CN100501224C - 面光源装置和使用该装置的设备 - Google Patents

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Abstract

一种漫射器驱散表面发光区域中的局部暗部以改善整个表面发光区域中的亮度均匀。提供一种包括LED等的呈点光源形式的发光部件，以及导光板(13)，并且所述发光部件相对于导光板(13)的光入射面(19)设置。第一扩散图案(22)和第二扩散图案(23)交替设置在光入射面(19)上。第一扩散图案(22)包括设置在矩形凹陷(22A)的内表面上的V形槽(22B)，所述矩形凹陷(22A)凹陷地设置在光入射面(19上。第二扩散图案(23包括设置在光入射面(19)上的V形槽。当平行于从发光部件到导光板(13)的表面发光区域的角落画出的线段的虚拟线段(26)从凹陷(22A)的端部被画出时，V形槽(22B)和第二扩散图案(23)不会被设置成越过所述虚拟线段(26)。

Description

面光源装置和使用该装置的设备
技术领域
本发明涉及一种面光源装置以及使用该面光源装置的设备，诸如图像显示器、便携式装置。
背景技术
图1是示出传统面光源装置的结构的示意性平面图。所述面光源装置1包括呈点光源形式的发光部件2和矩形导光板2，并且偏转图案5设置在导光板3的背面上的表面发光区域(发光面积)4中，从而围绕发光部件2同心。通过以三角棱柱形式使导光板3的背面凹陷设置所述偏转图案5从而包括反射表面，通过该图案入射光朝向导光板3的表面(光出射面)被全反射。因此，当出自发光部件2以及在导光板中传导的光入射在偏转图案5上从而在那里被全反射时，部分反射光出射到导光板3的表面外部，而其余部分由导光板3的表面反射以回到导光板3中。
当在垂直于导光板3的表面的方向上观察时，偏转图案5的反射表面的法线平行于入射在所述反射表面上的光的方向(即，基本上平行于连接在偏转图案5和发光部件2之间的方向)。于是，当在垂直于导光板3的方向上观察时，由偏转图案5全反射的光和由导光板3的前后表面全反射的光没有弯曲的在与反射之前相同的方向上前进。结果，在如图1所示Δθ的范围内出射的光逐渐从导光板3的表面上出射，同时被限制在Δθ的范围内。
为了使面光源装置1中的表面发光区域4以均匀亮度发光，分布在Δθ范围内的光量必须正比于包括在Δθ范围内的表面发光区域4(由图1中斜线所示的区域)的面积，正如在JP-A-10-255530(专利文件1)中公开的那样。因此，分布在导光板3中θ方向上的光量必须正比于长度，在这一长度上，光在θ方向上穿过表面发光区域4，从而在导光板3中的相应方向(θ方向)上的理想光量分布(以下称为目标分布)由图3、6和11中的虚线所示。相对强度在目标分布中最大的方向对应于穿过有效面积中远离发光部件2的某一角落的方向。
图2以放大比例示出面光源装置1中的发光部件2的附近区域。利用面光源装置1，导光板3的光入射面6形成为平的，出自发光部件2的光7因空气和导光板3之间折射率上的不同而在被入射到光入射面6上时被折射并且向前聚集。因此，实际光量分布变成1，由图3中实线所示。在由实线所示的光量分布和目标分布之间进行比较，在θ<40度的范围内，入射光量大于目标分布中的光量。即，光量在此区域中是过量的。而且，在θ<40度的范围内，目标分布中的入射光量大于实际分布中的光量。也就是，这个区域中的光量是不足的。因此，利用这种面光源装置1，由图4中斜线所示的暗部8产生在导光板3的表面发光区域4的角落处，由此无法获得亮度上的均匀。还有，面光源装置1因光效率差而在亮度是低的。
(传统示例2)
图5以放大比例示出另一个传统示例，并且小的半圆形凹陷9以预定间隔形成在导光板3的光入射面6上。由于半圆形凹陷9形成在光入射面6上，光7由半圆形凹陷9漫射，从而使得入射在导光板3上的光7易于被扩散分布于表面发光区域4中的各个角落。
图6是代表传统示例的光量分布的曲线图。在传统示例中，在θ＝0度方向上的过量光减少，分布于角落部分的光增加。但是，利用这种传统示例，光在效率上不是特别高并且分布于表面发光区域4中的角落部分的量还是不足的。
在光入射面6上形成半圆形凹陷9的方法中，半圆形凹陷9的侧面可以通过使半圆形凹陷9在曲率上减少且使半圆形凹陷9在高度上增加而在倾斜上得以增加，因此有可能增加光的漫射程度。但是，利用这种方法，当倾斜超过特定程度时，光不再进一步漫射。其原因在于，由半圆形凹陷9漫射的光7撞击相邻的半圆形凹陷9从而被禁止朝向各角落部分进行漫射，正如图7中所示的那样。
还有，正如图8所示，当半圆形凹陷9被制成得小从而使得朝向角落部分的漫射难以被禁止时，光7的漫射减少，并且光7无法充分地朝向角落部分扩散。
因为这些原因，正如图9所示，尽管那些光7无法到达的角落部分小于传统示例1中的相应部分，还是产生了相当大的暗部8，并且面光源装置的角落部分变暗。
(传统示例3)
