導(dǎo)光板及面光源裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種能夠抑制在光出射面的光源前方區(qū)域與導(dǎo)光板主體的兩側(cè)端部之間產(chǎn)生色斑的面光源裝置以及導(dǎo)光板。使點(diǎn)光源與導(dǎo)光板的光入射面對(duì)置。導(dǎo)光板具有：光導(dǎo)入部，封閉從光入射面入射的點(diǎn)光源的光；比光導(dǎo)入部的最大厚度薄的導(dǎo)光板主體。光導(dǎo)入部具有從厚度比導(dǎo)光板主體大的部分的表面向?qū)Ч獍逯黧w的表面一端傾斜的傾斜面。導(dǎo)光板主體在光射出側(cè)的面及其相反面中至少一個(gè)面的位于光導(dǎo)入部與導(dǎo)光板主體的有效照明區(qū)域之間的區(qū)域具有指向性變換圖案。從垂直于光出射面的方向來(lái)看，指向性變換圖案使從光導(dǎo)入部通向有效照明區(qū)域的光的指向方向，與垂直于光入射面的方向所成的角度變大的方式，改變光的指向方向。
【專(zhuān)利說(shuō)明】導(dǎo)光板及面光源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光板及面光源裝置。具體而言，涉及一種作為液晶顯示裝置等的背光燈來(lái)使用的面光源裝置與用于該面光源裝置的導(dǎo)光板。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著裝有面光源裝置的移動(dòng)設(shè)備的薄型化，也逐漸要求面光源裝置的薄型化。為使面光源裝置薄型化，有必要使導(dǎo)光板的厚度變薄。然而，即使能夠?qū)⑵桨鍫畹膶?dǎo)光板的厚度變薄，在降低由LED (light-emitting diode:發(fā)光二級(jí)管)構(gòu)成的光源高度方面也具有局限性。因此，在采用平板狀的薄導(dǎo)光板的情況下，由于光源高度比導(dǎo)光板端面(光入射面)的厚度大，因此，與導(dǎo)光板的光入射面相對(duì)置的光源比導(dǎo)光板的上表面更向上突出。當(dāng)光源比導(dǎo)光板更向上突出時(shí)，從光源射出的光無(wú)法全部進(jìn)入導(dǎo)光板的光入射面，一部分射向外部，導(dǎo)致光的利用效率變差。
[0003]為解決上述不良情況，已提出使用了以如下方式構(gòu)成的導(dǎo)光板的方案，即:在平板狀的導(dǎo)光板主體的一端設(shè)置比導(dǎo)光板主體的厚度大的光導(dǎo)入部，并且在光導(dǎo)入部上設(shè)置傾斜面，該傾斜面從光導(dǎo)入部的最大厚度的部分向?qū)Ч獍逯黧w的一端傾斜。作為使用這種導(dǎo)光板的面光源裝置，例如可以舉出專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的裝置及專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的裝置。
[0004]圖1表示使用了如下導(dǎo)光板的面光源裝置11的一例，該導(dǎo)光板具有厚度比導(dǎo)光板主體的厚度大(厚)的光導(dǎo)入部。導(dǎo)光板13具有大致均勻厚度的導(dǎo)光板主體14及楔狀的光導(dǎo)入部15。導(dǎo)光板主體I的里面形成有光偏轉(zhuǎn)圖案(deflection pattern)或漫射圖案,并且在表面上形成有柱狀透鏡(Lenticular Lens)16。在光導(dǎo)入部15上設(shè)有傾斜面17，傾斜面17從光導(dǎo)入部15的最大厚度的部分向?qū)Ч獍逯黧w14的一端傾斜。另外，光導(dǎo)入部15的端面(光入射面)的厚度比光源12的高度大。在使用了這種導(dǎo)光板13的面光源裝置11中，將光導(dǎo)入部15的端面的厚度設(shè)置得比光源12的高度大，由此使從光源12射出的光有效射入光導(dǎo)入部15中。另外，射入光導(dǎo)入部15的光被導(dǎo)入導(dǎo)光板主體14而擴(kuò)散為面狀，并被光偏轉(zhuǎn)圖案或漫射圖案反射，從導(dǎo)光板主體14的光出射面射向外部。此時(shí)，從光出射面射出的光的指向性被柱狀透鏡16擴(kuò)散。因此，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的面光源裝置，能夠提高光源的光的利用效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)面光源裝置的薄型化。
[0005]然而，就從光源(LED光源)射出的光而言，隨著光線方向從光源的正面方向(以下，稱(chēng)為光軸C的方向)開(kāi)始傾斜，其顏色也逐漸發(fā)生變化，因此具有如下問(wèn)題:在上述面光源裝置中，在光源前方從光出射面射出的光與在導(dǎo)光板側(cè)端部從光出射面射出的光之間，產(chǎn)生色斑。
