專利名稱：面光源裝置、漫射板及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及面光源裝置、漫射板及液晶顯示裝置，特別是涉及采用作為液晶顯示面板等背照光的面光源裝置，在該面光源裝置上所采用的漫射板及采用該面光源裝置的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
面光源裝置作為透射型液晶面板的背照光使用。液晶顯示面板雖然通過使各像素的每束光進(jìn)行透射或遮斷以便生成圖象，但是由于液晶顯示面板本身沒有發(fā)光的功能，所以需要背照光用的面光源裝置。
圖1是表示現(xiàn)有的面光源裝置1結(jié)構(gòu)的分解立體圖，圖2是其剖面圖。該面光源1是由用于封入光的導(dǎo)光板2、發(fā)光部3及反射板4構(gòu)成。導(dǎo)光板2是由聚碳酸酯樹脂和合成樹脂等折射率高且透明的樹脂形成的，在該導(dǎo)光板里面有由凹凸加工或漫反射油墨等的點(diǎn)式印刷等形成的漫射圖形5。放光部3是在電路基板6的前面安裝有多個(gè)發(fā)光二極管(LED)7，并與導(dǎo)光板2的側(cè)面(光入射側(cè)面8)相對(duì)。反射板4是由反射率高的例如白色樹脂板形成，用兩面膠帶9粘貼在導(dǎo)光板2的下面。
這樣，在該面光源裝置1中，如圖2所示，從發(fā)光部3出射、由光入射側(cè)面8向?qū)Ч獍?內(nèi)部導(dǎo)入的光p，通過在導(dǎo)光板2的表面和里面之間進(jìn)行反復(fù)全反射，被封入導(dǎo)光板2并向遠(yuǎn)離發(fā)光部3的方向傳輸。像這樣在導(dǎo)光板2內(nèi)傳輸?shù)墓鈖，向?qū)Ч獍?的里面入射并由漫射圖形5漫反射，此時(shí)，向著導(dǎo)光板2的表面(光出射面10)以小于全反射臨界角的角度被反射的光p，從光出射面10向?qū)Ч獍?的外部出射。另外，通過導(dǎo)光板2下面的沒有漫射圖形5的地方從導(dǎo)光板2里面出來的光p，被反射板4反射返回到導(dǎo)光板2內(nèi)部，再次被封入導(dǎo)光板2內(nèi)。因此，利用反射板4可以防止由導(dǎo)光板2里面光量損失。
像這樣從導(dǎo)光板2的光出射面10出射的光，由于從折射率高的介質(zhì)向折射率低的介質(zhì)出射，所以如圖3所示幾乎貼著光出射面10出射。下面，沿著入射側(cè)面8的寬度方向定為x軸，把垂直入射側(cè)面8的方向定為y軸，把垂直光出射面10的方向定為z軸，從光出射面10出射的光成為大致沿y軸方向延伸的呈細(xì)長定向性分布的光。在這種狀態(tài)下，從與光出射面10垂直的方向(z軸方向)觀看時(shí)，面光源裝置1的光出射面10發(fā)暗。因此，一般如圖3所示，光出射面10上配置漫射程度較大的漫射板11，通過利用漫射板11漫射從光出射面10出射的光，使光的定向性分布的峰值方向朝向垂直光出射面10的z軸方向。
或者，在需要比圖3的情況更強(qiáng)定向性的時(shí)候，如圖4所示，采用棱鏡板13。即，在導(dǎo)光板2的光出射面10上設(shè)置棱鏡板13，在棱鏡板13的里面、表面分別設(shè)置漫射板12、14。此時(shí)，從光出射面10出射的光，在利用漫射板12進(jìn)行漫射使光的定向性方向接近垂直方向后，通過棱鏡板13朝向垂直方向，再通過漫射板14進(jìn)行漫射并與光出射面10垂直的方向出射。在此，漫射板12的作用就是為了使透過棱鏡板13的光以向著z軸方向的角度，使光入射進(jìn)入棱鏡板13。并且，透過棱鏡板13的光如圖4所示，斜方向有幾乎不出光的角度(光強(qiáng)度成為最小的角度α)，在此方向液晶顯示面板的圖象幾乎看不見，所以通過漫射板14的漫射使光也被分配到該方向α上，以z軸方向?yàn)橹行牡拇蟮姆秶夏軌蚩吹綀D象。并且，漫射板12、14及棱鏡板13還有從正面看不見形成在導(dǎo)光板2下面的漫射圖形5的功能。
采用所述那樣的LED面光源裝置，與采用冷陰極管面光源裝置比較，大幅減少消耗的電能。但是，采用LED面光源裝置，由于其小型輕量性，可以用于移動(dòng)電話和PDA(Personal Digital Assistance個(gè)人數(shù)字助理)等的移動(dòng)信息終端那樣的攜帶性強(qiáng)的商品，為了提高這樣商品攜帶時(shí)的便利性就強(qiáng)調(diào)要求電池的長壽命化和低消耗電能化。因此，在這樣的商品上所使用的面光源裝置(背照光)也強(qiáng)烈要求低消耗電能化。所以，在面光源裝置上比采用的LED也是有更高的效率，并隨著發(fā)光元件發(fā)光效率的提高以減少所使用發(fā)光元件的數(shù)量。
但是，如圖1所示具有多個(gè)LED7排成一列成為線狀光源化發(fā)光部3的面光源裝置1，如果減少LED7的數(shù)量發(fā)光面(光出射面)就變暗，并且輝度不均勻變大，所以即使減少LED7也是有限的，而使減低消耗電能也是有限度的。
圖5是面光源裝置21，其具有發(fā)光部23，該發(fā)光部23是由多個(gè)(優(yōu)選為一個(gè))LED等的發(fā)光元件集中在一個(gè)地方，使其成為點(diǎn)光源化。在該面光源裝置21中，配置有點(diǎn)光源狀的發(fā)光部23，該發(fā)光部23并與由聚碳酸酯樹脂和合成樹脂等折射率高且透明的樹脂形成的導(dǎo)光板22的側(cè)面(光入射面22a)相對(duì)。在導(dǎo)光板22的下面，以發(fā)光部23為中心成為同心圓狀的圓弧上排列著多個(gè)漫射圖形24。各個(gè)漫射圖形24是在導(dǎo)光板22的下面以剖面為圓弧狀凹下設(shè)置的，沿著以發(fā)光部23為中心呈同心圓狀的圓弧的圓周方向延伸，各個(gè)漫射圖樣24的反射面，俯視來看是與發(fā)光部23和該漫射圖形24連接的方向(該方向?yàn)閞軸方向)正交。另外，漫射圖形24的形狀隨著距離發(fā)光部23越遠(yuǎn)圖形密度就逐漸增大。
該面光源裝置21中，是發(fā)光部23發(fā)光，從發(fā)光部23出射的光由光入射面22a進(jìn)入導(dǎo)光板22內(nèi)，通過在導(dǎo)光板22的上面和下面之間進(jìn)行反復(fù)全反射的同時(shí)，從發(fā)光部23并向遠(yuǎn)離發(fā)光部23的方向傳輸。在導(dǎo)光板22內(nèi)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，通過導(dǎo)光板22下面的漫射圖形24所漫反射的光，如果在導(dǎo)光板22的上面以小于全反射臨界角的入射角入射，則從導(dǎo)光板22的上面(光出射面)出射。但是，這樣的面光源裝置21，由漫射圖形24漫反射的光，雖然在zr平面內(nèi)漫射，在xy平面不漫射，從z軸方向觀看在由漫射圖形24反射之后仍然直向前進(jìn)。因此，以發(fā)光部23為中心向任意方向出射的光量即使被漫射圖形24漫射也不變化，在導(dǎo)光板22內(nèi)的各個(gè)方位傳播的光量，由從發(fā)光部23向各個(gè)方位出射的光量決定。所以，如果是這樣的面光源裝置21，從發(fā)光部23向?qū)Ч獍?2內(nèi)的各個(gè)方位，其方向通過使透過導(dǎo)光板22距離相對(duì)應(yīng)光量的光入射，能夠使光出射面整體被均勻照亮，把該面光源裝置與透射型液晶顯示面板組合，可以制作從各個(gè)方向上都容易觀看的液晶顯示裝置，并且，還能寄希望于節(jié)減液晶顯示裝置的電能消耗。
