面光源装置的制作方法

专利名称：面光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及面光源装置。特别涉及对液晶面板那样的图像显示面板进行照明的背光和前照光等的面光源装置。
背景技术：
作为对液晶面板进行照明的背光和前照光，采用由光源和导光板构成的面光源装置。在这种面光源装置中，要求具有如下特性(1)能够将光源的光从导光板向液晶面板高效地射出，(2)将光源的光由导光板呈面状扩展地均匀射出。
作为具有上述特性的面光源装置，有在导光板的与光出射面对置的面上设置凹凸图案的面光源装置(例如，专利文献1至3)，和设置棱柱状图案的面光源装置(例如，专利文献4)。这些面光源装置由图1、图10和图11表示。图1表示在与导光板12的侧面(光入射面13)对置来配置光源11，在导光板12的与光出射面14对置的面上形成截面为三角形的凹图案15。图10表示由棱柱图案16形成导光板12的与光出射面14对置的面。图11表示，在导光板12的与光出射面14对置的面上形成截面为三角形的凸图案17。
首先，对图1的面光源装置的情况进行说明。从光源11射出的光，从光入射面13进入导光板12内，在导光板12的上表面(光出射面14)和下表面之间全反射并在导光板12内引导。进而，入射到在导光板12的下表面形成的多个截面为三角形的凹图案15的光反射部15a。如果入射到凹图案15的光被光反射部15a反射，则该反射光就从光出射面14射出，向与导光板12的上表面对置的液晶面板射出。
并且，如图2所示，即使入射到凹图案15的光透过光反射部15a向外部射出，入射到凹图案15的再入射面15b的光还会从再入射面15b向导光板12内返回并再利用。其结果，提高了光的利用效率。
图3至图5表示图1的面光源装置中的、垂直于导光板12的面内的光度的分布。图3是表示入射到导光板12内的光的光度和导光角度φ1的关系的图。如图6所示，该导光角度φ1是从垂直于光入射面13的水平线测得的角度，将朝向导光板12的下表面的方向设为正的角度，将朝向上表面的方向设为负的角度。图4是表示入射到凹图案15内的光的光度和入射角度φ2的关系的图。如图6所示，该入射角度φ2是从平行于导光板12的下表面的水平线测得的角度，将朝向导光板12的下表面的方向设为正的角度，将朝向上表面的方向设为负的角度。图5是表示从光出射面14射出的光的光度和出射角度φ3的关系的图。如图6所示，该出射角度φ3是从垂直于光出射面14的法线测得的角度，将离开光源11的方向设为正的角度，将趋近光源11的方向设为负的角度。
由于在光源11内射出的光呈圆锥状放射，所以如图1所示，入射到导光板12内的光在导光板12的厚度方向具有呈放射状的扩展。例如，如果假设导光板12的折射率为1.5，则在导光板12内传播的光在其厚度方向具有最大±41度的扩展。因此，在图3所示的光度分布中，光度在φ1＝-41度～+41度的范围内扩展，并表示为对称分布。
由于凹图案15的光反射部15a相对于导光板12的下表面倾斜，所以来自下方的光(φ2为负的光)也入射到凹图案15，但与从上方入射到凹图案15的光相比，光较难从下方向凹图案15入射。因此，如图4的光度分布所示，入射到凹图案15的光的光度在φ2＝-41度～+41度的范围内扩展，但其峰值移向正的角度方向。
入射到光反射部的光朝光出射面14反射并从光出射面14射出。通过调整光反射部15a的倾斜角，能够向任意方向射出光，但入射到光反射部15a的光如图4的光度分布那样扩展，被光反射部15a反射的光也有扩展。因此，如图5的光度分布所示，从光出射面14射出的光的扩展由于在光出射面14折射而比在导光板12内部时大。
用作便携式电话或移动设备、个人电脑等的显示器的液晶显示装置通常从正面观察。因此，要求液晶显示装置提高正面亮度，另一方面，如图7所示，以相对于液晶面板19的正面方向成较大角度倾斜射出的光成为不能到达观察者的眼睛的无用的光。关于面光源装置而言，射出到图5中画有斜线的区域内的光成为不能到达观察者的眼睛的无用的光。这样从导光板12的光出射面14射出的光的扩展较大，无用的光的光量较多时，具有如下问题不仅使面光源装置的光的利用效率变低，而且光的损失较多而妨碍使正面亮度提高。
此外，作为面光源装置，如图8所示，作为光源11有采用点状的光源的光源。在这种面光源装置中，从光出射面14射出的光的扩展变得象在图8中施加了梨皮状花纹的区域那样，通过光源11在垂直于导光板12的平面内扩展变大，在垂直于该平面的方向上变窄。在这样的面光源装置中，如图5所示的光度分布所示，光以较大的出射角度朝斜方向射出时，由于观看导光板12的角度而仅某方向的区域(例如，图8中画有斜线的区域)变亮，在导光板12的表面产生亮线。由于这样的亮线使从斜方向观看时的液晶显示装置的画面的明亮度不均，所以产生液晶显示装置的画面的美观度变差的问题。
设有截面锯齿状的棱柱图案16的图10的面光源装置具有和图1的面光源装置同样的问题，所以省略其说明。
下面，说明图11的面光源装置。这是在导光板12的下表面形成有凸图案17的面光源装置。在图1的面光源装置中，以较大的出射角度φ3从光出射面14射出的光如图9中虚线所示的光31那样，是从下方入射到凹图案15的光反射部15a的光(φ2为负的光)。对此，在图11的面光源装置中，被导光板12的下表面的平坦部18所妨碍，来自下方的光不入射到凸图案17的光反射部17a，只有来自上方的光入射到光反射部17a。因此，从光出射面14以较大的出射角度向斜方向射出的光减少，从光出射面14射出的光的指向性变高。
但是，如图11所示，在该面光源装置中，透过凸图案17的光反射部17a的光不再入射到导光板12而从下表面向外部射出。特别地，只有来自上方的光入射到光反射部17a，如果将该光用光反射部17a反射并从光出射面14向大致垂直的方向射出，则需要通过反射将光的行进方向较大地偏转。为此，需要确定光反射部17a的倾斜角，以便使入射到光反射部17a的光的入射角变小，其结果，入射到光反射部17a的光的大部分透过光反射部17a而发散。
从而，在图11的面光源装置中，透过凸图案17的光所导致的光损失变大，使面光源装置的光利用率降低。进而，由于该光损失，液晶显示装置的画面的亮度降低。
此外，在图11的面光源装置中，由于仅是下朝向的光入射到凸图案17的光反射部17a，所以入射到光反射部17a的光的角度被限定，存在不能使充分的光量入射到光反射部17a，从光出射面14射出的光量也变少的问题。
另外，在将图11的面光源装置用作前照光的情况下，从凸图案17泄漏而损失的光直接向观察者射出。该情况如图12所示。由于该泄漏光与通过液晶面板19的图像光重叠，所以使液晶显示装置的画面对比度降低，使图像的美观度变差。
如上所述，在图11的面光源装置中，具有如下问题(1)光从凸图案的泄漏变大，光的利用率变低，画面的明亮度降低，(2)用作前照光的情况下，画面对比度降低。因此，期望在具有如图1或图10所示的图案的面光源装置中，提高光的利用效率，改善其正面亮度。
专利文献1日本特开2002-14341号公报专利文献2日本特开2000-314882号公报专利文献3日本特开2001-343532号公报专利文献4日本特开2003-215578号公报发明内容本发明就是鉴于上述技术课题进行的，其目的在于，在导光板上形成有凹图案或棱柱图案的图案的面光源装置中，提高从导光板射出的光的指向性。