[0006]圖2A及圖2B表示如圖2C所示那樣從光源12的光軸C的方向測(cè)得的向Φ方向射出的光的顏色(沿Φ方向直線的平均色度值)在Φ方向上的變化。此處使用的顏色表示方式是基于由國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)規(guī)定的CIExy色度圖(例如，參照“CIE’ s XYZ CoordinateSystem，，:http://fourier.eng.hmc.edu/el80/lectures/colorl/node25.html)的方式。在CIExy色度圖中，可用一組X坐標(biāo)和y坐標(biāo)來(lái)表示或指定特定顏色。圖2A及圖2B的橫軸表不從光軸C的方向測(cè)得的光出射方向Φ。圖2A的縱軸表不坐標(biāo)值Xl與坐標(biāo)值xO之差Δ x=xl — xO,其中，xl表示向Φ方向射出的光的顏色在色度圖中的X坐標(biāo)值，xO表示向光軸C方向(Φ=0° )射出的光的顏色在色度圖中的X坐標(biāo)值。同樣，圖2Β的縱軸表示坐標(biāo)值yl與坐標(biāo)值yO之差A(yù)y=yl — yO,其中，yl表示向Φ方向射出的光的顏色在色度圖中的y坐標(biāo)值，yO表示向光軸C方向(Φ=0° )射出的光的顏色在色度圖中的y坐標(biāo)值。
[0007]如圖2A及圖2B所示，從光源射出的光的顏色，隨著光出射方向Φ而產(chǎn)生變化。因此，射入導(dǎo)光板內(nèi)的光隨著導(dǎo)光方向而呈現(xiàn)不同顏色，有可能在光出射面產(chǎn)生色斑。然而，如圖1所示，當(dāng)面光源裝置11在其光導(dǎo)入部15上具有傾斜面17時(shí)，在導(dǎo)光板13內(nèi)被導(dǎo)向光源12的光軸方向的光與被導(dǎo)向從光軸方向傾斜的方向的光,無(wú)法充分進(jìn)行混合，因此，在導(dǎo)光板的中央部(圖1的A部)與兩側(cè)端部(圖1的B部)之間產(chǎn)生色斑。
[0008]另外，圖3是專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的面光源裝置的立體圖。在圖3的面光源裝置21中，光導(dǎo)入部15的傾斜面17上設(shè)有由多條平行的V槽構(gòu)成的防止漏光圖案22。該防止漏光圖案22用于減少?gòu)膬A斜面17漏光，提高光的利用效率。
[0009]在這樣的面光源裝置21中，使被防止漏光圖案22反射的光的導(dǎo)光方向向?qū)Ч獍宓膶挾确较驈澢?，因此希望采用?duì)顏色不同的光進(jìn)行混合的方式來(lái)抑制色斑的產(chǎn)生。然而，實(shí)際上，即使是這種結(jié)構(gòu)，在色斑的抑制方面也具有局限性且不夠充分。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)第2010/070821號(hào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特表2008 - 153024號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制在光出射面的光源前方區(qū)域與導(dǎo)光板主體的兩側(cè)端部之間產(chǎn)生色斑的面光源裝置以及導(dǎo)光板。
[0016]解決問(wèn)題的手段
[0017]本發(fā)明的導(dǎo)光板，其從光入射面導(dǎo)入光，并從光出射面向外部出射光，其特征在于，具有:光導(dǎo)入部，其用于對(duì)從所述光入射面入射的光進(jìn)行封閉；導(dǎo)光板主體，其厚度比所述光導(dǎo)入部的最大厚度小，并與所述光導(dǎo)入部相連續(xù)地連接，而且利用光射出單元從所述光出射面向外部出射所封閉的光；所述光導(dǎo)入部，在光射出側(cè)的面及與其相反的面中的至少一個(gè)面上具有傾斜面，該傾斜面從厚度比所述導(dǎo)光板主體厚的部分的表面，向所述導(dǎo)光板主體的表面一端傾斜；所述導(dǎo)光板主體，在光射出側(cè)的面及與其相反的面中的至少一個(gè)面上，在位于所述光導(dǎo)入部與導(dǎo)光板主體的有效照明區(qū)域之間的區(qū)域，具有指向性變換圖案；從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，所述指向性變換圖案以使特定角度變大的方式，改變從所述光導(dǎo)入部通向所述有效照明區(qū)域的光的指向方向，所述特定角度是指，從所述光導(dǎo)入部通向所述有效照明區(qū)域的光的指向方向與垂直于所述光入射面的方向所成的角度。此處，光的指向方向不是指各光線的方向，而是指光的指向性的最大強(qiáng)度方向。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光板，能夠利用指向性變換圖案，使通過(guò)光導(dǎo)入部的光向?qū)Ч獍宓膶挾确较驍U(kuò)散。因此，即使從光源射出的光存在由出射方向引起的色差問(wèn)題，也能夠通過(guò)混合不同顏色的光來(lái)抑制色斑現(xiàn)象。特別是，能夠降低光源前方與導(dǎo)光板兩側(cè)端部之間光的色斑現(xiàn)象。
[0019]在本發(fā)明的導(dǎo)光板的一實(shí)施方式中，所述指向性變換圖案由多個(gè)圖案單元構(gòu)成，在所述指向性變換圖案的與所述光入射面平行的剖面上，至少一部分的所述圖案單元具有非對(duì)稱(chēng)的形狀。另外，所述指向性變換圖案也可由“V”槽狀的多個(gè)圖案單元構(gòu)成。另外，也可實(shí)所述光出射面形成為柱狀透鏡形狀。
