面光源装置用导光体及面光源装置的制作方法

专利名称：面光源装置用导光体及面光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及边缘照明方式的面光源装置及其中所用的导光体，尤其是涉及谋求实现小型化及减少功耗的面光源装置。本发明的面光源装置较好地适用于作为例如手机或便携式电子游戏机等便携式电子设备的显示屏或各种设备的指示器使用的较小型的液晶显示装置的面光源装置。
背景技术：
近几年，液晶显示装置作为便携式笔记本电脑的监视器或作为液晶电视机、视频一体型液晶电视机等的显示单元，还在其它各种领域得以广泛使用。液晶显示装置基本上由背照灯部分和液晶显示元件部分构成。从使液晶显示装置结构紧凑的角度考虑，背照灯部分大多采用边缘照明方式。向来，背照灯广泛采用的结构为将矩形板状的导光体中至少一个端面作为光入射端面加以利用，沿该光入射端面配置直管型荧光灯之类的线状或棒状的一次光源，从导光体的光入射端面将从该一次光源发出的光引入导光体内部，使光从该导光体的两个主面中的一个即光出射面出射。
然而，近年来，对于手机或便携式电子游戏机等便携式电子设备、各种电气设备、或电子设备的指示计等使用较小画面尺寸的液晶显示装置，在要求小型化之同时还希望能降低其功耗。因此，为了降低其功耗，作为背照灯的一次光源使用作为点状光源的发光二极管(LED)。将LED作为一次光源使用的背照灯，例如，如日本特開平7-270624号公报(专利文献1)所述，为了使其发挥和利用线状一次光源的装置同样的功能，将多个LED沿导光体的光入射端面一维地排列。利用由多个LED如此地一维排列形成的一次光源，从而可以获得所要的光量及在整个画面上亮度分布的均匀性。
在这种小型的液晶显示装置的情况下，要求更进一步降低功耗，为了与此要求相对应，就要减少所使用的LED数量。但是，LED的数量一减少发光点间的距离就拉长，所以靠近相邻发光点间的区域的导光体的区域扩大，从该导光体区域射向所要方向的光的强度降低。由此造成面光源装置发光面上观察方向的亮度分布不均匀(即亮度不均)。
另外，特公平7-27137号公报(专利文献2)中提出以下的方法，即利用光出射面为粗糙面的导光体，将排列着多列棱镜列的棱镜片配置于导光体的光出射面上使其棱镜面在导光体的一侧，抑制背照灯的功耗，同时还为了尽量不牺牲亮度而使出射光分布变窄的方法。但这样的背照灯虽然能够以低功耗获得较高的亮度，但是透过棱镜片容易辨认出亮度不均匀。
这种亮度不均匀中最成问题的是，如图27所示，在与排列着多个LED的两端的LED2的外侧对应的导光体区域或相邻LED2的中间产生的阴影部分(暗部)。当该暗部面积较大，在与液晶显示装置的显示画面对应的背照灯的有效发光区域也就容易被辨认出来，背照灯的照明品质大大降低。特别是在为了谋求降低功耗而减少所用的LED个数，或为了谋求装置的小型化而缩小LED和有效发光区域之间的距离的情况下，容易辨认出在有效发光区域有暗部存在。这一亮度不均匀的原因源于从与导光体的光入射端面相邻配置的各个LED发出的光具有指向性，更由于入射导光体时的折射作用导致入射导光体的光的发散程度变得较窄。再有，从光出射面法线方向可观察到的只是与棱镜片的棱镜列方向大致垂直的方向的光，所以所观察的光的发散程度实际上较从导光体出射的光的发散程度小。这样，用现有的采用点状光源作为一次光源的背照灯难以同时做到既降低功耗又保持亮度均匀分布。
再有，在使用冷阴极管等线状光源作为一次光源的背照灯上，作为一种消除入射面附近的暗部的方法，在例如日本特開平9-160035号公报(专利文献3)中提出了一种使导光体光入射端面粗糙的方法，但在将LED等点状光源作为一次光源使用的背照灯上用这种方法不能充分消除前述的暗部。
另一方面，日本実開平5-6401号公报(专利文献4)和特開平8-179322号公报(专利文献5)等提出了以下所述的方法，即在采用冷阴极管等的线状光源的背照灯上，出于使来自导光体的出射光收敛于和光入射面平行的方向之目的，在导光体的光出射面或其相反的一面上并排形成沿与光入射端面大致垂直的方向延伸的多列棱镜列。在形成这样的棱镜列的导光体上，入射导光体的光因导光体的棱镜列的反射，朝着相对入射光方向的倾角变大的方向，或再度返回入射光的方向。因此，入射导光体的光的行进方向在棱镜列的延伸方向上收敛，所以能提高亮度。将这样的导光体应用于使用LED的背照灯时，入射导光体的光由于导光体的棱镜列的反射相对入射光的方向发散，这一发散的光沿和棱镜片的棱镜列大致垂直的方向出射，所以透过棱镜片可以看到光的分布展宽。
但是，若在导光体上形成断面形状由直线部分组成的棱镜列，则由于该棱镜列，在特定方向具有各向异性，光发散，所以如图28所示，在斜向上产生明亮的条状亮度不均。另外，如图29所示，在各点状光源出射的光之间相互重叠的部分亮度变亮产生亮度不均匀。
再有，在为了消除一次光源间或角落部的暗区，如上所述使光入射端面粗糙的情况下，虽然暗区变小，但在图30所示的斜向上可以更显著地观察到明亮的条状亮度不均匀。
以消除这样的亮度不均匀为目的，日本特開2004-6326号公报(专利文献6)提出一种使形成于导光体上的棱镜列表面粗糙，或形成使棱镜列的直线形状变形的棱镜列的方法。但是，在采用这样的导光体的面光源装置上，也由于面光源装置的大小、所配置的LED等点状光源的个数和点状光源的配置间隔的关系，有时发现在图29所示的各点状光源出射的光之间相互重叠的部分亮度变亮，造成点状光源前方处产生暗部。
专利文献1特開平7-270624号公报专利文献2特公平7-27137号公报专利文献3特開平9-160035号公报专利文献4実開平5-6401号公报专利文献5特開平8-179322号公报专利文献6特開2004-6326号公报发明内容本申请之目的在于，提供一种高品位的面光源装置，能消除为了降低以上所述的面光源装置功耗使用数量较少的点状一次光源所伴生的亮度不均匀现象，以及用于该面光源装置的面光源装置用导光体。
即，本申请的面光源装置用导光体，是一种板状的导光体，引导自多个点状一次光源发出的光，并具有供自所述一次光源发出的光入射的光入射端面及供所引导的光出射的光出射面，其特点是，在所述光出射面及其相反一侧的背面中的至少一方的面的所述光入射端面附近，形成高光扩散区域，该高光扩散区域大致沿入射所述导光体的光的指向方向延伸，该指向方向是指沿所述光出射面的面内的指向方向，该高光扩散区域具有比其相邻的区域大的平均倾角。
另外，本申请的面光源装置的特点是，具备所述面光源装置用导光体；与该导光体的所述光入射端面相邻配置的多个点状的所述一次光源；以及与所述导光体的光出射面相邻配置，具有与所述导光体的光出射面对向设置的入光面和其相反一侧的出光面，并在所述入光面上形成沿与所述导光体的光入射端面大致平行的方向延伸而且互相平行的多列透镜列的光偏转元件。
根据本申请，可提供一种能消除为了降低面光源装置的功耗而使用数量较少的点状一次光源所伴生的亮度不均匀现象的、高品位的面光源装置。尤其是能提供一种适用于作为手机或便携式电子游戏机等便携式电子设备的显示屏或各种设备的指示计使用的较小型的液晶显示装置的面光源装置。


图1为表示本发明的面光源装置用的分解立体图。
图2为将本发明的导光体和一次光源一起表示的底视图。
图3为表示由光偏转元件造成的光偏转形态用的图。
图4为将本发明的导光体和一次光源一起表示的立体图。
图5为将本发明的导光体和一次光源一起表示的底视图。
图6为确定本发明的导光体的透镜列的断面形状用的倾斜角度度数分布计算方法的说明图。
图7表示倾斜角度度数分布的一个示例。
