面光源装置的制作方法

技术领域

本发明涉及一种面光源装置，尤其涉及一种被用作液晶显示器的背光源的面光源装置。

背景技术：

近年来，随着设有面光源装置的轻薄便携装置的发展，对面光源装置的轻薄化的需求增大。为了减小面光源装置的厚度，需要减小导光板的厚度。然而，即使平直的导光板的厚度能够减小，减小包括发光二极管(LED)在内的光源的高度也存在限制。因此，在使用薄而平直的导光板的情况下，光源的高度大于导光板的端面(光入射面)的厚度，并且与导光板的光入射面相对设置的光源从导光板的上表面向上突出。当光源从导光板向上突出时，从光源发出的光不是完全地入射到导光板的光入射面，而是光部分地泄漏到外侧从而降低光的利用效率。

为了解决以上问题，已经提出了一种导光板的使用方式，其中，在导光板本体的一端设置有光导入部，光导入部具有比平直的导光板本体的厚度更大的厚度，并且光导入部中设置有倾斜面，倾斜面从光导入部的最大厚度所在点朝向导光板本体的该端倾斜。例如，WO2010/070821披露了其中使用导光板的面光源装置。

图1A是示出面光源装置11A的示意图，面光源装置11A中使用了具有段差结构(step-difference structure)的导光板13。导光板13包括具有基本上均匀的厚度的导光板本体14和楔形的光导入部15。光出射图案17(如偏转图案和散射图案)分布在导光板本体14的后表面中。倾斜面16设置在光导入部15中。倾斜面16从光导入部15的最大厚度所在点朝向导光板本体14的端部倾斜。光导入部15的端面(光入射面18)的厚度大于点光源12的高度。在其中使用了导光板13的面光源装置11A中，光导入部15的端面的厚度大于点光源12的高度，由此从点光源12发出的光在光导入部15中被有效地接受。光导入部15中被接受的光被引导到导光板本体14并且以平直的方式传播，并且光被光出射图案17反射和散射，并且从导光板本体14的光出射面19输出到外部。

然而，如图1A所示，在光导入部15内设置了倾斜面16的面光源装置11A中，因为光被倾斜面16反射，所以由导光板13来引导的光与导光板13的下表面所形成的角度增大。因此，在导光板13中被引导的光的方向特性竖直地变宽。因此，当光出射图案17具有与光导入部15不存在(即，导光板具有相等的厚度)的情况下相同的分布时，光易于被光出射图案17反射或散射，靠近点光源12的区域在光出射面19中变得更亮，并且光出射面19不均匀地变亮。

如图1B所示，在导光板本体14的厚度减小的面光源装置11B的情况下，导光板本体14中被引导的光入射到导光板本体14的下表面的频率增大。因此，当光出射图案17具有与厚导光板本体14相同的分布时，光易于被光出射图案17反射或散射，靠近点光源12的区域在光出射面19中变得更亮，并且光出射面19不均匀地变亮。

如同图2A中示出的面光源装置11C，为了充分地利用导光板13中的光，即为了防止导光板13中的光因从位于远离点光源12的那一侧的端面泄漏而损失，光出射面19可以是倾斜的，使得导光板本体14的厚度随着与点光源12的距离的增大而减小。在这种情况下，每次导光板13中引导的光被光出射面19反射时，光与导光板本体14的下表面形成的角度增大。因此，当光出射图案17的分布与具有相同厚度的导光板13相同时，光易于被光出射图案17反射或散射，靠近点光源12的区域在光出射面19中变得更亮，并且光出射面19不均匀地变亮。

在光出射面19不均匀地变亮同时靠近点光源12的地方变得更亮的情况下，作为如图2B示出的面光源装置11D的对策，减少在点光源侧的光出射图案17的分布密度(数量密度)的方法可能被想到。

然而，当光出射图案17的数量密度在点光源侧减小时，光出射图案17在点光源侧变得稀疏，光出射面19不均匀地变亮，并且光出射图案17由于呈点状变亮而形成亮斑。

为了使光出射图案17较为不可见，还存在减小光出射图案17的尺寸以增大光出射图案17的数量密度的方法。然而，光出射图案17现在的尺寸约为20μm，并且当光出射图案17的尺寸进一步减小时，很难获得光出射图案17的生产精度。

技术实现要素：

鉴于以上技术问题，本发明的一个或更多的实施例已被做出，而本发明目的是提供一种面光源装置，其中，当光出射图案不显著(inconspicuous)时发光面的亮度均衡。