本发明的第一面光源装置具有使从光入射面入射的光传播并从光出射面射出的导光板、和配置在导光板的光入射面侧的光源，其特征在于，所述导光板的与光出射面对置的面具有反射并引导所述导光板内的光的平坦部、和对引导的光进行反射并从光出射面射出的光反射部，所述光反射部的至少一部分位于比所述平坦部的延长线更接近导光板的内侧，所述平坦部位于比所述光反射部更接近光源侧的位置，并且，在所述光反射部的光源侧具有可提高入射到所述光反射部的光的指向性的指向性变换部。
在本发明中，所谓指向性是指，光的光度分布大于等于其最大值的1/2的区域的角度的宽度，或者光度为大于等于其最大值的1/10的区域的角度的宽度，该指向性的宽度变窄时为指向性提高。并且，所谓光反射部是，具有将在导光板内引导的光向光出射面反射并从光出射面射出的功能的区域。并且，所谓平坦部是，具有将从光入射面入射的光反射并引导，使导光板内的光呈面状扩展的功能的区域。并且，平坦部不一定平行于光出射面，还可以相对于光出射面倾斜。此时，有时由于平坦部而使光不全反射而是有一部分透过，但只要满足上述条件就可以视为平坦部。
作为本发明的第一面光源装置，由于在光反射部的光源侧具有指向性变换部，即具有提高入射到光反射部的光的指向性的作用的区域，所以通过提高入射到光反射部的光的指向性，能够提高由光反射部反射并从光出射部射出的光的指向性。由此，如果将该面光源装置用在图像显示装置的背光或前照光等中，则能够减少从导光板向无用的方向射出的光，使图像显示装置的画面变亮。
本发明的第二面光源装置具有将从光入射面入射的光传播并从光出射面射出的导光板、和配置在导光板的光入射面侧的光源，其特征在于，所述导光板的与光出射面对置的面具有反射并引导所述导光板内的光的平坦部、和对引导的光进行反射并从光出射面射出的光反射部，在所述平坦部和所述光反射部之间设有可提高入射到所述光反射部的光的指向性的指向性变换部，位于比所述光反射部接近光源侧的位置的平坦部的延长线与所述光反射部相交。在本发明中，所谓指向性也是指，光的光度分布大于等于其最大值的1/2的区域的角度的宽度，或者光度为大于等于其最大值的1/10的区域的角度的宽度，该指向性的宽度变窄时，指向性提高。
作为本发明的第二面光源装置，光反射部中、位于比平坦部的延长线接近外侧的位置的区域中，通过用平坦部妨碍光来限制入射的光的角度，在位于比平坦部的延长线接近内侧的位置的区域中，由于平坦部和光反射部相隔一定距离，所以入射的光的角度被限制。其结果，能够提高入射到光反射部的光的指向性，还能够提高被光反射部反射并从光出射部射出的光的指向性。由此，如果将该面光源装置用在图像显示装置的背光或前照光等中，则能够减少从导光板向无用的方向射出的光，使图像显示装置的画面变亮。
在本发明的第一或者第二面光源装置的某实施方式中，所述指向性变换部设置在所述平坦部和所述光反射部之间，且成为在所述导光板内引导的光不入射的区域。但是，在该实施方式中，即使通过光反射部产生的散射光等不入射到指向性变换部也不会有太大问题。在该实施方式中，由于平坦部和光反射部由在导光板内引导的光不入射的指向性变换部隔开，所以入射到光反射部的光的角度被限制，指向性提高。
在本发明的第一或者第二面光源装置的另一实施方式中，所述指向性变换部设置在所述平坦部和所述光反射部之间，且成为使在所述导光板内引导的光不反射的区域。在此，所谓使光不反射是指，由指向性变换部吸收光或者使其透过的情况之外，还包括使光扩展并不向特定的方向反射光的情况。在该实施方式中，由于在指向性变换部使不对在导光板内引导的光进行反射，所以入射到光反射部的光的指向性提高。
在本发明的第一或者第二面光源装置的又一实施方式中，所述指向性变换部设置在所述平坦部和所述光反射部之间，所述指向性变换部以如下方式反射光被指向性变换部反射的光与光出射面所成的角度比入射到指向性变换部的光与光出射面所成的角度小。在该实施方式中，能够通过指向性变换部控制入射到光反射部的光的入射角，提高入射到光出射面的光的指向性，所以能够提高从光出射面射出的光的指向性。
进一步，在上一个的实施方式中，优选为，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观看时，所述指向性变换部的宽度小于等于所述光反射部的宽度的4倍。更优选的是，小于等于光反射部的宽度的2倍。根据该实施方式，能够使指向性变换部的大小优化，能够使指向性较好的光有效地从光出射面射出。
进一步，在上一个的实施方式中，所述指向性变换部由第一倾斜面形成，第一倾斜面比所述平坦部向外侧突出。根据该实施方式，被第一倾斜面反射的光与被平行于平坦面的平面反射的情况相比，以较小的入射角入射到光反射部，因此入射到光入射面的光的指向性变窄。而且，第一倾斜面并不限于平面，还可以是曲面。在此，所说的入射角是指，从光的入射的面的法线方向测得的角度。
进一步，上一个的实施方式中的所述第一倾斜面优选为，相对于其平坦部的倾斜角为大于等于10度且小于等于25度。通过使作为指向性变换部的第一倾斜面的倾斜角为大于等于10度且小于等于25度，能够使第一以倾斜面的倾斜角优化，能够提高从光出射面射出的光的指向性。
进一步，在上一个的实施方式中，所述光反射部由第二倾斜面形成，相对于其平坦部的倾斜角也可以为大于等于30度且小于等于60度。将作为光反射部的第二倾斜面的角度变更为大于等于30度且小于等于60度时，可在一定的范围内将指向性较好的光向任意方向射出。
此外，在第一倾斜面比所述平坦部向外侧突出的所述实施方式中，进一步，由第二倾斜面形成所述光反射部，在第二倾斜面的附近设置了使透过第二倾斜面的光再入射到导光板内的第三倾斜面。根据该实施方式，由于能够使透过第二倾斜面的泄漏的光再入射到导光板内，所以能够提高面光源装置的光的利用效率。并且，在将该面光源装置用作图像显示装置的前照光时，能够减少从第二倾斜面泄漏的干扰光，提高图像显示装置的画面的对比度。
进一步，在上一个的实施方式中，优选为使所述第一倾斜面相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于10度且小于等于25度。通过将第一倾斜面的倾斜角确定在这样的范围内来实现优化，能够提高从光出射面射出的光的指向性，能够减少从光出射面向斜方向泄漏的无用的光。进一步优选为，使所述第二倾斜面相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于30度且小于等于60度，使所述第三倾斜面相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于80度。在这样的范围内，使第二倾斜面的倾斜角适当地变化，由此能够使指向性较高的光向任意方向射出。并且，通过使第三倾斜面的倾斜角以上述那样的范围来优化，能够使从第二倾斜面泄漏的光再入射到导光板来减少干扰光。
此外，在将使透过第二倾斜面的光再入射到导光板内的第三倾斜面设置在第二倾斜面的附近的所述实施方式中，所述第三倾斜面还可以比平坦部的延长线向外侧突出，所述平坦部位于比第三倾斜面接近光源侧的位置。根据该实施方式，能够使透过第二倾斜面的光从第三倾斜面再入射到导光板内，能够提高光的利用效率。并且，在用作前照光的情况下，能够减少干扰光并提高图像显示装置的画面的对比度。
