3＞n1)的光出射控制功能層(第3折射率層)5。該光出射控制單元5的下面與復(fù)合層50緊密結(jié)合，上面被作為光出射面10。如圖所示，復(fù)合層50的低折射率區(qū)域單元3和高折射率區(qū)域單元4，在導(dǎo)光體6光入射面9的直交方向上相互交差排列，該低折射率區(qū)域單元3和高折射率區(qū)域單元4分別都沿一次光源1的平行方向延伸。即，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4都為在一次光源1平行方向上延伸的帶狀。
低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4的剖面形狀并不局限于圖1所示的略長方形，也就是說不局限于長方體相互交差排列結(jié)構(gòu)。例如，低折射率區(qū)域單元(或高折射率區(qū)域單元)的高度H1(或H2)可大于高折射率區(qū)域單元(或低折射率區(qū)域單元)的高度H2(或H1)；可略呈現(xiàn)半圓形結(jié)構(gòu)；高折射率區(qū)域單元4剖面形狀的部分或全部可帶有弧度曲線(具有弧度曲面結(jié)構(gòu))。
圖2所示為復(fù)合層50與一次光源1間位置關(guān)系的實施例平面圖。離一次光源1越遠(yuǎn)，低折射率區(qū)域單元3的寬度(在一次光源1的直交方向上的尺寸)就越小，高折射率區(qū)域單元4的寬度就越大。
圖3及圖4所示為復(fù)合層50的變形例的實施例平面圖，圖中都帶有一次光源1。在圖3中，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4在一次光源1的直交與平行兩個方向上，相互交差排列，高折射率區(qū)域單元4呈柵格狀。離一次光源1越遠(yuǎn)，與一次光源1平行的低折射率區(qū)域單元3的寬度(在一次光源1的直交方向上的尺寸)就逐漸變小，與一次光源1平行的高折射率區(qū)域單元4的寬度就逐漸變大。另外，在一次光源1的平行方向上，處與一次光源1直交方向上的低折射率區(qū)域單元3的寬度(在一次光源1的平行方向上的尺寸)在中央部分最大，往兩側(cè)逐漸變小。在圖4中，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4呈一種海島構(gòu)造，低折射率區(qū)域單元3形成島部，高折射率區(qū)域單元4形成海部。離一次光源1越遠(yuǎn)，低折射率區(qū)域單元3的面積逐漸變小。也就是說，離一次光源1越遠(yuǎn)，低折射率區(qū)域3所占的面積比例越低。
圖18～圖20表示光入射面9位于導(dǎo)光體6角部的面光源裝置中的復(fù)合層50的形態(tài)，一次光源1為點光源，與光入射面9鄰接配置。在圖18中，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4的排列是以一次光源1為中心的同心圓狀。在圖19中，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4的排列呈海島構(gòu)造。在圖20中，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4呈不規(guī)則分布，該不規(guī)則構(gòu)造無論從微觀還是宏觀角度，其圖形形狀為具有較高的統(tǒng)計相似性，且具有良好圖形填充效率之分餾塔狀(fraction tower)圖形。這三個例子的情況都是離一次光源1越遠(yuǎn)，低折射率區(qū)域單元3所占的面積比例越低。
復(fù)合層50中低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4的排列圖形可采用多種構(gòu)造形態(tài)，包括上述圖形也都可組合使用。
圖5所示為本發(fā)明提供的面光源裝置的第2實施例側(cè)視圖。在該實施例中，導(dǎo)光體6的上面及下面都配置有透光調(diào)制器8。在下面的透光調(diào)制器8上，其光出射控制功能層5的下面上帶有反射板7。另外，在該實施例中，在導(dǎo)光體互相平行的兩個端面的相對位置，都配置有附帶反射器2的一次光源1。
下面，對以上這些面光源裝置中的透光調(diào)制器8的功能，特別是出射光輝度分布控制功能進(jìn)行說明。
光出射控制功能層5可將從導(dǎo)光體6入射透光調(diào)制器8的光中的大部分，通過光出射面10向外部出射。由導(dǎo)光體6的端面9入射，經(jīng)導(dǎo)光體內(nèi)部傳播的光的最大波導(dǎo)波形，主要由低折射率區(qū)域單元3和導(dǎo)光體6的折射率差決定。光線由導(dǎo)光體6射向低折射率區(qū)域單元3時，根據(jù)斯奈爾定律滿足全反射條件的傳播波形光，即所有入射角大于全反射臨界角θ1(由ng與n1的關(guān)系決定)的光，都全部反射，在導(dǎo)光體內(nèi)部傳輸。這些全反射波形光在導(dǎo)光體內(nèi)部的傳播過程中，遇到高折射率區(qū)域單元4時，在ng＞n2＞n1的情況下，所有入射角小于新的全反射臨界角θ2(由n2與ng的關(guān)系決定)且大于θ1的傳播波形光，都通過該高折射率區(qū)域單元4漏向光出射控制功能層5。因此，在復(fù)合層50的面內(nèi)，根據(jù)位置不同適當(dāng)變化高折射率區(qū)域單元4在復(fù)合層50上的占有密度(在復(fù)合層50的單位面積上，高折射率區(qū)域單元4所占的面積)，可將到達(dá)光出射控制功能層5的光量控制在一定值。變化高折射率區(qū)域單元4占有密度的方式有多種，例如，將圖2～圖4、圖18～圖20所示的圖形組合使用，或采用其它復(fù)雜的圖形變化的方法；圖形構(gòu)造相似，依據(jù)所在位置來變化高折射率區(qū)域單元4面積的方法；使用完全相同的圖形構(gòu)造，變化其排列間距(P)的方法。
通過適當(dāng)選擇導(dǎo)光體6的折射率ng和高折射率區(qū)域單元4的折射率n2的相對折射率差，可依據(jù)需要設(shè)定θ2的大小。因此也可以由此控制出射光的分布。例如，當(dāng)將ng和n2的差設(shè)定為一個更大值，從而使θ2的值更小時，在高折射率區(qū)域單元4和導(dǎo)光體6的接口上，被全反射的光束比例就增大，可以對離一次光源更遠(yuǎn)位置的透光效率進(jìn)行控制，也可使更多的光被傳播。所以，依據(jù)在透光調(diào)制器8中位置的不同變化ng和n2的差，也可控制出射光的分布。
如上所示，利用本發(fā)明提供的具備透光調(diào)制器的面光源裝置，通過以上若干方式，可自由調(diào)整到達(dá)光出射控制功能層5的光量，即使導(dǎo)光體6的尺寸和形狀、一次光源1的形態(tài)以及光出射控制功能層5的光出射效率等發(fā)生變化，仍能通過基本的獨立控制出射光的分布，可輕松的達(dá)到均勻性優(yōu)良、再現(xiàn)性好的要求。
利用本發(fā)明的這種出射光分布控制技術(shù)，也可在光出射面內(nèi)，根據(jù)需要有意識的使出射光輝度不呈均勻分布，例如根據(jù)與一次光源1距離的遠(yuǎn)近，逐步增加或減少出射光量的傾斜分布樣式。
以上說明的是ng＞n2時的情況，一般根據(jù)折射率n2、n3及ng的大小關(guān)系，可分三種情況對光控制性進(jìn)行說明。另外在本發(fā)明提供的面光源裝置中，n1＜ng、n1＜n2、n1＜n3的關(guān)系始終是成立的。
光出射控制功能層5針對由導(dǎo)光體6轉(zhuǎn)向透光調(diào)制器8的光，可具有定向性光出射功能、光擴散功能、偏光控制功能、光衍射功能等。在實際應(yīng)用時，為了有效實現(xiàn)這些光控制功能，提高光出射面內(nèi)的均勻度，以及達(dá)成需要的傾斜輝度分布特性，使上述折射率關(guān)系、透光調(diào)制器8的內(nèi)部構(gòu)造、透光調(diào)制器8面內(nèi)的高折射率區(qū)域單元4的占有密度分布、后述的模式變換結(jié)構(gòu)及面光源裝置全體的形狀、來自一次光源1的入射光模式等都最適合為較佳。
1)當(dāng)n2≥n3≥ng或n3≥n2≥ng時該關(guān)系成立時，所有入射角大于臨界角θ1(由n1與ng的關(guān)系決定)的導(dǎo)光體內(nèi)部的傳播波形光，都通過高折射率區(qū)域單元4轉(zhuǎn)向光出射控制功能層5。而一旦射入光出射控制功能層5后，再返回導(dǎo)光體6的光，只限于入射角小于臨界角θ3(由n3與ng的關(guān)系決定)的高次模的光。所以，射入到光出射功能控制層5內(nèi)的光的駐波概率最高，受光功能控制的影響最強。
2)當(dāng)n2≥ng≥n3或ng≥n2≥n3時該關(guān)系成立時，只有入射角大于臨界角θ1、小于臨界角θ3的部分高次傳播波形光，通過高折射率區(qū)域單元4轉(zhuǎn)向光出射控制功能層5。其它低次模光通常都滿足全反射條件，因此與1)的情況相比，會有更多的光從一次光源1向遠(yuǎn)方傳播。而一旦射入光出射控制功能層5的光，完全不受波形限制，全部再返回導(dǎo)光體6。所以，射入到光出射功能控制層5內(nèi)的光的駐波概率小，在多個方面會抑制光功能控制的影響。
3)當(dāng)n3≥ng≥n2或ng≥n3≥n2時該關(guān)系成立時，只有全反射角大于全反射臨界角θ1、小于臨界角θ2(由n2與ng的關(guān)系決定)的高次傳播波形光，通過高折射率區(qū)域單元4轉(zhuǎn)向光出射控制功能層5。其它低次模光通常都滿足全反射條件，因此與1)的情況相比，會有更多的光從一次光源1向遠(yuǎn)方傳播。而一旦射入光出射控制功能層5后，再返回導(dǎo)光體6的光，就受到與臨界角θ23(由n3與n2的關(guān)系決定)有關(guān)的波形限制。所以，射入到光出射功能控制層5內(nèi)的光的駐波概率比上述2)要高，也比較容易受到光功能控制的影響。
以上這些基于折射率大小關(guān)系的不同特性，以能對應(yīng)光出射控制功能層5的光控制功能的種類和特性進(jìn)行靈活運用為較佳。根據(jù)不同的情況，上述幾個折射率的大小關(guān)系可并用于同一面光源裝置，并依據(jù)在透光調(diào)制器8面內(nèi)位置的不同，靈活運用這些關(guān)系。另外，如上述分類所說明的那樣，根據(jù)折射率n2、n3及ng間的關(guān)系，對出射光輝度分布特性和功能作用效果的影響是不同的，所以通過在透光調(diào)制器8面內(nèi)變化這些折射率之間的關(guān)系，可控制上述出射光輝度分布特性和功能作用效果。