根据本发明的至少一个实施例，面光源装置包括：光源；导光板，被构造成通过光入射面导入从光源发出的光，以通过光出射面来输出光；其中，导光板包括：光导入部，被构造成俘获从光源发出并经由光入射面入射的光；以及导光板本体，被设置成连续地接合到光导入部，导光板本体的厚度小于光导入部的最大厚度；光导入部包括倾斜面，倾斜面位于导光板的光出射侧的表面以及与导光板的光出射侧相对的表面中的至少一个表面上；倾斜面从厚度大于导光板本体的厚度的一部分的表面朝向导光板本体的表面的一端部倾斜；导光板本体包括光出射图案，光出射图案位于导光板的光出射侧的表面以及与导光板的光出射侧相对的表面中的至少一个表面上，光出射图案被构造成通过光出射面来输出导光板本体中的光；并且导光板本体的厚度被构造成，在导光板本体的靠近光源的区域中，随着与光源的距离的增大而逐渐增大。

在根据本发明的至少一个实施例的面光源装置中，在导光板本体的靠近光源的区域中，导光板本体的厚度随着与光源的距离的增大而逐渐增大。在该区域中，光被导光板本体的上表面或下表面反射，由此导光方向靠近或者邻近与光入射面垂直的方向，以减少光入射到导光板本体的上表面或下表面的频率。因此，在光导入部被设置在导光板中的情况下，或者在导光板本体的厚度减小的情况下，即使光出射图案的分布密度在导光板本体的靠近光源的区域中不减小，光也会在导光板本体的靠近光源的区域中被光出射图案反射，并且光很难通过光出射面来输出。因此，当每个光出射图案不作为点而显著地变亮时，发光面能够均匀地变亮，或者说发光面的亮度能够均衡。

在根据本发明的至少一个实施例的面光源装置中，导光板本体的上表面和下表面中的至少一个是梯度表面；梯度表面在导光板本体的厚度逐渐增大的区域中，随着与光源距离的增大而向外倾斜。梯度表面是倾斜面，并且梯度表面可以是平直的表面、曲面以及弯曲表面。当梯度表面被设置在导光板本体的上表面和下表面中的至少一个上，以随着与光源的距离的增大而向外(对于上表面是向上，对于下表面是向下)倾斜时，被梯度表面反射的光邻近或靠近水平方向。因此，在靠近光源的区域中能够降低亮度，并且发光面的亮度能够均衡而不减小光出射图案的分布密度。

在面光源装置中，梯度表面的最大倾斜角在导光板本体的厚度逐渐增大的区域中小于或等于17°。当梯度表面的最大倾斜角小于或等于导光板本体的厚度逐渐增大的区域中的最大倾斜角时，反射光以改变光的方向的效果被最大化。当梯度表面的倾斜角超过效果被最大化的最大倾斜角时，效果减小。通常使用的导光板具有1.43到2.14的折射率，并且在1.43到2.14的折射率中，通过17°的倾斜角可获得最大效率。因此，梯度表面的最大倾斜角理想地小于或等于17°。

在面光源装置中，梯度表面的倾斜角优选地在导光板本体的厚度逐渐增大的区域中随着与光源的距离增大而逐渐减小。通常，在光出射图案中，因为分布密度随着与光源的距离的增大而增大，所以光出射图案随着与光源的距离的增大而变得不显著。因此，梯度表面的倾斜角优选地随着与光源的距离的增大而逐渐减小。

在根据本发明的至少一个实施例的面光源装置中，在光出射图案被形成的区域中，在更靠近光源的那一侧的端部，导光板本体的厚度随着与光源的距离的增大而逐渐增大。在光出射图案被形成的区域中，导光板的厚度在更靠近的光源的那一侧的端部中增大，为的是防止在光出射图案被形成且靠近光源的区域中，光过多的泄漏。

在根据本发明的至少一个实施例的面光源装置中，导光板本体在发光区域中的最大厚度小于或等于0.4mm。根据本发明的面光源装置能够有效地应用于最大厚度为0.4mm或者更小的导光板本体。

在根据本发明的至少一个实施例的面光源装置中，在导光板本体的远离光源的区域中，导光板本体的厚度随着与光源的距离的增大而逐渐减小。当在导光板本体的远离光源的区域中，导光板本体的厚度随着与光源的距离的增大而逐渐减小时，在该区域中被反射的光可容易地射在光出射图案上。因此，光能够被充分地消耗，以减少在远离光源的区域中的光损失。

