CN1653296A - 面光源装置和使用于该装置的导光体 - Google Patents

Abstract

一种板状导光体(4)，具有使来自点状一次光源的光入射的光入射端面(41)和使入射了的光出射的光出射面(43)，其中，在所述光入射端面的至少一部分上，形成从光出射面向其相反侧的面方向相互大致平行地延伸的多个棱镜列(42)。该棱镜列(42)的剖面形状是由至少两条不同的曲线的组合构成的非对称形状。利用与该光线入射端面(41)相对配置的一次光源及与光出射面(43)相对配置的光偏转元件的组合，即使是在以比较少的点状光源作为一次光源使用的情况下，也能够提供没有辉度不均匀的均匀度高的高品位面光源装置。

Description

面光源装置和使用于该装置的导光体

                        技术领域

本发明涉及使用于笔记本电脑和液晶电视机等的液晶显示装置、以及作为移动电话、便携式信息终端、便携式游戏机等便携式电子设备的显示器、作为各种电气·电子设备的指示器使用的LED等用大致为点状的一次光源的比较小型的液晶显示装置适用的面光源装置及使用于该装置的导光体，更详细地说，涉及能够提供辉度均匀度高的高品位照明的面光源装置。

                        背景技术

近年来，液晶显示装置作为便携式笔记本电脑等的监视器、或作为液晶电视和视频一体型液晶电视机等的显示部，而且在其他各种领域都广泛使用。液晶显示装置基本上由背照灯部与液晶显示元件部构成。背照灯部从液晶显示装置的结构紧凑要求出发，多使用边缘光方式的构件。向来背照灯广泛使用将矩形板状的导光体的至少一个端面作为光入射端面使用，沿着该光入射端面配置直管型荧光灯等线状或棒状的一次光源，将该一次光源发出的光线从导光体的光入射端面引入导光体内部，从作为导光体的两个主面中的一个的光出射面出射的构件。

另一方面，近年来，对于移动电话机、便携式信息终端和便携式游戏机等便携式电子设备或各种电气·电子设备的指示器等的比较小画面尺寸的液晶显示装置，提出了小型化和耗电低的要求。因此为了减少电力消耗，作为背照灯的一次光源使用点状光源的发光二极管(LED)。以LED作为一次光源使用的背照灯，例如日本专利公开特开平7-270624号公报所述，为了发挥与使用线状一次光源的构件相同的功能，将多个LED沿着导光体的光入射端面一维排列成一次光源使用。这样通过使用由多个LED一维排列构成的一次光源，能够得到所需要的光量和在整个画面均匀分布的辉度。

而且，在小型液晶显示装置的情况下，要求进一步降低电力消耗，为了适应这一要求必须减少使用的LED的数目。但是，如果减少LED的数目，发光点之间的距离变长，因此与相邻发光点之间的区域对应的导光体的区域扩大，从该导光体区域向所要的方向发射的光的强度降低。这造成面光源装置的发光面上的观察方向的辉度分布不均匀(也就是辉度均匀度不好)。又，在日本专利特公平7-27137号公报中公开了这样一种方案，即使用光出射面由粗面构成的导光体，将排列有多个棱镜列的棱镜片配置于导光体的光出射面上，使得形成该棱镜列的面成为导光体侧，为了抑制背照灯的消耗电力，同时为了尽量不牺牲辉度，使出射光的分布狭窄化。这样的背照灯，虽然能得到低电力消耗和高辉度，但是如果使用的LED的数目少，来自导光体的出射光的辉度分布不均匀性容易通过棱镜片被观察到。

这些辉度分布不均匀的原因是，配置于导光体的光入射面上的各LED发出的光具有方向性，而且，射入导光体时的折射作用导致向导光体入射的光的扩展比较小。也就是说，如图13所示，多个LED 2发出的光线从与液晶显示元件的显示部对应的导光体4的有效发光区域100的大部分出射，形成明亮的部分101，但是，在两端的LED 2的外侧发生暗部102。特别是，为了谋求降低电耗，或减少使用的LED的个数，或使LED接近导光体配置的情况下，暗部的发生显著。

又，在日本公开特开平10-293202号公报中，揭示了这样的技术，为了减少对应多个点光源间的区域形成于导光体上的暗部造成的辉度不均匀，在导光体的光入射端面形成导光体厚度方向的多个槽。但是，这种槽是剖面为对称形状的槽，能够使光线均匀地向两侧分散，因此不能充分消除在导光体的特定区域、例如角落部形成的暗部。

