專利名稱：面光源裝置及其制造方法以及使用該裝置的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面光源裝置及其制造方法以及使用該裝置的設(shè)備。特別涉及液晶顯示裝置之類的，使用背照光和前照光的面光源裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
以發(fā)光二極管(LED)作為光源的背照光和前照光，具有光源小，壽命長，效率高，以及不需要專用電源等的特點，因此，常常被用于便攜式設(shè)備之類的顯示器上所使用的液晶顯示器的照明。此外，在以上這些特點中，效率高和光源小這兩個特點特別重要。面光源裝置的效率高，它的發(fā)光面就明亮，液晶顯示裝置上的圖像就看得清楚。再有，效率若高，面光源裝置所消耗的電力就少，電池的壽命就長。此外，如果不能使面光源裝置小型化，便攜式設(shè)備也就不能小型化，這樣，那些不發(fā)光部分的面積就要減小，而且它們的厚度也必須減薄。
此外，在用作便攜式設(shè)備的顯示器的情況下，只要從正面能看到圖像就可以了，很少要求從側(cè)面能看到圖像的，而且大多數(shù)都希望從側(cè)面看不到圖像。因此，從面光源裝置發(fā)射出來的光不需要有很廣闊的定向特性，為了提高面光源裝置的效率，一般都希望所發(fā)射的光是只在與面光源裝置的光發(fā)射面垂直的法線方向上有某種程度漫射的光。
這里，首先在圖1和圖2中示出具有一般結(jié)構(gòu)的面光源裝置的分解立體圖和斷面圖。這種面光源裝置1使用背照光，它由對光進行約束的導(dǎo)光板2、發(fā)光部分3、反射板4所構(gòu)成。導(dǎo)光板2是用聚碳酸酯樹脂和異丁烯樹脂等透明而且曲光率大的樹脂制成的，在導(dǎo)光板2的下面，借助于凹凸加工或者漫反射墨汁的網(wǎng)點印刷來形成散射光柵5。發(fā)光部分3是在電路板6上安裝了多個發(fā)光二極管7，面對著導(dǎo)光板2的側(cè)面(光入射面2a)。反射板4是用白色樹脂板制成的，用雙面膠條8將其兩側(cè)部分粘貼在導(dǎo)光板2的下面。
如圖2所示，在這種面光源裝置1中，從發(fā)光部分3發(fā)射出來，又從光入射面2a導(dǎo)向?qū)Ч獍?內(nèi)部的光，在導(dǎo)光板2的上表面(光出射面2b)和下表面之間，一邊來回地反射，一邊向前行進。然后，反射到散射光柵5上并被漫反射，當(dāng)這些光以比全反射的臨界角小的角度向著光出射面2b入射時，它就從出射面2b射到外部去了。此外，通過導(dǎo)光板2下表面沒有散射光柵5部位的光，由反射板4反射回來，再一次回到導(dǎo)光板2內(nèi)部，因而能防止光通量從導(dǎo)光板2下面散失。
可是，在這種構(gòu)造的面光源裝置1中，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但這種結(jié)構(gòu)的光的利用率不高，從發(fā)光二極管7發(fā)射出來的光，只有20％左右的光能從導(dǎo)光板2的光出射面2b射出來。
更進一步，在這種構(gòu)造的面光源裝置1中，為了使得與導(dǎo)光板2的光出射面2b接近平行的光轉(zhuǎn)向與光出射面2b垂直的方向，如圖3所示，在導(dǎo)光板2上方又用了一塊重疊的散射板9，因而面光源裝置1的厚度變大了，很難使面光源裝置1小型化。而且，在使用散射板9的情況下，通過散射板9的光線成了朗伯(lambert)光，光的定向特性很差，正面的亮度很低，降低了光的利用率。
此外，在如圖1所示的這種構(gòu)造的面光源裝置1中，由于使用了裝有多個發(fā)光二極管7的發(fā)光部分3，所以很難使發(fā)光部分3小型化，而且也不能降低面光源裝置1所消耗的電力。
另一方面，使用發(fā)光二極管的面光源裝置，由于它的體積小，重量輕，所以常常使用在移動電話和PDA等方便攜帶的商品上。為了提高其攜帶性能，對于電源，要求它的壽命很長，為此，也強烈希望所使用的面光源裝置所消耗的電力減至很少。因而，所使用的發(fā)光二極管的個數(shù)正在逐漸減少。
因而，提出了使用一個發(fā)光二極管的，如圖4所示那樣構(gòu)造的面光源裝置11(特開平11-231320號公報)。在這種面光源裝置11中，把發(fā)光二極管14布置成面對著做成楔狀的棒狀部件13的端部而做成其發(fā)光部分12，并且把該發(fā)光部分12布置成面對著光板15的光入射面15a。上述導(dǎo)光板15也做成楔狀，在其下面設(shè)置了用于使從導(dǎo)光板15的下表面漏出來的光漫反射然后回到導(dǎo)光板15內(nèi)部去的漫反射板17，對著導(dǎo)光板15的光出射面15b，重疊設(shè)有散射板18和棱鏡板19。此外，在導(dǎo)光板15的光入射面15a上形成了棱柱狀的光柵16。
借助于這種面光源裝置11，由于可以只用一個發(fā)光二極管14來驅(qū)動，提高了光源的光利用率。可是，因為用了漫反射板17和散射板18來散射光線，所以如圖5所示，光的定向特性擴大了，由于定向特性差，就不能充分發(fā)揮面光源裝置11的整體效率。更進一步，由于在導(dǎo)光板15上重疊了散射板18和棱鏡板19，面光源裝置11的厚度加厚了，因棒狀部件13光源12也增大了，很難將其小型化。
此外，在圖6中表示了另一種使用一個發(fā)光二極管的面光源裝置21。這種面光源裝置而對著導(dǎo)光板22的光入射面22a的中央部分布置了一個發(fā)光二極管23，在導(dǎo)光板22的下面，以發(fā)光二極管23為中心，布置了同心圓形狀的半圓錐體的散射光柵24，各散射光柵24都沿著垂直于與發(fā)光二極管23連線的方向延伸。
然后，在這種面光源裝置21中，從發(fā)光二極管23發(fā)射出來的光，從光入射面22a進入導(dǎo)光板22后，向?qū)Ч獍?2內(nèi)部前進。如圖7所示，在導(dǎo)光板22內(nèi)部，射在散射光柵24上的光，被散射光柵24的界面所反射，向著導(dǎo)光板22表面的光出射面22b射出去，但是，其中只有以對光出射面22b小于全反射臨界角的入射角射入的光線，才從光出射面22b射出去。
可是，散射光柵24是同樣地布置在以光源為中心的圓周方向上的，在平面上看起來，即使射在散射光柵24上，光的前進方向也不發(fā)生變化，因而光沒有以光源為中心向四周散射的作用。因此，在圓周方向上光的均勻性只決定于圓周方向上光源的光通量的分布，即，從光的入射面進入導(dǎo)光板內(nèi)部的光的光通量分布。