圖6所示為本發(fā)明提供的面光源裝置的第3實施例側(cè)視圖。在該圖中，構(gòu)件與圖1～圖5中相同的者給予相同之符號。在本實施例中，透光調(diào)制器的復(fù)合層50和導(dǎo)光體6之間，設(shè)有折射率為n4的附加層11。該附加層11具有與高折射率區(qū)域單元4類似的功能，在n2＝n3時，附加層11可替代高折射率區(qū)域單元4，起到相同的作用。
如上所示，本實施例的特征就是通過均勻涂布的方式在導(dǎo)光體6的上部形成附加層11，該附加層11具有與復(fù)合層50的高折射率區(qū)域單元4類似的作用，另外可以n2＝n3，也就是說透光調(diào)制器內(nèi)部的高折射率區(qū)域單元4和光出射功能控制層5可采用相同材料構(gòu)成，利用本發(fā)明提供的面光源裝置，有利于工業(yè)制作上的低成本化。
為了得到定向性更好的出射光，可使高折射率區(qū)域單元4(或附加層11)的折射率n2(或n4)和導(dǎo)光體折射率ng，滿足n2＜ng(n4＜ng)的關(guān)系。由此，可如上面已經(jīng)說明的那樣，只有傳播波形在所定范圍內(nèi)的光束，才會入射高折射率區(qū)域單元4。
但是在平行平板形的波導(dǎo)路徑上，隨著離一次光源1的距離增大，導(dǎo)光體6內(nèi)部會產(chǎn)生低次模光的殘留積蓄，所以能有將這些低次模光轉(zhuǎn)換為高次模的構(gòu)件為較佳。例如，可如圖7所示，使導(dǎo)光體6的厚度隨著與一次光源1之間距離的變遠(yuǎn)，緩緩變小，呈一種楔形結(jié)構(gòu)，或者考慮使用加入擴散材料、在導(dǎo)光體6內(nèi)面設(shè)置粗糙面、微棱鏡、柵格形狀、缺口等方式(這些方式也可與上述楔形結(jié)構(gòu)一起使用)。其中采用楔形結(jié)構(gòu)的方法，是一種根據(jù)與一次光源1的距離，連續(xù)且輕松控制波形變換的有效方式。
圖7所示的面光源裝置的實施例中，設(shè)有低折射率的附加層11，目的是控制導(dǎo)光體6的內(nèi)部導(dǎo)光模式；采用了帶有光擴散功能部18的透光調(diào)制器8，該光擴散功能部18作為光出射控制功能層5；還使用了倒置的棱鏡片52，其帶有多個三角棱鏡列。如圖中所示，倒置的棱鏡片52的特征是，從各棱鏡列的一個棱鏡斜面53按一定角度入射的光束，經(jīng)另一棱鏡斜面54全反射，變換角度沿導(dǎo)光體6的光出射面(或光出射控制功能層5)的法線方向朝上出射。
光擴散功能部18可利用氧化鈦等光散射體分散涂布在光出射面上形成，但為了充分發(fā)揮上述倒置的棱鏡片52的功能，由該光擴散功能部18出射帶有定向性的光束為較佳，該光束按一定的角度射入倒置的棱鏡片52內(nèi)。如果只靠分散光散射體作為光擴散功能部18的話，出射光的角度較大，不能完全按照需要的方向出射。
以前，為了使光擴散功能層具有定向性出射功能，通常的方法是采用微細(xì)的砂及玻璃屑進(jìn)行噴射加工，將金屬鑄模的梨皮面轉(zhuǎn)印到導(dǎo)光體的光出射面上。此時，作為調(diào)整面光源裝置光出射面內(nèi)均勻度的方式，是利用向金屬鑄模噴射的強度來決定輝度分布的(即，根據(jù)面內(nèi)位置變化噴射強度)，由此調(diào)整光出射效率的分布，取得面內(nèi)輝度分布的平衡。但是該噴射方法難以精確地對光出射效率進(jìn)行控制，具有局限性，另外也難以確定最佳加工條件，出射光控制方式的形成復(fù)雜，耗費勞力，在均勻度的再現(xiàn)性等方面也存有若干問題。
與此相對，利用圖7的透光調(diào)制器8時，光的定向性出射功能由倒置的棱鏡片52和噴射方法形成的金屬鑄模轉(zhuǎn)印的梨皮面來實現(xiàn)，而對均勻度的控制則如前面說明的那樣，不受定向性出射控制的影響，由透光調(diào)制器8獨立實現(xiàn)。這樣一來，就省去了噴射加工時繁雜的面內(nèi)均勻度控制，可精確地控制出射效率的分布，同時還具有較好的均勻度再現(xiàn)性，設(shè)計也比較簡便。
當(dāng)設(shè)有低折射率的附加層11時，可對導(dǎo)光體內(nèi)的傳播模式和向光出射控制功能層5(具有光擴散功能部18)的透光模式進(jìn)行控制，得到具有狹窄的光出射分布特性的小視野面光源裝置。下面再舉例做具體說明。在設(shè)定圖7中的導(dǎo)光體6的折射率ng為1.49，附加層11的折射率為1.40時，根據(jù)斯奈爾的反射透射定律，與導(dǎo)光體的光出射面所成角度大約在20度以下的低次模光20無法通過附加層11，被全反射向?qū)Ч怏w6的內(nèi)部。而與導(dǎo)光體的光出射面所成角度在20度～48度間的光19，通過附加層11，到達(dá)光出射控制功能層5的光擴散功能部18，再沿一定的方向朝外出射。之后，該出射光在上述定向性的基礎(chǔ)上，經(jīng)倒置的棱鏡片52的作用，角度產(chǎn)生變化，沿導(dǎo)光體6光出射面的法線方向朝上出射，由此實現(xiàn)小視野、高輝度的面光源裝置。在這種情況下，也是隨著與一次光源1距離的增大，導(dǎo)光體內(nèi)部容易出現(xiàn)低次模光的殘留積蓄，為了解決這個問題，采用楔形構(gòu)造，使導(dǎo)光體6的厚度隨著與一次光源1距離的增大而變化，并且/或者設(shè)置將上述低次傳播波形光轉(zhuǎn)換為高次傳播波形光的波形變換構(gòu)件為較佳。
另一方面，如沒有附加層11，從0度到48度附近的所有模式的傳播光都到達(dá)光出射控制功能層5，所以，在所有模式的光的基礎(chǔ)上，也只能從該光出射控制功能層得到大視野的出射光。之后，通過使用倒置的棱鏡片52射向基本為法線方向的光束，同使用上述低折射率附加層11的情況相比，形成視野角更大的出射光分布。
另外，如上所述，光出射控制功能層5不只具有定向性出射功能，還可帶有利用層壓薄膜片和多層折射片的偏光控制功能，利用擴散材料、微棱鏡、梨皮構(gòu)造等的光擴散功能，利用衍射光柵的光衍射功能等各種功能，此外還可以具有提高均勻度的功能。
當(dāng)?shù)驼凵渎蕝^(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4，在其排列方向的垂直方向上的平均尺寸(厚度)H1和H2，或者附加層11的厚度H4非常小時(這兩種情況也可能同時存在)，會有些不必要的光波透向(滲出)光出射控制功能層5，不能完全實現(xiàn)要達(dá)到的目的。這就要談及透光控制功能，從光學(xué)上講，只要厚度在1微米以上，就不會出現(xiàn)光波滲出的問題。但如果H1、H2太小，就有可能引起制造過程中的尺寸精度的下降，所以這些尺寸在5微米以上為佳，如能在10微米以上為較佳。
圖8表示的是透光調(diào)制器8的低折射區(qū)域部3的平均厚度H1和高折射率區(qū)域單元4的平均寬度W2之間的關(guān)系。H1且/或高折射率區(qū)域單元4的平均厚度H2的尺寸越大，就越容易在低折射率區(qū)域單元3和高折射率區(qū)域單元4的接口產(chǎn)生不必要的反射光，散射等也增大，同時也導(dǎo)致材料成本的增大，所以H1、H2在200微米以下為佳，在100微米以下為較佳。但是，如果面光源裝置為大面積，隨著低折射率區(qū)域單元3和高折射率區(qū)域單元4的排列方向上的畫面尺寸擴大，H1和H2就有必要設(shè)定在200微米以上。
當(dāng)W2/H1的值較大時，入射光線與低折射率區(qū)域單元3的側(cè)面25相遇的概率就小，可抑制由此產(chǎn)生的不必要的不規(guī)則反射或透射光27，無障礙、忠實的實現(xiàn)透光調(diào)制器功能的主要目的，對從導(dǎo)光體6到光出射功能控制層5的傳輸光進(jìn)行透光控制。這一點不取決于附加層11的有無。
另外，當(dāng)需要有積極的使低次模光(小于向高折射率區(qū)域單元4的入射光與透光調(diào)制器8的低折射率區(qū)域單元3和高折射率區(qū)域單元4的排列方向所成的角度)向光出射功能控制層5滲透時，W2/H1的值應(yīng)設(shè)定的更大。因此n2和ng的折射率關(guān)系不僅可以如前面說明的那樣，限制通過高折射率區(qū)域單元4的光的模式，與W2/H1的值的設(shè)計也大有關(guān)系。這一點也適用于有附加層11的情況。例如，當(dāng)n2/ng的值小于1，低次模光向高折射率區(qū)域單元4的透光模式(26)就受到了很大限制，所以W2/H1的值可為較小值，亦即在1到2之間。但是，當(dāng)n2/ng的值需要為1或大于1時，更有必要將低次模光向光出射控制功能層5滲透，在這種情況下，需要讓更大入射角的低次模光滲透，通過高折射率區(qū)域單元4，所以必須將W2/H1的值設(shè)定在2以上。為了盡可能的限制不規(guī)則反射光27的比例，忠實的進(jìn)行透光控制，W2/H1的值大于3為佳，大于5為較佳，大于8為更佳。當(dāng)需要有意識的使入射角接近90度的傳播光進(jìn)行滲透時，較佳是利用上述將低次模光轉(zhuǎn)換為高次模光的波形變換功能(例如采用楔形導(dǎo)光體)。但是如果W2/H1超過需要值，就存在和導(dǎo)光體6的出射面積、H1的大小、面光源的必要分辨率之間的關(guān)系，而透光部分的圖形尺寸大于人眼的分辨率，亮點就有可能被視為缺陷，反而不好。W2/H1的值限定在30以下為佳，在10以下為較佳。
一般情況下，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4的剖面形狀最好略呈矩形(對剖面形狀沒有什么特殊要求時)，W2/H1的值大一點為佳。這樣一來，可以對上述發(fā)生在低折射率區(qū)域單元3和高折射率區(qū)域單元4的接口25上，不必要的不規(guī)則反射起到很好的限制作用，另外，在利用光硬化樹脂通過金屬鑄模轉(zhuǎn)印成形制造該透光調(diào)制器8時，還具有多個制造方面的優(yōu)點，例如可使金屬鑄模的制作更加容易，成形時也更容易從金屬鑄模上脫離成形物。
不過，這里所說的略呈矩形剖面形狀，并不是說低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4的剖面形狀完全都為矩形，例如，低折射率區(qū)域單元3及高折射率區(qū)域單元4相互連接的側(cè)端面，就是由若干個錐形組成。這是因為，在利用金屬鑄模轉(zhuǎn)印制作透光調(diào)制器8時，這種結(jié)構(gòu)(拔模錐)更容易將成形物從金屬鑄模上脫離下來。
