专利名称：面光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种边缘照明方式的面光源装置，具体来说，涉及一种谋求小型化和降低电力消耗的面光源装置。本发明的面光源装置可适宜用于作为例如移动电话手机等便携式电器的显示屏、各种设备指示器所使用的相对小型液晶显示装置其使用发光二极管(LED)等点状光源的背光照明。
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，或作为液晶电视机、录像一体型液晶电视机等显示单元，此外在其他各领域也得到广泛的应用。液晶显示装置基本上由背光照明部和液晶显示元件部所构成。作为背光照明部来说，从液晶显示装置小型化的观点出发，往往使用边缘照明方式的背光照明部。
以往，作为背景照明来说，可广泛采用将矩形板状的导光体其中至少一个端面作为光入射端面，沿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，将该一次光源所发出光从导光体的光入射端面导入导光体内部，从作为该导光体的两个主面其中之一的光出射面出射的背光照明。从该导光体的光出射面出射的大部分出射光相对于光出射面呈45°或以下角度，因此为了使该出射光偏转到所需方向、例如光出射面的法线方向，导光体的光出射面上配置有棱镜片。
但近年来，对于移动电话手机、便携式游戏机等便携式电器或者各种电气设备、电器的指示器等相对较小屏幕尺寸的液晶显示装置，希望小型化的同时降低电力消耗。因此，为了降低电力消耗，使用为点光源的LED作为背光照明的一次光源。作为将LED作为一次光源使用的背光照明来说，如日本特开平7-270624号公报所记载的那样，为了与使用线状一次光源同样起作用，将多个LED沿导光体的光入射端面按一维排列。通过这样使用多个LED按一维排列所形成的一次光源，可以得到所需光量和整个屏幕范围内亮度分布的均匀性。
便携式电器背光照明的情况下，特别希望实现电器的薄型化和轻量化，为此往往将导光体的厚度设定得比现有背光照明所用的导光体更薄。这种情况下，LED其中一部分可能发生相对于导光体的光入射端面露出，即配置于与光出射面水平相比在光出射方向上更为突出的位置。这种情况下，相对于导光体的光入射端面露出的LED部分的出射光不通过导光体，即并非入射到导光体的光入射端面，而是直接入射到光偏转棱镜片。该直接入射光，按照与从导光体的光出射面出射后入射到棱镜片的正规入射光情形不同的方向从棱镜片出射，有时可作为亮线观察，希望消除该缺陷。
为了切断这种LED直接入射到棱镜片的入射光，可考虑将遮光材料配置于导光体光出射面的光入射端面一侧端部区域上，再在其上配置偏转棱镜片。图12示出这种构成的面光源装置的示意性剖视图。图12中，与导光体104的光入射端面141相向配置有LED102。LED102具有发光部121和非发光部122。导光体104的下表面144下配置有光反射元件108。导光体104的上表面、即光出射面143的光入射端面141一侧端部区域上配置有遮光材料109。导光体104的上表面、即光出射面的上方隔着遮光材料109配置有偏转棱镜片106。上述组成部分容纳于壳体113内，该壳体带有透光性盖114。盖114的下表面附有按压件110，由此将棱镜片106边缘部的上表面按压到导光体104上。
但采取这种方法的情况下，其问题在于，导光体光出射面除了上述光入射端面一侧端部区域以外的区域，导光体104和棱镜片106两者间可能有间隙，因此与没有这种间隙的情况(即导光体光出射面和棱镜片两者间紧贴的情况)相比，图13所示的多个LED102按一维排列的两端外侧以及相邻LED的中间所发生的阴影(暗部)有更加长的延续，容易在面光源装置和液晶显示元件两者组合构成的液晶显示装置的显示屏幕相对应的面光源装置的有效发光区域(对显示屏幕光照射具有贡献的发光区域)F内被发觉。
此外，LED发光部其中一部分比导光体的光入射端面的上端边缘(光出射面侧的端缘)高的情况下，LED的出射光没有高效入射到导光体，因此在亮度变低方面也存在问题。
而日本特开平6-174934号公报、特开平8-94848号公报对于使用冷阴极管等线状光源作为一次光源的面光源装置，提出了将一次光源的反射器端部延长到导光体光出射面的光入射端面一侧端部区域上来切断该端部区域的出射光这种方案。但上述公报中未披露使用LED等点状光源作为一次光源的情况下相邻LED中间等部位所发生的暗部容易在面光源装置的有效发光区域内被发觉这种上述问题及其对策。