图8为确定本发明的导光体的不对称透镜列的断面形状用的倾斜角度度数分布计算方法的说明图。
图9为确定本发明的导光体的不规则形状的凹凸构造列的断面形状用的倾斜角度度数分布计算方法的说明图。
图10为将本发明的导光体和一次光源一起表示的底视图。
图11为模式性表示本发明的面光源装置的法线方向亮度分布的测量方法的俯视图。
图12为表示法线方向亮度分布的示例用的图。
图13为表示使用多个一次光源的亮度分布的示例用的图。
图14为将本发明的导光体和一次光源一起表示的底视图。
图15为表示本发明的导光体的透镜列断面形状的一个示例用的图。
图16为表示本发明的导光体的透镜列断面形状的一个示例用的图。
图17为表示本发明的导光体的透镜列断面形状的一个示例用的图。
图18为表示本发明的导光体的透镜列断面形状的一个示例用的图。
图19为表示本发明的导光体的透镜列断面形状的一个示例用的图。
图20为将本发明的导光体和一次光源一起表示的俯视图。
图21为将本发明的导光体和一次光源一起表示的俯视图。
图22为将本发明的导光体和一次光源一起表示的局部分解立体图。
图23为说明形成本发明的导光体的光出射面用的金属模的制造方法所用的说明图。
图24为说明形成本发明的导光体的光出射面用的金属模的制造方法所用的说明图。
图25为说明形成本发明的导光体的光出射面用的金属模的制造方法所用的说明图。
图26为说明形成本发明的导光体的光出射面用的金属模的制造方法所用的说明图。
图27为说明面光源装置上产生亮度不均用的示意图。
图28为说明面光源装置上产生亮度不均用的示意图。
图29为说明面光源装置上产生亮度不均用的示意图。
图30为说明面光源装置上产生亮度不均用的示意图。
标号说明2LED4导光体41光入射端面43光出射面431高光扩散区域432第1区域433第2区域434第3区域435平滑区域44透镜列形成面44a透镜列6光偏转元件61入光面61a透镜列62出光面
8光反射元件50斜透镜列52点图形具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1为表示本发明的面光源装置的一实施方式用的分解立体图。如图1所示，本实施方式的面光源装置包括多个作为点状的一次光源的LED2；使从该LED发出的光自光入射端面入射并引导光自光出射面出射的在XY面内的矩形板状的导光体4；以及与该导光体相邻配置的光偏转元件6及光反射元件8。导光体4具有上下两个主面和将该两个主面的外周边缘彼此相连的4个端缘。
LED2与导光体4的大致互相平行的一对端面中的一个面(图1的左前方一侧的端面入射端面)相邻而且在其Y方向的中央及其两侧互相间隔适当的距离进行配置。在本发明中，作为一次光源的LED等点状光源出于降低功耗的考虑其数量最好尽可能少，但可以根据导光体4的大小等因素将多个导光体以相等间隔进行配置或靠近配置。
在导光体4的入射端面形成与配置LED2的位置相当的光入射端面41。形成于导光体4上的光入射端面41也可以通过将入射端面切成凹状而形成，使其成为凹圆柱面状等形状。LED发光面和光入射端面最好是凹凸相反互相配合的形状(包括两者均为平面的情况)。
另外，光入射端面41为了加大光在XY面内的发散，最好使其表面变得粗糙。粗糙面的形成方法有例如用铣刀等工具切削的方法；用砂轮、砂皮纸、磨光轮等进行研磨的方法；喷砂加工、放电加工、电解研磨、化学研磨等方法。喷砂加工所用的喷砂粒子有例如玻璃珠之类的球形粒子、氧化铝珠之类的多角形粒子，但由于使用多角形的粒子能形成光发散效果好的粗糙面，所以较为理想。但通过调整切削加工或研磨加工的加工方向，也能形成各向异性的粗糙面。这种粗糙面加工也可直接对导光体的光入射端面施加，但是也可以对与金属模的与光入射端面相当的部分进行加工后，再在成形时将其复制。
可以将导光体4的一个主面(图中为上表面)作为光出射面43。该光出射面43具有使导光体4所引导的光沿相对该光出射面43倾斜的方向(即相对XY面倾斜的方向)出射的指向性光出射机构。该指向性光出射机构由例如粗糙面或凹凸构造的面构成。该指向性光出射机构出射在包括光出射面43的法线方向(Z方向)及与入射端面正交的X方向的两个方向的XZ面内的分布上具有指向性的光。该出射光分布的峰值方向和光出射面43间的夹角为例如10度～40度，出射光分布的半幅值为例如10度～40度。还有，关于该指向性光出射机构的详细情况将在以后阐述。
导光体4的另一主面(图中为下表面背面)为作为凹凸构造列形成面的透镜列形成面44。该透镜列形成面44具有作为互相大致平行地排列的多列凹凸构造列的透镜列，该透镜列沿着从LED2发出并入射导光体4的光的指向方向(光强度分布中的最大强度的方向)延伸，该指向方向是指沿所述光出射面43的面内(XY面内)的指向方向。还有，在以下的说明中，入射导光体4的光的指向方向只要事先不作特别说明，则系指沿光出射面43的面内(XY面内)的指向方向。例如在入射导光体4的光的指向方向大致为X方向的情况下，如图2所示，可以将透镜列44a的方向作为X方向(图2中表示各透镜列44a的棱线)。还有，本发明中，透镜列44a的方向只要是在对使光发散的效果无大损害的范围内，则也可以偏离入射导光体2的光的指向方向，这样的方向可以看作大致沿着入射导光体4的光的指向方向的方向。在这种情况下，透镜列44a的方向相对入射导光体的光的指向方向最好在20度以内的范围内，更理想的是10度以内的范围内。通过在这样的方向上形成透镜列，能使入射导光体的光在XY面内发散，不容易产生暗区。
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的两个主面整个面分别位于与XY面平行的位置上。两个主面中的一个面(位于导光体4的光出射面43一侧的主面)为入光面61，而另一面为出光面62。出光面62为与导光体4的光出射面43平行的平面。入光面61为多列透镜列61a互相平行地排列的透镜列形成面。入光面61的透镜列61a做成沿和入射导光体4的来自LED2的光的指向方向大致正交的方向延伸并互相平行。本实施方式中，透镜列61a沿Y方向延伸。
图3中示出光偏转元件6产生的光偏转的形态。该图表示XZ面内的来自导光体4的峰值出射光(与出射光分布的峰值对应的光)的行进方向。斜着从导光体4的光出射面43出射的光入射透镜列61a的第1面，再由第2面全反射，大致沿出光面62的法线方向出射。另外，在YZ面内，利用上述透镜列44a的作用，能够在大范围的区域内谋求充分提高出光面62法线方向的亮度。
图4为将本发明的导光体和LED2一起表示的立体图。该图中特地表示导光体4的光出射面43的构成，现据此对上述指向性光出射机构进行详细说明。还有，与平面状的光入射端面41对向配置的多个(图4中为4个)LED2保持大致一定的间隔进行排列。从各LED2发出入射光入射端面41的光在导光体4内的指向方向为与光入射端面41大致正交的方向，通常为图1示出的X方向。
作为光出射面43具有的指向性光出射机构，如上所述可列举出由粗糙面或凹凸构造面构成的机构。作为凹凸构造面有例如做成由多个点状或锥状凸起等构成的面、和将棱镜列、双凸透镜列或V字形沟等多列(条)透镜列互相平行地形成，使其沿与入射导光体4的来自LED2的光的指向方向大致正交的方向(图1示出的Y方向)或大致平行的方向(图1示出的X方向)延伸的透镜列形成面。还有，此时的透镜列并不限于直线状延伸的透镜列，可以是围着LED2的弯曲状的面(例如以LED2为中心同心排列的弧面)。
出于使光出射面43内亮度均匀化的考虑，最好这种光出射机构的粗糙面或凹凸构造面依据ISO4287/1-1984在入射导光体的光的指向方向上测定的平均倾角θ a范围为0.2～20度。更理想的平均倾角θa的范围为0.3～10度，而尤为理想的平均倾角θa范围为0.5～5度。
