导光板、导光板组装体、利用它们的面状照明装置及液晶显示装置的制作方法

专利名称：导光板、导光板组装体、利用它们的面状照明装置及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将点状光源或线状光源等光源的光变换为面状光的 导光板、使从光源射出的光漫射而从光射出面射出照明光的导光板组装 体、使用它们的面状照明装置及液晶显示装置，具体而言，涉及用于均匀 射出照明面积大的面状照明光的导光板、能够使光利用效率及正面亮度最 大化的导光板组装体、使用它们的具有大的照明面积并提高面内均匀性、 对屋内外进行照明的面状照明装置、或者作为液晶显示装置的液晶显示面 板、广告面板广告塔、广告牌等的背光灯而使用的面状照明装置及大画面 的液晶显示装置。
背景技术：
以往，在液晶显示装置或面状发光装置中，使用冷阴极管或热阴极管 等荧光管作为光源。例如，在液晶电视或液晶显示器等液晶显示装置中， 釆用了从液晶显示面板的背面侧照射照明光、对液晶显示面板进行照明的
面状照明装置，即背光灯单元(以下也称作BLU)。
目前，在液晶显示装置的光源部分即背光灯单元中，将液晶显示面板 (光漫射板)配置到照明用光源的正上方的所谓被称作正下型的方式成为 主流。该方式的BLU的光源中通常采用了冷阴极管或热阴极管等荧光管。 例如，该方式中，在液晶显示面板的背面配置多个作为光源的荧光管，并 使内部成为白色的反射面，确保了均匀的光量分布所需要的亮度。
但是，在正下型方式的BLU中，由于利用光漫射板等将来自荧光管 的直接光变换为均匀的面光源，所以，存在着为了抑制亮度的不均匀性(亮 度不均)而必须确保某一程度的厚度的问题，即薄型化存在界限。
另一方面，作为用于实现比这样的正下型方式的BLU更薄的BLU的 方式，公知有一种利用被称作导光板的透明的树脂制平板，将光源的光变 换为面状光的导光板方式(也称作侧光(side light)型或方式)。这样，利用了导光板的侧光方式的背光灯单元，由照明用的荧光管等光源、使该 光源发出的光从其端面入射并在内部漫射反射然后从光射出面出射面状 的光的导光板、和使从该导光板射出的光均匀化来照射液晶显示面板的棱 镜片或漫射片等部件构成。在该方式中，从导光板的侧面(端面)使光入 射，在导光板的内部进行导光，并从比侧面大的上面或下面射出面状的照 明光。
在该方式即所谓侧光方式的BLU中，由于具有通过导光板对从其端 面入射的光进行导光并使其出射的功能，所以，与正下型方式的背光灯单 元相比，具有可以薄型化的特征。
另外，在以往的侧光型BLU中，由于需要使从其侧端面入射的光在
与行进方向近似正交的方向散射，从光出射面射出，所以，采用了平板型 或在光的行进方向厚度减少的尖端型(以下称作楔形)导光板、依次组合 了该楔形导光板的串联型导光板、以在壁厚部之间组合了楔形导光板的桥 型等所谓侧光型的导光板。
而且，提出了一种利用在透明树脂中混入用于使光散射的散射粒子的 楔形导光板的、以往形式的侧光方式背光灯单元(例如参照专利文献l)。
在该专利文献1所公开的面光源装置中，使从荧光灯放射出的光入射 到在内部均匀分散了折射率不同的微小粒径的散射粒子的楔形形状的光 散射导光体，利用导光体的倾斜的背面及配置在该背面上的反射体对入射 后进入到导光体内的光进行反射，使其从导光体的光取出面出射，并且， 通过散射粒子的散射作用将在导光体内行进的光从导光体的光取出面射 出。
此外，近年来不断取代荧光管而利用发光二极管(LED)作为光源。 其原因在于，LED不使用荧光管所必须的水银、具有发光效率可能比荧光 管出色的特征及好处。而且，还提出了将LED用作光源的导光板技术、 即面状照明装置(背光灯单元)的技术(参照专利文献2 4)。
在专利文献2中，公开了一种利用发光二极管(LED)作为点光源， 在平板状导光板的端面配置了发光二极管的照明装置。而且，专利文献3 中公开了一种在形成液晶面板的对置的一对透明基板的任意一方，配置了 背光灯用光源的由LED等形成的发光元件的液晶显示装置。另外，专利
8文献4公开了一种在由多个块构成的各个导光板的端配置了白色LED的 背光灯。
专利文献1:特开平08—271739号公报 专利文献2:特开平11—007014号公报 专利文献3:特开平08—248420号公报 专利文献4:特开平2001 —092370号公报
不过，在利用荧光管的侧光方式的导光板、使用该导光板的面状照明 装置(背光灯)的技术中，存在着以下的问题点。
第一、由于从导光板侧端面入射来自光源的光，所以，入射光量存在 界限，难以得到高亮度的照明光。
第二、由于目前能够得到的荧光管其外径最小为2.0mm左右，所以难 以使导光板的厚度比荧光管的外径薄，结果，很难使导光板进一步薄型化。 因此，背光灯的薄型化存在界限。
并且，在专利文献l所记载的利用导光板的面光源装置中，为了大型 化需要使光到达比光源远的位置，但因此需要增厚导光板自身的厚度。艮口， 存在着无法使面状照明装置薄型化、轻量化的问题。
而且，近年来一直热烈地进行着薄型、大画面的液晶显示装置的开发。 为了制造薄型、大画面的液晶显示装置，需要使BLU等面状照明装置也 薄型、大型化。但是，如上述专利文献2、 3及4等那样， 一般在利用LED 作为光源的导光板、导光板方式的BLU等面状照明装置的技术中，除了 利用荧光灯的导光板方式的BLU的问题之外，还因为以下的原因或问题 而存在着难以薄型化及大型化的问题点。
第一、平板型或楔形形状等侧光方式的导光板的导光长度存在界限， 无法充分达到出射面亮度与发光面亮度的面内均匀性。
第二、现有技术的侧光方式的导光板中，在从单方的侧端面或两侧端 面入射光源光的情况下，由于LED的配置间距、发光密度(lm/m2)存在 界限，所以，入射光量也存在界限。

发明内容
本发明为了消除上述问题而提出，其第一目的在于，消除上述现有技
9术的问题，提供一种可实现薄型轻量化，能够射出均匀、没有亮度不均的 照明光，且能够大型化，并可提高从导光板取出入射的光的效率(光利用 效率)，使光射出面的正面方向的明亮度(正面亮度)最大化，能够提高 正面亮度的导光板组装体。
而且，本发明的第二目的在于，在上述第一目的基础上，提供一种可 实现薄型轻量化，能够射出均匀、没有或几乎没有亮度不均的大面积面状 的照明光，且能够大型化，并可提高光利用效率、具有高的正面亮度的面 状照明装置。
并且，本发明的第三目的在于，提供一种能够以高的出射效率射出几 乎没有亮度不均的面状光的轻量、薄型且大型的导光板。
另外，本发明的第四目的在于，提供一种能够射出几乎没有亮度不均 的大面积的面状照明光的轻量、薄型且大型的面状照明装置。
本发明的第五目的在于，提供一种轻量、薄型且显示面积大的液晶显 示装置。
为了实现上述第一目的，本发明的第一方式提供一种导光板组装体， 其具备导光板，其具有射出面状光的光射出面、和设置在该光射出面的 一端并与所述光射出面近似正交的光入射端部，在与所述光射出面正交的 方向上具有厚度，成为所述厚度随着远离所述光入射端部而变厚的形状， 具有分散在该导光板内部的散射粒子；和棱镜片，其平行排列有多个棱镜， 被配置成所述棱镜的顶角与所述导光板的光出射面对置；所述散射粒子使
从所述光入射端部入射并在内部传播的光散射，满足下述公式(1)及(2)，
在所述棱镜片的所述棱镜的夹着顶角的两条直线的长度相等的情况下，所
述长度相等的两条直线所成的角度满足下述公式(3)，另外，在所述棱
镜的夹着顶角的两条直线的长度不同的情况下，所述长度不同的直线所成
的角度满足下述公式(4)，
1. l《ONPLGKc《8. 2 …(1)
0. 005《KC《0. 1 …(2)
55°《e《80° …(3)
0°《8 ,《15°且30°《9 2《45° …(4)
其中，上述公式(1)及(2)中，O表示所述散射粒子的散射截面积[数学式2] S(C7)=
<formula>formula see original document page 11</formula>， Np表示所述散射粒子的密度[个/m2]， U[m]表示所述导光板的从所述 光入射端部到成为最大厚度的部分为止沿着入射方向的长度，Kc表示修正 系数，上述公式(3)中，e表示长度相等的两条直线所成的角度，上述 公式(4)中，e,表示从所述棱镜的顶角的顶点到棱镜的底边的垂线与所
述长度不同的直线中的一条直线所成的角度，92表示所述垂线与所述长 度不同的直线中的另一条直线所成的角度。
这里，优选所述导光板的所述光射出面为矩形状，所述光入射端部是 在所述矩形状的光射出面的对置的两条边处与所述光射出面近似正交的 两个光入射面，所述导光板是在所述矩形状的光射出面的对置的两边的中 央线上其厚度达到最大的形状。
或者，优选所述导光板的所述光射出面为矩形状，所述光入射端部是 在所述矩形状的光射出面的四条边处分别与所述光射出面近似正交的四 个光入射面，所述导光板是在所述矩形状的光射出面的四边的中心，其厚 度达到最大的形状的四角锥形状。
而且，优选根据所述导光板所具有的散射粒子的浓度来决定所述棱镜 片的所述棱镜的顶角。
并且，本发明第一方式的导光板组装体还具有在所述棱镜片的、与所 述光射出面相反的面侧配置的漫射膜或漫射层，对于所述漫射膜或漫射层 而言，作为其漫射条件，当具有强度P。的光线透过所述漫射膜或漫射层时 的透过漫射光由下述公式(5)表示、来自所述导光板及所述漫射膜或漫 射层的出射光强度分布为L (())) [cd/m2]时，由下述公式(6)表示的取向 评价参数S满足下述公式(7)，
P⑨=Po e叩
(5)
_-1
,e.l t-
丄CN3其中，上述公式(5)及(6)中，小表示漫射角度或出射角度，o表 示漫射角度标准偏差。
另外，优选所述漫射膜配置在所述棱镜片的平面上、或所述漫射层一 体设置在所述棱镜片的平面上。
此外，优选本方式的导光板组装体还具有在所述漫射膜或所述漫射层 的与所述棱镜片相反的面侧配置的偏光分离膜，或者具有一体设置在所述 导光板的光出射面上的偏光分离层。
而且，为了解决上述第二课题，本发明的第二方式提供一种面状照明 装置，其特征在于，具有本发明第一方式的导光板组装体、和与所述导 光板组装体的所述导光板的所述光入射端部对置并配置为线状的光源。
其中，优选所述光源为LED或LD。
并且，为了解决上述第三课题，本发明的第三方式提供一种导光板，
是用于将光源的光变换为面状光的透明的树脂制的导光板，具有外形形
状为矩形状的光射出面；与所述光射出面的四边分别连接，并与所述光射 出面近似正交的四个光入射面；和所述光射出面的相反侧的面，即由随着 从所述四个光入射面朝向中央按照远离所述光射出面的方式而倾斜的四 个倾斜面构成的背面；在所述四个光入射面成为最小厚度，在所述四个光 入射面的中央成为最大厚度。
另外，本发明的第三方式的导光板还在内部含有多个散射粒子，当设 所述光射出面的一边的长度为La、与该一边正交的方向的边的长度为Lb、 所述散射粒子的散射截面积为O、所述散射粒子的密度为Np、修正系数为 Kc、对置的两个所述光入射面间的光的入射方向的距离长的一方的一半长 度为LJ寸，同时满足下述公式(1) 、 (2)及(8)，
1. l《ONPLGKc《8. 2 …(1)
0. 005《KC《0. 1 …(2)
H/Lb《2 …(8)。
其中，优选所述四个倾斜面分别平坦地形成。
而且，优选所述背面的近似中央形成为曲面状。
并且，优选构成所述背面的所述四个倾斜面的连接部分由曲面形成。
另外，优选所述最大厚度D,与所述最小厚度D^之比满足下述公式(9)，
1< H)《4 …(9)。
此外，为了实现上述第四目的，本发明的第四方式提供一种面状照明
装置，用于产生面状的照明光，具备上述第三方式的导光板、和与所述 导光板的所述四个光入射面对置配置的四个光源。
其中，优选所述四个光源分别具备多个白色的发光二极管。
而且，优选所述发光二极管的发光密度在2.0[lm/mm"以上。
并且，优选本发明第四方式的面状照明装置还在所述导光板的光射出
面侧具备在透明的树脂制片的表面上规则配置了多个角锥形状的棱镜的
棱镜片。
为了实现上述第五目的，本发明的第五方式提供一种液晶显示装置， 其具有上述第二或第四方式的面状照明装置、配置在所述面状照明装置 的光射出面侧的液晶显示面板、和用于驱动所述液晶显示面板的驱动单 元。
(发明效果)
根据本发明第一方式的导光板组装体及第二方式的面状照明装置，通 过使用与光射出面垂直的方向的光入射面的厚度薄、沿着光的行进方向变 厚的导光板，和棱镜的顶角角度被规定、该棱镜与导光板对置的棱镜片， 可以使从光入射面入射的光到达更远的位置，由此，能够在不降低光利用 效率的情况下，即以高的光利用效率、高的正面亮度射出均匀、无亮度不 均的照明光，并且，能够实现薄型化、轻量化、大型化。
另外，根据本发明，能够通过比以往的导光板组装体或面状照明装置 少的部件构成，以低成本、比以往高的性能，得到具有上述效果的导光板 组装体及面状照明装置。
本发明第三方式的导光板，通过具有外形形状为矩形状的光射出面; 与该光射出面的四边分别连接，并与光射出面近似正交的四个光入射面； 和光射出面的相反侧的面，即由随着从四个光入射面朝向中央，按照远离 光射出面的方式而倾斜的四个倾斜面构成的背面；能够轻量、薄型且大型 地形成，通过从四个侧面入射光，可以高的出射效率出射几乎无亮度不均 的面状光。而且，由于本发明第四方式的面状照明装置，利用起到上述效果的上 述构成的第三方式的导光板，从该导光板的四个光入射面入射光，所以， 可以出射几乎没有亮度不均的面内均匀性高的大面积面状照明光，从而能 实现轻量、薄型且大型的面状照明装置，可作为对屋内外进行照明的面状 照明装置、或液晶显示装置的液晶显示屏、广告面板、广告塔、广告牌等 的背光灯而使用的面状照明装置等而应用。
并且，由于本发明第五方式的液晶显示装置具备起到可以射出没有或 几乎没有亮度不均的大面积面状照明光这一效果的、上述构成的第二方式 或第四方式的面状照明装置，所以，可实现轻量、薄型、图像显示面积大 的液晶显示装置。


