專利名稱：面光源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及面光源裝置，特別涉及作為液晶顯示裝置的背光或前光、可通過兩面進行照明的燈等使用的面光源裝置。
背景技術：
近年來，隨著信息通信的高速化和IT化，比較小型的便攜型信息終端作為民用商品而迅速地滲透到市場中。作為其代表，有便攜電話、PDA、多功能型手表、ATM等，使用液晶顯示裝置作為這些便攜型信息終端等的主要裝置。其中，彩色顯示的液晶顯示裝置為主流，正在要求更加高精細、小型、薄型、省電并且低成本的液晶顯示裝置。
圖1是表示現(xiàn)有的面光源裝置11的結構的局剖后的分解立體圖。該面光源裝置11中，與透明的導光板12的端面(光入射面)相對地配置冷陰極管13，在導光板12的前面依次重疊散射片14、兩個棱鏡片15、16，進而在導光板12的背面?zhèn)扰渲昧朔瓷淦?7。兩個棱鏡片15、16被配置為棱鏡的排列方向互相正交。此外，在導光板12的背面通過白色涂料等形成散射圖案18。
圖2是說明透過光源裝置11的各部分的光的指向特性的圖。在該面光源裝置11中，從冷陰極管13射出的光從光入射面進入導光板12內部，在導光板12的前面和背面之間反復進行反射的同時在導光板12內傳播。在導光板12內向與冷陰極管13相反的一側傳播的光通過由散射圖案18進行散射，其一部分從導光板12的前面(光出射面)向斜前方被射出。這樣，從導光板12的光出射面射出的光向平行于導光板12的光出射面的方向傾斜，該出射光的指向特性如圖2的P11所示。
從導光板12射出的光透過散射片14而被散射，所以透過了散射片14的光成為如圖2中P12所表示的具有大致朗伯(lambert)特性的光。
透過了散射片14的光進而透過棱鏡片15，從而垂直于冷陰極管13的長度方向的面內的指向性縮窄，同時光路被彎曲，以使最大強度的方向朝向與導光板12大致垂直的方向，成為如圖2中P13所表示的指向特性。
接著，透過了棱鏡片16的光將平行于冷陰極管13的長度方向的方向上的指向性縮窄，同時光路被彎曲，以使最大強度的方向朝向垂直于導光板12的光出射面的方向，成為如圖2中P14所示的指向特性，朝向面光源裝置11的正面方向射出。
在這樣的結構的面光源裝置11中，降低亮度不均的效果較高，但由于在導光板12的前面重疊了散射片14和棱鏡片15、16，所以存在由于這些片而面光源裝置11的厚度加厚的問題。此外，光的控制性和利用效率也低。
圖3是表示現(xiàn)有的其它結構的面光源裝置21的概略立體圖。在該面光源裝置21中，與導光板22的端面(光入射面)相對地配置光源23，與導光板22的背面相對地配置反射片24。在導光板22的背面以光源23為中心同心圓狀地排列了剖面為三角形凹狀的光偏轉圖案25。
但是，該面光源裝置21中，從光源23射出的光從光入射面進入導光板22內，在導光板22內傳播，同時向導光板22整體擴展。然后，在導光板22內引導的光射入光偏轉圖案25時，被光偏轉圖案25全反射的光從導光板22的前面(光出射面)向大致垂直的方向射出。根據(jù)這樣的結構的面光源裝置21，如最初的現(xiàn)有例這樣，不需要散射片或棱鏡片，所以可以使面光源裝置21薄型化，而且也提高光的控制性和利用效率。
在這樣的面光源裝置21中，從側面觀看的狀態(tài)如圖4(a)所示，從導光板22的光出射面的各部射出的光的指向特性例如P21和P22這樣大致相等。此外，在光源23的附近減小光偏轉圖案25的光反射面的密度，隨著遠離光源23而將光偏轉圖案25的光反射面的密度增大，所以在導光板22的光出射面整體上還實現(xiàn)了亮度的均勻化。因此，如圖4(a)這樣，在從正面觀看光出射面的情況下，不產生亮度不均。
相對于此，如圖4(b)所示，在光源23的附近，從光出射面射出的光的、垂直于光的行進方向的面內的指向特性如P23這樣橫向擴展，但在遠離光源23的位置，垂直于光的行進方向的面內的指向特性如P24這樣變窄。因此，如圖4(b)這樣，在從斜向觀看光出射面的情況下，在光出射面上產生亮度不均，接近光源23的區(qū)域明亮地發(fā)光。另外，垂直于光的行進方向的面內的指向特性是從圖22的E2方向觀看時的指向特性，以下，將其稱作光偏轉圖案的長度方向的出射光的指向特性，或在根據(jù)文章的前后關系清楚的情況下，有時也簡稱作指向特性(在本發(fā)明的實施例中也同樣。)。
考慮到今后的液晶顯示裝置的高質量化和用途的多樣化時，需要解決這樣的亮度不均，要求從哪個方向觀看都不產生亮度不均的理想的面光源裝置。
本發(fā)明的發(fā)明人對光偏轉圖案25的長度方向的出射光的指向特性根據(jù)位置而不同的原因進行了研究的結果，得到如下的見解。圖5(a)表示入射到位于光源23附近的光偏轉圖案25并被光偏轉圖案25全反射的光的指向特性P23。圖5(b)表示被位于遠離光源23的位置的光偏轉圖案25全反射的光的指向特性P24。在這些圖中，光偏轉圖案25的光反射面中的反射點用黑點表示。此外，圖5(a)(b)中的指向特性P23、P24表示從圖22的E2方向觀看被光偏轉圖案25的光反射面全反射的光時的指向特性。關于后述的圖6以及圖7也同樣。光源23雖被稱作點光源但也有有限的大小，而且由于光偏轉圖案25的長度(長度方向的寬度)與光源23的寬度相比非常小，所以如圖5(a)這樣，位于光源23附近的光偏轉圖案25中，由將光源23的光源發(fā)光面寬度的兩端和光偏轉圖案25的重心連接的直線形成的估計角大，所以入射光以較寬的擴展度入射。因此，被光偏轉圖案25全反射的光的擴展度也變大，指向特性P23變寬。相對于此，如圖5(b)這樣，在位于遠離光源23的位置的光偏轉圖案25的情況下，由于由將光源23的光源發(fā)光面的寬度的兩端和光偏轉圖案25的重心連接的直線形成的估計角小，所以入射到光偏轉圖案25的光的擴展度變窄。因此，被光偏轉圖案25全反射的光的擴展度也變小，指向特性P24變窄。其結果，在光源23的附近和遠離光源23的位置處，指向特性產生寬窄。
此外，圖6(a)表示入射到位于光源23的前方的光偏轉圖案25并被光偏轉圖案25全反射得到的光的指向特性P23。圖6(b)表示被位于從光源23的前方偏離的方向上的光偏轉圖案25全反射得到的光的指向特性P25。如圖6(a)這樣，在位于光源23的前方的光偏轉圖案25的情況下，由于由將光源的光源發(fā)光面的寬度的兩端和光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角ξC大，所以入射光以較寬的擴展度入射。因此，被光偏轉圖案25全反射的光的擴展度變大，指向特性P23變寬。相對于此，即使在離光源23的距離相等的情況下，如果是如圖6(b)這樣為位于從光源23的前方偏離的斜方向上的光偏轉圖案25，則因由將光源23的光源發(fā)光面的寬度的兩端和光偏轉圖案25的重心連接的直線形成的估計角ξD窄，所以入射到光偏轉圖案25的光的擴展度仍然變窄。因此，被光偏轉圖案25全反射得到的光的擴展度也變小，指向特性P25變窄。其結果，根據(jù)光偏轉圖案25所在的方向，指向特性產生寬窄。
這樣，指向特性根據(jù)位置而變化的結果，即使對光偏轉圖案25的光反射面的密度進行調整，使得在從垂直的方向觀看的情況下、在各區(qū)域中亮度均勻，在從斜向觀看的情況下，在光出射面的各區(qū)域中亮度也不同，面光源裝置21中產生了亮度不均。
另外，作為控制被光偏轉圖案25全反射得到的光的指向特性的方法，例如圖7(a)所示，有將光偏轉圖案25彎曲為在光的入射方向上成為凸形的結構(參照專利文獻2)。根據(jù)這樣的光偏轉圖案25，如圖7(b)所示，可以將光全反射而如P26這樣擴展光的指向特性。此外，也提出了通過波浪狀的光偏轉圖案等將出射光的指向特性擴寬的方案(參照專利文獻1)。但是，在這些現(xiàn)有的面光源裝置中，由于不考慮自光源的相對位置，而使所有的光偏轉圖案相同地彎曲而形成了同一形狀，所以在消除從任意方向觀看時的亮度不均方面沒有效果。
日本特開2001-243822[專利文獻2]日本特開2002-215584[專利文獻3]日本特開2004-126016

發(fā)明內容
本發(fā)明基于上述見解而完成，其目的在于提供不通過散射片和棱鏡片等增大面光源裝置的厚度，而且從任何方向觀看都難以產生亮度不均的面光源裝置。
本發(fā)明的第一面光源裝置具有光源以及導光板，該導光板使從所述光源導入的光在光出射面的大致整體上擴展而使其從光出射面射出，該面光源裝置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上形成有用于反射在導光板內引導的光的具有光反射面的多個光偏轉圖案，其特征在于，在從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的垂直于其光反射面的法線方向沿著所述光反射面的長度方向變化，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布根據(jù)光偏轉圖案和所述光源的距離而變化。
本發(fā)明的第一面光源裝置中，根據(jù)離光源的距離而改變從垂直于光出射面的方向觀看時的垂直于光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布，所以可以根據(jù)離光源的距離來調整從導光板射出的出射光的與光的行進方向垂直的方向的指向特性，可以使得從任何的方向觀看都不產生面光源裝置的亮度不均。
在本發(fā)明的第一面光源裝置的某一實施方式中，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布中的半值寬度為，離所述光源的距離越遠則越大。