而日本特开平8-327828号公报对于同样使用冷阴极管等线状光源作为一次光源的面光源装置，提出了为了遮蔽来自棱镜片端面的直接入射光而将一次光源的反射器、壳体盖的端部延长到导光体光入射面的端部这种方案。但该公报中也没有披露使用LED等点状光源作为一次光源的情况下相邻LED中间等部位所发生的暗部容易在面光源装置的有效发光区域内被发觉这种上述问题及其对策。此外，该面光源装置中，遮蔽的是导光体光入射面的端部，因而一次光源的出射光没有高效率入射到导光体，因此也存在亮度低这种上述问题。
此外，对于移动电话手机等便携式电器，还提出来可要求进一步轻量化，不使用容纳如上所述组成部分的壳体这种方案。不使用这种壳体的情况下，上述特开平6-174934号公报、特开平8-94848号公报、以及特开平8-327828号公报中所提出的那种构成，除了棱镜片的边缘部也可能在导光体和棱镜片两者之间有间隙，相邻LED中间等部位所发生的暗部容易在面光源装置的有效发光区域内被发觉以外，还有入射到导光体和棱镜片两者的间隙的入射光入射到棱镜片后按斜向出射而有亮线发生这种问题。
发明内容
本发明其目的在于，提供一种能够防止如上所述的伴随导光体的薄型化和轻量化而有亮线发生情况、相邻LED中间等部位所发生的暗部可在面光源装置的有效发光区域内被发觉的情况，而且即使导光体薄型化、轻量化，也能够使来自LED等一次光源的光高效率入射到导光体的高品质面光源装置。
采用本发明，作为实现如上所述目的的发明，可提供一种面光源装置，包括一次光源、对该一次光源所发出光进行导光且具有计上述一次光源所发出光入射的光入射端面和让经过导光的光出射的光出射面的导光体、以及与该导光体的光出射面相邻配置且具有让上述导光体的光出射面的出射光入射的入光面和其相反侧的出光面的光偏转元件，其特征在于，具备由遮光材料所形成的直接入光阻止构件，其配置于上述导光体的光出射面的上述光入射端面一侧端缘附近的第1区域上，并阻止上述一次光源所发出光不经过上述导光体就入射上述光偏转元件，而上述遮光材料与上述导光体的光出射面相向的表面形成为漫反射面，上述光偏转元件配置于上述导光体的光出射面没有配置上述遮光材料的第2区域上。
本发明其中一方式中，上述光偏转元件至少接近上述第1区域一侧的部分紧贴上述导光体的光出射面配置。本发明其中一方式中，上述导光体和上述光偏转元件两者间用具有粘接性的薄膜接合，该具有粘接性的薄膜其中一部分作为使上述光偏转元件至少接近上述第1区域一侧的部分紧贴上述导光体的光出射面用的按压件起作用。
本发明其中一方式中，上述一次光源、上述导光体以及上述光偏转元件收容于壳体内，该壳体附有与上述光偏转元件邻接的透光性盖，上述遮光材料附设于上述盖上。本发明其中一方式中，上述光偏转元件还包含配置于上述棱镜片上的漫射片而成。本发明其中一方式中，上述一次光源由至少一个点光源所形成。本发明其中一方式中，上述一次光源、上述导光体以及上述光偏转元件收容于壳体内，该壳体附有与上述光偏转元件的出光面邻接的透光性盖，该盖附设有使上述光偏转元件至少接近上述第1区域一侧的部分紧贴上述导光体的光出射面用的按压件。本发明其中一方式中，上述光偏转元件还包含配置于上述棱镜片上的漫射片而成。本发明其中一方式中，上述一次光源由至少一个点光源所形成。
而采用本发明，作为实现如上所述目的的发明，可提供一种面光源装置，包括一次光源、对该一次光源所发出光进行导光且具有让上述一次光源所发出光入射的光入射端面和让经过导光的光出射的光出射面的导光体、以及与该导光体的光出射面相邻配置且具有让上述导光体的光出射面的出射光入射的入光面和其相反侧的出光面的光偏转元件，其特征在于，具备由遮光材料所形成的直接入光阻止构件，其配置于上述导光体的光出射面的上述光入射端面一侧端缘附近的第1区域上，并阻止上述一次光源所发出光不经过上述导光体就入射上述光偏转元件，上述光偏转元件配置于上述导光体的光出射面没有配置上述遮光材料的第2区域上，上述导光体和上述光偏转元件两者间用具有粘接性的薄膜接合，由该具有粘接性的薄膜其中一部分构成上述遮光材料。
本发明其中一方式中，上述具有粘接性的薄膜，至少其与上述导光体的光出射面相向的面的相反面为黑色。本发明其中一方式中，上述一次光源、上述导光体以及上述光偏转元件收容于壳体内，该壳体粘接有接合上述导光体和上述光偏转元件两者的、具有粘接性的薄膜，上述直接入光阻止构件为上述具有粘接性的薄膜其中一部分，由作为对上述导光体进行定位使得上述一次光源的发光部与上述导光体的光入射端面相向配置用的按压件起作用的部分所形成。本发明其中一方式中，上述遮光材料与上述导光体的光出射面相向的表面形成为漫反射面。本发明其中一方式中，上述光偏转元件还包含配置于上述棱镜片上的漫射片而成。本发明其中一方式中，上述一次光源由至少一个点光源所形成。