进一步，在上一个实施方式中，在所述第三倾斜面的远离所述光源的一侧设有连接第三倾斜面和平坦部的第四倾斜面。在该实施方式中，由于能够将从第三倾斜面再入射到导光板内的光通过第四倾斜面反射并从光出射面射出，所以能够提高光的利用效率。而且，第四倾斜面还可以是曲面。
进一步，在远离第三倾斜面的光源侧设置有连接第三倾斜面和平坦部的第四倾斜面的上一个实施方式中，第四倾斜面相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于30度且小于等于50度。根据该实施方式，被第四倾斜面反射并射出的光的方向与被第二倾斜面反射并射出的光的方向一致，能够提高从光出射面射出的光的指向性。
此外，在第三倾斜面的远离所述光源的一侧设置有连接第三倾斜面和平坦部的第四倾斜面的所述实施方式中，还可以使所述第四倾斜面包含于从在导光板内引导的光观看为第二倾斜面的背阴处的区域中。根据该实施方式，能够防止在导光板内引导的光直接入射到第四倾斜面并被反射，能够防止由于被第四倾斜面反射的光而使指向性降低。或者，能够防止在导光板内引导的光直接入射到第四倾斜面并透过第四倾斜面，能够防止光的损失或干扰光的产生。
此外，在第三倾斜面比位于比第三倾斜面接近光源侧的位置的平坦部的延长线向外侧突出的所述实施方式中，所述第三倾斜面的突出高度优选设定为，以最大导光角度在导光板内引导的光能够透过所述第二倾斜面的突出部并入射到第三倾斜面的高度。根据该实施方式，能够使透过第二倾斜面并向外部泄漏的光基本都入射到第三倾斜面而进行再利用。因此，能够减少从第二倾斜面泄漏并变为干扰光的光，并且，能够进一步提高光的利用效率。
在本发明的第一或者第二面光源装置的又一实施方式中，所述光源是点光源，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观看，所述光反射部具有长度方向的方向性，与以所述点光源为中心位于同一圆周上的各光反射部的长度方向垂直的直线实质上相交于一点。根据该实施方式，能够使从点光源射出的光在光出射面上均匀地扩展并从光出射面向任意方向射出，而且，能够使从光出射面射出的光的指向性变好。
在本发明的第一或者第二面光源装置的又一实施方式中，所述光源是点光源，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观看，所述光反射部具有长度方向的方向性，光反射部的长度方向实质上与连接该光反射部和光源的方向垂直。根据该实施方式，能够使从点光源射出的光在光出射面上均匀地扩展并从光出射面射出，而且，能够使从光出射面射出的光的指向性变好。
本发明的图像显示装置具有本发明的第一或者第二面光源装置和图像显示面板。并且，本发明的电子设备具有本发明的图像显示装置作为显示器。因此，能够提供正面的指向性较好且正面亮度较高、明亮的显示器。并且，在将面光源装置用作前照光的情况下，能够提高画面的对比度。
本发明的信息显示方法的特征在于，使用本发明的电子设备，在该电子设备的显示器上显示信息。根据该信息显示方法，能够在电子设备的显示器上进行正面亮度较高且明亮的显示。
而且，本发明的以上说明的构成要素能够在可能的范围内任意组合。


图1是表示在导光板形成凹图案的现有的面光源装置的概略截面图。
图2是放大表示图1的面光源装置的凹图案的概略截面图。
图3是表示入射到导光板内的光的光度和导光角度φ1的关系的图。
图4是表示入射到凹图案的光的光度和入射角度φ2的关系的图。
图5是表示从光出射面射出的光的光度和出射角度φ3的关系的图。
图6是说明在图3至图5中使用的导光角度φ1、入射角度φ2和出射角度φ3的定义的图。
图7是说明图1的面光源装置的问题点的图。
图8是说明图1的面光源装置的问题点的图。
图9是表示入射到图1的现有例中的凹图案的光线的图。
图10是表示将导光板的与光出射面对置的面由棱柱图案形成的现有的面光源装置的概略截面图。
图11是在导光板的与光出射面对置的面形成三角形的凸图案的现有的面光源装置的概略截面图。
图12是说明将图11的面光源装置用作前照光时的问题点的图。
图13是表示本发明的实施例1的面光源装置的立体图。
图14是表示实施例1的面光源装置的概略截面图和导光板中的光的行为的图。
图15是放大表示实施例1的面光源装置中的偏转图案的截面图。
图16是说明在实施例1中，入射到偏转图案的光的行为的图。
图17是实施例1的指向性变换部的作用说明图。
图18是实施例1的指向性变换部的作用说明图。
图19是表示指向性变换部30的宽度相对于光反射部的宽度的比D/W、和从光出射面射出的光的光度的半值宽度的关系的图。
图20是表示实施例1的变形例的概略截面图。
图21是表示本发明的实施例2的面光源装置的立体图。
图22是实施例2的面光源装置的概略截面图。
图23是实施例2中的指向性变换部的作用说明图。
图24是表示入射到光反射部的光的光度分布的图，粗线表示设置有指向性变换部的本实施例中的光度分布，细线表示没有指向性变换部的现有例的光度分布。
图25是表示从光出射面射出的光的光度分布的图，粗线表示设置有指向性变换部的本实施例中的光度分布，细线表示没有指向性变换部的现有例的光度分布。
图26是使指向性变换部的倾斜角α变化，并求出从光出射面射出的光的光度分布的半值宽度而进行绘制的图。
图27是使指向性变换部的倾斜角α变化，求出从垂直于光出射面的方向起向出射角度φ3＝-30度～+30度的方向射出的光的光束而进行绘制的图。
图28是表示实施例2的偏转图案和指向性变换部的最佳尺寸例的图。
图29是表示实施例2的变形例的概略截面图。
图30是表示实施例2的其他变形例的概略截面图。
图31是表示实施例2的又一变形例的概略截面图。
图32是说明确定再入射面的突出量δ的方法的图。
图33是表示实施例2的又一变形例的概略截面图。
图34是表示本发明的实施例3的面光源装置的一部分的截面图。
图35是说明在实施例3中，确定从再反射面的上端测得的到光反射部的上端的高度的方法的图。
图36是表示实施例3的最佳数值例的图。
图37是表示实施例3的变形例的概略截面图。
图38是表示实施例3的其他变形例的概略截面图。
图39是表示本发明的实施例4的面光源装置的立体图。
图40是实施例4的面光源装置的概略截面图。
图41是用于说明实施例4的作用的图。
图42是表示实施例4的变形例的概略截面图。
图43是表示本发明的实施例5的面光源装置的立体图。
图44是用于说明实施例5的光源的作用的截面图、和放大表示其一部分的图。
图45是表示本发明的实施例6的立体图。
图46是表示在实施例6中，形成在导光板的下表面的偏转图案和指向性变换部的配置的图。
图47是从导光板内部观看到的偏转图案的立体图。
图48(a)和(b)是说明在实施例6中，入射到偏转图案的光的指向性和被偏转图案反射的光的指向性的图。
图49是表示偏转图案的其他形状的平面图。
图50是表示偏转图案的又一配置的平面图。
图51是表示实施例6的变形例的概略图。
图52是将本发明的面光源装置用作背光的液晶显示装置的截面图。
图53是将本发明的面光源装置用作前照光的液晶显示装置的截面图。
图54是表示液晶显示装置的其他示例的概略截面图。
图55是表示将本发明的液晶显示装置用作显示器的便携式电话的立体图。