在該實施方式中，由于離光源的距離越大，則從垂直于光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布中的半值寬度變得越大，所以越是被位于遠離光源處的光偏轉圖案反射的光則擴展得越大。從而，可使由導光板射出的出射光的從光源側觀看的指向特性與離光源的距離無關而大致相等，可使得從任何的方向觀看都不產生面光源裝置的亮度不均。
在本發(fā)明的第一面光源裝置的另一實施方式中，將從所述導光板的光出射面射出的光的、從所述光源側觀看時的視場角的目標值設為φ，將所述導光板的折射率設為n，將從垂直于所述光出射面的方向觀看時的所述光反射面近似為圓弧形狀的情況下，所述圓弧形狀的中心角為2×φ/n或以下，并且離所述光源的距離越遠，則所述圓弧形狀的中心角越大。這里，由光出射面射出的光的從光源側觀看的視場角是指，在入射到光反射面的來自光源的光被光反射面反射后從導光板的光出射面射出時，從光源側觀看從光出射面出來的光的指向特性，該指向特性的光強為最大強度的1/2或以上的范圍的角度。
在該實施方式中，由于將從垂直于光出射面的方向觀看時的光反射面近似為圓弧形狀的情況下，圓弧形狀的中心角為2×φ/n或以下，并且離光源的距離越遠，則圓弧形狀的中心角越大，所以越是被位于遠離光源處的光偏轉圖案反射的光則擴展得越大。從而，可使由導光板射出的出射光的從光源側觀看的指向特性與離光源的距離無關而大致相等，可使從任何的方向觀看都不產生面光源裝置的亮度不均。而且，由于將光反射面近似為圓弧形狀，所以可以根據(jù)其中心角的大小來控制法線方向的出現(xiàn)頻度的分布。
本發(fā)明的第二面光源裝置具有光源以及導光板，該導光板使從所述光源導入的光在光出射面的大致整體上擴展而使其從光出射面射出，該面光源裝置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上形成有用于反射在導光板內引導的光的具有光反射面的多個光偏轉圖案，其特征在于，在從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的垂直于其光反射面的法線方向沿著所述光反射面的長度方向變化，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布根據(jù)由將所述光源的光源發(fā)光面的寬度的兩端和光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角而變化。
在本發(fā)明的第二面光源裝置中，由于根據(jù)由將所述光源的發(fā)光面的寬度的兩端和光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角來改變從垂直于光出射面的方向觀看時的垂直于光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布，所以可以根據(jù)從光源觀看的方向來調整從導光板射出的出射光的從光源側觀看的指向特性，可以使得從任何的方向觀看都不產生面光源裝置的亮度不均。
在本發(fā)明的第二面光源裝置的某一實施方式中，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布中的半值寬度為，由將所述光源的光源發(fā)光面的寬度方向的兩端和各光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角越小則越大。
在該實施方式中，由于由將光源的光源發(fā)光面的寬度方向的兩端和各光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角越小，從垂直于光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布中的半值寬度變得越大，所以越是被位于偏離光源的正面的方向上的光偏轉圖案反射的光則越以大的擴寬度反射。從而，可使由導光板射出的出射光的從光源側觀看的指向特性與從光源觀看的方向無關而大致相等，可以使得從任何的方向觀看都不產生面光源裝置的亮度不均。
在本發(fā)明的第二面光源裝置的另一實施方式中，將從所述導光板的光出射面射出的光的、從所述光源側觀看時的視場角的目標值設為φ，將所述導光板的折射率設為n，將由將所述光源的光源發(fā)光面的寬度方向的兩端和各光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角設為ξ時，在2×φ/n≤ξ的區(qū)域中，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的所述光反射面為大致直線狀，在2×φ/n＞ξ的區(qū)域中，在將從垂直于所述光出射面的方向觀看時的所述光反射面近似為圓弧形狀的情況下，所述圓弧形狀的中心角為2×(φ/n)·ξ或以下，并且所述估計角ξ越小則所述圓弧形狀的中心角越大。
在該實施方式中，由于在2×φ/n＞ξ的區(qū)域中，在將從垂直于光出射面的方向觀看時的光反射面近似為圓弧形狀的情況下，圓弧形狀的中心角為2×(φ/n)·ξ或以下，并且所述估計角ξ越小則所述圓弧形狀的中心角越大，所以越是被位于偏離光源的正面的方向上的光偏轉圖案反射的光則越以大的擴寬度反射。從而，可使從導光板射出的出射光的與光的行進方向垂直的方向的指向特性與從光源觀看的方向無關而大致相等，可以使得從任何的方向觀看都不產生面光源裝置的亮度不均。而且，由于將光反射面近似為圓弧形狀，所以可以根據(jù)其中心角的大小來控制法線方向的出現(xiàn)頻度的分布。此外，由于在2×φ/n≤ξ的區(qū)域中，從垂直于光出射面的方向觀看時的光反射面為大致直線狀，所以在對光反射面進行了近似的圓弧形狀的曲率減小的區(qū)域中使光反射面大致為直線狀，可以簡化光反射面的設計以及制造。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，在從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光反射面的長度方向中央部形成為圓弧狀，所述光反射面的長度方向兩端部以大于長度方向中央部的曲率彎曲，并且，所述光反射面的長度方向兩端部位于將所述長度方向中央部延長得到的圓弧的內周側。根據(jù)該實施方式，在光反射面的長度方向中央部得到反射光的基本的要求特性，而且可以在光反射面的長度方向兩端部增大反射光的擴展度。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的光反射面彎曲或形成波浪形。根據(jù)該實施方式，通過調整光偏轉圖案的彎曲情況，可以使垂直于光偏轉圖案的光反射面的法線以任意的擴展度分布。作為光反射面彎曲或形成波浪形的方式，有大致圓弧狀地彎曲的情況或以S字狀形成波浪形的情況等。從而，即使在使法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的半值寬度相等的情況下，也可以由各種曲面形狀來進行具體化。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的光反射面為，其中央部向光源方向突出的凸彎曲面。根據(jù)該實施方式，可以減輕光偏轉圖案的端部的由于成形時的塌邊而漫反射的雜散光。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光偏轉圖案的光反射面為，將其端和端連接的直線的長度是30μm或以下。根據(jù)該實施方式，通過將光偏轉圖案的直線長度減小到30μm或以下，可以抑制光偏轉圖案引起的光出射面中的光的閃爍。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面是以所述光反射面為斜面的三角形凹狀。在該實施方式中，通過調整作為光反射面的斜面的角度，可以任意地調整從光出射面射出的光的方向或從側面?zhèn)扔^看的指向特性。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面由以所述光反射面為斜面的三角形凹狀的部分、以及在所述三角形凹狀的部分的光入射側與所述三角形凹狀的部分連續(xù)地形成的以所述光反射面為斜面的三角形凸狀的部分構成。根據(jù)該實施方式，可以增加向垂直于光出射面的方向射出的光的強度，并可以提高光的利用效率。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面由以所述光反射面為斜面的三角形凹狀的部分、以及在與所述三角形凹狀的部分的光入射側相反的一側與所述三角形凹狀的部分連續(xù)地形成的三角形凸狀的部分構成。根據(jù)該實施方式，可以使透過光反射面而漏出到導光板外部的光從三角形凸狀的部分再入射到導光板內，并可以提高光的利用效率。此外，可以不需要反射片而使面光源裝置更薄型化。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面是以所述光反射面為斜面的三角形凸狀。在該實施方式中，通過調整作為光反射面的斜面的角度，可以調整從光出射面射出的光的方向或從側面?zhèn)扔^看的指向特性。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光源是線狀光源或光源發(fā)光面的寬度寬的光源，與所述導光板的一邊相對地進行了配置。在光源為線狀光源的情況下，即向平行于導光板的一邊的方向延長的光源的情況下，離光源的距離或方向引起的入射到光偏轉圖案的光的擴展度的變化增大，但根據(jù)本發(fā)明，即使在這樣的情況下，也可以減小光出射面中的光的亮度不均。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，將一個點光源或光源發(fā)光面的寬度窄的光源與所述導光板的一邊相對地進行了配置。即使在光源為點光源的情況下，即為比導光板的任何一個側面的一邊長度小的光源的情況下，也可以減小光出射面中的光的亮度不均。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，將多個所述光源與所述導光板的一邊相對地進行了排列。通過排列多個光源，即使在使用多個光源的情況下，也可以根據(jù)排列的方式而將光源設為多個點光源或在一個方向上延長的線狀的光源。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光偏轉圖案被不規(guī)則地配置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上。根據(jù)該實施方式，由于不規(guī)則地配置了光偏轉圖案，所以可以降低被各光偏轉圖案反射并從光出射面射出的光的干涉。