这样，在使用点状光源作为一次光源的已有的背照灯的情况下，难以兼顾降低电耗与维持辉度均匀性这两个要求。

又，在使用冷阴极管等线状光源作为一次光源的背照灯中，也存在靠近线状或棒状的一次光源的两端部的导光体角落部和靠近导光体的光入射面的侧端面附近的区域没有足够的光量到达、这些部分和区域的辉度容易偏低的问题。作为消除这样的光入射端面附近部分的暗部等的方法，在例如日本专利特开平10-153778号公报中揭示了使导光体的入射面近旁部分的表面粗化的方法，但是，在使用LED等点状光源作为一次光源的背照灯的情况下，这样的方法不能够充分消除如上所述的暗部。

又，在日本专利特开平8-254618号公报和特开平10-153778号公报中揭示了在使用冷阴极管等线状的一次光源的面光源装置中，为了提高亮度或特别是消除导光体的光入射端面的两端近旁的辉度低下的情况，在导光体的光入射端面上形成沿着导光体厚度方向的多个槽的方案。但是，这种槽是剖面为三角形或圆弧形状等的对称形状的槽，使光向两侧均匀分散。因此，在应用于使用LED等点状一次光源的面光源装置的情况下，不能够充分消除形成于导光体角落部的暗部。

又，在日本特开平9-113907号公报中揭示了在使用冷阴极管作为一次光源的面光源装置中，为了消除冷阴极管的电极附近辉度低下的情况，在导光体的光入射面上形成剖面形状为半圆形或三角形的非对称形状的、在导光体的厚度方向上延伸的多个构造。但是，该构造使光只向一侧扩散，实际上不使光向另一侧扩散。因此，将这样的构造应用于采用少量LED等点状光源的面光源装置的情况下，对应于相邻的LED之间的区域的导光体的区域容易形成暗部。

                            发明内容

本发明目的在于，提供能够消除为了谋求降低如上所述的面光源装置的电力消耗而使用数量少的点状的一次光源所造成的辉度不均匀的，高品位的面光源装置。

也就是说，本发明的面光源装置用导光体，是具有使来自大致为点状的一次光源的光线入射的光入射端面和使从该入射端面入射的光线出射的光出射面的板状的导光体，其特征在于，在所述光入射端面的至少一部分上，形成从所述光出射面向其相反侧的面一方相互大致平行地延伸的多个棱镜列，该棱镜列的剖面形状是由至少两条不同的曲线的组合构成非对称形状。而且，本发明的面光源装置，其特征在于，具备如上所述的导光体、配置为与该导光体的所述光入射端面相对的一次光源、以及配置为与所述导光体的光出射面相对的光偏转元件。

采用如上所述的本发明，则即使是以较少数目的点状光源作为一次光源使用的情况下，也能够提供给没有辉度不均匀的均匀度高的高品位面光源装置。

                            附图说明

图1是本发明的面光源装置的分解立体图。

图2是本发明的导光体的光入射端面的放大立体图。

图3是本发明的导光体的光入射端面的放大立体图。

图4是本发明的导光体的光入射端面的放大立体图。

图5是表示一次光源相对于本发明的导光体的位置的说明图。

图6是本发明的面光源装置的立体图。

图7是本发明的面光源装置的立体图。

图8A是本发明的面光源装置的平面图。

图8B是图8A的面光源装置的剖面图。

图9是本发明的面光源装置的平面图。

图10是表示本发明的导光体的光入射端面上形成的透镜列形状的剖面图。

图11是表示本发明的导光体的光入射端面上形成的透镜列形状的剖面图。

图12是表示本发明的导光体的光入射端面上形成的透镜列形状的剖面图。

图13是表示已有的面光源装置的导光体中的光的扩展方法的说明图。

                    具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施形态进行详细说明。

图1是表示本发明的面光源装置的一个实施形态的分解立体图。如图1所示，本发明的面光源装置具备：大致为点状的作为一次光源的LED 2、使该LED 2发出的光从光入射端面41入射，经过导光使其从光出射面43出射的XY面内的大致呈矩形的板状导光体4、与该导光体4邻接配置的光偏转元件6以及光反射元件8。