图10是以放大比例另示出一个传统示例的视图，并且小的矩形凹陷10以预定间隔形成在导光板3的光入射面6上。由于通过在光入射面6上形成矩形凹陷10，光7在漫射程度上得以增加，所以在朝向导光板3方向上馈送的光在量上增加了。
利用这种配备有矩形凹陷10的面光源装置，矩形凹陷10的水平侧和垂直侧可以折射光7，从而使得光7的光量分布实现如图11中实线所示的强度分布。利用这种传统示例，分布于角落部分的光确定地被增加，但是在θ＝0度方向上的光过剩，而在θ＝45度方向上的光量光不足。结果，表面发光区域4中的角落部分如图12所示会变亮，而在θ＝45度方向上的光量不足，并且倾斜地出现暗部8(由斜线示出的区域)。
[专利文件1]JP-A-10-255530
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明的目的在于解决表面发光区域中的局部暗部，从而改善表面发光区域在亮度上的不均匀。
[解决问题的方法]
本发明提供一种面光源装置，其包括导光板，通过该导光板，自光入射面传导的光被扩散在几乎整个光出射面上，从而从所述光出射面出射到外部，以及光源，该光源设置成相对于导光板的光入射面，并且与导光板的宽度相比较小，其中在垂直于光出射面的方向上均匀分布的多个凹陷在光入射面中面向光源的区域中作为第一扩散图案布置在光入射面上，第一扩散图案包括：在第一方向从其出射光的表面，所述第一方向基本上与光入射面的法线具有相同的方向；在第二方向上从其出射光的表面，所述第二方向指向接近于导光板的光入射面的角落；以及在介于第一方向和第二方向之间的方向上从其出射光的表面，从光入射面入射在导光板上的单位角度的光量与单位角度的导光板的光出射区域的面积的比在从光源观察时是与角度无关基本上恒定的；其中，所述面光源装置还包括呈V形槽、V形突起或弧形形式的第二扩散图案，该第二扩散图案形成在光入射面上、处于第一扩散图案中间。
利用本发明的面光源装置，第一扩散图案包括：在第一方向上从其出射光的表面，所述第一方向基本上与光入射面的法线具有相同的方向；在第二方向上从其出射光的表面，所述第二方向指向接近于导光板的光入射面的角落；以及在介于第一方向和第二方向之间的方向上从其出射光的表面，从而使得光在各个方向上以适当的量分布，并且从光入射面入射在导光板上的单位角度的光量与单位角度的导光板的光出射区域的面积的比在从光源观察时是与角度无关基本上恒定的。因此，面光源装置的整个表面发光区域可以均匀地发光，从而改善了亮度的均匀性。
在根据本发明的面光源装置的实施例中，第一扩散图案包括：矩形或梯形凹陷以及居中设置在所述凹陷中平行于光入射面的侧部的凹槽或突起。
根据本实施例，凹槽或突起居中地形成在所述凹陷中平行于光入射面的侧部上，包括矩形或梯形凹陷的漫射器可使凹槽或突起在光量不足的方向上馈送光，特别是在导光板的对角线方向上，因此可以接近目标光量分布。
在所述实施例中，理想的是，所述凹陷周期性地设置在光入射面上，并且凹槽或突起的宽度或等于或小于所述凹陷周期的1/3。通过使凹槽或突起的宽度等于或小于所述凹陷周期的1/3，有可能防止倾斜出射的光变得过多，并且可以使向前出射的光和倾斜出射的光平衡。
还有，根据本发明，理想的是，所述凹槽或突起包括V型槽或V型突起。所述凹槽或突起具有可使从光源入射的光充分地在导光板的对角方向上出射的形状。
在根据本发明的面光源装置的另一实施例中，第一扩散图案包括矩形或梯形的凹陷，并且在与光入射侧相对的一侧上的所述凹陷的角落被形成为弧形。
根据本发明的另一实施例，由于在与光入射面相对的一侧上的凹陷的角落形成为弧形，所述弧形角落可以在包括矩形或梯形凹陷的漫射器导致光量不足的方向上，特别是在导光板的对角线方向上馈送光，因此可以接近目标光量分布。还有，由于所述凹陷的角落是倒圆的，所以在导光板注模时的脱模特性有利于使第一扩散图案在脱模时难以因摩擦而磨损。另外，模具变得易于制造并且精度得到改善。
根据本发明的面光源装置的又一实施例，第一扩散图案包括矩形或梯形的凹陷，并且在光入射侧的相对侧上的凹陷的远端表面被形成为弧形。
根据本发明的再一实施例，由于在光入射侧的相对侧上的凹陷的远端表面被形成为弧形，所述弧形角落可以在包括矩形或梯形凹陷的漫射器导致光量不足的方向上，特别是在导光板的对角线方向上馈送光，因此可以接近目标光量分布。还有，由于所述凹陷的远端表面是倒圆的，所以在导光板的注模成形时的脱模特性有利于使第一扩散图案在脱模时难以因摩擦而磨损。另外，模具变得易于制造并且精度得到改善。
在各个实施例中，理想的是呈V形槽、V形突起或弧形形式的第二扩散图案形成在光入射面上，从而处于第一扩散图案中间。通过提供这种介于第一扩散图案中间的第二扩散图案，有可能进一步增加在导光板的对角线方向上出射的光。