[0020]本發(fā)明的導(dǎo)光板的另一實(shí)施方式的特征在于，所述指向性變換圖案是通過(guò)將傾斜方向不同的斜面沿所述光入射面的寬度方向交替排列而構(gòu)成的，在所述指向性變換圖案的與所述光入射面平行的剖面上，使所述指向性變換圖案的剖面形狀實(shí)現(xiàn)如下結(jié)構(gòu):以通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線為界，在夾著該假想直線的兩側(cè)區(qū)域，分別對(duì)所述指向性變換圖案的各斜面以從內(nèi)向外的方式垂直設(shè)置法線，此時(shí)，所述法線朝向所述假想直線側(cè)傾斜的斜面的橫向?qū)挾鹊目偤?，比所述法線朝向所述假想直線的相反側(cè)傾斜的斜面的橫向?qū)挾鹊目偤痛蟆８鶕?jù)該實(shí)施方式，能夠?qū)⒅赶蛐宰儞Q圖案所反射的光進(jìn)一步向?qū)Ч獍宓膶挾确较驍U(kuò)散，并且能夠進(jìn)一步提高對(duì)光源的不同顏色的光進(jìn)行混合的混合效果。
[0021]本發(fā)明的另一實(shí)施方式的特征在于，所述指向性變換圖案是通過(guò)將傾斜方向不同的斜面沿所述光入射面的寬度方向交替排列而構(gòu)成的；在所述指向性變換圖案的與所述光入射面平行的剖面上，使所述指向性變換圖案的剖面形狀實(shí)現(xiàn)如下結(jié)構(gòu):以通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線為界，在夾著該假想直線的兩側(cè)區(qū)域，分別對(duì)所述指向性變換圖案的各斜面以從內(nèi)向外的方式垂直設(shè)置法線，此時(shí)，第一平均角度比第二平均角度大；所述第一平均角度是指，法線向所述假想直線的相反側(cè)傾斜的斜面的法線，與垂直于所述光出射面的方向，所成的角度的平均角度；所述第二平均角度是指，法線向所述假想直線側(cè)傾斜的斜面的法線，與垂直于所述光出射面的方向，所成的角度的平均角度。根據(jù)該實(shí)施方式，能夠?qū)⒅赶蛐宰儞Q圖案所反射的光進(jìn)一步向?qū)Ч獍宓膶挾确较驍U(kuò)散，并且能夠進(jìn)一步提高對(duì)光源的顏色不同的光進(jìn)行混合的混合效果。
[0022]本發(fā)明導(dǎo)光板的另一實(shí)施方式的特征在于，所述指向性變換圖案由多個(gè)圖案單元構(gòu)成；在所述圖案單元中的至少一部分的圖案單元中，從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，所述有效照明區(qū)域側(cè)的一端與通過(guò)了所述光源的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線之間的距離，比所述光導(dǎo)入部側(cè)的一端與通過(guò)了所述光源的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線之間的距離大。在該實(shí)施方式中，從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，在所述假想直線兩側(cè)，越是遠(yuǎn)離所述假想直線的所述圖案單元，其與所述假想直線所成的角度就越大?；蛘撸瑥拇怪庇谒龉獬錾涿娴姆较騺?lái)看，在所述假想直線兩側(cè)，所述圖案單元以相互平行的方式排列。
[0023]本發(fā)明導(dǎo)光板的另一實(shí)施方式的特征在于，所述指向性變換圖案由多個(gè)圖案單元構(gòu)成；從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，以通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線為界，在夾著該假想直線的兩側(cè)區(qū)域，所述圖案單元的延伸方向與所述假想直線所成的角度的平均值在55°以下。只要圖案單元的延伸方向與所述假想直線所成的角度的平均值在55°以下，就能夠減少在光源前方與導(dǎo)光板兩側(cè)端部間的色斑，還能夠改進(jìn)亮度效率等。[0024]本發(fā)明導(dǎo)光板的另一實(shí)施方式的特征在于，相鄰的所述圖案單元間的頂角在50°以上且150°以下。根據(jù)該實(shí)施方式，能夠減少光源前方與導(dǎo)光板兩側(cè)端部間的色斑，還能夠改進(jìn)亮度效率等。
[0025]本發(fā)明導(dǎo)光板的另一實(shí)施方式的特征在于，在所述光導(dǎo)入部設(shè)有光漫射圖案，該光漫射圖案用于使從所述入射面入射的光向所述光導(dǎo)入部的寬度方向擴(kuò)散。此外，設(shè)置該光漫射圖案的位置不受特別限制，可以設(shè)置在例如光導(dǎo)入部的上表面、下表面以及作為傾斜面的上表面或下表面等。根據(jù)該實(shí)施方式，能夠利用光漫射圖案對(duì)從光入射面射入光導(dǎo)入部的光進(jìn)行橫向擴(kuò)散。因此，能夠進(jìn)一步提高從光源射出的光的混合效果，并且能減少光源前方與導(dǎo)光板兩側(cè)端部之間光的色斑。
[0026]本發(fā)明的面光源裝置的特征在于，具有本發(fā)明的導(dǎo)光板以及位于與所述導(dǎo)光板的所述光入射面相向的位置上的光源。根據(jù)本發(fā)明的面光源裝置，即使從光源射出的光存在由出射方向引起的色差，也能夠通過(guò)混合不同顏色的光來(lái)抑制色斑。特別是，能夠降低光源前方與導(dǎo)光板兩側(cè)端部之間光的色斑。