图1是示出本发明面光源装置的一实施方式的示意性剖视图。
图2是示出图1中面光源装置部分构成的分解立体图。
图3是示出LED的示意性放大正视图。
图4是连同一次光源示出图1中面光源装置的导光体的底面图。
图5A和图5B示出的是光偏转元件的偏转状况。
图6A和图6B是暗部长度的说明图。
图7是示出本发明面光源装置一实施方式的示意性剖视图。
图8是示出本发明面光源装置一实施方式的示意性剖视图。
图9是示出本发明面光源装置一实施方式的示意性剖视图。
图10是示出本发明面光源装置一实施方式的示意性剖视图。
图11A、图11B以及图11C示出的是棱镜片形状的变形例。
图12是示出面光源装置的示意性剖视图。
图13是面光源装置中暗部发生的说明图。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施方式。
图1是示出本发明面光源装置一实施方式的示意性剖视图，图2是示出其部分构成的分解立体图。如上述附图所示，本实施方式的面光源装置，包括点状的作为一次光源的LED2、使该LED 2所发出光从光入射端面入射并经过导光从光出射面出射的XY面内呈矩形板状的导光体4、与该导光体相邻配置的光偏转元件6、以及光反射元件8。导光体4具有上下两个主面和该主面的外周缘彼此相连的4个端面。
LED2配置于与导光体4的相互大致平行的一对端面其中一个(光入射端面41)相邻，而且配置于该Y方向的中央位置以及与此相距适当距离在彼此相反侧保持间隔的两个位置。本发明中，为一次光源的LED等点状光源，从降低电力消耗的观点出发，最好是尽可能少，但可根据导光体4的大小等以适当的相等间隔或接近配置一个或多个。图3是示出LED2的示意性放大正视图。LED2的正面部由发光部21和非发光部22所组成。
导光体4其中一主面(图中为上表面)形成为光出射面43。该光出射面43包括使导光体4内导光的光按相对于该光出射面43倾斜的方向(即相对于XY面倾斜的方向)将光出射的指向性光出射机构。该指向性光出射机构由例如粗面(粗糙面)所形成。该指向性光出射机构出射的光在包含光出射面43的法线方向(Z方向)以及与光入射端面41正交的X方向两者方向的XZ面内分布具有指向性。该出射光分布的峰值方向与光出射面43所成的角度为例如10～40°，出射光分布的半高宽为例如10～40°。
导光体4其中另一主面(图中下表面)形成为透镜列形成面44。该透镜列形成面44所具有的许多透镜列在大致沿着从LED2发光部21发出并入射到导光体4的光其指向性方向(光强度分布中最大强度光的方向)的方向上延伸，而且相互平行排列。通过在这种方向上形成透镜列，入射到导光体4的光在XY平面内扩展，从而不易发生黑暗区域(暗部)。例如入射到导光体4的光其指向性方向为大致X方向的情况下，透镜列形成面44如图4所示，具有在大致X方向上延伸而且相互平行的透镜列44a(图4中示出各透镜列44a的棱线，从LED2发出并入射到导光体4的光其强度分布中的最大强度光用L0表示)。
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的两个主面分别就总体而言处于与XY面平行的位置。两个主面其中之一(位于导光体的光出射面43一侧的主面)作为入光面61，而另一主面则作为出光面62。出光面62形成为与导光体4的光出射面43平行的平坦面。入光面61形成为互相平行排列有许多透镜列61a的透镜列形成面。入光面61的透镜列61a按与入射到导光体4的LED2所发出光的指向性方向大致正交的方向延伸，并相互平行形成。
图5A和图5B中示出光偏转元件6的光偏转状况。图5A示出的是XZ平面内导光体4的峰值出射光(与出射光分布的峰值相对应的光)的行进方向。从导光体4的光出射面43斜向出射的光，入射到棱镜列61a的第1面并由第2面全反射，来按大致出光面62的法线方向出射。而YZ面内则可通过如上所述透镜列44a的作用，来谋求充分提高出光面62法线方向上的亮度。
下面说明本发明独特的阻止一次光源光直接入射到光偏转元件的直接入光阻止构件。一次光源LED2所发出光一旦不经过导光体4而直接入射到光偏转元件6，便与图5A所示的正规入光情形有所不同，如图5B所示经过折射和透射，从出光面62按斜向出射，因此从斜向观察面光源装置(背光照明)时，容易作为强亮线观察。因此本发明中使用直接入光阻止构件作为防止一次光源2的出射光直接入射到光偏转元件6的机构。