另外，在各个实施例中，理想的是，假设一虚拟线段，该虚拟线段平行于穿过与光入射面接触的第一扩散图案的端部并且穿过所述光源以及导光板的表面发光区域的端部的线段，第一扩散图案和第二扩散图案没有越过所述虚拟线段。根据本实施例，可以防止从所述凹陷的侧部朝向导光板的表面发光区域的角落发出的光被凹槽遮蔽，并且可以防止所述角落变暗。
还有，在各个实施例中，导光板的光入射面和与光入射面接触的第一扩散图案的表面之间的角落可以被倒角或倒圆。通过在所述部分处倒角或倒圆，在模制导光板时不易于由于模具中的偏差而造成所述凹陷形状中的偏差，并且也降低了光量分布中的偏差。
另外，根据本发明的面光源装置适用于液晶显示器、诸如便携式电话的便携式装置的图像显示器。
另外，本发明中如上所述的构成部件只要有可能应可以被组合在一起。
[发明效果]
根据本发明的面光源装置可以消除表面发光区域中的局部暗部从而在整个表面发光区域中改善亮度的均匀性。
附图说明
图1是示意性平面图，其示出使用呈点光源形式的发光部件的传统示例1的面光源装置；
图2是放大示图，其示出传统示例1的面光源装置的发光部件的附近部分以及从发光部件入射在导光板上的光束；
图3是示出在传统示例1的面光源装置中的光量分布的视图；
图4是示出产生在传统示例1的面光源装置中的光出射面中的暗部的视图；
图5是示出设置在传统示例2的面光源装置中的光入射面上的半圆形凹陷的平面图；
图6是示出在传统示例2的面光源装置中的光量分布的视图；
图7是示出在半圆形凹陷被制得大的情况下半圆形凹陷的横向漫射光被相邻的半圆形凹陷中断的方式的视图；
图8是示出在半圆形凹陷被制得小的情况下光在漫射上变弱从而无法充足地朝向表面发光区域的角落扩散的方式的视图；
图9是示出产生在传统示例2的面光源装置中的光出射面中的暗部的视图；
图10是示出设置在传统示例3的面光源装置中的光入射面上的矩形凹陷的平面图；
图11是示出在传统示例3的面光源装置中的光量分布的视图；
图12是示出产生在传统示例3的面光源装置中的光出射面中的暗部的视图；
图13是示出根据本发明实施例1的面光源装置的透视图；
图14是示出设置在图13所示的面光源装置的导光板上的单个偏转图案的透视图；
图15是示出形成在导光板1的表面发光区域中的偏转图案的布局的视图；
图16是示出实施例1的面光源装置中的光的特性的视图；
图17是示出形成在导光板的光入射面上的漫射器的图案结构的平面图；
图18是示出角度α定义的视图；
图19是示出漫射器的图案周期L、V形槽的宽度L1，以及第二扩散图案的宽度L2的定义的视图；
图20是示出第一扩散图案的作用的视图；
图21是分别代表穿过漫射器水平侧的光、穿过漫射器垂直侧的光、穿过倾斜侧的光的光量分布的曲线图；
图22是代表作为实施例的光量分布的曲线图，通过将示出在图21中的各个光量相加获得所述光量分布；
图23是示出漫射器的一种图案改进的视图；
图24是示出漫射器的图案的进一步改进的视图；
图25是示出面光源装置的尺寸参数的视图；
图26是示出基于所述凹陷的高度确定矩形凹陷的高度和它们之间间隔的方法的视图；
图27是示出确定V形槽的高度和第二扩散图案23的高度的方法的视图；
图28是示出漫射器的另一不同图案结构的视图；
图29是示出漫射器的另一不同图案结构的视图；
图30是示出确定漫射器图案的图案周期、V形槽以及第二扩散图案宽度的方法，慢射器在模制时变钝而变形；
图31是以放大比例示出的视图，其示出根据本发明的实施例2的一部分的漫射器；
图32是示意图，其示出金属模具的转移表面的内部角落结构，通过该结构可以模制在其角落处没有何倾斜表面的漫射器；
图33是示意图，其示出金属模具的转移表面的内部角落结构，通过该结构可以模制在其角落处具有倾斜表面和斜边的漫射器；
图34是示意图，其示出在两种不同情况之间的光量分布的比较，其中一种情况是在金属模具的转移表面的内部角落处产生具有曲率半径为2.0μm(R2.0)的圆形，而另一种情况是在实施例2的面光源装置中产生具有曲率半径为4.0μm(r4.0)的圆形；
图35是示出在实施例3的面光源装置中的漫射器的图案结构的视图；
图36(a)、36(b)和36(c)是示出实施例1中的第一扩散图案被改变成实施例3中的第一扩散图案的方式的视图；
图37是示出实施例3的面光源装置中的第一扩散图案的不同示例的视图；
图38是示出光透射在实施例3的面光源装置的第一扩散图案的视图；
图39(a)、39(b)和39(c)是示出实施例1中的第二扩散图案被改变成实施例3中的第二扩散图案的方式的视图；
图40(a)和40(b)是示出设计实施例3中的第一扩散图案的方法的视图；
图41是示出确定实施例3中的第一扩散图案的周期的方法的视图；
图42是示出设计实施例3中的第二扩散图案的方法的视图；
图43是示出实施例3中的第二扩散图案的不同示例的视图；
图44是一曲线图，其示出实施例3中的第一扩散图案的光量分布和实施例1中的第一扩散图案的光量分布之间的比较；
图45是一曲线图，其示出实施例3中的漫射器的光量分布、实施例1中的漫射器的光量分布以及目标分布之间的比较；