本发明的至少一个实施例具有由以上成分适当地结合而成的特征，并且通过组合这些成分，能够根据本发明得出许多种变型。

附图说明

图1A是示出其中使用包括导光板本体和光导入部的导光板的传统的面光源装置的示意图；

图1B是示出其中导光板本体的厚度减小的传统的面光源装置的示意图；

图2A是示出其中导光板本体的厚度随着与点光源的距离的增大而减少的传统的面光源装置的示意图；

图2B是示出其中光出射图案的数量密度在光源侧减少以便使发光面的亮度均衡的传统的面光源装置的示意图；

图3是示出根据本发明的第一实施例的面光源装置的立体图；

图4是示出图3中的面光源装置的示意性侧视图；

图5是示出图3中的面光源装置中的光的状态的视图；

图6是示出效果最大化处的倾斜角和导光板的折射率之间的关系的示意图；

图7A和图7B中的每一个是示出根据本发明的另一实施例的面光源装置的示意性侧视图；以及

图8A和图8B中的每一个是示出根据本发明的另一实施例的面光源装置的示意性侧视图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。然而，本发明并不限于以下实施例，并且多种设计变化能够被做出而不背离本发明的范围。

第一实施例

以下将参照图3到图5描述根据本发明的第一实施例的面光源装置31。图3是示出本发明的面光源装置31的立体图。图4是示出面光源装置31的示意性侧视图。图5是示出面光源装置31中的光的状态的视图。

面光源装置31包括点光源32(光源)和导光板33，导光板33被构造成通过光入射面导入从点光源32发出的光，以通过光出射面来输出光。如图5所示，点光源32设有一个或多个发光二极管41。在点光源32中，发光二极管41发光以从前表面的光出射窗口(发光面)输出白光。点光源32的宽度小于导光板33的宽度，且点光源32被称为点光源，而冷阴极管被称为线光源。

在导光板33中，光导入部35被设置在薄板状的导光板本体34的端面中以连续地接合到导光板本体34。导光板33是利用高折射率的透明树脂一体形成的，高折射率的透明树脂例如为丙烯酸树脂、聚碳酸酯(PC)、环烯基材料以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

光导入部35基本上是导光板33中楔形的较厚部分。点光源32被设置成与光入射面38的属于光导入部35的端面的那一部分相对。光导入部35的端面的厚度大于或等于点光源32的光出射窗口的高度。因此，从点光源32发出的光能够从光入射面38有效地入射到光导入部35，并且面光源装置31的光的利用效率得到提高。

在光导入部35的上表面(与导光板本体34的光出射面39处于相同侧的表面)或下表面中形成有倾斜面36。倾斜面36从靠近光入射面38的最厚部分(平面部35a)朝向导光板本体34的一端部倾斜。带状的倾斜面36从导光板33的一个侧缘延伸到另一侧缘。

导光板本体34占据导光板33的大部分面积。如图3和图4所示，导光板本体34的厚度小于光导入部35的最大厚度，从而实现导光板33的轻薄化。导光板本体34的上表面构成光出射面39。光出射面39的全部或者两个端部弯曲，在垂直于导光板本体34的下表面和光入射面38的截面中呈大体弧形。光出射面39在平行于光入射面38的截面中具有基本上均匀的厚度。

导光板本体34的处于光源侧的边缘部分中的上表面构成弯曲的第一梯度表面40a。第一梯度表面40a随着与点光源32的距离增大而向上倾斜，并且导光板本体34的处于光源侧的边缘部分随着与点光源32的距离增大而厚度逐渐增大。当从水平面(在第一实施例中，导光板本体34的下表面)向上测量时，第一梯度表面40a的倾斜角α随着与点光源32的距离增大而逐渐减小。因此，第一梯度表面40a弯曲以向上隆起。

导光板本体34的处于远离光源一侧的端部中的上表面构成弯曲的第二梯度表面40b。第二梯度表面40b随着与点光源32的距离增大而向下倾斜，并且导光板本体34的处于远离光源的一侧的端部的厚度随着与点光源32的距离增大而逐渐减小。当从水平面向下测量时，第二梯度表面40b的倾斜角随着与点光源32的距离增大而逐渐增大。因此，第二梯度表面40b弯曲以向上隆起。

在导光板本体34的中心部分中，导光板本体34的上表面可以是平直的或弯曲的。

在导光板本体34中，与光出射面39相对的表面(导光板本体34的下表面)是与光入射面38正交的水平且平直的表面，并且在导光板本体34的下表面中形成有光出射图案37。光出射图案37可被构造成通过光出射面39来输出导光板本体34中的光。在图4和图5中，球形突起被示出为光出射图案37。替代性地，光出射图案37可被形成为圆锥形和棱锥形(这两种形状的前边缘都可以是钝的)以及椭圆形的突起，或者光出射图案37中可形成有凹部。为了使导光板本体34的亮度分布均衡，光出射图案37在靠近点光源32的区域中具有较小的分布密度(数量密度)，并且光出射图案37的分布密度随着与点光源32的距离增大而逐渐增大。