其結(jié)果是，在這種面光源裝置21中，如圖8所示，由于圓周方向上光的定向特性很窄，從導(dǎo)光板22發(fā)射出來的光的定向特性在導(dǎo)光板22的寬度方向非常狹窄，而在長度方向卻很寬。因此，使寬度方向的定向特性減弱的散射板是不可缺少的，于是面光源裝置21的厚度就變厚了。此外，由于散射板不僅在寬度方向上，在長度方向上也要進行散射，于是，光在長度方向的定向特性極差，降低了垂直方向的亮度。
其次，圖9中表示了使用前照光的面光源裝置31。在這種面光源裝置31中，在導(dǎo)光板32的上表面有用與導(dǎo)光板32不同的材料或者空氣形成的多個窄縫33，對著導(dǎo)光板32的側(cè)面布置了像冷陰極管那樣的線狀光源34。從線狀光源34射出來射入導(dǎo)光板32內(nèi)的光，經(jīng)過窄縫33的全反射，從導(dǎo)光板32的下表面射出，又通過反射型液晶顯示板35的反射回到導(dǎo)光板32中，再通過窄縫33之間從導(dǎo)光板32的上表面射出。
可是，在這種面光源裝置31中，由于不可能把窄縫33做得過多，所以光的利用率很低，此外，由于必須在導(dǎo)光板32的內(nèi)部形成窄縫33，制造上也很困難。
同樣，還提出了在導(dǎo)光板內(nèi)部形成與其他折射率不同的島區(qū)的前照光面光源裝置(特開平7-199184號公報)，但是，這種裝置光的利用率也不充分，而且制造上也困難。
此外，還有許多其他使用前照光的面光源裝置，例如，使用隨著離開光源而逐漸變薄的，呈臺階狀的導(dǎo)光板的面光源裝置(特開平10-306515號公報)，在做成楔形的導(dǎo)光板下面設(shè)置棱柱狀板的面光源裝置(特開平10-301109號公報)，在導(dǎo)光板的下表面形成截面為矩形的凹凸圖形的面光源裝置(特開平10-123518號公報)，在做成楔形的導(dǎo)光板的上表面設(shè)置V形凹槽的槽筋的面光源裝置(特開平11-64641號公報)等等。
這些面光源裝置，雖然具有比較簡單的結(jié)構(gòu)，但光的利用率仍然不充分，畫面黯淡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是，提供一種光的定向特性優(yōu)越的面光源裝置及其制造方法，以及使用這種裝置的設(shè)備。
本發(fā)明的第二目的是，提供一種光的利用率很高的面光源裝置及其制造方法，以及使用這種裝置的設(shè)備。
按照本發(fā)明的第一面光源裝置是，具有光源和能把從上述光源導(dǎo)入的光從幾乎遍及整個光出射面上射出去的導(dǎo)光板的面光源裝置，其特征在于，從上述導(dǎo)光板射出去的光通量中50％以上的光通量，是從與導(dǎo)光板的光出射面垂直的方向測量，在30°以內(nèi)的角度范圍內(nèi)射出去的。其中，所謂從某個方向測量的預(yù)定角度以內(nèi)的角度范圍，不是指從某個方向朝著某一側(cè)的預(yù)定角度以內(nèi)的范圍，而是指以某個方向為中心，并從某一方向傾斜某規(guī)定角度的軸，沿著該方向的周圍旋轉(zhuǎn)所形成的圓錐內(nèi)部的角度范圍。此外，所謂從某個方向看的角度，只是指相對某個方向所成的角度。
由試驗得知，從與圖像顯示裝置的畫面垂直的方向成30°角度以外所射出去的光，都損失了，會使得圖像顯示裝置的目視性下降。因此，如果能把從面光源裝置所發(fā)射出來的大部分光通量集中在與光出射面的垂直方向成30°角以內(nèi)的角度范圍內(nèi)，把它照在圖像顯示裝置上，就能把光通量集中在與畫面垂直方向成30°角以內(nèi)的范圍內(nèi)，從而能使圖像顯示裝置獲得良好的清晰度。本發(fā)明即使在光出射面上方不設(shè)置棱鏡板，也能把從導(dǎo)光板所射出的光通量的50％以上，出射到與導(dǎo)光板的光出射面垂直方向成30°角以內(nèi)的角度范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明的第二面光源裝置是，具有光源和能把從上述光源導(dǎo)入的光從幾乎遍及整個光出射面上射出去的導(dǎo)光板的，以照亮反射型顯示元件用的面光源裝置，其特征在于，在從上述導(dǎo)光板射出到反射型顯示元件上的光通量中50％以上的光通量，從與導(dǎo)光板的光出射面垂直方向測量，射出到反射型顯示元件的反射光強度的角度分布的半值寬度以內(nèi)的角度范圍內(nèi)。其中，所謂半值寬度是指半值總寬的一半角度。
在由反射型顯示元件和面光源裝置構(gòu)成反射型液晶顯示裝置的情況下，如果面光源裝置的方向性很寬，則面光源裝置的反射光強度角特性就逐漸減弱，當(dāng)面光源裝置的定向特性比圖像顯示板的反射光角度特性還要寬時，由圖像顯示板所反射的光在垂直方向的分量的強度就降低。因此，在第二面光源裝置中，從導(dǎo)光板發(fā)射出來的光通量的50％以上的射出范圍，比反射型顯示元件的反射光強度的角度分布的半值總寬還要狹窄，這樣，面光源裝置的定向特性比圖像顯示板的反射光的角度特性還要窄，就能提高圖像顯示裝置的正面的照明強度。
按照本發(fā)明的第三面光源裝置是，具有光源和能把從上述光源導(dǎo)入的光從幾乎遍及整個光出射面上射出去的，大致呈長方形的導(dǎo)光板的面光源裝置，其特征在于，從上述導(dǎo)光板射出去的光通量中50％以上的光通量，是在上述出射光的亮度在最大值的1/2以上的角度范圍內(nèi)射出去的，從導(dǎo)光板的長邊方向和短邊方向看上述角度范圍時，其寬度分別為30°以上，70°以下。
在使用大致呈長方形的導(dǎo)光板的面光源裝置中，如果把大部分出射的光都集中在亮度為最大亮度1/2以上的范圍內(nèi)，而且使其角度的寬度(總寬)為30°～70°，那么，就能獲得雖然還不能說是理想的定向特性，但卻能獲得良好的定向特性。
按照本發(fā)明的第四面光源裝置是，具有光源和能把從上述光源導(dǎo)入的光從幾乎遍及整個光出射面上射出去的導(dǎo)光板的面光源裝置，其特征在于，從上述導(dǎo)光板射出到垂直區(qū)域中的光的亮度，比射出到其周圍角度范圍的光的亮度低。
