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TWI468800B - 面光源裝置 - Google Patents

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TWI468800B
TWI468800B TW100122752A TW100122752A TWI468800B TW I468800 B TWI468800 B TW I468800B TW 100122752 A TW100122752 A TW 100122752A TW 100122752 A TW100122752 A TW 100122752A TW I468800 B TWI468800 B TW I468800B
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light
guide plate
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light source
light guide
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TW100122752A
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English (en)
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TW201219922A (en
Inventor
Mamoru Yabe
Tomokazu Shimoda
Yoshiyuki Masu
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Description

面光源裝置
本發明是關於面光源裝置，例如關於為了要由背面照明液晶面板等所採用之面光源裝置。
在邊光型的面光源裝置中，係以與作成平板狀之導光板的入光端面對向的方式配置光源，在導光板的上面重疊著擴散板或稜鏡片。在此面光源裝置中，當導光板的厚度比光源的高度小時，則由光源發出的光當中之未從入光端面入射到導光板而朝比入光端面還要外側跑掉的光增加，光的利用效率變差。因而，導光板的厚度成為與光源的高度大致相等。
若要薄化這種面光源裝置的整體厚度的話，可考慮薄化光源的高度及導光板的厚度。但是，即使將導光板的厚度作薄，光源仍存有製造上的限制，要更加減小其高度會有困難。因而，在減小光源的高度及導光板的厚度之方法中，在一定程度下無法將面光源裝置的厚度作薄。
於是，提案出一種面光源裝置11，其如第1圖所示，將具備入光端面14之入光部15的厚度與光源12的厚度作成大致相等，在導光板13的入光端面14之相反側設置厚度比入光端面14薄之平板狀的導光板本體17，以使入光部15與導光板本體17連續而在兩者之間形成作成楔形的光導入部16。此面光源裝置11中，若使入光端面14的厚度與導光板本體17的厚度之差大致與擴散板19或稜鏡片20、21的合計厚度相等的話，則藉由在導光板本體17的上面重疊擴散板19和稜鏡片20、21，可薄化面光源裝置11的整體厚度。另外，此面光源裝置11中，因光源12的高度與入光端面14的厚度大致相等，所以由光源12射出的光，有效地由入光端面14投入入光部15。再者，因光導入部16的上面成為傾斜面18，使厚度大的入光部15與厚度薄的導光板本體17透過光導入部16平順地連接，所以入射到入光部15的光，一面在光導入部16的傾斜面18及下面全反射，一面朝導光板本體17導光，可減少導光板13的漏光。
但是，在這種面光源裝置作為液晶面板的背光使用的情況，為了要防止迷光入射到液晶面板，係以遮光膠帶(主要是黑色黏著片)覆蓋光導入部的上面及導光板本體的上面，在該上面重疊液晶面板。因而，會有遮光膠帶黏著在光導入部的傾斜面之情形，當遮光膠帶一黏著在傾斜面時，會有入射到傾斜面之導光板內的光被遮光膠帶吸收，降低面光源裝置的亮度，或產生亮度不均之虞。
於是，專利文獻1中記載的面光源裝置中，如第2圖所示，將被重疊在導光板本體17的上面之薄片當中之位於最下面之擴散板19的端緣延長而重疊在傾斜面18的上面，藉由延長的擴散板19防止遮光膠帶黏著在傾斜面18。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4279761號公報
然而，如同專利文獻1中記載的面光源裝置，基於以下的理由，光容易由光導入部16的傾斜面18漏出。
A)　導光板內，光利用導光板的上面及下面一面重複全反射一面導光，但在導光板為平板的情況，因即使重複全反射，入射到導光板的上面或下面之光的入射角仍不致改變，所以光難以由導光板的上面或下面漏出。