就图1～图4、图5A和图5B说明的实施方式中，导光体4的光入射端面11其厚度(Z方向尺寸)较薄，所以一次光源2其中一部分其位置越过导光体光入射端面41的光出射面43一侧端缘(即光出射面43的上方)。光偏转元件6设置为在X方向上与一次光源2相距距离L。一次光源2和光偏转元件6两者间设置有遮光材料9，以此阻碍一次光源2的出射光直接入射到光偏转元件6。具体来说，直接入光阻止构件由配置于导光体4的光出射面43的光入射端面41一侧端缘附近的宽度L的第1区域的遮光材料9所形成。而光偏转元件6则配置于导光体4的光出射面43配置有遮光材料9的第1区域以外的第2区域。第1区域的宽度L以0.1mm或以上为宜，0.5mm或以上还要理想，1mm或以上为最佳。如果宽度L过小，一次光源1所发出光直接入射到光偏转元件6的可能性较高。而且，为了避免由于遮光材料9反射的反射光所造成的明带其宽度变大而在有效发光区域F(将在下面叙述)的端部附近可发觉明带，第1区域的宽度L最好是不要太大。而如果将遮光材料9设置到靠近有效发光区域F的部分，则遮光材料9的端部便映入光偏转元件6，因而有时候通过光偏转元件6可发觉遮光材料端部。因此，第1区域的宽度L最好是形成这样的尺寸，使得第1区域存在于从有效发光区域F的端部起到一次光源侧离开0.5mm或以上位置。
利用遮光材料9可有效防止来自一次光源2的直接入射光入射到光偏转元件6。遮光材料9与导光体4的光出射面43相向的表面91最好是具有光反射性，尤其是希望有高反射率。表面91的反射率以60％或以上为宜，80％或以上则更好，最好是90％或以上。表面91的反射率过低的情况下，往往发生导光体4入射到遮光材料9的入射光产生损耗，导致亮度下降。而且，表面91最好是漫反射比正反射强的面。
本发明中，可以通过使如上所述遮光材料9的表面91形成为漫反射面，由表面91散射到达遮光材料9的光，使一次光源LED2附近的亮度不均匀进一步降低。作为漫反射面来说，可采用借助于蚀刻、喷砂等方法使表面91粗化，或者对表面91设置含有氧化钛、碳酸钙等散射颗粒的涂层等通常使用的方法。而且，如下文所述，采用具有粘接性的薄膜作为遮光材料的情况下，还可以采用使该粘接剂层含有散射颗粒等方法。
遮光材料9最好是配置得不妨碍导光体4和光偏转元件6两者紧贴(表面相互接触)。例如就图12所说明的那样，导光体和光偏转元件两者之间隔着遮光材料配置的情况下，导光体104和光偏转元件106两者并不紧贴。如果是这样的配置状态，便如就图13所说明的那样，相邻的一次光源彼此间发生的暗部其X方向的长度变长，在有效发光区域(将面光源装置与液晶显示元件等显示元件组合形成显示装置的情况下实际作为显示屏幕使用的显示元件区域所对应的面光源装置的发光区域图13中的F)容易被发觉，因此不理想。这是因为，如图6A和图6B所示，令导光体4的光出射面43上发生的相邻一次光源2之间的暗部其X方向长度为a，与此对应在光偏转元件6的出光面61上所见到的暗部其X方向长度为b，与导光体4和光偏转元件6两者紧贴的图6A情况相比，导光体4和光偏转元件6两者在Z方向离开的图6B情况其长度b值较大。由于上述原因，最好是至少有效显示区域接近一次光源2的一侧，导光体4和光偏转元件6两者紧贴。因此，设置遮光材料9的情况下，最好是具备可将两者进一步压紧用的按压件，以避免妨碍导光体4和光偏转元件6两者的紧贴。
如上所述，就导光体4和光偏转元件6两者不紧贴的情况来说，不限于如上所述导光体4和光偏转元件6两者间隔着遮光材料9配置的情况，还有如下文所述使用透明基体材料的表面用活性能量线固化型树脂形成透镜列排列结构的光偏转元件6的情况以及使用厚度薄的光偏转元件6的情况等。具体来说，这种光偏转元件6中，容易发生翘起、皱纹等变形，因此会发生导光体4和光偏转元件6两者不紧密贴合的部分。因此，如上所述最好是具备按压件。
为了使一次光源2的出射光高效率入射导光体4，最好是一次光源2的发光部21的基本上整个区域与导光体4的光入射端面41紧贴。作为一次光源来说，如本实施方式那样最好是用LED，但并不限于此。LED如图3所示在中央部位具有发光部21，在周边部位具有非发光部22。发光的主要是发光部21，但非发光部12也有一部分光漏出而发光。发光部21和导光体的光入射端面41两者的高度方向位置(Z方向位置)有偏差的情况下、发光部21和导光体的光入射端面41两者不紧贴有距离的情况下，往往入射导光体4的光量减少，亮度降低。只有一次光源2的非发光部22位于比导光体的光入射端面41的上缘高的位置的情况下，一旦有非发光部22的漏光直接入射光偏转元件6，便有上述亮线发生。但这种情况下，能够用前文所述的构成来防止直接入射。因此，导光体4的光入射端面侧厚度小于一次光源2宽度的情况下，最好是对导光体4进行定位，以便只有非发光部22偏离光入射端面41，最好是具备这样的定位构成。