图56是表示将本发明的液晶显示装置用作显示器的PDA等的携带用移动装置。
标号说明21光源；22导光板；23光入射面；24光出射面；25偏转图案；25a光反射部；25b再入射面；28平坦部；30指向性变换部；32级差调整部；33再反射面。
具体实施例方式
下面，根据附图对本发明的实施例详细地说明。但是，本发明并不限于以下说明的实施例，在不脱离本发明的技术构思的范围内，也可以施加任意的变更。
(实施例1)图13是表示本发明的一个实施例的面光源装置的立体图。图14是表示该面光源装置的概略截面图和导光板中的光的行为的图。图15是放大表示偏转图案附近的导光板的截面图。该面光源装置由光源21和导光板22构成。光源21沿导光板22的一个侧面(光入射面23)的长度方向延伸，形成所谓的线状光源。作为这种光源21，可以采用冷阴极管，还可以使发光二极管(LED)的光呈现状扩展来进行线状光源化，也可以将多个LED呈线状排列来进行线状光源化。导光板22由聚碳酸脂树脂或甲基丙烯树脂、玻璃材料等透明且折射率高的材料形成为板状。在导光板22的下表面形成有多个细小的偏转图案25。偏转图案25具有光反射部25a，该光反射部25a将导光板22内的光向光出射面24侧反射，作为导光板22的下表面的图案，只要是在光反射部25a的远离光源21的一侧不连续地设有平坦部就可以。即，只要是在现有技术中说明过的凸图案以外的凹图案或棱柱图案等即可。在该实施例中，如下述那样形成凹图案状的偏转图案25。
偏转图案25通过使导光板22的下表面凹陷而形成截面为三角形，沿着导光板22的宽度方向与光入射面23平行排列。偏转图案25由朝向光源21侧的光反射部25a(图案反射面)、和朝向与光源21相反侧的再入射面25b构成。光反射部25a是具有将在导光板22内引导的光向光出射面24反射并从光出射面24射出的功能的区域，其倾斜角β相对于平坦部28为大于等于30度且小于等于60度。再入射面25b的倾斜角γ为大于等于80度且小于等于90度。而且，为了使从导光板22的光出射面24射出的光的光度均匀化，偏转图案25在靠近光源21的区域中图案密度变小，随着远离光源21，图案密度逐渐变大。
作为该偏转图案25，光反射部25a的一部分位于比处在光源侧的平坦部28的延长线靠近导光板22的内侧的位置，成为凹图案。并且，比光反射部25a靠近光源侧的平坦部28的延长线与光反射部25a相交。
此外，所谓平坦部28是具有使从光入射面23入射到导光板22内的光反射并引导、使导光板22内的光呈面状扩展的功能的区域，入射到平坦部28的光的50％或以上的光被平坦部28反射，之后不直接入射到光反射部25a而是入射到光出射面24并被引导。
进而，偏转图案25的光反射部25a向下方延伸，在光反射部25a和导光板22下表面的平坦部28之间设有指向性变换部30。指向性变换部30起到将入射到偏转图案25的光的指向性变窄的作用。在该实施例中，在导光板22内引导的光不入射的区域是指向性变换部，使光反射部25a延长的倾斜面的一部分区域和包含处于该区域和导光板22下表面的平坦部28之间的垂直面和水平的底面的区域构成指向性变换部30。
但是，在该面光源装置中，如图14所示，从光源21射出的光31从光入射面23入射到导光板22，在导光板22的上表面和下表面之间全反射并向远离光源21的方向引导。在其中途，入射到偏转图案25的光反射部25a的光31如图16所示，由光反射部25a向与光出射面24大致垂直的方向反射，透过光出射面24并从光出射面24向外部射出。
此外，如图16所示，入射到光反射部25a的光中、透过光反射部25a的光31透过再入射面25b回到导光板22内，进行再利用。由此，能够降低光的损失，提高光的利用效率。并且，在用作液晶显示装置的前照光的情况下，由于从光反射部25a泄漏的光而很难降低画面的对比度。而且，从光反射部25a射出的光中的一部分不入射到再入射面25b而散射，在用作背光的情况下，如果与导光板22的下表面对置地配置反射片(未图示)，则透过光反射部25a而不入射到再入射面25b的光也能够被反射片反射而再入射到导光板22内，能够进一步降低光的损失。
进而，根据本发明的面光源装置，能够提高从光出射面24射出的光的指向性。在本发明中，所谓指向性是指，光的光度分布大于等于其最大值的1/2的区域的角度的宽度，或者光度为大于等于其最大值的1/10的区域的角度的宽度，所谓指向性提高是指，该指向性的宽度变窄。下面，对于根据本发明能够提高出射光的指向性的理由，与图1的现有例比较并进行说明。
图9是表示入射到图1的现有例中的凹图案15的光线。在现有例中，光31从各种角度向光反射部15a入射。从图9中虚线所示的光31的光线的状态可知，这些光中、从下方向光反射部15a射入的光被光反射部15a反射后，以相对于光出射面14的法线方向较大的出射角度向斜方向射出。其结果，在如图5所示的现有例的光度分布中，如已经说明过那样，向斜方向射出的光的光度变大，指向性变差。
再看图9可知，从下方入射到光反射部15a的光31被平坦部18反射后，马上入射到光反射部15a。特别地，从与光反射部15a大致平行的方向朝上方入射到光反射部15a，并从光出射面24以较大出射角度向斜方向射出的光在光反射部15a附近被平坦部18反射。
与此相对，在本发明的该实施例的情况下，由于在平坦部28和光反射部25a之间设有指向性变换部30，所以入射到光反射部25a的光的指向性变窄。其结果，被光反射部25a反射并从光出射面24射出的光的指向性提高。图17和图18是具体表示通过指向性变换部30提高指向性的理由的图。图17表示入射到光反射部25a中、比与平坦部28的延长线相交的部位接近上方的区域中的光31。在该图中用虚线表示的光线是，被现有平坦部反射并从光出射面以较大出射角度向斜方向射出的光，但由于在设有指向性变换部30的区域不存在平坦部28，所以在图17中由虚线所示的光31不入射到光反射部25a。因此，入射到光反射部25a的光的入射角度被限制，入射到光反射部25a的光的指向性变窄。
此外，图18表示入射到光反射部25a中、比与平坦部28的延长线相交的部位接近下方的区域中的光31。在该情况下，由于指向性变换部30成为平坦部28的背阴，所以来自下方的光31不能入射到光反射部25a，入射到偏转图案25的光31的指向性被较大地限制。其结果，入射到光反射部25a的光的指向性变窄，从光出射面24射出的光31的指向性也变窄。
因此，根据该实施例，能够提高从光出射面24射出的光的指向性，而且能够减少向斜方向射出的光，提高正面亮度。而且，用作液晶显示装置等的背光或前照光的情况下，能够使画面的视觉辨认性良好。并且，根据该实施例，由于能够不需要改善从光出射面24射出的光的指向性的棱镜片，所以能够实现面光源装置的薄型化，同时还能够使面光源装置的成本低廉。
而且，指向性变换部30的高度只要是指向性变换部30成为平坦部28的背阴那样的高度即可。即，只要使指向性变换部30具有最大导光角度的光不入射到指向性变换部30的底面30a的高度即可。例如，如图15所示，将指向性变换部30的高度设为H，将指向性变换部30的宽度(在该实施例中，将小于等于最大导光角度φ1max的导光角度的光不入射的区域的宽度定义为指向性变换部30的宽度。)设为D，将指向性变换部30的底面30a的宽度设为d，将光反射部25a的倾斜角度设为β，将最大导光角度设为φ1max(例如是41度)时，为H＝D(tanφ1max+tanβ)-dtanβ …(A)式。