图1 (A)及(B)分别是具备利用本发明的导光板组装体的面状照明 装置的液晶显示装置的一个实施方式的概略立体图及概略剖视图。
图2 (A)及(B)分别是图1所示的面状照明装置所使用的导光板和 光源的概略俯视图及概略剖视图。
图3 (A)是图1所示的面状照明装置中使用的LED阵列的构成的概 略立体图，(B)是(A)所示的LED阵列的LED芯片的构成的概略俯视 图，(C)是图1所示的面状照明装置中使用的多层LED阵列的构成的概 略俯视图，(D)是(C)所示的多层LED阵列的散热器的一个实施方式 的概略侧视图。
图4是表示对导光板内的散射粒子的散射能进行表现的⑨Np'Lg-Kc 与光利用效率之间的关系的图表。
图5是表示分别对从散射粒子的粒子密度不同的各个导光板射出的光 的照度进行测定的结果的图表。
图6是表示光利用效率及照度不均与粒子密度的关系的图表。
图7 (A)及(B)分别是表示本发明所使用的棱镜片的棱镜的形状的 一个例子的示意图。
图8是表示本发明所使用的导光板中含有的散射粒子的浓度与棱镜片 的棱镜的顶角角度的关系的图表。图9是表示本发明所使用的漫射膜的漫射角度与相对强度的关系的图表。
图10是表示对本发明所使用的漫射膜的漫射条件进行评价的取向评 价参数S ( 0 )与漫射角度标准偏差0的关系的图表。
图11是表示对本发明所使用的棱镜片与漫射膜的组合效果进行表现 的出射光强度分布L (()))和出射角度的关系的图表。
图12是本发明所使用的利用了3色LED的光源的概略构成图
图13是示意表示本发明所使用的多组RGB—LED的配置状态的图。
图14是本发明所使用的在倾斜面打印了漫射反射体的导光板的其他
实施方式及光源的概略俯视图。
图15是本发明的面状照明装置的其他实施方式的概略构成剖视图。 图16是本发明的面状照明装置的另一实施方式的概略构成剖视图。 图17是本发明所涉及的利用了多个导光板的面状照明装置的一个实
施方式的概略立体图。
图18是本发明所涉及的具备面状照明装置的液晶显示装置的概略剖视图。
图19是本发明涉及的面状照明装置的分解立体图。 图20 (A)是本发明涉及的导光板的后视图，(B)是(A)所示的 导光板的B—B线向视图，(C)是(A)所示的导光板的C—C线向视图。 图21是金字塔形棱镜片的概略立体图。
图22是表示本发明所涉及的面状照明装置的照明光的亮度分布的模 拟实验结果的图表。
图23是表示在由曲面形成了导光板的背面的顶点部分时，能从背光 灯单元的光出射面得到的照明光的亮度分布的模拟实验结果的图表。
图24是表示适应于本发明的导光板的光射出面的大小、与为了得到 目标照度而从导光板的侧面入射所必要的发光密度的关系的图表。
图中2、 50、 60、 72 —背光灯单元，4一液晶显示面板，6 —驱动单 元，10、 70 —液晶显示装置，12、 12a、 12b、 12c、 12d、 15 —光源，13 — 偏光分离膜，14一漫射膜，16、 74、 76 —棱镜片，16a、 16b—棱镜，18、 52、 62 —导光板，18a、 62a—光射出面，18b、 18c、 52b、 62b、 62c、 62d、
1562e—光入射面，18d、 18e、 52c、 62f、 62g、 62h、 62i—倾斜面，18f—中 央棱线，18g、 62k—背面，20、 20a、 20b、 20c、 20d—光混合部，22、 54、 64 —反射片，24、 29—LED阵列，25—LED芯片(白色LED) ， 26 —多 层LED阵列，27—散热器，28、 40 —耦合透镜(coupling lens) ， 30—RGB —LED, 32—R—LED, 34 — G—LED， 36—B—LED, 42、 44、 46 —球透 镜，62j —交点，80 —金字塔形棱镜片，82 —透明板，84 —金字塔形棱镜。
具体实施例方式
根据附图所示的优选实施方式，下面对本发明的导光板、导光板组装 体、使用它们的面状照明装置及液晶显示装置进行详细说明。
首先，参照图1 (A) 图17，对本发明第一方式的导光板组装体、 利用其的本发明第二方式的面状照明装置、及本发明第五方式的液晶显示 装置进行说明。
图1 (A)是表示具备利用本发明的导光板组装体的一个实施方式的 面状照明装置的一个实施方式的、液晶显示装置的一个实施方式的概略立 体图，图1 (B)是图1 (A)所示的液晶显示装置的概略剖视图。而图2 (A)是局部表示本发明的面状照明装置(以下称为背光灯单元)所使用 的导光板及光源的概略局部俯视图，图2 (B)是图2 (A)所局部表示的 导光板及光源的概略局部剖视图。
如图1 (A)及(B)所示，本发明的液晶显示装置IO具有背光灯 单元2、配置在该背光灯单元2的光射出面侧的液晶显示面板4、和驱动 液晶显示面板4的驱动单元6。
液晶显示面板4用于向预先在特定的方向上排列的液晶单元内的液晶 分子局部施加电场，改变该液晶分子的排列，利用在液晶单元内产生的折 射率的变化，在其表面上显示文字、图形、图像等。
液晶显示面板4例如可使用GH、 PC、 TN、 STN、 ECB、 PDLC、 IPS (In—Plane Switching) 、 VA (Vertical Aligned)方式的各种(MVA、 PVA、 EVA) 、 OCB、适应于强介电性液晶、反强介电性液晶等液晶显示模式的 液晶显示面板。而且，液晶显示面板4的驱动方式也没有特别限定，可以 利用单纯矩阵方式、有源矩阵方式等己知的驱动方式。
16而且，驱动单元6对液晶显示面板4内的透明电极(未图示)施加电 压，改变液晶分子的朝向，来控制透过液晶显示面板4的光的透过率，在 液晶显示面板4的表面上显示文字、图形、图像等。
背光灯单元2是从液晶显示面板4的背面向液晶显示面板的整个面照 射均匀的光的本发明的面状照明装置，具有与液晶显示面板4的图像显示 面大致同一形状的光射出面。
本发明的背光灯单元2如图1 (A)及(B)所示，具有光源12a及 12b、偏光分离膜13、漫射膜14、棱镜片16、作为导光部件的导光板18、 光混合部(混合区域)20a及20b、和反射片22。这里，偏光分离膜13、 漫射膜14、棱镜片16、导光板18及反射片22构成本发明的导光板单元。
下面，对构成背光灯单元2的各构成部件进行说明。
其中，如图1 (A)及(B)所示，由于背光灯单元2相对于在导光板
18厚度最厚的部分形成的中心面对称，所以，为了简化说明，根据需要仅 对其一半进行说明。具体而言，由于导光板18、偏光分离膜13、漫射膜
14及棱镜片16相对于导光板18的中心面对称，所以，根据需要仅图示近
似一半的部分，针对这些部件的一半进行说明，由于光源12a和12b、光
混合部20a和20b相对于导光板18的中心面对称配置，具有相同的构成，
所以根据需要，仅说明其中的一方。
首先，以光源12a作为代表例对光源12a及12b进行说明。
光源12a具备LED (发光二极管)阵列24和耦合透镜28，如图2 (A)
所示，与密接配置在导光板18的最薄的侧端面(光入射面18b)的光混合
部20a的侧端面对置配置。
对于LED阵列24而言，多个LED芯片25分离规定间隔在散热器27
上配置成一列。
图3 (A)表示LED阵列24的构成的概略立体图，图3 (B)表示LED 芯片25的构成的概略俯视图，图3 (C)表示多层LED阵列26的构成的 概略俯视图，图3 (D)表示散热器25的一个实施方式的概略侧视图。
LED芯片25是构成为利用荧光物质将LED发出的光变换为白色光的 单色LED。例如，在利用GaN系蓝色LED作为单色LED的情况下，通 过使用YAG (钇铝石榴石)系荧光物质，可得到白色光。散热器27是与导光板18的最薄侧端面(光入射面18b)平行的板状
部件，与导光板18的侧端面、即光入射面18b (光混合部20a的侧端面) 对置配置。散热器27在成为与导光板18的光入射面18b (光混合部20a 的侧端面)对置的面的侧面支承有多个LED芯片(白色LED) 25。散热 器27由铜、铝等热传导性良好的金属形成，吸收从LED芯片25产生的 热、向外部扩散。
而且，散热器27优选如本实施方式这样，是和与导光板18对置的面 垂直的方向上的长度，比与导光板18对置的面的短边方向上的长度长的 形状。由此，可提高LED芯片25的冷却效率。
这里，优选增大散热器的表面积。例如图3 (D)所示，可以由支承 LED芯片25的基底(base)部27a、和与基底部27a连接的多个叶片27b 构成。
通过设置多个叶片27b，可以增大表面积，且能够提高散热效果。由 此，可提高LED芯片25的冷却效率。
而且，散热器不限定于空冷方式，也可以使用水冷方式。
另外，在本实施方式中使用了散热器作为LED芯片的支承部，但本 发明不限定于此，在LED芯片不需要冷却的情况下，可使用不具备散热 功能的板状部件作为支承部。
这里，如图3 (B)所示，本实施方式的LED芯片25具有与排列方 向正交的方向的长度比LED芯片25的排列方向的长度短的长方形形状， 即后述的导光板18的厚度方向(与光射出面18a垂直的方向)成为短边 的长方形形状。换言之，LED芯片25在将与导光板18的光射出面18a垂 直的方向的长度设为a、将排列方向的长度设为b时，是b〉a的形状。而 如果将LED芯片25的配置间隔设为q，则q<b。这样，优选LED芯片25 的与导光板18的光射出面18a垂直的方向的长度a、排列方向的长度b、 LED芯片25的配置间隔q的关系，满足下述公式(10)。
q>b>a …(10)
通过将LED芯片25设为长方形形状，可维持大光量的输出，并能实 现薄型的光源。通过使光源薄型化，可使面状照明装置薄型化。
另外，由于可以使LED阵列24更加薄型，所以，优选LED芯片25成为以导光板18的厚度方向为短边的长方形形状，但本发明不限定于此， 也可以使用正方形形状、圆形形状、多边形形状、椭圆形形状等各种形状
的LED芯片。
而且，在本实施方式中将LED阵列形成为单层，但本发明不限定于 此，也可以如图3 (C)所示，将层叠了多个LED阵列24的构成的多层 LED阵列26用作光源。通过在这样重叠了 LED的情况下也将LED芯片 形成为长方形形状、使LED阵列薄型，可以层叠更多的LED阵列。通过 层叠多层LED阵列、即提高LED阵列(LED芯片)的填充率，可以输出 更大的光量。而且，优选与LED阵列的LED芯片邻接的层的LED阵列的 LED芯片也与上述同样，配置间隔满足上述公式(10)。即，对于LED 阵列而言，优选使LED芯片与邻接的层的LED阵列的LED芯片隔开规定 距离层叠。
如图1 (A) 、 (B)及图2 (A) 、 (B)所示，在LED阵列24的各 LED芯片25的光射出侧配置有球透镜作为耦合透镜28。耦合透镜28与 各LED芯片25对应配置。从各LED芯片25出射的光由耦合透镜28形 成为平行光，入射到导光板18的光混合部20。
这里，利用了球透镜作为耦合透镜，但不限定于此，只要能够将LED 发出的光形成为平行光即可，没有特别的限定。耦合透镜例如可以使用柱 面透镜、双凸透镜、半圆柱体形的透镜、菲涅耳透镜等。
不过，在本发明中，如图示的例子所示，优选将从导光板18的光射 出面18a射出的光束从导光板18的两个侧端面、即两个光入射面18及18c 入射。与此同时，优选通过将分别构成光源12a及12b的多个LED芯片 25形成为以某种程度的高密度配置成阵列状的LED阵列24，来将光源12 模拟成薄型的面光源(线状光源)而发挥功能。
其中重要的是向导光板18的两个光入射面18及18c入射的、来自光 源12a及12b的光的发光密度SL为[lm/mm2]，在本发明中，优选将该发 光密度SL设定为一定值以上，例如2.0[lm/mm勺以上。如果设从导光板18 的光射出面18a射出的必要照度为E[lx]、导光板18的长边方向的长度为 La[m]、与其垂直的方向的长度为Lb[m]、导光板的厚度为t[m]、导光板的 光利用效率为p，则向导光板18的两个光入射面18及18c入射的光所必须的发光密度SL可以由下述公式(11)表示。 [数学式3]
在本发明中，通过使用发光密度Sl満足上述公式(11) 、 LED芯片 25的发光面积的实际尺寸小于导光板18的厚度的光源，与以往相比，可 实现高亮度、薄型、大型的面状照明装置。
接着，对本发明的特征部分之一，即作为背光灯单元2的主要部件的 导光板18进行说明。
导光板18如图1 (A) 、 (B)及图2 (A) 、 (B)所示，具有近 似矩形形状的平坦的光射出面18a;在该矩形状的光射出面18a的对置的 两个端部、即对置的两条边与光射出面18a近似正交，被设置成相互对置 的两个光入射面18b及18c;位于光射出面18a的相反侧，朝向光入射面 18b和18c的中央相对于光射出面18a分别以规定角度倾斜的倾斜面18d 及18e。
光射出面18a与从光源12a射出、经由光混合部20a入射到光入射面 18b的光的光轴方向及从光源12b射出、经由光混合部20b入射到光入射 面18c的光的光轴方向平行。其中，光入射面18b及18c是导光板18的 两端最薄的侧端面，分别密接配置有光混合部20a及20b。光源12a及12b 的各LED阵列24分别与光入射面18b及18c对置配置，使来自光源12a 及12b的各LED阵列24的光分别通过光混合部20a及20b入射。
倾斜面18d及18e按照与光射出面18a正交的方向的厚度分别随着远 离光入射面18b或18c而变厚的方式，分别相对光射出面18a倾斜，在光 入射面18b与18c的中央相交，形成中央棱线18f，构成相对于光射出面 18a的背面18g。
结果，导光板18是在光入射面18b及光入射面18c处最薄、从两者 朝向它们中央的中央棱线18f变厚，在两者中央的中央棱线18f处为最厚 (最大厚度)的形状。另外，倾斜面18d及18e相对光射出面18a的倾斜 角度不限定于此。
这里，从光源12a射出、经由光混合部20a入射到光入射面18b的光及从光源12b射出、经由光混合部20b入射到光入射面18c的光的光轴方