下面说明如上所述将遮光材料9和光偏转元件6设置于相对于一次光源2最合适位置的定位用按压件、以及具有使光偏转元件6紧贴导光体4的功能的按压件。
图1等所示的实施方式中，将一次光源2、导光体4、光偏转元件6以及光反射元件8收容于壳体13内，该壳体13上附有盖14。盖14是允许光偏转元件6的出射光透过的透光性盖。该实施方式中，盖14其中一部分可以附有按压件10。按压件10抵住光偏转元件6，并按压使其紧贴导光体4。而且，还可以将遮光材料9安装于按压件10。遮光材料9与导光体4相向的面最好是反射率高的表面。所以，最好是用反射率高的材料形成整个遮光材料9，或是遮光材料9至少与导光体4相向的表面91涂覆反射率高的涂覆材料。而且，附于盖14的按压件10位于有效发光区域以外位置(即对应于光偏转元件6的外周边缘部)。此外，还可以如图1所示根据需要在壳体13的内部底面上设置垫块17，可通过使盖14适合壳体13来从上方用按压件10压住导光体4、光偏转元件6、以及光反射元件8，以定位为一次光源2的发光部21的位置和导光体4的光入射端面41的位背两者对准。
图7～图10是分别示出本发明面光源装置一实施方式的示意性剖视图。上述附图中，与图1～图4、图5A、图5B、图6A以及图6B具有相同功能的构件或部分标以相同的标号。
图7的实施方式中，将一次光源2、导光体4、光偏转元件6、以及光反射元件8容纳于壳体13，用具有粘接性的薄膜(粘接带)15加以固定。这种情况下，最好是使粘接带15兼具遮光材料9的作用。而且，最好是在遮光材料9之外另外增加1片粘接带15，使该粘接带兼具按压件的作用。而且，可通过根据需要在壳体13的底部设背垫块17，从上方用作为按压件的带10按压，来进行定位使得一次光源2的发光部21的位置和导光体4的光入射端面41的位置(特别是Z方向的位置)两者对准。
图8的实施方式中，一片胶带15’兼具遮光材料9的功能和按压件10的功能。而图9的实施方式中，一片粘接带15’兼具遮光材料9的功能和按压件10的功能，而且作为光偏转元件还使用在棱镜片6上进一步附加光漫射片16的构件，用粘接带15’同时按压这两者来固定。
上述实施方式中，遮光材料9与导光体4相向的表面91也最好是具有高反射率的表面，因此，最好是将粘接带15、15’全部形成为具有高反射率，或者将至少作为遮光材料9起作用的粘接带15、15’部分形成为用反射率高的材料制成，或者将粘接带15、15’作为遮光材料9起作用的部分中至少与导光体4相向的部分形成为具有高反射率。
最好是粘接带15、15’其与导光体4相向的面的相反面涂黑来使用。这种黑粘接带15、15’成为遮光材料9的部分仅在与导光体相向的面涂覆高反射率的涂料，也可得到如上所述的功能。将粘接带15、15’与导光体4的光出射面43相向的表面91形成为漫反射面的情况下，还可以使用高反射率的涂料、使粘接剂层含有漫射颗粒等方法。
通过使用如上所述粘接带15、15’，即使是为了使便携式电器轻量化不使用收容壳体的情况下，也能够保持导光体4和光偏转元件6两者的紧贴状态。
图10的实施方式中，按压件10对导光体进行定位，使得一次光源2的发光部21与导光体4的光入射端面41相对配置。特别是，一次光源2的发光部21和非发光部22的所有部分都位于导光体光入射端面41靠光出射端面43一侧端缘以下位置。为这种配置的情况下，一次光源2所发出光没有直接入射光偏转元件6，因而不会发生导致如图5B所示亮线产生的光。
下面说明构成本发明面光源装置的导光体和光偏转元件等。
在导光体4的表面上作为指向性光出射机构形成的粗面、透镜列，采取的是ISO4287/1-1984所规定的平均倾斜角θa为0.5°～15°的范围，这从谋求光出射面43内亮度均匀性这一方面考虑较为理想。平均倾斜角θa更理想的是1°～12°范围，最好是1.5°～11°范围。这一平均倾斜角θa最好是根据导光体4的厚度t和入射光传播方向的长度L两者之比L/t设定最合适范围。具体来说，导光体4使用L/t为20～200左右的导光体的情况下，平均倾斜角θa采用0.5°～7.5°为宜，更理想的是1°～5°范围，最好是1.5°～4°范围。而导光体43使用L/t为20或以下的导光体的情况下，平均倾斜角θa采用7°～12°为宜，更理想的是8°～11°范围。