第四面光源裝置是一種特別適用于反射型圖像顯示裝置的面光源裝置，它與由于泄漏了來自面光源裝置的光而產(chǎn)生的干擾光而使從面光源裝置所射出來的光的定向特性容易受到影響的面光源裝置不同，即使面光源裝置的定向特性變化了，由于圖像顯示元件的散射特性，由圖像顯示元件所反射的返回來的光(圖像)也不會發(fā)生變化。因此，如果把在垂直于光發(fā)射面的垂直線方向上的面光源裝置的定向特性降低到低于周圍的亮度，就能減少正面方向的干擾光，從而提高圖像的清晰度。
按照本發(fā)明的第五面光源裝置是，具有光源和能把從上述光源導(dǎo)入的光從幾乎遍及整個光出射面上射出去的導(dǎo)光板的面光源裝置，其特征在于，在上述導(dǎo)光板的周邊范圍內(nèi)射出的光亮度最大的方向，與導(dǎo)光板中央部分所射出的光的亮度最大的方向相比較，向?qū)Ч獍逯醒氲姆较騼A斜。
由于第五面光源裝置那樣的導(dǎo)光板上位置的不同而使射出的光的亮度最大的方向變化，能使它具有棱鏡的作用，從而能減少面光源裝置的平面亮度的不均勻程度。例如，將設(shè)置在面光源裝置的后表面的，具有偏轉(zhuǎn)傾斜角和再射入面的散射光柵的形狀，每一個都根據(jù)其位置的不同而稍微加以變化，就能做到這一點，借此，就能使散射光柵具有棱鏡的作用。
本發(fā)明的第六面光源裝置是，具有下列各部分的面光源裝置能把導(dǎo)入的光從幾乎遍及整個光出射面上射出去的導(dǎo)光板；比上述導(dǎo)光板的光入射面小的光源；使得從上述光源射出的光散射到上述光入射面的幾乎整個面上的光束整形裝置，射入上述導(dǎo)光板的光通量中有50％以上的光通量，從垂直于導(dǎo)光板的光出射面的方向看，包含在26°以內(nèi)的區(qū)域中。
在上述第六面光源裝置中，由于使用了光束整形裝置，能使得從很小的光源發(fā)射出來的光在光束整形裝置的長度方向上散射，同時，使得射入導(dǎo)光板的大部分光通量，從垂直光出射面的方向看時，聚集在26°以內(nèi)，所以對于從導(dǎo)光板的光出射面射出來的光，在導(dǎo)光板的光入射面的長度方向上，能獲得40°以內(nèi)的很高的定向特性。
在本發(fā)明第六面光源裝置的實施例中，具有這樣的裝置，即，當(dāng)從垂直于光出射面的方向看上述導(dǎo)光板時，從上述光束整形裝置射出的全部光通量中，2/3以上的光，是從上述光束整形裝置的光出射面的長度方向40°以內(nèi)的區(qū)域上射出去的，在上述光束整形裝置的光出射面的一側(cè)，使得從光束整形裝置射出的光向著與光束整形裝置的光出射面垂直的方向偏轉(zhuǎn)的裝置。
在第六面光源裝置的實施例中，由于把從光束整形裝置射出的光通量的大部分集中在光束整形裝置的光出射面長度方向的40°以內(nèi)很狹窄的范圍內(nèi)，借助于這種偏轉(zhuǎn)裝置，使光向垂直方向射出，所以在光束整形裝置的長度方向上，能將方向集中的定向特性很高的光導(dǎo)入導(dǎo)光板內(nèi)部。更進一步，從導(dǎo)光板的光出射面射出的光，在與光束整形裝置長度方向?qū)?yīng)的方向上定向特性就很窄。
在第六面光源裝置的其他實施例中，上述光束整形裝置是由透明材料制成的，也可以在與它的光出射面相對的一面對置設(shè)置鏡面反射板。
在第六面光源裝置的本實施例中，由于在光束整形裝置的光出射面相對一側(cè)的面(后表面)上設(shè)置了反射板，所以能將從光束整形裝置的后表面泄漏的光被反射板反射，使它再一次射入光束整形裝置內(nèi)部去，因而能提高光的利用率，并且提高面光源裝置的亮度。而且，由于使用鏡面反射板作為反射板，所以能借助于從光束整形裝置泄漏出來，通過鏡面反射板的反射再一次射入的光，以使從光束整形裝置射出的光的方向不散亂，使得從光束整形裝置射出來的偏轉(zhuǎn)以后的光的定向特性非常狹窄。此外，作為上述光束整形裝置，例如，可使用折射率很高的透明樹脂制成的，做成光出射面及其后表面不平行的裝置。
本發(fā)明的第七面光源裝置是具有下列各部分的裝置隔開間隔排列的多個比較小的光源；使得從這些光源射出的光的定向特性在上述光源排列的方向上很狹窄的裝置；以及使得從上述光源導(dǎo)入的光在幾乎整個光出射面上散射之后，再從光出射面射出的導(dǎo)光板，在射入上述導(dǎo)光板的光通量中，有50％的以上的光通量，從垂直于導(dǎo)光板的光出射面的方向看，其射出的角度范圍在26°范圍以內(nèi)。
在第七面光源裝置中，由于射入到導(dǎo)光板的光通量中的一大半，從垂直于光出射面的方向看，都入射到26°角度范圍以內(nèi)，所以從導(dǎo)光板的光出射面射出的光的大部分，其射出的角度范圍，大致在點光源排列方向上40°角度范圍之內(nèi)。此外，由于從隔開間隔排列的多個小光源射出的光的定向特性，在光源排列的方向上，在射入導(dǎo)光板之前變窄了，所以，在導(dǎo)光板內(nèi)部僅使在導(dǎo)光板厚度方向上的定向特性變窄就可以了。這樣，在導(dǎo)光板內(nèi)部只要在一個方向上使定向特性一致，因而對光的控制就容易了，能提高從導(dǎo)光板的光出射面射出的光的控制性能。此外，由于射入到導(dǎo)光板中的光在一個方向上的定向特性變窄了，不需要用導(dǎo)光板來提高光在這個方向上的定向特性了，所以就能簡單地把導(dǎo)光板做得很薄。
在本發(fā)明的面光源裝置的第六或第七實施例中，也可以在上述角度范圍內(nèi)，在任何方向上，不使50％以上射入到上述導(dǎo)光板中的光通量集中在10°角度范圍之內(nèi)。
在本發(fā)明的面光源裝置的第六或第七實施例中，由于射入到導(dǎo)光板的光通量的大部分，在任何方向上都不集中在10°以內(nèi)的狹窄范圍之內(nèi)，所以如果視線只少許移動一點，也不會產(chǎn)生時隱時現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象。
在本發(fā)明的第六或第七面光源裝置的另一個實施例中，在上述導(dǎo)光板的光出射面或者與其相反的一面中至少一個面上，形成了具有偏轉(zhuǎn)傾斜面的凹凸光柵，該偏轉(zhuǎn)傾斜面朝向?qū)Ч獍鍍?nèi)部的法線向著布置了光源的方向傾斜，從垂直于上述導(dǎo)光板的光出射面的方向看時，上述法線方向與光在導(dǎo)光板中行進的方向平行。