导光体4具有上下两个主面及将该主面的外周边缘之间相连结的端缘，将一个角部切口形成的端缘作为光入射端面41。与该光入射端面41相对地配置LED 2。也就是说，在导光体4的端缘上，与配置LED 2的位置对应地形成光入射端面41。在光入射端面41上，如图2所示，至少在与LED 2相对的部位，相互大致平行地形成从该光出射面向其相反侧的面的方向延伸，其剖面为至少由两条不同的曲线组合构成的非对称形状的多个透镜列42。在光入射端面41为平面的情况下，由于射入导光体4时的折射作用，射入导光体4的光线的配光分布比从LED2发出的光的分布狭窄，但是通过在光入射端面41上形成这样的透镜列42，可以扩展射入导光体4的光的配光分布(特别是在XY面内的配光分布)。又，通过使透镜列42的剖面形状为非对称形状，可以调节向各方向射出的光量，又可以提高在导光体4的整个光出射面上的辉度均匀度。而且，透镜列42为了形成各种各样的折射角，有效扩展射入导光体4的光线的配光分布，至少用两个不同的曲面形成。

透镜列42的折射作用由与LED 2的相对位置关系一义地决定。因而，如果透镜列42的间距相对于LED 2过大，则基于这些位置关系的光线的扩展产生的斑点会被看出来。因此，透镜列42的间距最好是小一点好。但是，如果可距过小，则导光体制作时透镜列42的形状复制有困难，会导致形状精度下降，因此透镜列42的间距以10～200微米范围内的距离为直，比较理想的是20～100微米，更为理想的范围是30～60微米。

透镜列42的理想的剖面形状有，将不同的两条曲线加以组合的形状、将不同的两个以上的圆的一部分(圆弧)或非圆的一部分(非圆的弧)加以组合的形状、圆弧与椭圆的一部分构成的形状、大约为1/4的圆与大约为1/4椭圆组合的形状、具有不同的长轴和短轴的两个大约1/4的椭圆的组合形成的形状等。还有，所谓大约1/4圆和大约1/4的椭圆是指整个圆和椭圆的大约1/4的形状。透镜列42的剖面形状由射入导光体4的光所希望的配光分布决定，例如在需要较宽的配光分布的情况下，最好是采用以光的行进方向为短轴方向的椭圆形状。

作为透镜列42的剖面形状，具体地说，有图10～图12所示的形状。图10的透镜列剖面形状由长径20微米、短径15微米的1/4椭圆与长径30微米、短径15微米的1/4椭圆组成的曲线构成，是具有不同长径的两个1/4椭圆组合的形状。图11的透镜列剖面形状由半径15微米的1/4圆与长径25微米、短径15微米的1/4椭圆组合构成。与该透镜列连接，配置宽度10微米的平面部分。图12的透镜列的剖面形状由长径17微米、短径16微米的1/4椭圆与长径34微米、短径17微米的1/4椭圆组合构成。这样的透镜列多个连续配置，与其连接，配置与透镜列形成面形成的角度为21°的平面部分。还有，透镜列42的剖面形状也可以是其一部分为直线。这样，通过使透镜列42的剖面形状的一部分为直线，可以提高透镜列42的形状的赋形稳定性，容易控制向导光体4入射的光的配光分布的扩展。

又，本发明中，如图3所示，相邻的透镜列42之间也可以形成平面部分42a和曲面部分。通过调整形成于透镜列42间的平面部分等的宽度(与透镜列的走向垂直的方向的尺寸)可以调整光的配光分布，能够得到用于谋求辉度均匀化的最佳配光分布。在这种情况下，形成的平面部分和曲面部分的宽度，最好是根据与扩展透镜列42的配光分布的效果的平衡要求，做得比透镜列42的间距小，例如，采用5～100微米左右的宽度比较理想，更理想的是采用5～50微米，取7～30微米范围则还要理想。如图4所示，也可以在光入射端面41的端部形成剖面形状为直线的部分42b。还有，透镜列42还可以只形成于与配置的LED2相对的部分，或如图4所示，在光入射端面的一部分上形成透镜列42，其他部分形成平面部。在这种情况下，平面部分的长度与光入射端面的长度(沿着光出射面的方向上的尺寸)的比最好小于30％，更理想的是在15％～20％的范围内。