在采用由沿Y方向延伸的透镜列排列构成的透镜列形成面作为光出射机构时，按照这一目的使用的透镜列其排列间距较理想的范围为10～100μm、更理想的为10～80μm、最理想的是20～60μm，顶角较理想的范围为140～179.6度、更理想的为156～179.4度、最理想的是164～179度。
作为形成于导光体4的光出射机构的粗糙面或透镜列形成面等凹凸构造面的平均倾角θa按照ISO4287/1-1984，利用探针式表面粗糙度计测量粗糙面形状，设测量方向的坐标为x，可根据所得的倾斜函数f(x)利用下式(1)及(2)求出。在这里，L为测量长度、Δa为平均倾角θa的正切。
Δa=(1/L)∫0L|(d/dx)f(x)|dx···(1)]]>θa＝tan-1(Δa)…(2)另外，作为导光体的光出射机构，也可以使具有和导光体的主要成分不同折射率的物质存在于导光体中。作为这样的折射率不同的物质，可以使微粒状物质散布于导光体中，也可以在导光体的表面或内部设置折射率不同的层。折射率不同的物质和导光体主要成分之间的折射率之差，以大于等于0.002小于等于0.3为宜、更理想的是大于等于0.005小于等于0.2、最理想的是大于等于0.01小于等于0.1。折射率不同的物质的形状，由于将微粒状物质分散容易制造，所以尤为理想。作为微粒的例子，可以列举出硅系、苯乙烯系或其共聚体、丙烯系或其共聚体、无机粒子等。微粒的浓度大于等于0.01wt％小于等于10wt％为宜、更理想的为大于等于0.1wt％小于等于5wt％、最理想的为大于等于0.2wt％小于等于3wt％。
还有，为了提高面光源装置亮度，最好在与光出射面43的光入射端面41相邻并沿该光入射端面延伸的区域435上不形成光出射机构。不形成这样的光出射机构的平均倾角近似0的平滑区域435的宽度以小于等于7mm为宜、更理想的为小于等于5mm、最理想的为小于等于4mm。
光出射机构通过设计成在导光体4的光出射面43内光漫射特性呈不均匀分布，从而能够谋求抑制光出射面43内亮度的不均匀、或谋求实现最佳的亮度分布。光出射机构在整个有效发光区域内均匀的状态下设置上述光偏转元件、光反射元件、及一次光源，并测量法线亮度时，在亮度发生降低的区域加大导光体的光出射机构的平均倾角，而在亮度增高的区域将其设定得小，通过这样，能减少亮度不均匀。
在本发明的面光源装置，尤其是小型面光源装置上，发光面的亮度的总体分布最好是中央部亮度高，越向周边越是降低。因此，最好在光出射面43的中央部形成平均倾角大的区域，而将其它部分形成为平均倾角较前者小的区域。图4示出的实施方式中，光出射面43上设置大致位于中央部的圆形的平均倾角大的区域432、位于其周围的平均倾角较大的区域433、较该区域433位于更靠近光入射端面41的平均倾角小的区域434、以及位于该区域434和光入射端面41之间沿该光入射端面41的位置上的上述平滑区域435。区域432、433、434构成光出射机构。平均倾角小的区域434的平均倾角θa的范围以0.2～2度为宜、更理想的是0.5～1.5度，另外，平均倾角较大的区域433的平均倾角θa的范围以1～10度为宜、更理想的是1.5～5度，而平均倾角大的区域432的平均倾角θa的范围以1.5～20度为宜、更理想的为2～10度。上述各区域为避免在互相邻接的区域间光漫射特性急剧变化造成的亮度急剧变化等品质降低，最好做成至少在各边界区域平均倾角θa缓慢变化。
再有，在本发明中，在导光体4的光出射面43上，在光入射端面41附近，在大致沿各LED2的前方即从各LED2入射导光体4的光的指向方向(通常为图1示出的X方向)延伸的直线上，形成大致沿该直线延伸的高光扩散区域431。该高光扩散区域431配置于上述平均倾角小的区域434内，具有较相邻的周围区域即区域434大的平均倾角。因此高光扩散区域431其光扩散性较区域434高。高光扩散区域431也构成光出射机构。设置该高光扩散区域431是为了抑制由于在相邻的LED2出射的光彼此之间重叠的部分亮度变亮造成在各LED2的前方产生相对较暗的部分。高光扩散区域431和区域434的平均倾角θa之差最好设定为0.1～1度。当平均倾角θ a之差不到0.1度时，存在不能充分发挥制止LED2前方产生暗部的效果的倾向，反之，当超过1度时高光扩散区域431变得过于明亮，有招致产生亮度不均匀的倾向。该高光扩散区域431和区域434的平均倾角θa之差更理想的是0.3～0.7度。最理想的是0.2～0.4度。该高光扩散区域431为了避免由于与区域434之间光扩散性急剧变化造成亮度的急剧变化等而品质降低，最好做成至少在和与其相邻的周围区域之间的边界区域平均倾角θa缓慢变化。
高光扩散区域431做成大致沿导光体4内的入射光的指向方向延伸的长方形或三角形等纵向长的形状。该形状为了避免由于和周围之间光漫射特性的急剧变化造成亮度的急剧变化等而品质降低，最好将其角部倒角为圆形，或做成椭圆形。图4示出的高光扩散区域431的形状相当于将细长的长方形的各角倒角成圆形或椭圆形的形状。高光扩散区域431的长或宽可按照发生的暗部适当设定，但为了有效抑制在高光扩散区域431不过于明亮的范围在LED2前方产生暗部，长边(导光体4内入射光的指向方向的尺寸)相对短边(和导光体4内入射光的指向方向大致正交的方向的尺寸)的比率即长宽比理想的范围为1.1～7，最好是宽度为0.5～5mm、长度为0.55～35mm左右，更理想的是长宽比范围为3～5，宽度为1.5～4.5mm、长度为5～15mm。
至于高光扩散区域431的形成位置也可按照产生的暗部适当设定，但为了有效地制止在高光扩散区域431不过于明亮的范围在LED2前方产生暗部，最好做成使靠近光入射端面41的端部位于离开光入射端面41约0.5～7mm的位置，同时使该端部在有效发光区域外。
本发明中，为了使亮度不均匀不易被觉察，最好能对形成于导光体4的透镜列44a等凹凸构造列的断面形状作适当调整。这一断面形状的适当调整以确定后面将说明的透镜列断面形状等的凹凸构造列所需的微小区域的倾斜角度(微小倾斜角度)及以基于此的角度成分的存在比例(分布度数)为基准。
作为确定透镜列44a等凹凸构造列的断面形状的计算微小倾斜角度或分布度数用的断面，取与透镜列等凹凸构造列延伸的方向大致垂直的断面(参照图5(a))。在透镜列44a等凹凸构造列不是互相完全平行的情况下，取与各透镜列等的凹凸构造列的延伸方向正交的曲面形状的断面(参照图5(b))。
从透镜列断面形状中如图6(a)所示抽出断面形状不断重复的结构中5个周期的形状。将这一断面形状沿其形状线作500等分(每个重复的单位作100等分)分割成500个微小区域。再有，断面形状的抽出不限于5个周期，另外，分割个数也不限于500，只要作为代表整个断面形状的微小倾斜角度和分布度数能获得适当的值，这些都可适当变更。
如图6(b)所示，在各微小区域求其切线(例如该微小区域中央位置上的切线，近似地说，也可以如图6(b)所示用连接两端的线段代表。以下均一样)和透镜列形成面44等凹凸构造列形成面(这里系指将透镜列等凹凸构造列置之度外的平面。以下均一样)间的夹角(倾斜角度)的绝对值，对每一度角度，计算对于整个微小区域的倾斜角度绝对值的度数分布(具有各种倾斜角度的微小区域的数量相对整个微小区域的数量的比例)(即设该角度为α°，用角度α°代表大于等于α°-0.5°并小于等于α°+0.5°的角度范围)。图7示出该度数分布的计算示例。