圖9所示為本發(fā)明提供的面光源裝置的另一種不同的實施例剖面圖。在該實施例中，為了得到良好的高輝度出射光定向性，透光調(diào)制器8(可形成良好的出射光均勻度)的光出射控制功能層5的表面，帶有多個棱鏡列28。即，在導(dǎo)光體6的光出射面(作為面光源裝置的光出射面10)相反一側(cè)的內(nèi)面，設(shè)有透光調(diào)制器8，其光出射控制功能層5的下面帶有多個棱鏡列28(由2個棱鏡面28a和28b構(gòu)成)。這些棱鏡列28相互平行，且排列的方向與導(dǎo)光體中光傳播方向基本垂直。這是因為，當(dāng)入射光的光傳播方向與棱鏡列的棱線直交時，可最有效的使光沿法線方向朝上出射。在本實施例中，棱鏡列28沿與導(dǎo)光體6光入射面9略呈平行的方向排列。特別是利用點狀光源作為一次光源1時，最好能對應(yīng)點狀光源的配置，采用后述那種環(huán)繞一次光源1的圓弧狀等弧形模式，以及同樣的最適合的棱鏡列模式。另外，棱鏡列也可位于光出射控制功能層5的內(nèi)部，或從光出射控制功能層5的本體分離出來，形成與該本體緊密連接的附屬部分。
通過適當(dāng)設(shè)計棱鏡列28的各棱鏡面28a和28b，可自由設(shè)定峰值出射角度。例如，將構(gòu)成棱鏡列28的一個側(cè)面(與一次光源距離遠(yuǎn)的面(第1棱鏡面))28a與導(dǎo)光體6的光出射面及內(nèi)面所成的傾斜角，設(shè)定為35度～55度之間的值，將另一側(cè)面(與一次光源距離近的面(第2棱鏡面))28b與導(dǎo)光體6的光出射面及內(nèi)面所成的傾斜角，設(shè)定為80度～100度之間的值，這樣可使出射光的峰值光基本射向光出射面10的法線方向，同時也能縮小出射光的角度分布。為了使出射光更接近法線方向，使第1棱鏡面28a的傾斜角在40度～50度的范圍內(nèi)，第2棱鏡面28b的傾斜角在85度～95度的范圍內(nèi)為佳。
棱鏡列28的間距可在加工范圍內(nèi)適當(dāng)選擇，但在10～500μm范圍內(nèi)為佳，在30～300μm范圍內(nèi)為較佳。為了防止波動光柵，也可部分或連續(xù)變化棱鏡列28的間距。如果面光源裝置變大或?qū)Ч怏w6的長寬之比變大，容易導(dǎo)致光出射面內(nèi)的均勻度下降，在這種情況下，通過部分或連續(xù)變化棱鏡列28的間距，還可增強均勻度的改善效果。另外，棱鏡面可為平面或一定曲率的曲面，為曲面時出射光的角度分布可能稍稍增大。
在以上這種棱鏡列28中，棱鏡頂端的光利用效率差。所以，將棱鏡列28的頂端加工為平坦?fàn)?、剖面多角形或剖面R狀等任何形狀，都不會對光學(xué)性能產(chǎn)生多大的影響。棱鏡列28的頂端為平坦?fàn)睿€能減輕因為磨擦對棱鏡面造成的傷害。另外，將相鄰棱鏡列28間的谷部加工為平坦?fàn)?，可控制光的出射量。根?jù)位置不同，變化上述棱鏡列28的頂端和谷部加工的深度和形態(tài)等，可達(dá)到控制出射光分布的目的。
棱鏡列28的第1棱鏡面28a的作用，是使光線全反射，射向?qū)Ч怏w6光出射面10的法線方向。該功能如能完全得到實現(xiàn)，可如圖21所示，在棱鏡列排列的外側(cè)，層疊低折射率層5’(層5’之折射率為n5，且小于該棱鏡列28的折射率n3)，以掩蓋棱鏡列排列的凹凸形狀。采用這種構(gòu)造，可避免由于磨擦對棱鏡面造成的傷害以及污物深入棱鏡列排列的凹凸中。
另外，也可采用如圖22所示的構(gòu)造，在棱鏡列28排列的外側(cè)，通過低折射率層5’(層5’之折射率為n5，且小于光出射控制功能層5的折射率n3)嵌合(棱鏡列28的第1棱鏡面和第2棱鏡面分別通過低折射率層，與棱鏡片5”的第2棱鏡面及第1棱鏡面相對)有棱鏡片5”，該棱鏡片具有與棱鏡列28基本相同形狀的棱鏡列排列，且與棱鏡列28排列形成的光出射控制功能層5采用折射率基本相同的透光性材料。低折射率層的材料使用有機物或無機物都可以，也可為空氣。采用這種構(gòu)造，也可避免由于磨擦對棱鏡面造成的傷害以及污物深入棱鏡列排列的凹凸中。
通過適當(dāng)設(shè)定棱鏡列28的棱鏡形狀，特別是棱鏡面的角度，本形態(tài)也可用于正面照明的面光源裝置。即，將圖9所示的裝置作為正面照明面光源裝置，這時，在光出射面10的上方配置有反射型液晶顯示組件LC，在棱鏡列28的作用下，光由光出射面10向液晶顯示組件LC出射，該出射光經(jīng)反射型液晶顯示組件LC反射，作為載有圖像信息的光再返回棱鏡列28。該載有圖像信息的光，再盡可能沒有折射的透過棱鏡面28，射向棱鏡面28的外部(下方)，也就是觀察者的位置。
在作為正面照明面光源裝置的情況下，采用以下這樣的組合結(jié)構(gòu)為佳，即第1棱鏡面28a與光出射面10成30度～45度角，第2棱鏡面28b與光出射面10成70度～90度角，或者第1棱鏡面28a與光出射面10成30度～50度角，第2棱鏡面28b與光出射面10所成角度在20度以下為佳，在10度以下為較佳。
用作正面照明面光源裝置時，棱鏡列28的頂端可為平坦形狀。此時，由反射型液晶顯示組件LC反射回棱鏡列28的光，更容易透過。相鄰棱鏡列28間的谷部也可為平坦?fàn)睢?br> 另外，在棱鏡列排列的外側(cè)，也可以層疊低折射率層(折射率為n5，小于該棱鏡列28的折射率n3)，以掩蓋棱鏡列排列的凹凸形狀。采用這種構(gòu)造，可避免由于磨擦對棱鏡面造成的傷害以及污物深入棱鏡列排列的凹凸中。特別是在正面照明的情況下，處于距離觀察者最近的位置，非常需要掩蓋棱鏡列排列的凹凸形狀，形成平坦結(jié)構(gòu)。
還有，在作為正面照明面光源裝置的情況下，也可以在棱鏡列28排列的外側(cè)，通過低折射率層(折射率為n5，小于光出射控制功能層5的折射率n3)嵌合棱鏡片，該棱鏡片具有與棱鏡列28基本相同形狀的棱鏡列排列，且與棱鏡列28排列形成的光出射控制功能層5采用折射率基本相同的透光性材料。采用這種構(gòu)造，也可避免由于磨擦對棱鏡面造成的傷害以及污物深入棱鏡列排列的凹凸中。采用這種構(gòu)造時，經(jīng)反射型液晶顯示組件LC的反射，返向棱鏡列28的光實質(zhì)上不發(fā)生折射即透射向觀察者，是一種理想的正面照明面光源裝置。
在用作正面照明面光源裝置時，棱鏡列28的間距可按上述說明的設(shè)置。
上述圖9所示帶有棱鏡列28的面光源裝置，是一種良好的均勻出射光源，可以說光的瞄準(zhǔn)性高。因此，利用該特征，再在帶有該棱鏡列一面的相反一側(cè)配置出射光控制構(gòu)件，例如衍射光柵和偏光變換組件(多層折射片等)、偏光分離組件、透鏡(圓柱面透鏡、雙凸透鏡、棱鏡、各向異性透鏡等)等集光組件，加強對出射光的控制，可得到一種高性能、高輝度且輝度均勻的面光源裝置。
以上說明的這種具有良好定向性出射功能的面光源裝置，也可將其用作棒狀光源裝置，由此得到一種均勻度好、出射效率高、具有細(xì)長形光出射圖案的光源。此時，在該棒狀光源裝置的光出射面附近，沿棒狀光源長度方向的垂直方向，配置具有透鏡曲面的圓柱體凸透鏡，這樣得到的光源，可控制其在該垂直方向上的出射光分布角度。
可將該棒狀光源裝置作為面光源裝置的一次光源使用，設(shè)置于導(dǎo)光體的入射端面附近，構(gòu)成一種面光源裝置。圖16表示的就是本發(fā)明提供的這樣一種面光源裝置優(yōu)選實施例側(cè)視圖，圖17是構(gòu)成該面光源裝置的棒狀光源裝置的實施例剖面圖。
在圖16中，1為本發(fā)明提供的構(gòu)成面光源裝置一次光源的棒狀光源裝置。面光源裝置的導(dǎo)光體6及透光調(diào)制器8的構(gòu)成與圖9相同。101a、101b為棒狀光源裝置1的一次光源，106為棒狀光源裝置1的導(dǎo)光體，108為棒狀光源裝置1的透光調(diào)制器，103、104、105分別為低折射率區(qū)域單元、高折射率區(qū)域單元及光出射控制功能層。一次光源101a、101b，可使用例如LED等略呈點狀的光源。導(dǎo)光體106在棒狀光源裝置1長度方向上的中央部分最薄，兩端最厚，由各光源101a、101b入射的光被良好的導(dǎo)至導(dǎo)光體中央部分。光出射控制功能層105具有與上述棱鏡列28同樣排列的棱鏡列128。但棱鏡列128以棒狀光源裝置1長度方向的中央部分為界，到一次光源101a、101b分為兩部分，在靠近一次光源101a的部分中，離一次光源101a遠(yuǎn)的是第1棱鏡面128a，離一次光源101a近的是第2棱鏡面128b，而在靠近一次光源101b的部分中，是離一次光源101b遠(yuǎn)的是第1棱鏡面128a，離一次光源101b近的是第2棱鏡面128b。
在本實施例中，使用帶有透光調(diào)制器(該透光調(diào)制器帶動有光出射控制功能層105，光出射控制功能層105帶有棱鏡列128)的棒狀光源裝置1作為一次光源，因此由一次光源出射的光，被收束在沿導(dǎo)光體106入射端面法線方向的狹窄范圍中，且具有良好的輝度均勻性。于是，通過利用這種棒狀光源裝置1作為一次光源，可得到在棒狀光源裝置長度方向上的出射光分布角度小、輝度均勻性高的面光源裝置。另外，通過使用帶有棱鏡列128的光出射控制功能層105作為面光源裝置的透光調(diào)制器8，可得到一種光沿光出射面10法線方向上的狹窄角度范圍出射，且光出射面內(nèi)具有良好的輝度均勻性的面光源裝置。這種出射光分布狹窄、定向性高的棒狀光源，特別適合作為正面照明用光源。
另外，作為一種改善均勻度的方式，可使導(dǎo)光體106的厚度(與導(dǎo)光體光出射面略呈直交方向上的尺寸)隨著與一次光源101a、101b間距離的增大而減小。另外采用這種減小導(dǎo)光體厚度的方法，也并不需要一味的減小，可有減小的部分，也可有厚度固定的部分，另外減小的比例也可進(jìn)行變化。
作為本發(fā)明提供的面光源裝置用的1次光源1，除可使用冷陰極管和螢光燈等線狀光源外，還可使用LED和鹵素?zé)舻嚷猿庶c狀的光源。
略呈點狀的光源30，可如圖10所示位于導(dǎo)光體6角部的缺口處，也可如圖11所示配置在導(dǎo)光體6端面的相鄰位置。還可將光源30配置于導(dǎo)光體6的內(nèi)部。另外也可如圖12所示，采用由多個略呈點狀的LED光源連續(xù)排列形成的數(shù)組組件-LED數(shù)組31。LED光源可使用單色光源，和帶有紅、綠、藍(lán)三原色波長光的白色LED光源。