筆記本電腦等那樣有可能多個(gè)人同時(shí)看畫面的時(shí)候，必須從大角度方向能看到畫面，需要出射光的定向性大的面光源裝置。但是，以移動(dòng)電話為代表的移動(dòng)設(shè)備，是以個(gè)人使用為前提，相反，在列車上等的為了不讓相鄰的人看到畫面最好其定向性窄。特別是希望有在斜方向上的光全部不能出射的面光源裝置。
另外，雖然在斜方向上的光全部不能出射，多余的出射光就沒有，能夠更能減少消耗的電能?；蛘?，發(fā)光部的光在正面匯集能夠提高正面輝度，就能提高面光源裝置的效率(＝輝度/消耗電能)。
但是采用像第一個(gè)現(xiàn)有的例子那樣的面光源裝置1的漫射板，無論如何在整個(gè)方向上光都被出射，使從液晶顯示裝置出射光的范圍變窄是困難的。
第二個(gè)現(xiàn)有例子的面光源裝置21，從發(fā)光部23出射的光在導(dǎo)光板22內(nèi)整體漫射的同時(shí)，光的前進(jìn)方向按原狀向?qū)Ч獍?2垂直的方向改變，而只是從光出射面出射，所以沒有特別地實(shí)施使定向性變窄的措施。
第二個(gè)現(xiàn)有例子的面光源裝置21，從斜上方觀看時(shí)，如圖6所示以發(fā)光部23為中心的放射狀的輝度不均勻(輝度線)R能夠被部分的看到。所以，采用液晶顯示裝置等的時(shí)候，在所觀看方向由于該輝度不均勻R的妨害使畫像難于看清楚，存在降低畫像顯示裝置等質(zhì)量的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的問題，其目的是，減低面光源裝置所產(chǎn)生放射狀的輝度不均勻。另外，本發(fā)明的目的還有在采用光源、特別是點(diǎn)光源的面光源裝置中，從面光源裝置大致垂直出射光的定向性以在整體上保持窄的狀態(tài)，通過在定向性窄的方向上把光變寬，在定向性寬方向的定向角與定向性窄方向的定向角的差減小。并提供采用該面光源裝置的漫射板，和采用該面光源裝置的液晶顯示裝置。
關(guān)于本發(fā)明的第一面光源裝置，其包括，點(diǎn)光源；導(dǎo)光板，其使從點(diǎn)光源導(dǎo)入的光變寬為面狀再從光出射面出射；棱鏡板，與該導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置，所述導(dǎo)光板具有把導(dǎo)光板內(nèi)部的光與所述光出射面垂直并且只在包含所述點(diǎn)光源的平面內(nèi)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)、大致沿著所述光出射面、并且向著與所述點(diǎn)光源相反側(cè)的方向、使光從所述光出射面出射的裝置；所述棱鏡板具有把從所述導(dǎo)光板的所述光出射面出射的光向垂直所述光出射面的方向偏轉(zhuǎn)的功能。在此，點(diǎn)光源與導(dǎo)光板的大小相比其優(yōu)選為是小的光源，但并不需要像文字所描述的點(diǎn)那樣小的光源。
本發(fā)明的第一面光源裝置，從點(diǎn)光源出射的光導(dǎo)向?qū)Ч獍鍍?nèi)部，把導(dǎo)光板內(nèi)部的光與所述光出射面垂直并且只在包含所述點(diǎn)光源的平面內(nèi)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)、大致沿著所述光出射面從所述光出射面出射，所以從所述導(dǎo)光板的光出射面的定向性窄，并且，使具有在一個(gè)方向上是長的定向性的光出射。與該導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)，通過設(shè)置具有從導(dǎo)光板的光出射面出射的光向垂直光出射面的方向偏轉(zhuǎn)的功能的棱鏡板，能夠使從導(dǎo)光板出射再通過棱鏡板的光向?qū)Ч獍搴屠忡R板大致垂直的方向出射。并且，在采用該點(diǎn)光源的面光源裝置中，如果采用與導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置的棱鏡板而使光垂直出射，與通過導(dǎo)光板的光漫射圖形從導(dǎo)光板垂直地使光出射的情況比較，在光的定向性大的方向上的定向角與光的定向性小的方向上的定向角比較的差能夠減小，能夠使定向性不過分變寬而在各方向上的定向性偏離減小。因此，在與液晶顯示面板等共同采用時(shí)，從正面?zhèn)炔徽撌悄囊粋€(gè)方向其畫面的可視性都良好，并且，從橫向不易觀看畫面，能夠提供最適用于攜帶用機(jī)器等的液晶顯示裝置。另外，能夠降低在畫面一部分所發(fā)生的輝度不均勻。
本發(fā)明的第一面光源裝置的實(shí)施例中，通過具有光偏轉(zhuǎn)面的凹凸圖形構(gòu)成導(dǎo)光板內(nèi)部光的偏轉(zhuǎn)裝置，通過點(diǎn)光源在與光出射面垂直的平面內(nèi)所述偏轉(zhuǎn)面的傾斜角度，由于在導(dǎo)光板內(nèi)部大致成為一定，所以能夠通過點(diǎn)光源在與光出射面垂直的平面內(nèi)光的變寬減小，所以能夠使光的定向性寬的方向以及定向性不變寬。
本發(fā)明的第二面光源裝置，其包括，光源；導(dǎo)光板，其使從光源導(dǎo)入的光變寬為面狀再從光出射面出射；棱鏡板，與該導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置，所述導(dǎo)光板具有把大致沿著所述光出射面、并且向著與所述光源相反側(cè)的方向、使光從所述光出射面出射的裝置；所述棱鏡板具有把從所述光出射面出射的光向垂直所述光出射面的方向偏轉(zhuǎn)的區(qū)域。從所述棱鏡板的垂直方向觀看時(shí)，占有所述區(qū)域面積50％以上。
本發(fā)明的第二面光源裝置，從光源出射的光導(dǎo)向?qū)Ч獍鍍?nèi)部，大致沿著所述光出射面從所述光出射面出射，所以從所述導(dǎo)光板的光出射面的定向性窄，并且，使具有在一個(gè)方向上是長的定向性的光出射。與該導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)，通過設(shè)置具有從導(dǎo)光板的光出射面出射的光向垂直光出射面的方向偏轉(zhuǎn)的功能的棱鏡板，能夠使從導(dǎo)光板出射再透過棱鏡板的光向?qū)Ч獍搴屠忡R板大致垂直的方向出射。并且，在采用該點(diǎn)光源的面光源裝置中，所述棱鏡板具有把從所述光出射面出射的光向垂直所述光出射面的方向偏轉(zhuǎn)的區(qū)域。從所述棱鏡板的垂直方向觀看時(shí)，占有所述區(qū)域面積50％以上，所以面光源裝置的光出射面輝度能夠提高，能夠得到優(yōu)良特性的面光源裝置。
本發(fā)明的第二面光源裝置的實(shí)施例中，與所述棱鏡板的所述導(dǎo)光板相對(duì)的面，具有入射面和反射面，該反射面彎曲為凸?fàn)畹睦忡R板被多個(gè)排列配置，從所述導(dǎo)光板出射的光，從所述入射面入射到棱鏡內(nèi)之后，被彎曲為凸?fàn)畹姆瓷涿娴拇笾抡麄€(gè)面反射，向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)，所以能夠抑制在面光源裝置上的放射狀輝度不均勻和在垂直方向上的效率下降。
與本發(fā)明的第二面光源裝置不同的實(shí)施例中，與所述棱鏡板的所述導(dǎo)光板相對(duì)的面，具有入射面和反射面，該反射面彎曲(例如為凸?fàn)?的棱鏡板被多個(gè)排列配置，從所述導(dǎo)光板出射的光，從所述入射面入射到棱鏡內(nèi)之后，在彎曲的反射面的大致整個(gè)面反射、向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)，所以能夠抑制在面光源裝置上的放射狀輝度不均勻和在垂直方向上的效率下降。