在本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置的又一實施方式中，所述光偏轉圖案以所述光源為中心、同心圓狀或橢圓狀地配置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上。根據(jù)該實施方式，可以提高在導光板內引導并從光出射面射出的光的控制性，并可以提高光的利用效率。
本發(fā)明的圖像顯示裝置包括本發(fā)明的第一以及第二面光源裝置和液晶顯示面板。此外，本發(fā)明的便攜信息終端具有本發(fā)明的圖像顯示裝置。
根據(jù)該液晶顯示裝置或便攜信息終端，不僅可以消除從正面觀看面光源裝置時的亮度不均，而且可以消除從斜向觀看時的亮度不均，所以可以提高圖像的顯示質量。另外，便攜信息終端包含便攜電話、PDA、電子記事本、數(shù)字表、小型計算機、便攜用計算器等。
本發(fā)明的圖像顯示方法的特征在于，使用本發(fā)明的圖像顯示裝置將圖像顯示在液晶顯示面板上。根據(jù)這樣的圖像顯示方法，不必使用以往使用的散射片或透鏡片，可以由面光源裝置直接照射液晶顯示面板。從而，通過直接照射液晶面板可以消除由于透過散射片或透鏡片而引起的圖像的模糊，在小型且輕薄的電子設備中，可以顯示鮮明的圖像。特別是不僅可以鮮明地顯示靜止圖像，還可以鮮明地顯示運動圖像或信息內容。
另外，本發(fā)明的以上說明的構成要素盡可能的情況下可以任意地組合。


圖1是表示現(xiàn)有的面光源裝置的結構的局剖后的分解立體圖。
圖2是說明透過圖1的面光源裝置的各部分的光的指向特性的圖。
圖3是表示現(xiàn)有的其它結構的面光源裝置的概略立體圖。
圖4(a)是表示從側面觀看圖3的面光源裝置時的指向特性的圖，(b)是表示從光源側觀看圖3的面光源裝置時的指向特性的圖。
圖5(a)是表示被位于光源附近的光偏轉圖案全反射的光的指向特性的圖，(b)是表示被位于遠離光源的位置的光偏轉圖案全反射的光的指向特性的圖。
圖6(a)是表示被位于光源前方的光偏轉圖案全反射的光的指向特性的圖，(b)是表示被位于偏離光源前方的方向上的光偏轉圖案全反射的光的指向特性的圖。
圖7(a)是表示現(xiàn)有例中的彎曲的光偏轉圖案的立體圖，(b)是表示被彎曲的光偏轉圖案全反射的光的指向特性的圖。
圖8是表示本發(fā)明的面光源裝置的立體圖。
圖9是示意地表示導光板的圖案面上形成的光偏轉圖案的配置的平面圖。
圖10(a)是同上的光偏轉圖案的立體圖，(b)是其平面圖，(c)是其剖面圖。
圖11是說明圖8的面光源裝置中的光的行為的圖。
圖12(a)是位于光源附近的光偏轉圖案的平面圖，(b)是表示從垂直于光出射面的方向觀看時的各法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的圖。
圖13(a)是遠離光源的位置上的光偏轉圖案的平面圖，(b)是表示從垂直于光出射面的方向觀看時的各法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的圖。
圖14是說明求得法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的方法的圖。
圖15(a)是表示位于光源附近的光偏轉圖案的估計角ξA的圖，(b)是表示入射到該光偏轉圖案的光的強度分布的圖。
圖16(a)是表示位于遠離光源的位置上的光偏轉圖案的估計角ξA的圖，(b)是表示入射到該光偏轉圖案的光的強度分布的圖。
圖17(a)～(d)是表示彎曲程度依次變大的光偏轉圖案、各個法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以相同的估計角入射的光被光反射面反射時的出射光強的擴展度的圖。
圖18是表示在本發(fā)明的面光源裝置中，入射到位于光源附近的光偏轉圖案和位于遠離光源處的光偏轉圖案的光的指向特性以及被各光偏轉圖案反射的出射光的指向特性的圖。
圖19(a1)、(a2)以及(a3)是表示在本發(fā)明的面光源裝置中，位于光源附近的光偏轉圖案中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布的圖，(b1)、(b2)以及(b3)是表示位于遠離光源處的光偏轉圖案中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布的圖。
圖20是表示在現(xiàn)有例的面光源裝置中，入射到位于光源附近的光偏轉圖案和位于遠離光源處的光偏轉圖案的光的指向特性以及被各光偏轉圖案反射的出射光的指向特性的圖。
圖21(a1)、(a2)以及(a3)是表示在現(xiàn)有例的面光源裝置中，位于光源附近的光偏轉圖案中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布的圖，(b1)、(b2)以及(b3)是表示位于遠離光源處的光偏轉圖案中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布的圖。
圖22是說明圖18～圖21等所示的指向特性的圖。
圖23是表示在現(xiàn)有例和本發(fā)明的情況下，離光源的距離和從光源觀看的出射光的光強分布的半值寬度的關系的圖。
圖24是表示在本發(fā)明的面光源裝置中，位于光源的前方的光偏轉圖案的估計角和位于偏離光源的前方的方向上的光偏轉圖案的估計角的圖。
圖25是表示在本發(fā)明的面光源裝置中，入射到位于光源前方的光偏轉圖案和位于偏離光源前方的位置上的光偏轉圖案的光的指向特性以及被各光偏轉圖案反射的出射光的指向特性的圖。
圖26是表示在現(xiàn)有例和本發(fā)明的情況下，估計角和從光源觀看的出射光的光強分布的半值寬度的關系的圖。
圖27(a)～(c)是表示光源的各種方式的圖。
圖28(a)(b)是說明彎曲的光偏轉圖案的朝向和成形塌邊的影響的圖。
圖29(a)～(f)是表示各種形狀的光偏轉圖案的平面圖。
圖30(a1)(a2)是表示如(b1)(b2)這樣，法線方向的出現(xiàn)頻度分布相等、形狀不同的光偏轉圖案的例子的圖。
圖31(a)(b)是表示相對于光的入射方向具有非對稱的形狀的光偏轉圖案的平面圖，(c)是表示將對稱的形狀的圖形傾斜地配置的光偏轉圖案的平面圖。
圖32是表示其它的變形例的面光源裝置中的光偏轉圖案的概略圖。
圖33是將非圓弧狀的光反射面模擬為假想的圓弧的狀態(tài)的平面圖。
圖34(a)(b)(c)(d)分別是表示不同中心角的光偏轉圖案、其法線方向的出現(xiàn)頻度分布、出射光的指向特性的圖。
圖35(a)是表示大小的中心角的光偏轉圖案的平面圖，(b)是表示它們的出射光的指向特性的圖，(c)是表示寬窄的估計角的入射光強特性的圖，(d)是表示被配置在成為寬的估計角的位置上的中心角的窄的光偏轉圖案的指向特性和被配置在成為窄的估計角的位置上的中心角的寬的光偏轉圖案的指向特性的圖。
圖36是表示出射光的視場角相等的光反射面中的、中心角η相對于從光源到光反射面的距離的變化的圖。
圖37是說明求中心角η的上限值的方法的圖。
圖38(a)(b)是說明求中心角η的上限值的方法的圖。
圖39是表示出射光的視場角相等的光反射面中的、中心角η相對于估計角的變化的圖。
圖40是表示出射光的視場角相等的光反射面中的、估計角相對于從光源到光反射面的距離的變化的圖。
圖41是說明求中心角η的上限值的方法的圖。
圖42是說明光反射面的長度對于出射角的影響的圖。
圖43是表示不規(guī)則地配置了光偏轉圖案的面光源裝置的概略立體圖。
圖44是表示配置為橢圓弧狀的光偏轉圖案的概略平面圖。
圖45是表示從光反射面漏出的光線從再入射面再入射到導光板內的狀態(tài)的說明圖。
圖46是表示光偏轉圖案的不同的剖面形狀的概略剖面圖。
圖47是表示光偏轉圖案的其它不同的剖面形狀的概略剖面圖。
圖48是表示光偏轉圖案的其它不同的剖面形狀的概略剖面圖。
圖49是表示將散射片重疊后的面光源裝置的立體圖。
圖50是表示將散射片和棱鏡片重疊后的面光源裝置的立體圖。
圖51是表示位于光源前方的光偏轉圖案的基本形狀(前面的輪廓)的詳細的平面圖。
圖52是表示關于圖51的基本形狀的光偏轉圖案，作為寬度方向的坐標x的函數(shù)求出法線方向θ的結果的圖。
圖53是基于圖52表示了法線方向的出現(xiàn)頻度分布的圖。
圖54是表示入射光的估計角ξ和法線方向分布的出現(xiàn)頻度的半值寬度的關系的設計例子的圖。
圖55是表示將多個光源接近排列的狀態(tài)的平面圖。
圖56是表示將多個光源遠離排列的狀態(tài)的平面圖。
圖57(a)是表示以多個光源中一個光源為基準設計的光偏轉圖案的圖，(b)是表示以另一個光源為基準設計的光偏轉圖案的圖，(c)是表示以多個光源為基準而設計的光偏轉圖案的圖。
圖58是表示接近于多個光源中一個光源的位置A1、位于大致相等的距離的位置B1、靠近另一個光源的位置C1的圖。
圖59(a)是表示圖58的位置A1的光偏轉圖案的分布的概略圖，(b)是表示圖59的位置B1的光偏轉圖案的分布的概略圖，(c)是表示圖59的位置C1的光偏轉圖案的分布的概略圖。