[0027]本發(fā)明的面光源裝置的一實(shí)施方式的特征在于，在與所述光入射面相向的位置，以隔開(kāi)間隔P的方式設(shè)有多個(gè)所述光源；將所述導(dǎo)光板的折射率設(shè)為η時(shí)，所述指向性變換圖案位于特定區(qū)域內(nèi)，所述特定區(qū)域與所述光源的光射出側(cè)端面之間的距離在P/〔
2.arcsin (l/η)〕以下。這是因?yàn)?，如果用于形成指向性變換圖案的區(qū)域向遠(yuǎn)處延伸至其與光源的光射出側(cè)端面的距離大于P/ (2-arcsin (l/η)〕，則從某個(gè)光源出射的光會(huì)進(jìn)入相鄰光源的前方區(qū)域，導(dǎo)致光的利用效率降低變差。
[0028]本發(fā)明的液晶顯示裝置具有本發(fā)明的面光源裝置及液晶顯示屏。由于該液晶顯示裝置采用了本發(fā)明的面光源裝置，因此能夠降低液晶顯示裝置的畫(huà)面的色斑。
[0029]本發(fā)明的移動(dòng)設(shè)備具有本發(fā)明的液晶顯示裝置。該移動(dòng)設(shè)備由于具有本發(fā)明的液晶顯示裝置，因此能夠降低液晶顯示裝置畫(huà)面的色斑。
[0030]此外，本發(fā)明的用于解決所述問(wèn)題的手段具有對(duì)以上說(shuō)明的結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行適當(dāng)組合而形成的特征，并且本發(fā)明可以是這些結(jié)構(gòu)要素的組合的多種變更。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是表示現(xiàn)有面光源裝置的立體圖。
[0032]圖2A是表示從光源射出的光的出射方向Φ與CIExy色度圖的X坐標(biāo)之間關(guān)系的圖。圖2B是表示從光源射出的光的出射方向Φ與CIExy色度圖的y坐標(biāo)之間關(guān)系的圖。圖2C是表不從光源射出的光的出射方向Φ的圖。
[0033]圖3是專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的面光源裝置的立體圖。
[0034]圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式的面光源裝置的立體圖。
[0035]圖5A是圖4所示的面光源裝置的俯視圖。圖5B是表示圖5A的X-X線剖面的放大圖，表示柱狀透鏡的剖面形狀。
[0036]圖6是圖4所示的面光源裝置的示意剖面圖。
[0037]圖7是表示與光入射面平行的剖面上的指向性變換圖案的形狀以及對(duì)其一部分進(jìn)行放大表示的剖面圖。
[0038]圖8是圖7示出的指向性變換圖案的作用說(shuō)明圖。[0039]圖9是仿真圖，表示內(nèi)法線的斜面的橫向?qū)挾瓤偤拖鄬?duì)于內(nèi)法線斜面的橫向?qū)挾瓤偤团c外法線斜面的橫向?qū)挾瓤偤椭偷谋?，與中央部/兩側(cè)端部間的相對(duì)色度變化量之間的關(guān)系。
[0040]圖10是說(shuō)明外法線或內(nèi)法線的斜面的橫向?qū)挾瓤偤鸵约巴夥ň€或內(nèi)法線的斜面平均角度的求出方法的圖。
[0041]圖11是仿真圖，表示外法線的斜面的法線與垂線所成的角度的平均角度，相對(duì)于外法線的斜面的法線與垂線所成的角度的平均角度與內(nèi)法線的斜面的法線與垂線所成的角度的平均角度之和的比，與中央部/兩側(cè)端部間的相對(duì)色度變化量之間的關(guān)系。
[0042]圖12是表示通過(guò)仿真來(lái)求得指向性變換圖案的平均開(kāi)口角與中央部/兩側(cè)端部間的相對(duì)色度變化量之間的關(guān)系的結(jié)果的圖。
[0043]圖13是用于說(shuō)明指向性變換圖案的平均開(kāi)口角的圖。
[0044]圖14是表示圖案單元間的頂角Θ與中央部/兩側(cè)端部間的相對(duì)色度變化量之間的關(guān)系的仿真圖。
[0045]圖15A?15E是表示各種不同的指向性變換圖案在與光入射面平行的剖面上的形狀的剖面圖。
[0046]圖16A?16D是表示用于形成各種指向性變換圖案的圖案形成區(qū)域的各種形狀的示意圖。
[0047]圖17是本發(fā)明第一實(shí)施方式的變形例的面光源裝置的俯視圖。
[0048]圖18是本發(fā)明第一實(shí)施方式的其他變形例的面光源裝置的立體圖。
[0049]圖19是本發(fā)明第二實(shí)施方式的面光源裝置的立體圖。
[0050]圖20是圖19所示的面光源裝置的俯視圖。
[0051]圖21是表示與光入射面相平行的剖面上的指向性變換圖案的形狀以及對(duì)其一部分進(jìn)行放大表示的剖面圖。
[0052]圖22A?22C是表示用于形成各種指向性變換圖案的圖案形成區(qū)域的各種形狀的圖。
[0053]圖23是本發(fā)明第三實(shí)施方式的面光源裝置的立體圖。
[0054]圖24A是圖23所示的面光源裝置的俯視圖。圖24B是圖24A的Y — Y線剖面圖，表示光漫射圖案的剖面形狀。
[0055]圖25是本發(fā)明第三實(shí)施方式的變形例的面光源裝置的立體圖。
[0056]圖26是本發(fā)明第四實(shí)施方式的面光源裝置的立體圖。
[0057]圖27是本發(fā)明第四實(shí)施方式的變形例的面光源裝置的立體圖。