此外，指向性变换部30的宽度D优选为，小于等于光反射部25a的宽度(在与导光板22的下表面平行的方向测得的光反射部25a的宽度)W的4倍。从图17可知，如果使指向性变换部30的宽度D较大，则限制从下方入射到光反射部25a的光的角度的作用增大，入射到光反射部25a的光的指向性变高。图19是针对指向性变换部30的宽度相对于光反射部25a的宽度的比D/W，表示从光出射面24射出的光的光度的半值宽度的图。从该图也可知，如果使指向性变换部30的宽度D变大，则出射光的半值宽度变小，指向性提高。但是，根据图19，如果比D/W小于等于4，则半值宽度较大地变化，而如果比D/W超过4，则之后半值宽度的变化变小，呈直线地变化。
另一方面，如果使指向性变换部30的宽度D过于大，则指向性变换部30的突出高度H变大(参照上述(A)式)，所以光反射部25a从导光板22的下表面突出的面积变大。因此，透过偏转图案25的光不再入射到再入射面25b而变得容易散射。由此，指向性变换部30的宽度D优选为，小于等于光反射部25a的宽度W的4倍。另外，当指向性变换部30的宽度D小于等于光反射部25a的宽度W的2倍时，能使用作前照光时的干扰光能够变少，所以指向性变换部30的宽度D进一步优选为小于等于光反射部25a的宽度W的2倍。
而且，在指向性变换部30的宽度D小于等于光反射部25a的宽度W的1/5的情况下，由于指向性的半值宽度只改善10％左右，所以指向性变换部30的宽度D优选为大于等于光反射部25a的宽度W的1/5。
在上述实施例中表示了指向性变换部30的截面为楞形的结构，但为了得到上述实施例的效果，光必须要入射到指向性变换部30中，所以指向性变换部30并不限于这样的形状。图20是上述实施例的变形例，指向性变换部30以倾斜度较大的倾斜面形成。将在导光板22内引导的光的最大导光角度设为φ1max(例如是41度)时，只要使由倾斜面构成的指向性变换部30的倾斜角度为比φ1max大的角度(例如是42度)即可。
而且，在该实施例中，在导光板22内引导的光不入射到指向性变换部30中，但通过偏转图案25等散射的光也可以入射到指向性变换部30中。
(实施例2)图21是表示本发明的其他实施例的面光源装置的立体图。并且，图22是该面光源装置的概略截面图。在该实施例中，在偏转图案25的光反射部25a和平坦部28之间，由倾斜面(第一倾斜面)构成指向性变换部30。图23是放大表示偏转图案25和指向性变换部30的形状的截面图。在该实施例中，光反射部25a(第二倾斜面)也稍向下表面侧延长一些，指向性变换部30通过在平坦部28和延长后的光反射部25a之间设有倾斜面而形成，该倾斜面比平坦部28的延长线还向下表面侧突出。
在该实施例中，偏转图案25也比平坦部28的延长线接近上方引入而形成凹图案，平坦部28的延长线与光反射部25a相交。指向性变换部30起到使入射到偏转图案25的光的指向性变窄的作用，但在该实施例中，提高了通过由指向性变换部30反射光而入射到光反射部25a的光的指向性。
但是，作为由这样的倾斜面构成的指向性变换部30，如图23所示，能够提高入射到光反射部25a的光的指向性。亦即，由于指向性变换部30在光反射部25a侧向下方下降地倾斜，所以被该指向性变换部30反射的光以比被平行于平坦面28的平面反射时小的入射角入射到光反射部25a，从而入射到光反射部25a的光的扩展变窄，指向性提高。其结果，从光出射面24射出的光的指向性也提高。
偏转图案25通过光反射部25a和在其远离光源21的一侧对置的再入射面25b(第三倾斜面)形成为截面为三角形的形状。因此，透过光反射部25a的光31从再入射面25b入射到导光板22内，进行再利用。由此，光的损失降低，光利用效率提高。并且，将该面光源装置用作前照光的情况下，能够使干扰光的射出降低，所以，能够使液晶显示装置的画面的对比度提高。
图24是表示入射到光反射部25a的光的光度分布的图，粗线表示设置有指向性变换部30的本实施例中的光度分布，细线表示没有设置指向性变换部的现有例的光度分布(与图4相同)。并且，图25是表示从光出射面24射出的光的光度分布的图，粗线表示设置有指向性变换部30的本实施例中的光度分布，细线表示没有设置指向性变换部的现有例的光度分布(与图5相同)。在此，导光角度的最大值为±41度，导光角度φ1、入射角度φ2和出射角度φ3的定义如图6所示。而且，由于入射到导光板内的光的光度分布不受指向性变换部30的影响，无论是设置有指向性变换部30的本实施例，还是现有例都是如图3那样的光度分布。
如果将光度分布为大于等于其最大值的1/10的区域的宽度定义为指向性，则根据图24可知，设置有指向性变换部30的本实施例与比较例相比，指向性大幅度提高。
并且，根据图25，在没有指向性变换部30的现有例中，出射光的光度分布以φ3＝0度的方向为最大值，向远离光源21的方向扩展到φ3＝90度附近。另一方面，在具有指向性变换部30的本实施例的情况下，出射光的光度分布以φ3＝0度的方向为最大值，向远离光源21的方向只扩展到45度左右，能够降低朝无用方向的出射光。
随着出射光的扩展，通过使指向性变换部30的宽度D和倾斜角α优化，能够设定成任意的视场角。如果使指向性变换部30的倾斜角α变大，则入射到光反射部25a的光的指向性提高，另一方面，如果倾斜角α过大，则入射到指向性变换部30的光的量变少。因此，在指向性变换部30的倾斜角α中，存在适当值的范围。
图26是使指向性变换部30的倾斜角度α变化，并求出从光出射面24射出的光的光度分布的半值宽度而进行绘制的图。并且，图27是使指向性变换部30的倾斜角度α变化，求出从垂直于光出射面24的方向向出射角度φ3＝-30度～+30度的方向射出的光的光束而进行绘制的图。根据图26，指向性变换部30的倾斜角α大于等于10度时，与没有指向性变换部30(即，α＝0度的情况)的情况相比较，出射光的光度分布的半值宽度变得充分小。并且，根据图27，指向性变换部30的倾斜角α小于等于25度时，与没有指向性变换部30的情况(即，α＝0度的情况)相比较，向出射角度φ3为±30以内的方向射出的光的光束变大。另一方面，如果指向性变换部30的倾斜角α大于等于25度，则图26所示的出射光的半值宽度和图27所示的出射光束几乎没有变化。这是因为，由于入射到指向性变换部30的光的量变少，所以使指向性变换部30的倾斜角α变化也对来自光出射面24的出射光几乎没有影响。如上所述，指向性变换部30相对于平坦部28的倾斜角优选为大于等于10度且小于等于25度，据此能够以最好的效率使指向性提高。特别地，在指向性变换部30的倾斜角α大于等于10度且小于等于20度的情况下，从光出射面24射出的出射光的亮度分布仅在预定的角度内变高，在其他的角度急剧变小，光的利用效率变高，在视场角内的明亮度也变均匀。
另外，使光反射部25a的相对于与导光板下表面平行的方向的倾斜角β为大于等于30度且小于等于60度，从而，能够不使入射到光反射部25a的光的指向性变差地向光出射面24反射，能够从光出射面24朝任意方向射出指向性高的光。特别地，在希望从光出射面24向垂直方向会聚光的情况下，优选使倾斜角β为大于等于40度且小于等于60度，在希望从光出射面24向斜方向射出较多的光的情况下，优选使倾斜角β为大于等于30度且小于等于50度。并且，再入射面25b的相对于与导光板下表面平行的方向的倾斜角γ越接近90度越好，实质上使其为大于等于80度且小于等于90度，从而能够使透过光反射部25a的光从再入射面25b更多地再入射到导光板22内。