因此，在面光源装置31中，从点光源32发出的光从光入射面38入射到光导入部35。如图5所示，入射到光导入部35的光被光导入部35的上表面或下表面反射，或者经过光导入部35并且被导入到薄的导光板本体34。被导入到导光板本体34的光在被导光板本体34的上表面和下表面反射的同时在导光板本体34中被引导。之后，光被光出射图案37反射并且从光出射面39输出到外部。

当从光导入部35入射到导光板本体34的光被第一梯度表面40a反射时，如图5所示，由于光与导光板本体34的下表面形成的角度变得比光入射到第一梯度表面40a之前更小，所以光邻近或靠近水平方向，并且方向图案(directional pattern)在竖向上变窄。由于在被第一梯度表面40a反射的光中方向图案在竖向上变窄，所以在靠近导光板本体34的光源的区域中光入射到导光板本体34的下表面的频率降低。因此，即使光出射图案37具有较大的分布密度(数量密度)，光被光出射图案37反射并且从光出射面39输出的可能性也较小。因此，即使光出射图案37具有较大的分布密度(数量密度)，导光板本体34的发光面中的亮度分布也能够是均衡的。另一方面，当光出射图案37的分布密度在靠近光源的区域中增大时，光出射图案37是在均匀地和连续地变亮的同时被看见的。因此，因为光出射图案37不是作为点变亮的，所以在靠近光源的区域中不能看见每个光出射图案37，并且光出射图案37变得不显著。

结果，在光导入部35被设置在导光板33的端部中的情况下，或者在导光板本体34薄的情况下，光出射图案37的分布密度增大，并且亮度能够在光出射图案37不显著的同时均衡。传统上，在光导入部35被设置在导光板33中的情况下，或者在导光板本体34薄的情况下，当光出射图案37的分布密度较大时，如图1A和图1B所示，亮度就会变得不均匀；而当光出射图案37的分布密度较小时，如图2B所示，光出射图案37就会在光源侧上变得显著。根据第一实施例，这样的问题得到解决。

假设光出射图案37是在平直的导光板的下表面中形成的，其中，上表面和下表面彼此平行，使得亮度分布均衡。当下表面中的光出射图案37的分布密度增大20％时，靠近光源的区域就变得更亮，这会减少亮度分布的均匀性。另一方面，当具有约0.05°的倾斜角的第一梯度表面40a被设置在导光板本体34的上表面中，同时光出射图案37的分布密度增大20％时，亮度分布能够均衡。当导光板本体34的厚度增大以使亮度分布均衡，同时光出射图案37的分布密度增大20％时，必须使导光板本体34的厚度增大约20％以获得约0.3mm的厚度，导光板或面光源装置的轻薄化的重要性减小了。

随着与点光源32的距离增大，光被消耗从而减少了被导入的光量，并且光出射图案37的分布密度也增大，因此光出射图案37很难被看见。因此，因为第一梯度表面40a随着与点光源32的距离增大而逐渐变得多余，所以第一梯度表面40a的倾斜角随着与点光源32的距离增大而减小。导光板本体34的厚度的增大能够通过逐渐减小第一梯度表面40a的倾斜角来避免。

当导光板本体34中被引导的光的方向邻近或靠近水平方向时，导光板本体34中被引导的光不会因光出射图案37而从光出射面39输出，并且光到达导光板本体34的远离点光源32的一侧的端面，这会导致光从端面泄漏从而导致光损失的风险。因此，在导光板本体34的远离点光源32的端部中，第二梯度表面40b被设置在导光板本体34的上表面中。第二梯度表面40b随着与点光源32的距离增大而向下倾斜，并且端部的厚度在相对于导光板本体34的点光源32的相对侧上逐渐变得更小。结果，在被第二梯度表面40b反射的光中，相对于导光板本体34的下表面的入射角增大，光易于借助光出射图案37而从光出射面39输出，并且光被充分地消耗。