图46是示出实施例3改进中的漫射器的图案结构的视图；
图47是示出液晶显示器的示意性剖视图，其中使用根据本发明的面光源装置；
图48是示出包括根据本发明的液晶显示器的便携式电话的透视图；
图49是示出包括根据本发明的液晶显示器的便携式信息终端的透视图。
[附图标记和符号的说明]
11：面光源装置
12：发光部件
13：导光板
15：表面发光区域
17：偏转图案
18：凹陷
19：光入射面
21：漫射器
22：第一扩散图案
22A：凹陷
22B：V形槽
23：第二扩散图案
具体实施方式
将会通过结合附图对本发明的实施例进行说明。
[实施例1]
图13是透视图，其示出根据本发明实施例1的面光源装置11。所述面光源装置11包括发光部件12，导光板13和反射片14。所述发光部件12包括单个或多个诸如封装在树脂中的LED的发光部件。所述导光板13由诸如具有高折射率的聚碳酸脂树脂、甲基丙酸树脂的透明树脂形成为矩形平板状，多个或多种偏转图案17形成在导光板背面上的表面发光区域15中，并且没有任何图案的非发射区域16设置在表面发光区域15的周围。所述反射片14由白树脂片、铝薄片等形成，从而被设置在相对于导光板13背面的位置上。凹陷18居中地形成在导光板的短边13上，而发光部件12容纳在凹陷18中。
其轮廓在图14中示出的偏转图案17是通过以呈梯形槽的形式使导光板13的背面凹陷而形成的。正如图15所示，各偏转图案17被设置成相对于发光部件12同心(严格地讲，从导光板13的内部观察到的发光部件12的图像)，并且在垂直于导光板13的表面的方向上进行观察时，偏转图案17的长度方向垂直于连接在它们和发光部件12之间的方向。也就是，当在垂直于导光板13的表面的方向上进行观察时，扩散图案5的反射表面的法线指向平行于入射在反射表面上的光的方向(基本上平行于连接在扩散图案17和发光部件12的图像之间的方向)。
图16是示出面光源装置11中的光的特性的视图。从发光部件12出射的光20从光入射面19进入导光板13并且在远离发光部件12的方向上前进，同时在导光板13的前后表面上反复全反射。这样，从导光板13的背面泄漏的光被反射片14反射，从而因此被返回到导光板13中，这样就阻止了因泄漏造成的光量损失。当在导光板13中传播的光20被入射在偏转图案17的反射表面17A上时，光20被反射表面17A全反射。由扩散图案17全反射的光被指向导光板13的表面(光出射面)，光的一部分从所述表面出射到外部，而剩余的光被所述表面反射，从而再一次在导光板13中传导。因此，在导光板13中传导的光从导光板13的表面被逐渐发出，从而使得表面发光区域15发光。
这里，由于当在垂直于导光板13的表面的方向上观察时，各偏转图案17被设置成垂直于连接在它们和发光部件12的图像之间的方向，由偏转图案17全反射的光和由导光板13的前后表面全反射的光没有弯曲地在与反射之前相同的方向上前进，并且光20无扩散地在导光板13中前进。
容纳着发光部件12的凹陷18的内表面限定光入射面19。图17是示出形成在光入射面19上的漫射器21的结构的视图。形成在光入射面19上的漫射器21在其上周期性地布置第一小型扩散图案22，其中V形槽22B形成在矩形凹陷22A的内部，并周期性布置包括小型V形槽的第二扩散图案23，该第二扩散图案居中地形成在第一扩散图案之间，并且所述图案的周期与发光部件12中的LED芯片的尺寸相比是小的。另外，所述扩散图案22，23被形成为在导光板13的整个厚度方向上具有均匀的截面形状。
这里，假设虚拟线段26是从凹陷22A的一端画出的，从而相对于如图17中所示的矩形凹陷22A的侧表面形成角度α，其中α代表形成在线段24和光入射面19的法线25之间的角度，所述线段24连接在导光板13的光入射面19的中心和表面发光区域15的角落之间，如图18中所示，第一扩散图案22的V形槽22B和呈V形槽形式的第二扩散图案23不会越过所述虚拟线段26之上。还有，如图19所示，其中L代表漫射器21的图案周期，L1代表V形槽22B的宽度，而L2代表第二扩散图案23的宽度，所述宽度L1，L2符合：
L1<L/3                  (1)
L2<L/3
另外，光入射面19(扩散图案22，23的外表面等)和表面发光区域15之间的距离S要比漫射器21的高度(矩形凹陷22A的高度+V形槽22B的高度)大很多，从而使得扩散图案22，23不会进入表面发光区域15。
图20是示出第一扩散图案22作用的视图。第一扩散图案22包括水平和垂直侧(矩形凹陷22A)以及倾斜侧(V形槽22B)，在入射在第一扩散图案22上的光20中的入射在凹陷22A的水平侧上的光20A向前出射，入射在凹陷22A的垂直侧上的光20B朝向角落部分出射，而入射在V形槽22B的倾斜侧上的光20C对角线出射。同样，入射在第二扩散图案23上的光沿对角线出射，穿过第二扩散图案23两侧上的平面的光向前出射。由于穿过梯形凹陷22A的光20A和光20B在光量分布上与传统示例3中的情况相同，所以在对角线方向上的光量是不足的，但是光可以被本发明实施例1中的V形槽22B和第二扩散图案23对角线馈送，因此有可能大致上解决在对角线上光量不足的问题。还有，V形槽22B产生了朝向前方的光量被减少的效果，在传统示例3中这种朝向前方的光是过剩的。