导光体4的两个主面中的一个主面(图中的上表面)作为光出射面43，另一主面作为背面。导光体4具备使在其内部导光的光相对光出射面43向倾斜的方向(即相对于XY平面倾斜的方向)出射的指向性光出射机构。指向性光出射机构可以利用下述方式形成，即在例如导光体4的光出射面43和背面中的至少一个主面上形成凹凸形状，或在导光体中形成与其基体折射率不同的结构(例如使其含有与基体不同折射率的光扩散性微颗粒)。也可以将多个指向性光出射机构加以组合形成导光体4。射入导光体4的光线利用这样的指向性光出射机构改变在导光体4中传播时向光出射面43的入射角度，在对光出射面43的入射角小于临界角的情况下从光出射面43出射。

作为通过将导光体4的表面形成凹凸状而形成的指向性光出射机构，可以举出有棱镜列、双凸透镜列、V字状槽等多个透镜列并列形成的透镜面、或粗面(mat面)等。设置这样的指向性光出射机构的导光体4，最好是，从光出射面43出射的出射光的出射光分布中的峰值出射光的方向与光出射面43形成10～50度的角度，出射光分布的半值宽度是10～40度。

在本发明中，作为指向性光出射机构的粗面和透镜面，比较理想的是采用ISO4287/1-1984规定的平均倾斜角θa采用2～12度范围的角度。更理想的是3～10度的范围。这是由于在平均角度θa小于2度的情况下，导光体4的光出射率变小，光线的出射量不够，有辉度低下的倾向，反之，如果平均角度θa超过12度，则导光体4的光出射率大，在一次光源2的近旁的出射光量变大，光出射面43内的辉度均匀性有下降的倾向。本发明中，形成粗面或透镜列的面的平均倾斜角度θa也可以使其在导光体的表面内均匀，也可以使其连续地、断续地或部分地发生变化。例如，为了提高光出射面43内的辉度的均匀性，最好随着远离一次光源2加大平均倾斜角θa。又，在光出射面43内部分存在辉度降低的地方的情况下，或加大该部分的平均倾斜角θa，或反之在存在辉度部分升高的地方的情况下，减小该部分的平均倾斜角θa，以此也能够谋求对光出射量进行部分控制，谋求辉度均匀化。

形成于导光体4的粗面和透镜列形成面的平均倾斜角θa根据ISO4287/1-1984，用触针式表面粗度计测定表面形状，将测定方向的坐标记为x，根据得到的倾斜函数f(x)用下式(1)和(2)可以求出。在这里，L为测定长度，Δa为平均倾斜角θa的正切。

$\mathrm{\Δa}=(1/L){\∫}_0^L\left|(d/\mathrm{dx})f\left(x\right)\right|\mathrm{dx}---\left(1\right)$

θa＝tan^-1(Δa)                   …(2)

形成于导光体4上的指向性光出射机构的具体例，可以举出有在光出射面43及/或背面，以一次光源2为大致的中心形成多个弧状透镜列的机构、将多个透镜列形成以一次光源2为大致的中心的辐射状的机构、将多个构成导光体4的带状的不同折射率层形成为以一次光源2为大致中心的辐射状的机构、以及将多个构成导光体4的带状的不同折射率层形成为以一次光源2为大致中心形成多个的机构等。其中，以一次光源2为大致的中心形成多个弧状透镜列的机构比较理想(最好是将弧状透镜列形成同心圆状的机构)。这是因为在XY面内传播于导光体4中的光的方向为以一次光源2为中心的辐射状，没有大幅度变化，这样，从光出射面43出射的几乎所有的光都能够利用光偏转元件6偏转到所希望的方向上，能够提供辉度高，辉度均匀性优异的面光源装置。

在本发明中使用LED等大致为点状的光源作为一次光源2，因此射入导光体4的光在与光出射面43大致相同的平面内在导光体4中以此光源2为大致中心辐射状传播。对于这样辐射状传播的光线，通过将形成弧状的透镜列(弧状透镜列)并列配置，使其包围一次光源2，使得在导光体4中辐射状传播的光线几乎都对弧状透镜列在垂直方向上入射。因此能够与其传播方向无关地高效率地向使其所希望的地方出射，容易维持传播方向，同时能够在导光体4的光出射面43的全部区域使出射光高效率地射向特定的方向，能够提高辉度的均匀性。弧状透镜列根据在导光体4中传播的光线的分布选定其弧状的程度，最好是使得在导光体4中辐射状传播的光几乎都对弧状透镜列在垂直方向上入射。这样的弧状透镜列可以形成剖面形状为三角形形状、圆形形状、半圆状、多角形形状等透镜列。