另一方面，在如同專利文獻1具有傾斜面18之導光板13的情況，因利用導光板13的下面及傾斜面18全反射時再入射到傾斜面18之光的入射角變小，所以隨著偏離入光端面14，全反射的臨界角(以下將全反射的臨界角簡稱為臨界角)附近的光變多，且由傾斜面18漏出的光之比例變大。
B)　由於源自光源的射出光大致成為朗伯分布，由光源射出的光當中發光強度最強的是光源之發光面中央的光，而且是與發光面成垂直方向的光。因此，導光板內導光的光當中成為最大強度的是導光板的中央與入光端面垂直地前進之光(實際的導光板由於受到導光板的傾斜面或導光板下面的凹凸圖案的影響，隨著偏離光源而使光分布均等化，不過入光部附近，一般導光板的中央在與入光端面成垂直的方向上前進之光的強度大)。
專利文獻1中的面光源裝置11中，因擴散板19延伸到傾斜面18的表面，所以光入射到傾斜面18當中之緊貼擴散板19的區域，由於如第2圖所示界面的折射率小，光會通過擴散板19洩漏到外部。而且，因如同上述的最大強度附近的光也入射到傾斜面18，所以漏光相對於光源12的全部光量之比例變大。
此外，實際上，由於在擴散板19的背面存在細微的凹凸，不致於擴散板19的延長部分的背面全面緊貼於傾斜面18，包括空氣層22的部分則是光被全反射，不過因最大強度附近的光也入射到傾斜面18，所以即使僅是一部分的光通過擴散板19而洩漏仍成為相當大的漏光。
C)專利文獻1中的面光源裝置11中，由於導光板13的傾斜面18為平坦，因接觸擴散板19的角而容易在傾斜面18受到細微的刮傷，此傷痕導致光容易從傾斜面18洩漏。尤其，在傾斜面18之導光板本體側的端部附近產生細微的傷痕，光的洩漏則會變大。
如此光由傾斜面18洩漏，則如第3圖所示，透過擴散板19擴散的光入射到稜鏡片20、21的端面或兩薄片20、21間。然後，入射到兩薄片20、21間的光，藉由稜鏡片21朝上方曲折，一部分被遮光膠帶23吸收，但其餘一部分的光直達遮光膠帶23的開口(導光板本體17的發光區域)，成為多餘的光而造成熱點(也就是亮度不均的亮點)。另外，由該端面入射到稜鏡片20、21內的光，因一面稜鏡片20、21內部導光一面逐漸往上方射出，所以在遮光膠帶23的開口內成為細長的亮度不均(輝線)。此結果，會有在面光源裝置11的發光區域發生熱點或亮度不均，面光源裝置11的發光品質降低的問題。另外，由傾斜面18光的洩漏變大，則會引起發光區域的亮度降低。
此外，在傾斜面18為平順的傾斜角的情況，由於光的洩漏少，因藉由擴散板19的光擴散效果，熱點或亮度不均並不顯眼，發光品位的降低輕微。但是，近年，由於面光源裝置的薄型化趨勢，傾斜面的傾斜角也變陡峭，導致如同上述發光品位的降低或亮度的降低變顯著。
本發明係鑒於如同上述技術上的課題而提案，其目的為提供可防止由導光板的傾斜面漏出的光導致降低熱點或亮度不均等的發光品位。
本發明的面光源裝置，其特徵為，具備：導光板，係具有入光端面、比前述入光端面的厚度薄之導光板本體、及以與前述導光板本體連續的方式形成且厚度由前述入光端面側朝前述導光板本體側逐漸變薄之光導入部；光源，係被配置在與前述入光端面對向的位置；擴散板和1片或複數片稜鏡片，係被配置在前述導光板本體之發光側的面；及遮光片，係在前述導光板本體的發光區域之外的區域，被配置在比前述擴散板和前述稜鏡片還要上方；使1片或複數片前述稜鏡片當中之至少1片稜鏡片朝向前述光導入部的表面延伸。
本發明的面光源裝置為係利用在比入光端面薄的導光板本體上重疊擴散板或稜鏡片以使薄化面光源裝置整體的厚度之裝置，這種形態的導光板，會有光由非平板狀的光導入部的表面洩漏而成為迷光，因熱點或亮度不均等而使發光品質降低之虞。
但是，本發明的面光源裝置中，因使稜鏡片延伸到光導入部的表面而以稜鏡片覆蓋光導入部的表面，所以由光導入部的表面洩漏的光入射到稜鏡片，朝與稜鏡片大致垂直的方向曲折而被遮光片吸收。因此，可防止由光導入部洩漏的光成為迷光而產生熱點或亮度不均，且可使面光源裝置的發光品質提高。
本發明之面光源裝置的一種實施形態，其特徵為：在前述導光板本體之發光側的面配置前述擴散板，在該擴散板上重疊有已在與前述擴散板對向的面相反側之面形成有稜鏡之2片前述稜鏡片，2片前述稜鏡片當中之至少其中1片稜鏡片朝向前述導光部的表面延伸。該實施形態因於前述導光部的表面被重疊在擴散板上之稜鏡片朝光導入部側延伸而覆蓋光導入部的表面，所以稜鏡片難以緊貼於光導入部的表面。因而，光導入部內的光難以由該表面洩漏，迷光難以產生而可抑制發光品質的降低。另外，因來自光導入部的漏光變少，所以可提高導光板本體的發光亮度。
另外，本實施形態也可在前述光導入部的表面積層2片前述稜鏡片。在光導入部的表面積層2片稜鏡片，由光導入部的表面洩漏的光2次通過稜鏡片，朝與稜鏡片垂直的方向偏向而被遮光片吸收之光的比例增加。