圖60(a)是表示以多個光源中一個光源為基準設計的光偏轉圖案的分布的圖，(b)是表示該光偏轉圖案的形狀的平面圖，(c)是表示其法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的圖。
圖61(a)是表示以多個光源中另一個光源為基準設計的光偏轉圖案的分布的圖，(b)是表示該光偏轉圖案的形狀的平面圖，(c)是表示其法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的圖。
圖62(a)是表示將多個光偏轉圖案平均化而設計的光偏轉圖案的分布的圖，(b)是表示該光偏轉圖案的形狀的平面圖，(c)是表示其法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的圖。
圖63(a)是表示該光偏轉圖案的形狀的平面圖，(b)是表示其法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的圖。
圖64是表示透過型的液晶顯示裝置的概略剖面圖。
圖65是表示反射型的液晶顯示裝置的概略剖面圖。
圖66是表示雙面顯示型的液晶顯示裝置的概略剖面圖。
圖67是便攜電話的立體圖。
圖68是電子辭典的立體圖。
圖69是多功能手表的立體圖。
具體實施例方式
以下，按照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。(面光源裝置的結構)圖8是表示本發(fā)明的實施例1的面光源裝置31的立體圖。導光板32由聚碳酸脂樹脂或甲基丙烯樹脂、玻璃等折射率高的透明材料形成為平板狀。導光板32的短邊側的端面成為光入射面34，在與光入射面34相對的位置配置有內置了LED等發(fā)光元件的光源33。導光板32的前面為光出射面35，與光出射面35相對的面成為形成了光偏轉圖案37的圖案面。與該圖案面相對，在導光板32的背面?zhèn)扰渲糜杏山饘侔搴桶咨珮渲葮嫵傻姆瓷淦?6。另外，如圖8所示，將原點決定在光源33(的光源發(fā)光面的中心)上，將z軸方向取為導光板32的厚度方向，將r軸方向取為與光出射面35平行地通過光源33的任意的方向，將中心線CC取為通過光源的中心線、在與光源的光源發(fā)光面垂直的方向，將中心線CC和r軸方向所成的角度設為ω，將ζ軸取為垂直于r軸以及z軸的方向。
圖9是示意地表示了導光板32的圖案面中的光偏轉圖案37的配置的平面圖。光偏轉圖案37是凹陷設置在導光板32的背面的凹狀圖案，以光源33為中心而同心圓狀地進行了配置，在圓周方向上排列的光偏轉圖案37互相離散地進行了配置。圖10是將光偏轉圖案37的形狀放大表示的圖，圖10(a)是光偏轉圖案37的立體圖，圖10(b)是平面圖，圖10(c)是剖面圖。光偏轉圖案37被凹陷設置為截面三角形狀，具有光反射面38和再入射面39。此外，光偏轉圖案37在俯視時彎曲為大致圓弧狀，其中央部向光源33側凸狀地彎曲(即，在圖10中，光源33位于迎面左側)。光偏轉圖案37最好其長度方向的直線長度(連接端和端的直線的長度)Pw為30μm或以下。通過將光偏轉圖案37的直線長度Pw設為30μm或以下，使光偏轉圖案37不易突出，可以減輕光出射面35中的閃爍。
圖11是說明面光源裝置31中的光的行為的圖，表示包含z軸方向和r軸方向的剖面。從光源33射出的光從光入射面34入射到導光板32內，在導光板32的前面(光出射面35)和背面(圖案面)反復進行全反射，同時向導光板32的整體擴展。這樣，在導光板32內引導的光入射到光偏轉圖案37時，入射到光偏轉圖案37的光被該光反射面38全反射，并透過光出射面35向外部射出。其結果，從導光板32的光出射面35以最大強度的方向朝向大致垂直于光出射面35的方向的方式射出。而且，在光源33的附近，光偏轉圖案37的光反射面38的密度減小，隨著遠離光源33，光偏轉圖案37的光反射面38的密度增大，所以亮度在光出射面35的整體上被均勻化。此外，從導光板32的背面漏出的光被反射片36反射后再入射到導光板32內，所以光的損失降低。
(法線方向的出現(xiàn)頻度的分布)圖12(a)表示如圖9所示的A點這樣、位于光源33附近的光偏轉圖案37的平面圖，圖12(b)是表示從垂直于光出射面35的方向觀看時的垂直于光反射面38的各法線方向的出現(xiàn)頻度的分布(以下，稱作法線方向的出現(xiàn)頻度分布。)的圖。此外，圖13(a)表示如圖9所示的B點這樣、位于遠離光源33處的光偏轉圖案37的平面圖，圖13(b)是表示其法線方向的出現(xiàn)頻度分布的圖。首先，定義光偏轉圖案37的法線方向的出現(xiàn)頻度分布。如圖14所示，將光偏轉圖案37的光反射面38沿著其長度方向分割為一定寬度的微小的切片38a、38b、…。這里，將各切片38a、38b、…設為大致可以視為平面的程度的小的切片，將與各切片38a、38b、…垂直地豎立的法線設為Na、Nb、…。然后，在從垂直于導光板32的光出射面35的方向觀看時，將各法線Na、Nb、…相對于來自光源33的光的入射方向(將光偏轉圖案37和光源33連接的方向)所成的角度作為法線方向，用θa、θb、…表示。然后，分別數(shù)從垂直于光出射面35的方向觀看時法線方向θ(＝θa、θb、…)相等的切片的數(shù)并求出出現(xiàn)頻度的即為出現(xiàn)頻度分布。
圖12(b)以及圖13(b)是通過如下步驟而得到的在從垂直于光出射面35的方向觀看時，如圖12(a)以及圖13(a)所示，沿著光反射面38的長度方向求法線N(＝Na、Nb、…)的方向θ的變化，并求相等的法線方向θ的出現(xiàn)頻度，將法線方向θ取作橫軸，將各法線方向的出現(xiàn)頻度取作縱軸。其曲線隨著切片38a、38b、…的寬度減小，如圖12(b)、圖13(b)這樣，成為平滑的曲線。換言之，用具有法線方向處于θ和θ+d θ之間的法線方向的區(qū)域的面積對于光反射面的比例N(θ)表示出現(xiàn)頻度。另外，圖12(a)以及圖13(a)所示的光反射面38不是完整的圓弧，所以圖12(b)以及圖13的曲線圖成為曲線，這是略微夸張地繪制的。
另外，出射光的指向特性在數(shù)學上如下地進行表示。從垂直于光出射面35的方向觀看，將入射光相對于在光反射面38的某一光入射點豎立的法線的入射角度設為θin，將在該點反射后的出射光相對于與光出射面35垂直的法線的出射角度設為θout時，在光反射面38的中心，θin＝0的平行光入射的情況下的出射光分布F1(θout)由光反射面38的法線方向的出現(xiàn)頻度N(θ)來決定。將導光板32的折射率設為n時，光的出射角度θout由下式來表示。n·tan(θ)＝sin(θout)。這里，α＝sin(θout)/n時，F(xiàn)1(θout)用下式來表示。F1(θout)＝N(arctan(α))·d θ/d θout＝N(arctan(α))·cos(θout)/{n·(1+α2)}。此外，將入射到光偏轉圖案37的光的入射光分布設為ξ(θin)時，此時的出射光分布F2(θout)用下式來表示。F2(θout)＝∫ξ(θin)F1(θout·θin)dθin(積分區(qū)間為[-180度，+180度]。)。
在本發(fā)明中，在接近光源33的位置，如圖12(a)(b)所示，光偏轉圖案37的彎曲程度減小，從而，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K減小。相對于此，隨著遠離光源33，如圖13(a)(b)所示，光偏轉圖案37的彎曲程度逐漸增大，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K逐漸增大。
(估計角)接著，考慮從光源33入射到光偏轉圖案37的光的擴展度。如圖9的A點這樣，在接近光源33的位置，如圖9所示，由將光源33的光源發(fā)光面的寬度方向的兩端和光偏轉圖案37的重心連接的直線形成的估計角ξA大。另一方面，如圖9的B點這樣，在遠離光源33的位置，如圖9所示，估計角ξB減小。另外，該估計角ξA由光源的光源發(fā)光面的寬度W和光偏轉圖案37的rω坐標來決定，用ξA＝Arctan[(r×sinω+W/2)(r×cosω)]-Arctan[(r×sinω-W/2(r×cosω))]唯一地進行表示。對于估計角ξB也同樣。從而，在接近光源33的光偏轉圖案37中，如圖15(a)所示，光在大的估計角ξA的范圍入射，如圖15(b)這樣，入射光的角度分布的擴展度變大。相對于此，在位于遠離光源33處的光偏轉圖案37中，如圖16(a)所示，光從小的估計角ξB的方向入射，入射光的角度分布如圖16(b)這樣減小。
(亮度分布的均勻化)在本發(fā)明的面光源裝置31中，與現(xiàn)有例進行比較的同時說明光出射面35的各點處的亮度分布被均勻化的理由。首先，說明彎曲程度不同的光偏轉圖案37的作用。圖17(a)～(d)表示彎曲程度依次變大的光偏轉圖案37、各自的法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以相同的估計角入射的光被光反射面38反射時的出射光強(以下，將從光出射面35射出的光簡稱作出射光。)的擴展度。其中，圖17所示的出射光強是如圖22的E2方向這樣，從光源側觀看被光偏轉圖案37的光反射面38反射的光，或者從光出射面35射出的光時的光強分布。從圖17可知，隨著光偏轉圖案37的彎曲程度增大，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K變寬，而且出射光的擴展度變大，出射光的指向性提高。