如上所示，使用LED等點狀光源作為一次光源1時，能根據(jù)需要選擇具有最適當(dāng)發(fā)光圖形的光源為較佳。在導(dǎo)光體6光出射面的平行方向上，一次光源發(fā)光圖形最好能有較大的分布范圍。這樣一來，可以緩和一次光源前方的輝度比其它部分高這一現(xiàn)象。當(dāng)一次光源設(shè)置于導(dǎo)光體6的端面時，在導(dǎo)光體6光出射面的平行方向上，一次光源發(fā)光圖形的峰值半幅值在120度～180度之間為佳。當(dāng)一次光源設(shè)置于導(dǎo)光體6的角部時，光在入射導(dǎo)光體6之后的分布角度基本與導(dǎo)光體的角度一致為較佳，所以如果導(dǎo)光體6角部的角度為90度，則在導(dǎo)光體6光出射面的平行方向上，一次光源發(fā)光圖形的峰值半幅值在60度～120度之間為較佳，如果導(dǎo)光體6角部的角度為45度，則該峰值半幅值在20度～70度之間為較佳。
另外，在導(dǎo)光體6光出射面的垂直方向上，一次光源發(fā)光圖形的分布范圍過大，則在一次光源附近，由導(dǎo)光體6出射的光量比例就大，容易導(dǎo)致輝度均勻度下降，而一次光源發(fā)光圖形的分布范圍過小，則不入射透光調(diào)制器，在導(dǎo)光體6中往復(fù)的光量比例就大，容易導(dǎo)致輝度下降。在導(dǎo)光體6光出射面的垂直方向上，一次光源發(fā)光圖形的峰值半幅值在10度～120度之間為較佳。一次光源發(fā)光圖形在該方向上的分布角度范圍，能在面光源裝置面積大時較小，而在面光源裝置面積小時較大為較佳，例如當(dāng)面光源裝置的面積在3英寸以下時，該分布角度在60度～120度之間為佳，當(dāng)面光源裝置的面積在3英寸到8英寸范圍內(nèi)時，該分布角度在10度～70度之間為佳。
而且，如圖16及圖17所示，利用本發(fā)明提供的棒狀光源裝置作為面光源裝置的一次光源時，沒有必要使棒狀光源裝置出射的光在導(dǎo)光體106光出射面的平行方向上展開，所以棒狀光源裝置的發(fā)光圖形分布能夠較為狹窄為較佳。具體來說，棒狀光源裝置的發(fā)光圖形峰值半幅值在30度以下為較佳。
特別是使用LED作為一次光源時，可利用帶有LED的透鏡形狀，對一次光源的出射光角度分布進(jìn)行控制。
在圖13所示的裝置中，是以一種經(jīng)過變換的新發(fā)光源作一次光源，大致是這樣從至少一個LED30發(fā)出的光，經(jīng)過細(xì)分割排列變換方式，將其變?yōu)楸仍揕ED更微細(xì)光源的光，或經(jīng)過其它變換方式，將其變?yōu)檫B續(xù)的線光源的光，然后這些經(jīng)過變換的、更適于導(dǎo)光體6入射端面的光再入射略呈板狀的導(dǎo)光體6。將LED發(fā)出的光變?yōu)楸仍揕ED更微細(xì)光源的光所用的細(xì)分割排列變換方式，可采用帶有塑料光學(xué)纖維(POF)排列結(jié)構(gòu)的光學(xué)纖維數(shù)組32。這時，1條光學(xué)纖維的直徑取決于所用導(dǎo)光體6的厚度，但使用越小直徑的光學(xué)纖維，對實現(xiàn)更均勻的分割微小光源的配置體就越有利。如上所示使用光學(xué)纖維數(shù)組時，該光學(xué)纖維質(zhì)地柔軟，因此可自由配置LED30的位置，可用于構(gòu)筑更簡潔的小型液晶顯示器。其優(yōu)點還包括，可輕松的將光導(dǎo)向非常薄的導(dǎo)光體，同時還能減少因光學(xué)纖維的彎曲造成的光損失等。所以，光學(xué)纖維的直徑在1mm以下為佳，在0.5mm以下為較佳，在0.25mm以下為更佳。但是如果使用光學(xué)纖維的直徑太小，所用光學(xué)纖維的條數(shù)就多，在制造上也會產(chǎn)生麻煩，因此光學(xué)纖維的直徑在0.10mm以上為較佳。
在本發(fā)明中，使用LED等點狀光源作為一次光源1時，如圖23所示，在導(dǎo)光體6的內(nèi)面帶動有圓弧狀等弧形延伸的棱鏡列228(由2個棱鏡面構(gòu)成)，多個該棱鏡列228環(huán)繞點狀光源1排列。棱鏡列能沿點狀光源1入射導(dǎo)光體6中光傳播方向(沿光出射面面內(nèi)的傳播方向)的垂直方向延長形成為較佳。一般來說，為了使從LED等點狀光源向?qū)Ч怏w中入射的光，在沿光出射面的面內(nèi)，能以點狀光源1為中心，呈放射狀向?qū)Ч怏w6中傳播，棱鏡列228呈環(huán)繞點狀光源的圓弧形結(jié)構(gòu)，因此在棱鏡列228的整個面上，棱鏡列228和光傳播方向都略呈垂直。在圖23所示的實施例中，點狀光源1位于導(dǎo)光體6的角部，圓弧形的棱鏡列228形成基本以點狀光源1為中心的同心圓。
呈同心圓形的圓弧狀各棱鏡列228由離點狀光源1近的棱鏡斜面(第2棱鏡面)和離點狀光源1遠(yuǎn)的棱鏡斜面(第1棱鏡面)組成，入射導(dǎo)光體6的光在導(dǎo)光體內(nèi)反復(fù)折射傳播時，到達(dá)第1棱鏡面的光，被該面向光出射面的方向全反射。此時，根據(jù)向第1棱鏡面的入射角的大小，反射方向差異很大。但是在本發(fā)明中，圓弧形的棱鏡列228基本以點狀光源1為中心形成同心圓，因此在棱鏡列228的幾乎所有位置，來自點狀光源1的入射光和棱鏡列228基本都呈垂直，在沿光出射面的面內(nèi)，對第1棱鏡面略呈垂直方向入射，幾乎所有的光都可被效率良好的向特定方向反射。所以，在電力消耗相同的情況下，能夠提高輝度，同時還能提高輝度的均勻性，消除只有光源前方發(fā)亮的亮斑現(xiàn)象。
在本發(fā)明中，點狀光源1可如圖24～圖28所示，根據(jù)其目的配置于最適合的位置。根據(jù)這種點狀光源1的配置，導(dǎo)光體6光出射面相對一側(cè)的內(nèi)面帶有的弧形棱鏡列228，也形成最適合的圖形。在所有的這些例子中，棱鏡列228都呈弧形，導(dǎo)光體6中傳播的光幾乎都對棱鏡列228呈垂直方向入射。圖24是點狀光源1位于導(dǎo)光體6對角位置的兩個角部時的示意圖，以距離兩個光入射面9距離相等的線為界，分為兩個方向相對的弧形棱鏡列228，分別以其距離近的點狀光源1為中心。圖25是點狀光源1位于導(dǎo)光體6一側(cè)端面中央位置時的示意圖，在光入射面9一側(cè)，形成以點狀光源1為中心的圓弧形棱鏡列228，隨著與光入射面9的對面一側(cè)越來越近，弧度逐漸減小，最后形成的棱鏡列228的中央部分，與光入射面9的對面幾乎成略平行的直線，只在兩端部為弧形。圖26的構(gòu)成除點狀光源1以外，其它與圖25相同，其點狀光源1是由多個LED互相貼近(例如1～2mm的間隔)形成的LED集合體。圖27是2個點狀光源位于導(dǎo)光體6兩個相對端面的中央位置附近時的示意圖，以導(dǎo)光體6的中央線為界，分為兩個方向相對的弧形棱鏡列228，分別以其距離近的點狀光源1為中心。圖28中的點狀光源1，位于導(dǎo)光體6光出射面相反一側(cè)的內(nèi)面帶有的凹陷部中。此時，棱鏡列228在收納點狀光源1的凹陷部周圍，形成以點狀光源1為中心的多個同心圓。在凹陷部中，點狀光源1與導(dǎo)光體6之間帶有空氣層或樹脂狀透明物質(zhì)為較佳。
另外，如這樣直接在導(dǎo)光體6的內(nèi)面形成棱鏡列時，導(dǎo)光體6的光出射面上能帶有透光調(diào)制器8為較佳。
導(dǎo)光體6的材料，可使用玻璃和合成樹脂等透明板狀物。合成樹脂可使用丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚烯樹脂、聚苯乙烯或異丁烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)的共聚合物等高透明性的各種合成樹脂，利用擠壓成形、注入成形等常用方法，將這些合成樹脂形成板狀物，以制造導(dǎo)光體。特別是聚甲基丙烯酸酯等異丁烯酸樹脂等，具有良好的光線透射性、耐熱性、力學(xué)特性、加工成形性，最適合作為導(dǎo)光體用材料。該異丁烯酸樹脂是以異丁烯酸甲酯為主要成分的樹脂，異丁烯酸甲酯的重量含量在80％以上為較佳。另外，在導(dǎo)光體6中，還可混入光擴散劑和微粒等。
如上所述，包括導(dǎo)光體6在內(nèi)，低折射率區(qū)域單元3、高折射率區(qū)域單元4、光出射控制功能能5及附加層11的折射率有時需做相應(yīng)的調(diào)整。特別是導(dǎo)光體11，其作用是調(diào)整導(dǎo)光體內(nèi)部的傳播模式，所以需要使用折射率比導(dǎo)光體的折射率更低的材料。一般來說，玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)多在室溫以下，考慮到耐熱性和折射率控制等因素，選擇Tg比較大的共聚合體作為構(gòu)成較低折射率層的材料為較佳。
對本發(fā)明有用的、較低折射率的材料，以從異丁烯酸甲酯、氟化烷基(甲基)丙烯酸酯、氟化烷基-α-氟代丙烯酸酯、α-氟代丙烯酸酯、五氟苯基異丁烯酸甲酯、五氟苯基-α-氟代丙烯酸酯、五氟苯基丙烯酸甲酯的單基物群中挑選的單獨聚合物，和/或從該單基物群中挑選的、折射率可調(diào)、高度透明的共聚合物為較佳。另外，導(dǎo)光體和透光調(diào)制器之間的低折射率層(附加層)，是將低折射率無機材料氟化鎂進(jìn)行蒸鍍形成的。與上述較低折射率的材料相比，較高折射率的材料有聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、丙烯樹脂、聚烯樹脂等。導(dǎo)光體所用材料的折射率應(yīng)盡量高，而低折射率層所用材料的選擇范圍就比較廣。
本發(fā)明提供的透光調(diào)制器的高折射率區(qū)域單元4、光出射控制功能層5、附加層11所使用的材料，可為紫外線硬化樹脂組合物。該紫外線硬化樹脂組合物的主要成分可為分子內(nèi)含有丙烯醯基或異丁烯醯基的聚合性化合物、紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑或紫外線吸收劑(也可同時含有紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑和紫外線吸收劑)。
分子內(nèi)含有(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物有光聚合性低聚物、多功能(甲基)丙烯酸酯、單功能(甲基)丙烯酸酯等。
光聚合性低聚物有聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物和環(huán)氧聚合(甲基)丙烯酸酯低聚物等，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物是分子內(nèi)含有2個以上異氰酸酯基的聚異氰酸酯，和分子內(nèi)含有羥基與(甲基)丙烯醯基的化合物進(jìn)行反應(yīng)得到，環(huán)氧聚合(甲基)丙烯酸酯低聚物是將分子內(nèi)含有2個以上環(huán)氧基的環(huán)氧化合物，和分子內(nèi)含有羧基與(甲基)丙烯醯基的化合物進(jìn)行反應(yīng)得到。