再者，本實施形態較佳為在朝向前述光導入部的表面延伸之前述稜鏡片與前述光導入部的表面之間設有空氣層。在稜鏡片與光導入部的表面之間設置空氣層的話，光難以由導光片的表面洩漏，可抑制面光源裝置的發光品質的降低並使發光亮度提高。
本發明之面光源裝置的另外實施形態，其特徵為：在前述導光板本體之發光側的面，配置有已在與前述導光板本體對向的面形成有稜鏡之1片前述稜鏡片，在該稜鏡片上重疊前述擴散板。該實施形態中，因使用已在下面形成有稜鏡之稜鏡片，所以可使透過稜鏡片的光有效偏向與稜鏡片成垂直的方向，且使更多的光量受遮光片吸收。
本發明之面光源裝置之另外的實施形態，其特徵為：前述擴散板，係配置在偏離前述光導入部與前述導光板本體的交界的位置。依據該實施形態，因擴散板的端面偏離光導入部，所以由光導入部洩漏的光難以由擴散板的端面入射到擴散板內，可以抑制發光品質的降低。
本發明之面光源裝置的另外實施形態，其特徵為：在1片或複數片前述稜鏡片當中之被延伸出的至少1片稜鏡片，係以該稜鏡稜線方向相對於垂直前述入光端面的方向形成30°以上90°以下的夾角的方式配置。此外，此處稜鏡稜線方向相對於與前述入光端面成垂直的方向之夾角，以不依存於稜鏡稜線的旋轉方向，由與入光端面成垂直的方向測得的夾角成為0°以上90°以下的方式定義。依據該實施形態，由光導入部的表面洩漏的光難以藉由稜鏡片回歸反射。因此，可防止被稜鏡片回歸反射的光再度回到導光板內而由發光區域射出，且可抑制發光品質的降低。
本發明之面光源裝置的另外實施形態，其特徵為：前述光導入部之發光側的面設成傾斜面。依據該實施形態，可使導光板本體的發光側的面凹漥，而可將擴散板或稜鏡片收納於該處。
本發明之面光源裝置的另外實施形態，其特徵為：以藉由複數個平面膨脹的方式形成前述光導入部的發光側的面。依據該實施形態，可使稜鏡片的角浮出光導入部的表面，且可防止因稜鏡片的角傷及光導入部的表面，還可減少由該傷痕處洩漏的光。
此外，用以解決本發明的前述課題之手段為具有將以上說明過的構成要件適度組合的特徵之手段，本發明為藉由此構成要件的組合可作多種的變化。
[用以實施發明的形態]
以下，參考圖面並說明本發明的理想實施形態。惟，本發明並不侷限於以下的實施形態，只要不脫離本發明精神的範圍內可作各種的設計變更。
(第1實施形態)
首先，參考第4圖和第5圖來說明本發明的第1實施形態之面光源裝置31的構成。第4圖為面光源裝置31的概略剖面圖。第5圖為面光源裝置31的分解斜視圖。
如第4圖所示，面光源裝置31係由反射板32、框體33、導光板34、複數個光源35、可撓性印刷電路板36、擴散板37、2片稜鏡片38a和38b、遮光膠帶39(遮光片)等所組成。
如第4圖所示，光源35(LED發光元件)為在含有螢光體之透光性的樹脂44內封裝藍色發光LED晶片43，且藉由白色樹脂45覆蓋除了該樹脂44的前面以外的面之側視型(side view type)的光源。LED晶片43一發光時，則由LED晶片43射出的藍色光，一面轉換成模擬的白色光，一面由樹脂44的前面(發光窗46)朝前方射出。另外，由LED晶片43射出之光的一部分，在樹脂44與白色樹脂45的界面反射後，從發光窗46朝前方射出。
複數個光源35組裝在可撓性印刷電路板36的下面，以一定的間距排成一列。
例如，側視型的光源35可使用厚度0.4 mm的日本日亞化學工業公司製品NSSW204。可撓性印刷電路板36可使用厚度0.1 mm的基板。
導光板34為利用聚碳酸酯樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂等折射率高的透光性樹脂所形成。在導光板34的端面，形成有用以將光導入導光板34的內部之入光端面41，入光端面41的高度成為比光源35的發光窗46的高度大。具有入光端面41的入光部47係具有均等的厚度，形成為在入光部47相反側設有厚度比入光部47薄之平板狀的導光板本體49，以使入光部47與導光板本體49連續地在兩者之間形成設有楔形的光導入部48。導光板34中，導光板本體49占大部分的面積，在導光板本體49的下面形成用以使在內部導光的光全反射或擴散而從導光板本體49的上面(光射出面42)朝上方射出的多數個細微的偏向圖案40(擴散手段)。另外，光導入部48的上面成為由入光部47的上面朝向導光板本體49的上面下傾之傾斜面50。
例如導光板34為利用聚碳酸酯樹脂所形成，入光部47的厚度為0.43 mm，光導入部48之傾斜面50的傾斜角約為10°，導光板本體49的厚度為0.20 mm。
框體33係將具有與導光板34的入光部47相同程度的厚度之樹脂片(例如聚碳酸酯樹脂的薄片)切割後而成之框體，如第5圖所示，具有用以收納導光板34並予以定位之開口51。另外，在開口51的端緣，以與光源相同的間距設置凹部52，用以定位被組裝在可撓性印刷電路板36的下面之光源35。