在所得的度数分布中，求出取某一范围的角度的微小区域的数量相对整个微小区域的数量的比例，将其作为该角度范围的角度成分的存在比例。根据这一存在比例确定透镜列等凹凸构造列的形状。例如在图7中，角度范围为20～50°的微小区域的数量相对于全部微小区域的数量的比例为35％的情况下，20～50°的角度成分存在比例为35％。
如图8所示，在断面形状重复构造的各重复单位的形状是左右不对称的情况下，从断面形状重复构造中抽出5个周期的形状，只对其各重复单位的左侧部分，分别沿其形状线作50等分，合计分割为250个微小区域，同样地只对各重复单位右侧的部分，分别沿其形状线作50等分，合计分割成250个微小区域。而且在左边部分的各微小区域，求其切线和透镜列形成面44等凹凸构造列形成面间的夹角(倾斜角度)的绝对值，对全部微小区域逐度计算出倾斜角度绝对值的度数分布。同样地对于右侧部分，也对全部微小区域逐度计算出倾斜角度绝对值的度数分布。断面形状的抽出不限于5个周期，另外，分割个数也不限于上述个数，只要对于左边部分及右边部分作为代表全体断面形状的微小倾斜角度及或分布度数能获得适当的值，可根据情况适当变更。
还有，如图9所示，有时也会在凹凸构造列上存在断面形状上未必能够看作是单位形状的重复的不规则的形状，在这种情况下，抽出沿断面形状的形状线测出的长度500μm份额，沿形状线将其500等分，对由此所得的长度1μm的各微小区域，与上面所述样同样地计算出度数分布。还有，断面形状的抽出不限于程度500μm的份额，而且分割个数也不限于500个，只要作为代表全部断面形状的微小倾斜角度的分布度数能获得适当的值，则可适当变更。
另外，在本发明中，在大致相同的单位形状是有规则重复的断面形状的情况下(即凹凸构造列是透镜列的情况下)，形成于相邻的重复单位彼此之间的边界部分的谷部(断面形状中最低位置附近的区域)的形状对光学性能带来很大的影响。因而，采用透镜谷部的倾斜角作为一个评价项目。其测量如以下所述。如以上所述从断面形状的重复构造中抽出例如5个周期的形状。将该断面形状沿其形状线作例如500左右的等分(对各重复单位作100等分)，分割成例如500个微小区域。在形成于各重复单位之间的边界部的5个透镜谷部，从各重复单位之间的边界开始分别求左右各6个微小区域的上述倾斜角度的平均值。而且，在各重复单位的形状是左右对称的情况下，取如上所述地求得的10个平均值的平均，作为该透镜列的谷部倾斜角。还有，在各重复单位的形状是左右不对称的情况下，对如上所述求出的左侧及右侧，分别取5个平均值的平均，作为该透镜列的左侧谷部倾斜角及右侧谷部的倾斜角。
再有，如以上所述，在一次光源间隔宽，而且光入射端面至有效发光区域的距离小的情况下，在该有效发光区域内图27所示那样的暗部的亮度不均匀容易被辨认出来。为了减小这种亮度不均匀，有必要在一次光源附近即光入射端面附近在XY面内使入射导光体的光充分发散，以便在较宽的区域通过光偏转元件6能观察光。因此，在本发明中，至少将一次光源附近即光入射端面附近的透镜列44a的形状做成能使光很好地扩展。如上所述，入射导光体的光在XY面内利用在透镜列44a处的反射沿相对光的指向方向倾斜的方向行进，沿该斜向行进的光利用透镜列44a处的反射返回入射光的指向方向。其结果是，入射导光体的光在XY面内发散，而且沿和光偏转元件6的透镜列61a大致垂直的方向行进。因此，通过光偏转元件从光出射面法线方向进行观察时，可以看到光发散。
为了提高这种使光发散的作用，在透镜列44a等凹凸构造列的断面形状中，20～50°的角度成分的存在比例大于等于一定值的形状是理想的。为了更加提高使光发散的作用，25～50°的角度成分的存在比例大于等于一定值的形状是理想的，或最好是30～50°角度成分的存在比例大于等于一定值的形状，或最好是35～50°角度成分的存在比例大于等于一定值的形状，或最好是40～50°角度成分的存在比例大于等于一定值的形状。为了提高这一作用，上述角度成分的存在比例越高越好。
这里所谓透镜列44a等凹凸构造列的断面形状，系指在计算上述参数之际抽出的平均处理后的结果，因而，在断面形状是上述那样的不规则形状时，意即不问各个凹凸构造列的形状如何都作平均处理。另外，在断面形状的重复构造的各重复单位的形状为上述那样左右不对称的形状时，有必要分别对左侧部分及右侧部分分别如上所述地作相应的处理。以下对凹凸构造列是透镜列，并且断面形状的重复构造的重复单位的形状为左右对称的形状的情况进行说明，其它的情况也一样。
为了提高使光发散的作用，最好至少在一次光源附近(光入射端面附近)，用透镜列44a的断面形状的倾斜角度绝对值表示的20～50°的角度成分的存在比例大于等于10％，更理想的是大于等于20％，最理想的是大于等于30％。
为了更加提高使光发散的作用，最好至少在一次光源附近(光入射端面附近)，透镜列44a的断面形状中大于等于25°小于等于50°的角度成分的存在比例大于等于10％，更理想的为大于等于20％，最理想的为大于等于30％。
为了更加提高使光发散的作用，最好至少在一次光源附近(光入射端面附近)，透镜列44a的断面形状中25°～50°的角度成分的存在比例大于等于20％，更理想的为大于等于30％，最理想的为大于等于40％。或者透镜列44a的断面形状中30°～50°的角度成分的存在比例大于等于5％，更理想的为大于等于10％，最理想的为大于等于15％。
为了更加提高使光发散的作用，最好至少在一次光源附近(光入射端面附近)，透镜列44a的断面形状中30°～50°的角度成分的存在比例大于等于10％，更理想的为大于等于20％，最理想的为大于等于30％。或者，透镜列44a的断面形状中35°～50°的角度成分的存在比例大于等于8％，更理想的为大于等于10％，最理想的为大于等于20％，或者，透镜列44a的断面形状中40°～50°的角度成分的存在比例大于等于2％，更理想的为大于等于3％，最理想的为大于等于5％。
为了提高光出射面法线方向上测出的亮度，最好使相对于和入射导光体的光的光出射面平行的面内的指向方向斜向的光朝向光的指向方向的作用大，为此，最好一边利用反射改变光的行进方向，一边设置沿透镜列44a的延伸方向具有收敛作用的透镜列44a。
为了抑制如图28所示的，透镜列44a沿特定方向具有各向异性而使光发散而产生的斜向明亮的条状亮度不均匀，最好将透镜列44a的断面形状做成曲线状，以使光不集中于特定的角度。具体地说，至少在一次光源附近，在透镜列44a的断面形状上，或设角度为α°，对α°＝0～80°范围内全部角度求大于等于α°小于等于α°+10°的角度成分存在比例时，最好其最大值小于等于60％，理想的为小于等于50％，更理想的为小于等于40％。若该最大值过大，则透镜列44a的断面形状变成直线，或在特定方向上具有各向异性，光容易发散，所以容易产生如图28示出的斜向明亮的条状亮度不均匀。
另一方面，如果减小α °～α°+10°的角度成分的存在比例的最大值，透镜列的断面形状就不得不具有多种角度成分。本发明中，如下所述大于等于35°的角度成分变得过多时，沿入射光指向方向行进的光相对增多，产生一次光源的前方变得明亮的现象。而且，大于50°的角度成分使光发散的作用也小。因此，最好透镜列的断面形状其大部分微小区域分布于角度成分小于等于60°的范围，最好是小于等于50°的范围内。因而，α°～α°+10°的角度成分存在比例的最大值以大于等于15％为宜，理想的是大于等于20％。
基于以上理由，前述40～50°角度成分的存在比例以小于等于60％为宜，更理想的为小于等于50％，最理想的为小于等于40％。另外，前述35～50°角度成分的存在比例以小于等于90％为宜，更理想的为小于等于75％，最理想的为小于等于60％。前述的30～50°角度成分的存在比例以小于等于80％为宜。