向(以下也简单称为光轴方向)，是向光入射面18b及18c入射的光的中 心轴，在本实施方式中，成为与光入射面18b及18c垂直的方向、即与光 射出面18a平行的方向。
在图2所示的导光板18中，从光入射面18b及18c入射的光被导光 板18的内部含有的散射体(后面将详细叙述)散射，在被直接或一边散 射一边通过导光板18内部，分别被倾斜面18d及18e反射之后，从光射 出面18a出射。此时，也会从倾斜面18d及18e漏出一部分的光，但漏出 的光会被配置成覆盖导光板18的倾斜面18d及18e的反射片22 (图1中 表示)反射，再次入射到导光板18的内部。
另外， 一般在导光板中，为了提高光利用效率，需要将因从光入射端 入射的光穿过相反侧的端面而引起的光损失抑制为最低限度，使其几乎都 从光出射面射出。因此，本发明中，在导光板的内部分散了散射体(散射 粒子)，如后所述，内部的散射效果与根据散射粒子的粒径、折射率、粒 度分布、成为母材的材料的折射率由Mie理论决定的散射截面积(单位时 间散射的能量)、粒子密度、入射后导光的距离相关联。在本发明中，通 过恰当规定这些因素，可实现现有的导光板技术所无法实现的高的光利用 效率。
而且，如果为了使光利用效率最大化而如此向导光板混入散射粒子， 则在光出射面一定会出现亮度不均。其原因在于，因散射粒子的存在，会 在导光板的光入射端附近出射很多的光。因此，本发明中为了抑制该亮度 不均，在导光板的背面(光出射面的相反侧)设置锥度，在导光板内部增 加了光线被全反射的概率。
因此，在本发明中如图l (B)所示，例如通过按照从导光板18的光 入射面18b朝向入射光的行进方向(图中左方向)扩展(厚度增厚)的方 式发生倾斜的倾斜面18d，抑制在导光板18的光入射面18b的附近、即入 光端附近入射光向导光板18之外漏出，由此能够将入射光引导到导光板 18的中央(中央棱线18f)附近。另外，如果超过导光板18的最厚的中央 (中央棱线18f)部分，则通过按照从光入射面18b朝向入射光的行进方 向(图中左方向)变窄(厚度变薄)的方式发生倾斜的倾斜面18e，使例如从导光板18的光入射面18b入射、通过了导光板18的最厚的中央(中
央棱线18f)部分的光，容易从光出射面18a出射，由此也可以提高出射 效率。
这样，在本发明中，通过使导光板18成为将与光出射面18a对置的 面形成为倾斜面18d及18e，随着远离光入射面18b及18c，导光板18的 厚度平缓增大，在中央棱线18f处为最大厚度的形状，由此，可以使从导 光板18的最薄的光入射面18b及18c分别入射到导光板18的光到达更远 处，至少到达中央棱线18f附近。即，当入射到导光板18的光在光出射面 18a与倾斜面18d及18e之间全反射时，由于入射角度平缓变浅，光难以 从光射出面18a向外部漏出，所以，能够使入射光到达更远处。由此，可 使面状照明装置实现轻量化、薄型化、大型化。
另外，由于导光板18的背面的中央棱线18f的部分，由倾斜面18d 及18e相交、形成尖的棱部分或角部分(交点部分)，所以，根据情况在 导光板18的光射出面18a处，会产生与中央棱线18f (顶点的部分)对应 的暗线，有时被观察到。该情况下，将中央棱线18f磨圆，对截面的顶点 赋予圆度(R)，来防止暗线的产生或抑制暗线的发生，使其不能或难以 被观察到。
而且，这里，对于导光板18而言，在设光入射面18b及18c中的导 光板18的最小厚度为D,、光入射面18b与18c的中央棱线18f部分处的 导光板18的最大厚度为D2、从光入射面18b或18c到中央棱线18f部分 的导光板18的光入射方向的长度即沿着光入射方向的导光板18的整个长 度的一半长度为L时，优选满足下述公式(12)的关系。
DA且
1/1000< (D2—D)/L<1/10 …(12)
艮口，当倾斜面18d及18e相对上述导光板18的光射出面18a的倾斜 角度都在锐角侧测定时，优选比5.73E—3度大、比5.71度小。
通过形成为满足上述公式(12)的形状，可以使导光板18更适合薄 型化、轻量化、大型化，能够实现面状照明装置的薄型化、轻量化、大型 化。
并且，本发明中，在导光板18内部具有后面详细叙述的散射粒子。
22在本发明中，通过使导光板18内含有散射粒子，适当进行光散射，可以 破除全反射条件，具有使导光板自身中难以出射的光射出的功能，从而可 使从光射出面射出的光更加均匀。
而且，除了散射粒子之外还在导光板18的光射出面侧附加透过率调 整体，通过适当调整该透过率调整体的配置密度，也能与散射粒子同样， 射出均匀的光。
在本发明中，导光板18如上所述，通过在透明树脂中混炼分散用于
使光散射的散射粒子而形成。
作为导光板18所使用的透明树脂的材料，例如可举出如PET (聚对 苯二甲酸乙二醇酯)、PP (聚丙烯)、PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲 基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸树脂、MS树脂、或COP (环 烯烃聚合物)那样的光学透明树脂。
作为在导光板18中混炼分散的散射粒子，可以使用球状有机硅树脂 (TOSPEARL)、硅酮(silicone) 、 二氧化硅、氧化锆、电介质聚合物等。 通过在导光板18的内部含有这样的散射粒子，可以从光出射面射出均匀、 亮度不均少的照明光。
这样的导光板18可以利用挤压成形法或射出成形法制造。
而且，在本发明中，对于导光板18中混炼分散的散射粒子而言，在 设导光板18中含有的散射粒子的散射截面积为O [m2]，沿光入射的方向从 导光板18的光入射面18b或18c到与光射出面18a正交的方向的厚度达 到最大的中央棱线18f的位置的长度，本实施方式中沿着光入射的方向(与 导光板18的光入射面18b及18c垂直的方向，以下也称为"光轴方向") 的导光板18的整个长度的一半长度为U[m]，导光板18中含有的散射粒 子的密度(单位体积的粒子数)为Np[个/m2],修正系数为Ke的情况下， 满足O 'Np'L(^Kc的值为1.1以上且8.2以下，并且修正系数Kc的值 为0. 005以上0. 1以下的关系。由于本发明的导光板18含有满足这样的 关系的散射粒子，所以，可从光出射面射出均匀、亮度不均少的照明光。
艮P，本发明中使用的散射粒子需要满足下述公式(1)及(2)地混合、 分散到图示例的导光板18中。
1. Np LG Kc《8. 2 …(1 )0. 005《KC《0. 1 …(2)
其中，上述公式(1)及(2)中，0是散射粒子的散射截面积[m2]， Np是散射粒子的密度[个/m2]， U是导光板18的沿着入射方向的长度的一 半(从导光板18的最薄部分到最后部分的沿着入射方向的长度)，Kc表 示修正系数。
下面，针对在本发明中导光板18中混炼分散的散射粒子应该满足的 上述公式(1)及(2)进行说明。
一般来说，平行光束入射到各向同性媒介时的透过率T根据Lambert 一Beer法则可由下述公式(13)表示。
T二I/I。二exp ( — P x) …(13)
其中，x是距离，1。是入射光强度，I是出射光强度，P是衰减常数。 上述衰减常数P可利用散射粒子的散射截面积O和媒介中含有的单 位体积的散射粒子数Np由下述公式(14)表示。 P =0) Np …(14)
因此，如果将导光板的光轴方向的长度设为Lc，则光的取出效率E。ut 可由下述公式(15)表示。这里，导光板的光轴方向的一半长度Lc，成为 从与导光板18的光入射面垂直的方向的导光板18的一个光入射面到导光 板18的中心的长度(即，可以是入射到一个光入射面的光从光出射面射 出的最远距离)。
其中，光的取出效率是在光轴方向到达距离导光板的光入射面长度为 L(3的位置的光相对于入射光的比率，例如在图2所示的导光板18的情况 下，是到达导光板18的中心(成为导光板的光轴方向的一半长度的中央 点的位置，即中央棱线18f的位置)的光相对于入射到端面的光的比率。
Eout"exp ( — 0> 'N卩'Lg) …(15)
其中，上述公式(15)是有限大空间中的，导入了用于修正与上述公 式(13)的关系的修正系数Kc。修正系数Kc是在有限空间的光学媒介中 传播光时根据经验求出的无量纲修正系数。由此，光的取出效率E。ut可由 下述公式(16)表示。
Eout=exp (—① NP LG Kc) …(16)
根据上述公式(16)，当①'Np'L(3，Kc的值为3.5时，光的取出效
24率E。ut为3%，当① Np LG Kc的值为4.7时，光的取出效率E她为1 %。
根据该结果可知，如果O 'Np，Lc^Kc的值增大，则光的取出效率 E。ut降低。由于光随着向导光板的光轴方向前进而散射，所以，可认为光 的取出效率E。ut降低。
因此可知，O 'Np.Lc^Kc的值越大越优选作为导光板的性质。艮P， 通过增大(D Np Lc Kc的值，可减少从与光的入射面对置的面射出的 光，增多从光射出面射出的光。艮卩，通过增大O 'Np'Lc^Kc的值，可 以提高从光射出面射出的光相对于入射到入射面的光的比率(以下也称作 "光利用效率")。具体而言，通过将O 'Np'L^Kc的值设为1.1以上， 可以使光利用效率为50%以上。
这里，如果增大O 'Np 'Lc 'Kc的值，则从导光板18的光射出面18a 出射的光的照度不均显著，但通过将O Np LG Kc的值设为8.2以下， 可以将照度不均抑制为一定以下(容许范围内)。另外，可以近似同样地 处理照度和亮度。因此，在本发明中，可以推测亮度和照度具有同样的倾 向。
综上所述，优选本发明的导光板的O Np LG Kc的值如上述公式 (l)那样，满足为1.1以上且8.2以下这一关系，更优选为2.0以上且7.0 以下。而且，对于O .Np'Lci'Kc的值而言，更优选为3.0以上，最优选 为4.7以上。
另外，优选修正系数Kc如上述公式(2)那样，为0.005以上O.l以下。
下面，根据具体的实施例对本发明所采用的散射粒子分散导光板进行 更具体的说明，说明上述公式(1)及(2)的限定理由。
首先，本发明的发明者利用图2 (A)及(B)所示的散射粒子分散导 光板18，对将散射粒子的散射截面积①、粒子密度Np、导光板的光轴方向 的一半长度U、修正系数Kc:设为各种值，针对① Np Lc Kc的值不同 的各导光板，通过计算机模拟实验来求出光利用效率，进而对照度不均进 行了评价。这里，照度不均[%]被设为将从导光板的光射出面射出的光的 最大照度设定为IMM、最小照度设定为IMin、平均照度设定为I"s时的[C一U /IAve]X100。
测定后的结果表示于下述表1。而且，表1的判定将光利用效率为50 %以上且照度不均为150%以下的情况表示为〇，将光利用效率小于50% 或照度不均大于150X的情况表示为X。
并且，图4表示对O Np LG Kc的值与光利用效率(从光射出面 射出的光相对于入射到光入射面的光的比率)的关系进行测定后的结果。
<-u」光利用效率[W〗照度不均[W]判定
实施例12.2XI01,0.3O.OG3.51&1.384o
实施例20.3D.026.2184.71490
实施例32.0"Cf'28.6X10"0.10.023邻82.8820
实施例41,3X10'，0.30.0083.91S3.01050
实施例5t.1X1。-'02.0 XIO110.3ft0074.的843o
实施例63.5X10"0.10.0072.867B.247o
比较例12.0X1CT'22.2 W0,30.050.6629,15，X
比较例30-3o.otO.的43.459X
比较例34.8X1CT1118.3X，0'7CU15.26.26848201X
比较例44.8X1CT1110.113.9".584.9223X
如表1及图4所示，如果通过将①'Np *Lc3'Kc设定为1.1以上，来
增大光利用效率，则具体可使光利用效率为50%以上，通过设定为8.2以 下，可使照度不均为150%以下。
而且可知，通过将Kc设为0.005以上，可以提高光利用效率，通过设 为0.1以下，可以减小从导光板射出的光的照度不均。
接着，制作导光板中混炼分散或混合分散的散射微粒子的粒子密度 Np为多种值的导光板，对从各个导光板的光射出面的各位置射出的光的照 度分布进行测定。这里，在本实施方式中，除了粒子密度Np之外将其他 条件，具体而言，将散射截面积O、导光板的光轴方向的一半长度L"修 正系数Kc、导光板的形状等设为相同的值。因此，在本实施方式中， ① Np LG Kc与粒子密度Np成比例变化。
这样，将针对各种粒子密度的导光板，对从各自的光射出面射出的光 的照度分布进行测定的结果表示于图5。图5将纵轴设为照度[lx]、将横 轴设为距离导光板的一个光入射面的距离(导光长度)[mm]。
并且，计算出将从测定出的照度分布的导光板的侧壁射出的光的最大
26照度设为IMax、将最小照度设为IM,n、平均照度设为U寸的照度不均[(IMax —IMin) /IAve]X100 [%]。
图6表示计算出的照度不均与粒子密度的关系。图6中，将纵轴设为 照度不均[%]，将横轴设为粒子密度[个/m3]。而且，在图6中一并表示了 同样将横轴设为粒子密度、而将纵轴设为光利用效率[%]的光利用效率与 粒子密度的关系。
如图5及图6所示，如果增高粒子密度、即增大①'Np，L^Kc，则 光利用效率增高，但照度不均也增大。另外，如果降低粒子密度、即减小 O Np Lc Kc，则光利用效率降低，但照度不均减小。
这里，通过将O 'Np'L(3'Kc设为1.1以上8.2以下，可以使光利 用效率为50%以上、且照度不均为150%以下。通过将照度不均设为150 %以下，可以使照度不均不显著。
综上所述，通过将①'Np'LG'Kc设为1.1以上8.2以下，可以使 光利用效率为一定以上、且还能够降低照度不均，通过将Kc设为0.005以 上，可提高光利用效率，通过设为0.1以下，可以减小从导光板射出的光 的照度不均。