反射板32利用白色薄片或金屬箔等反射率高的材料所形成，或者由多層膜(ESR)等的反射結構所形成。例如，可使用厚度0.065 mm的3M公司製品ESR。反射板32係用來使從導光板34的下面洩漏的光反射而再度入射到導光板34以提高光的利用效率。
如第4圖所示，藉由雙面黏著膠帶53將反射板32的上面外周部黏接在框體33的下面。然後，形成為在框體33的開口51內收納導光板34，使各光源35的發光窗46對向於導光板34的入光端面41而在各凹部52收納光源35並予以定位，藉由雙面膠帶54(例如，厚度0.03 mm，日本日東電工公司製品No. 5603)，將可撓性印刷電路板36的下面黏接在框體33的上面及導光板34之入光部47的上面。此結果，可撓性印刷電路板36及反射板32被固定在框體33，反射板32與導光板34的背面對向，導光板34的入光部47被夾在反射板32與可撓性印刷電路板36之間。
此外，入光部47的厚度比光源35的高度大或小皆可，不過在組裝的狀態，光源35的發光窗46必須以不比光端面41上端還要超出上方且不比下端還要超出下方的方式配置。另外，光源35的下面即使比導光板34的背面還要下陷而在與反射板32之間產生間隙亦無妨。
然後，當使光源35點亮時，從光源35射出的光，由入光端面41導入導光板34內，在導光板34的上面與下面之間，一面重複全反射一面在導光板34內導光。然後，在導光中途被偏向圖案40全反射或擴散而朝光射出面42且以比臨界角還小的入射角入射之光，係從光射出面42朝外部射出。
在導光板本體49的上面重疊地載置有擴散板37及2片稜鏡片38a、38b，其邊緣被遮光膠帶39壓制。就擴散板37而言，例如可使用厚度0.047 mm日本智積電(tsujiden)公司製品D122LS4。擴散板37係以不露出於傾斜面50的方式重疊在導光板本體49的上面。也就是擴散板37的端緣配置在比傾斜面50的下端(與導光板本體49的上面之間的交界)還凹陷的位置。就擴散板37的端緣下陷的程度而言，只要是成為從傾斜面50的下端洩漏的光難以入射到擴散板37的端面之程度即可。
稜鏡片38a、38b係在朝向與導光板34相反側的面(上面)，將頂角呈90°的剖面三角形狀之直線狀的稜鏡以一定間距平行地配列而成者。就稜鏡片38a、38b而言，例如可使用厚度0.062 mm的3M公司製品TBEF2-T。2片稜鏡片38a、38b從與薄片面呈垂直的方向觀看時，係被配置成稜鏡稜線方向相互垂直。另外，稜鏡片38a、38b從與薄片面呈垂直的方向觀看時，配置成各個稜鏡稜線方向和垂直於入光端面41的垂線C所成的夾角ψ1、ψ2成為45°。(參考第6(A)圖)。
另外，被上下重疊之稜鏡片38a、38b中之下側的稜鏡片38a的端部係朝向傾斜面50的上方延伸，覆蓋傾斜面50的大部分。惟，較佳為：在稜鏡片38a的端部下面與傾斜面50之間夾入空氣層56，稜鏡片38a與傾斜面50的緊貼面積盡可能小。另外，稜鏡片38a的端部的延伸長度，以稜鏡片38a的上端不比包含有入光部47的上面之水平面還要超出上方的程度，盡可能延長。另一方面，上側之稜鏡片38b的端部以不與稜鏡片38a的傾斜部分重疊的方式配置者為宜。
此外，也可形成為與上述的構成相反地，使下側的稜鏡片38a比傾斜面50的下端還更凹陷，且使上側之稜鏡片38b朝傾斜面50的上方延伸。另外，亦可依情況而異，使上下的稜鏡片38a、38b均朝傾斜面50的上方延伸(後述)。
遮光膠帶39為黑色黏著膠帶。就遮光膠帶39而言，例如可使用厚度0.05 mm的日本寺岡製作所製品7045(0.05)黑HF。在遮光膠帶39開設開口窗55，用以使稜鏡片38b在導光板本體49的發光區域(有效區域)露出。遮光膠帶39係黏貼在可撓性印刷電路板36的上面及稜鏡片38b的上面之外周部全面，而且在可撓性印刷電路板36相反側，被黏貼在稜鏡33的上面。如此一來，擴散板37、稜鏡片38a、38b係被遮光膠帶39所保持。
這種構造的面光源裝置31中，朝傾斜面50的上方延伸之稜鏡片38a係藉由擴散板37而升起，所以在傾斜面50與稜鏡片38a的下面之間產生空氣層56。銜接於空氣層56之導光板材料的臨界角比緊貼於樹脂層(擴散板37或稜鏡片38a)之導光材料的臨界值小，所以會因為在稜鏡片38a的下方產生空氣層56而使光難以洩漏。尤其，傾斜面50的下端部，雖然導光板34內光量最多，且在導光板34的背面或傾斜面50多次全反射的光多而漏出光的比例大，但因在此區域確實形成有空氣層56，所以可將光洩漏抑制在較少的程度。因此，依據面光源裝置31，因傾斜面50的漏光所導致之光損失變少，使發光區域的亮度提升。另外，因傾斜面50的光洩漏變少，所以由傾斜面50洩漏的光成為迷光而到達發光區域所導致之熱點、亮度亦降低。