图28是表示偏转图案25和指向性变换部30的最佳尺寸例。在该示例中，指向性变换部30的倾斜角α＝15度，光反射部25a的倾斜角β＝42度，再入射面25b的倾斜角γ＝85度，指向性变换部30的宽度D＝5μm，高度H＝1.3μm，光反射部25a的宽度W＝6μm，再入射面25b的宽度K＝0.36μm，高度V＝4.1μm。
图29是说明该实施例的变形例的图，表示指向性变换部30和偏转图案25的截面。该变形例是以曲面、折曲面和多个倾斜面构成指向性变换部30，特别如图29所示，从导光板22的下表面外侧观看，通过成为凹面的曲面形成指向性变换部30。以从导光板22的下表面外侧观看为凹面的方式形成指向性变换部30时，能够进一步提高从光出射面24射出的光的指向性。观看图9可知，被平坦部18反射后入射到光反射部25a的光的入射角依赖于在平坦部28光反射的位置与光反射部25a的距离，越是入射到相对于平坦部28远离光源21的位置的光越以大的角度从光出射面24斜着射出。由此，如该变形例那样，如果将指向性变换部30形成为凹状的曲面等，则入射到相对于指向性变换部30远离光源21的位置的光被光反射部25a反射后，接近垂直于光出射面24的方向，所以指向性进一步变高。
图30是说明实施例的其他变形例的图，表示指向性变换部30和偏转图案25的截面。该变形例由曲面、折曲面和多个倾斜面构成光反射部25a，从导光板22的下表面外侧观看，光反射部25a成为凸状。特别如图30所示，光反射部25a是由两种倾斜角β1和β2构成倾斜面。在此，倾斜角为β1的区域是比平坦部28更向导光板22的外侧突出的区域，在该区域中，只有朝下的光31直接入射，以相对于与光出射面24垂直的方向较小的角度被反射。而且，通过使倾斜角β1变小，能够使入射到倾斜角β1的区域的光中、透过该区域的光减少，能够减少干扰光。
图31是说明本实施例的又一变形例的图。在该变形例中，再入射面25b的前端比位于该光源侧的平坦部28的延长线更向外突出δ。这样，如果使再入射面25b向下表面侧突出，则透过光反射部25a的光能够更多地被再入射面25b所捕捉，并再入射到导光板22内。从而，能够进一步提高光的利用效率。并且，在用作前照光的情况下，能够减少干扰光并使画面的对比度提高。
再入射面25b的优选突出长度δ为，能够将透过光反射部25a的几乎全部的光由再入射面25b捕捉的高度。为此，如图32所示，设为在最大导光角度φ1max(例如，φ1max＝41度)的光从光反射部25a的下端泄漏时，可入射到再入射面25b的高度即可。为此，如果将光反射部25a的宽度设为W，将再入射面25b的宽度设为K，则为δ≥(W+K)tanφ1max即可。
图33是说明本实施例的又一变形例的图。如图31的变形例那样，如果再入射面25b的前端比位于该光源侧的平坦部28的延长线更向外突出，则位于光源侧的平坦部28和位于光源的相反侧的平坦部28之间产生级差。因此，在该变形例中，在再入射面25b的光源的相反侧设有级差调整部32，使得位于光源侧的平坦部28和位于光源的相反侧的平坦部28之间不产生级差。在如图33所示的例子中，将级差调整部32作为倾斜面，使其倾斜角为大于等于30度且小于等于50度。
而且，虽然未图示，还可以将实施例1那样光不入射的指向性变换部和实施例2那样对入射的光以指向性变高的方式进行反射的指向性变换部组合起来。
(实施例3)图34是表示本发明的又一实施例的面光源装置的一部分的截面图。在该实施例中，再入射面25b的前端比平坦部28的延长线更向外突出，并且，在再入射面25b的远离光源侧形成有再反射面33(第四倾斜面)，该再反射面33用于使从再入射面25b再入射的光向光射出部24反射。并且，通过该再反射面33，平坦部28形成为没有级差的一个平面。
但是，如图34所示，根据该实施例，能够通过再入射面25b有效率地捕捉从光反射部25a泄漏的光，使其再入射到导光板22内，能够提高光的利用效率，同时减少干扰光。进而，在该实施例中，通过由再反射面33反射从再入射面25b再入射的光，能够使其向垂直于光出射面24的方向射出，能够进一步提高面光源装置的指向性。
如果使再反射面33相对于平坦部28的倾斜角ε为大于等于30度且小于等于50度，则可使被再反射面33反射并从光出射面24射出的光朝与被光反射部25a反射而从光出射面24射出的光相同的方向射出。
此外，在该实施例中，相对于在导光板22内引导的光，再反射面33成为光反射部25a的背阴。为此，如图35所示，如果将再入射面25b的宽度设为K，将再反射面33的宽度设为L，将从再反射面33的上端到光反射部25a的上端的高度设为Q，则对于最大导光角度φ1max(例如，φ1max＝41度)，满足下式即可。
Q≥(K+L)tanφ1max如果在导光板22内引导的光直接入射到再反射面33，则其一部分光透过再反射面33泄漏到外部成为损失。但是，如图35所示，相对于在导光板22内引导的光，使再反射面33成为光反射部25a的背阴时，能够防止在导光板22内引导的光从再反射面33向外部泄漏。从而，能够防止向无用的方向射出光，并可提高光的利用效率，减少干扰光。
此外，该实施例还可以将再入射面25b的突出长度优选为，透过光反射部25a的光几乎全部入射到再入射面25b的尺寸。由此，能够使透过光反射部25a的光几乎全部再入射到导光板22，能够进一步实现光的利用效率的提高和干扰光的减少。
图36表示该实施例的最佳数值例。在该例中，设指向性变换部30的倾斜角α＝15度，光反射部25a的倾斜角β＝42度，再入射面25b的倾斜角γ＝85度，再反射面33的倾斜角ε＝40度。并且，指向性变换部30的宽度D＝5μm，光反射部25a的宽度W＝6μm，再入射面25b的宽度K＝0.64μm，再反射面33的宽度L＝3.9μm。此时，再反射面33相对于平坦部28的延长线突出δ＝3.3μm。
图37表示该实施例的变形例，由曲面构成再反射面33。即使由曲面构成再反射面33也能够减少干扰光。并且，如果由图37所示的曲面构成再反射面33，则导光板22的制作比较容易，且在组装面光源装置时等，即使和其他部件接触也很难冲撞再反射面33。
图38是表示该实施例的其他变形例的概略截面图，通过使平坦部28倾斜，可使平坦部28具有再反射面33的功能。因此，在该变形例中，虽然不存在再反射面33，但该种情况同样也能减少干扰光。
(实施例4)图39是表示本发明的又一实施例的面光源装置的立体图。图40是表示该面光源装置的概略截面和导光板中的光的行为的图。图41是放大表示偏转图案附近的导光板的截面图。在具有平坦部28倾斜的棱柱状的图案的导光板22中，在平坦部28和偏转图案25之间形成有指向性变换部30。亦即，偏转图案25(光反射部)向下方延长，被延长后的偏转图案25和平坦部28之间由倾斜面来设置指向性变换部30。该指向性变换部30起到将入射到偏转图案25的光的指向性变窄的作用，可以是与实施例1相同地，在导光板22引导的光不入射到指向性变换部30，还可以是与实施例2相同地，由指向性变换部30反射入射光来使入射到偏转图案25的光的指向性变高。