以上是使本发明所使用的散射粒子分散导光板满足上述关系式(1) 及(2)的理由。
如图1 (A) 、 (B)及图2 (A) 、 (B)所示，本实施方式的背光灯 单元2中，在导光板18的两端侧的光入射面18b及18c上分别密接设置 有光混合部20a及20b。作为代表例，对光混合部20a进行说明，光混合 部20a是在透明树脂中混入了使光散射的散射粒子的柱状光学部件，具有 下述功能对从以规定间隔排列为阵列状的白色LED芯片25经由耦合透 镜28而入射的光进行混合，使入射到导光板18的光入射面18b的光在LED 芯片25的排列方向上成为均匀的光。另外，当取代由白色LED芯片25构 成的LED阵列24，而组合使用RGB等三原色的各单色LED元件时，光混合 部20a还具有将来自三个单色LED的各单色光进行混合(mixing)，形成 白色光的功能。
光混合部20a的材料基本上可以使用与导光板18相同的材料，与导 光板18同样，可以在内部含有用于使光散射的散射体(散射粒子)。光
27混合部20a的内部含有的散射体(散射粒子)的密度等可以与导光板18 相同也可以不同。而且，由于光混合部20a如图2 (A)及(B)所示，与 LED阵列24靠近配置，所以，优选利用耐热性高的材料形成。
另外，在本实施方式中，将光混合部20a设置成与导光板18不同的 部件，但本发明不限定于此，也可以将光混合部20a与导光板18形成一 体，还可以由同一部件构成，也可以利用导光板18的光入射面18b侧的 一部分作为光混合部20a。
接着，对本发明的特征部分的又一部分、即棱镜片16进行说明。
如图1 (A)及(B)所示，棱镜片16是通过平行排列多个棱镜而形成 的透明的膜状片，可提高从导光板18的光射出面18a出射的光的聚光性， 改善亮度。在本发明中，棱镜片16如图示的例子那样，被配置成棱镜列、 即各棱镜16a的顶点与导光板18的光射出面18a对置，即在图中朝下配 置。而且，在本发明中，棱镜片16优选如图示的例子那样，被配置成其 棱镜列延伸的方向与导光板18的光入射面18b及18c平行。
并且，在本发明中，棱镜片16通过将各棱镜列的棱镜的形状限定为 规定形状，具体而言，通过规定与各棱镜的截面三角形的形状对应的顶角 的角度范围，可以提高由从导光板18的光射出面18a出射的利用效率高 的光形成的正面亮度。因此，可以提高背光灯单元2的光利用效率及正面 亮度。
这里，图7 (A)及(B)分别示意表示本发明中使用的棱镜片的棱镜 的截面形状的一个实施方式。
首先，在本发明中如图7 (A)所示，在对称棱镜片16的棱镜16a的 截面形状为等腰三角形的情况下，即在棱镜16a的顶角9由长度相等的两 条直线(等边)构成的情况下，对称棱镜片16形成为棱镜16a的顶角9 满足下述公式(3)。
550《9《80° …(3)
(式中，e表示棱镜16a的形状为等腰三角形、由该等腰三角形的长 度相等的两条直线(两边)所成的顶角。)
在本发明中，将对称棱镜片16的棱镜16a的等腰三角形的顶角9限 定为55°以上80°以下的理由在于，如果该顶角e在满足上述公式(3)的范围内，则可以提高正面亮度。
另一方面，如图7 (B)所示，在本发明中，当非对称棱镜片16的棱
镜16b的顶角(e,+ e》由两条不同长度的直线(长度不同的两条边)
构成时，非对称棱镜片16被形成为棱镜16b的顶角(e,+ e 2)满足下述 公式(4)。
0°《9 ,《15°且30°《9 2《45°…(4)
(式中，e ,表示从棱镜16b的顶角(e,+ e 2)的顶点连结棱镜16b 的底边的垂线与长度不同的两条直线中一条直线所成的角度，e 2表示该 垂线与长度不同的两条直线中另一条直线所成的角度。)
另外，在图示的例子中，e,表示从棱镜i6b的顶角(e,+ 02)的顶 点连结棱镜16b的底边(棱镜片16的平面)的垂线、与构成顶角(e,+ e2)的长度不同的直线中一条直线、即在图7 (B)中与位于图中左侧的 棱镜16b的斜边所成的角度，92表示上述垂线与夹着顶角(e,+ e2)的 长度不同的直线中另一条直线、即在图7 (B)中与位于图中右侧的棱镜
16b的斜边所成的角度。
在本发明中，将构成棱镜i6b的三角形顶角(e,+ 92)的e,限定为
0°以上15°以下、且将82限定为30°以上45°以下的理由在于，如果该角度 e,及9 2在满足上述公式(4)的范围内，则可以提高背光灯单元2的正面 亮度。
而在现有技术中，棱镜片通常被配置成棱镜列的棱镜朝向光的射出方 向凸出，例如使用了棱镜列的棱镜的顶点朝向光的射出方向、其顶角为90° (图中向上凸90。(例如3M公司制造的BEF))。
与此相对，本发明中为了同时实现薄型化及大型化，通过两端侧的光 入射面薄、中央部分厚的倒楔形状、且内部分散有散射粒子的导光板，基 于背面的倾斜面引起的反射和内部的散射来取出光，所以，从光出射面取 出的光的方向依赖于全反射条件，如果将法线方向定义为O度，则来自光 出射面的出射光的出射角度为75。以上非常大的角度(以在行进方向躺下 的状态出射)。因此，在上述现有技术所采用的上凸棱镜的棱镜片中，难 以通过"折射"将来自导光板的出射光变换为正面方向。
为此，在本发明中，为了将来自导光板的出射角度大的出射光通过"全反射"变换为正面方向，需要利用被配置成棱镜列的棱镜朝向光的射出方 向凹陷(图中下凸)的棱镜片。
而且，在本发明中，将光的出射方向高效变换为正面方向的棱镜片的 棱镜条件，首先需要满足上述公式(3)或(4)的棱镜角度条件。即，在 本发明中，当组合内部散射粒子分散倒楔形状导光板而使用的棱镜片是对 称(等角三角形棱镜)棱镜片的情况下，需要满足上述公式(3)的棱镜
角度条件，在是非对称的棱镜片的情况下，需要满足上述公式(4)的棱
镜角度条件。
在本发明中，如上所述，利用内部散射粒子分散倒楔形状导光板18， 使光的利用效率提高，通过与其组合，利用由棱镜16a或16b的形状规定 了顶角角度的对称或非对称棱镜片16，由以往所使用的上凸棱镜片使出射 光的方向性为正面方向，提高聚光性，增强正面亮度，由此可同时提高光 的利用效率及正面亮度。这样，在本发明中，可以同时实现利用以往的导 光板的技术中无法达到的光的利用效率及正面亮度。
并且，在本发明中，优选与满足上述公式(1)及(2)的导光板的内 部散射条件(具体为导光板系统内的浊度条件)对应，来适当选择使正面 亮度最大化的棱镜片16的棱镜角度。即，优选棱镜片16的棱镜16a或16b
的顶角e或e ,及e 2根据导光板18中分散的散射粒子的浓度来决定。
图8表示本发明中采用的导光板所含有的散射粒子的浓度、与棱镜片 的棱镜的顶角角度的关系的一个例子。
其中，图8是表示导光板18所含有的散射粒子的浓度、与对称棱镜 片16的棱镜16a的形状为等腰三角形时的棱镜16a的顶角9的关系的图 表，表示为了实现高的光利用效率，针对导光板18中含有的散射粒子的 浓度，存在使出射光的正面亮度最大化的对称棱镜片16的棱镜16a的顶 角9 。
因此，针对本发明所使用的导光板18的内部含有、分散的散射粒子 的浓度，根据图8所示的图表，通过利用具有可以使正面亮度最大化的顶 角e的棱镜16a的对称棱镜片16，对高的光利用效率可实现最大化的正面 亮度。
另外，通过针对各种导光板及各种棱镜片的组合，预先求出图8所示的导光板内的散射粒子的浓度与棱镜片的棱镜的顶角的关系，可以相对实 现高的光利用效率的导光板内的散射粒子的浓度，求出实现最大化的正面 亮度的将正面亮度最大化的对称棱镜片16的棱镜16a的顶角，因此，能
够同时实现高的光利用效率及高的正面亮度。
另外，在本实施方式中，优选使用满足上述公式(3)及(4)的多个 三角棱镜列配置在透明树脂片上的棱镜片16，但除了棱镜片16之外，还 可以进一步利用其他的棱镜片，例如在正交的方向形成有棱镜列的棱镜 片，或者，可以取代上述的棱镜片16，而使用将规则排列有与棱镜类似的 光学元件，例如双凸透镜、凹透镜、凸透镜、金字塔形等具有透镜效果的 光学元件等的片，按照这些光学元件与导光板18的光射出面18a对置的 方式配置，即在图中朝下配置。
接着，对漫射膜14进行说明。
漫射膜14用于控制从棱镜片16出射的光的取向分布，维持高的正面 亮度，实现高的面内均匀性，如图1 (A)及(B)所示，相对棱镜片16 配置在与导光板18相反一侧，即相对于导光板18配置在比棱镜片16靠 向偏光分离板13侧、即液晶面板4一侧。
这里，对于棱镜片16而言，由于没有形成棱镜列的背面、即图中上 侧的面呈平面状，所以，漫射膜14与棱镜片16的平面状的背面、即图中 上侧的平面对置配置。
另外，在本发明中，优选使用满足以下所示的漫射条件的漫射膜作为 漫射膜14。在本发明中，通过使用满足这样的漫射条件的漫射膜，可以控 制出射光的取向方向，维持高的正面亮度，实现高的面内均匀性。
首先，当具有强度P。的光线透过了漫射膜14时，漫射角度为(j)的透过 漫射光的强度P (()))可以由下述公式(5)表示。其中，对于下述公式(5) 而言，以漫射角度标准偏差o为参数的透过漫射光的相对强度P (小)/P。 可以如图9那样表示。
<formula>formula see original document page 31</formula>
(5)(上述公式(5)中，(j)表示漫射角度或出射角度，o表示漫射角度标 准偏差。)
此时，本发明所使用的漫射膜14的漫射条件，以与上述内部散射粒 子分散倒楔形状导光板18组合时的出射光的取向分布随着从正面变为宽 角度，其强度平缓减少为优选条件。因此，出射光的强度在某一角度具有 极小或极大的取向分布成为不优选的条件。
因此，在将满足上述公式(5)的漫射膜14与上述的内部散射粒子分 散倒楔形状导光板18组合时的出射光的强度分布设为L (小)[cd/m"时， 漫射条件可以利用取向评价参数S ( o )由下述公式(6)表示，对于本发 明的漫射膜14所要求的漫射条件，取向评价参数S ( o )优选满足下述公 式(7)。
严d2(LU，(7))
』0d》2
0《S《20 …(7)
(上述公式(6)中，())表示漫射角度或出射角度，o表示漫射角度标 准偏差。)
这里，出射光的强度分布L (小)是来自利用了将上述内部散射粒子 分散倒楔形状导光板18、下凸棱镜片16及漫射膜14单元化后的导光板组 装体的面状照明单元的出射亮度分布，例如是由亮度计评价的来自面状照 明单元的出射亮度分布。具体而言，出射光的强度分布L ((|))可以由在 角度分布为一90。 90。中按一定角度，例如按1°、 5°、 10。利用亮度计，例 如卜7°〕 y公司制造的BM—7fast等市场销售的色彩亮度计进行测定的离 散数值数据来确定。因此，在利用上述公式(6)求取取向评价参数S ( o ) 时，只要利用根据角度分布对使用了漫射角度标准偏差o为规定值(漫射 度)的漫射膜的情况下的来自面状照明单元的出射亮度分布进行测定而得 到的数值，进行数值计算即可，或者，根据测定亮度值来对表示出射光的 强度分布L (()))的函数式进行近似，利用得到的函数式运算上述公式(6)。
艮口，在本发明中，对从面状照明单元出射的亮度分布进行评价，根据
32作为其结果而求出的取向评价参数S ( O )是否满足上述公式(7)，能够 随着从正面变为宽角度而平缓减少出射光的强度，即，可判断是否能够实 现出射感觉不到明暗的光的导光板组装体及利用其的面状照明装置。
这里，如果利用图表对上述公式(6)所示的取向评价参数S ( O )和 漫射角度标准偏差O的关系进行表示，这可以如图10那样表示。图10表
示使漫射膜的漫射条件变化时的取向评价参数S (o )，通过改变漫射膜
的漫射条件，能够控制取向评价参数S (C7)，由此，可以优选采用基于
漫射膜的出射光的取向分布。
图11表示利用棱镜片16及漫射膜14时的出射光的取向分布的一个 例子。例如在图11所示的例子中，如果仅利用棱镜片16，在视野角30 度附近亮度即出射光的强度降低而产生暗线时，则作为面状照明装置的功 能不是优选的功能，但在这样的情况下，通过作为漫射条件，使用漫射角 度标准偏差o为10的漫射膜，可以改善取向分布。
通过使用这样的漫射膜14，可以随着从正面变为宽角度而平缓减少出 射光的强度分布，即可以出射感觉不到明暗的出射光。
另外，本发明的发明者利用图1 (A)及(B)所示的背光灯单元2的 光源12a及12b、导光板18、光混合部20a及20b，将棱镜片的构成作为 比较例11，变更为通常所使用的上凸顶角e为90。的对称棱镜片(3M公司 制造的BEF)，作为实施例ll，变更为本发明的下凸顶角9为60°的对称
棱镜片16，并且作为实施例12，变更为本发明的下凸顶角(e,+ e 2)为
(10°+30°)的非对称棱镜片16，对得到的光利用效率及正面亮度进行了 比较。
其结果表示于表2。其中，表示了光利用效率以比较例11的数值进行 标准化后的结果。
这里，各例中使用的导光板18相同，统一了形状及内部的散射条件。 散射粒子采用了硅酮树脂微粒子。
光利用效率正面亮度综合判定
实施例111,029480cd/m2O
实施例12U2卵20cd/m2◎
比较例111加7720cd/m2X
33根据表2的结果可知，实施例11及12相对比较例11，在没有降低光 利用效率的情况下，提高了正面亮度。S卩，如果将实施例11及12中使用 的棱镜片16与比较例11所使用的棱镜片进行比较，则能够不使光利用效
率降低地提高正面亮度。尤其是实施例12中使用的棱镜片16与比较例11
中使用的棱镜片相比，不仅可提高光利用效率，而且还使正面亮度飞越性 提高。
另外，漫射膜14通过对膜状部件赋予光漫射性而形成。膜状部件例 如可以由PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP (聚丙烯)、PC (聚碳酸 酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸苄酯、MS树脂、或COP (环烯烃聚合物)那样的光学透明树脂材料形成。