本發(fā)明的第三面光源裝置，其包括，光源；導(dǎo)光板，其使從光源導(dǎo)入的光變寬為面狀再從光出射面出射；棱鏡板與該導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置，與所述棱鏡板的所述導(dǎo)光板相對(duì)的面，具有入射面和反射面的棱鏡板被多個(gè)排列配置，從所述導(dǎo)光板出射的光，從所述入射面入射到棱鏡內(nèi)之后，被所述反射面反射，其中一部分光向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)，另一部分光再入射到所述入射面被該入射面反射，而向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的第三面光源裝置，與該導(dǎo)光板相對(duì)的面，具有入射面和反射面的棱鏡板被多個(gè)排列配置，從所述導(dǎo)光板出射的光，從所述入射面入射到棱鏡內(nèi)之后，被所述反射面反射，其中一部分光向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)，另一部分光再入射到所述入射面被該入射面反射，而向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)，所以能夠抑制在面光源裝置上的放射狀輝度不均勻和在垂直方向上的效率下降。
本發(fā)明的第四面光源裝置，其包括，光源；導(dǎo)光板，其使從光源導(dǎo)入的光變寬為面狀再從光出射面出射；漫射板，與該導(dǎo)光板相設(shè)置，對(duì)所述漫射板垂直入射的透過光的定向性，夾著該漫射板垂直的方向在兩側(cè)20°以內(nèi)的范圍各自至少一個(gè)有極大值。
本發(fā)明的第四面光源裝置，從導(dǎo)光板出射透過漫射板的光定向性近似為矩形，所以從導(dǎo)光板出射光的定向性，在定向性寬方向的定向角與定向性窄方向的定向角的差減小，不易產(chǎn)生放射狀輝度不均勻。另外，透過漫射板的光定向性近似為矩形，增加正面所出射的光量而使正面輝度提高的同時(shí)，減小定向性的偏離，所以能夠在正面?zhèn)鹊娜我夥较蚨加型瑯拥恼彰鳌＿@樣的漫射板能夠排列多個(gè)大致呈圓錐狀的凹凸。
本發(fā)明的漫射板，在對(duì)垂直入射的透過光定向性的半值全寬隨方向而不同，在各點(diǎn)半值全寬的寬方向上對(duì)所定的一點(diǎn)朝向同心圓方向。
在本發(fā)明的漫射板中，在各點(diǎn)半值全寬的寬方向上對(duì)所定的一點(diǎn)朝向同心圓方向，所以從導(dǎo)光板光出射面出射的光的半值全寬的窄方向，在對(duì)所定的一點(diǎn)(例如光源的位置)朝向同心圓方向的情況下，通過與該導(dǎo)光板和該漫射板組合，從導(dǎo)光板出射再透過漫射板的光的方位的定向性(半值全寬)的差減小。其結(jié)果，采用該漫射板的面光源裝置可降低放射狀的輝度不均勻。另外，在把液晶顯示面板與面光源裝置組合的液晶顯示裝置，可以從正面?zhèn)鹊娜我夥较蛴^看。
本發(fā)明的其它的漫射板，具有單方向長的多個(gè)凹凸部分，各個(gè)凹凸部分的短方向相對(duì)所定的一點(diǎn)朝向同心圓方向。
在本發(fā)明的其它的漫射板中，具有單方向長的多個(gè)凹凸部分，各個(gè)凹凸部分的短方向?qū)λǖ囊稽c(diǎn)朝向同心圓方向，所以從導(dǎo)光板光出射面出射的光的半值全寬的窄方向，在對(duì)所定的一點(diǎn)(例如光源的位置)朝向同心圓方向的情況下，通過與該導(dǎo)光板和該漫射板組合，從導(dǎo)光板出射再透過漫射板的光的方位的定向性(半值全寬)的差減小。其結(jié)果，采用該漫射板的面光源裝置可降低放射狀的輝度不均勻。另外，在把液晶顯示面板與面光源裝置組合的液晶顯示裝置，可以從正面?zhèn)鹊娜我夥较蛴^看。
通過把本發(fā)明的面光源裝置與液晶顯示面板組合，不易產(chǎn)生輝度不均勻，并且，可以制作比較窄的視角，從任意方向都可以容易觀看的液晶顯示裝置。
另外，該發(fā)明以上說明的構(gòu)成要素，可以盡可能地進(jìn)行組合。


圖1表示現(xiàn)有面光源裝置機(jī)構(gòu)的分解立體圖；圖2表示同上的面光源裝置剖面圖；圖3表示圖1的面光源裝置中的導(dǎo)光板的光出射面出射光的定向性，和透過漫射板光的定向性；
圖4表示圖1的面光源裝置中的導(dǎo)光板的光出射面出射光的定向性，和透過漫射板光的定向性，透過棱鏡板光的定向性，以及透過漫射板光的定向性；圖5表示具有點(diǎn)光源狀發(fā)光部的現(xiàn)有面光源裝置的結(jié)構(gòu)概略俯視圖；圖6是同上的在面光源裝置上產(chǎn)生放射狀輝度不均勻(輝度線)示圖；圖7表示本發(fā)明第一實(shí)施例的面光源裝置結(jié)構(gòu)的分解立體圖；圖8表示同上面光源裝置的概略剖面圖；圖9是在同上面光源裝置中在導(dǎo)光板上形成的光漫射圖形的排列示圖；圖10(a)表示圖7的面光源裝置所采用的漫射棱鏡板的凹凸漫射板的截面俯視圖；(b)表示構(gòu)成凹凸漫射板重復(fù)圖形的俯視圖；(c)構(gòu)成重復(fù)圖形凸部的放大立體圖；圖11表示圖7面光源裝置中所采用的漫射棱鏡板的棱鏡板里面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖；圖12表示圖7的面光源裝置中說明光的傳輸狀況的概略立體圖；圖13(a)表示同上的面光源裝置中說明光的傳輸狀況的概略立體圖；(b)是(a)X局部放大圖；圖14表示從發(fā)光部在Δθ范圍內(nèi)出射的光量與其范圍Δθ的導(dǎo)光板面積的關(guān)系說明圖；圖15是為了使光從光出射面垂直出射的光漫射圖形的結(jié)構(gòu)說明圖；圖16是同上從形成光漫射圖形的導(dǎo)光板出射的光的定向性的定向性示圖；圖17表示從圖15導(dǎo)光板出射光的定向性的立體圖；圖18是透過設(shè)置在導(dǎo)光板上的圖11那樣的棱鏡板的光的ω方向的定向性和φ方向的定向性的示圖；圖19表示采用圖11那樣的棱鏡板時(shí)的光的定向性的立體圖；圖20表示線狀光源和采用棱鏡板的面光源裝置和定向性的立體圖；圖21表示從同上面光源裝置出射光的定向性的立體圖；圖22是一般漫射板的定向性示圖；圖23是在把同上的漫射板設(shè)置在圖11的棱鏡板上的情況下，ω方向及φ方向的定向性的示圖；圖24是在圖10的凹凸漫射板上使平行光垂直入射時(shí)的定向性示圖；