圖18表示在本發(fā)明的面光源裝置31中，入射到位于光源33附近的光偏轉圖案37(A)和位于遠離光源33處的光偏轉圖案37(B)的光的指向特性以及被各光偏轉圖案37反射的出射光的指向特性。圖19(a1)、(a2)以及(a3)表示位于光源33附近的光偏轉圖案37(A)中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布，圖19(b1)、(b2)以及(b3)表示位于遠離光源33處的光偏轉圖案37(B)中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布。此外，圖20表示在現(xiàn)有例的面光源裝置21中，入射到位于光源23附近的光偏轉圖案25(A)和位于遠離光源23處的光偏轉圖案25(B)的光的指向特性以及被各光偏轉圖案25反射的出射光的指向特性。圖21的(a1)、(a2)以及(a3)表示在現(xiàn)有例中位于光源23附近的光偏轉圖案25(A)中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布，圖21的(b1)、(b2)以及(b3)表示位于遠離光源23處的光偏轉圖案25(B)中的入射光的強度分布、法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以及出射光的強度分布。
另外，在圖18以及圖20(圖24、圖25也同樣)中，在光偏轉圖案37(25)的光反射面中的光反射點加上了黑點。此外，圖18～圖21(圖24、圖25也同樣)所示的入射光的指向特性以及入射光的強度分布是從圖22的E1方向觀看入射到光反射面之前的光時的分布，出射光的指向特性以及入射光的強度分布是從圖22的E2方向觀看被光反射面反射的光時的分布。
在現(xiàn)有例的情況下，如圖20或圖21(a1)(b1)所示，入射到光偏轉圖案25的光的估計角在光源附近的光偏轉圖案25(A)中較大，為ξA，在遠離光源的位置處的光偏轉圖案25(B)中較小，為ξB。因此，如圖20所示，在光出射面整體上設有同一形狀的光偏轉圖案25，如圖21(a2)(b2)所示，在法線方向上的出現(xiàn)頻度的半值寬度K對于任何的光偏轉圖案25都相同的現(xiàn)有例的情況下，直接反映估計角的變化，如圖20或圖21(a3)(b3)這樣，在光源23附近，出射光的指向特性變寬，在遠離光源23的位置，出射光的指向特性變窄。這樣，在出射光的指向特性根據(jù)離光源23的距離而變化的情況下，如前所述，在從斜向觀看的情況下，出射光亮度根據(jù)離光源23的距離而不同，存在導光板22的光出射面上產生亮度不均的問題。
在本發(fā)明的情況下，也如圖18或圖19(a1)(b1)所示，入射到光偏轉圖案37的光的估計角在光源33附近較大，為ξA，在遠離光源33的位置較小，為ξB。但是，在本發(fā)明的情況下，如圖18所示，光偏轉圖案37的形狀根據(jù)離光源33的距離而變化，如圖19(a2)(b2)所示，離光源33的距離越大則法線方向上的出現(xiàn)頻度的半值寬度K越寬。從而，在本發(fā)明的情況下，估計角的變化和法線方向上的出現(xiàn)頻度的半值寬度K的變化反向地變化，從而互相抵消，如圖18或圖19(a3)(b3)這樣，與離光源33的距離無關，從光源33側觀看的出射光的指向特性大致均勻。具體來說，在遠離光源33的位置，光源33的光以比較窄的估計角ξB入射，但由于光偏轉圖案37的彎曲程度大，所以入射光被光反射面38全反射后從光出射面35射出時比較大地擴展。另一方面，在接近光源33的位置，光源33的光以比較寬的估計角ξA入射，但由于光偏轉圖案37的彎曲程度小，所以入射光被光反射面38全反射后從光出射面35射出時擴展得不是很大。其結果，根據(jù)離光源33的距離來適當設計各光偏轉圖案37的法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度，由此可以使從光源33側觀看的指向特性(rζ面內的指向特性)與離光源33的距離無關而大致均勻。
此外，在如圖11這樣的zr平面內考慮時，入射到各光偏轉圖案37的光的導光板厚度方向的擴展度與離光源33的距離無關而大致固定。并且，各光偏轉圖案37的光反射面38的角度也與離光源33的距離無關而固定，所以zr平面內的指向特性(從ζ軸方向觀看的指向特性)也與離光源33的距離無關而大致均勻。
此外，光偏轉圖案37中，由于在光源33附近，光反射面38的密度低，隨著遠離光源33，光反射面38的密度不斷增大，所以亮度在導光板32的光出射面35整體上被均勻化。
從而，在本發(fā)明的面光源裝置31中，在從光源33觀看某一方向的情況下，與離光源33的距離無關，出射光的指向特性不論從哪個方向觀看都為大致相同的形狀(即為三維的指向特性相同的形狀。)。
圖23是表示在現(xiàn)有例和本發(fā)明的情況下，離光源的距離和從光源觀看的出射光的光強分布的半值寬度(視場角)的關系。在現(xiàn)有例的情況下，隨著離光源的距離增大，半值寬度急劇地減小，所以從斜向觀看時，遠離光源的部分變暗，可能產生亮度不均。對于此，在本發(fā)明的情況下，與離光源的距離無關，出射光的光強分布的半值寬度大致固定，所以難以產生亮度不均。
在以上的說明中，考慮到從光源觀看時，在同一方向上離光源的距離引起的指向特性的變化。但是，出射光的指向特性如圖6中所說明的那樣，即使離光源的距離相同，也根據(jù)從光源觀看的方向而發(fā)生變化。即，如圖6所示，即使離光源23的距離相等，在位于光源23的正面的光偏轉圖案25中，其估計角ξC仍較大，但在位于從光源23的正面偏離的邊緣處的光偏轉圖案25中，估計角ξD減小。
因此，如現(xiàn)有例這樣，如果各光偏轉圖案25的形狀相同，則即使離光源23的距離相等，在位于光源33的正面的光偏轉圖案25中，其估計角ξC大，所以出射光的指向特性P23也變寬，此外，在位于從光源23的正面偏離的邊緣處的光偏轉圖案25中，估計角ξD小，所以出射光的指向特性P25變窄，產生亮度不均。
對于此，在本發(fā)明的面光源裝置31的情況下，如圖24所示，即使離光源33的距離相等，光偏轉圖案37所在的方向相對于在光源33的前面豎立的垂線CC所成的角度θ越大，則使光偏轉圖案37的彎曲程度越大，擴大了法線方向的出現(xiàn)頻度的半值寬度K。從而，如圖25所示，越是從光源33的正面偏離的光偏轉圖案37則估計角ξD越小，但另一方面，光偏轉圖案37的彎曲程度變大，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K變大，所以通過光偏轉圖案37使出射光擴寬估計角ξD減小的量那么多，無論是被位于導光板32的邊緣處的光偏轉圖案37(D)反射的光，還是位于光源33的前方的光偏轉圖案37(C)均可以以大致相同的指向特性射出。
圖26表示在現(xiàn)有例和本發(fā)明的情況下，光反射面上的估計角和從光源觀看的出射光的光強分布的半值寬度(視場角)的關系。在現(xiàn)有例的情況下，隨著估計角減小，半值寬度急劇地減小，所以從斜向觀看時，從中心偏離的邊緣部分變暗，可能產生亮度不均。對于此，在本發(fā)明的情況下，與估計角無關，出射光的光強分布的半值寬度大致固定，所以難以產生亮度不均。
從以上的說明可知，根據(jù)本發(fā)明的面光源裝置31，在導光板32的光出射面35的任何位置，以三維表示的出射光的指向特性都大致相等，所以從任何的方向觀看面光源裝置31都難以產生亮度不均，可以制造視覺辨認性好的面光源裝置31。而且，如第一現(xiàn)有例這樣，不需要散射片和棱鏡片等，所以可以使面光源裝置31薄型化。
(變形例)以下，依次說明本發(fā)明的變形例。說明光源33的方式。如圖27(a)所示，光源33可以是具有導光板32寬度程度的長度的光源33(線狀光源)，或者，如圖27(b)所示，也可以是與導光板32的寬度相比非常小的光源33(點光源)。此外，如圖27(c)所示，也可以是排列多個小的光源33(點光源)而進行線狀光源化或點光源化而成的光源。如圖27(c)所示，在排列了多個光源33的情況下，根據(jù)本發(fā)明的面光源裝置，可以消除光源33彼此之間的間隙引起的亮度不均。
此外，光偏轉圖案37也可以彎曲成其中央部相對于光源33的方向凹入，但最好如上述實施例(例如，圖12、圖13)這樣，彎曲成相對于光源33的方向突出。成形塌邊在光偏轉圖案37的端的銳角部分容易變大，所以如圖28(b)所示，在光偏轉圖案37彎曲為相對于光源33的方向凹入的情況下，光偏轉圖案37的成形塌邊40位于光源33側，可能使來自光源33的入射光被成形塌邊40漫反射而成為雜散光。相對于此，如圖28(a)所示，在光偏轉圖案37彎曲為相對于光源33的方向突出的情況下，在光偏轉圖案37的端即使產生成形塌邊40也容易成為光偏轉圖案37的陰影，難以使來自光源33的入射光被成形塌邊40漫反射而成為雜散光。
此外，光偏轉圖案37不限于彎曲為大致圓弧狀的結構，也可以是彎曲為如圖29(a)所示的波浪狀的結構、彎曲為如圖29(b)所示的橢圓弧狀的結構、如圖29(c)所示那樣彎曲為S字狀的結構?；蛘?，如圖29(d)所示，也可以是彎曲配置多個光偏轉圖案37的結構。此外，可以如圖29(e)所示為圓或橢圓的半球狀的結構，也可以如圖29(f)所示，為多個光偏轉圖案37被彎曲配置為向與光源33相反的一側突出的結構。
即使是這樣的形狀不同的光偏轉圖案37，也可以具有相同的功能。例如，圖30(a1)所示的大致圓弧狀的光偏轉圖案37具有如圖30(b1)所示的法線方向的出現(xiàn)頻度分布，圖30(a2)所示的波浪狀的光偏轉圖案37具有如圖30(b2)所示的法線方向的出現(xiàn)頻度分布，圖30(a1)的大致圓弧狀的光偏轉圖案37和圖30(a2)的波浪狀的光偏轉圖案37如圖30(b1)(b2)這樣，具有與相等的法線方向的出現(xiàn)頻度分布相等的半值寬度K。
此外，光偏轉圖案37不必具有相對于光源33的光的入射方向(與光源33連接的方向)對稱的形狀，例如圖31(a)(b)所示這樣為非對稱，或如圖31(c)所示這樣將對稱的形狀的結構傾斜配置也沒關系。