在本發(fā)明的第六或第七面光源裝置的上述實施例中，由于形成了具有偏轉(zhuǎn)傾斜面的凹凸光柵，而且該偏轉(zhuǎn)傾斜面朝向?qū)Ч獍鍍?nèi)部的法線向著布置了光源的方向傾斜，當(dāng)從垂直于上述導(dǎo)光板的光出射面的方向看時，上述法線方向與光在導(dǎo)光板中行進的方向平行，所以，從垂直于光行進方向的方向上看，射入到偏轉(zhuǎn)傾斜面的光的一部分，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)傾斜面的全反射，從光出射面射出，其余的光都穿過偏轉(zhuǎn)傾斜面。結(jié)果，由于在射入到偏轉(zhuǎn)傾斜面的光中只有以特定角度射入的光才從光出射面射出，所以，從這個方向看時，從光出射面射出的光的定向特性很窄。
在本發(fā)明的第六或第七面光源裝置的又一個實施例中，包括上述導(dǎo)光板中的光的行進方向在內(nèi)的，向著垂直于導(dǎo)光板的光出射面的表面內(nèi)部射出的全部光通量中的2/3以上的光，從該導(dǎo)光板的光出射面看，在40°以內(nèi)的范圍射出，在上述導(dǎo)光板的光出射面一側(cè)，具有使得從該射出面射出的光向垂直于該射出面的方向偏轉(zhuǎn)的裝置。
在本發(fā)明的第六或第七面光源裝置的上述實施例中，由于將導(dǎo)光板內(nèi)的大部分光從導(dǎo)光板的光出射面射出之后都集中在40°角度的狹窄范圍內(nèi)，然后再借助于偏轉(zhuǎn)裝置使其向垂直方向射出，所以能射出在導(dǎo)光板的光出射面上方向集中的，定向特性很高的光，再借助于偏轉(zhuǎn)裝置，就能使得從導(dǎo)光板的光出射面射出的光的定向特性變窄。
在本發(fā)明的第六或第七面光源裝置的上述又一個實施例中，上述偏轉(zhuǎn)傾斜面的法線方向與垂直于上述導(dǎo)光板的光出射面的方向所成的角度在10°以下，在與上述導(dǎo)光板的光出射面相對的一面上，設(shè)有鏡面反射板。
若依第六或第七面光源裝置的上述實施例，使偏轉(zhuǎn)傾斜面的法線方向與垂直于上述導(dǎo)光板的光出射面的方向所成的角度在10°以下，但是，如果在上述光出射面與相對的一面之間，進行全反射，而且入射光的角度比全反射的臨界角度小時，則從光出射面射出的光，也能集中在狹窄的角度內(nèi)。特別是，如果使得偏轉(zhuǎn)傾斜面的法線方向與垂直于上述導(dǎo)光板的光出射面的方向所成的角度在10°以下，就能使射出的光集中在±20°的范圍內(nèi)。這種在大致在平行于導(dǎo)光板的光出射面方向上射出來的光，例如，借助于對著導(dǎo)光板的光出射面布置的，使得光偏轉(zhuǎn)的裝置，就能使光朝向垂直于光出射面的方向。
本發(fā)明的第八面光源裝置是，具有光源和使得從該光源導(dǎo)入的光在幾乎整個光出射面上散射之后，再從該光出射面上射出來的導(dǎo)光板的面光源裝置，在上述導(dǎo)光板上設(shè)有用于使導(dǎo)光板中行進的光進行全反射之后，從光出射面射出來的多個偏轉(zhuǎn)傾斜面，當(dāng)從垂直于上述導(dǎo)光板的光出射面的方向看時，光在導(dǎo)光板內(nèi)各個位置上的行進方向基本上匯集在同一個方向，而且，上述偏轉(zhuǎn)傾斜面的法線方向分布在以光的行進方向為中心的30°角度以內(nèi)，在包含該導(dǎo)光板中的光行進方向的、垂直于該導(dǎo)光板的光出射面的平面上，上述偏轉(zhuǎn)傾斜面的斷面呈直線狀。
按照第八面光源裝置，由于在導(dǎo)光板上設(shè)有用于使導(dǎo)光板中行進的光進行全反射之后，從光出射面射出來的多個偏轉(zhuǎn)傾斜面，所以能借助于以比全反射角更小的入射角，使射入到偏轉(zhuǎn)傾斜面的光透過，從垂直于偏轉(zhuǎn)傾斜面的斷面的方向看時，射出光的定向特性狹窄了。另一方面，當(dāng)從垂直于導(dǎo)光板的光出射面的方向看時，在導(dǎo)光板內(nèi)部各個位置上的光的行進方向基本上匯集到一個方向，而且，因為上述偏轉(zhuǎn)傾斜面的法線方向的分布以光的行進方向為中心，從光出射面的方向上看時，能使定向角非常窄的光在偏轉(zhuǎn)傾斜面上進行全反射，以此，使定向角擴大。因此，能將在垂直于導(dǎo)光板的光出射面的方向上具有過于寬廣的定向角，而在平行于導(dǎo)光板的光入射面的方向上又具有很狹窄的定向角的光，以適度的定向角發(fā)射出來，以使光的損失盡可能的小，并且能提高正面的亮度。特別是，從光出射面看，借助于將偏轉(zhuǎn)傾斜面分布在30°角以內(nèi)的角度上，就能使從該導(dǎo)光板的光出射面射出的光散射在±45°的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的第九面光源裝置是，具有光源和使得從該光源導(dǎo)入的光在整個光出射面上散射后，再從光出射面射出的導(dǎo)光板的面光源裝置，在上述導(dǎo)光板的光出射面或者其相反的一面中至少一個面上，形成多個凹形的光柵，上述光柵由用于使光全反射的偏轉(zhuǎn)傾斜面，以及用于使穿過該偏轉(zhuǎn)傾斜面的光再次射入的再次入射面所構(gòu)成；上述凹形光柵具有由偏轉(zhuǎn)傾斜面和再次入射面所構(gòu)成的，呈三角形凹槽的斷面，而且，在垂直于導(dǎo)光板中光的行進方向的方向上具有大致同樣的斷面，上述偏轉(zhuǎn)傾斜面對于設(shè)有凹形光柵的一面，具有45°～65°的傾斜角，從包含在該導(dǎo)光板中的光的行進方向的，垂直于該導(dǎo)光板的光出射面的平面的方向上看，有50％以上從導(dǎo)光板的光出射面射出的光通量，包含在從光出射面看的30°以內(nèi)的范圍內(nèi)。
在第九面光源裝置中，由于形成了多個凹形的光柵，而上述光柵由用于使光全反射的偏轉(zhuǎn)傾斜面，以及用于使穿過該偏轉(zhuǎn)傾斜面的光再次射入的再次入射面所構(gòu)成，所以能借助于在偏轉(zhuǎn)傾斜面上使在導(dǎo)光板內(nèi)行進的光進行全反射，使它從導(dǎo)光板的光出射面射出來。此外，由于透過偏轉(zhuǎn)傾斜面的光又從再次入射面回到導(dǎo)光板內(nèi)部，所以透過偏轉(zhuǎn)傾斜面的光不會有損失，從而能提高光的利用率，增加面光源裝置的亮度。更進一步，如果上述偏轉(zhuǎn)傾斜面對于設(shè)有凹形光柵的一面，具有45°～65°的傾斜角，就能使從光出射面測到從導(dǎo)光板的光出射面射出的大部分光通量從光出射面測出在30°以內(nèi)的狹窄的范圍內(nèi)射出。這樣，借助于適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)裝置，使得這些光向著垂直于光出射面的方向偏轉(zhuǎn)，就能在這個方向的上獲得30°以內(nèi)的狹窄的定向特性。