以下对光入射端面41进行说明。当使光入射端面变得粗糙时，相对入射导光体的光线在与光出射面43平行的面内的光的指向方向倾斜的光大量入射。这样，XY面内光的发散变大，图27那样的暗部变小。但光的发散一大，沿倾斜方向行进的光因在透镜列44a上反射而容易射出，所以在光发散最大的角度，图30所述的明亮的条状部分就容易产生。
为防止该亮度不均匀在有效发光区域内发生，在一次光源附近区域和有效发光区域使透镜列的构造互不相同的做法相当有效。具体地说，在一次光源附近增加使光发散作用最强的30～50°的角度成分，而在有效发光区域内则使其减少。或者，在一次光源附近加大谷部倾角，而在有效发光区域内则将其减少。利用这些手段，在一次光源附近，光线由于透镜列44a的反射在相对光的指向方向倾斜的方向上发散，一边再度返回入射光的指向方向一边行进。其结果是，入射导光体4的光在XY面内发散。而且，沿和作为光偏转元件6的透镜片例如棱镜片的棱镜列垂直的方向出射的光增加，所以在透过棱镜片观察时，可以看到光发散。而且，成为图30的亮度不均匀原因的最大发散角度的光由于在有效发光区域内形状不同的透镜列44a的反射不再返回入射光的指向方向。其结果是，透过棱镜片观察时，就看不到图30示出的条状亮线。
更具体地说，如图10所示，最好将一次光源附近的区域A做成透镜列形成面的断面形状中30～50°角度成分存在比例大的区域，并且在到达有效发光区域之前切换成上述30～50°角度成分存在比例更小或谷部倾斜角更小的另一区域B，这样做使得区域A和区域B之间的边界无法辨认出来。具体地说，最好自有效发光区域从大于等于0.1mm的面前开始转换成区域B，更理想的为大于等于0.3mm，最理想的为大于等于0.5mm。然后，将全部有效发光区域作为区域B(图10(a))或将部分有效发光区域作为区域B(图10(b))。
区域B的透镜列44a的具体的断面形状，与区域A相比30～50°的角度成分存在的比例以少5％以上为宜，少8％以上比较理想。或者区域B的透镜列44a具体的断面形状与区域A相比，谷部倾斜角小5％为宜，理想的为小10％以上，更理想的为小15％以上。若区域A和区域B之间的断面形状之差过小，则有降低防止图30的亮度不均匀的效果的倾向。
另外，区域B的透镜列44a的具体形状，以30～50°的角度成分的存在比例小于等于40％为宜，较理想的为小于等于30％并且大于等于5％，更理想的为大于等于10％，最理想的为大于等于15％。或者，小于等于35～50°的角度成分的存在比例小于等于30％为宜，较理想的为小于等于20％，并且大于等于2％，更理想的为大于等于8％，最理想的为大于等于13％。或者，区域B的透镜列44a的具体形状，以谷部倾斜角小于等于30°为宜，较为理想的为小于等于25°，还要理想的是小于等于20°，并且大于等于5°，再理想的是大于等于8°，最理想的为大于等于10°。若上述角度成分存在比例或谷部倾斜角过大，则可能会降低防止图30那样的亮度不均的效果，若过小，则不能使在一次光源附近的区域中发散的光向与棱镜片的棱镜列垂直的方向反射，借助于棱镜片沿光出射面的法线方向上升的光的分量减少，其结果是，法线方向的亮度有可能会降低。
该区域A与区域B的转换部的构造最好做成透镜列44a的形状缓慢变化小构造。这样，即使将转换部置于靠近有效发光区域端面(即有效发光区域和与液晶显示装置的不显示部分对应的区域之间的边界)处，依然能避免透镜列形状转换部的构造映照在有效发光区域内。
作为一种使透镜列形成面的形状部分改变的方法，有使表面粗糙的方法。通过用各种方法使透镜列表面至少一部分变得粗糙，从而能容易又廉价地使透镜列的形状的至少一部分发生变化。另外，也能连续地改变这一变化的程度，根据位置缓慢地改变透镜列的形状。通过对透镜列44a进行表面粗糙处理，也能消除如图29所示的亮度不均匀。
为了降低如图29所示的、由于从多个一次光源发出的光的重叠造成的亮度不均，最好能对各一次光源发出的光的亮度分布和光源间的距离之间的关系作适当调整。具体地说，在设置光偏转元件6和光反射元件8的状态下，在与导光体4端面相邻设置的多个一次光源2中只有1个发光时，如图11所示，在距有效发光区域的光入射端面一侧的端面3～3.5mm的宽0.5mm的区域S，沿其长度方向(y方向)按1mm的间隔测量法线亮度，在画出测量位置y(mm)和亮度间的关系曲线时，其半幅值距离与一次光源间的距离的比率最好在0.8～1.2倍的范围内，理想的为大致相等。图12(a)、(b)中示出画有测量位置y(mm)和亮度间的关系曲线图的例子。图12(a)表示这一比率大于1.2的情形，而图12(b)表示这一比率小于0.8的情形。若这一比率过大，则如图13(a)所示，来自相邻的一次光源2的光的分布重叠变大，这一重叠的部分变得特别明亮而且容易产生明暗花纹。另外，若上述比率过小，则如图13(b)所示，来自一次光源2的光的分布发散不足，一次光源正面部分变得特别明亮，而与相邻一次光源的中间位置对应的区域相对变暗，并容易产生明暗花纹。
为了适当地调整以上所述的各一次光源发出的光的亮度分布和光源间距离之间的关系，透镜列44a的断面形状在一次光源附近最好满足以下条件。即在缩小上述半幅值全宽距离的情况下，最好增大透镜列44a的35～60°的角度成分的存在比例或小于等于15°的角度成分的存在比例。反之，在增大上述半幅值全宽距离的情况下，最好减小透镜列44a的35～60°的角度成分的存在比例或小于等于15°的角度成分的存在比例。大于等于35°的角度成分一多，相对于入射光指向方向倾斜着行进的光被透镜列44a反射，在极近一次光源的地方出射，所以沿入射光指向方向行进的光就相对增多。另外，小于等于15°的角度成分一多，利用透镜列44a不易使用光发散，所以沿入射光指向方向行进的光就相对增多。
具体地说，典型的一次光源间的距离为5～15mm，在这种情况下，满足上述条件的透镜列的断面形状至少在一次光源附近，35～60°的角度成分的存在比例为4～55％，或小于等于15°的角度成分的存在比例为25～85％为宜。更理想的为35～60°的角度成分的存在比例为10～45％，最理想的为20～40％。另外，小于等于15°的角度成分的存在比例30～70％则更加理想。
以下对透镜列44a形状互异的区域A和区域B的配置进行说明。如图10(a)所示，可将区域A配置于一次光源2附近，而将区域B配置于整个有效发光区域和靠近该一次光源的端面至区域A为止的区域中。又如图10(b)所示，可将区域A配置于一次光源2附近，而将区域B配置于与该区域A相邻并包括有效发光区域的靠近一次光源的端面在内的带状区域。这里，有效发光区域中的区域B以外的区域的构造可以和区域A相同，也可以是除此以外的构造。但在这种情况下，有效发光区域内透镜列44a的形状会发生变化，所以为了使由于形状变化(形状转换)而引起的亮度不均不被辨认出来，最好形状的转换慢慢地进行。
再如图14所示，最好区域B的构造做成在与区域A相邻而且包括有效发光区域的一次光源侧端面的一部分在内的部位而且配置成岛状。这里，有效发光区域中区域B以外区域的构造可以和区域A一样，也可以为其以外的构造。但在这种情况下，有效发光区域内透镜列44a的形状会变化，所以为了使由于形状变化(形状转换)而引起的亮度不均不被辨认出来，最好缓慢地进行形状转换。