但是，即使在傾斜面50與稜鏡片38a之間存在有空氣層56，以相對於垂直傾斜面50的法線之夾角比相對於空氣層56之臨界角(例如在導光板34為聚碳酸酯樹脂製的情況，此臨界角約為39°)小的方向射入到入光部47內之光，係在入射到傾斜面時，從傾斜面50洩漏。
另外，如第6(B)圖所示，以比臨界角大的入射角θ1對傾斜面50入射之光L1會在傾斜面50全反射，但在傾斜面50全反射之光L1亦會在導光板64的下面全反射，再度入射到傾斜面50。當傾斜面50的傾斜角設為γ時，再度入射到傾斜面50時的入射角僅減小2γ的程度，所以在傾斜面50與背面之間多次全反射之光，係如同第6(B)圖的L2、L3以比臨界角小的入射角θ2、θ3入射到傾斜面50而從傾斜面50漏出。
如此從傾斜面50漏出的光，如第6(B)圖所示，由稜鏡片38a的下面通過稜鏡片38a且光路被彎折成朝與稜鏡片38a垂直的方向，而朝與稜鏡片38a垂直的方向導引。因而，由導光板50洩漏的光被遮光膠帶39所吸收，難以傳達到遮光膠帶的窗55。就第6(B)圖而言，光L2受到稜鏡片38a、38b之稜鏡稜線方向的傾斜ψ1、ψ2(對與入光端面41呈垂直的垂線C之傾斜)影響，通過稜鏡片38a的光L2係由包括垂線C與薄片面成垂直的平面斜向偏離而朝上方，碰到遮光膠帶39的下面而被吸收。
因為傾斜面50的下端部A會入射在傾斜面50或背面多次全反射的光，所以此區域A在導光板34內光量最多，而且光容易洩漏。如第6圖所示，由此區域A洩漏的光L3會在比光L2還接近窗55處從傾斜面50洩漏，但藉由通過上下2片稜鏡片38a、38b，可朝比光L2還接近垂直的方向彎折，所以光L3亦未到達窗55，而是碰到遮光膠帶39的下面被吸收。
另外，在稜鏡變38a的下面緊貼於傾斜面50而未存在空氣層56的情況，由傾斜面50洩漏的光量雖會增加，不過即使在此情況，透過如同上述的稜鏡片38a、38b的作用，由傾斜面50洩漏的光還是會碰到遮光膠帶39的下面而被吸收，難以由窗55洩漏。
此結果為，在面光源裝置31中，難以在發光區域產生熱點或亮度不均，使發光品質提升。
再者，在傾斜面50發生細微的傷痕的情況，光容易由該處漏洩，但在傾斜面50的大部分區域，尤其是光量多的下端部A，未與稜鏡片38a接觸，所以難以造成成為漏光原因的刮傷，可減小發光區域的亮度降低。
其次，藉由簡略地探討在傾斜面50的下端洩漏之光的舉動，以考量擴散板37或遮光膠帶39的配置。第7圖為顯示以相對於垂直傾斜面50的法線N呈θ4的夾角(入射角)入射到傾斜面50的下端之光L4的舉動。實際上導光板內的光具有各種的光線方向及強度分布，刻意的操作會有困難，但藉由將代表性的光線追踪簡化而進行，可概略地求取各要件的尺寸關係。
此處則是考量源自最容易漏光的部分、即傾斜面50的下端之漏光L4。就此光L4朝傾斜面50的入射角θ4而言，假設是比導光板材料相對於空氣層的臨界角稍小的值。具體而言，若設為導光板材料聚碳酸酯樹脂時，在與空氣層的界面之臨界角成為約39°，所以入射角θ4設成比臨界角稍小的35°。
由傾斜面50洩漏的光一入射到擴散版37的端面時，則光在擴散板37內導光而會與習知例子同樣地發生細長的亮度不均，所以首先考量用以不讓從傾斜面50洩漏的光入射到擴散板37的端面之條件。欲求取由傾斜面50洩漏的光不致入射到擴散板37的端面之條件的話，則考量由最接近擴散板37之傾斜面50的下端洩漏的光即足夠。當傾斜面50的傾斜角設成γ，導光板材料的折射率設成n1時，由傾斜面50的下端洩漏的光L4係朝相對於導光板本體49的上面呈數式1之角度方向，進到空氣層內56。
90°-γ-arcsin(n1‧sinθ4)　(數式1)
若擴散板37的厚度設成f的話，則此光L4由傾斜面50的下端出來後進入空氣層56迄至到達稜鏡片38a的下面為止所前進的距離朝水平方向投影之水平距離b為
b=f‧tan(κ)　(數式2)
其中，κ=γ+arcsin(n1‧sinθ4)
因此，若從傾斜面50的下端迄至擴散板37的端面為止之水平距離c比數式2的水平距離b大的話，則漏光L4避開擴散板37入射到稜鏡片38a。亦即是若為
C＞f‧tan(κ)　(數式3)
的話即可。
若入射角θ4如同上述設成35°，傾斜面50的傾斜角設成γ=10°，擴散板37的厚度設成f=0.047 mm，導光板材料(聚碳酸酯樹脂)的折射率設成n1=1.59的話，成為κ=75.8°，故上述數式3成為c＞0.186 mm。
因此，例如設成c=0.20 mm的話即可。
其次，考量使漏光L4碰到遮光膠帶39的下面而被吸收之條件。此處是將稜鏡片38a、38b簡單化而置換成平坦的薄片。入射到稜鏡片38a的下面之L4的入射角為
γ+arcsin(n1‧sinθ4)，
故稜鏡片38a、38b的折射率設成n2的話，在稜鏡片38a、38b內通過的光L4和垂直於稜鏡片38a、38b的方向之夾角(折射角)成為
arcsin[(1/n2)sin(κ)]　(數式4)。