漫射膜14的制造方法没有特别限定，例如可以通过对膜状部件的表 面实施基于微细凹凸加工或研磨的表面粗化来赋予漫射性；将二氧化硅、 二氧化钛或氧化锌等颜料、或者树脂、玻璃或氧化锆等的珠类等用于使光 漫射的材料与粘合剂一同涂敷到表面；或在上述透明树脂中混炼使光散射 的上述颜料或者珠类而形成。另外，也可以利用反射率高、光的吸收低的 材料，例如Ag、 Al那样的金属来形成。
在本发明中，还可以使用垫形或涂敷形的漫射膜作为漫射膜14。
漫射膜14可以直接载置到棱镜片16的平面状背面，也可以与其离开 规定距离配置。.结果，漫射膜14被配置成与导光板18的光射出面18a分 开一定距离地在其之间夹设棱镜片16，该距离可以根据来自导光板18的 光射出面18a的光量分布进行适当变更。
这样，通过将漫射膜14配置成与导光板18的光射出面18a分开规定 距离地在其之间夹设棱镜片16，可以使从导光板18的光射出面18a射出 的光，在光射出面18a与棱镜片16及漫射膜14之间进一步被混合 (mixing)。由此，能够使透过漫射膜14对液晶显示面板4进行照明的光 的亮度更加均匀。
另外，作为使棱镜片16及漫射膜14与导光板18的光射出面18a分 离规定间隔的方法，例如可以采用在漫射膜14及棱镜片16与导光板18 之间、或棱镜片16与漫射膜14之间设置隔离物的方法等。
而且，在本发明中，由于棱镜片16的棱镜列与导光板18的光射出面
3418a对置，所以，棱镜片16的背面是平面，因此，可以在该棱镜片16的 平面状背面直接形成具有与漫射膜14同样的漫射功能的漫射层、即具有 满足上述公式(5) 、 (6)及(7)的漫射条件的漫射层，并使漫射层与 棱镜片16—体化。该漫射层可以由透明树脂片形成棱镜片16的基底，通 过利用上述的方法对透明树脂片的平面状背面赋予漫射性即可。
这样，通过利用一体化形成了棱镜片16及漫射层的棱镜及漫射复合 片(膜)，可以控制出射光的取向分布，在维持高的正面亮度及高的面内 均匀性的状态下，削减部件个数，从而能够实现成本降低。
接着，对偏光分离膜B进行说明。
偏光分离膜13可以使从漫射膜14的光射出面出射的光中规定的偏光 成分例如p偏光成分选择性透过，使此之外的偏光成分例如s偏光成分几 乎全部反射。偏光分离膜13如图1 (A)及(B)所示，被配置在漫射膜 14的光射出面，因此配置在漫射膜14与液晶面板4之间即相对于漫射膜 14配置在导光板18 (棱镜片16)的相反侧。这里，由于偏光分离膜13 使被自身反射的光再次入射到导光板18中，能够再次利用，所以，可提 高光的利用效率，进一步提高亮度。该偏光分离膜13例如可通过使在透 明树脂中混炼、分散针状粒子而得到的板材延伸，使针状粒子在规定的方 向取向而得到。作为偏光分离膜13，可以使用公知的偏光分离膜。
另外，在图示的例子中，将偏光分离膜13配置在漫射膜14的光射出 侧，但本发明不限定于此，也可以配置在导光板18的光射出面18a的正 上方，还可以在导光板18的光射出面18a上直接形成具有同样偏光分离 功能的偏光分离层。其中，当在导光板18的光射出面18a上直接形成偏 光分离层并进行一体化时，优选在制造导光板18时将偏光分离层压接或 熔融接合到其光射出面18a来实现一体化。由此，不会在导光板18的光 射出面18a与偏光分离层之间存在空气，可以使它们相互密接。
此外，当在导光板18的光射出面18a上一体化形成偏光分离层时， 还朝向其外侧、即朝向液晶面板4侧配置棱镜片16及漫射膜14、或在背 面形成了漫射层的棱镜片16。
这样，通过利用在导光板18的光射出面18a上一体化形成了偏光分 离层的带偏光分离层的导光板18，可以削减部件个数、降低成本。接着，对背光灯单元2的反射片22进行说明。
反射片22如图1 (A)及(B)所示，用于反射从导光板18的倾斜面 18b及18c漏出的光，使其再次入射到导光板18中，可提高光的利用效率。 反射片22形成为分别覆盖导光板18的倾斜面18b及18c的相反侧的面。
反射片22只要能够反射从导光板18的倾斜面18b和光入射面18c的 相反侧的面漏出的光即可，可以形成为片状、板状等任意的形状，且可由 任意的材料形成，例如可以由通过在PET或PP (聚丙烯)等中混炼填充 剂之后进行延伸来形成空隙而提高了反射率的树脂片、在透明或白色树脂 片表面通过铝蒸镀等形成了镜面的片、铝等金属箔或担承了金属箔的树脂 片、或表面具有充足的反射性的金属薄板，形成为反射片或反射板。
本发明的导光板单元及面状照明装置(背光灯单元)基本构成如上。
以上，对本实施方式的背光灯单元2及液晶显示装置10的导光板18、 棱镜片16、漫射膜14、偏光分离膜13、光源12a及12b等各构成要素进 行了详细说明，但本发明不限定于此。
例如，在上述实施方式中，作为光源12a及12i)，使用了将利用荧光 物质把LED发出的光变换为白色光的白色LED芯片25排列为阵列状的 LED阵列24，但也可以替代LED芯片25，而使用将红色(R)、绿色(G) 及蓝色(B)等线性无关的三种颜色即三原色的各单色LED作为一个元件 的白色LED元件或单芯片化的白色LED芯片，还可以替代LED阵列24， 通过排列多个将线性无关的三种颜色的各单色LED元件组合并靠近配置 而成为白色的一组LED,来作为LED阵列。
例如，可以通过使用RGB三颜色的LED元件(以下简单称作LED)， 由耦合透镜将各LED发出的光进行混合(mixing)，而得到白色光。
下面，对利用了三色LED的光源的一个例子进行说明。图12是利用 了三色LED的光源的概略构成图。
光源15是替代图1中的光源12a及12b而使用的部件，如图12所示， 具备LED阵列29和耦合透镜40。
LED阵列29通过排列利用RGB三种发光二极管、即R—LED32、 G 一LED34及B—LED35形成的多组RGB—LED30而构成。图12示意表示 了多组RGB—LED30的配置状态。如图12所示，在一组RGB—LED30
36中，R—LED32、 G—LED34及B—LED35被组合成正三角形状，在LED 阵列29中，按照成为交替反向的正三角形状组合的方式被规则配置。
而且，如图13所示，RGB—LED30按照从R—LED32、 G—LED34 及B—LED36分别出射的光在规定位置交叉的方式，调整了三种LED (R —LED32、G—LED34及B—LED36)的光轴朝向。通过这样调整三种LED， 可以混色这些LED的光，成为白色光。
利用三原色LED (R—LED32、 G—LED34及B—LED36)构成的RGB 一LED30或上述的LED芯片(白色LED) 25，与以往的作为背光灯用光 源而使用的冷阴极管(CCFL)相比，由于色再现区域宽、色纯度高，所 以，在将该RGB—LED30或LED芯片25用作背光灯用光源的情况下， 能够比以往提高色再现性、显示鲜艳颜色的图像。
如图12及图13所示，作为耦合透镜40，在RGB—LED30的各RGB —LED32、 34、 36的光射出侧配置有三个球透镜42、 44及46。球透镜42、 44及46与各RGB—LED32、34、36对应配置。即，针对一组RGB—LED30, 组合使用了三个球透镜42、 44及46。从R—LED32、 G—LED34及B — LED36分别出射的光由球透镜42、 44及46转换成为平行光。然后，在规 定的位置相交，在被混合、成为白色光之后，入射到导光板18的光混合 部20a及20b中。组合使用了三个球透镜42、 44及46的耦合透镜是具有 三个轴的透镜，可以将RGB—LED30的各LED32、 34、 36的光汇聚到一 点，混合成为白色光。
而且，也可以不按照分别与导光板18的光入射面18b及18c对置的 方式配置LED阵列，而利用导光管将LED阵列的各LED或各LED芯片 发出的光导向导光板。导光管可以利用光纤、或由透明树脂构成的导光路 径等构成。
在利用LED阵列作为光源、将该LED阵列配置到导光板18的侧面 附近时，导光板18有可能因构成LED阵列的各LED的散热而变形或熔 融。因此，通过将LED阵列配置到远离导光板18的侧面的位置，禾拥导 光管将LED发出的光导向导光板18，可以防止导光板18因LED的散热 而引起的变形及熔融。
另外，在上述各实施方式中，使用了利用LED芯片25等的LED阵列24和由多组RGB—LED30构成的LED阵列29等，但本发明不限定于 此，只要满足上述公式(8)的条件，则可以替代LED或LED阵列，而 完全同样地使用LD或LD阵列等。
除此之外，还能够使用荧光管、冷阴极管、热阴极管、外部电极管等 各种光源作为光源12，但在本发明中优选使用LED或LD。
而且，在上述实施方式中，作为导光板，使用了由分散有散射粒子的 透明的树脂制成、具有矩形状的光出射面，两端侧薄、其中央部分最厚并 在两侧倾斜的倒楔形导光板18，但本发明不限定于此，只要满足上述公式 (1)及(2)的条件即可，可以实施各种加工，也可以使其可塑化而具有 挠性，还可以使形状不同。
例如图14所示，可在导光板18的倾斜面18d及18e以规定图案，具 体而言，是以导光板18的光入射面18b及18e侧的密度低、随着从光入 射面18b及18c朝向中央棱线18f密度逐渐增高的图案，例如通过打印形 成多个漫射反射体48。通过以规定图案在导光板18的倾斜面18d及18e 形成这样的漫射反射体48，可抑制导光板18的光射出面18a中的亮线的 产生与不均。另外，也可以取代将漫射反射体48打印到导光板18的倾斜 面18d及18e，而在导光板18的倾斜面18d及18e与反射片22之间配置 以规定图案形成了漫射反射体48的薄片。此外，漫射反射体48的形状可 以为矩形、多边形、圆形、椭圆形等任意形状。
其中，作为漫射反射体例如可以是与粘合剂一同涂敷了使光散射的氧 化硅、氧化钛或氧化锌等颜料，或树脂、玻璃或者氧化锆等的珠类等使光 散射的材料的物体；或对表面实施了基于微细凹凸加工或研磨的表面粗化 图案。另外，也可以使用反射率高、光的吸收低的材料，例如Ag、 Al那 样的金属。而且，作为漫射反射体，也可以使用网版印刷、凹版印刷等中 所采用的一般的白墨水。作为一个例子，可以使用将氧化钛、氧化锌、硫 酸锌、硫酸钡等分散到丙烯酸类粘合剂、聚酯类粘合剂、氯化乙烯类粘合 剂等的墨水；向氧化钛中混合氧化硅、赋予了漫射性的墨水。
并且，在本实施方式中，随着远离光入射面，漫射反射体由疏变密， 但本发明不限定于此，也可以根据亮线的强度、扩展、必要的出射光的亮 度分布等进行适当选择，例如，即使以均匀的密度配置于倾斜面的整个面,
38也可以随着远离光入射面而从密到疏地配置。另外，可以替代通过打印形 成这样的漫射反射体，而对漫射反射体的配置位置所对应的部分进行磨 擦，作为砂擦面。
另外，在图14的导光板中，将漫射反射体配置在倾斜面，但本发明 不限定于此，也可以根据需要配置到光入射面以外的任意的面。例如，可 以配置到光射出面，也可以配置到倾斜面和光入射面的相反侧的面。
而且，可以在制造导光板18的所述透明树脂中混入可塑剂，使导光 板18自身具有挠性。
这样，通过以混入了透明树脂和可塑剂的材料制造导光板，可以使导 光板18具有挠性，即形成具有柔软性的导光板18，能够使导光板18变形 为各种形状。尤其通过使导光板18进一步薄型化，可以使导光板18进一 步具有挠性。因此，能够将导光板18的表面形成为各种曲面。
由此，可以组合这样的挠性导光板18和挠性液晶，形成挠性LCD显 示器、挠性电视机(TV)。而且，例如在将挠性的导光板18、或利用了 该导光板18的面状照明装置用作光照度(illumination)关系的显示板时， 能够安装到具有曲率的壁上，从而可将导光板18利用到更多种类、更宽 使用范围的光照度或POP (POP广告)等中。
这里，作为可塑剂，可以使用邻苯二甲酸酯，具体可列举邻苯二甲 酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、 邻苯二甲酸二辛酯(DOP (DEHP))、邻苯二甲酸正辛酯(DnOP)、邻 苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)、邻苯二甲酸二 异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸混基酯(C6 C ) (610P、 711P等)、邻 苯二甲酸丁苄酯(BBP)。另外，除了邻苯二甲酸酯之外，还可以举出 己二酸二辛酯(DOA)、己二酸二异壬酯(DINA)、己二酸二正垸基(C6、 8、10) (610A)、己二酸二烷基(C7、9) (79A)、壬二酸二辛酯(DOZ)、 癸二酸二正丁酯DBS、葵二酸(2—2基己)酯(DOS)、磷酸三甲酚酯 (TCP)、拧檬酸酯(ATBC)、环氧大豆油(ESBO)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、 聚酯系、氯化石蜡等。
并且，在上述实施方式中，作为导光板，使用了在与矩形状的光出射 面18a对置的两侧端(两边部)具有厚度最薄的光入射面18b及18c，在
39成为厚度最厚的两者的中央部分形成中央棱线18f，向在其两侧具备倾斜
面18d及18e的两侧倾斜的倒楔形导光板(两侧倾斜导光板)18，但本 发明不限定于此，也可以替代两侧倾斜导光板18，而使用仅在矩形状的 光出射面的一侧端(一边部)具有厚度最薄的一个光入射面，从光入射面 朝向与之对置的另一端面变厚，在另一端面处最厚，从而在光入射面与另 一端面之间具备一个倾斜面的单侧倾斜导光板；还可以使用在矩形状的光 出射面的四侧端(四边部)具有厚度最薄的4个光入射面，从这4个光入 射面朝向中央变厚，在中央点(中心)处最厚，从而在四个光入射面与中 央点之间具备4个倾斜面的角锥状导光板。
图15表示利用本发明其他实施方式的单侧倾斜导光板的背光灯单元。
其中，由于图15所示的背光灯单元50与图1 (A)及(B)所示的背 光灯单元2除了导光板及反射片的形状不同、光源及光混合部仅在一面配 置之外，具有同样的构成，所以，对同样的构成要素赋予同样的参照标记 并省略其详细的说明，对同一构成要素赋予同一参照标记并省略其说明。