[0058]圖28A?28C是分別表示導(dǎo)光板的各種形態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0059]圖29A?29C是分別表示導(dǎo)光板的各種形態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0060]圖30A?30C是分別表示導(dǎo)光板的各種形態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0061]圖31A?31C是分別表示導(dǎo)光板的各種形態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0062]圖32是本發(fā)明第五實(shí)施方式的面光源裝置的俯視圖。
[0063]圖33A、圖33B及圖33C是本發(fā)明第六實(shí)施方式的面光源裝置的側(cè)視圖、俯視圖及仰視圖。
[0064]圖34是本發(fā)明第七實(shí)施方式的液晶顯示裝置的剖面圖。[0065]圖35是表示本發(fā)明第八實(shí)施方式的移動(dòng)設(shè)備的主視圖。
[0066]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0067]31、48、49、61、71、73、91 面光源裝置
[0068]32點(diǎn)光源
[0069]33導(dǎo)光板
[0070]34導(dǎo)光板主體
[0071]35光導(dǎo)入部
[0072]36柱狀透鏡
[0073]37傾斜面
[0074]38光入射面
[0075]39光出射面
[0076]40指向性變換圖案
[0077]40a圖案單元
[0078]46有效照明區(qū)域
[0079]47圖案形成區(qū)域
[0080]50a、50b 斜面
[0081]62平坦面
[0082]72、93光漫射圖案
[0083]92突出部
【具體實(shí)施方式】
[0084]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更。
[0085](第一實(shí)施方式)
[0086]以下，參照?qǐng)D4?圖8對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的面光源裝置31進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的面光源裝置31的立體圖，圖5A是其俯視圖。另外，圖5B是圖5A的X — X線剖面圖，其放大表示了設(shè)置在導(dǎo)光板33表面的柱狀透鏡36的剖面。圖6是將面光源裝置31沿縱向剖開(kāi)時(shí)所得到的示意剖面圖，并示出了光線在與導(dǎo)光板33的光入射面38及光出射面39均垂直的面內(nèi)的軌跡。圖7是表示與導(dǎo)光板33的光入射面38平行的剖面上的指向性變換圖案40的剖面的圖，并放大表示指向性變換圖案40的一部分。另夕卜，圖8表示被該指向性變換圖案反射的光線軌跡。
[0087]面光源裝置31由點(diǎn)光源32 (光源)和導(dǎo)光板33構(gòu)成。點(diǎn)光源32內(nèi)置有I個(gè)或多個(gè)LED，并發(fā)白光。如圖6所示，LED41被密封在透明密封樹(shù)脂42內(nèi)，而且，對(duì)于透明密封樹(shù)脂42，除了其正面之外的其他面均被白色樹(shù)脂43覆蓋，透明密封樹(shù)脂42的從白色樹(shù)脂43中露出的正面成為光出射窗44 (發(fā)光面)。與導(dǎo)光板33的寬度相比,該點(diǎn)光源32非常小，而且相對(duì)于將冷陰極管稱(chēng)為線狀光源的情況，稱(chēng)為點(diǎn)光源。
[0088]就導(dǎo)光板33而言，使薄板狀的導(dǎo)光板主體34連續(xù)(延伸)，并在導(dǎo)光板主體34的端面設(shè)置光導(dǎo)入部35。導(dǎo)光板33由丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂(PC)、環(huán)烯烴類(lèi)材料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等高折射率的透明樹(shù)脂一體成形。[0089]光導(dǎo)入部35為導(dǎo)光板33中厚度較厚且大致呈楔狀的部分，點(diǎn)光源32與作為光導(dǎo)入部35端面的光入射面38的一部分相對(duì)置。光導(dǎo)入部35的端面厚度與光出射窗44的高度H相等，或比其厚，因此從點(diǎn)光源32射出的光可以有效地從光入射面38射入光導(dǎo)入部35內(nèi)，從而提高面光源裝置31的光的利用效率。
[0090]在光導(dǎo)入部35的上表面(與導(dǎo)光板主體34的光出射面39處于同一側(cè)的面)形成有傾斜面37。傾斜面37從光入射面38附近的最大厚度部分向?qū)Ч獍逯黧w34的一端傾斜。傾斜面37從導(dǎo)光板33的一側(cè)面至另一側(cè)面而延伸為帶狀。在第一實(shí)施方式的面光源裝置31中，所形成的傾斜面37是平滑的。
[0091]導(dǎo)光板主體34占導(dǎo)光板33的大部分面積，并且其厚度t比光導(dǎo)入部35的最大厚度T要薄，由此能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)光板33的薄型化。導(dǎo)光板主體34呈內(nèi)外面(表里面)平行的平板狀，導(dǎo)光板主體34的厚度大致均勻。如圖5A所示，導(dǎo)光板主體34的大部分區(qū)域成為有效照明區(qū)域46，與光導(dǎo)入部35鄰接的端部區(qū)域成為圖案形成區(qū)域47。