因而若稜鏡片38a、38b的厚度分別設成g、h的話，則光L4從傾斜面50的下端迄至碰到遮光膠帶39的下面的點為止之水平距離d成為
d=b+(g+h)×tan{arcsin[(1/n2)sin(κ)]}　(數式5)
其中，κ=γ+arcsin(n1‧sinθ4)。
實際上，通過稜鏡片38a的光是藉由該稜鏡而朝垂直上方偏向，即使是稜鏡片38b的稜鏡也是朝垂直上方偏向，故光L4從傾斜面的下端迄至碰到遮光膠帶39的下面的點為止之水平距離成為比數式5所表示的d短。因此，為了要讓遮光膠帶39的下面吸收從傾斜面50的下端洩漏的光L4，只要從傾斜面50的下端迄至遮光膠帶39之窗55的邊緣為止所測得的水平距離e是比此d的值大的話即足夠。亦即，
e＞b+(g+h)×tan{arcsin[(1/n2)sin(κ)]}　(數式6)
的話即可。
水平距離b的值為0.186 mm，κ的值為75.8°，故稜鏡片38a、38b均為丙烯酸樹脂製而其折射率設成n2=1.5，又其厚度設成g=h=0.062 mm的話，上述數式6成為
e＞0.27 mm
，因而，例如設成e=0.30 mm即可。
另外，稜鏡片38a、38b的面積盡量寬者較佳，不過上側的稜鏡片38b要顧慮到不會與下側的稜鏡片38a的傾斜部分干涉。
此外，其他的尺寸也記載的話，入光部47的厚度為D2=0.50 mm(或0.43 mm)，則導光板本體49的厚度成為D1=0.30 mm(或0.20 mm)，從入光端面41迄至傾斜面50的下端為止之水平距離成為a=1.50 mm。
由於藉由如同上述般地決定擴散板37的端面之位置，可使入射到擴散板37的端面之光遽減，故可減低亮度不均。另外，藉由同上述決定迄至遮光膠帶39之框55的邊緣為止的長度，可使通過稜鏡片38a、38b的漏光大部分碰到遮光膠帶而被吸收。尤其，依據本實施形態，因可比習知例中用以讓從傾斜面50洩漏的光被遮光膠帶39吸收所必要的長度還短(直到傾斜面50的邊緣為止的長度)，所以導光板本體49的發光區域被遮光膠帶39覆蓋的面積變小，發光區域的可利用面積變大。
其次，說明稜鏡片38a、38b的稜鏡線方向之夾角。如第8(A)圖所示，當由垂直於稜鏡片38a、38b的方向觀看時，當配置成下側的稜鏡片38a的稜鏡稜線方向和垂直於入光端面41的方向接近平行，上側的稜鏡片38b的稜鏡稜線方向與入光端面41接近平行，則當光由傾斜面50漏光時，則光對稜鏡片38a的稜鏡面之入射角變大而使光在稜鏡面回歸反射，而藉由回歸反射回到導光板34側的光(此光在第8(B)圖中以光La表示)被擴散板37擴散反射，其一部分到達遮光膠帶39之窗55的內側而發生新的亮度不均。另外，如同第8(B)圖所示的光Lb，通過擴散板37的光被反射板32反射而返回，通過擴散板37或稜鏡片38a、38b而使發光區域發亮，產生亮度不均。為了要避免這種光學上的不良影響，必須使稜鏡片38a的稜鏡稜線方向從與入光端面41成垂直的方向大大地傾斜某種程度。
第10(A)圖為表示以稜鏡稜線方向相對於垂直入光端面41的垂線C呈夾角ψ1的方式配置在導光板34的上面之稜鏡片38a。此外，此處稜鏡稜線方向相對於垂直入光端面41的垂線C所呈的夾角ψ1定義成，不依存於稜鏡稜線的旋轉方向，由垂線C測得的夾角成為0°以上90°以下的夾角。亦即ψ1的值域設成0°≦ψ1≦90°。另外，第10(B)圖為放大表示第10(A)圖中光入射到稜鏡片38a的稜鏡面的部分(X部)。由傾斜面50洩漏之代表性的光入射到稜鏡片38a內時，在稜鏡片38a內，該光則係相對於垂直薄片面(或者導光板34的下面)的垂線G呈α=40°的夾角。因此，考量在相對於垂線G形成α=40°的夾角之光入射到頂角90°的稜鏡面的情況。第9圖為表示在稜鏡片38a內，α=40°的方向之光入射到頂角90°的稜鏡面的情況，稜鏡片38a的稜鏡稜線方向和垂直於入光端面41的垂線C所形成的夾角ψ1與此時光朝向稜鏡面的入射角β的關係之圖。
設稜鏡片38a為丙烯酸樹脂製時，其折射率則為n2=1.5，故稜鏡面與空氣的界面之臨界角成為
arcsin(1/n2)≒42°。
因而，在入射角β＜42°的情況，如同第10(A)圖，光透過稜鏡面而被遮光膠帶39吸收。相對地，在入射角β＞42°的情況，光在稜鏡面回歸反射，如同第8(B)圖的光La、Lb，從遮光膠帶39的窗55射出而產生熱點或亮度不均。依據第9圖，成為入射光β＜42°是因為稜鏡稜線方向的傾斜ψ1為約30°以上的情況，故為了防止熱點或亮度不均，稜鏡片38a必須以使稜鏡稜線方向的傾斜ψ1成為約30°以上90°以下的方式傾斜配置。
考慮到上述那點，在本實施形態的面光源裝置31中，各個稜鏡片38a、38b係以該稜鏡稜線方向相對於垂直入光端面41的方向C形成約45°的夾角的方式配置。