此外，作為其它的變形例，如圖32所示，也可以在某一微小的區(qū)域中，將存在多個的光偏轉圖案37中一部分設為直線狀光偏轉圖案37a。例如，也可以為了光偏轉圖案37的形狀評價等，在對視場角沒有影響的范圍內，設置一個或多個(例如10個或以下)直線狀的光偏轉圖案37a。
此外，在光源33的附近，由于光偏轉圖案37的曲率變小，所以位于光源33附近的光偏轉圖案37也可以是直線狀的光偏轉圖案37。
(基于圓弧形狀的近似)作為光偏轉圖案37的形狀，彎曲為圓弧狀的形狀容易處理，但也可以如圖29、圖31等所示，光偏轉圖案37不是彎曲為圓弧狀的結構。但是，光偏轉圖案37為大致圓弧狀或大致橢圓狀，如圖33所示，在可以大致近似為圓弧形狀的光反射面38的情況下，可以使光偏轉圖案37的處理簡單。即，如33以及圖10所示的光偏轉圖案37中，標號38a表示從垂直于光出射面35的方向觀看時的光反射面38的光源側的端緣，光反射面38的長度方向中央部彎曲為圓弧狀，光反射面38的長度方向兩端部以大于長度方向中央部的曲率彎曲為大致圓弧狀。圖33以及圖10中用點劃線表示的圓弧形狀41通過光反射面38的光源側的端緣38a中的長度方向中央部，光反射面38的長度方向兩端部位于圓弧形狀41的內周側。這是因為在以圓弧形狀41模擬了光反射面38的光源側端緣38a時，如果假設該圓弧形狀41的中心角為η，則該法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K可以作為圓弧形狀的中心角η來處理，可以將各光偏轉圖案37的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K變換為中心角η來進行考慮。
以下，說明在從垂直于光出射面的方向觀看時可以大致近似為圓弧形狀的光偏轉圖案37的結構以及配置。圖34(a)～(d)為中心角η(＝ηa、ηb、ηc、ηd)依次增大的光偏轉圖案37、各自的法線方向的出現(xiàn)頻度分布、以相同的估計角入射的光被光反射面38反射時的出射光強(以下，將從光出射面35射出的光簡稱作出射光。)的擴展度。其中，圖34所示的出射光強是指如圖22的E2方向這樣，從光源側觀看被光偏轉圖案37的光反射面38反射的光或者從光出射面35射出的光時的光強分布。
如圖34(a)所示，將光反射面38近似得到的圓弧形狀的中心角如ηa、ηb、ηc、ηd這樣依次增大時，如圖34(b)所示，其法線方向的出現(xiàn)頻度分布向橫向擴寬，其半值寬度也依次如Ka、Kb、Kc、Kd這樣增大。其結果，出射光的視場角(指向特性中的半值全寬)也如τa、τb、τc、τd這樣依次擴寬。從而，隨著對光反射面38進行近似的圓弧形狀的中心角η變寬，出射光的指向性降低。
如圖9所示，考慮到光源33附近的光偏轉圖案37(A)和位于遠離光源33處的光偏轉圖案37(B)時，如圖35(c)所示，在位于光源33附近的光偏轉圖案37(A)中，估計角ξA變大，入射光強的擴展度增大，在位于遠離光源33處的光偏轉圖案37(B)中，估計角ξB變小，入射光強的擴展度變窄。另一方面，如圖35(a)(b)所示，在光源33附近的光偏轉圖案37(A)中圓弧形狀的中心角ηA變窄，在位于遠離光源33處的光偏轉圖案37(B)中圓弧形狀的中心角ηB變寬，所以從光出射面射出的光的視場角φ可以設計為與離光源33的距離無關而成為希望的視場角φ。此外，位于導光板32的中央部(中心線CC附近)的光偏轉圖案37中，估計角ξ寬，所以使光偏轉圖案37的中心角η變窄，在從導光板32的中央部偏離的側緣部的光偏轉圖案37中，估計角ξ窄，所以如果將光偏轉圖案37的中心角η擴寬，則在導光板32的中央部和側緣部也可以形成希望的均勻的指向性φ。
從而，在可以近似為圓弧形狀的光偏轉圖案37的情況下，如果使得離光源33的距離越遠，近似為圓弧形狀的光反射面38的中心角η逐漸變寬，則可以將光出射面的視場角均勻化而消除亮度不均。此外，光偏轉圖案37中，如果使得與中心線CC所成的角度ω越大，圓弧形狀的中心角η逐漸變寬，則可以將光出射面的視場角均勻化而消除亮度不均。
但是，在將從導光板32的光出射面射出的光的視場角保持為希望的值φ的條件下，離光源33的距離不論多大，圓弧形狀的中心角η都存在上限值。圖36是表示圓弧形狀的中心角η相對于離光源33的距離的變化的圖。該畫面光源裝置與測定圖23的數(shù)據(jù)所使用的裝置相同，導光板32的折射率n＝1.55，光源發(fā)光面的寬度為W＝2mm，從被光出射面射出的光的光源側觀看的視場角為規(guī)定值φ＝20°。此外，圖36的測定數(shù)據(jù)表示中心線CC上的數(shù)據(jù)和與中心線CC所成的角度為ω＝30°、60°的方向的直線上的數(shù)據(jù)。從圖36可知，將光反射面38近似得到的圓弧形狀的中心角η離光源33的距離越大，其增加率逐漸減小，不超過某一上限值。另外，即使將光反射面38近似得到的中心角η為180°或以上也沒有意義，但該中心角η的上限值與180°相比為充分小的值(參照圖36)。
中心角η的上限值通過實驗被確認為2×φ/n。這一點也可以通過計算來表示。圖37以及圖38是用于說明該上限值的圖?，F(xiàn)在，考慮位于離光源33充分遠方處(例如，面光源裝置的寬度的100倍左右)的長度為Pw的光偏轉圖案37，如圖37中用實線箭頭所示，考慮光與光偏轉圖案37的對稱軸大致平行地入射的情況。為了將該面光源裝置的視場角成為目標值φ，只要將中心角η決定為使得從光反射面38的中央入射到Pw/4的位置的光從導光板32的光出射面向φ/2的方向射出就足以。從反射面38的中央入射到Pw/4的位置的光與該點的法線N構成θin＝η/4的角度。然后，如圖38(a)(b)所示，被光反射面38反射的光以相對于在導光板32的光出射面上豎立的法線、θout’θin＝η/4的入射角入射。其結果，根據(jù)斯內爾(Snell)定律，從導光板32的光出射面出來的光的出射角θout由下式求出。θout＝arcsin(n·sin(θout’))n·θout’＝n·η/4。
這樣，認為從光反射面38的中央入射到光反射面38的長度Pw的1/4的位置處的光從光出射面射出時，成為最大亮度的約1/2的亮度的光，所以θout＝n·η/4的2倍的角度成為目標值φ。從而，在位于離光源33充分遠處的光偏轉圖案37中，中心角η的值大約為2×φ/n。由此，在位于靠近光源33的位置的光偏轉圖案37中，中心角η的值小于位于離光源充分遠處的光偏轉圖案37的中心角2×φ/n，所以得到η≤2×φ/n。
此外，圖39是表示將光反射面38近似得到的圓弧形狀的中心角η相對于配置了光偏轉圖案37的位置的估計角ξ的變化的圖。圖40是表示測定了圖36的數(shù)據(jù)的面光源裝置中的、估計角ξ相對于離光源33的距離的變化的圖。而且，圖39的測定數(shù)據(jù)(實施例)是通過將圖36所示的ω＝0°中的中心角η的變化和圖40所示的ω＝0°中的估計角ξ的變化合成而得到的。雖然圖40中未圖示，但在ω＝30°、60°的情況下，也得到與ω＝0°同樣的曲線。
從圖39可知，估計角ξ增加時，中心角η減少。而且，將由導光板32射出的光的從光源側觀看時的視場角的目標值設為φ，將導光板32的折射率設為n時，在2×φ/n≤ξ的區(qū)域中，從垂直于光出射面的方向觀看時，光反射面38為大致直線狀(η0)，在2×φ/n＞的區(qū)域中，從垂直于光出射面的方向觀看時，將光出射面38近似得到的圓弧形狀的中心角η的上限值為2×(φ/n)·ξ。
圖41是用于說明該上限值的圖。由于光以±ξ/2之間的角度入射到估計角ξ的光偏轉圖案37，所以認為其之間的方向的光，也就是如圖41中實線箭頭所示，以ξ/4的角度入射到光偏轉圖案37的對稱軸的光為最大強度的1/2的強度的光。為了使該面光源裝置的視場角成為目標值φ，只要將中心角η決定為使得從光反射面38的中央入射到Pw/4的位置的光從導光板32的光出射面向φ/2的方向射出即可。從光反射面38的中央入射到Pw/4的位置的光與該點的法線N構成θin＝η/4+ξ/4的角度。并且，如圖38(a)(b)所示，被光反射面38反射的光以相對于在導光板32的光出射面上豎立的法線、θout’θin＝η/4+ξ/4的入射角入射。其結果，根據(jù)斯內爾定律，從導光板32的光出射面出來的光的出射角θout通過下式求出。θout＝arcsin(n·sin(θout’))n·θout’＝n(η+ξ)/4。
這樣，認為從光反射面38的中央入射到光反射面38的長度Pw的1/4的位置的光從光出射面射出時，成為最大亮度的約1/2的亮度的光，所以θout＝n(η+ξ)/4的2倍的角度成為目標值φ。從而，在位于離光源33充分遠處的光偏轉圖案37中，中心角η的最大值大約為(2×φ/n)·ξ。從而，得到η≤2×φ/n·ξ。
但是，在該式的右邊，在2×φ/n≤ξ的情況下，由于成為負值而不能采用。2×φ/n≤ξ時，中心角η充分減小，所以在該區(qū)域中，可以認為光偏轉圖案37大致為直線狀。(光反射面的長度和指向特性的關系)另外，在以上的說明中，使用將光反射面38近似為圓弧形狀時的中心角η對光偏轉圖案37的形狀賦予特征，關于光反射面38的長度(直線長度)，除了30μm或以下的點之外，不特別成為問題。這是由于，光反射面38的長度對被光反射面38反射的光的視場角幾乎沒有影響。其理由是，即使近似為圓弧形狀的光反射面38的長度不同，只要該估計角ξ相同，則僅各個光反射面38的法線方向的出現(xiàn)頻度分布的高度(頻度)不同，其半值寬度不發(fā)生變化。
圖42是表示在光源發(fā)光面的寬度為W＝1.8mm的導光板中，在估計角ξ＝4.6°的位置形成了長度Pw為7μm、11μm、17μm的光偏轉圖案37的面光源裝置中，被光反射面38反射并從導光板32射出的光的指向特性(實測值)的圖。從該實測例子可知，光偏轉圖案37或光反射面38的直線長度Pw幾乎不影響指向特性。