例如，如图41所示，由于通过由指向性变换部30反射入射光，能够使入射到偏转图案25的光的入射角变小，所以能够使由偏转图案25反射的光朝向与光出射面24平行的方向，并使从光出射面24射出的光的指向性提高。
在该实施例中，平坦部28的延长线与偏转图案25相交，各面的角度以平行于平坦部28的平面为基准来进行确定。例如，平坦部28相对于导光板22的下表面以σ＝5度倾斜，指向性变换部30相对平坦部28的延长线具有α＝15度的倾斜角，偏转图案25相对平坦部28的延长线具有β＝60度的倾斜角。
图42是该实施例的变形例，使平坦部28逆向倾斜。即，平坦部28随着远离光源21而接近光出射面24侧地倾斜。
(实施例5)图43是表示本发明的又一实施例的立体图，是将使用LED的线状光源用作光源21的实施例，并且是将与导光板的偏转图案和指向性变换部相同的部件用在光源21的导光体中的实施例。图44是用于说明该光源21的作用的平面图。光源21由如下部分构成楔状的导光体(下面称之为楔状导光体)35，其由折射率较高的透明树脂形成；点光源34，其与楔状导光体35的侧端面相对地配置；和正反射板36，其配置在楔状导光体35的背面。在此，在楔状导光体35的背面设有使光从楔状导光体35的光出射面35a射出用的多个偏转图案37。并且，点光源34是将1个或者多个LED封闭在透明树脂内而成，透明树脂除了前表面以外都由白色树脂覆盖，从发光二极管射出的光被直接或者由白色树脂的里面反射后，向前方高效率地射出。
楔状导光体35的偏转图案37具有与到此为止说明过的导光板的偏转图案相同的结构。例如，如图44所示，偏转图案37相对于楔状导光体35的背面成为凹状的图案，由光反射部37a和再入射面37b构成。光反射部37a起到使入射的光反射并从楔状导光体35的光出射面35a向几乎垂直的方向射出的作用。再入射面37b起到使从光反射部37a泄漏的光再入射到偏转图案37内的作用。并且，在偏转图案37的背面，在光反射部37a和其光源侧的平坦部38之间，设有用于提高入射到光反射部37a的光的指向性的指向性变换部39，指向性变换部39相对于楔状导光体35的背面突出。
而且，从点光源34射出的光(朗伯(Lambert)光)从楔状导光体35的侧端面入射到楔状导光体35内。如图44所示，入射到楔状导光体35内的光被楔状导光体的光出射面35a和背面反射并行进，被光反射部37a反射后，从光出射面35a几乎垂直地射出。
此时，被指向性变换部39反射并入射到光反射部37a的光向光反射部37a入射的入射角度比被楔状导光体35的背面反射并向光反射部37a入射的光的入射角小，所以入射到光反射部37a的光的指向性提高。被光反射部37a反射的光从楔状导光体35的光出射面35a向几乎垂直的方向射出，所以入射到光反射部37a的光的指向性提高，从而从光出射面35a射出的光的指向性也提高。
在本实施例中，由于从楔状导光体35的光出射面35a射出的光与楔状导光体35的前表面几乎垂直，指向性较高，所以在将这样的光源21用作线状光源的情况下，能够使点光源的光高效地呈线状扩展并射出。
(实施例6)
图45是表示本发明的又一实施例的立体图。在该实施例中，作为光源21使用LED等的点光源。点光源状的光源21与导光板22的光入射面23的中央部对置地配置。如图46所示，在导光板22的下表面，沿着大致以光源21为中心的同心圆状的各圆弧配置偏转图案25，偏转图案25的长度方向平行于大致以光源21为中心的圆弧的切线方向。即，从垂直于光出射面24的方向观看，各偏转图案25配置成，连接光源21和该偏转图案25的方向与该偏转图案25的长度方向正交。并且，偏转图案25的图案密度随着远离光源21而逐渐变大。
图47是从导光板内部观看到的偏转图案25的立体图，偏转图案25由光反射部25a和再入射面25b构成，在光反射部25a的光源侧设有指向性变换部30。
在该面光源装置中，从光源21射出的光在导光板22内呈放射状扩展，被偏转图案25反射并向垂直于光出射面24的方向射出。因此，即使在这样的面光源装置中，通过设有在上述实施例中说明过的指向性变换部30，能够提高从光出射面24射出的光的指向性。
图48(a)和(b)是表示被偏转图案25反射前后的光的指向性的图，图48(a)是从与偏转图案25的截面垂直的方向观看到的图，图48(b)是从与光出射面24垂直的方向观看到的图。在该面光源装置中，由于偏转图案25的长度方向和与光源21连接的方向正交，所以，如图48(b)所示，在从与光出射面24垂直的方向观看的状态下，即使被偏转图案25反射，相对于引导方向，在横向上指向性几乎不扩展，并且引导方向也不变化。因此，在导光板22内引导的光在圆周方向不扩展，在该方向上具有较窄的指向性。与此相对，在导光板22内引导的光在垂直于光出射面24的截面内，如图48(a)所示，具有较广的指向性，所以通过设置指向性变换部30来提高该面内的指向性，能够在任意方位获得指向性较高的正面出射光。因此，根据这样的实施例，使从点光源状的光源21射出的光在整个导光板22内都能均匀地扩展，从光出射面24朝垂直的方向射出较窄指向性的光。而且，关于这种偏转图案25的功能的细节，在日本特愿2003-146925中已经公开。
图49是表示偏转图案25的其他形状的平面图。该偏转图案25沿长度方向弯曲。导光板22内的光的指向性由于在图案排列的圆周方向(相对于导光方向为横向)较窄，所以如果保持原状则在圆周方向上画面的视场可能变窄。如果采用这样的弯曲的偏转图案25，则能够使被偏转图案25反射的光的指向性在圆周方向扩展，能够使半径方向的指向性与圆周方向的指向性的差变小，在使用液晶显示装置时视觉辨认性变好。在图49中，使偏转图案25呈波形弯曲，但还可以如图50所示，使各偏转图案25的朝向各异。
图51是本实施例的变形例，其在导光板22的角部配置点光源状的光源21，大致以光源21为中心呈同心圆状地配置偏转图案25。在该变形例中，由于将光源21设置在角部，所以从光源21射出的光的扩展角较窄即可，具有很难使导光板22的角落变暗的优点。
此外，在图51的变形例中，描绘当从垂直于光出射面24的方向观看时，与偏转图案25的长度方向正交的直线时，偏转图案25配置成，与以光源21为中心在同一圆周上配置的各偏转图案25的长度方向正交的各直线交于一点P。其结果，调节为使从光出射面24射出的光的最大光度的方向几乎平行。而且，关于这样的偏转图案25的功能，也在日本特愿2003-146925中详细公开。
(液晶显示装置)图52所表示的是将本发明的面光源装置41用作背光的液晶显示装置的截面图。面光源装置41配置在透过型液晶面板42的背面，在液晶面板42的背面配置有反射片44。作为该液晶显示装置，通过面光源装置41从背面对液晶面板42进行照明，在液晶面板42上生成图像。在这样的液晶显示装置中，如果采用本申请的面光源装置，则由于能够提高指向性并改善正面亮度，所以从正面观看时的视觉辨认性变好。并且，现有的背光的结构所必须的棱镜片或散射板的功能(防止波纹、提高亮度)仅由面光源装置41的结构就能够满足。从而，不需要一定在面光源装置41和液晶面板42之间插入棱镜片或散射板。关于反射片44，在反射效率较好的部件上仅直接安装面光源装置41就能满足该功能，所以不一定要粘贴反射片44。