具體來說，由異佛爾酮二異氰酸酯、四甲基苯二甲基二異氰酸酯、苯二甲基二異氰酸酯、甲苯撐二異氰酸酯等二異氰酸酯化合物，和羥乙基(甲基)丙烯酸酯、羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯等含羥基(甲基)丙烯酸酯化合物進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物；由雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚、雙酚S二縮水甘油醚、四溴合雙酚A二縮水甘油醚等環(huán)氧化合物，和(甲基)丙烯酸進(jìn)行反應(yīng)得到環(huán)氧聚合(甲基)丙烯酸酯低聚物。
多功能(甲基)丙烯酸酯化合物有乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三縮三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙撐二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁撐二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、2，2-雙[4-(甲)丙烯醯基羥苯基]-丙烯、2，2-雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基苯]-丙烯、2，2-雙[4-(甲)丙烯醯基羥二乙氧基苯]-丙烯、2，2-雙[4-(甲)丙烯醯基羥五乙氧基苯]-丙烯、2，2-雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基-3-苯基苯]-丙烯、雙[4-(甲)丙烯醯基硫苯基]硫化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥苯基]-磺化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基苯]-磺化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥二乙氧基苯]-磺化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥五乙氧基苯]-碘化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基-3-苯基苯]-磺化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基-3，5-二甲基苯]-磺化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥苯基]-硫化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基苯]-硫化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥五乙氧基苯]-硫化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基-3-苯基苯]-硫化物、雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基-3，5-二甲基苯]-硫化物、2，2-雙[4-(甲)丙烯醯基羥乙氧基-3，5-二溴苯丙烯]、三甲醇丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
單功能(甲基)丙烯酸酯化合物有苯基(甲基)丙烯酸酯、基(甲基)丙烯酸酯、苯乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基(甲基)丙烯酸酯、對枯烯基苯酚環(huán)氧氧化變性(甲基)丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙烯酸酯、環(huán)己基(甲基)丙烯酸酯、二環(huán)戊烯基(甲基)丙烯酸酯、雙環(huán)戊二烯(甲基)丙烯酸酯、四氫糠(甲基)丙烯酸酯、甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丙基(甲基)丙烯酸酯、n-丁基(甲基)丙烯酸酯、i-丁基(甲基)丙烯酸酯、t-丁基(甲基)丙烯酸酯、戊(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、n-己基(甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丁基(甲基)丙烯酸酯、4-羥丁基(甲基)丙烯酸酯、磷乙基(甲基)丙烯酸酯等。
在本發(fā)明中，上述這些化合物既可以單獨使用，也可以兩種以上混合使用。
本發(fā)明使用的紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑，是一種感應(yīng)紫外線后生成游離基，開始上述聚合化合物的聚合反應(yīng)的成分。使用的紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑能在360～400nm波長區(qū)域具有光吸收性，而在400nm波長以上的區(qū)域沒有實質(zhì)性的光吸收為較佳。這是因為，使紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑在360～400nm波長區(qū)域具有光吸收性，就能夠吸收紫外線吸收劑所不能吸收的紫外線，有效的生成游離基。另外，在400nm波長以上的區(qū)域不進(jìn)行實質(zhì)性的光吸收，可形成不著色層。所謂在400nm波長以上的區(qū)域不進(jìn)行實質(zhì)性的光吸收，是指在實際的紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑的使用濃度及透光調(diào)制器厚度時，在400nm波長以上的區(qū)域，由紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑造成的光吸引在1％以下。假設(shè)上述聚合性化合物的重量為100，該紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑的添加重量在0.01～5的范圍內(nèi)為佳，在0.1～3的范圍內(nèi)為較佳。這是因為，如果紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑的添加量不足0.01，則由紫外線起發(fā)的硬化會有延遲現(xiàn)象，而如果超過5，得到的透鏡部如有著色。該紫外線感應(yīng)性游離基聚合開始劑可使用3，3-二甲基-4-甲氧基-苯酮、 基二甲基縮酮、P-二甲氨基安息香酸異戊基、P-二甲氨基安息香酸乙基、苯酮、P-甲氧基苯酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-酮、1-羥環(huán)己基二苯甲酮、甲基苯基乙醛酸鹽、乙基苯基乙醛酸鹽、2-羥基-2-甲基-丙苯-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫)苯基]-2-嗎啉丙酮-1，2，4，6-三甲基苯甲醯二苯磷化氫氧化物等。這些成分可以單獨使用，也可以兩種以上混合使用。
應(yīng)用于本發(fā)明時，這些成分中的甲基苯基乙醛酸鹽、2-羥基-2-甲基-丙苯-1-酮、1-羥環(huán)己基二苯甲酮、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-酮、基二甲基縮酮、2，4，6-三甲基苯甲醯二苯磷化氫氧化物在硬化性方面都較佳。
本發(fā)明所用的紫外線吸收劑，是一種吸收作為外光入射的紫外線，抑制紫外線造成的惡化變質(zhì)，長期確保與導(dǎo)光體的附著性的成分。
另外，在本發(fā)明的紫外線硬化組合物中，根據(jù)需要還可以含有防氧化劑、防變黃劑、發(fā)藍(lán)劑、顏料、防沉淀劑、除泡劑、防靜電干擾劑、防霧劑等各種添加劑。
上述紫外線硬化組合物適用于需要在薄膜狀、片狀、板狀的透明性基體材料的表面，形成微細(xì)圖形的光學(xué)片。在該光學(xué)片中，透射性基體材料的至少一個表面，要帶有由上述紫外線硬化組合物硬化得到的硬化樹脂層。使用的透射性基體材料只要能透過紫外線即可，沒什么特別的限定，可以使用柔軟的玻璃板等，但一般是使用丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚甲基亞胺樹脂、聚酯樹脂等透明合成樹脂薄膜、片或板。
下面對利用本發(fā)明所提供的透光調(diào)制器的面光源裝置的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的透光調(diào)制器可利用分批生產(chǎn)方式或連續(xù)生產(chǎn)方式進(jìn)行制造。以下，利用圖14，特別對具有該透光調(diào)制器的面光源裝置的連續(xù)生產(chǎn)方法，進(jìn)行說明。
在圖14中，36為紫外線發(fā)光光源，可使用化學(xué)反應(yīng)用熒光燈、低壓水銀燈、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、可視光鹵燈、太陽光等。進(jìn)行紫外線照射時的能量控制，按照360～400波長的累積能量為0.05～10J/cm2這個標(biāo)準(zhǔn)為較佳。紫外線的照射環(huán)境，可為空氣，也可為氮、氬等惰性氣體。35為光學(xué)片的形狀轉(zhuǎn)印金屬鑄模，可對鋁、黃銅、鋼等金屬模，和硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、環(huán)氧樹脂、ABS樹脂、氟樹脂、聚甲基戊烯等合成樹脂模進(jìn)行電鍍得到，也可利用混合各種金屬粉的材料制作。其中金屬模在耐熱性和強度方面都比較理想。在結(jié)構(gòu)方面，圓筒材料上帶有凹狀圖形，通過轉(zhuǎn)印直接形成圖15中的41，透光調(diào)制器一個側(cè)面的對應(yīng)圖形(例如，圖中所示的高折射率區(qū)域單元4的凸?fàn)顖D形)，另外單面帶有該凹狀圖形的薄板卷附在芯輥上，并加以固定。