圖25是在把同上的凹凸漫射板設(shè)置在圖11的棱鏡板上的情況下，ω方向及φ方向的定向性的示圖；圖26(a)是從導(dǎo)光板出射光的定向性示圖；(b)(c)(d)是漫射板的漫射特性示圖；(b)｀(c)｀(d)｀是透過具有從各自導(dǎo)光板出射的(b)(c)(d)特性的漫射板的光的定向性示圖；圖27(a)是漫射板漫射特性示圖；(b)(b)｀是從導(dǎo)光板出射的光的定向性示圖；(c)是具有(b)那樣定向性的光透過具有(a)的特性漫射板之后的定向性示圖；(c)｀是具有(b)｀那樣定向性的光透過具有(a)的特性漫射板之后的定向性示圖；圖28(a)(b)(c)表示另外實(shí)施例的光漫射圖形的立體圖、俯視圖及側(cè)視圖；圖29是具有從圖28那樣光漫射圖形導(dǎo)光板出射的光的示圖；圖30表示其它實(shí)施例漫射圖形的剖面圖；圖31表示采用其它實(shí)施例導(dǎo)光板面光源裝置的立體圖；圖32表示本發(fā)明第二實(shí)施例的面光源裝置的結(jié)構(gòu)立體圖；圖33(a)表示采用同上面光源裝置的凹凸漫射板的俯視圖；(b)表示(a)的Y部放大圖；(c)表示(b)的Z-Z線剖面圖；圖34是使平行光垂直入射于在同上的漫射板上的凹凸漫射板時(shí)，在ω方向及φ方向上的漫射特性示圖；圖35是把具有圖34那樣特性的凹凸漫射板設(shè)置在導(dǎo)光板之上時(shí)，在ω方向及φ方向上的光定向角的示圖；圖36本發(fā)明第三實(shí)施例采用的凹凸漫射板的棱鏡板的剖面圖；圖37是透過同上棱鏡板的光的φ方向上的定向性示圖；圖38是距離發(fā)光部遠(yuǎn)側(cè)的斜面成為平面的棱鏡板的光的傳輸狀況圖；圖39是距離發(fā)光部遠(yuǎn)側(cè)的斜面成為彎曲的圖36棱鏡板的光的傳輸狀況圖；圖40表示剖面形狀不同棱鏡板的局部的剖面圖；圖41表示其它剖面形狀不同棱鏡板的局部的剖面圖；圖42表示另一其它不同剖面形狀棱鏡板的局部的剖面圖；圖43是透過同上棱鏡板光的定向特性示圖；圖44表示液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖7是本發(fā)明第一實(shí)施例的面光源裝置31的結(jié)構(gòu)分解立體圖，圖8是其概略剖面圖。該面光源裝置31主要是由導(dǎo)光板32、發(fā)光部33、反射板34、漫射棱鏡板35構(gòu)成。導(dǎo)光板32是由聚碳酸酯樹脂和合成樹脂等透明的樹脂形成為矩形平板狀的，在里面設(shè)有光漫射圖形36。另外，導(dǎo)光板32的角部的一處，俯視來看通過對(duì)角部進(jìn)行斜的切削而形成光入射面37。
發(fā)光部33雖然沒有圖示，把一個(gè)或多個(gè)LED封入透明的模制樹脂中，模制樹脂的正面以外的面用白色樹脂覆蓋，從LED出射的的光，直接地或者被模制樹脂與白色樹脂的界面反射后，從發(fā)光部33的前面出射。該發(fā)光部33，其前面設(shè)置在與導(dǎo)光板32的光入射面37相對(duì)的位置。
圖9表示的是在導(dǎo)光板32上形成的光漫射圖形36的排列。在本發(fā)明實(shí)施例的說明中，在導(dǎo)光板32的表面垂直方向定為z軸，把與光入射面37鄰接兩邊平行的方向分別定為x軸及y軸。另外，考慮在任意的方向傳輸光的情況下和考慮在任意的光漫射圖形36反射的情況下，把包含傳輸光線在導(dǎo)光板32垂直的面內(nèi)、并與導(dǎo)光板32表面平行的方向上定為r軸，或者，包含連接發(fā)光部33和該光漫射圖形36的方向，在導(dǎo)光板32垂直的面內(nèi)、并與導(dǎo)光板32表面平行的方向上定為r軸。還有，x軸及r軸形成的角度為θ。
在導(dǎo)光板32的下面形成的光漫射圖形36排列在以發(fā)光部33(特別是內(nèi)部的LED)為中心的同心圓狀和圓弧上，通過把導(dǎo)光板22里面凹設(shè)為非對(duì)稱的剖面三角形狀以使各個(gè)光漫射圖形36形成為直線狀。在該剖面三角形的光漫射圖形36上，作為在發(fā)光部33近側(cè)斜面的傾斜角優(yōu)選為20°。另外，各個(gè)光漫射圖形36沿著以發(fā)光部33為中心圓弧的圓周方向變寬為直線狀，俯視來看(從z軸方向看)各個(gè)光漫射圖形36的反射面與發(fā)光部33和該光漫射圖形36的連接方向(r軸方向)相正交。光漫射圖形36形成為隨著距發(fā)光部33越遠(yuǎn)圖形密度越大。但是，在發(fā)光部33的近旁，即使漫射板24的圖形密度大致為均勻也是可以的。另外，在導(dǎo)光板22的光入射面37，為了控制從發(fā)光部33向?qū)Ч獍?2內(nèi)進(jìn)入的配置方向圖形，也可以形成由透鏡可棱鏡等構(gòu)成的光學(xué)元件44。
發(fā)射板34是在其表面鍍Ag進(jìn)行鏡面加工，配置為與導(dǎo)光板22的里面整體相對(duì)。
漫射棱鏡板35，在透明塑料板38的表面上形成透明的凹凸漫射板39，在塑料板38的里面形成透明的棱鏡板40。凹凸漫射板39及棱鏡板40是通過光聚合法(Photo Polymerization法)形成的，即，在塑料板38上滴紫外線硬化樹脂，利用壓印器按壓紫外線硬化樹脂，在使紫外線硬化樹脂在壓印器與塑料板38之間變寬后，在紫外線硬化樹脂上照射紫外線使其硬化。
圖10(a)(b)(c)是所述凹凸漫射板39結(jié)構(gòu)的說明圖。凹凸漫射板39，如圖10(a)所示重復(fù)圖形41是以大致無間隙上下左右周期排列。如圖10(b)所示重復(fù)圖形41像如圖10(c)那樣呈頂點(diǎn)鈍化的圓錐形狀的凸部42以大致無間隙隨機(jī)地并列。一個(gè)重復(fù)圖形41的縱向和橫向的寬為H、W，要大于液晶顯示面板的像素的尺寸以便防止云紋狀條紋，任何一個(gè)尺寸優(yōu)選為100μm以上1mm以下。另外，構(gòu)成重復(fù)圖形41的凸部42的尺寸是不同的，外徑D優(yōu)選在5μm以上30μm以下(特別是10μm左右為最好)。
該凹凸漫射板39為了使漫射特性具有特殊性，必須正確控制圖形的凹凸形狀。在這種情況下，如果一個(gè)凹凸圖形周期性排列，由于全部的凹凸圖形都一樣，所以能夠使全部的凹凸圖形制成一樣而得到正確的凹凸圖形。但是，這樣的方法，液晶顯示裝置的畫面或者發(fā)生云紋狀條紋，或者像素醒目而容易看見。相反，如果凹凸圖形隨機(jī)配置，凹凸圖形的形狀和尺寸每一個(gè)都要變化，制作正確的形狀困難。另外擔(dān)心由于部位不同而引起凹凸漫射板的特性變化。因此，本發(fā)明的凹凸漫射板39是把具有隨機(jī)形狀和尺寸的凸部42隨機(jī)配置而構(gòu)成重復(fù)圖形41，由于該重復(fù)圖形41是周期性的排列，所以在抑制發(fā)生云紋狀條紋同時(shí)也容易制作凹凸漫射板39。
圖11表示棱鏡板40結(jié)構(gòu)里面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。棱鏡板40是把剖面為左右非對(duì)稱三角形的圓弧狀棱鏡43(圖11是夸張地畫出了圓弧狀棱鏡43)排列為同心圓狀，各個(gè)圓弧狀棱鏡43以發(fā)光部33的LED所配置的位置為中心形成圓弧狀。
另外，凹凸漫射板39和棱鏡板40不需要像本實(shí)施例那樣形成為一體，也可以分別形成并配置有間隙。不過，本實(shí)施例這樣在塑料板38上形成為一體，具有整體厚度薄，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
下面，通過圖12、圖13(a)(b)說明在該面光源裝置31中光p的傳輸狀況。圖12是從導(dǎo)光板32斜上方所看到的光的傳輸狀況示圖，圖13(a)是說明在導(dǎo)光板32剖面(zr平面)的光的傳輸狀況示圖，圖13(b)是圖13(a)的X部放大圖。從發(fā)光部33出射的光p是由光入射面37進(jìn)入導(dǎo)光板32內(nèi)。從光入射面37入射進(jìn)入導(dǎo)光板32的光p，雖然在導(dǎo)光板內(nèi)32以放射狀變寬前進(jìn)，此時(shí)導(dǎo)光板32內(nèi)變寬的光p的各個(gè)方位的光量為了在各個(gè)方位與導(dǎo)光板32的面積成比例，其優(yōu)選是在光入射面37上進(jìn)行設(shè)置光學(xué)元件44的設(shè)計(jì)。具體地說，如圖14所示，從導(dǎo)光板32的側(cè)邊(x軸方向的側(cè)邊)在θ角的任意方向上位于變寬Δθ范圍內(nèi)所出射的光量，優(yōu)選是與包括該范圍Δθ的導(dǎo)光板面積(圖14有斜線區(qū)域的部分)成比例，從而能夠使位于各個(gè)方位的面光源裝置31的輝度分布均勻。