形成这样的弧状透镜列作为指向性光出射机构的情况下，关于径方向上的分布，可以连续形成该弧状透镜列，也可以在相邻的弧状透镜列之间隔着平坦部离散形成。将弧状透镜列连续形成的情况下，有从弧状透镜列出射之后射入相邻的弧状透镜列的光存在的情况。这样的光大量存在的情况下，从导光体4出射的出射光的出射光分布严重混乱，不能够利用光偏转元件6使其偏转到所希望的方向上的光线变多，有导致辉度下降的情况。在这样的情况下，通过使弧状透镜列离散形成，能够减少再度射入相邻的弧状透镜列的光量，能够抑制从导光体出射的出射光的分布混乱引起的辉度下降。

作为一次光源的LED 2如本实施形态所述与导光体4的一个角落部邻接配置的情况下，比较理想的是从LED 2射出的光的指向性方向与导光体4的长边形成的角度在图5所示的37～45度的范围内，更理想的是在39～42度的范围内。这是因为如果从LED 2射出的光的指向性方向与导光体4的长边构成的角度小于37度，则从LED 2射出的光的指向性方向与短边构成的角度变大，存在难以防止LED 2射出的光的指向性方向与短边之间的辉度不均匀，又，如果该角度超过45度，则LED 2射出的光的指向性的方向与短边之间的区域比与长边之间的区域增大，因此存在难以防止LED 2射出的光的指向性方向与短边之间的区域辉度减少的倾向。

这样，LED 2与导光体4的角落部邻接配置的情况下，最好是如图6和图7所示，在导光体4的光出射面43上围着LED 2大致为同心圆状地并列形成多个弧状透镜列。还有，在本发明中，如图7所示，作为导光体4，光出射面43形成大致为梯形的形状，邻近其底边形成的一个角落部上也可以配置LED 2。

在本发明中，作为一次光源的LED 2不像本实施形态那样限于在角落部配置，还可以如图8A和图8B，甚至图9所示那样配置。图8A和图8B，在设置于导光体4背面的凹部或贯通孔内，在与导光体4之间隔着空气层或透明物质设置LED 2，在导光体4的光出射面43上，围着LED 3大致为圆弧状地并列形成多个透镜列。图9中，在导光体4的一个端缘上配置多个LED 2，在导光体4的光入射端面41的与LED 2相对的部分上形成透镜列。在这种情况下，在与位于光入射端面41的中央附近的LED 2相对的位置上，形成具有左右(图9中为上下)对称的剖面形状的透镜列422，在与位于光入射端面41的两端附近的LED2相对的位置上形成具有左右非对称的剖面形状的透镜列421，以此能够利用透镜列422使光线左右对称取向并且利用透镜列421左右非对称地重点地使光线朝所希望的方向取向，在导光体4的整个光出射面使辉度均匀程度提高。

光偏转元件6配置于导光体4的光出射面43上。光偏转元件6的两个主面分别作为整体与XY表面平行配置。两个主面中的一个(位于导光体的光出射面43一侧的主面)成为入光面61，另一面成为出光面62。光偏转元件6具有使导光体射出的出射光偏转到目的方向上(改变角度)的功能，可以使用具有至少在一个面上平行地排列具有两个面的多个棱镜列形成的透镜面的透镜片等。

在本发明中，由于使用LED等大致为点状的光源作为一次光源2，射入导光体4的入射光在与光出射面43相同的平面内大致以一次光源2为中心辐射状地在导光体4中传播，从光出射面43出射的出射光也同样以一次光源2为中心辐射状出射。对于这样的辐射状出射的出射光，为了使其与出射方向无关地高效率地向所希望的方向偏转，使用多个形成于光偏转元件6上的弧状的棱镜列，将它们围着一次光源2并列配置。这样，由于围着一次光源2并列配置大致为弧状的棱镜列，在与光出射面43相同的平面内，从光出射面43辐射状出射的几乎所有的光都向光偏转元件6的棱镜列垂直入射。因此在导光体4的整个光出射面43的区域能够高效率地使出射光射向特定的方向，能够使辉度均匀性得到提高。