在圖14中，40是與滾筒狀(圓筒狀)的形狀轉(zhuǎn)印金屬鑄模35相鄰配置的壓輥，目的是使注入透射性基體材料37和該金屬鑄模之間的紫外線硬化組合物膜，保持厚度的均勻。壓輥40可為各種金屬制輥、橡膠制輥等。圖中的33是存儲紫外線硬化組合物的容器，為了能夠控制存儲的組合物的溫度，在容器內(nèi)部或外部配置有鎧裝式電熱爐或熱水盒等熱源設(shè)備。
存儲在容器33中的紫外線硬化組成物38，通過接管由進(jìn)料噴嘴34，輸出到透射性基體材料37和金屬鑄模35之間。之后，紫外線硬化組合物38保持在透射性基體材料37和圓筒形金屬鑄模之間，并注入到圓筒形金屬鑄模外周面帶有的凹狀圖形中，然后由紫外線發(fā)光光源36透過透射性基體材料37進(jìn)行紫外線照射，使紫外線硬化組合物發(fā)生聚合硬化反應(yīng)，轉(zhuǎn)印出透光調(diào)制器一個側(cè)面的凸?fàn)顖D形41。然后，將得到的光學(xué)片39從圓筒形金屬鑄模上剝離下來。
為了得到如圖15所示的透光調(diào)制器構(gòu)造，在利用上述方法形成透明基體材料43(透射性基體材料37)一個側(cè)面圖形41的凹凸構(gòu)造后，還要利用帶有梨皮狀轉(zhuǎn)印面的轉(zhuǎn)印輥金屬鑄模，使用同樣的方法，在該圖形41相反一側(cè)的透明基體材料面上，形成功能層42(例如表面為梨皮構(gòu)造的光擴散功能層)。由此可連續(xù)制作兩面都具備功能性構(gòu)造的透光調(diào)制器8。另外，在圖15中，也可由透明基體材料43形成上述光出射控制功能層5，而在光出射控制功能層5的上面配置功能層42。
將如圖15所示，利用以上方法制作的透光調(diào)制器片與導(dǎo)光體6合為一體，制作面光源裝置時，是在該導(dǎo)光體6的光出射面上涂布形成薄薄的粘著劑層(膠合劑層)44，然后將透光調(diào)制器的高折射率區(qū)域單元4與粘著劑層(膠合劑層)44接合，與導(dǎo)光體6形成一體。該粘著劑層44的厚度d不能太大，否則會由于膠合壓力產(chǎn)生大的變形流動，影響透光器8的凹凸構(gòu)造，損害目標(biāo)機能的實現(xiàn)，例如在圖15中，小于低折射率區(qū)域?qū)?空氣層)3的厚度H1為較佳，d/H1在0.5以下為佳，在0.2以下為較佳，在0.1以下為更佳。例如，當(dāng)H1的值為50μm時，d在5μm以下為較佳。但是如果粘著劑層太薄，就沒有足夠的膠合性能，因此粘著劑層44的厚度在2μm以上為佳，在4μm以上為較佳。另外，上述粘著劑層44也可使用光硬化樹脂組合物形成。如前所述，在導(dǎo)光體6上薄薄的涂布上光硬化樹脂組合物，并與透光調(diào)制器片接合在一起，然后通過紫外線硬化作用，使兩部分結(jié)合為一體。如果使用低折射率的材料形成粘著劑層，還可同時具有圖6及圖7所示的低折射率層(附加層)11的功能。
下面對本發(fā)明實施例1進(jìn)行具體說明。
參照圖14及圖15說明的方法，制作帶有透光調(diào)制器的面光源裝置，該透光調(diào)制器具有光擴散功能。光擴散功能層42采用梨皮面構(gòu)造，轉(zhuǎn)印該梨皮面構(gòu)造的金屬鑄模是將直徑50～90微米的玻璃珠噴射到SUS板上，形成凹凸部的。然后將該金屬鑄模卷附于芯輥上，形成滾筒式金屬鑄模。復(fù)合層50的低折射率區(qū)域單元3，控制導(dǎo)光體6向梨皮面層42的透光分布，該低折射率區(qū)域單元3采用圖4所示的圓形結(jié)構(gòu)，由空氣層(折射率1000)構(gòu)成。但是，各圓形低折射率區(qū)域單元3直徑統(tǒng)一為60微米(μm)，是通過變化其在復(fù)合層50面內(nèi)的占有密度，來控制透光強度分布的。復(fù)合層50的厚度約為50微米，利用紫外線硬化樹脂組合物和轉(zhuǎn)印金屬鑄模制作，該轉(zhuǎn)印金屬鑄模是通過腐蝕作用，在50微米厚的SUS板上形成多個圓形凸部得到的。該腐蝕金屬鑄模最終被卷附于芯輥上，固定后形成滾筒式金屬鑄模。
梨皮面構(gòu)造的功能層42和透光控制的復(fù)合層50分別位于兩個面上，它們的形狀是在厚度為188μm的聚酯薄膜(折射率為1.600)的兩面，采用折射率為1.528的紫外線硬化樹脂組合物，通過金屬鑄模轉(zhuǎn)印的方法制作的。UV光源36采用高壓水銀燈。導(dǎo)光體6的材料采用折射率為1.490的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
在具有0.34度楔角的楔形狀導(dǎo)光體6上涂布約8微米厚的粘著劑，將按照以上方法制作的透光調(diào)制器片8粘貼在上面，形成一體。該楔形導(dǎo)光體6之一次光源一側(cè)的光入射端面的厚度為2mm，與此相反一側(cè)的端面的厚度為0.7mm。一次光源中使用直徑2mmφ的冷陰極管，導(dǎo)光體6的長度為216mm。在導(dǎo)光體6的光出射面相反一側(cè)的整個內(nèi)面都配置有反射板7，在透光調(diào)制器8的光出射面一側(cè)，與該透光調(diào)制器相鄰，配置多個頂角為63度且?guī)в袑ΨQ配置2個棱鏡面的棱鏡列相互平行形成之棱鏡片52，棱鏡列的頂點與上述光出射面相接，這樣，即完成目的之面光源裝置。
為了確認(rèn)該面光源裝置的均勻度，測定出射光的正面輝度分布時，有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為90％，是一種極佳狀態(tài)，平均出射輝度為2500cd/m2。測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成28度，顯示了小視野化特性。輝度測定使用色彩輝度計BM-7(TOPCON(株)制)，受光角設(shè)定為1°。
下面對本發(fā)明實施例2進(jìn)行具體說明。
采用與實施例1同樣的方法，使用滾筒轉(zhuǎn)印金屬鑄模，通過在聚酯薄膜的兩面對紫外線硬化樹脂組合物進(jìn)行UV硬化制作透光調(diào)制器，制作具有圖9所示棱鏡列的面光源裝置。亦即，作為實施例1中梨皮面構(gòu)造功能層42的替代而采用的功能層上，存在多個沿導(dǎo)光體光入射面的略平行方向延長、有第1及第2棱鏡面28a、28b的棱鏡列，沿導(dǎo)光體光入射面的略直交方向連續(xù)排列之連續(xù)棱鏡列。該棱鏡列28的第1棱鏡面28a的傾斜角度為45°，第2棱鏡面的傾斜角度為85°。該面光源的大小，60mm，厚度為4mm。一次光源1使用長度80mm的冷陰極管。在導(dǎo)光體6光出射面相反一側(cè)的整個內(nèi)面都配置反射板7，最終得到目的之面光源裝置。
測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成19度，顯示了小視野化特性。且有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為88％，顯示了極好的均勻度。
下面對本發(fā)明實施例3進(jìn)行具體說明。
制作具有與實施例2相同的小視野特性之面光源裝置。但是，面光源裝置沿一次光源1方向上的長度為30mm，與一次光源1直交方向上的長度為40mm，厚度為1mm，使用6個LED替代實施例2中導(dǎo)光體的冷陰極管光源，它們與導(dǎo)光體的入射端面鄰接，按5mm的間隔均勻排列。
測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成23度，顯示了小視野化特性。且有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為80％，顯示了極好的均勻度。
下面對本發(fā)明實施例4進(jìn)行具體說明。
制作與實施例3相同的面光源裝置(但是，一次光源除外)。該面光源裝置利用與棱鏡列28直交的面按2mm的寬度切出，在其兩端鄰接配置LED。該LED在導(dǎo)光體光出射面的平行方向及垂直方向的發(fā)光圖形的峰值半幅值全都為30度。
配置以上這樣得到的棒狀光源裝置，替代利用實施例3得到的面光源裝置的一次光源。
測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成22度，顯示了小視野化特性。且有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝的垂直方向約成22度，顯示了小視野化特性。且有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為85％，顯示了極好的均勻度。
下面對本發(fā)明實施例5進(jìn)行具體說明。
使低折射率區(qū)域單元3的圖形呈圖19所示的圖形形狀，替代梨皮構(gòu)造的光擴散功能層形成棱鏡列，除此之外和實施例1一樣的制作透光調(diào)制器片。透光調(diào)制器片的棱鏡列圖形的形成，通過制作成具有導(dǎo)光體的如圖23所示的圖形、間距20μm、第2棱鏡面對棱鏡形成面成88度角、第1棱鏡面對棱鏡形成面成43度角的棱鏡列的金屬鑄模進(jìn)行。
在折射率為1.490的聚甲基丙烯酸甲酯射出成型得到的、厚1mm、40×30mm之板狀導(dǎo)光體的光出射面和相反一側(cè)的面(內(nèi)面)上，涂布約8微米厚的粘著劑，將得到的透光調(diào)制器片粘貼在上面，形成一體。作為一次光源，和導(dǎo)光體的光出射面平行之方向上的峰值半幅值為±70度、垂直之方向上的峰值半幅值為±40度的LED配置于形成導(dǎo)光體凹部之角部。且在導(dǎo)光體的透光調(diào)制器形成一側(cè)配置反射板，完成面光源裝置。
為了確認(rèn)該面光源裝置的均勻度，測定出射光的正面輝度分布時，有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為85％，是一種較佳狀態(tài)。測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成22度，顯示了小視野化特性。輝度測定使用色彩輝度計BM-7(TOPCON(株)制)，受光角設(shè)定為1°。
下面對本發(fā)明實施例6進(jìn)行具體說明。
除低折射率區(qū)域單元3的圖形呈圖19所示的圖形形狀以外，和實施例1一樣的制作透光調(diào)制器片。