形成于导光体4的粗面的平均倾斜角θa，可以按照ISO4287/1-1984，用触针式表面粗度计对粗面形状进行测定，以测定方向的座标为x，从所得到的倾斜函数F(x)用下式(1)和(2)求得。这里，L为测定的长度，Δa为平均倾斜角θa的正切。
Δa=(1/L)∫0L|(d/dx)f(x)|dx---(1)]]>θa＝tan-1(Δa) ……(2)另外，本发明中，也可以取代如上所述在光出射面43或其背面44形成光出射机构或与其并用，通过在导光体内部分散混入光漫射性微粒来形成指向性光出射机构。
导光体4的指向性光出射机构形成面的相反一侧面(图中下表面)形成为透镜列形成面44。该透镜列形成面44具有大致沿着LED所发出并入射导光体的光其指向性方向(光强度分布的最大强度光方向)延伸而且相互平行排列的许多条透镜列。可利用该透镜列使入射光在XY方向上展开，减小暗部。
如图2所示，导光体4的背面44或光出射面43形成透镜列44a的情况下，该透镜列44a在透镜列的正交方向上剖切的剖面形状最好是采用形成为双凸透镜状、大致三角形形状、大致三角形但顶部为圆形的曲线形状，或大致为三角形但顶部切去的形状。
对上述透镜列44a在透镜列的正交方向上剖切的剖面形状测定得到的相对于透镜列形成面44的平均倾斜角以10°～60°为宜，比较理想的是15°～50°，更加理想的是25°～45°。平均倾斜角度一旦超出该范围，使一次光源2的入射光扩展来减小暗部的功能便往往降低。
另外，本发明中，透镜列44a的方向，只要是对光扩展效果没有较大损害的范围，也可以偏离入射导光体的入射光其指向性方向来形成。这种情况下，透镜列44a的方向以相对于入射导光体的入射光其指向性方向在20°以内的范围为宜，更理想的是在10°以内的范围。
还有，作为导光体4，其光出射率在0.5％～5％范围内为宜，更加理想的是在1％~3％范围内。这是因为，如果光出射率小于0.5％，导光体4的出射光量变小，往往得不到足够的亮度，如果光出射率大于5％，一次光源2附近便有大量光出射，光出射面43内X方向的光衰减显著，光出射面43的亮度均匀程度往往降低。通过这样将导光体4的光出射率设定为0.5％～5％，可以使导光体出射的是光出射面的出射光在出射光光度分布(XZ面内)的峰值光角度(峰值角度)相对于光出射面的法线方向为50°～90°范围，出射光光度分布(XZ面内)的半高宽为10°～40°这种具有高指向性出射特性的光，可以用光偏转元件6使其出射方向有效偏转，能够提供具有高亮度的面光源装置。
本发明中，导光体4的光出射率如下所述定义。令导光体4的厚度(Z方向尺寸)为t，光出射面43的光入射端面31一侧端缘的出射光的强度I0与从光入射端面41一侧端缘起距离为L的位置的出射光强度I的关系满足下式(3)所示关系，即I＝I0·α(1-α)L/t……(3)这里，常数α为光出射率，是光出射面43与光入射端面41正交的X方向上每单位长度(相当于导光体厚度t的长度)的导光体4的光出射比例(％)。该光出射率α可以通过以纵轴表示光出射面43的出射光的光强对数而以横轴表示(L/t)作图，来根据其斜率求得。
导光体4的光入射端面41，为了使入射光在XY方向上扩展以减小彼此相邻的一次光源2间的暗部，最好是设置大致在Z方向上延伸的多条透镜列或槽，或者使光入射端面41粗化。这样构成的光入射端面41就Y方向测定的平均倾斜角以3°～30°为宜，比较理想的是4°～25°，更理想的是5°～20°。平均倾斜角为3°或以下时，在XY方向上光扩展性质不够充分，即便使平均倾斜角为30°或以上，XY方向上光扩展也不会在理想水平以上，而造成亮度下降。
而作为导光体4来说，不限于图1所示剖面形状的导光体，也可以使用楔形、或具有从两端到中央厚度逐渐减小部分的船形等各种剖面形状的导光体。
本发明的导光体4，可以采用具有高透射率的合成树脂构成。这样的合成树脂可示范给出甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯系树脂、聚氯乙烯树脂、环状聚烯烃树脂。特别是甲基丙烯酸树脂，其光透射率高，耐热性能、力学性能、成型加工性能优异，最为合适。这样的甲基丙烯酸树脂，最好是以甲基丙烯酸甲酯为主要成分的树脂，甲基丙烯酸甲酯含量为80重量％或以上的树脂。形成导光体4的粗面表面结构、棱镜列等表面结构时，可以通过用具有所希望的表面结构的成型件对透明合成树脂板进行热压成型来形成，也可以通过网板印刷、挤压成型、或射出成型等在成型的同时赋予形状。而且，还可以利用热固化性或光固化性树脂等形成结构面。作为使本发明的导光体上形成的透镜列44a的形状部分改变的方法来说包括利用金属模具切削或蚀刻等方法对形成有透镜列的模具其中一部分或全部进行喷砂的方法；对形成有透镜列的模具其中一部分或全部进行研磨，对其进行转印的方法；对形成有透镜列的模具进行转印所得到的成型件其中一部分或全部进行喷砂，然后再度对其进行转印得到模具的方法等。利用上述方法，可以改变透镜列44a的剖面形状。