本發(fā)明的第一到第六，以及第八、第九面光源裝置的實施例，具有這樣的特征，即，把比較小的光源設(shè)置在大致做成長方形的導(dǎo)光板短邊一側(cè)的端部，并將該光源的發(fā)光面朝向位于上述導(dǎo)光板的對角方向上的角部。
按照第一到第六，以及第八、第九面光源裝置的實施例，能使得光很容易地到達靠近布置了光源的導(dǎo)光板的角部，以及在對角線方向與其相對的角部，使這些角部的亮度提高。
本發(fā)明的第十面光源裝置是，具有光源和使得從該光源導(dǎo)入的光在大致整個光出射面上散射后，再從光出射面射出的，大致呈長方形的導(dǎo)光板的面光源裝置，在上述導(dǎo)光板短邊一側(cè)的端部設(shè)有比較小的光源，設(shè)有該光源的導(dǎo)光板的短邊和位置靠近該光源的導(dǎo)光板的長邊，分別設(shè)有相對于相對的短邊和長邊傾斜的部分。
按照第十面光源裝置，由于設(shè)有光源的導(dǎo)光板的短邊和位置靠近該光源的導(dǎo)光板的長邊，分別相對于相對的短邊和長邊傾斜，借助于適當(dāng)選擇上述傾斜部分的傾斜角度，就能使從光源射出后在傾斜部分上反射的光，朝向任意的方向，特別是，由于能使光反射到光難以到達的，容易黯淡的部分，所以就能使面光源裝置的亮度分布均勻化。
本發(fā)明的第十一面光源裝置是，具有光源和使得從該光源導(dǎo)入的光在大致整個光出射面上散射后，再從光出射面射出的導(dǎo)光板的面光源裝置，其特征在于，上述光源的光譜具有多個峰值，上述導(dǎo)光板在其光出射面上形成抗反射膜，在這種抗反射膜上，存在著多個反射率對于垂直射入光的波長依賴性的極小值，這多個個極小值的最大的波長差，比上述光源的多個峰值的最大波長差大。
按照第十一面光源裝置，像發(fā)光二極管那樣的光源的波長光譜，即使有多個峰值，如果反射率對具有抗反射膜的垂直射入光的波長依賴性的多個極小值的最大波長差，比上述光源的多個峰值的最大波長差大，就能有效地抑制由于光源光所產(chǎn)生的眩光。
本發(fā)明的第十二面光源裝置是，具有光源和使得從該光源導(dǎo)入的光在整個光出射面上散射后，再從光出射面射出的導(dǎo)光板的面光源裝置，其特征在于，在與上述導(dǎo)光板的光出射面相對的一面上，形成多個凹形的光柵，在該導(dǎo)光板的光出射面及其相對的一面上，形成反射特性互相不同的抗反射膜。
按照第十二面光源裝置，由于在該導(dǎo)光板的光出射面及其相反的一面上，形成反射特性互相不同的抗反射膜。因而能根據(jù)導(dǎo)光板的后表面選擇適當(dāng)?shù)哪ず?，有效地抑制用于圖像顯示裝置上的畫面的眩光。例如，在形成凹形光柵一側(cè)的表面上，所確定的抗反射膜厚可用于防止外來光的反射，而在凹形光柵與相對的表面上，則能用于抑制由于光源光造成的反射。此外，本實施例對于面光源裝置使用前照光的情況特別有效。
本發(fā)明的第十三面光源裝置是，具有光源和使得從該光源導(dǎo)入的光在大致整個光出射面上散射后，再從光出射面射出的導(dǎo)光板的面光源裝置，其特征在于，上述導(dǎo)光板在光出射面與相對的表面上形成多個凹形的光柵，在上述光出射面及與其相對的表面上形成抗反射膜，這種抗反射膜在沒有凹形光柵的平坦面與凹形光柵之間的交界部分上的抗反射膜的膜厚，與在上述平坦面上的抗反射膜的膜厚不同。
按照第十三面光源裝置，由于在導(dǎo)光板的光出射面與相對的表面的凹形光柵與平坦面的交界部分上的抗反射膜的膜厚與平坦面上的膜厚不同，所以在凹形光柵以外的平坦面上，把抗反射膜的膜厚確定得能用于防止外來光的反射，而在凹形光柵邊緣的交界部分上，把抗反射膜的膜厚確定得能用于抑制光源光所產(chǎn)生的反射等等，根據(jù)部位的不同選擇適當(dāng)?shù)哪ず?，所以，能有效地抑制眩光。此外，通過改變抗反射膜的材料，也能夠簡單地用控制膜厚的方法，抑制外來光的眩光和光源光的眩光。另外，這種實施例對于面光源裝置使用前照光的情況特別有效。
由于本發(fā)明的各種各樣面光源裝置具有以上所述的構(gòu)成，沒有使面光源裝置的定向特性狹窄到使圖像閃爍的程度，而且，由于把定向特性壓縮到某種程度的窄，使光的損失變少了，正面的亮度提高了。
本發(fā)明的面光源裝置的制造方法，是在與導(dǎo)光板的光出射面相對一側(cè)的表面上形成多個凹形光柵的權(quán)利要求11、15、19和20中所記載的面光源裝置的制造方法，包括制成面積比所需要的導(dǎo)光板寬大的平板的注射成型工序，以及在上述平板上切掉所需要的導(dǎo)光板以外的部分的工序。
按照本發(fā)明的面光源裝置的制造方法，不是直接成形為最后成品形狀的導(dǎo)光板，而是，首先成型為尺寸比它大的導(dǎo)光板之后，再對其切割，切成作為最后成品的導(dǎo)光板，因而，很大的導(dǎo)光板自然形成為在成形時的樹脂流動性良好的形狀。因此，就能防止由于成形時樹脂的流動不均勻而難以達到全面均勻的光柵的復(fù)制性的困難，并且在導(dǎo)光板上易于產(chǎn)生翹曲。
本發(fā)明的液晶顯示裝置，具有生成圖像的液晶顯示板，以及為照亮上述液晶顯示板用的，如權(quán)利要求1～20中任何一項中所記載的面光源裝置。按照本發(fā)明的液晶顯示裝置，能夠很明顯地提高液晶顯示裝置的顯示清晰度。
本發(fā)明的移動電話，是具有送話和受話功能的移動電話，其特征在于，它還具有如權(quán)利要求22所記載的包含液晶顯示裝置的顯示部分。按照本發(fā)明的移動電話，能明顯提高移動電話的顯示裝置的顯示清晰度。
本發(fā)明的信息終端設(shè)備是具有信息處理功能的信息終端設(shè)備，它還具有如權(quán)利要求22所記載的包含液晶顯示裝置的顯示部分。按照本發(fā)明的信息終端設(shè)備，能明顯提高信息終端設(shè)備的顯示裝置的顯示清晰度。
此外，本發(fā)明以上所說明的各種構(gòu)成要素，可在有限的范圍內(nèi)進行各種組合。