作为透镜列44a的理想的断面形状，断面形状线的一部分或全部有由像图15那样的向外凸的曲线组成的形状、由图16那样的向外凹的曲线组成的形状、以及由图17那样的具有向外凸的区域和向外凹的区域的曲线组成的形状。另外，作为透镜列44a的理想的断面形状，有如图18所示的多边形形状(即由直线组成的形状)、和如图19所示的直线和曲线组合的形状等。在采用包含这些多边形或直线的形状时，为了不产生图28所示的亮度不均，最好能特意地对形状作适当设定。如上所述，最好在对0～80°范围的角度α°求某个角度α°～α°+10°的角度成分存在比例时，其最大值小于等于60％为宜，理想的为小于等于50％，更理想的为小40％。而且，在透镜列的断面形状包含若干条直线时，光被与各条直线对应的平面反射，借助于此，增强使光发散的作用，而且若是反射的角度互相差异很大的构造，则光沿各种各样的方向行进，图28那样的亮度不均就难以产生。理想的形状为图18所示的多边形形状，是与透镜列形成面间的夹角有约40°、约30°、约20°的直线形状，或具有约40°、约30°、约20°、约0°的直线的形状。另外，也可以是具有满足这一条件的直线的图19那样的构造。若是这些的构造，则即使是例如某个角度α°～α°+10°的角度成分的存在比例较大的情况下，也由于使光按照其它的角度成分向和附近的角度成分差别很大的方向反射，所以不易产生图28那样的亮度不均匀。
在图18及图19的断面形状中，直线(边)的数量最好是2～20条，更理想的是3～15条，最理想的为4～10条。在边的数量过少的情况下，因光不会向各种方向发散，所以容易产生图28那样的亮度不均匀，而另一方面，在边的数量过多的情况下，制造具有透镜列44a的导光体就变得困难。
另外，透镜列44a的一次光源附近区域处的断面形状是曲线形状，也可采用与该区域相邻的区域的断面形状为近似三角形等形状的近似多角形的导光体。具体地说，在透镜列44a左右各斜面上，在对0～80°范围的角度α°求某个角度α°～α°+10°的角度成分的存在比例时，最好采用其最大值在与其相邻的区域比在一次光源附近区域大的导光体。这样做在一次光源附近能够利用断面形状为曲线状的透镜列使光发散而不产生亮度不均匀，在与其相邻的区域，利用断面形状做成近似三角形等近似多角形的透镜列44a聚光，从而获得高亮度。
透镜列44a的排列间距以在10～100μm的范围内为宜，更理想的为10～80μm，最理想的范围为20～70μm。还有，在本发明中，只要透镜列44a的排列间距在上述范围内，则即使是所有的透镜列44a相同都可以，也可以部分不同，也可以缓慢变化。
在所需的发散角大于等于110°的特大情况下，仅靠大致沿导光体入射光的指向方向延伸的透镜列难以使光充分发散，在这种情况下，在导光体4的光出射面或背面最好配置如图20示出的，沿相对入射光的指向方向(X方向)斜向延伸的斜透镜列50。尤其是最好透镜列沿与所需的发散角对应的方向大致相同的方向延伸。由于这种斜透镜列50的存在，能将在透镜列44a上未能适当地反射的呈大角度的入射光成分也良好地反射，并将行进方向变换成在透镜列44a上能恰当地反射的角度。该斜透镜列50的理想的形成位置是与不显示部对应区域的一次光源间对应的区域，在不形成该区域时，最好是透过光偏转元件6、例如棱镜片能观察暗部的区域。在该区域，存在未朝向与棱镜片的棱镜列垂直的方向的光线，所以改变该区域的光行进方向对于减少图27的暗部是一种有效的手段。所形成的斜透镜列最好用和上述透镜列44a同样的方法算出的20～50°的角度成分的存在比例为10～80％。这一存在比例若过小则使光行进方向改变的作用降低，而若过大则产生新的亮线，容易成为新的亮度不均匀的原因。
另外，出于同样的目的，也可以在导光体4的光出射面或背面设置如图21所示的点状图形52。点状图形52可通过蚀刻或激光加工等方法形成。由于这样的点状图形52的存在，用透镜列44a不能恰当地反射的相对入射光的指向方向呈较大角度的入射光成分也能较好地反射，将行进方向变换成在透镜列44a上能适当反射的角度。该点状图形理想的形成位置为与不显示部对应区域的一次光源间对应的区域，在不形成该点状图形时最好是透过棱镜片能观察到暗部的区域。在该区域有不朝向与棱镜片的棱镜列垂直的方向的光存在，所以使该位置的光的行进方向变化对于降低图27的暗部是一种相当有效的手段。所形成的点状图形的各点的形状在与将一次光源和点加以连接的直线正交的断面上，用和上述透镜列44a相同的方法计算出的20～80°的角度成分的存在比例最好是10～80％。这一存在比例若过小则使光的行进方向改变的作用降低，而若过大则产生新的亮线，容易成为产生新的亮度不均的原因。
本发明中，如上所述在导光体4的光出射面43上形成光出射机构，最好将其相反一侧的主面(背面)作为形成透镜列44a的透镜列形成面，但也可以将光出射面作为透镜列44a的形成面，在其相反一侧的主面上形成具有高光扩散区域的光出射机构。
图22为将本发明的面光源装置用导光体的一部分和LED一起表示的局部分解立体图。本实施方式中，光入射端面41形成具有各向异性的粗糙面。这种各向异性的粗糙面其沿光出射面43的Y方向上的平均倾角θ a比和光出射面43正交的Z方向上的平均倾角θa大。通过采用这样的粗糙面，能使LED2发出并从光入射端面41入射导光体的光在XY面内的分布发散开来。这样能防止由于XZ面内的分布过度发散致使光入射端面附近的导光体4出射过度的光，能高效率地将所要强度的光导向光出射面43较宽的区域，可有助于提高亮度的均匀性。
该光入射端面41的各向异性粗糙面以沿光出射面43的Y方向上的平均倾角为3～30°为宜，更理想的为4～25°，特别理想的为5～20°。平均倾角若小于等于3°则上述作用的效果会减弱，平均倾角超过30°时，XY面内光的分布过于发散亮度会降低。另外，为获取上述作用的效果，与光出射面43正交的Z方向上的平均倾角最好小于等于5°，特别是小于等于3°。再有，光入射端面41的各向异性粗糙面最好在沿所述光出射面43的方向上测量时的倾角大于等于8°的区域的长度小于等于测量总长的5％。当倾角大于等于8°的区域之长度超过测量总长的5％时，由于XY面内光的分布过于发散从而会产生因光入射端面附近导光体4过度发出射光线致使亮度降低的现象。
这样的各向异性粗糙面最好是形成大致沿Z方向延伸的互相大致平行的、规则或不规则的凹凸构造。更具体地说，可列举出大致沿Z方向延伸的互相大致平行的透镜列、或对该透镜列表面作粗糙处理的例子。
本发明的导光体4可由光透射率高的合成树脂构成。这样的合成树脂有例如异丁烯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、环聚烯树脂等。尤其是异丁烯树脂因其光透射率高、耐热性、力学特性、加工成型性能均佳，故最为适合。这样的异丁烯树脂最好是以异丁烯酸甲酯为主要成分的树脂，异丁烯酸甲酯大于等于80重量％的树脂为理想。在形成导光体4的粗糙面的表面构造或棱镜列等表面构造、或者光入射端面的各向异性粗糙面构造时，也可以利用具有所要表面构造的模具构件对透明合成树脂板进行热压而形成，也可以利用网印、挤出成型号、或注射模塑成型等方法在成型之同时赋予形状。又可利用热或光固化树脂等形成构造面。