(關于光偏轉圖案的配置)接著說明光偏轉圖案37的配置。在上述實施例中，將各光偏轉圖案37配置為同心圓狀，但不限于這樣的配置。例如，在圖43所示的面光源裝置中，將光偏轉圖案37不規(guī)則地配置在導光板32的背面。此外，在圖44所示的面光源裝置中，將光偏轉圖案37配置為橢圓狀。在這些情況下，根據(jù)離光源的距離或估計角來配置具有適當?shù)姆ň€方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度的光偏轉圖案37即可。
在不規(guī)則地配置了光偏轉圖案37的情況下，可以降低被各光偏轉圖案反射并從光出射面射出的光的干涉。此外，在將光偏轉圖案37配置為橢圓狀的情況下，可以高效率地利用光。但是，在橢圓配置的情況下，其短軸和長軸的比最好為0.94～0.99。
(關于光偏轉圖案的截面形狀)接著，說明光偏轉圖案37的截面形狀。在上述實施例中，如圖45所示，光偏轉圖案37形成為截面三角形凹狀。在這樣的形狀的光偏轉圖案37中，如圖45所示，從光反射面38漏出的光線L1從再入射面39再入射到導光板32內，所以可以降低光的損失。
圖46表示光偏轉圖案37的不同的截面形狀。該光偏轉圖案37中，與光反射面38連續(xù)地在光反射面38的光源側設有截面三角形凸狀的凸部42。在如圖45這樣的光偏轉圖案37中，如圖46這樣入射到導光板32的背面的光線L2透過導光板32的背面，如虛線所表示的光線L3這樣成為泄漏光。相對于此，在如圖46這樣的形狀的光偏轉圖案37中，光線L2被凸部42的前傾斜面43全反射之后，透過光反射面38后從再入射面39再入射到導光板32內。從而，如果使用這樣的形狀的光偏轉圖案37，則可以進一步提高光的利用效率，畫質也提高。
圖47表示光偏轉圖案37的其它不同的截面形狀。在該光偏轉圖案37中，與再入射面39連續(xù)地在再入射面39的與光源相反的一側設有截面三角形凸狀的凸部44。在如圖45這樣的光偏轉圖案37中，在如圖47所示的位置，從光反射面38向導光板32的外部射出的光線L4不入射到再入射面39而成為泄漏光L5。相對于此，在如圖47這樣的形狀的光偏轉圖案37中，從光反射面38漏出的光線L4從凸部44中的再入射面39再入射到導光板32內，被凸部44的后反射面45全反射后再次在導光板32中引導。從而，如果使用這樣的形狀的光偏轉圖案37，則可以進一步提高光的利用效率。另外，也可以在光偏轉圖案37的前后同時設置截面三角形凸狀的凸部42和凸部44。
此外，光偏轉圖案37如圖48所示的變形例這樣，也可以作為截面三角形凸狀向導光板32的背面(圖案面)突出。這樣，即使是凸狀的光偏轉圖案37，也可以通過光偏轉圖案37將在導光板32內引導的光全反射后從光出射面35大致垂直地射出。
此外，光偏轉圖案37的截面形狀最好是截面三角形狀，但不一定限定為截面三角形狀。例如，也可以是截面半圓狀、截面1/4圓狀、截面臺形狀、壟狀、鰭狀等。此外，也可以將這些截面形狀進行組合。
在上述實施例的面光源裝置31中，在導光板32的正面不使用散射片或棱鏡片，實現(xiàn)了面光源裝置31的薄型化。但是，這不表示排除在導光板的正面重疊各種光學片。例如圖49所示，在導光板32的正面重疊散射片46，或也可以如圖50這樣，在導光板32的正面重疊散射片46和棱鏡片47。
(最佳實施例)這里，舉出最佳實施例。在該實施例中，光源33的光出射區(qū)域的寬度為1.4mm，導光板32的平面尺寸為50mm×40mm。此外，面光源裝置的視場角目標值假設為20°。圖51是表示位于光源33的前方的光偏轉圖案37的基本形狀(前面的輪廓)的詳細的平面圖。此外，圖52表示對于圖51的基本形狀、作為寬度方向的坐標x的函數(shù)求出法線方向θ的結果(其中，圖52僅表示單側的一半。)。從圖52可知，光偏轉圖案37的兩端的傾斜度比中央部大。圖53是基于圖52對法線方向的出現(xiàn)頻度分布進行了表示的圖。光偏轉圖案37以該基本形狀為基準，設計為在估計角ξ大的位置，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K減小，在在估計角ξ小的位置，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K增大。具體來說，設計為，在光源33的附近，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K小，隨著遠離光源33，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K增大，或者，設計為在光源33的前方，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K小，隨著偏離光源33的前方而接近邊緣，法線方向的出現(xiàn)頻度分布的半值寬度K增大。圖54是表示入射光的估計角ξ和法線方向分布的出現(xiàn)頻度的半值寬度的關系的設計例子的圖。
(多個光源)接著，說明使用了多個光源的情況，特別說明使用了多個所謂點光源的情況。圖55表示將多個小的光源接近配置的例子(在圖55中為兩個光源33a、33b)。在使多個光源接近而局部地配置的情況下，這些光源33a、33b作為整體可以視為線光源。從而，作為光源整體，可以視為具有有限的寬度的光源，如果作為連接多個光源33a、33b的整體的兩端的寬度和圖案的重心而形成的估計角來處理，則可以與一個光源的情況同樣地進行處理。
如圖56所示，在將多個小的點光源33a、33b互相遠離配置的情況下，將多個光源33a、33b作為整體、作為一個光源來處理是不大合理的。但是，在該情況下，也由于各光源33a、33b的光源發(fā)光面具有有限的寬度，所以根據(jù)各光偏轉圖案估計各光源的估計角ξ根據(jù)光偏轉圖案37的位置而不同。而且，由于來自多個光源33a、33b的光到達光偏轉圖案37，所以不需要特別的考慮。
在將多個光源直接作為各種多個光源處理的情況下，使光偏轉圖案相對于各個光源的排列混合存在。以下，就兩個光源33a、33b的情況來說明該方法，對于三個或以上的光源的情況也同樣可以應用。圖57(a)表示以一個光源33a作為基準、如前述這樣設計的光偏轉圖案37a的分布，圖57(b)表示以另一個光源33b作為基準、如前述這樣設計的光偏轉圖案37b的分布。在這兩個光源33a、33b與導光板32的光入射面34相對地配置的情況下，如圖57(c)所示，使以各光源33a、33b為基準設計的各光偏轉圖案37a、37b混合存在即可。
但是，兩個光偏轉圖案37a和光偏轉圖案37b的混合比例決定為，單位面積的光反射面的密度與離各個光源33a、33b的距離成反比。圖58以及圖59是說明這樣的處理的圖。在圖59(a)(b)(c)中，用實線表示以光源33a為基準設計的光偏轉圖案37a，用虛線表示以光源33b為基準設計的光偏轉圖案37b。如圖58中的位置A1這樣，離光源33a的距離比離光源33b的距離短的微小區(qū)域中，如圖59(a)所示，與以光源33b為基準設計的光偏轉圖案37b的光反射面38的密度相比，以光源33a為基準設計的光偏轉圖案37a的光反射面38的密度更大。如圖58中的位置B1這樣，離光源33b的距離和離光源33a的距離大致相等的微小區(qū)域中，如圖59(b)所示，以光源33b為基準設計的光偏轉圖案37b的光反射面38的密度和以光源33a為基準設計的光偏轉圖案37a的光反射面38的密度大致相等。進而，如圖58中的位置C1這樣，離光源33b的距離比離光源33a的距離短的微小區(qū)域中，如圖59(c)所示，與以光源33a為基準設計的光偏轉圖案37a的光反射面38的密度相比，以光源33b為基準設計的光偏轉圖案37b的光反射面38的密度更大。
作為其它的方法，在各個光偏轉圖案37中，也可以使用將以光源33a為基準設計的光偏轉圖案37a和以光源33b為基準設計的光偏轉圖案37b平均而得到的形狀的光偏轉圖案。圖60(b)如圖60(a)所示，表示以光源33a為基準設計的某一位置A2中的光偏轉圖案37a的形狀，圖60(c)表示該法線方向的出現(xiàn)頻度的分布。圖61(b)如圖61(a)所示，表示以光源33b為基準設計的同一位置A2中的光偏轉圖案37b的形狀，圖61(c)表示該法線方向的出現(xiàn)頻度的分布。此時，在圖62(a)所示的同一位置A2，為了考慮兩個光源33a、33b來決定光偏轉圖案37，如圖62(b)(c)所示，將光偏轉圖案37設計為圖60(b)(c)所示的光偏轉圖案37a和圖61(b)(c)所示的光偏轉圖案37b的平均形狀即可。作為決定平均的光偏轉圖案37的方法，有將光偏轉圖案37a、37b本身的形狀平均化的方法、將法線方向的出現(xiàn)頻度的分布平均化的方法、使法線方向的出現(xiàn)頻度的分布的半值寬度K成為平均值的方法等，但最后的方法簡便。
此外，作為其它的方法，也可以在各個光偏轉圖案37中，使用使以光源33a為基準設計的光偏轉圖案37a和以光源33b為基準設計的光偏轉圖案37b混合存在的混合型的光偏轉圖案。即，如果假設以光源33a為基準設計的某一位置A2的光偏轉圖案37a的形狀如圖60(b)所示，以光源33b為基準設計的同一位置A2的光偏轉圖案37b的形狀如圖61(b)所示，則如圖63(a)所示，考慮兩個光源33a、33b來決定光偏轉圖案37。光偏轉圖案37被分割為兩個區(qū)域，一個區(qū)域為光偏轉圖案37a的一部分，另一個區(qū)域為光偏轉圖案37b的一部分，該法線方向的出現(xiàn)頻度的分布也如圖63(b)所示成為混合型。此時，光偏轉圖案37a的區(qū)域的光反射面的面積和光偏轉圖案37b的區(qū)域的光反射面的面積的比與離各光源33a、33b的距離成反比。