圖1是以往具有普通構(gòu)造的面光源裝置的分解透視圖；圖2是圖1中的面光源裝置的斷面圖；圖3是表示圖1中的面光源裝置的定向特性的圖；圖4是具有另一種構(gòu)造的以往面光源裝置的分解透視圖；圖5是表示圖4中的面光源裝置的定向特性的圖；圖6是表示具有又一種構(gòu)造的以往面光源裝置的構(gòu)成的平面圖；圖7是表示圖6中的面光源裝置的散射光柵的形狀和作用的圖；圖8是表示圖6中的面光源裝置的定向特性的圖；圖9是以往的前照光型面光源裝置的斷面圖；圖10是說明面光源裝置的所希望的定向特性的圖；圖11是表示用于比較的定向特性的一個例子的圖；圖12(a)是表示所希望的定向特性一個例子的特性圖，圖12(b)是表示定向特性更好的一個例子的特性圖；圖13是表示理想的定向特性，使用棱鏡板時的定向特性，以及使用散射光柵時X軸方向和Y軸方向的定向特性的圖；圖14是以透視的方式表示從面光源裝置射出的光的定向特性的圖；圖15是將反射型液晶顯示板與前照光型的面光源裝置組合后的面光源裝置的示意圖；圖16中的(A)(B)(C)(D)是表示面光源裝置的定向特性的圖，其中的(a)(b)(c)(d)是表示與反射型液晶顯示板相對應(yīng)的反射光強度的角度特性的圖；圖17(a)是說明在反射型液晶顯示板的反射光強度的角度特性分布中的半值總寬的圖，圖17(b)是說明面光源裝置的定向特性中的半值總寬的圖；圖18是本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的面光源裝置構(gòu)造的分解立體圖；圖19是圖18中的面光源裝置所用的發(fā)光部分的平面形狀的光的行進過程的圖；圖20表示在后表面使用鏡面反射板的，從圖19中的發(fā)光部分射出的光的定向特性的圖；圖21是表示在圖19的發(fā)光部分中，用漫反射板代替后表面的鏡面反射板的情況下，出射光的定向特性的圖；圖22是說明圖20和圖21中求出α方向上的光強度(能量)的方法的圖；圖23(a)是表示導(dǎo)光板的厚度方向(z軸方向)上散射的光的定向特性的圖，圖23(b)是表示導(dǎo)光板的寬度方向(x軸方向)上散射的光的定向特性的圖，圖23(c)是表示導(dǎo)光板的厚度方向和寬度方向(z軸方向、x周方向)上散射的光的定向特性的圖；圖24是當(dāng)在導(dǎo)光板寬度方向散射的光在散射光柵的偏轉(zhuǎn)傾斜面上進行全反射時，表示光的方向變化的情形的圖；圖25(a)、(b)是當(dāng)在導(dǎo)光板寬度方向散射的光在散射光柵的偏轉(zhuǎn)傾斜面上進行全反射時，表示光的方向變化的另一種情形的圖；圖26是表示透過散射光柵的偏轉(zhuǎn)傾斜面，從后表面再一次射入導(dǎo)光板內(nèi)的行進過程的圖；圖27(a)是表示射入散射光柵之前的光的方向的圖；圖27(b)是表示在散射光柵的偏轉(zhuǎn)傾斜面上全反射的光和反射后的光的方向的圖；圖27(c)是表示透過散射光柵的偏轉(zhuǎn)傾斜面之后，再從后表面射入的光，以及再次射入后的光的方向的圖；圖28是從在導(dǎo)光板中光的行進方向(y軸方向)看時，光的空間頻率的圖；圖29是表示從面光源裝置的光出射面射出的光的定向特性的圖；圖30是說明當(dāng)光從發(fā)光部分斜向?qū)雽?dǎo)光板時，散射光柵的設(shè)計方法的圖；圖31是說明檢查導(dǎo)光板中的光的定向特性的方法的圖；圖32是表示斷面呈圓弧形的散射光柵(比較例)中反射光的反射過程的圖；圖33是表示斷面呈鋸齒形的散射光柵(比較例)中反射光的反射過程的圖；圖34(a)是表示在斷面呈直角三角形的散射光柵的偏轉(zhuǎn)傾斜面上進行全反射的光的反射過程的圖，圖34(b)是表示透過前方的散射光柵后，在后方的散射光柵上反射出來的光的反射過程的圖；圖35是表示偏轉(zhuǎn)傾斜角的角度變化到45°、55°、65°時，光從面光源裝置射出的角度與光強度之間的關(guān)系的圖；圖36是表示散射光柵中的偏轉(zhuǎn)傾斜面的傾斜角γ，后表面的傾斜角δ，從光出射面射出來的角度ε的定義的圖；圖37(a)(b)是用來說明圖35所示的出射角度與光強度之間的關(guān)系的圖，圖37(a)表示大致水平地射入的光在偏轉(zhuǎn)傾斜面上反射的情形，圖37(b)表示從下方射入的光在偏轉(zhuǎn)傾斜面上反射的情形；圖38(a)是表示反射型液晶顯示板的散射特性的圖，圖38(b)是表示導(dǎo)光板射出的光強度的角度特性的圖，圖38(c)是表示從反射型液晶元件射出來的光強度的角度特性的圖；圖39是表示散射光柵后表面的傾斜角小的情況下，光透過偏轉(zhuǎn)傾斜面后，再從后表面入射的行進過程的圖；圖40是表示散射光柵后表面的傾斜角小的情況下，光透過偏轉(zhuǎn)傾斜面后的行進過程的圖；圖41(a)是從線光源導(dǎo)入導(dǎo)光板內(nèi)的光的行進方向的示意圖，圖41(b)是從隔開間隔布置的多個點光源導(dǎo)入導(dǎo)光板內(nèi)的光的行進方向的示意圖，圖41(c)是從集中配置在一處的多個點光源導(dǎo)入導(dǎo)光板內(nèi)的光的行進方向的示意圖；圖42是按照本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的面光源裝置和所使用的反射型液晶顯示裝置的示意側(cè)視圖；圖43是圖42中的面光源裝置中的導(dǎo)光板的散射光柵的放大斷面圖；圖44是按照本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例的面光源裝置的示意平面圖；圖45是從圖44中的面光源裝置發(fā)射出來的光的定向特性的圖；圖46是按照本發(fā)明的第四優(yōu)選實施例的面光源裝置的示意平面圖；圖47是在圖46中的面光源裝置中的導(dǎo)光板上所設(shè)置的散射光柵的放大平面圖；圖48是圖46中的散射光柵的變型的例子；圖49是表示彎曲后的散射光柵以及射入其中的光的圖；圖50是表示在圖49的e點反射的光L4的定向特性的圖；圖51(a)是從z軸方向看在圖49的e點、f點、g點反射的光線L4、L5、L6的方向的圖，圖51(b)是表示在偏轉(zhuǎn)傾斜面反射出來的圖51(a)中C1、C2光的圖；圖52是表示圖49中所示的光的出射區(qū)域的圖；圖53是按照本發(fā)明的第五優(yōu)選實施例的面光源裝置的立體圖；圖54是表示圖53中的面光源裝置的光的行進過程的圖；圖55是表示在導(dǎo)光板的后表面使用鏡面反射板時，表示與光出射面平行方向(y軸方向)、與射出的光所成的角度