形成于光偏转元件6的大致为弧状的棱镜列，最好是相应于在导光体4中传播的光的分布选定其弧状的程度，使得从光出射面43辐射状出射的几乎所有的光向光偏转元件6的棱镜列垂直入射。具体地说，可以举出以LED等大致以点状光源为中心，同心圆状并列配置而且圆弧的半径逐步加大的构件，棱镜列的半径范围根据面光源系统中的点状光源的位置与相当于液晶显示区域的面光源的有效区域的位置关系和大小决定。

又，形成于光偏转元件6上的棱镜列的图案可以根据一次光源的配置方法适当设定，以使上述图案为能够使从光出射面43辐射状出射的光几乎都向光偏转元件6的棱镜列大致垂直入射那样的图案。而且，形成于光偏转元件上的棱镜列也可以与导光体的光出射面相对，形成于光偏转元件6的入光面61上，又可以形成于出光面62上，还可以形成于入光面61与出光面62两个面上。为了使导光体4射出的指向性高的出射光高效率地向所希望的方向偏转，得到高的辉度，最好是在光偏转元件6的入光面61上形成棱镜列。

在将入光面61上形成棱镜列的光偏转元件6配置于导光体4的出射面43的情况下，从光出射面43出射的出射光从各棱镜列的靠近一次光源2的一方的面(棱镜面)向光偏转元件6入射，在远离一次光源2的一方的面(棱镜面)发生内面反射，向所希望的方向偏转后从光偏转元件6的出光面62出射。因此，能够在使导光体的光出射面43出射的出射光的指向性大致维持不变的状态下使其出射方向改变为所希望的方向，光的利用效率得到提高，同时能够得到辉度高的面光源系统。

从导光体4的光出射面43出射的出射光，由于出射光分布的峰值光是在相对于光出射面43倾斜10～50度的方向上，棱镜列的远离一次光源2的一方的面与光偏转元件6的基准平面形成的角度比较理想的是40～80度，更理想的是50～65度，55～65度还要理想。这是因为使远离一次光源2的一方的面与光偏转元件6的基准平面形成的角度处于这一范围内，能够使具有如上所述指向性的导光体4的出射光偏向光偏转元件6的出光面62的法线方向近旁出射。在这里，所谓光偏转元件6的基准平面是指假定形成光偏转元件6的棱镜列的面为平滑面时的平面。

另一方面，在导光体4中传播的光的一部分到达导光体4的末端，因此存在在其端面反射返回的光线。这样的光线向着导光体4的光入射面通过导光体4中传播，利用形成于导光体4的指向性光出射机构，从光出射面43出射。这样的出射光从光偏转元件6的远离一次光源2一侧的棱镜面入射，在靠近一次光源2的一侧的棱镜面被内面反射偏向所希望的方向，从光偏转元件6的光出射面62出射。这样的出射光也因为出射光分布的峰值光在相对于光出射面43倾斜10～50度的方向上，因此在这样的出射光比较多的情况下，棱镜列的靠近一次光源2的一方的棱镜面与光偏转元件6的基准平面所形成的角度，也与远离一次光源2的一方的棱镜面一样，比较理想的是40～80度，更为理想的是50～65度，55～65度还要好。

与光偏转元件6的基准平面相对的两个棱镜面所形成的角度也可以采用相同角度，也可以使其不同。使两个角度不相同的情况下，两个角度的差比较理想的是在10度以下，更为理想的是5度以下，2度以下还要好。

在本发明中，像移动电话、便携式信息终端等那样的便携式电子设备那样的面光源系统那样低电耗和高辉度的要求非常严格的用途中，最好是形成于光偏转元件6的棱镜列的棱镜面的剖面形状采用向外突出的曲线形状或多角形，在棱镜面发生内面反射时，以此使其向所希望的方向集中地偏转。这样能够使得从光偏转元件6出射的光为指向性更高的会聚光，因此能够使单位电力消耗得到的辉度更高，能够实现更低的电力消耗和更高的辉度。