如图15所示，本实施方式的背光灯单元50具有光源12、偏光分离 膜13、漫射膜14、棱镜片16、导光板52、光混合部20和反射片54。
光源12可以使用与光源12a及12b相同的部件，光混合部20可使用 与光混合部20a及20b相同的部件。
导光板52如图15所示，具有近似矩形形状的平坦的光射出面52a; 被设置成在该矩形状的光射出面52a的一个端部、即一边与光射出面52a 近似正交的一个光入射面52b;和位于光射出面52a的相反侧，以规定的 角度相对光射出面52a倾斜的倾斜面52c。对于导光板52而言，随着远离 光入射面52b，厚度逐渐增厚，光入射面52c最薄，光入射面52c相反侧 的侧端面52d最厚。另外，在该导光板52中，倾斜面52c相对光射出面 52a的倾斜角度当然也没有特别限定。光源12的各LED阵列24被配置成 分别与光入射面52b对置，来自光源12的各LED阵列24的光分别经由 光混合部20而入射。
反射片54被配置成覆盖导光板52的倾斜面52c及另一端面52d。
这样，在图15所示的导光板52中，从光入射面52a入射的光被导光 板52的内部含有的上述散射粒子散射，直接或一边散射一边通过导光板
4052的内部，在分别被倾斜面52c反射之后，从光射出面52a出射。此时， 也存在从倾斜面52c及另一端面52d漏出一部分光的情况，但漏出的光会 被反射片54反射，再次入射到导光板52的内部。
另外，由于导光板52及反射片54只有在其构造与形状上与上述的导 光板18及反射片22不同，所以，其功能与材料等除了构造和形状以外的 构成只要采用相同的方式即可。
因此，图15所示的导光板52及背光灯单元50也具有与图1及图2 所示的导光板18及背光灯单元2同样的功能，发挥同样的效果。
图16表示本发明第二方式的面状照明装置的其他实施方式、即利用 角锥状导光板的背光灯单元。这里，图16所示的背光灯单元将在后面详 细叙述，可以将本发明第三方式的导光板的一个实施方式、即角锥状导光 板应用到本发明第二方式的面状照明装置。
另外，由于图16所示的背光灯单元60与图1 (A)及(B)所示的背 光灯单元2除了导光板及反射片的形状不同、光源及光混合部配置在矩形 状的光出射面的4侧端(4边部)之外，具有同样的构成，所以，对同样 的构成要素赋予同样的参照标记并省略其详细的说明，对同一构成要素赋 予同一参照标记并省略其说明。
如图16所示，本实施方式的背光灯单元60具有光源12(12a、 12b、 12c及12d)、偏光分离膜13、漫射膜14、棱镜片16、导光板62、光混 合部20a、 20b、 20c及20d和反射片64。
光源12a、 12b、 12c及12d可使用与图l所示的光源12a及12b相同 的部件，光混合部20a、 20b、 20c及20d可使用与光混合部20a及20b相 同的部件。
导光板62如图16所示，具有近似矩形形状的平坦的光射出面62a; 在该矩形状的光射出面62a的相互对置的两组两个端部、即四个侧端部， 也就是四边部与光射出面62a近似正交，被配置成相互对置的两组两个光 入射面、即4个光入射面62b、 62c、 62d及62e;和位于光射出面62a的 相反侧，从4个光入射面62b、 62c、 62d及62e朝向其中心(中央点)， 以规定的角度相对光射出面62a倾斜的倾斜面62f、 62g、 62h及62i。
因此，倾斜面62f、 62g、 62h及62i分别以近似等腰三角形状，按照与光射出面62a正交的方向的导光板62的厚度随着分别远离光入射面 62b、 62c、 62d及62e，朝向其中心变厚的方式，分别相对光射出面62a 倾斜，在导光板62的中心(中央点)相交，形成中央点62j。结果，成为 在4个光入射面62b、 62c、 62d及62e处最薄，朝向中央点62j变厚，在 中央点62j处为最厚(最大厚度)的四角锥形状。SP， 4个倾斜面62f、 62g、 62h及62i相对于近似矩形形状的平坦的光射出面62a，构成四角锥形状的 背面62k。另外，在该导光板62中，倾斜面62f、 62g、 62h及62i相对光 射出面62a的各自倾斜角度当然也没有特别限定。
光源12的各LED阵列24被配置成分别与4个光入射面62b、 62c、 62d及62e对置，来自光源12a、 12b、 12c及12d的各LED阵列24的光 分别经由光混合部20a、 20b、 20c及20d入射。
此外，对于导光板62的背面的中央点62j而言，由于4个倾斜面62f、 62g、 62h及62i相交，形成尖的顶点部分(交点部分)，所以，根据情况 会在导光板18的光射出面18a上产生与中央点62j (顶点部分)对应的暗 点，从而被观察到。在该情况下，将中央点62j磨圆，使截面的顶点带有 圆度(R)，可防止暗线的产生或抑制暗线的发生，从而不会被注意到或 难以发现。并且，由于从4个倾斜面62f、 62g、 62h及62i中的两个相交， 4个光入射面62b、 62c、 62d及62e中的两个相交的4条交线的端点，到 中央点62j，形成了4条尖的棱线，所以，为了防止在该棱线部分产生暗 线，优选同样将冷线部分磨圆。
反射片64是被配置成对形成四角锥形状的导光板62的四角锥面的倾 斜面62f、 62g、 62h及62i进行覆盖的、四角锥面形状的反射片。
这样，在图16所示的导光板62中，从光入射面62a入射的光被导光 板62的内部含有的上述散射粒子散射，直接或一边散射一边通过导光板 62内部，在分别被倾斜面62f、 62g、 62h及62i反射之后，从光射出面62a 出射。此时，也有从倾斜面62f、 62g、 62h及62i漏出一部分光的情况， 但漏出的光会被反射片64反射，再次入射到导光板62的内部。
另外，由于导光板62及反射片64只有在其构造与形状上和上述的导 光板18及反射片22不同，所以，其功能与材料等除了构造和形状以外的 构成只要采用相同的方式即可。因此，图16所示的导光板62及背光灯单元60也具有与图1及图2 所示的导光板18及背光灯单元2同样的功能，发挥同样的效果。
而且，在上述各实施方式中，将导光板形成为与光射出面对置的面相 对光射出面为倾斜的倾斜面的形状，但本发明不限定于此，如果是与光入 射面对置的面中的导光板的厚度比光入射面中的导光板的厚度厚的形状， 则可以是任意的形状。例如，可以使与导光板的光射出面对置的面为曲面 形状。另外，在将倾斜面设为曲面的情况下，即使在光射出面侧形成为凸 的形状，也可以在光射出面形作为凹的形状。
并且，作为本发明的背光灯单元中可以使用的导光板的其他例子，可 举出具有使图l、图15及图16所示的导光板18、 52及62上下颠倒的构 造，其光射出面至少由一个平坦的倾斜面构成，其相反侧的面由平坦面构 成的导光板。该导光板的倾斜面按照随着远离光入射面，厚度逐渐变薄的 方式，相对平坦面倾斜。在该构造的导光板中，从光入射面入射的光从倾 斜面出射。
进而，作为本发明能够使用的导光板的另一个例子，可以由多个倾斜 面构成导光板的光射出面及背面这两面。
另外，在上述实施方式中，都对导光板为一枚的情况进行了说明，但 本发明不限定于此，也可以在一个照明装置中使用多个导光板。
图17表示利用了多个导光板的面状照明装置的一个例子。另外，在 图17中为了明确表示导光板的配置，仅表示了导光板18、 18'、 18"和光 源12a。
图17所示的导光板18、 18，、 18"可以使用与图1所示的导光板18 相同的导光板，该多个导光板被配置在各导光板的各自的光射出面成为同 一平面且各自的光入射面成为同一平面的位置。具体而言，导光板18和 与之邻接的导光板18'被配置在导光板18的光射出面18a和邻接的导光板 18，的光射出面18a'成为同一平面、且导光板18的光入射面18b与邻接的 导光板18'的光射出面18b'成为同一平面的位置。另外，优选导光板18与 邻接的导光板18'密接。而且，导光板18'和导光板18"也同样，被配置在 各自的光射出面18'a和光射出面18"a成为同一平面、且光入射面18b'与 光入射面18'b成为同一平面的位置。光源12a除了阵列的排列方向的长度不同之外，可以使用与图l所示 的光源12a相同的光源，配置在与导光板18、 18'、 18"的各光入射面对置 的位置。由此，从公共的光源12a出射的光会入射到导光板18、 18'、 18" 的各光入射面。
通过这样并列配置多个导光板来形成一个光射出面，可以实现更大面 积的面状照明装置。由此，能够作为更大型的液晶显示装置的面状照明装 置而使用。
另外，虽然图17中没有图示，但与光源同样，优选分别利用本发明 所使用的上述的一枚偏光分离膜、 一枚漫射膜、 一枚棱镜片覆盖由多个导 光板形成的一个面的光射出面。当然，也可以取代偏光分离膜及漫射膜， 而分别在导光板的光射出面上形成偏光分离层，在棱镜片背面的平面上形 成漫射层。
而且，在上述实施方式中，将导光板的矩形形状的一个面作为光射出 面，但也可以将光射出面作为第一光射出面，将第一光射出面的相反侧的 背面作为第二光射出面，以两个面作为光射出面、从两面射出光。在利用 该导光板的情况下，除了第一光射出面侧之外，在第二光射出面侧也从光 射出面侧按顺序配置棱镜片、漫射膜及偏光分离膜。该情况下，也可以替 代偏光分离膜及漫射膜，而分别利用偏光分离层及漫射层。
并且，上述实施方式中，在光源与导光板的光入射面之间夹设有光混 合部，但本发明不限定于此，也可以使导光板的光入射面与光源的LED 阵列的LED芯片靠近对置，由与导光板的其他部分(所谓母材)不同的 材料的低折射率部件，构成可入射来自LED芯片的光的导光板的光入射 面侧的一部分。
这样，通过在包含光入射面的一部分设置折射率比母材的折射率低的 低折射率部件，使从光源射出的光入射到低折射率部件中，可以降低从光 源射出、入射到光入射面的光的菲涅耳损耗，能够提高入射效率。
另外，低折射率部件具有使入射的光成为平行光且对其进行混合的功 能、即具有耦合透镜及混合部的功能。利用这样的导光板的背光灯单元通 过设置低折射率部件，可以在不设置耦合透镜及混合部的情况下，使从光 源射出的光到达更远的位置，且射出均匀、无亮度不均的照明光。
44这里，优选导光板的光射出面由低折射率部件形成近似整个面。通过 使光射出面的近似整个面成为低折射率部件，可以使从光源射出、入射到 导光板的光入射到低折射率部件中，能够进一步提高入射效率。
此外，低折射率部件的形状没有特别限定，例如可以是相对于导光板 的光入射面的相反侧的面、即相对于导光板内部凸出的半圆柱体形状，截 面形状为正方向的角柱形状、角锥台形状，截面形状为半圆形、双曲线形、 抛物线的形状等各种形状。
这样，即使低折射率部件成为上述那样的形状，也可以提高入射效率。
接着，参照图18 图24，对本发明第三方式的导光板、利用该导光 板的本发明第四方式的面状照明装置、及具备该面状照明装置的本发明第 五方式的液晶显示装置进行说明。
图18是表示具备本发明所涉及的面状照明装置的液晶显示装置的概 略分解侧视图。而图19是本发明所涉及的面状照明装置(背光灯单元) 的概略构造的分解立体图。
其中，图18及图19所示的液晶显示装置70与图1 (A)及(B)所 示的液晶显示装置10在背光灯单元的构成上不同，由于图18及图19所 示的液晶显示装置70的背光灯单元72与图1 (A)及(B)所示的液晶显 示装置10的背光灯单元2相比，除了导光板及反射片的形状、棱镜片的 构成不同，而且，光源及光混合部配置在矩形状的光出射面的4侧端(4 边部)之外，具有同样的构成，所以，对同样的构成要素赋予同样的参照 标记，并省略其详细说明，对同一构成要素赋予同一参照标记并省略其说 明。
首先，如图18及图19所示，液晶显示装置70基本上具有背光灯 单元72、配置在背光灯单元72的光出射面侧的液晶显示面板4、和用于 对它们进行驱动的驱动单元6 (没有图示与背光灯单元72的连接部)。
本发明的背光灯单元72如图18及图19所示，具有光源12a 12d、 偏光分离膜13、漫射膜14、两枚棱镜片74及76、导光板62和反射片64。 下面，针对构成背光灯单元2的这些光学部件进行说明。
首先，说明光源12a、 12b、 12c及12d，不言而喻，这些光源可以使 用与图1 (A) 、 (B)及图16所示的背光灯单元2及60所使用的光源12a、 12b、 12c及12d同样的光源。
如图18及图19所示，与导光板62的成为光入射面的4个侧面分别 对置地配置有四个光源12a 12d。各光源12由多个LED芯片(以下也简 单称为白色LED) 25构成，各自的白色LED25被配置成与导光板62的4 个光入射面(侧面)62b、 62c、 62d及62e对置。各光源12的多个白色 LED25以一定的间隔配置，包围着导光板62的4个光入射面(侧面)62b 62e。从光源12a 12d出射的光分别从4个光入射面62b 62e入射到导光 板62的内部。
与导光板62的各光入射面对置配置的各个白色LED25、和与其光入 射面的相反侧的光入射面对置配置的各个白色LED25，可以通过导光板 62配置在同轴上，也可以相互错开配置。
在本发明中，优选通过将构成光源12a 12d的多个LED (LD)以某 种程度高密度配置，而使各光源12模拟为薄型的面光源(线状光源)发 挥功能。其中重要的是入射到导光板62的4个光入射面(侧面)62b 62e 的光的发光密度SL[lm/mm2]，在本发明中，优选将该发光密度Sl设定为 2.0[lm/mm勺以上。当设从导光板的光射出面射出的光的必要照度为E[lx]、 导光板的长边方向的长度为U[m]、与之垂直的方向的长度为U[m]、导光 板的厚度为t[m]、导光板的光利用效率为p时，入射到导光板的4个光入 射面的光所需要的发光密度Sl也可以与上述本发明的第二方式中使用的 入射到导光板的2个光入射面的光所需要的发光密度Sl同祥，由下述公 式(11)表示。