入射導(dǎo)光板32的光p在導(dǎo)光板32上面和下面進(jìn)行反復(fù)全反射的同時(shí)，在導(dǎo)光板32內(nèi)從發(fā)光部33向遠(yuǎn)的方向(r軸方向)前進(jìn)。入射導(dǎo)光板32下面的光p每經(jīng)過剖面呈三角形狀的光漫射圖形36反射一次，向?qū)Ч獍?2上面(光出射面45)的入射角γ就減小，以小于光出射面45上的全反射臨界角的入射角γ入射的光p，透過光出射面45并沿著光出射面45向?qū)Ч獍?2外部出射。任何的光漫射圖形36由于配置為與發(fā)光部33和各個(gè)漫射圖形36連接方向相正交，在導(dǎo)光板32內(nèi)傳輸?shù)墓鈖即使被光漫射板36漫射，光p在與包含發(fā)光部33和該光漫射部36連接方向并與導(dǎo)光板32相垂直的平面(zr平面)內(nèi)被漫射，而在導(dǎo)光板32的平面(xy平面)內(nèi)不進(jìn)行漫射而直進(jìn)。
另一方面，不被導(dǎo)光板32下面反射而透過下面的光p，被與導(dǎo)光板32下面相對(duì)的反射板34正反射而返回導(dǎo)光板32內(nèi)，在導(dǎo)光板32內(nèi)再傳輸。
其結(jié)果是從導(dǎo)光板32的光出射面45出射光的范圍被相當(dāng)?shù)叵拗?，剖面呈三角形狀的光漫射圖形36的傾斜角β例如如果為12°，則與光出射面45垂直的zr平面上的光的出射方向φ為45°～90°左右。
從這樣導(dǎo)光板32的光出射面45出射的光在θ角方向上不變寬，并且由于也限制φ角方向的定向角Δθ，成為具有相當(dāng)窄的定向性的光。這樣，沿著光出射面45出射的變寬小的定向性強(qiáng)的光，透過漫射棱鏡板35的棱鏡板40在光出射面45的垂直方向上彎曲，接著被漫射棱鏡板35的凹凸漫射板39變寬，定向性被變寬。
下面，說明漫射棱鏡板35的作用。首先，為了比較，而不采用漫射棱鏡板35，而使是考慮使光向與光出射面垂直方向出射的情況。為了不采用漫射棱鏡板35而使光垂直地出射，就必須利用導(dǎo)光板的光漫射圖形使光向垂直方向出射。為了利用光漫射圖形使光向垂直方向出射，如圖15所示，光漫射圖形36A的斜面傾斜角必須加大，距離發(fā)光部33近側(cè)斜面的傾斜角為50°，距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)斜面的傾斜角為85°。圖16是采用圖15那樣的形成光漫射圖形板36A的導(dǎo)光板32A的情況下的在zr平面定向性的示圖，橫軸表示在zr平面內(nèi)從z軸測(cè)得的角度φ，縱軸表示光強(qiáng)度。從圖16可知，這種情況的定向性在距離發(fā)光部33近側(cè)(φ＜0)和距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)(φ＞0)是成為非對(duì)稱的，距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)是相當(dāng)寬的。即，強(qiáng)度為峰值一半得角度φ(半值寬)，對(duì)于在光源近側(cè)約-13°，距離光源遠(yuǎn)側(cè)約26°。并且與zr平面垂直并與z軸平行的平面內(nèi)的光強(qiáng)度的半幅值約為5°(參照?qǐng)D18)。
圖17表示圖16那樣的具有定向性得光。如圖17所示，從光出射面45A出射的光(畫有斜線的區(qū)域表示光的出射區(qū)域，以下相同。)，φ方向在Δφ范圍變寬，ω方向在Δω范圍變寬(在zr平面垂直包含z軸的平面zθ平面內(nèi)，z軸形成的角度為ω，ω方向的光定向性為Δω。)，φ方向的定向角Δφ與ω方向的光定向角Δω比較是相當(dāng)寬的，并且，如圖17所示，導(dǎo)光板32A內(nèi)在r1方向傳輸后從光出射面45A出射的光，和光板32A內(nèi)在r2方向傳輸后從光出射面45A出射的光，寬的定向角Δφ方向是不同的。因此，從點(diǎn)P的方向觀看面光源裝置，雖然可看見導(dǎo)光板32A內(nèi)的在r1方向傳輸?shù)墓?，但是看不見r2方向傳輸?shù)墓?，在?dǎo)光板32A上能看到如圖6那樣放射狀的輝度不均勻R。
另外，即使像圖15那樣比較例的導(dǎo)光板32A之上設(shè)置有漫射板，也不能使放射狀的輝度不均勻消失。還有，這樣的導(dǎo)光板32A，φ＝±10°的范圍內(nèi)所含的光量是整體的約30％，為了使放射狀輝度不均勻柔和，如果在導(dǎo)光板32上設(shè)置漫射板，光出射效率急劇下降。
對(duì)此，導(dǎo)光板32上設(shè)置棱鏡板40的情況下，利用光漫射板36不必要使光向垂直方向出射，沿著光出射面45出射的光被棱鏡板40向垂直方向彎曲。圖18是透過設(shè)置在導(dǎo)光板32上的棱鏡板40的光的ω方向定向性和φ方向定向性的曲線圖，均表示為對(duì)稱分布。從圖18可知，光強(qiáng)度為峰值一半的角度(半值寬)相對(duì)ω方向約5°，φ方向約15°，與不采用棱鏡板的比較例進(jìn)行比較φ方向光的定向角Δφ為窄。
這樣，如果采用以發(fā)光部33為中心的圓弧狀棱鏡43構(gòu)成的棱鏡板40，如圖19所示，透過棱鏡板40光的定向性雖然ω方向不變化，而φ方向的光匯集，φ方向的定向性變窄。因此，ω方向的定向角Δω和φ方向的定向角Δφ的差Δφ-Δω變小，從而減小放射狀輝度不均勻。
但是，實(shí)際上，只利用棱鏡板40，不能使ω方向的定向性和φ方向的定向性的差被充分地減小(ω方向的半值全寬為10°，φ方向的半值全寬為30°，所以半值全寬的差為20°)，即使減小了放射狀輝度不均勻，仍然能清楚地看到輝度不均勻。另外，ω方向光的變寬(半值寬)變窄為5°左右，如果ω方向不更加變寬，則不能用于一般的用途。
如圖20所示在采用冷陰極管和圖1的發(fā)光部3那樣的線狀光源33B的面光源裝置31B中，使光沿著導(dǎo)光板32B表面出射，提出了使光向棱鏡板40B垂直的方向偏轉(zhuǎn)方式的方案(例如，特開平11-84111號(hào)公報(bào))。此時(shí)，棱鏡板40B的棱鏡43B延伸的方向與線狀光源33B平行，如圖21所示，與棱鏡43B平行的x軸方向的定向角Δφx，與棱鏡43B正交的y軸方向的定向角Δφy比較有相當(dāng)大的變寬，定向角的異向性變大。但是，這樣的面光源裝置31B，定向角的異向性方向不隨著光出射面45B上的位置而變化，所以不發(fā)生放射狀輝度不均勻。
對(duì)此，本發(fā)明面光源裝置31，從點(diǎn)光源狀的發(fā)光部33以發(fā)射狀出射的光，通過導(dǎo)光板32的下面形成同心圓的光漫射板36的漫反射，再從光出射面45出射，所以出射光的定向性的異向性隨著光出射面45的位置而不同，從而發(fā)生放射狀輝度不均勻。即，放射狀輝度不均勻是在具有點(diǎn)光源狀放光部33和同心圓狀的光漫射圖形36的面光源裝置上特有的課題，本發(fā)明的目的就是改善輝度不均勻。
圖20所示的面光源裝置31B，對(duì)于在棱鏡板40B的棱鏡長方向(x軸方向)上的光的定向性變寬，本發(fā)明的面光源裝置31，在棱鏡板40B的棱鏡的長方向(θ軸方向)上的光的定向性變窄，與面光源裝置31B完全相反。即，本發(fā)明的方式，光定向性在棱鏡長得方向變寬，雖然與這個(gè)垂直的方向有必要變窄，如果是這樣，在圖20的面光源裝置31B中多余地使定向角異向性變大，使棱鏡長方向增加多余的光，在與這個(gè)垂直的方向上得不到必要的視場(chǎng)角，而成為完全相反得結(jié)果。本發(fā)明就是這樣解決獨(dú)立方式面光源裝置上發(fā)生的問題。