、以及射出的光的強度之間的關(guān)系的圖；圖56是表示在導(dǎo)光板的后表面使用漫反射板時，表示與光出射面平行方向(y軸方向)、與射出的光所成的角度、以及射出的光的強度之間的關(guān)系的圖；圖57是使用形成不同結(jié)構(gòu)的散射光柵的導(dǎo)光板的面光源裝置的示意側(cè)視圖；圖58是使用又一種形成不同結(jié)構(gòu)的散射光柵的導(dǎo)光板的面光源裝置的示意側(cè)視圖；圖59是使用多個點光源的比較例的示意圖；圖60是使用多個點光源和柱面透鏡的比較例的一部分切掉后的示意立體圖；圖61是表示使用多個點光源和凹透鏡，以便射出定向特性很窄的光線的面光源裝置的示意立體圖；圖62是表示按照本發(fā)明的第六優(yōu)選實施例的面光源裝置的示意平面圖；圖63是表示把圖62中的面光源裝置作為背照光使用時的液晶顯示裝置的示意側(cè)視圖；圖64是表示把圖62中的面光源裝置作為前照光使用時的液晶顯示裝置的示意側(cè)視圖；圖65(a)是表示彎曲后的散射光柵的平面圖，圖65(b)是圖65(a)中沿J-J線的斷面圖；圖66是表示圖65中的散射光柵的偏轉(zhuǎn)傾斜面上反射的光散射圖；圖67是表示圖65中透過散射光柵的光的圖；圖68(a)是圖65中的設(shè)有散射光柵的導(dǎo)光板的平面圖，圖68(b)是圖68(a)的a部放大圖，圖68(c)是圖68(a)的b部放大圖，圖68(d)是圖68(a)的c部放大圖；圖69是表示圖65的導(dǎo)光板上，離開發(fā)光部分(光源)的距離與散射光柵的光柵密度之間的關(guān)系的圖；圖70是表示圖65的導(dǎo)光板上，離開發(fā)光部分(光源)的距離與散射光柵的光柵長度之間的關(guān)系的圖；圖71是表示圖65的導(dǎo)光板上，離開發(fā)光部分(光源)的距離與散射光柵的光柵數(shù)密度(光柵數(shù)/面積)之間的關(guān)系的圖；圖72是表示在圖65的面光源裝置上中，用于在光出射面的角部上射出更多的光線的結(jié)構(gòu)及其作用的示意圖；圖73是表示鑲?cè)牍潭蚣軆?nèi)的導(dǎo)光板的示意圖；圖74是在圖73的導(dǎo)光板的光柵面的一側(cè)所形成的防止反射膜的局部放大斷面圖；圖75是表示發(fā)光二極管的波長與射出的光的強度之間的關(guān)系圖；圖76是表示防止反射膜上的入射光的波長與反射率之間的關(guān)系的圖；圖77是說明用于在散射光柵的邊緣上形成厚度較厚的防止反射膜的方法的示意圖；圖78是表示由導(dǎo)光板的有光柵一側(cè)的表面和光出射面所反射出來成為眩光的光，與設(shè)置在導(dǎo)光板的有光柵一側(cè)的表面和光出射面上的防止反射膜的圖；圖79是表示從白色發(fā)光二極管射出來的光的強度和波長特性的圖；圖80是表示安裝在導(dǎo)光板上的發(fā)光部分的構(gòu)造的斷面圖；
圖81是表示安裝在電路底板上的液晶顯示裝置的側(cè)視圖；圖82是表示在模具的長方形模腔內(nèi)形成長方形導(dǎo)光板時，表示樹脂流動的圖；圖83是說明用具有比目標(biāo)導(dǎo)光板更大，而且樹脂流動順暢的模腔的模具來成型的狀態(tài)的圖；圖84是移動電話的正視圖；圖85是PDS的正視圖；圖86(A)(a)是表示從導(dǎo)光板射出的光線的射出光的強度分布圖；圖8(B)(b)是表示由導(dǎo)光板下表面反射的，從光的射出表面發(fā)射出來的光的強度分布圖；圖86(C)(c)是表示液晶顯示板的散射特性圖；圖86(D)(d)是表示從液晶顯示板射出來的光強度特性圖；圖86(E)(e)是表示面光源點亮?xí)r的S/N比的圖；圖87是表示使用按照本發(fā)明的第七優(yōu)選實施例的面光源裝置的散射光柵的平面圖；圖88(a)是按照本發(fā)明的第八優(yōu)選實施例的面光源裝置的示意圖；圖88(b)是用于進行比較說明的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
在移動電話之類便攜式的設(shè)備上，其顯示裝置(液晶顯示裝置)大多是為一個人看的，不需要廣闊的視角。根據(jù)試驗的結(jié)果，在步行過程中看便攜式的設(shè)備上的圖像時，當(dāng)從與畫面垂直的方向測量，光射出的范圍只在10°以內(nèi)，如果在看畫面的方向搖擺，畫面就會閃爍，就很難看清楚，如果從與畫面垂直的方向測量，光射出的范圍只在20°以內(nèi)，就容易看清楚，如果在30°以上，就能萬全看清除了。
從這個試驗結(jié)果可知，如果從與畫面垂直的方向測量，所射出的光在20°～30°范圍之外，那么這些光就都沒用了，將使得液晶顯示裝置的清晰度下降。換言之，為了提高面光源裝置的光的利用率，提高液晶顯示裝置的清晰度，如果能使得從面光源裝置所發(fā)射出來的光的定向特性寬于10°，但在20°～30°的范圍內(nèi)，就很好。
可是，從導(dǎo)光板射出來的光的定向特性，很容易利用散射板使其散射，相反，卻很難讓它變窄。雖然能借助于使用棱鏡板使光線的方向一致，但是，對于發(fā)射方向很寬廣的光線，即使使用棱鏡板，也很難把它們的方向集中起來。此外，為了不使面光源裝置的厚度太厚，也不希望使用棱鏡板。
由此可知，為了制成效率和清晰度都很高的面光源裝置，不是靠使用棱鏡板，而是要在導(dǎo)光板發(fā)射出來的光線中，提高從垂直于光發(fā)射表面的法線開始測量的角度在20°以內(nèi)，到30°以內(nèi)發(fā)射出來的光的比例，在此角度范圍內(nèi)所發(fā)射的光的比例至少要在1/2以上，最好在2/3以上。
此外，如圖10所示，從面光源裝置發(fā)射出來的光的方向，是相對于垂直于面光源裝置41(導(dǎo)光板)的光出射面的法線而言的方向(下文中，將上述法線方向稱為z軸方向，將與面光源裝置的一對邊緣平行的方向稱為x軸方向，將與面光源裝置的另一對邊緣平行的方向稱為y軸方向)。例如，如果說的是θ＝30°以內(nèi)的方向，就是指與z軸成θ＝30°以內(nèi)的全方位角，指的是向圖10中有陰影線區(qū)域發(fā)射的光的出射方向。試舉一例，如圖11所示，當(dāng)面光源裝置在zx平面內(nèi)發(fā)射基本上為朗伯(lambert)光那樣的光時，從與zx平面垂直的方向上看，包含在30°以內(nèi)的光很少，而從與yz平面垂直的方向上看，則在30°以內(nèi)幾乎包含了所有的光。在這種情況下，本說明書中所說的30°以內(nèi)的光，并不是指在30°以內(nèi)的方向上幾乎全部發(fā)射出來的光。即，在本說明書中，例如，說到在30°以內(nèi)的方向上發(fā)射出來的光時，不是只從某一個方向看的情形，而是必須是從所有的方向看，與z軸成30°角以內(nèi)的方向上出射的光。