根据本发明的实施例1，由于设置了V形槽22B和第二扩散图案23，自垂直侧出射的光20B部分地被V形槽22B和扩散图案23遮断。但是，由于V形槽22B和扩散图案23不会越过示图17中出在的虚拟线段26，被V形槽22B和扩散图案23遮断的光仅朝向非发光区域16出射，而从第一扩散图案22的垂直侧朝向表面发光区域15的角落出射的光20B不会被V形槽22B和扩散图案23遮断，从而使得有可能有效地将光馈送到表面发光区域15的角落，并且所述角落在光量上不会不足。
还有，由于施加了不能从虚拟线段26之上越过的限制，所以对角线上馈送的光量可以通过在第一扩散图案22和第二扩散图案23上形成V形槽得以补偿，尽管由V形槽22B或单个第二扩散图案23沿对角方向馈送的光在量上被减少了。
还有，当满足公式(1)时，有可能防止向前出射的光20A在量上太小，而对角出射的光20C在量上太大。
图21是分别代表穿过漫射器21水平侧(凹陷22A)的光20A、穿过漫射器垂直侧(凹陷22A)的光20B、穿过倾斜侧(V形槽22B和第二扩散图案23)的光20C的光量分布的曲线图。当所述光量被加在一起时，获得根据本发明实施例1的面光源装置11中的光量分布。这在图22中示出。正如图22所示，因此获得的本发明实施例1的光量分布变为接近所述目标分布。另外，如果需要，偏转图案17的分布可以根据实施例1的光量分布被重新调整，因此在任何地方获得均匀亮度。
虽然根据实施例1，V形槽22的顶角和第二扩散图案23的顶角包括如图23所示的直角(90度)，顶角的角度可以包括如图23中虚线所示的锐角或钝角，除非它们的高度超过虚拟线段26。还有，正如图24中所示，V形槽22B和第二扩散图案23可以根据位置改变形状。
随后，将会解释根据实施例1仅通过对垂直侧的长度的确定来进行图案结构的计算，这种计算是用于漫射器21的基础。另外，虽然对这里所引用的数值示例进行了解释，但没有特别说明本发明不受限于这里所使用的数值。
例如，假设面光源装置11中的表面发光区域15具有如图25所示的宽度P＝30mm和长度Q＝40mm的尺寸，发光部件12相对于光入射面19并且被居中地设置在导光板13的短边，以及发光部件12(或光入射面19)和表面发光区域15之间的距离为S＝2.0mm。在这种情况下，形成在连接于发光部件12和表面发光区域15之间的线段24和法线25之间的角度α是：
α＝arctan((P/2)/S)＝82.4度           (2)
在导光板13上的第一扩散图案22的垂直侧的长度H是10μm的情况下，漫射器21的优化图案结构可以被计算出来。
在导光板13具有1.53折射率的情况下，为了使穿过第一扩散图案22的垂直侧的光在导光板13中以α＝82.4度的方向出射，需要将光以角度β＝78.3度(11.7度的入射角度)入射于所述垂直侧。首先，仅考虑图26中的矩形凹陷22A并且假设H代表凹陷22A的高度H(＝10μm)，W代表凹陷22A的宽度，以及D代表凹陷22A之间的间隔。正如图26所示，为了没有阻断地使β＝78.3度的光20入射在整个垂直侧上，凹陷22A的宽度W满足：
W＝H×tan β＝48.3μm                  (3)
还有，同样地，为了防止以角度α＝82.4度从垂直侧出射的光20被相邻的凹陷22A阻断，图26中的间隔D满足：
D＝H×tan β＝75.0μm                   (4)
于是，第一漫射器的图案周期L由
L＝W+D＝123.3μm
下面，考虑V形槽22B和第二扩散图案23的高度。正如图27所示，应该满足的是，V形槽22B的高度G1和第二扩散图案23的高度G2不超过虚拟线段26，确定α＝82.4度。因此，V形槽22B的高度G1由以下公式给出，
G1≤W/(2×tan α)＝3.5μm              (6)
同样，第二扩散图案23的高度G2由以下公式给出，
G2≤D/(2×tan α)＝5.0μm                (7)
高度G2的上限是5.0μm
下面，将会对本发明的各种修改进行解释。如图28所示，第一扩散图案22和第二扩散图案23的V形槽22B可以包括V形突起22B’和V形突起的第二扩散图案23’。在这种情况下，正如图28所示，用角度β代替公式(6)，(7)中的角度α就可以了。因此，V形槽22B’的高度G1和第二扩散图案23’的高度G2可以由以下公式确定就足够了：
G1≤W/(2×tan α)
G2≤D/(2×tan α)