下面，對(duì)本發(fā)明面光源裝置31所采用懂得凹凸漫射板39的作用效果進(jìn)程說明。為了比較，作為凹凸漫射板，首先說明通常采用一般的漫射板所使用的情況。一般的漫射板，使平行光垂直入射時(shí)的定向性如圖22所示的那樣(半值全寬為10°)。該一般的漫射板設(shè)置在棱鏡板40上的情況，ω方向及φ方向的定向性，如圖23所示的那樣，在此ω可以是在zθ平面與z軸的夾角，φ為在zr平面與z軸的夾角，ω方向及φ方向的半值全寬Δφ、Δω分別為Δω＝20°Δφ＝33°其差為Δφ-Δω＝13°與只利用棱鏡板40的情況進(jìn)行比較半值全寬的差減少38％。因此雖然在一定程度上減少了放射狀輝度不均勻，即使這樣輝度不均勻還能看見。另外，考慮實(shí)際上在有效的方向出射的光，在半值全寬Δω＝20°內(nèi)含有約23％的光。即，77％的光不被利用。從垂直方向ω＝2.5°離開，輝度就下降20％，存在左右眼可以看到輝度不同但觀看比較困難的問題。
對(duì)此，如圖10所示，在凹凸漫射板39上使平行光垂直入射時(shí)得定向性就像圖24那樣。把該凹凸漫射板39設(shè)置在棱鏡板40上的情況下，ω方向的及φ方向的定向性就像圖25所示那樣。即，ω方向及φ方向的半值全角Δω、Δφ分別為Δω＝20°Δφ＝29°其差為Δφ-Δω＝9°與只利用棱鏡板40的情況進(jìn)行比較半值全寬的差減少58％。因此能夠在相當(dāng)程度上減少了放射狀輝度不均勻。另外，在更窄得方向半值全寬Δω＝20°內(nèi)所包含的光量為總光量的30％，不被利用的光減少到70％。因此垂直方向的輝度與一般的漫射板比較提高20％左右，從垂直方向ω＝5°離開，離開的地方輝度下降率限度為10％，由于輝度不均勻所引起難于觀看的問題基本得到解決。
下面就說明其理由。從導(dǎo)光板32出射的光，圖26(a)所示為少許平穩(wěn)的分布。對(duì)此，凹凸漫射板的漫射特性(相對(duì)垂直入射光的定向性)如圖26(b)所示，與導(dǎo)光板出射光一樣有平穩(wěn)分布的情況下，比從導(dǎo)光板出射再通過凹凸漫射板的光更加平穩(wěn)，其分布如圖26(b)所示(正好與由于自我相關(guān)的中心成為銳利相似)。這樣的定向性如果光要變寬ω方向程度，則有必要要非常強(qiáng)的漫射，φ方向也變寬了，Δφ-Δω并沒有小到那樣的程度。并且，斜方向不被利用的光增加。
對(duì)此，圖26(c)所示的凹凸漫射板的漫射特性在接近矩形的情況下，從導(dǎo)光板出射再通過凹凸漫射板的光分布如圖26(c)所示為接近矩形。對(duì)于以這樣較小的漫射，Δω增大變寬，由于Δφ并沒有達(dá)到那樣程度地變寬，Δφ-Δω就減小。例如，具有導(dǎo)光板的ω方向的定向角Δω(如圖27(b)所示)更加充分加大、并且導(dǎo)光板的φ方向的定向角Δφ(如圖27(b)所示)更加充分減小的漫射特性的漫射板被設(shè)置在導(dǎo)光板上的情況下，在ω方向的透過凹凸漫射板的光的定向角Δω，如圖27(c)所示，與具有比從導(dǎo)光板出射的光的定向角寬的漫射特性的漫射板的定向性相依賴。對(duì)此，φ方向從導(dǎo)光板出射的光的定向性，如圖27(b｀所示由于原來的變寬，透過凹凸漫射板光定向性，由于如圖27(c)｀所示中心和端部只是少許平穩(wěn)，而半幅值沒有變化。所以，從導(dǎo)光板出射的光的定向角在ω方向窄，在ω方向?qū)挼那闆r下，由于采用漫射小的漫射板，具有Δφ-Δω減小的效果。
如圖26(d)所示，在夾著導(dǎo)光板垂直方向兩側(cè)具有峰值的漫射特性的情況下，從導(dǎo)光板出射透過凹凸漫射板光的分布，如圖(d)｀所示更接近矩形，進(jìn)入必要角度光的比率增加。
另外，出射光的定向性為了向θ方向或者ω方向變寬，如圖28(a)(b)(c)所示光漫射圖形36C那樣，還考慮沿著θ方向彎曲的方法。這里的θ軸取為在zr平面垂直的方向。但是，這個(gè)方法，如圖29所示，在接觸光漫射圖形36C而偏轉(zhuǎn)的光p之中，如圖29虛線所示的光p那樣與光漫射圖形36C接觸的角度為大的時(shí)候就一次出射，如圖29實(shí)線所示的光p那樣，與最初光漫射圖形36C接觸的角度為小的時(shí)候就被漫射圖形36C多次反射后，再從導(dǎo)光板32C出射，所以θ方向的變寬加大，存在隨著越離開發(fā)光部33C所出射光p的θ方向變寬變大的問題。而本發(fā)明面光源裝置31由于光漫射圖形36是直線狀，所以不存在該問題。
如果是圖28(a)(b)(c)的光漫射圖形36C，當(dāng)從導(dǎo)光板32C垂直的方向觀看時(shí)，在一次與光漫射圖形36C接觸后，由于光的前進(jìn)方向彎曲，所以設(shè)計(jì)為均勻的輝度是困難的。因此，由于光漫射圖形36C的原因θ方向上偏轉(zhuǎn)角不能增加相當(dāng)大，如果該偏轉(zhuǎn)角增大，就與本發(fā)明所考慮的光以放射狀直接變寬并以同心圓狀圖形出射的方式不同，而成為使光漫射而變寬的通常的方式。在zr平面內(nèi)的偏轉(zhuǎn)角和xy平面內(nèi)的偏轉(zhuǎn)角，雖然優(yōu)選是平均為4∶1(最好是10∶1)左右，由所述理由圖28(a)(b)(c)那樣的光漫射圖形36C難于實(shí)現(xiàn)這樣的偏轉(zhuǎn)角。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，光漫射圖形36其剖面雖然為三角形狀，但是光漫射圖形36的剖面形狀，如圖30所示即使剖面為圓弧狀或者為半圓狀也是可以的。但是，在剖面為圓弧狀或者為半圓狀的光漫射圖形36上從光出射面45出射光的φ方向的定向角Δφ因?yàn)樽儗捤圆皇莾?yōu)選的。由于同樣的理由，即使是剖面為三角形狀的光漫射圖形36的情況下，使傾斜角β不同的光漫射圖形36混和存在也不是優(yōu)選的。另外，代替光漫射圖形36，也可以采用全息等進(jìn)行漫射，使導(dǎo)光板32內(nèi)的光從光出射面45出射。
導(dǎo)光板32內(nèi)的光從光出射面45出射的方法，如圖31所示，采用距離從發(fā)光部33到遠(yuǎn)側(cè)為變薄的楔型導(dǎo)光板32也是可以的。但是，在俯視為矩形的導(dǎo)光板32上，使發(fā)光的導(dǎo)光板面積隨著θ方向的改變是不同的(參照?qǐng)D14)，從發(fā)光部33出射的光量也隨著方位(角度)的改變而不一樣，所以只是導(dǎo)光板32為楔型的情況下，不能使光在光出射面45上為均勻一致。如果只利用導(dǎo)光板32為楔型的情況下，導(dǎo)光板32的平面形狀必須為復(fù)雜的形狀。因此，在導(dǎo)光板32為楔型時(shí)，必須與光漫射圖形36組合使用。
(第2實(shí)施例)圖32表示本發(fā)明其它實(shí)施例的面光源裝置51結(jié)構(gòu)的立體圖。圖33(a)表示在面光源裝置51上采用漫射棱鏡板52的凹凸漫射板53的俯視圖，圖33(b)表示圖33(a)的Y部放大圖，圖33(c)表示圖33(b)的Z-Z線剖面圖。在該面光源裝置51中，導(dǎo)光板32、發(fā)光部33及反射板34的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同。