另一方面，制作金屬鑄模，其結(jié)構(gòu)如圖23所示、間距20μm、第2棱鏡面對棱鏡形成面成88度角、第1棱鏡面對棱鏡形成面成43度角之棱鏡列。利用得到的金屬鑄模，將折射率為1.490的聚甲基丙烯酸甲酯進(jìn)行射出成型，得到如圖23所示的厚1mm、40×30mm的板狀導(dǎo)光體。在該導(dǎo)光體棱鏡列形成面的相反一側(cè)的面(光出射面)涂布約8微米厚的粘著劑，將透光調(diào)制器片粘貼在上面，形成一體。作為一次光源，和導(dǎo)光體的光出射面平行之方向上的峰值半幅值為±70度、垂直之方向上的峰值半幅值為±40度的LED配置于形成導(dǎo)光體凹部之角部。且在導(dǎo)光體的棱鏡列形成一側(cè)配置反射板，完成面光源裝置。
為了確認(rèn)該面光源裝置的均勻度，測定出射光的正面輝度分布時，有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為85％，是一種較佳狀態(tài)。測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成22度，顯示了小視野化特性。輝度測定使用色彩輝度計BM-7(TOPCON(株)制)，受光角設(shè)定為1°。
下面對本發(fā)明實施例7進(jìn)行具體說明。
除導(dǎo)光體內(nèi)面形成的各棱鏡列的頂部為平坦形狀、不配置反射板以外，和實施例6一樣的完成正面照明用面光源裝置。
為了確認(rèn)該面光源裝置的均勻度，測定出射光的正面輝度分布時，有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為85％，是一種較佳狀態(tài)。測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成22度，顯示了小視野化特性。輝度測定使用色彩輝度計BM-7(TOPCON(株)制)，受光角設(shè)定為1°。
下面對本發(fā)明實施例8進(jìn)行具體說明。
除使用折射率為1.610的紫外線硬化樹脂組合物以外，和實施例5一樣的得到透光調(diào)制器片。另一方面，在厚度為188μm的聚酯薄膜(折射率1.600)的一面上，用折射率為1.610的紫外線硬化樹脂組合物，和實施例5一樣，形成與上述透光調(diào)制器片上形成的圖形相同的棱鏡列圖形。將得到的透光調(diào)制器片和棱鏡片，通過折射率為1.40的粘著性丙烯樹脂的涂布層，粘貼為一體，使雙方的棱鏡列圖形形成面互相嵌合，制作嵌合透光調(diào)制器片。
除將得到的嵌合透光調(diào)制器片，和實施例5一樣，粘貼于由折射率為1.490的聚甲基丙烯酸甲酯射出成型得到的、厚1mm、40×30mm的板狀導(dǎo)光體上，形成一體，且不配置反射板以外，和實施例5一樣的完成正面照明用面光源裝置。
為了確認(rèn)該面光源裝置的均勻度，測定出射光的正面輝度分布時，有關(guān)面內(nèi)輝度的最小輝度值/最大輝度值之比為90％，是一種較佳狀態(tài)。測定該面光源裝置的出射光輝度分布(出射角度分布)時，具有正面輝度之一半輝度的出射角度的寬度(角度半幅值)，與導(dǎo)光體光入射面的垂直方向約成22度，顯示了小視野化特性。輝度測定使用色彩輝度計BM-7(TOPCON(株)制)，受光角設(shè)定為1°。
工業(yè)實用性如上所示，如利用本發(fā)明，即使為較薄型、大面積，而且/或者在具備關(guān)系到出射光控制功能之特殊功能性的導(dǎo)光體中，也可提供不損害其功能性、出射光輝度的面內(nèi)均勻度高、具有良好的功能性之面光源或棒狀光源等的光源裝置。特別是提供不損害高輝度定向性出射功能等功能性、再現(xiàn)性好且能夠輕松實現(xiàn)出色的均勻度之面光源或棒狀光源等的光源裝置。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，具有一次光源和構(gòu)成傳送該一次光源出射光的傳播路徑之導(dǎo)光體的光源裝置；該導(dǎo)光體的折射率為ng，包括由該一次光源發(fā)出的光入射用的一個入射端面、被傳送光出射用的一個出射面、位于該光出射面相對側(cè)的一個內(nèi)面；其特征在于該導(dǎo)光體的光出射面及內(nèi)面中的至少一面帶有透光調(diào)制器，該透光調(diào)制器包括位于該光出射面上或該內(nèi)面上，且?guī)в姓凵渎蕿閚1(此處ng＞n1)的多個第1折射率區(qū)域單元和折射率為n2(此處n2＞n1)的多個第2折射率區(qū)域單元的一個復(fù)合層、位于該復(fù)合層上，且折射率為n3(此處n3＞n1)的一個第3折射率層。
2.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，在該導(dǎo)光體和該透光調(diào)制器之間存在折射率為n4(此處ng＞n4＞n1)的一第4折射率層。
3.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，用每單位面積的該復(fù)合層上的第2折射率區(qū)域單元所占面積所表示的第2折射率區(qū)域單元密度，隨在該復(fù)合層面內(nèi)的位置而變化。
4.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該第1折射率區(qū)域單元的厚度H1及該第2折射率區(qū)域單元的厚度H2全都在5微米以上、200微米以下。
5.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該第1折射率區(qū)域單元的平均厚度H1和該第2折射率區(qū)域單元的平均面內(nèi)方向最小尺寸W2，滿足1≤(W2/H1)≤30的關(guān)系。
6.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于n2＜ng。
7.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，n2≥n3≥ng或n3≥n2≥ng。
8.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，n2≥ng≥n3或ng≥n2≥n3。
9.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，n3≥ng≥n2或ng≥n3≥n2。
10.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該第1折射率區(qū)域單元由空氣組成。
11.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該第2折射率區(qū)域單元及該第3折射率層之中至少有1個由紫外線硬化樹脂組合物構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該透光調(diào)制器的第1折射率區(qū)域單元及第2高折射率區(qū)域單元全都呈帶狀，交互排列。
13.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該透光調(diào)制器的第1折射率區(qū)域單元及第2高折射率區(qū)域單元全都呈不規(guī)則排列。
14.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該第3折射率層或該復(fù)合層有光控制功能，該光控制功能至少具有定向性光出射功能及光擴散功能之中的1項功能。
15.如權(quán)利要求14所述的光源裝置，其特征在于，在該導(dǎo)光體內(nèi)面帶有的該透光調(diào)制器的該第3折射率層或在該第3折射率層之上配置的構(gòu)件中，制作有由多個含有兩個棱鏡面的棱鏡列沿導(dǎo)光體中光傳播方向的略垂直方向互相平行排列構(gòu)成之定向性光出射功能單元。
16.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于，該棱鏡列在該2個棱鏡面之間的頂端為平坦?fàn)睢?br> 17.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于，在相鄰的該棱鏡列之間的谷部為平坦?fàn)睢?br> 18.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于，該棱鏡列形成弧狀。
19.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于，該棱鏡列的接近該一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成80～100°傾斜，遠(yuǎn)離上述一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成35～55°傾斜。
20.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于，為了掩蓋該定向性光出射功能單元的棱鏡列排列的凹凸形狀，將該定向性光出射功能單元層或其折射率小于構(gòu)件折射率層制作成層疊在一起。
21.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于，在該定向性光出射功能單元上，由單面帶有與其棱鏡列排列對應(yīng)的棱鏡列排列且制作有該定向性光出射功能單元層或與構(gòu)件略同一折射率的材料構(gòu)成的棱鏡片，通過制作該定向性光出射功能單元層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層，使棱鏡列排列彼此對應(yīng)地嵌合在一起。
22.如權(quán)利要求21所述的光源裝置，其特征在于，形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層為空氣層。
23.如權(quán)利要求1～22其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，該一次光源為略點狀光源。
24.如權(quán)利要求1～22其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，該一次光源由LED組成。
25.如權(quán)利要求24所述的光源裝置，其特征在于，該一次光源為LED的集合體。