在本实施方式中，通过也使用发光密度Sl満足上述公式、发光面积 的实际尺寸小于导光板的厚度那样的光源，可以实现与以往相比亮度高、 薄型、大型的面状照明装置。
在图示的例子中，作为光源12，成为以一定间隔配置了多个LED芯 片(白色LED) 25的构成，本方式不限定于此，也可以与上述实施方式 同样，取代光源12,而使用由图12所示的多个RGB—LED30所构成的
46LED阵列29和配置在LED阵列29的各LED中的耦合透镜40构成的光 源15。如图12及图13所示，通过构成各RGB—LED30的R—LED32、 G 一LED34及B—LED36被规则地配置多组，且在各LED32、 34及36的光 射出侧分别安装球透镜42、 44及46而构成光源15。
在本实施方式中，也可以使这样构成的光源15与导光板62的各光入 射面62b 62e对置配置。
接着，参照图19及图20 (A) (C)对背光灯单元72的导光板62 进行说明。图20 (A)是本发明的导光板62的概略后视图，图20 (B) 是图20 (A)所示的导光板的B—B线向视图，图20 (C)是C一C线向 视图。
导光板62如图19、 20 (A) (C)所示，具有近似矩形形状的平 坦的光射出面62a、四角锥形状的背面62k、和与光射出面62a垂直的4 个矩形状的侧面。在本发明的导光板62中，这4个侧面成为光入射面62b、 62c、 62d及62e，从4个光入射面62b 62e分别入射各光源12a 12d的 光。导光板62的光入射面62b 62e平坦地形成，如上所述，光源12a 12d与各个光入射面62b 62e对置配置。
在图示的例子中，导光板62的光入射面(侧面)62b 62e分别平坦 地形成，但也可以形成为凸形状、还可以形成为凹形状。而且，导光板62 的光入射面62b 62e可以形成为相对光射出面62a倾斜。该情况下，可 以调整光源的配置，以使来自光源的光向侧面垂直入射。
对于导光板62而言，中央最厚，从中央朝向4个光入射面(侧面) 62b 62e厚度逐渐减少，在导光板62的端部处厚度最薄。
导光板62的厚度没有特别限定，如果中央部过厚，则会导致导光板 整体变厚，从该原因出发，优选最大厚度与最小厚度之比小于4。
另外，优选最大厚度与最小厚度之比为1.5 2.5，最优选为2左右。 其原因在于，利用了目前所使用的LED的线光源的厚度最小，约为l 2mm左右，与之相对，现有技术中使用的平板导光板约为5 8mm。与以 往相比，由于本发明是使光利用效率最大化、实现薄型化的最佳条件，所 以，是能将导光板的最大厚度设为2 4mm的优选条件。
导光板62的背面62k具有以中央为顶点的四角锥形状，由4个三角形状的平坦倾斜面62f、 62g、 62h及62i形成。各个倾斜面62f 62i相对 光射出面62a以规定的角度倾斜。在图示的例子中，平坦地形成了各个倾 斜面62f 62i，但本发明不限定于此，也能以凸状或凹状的曲面形成各个 倾斜面62f 62i。
另外，可以由与光射出面62a平行的平坦面形成导光板62的背面62k 的中央部分，也可以形成为曲面。这样，通过由与光射出面62a平行的平 坦面或曲面形成导光板62的背面62k的中央部分，可以降低在光射出面 62a的中央部分发生暗部，能够得到亮度不均被进一步降低的照明光。
而且，在导光板62的背面62k中，可以由曲面构成邻接的倾斜面的 连接部分的全部或一部分。这样，通过由曲面构成导光板62的背面62k 邻接的倾斜面的连接部分，在光射出面62a的与倾斜面的连接部分对应的 部分可降低暗线的产生，能够得到亮度不均被进一步降低的照明光。
另外，在本发明中，可以在构成导光板62的背面62k的各个倾斜面 62f 62i上形成多个棱镜列。而且，还可以取代这样的棱镜列，而规则地 形成与棱镜类似的光学元件等。例如，可以将双凸透镜、凹透镜、凸透镜、 金字塔形透镜等具有透镜效果的光学元件，形成在导光板的背面的各个倾 斜面。
在图19及图20 (A) (C)所示的导光板62中，从4个侧面62b 62e入射的光被散射粒子(后面详细叙述)散射、从光射出面62a出射。 此时，在导光板62的内部通过的光的一部分有时会从背面62k漏出，但 漏出的光会被配置成覆盖导光板62的背面的反射片64反射，再次入射到 导光板62的内部。
导光板62与上述的导光板18同样，通过在透明树脂中混炼分散用于 使光散射的散射粒子而形成。导光板62可与上述的导光板18同样，例如 通过射出成形法、压力成形法制造，但由于压力成形法使得挤压成形截面 不均匀，所以优选通过射出成形法来制造。
而且，在本实施方式中，当设导光板62的长边方向的长度为La、与 其垂直的方向(短边方向)的长度为Lb、导光板62中含有的散射粒子的 散射截面积为①、对置的2个光入射面(62b、 62c)间的光的入射方向的 距离长的一方的一半长度(即，在本实施方式中为U/2)为U、导光板
4862中含有的散射粒子的密度(单位体积的粒子数)为Np、修正系数为Kc
时，优选按照同时满足下述公式(1) 、 (2)及(8)的方式，调整导光
板的尺寸、内部含有的散射粒子的粒子数及粒子尺寸的至少一个。
1. l《ONPLGKc《8. 2 …(1)
0.005《KC《0. 1 …(2)
l《La/Lb《2 …(8)
在本方式中，通过按照同时满足上述公式(1) 、 (2)及(8)的方 式构成导光板，可以提高光利用效率，同时实现亮度的面内均匀性。下面， 对其理由进行说明，由于在上述的本发明第一方式中己经针对上述公式 (1)及(2)进行了说明，所以，省略其详细的说明，主要说明不同点。
不过，为了提高导光板62的利用效率，只要将从侧面的光入射面62b (62d)入射的光脱离相反侧侧面的光入射面62c (62e)而引起的光损失 抑制为最低限度，使几乎所有的入射光都从光射出面62a出射即可。导光 板62的内部的散射效果如上所述，因根据导光板62的内部含有的散射粒 子的粒径、散射粒子的折射率、散射粒子的粒度分布、及导光板62的成 为母材的材料的折射率由Mile理论决定的散射截面积(单位时间散射的 能量)、散射粒子的粒子密度和入射后导光的距离而相关联。
在本发明的背光灯单元中，如图19及图20 (A) (C)所示，光从 导光板62的4个侧面的光入射面62b 62e入射。这里，在导光板62的 光射出面62a不是正方形而是长方形的情况下，当从导光板62的4个侧 面的光入射面62b 62e入射光时，从与长边方向平行的侧面的光入射面 62d及62e入射的光到自光射出面62a的近似中央射出为止的导光长度(光 路长度)、和从与长边方向垂直的侧面的光入射面62b及62c入射的光到 自光射出面62a的近似中央射出为止的导光长度不同。因此，在将导光板 62的长度设为I4m]、与长边方向垂直的方向(短边方向)的长度为Lb[m] 时，如果它们的比(WU)过大，则会引起以下的问题。
首先，如果为了使从与导光板62的长边方向平行的2个侧面的光入 射面62d及62e入射的几乎所有入射光，从光射出面62a出射，将U代入 到上述公式中的Lc3，根据上述公式(1)调整导光板62中含有的散射粒子 的粒子密度及散射截面积，则从与长边方向垂直的2个侧面的光入射面62b及62c入射的几乎所有光散射到达导光板62的近似中央，有可能减少 到达导光板62的中央部的光，发生亮度不均。
与之相对，如果为了使从与导光板62的长边方向垂直的2个侧面的 光入射面62b及62c入射的几乎所有入射光，从光射出面62a出射，将La 代入到上述公式中的Lc，根据上述公式(1)及(2)调整导光板62中含 有的散射粒子的粒子密度及散射截面积，则相对从与长边方向平行的2个 侧面的光入射面62d及62e分别入射的光，通过导光板62的中央部、从 相反侧的侧面的光入射面出射的光的比例增加，有可能降低光利用效率。
鉴于此，在本发明中，按照同时满足上述公式(1) 、 (2)及(8) 的方式，即按照O 'Np'L^Kc的值为1.1以上8.2以下、且导光板的长 边方向的长度La和与之垂直的方向的长度Lb之比U/Lb为1以上2以下的 方式，构成导光板。由此，可提高导光板的光利用效率，得到亮度的面内 均匀性高的照明光。
以上是将本发明所使用的散射粒子分散导光板设定为满足上述关系 式(1) 、 (2)及(8)的理由。
另外，如果在现有的平板状导光板中，按照光利用效率最大的方式根 据上述公式混入散射粒子，则在光射出面会出现亮度不均。其原因在于， 因散射粒子的存在，会导致大量的入射光从入光面(光入射面)、即侧面 附近的光射出面出射。鉴于此，本发明的导光板将与光射出面相反侧的背 面形成为四角锥形状，按照导光板的中央厚的方式相对光射出面使背面倾 斜。由此，从导光板的侧面的光入射面入射的光线中，被倾斜的背面全反 射的光线的量增加，增加了朝向导光板的中央的光线。而且，由于通过使 导光板的背面倾斜，可以抑制向导光板的内部入射的光从入射光的侧面的 光入射面附近的光射出面或背面向导光板的外部漏出，所以，能够将入射 光引导到导光板的中央附近。并且，由于从导光板的侧面的光入射面入射、 通过了中央部的光线被倾斜的背面反射、容易从光射出面出射，所以，也 提高了出射效率。
以往的侧光型导光板以平板状或楔形(进行导光的距离越增加，导光 板的厚度越逐渐减少)的形状形成，在该导光板的一个侧面的光入射面或 相互对置的两方侧面的光入射面配置光源，从一个侧面的光入射面或两方
50侧面的光入射面入射光。与之相对，本发明的导光板由于具有相对于中心 点对称的形状(四角锥形)，所以，可以从所有4个侧面的光入射面入射 光。因此，在所使用的光源(LED)的发光密度与以往相同的情况下，与
以往相比，可以向本发明的导光板的内部入射4倍或2倍的光。因此，与
以往的侧光型导光板相比，本发明的导光板可以实现高亮度。
并且，在以同一发光密度配置光源的情况下，由于可以在维持与以往
相同的出射亮度的同时，使导光板的厚度为1/4倍或1/2倍，所以，和以 往相比能实现薄型化。
进而，在以与以往的导光板相同的厚度构成本发明的导光板，利用与 以往相同的发光密度的光源构成了背光灯单元的情况下，即使向光源投入 的电力小于以往，也能够维持与以往相同的出射亮度。因此，如果利用本 发明的导光板，则在增加了光源(LED)的数量的情况下，当以相同的驱 动电力进行驱动时，由于导光板的光利用效率与以往相比能够实现高的节 省电力化，所以，通过降低一个LED的驱动电力，能够实现更低的消耗 电力，结果，整体上可以削减向电源投入的电力，能够实现低消耗电力化。
而且，在本实施方式中，可以利用与上述导光板18同样的透明树脂 材料来制造导光板62，但同样也可以在上述的透明树脂中混入可塑剂来制 造导光板。
在本实施方式的背光灯单元72中，可以如图16所示的背光灯单元60 那样，将用于使入射的光发生混合的光混合部设置成与导光板62的4个 侧面(光入射面62b 62e)密接。光混合部可以构成为向透明的树脂混入 使光漫射的粒子的柱状光学部件，具有使从各LED出射的光混合，向导 光板的内部入射的功能。
在本实施方式中，也可以使用与上述背光灯单元2及60相同的偏光 分离膜13及漫射膜14。另外，这里将偏光分离膜13和漫射膜14构成为 独立的部件，但也可以使偏光分离膜13与漫射膜14成为一体。
而且，在图示的例子中，将偏光分离膜13配置在漫射膜14的光射出 侧，但本发明不限定于此，也可以配置到导光板62的光射出面62a的正 上面。
接着，对棱镜片74及76进行说明。
51如图18及图19所示，在导光板62与漫射膜14之间设置有两枚棱镜 片。棱镜片是通过在透明片的表面上相互平行地配置多个细长的棱镜而形
成的光学部件，可以提高从导光板62的光射出面出射的光的聚光性、改 善亮度。图示例子的棱镜片74和棱镜片76被配置成各自的棱镜列延伸的 方向相互正交。而且，棱镜片74及76被配置成各自的棱镜的顶角不与导 光板62的光出射面62a对置。这两枚棱镜片74及76的配置顺序没有特 别限定。
并且，这里使用了在透明的树脂片上配置了多个三角棱镜的两枚棱镜 片74及76，但也可以取代两枚棱镜片74及76，而使用规则地配置了与 棱镜类似的光学元件的片。另外，也可以替代棱镜片而使用规则地设置了 具有棱镜效果的元件、例如双凸透镜、凹透镜、凸透镜、金字塔形透镜等 光学元件的片。
在本实施方式中，利用两枚棱镜片74及76构成了背光灯单元72，但 也可以只使用任意一枚棱镜片构成背光灯单元72。另外，还可以取代两枚 棱镜片74及76，而利用图21所示的在透明的树脂制的片82的表面上规 则配置有多个金字塔形棱镜84的金字塔形棱镜片80，构成背光灯单元。 通过使用这样的金字塔形棱镜片80，对于从4个侧面入射光的、本发明的 从导光板的光射出面射出的照明光，能够得到最佳的聚光效果，且可以削 减背光灯单元的部件个数。
下面，对背光灯单元72的反射片64进行说明。
反射片64用于对从导光板62的背面62k漏出的光进行反射，使其再 次入射到导光板62中，可提高光的利用效率。反射片64以与导光板62 的背面62k对应的形状，形成为分别覆盖构成背面62k的各倾斜面62f 62i。在图18中，由于导光板62的背面62k形成为四角锥形状，所以，反 射片64也同样形成为四角锥形状。另外，如前所述，在由曲面形成导光 板62的背面62k的各倾斜面62f 62i的情况下，反射片64也同样由曲面 形成。而且，在由曲面形成导光板62的背面62k的各倾斜面62f 62i的 连接部分时，反射片64的与各倾斜面的连接部分对应的部分也由曲面形 成。此外，图18及图19所示的反射片64可以使用与图16所示的反射片 64同样的反射片。
52接着，对漫射膜14进行说明。
漫射膜14如图18及图19所示，被配置在偏光分离膜13与棱镜片74 之间。此外，图18及图19所示的漫射膜14可以使用与图16所示的漫射 膜14同样的漫射膜。
在图18及图19中，将漫射膜14配置在偏光分离膜13与棱镜片74 之间，但漫射膜14的配置位置没有特别限定，也可以配置在导光板62与 棱镜片76之间。