当第一梯度表面40a的倾斜角增大时，反射光的方向靠近水平方向，从而使方向图案在竖向上变窄的效果增强。然而，当第一梯度表面40a的倾斜角过度地增大时，入射到第一梯度表面40a的光量减少，从而整体上降低了这种效果。因此，在具有倾斜角α的第一梯度表面40a中，转变方向图案的效果在该倾斜角被最大化。效果最大化所在的倾斜角α取决于导光板33的折射率。图6示出导光板33的折射率与效果最大化所在的倾斜角α之间的关系。如能够从图6所见的，由于导光板33通常具有1.43到2.14的折射率，效果最大化所在的倾斜角α的范围为从17°到11.3°。因此，因为当倾斜角α被设定为17°或更大时不能充分地取得效果，所以第一梯度表面40a可取地具有17°或更小的倾斜角。

当导光板本体34较厚时，很难产生传统的示例中的问题。因此，本发明有效地应用到导光板本体34具有0.4mm或更小的最大厚度的情况。

第二实施例

图7A示出根据本发明的第二实施例的面光源装置的示意性侧视图。在第二实施例中，导光板本体34的上表面构成平直的表面。导光板33的下表面是弯曲的，并且光出射图案37被设置在导光板本体34的下表面中。

导光板本体34的处于光源侧缘部中的下表面构成弯曲的第一梯度表面42a。第一梯度表面42a随着与点光源32的距离增大而向下倾斜，并且导光板本体34的光源侧缘部的厚度随着与点光源32的距离增大而逐渐增大。当从水平面向下测量时，第一梯度表面42a的倾斜角α随着与点光源32的距离增大而逐渐减小。因此，第一梯度表面42a弯曲，由此向下隆起。

导光板本体34的位于远离光源的一侧的端部中的下表面构成弯曲的第二梯度表面42b。第二梯度表面42b随着与点光源32的距离增大而向上倾斜，并且导光板本体34的位于远离光源的一侧的端部的厚度随着与点光源32的距离的增大而逐渐减小。当从水平面向上测量时，第二梯度表面42b的倾斜角随着与点光源32的距离增大而逐渐增大。因此，第二梯度表面42b弯曲，由此向下隆起。

通过具有以上结构的第二实施例的面光源装置，获得了与第一实施例的面光源装置31相同的效果。

第三实施例

图7B示出根据本发明的第三实施例的面光源装置的示意性侧视图。在导光板本体34的光源侧边缘部中，第一梯度表面40a被设置在导光板本体34的上表面中，第一梯度表面40a随着与点光源32的距离增大而向上倾斜并且弯曲由此向上隆起；并且第一梯度表面42a被设置在导光板本体34的下表面中，第一梯度表面42a随着与点光源32的距离增大而向下倾斜并且弯曲由此向下隆起。结果，导光板本体34的光源侧边缘部的厚度随着与点光源32的距离增大而逐渐增大。

在导光板本体34的位于远离光源的一侧的端部中，第二梯度表面40b被设置在导光板本体34的上表面中，第二梯度表面40b随着与点光源32的距离增大而向下倾斜并且弯曲由此向上隆起；并且第二梯度表面42b被设置在导光板本体34的下表面中，第二梯度表面42b随着与点光源32的距离增大而向上倾斜并且弯曲由此向下隆起。结果，导光板本体34的位于远离光源的一侧的端部的厚度随着与点光源32的距离增大而逐渐减小。

通过具有以上结构的第三实施例的面光源装置，获得了与第一实施例的面光源装置31相同的效果。

第四实施例

图8A示出根据本发明的第四实施例的面光源装置的示意性侧视图。在第四实施例的面光源装置中，第一梯度表面40a(或第一梯度表面42a)被设置在导光板本体34的靠近光源的区域中；并且在导光板本体34的中心部分和位于远离点光源32的一侧的端部中，导光板本体34具有均匀的厚度。在第四实施例中，在光可从位于远离点光源32的那一侧的端面泄漏的情况下，反光带可被附接到该端面。

第五实施例

图8B示出根据本发明的第五实施例的面光源装置的示意性侧视图。在第五实施例的面光源装置中，第一梯度表面40a被设置在导光板本体34的靠近光源的区域中，并且第二梯度表面40b被设置在相对靠近第一梯度表面40a的位置。因为光出射图案37的分布密度随着与点光源32的距离增大而逐渐增大，所以由于第一梯度表面40a而变宽的方向图案可借助第二梯度表面40b而再一次在竖向上变窄，第二梯度表面40b位于远离点光源32的点，并且在该点被引导的光量减少到一定程度。

除了以上实施例之外，倾斜面36还可被设置在光导入部35的下表面中，并且第一梯度表面40a和第二梯度表面42b(或者第一梯度表面42a和第二梯度表面40b)可结合。

虽然以上已参照有限数量的实施例描述了本发明，但受益于本发明的本领域技术人员将理解，在不背离此处公开的本发明的范围的情况下，能够设想出其他实施例。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书来限定。