26.如權(quán)利要求24所述的光源裝置，其特征在于，該LED的發(fā)光圖形的峰值半幅值在導(dǎo)光體光出射面的垂直方向上為10～120°，在導(dǎo)光體光出射面的平行方向上為80～180°。
27.如權(quán)利要求1～22其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，該一次光源使用將至少一個LED發(fā)出的光進(jìn)行分割形成微細(xì)分割光源且使該分割光源排列成隊的方式，及/或?qū)⒅辽僖粋€LED發(fā)出的光變換為連續(xù)的線光源的方式。
28.如權(quán)利要求1～22其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，該導(dǎo)光體的厚度隨著與該一次光源之間距離的增大而減少。
29.如權(quán)利要求1～22其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，在該導(dǎo)光體的光出射面上，配置有至少一個從衍射光柵、偏光變換組件、偏光分離組件、光聚光組件之中選出的出射光控制構(gòu)件。
30.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，該一次光源為至少一個點狀光源；在該導(dǎo)光體的內(nèi)面，制作有將多個含有2個棱鏡面呈弧狀的棱鏡列環(huán)繞該一次光源互相平行排列所構(gòu)成的定向性光出射功能單元。
31.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，該透光調(diào)制器附于該導(dǎo)光體的光出射面上。
32.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，該棱鏡列在該2個棱鏡面之間的頂端為平坦?fàn)睢?br> 33.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，在相鄰的該棱鏡列之間的谷部為平坦?fàn)睢?br> 34.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，該棱鏡列的接近該一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成80～100°傾斜，遠(yuǎn)離上述一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成35～55°傾斜。
35.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，為了掩蓋該定向性光出射功能單元的棱鏡列排列的凹凸形狀，形成該定向性光出射功能單元層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層被層疊在一起。
36.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，在該定向性光出射功能單元上，由單面帶有與其棱鏡列排列對應(yīng)的棱鏡列排列且形成該定向性光出射功能單元之層或與構(gòu)件略同一折射率之材料構(gòu)成的棱鏡片，通過制作該定向性光出射功能單元層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層，使棱鏡列排列彼此對應(yīng)地嵌合在一起。
37.如權(quán)利要求36所述的光源裝置，其特征在于，形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層為空氣層。
38.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，該點狀光源配置于導(dǎo)光體的側(cè)端面或角部的相對位置。
39.如權(quán)利要求30所述的光源裝置，其特征在于，該點狀光源設(shè)置于在導(dǎo)光體的光出射面和相反一側(cè)的內(nèi)面形成的凹部內(nèi)。
40.如權(quán)利要求30～39其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，該點狀光源由LED組成。
41.如權(quán)利要求40所述的光源裝置，其特征在于，該點狀光源為LED的集合體。
42.如權(quán)利要求40所述的光源裝置，其特征在于，該LED的發(fā)光圖形的峰值半幅值在導(dǎo)光體光出射面的垂直方向上為10～120°，在導(dǎo)光體光出射面的平行方向上為80～180°。
43.如權(quán)利要求30～39其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，該導(dǎo)光體的厚度隨著與該一次光源之間距離的增大而減少。
44.如權(quán)利要求30～39其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，在該導(dǎo)光體的光出射面上，配置有至少一個從衍射光柵、偏光變換組件、偏光分離組件、光聚光組件之中選出的出射光控制構(gòu)件。
45.一種邊緣照明方式的面光源裝置，是權(quán)利要求14～44其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，在其入射端面的直交方向上配置有呈細(xì)長形狀的棒狀光源裝置作為一次光源。
46.一種正面照明用的光源裝置，是權(quán)利要求14～44其中任一項所述的光源裝置，其特征在于，配置于利用該光源裝置發(fā)出的光進(jìn)行照明的被照明體的觀察一側(cè)，具有可將至少一部分利用該光源裝置照明的該被照明體發(fā)出的光透射向該觀察側(cè)的透光性。
47.一種面光源裝置，包括至少1個點狀光源、具有該點狀光源發(fā)出的光入射用的光入射面和入射光出射用的光出射面的矩形導(dǎo)光體，其特征在于，在與該導(dǎo)光體的光出射面相對的內(nèi)面上，制作成將多個含有兩個棱鏡面、環(huán)繞該點狀光源的弧形棱鏡列沿導(dǎo)光體中光傳播方向的略垂直方向互相平行排列構(gòu)成定向性光出射功能單元。
48.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，該棱鏡列在該2個棱鏡面之間的頂端為平坦?fàn)睢?br> 49.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，在相鄰的該棱鏡列之間的谷部為平坦?fàn)睢?br> 50.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，該棱鏡列的接近該一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成80～100°傾斜，遠(yuǎn)離上述一次光源一側(cè)的棱鏡面對光出射面成35～55°傾斜。
51.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，為了掩蓋該定向性光出射功能單元的棱鏡列排列之凹凸形狀，制作成使該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層層疊在一起。
52.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，在該定向性光出射功能單元上，由單面帶有與其棱鏡列排列對應(yīng)的棱鏡列排列且該定向性光出射功能單元層或與構(gòu)件略同一折射率的材料構(gòu)成的棱鏡片，通過形成該定向性光出射功能單元的層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層，使棱鏡列排列彼此對應(yīng)地嵌合在一起。
53.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，形成該定向性光出射功能單元層或其折射率小于構(gòu)件折射率的層為空氣層。
54.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，該點狀光源配置于導(dǎo)光體的側(cè)端面或角部的相對位置。
55.如權(quán)利要求47所述的面光源裝置，其特征在于，該點狀光源設(shè)置于在導(dǎo)光體的光出射面和相反一側(cè)的內(nèi)面形成的凹部內(nèi)。
56.如權(quán)利要求47～55其中任一項所述的面光源裝置，其特征在于，該點狀光源由LED組成。
57.如權(quán)利要求56所述的面光源裝置，其特征在于，該點狀光源為LED的集合體。
58.如權(quán)利要求56所述的面光源裝置，其特征在于，該LED的發(fā)光圖形的峰值半幅值在導(dǎo)光體光出射面的垂直方向上為10～120°，在導(dǎo)光體光出射面的平行方向上為80～180°。
59.如權(quán)利要求47～55其中任一項所述的面光源裝置，其特征在于，該導(dǎo)光體的厚度隨著與該一次光源之間距離的增大而減少。
60.如權(quán)利要求47～55其中任一項所述的面光源裝置，其特征在于，在該導(dǎo)光體的光出射面上，配置有至少一個從衍射光柵、偏光變換組件、偏光分離組件、光聚光組件之中選出的出射光控制構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種傳送一次光源(1)發(fā)出的光的導(dǎo)光體(6)，折射率為ng，包括一個入射端面(9)、傳送的光出射用的一個光出射面、位于其相反側(cè)的一個內(nèi)面。導(dǎo)光體(6)的光出射面及內(nèi)面之中的至少一面附有透光調(diào)制器(8)。透光調(diào)制器(8)包括位于光出射面上或內(nèi)面上且?guī)в姓凵渎蕿閚1(此處ng＞n1)的多個第1折射率區(qū)域單元(3)和折射率為n2(此處n2＞n1)的多個第2折射率區(qū)域單元(4)之復(fù)合層(50)、位于其上的折射率為n3(此處n3＞n1)之第3折射率層(5)。在導(dǎo)光體(6)的內(nèi)面鄰接配置有反射板(7)。
文檔編號F21V8/00GK1461394SQ01815963
公開日2003年12月10日 申請日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月25日
發(fā)明者山下友義, 林泰子 申請人:三菱麗陽株式會社