漫射棱鏡板52在表面形成凹凸漫射板53，在里面形成棱鏡板40，棱鏡板40與第1實(shí)施例所說明的結(jié)構(gòu)(圖11參照)相同。凹凸漫射板53使透過棱鏡板40的光只在ω方向漫射。即，如圖33(a)所示，凹凸漫射板39，以發(fā)光部33為中心幅度為Λr的同心圓狀的輪帶狀的區(qū)域54a、54b、…來區(qū)分的，在各個(gè)區(qū)域54a、54b、…內(nèi)，如圖33(b)(c)所示，充分小于其幅度Λr的周期Λθ沿著θ方向形成正弦波狀的凹凸圖形55，鄰接的區(qū)域54a、54b、…如何使周期Λθ少許不同。例如，區(qū)域54a、54b、…的幅度為Λr＝100μm，關(guān)于凹凸圖形55的圖形周期，使Λθ＝9μm和Λθ＝10μm交互變化。這是為了通過鄰接區(qū)域54a、54b、…之間的凹凸圖形55，用于防止能用眼看見的大周期的云紋條紋，而有意產(chǎn)生小的云紋條紋。當(dāng)然，為了抑制云紋條紋，也可以使區(qū)域54a、54b、…的幅度Λr和凹凸圖形55的周期Λθ為隨機(jī)變化。
為了區(qū)域54a、54b、…的邊界使周期Λθ變化，在此附近φ方向還使光少許漫射，但是由于Λr＞＞Λθ，能夠減少φ方向的漫射而使漫射幾乎成為ω方向的。凹凸圖形55的剖面形狀，并不限于如圖33(c)所示的剖面呈波狀，也可以是三角波狀和臺(tái)形、柱面透鏡陣列狀的剖面。
圖34是與實(shí)施例所采用的凹凸漫射板53垂直的平行光入射時(shí)的ω方向和φ方向光的漫射特性示圖。橫軸表示從z軸測(cè)量的角度(ω、φ)，縱軸表示向各個(gè)方向出射的光強(qiáng)度。從圖34可知，該凹凸漫射板53具有ω方向大的漫射性(半值全寬Δω＝20°)，φ方向幾乎沒有漫射性。
圖35是該凹凸漫射板53設(shè)置在第1實(shí)施例說明的導(dǎo)光板32上時(shí)的在ω方向及φ方向上的光定向角的示圖，橫軸是表示從z軸測(cè)量的角度(ω、φ)，縱軸是表示向各個(gè)方向出射的光強(qiáng)度。從圖35可知，此時(shí)透過凹凸漫射板53的光，ω方向是半值全寬Δω＝20°左右，φ方向是半值全寬Δφ＝26°左右，其差為Δφ-Δω＝6°與只利用棱鏡板40的情況比較半值全寬的差是減少71％。因此，幾乎觀察不見到放射狀輝度不均勻。
圖35的特性，半值全寬Δω＝20°的范圍內(nèi)所含的光量是總光量的44％，是不被利用的光減少到56％。因此，面光源裝置51上垂直方向的輝度比通常漫射板提高45％。
(第3實(shí)施例)圖36是本發(fā)明其它實(shí)施例所采用的凹凸漫射板的棱鏡板56的zr平面上的剖面形狀的示圖。該棱鏡板56在棱鏡剖面的斜面內(nèi)，通過距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)的斜面(反射面)58在中途的位置呈突出地彎折，而使φ方向的定向性變窄，在提高垂直方向輝度的同時(shí)，減低放射狀輝度不均勻。
圖37是透過棱鏡板56的光在φ方向定向性示圖，橫軸表示從z軸測(cè)量的角度，縱軸表示光強(qiáng)度。該圖36是棱鏡板56在以下條件下的模擬結(jié)果，數(shù)據(jù)如下如圖36所示距離發(fā)光部33近側(cè)的斜面(入射面)57傾斜角δ＝74°，距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)的斜面58內(nèi)的下部的傾斜角ε＝56°，其上部的傾斜角ζ＝59°，棱鏡部分的高T2＝31.2μm，距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)的斜面58的比突出部分更上部的斜面的高T1＝18.7μm。如果是圖37，則φ方向的半幅值成為Δφ/2＝±11°，與斜面58的中途不彎折的情況比較，半幅值減小25％。半值全寬Δφr＝20°的范圍所含有的光量是總光量的48％，使垂直方向的效率良好。
下面說明其原因，如第1實(shí)施例那樣，距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)的斜面(反射面)38為平面的情況下，在從與棱鏡板40垂直的方向觀看時(shí)可見到發(fā)光區(qū)域，如圖38所示，只有Sa的區(qū)域而在其它區(qū)域Sb、Sc為暗的。并且，與斜面38的區(qū)域Sb接觸的光，如圖38虛線所示，由于向斜方向偏轉(zhuǎn)，成為放射狀輝度不均勻和垂直方向輝度低下的原因。因此，如圖38所示的棱鏡板40的情況下，垂直光出射區(qū)域的比率只有，Sa/So＝38％(但是，So＝Sa+Sb+Sc)對(duì)此，該實(shí)施例棱鏡板56那樣的斜面58彎曲的情況下，如圖39虛線所示，與斜面58的區(qū)域Sb接觸的光也向垂直的方向偏轉(zhuǎn)，所以可以解決輝度不均勻和垂直方向的輝度低下的問題。即，垂直棱鏡板56方向看到發(fā)光的區(qū)域向Sa、Sb變寬，能夠抑制放射狀輝度不均勻和垂直方向的輝度低下。如果是這樣的棱鏡板56，則發(fā)光的區(qū)域比率為(Sa+Sb)/So＝69％(但是，So＝Sa+Sb+Sc)透過棱鏡板及凹圖漫射板的光在與面光源裝置垂直的方向看時(shí)，發(fā)光區(qū)域面積超過50％(優(yōu)選為60％)的情況下，作為面光源裝置能得到相當(dāng)好的特性，所以如果棱鏡板好就能得到良好的特性。
作為用于增加垂直方向出射的光量的棱鏡板的結(jié)構(gòu)，可以有除此之外的種種考慮。如圖40所示的結(jié)構(gòu)，是把距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)的斜面58彎曲為曲面狀的棱鏡板59。另外，如圖41所示的棱鏡板60，通過把距離發(fā)光部33近側(cè)的斜面57彎折為凸?fàn)睿材軌蛟黾哟怪狈较虬l(fā)光區(qū)域的面積。
如圖42所示的棱鏡板61，通過把距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)的斜面58的傾斜角ε加大，由斜面58向發(fā)光部33側(cè)反射的光，由于被距離發(fā)光部33近側(cè)的斜面57再次反射，向垂直方向偏轉(zhuǎn)，這樣也可以增加垂直方向發(fā)光區(qū)域的面積。例如，距離發(fā)光部33遠(yuǎn)側(cè)的斜面58的傾斜角ε＝56°，距離發(fā)光部33近側(cè)的斜面57的傾斜角δ＝85°的情況下，φ方向的定向特性如圖43所示，其半幅值Δφ/2為11.5°，與原來的情況比較半幅值約減小21％。半幅全值Δφ＝20°的范圍內(nèi)所包含的光量是總光量的51%，提高了光的利用率。從垂直方向觀看發(fā)光的區(qū)域面積比率為82％。
雖然沒有圖示，本實(shí)施例的具有棱鏡板的面光源裝置的光源，不僅限于點(diǎn)光源，也可以是線光源。
不論是配置多個(gè)點(diǎn)光源的情況和線光源的情況(但是，如特開平11-8411號(hào)公報(bào)所公開的那樣，排除在光源的方向上也有許多出射光的情況)，而特指單方向定向性需要窄的情況等，該棱鏡板有效的情況下，并不限制第1實(shí)施例所示的由點(diǎn)光源出射的光以放射狀變寬、再從光出射面出射的導(dǎo)光板。
(液晶顯示裝置)圖44表示是采用本發(fā)明面光源裝置的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。該液晶顯示裝置71是由透過型液晶顯示面板80和本發(fā)明的面光源裝置72構(gòu)成。面光源裝置72由漫射棱鏡板73、導(dǎo)光板74、反射板75及點(diǎn)光源狀發(fā)光部76構(gòu)成。