本发明的导光体4和光偏转元件6可以由光透射率高的合成树脂构成。作为这样的树脂，有例如甲基内烯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯型树脂、聚酯系树脂、聚氯乙烯型树脂、环状聚烯烃树脂。特别是甲基丙烯树脂，其光透射率高，耐热性、力学性能、成型加工性能优异，最为合适。作为这样的甲基丙烯树脂，是以甲基丙烯烯酸甲酯为主成分的树脂，最好是甲基丙烯酸甲酯的重量在80重量％以上。导光体4和光偏转元件6的粗面的表面结构和棱镜列等的表面结构可以用具有所希望的表面结构的型材通过热压形成透明合成树脂板，也可以利用网板印刷、挤压成型或射出成型等方法形成同时赋予形状。又，表面结构可以用热或光固化树脂等形成。又，可以在聚酯型树脂、丙烯型树脂、聚碳酸酯型树脂、聚氯乙烯型树脂、聚甲基丙烯亚胺型树脂等构成的透明薄膜或片材等透明基材的表面上，形成活性能量射线固化型树脂构成的出面结构或棱镜列排列结构，也可以将这样的薄片利用粘接、熔融焊接等方法在各别的透明基材上接合形成一体。作为活性能量射线固化型树脂可以使用多官能(偏)丙烯化合物、乙烯化合物、(偏)丙烯酸酯类、丙烯化合物、(偏)丙烯酸的金属盐等。

作为光反射元件8可以使用例如在表面上具有金属蒸镀反射层的塑料片。又，导光体4的侧端面(光入射端面41除外)上也最好带有反射构件。

作为一次光源2，从耗电等方面考虑，最好是LED光源，但是也可以使用卤素灯等那样的其他大致为点状的光源。又，作为大致为点状的一次光源2，可以使用单色光的光源、具有红、绿、蓝三基色波长的光的白色光源等。在本发明中作为这样的一次光源2可以使用一个或多个大致为点状的光源。又，在一个角落部或端面上靠近配置多个大致为点状的光源的情况下，也可以将把多个大致为点状的光源排成阵列的LED列等作为点状光源使用。

作为一次光源2，最好根据目的和特性要求使用有最合适的发光图案(发光分布)的光源。通常为了缓和一次光源2的前方的辉度高于其他部分的现象，最好是平行于导光体4的光出射面43的方向(a方向)上的发光图案的扩展大，发光图案的峰值的半值宽度最好是120～180度左右。与导光体4的端面相邻配置一次光源2的情况下，最好是使用与导光体4的光出射面43平行的方向(a方向)的扩展大的发光图案，峰值的半值宽度最好是140～180度左右。又，在邻近导光体4的角落部设置一次光源2的情况下，射入导光体4中的光线在导光体4的a方向上最好是全面扩展，而且最好是入射的光的扩展角度对于导光体的4个面的扩展大致一致。因此，使光线入射的导光体2的角落部的角度为90度的情况下，最好是光源2的a方向的发光图案的峰值的半值宽度为60～120度左右，在角落部的角度为45度的情况下，一次光源2的a方向的发光图案的峰值的半值宽度最好是20～70度左右。

又，垂直于一次光源2的光出射面的43的方向(b方向)的发光图案最好是其峰值的半值宽度为10～120度左右。这是因为如果b方向过度扩展，则光在一次光源2的近旁容易出射，辉度的均匀性有下降的倾向，如果b方向的发光图案过于狭窄，则从导光体4出射的出射率小，辉度有低下的倾向。

实施例

以下利用实施例对本发明进行具体说明。

实施例1

导光体的制作

对用于形成如下导光体表面结构的复印模型进行切削加工获得金属模，该导光体表面结构是在经过镜面抛光的外形尺寸为48mm×34mm、厚度3mm的黄铜板的表面的40mm×30mm的有效区域内，以剖面形状为顶角160度的等腰三角形、底边尺寸30微米同心圆状地形成以48mm×34mm的四边形的一个角落部附近为中心的圆弧状棱镜列，并形成为使得相邻的圆弧状棱镜列之间，从中心部开始间隔慢慢变窄地形成宽度30～200微米的平坦部。用得到的金属模和经过镜面加工的外形尺寸为48mm×34mm、厚度3mm的黄铜板构成的金属模进行射出成型，得到长边48mm、底边34mm、厚度0.8mm的矩形板状的导光体。射出成型的材料使用聚甲基丙烯酸甲酯。所得到的导光体一个面是平滑面，另一个面如图6所示形成圆弧状棱镜图案。成为该导光体的圆弧状棱镜列的中心的角落部切成端面长度4mm的平面状形成切口部，以该部分的导光体端缘作为光入射端面。在该光入射端面的整个面上，用形成下述图案的金属模型加热复制该下述图案，所述图案是图11所示的半径15微米的1/4圆和长径25微米、短径15微米的1/4椭圆组合形成的形状的棱镜列与宽度10微米的平面构成的图案。