第11圖為表示在面光源裝置31上重疊液晶面板64而構成之液晶顯示裝置61。液晶面板64為在一對玻璃基板間夾入液晶材料並封裝之面板，具有與面光源裝置31大致相同程度的大小(面積)。在液晶面板64的上下兩面之與導光板本體49對向的區域，分別黏貼偏光板62、63。另外，下面側的偏光板63的厚度成為和可撓性印刷電路板36的上面與稜鏡片38b的稜鏡上端之間的階差尺寸相等。因此，當使液晶面板64重疊黏著在遮光膠帶39上時，下面側偏光板63收納在面光源裝置31的變低的部分，黏著在可撓性印刷電路板36的上面之遮光膠帶39的上面與偏光板63的上面成為大致相同高度。因而，液晶面板64藉由可撓性印刷電路板36和遮光膠帶39以及偏光板63而既水平又穩定地保持。
(第2實施形態)
第12圖為顯示本發明的第2實施形態之液晶顯示裝置66之概略剖面圖。此液晶顯示裝置66中，使偏光板62、63的端緣比傾斜面50的下端還要更凹陷，於傾斜面50的上方在稜鏡片38a的上面產生空間。因此，可利用此空間，上側的稜鏡片38b也朝向傾斜面50的上方延伸。
如此，將上下的稜鏡片38a、38b朝向傾斜面50的上面延伸的話，則在光源35的附近由傾斜面50洩漏的光，藉由上下2片稜鏡片38a、38b分別朝向上方偏向，所以漏光容易被遮光膠帶39吸收。因而光難以由窗55洩漏，可降低熱點或亮度不均而使發光品質更加提高。
(第3實施形態)
第13(A)圖為顯示本發明的第3實施形態之面光源裝置的一部分之概略圖。此面光源裝置中，形成為以傾斜角不同之複數段的平面(第13(A)圖為2段)構成傾斜面50而傾斜面50的中段部突出。依據這種構造，因稜鏡片38a之端面的角不致浮出傾斜面50而碰到傾斜面50，所以如同傾斜面50為平坦的情況，可防止因振動或衝擊而使稜鏡片38a的角碰到傾斜面50而傷及傾斜面50。其結果，可降低光自傾斜面50的刮傷處的洩漏，且可提高面光源裝置的發光品質。
另外，第13(B)圖為顯示第3實施形態的變形例。此變形例係形成為導光板34的下面及垂直於入光端面41平面上之傾斜面50的剖面成為圓弧等的曲面狀。依據這種變形例，因稜鏡片38a的下面與傾斜面50平順地接觸，所以更難傷及傾斜面50。
(第4實施形態)
第14圖為顯示用於本發明的第4實施形態之面光源裝置的導光板34及光源35之斜視圖。另外，第15圖為詳細地呈現第14圖所示的光導入部48之斜視圖。
此實施形態係在各光源35的前方設置表面是成為圓錐狀的傾斜面50之光導入部48。再者，在各傾斜面50，呈放射狀地形成有沿著傾斜面50的傾斜方向之V型槽71。本實施形態也是稜鏡片38a、38b當中之至少一方的稜鏡片，朝向傾斜面50的上面延伸，重疊在傾斜面50的上方(未圖示)。
此實施形態中，因為在傾斜面50形成有V型槽71(輻射稜鏡)，所以可藉由V型槽71使入射到傾斜面50的光回歸反射，以減少源自傾斜面50的漏光。另外，因為在傾斜面50形成有V型槽71，所以朝傾斜面50的上方延伸之稜鏡片與傾斜面50成為線接觸而使接觸面積變小。此結果為，源自傾斜面50的漏光變少而提高發光區域的發光亮度。另外因為源自傾斜面50的漏光變少，所以降低熱點或亮度不均並使發光品質的改善效果提高。
(第5實施形態)
第16圖為說明本發明的第5實施形態的面光源裝置之概略圖。此面光源裝置中，在導光板本體49的上面直接重疊1片稜鏡片72，再於在該稜鏡片72上重疊擴散板37。在稜鏡片72的下面形成有剖面呈三角形狀的稜鏡，稜鏡片72的端部由導光板本體49的上面朝傾斜面50的上面延伸。就稜鏡片72而言，例如可使用厚度為190μm，稜鏡間距為50μm，稜鏡頂角為68°的日本三菱麗陽公司製品(DIAART)M168YK。另一方面，擴散板37的端緣由傾斜面50的下端凹陷。
在上面已形成有稜鏡之稜鏡片的情況，藉由透過稜鏡之光的折射使光朝垂直方向偏向。相對地，在下面已形成有稜鏡之稜鏡片的情況，藉由使入射到稜鏡內的光在稜鏡面全反射而使光朝垂直方向偏向。因而，在下面已形成有稜鏡之稜鏡片72，使光朝垂直方向偏向而促使聚光的效率高。舉一例子來說，相較於在下面已形成有稜鏡者，可使約1.5倍的光朝垂直方向偏向。
因此，在使用下面稜鏡的稜鏡片72的情況，由傾斜面50洩漏的光係藉由透過稜鏡片72而有效率地朝與稜鏡片72成垂直的方向偏向，碰到遮光膠帶39的下面而被吸收。因此，由傾斜面50洩漏的光難以從遮光膠帶39的窗55洩漏，可減輕熱點或亮度不均而改善發光品質。
另外，因為由發光區域射出的光藉由稜鏡片72而有效率地朝正面方向聚光，所以提高面光源裝置的亮度。
另外，因稜鏡片72聚光性高，所以可將遮光膠帶39之窗55的邊緣接近傾斜面50。
31．．．面光源裝置
34．．．導光板
35．．．光源
36．．．可撓性印刷電路板
37．．．擴散板
38a、38b．．．稜鏡片
39．．．遮光膠帶
41．．．入光端面
47．．．入光部
48．．．光導入部
49．．．導光板本體
50．．．傾斜面
55．．．窗
56．．．空氣層