下面对这些模具构件(金属模)的形成方法进行说明。构成本发明的导光体4的光出射机构的高光扩散区域431及其它区域432、433、434之形成可以通过复制预先在金属模上形成的形状复制面的形状来进行。这种金属模的形状复制面的形成方法，在利用粗糙面形成光出射机构的情况下有例如设置具有与形成于金属模表面的区域的1个或多个区域相当的开口部的遮挡板等，遮挡相应区域以外的部分，再进行喷砂或腐蚀的方法。特别是在利用微粒进行喷砂处理的情况下，透过在距金属模表面适当的距离上设置遮挡板，可以在上述相应区域的外周部形成平均倾角θ a渐渐减小的区域(上述边界区域)。图23至图26中示出制造具有形成导光体光出射面用的形状复制面的金属模的过程中喷砂处理所用的遮挡板的具体示例。图23表示具有与图4示出的区域432、433相当的半径(R)为45mm的圆形开口部的遮挡板。图24表示具有与图4示出的区域432相当的半径(R)为17mm的圆形开口部的遮挡板。图25表示具有与图4示出的高光扩散区域431相当的长径为13.5mm短径为3mm的4个开口部的遮挡板。另外，图26表示具有虽然图4未示出，但与光出射面43的光入射端面附近两角落区域相当的长度4mm的两条等边的直角等边三角形的两个开口部的遮挡板。另外，在形成点状或锥状凸起等凹凸构造的情况下，作为金属模的形状复制面的形成方法，有例如在形状复制面的规定位置上形成与所要的凹凸构造对应的相反的形状的方法等。
作为一种使形成于本发明的导光体上的透镜列44a的形状部分改变的方法，有例如对利用切削或蚀刻等方法形成的具有透镜列形状复制面的金属模之一部分或全部进行喷砂处理的方法；对具有透镜列形成面的金属模之部分或全部进行研磨，再将其复制的方法；以及对采用具有透镜列形状复制面的第1金属模成型所得的成型物之部分或全部喷砂，再度将其复制，由此获得具有透镜列形状复制面的第2金属模的方法。利用这些方法，或通过利用至少对导光体4的透镜列形成面之一部分直接进行喷砂处理形成喷砂痕，可以使透镜列44a断面形状的度数分布或谷部倾角发生变化。
形成于光偏转元件6的透镜形状根据目的可使用各种形状，有例如棱镜形状、双凸透镜形状、蝇眼(フラィァィ)透镜形状、波浪形状等。其中将多列断面大致为三角形的棱镜列排列而成的棱镜片尤为理想。棱镜列顶角的范围最好为50～80°，更理想的为55～70°。
本发明的光偏转元件6可由光透射率高的合成树脂构成。这样的合成树脂有例如异丁烯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、环聚烯树脂等。其中，尤其是异丁烯树脂因其光透射率高、耐热性、力学特性、加工成型性能均佳，故最为适合。这种异丁烯树脂最好是以异丁烯酸甲酯为主要成分的树脂，异丁烯酸甲酯大于等于80重量％为宜。在形成光偏转元件6的棱镜列等的表面构造时，可以利用具有所要的表面构造的模具构件对透明合成树脂板进行热压而形成，也可以利用网印、挤出成型、或注射模塑成型等方法在成型之同时赋予所要的形状。另外也可利用热或光固化树脂等形成构造面。这些模具构件可通过对金属模进行切削或蚀刻等方法而得到。再有，可在由聚酯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚异丁烯(酰)亚胺系树脂等组成的透明薄膜或薄板等透明基材上，在其表面形成由激活能量射线固化型树脂组成的粗糙面构造或透镜列排列构造，也可以将这样的薄片利用接合、熔敷等方法与另一透明基材接合成一体。作为激活能量射线固化树脂可使用多官能(偏)丙烯化合物、乙烯化合物、(偏)丙烯酸酯类、丙烯基化合物、(偏)丙烯酸的金属盐等。
作为光反射元件8可使用例如表面具有金属蒸镀反射层的塑料片。本发明中，也可采用利用金属蒸镀等方法在导光体4的光出射面的相反一侧的主面44上形成的光反射层等，代替反射片作为光反射元件8。还有，最好在导光体4的四个侧端面(除光入射端面41外)上也附上反射构件。
实施例以下示出本发明的实施例。还有，在实施例中，导光体断面形状的微小区域倾斜角度的测量如下所述进行，即制作导光体的透镜列形成面的复制品，将其在与透镜列延伸方向正交的面切断，根据用光学显微镜或原子显微镜、或者其它的摄像手段将切断端面放大所得的断面形状线进行测量。微小区域倾斜角度的绝对值的度数分布计算及谷部倾角计算如关于图6进行的说明那样进行。但如上所述将断面形状等分设定微小区域时，有时断面形状的坐标测量会变得相当繁琐。在这种情况下，可用下述方法简单地计算出来。
首先，按照Y坐标等分的方式分割切断端面，设定微小区域。其后，用和上述相同的方法，计算出与等分Y坐标的微小区域相关的微小区域倾斜角度的绝对值的度数分布。求计算出的度数分布中各倾斜角度的，度数/[倾斜角度的余弦(cos)]。然后，求度数/[倾斜角度的余弦(cos)]的总和。接着，对各倾斜角度求{度数/[倾斜角度的余弦(cos)]}/总和。这一值成为将断面形状等分，设定微小区域时的度数分布。
平均倾角的测量用探针式表面粗糙度计(东京精密仪器株式会社制造的サ一フコム570A型)，采用1μmR、55°圆锥形钻石针(010-2528)作为探针，以0.03mm/秒的驱动速度进行测量。测量长度为2mm。在对抽出曲线的平均线的倾斜进行校正后，按照前述的式(1)及式(2)求出该曲线微分后的曲线的中心线平均值。
实施例1对镜面抛光过的有效发光区域51mm×71mm、厚3mm的不锈钢板表面，从其长度51mm一侧的短边(与光入射端面对应的边)开始向有效发光区域内1mm为止的区域用粘胶带遮蔽，然后按以下条件进行第1喷砂处理使表面粗糙。也就是采用粒径小于等于106μm的玻璃珠(ポッタ一ズ·バロティ一ニ株式会社制造的J220)，设不锈钢板到喷嘴的距离为32cm，用0.09MPa的喷吹压力，沿X轴方向使喷嘴以8.0cm/s的移动速度移动，并使不锈钢板沿Y轴方向依次每移动10mm进行一次喷砂处理。不锈钢板的受过第1次喷砂处理的粗糙面部分的平均倾角θ a为1.0°。还有，在本说明书及附图中，与金属模(模具构件)及其坯料有关的所谓有效发光区域系指与面光源装置的发光区域对应的形成导光体区域用的模具构件及其坯料的区域。另外，关于金属模及其坯料的X轴方向及Y轴方向系指与在有关利用其成型的导光体的图1等中示出的X轴方向及Y轴方向对应的方向。
然后，将图23示出的遮挡板按照图示的位置关系配置于距第1次喷砂处理过的不锈钢板7cm的高度，除喷嘴移动速度为6.0cm/s外，其余均与第1次喷砂处理相同地进行第2次喷砂处理。不锈钢板的受过第2次喷砂处理的粗糙面部分的平均倾角θa为1.8°。然后，将图24示出的遮挡板按照图示的位置关系配置于距第2次喷砂处理的不锈钢板7cm的高度，与第2次喷砂处理相同地进行第3次喷砂处理。不锈钢板的受过第3次喷砂处理的粗糙面部分的平均倾角θa为2.5°。再将图25示出的遮挡板按照图示的位置关系配置于距第3次喷砂处理过的不锈钢板5cm的高度上，除喷嘴移动速度为3.5cm/s外、其余均与第2次喷砂处理相同地进行第4次喷砂处理。不锈钢板的受过第4次喷砂处理的粗糙面部分(与导光体光出射面的高光扩散区域对应的部分)的平均倾角θa为1.3°，在高光扩散区域的外周部，在2mm的宽度上形成平均倾角θa渐渐减少的区域。另外、将图26示出的遮挡板按照图示的位置关系配置于距第4次喷砂处理过的不锈钢板2cm的高度上，除用平均粒径30μm的氧化铝粒子(フジミィンコ一ピ レ一テッド株式会社制造的A400)，喷嘴移动速度1.5cm/s、喷吹压力0.6MPa外，其余与第2次喷砂处理相同地进行第5次喷砂处理。不锈钢板的受过第5次喷砂处理的粗糙面部分(与导光体光出射面的光入射端面附近的两个角落的区域对应的部分)的平均倾角θa为4°。通过这样制成第1金属模。
另一方面，在镜面抛光过的有效发光区域51mm×71mm、厚34mm的淬火钢板镀上厚0.2mm的镍后对其进行镜面抛光，在其表面通过切削加工形成间距50μm的透镜列平行于长度71mm的边连续设置的对称的透镜图形。然后，用粘胶带将从该钢板的长度51mm的一方的短边(与光入射端面对应的边)起至3.5mm为止的区域加以遮蔽，再用粒径小于等于63μm的玻璃珠(ポッタ一ズ·バロティ一ニ株式会社制造的J400)，除喷嘴的移动速度为3.8cm/s、喷吹压力为0.2MPa外，其余与第2次喷砂处理相同地进行喷砂处理。通过这样，制成对透镜图形的形状复制面作过部分表面粗糙处理的第2金属模。