[0092]有效照明區(qū)域46是能夠射出均勻亮度的光的區(qū)域，并且與疊加在面光源裝置31上的液晶顯示屏的顯示區(qū)域相對(duì)應(yīng)。有效照明區(qū)域46的上表面成為光出射面39，并且在有效照明區(qū)域46的光出射面39形成有柱狀透鏡36。如圖5A及圖5B所示，柱狀透鏡36是通過(guò)橫向排列與導(dǎo)光板主體34的縱方向平行延伸的凸透鏡而形成的，起到對(duì)從光出射面39射出的光的指向性進(jìn)行橫向擴(kuò)散的作用。另外，在有效照明區(qū)域46的與光出射面39相反的面(下表面)具有光射出單元45。在圖6中，圖示了三角槽狀的圖案作為光射出單元45，但也可為經(jīng)過(guò)噴砂加工、照相印刷了擴(kuò)散用油墨而獲得的圖案、衍射光柵圖案、任意的凹凸圖案等。另外，光射出單元45可以設(shè)置在導(dǎo)光板主體34的光出射面39或設(shè)置在與光出射面39相反的面這兩個(gè)面上。
[0093]圖案形成區(qū)域47位于導(dǎo)光板主體34的端部，是位于光導(dǎo)入部35的一端(傾斜面37的下端)與有效照明區(qū)域46的一端之間的帶狀區(qū)域。在圖案形成區(qū)域47的上表面及/或下表面設(shè)有指向性變換圖案40。如圖5A及圖7所示，指向性變換圖案40是以放射狀排列V槽狀的多個(gè)圖案單元40a而形成的。即，從垂直于光出射面39的方向來(lái)看，各圖案單元40a相對(duì)于通過(guò)點(diǎn)光源32的發(fā)光中心并垂直于光入射面38的假想直線而(以下，稱(chēng)為點(diǎn)光源32的光軸C)傾斜，并且在光軸C的兩側(cè)各圖案單元40a的傾斜方向相反。而且，隨著遠(yuǎn)離光軸C，各圖案單元40a與光軸C所成的角度逐漸變大。
[0094]此外，在附圖中，為了便于圖示，粗略地表示了柱狀透鏡36和指向性變換圖案40等光學(xué)圖案,但實(shí)際上這些都是精密的細(xì)微圖案(fine patterns of the order of amicrometer)。另外,設(shè)有指向性變換圖案40的區(qū)域可以比圖案形成區(qū)域47的長(zhǎng)度短,柱狀透鏡36的端部進(jìn)入圖案形成區(qū)域47內(nèi)也可。
[0095]如圖7所示，各圖案單元40a由兩個(gè)在平行于光入射面38的剖面上具有不同傾斜角和傾斜方向的斜面構(gòu)成，且相對(duì)通過(guò)谷底線(最下點(diǎn))而垂直于光出射面39的直線呈左右非對(duì)稱(chēng)的V槽狀。從而，就指向性變換圖案40而言，交替排列有傾斜方向不同的斜面。
[0096]該指向性變換圖案40的剖面形狀具有如下特征。在平行于光入射面38的剖面上，考慮從導(dǎo)光板33內(nèi)部朝向外部垂直設(shè)在各圖案單元40a斜面上的法線N時(shí)，斜面50a (以下，稱(chēng)為內(nèi)法線的斜面50a)的橫向?qū)挾菵l總和比斜面50b (以下，稱(chēng)為外法線的斜面50b)的橫向?qū)挾菵2的總和大，其中，斜面50a的法線N向與光軸C垂直相交的垂線C'側(cè)傾斜，斜面50b的法線N向垂線C'的相反側(cè)傾斜。不過(guò)，針對(duì)光軸C的右側(cè)區(qū)域和左側(cè)區(qū)域，分別計(jì)算內(nèi)法線的斜面50a的橫向?qū)挾菵l的總和與外法線的斜面50b的橫向?qū)挾菵2的總和，在光軸C兩側(cè)，各斜面50a的橫向?qū)挾菵l的總和均比斜面50b的橫向?qū)挾菵2的總和大。特別是，在圖7所示的例子中，就任意位置的相鄰的兩個(gè)斜面50a、50b而言，內(nèi)法線的斜面50a的橫向?qū)挾菵l形成得比外法線的斜面50b的橫向?qū)挾菵2要大。
[0097]但是，就該面光源裝置31而言，如圖6所示，從點(diǎn)光源32射出的光，從光入射面38射入光導(dǎo)入部35內(nèi)，并在光導(dǎo)入部35的上表面或下表面產(chǎn)生反射,或通過(guò)光導(dǎo)入部35進(jìn)入厚度薄的導(dǎo)光板主體34。被導(dǎo)向?qū)Ч獍逯黧w34的光在指向性變換圖案40和柱狀透鏡36、導(dǎo)光板主體34下表面產(chǎn)生反射，以此方式在導(dǎo)光板主體34內(nèi)導(dǎo)光(light guiding),并且被光射出單元45反射或漫射,進(jìn)而從光出射面39大致均勻地射出。
[0098]此時(shí)，入射至指向性變換圖案40的光L的指向性如圖4及圖5所示，光L被指向性變換圖案40的反射而彎曲,從而與光軸C所成的角度變大，進(jìn)而向?qū)Ч獍?3的寬度方向擴(kuò)散。
[0099]圖8是表示由指向性變換圖案40反射的光軌跡的示意圖,表示指向性變換圖案40的與光入射面38平行的剖面的一部分。指向性變換圖案40以上述方式構(gòu)成，因此如圖8所示，從發(fā)光中心32a射向傾斜方向的光L以接近垂直的角度射入的斜面50b面積變小，從而光線很難從斜面50b中泄漏。