此外，如图53所示的是将本发明的面光源装置41用作前照光的液晶显示装置的截面图。面光源装置41配置在反射型的液晶面板42的前面，从前面对液晶面板42进行照明。从前面入射到液晶面板42的面光源装置41的光被液晶面板42反射而生成图像。在这样的液晶显示装置中，如果使用本申请的面光源装置，则能够提高指向性并改善正面亮度，并且，能够提高画面的对比度，使正面的视觉辨认性变好。
此外，图54表示液晶显示装置的其他示例。在该液晶显示装置中使用的面光源装置41中，使与光源21对置的光入射面23以外的外周面呈锥状倾斜。由于使22的边缘呈锥状倾斜，所以到达导光板22的边缘的光很难从导光板22的边缘泄漏，通过使到达导光板22的边缘的光被边缘反射，能够向液晶面板侧射出，提高了光的利用效率。
或者，在导光板22的光入射面23以外的外周面上，还可以涂布黑色涂料。如果涂布黑色涂料，则能够吸收到达导光板22的边缘的光，所以能够防止光从导光板22的边缘泄漏而成为干扰光。
(电子设备)图55是将上述液晶显示装置51用作显示器的便携式电话52，图56是将液晶显示装置51用作显示器的PDA等的携带用移动装置53。这些由于使用上述液晶显示装置51，因此易看到显示，并且光的利用效率较高，所以能够抑制电池的消耗。
权利要求
1.一种面光源装置，具有使从光入射面入射的光传播并从光出射面射出的导光板、和配置在导光板的光入射面侧的光源，其特征在于，所述导光板的与光出射面对置的面具有平坦部，其反射并引导所述导光板内的光、和光反射部，其对引导的光进行反射并使其从光出射面射出，所述光反射部的至少一部分位于比所述平坦部的延长线更接近导光板的内侧的位置，所述平坦部位于比所述光反射部接近光源侧的位置，在所述光反射部的光源侧具有提高入射到所述光反射部的光的指向性的指向性变换部。
2.一种面光源装置，具有使从光入射面入射的光传播并从光出射面射出的导光板、和配置在导光板的光入射面侧的光源，其特征在于，所述导光板的与光出射面对置的面具有平坦部，其反射并引导所述导光板内的光、和光反射部，其对引导的光进行反射并使其从光出射面射出，在所述平坦部和所述光反射部之间设有提高入射到所述光反射部的光的指向性的指向性变换部，位于比所述光反射部接近光源侧的位置的平坦部的延长线与所述光反射部相交。
3.根据权利要求1或者2所述的面光源装置，其特征在于，所述指向性变换部设置在所述平坦部和所述光反射部之间，且是在所述导光板内引导的光不入射的区域。
4.根据权利要求1或者2所述的面光源装置，其特征在于，所述指向性变换部设置在所述平坦部和所述光反射部之间，且是不对在所述导光板内引导的光进行反射的区域。
5.根据权利要求1或者2所述的面光源装置，其特征在于，所述指向性变换部设置在所述平坦部和所述光反射部之间，所述指向性变换部以使被指向性变换部反射的光与光出射面所成的角度比入射到指向性变换部的光与光出射面所成的角度小的方式对光进行反射。
6.根据权利要求5所述的面光源装置，其特征在于，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观看时，所述指向性变换部的宽度小于等于所述光反射部的宽度的4倍。
7.根据权利要求6所述的面光源装置，其特征在于，所述指向性变换部由第一倾斜面形成，第一倾斜面比所述平坦部更向外侧突出。
8.根据权利要求7所述的面光源装置，其特征在于，所述第一倾斜面的相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于10度且小于等于25度。
9.根据权利要求8所述的面光源装置，其特征在于，所述光反射部由第二倾斜面形成，相对于该平坦部的倾斜角为大于等于30度且小于等于60度。
10.根据权利要求7所述的面光源装置，其特征在于，所述光反射部由第二倾斜面形成，在第二倾斜面的附近形成使透过第二倾斜面的光再入射到导光板内的第三倾斜面。
11.根据权利要求10所述的面光源装置，其特征在于，所述第一倾斜面的相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于10度且小于等于25度。
12.根据权利要求11所述的面光源装置，其特征在于，所述第二倾斜面的相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于30度且小于等于60度，所述第三倾斜面的相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于80度。
13.根据权利要求10所述的面光源装置，其特征在于，所述第三倾斜面比平坦部的延长线更向外侧突出，所述平坦部位于比第三倾斜面接近光源侧的位置。
14.根据权利要求13所述的面光源装置，其特征在于，在所述第三倾斜面的远离所述光源的一侧设有连接第三倾斜面和平坦部的第四倾斜面。
15.根据权利要求14所述的面光源装置，其特征在于，所述第四倾斜面的相对于所述平坦部的倾斜角为大于等于30度且小于等于50度。
16.根据权利要求14所述的面光源装置，其特征在于，所述第四倾斜面包含于从在导光板内引导的光观看时成为第二倾斜面的背阴的区域中。
17.根据权利要求13所述的面光源装置，其特征在于，所述第三倾斜面的突出高度设定为，以最大导光角在导光板内引导的光能够透过所述第二倾斜面的突出部并入射到第三倾斜面的高度。
18.根据权利要求1或者2所述的面光源装置，其特征在于，所述光源是点光源，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观看时，所述光反射部具有长度方向的方向性，与以所述点光源为中心位于同一圆周上的各光反射部的长度方向垂直的直线实质上相交于一点。
19.根据权利要求1或者2所述的面光源装置，其特征在于，所述光源是点光源，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观看时，所述光反射部具有长度方向的方向性，光反射部的长度方向实质上与连接该光反射部和光源的方向正交。
20.一种具有权利要求1或20所述的面光源装置和图像显示面板的图像显示装置。
21.一种将权利要求20所述的图像显示装置作为显示器的电子设备。
22.一种信息显示方法，使用权利要求21所述的电子设备，在所述显示器上显示信息。
全文摘要
本发明提供面光源装置。在本发明中，与导光板(22)的光入射面(23)对置地配置光源(21)。从光源(21)射出的光在导光板(22)内引导。在导光板(22)的下表面形成有凹图案状的偏转图案(25)，在朝向偏转图案(25)的光源侧的倾斜面即光反射部(25a)和平坦部(28)之间设有指向性变换部(30)。指向性变换部(30)起到提高入射到光反射部(25a)的光的指向性的作用，由此提高从光出射面(24)射出的光的指向性。作为指向性变换部(30)，是不向光反射部(25a)反射例如将被光反射部(25a)反射后相对于光射出面(24)的垂线以较大角度倾斜地射出的光。
文档编号F21Y103/00GK1918428SQ200580004968
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月18日 优先权日2004年2月20日
发明者松井优贵, 船本昭宏, 青山茂, 广田和英, 篠原正幸 申请人:欧姆龙株式会社