此外，作为导光体的光出射机构的透镜列、粗面的形成方法，可例举模具切削、蚀刻、喷砂或上述方法开用的方法。
形成于光偏转元件6的透镜形状，根据目的可以使用各种形状，其中剖面形状大致为三角形的许多条棱镜列排列成的棱镜片特别理想。棱镜列的顶角以50°～80°范围为宜，更加理想的是50°～70°范围。为了改变光偏转元件6的出射光方向，如图11A所示，也可以采用构成棱镜列的两个棱镜面相对于出光面62的角度互不相同这种各向异性棱镜。而且，为了调节视角，最好是使用构成剖面三角形形状的直线变形的剖面。特别是剖面三角形可例举如图11B所示形成为倾斜角度不同的直线组合所形成的折线状剖面，或由曲率半径不同的曲线组合所形成的剖面。上述直线和曲线组合使用的话，可以出射按观察者方向会聚的光，提高亮度。
本发明的光偏转元件6可以由光透射率高的合成树脂构成。作为这样的树脂可以举出例如甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯树脂、氯乙烯树脂、环状聚烯烃树脂。特别是甲基丙烯酸树脂，其光透射率高，耐热性能、力学性能、成型加工性能优异，最为合适。这样的甲基丙烯酸树脂，最好是以甲基丙烯酸甲酯为主要成分的树脂，甲基丙烯酸甲酯为80重量％或以上的树脂。形成光偏转元件6的粗面的表面结构、棱镜列等表面结构时，可以通过用具有所希望的表面结构的成型件对透明合成树脂板进行热压成型，也可以利用网板印刷、挤压成型或射出成型等方法在成型的同时赋予形状。而且，还可以利用热固化性或光固化性树脂等形成结构面。这些成型件可以利用模具切削或蚀刻等方法得到。此外，还可以在由聚酯系树脂、丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、氯乙烯树脂、聚甲基丙烯酰亚胺系树脂等制成的透明薄膜或薄片等透明基材的表面上形成活性能量射线固化型树脂所形成的粗面结构或透镜列排列结构，也可以利用粘接、焊接等方法将这样的薄片与分立透明基材接合形成为一体。作为活性能量射线固化型树脂，可以使用多官能(甲基)丙烯酸化合物、乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯类、烯丙基化合物、(甲基)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。本发明中也可以使用在导光体4的光出射面的相反侧的主面44上利用金属蒸镀等方法形成的光反射层等来替代反射薄片作为光反射元件8。还有，最好是在导光体4的3个侧端面(除光入射端面41以外)也附设反射件。
本发明中，一次光源使用点状光源的情况下，最好是将多个点状光源保持适当间隔配置，而且使点状光源与导光体4的端面相对。作为一次光源的例子，可例举LED。在这种情况下，多个点状光源最好是配置为使它们所发出光的最大光强方向相互平行。最好是LED等一次光源2和导光体光入射端面41两者间的距离为0.2mm或以下。如果一次光源与光入射端面之间的距离超过0.2mm，往往容易发生亮度下降。
工业实用性综上所述，采用本发明，可提供一种能够防止伴随导光体的薄型化和轻量化而有亮线发生情况、相邻LED中间等部位所发生的暗部可在面光源装置的有效发光区域内被发觉的情况，而且即使是导光体薄型化、轻量化，也能够使LED等一次光源的光高效率入射导光体的商品质面光源装置。尤其是本发明可提供一种如移动电话手机、便携式游戏机等便携式电器等的相对较小屏幕尺寸的液晶显示装置那样使用LED等点状光源的面光源装置，即使是不用容纳构成面光源装置的组成部分的壳体等的情况下，也没有亮线发生，觉察不出暗部的高品质面光源装置。
权利要求
1.一种面光源装置，包括一次光源、对该一次光源所发出光进行导光且具有让所述一次光源所发出光入射的光入射端面和让经过导光的光出射的光出射面的导光体、以及与该导光体的光出射面相邻配置且具有让所述导光体的光出射面的出射光入射的入光面和其相反侧的出光面的光偏转元件，其特征在于，具备由遮光材料构成的直接入光阻止构件，其配置于所述导光体的光出射面中所述光入射端面一侧的端缘附近的第1区域上，并阻止所述一次光源所发出光不经过所述导光体就入射所述光偏转元件，与所述导光体的光出射面相向的所述遮光材料的表面形成为漫反射面，所述光偏转元件配置于所述导光体的光出射面没有配置所述遮光材料的第2区域上。