光偏转元件的制作

对用于形成如下表面结构的复印模型进行切削加工获得金属模，该表面结构由如下的圆弧状棱镜列构成，该圆弧状棱镜列是在经过镜面抛光的外形尺寸48mm×34mm、厚度3mm的黄铜板的表面上，以间距50微米、剖面形状是夹着65.4度顶角的两个倾斜面为曲率半径400微米的凸状曲面的大致的等边三角形、以外形尺寸48mm×34mm的四方形状的一个角落部近旁为中心同心圆状并列地连续设置形成。在所得到的金属模中注入内烯系紫外线固化性组成物，将厚度188微米的聚酯膜(东洋纺社制的A400[商品名]、折射率1.600)相互重叠之后用高压汞灯通过聚酯膜照射紫外线使丙烯系紫外线固化性组成膜固化，将得到的固化物从金属膜中剥离出来，所得到的棱镜片上，在聚酯膜的一个面上，形成折射率1.528的紫外线固化树脂构成的，间距58微米，夹着65.4度顶角的两个棱镜面为曲率半径400微米的凸状曲面的剖面大致为等边三角形，以一个角落部近旁为中心的同心圆状的圆弧状棱镜列并列连续设置形成弧状棱镜列。

面光源装置的制作

与所得到的导光体的圆弧状棱镜列形成的面相对，设置光扩散反射膜(辻本电机制作所株式会社制SU-119[商品名])，与作为导光体的光出射面的平滑面相对，将得到的棱镜片设置为，形成圆弧状棱镜列的面成为导光体侧，成为形成的圆弧状棱镜列的中心的角落部与导光体的切口部重叠。又，在导光体的切口部，设置与导光体的光出射面平行的方向上的峰值的半值宽度为115度(±57.5度)，垂直方向上的峰值的半值宽度为110度(±55度)的一个LED光源，并且使LED光源的指向性方向与导光体的长边构成的角度为40度，使15mA的电流流过。

评价

所得到的面光源装置点亮进行观察，几乎没有发现辉度不均匀的情况。

工业应用性

如上所述，采用本发明，即使是在以比较少的点状光源作为一次光源使用的情况下，也能够提供特别是在离点状光源比较远的区域也没有辉度不均匀的均匀度高的高品位面光源装置。因此，本发明适于作为笔记本电脑、液晶电视机等使用的液晶显示装置、移动电话、便携式信息终端、便携式游戏机等便携式电子设备的显示器、各种电气·电子设备的指示器使用的用LED等大致为点状的一次光源的、比较小型的液晶显示装置使用。

Claims (11)

1.一种面光源装置用导光体，是具有使来自大致为点状的一次光源的光入射的光入射端面和使从该入射端面入射的光出射的光出射面的板状的导光体，其特征在于，在所述光入射端面的至少一部分上，形成从所述光出射面向其相反侧的面的方向相互大致平行地延伸的多个透镜列，该透镜列的剖面形状是由至少两条不同的曲线的组合构成非对称形状。

2.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述透镜列至少形成于所述光入射端面的与所述一次光源相对的部位。

3.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，在所述光入射端面的沿所述光出射面方向的中央附近，形成从所述光出射面向其相反侧的面的方向相互大致平行地延伸、且剖面形状为对称形状的透镜列，在所述入射端面的沿所述光出射面方向的两端附近，形成所述剖面形状为非对称的透镜列。

4.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述剖面形状为非对称的透镜列，其剖面形状由至少两条不同的圆弧和/或非圆弧的组合构成。

5.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述剖面形状为非对称的透镜列，其剖面形状由圆弧和椭圆的一部分的组合构成。

6.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述剖面形状为非对称的透镜列，其剖面形状由1/4的圆和1/4的椭圆的组合构成。

7.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述剖面形状为非对称的透镜列，其剖面形状由两个1/4椭圆的组合构成。

8.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述剖面形状为非对称的透镜列的相邻透镜列之间形成有其宽度比该透镜列的宽度窄的平面部分或曲曲部分。

9.根据权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述导光体形成大致为矩形的板状，所述光入射端面形成于所述导光体的角部。

10.一种面光源装置，其特征在于，具备：

如权利要求1～9中任一项权利要求所述的导光体、

配置为与该导光体的所述光入射端面相对的一次光源、以及

配置为与所述导光体的光出射面相对的光偏转元件。

11.根据权利要求10所述的面光源装置，其特征在于，所述光偏转元件由透镜片构成。

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