还有，第一扩散图案22的凹陷22A在形状上可以是梯形。图29示出具有γ＝10度倾斜的凹陷22A的两侧。根据这一实施例，在注模成型导光板13的情况下，在模制时从金属模具释放模具的特性可以被提高。在所述实施例中，确定图案周期、第一扩散图案22，以及第二扩散图案23的尺寸的方法可以按如上所述步骤进行。
还有，在通过注模成型的方法制造导光板13的情况下，如图17中所示的漫射器21的图案以及如图29中所示的漫射器21的图案根据模制条件有时会出现如图30所示的形状变钝。在如图30所示的情况下，平行于光入射面19的各侧根据模制条件等消失。在这种情况下，由于没有找到任何作为参考的表面，所以难以规定V形槽22B和第二扩散图案23的宽度和高度以及漫射器21的图案周期。
在这种情况下，用下列方式限定这些值就足够了。由于矩形即使在其变钝时确定地在一个周期内包括两个如图30所示的拐点27，一个周期的长度L可以基于拐点27之间的距离而被定义下来。还有，对于V形槽22B和第二扩散图案23，由于在如图30中所示的V形槽22B和第二扩散图案23之间和之后确定出现了拐点27，因此有可能基于拐点27之间的距离规定V形槽22B的宽度L1和高度G1以及第二扩散图案23的宽度L2和高度G2。因此，有可能基于拐点27规定诸如V形槽22B和第二扩散图案23等的图案周期L、宽度L1、L2等，所述尺寸满足公式(1)就足够了。
[实施例2]
图31是以放大比例示出的视图，其示出根据本发明实施例2的一部分漫射器21。在实施例2中，倾斜表面28以45度的角度形成在第一扩散图案22的凹陷22A的垂直侧和光入射面19之间的角落上。在不存在这种倾斜表面28并且所述角落是直角的情况下，当曲率半径在2.0μm(以R2.0示出)至4.0μm(以R4.0示出)等级内的圆产生在如图32所示的金属模具的转移表面29的内部角落时，漫射器21在构型上显著变化并且导光板13中的光量分布中的偏差增加。
相反的是，在曲率半径为2.0μm(R2.0)至4.0μm(R4.0)等级内的圆产生在如图33所示的金属模具的转移表面29的内部角落的情况下，当产生倾斜表面29时，在漫射器21的结构中产生偏差，但是与没有设置任何倾斜表面28的情况相比，偏差变得相当小。因此，在注模成型时取决于转移特性的光量分布中的偏差可以通过在凹陷22A的垂直侧和光入射面19之间形成倾斜表面28而被减小。
图34示出两种情况之间的面光源装置中的光量分布的比较，其中一种情况是具有曲率半径为2.0μm的圆产生在金属模具的转移表面的内部角落处，另一种情况产生曲率半径为4.0μm的圆，该面光源装置包括如图31所示的形成有倾斜表面28的漫射器21。从上述两者之间的比较可以发现，虽然在光量分布上或多或少有区别，但是与目标分布相比没有影响，因此有可能获得进一步稳定的光量分布。
图35是平面图，其以放大比例示出根据本发明实施例3的一部分漫射器21。在实施例3中，漫射器21包括具有弯曲表面的第一扩散图案32和第二弯曲扩散图案33。
根据实施例3，第一扩散图案32包括矩形或梯形凹陷，该凹陷在其壁表面上具有平面部分33A和弯曲表面32B。例如，第一扩散图案32是通过变形如实施例1的图29所示的第一扩散图案22而获得的。也就是，在图36a中示出的第一扩散图案22在实施例1的图29中被示出，并且包括梯形凹陷22A和V形槽22B。假设V形槽22B包括两个倾斜表面，其可以被分成两部分并且设置在凹陷22A的角落处，并且对应于图36b中所示的第一扩散图案22。在图36c中示出的实施例3的第一扩散图案32是通过以平滑结构替换在图36b中示出的第一扩散图案22的倾斜表面34而获得的。在图35和图36c中示出的第一扩散图案32包括位于两侧的倾斜平表面32A，以及大致位于两个平表面部分32A之间的弯曲表面部分32B，但是可以包括如图37中所示的仅在其角落边缘处的弯曲表面部分32B以及处在其两侧上和其上部表面上的平表面部分32A。由于第一扩散图案32的角落边缘在形状上形成为是平滑的，所以当导光板13是注模成型时，第一扩散图案32的转移特性以及从模具脱模的特性可以是有利的，并且在脱模时产生的由摩擦导致的第一扩散图案32的磨损可以被减少。
图38是示出第一扩散图案32的作用的视图。第一扩散图案32包括在其两侧上的平面部分32A和在其上部表面上的弯曲表面部分32B，在入射在第一扩散图案32上的光中，居中入射在弯曲表面部分32B上的光20A向前出射，入射在平表面部分32A上的光20B朝向角落部分出射，而入射在中心部分和弯曲表面部分32B端部之间的光20C沿对角出射。因此，实施例3的第一扩散图案32也以与实施例1的第一扩散图案22相同的方式发挥作用。
还有，虽然在第一扩散图案22中存在着某种担心，即在模制时由于磨损使第一扩散图案22的上部表面上的V形槽22B的形状被变形，但是在实施例3中没有这种V形槽22B，从而无需关心V形槽22B的变形，并且导光板13在可模制性上变得有利。