但是，從發(fā)光部76出射的光，被導(dǎo)入導(dǎo)光板74內(nèi)并在導(dǎo)光板內(nèi)的被整體變寬，從導(dǎo)光板74的光出射面77幾乎沿著出射面77的方向出射。從導(dǎo)光板74出射的光，透過漫射棱鏡板73的凹凸漫射板78，再以垂直面光源裝置72的方向偏轉(zhuǎn)，利用漫射棱鏡板73的棱鏡板79變寬定向角之后，照明液晶顯示面板。
其結(jié)果，由于面光源裝置72不易產(chǎn)生輝度不均勻，而使液晶顯示裝置71的畫面清晰。另外，在保持比較窄的定向角的狀態(tài)下，由于能夠減小定向角的寬方向和定向角的窄方向的定向性的差，所以就容易從正面觀看液晶顯示裝置71，而從斜方向觀看就難，從而就得到適于攜帶終端的定向性。還有由于各個(gè)方向定向性的差減小，所以就容易從任意方向觀看。
本發(fā)明的面光源裝置，特別是采用點(diǎn)光源的面光源裝置，把從面光源裝置幾乎垂直地出射的光的定向性作為整體，通過保持窄的狀態(tài)以定向性窄的方向把光變寬，從而能夠減小定向性寬方向定向角和定向性窄方向定向角的差。其結(jié)果，在面光源裝置上不易產(chǎn)生放射狀輝度不均勻。另外，在采用液晶顯示裝置的情況下，把光匯集在正面?zhèn)榷岣哒孑x度的同時(shí)，能夠容易從任意方向觀看畫面。
權(quán)利要求
1.一種面光源裝置，是由光源、使從所述光源導(dǎo)入的光變寬為面狀后從光出射面出射的導(dǎo)光板、和與所述導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置的棱鏡板組成的面光源裝置，其特征在于所述導(dǎo)光板具有使導(dǎo)光板內(nèi)部的光與所述光出射面垂直并且只在包含所述點(diǎn)光源的平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)后大致沿著所述光出射面向著與所述點(diǎn)光源相反側(cè)的方向使光從所述光出射面出射的手段，所述棱鏡板具有使從所述導(dǎo)光板的所述光出射面出射的光向垂直所述光出射面的方向偏轉(zhuǎn)的功能。
2.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于在所述導(dǎo)光板中使導(dǎo)光板內(nèi)部的光偏轉(zhuǎn)的手段是具有光偏轉(zhuǎn)面的凹凸圖形，通過所述點(diǎn)光源并在與所述光出射面垂直的平面內(nèi)的所述光偏轉(zhuǎn)面的傾斜角度在所述導(dǎo)光板內(nèi)部大致是一定的。
3.一種面光源裝置，是由光源、使從所述光源導(dǎo)入的光變寬為面狀后從光出射面出射的導(dǎo)光板、和與所述導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置的棱鏡板組成的面光源裝置，其特征在于所述導(dǎo)光板具有把大致沿著所述光出射面、并且使光從所述光出射面向著與所述光源相反側(cè)出射的手段，所述棱鏡板具有使從所述光出射面出射的光向垂直所述光出射面的方向偏轉(zhuǎn)的區(qū)域，從與所述棱鏡板的垂直方向觀看時(shí)，所述區(qū)域面積占有50％以上。
4.如權(quán)利要求3所述的面光源裝置，其特征在于在與所述棱鏡板的所述導(dǎo)光板相對(duì)的面上，具有入射面和反射面，并排列配置多個(gè)所述反射面彎曲為凸?fàn)畹睦忡R板，從所述導(dǎo)光板出射的光，在從所述入射面入射到棱鏡內(nèi)之后，被所述反射面的大致整個(gè)面反射后向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述的面光源裝置，其特征在于在與所述棱鏡板的所述導(dǎo)光板相對(duì)的面上，具有入射面和反射面，并排列配置多個(gè)所述的反射面彎曲的棱鏡板，從所述導(dǎo)光板出射的光在從所述入射面入射到棱鏡內(nèi)之后，被所述反射面大致整個(gè)面反射后向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)。
6.一種面光源裝置，是由光源、使從所述光源導(dǎo)入的光變寬為面狀后從光出射面出射的導(dǎo)光板、和與所述導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置的棱鏡板組成的面光源裝置，其特征在于在與所述棱鏡板的所述導(dǎo)光板相對(duì)的面上排列配置多個(gè)具有入射面和反射面的棱鏡板，從所述導(dǎo)光板出射的光，在從所述入射面入射到棱鏡內(nèi)之后，被所述反射面反射后，其中一部分光向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)，另一部分光再入射到所述入射面后被所述入射面反射，而向棱鏡板的垂直方向偏轉(zhuǎn)。
7.一種面光源裝置，是由光源、使從所述光源導(dǎo)入的光變寬為面狀后從光出射面出射的導(dǎo)光板、和與所述導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置的漫射板組成的面光源裝置，其特征在于與所述漫射板垂直入射對(duì)應(yīng)的透射光的定向性，夾著該漫射板垂直的方向在兩側(cè)20°以內(nèi)的范圍各自有至少一個(gè)極大值。
8.如權(quán)利要求7所述的面光源裝置，其特征在于所述漫射板排列有多個(gè)形成大致呈圓錐狀的凹凸。
9.一種漫射板，其特征在于與所述漫射板垂直入射對(duì)應(yīng)的透射光定向性半值全寬隨方向而不同，在各點(diǎn)的半值全寬的寬方向上相對(duì)所定的一點(diǎn)朝向同心圓方向。
10.一種漫射板，其特征在于，具有單方向長的多個(gè)凹凸部分，各個(gè)凹凸部分的短方向相對(duì)所定的一點(diǎn)朝向同心圓方向。
11.一種由光源、使從所述光源導(dǎo)入的光變寬為面狀后從光出射面出射的導(dǎo)光板、和與所述導(dǎo)光板的光出射面相對(duì)設(shè)置的權(quán)利要求9或10所述的漫射板組成的面光源裝置。
12.一種具有權(quán)利要求1～8或11所述的面光源裝置和液晶顯示面板的液晶顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種面光源裝置，該面光源裝置采用點(diǎn)光源，把從面光源裝置幾乎垂直出射的光的定向性作為整體，通過保持窄的狀態(tài)以定向性窄的方向使光變寬，從而減小定向性寬方向定向角和定向性窄方向定向角的差。在導(dǎo)光板的角部并與光入射面相對(duì)的位置設(shè)有點(diǎn)光源的發(fā)光部。在導(dǎo)光板的下面，設(shè)有用于把內(nèi)部的光從光出射面出射的光漫射圖形。在光出射面之上，配置漫射棱鏡板。在漫射棱鏡板下面，設(shè)有以發(fā)光部為中心的同心圓狀的棱鏡構(gòu)成的棱鏡板，在漫射棱鏡板上面設(shè)有凹凸漫射板。從導(dǎo)光板的光出射面并沿著光出射面出射的光，利用棱鏡板向與導(dǎo)光板垂直的方向偏轉(zhuǎn)，再由凹凸漫射板變寬定向角。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK1434336SQ03101498
公開日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2003年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月23日
發(fā)明者篠原正幸, 簑部哲也, 幕田功, 上野佳宏, 矢部衛(wèi) 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社