[0100]而且,從發(fā)光中心32a出射并入射至斜面50a的光L,以光L與光軸C所成的角度越朝向外側(cè)越變大的方式被反射，由于指向性變換圖案40中斜面50a的面積變大，因此向外側(cè)反射的光量增加，光L的指向性如圖5A所示，向?qū)Ч獍?3的寬度方向擴(kuò)散。其結(jié)果，即使從點(diǎn)光源32中射出的光因出射方向而產(chǎn)生顏色變化，由于射入導(dǎo)光板33內(nèi)的不同顏色的光在指向性變換圖案40中產(chǎn)生反射，由此混在一起。具體而言，如圖4及圖5A所示，射向?qū)Ч獍?3的中央部(點(diǎn)光源32的前方)的光的一部分，在指向性變換圖案40中產(chǎn)生反射，從而被導(dǎo)向?qū)Ч獍?3的兩側(cè)端部,另一方面,射向?qū)Ч獍?3的兩側(cè)端部的光的一部分在導(dǎo)光板33的側(cè)面處產(chǎn)生反射，從而被導(dǎo)向?qū)Ч獍?3的中央部，所以顏色不同的光能夠在整個(gè)導(dǎo)光板33中進(jìn)行混合。其結(jié)果，能夠抑制在光出射面39上導(dǎo)光板33的中央部與兩側(cè)端部之間發(fā)生的色斑現(xiàn)象。
[0101]圖9是仿真圖，表示內(nèi)法線的斜面50a橫向?qū)挾菵l的總和的比率與中央部/兩側(cè)端部間的相對(duì)色度變化量J之間的關(guān)系。圖9的橫軸表示，內(nèi)法線的斜面50a的橫向?qū)挾菵l的總和，相對(duì)于內(nèi)法線的斜面50a橫向?qū)挾菵l的總和(Σ--)與外法線的斜面50b的橫向?qū)挾菵2的總和(Σ?2)之和的比率k ( = Σ?1/ (Σ?1+Σ?2))。此處，參照?qǐng)D10，將內(nèi)法線的斜面50a的水平方向的橫向?qū)挾确謩e設(shè)為Dli時(shí)(i是賦予各內(nèi)法線的斜面50a的指標(biāo))，用SDli表示內(nèi)法線的斜面50a橫向?qū)挾菵l的總和。此處，Dli總和的計(jì)算是針對(duì)光軸C的右側(cè)區(qū)域或者左側(cè)區(qū)域的斜面50a分別進(jìn)行的。同樣地，將外法線的斜面50b的水平方向?qū)挾确謩e設(shè)為D2j時(shí)(j是賦予各外法線的斜面50b的指標(biāo))，用2D2j表示外法線的斜面50b的橫向?qū)挾菵2的總和。此處，D2j總和的計(jì)算是針對(duì)光軸C的右側(cè)區(qū)域或者左側(cè)區(qū)域的斜面50b分別進(jìn)行的。
[0102]另外，圖9的縱軸表示中央部/兩側(cè)端部間的相對(duì)色度變化量J。該中央部/兩側(cè)端部間的相對(duì)色度變化量 J定義如下。在內(nèi)法線的斜面50a的橫向?qū)挾菵l的總和的比率為k的情況下，用色度圖的X坐標(biāo)、y坐標(biāo)表示導(dǎo)光板中央部的光的顏色時(shí)，分別為X0 (k)、yo (k)。用色度圖的X坐標(biāo)、y坐標(biāo)表示導(dǎo)光板的兩側(cè)端部的光的顏色時(shí),分別為xs (k)、ys (k)。此時(shí)，用下表面的公式I來(lái)定義內(nèi)法線的斜面50a的橫向?qū)挾菵l的總和的比率為k時(shí)的色度變化量Jk。該色度變化量Jk，表示導(dǎo)光板中央部的光的顏色與導(dǎo)光板兩側(cè)端部的光的顏色之間的色度圖上的距離。
[0103]公式I
[0104]
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)光板，其從光入射面導(dǎo)入光，并從光出射面向外部出射光，其特征在于，具有: 光導(dǎo)入部，其用于對(duì)從所述光入射面入射的光進(jìn)行封閉， 導(dǎo)光板主體，其厚度比所述光導(dǎo)入部的最大厚度小，并與所述光導(dǎo)入部相連續(xù)地連接，而且利用光射出單元從所述光出射面向外部出射所封閉的光； 所述光導(dǎo)入部，在光射出側(cè)的面及與其相反的面中的至少一個(gè)面上具有傾斜面，該傾斜面從厚度比所述導(dǎo)光板主體厚的部分的表面，向所述導(dǎo)光板主體的表面一端傾斜， 所述導(dǎo)光板主體，在光射出側(cè)的面及與其相反的面中的至少一個(gè)面上，在位于所述光導(dǎo)入部與導(dǎo)光板主體的有效照明區(qū)域之間的區(qū)域，具有指向性變換圖案， 從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，所述指向性變換圖案以使特定角度變大的方式，改變從所述光導(dǎo)入部通向所述有效照明區(qū)域的光的指向方向，所述特定角度是指，從所述光導(dǎo)入部通向所述有效照明區(qū)域的光的指向方向與垂直于所述光入射面的方向所成的角度。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 所述指向性變換圖案由多個(gè)圖案單元構(gòu)成， 在所述指向性變換圖案的與所述光入射面平行的剖面上，至少一部分的所述圖案單元具有非對(duì)稱(chēng)的形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 所述指向性變換圖案是通過(guò)將傾斜方向不同的斜面沿所述光入射面的寬度方向交替排列而構(gòu)成的， 在所述指向性變換圖案的與所述光入射面平行的剖面上，使所述指向性變換圖案的剖面形狀實(shí)現(xiàn)如下結(jié)構(gòu):以通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線為界，在夾著該假想直線的兩側(cè)區(qū)域，分別對(duì)所述指向性變換圖案的各斜面以從內(nèi)向外的方式垂直設(shè)置法線，此時(shí)，所述法線朝向所述假想直線側(cè)傾斜的斜面的橫向?qū)挾鹊目偤?