另外，平面部分32A和弯曲表面部分32B的尺寸比率和第一扩散图案32的结构和周期一起被调整和被确定，从而使得光量分布接近目标分布。
还有，根据实施例3，第二扩散图案33包括由平滑曲线形成的浅凹陷，并且在如图所示的示例中的第一扩散图案32之间设置有多个(例如，两个)。实施例3的第二扩散图案33是通过对在实施例1和实施例2中示出的V形槽第二扩散图案23进行变形而得到的。即，示出在图39(a)中的V形槽的第二扩散图案23示出在实施例1和实施例2中。示出在图39(b)中的实施例3的第二扩散图案33是通过以平滑构型替换示出在图39(a)中的第二扩散图案23。第二扩散图案33是由没有扩散图案角落的平滑构型形成的，因此在导光板13被注模成型时，第二扩散图案33的转移特性和从模具的脱模特性可以是有利的，并且在脱模时产生的由摩擦导致的第二扩散图案33的磨损可以被减少。此外，由于第二扩散图案33被制成浅的，所以为了补偿光量，第二扩散图案33如图39(c)所示以多个设置，所述光量是通过第二扩散图案33的导光板13的倾斜分布。
以下，将会对设计第一扩散图案32的方法进行解释。首先，考虑仅由如图40(a)所示的平面部分32A限定的梯形，并且假设所述平面部分32A具有长度为f＝5μm的边，以及从模具角度上考虑的ε＝5度的拨模角，并且导光板13具有n＝1.53的折射率。这里，为了使光20以与实施例1的情况相同的方式在α＝82.4度的方向上(从平面部分32A的出射角度是7.60度)出射，需要使光20在β＝81.0度的方向上(32A的入射角度是3.96度)入射在平面部分32A上。因此，当进行所述设计使得穿过平面部分32A的下端入射并且处于β＝81.0度方向上的光20从平面部分32A的上端出射，第一扩散图案32具有W＝32.1μm的宽度。
随后，考虑弧形弯曲表面部分32B被叠置在以如图40(b)所示的以上述方式所确定的梯形上的情况。由于梯形的上表面具有宽度k
k＝W-2×f×sinε＝31.2(μm)
弯曲表面部分32B的半径R基于
2R cosε＝k
被确定为
R＝15.7μm
另外，弯曲表面部分32B的弧形中心被定位成比梯形的上表面低Rsinε＝1.36μm。
结果，平面部分32A的高度Hs和第一扩散图案32的高度Ht分别由以下公式表示，
Hs＝f×cosε＝4.98(μm)
Ht＝Hs+R-Rsinε＝19.25(μm)
随后，为了防止如图41中所示的从第一扩散图案32的下端以α＝82.4度方向出射的光20被相邻的第一扩散图案32阻断，可以满足的是，第一扩散图案32的周期L等于或大于162μm，如从图41中的几何关系中所发现的那样。
图42示出形成第二扩散图案33的条件。也就是，考虑穿过相邻第一扩散图案32的下端的第一扩散图案32的切线，第二扩散图案33形成为使得设置在所述第一扩散图案32之间的第二扩散图案33不会越过所述切线35。这意味着在α方向上出自第一扩散图案32的光不会被第二扩散图案33所阻断。
还有，希望第二扩散图案33具有与第一扩散图案32的弯曲表面部分32B的曲率半径相同的曲率半径的弧。通过使第一扩散图案32的弯曲表面部分32B的曲率半径等于第二扩散图案33的弯曲表面部分的曲率半径，有可能使用单个切割工具制造模具部分，该模具部分模制弯曲表面部分32B的将要被模制的部分，以及第二扩散图案33。因此，由于弯曲表面部分32B和第二扩散图案33可以被连续切割而不用更换切割工具，所以漫射器21在尺寸精度上得以改进，并且模具的制造成本得以减少。因此，在实施例3中，第一扩散图案32和第二扩散图案33的弯曲表面部分32B形成有弧形表面，其具有R＝15.7μm的曲率半径。
由弯曲表面限定的第二扩散图案33使得有可能导致入射光以与实施例1的第二扩散图案23相同的方式在诸如对角线方向的倾斜方向上出射到表面发光区域15。
如图43中所示，仅有一个第二扩散图案33被设置在相邻第一扩散图案32之间。但是，在第二扩散图案33被单独设置从而导致在倾斜方向上的光出射不足的情况下，多个第二扩散图案33可以被设置在示例性例子的第一扩散图案32之间。在另一方面，当多个第二扩散图案33被设置在第一扩散图案32之间时，由于平面部分(光入射面19)在面积上被减少，看上去向前出射的光的量被第二扩散图案33减少，但是因为第一扩散图案32和第二扩散图案33导致光在如图44中所示的θ＝0度的方向上出射，所以在前部中所导致的光在强度上的减少不是太多。
图44是曲线图，其示出从实施例3的弯曲表面部分32B出射的光的光量分布与从实施例1的V形槽22B出射的光的光量分布之间的比较。附图标记22B指代一个光学元件，其中光在倾斜方向上(大约θ＝45度)传导，并且当所述光学元件被弯曲并且被弯曲表面部分32B替代时，在倾斜方向上传导的光在量上不会有太大的变化，尽管光量分布在形态上或多或少发生变化。