61、66．．．液晶顯示裝置
62、63．．．偏光板
64．．．液晶面板
71．．．V型槽
72．．．稜鏡片
第1圖為顯示習知的面光源裝置之概略剖面圖。
第2圖為顯示專利文獻1中記載的面光源裝置之光的舉動之圖。
第3圖為在說明專利文獻1中記載的面光源裝置由傾斜面洩漏的光導致降低發光品質的原因之圖。
第4圖為本發明的第1實施形態的面光源裝置之概略剖面圖。
第5圖為第1實施形態的面光源裝置之分解斜視圖。
第6(A)圖及第6(B)圖為說明第1實施形態的面光源裝置之光的舉動之概略圖；第6(B)圖為第1實施形態的面光源裝置的一部分省略掉之剖面圖，第6(A)圖為該遮光膠帶之外之平面圖。
第7圖為說明訂定擴散板或遮光膠帶等的配置方法之說明圖。
第8(A)圖為顯示以下側之稜鏡片的稜鏡稜線方向與入光端面大致成垂直的方式配置上下的稜鏡片的樣子之平面圖；第8(B)圖為顯示那時光的舉動之剖面圖。
第9圖為表示下側之稜鏡片的稜鏡稜線方向和與入光端面成垂直的垂線C之夾角ψ1、與那時光朝稜鏡面的入射角β的關係之圖。
第10(A)圖及第10(B)圖為第9圖的說明圖。
第11圖為使用第1實施形態的面光源裝置之液晶顯示裝置之概略剖面圖。
第12圖為顯示本發明的第2實施形態之液晶顯示裝置之概略剖面圖。
第13(A)圖為說明本發明的第3實施形態之面光源裝置之概略圖；第13(B)圖為說明第3實施形態的變形例之概略圖。
第14圖為顯示用於本發明的第4實施形態之面光源裝置的導光板之斜視圖。
第15圖為表示第14圖的導光板之光導入部的圓錐狀傾斜面之詳圖。
第16圖為說明本發明的第5實施形態的面光源裝置之概略圖。
31．．．面光源裝置
32．．．反射板
33．．．框體
34．．．導光板
35．．．複數個光源
36．．．可撓性印刷電路板
37．．．擴散板
38a．．．稜鏡片
38b．．．稜鏡片
39．．．遮光膠帶
40．．．偏向圖案
41．．．入光端面
42．．．光射出面
43．．．LED晶片
44．．．透光性的樹脂
45．．．白色樹脂
46．．．發光窗
47．．．入光部
48．．．光導入部
49．．．導光板本體
50．．．傾斜面
53．．．黏著膠帶
54．．．雙面膠帶
55．．．窗

Claims (9)

  1. 一種面光源裝置，其特徵為，具備：導光板，係具有入光端面、比前述入光端面的厚度薄之導光板本體、及以與前述導光板本體連續的方式形成且厚度由前述入光端面側朝前述導光板本體側逐漸變薄之光導入部；光源，係被配置在與前述入光端面對向的位置；擴散板和複數片稜鏡片，係被配置在前述導光板本體之發光側的面；及遮光片，係在前述導光板本體的發光區域之外的區域，被配置在比前述擴散板和前述稜鏡片還要上方；在前述導光板本體之發光側的面配置前述擴散板，在該擴散板上重疊有已在與前述擴散板對向的面相反側之面形成有稜鏡的複數片前述稜鏡片，複數片前述稜鏡片當中之至少1片稜鏡片朝向前述導光部的傾斜面的上方延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，複數片前述稜鏡片在前述光導入部的表面積層。
  3. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，在朝向前述光導入部的表面延伸之前述稜鏡片與前述光導入部的表面之間設有空氣層。
  4. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，在前述導光板本體之發光側的面，配置有已在與前述導光板本體對向的面形成有稜鏡的1片前述稜鏡片，在該稜 鏡片上重疊前述擴散板。
  5. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，前述擴散板，係配置在偏離前述光導入部與前述導光板本體的交界的位置。
  6. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，在複數片前述稜鏡片當中之被延伸出的至少1片稜鏡片，係以其稜鏡稜線方向相對於垂直前述入光端面的方向形成30°以上90°以下的夾角的方式配置。
  7. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，前述光導入部之發光側的面設成傾斜面。
  8. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，利用複數個平面使前述光導入部之發光側的面形成鼓起。
  9. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中，利用曲面使前述光導入部之發光側的面形成鼓起。
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