(使用背光的液晶顯示裝置)接著說明面光源裝置31的應用例。圖64是表示將本發(fā)明的面光源裝置31作為背光使用的透過型的液晶顯示裝置51的概略剖面圖。在該液晶顯示裝置51中，在面光源裝置31的前面配置有透過型的液晶面板52，使從面光源裝置31的光出射面射出的光透過液晶面板52，生成圖像。在這樣的液晶顯示裝置51中，在液晶面板52和面光源裝置31之間不需要散射片或棱鏡片，所以可以消除由這些片引起的光的散射或吸收，并可以得到明亮的圖像。此外，可以實現(xiàn)液晶顯示裝置51的薄型化。
(使用前光的液晶顯示裝置)圖65是表示將本發(fā)明的面光源裝置31作為前光使用的反射型的液晶顯示裝置53的概略剖面圖。該液晶顯示裝置53中，在面光源裝置31的背后配置有反射型的液晶面板54，從面光源裝置31的光出射面射出光時，入射到液晶面板52內的光被位于液晶層的背后的反射面55反射并返回，透過導光板32后，可以觀察到圖像。在該液晶顯示裝置53中，可以得到控制了視場角的沒有不均的明亮且清晰的圖像。
(雙面顯示型液晶顯示裝置)圖66是表示使用了本發(fā)明的面光源裝置31的雙面顯示型的液晶顯示裝置56的概略剖面圖。在該液晶顯示裝置56中，在面光源裝置31的背后配置有半透過型的液晶面板57。從面光源裝置31的光出射面射出光時，入射到液晶面板57內的光通過位于液晶層的背后的半透過面58反射入射光的一部分，剩余的一部分光透過半透過面58。被半透過面反射的光透過導光板32，在面光源裝置31側觀察圖像。另一方面，透過半透過面58而從液晶面板57出來的光在與面光源裝置31相反的一側的面生成圖像。從而，在該液晶顯示裝置56中，可以同時在表背面觀察圖像。在這樣的液晶顯示裝置56中，也可以得到控制了視場角的、沒有不均的明亮且清晰的圖像。
(便攜電話、電子辭典及其它)此外，如上述的面光源裝置60除了圖67所示的便攜電話61、圖68所示的電子辭典62、圖69所示的多功能型手表63、PDA、筆記本計算機等便攜型信息終端之外，還可以用作ATM(自動取款機)、臺式計算機、車載電視、壁掛電視等的顯示部，并可以提供明亮且容易觀看的畫面。
權利要求
1.一種面光源裝置，具有光源以及導光板，該導光板使從所述光源導入的光在光出射面的大致整體上擴展而使其從光出射面射出，該面光源裝置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上形成有用于反射在導光板內引導的光的具有光反射面的多個光偏轉圖案，其特征在于，在從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的垂直于其光反射面的法線方向沿著所述光反射面的長度方向變化，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布根據(jù)光偏轉圖案和所述光源的距離而變化。
2.如權利要求1所述的面光源裝置，其特征在于，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布中的半值寬度為，離所述光源的距離越遠則越大。
3.如權利要求1所述的面光源裝置，其特征在于，將從所述導光板的光出射面射出的光的、從所述光源側觀看時的視場角的目標值設為φ，將所述導光板的折射率設為n，將從垂直于所述光出射面的方向觀看時的所述光反射面近似為圓弧形狀的情況下，所述圓弧形狀的中心角為2×φ/n或以下，并且離所述光源的距離越遠，則所述圓弧形狀的中心角越大。
4.一種面光源裝置，具有光源以及導光板，該導光板使從所述光源導入的光在光出射面的大致整體上擴展而使其從光出射面射出，該面光源裝置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上形成有用于反射在導光板內引導的光的具有光反射面的多個光偏轉圖案，其特征在于，在從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的垂直于所述光反射面的法線方向沿著所述光反射面的長度方向變化，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布根據(jù)由將所述光源的光源發(fā)光面的寬度的兩端和光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角而變化。
5.如權利要求4所述的面光源裝置，其特征在于，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的垂直于所述光反射面的法線方向的出現(xiàn)頻度分布中的半值寬度為，由將所述光源的光源發(fā)光面的寬度方向的兩端和各光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角越小則越大。
6.如權利要求4所述的面光源裝置，其特征在于，將從所述導光板的光出射面射出的光的、從所述光源側觀看時的視場角的目標值設為φ，將所述導光板的折射率設為n，將由將所述光源的光源發(fā)光面的寬度方向的兩端和各光偏轉圖案的重心連接的直線形成的估計角設為ξ時，在2×φ/n≤ξ的區(qū)域中，從垂直于所述光出射面的方向觀看時的所述光反射面為大致直線狀，在2×φ/n＞ξ的區(qū)域中，將從垂直于所述光出射面的方向觀看時的所述光反射面近似為圓弧形狀的情況下，所述圓弧形狀的中心角為2×(φ/n)·ξ或以下，并且所述估計角ξ越小則所述圓弧形狀的中心角越大。
7.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，在從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光反射面的長度方向中央部形成為圓弧狀，所述光反射面的長度方向兩端部以大于長度方向中央部的曲率彎曲，并且，所述光反射面的長度方向兩端部位于將所述長度方向中央部延長得到的圓弧的內周側。
8.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的光反射面彎曲或形成波浪形。
9.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，從垂直于所述光出射面的方向觀看時，所述光偏轉圖案的光反射面為，其中央部向光源方向突出的凸彎曲面。
10.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉圖案的光反射面為，將其端和端連接的直線的長度是30μm或以下。
11.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面是以所述光反射面為斜面的三角形凹狀。
12.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面由以所述光反射面為斜面的三角形凹狀的部分、以及在所述三角形凹狀的部分的光入射側與所述三角形凹狀的部分連續(xù)地形成的以所述光反射面為斜面的三角形凸狀的部分構成。
13.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面由以所述光反射面為斜面的三角形凹狀的部分、以及在與所述三角形凹狀的部分的光入射側相反的一側與所述三角形凹狀的部分連續(xù)地形成的三角形凸狀的部分構成。
14.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉圖案的垂直于長度方向的截面是以所述光反射面為斜面的三角形凸狀。
15.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光源是線狀光源或光源發(fā)光面的寬度寬的光源，與所述導光板的一邊相對地進行了配置。
16.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，將一個點光源或光源發(fā)光面的寬度窄的光源與所述導光板的一邊相對地進行了配置。
17.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，將多個所述光源與所述導光板的一邊相對地進行了排列。
18.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉圖案被不規(guī)則地配置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上。
19.如權利要求1或4所述的面光源裝置，其特征在于，所述光偏轉圖案以所述光源為中心、同心圓狀或橢圓狀地配置在所述導光板的與光出射面相反的一側的面上。
20.一種具有如權利要求1或4所述的面光源裝置和液晶顯示面板的圖像顯示裝置。
21.一種具有如權利要求20所述的圖像顯示裝置的便攜信息終端。
22.一種圖像顯示方法，其特征在于，使用如權利要求20所述的圖像顯示裝置將圖像顯示在液晶顯示面板上。
全文摘要
本發(fā)明提供不增加面光源裝置的厚度而從任何方向觀看都難以產生亮度不均的面光源裝置。導光板的背面(圖案)面上配置了多個大致圓弧狀的光偏轉圖案(37)，可以得到控制了視場角的、沒有不均的明亮且清晰的圖像。從光源入射的光的估計角大的位置(A)的光偏轉圖案(37)彎曲程度變小，從光源入射的光的估計角小的位置(B)的光偏轉圖案(37)彎曲程度變大。光以小的估計角(ξA)入射的光偏轉圖案(37)中，由于其彎曲程度大而將反射光擴展得較大，所以被光偏轉圖案(37)反射并從導光板的出射面射出的光的指向特性變寬。這樣，根據(jù)離光源的相對位置來變換光偏轉圖案的彎曲程度，從而在導光板的整體，將出射光的指向特性調節(jié)為大致均勻。
文檔編號G02F1/1335GK1908764SQ200610108319
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權日2005年8月1日
發(fā)明者中村惠子, 松井優(yōu)貴, 船本昭宏, 青山茂, 櫻井顯治 申請人:歐姆龍株式會社