因此，当在由实施例3的漫射器21提供的光量分布与由实施例1的漫射器21提供的光量分布进行比较时，在实施例3中传导到角落部分的光量与实施例1的情况相比较稍微减少，但是实施例3和实施例1之间没有大的特性差异，并且在两者中都获得了接近于目标分布的特性。
因此，根据实施例3，有可能实现有利的可模制性并且在模制时获得图案磨损的减少，同时维持与具有V形槽22B的实施例1基本相同的光学特性。
图46是平面图，其以放大比例示出根据实施例3的经过改进的漫射器21的一部分。在所述改进中，圆形部分或锥形部分36形成在示出在图35中的漫射器21的第一扩散图案32的下端上，从而使第一扩散图案32的下端平滑。因此，有可能使转换特性和模制时的脱模特性进一步变得有利，从而进一步减少在开模时产生的摩擦所导致的扩散图案的磨损。
(液晶显示器)
图47是示意性剖视图，其示出根据本发明的液晶显示器41。所述液晶显示器41包括设置在液晶显示面板42背面上的面光源装置43。所述液晶显示面板42包括***并密封在背面侧基底44和前面侧基底45之间的液晶显示层46，在背面侧基底44上形成有诸如TFT(薄膜晶体管)的开关元件和布线，在前面侧基底45上形成有透明电极和彩色过滤器，偏振板47叠置在前面和背面上。利用所述的液晶显示器41，面光源装置43被照亮以从背面侧对液晶显示面板42进行照射，从而对液晶显示面板42的各个像素进行开关控制，因此产生图像。
另外，由于根据本发明的面光源装置可以被应用于正面光，因此也可以被用于反射类型的液晶显示器，尽管没有示出。
(便携式电话)
图48示出一种便携式电话51，根据本发明的液晶显示器41组装在其中。利用所述便携式电话51，所述液晶显示器作为显示装置被组装在设置有10个按键的拨号部件52上，并且天线53被设置在其上表面上。
(便携式信息终端)
图49示出诸如PDA的便携式信息终端54，根据本发明的液晶显示器41作为显示装置被组装在其中。所述便携式信息终端54包括用于笔输入的在液晶显示器41横向上设置的输入单元55等，以及枢转安装在其上端的盖56。
通过以这种方式使用用于便携式电话51、便携式信息终端54等的本发明的液晶显示器41，导致所述面光源装置均匀发光，因此在图像质量上得以改善。
[工业应用]
根据本发明的面光源装置对于液晶显示面板等的背光和正面光，或照明灯等来说是有用的。

Claims (10)

1、一种面光源装置，其包括：导光板，通过该导光板，从光入射面传导的光被散布在基本上整个光出射面上，从而从光出射面出射到外部；以及光源，其设置成相对于导光板的光入射面并且与导光板的宽度相比是小的，
其中在垂直于光出射面方向上均匀的多个凹陷作为第一扩散图案设置在光入射面上、光入射面中的面向光源的区域内，
第一扩散图案包括：光从其在第一方向上出射的表面，所述第一方向基本上与光入射面的法线的方向相同；光从其在第二方向上出射的表面，所述第二方向指向靠近导光板的光入射面的角落；以及光从其在介于第一方向和第二方向之间的方向上出射的表面，以及
从光入射面入射在导光板上的每单位角度的光量与每单位角度的导光板的光出射区域的面积的比基本上是恒定的，与角度无关；
其中，所述面光源装置还包括呈V形槽、V形突起或弧形形式的第二扩散图案，该第二扩散图案形成在光入射面上、处于第一扩散图案中间。
2、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述第一扩散图案包括矩形或梯形凹陷，以及平行于光入射面居中地设置在凹陷一侧上的凹槽或突起。
3、根据权利要求2所述的面光源装置，其特征在于，所述凹陷周期性地设置在所述光入射面上，并且凹槽或突起的宽度等于或小于凹陷周期的1/3。
4、根据权利要求2所述的面光源装置，其中所述凹槽或所述突起形成V形。
5、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述第一扩散图案包括矩形或梯形凹陷，且在光入射侧的相对侧上的凹陷的角落被形成为弧形。
6、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述第一扩散图案包括矩形或梯形凹陷，且在光入射侧的相对侧上的所述凹陷的远端面被形成为弧形。
7、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，假设平行于穿过与光入射面接触的第一扩散图案的端部并且穿过所述光源以及导光板的表面发光区域的端部的线段的虚拟线段，第一扩散图案和第二扩散图案不越过所述虚拟线段。
8、根据权利要求1-6中任一项所述的面光源装置，其特征在于，导光板的所述光入射面和与所述光入射面接触的第一扩散图案的表面之间的角落被倒角或倒圆。
9、一种图像显示装置，其包括根据权利要求1-6中任一项所述的面光源装置和图像显示面板。
10、一种便携式装置，其包括根据权利要求9所述的图像显示装置。
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