在这样将漫射膜14配置到导光板62与棱镜片76之间时，漫射膜14 可以不与导光板62的光射出面密接而离开规定的距离配置，该距离能够 根据来自导光板62的光射出面的光量分布而适当变更。
通过如此使漫射膜14与导光板62的光射出面离开规定的间隔，从导 光板62的光射出面射出的光在光射出面与漫射膜14之间能够进一步混 合。由此，可以使透过漫射膜14、对液晶显示面板4进行照明的光的亮度 进一步均匀化。
作为使漫射膜14与导光板62的光射出面离开规定距离的方法，例如 可以使用在漫射膜14与导光板62之间设置隔离物的方法等。
接着，通过模拟实验求出具有图18及图19所示的构造的背光灯单元 的照明光的亮度分布。将该结果作为本发明的实施例21表示于图22。而 且，在图22中，为了与本发明的实施例21进行比较，还表示了通过模拟 实验求出了除了利用平板状的导光板、在该导光板的对置的2个侧面配置 了光源之外具有与图18同样构造的背光灯单元(设为比较例21)的照明 光的亮度分布的结果；和通过模拟实验求出了除了利用平板状的导光板之 外具有与图18同样的构造的背光灯单元(设为比较例22)的照明光的亮
度分布的结果。在图22中，横轴表示从背光灯单元的短边方向的一个端 部到另一个端部的距离，纵轴表示了背光灯单元的光射出面的亮度。
图22所示的图表是利用22英寸(约56cm)大小的导光板时的模拟 实验结果。由图22的图表可知，本发明的实施例21的背光灯单元可以达 到比较例21的从导光板的2个侧面入射光的类型的背光灯单元的约2倍 亮度。而且，本发明的实施例21的背光灯单元与利用平板状导光板、从4 个侧面入射光的比较例22的背光灯单元相比，可抑制亮度不均。另外，通过模拟实验求出了由曲面形成图18及图19所示的背光灯单
元72的导光板62的顶点部分时的、照明光的亮度分布。将其结果在图23 中以分布A表示。在图23所示的图表中，与图22所示的图表同样，横轴 表示从背光灯单元的短边方向的一个端部到另一个端部的距离，纵轴表示 背光灯单元的光射出面的亮度。而且，在图23中还表示了没有以曲面形 成导光板的背面的顶点部分的、本发明的背光灯单元的照明光的亮度分布 (分布B)。由该图表可知，通过以曲面形状形成图18及图19所示的形 状的导光板的背面的顶点部分，可以改善背光灯单元的光射出面的中心部 处的亮度不均。
接着，图24将对本发明的导光板的光射出面的大小；与利用该导光 板构成背光灯单元时，为了得到目标的照度而从导光板的侧面入射所需要 的发光密度的关系进行表示的图表作为本发明的实施例31。而且，为了比 较，还表示了利用平板状的导光板，使光从该导光板相互对置的2个侧面 入射的背光灯单元(设为比较例31)的图表。这里，将导光板的长边方向 的长度U和与其垂直的方向的长度Lb之比IVLb设为1.78，将导光板的光 利用效率p设为0.8，将目标照度E设为25000[lx]，将导光板的厚度t设 为l.O[mm]，根据上述公式计算出发光密度的计算条件。
由图24可知，当使用发光密度为0.5[lm/mm勺的LED (l.O[lm]左右的 通用芯片型LED)作为光源时，相对于比较例31的背光灯单元的最大尺 寸为2英寸(约5厘米)，本发明实施例31的背光灯单元的最大尺寸为4 英寸(约IO厘米)。而使用发光密度为2.5[lm/mmS]的LED (5.0[1m]左右 的高亮度型芯片式LED)作为光源时，相对于比较例31的背光灯单元的 最大尺寸为10英寸(约25厘米)，本发明实施例31的背光灯单元的最 大尺寸为20英寸(约50厘米)。这样，即使在使用相同发光密度的光源 时，根据本发明，也能实现照明面积比以往大的背光灯单元。
并且，如果使用发光密度为10.0[lm/mm"的LED (20.0[lm]左右的超 高亮度型芯片式LED)作为光源，则可以实现轻量、抑制了亮度不均的最 大尺寸为80英寸(约203厘米)的超大型背光灯单元。
以上对本发明涉及的背光灯单元及其构成部件进行了详细说明，但本 发明中，在背光灯单元的导光板的光射出面侧配置的光学部件的配置顺序没有特别限定。例如，可以在导光板的光射出面上按顺序配置一枚棱镜片、 漫射膜、偏光分离膜，构成背光灯单元，也可以在导光板的光射出面上按 顺序配置漫射膜、两枚棱镜片、偏光分离膜；或在导光板的光射出面上按 顺序配置上述的金字塔形棱镜片、漫射膜、偏光分离膜，构成背光灯单元。 另外，当如上所述在导光板的光射出面上一体形成了偏光分离膜时，可以 在该偏光分离膜上配置两枚棱镜片、或一枚金字塔形棱镜片构成背光灯单 元。
以上举出了各种实施方式及实施例对本发明的导光板、导光板组装 体、面状照明装置及液晶显示装置进行了详细说明，但本发明不限定于上 述实施方式及实施例，在不脱离本发明主旨的范围中当然可以进行各种改 良与变更。
例如，本发明的面状照明装置可以作为对屋内外进行照明的面状照明 装置、或广告面板、广告塔、广告牌等的背光灯而使用。
工业上的可利用性
本发明的导光板可以出射均匀、照明面积大的面状照明光。因此，可 以作为对屋内外进行照明的面状照明装置、或液晶显示装置的液晶显示 屏、广告面板、广告塔、广告牌等的背光灯而使用的面状照明装置等中应 用的导光板而使用。
而且，本发明的导光板组装体可以使光利用效率及正面亮度最大化。 因此，可以作为对屋内外进行照明的面状照明装置、或液晶显示装置的液 晶显示屏、广告面板、广告塔、广告牌等的背光灯而使用的面状照明装置 等中应用的导光板组装体而使用。
另外，本发明的面状照明装置可以作为对屋内外进行照明的面状照明 装置、或液晶显示装置的薄型、轻量、大画面的液晶显示屏、广告面板、 广告塔、广告牌等的背光灯而使用的面状照明装置等而应用。
此外，本发明的液晶显示装置可以作为薄型、轻量、大画面的液晶显 示装置等而使用。
权利要求
1、一种导光板组装体，具备导光板，其具有射出面状光的光射出面、和设置在该光射出面的一端并与所述光射出面近似正交的光入射端部，在与所述光射出面正交的方向上具有厚度，成为所述厚度随着远离所述光入射端部而变厚的形状，具有分散在该导光板内部的散射粒子；和棱镜片，其平行排列有多个棱镜，被配置成所述棱镜的顶角与所述导光板的光出射面对置；所述散射粒子使从所述光入射端部入射并在内部传播的光散射，满足下述公式(1)及(2)，在所述棱镜片的所述棱镜的夹着顶角的两条直线的长度相等的情况下，所述长度相等的两条直线所成的角度满足下述公式(3)，另外，在所述棱镜的夹着顶角的两条直线的长度不同的情况下，所述长度不同的直线所成的角度满足下述公式(4)，1. 1≤ΦNPLGKC≤8.2 …(1)0. 005≤KC≤0.1 …(2)55°≤θ≤80° …(3)0°≤θ1≤15°且30°≤θ2≤45° …(4)其中，上述公式(1)及(2)中，Φ表示所述散射粒子的散射截面积[m2]，NP表示所述散射粒子的密度[个/m2]，LG[m]表示所述导光板的从所述光入射端部到成为最大厚度的部分为止沿着入射方向的长度，KC表示修正系数，上述公式(3)中，θ表示长度相等的两条直线所成的角度，上述公式(4)中，θ1表示从所述棱镜的顶角的顶点到棱镜的底边的垂线与所述长度不同的直线中的一条直线所成的角度，θ2表示所述垂线与所述长度不同的直线中的另一条直线所成的角度。
2、 根据权利要求1所述的导光板组装体，其特征在于， 所述导光板的所述光射出面为矩形状，所述光入射端部是在所述矩形状的光射出面的对置的两条边处与所 述光射出面近似正交的两个光入射面，[数学式8]严d步2…")其中，上述公式(5)及(6)中，(f)表示漫射角度或出射角度，o表示漫射角度标准偏差。 根据权利要求5所述的导光板组装体，其特征在于，所述漫射膜配置在所述棱镜片的平面上。所述导光板是在所述矩形状的光射出面的对置的两边的中央线上其 厚度达到最大的形状。
3、 根据权利要求1所述的导光板组装体，其特征在于， 所述导光板的所述光射出面为矩形状，所述光入射端部是在所述矩形状的光射出面的四条边处分别与所述 光射出面近似正交的四个光入射面，所述导光板是在所述矩形状的光射出面的四边的中心其厚度达到最 大的形状的四角锥形状。
4、 根据权利要求1 3中任一项所述的导光板组装体，其特征在于， 根据所述导光板所具有的散射粒子的浓度来决定所述棱镜片的所述棱镜的顶角。
5、 根据权利要求1 4中任一项所述的导光板组装体，其特征在于， 还具有在所述棱镜片的、与所述光射出面相反的面侧配置的漫射膜或漫射层，对于所述漫射膜或漫射层而言，作为其漫射条件，当具有强度P。的光 线透过所述漫射膜或漫射层时的透过漫射光由下述公式(5)表示、来自 所述导光板及所述漫射膜或漫射层的出射光强度分布为L ((f)) [cd/m2]时， 由下述公式(6)表示的取向评价参数S满足下述公式(7),[数学式7]<formula>formula see original document page 3</formula>(5)
6.
7、 根据权利要求5所述的导光板组装体，其特征在于， 所述漫射层一体设置在所述棱镜片的平面上。
8、 根据权利要求5 7中任一项所述的导光板组装体，其特征在于， 还具有在所述漫射膜或所述漫射层的与所述棱镜片相反的面侧配置的偏光分离膜。
9、 根据权利要求1 7中任一项所述的导光板组装体，其特征在于， 还具有一体设置在所述导光板的光出射面上的偏光分离层。
10、 一种面状照明装置，具有权利要求1 9中任一项所述的导光板组装体；和与所述导光板组装体的所述导光板的所述光入射端部对置并配置为 线状的光源。
11、 根据权利要求io所述的面状照明装置，其特征在于，所述光源为LED或LD。
12、 一种导光板，是用于将光源的光变换为面状光的透明的树脂制的导光板，具有外形形状为矩形状的光射出面；分别与所述光射出面的四边连接并与所述光射出面近似正交的四个 光入射面；和所述光射出面的相反侧的面，即由随着从所述四个光入射面朝向中央 按照远离所述光射出面的方式而倾斜的四个倾斜面构成的背面；该导光板在所述四个光入射面处成为最小厚度，在所述四个光入射面 的中央处成为最大厚度。
13、 根据权利要求12所述的导光板，其特征在于， 还在内部含有多个散射粒子，当设所述光射出面的一边的长度为La、与该一边正交的方向的边的长 度为"、所述散射粒子的散射截面积为O、所述散射粒子的密度为Np、修 正系数为Kc、对置的两个所述光入射面间的光的入射方向的距离长的一方 的一半长度为L。时，同时满足下述公式(1) 、 (2)及(8)，<formula>formula see original document page 0</formula> …(1)<formula>formula see original document page 0</formula>…(2)于，l化/K2 . …(8)。
14、 根据权利要求12或13所述的导光板，其特征在于， 所述四个倾斜面分别平坦地形成。
15、 根据权利要求12 14中任一项所述的导光板，其特征在于， 所述背面的近似中央形成为曲面状。
16、 根据权利要求12 15中任一项所述的导光板，其特征在于， 构成所述背面的所述四个倾斜面的连接部分由曲面形成。
17、 根据权利要求12 16中任一项所述的导光板，其特征在于， 所述最大厚度D自与所述最小厚度D^之比满足下述公式(9)， l〈 (H)《4 …(9)。
18、 一种面状照明装置，用于产生面状的照明光，具备-权利荽求12 17中任一项所述的导光板；和 与所述导光板的所述四个光入射面对置配置的四个光源。
19、 根据权利要求18所述的面状照明装置，其特征在于，所述四个光源分别具备多个白色的发光二极管。
20、 根据权利要求19所述的面状照明装置，其特征在于， 所述发光二极管的发光密度在2.0[lm/mm"以上。
21、 根据权利要求18 20中任一项所述的面状照明装置，其特征在在所述导光板的光射出面侧，还具备在透明的树脂制的片的表面上规则配置了多个角锥形状的棱镜的棱镜片。
22、根据权利要求21所述的面状照明装置，其特征在于， 所述棱镜片被配置成平行排列的所述棱镜的顶角与所述导光板的光射出面对置，在所述棱镜片的所述棱镜的夹着顶角的两条直线的长度相等的情况 下，所述长度相等的两条直线所成的角度满足下述公式(3)，另外，在所述棱镜的夹着顶角的两条直线的长度不同的情况下，所述 长度不同的直线所成的角度满足下述公式(4)，550《e《80° …(3)0°《8 ,《15°且30。《e 2《45°…(4)其中，上述公式(3)中，e表示长度相等的两条直线所成的角度， 上述公式(4)中，e,表示从所述棱镜的顶角的顶点到棱镜的底边的垂线 与所述长度不同的直线中的一条直线所成的角度，82表示所述垂线与所 述长度不同的直线中的另一条直线所成的角度。
23、 一种液晶显示装置，具有 ， 权利要求10 11及权利要求18 22中任一项所述的面状照明装置； 配置在所述面状照明装置的光射出面侧的液晶显示面板；和 用于驱动所述液晶显示面板的驱动单元。
全文摘要
导光板具备光射出面和光入射端部，是与光射出面正交的厚度随着远离光入射端部而变厚的形状，具有分散在该导光板内部的散射粒子，导光板组装体具有棱镜片，该棱镜片在该导光板上进而平行排列多个棱镜，并且棱镜的顶角被配置成与光出射面对置。而且，面状照明装置具有导光板或导光板组装体，液晶显示装置具备面状照明装置。散射粒子使从所述光入射端部入射并在内部传播的光散射，满足下述公式(1)及(2)，棱镜片的棱镜的顶角满足下述公式(3)或(4)。(Φ是散射截面积，N_P是粒子密度，L_G是导光板的沿着入射方向的长度，K_C是修正系数，θ是对称棱镜的顶角，θ₁及θ₂是非对称棱镜的由垂线划分的两个顶角。)1.1≤ΦN_PL_GK_C≤8.2…(1)，0.005≤K_C≤0.1…(2)，55°≤θ≤80°…(3)，0°≤θ₁≤15°且30°≤θ₂≤45°…(4)。
文档编号F21V8/00GK101473167SQ20078002248
公开日2009年7月1日 申请日期2007年6月13日 优先权日2006年6月16日
发明者奥村高充, 远藤俊明 申请人:富士胶片株式会社