2.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述光偏转元件至少在接近所述第1区域一侧的部分与所述导光体的光出射面紧贴配置。
3.如权利要求2所述的面光源装置，其特征在于，所述导光体和所述光偏转元件两者间用具有粘接性的薄膜接合，该具有粘接性的薄膜其中一部分作为按压件，具有使所述光偏转元件至少在接近所述第1区域一侧的部分紧贴所述导光体的光出射面的作用。
4.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述一次光源、所述导光体以及所述光偏转元件收容于壳体内，该壳体附有与所述光偏转元件邻接的透光性盖，所述遮光材料附设于所述盖上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的面光源装置，其特征在于，所述光偏转元件的构成中还包含配置于所述棱镜片上的漫射片而构成。
6.如权利要求1～4中任一项所述的面光源装置，其特征在于，所述一次光源由至少一个点光源构成。
7.如权利要求2～4中任一项所述的面光源装置，其特征在于，所述一次光源、所述导光体以及所述光偏转元件收容于壳体内，该壳体附有与所述光偏转元件的出光面邻接的透光性盖，该盖附设有使所述光偏转元件至少在接近所述第1区域一侧的部分紧贴所述导光体的光出射面用的按压件。
8.如权利要求7所述的面光源装置，其特征在于，所述光偏转元件的构成中还包含配置于所述棱镜片上的漫射片而构成。
9.如权利要求7所述的面光源装置，其特征在于，所述一次光源由至少一个点光源构成。
10.一种面光源装置，包括一次光源、对该一次光源所发出光进行导光且具有让所述一次光源所发出光入射的光入射端面和让经过导光的光出射的光出射面的导光体、以及与该导光体的光出射面相邻配置且具有让所述导光体的光出射面的出射光入射的入光面和其相反侧的出光面的光偏转元件，其特征在于，具备由遮光材料构成的直接入光阻止构件，其配置于所述导光体的光出射面的所述光入射端面侧的端缘附近的第1区域上，并阻止所述一次光源所发出光不经过所述导光体就入射所述光偏转元件，所述光偏转元件配置于所述导光体的光出射面没有配置所述遮光材料的第2区域上，所述导光体和所述光偏转元件两者间用具有粘接性的薄膜接合，由该具有粘接性的薄膜其中一部分构成所述遮光材料。
11.如权利要求10所述的面光源装置，其特征在于，所述具有粘接性的薄膜，至少其与所述导光体的光出射面相向的面的相反面为黑色。
12.如权利要求10所述的面光源装置，其特征在于，所述一次光源、所述导光体以及所述光偏转元件收容于壳体内，该壳体粘接有接合所述导光体和所述光偏转元件两者的、具有粘接性的薄膜，所述直接入光阻止构件是由作为所述具有粘接性的薄膜的一部分，并作为对所述导光体进行定位使得所述一次光源的发光部与所述导光体的光入射端面相向配置用的起按压件作用的部分构成。
13.如权利要求10～12中任一项所述的面光源装置，其特征在于，所述遮光材料与所述导光体的光出射面相向的所述遮光材料的表面形成为漫反射面。
14.如权利要求10～12中任一项所述的面光源装置，其特征在于，所述光偏转元件的构成还包含配置于所述棱镜片上的漫射片。
15.如权利要求10～12中任一项所述的面光源装置，其特征在于，所述一次光源由至少一个点光源构成。
全文摘要
本发明的面光源装置，包括LED一次光源(2)、对其所发出光进行导光且具有光入射端面(41)和光出射面(42)的板状导光体(4)、以及与该导光体的光出射面(42)相邻配置且具有入光面(61)和出光面(62)的光偏转元件(6)，该面光源装置还具备由遮光材料(9)所形成的直接入光阻止构件以阻止LED一次光源(2)所发出光不经过导光体(4)就入射光偏转元件(6)。遮光材料(9)配置于导光体的光出射面(42)的光入射端面一侧端缘附近的第1区域上，而与该导光体的光出射面(42)相向的表面形成为漫反射面。光偏转元件(6)配置于导光体的光出射面(42)没有配置遮光材料(9)的第2区域上。
文档编号G02F1/13GK1742179SQ20048000289
公开日2006年3月1日 申请日期2004年1月26日 优先权日2003年1月29日
发明者山下友义, 林泰子 申请人:三菱丽阳株式会社