再对镜面抛光过的有效区域0.85mm×51mm、厚34mm的淬火钢材除用平均粒径30μm氧化铝粒子(フジミィンコ一ポレ一テッド株式会社制造的A400)，喷嘴高度16cm、喷嘴移动速度5.0cm/s、喷吹压力0.08MPa外其余与第2次喷砂处理相同地进行喷砂处理。通过这样，制成第3金属模。
将用如上所述方法所得的第1金属模、第2金属模、第3金属模分别作为导光体光出射面复制形成用金属模、导光体背面复制形成用金属模、以及光入射端面形成用金属模使用，进行注射模塑成型，制成短边51mn及长边71m的长方形的，厚度为沿长边在0.85mm(光入射端面侧端部)～0.6mm(对向端部)变化的楔形的形状，一主面为在光入射端面附近形成高光扩散区域的光出射面，而另一主面为由透镜列形成面组成的透明丙烯树脂制的导光体。
将4个LED(日亜化学工業社生产的NECW008A)按照11mm的间隔配置，使其与导光体的厚度0.85mm的短边侧端面(光入射端面)对向。光散射反射片(麗光株式会社生产的75W05)配置于该导光体的透镜列形成面一侧，将多列顶角68°、间距18μm的棱镜列并排地形成的棱镜片(三菱レィョン株式会社制造的M168YS)配置于光出射面一侧使其棱镜列形成面对向，如上所述地制成面光源装置。
该面光源装置与液晶显示元件组合，构成有效显示区域尺寸为46mm×61mm、导光体光入射端面至有效显示区域的距离为6.25mm的液晶显示装置。
所得导光体的透镜列形成面的断面形状如以下所述。
(区域A距光入射端面3.5mm以内的区域)向外凸的曲线倾斜角度绝对值的度数分布大于等于20°小于等于50°--67％
大于等于25°小于等于50°--51％大于等于30°小于等于50°--39％大于等于35°小于等于50°--26％大于等于40°小于等于50°--8％小于等于15°--------33％大于等于35°小于等于60°--26％大于等于40°小于等于60°--8％α°～α°+10°的比例的最大值31％(α°＝31°)谷部倾角31°(区域B区域A以外的区域)向外凸的曲线倾斜角度绝对值的度数分布大于等于30°小于等于50°--26％谷部倾角12°点亮所有的LED使面光源装置发光，判断有效发光区域的亮度不均匀的情况。如图27所示的暗部、如图28所示的条状亮线、如图29所示的由于光源彼此之间分布重叠而形成的亮部、以及如图30所示的条状亮线，LED前方的暗部等都观察不到。
实施例2除第4次喷砂处理的喷嘴移动速度为5.0cm/s外其余均与实施例1相同地制成面光源装置。还有，所得的导光体的高光扩散区域的平均倾角θa为1.5°。点亮所有的LED使面光源装置发光判断有效发光区域的亮度不均匀的情况。如图27所示的暗部、如图28所示的条状亮线、如图29所示的由于光源彼此之间分布重叠而形成的亮部、以及如图30所示的条状亮线，LED前方的暗部等都观察不到。
实施例3除了第4次喷砂处理的喷吹压力为0.15MPa外，其余均与实施例1相同，以此制成面光源装置。另外，所得的导光体高光扩散区域的平均倾角θa为1.7°。点亮所有的LED使面光源装置发光，判断有效发光区域的亮度不均匀情况。如图27所示的暗部、如图28所示的条状亮线、如图29所示的由于光源彼此之间分布重叠而形成的亮部、以及如图30所示的条状亮线，LED前方的暗部等都观察不到。
比较例1除了不进行第4次喷砂处理外，其余均与实施例1相同，以此制成面光源装置。点亮所有的LED使面光源装置发光，判断有效发光区域的亮度不均匀情况时，在各LED前方的部位都观察到暗部。
权利要求
1.一种面光源装置用导光体，是板状的导光体，引导自点状的多个一次光源发出的光，并具有供自所述一次光源发出的光入射的光入射端面及供所引导的光出射的光出射面，其特征在于，在所述光出射面及其相反一侧的背面中至少一方的面的所述光入射端面近旁，形成高光扩散区域，该高光扩散区域大致沿入射所述导光体的光的指向方向延伸，该指向方向是指沿所述光出射面的面内的指向方向，该高光扩散区域具有较与其相邻的区域大的平均倾角。
2.如权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述高光扩散区域对应所述一次光源设置有多个，所述高光扩散区域及所述一次光源相对应的一对位于沿该一次光源的所述指向方向延伸的直线上。
3.如权利要求2所述的面光源装置用导光体，其特征在于，多个所述高光扩散区域大致相互平行地延伸。
4.如权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述高光扩散区域和与其相邻的区域间的平均倾角之差为0.1～1°。
5.如权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，形成有所述高光扩散区域的面中，所述高光扩散区域以外的区域的至少一部分是粗糙表面或凹凸构造面。
6.如权利要求5所述的面光源装置用导光体，其特征在于，形成有所述高光扩散区域的面包括位于其中央部的平均倾角大的区域、以及在所述光入射端面近旁位于所述高光扩散区域周围的平均倾角小的区域。
7.如权利要求1所述的面光源装置用导光体，其特征在于，在和形成有所述高光扩散区域的面相反一侧的面上，形成有大致互相平行地配置排列的多列凹凸构造列，该多列凹凸构造列大致沿入射所述导光体的光的指向方向延伸，该指向方向是指沿所述光出射面的面内的指向方向。
8.如权利要求7所述的面光源装置用导光体，其特征在于，所述凹凸构造列，至少在所述一次光源近旁，所述多列凹凸构造列的与其延伸方向正交的断面形状为，其各微小区域处的切线和所述凹凸构造列形成面之间构成的倾斜角度绝对值大于等于20°小于等于50°的角度成分的存在比例大于等于10％。
9.如权利要求7所述的面光源装置用导光体，其特征在于，形成有所述凹凸构造列的面具有位于所述一次光源近旁，形成有所述凹凸构造列的区域A；以及位于靠近该区域A的位置，形成有所述凹凸构造列的区域B，所述区域A与所述区域B之间所述断面形状互不相同。
10.一种面光源装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的面光源装置用导光体；与该导光体的所述光入射端面相邻配置的点状的多个所述一次光源；以及与所述导光体的光出射面相邻配置，具有位于与所述导光体的光射出面相对位置的入光面和其相反一侧的出光面，在所述入光面上形成有沿和所述导光体的光入射端面大致平行的方向延伸且互相平行的多列透镜列的光偏转元件。
全文摘要
本发明提供一种能消除为了降低功耗使用数量较少的点状一次光源等伴生的各种亮度不均匀现象的、高品质的面光源装置及用于该装置的面光源装置用导光体。这是一种引导自多个点状一次光源(2)发出的光，并具有供自一次光源(2)发出的光入射的光入射端面(41)及供所引导的光出射的光出射面(43)的板状的导光体(4)，该面光源装置用导光体，在光出射面(43)及其相反一侧的背面(44)中至少一个面的光入射端面附近，形成大致沿入射导光体(4)的光的指向方向延伸的高光扩散区域(431)，该指向方向是指沿光出射面(41)的面内的指向方向，高光扩散区域(431)具有较与其相邻的区域(434)大的平均倾角。
文档编号G02F1/1335GK101027521SQ20058003253
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月28日
发明者林健太郎, 山下友义 申请人:三菱丽阳株式会社