，比所述法線朝向所述假想直線的相反側(cè)傾斜的斜面的橫向?qū)挾鹊目偤痛蟆?br> 4.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 所述指向性變換圖案是通過(guò)將傾斜方向不同的斜面沿所述光入射面的寬度方向交替排列而構(gòu)成的， 在所述指向性變換圖案的與所述光入射面平行的剖面上，使所述指向性變換圖案的剖面形狀實(shí)現(xiàn)如下結(jié)構(gòu):以通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線為界，在夾著該假想直線的兩側(cè)區(qū)域，分別對(duì)所述指向性變換圖案的各斜面以從內(nèi)向外的方式垂直設(shè)置法線，此時(shí)，第一平均角度比第二平均角度大， 所述第一平均角度是指，法線向所述假想直線的相反側(cè)傾斜的斜面的法線，與垂直于所述光出射面的方向，所成的角度的平均角度， 所述第二平均角度是指，法線向所述假想直線側(cè)傾斜的斜面的法線，與垂直于所述光出射面的方向，所成的角度的平均角度。
5.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板,其特征在于， 所述指向性變換圖案由多個(gè)圖案單元構(gòu)成， 在所述圖案單元中的至少一部分的圖案單元中，從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，所述有效照明區(qū)域側(cè)的一端與通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心的假想直線之間的距離，比所述光導(dǎo)入部側(cè)的一端與通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線之間的距離大。
6.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)光板,其特征在于， 從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，在所述假想直線的兩側(cè)，越是遠(yuǎn)離所述假想直線的所述圖案單元，其與所述假想直線所成的角度就越大。
7.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)光板,其特征在于， 從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，在所述假想直線的兩側(cè)，所述圖案單元以相互平行的方式排列。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 所述指向性變換圖案由多個(gè)圖案單元構(gòu)成， 從垂直于所述光出射面的方向來(lái)看，以通過(guò)了入射至所述光入射面的光的發(fā)光中心且垂直于所述光入射面的假想直線為界，在夾著該假想直線的兩側(cè)區(qū)域，所述圖案單元的延伸方向與所述假想直線所成的角度的平均值在55°以下。
9.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板,其特征在于， 所述指向性變換圖案由“V”槽狀的多個(gè)圖案單元構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9所述的導(dǎo)光板，其特征在于， 相鄰的所述圖案單元間的頂角在50°以上且150°以下。
11.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板,其特征在于， 在所述光導(dǎo)入部設(shè)有光漫射圖案，該光漫射圖案用于使從所述入射面入射的光向所述光導(dǎo)入部的寬度方向擴(kuò)散。
12.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板,其特征在于， 使所述光出射面形成為柱狀透鏡形狀。
13.一種面光源裝置，其特征在于， 具有權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光板以及位于與所述導(dǎo)光板的所述光入射面相向的位置的光源。
14.如權(quán)利要求13所述的面光源裝置，其特征在于， 在與所述光入射面相向的位置，以隔開(kāi)間隔P的方式設(shè)有多個(gè)所述光源， 將所述導(dǎo)光板的折射率設(shè)為η時(shí)，所述指向性變換圖案位于特定區(qū)域內(nèi)， 所述特定區(qū)域與所述光源的光射出側(cè)端面之間的距離在P/ (2-arcsin (l/η)〕以下。
15.一種液晶顯示裝置，其特征在于， 具有權(quán)利要求13所述的面光源裝置及液晶顯示屏。
16.一種具有權(quán)利要求15所述的液晶顯示裝置的移動(dòng)設(shè)備。
【文檔編號(hào)】F21V8/00GK103969733SQ201310376881
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
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