圖12(a)表示從面光源裝置41發(fā)射出來的在θ范圍內(nèi)的大部分光的定向特性，如果考慮從面光源裝置41發(fā)射的光的理想的定向特性，則如圖12(b)所示，希望在θ＝20°～30°(總寬為40°～60°)以內(nèi)的范圍內(nèi)亮度均勻，在此范圍以外的方向上沒有光線。由于實現(xiàn)了這樣的定向特性，即使觀察的方向變化了(即，畫面的角度搖擺)，也不會發(fā)生圖像的亮度改變而閃爍的現(xiàn)象。此外，不管角度如何不同，是從畫面的中央還是從其端部看，亮度都是一樣的。結(jié)果，畫面就能看得很清楚。
如果以橫坐標(biāo)軸表示出射角度，以縱坐標(biāo)軸表示亮度，這種理想的定向特性就是圖13中以雙點劃線表示的矩形特性。要準(zhǔn)確地實現(xiàn)這樣的定向特性是很困難的?？墒牵词共荒塬@得這種理想的定向特性，也可以通過如下的方式來獲得良好的定向特性讓所出射的光沿著基本上與光出射面垂直的方向(z軸方向)出射，所出射的光的亮度的角度分布方面，所出射的全部光線的一半以上都包含在具有最大亮度的1/2的角度范圍內(nèi)，而且，如圖14所示，假設(shè)這個角度范圍的寬度(總寬角度)在x方向和y方向分別為Δθx和Δθy，則至少30°≤Δθx≤70°30°≤Δθy≤70°。
更進一步，如果40°≤Δθx≤60°40°≤Δθy≤60°則可望獲得所要求的定向特性。
下面，考慮作為前照光使用的面光源裝置41的情況。在前照光型的面光源裝置41的情況下，必須考慮它與反射型液晶顯示板42的反射光角度特性之間的關(guān)系。此時，所謂反射型液晶顯示板42的反射光角度特性，如圖15所示，說的是當(dāng)平行光射入反射型液晶顯示板42的情況下，反射光強度與角度的相關(guān)性。圖16(A)(B)(C)(D)表示了前照光型面光源裝置41的定向特性，從(A)到(D)，其定向特性依次變寬。此外，圖16(a)(b)(c)(d)表示了反射型液晶顯示板42的反射光的角度特性，(a)(b)(c)(d)分別與定向特性(A)(B)(C)(D)相對應(yīng)。
如圖16所顯示的，隨著面光源裝置41的定向特性的擴大，液晶顯示板42的反射光強度的角度特性也依次變得平緩。而且，如圖16(D)(d)所示，當(dāng)面光源裝置41的定向特性比液晶顯示板42的反射光強度的角度特性還要寬時，則與圖16(A)(a)；(B)(b)；(C)(c)所示的面光源裝置41的定向特性比液晶顯示板42的反射光強度的角度特性狹窄時的情況相比，被液晶顯示板42所反射的光，在垂直方向上的分量的強度變小了。
就圖16中所示的情況而言，在從面光源裝置41發(fā)射出來的光中，從與液晶顯示板42垂直的軸線測量，在成30°角以外的角度所發(fā)射出來的光，實質(zhì)上已經(jīng)完全消失了。
因此，在前照光型面光源裝置41的情況下，在反射型液晶顯示板42的反射光強度角度分布的半值總寬的角度范圍內(nèi)，希望從面光源裝置41發(fā)射出來的光中，有一半以上，最好有2/3以上的光線，其定向特性變得很狹窄。不過，所謂反射型液晶顯示板42的反射光強度角度分布的半值總寬，雖然是指如圖17(a)所示的，其值為最大值的1/2的兩點之間的角度，但是，由于面光源裝置41的定向特性具有如圖17(B)所示的，中央向上凸出的峰值，所以，在與中央峰值位置錯開的位置上，例如與峰值錯開5°的位置上，強度為1/2的兩點之間的角度，都稱之為半值總寬。
下面，詳細說明具有接近上述理想的定向特性的面光源裝置的各種實施例。
(第一優(yōu)選實施例)
首先，圖18是本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的背照光型面光源裝置43構(gòu)造的分解立體圖。該面光源裝置43由透明的導(dǎo)光板44，以及與導(dǎo)光板44的光入射面44a對置配置的發(fā)光部分45所構(gòu)成。導(dǎo)光板44用折射率高的透明樹脂，例如聚碳酸酯樹脂和異丁烯樹脂等，做成矩形的平板形狀，在其下表面，形成了幾乎沿著其寬度方向全長延伸，而且互相平行的多條散射光柵46。散射光柵46的斷面大致呈直角三角形，由光源一側(cè)的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a，和大致呈垂直面的后表面(再次入射面)44b所構(gòu)成。散射光柵46是由在導(dǎo)光板44的下表面進行雕刻而形成的，相互之間隔開間隔，離開光入射面44a的距離越遠，散射光柵46之間的間隔越短。
發(fā)光部分45由下列各部分構(gòu)成用折射率高的透明樹脂做成的楔形導(dǎo)光體47(下稱楔形導(dǎo)光體)；與楔形導(dǎo)光體47側(cè)端面對置配置的小光源48(下稱點光源)；布置在楔形導(dǎo)光體47的后表面的鏡面反射板49；以及布置在楔形導(dǎo)光體47的前表面的棱鏡板50。此處，點光源48是把一個或者多個發(fā)光二極管封裝在透明樹脂內(nèi)部的光源，透明樹脂除了前表面之外都用白色樹脂涂覆，從發(fā)光二極管發(fā)射出來的光，直接或者經(jīng)過白色樹脂的背面反射之后，以很高的效率向前射出(請參照圖80)。
從點光源48發(fā)射出來的光(朗伯(lambert)光)，從楔形導(dǎo)光體47的側(cè)端面射入楔形導(dǎo)光體47內(nèi)。如圖19所示，射入楔形導(dǎo)光體47內(nèi)的光，在謝導(dǎo)光體47內(nèi)部，反復(fù)地被它的前表面(光出射面)47a和背表面反射，每一次被楔形導(dǎo)光體47背表面的反射，向著前表面47a的入射角都變小，在向楔形導(dǎo)光體47的前表面47c的入射角變得小于全反射的臨界角時，就從楔形導(dǎo)光體47的前表面47a向外部射出。此外，如圖19中的虛線所示，從楔形導(dǎo)光體47的背表面向外部射出去的光，由于鏡面反射板49的反射，又回到導(dǎo)光體47內(nèi)，再從楔形導(dǎo)光體47的前表面47a射出去。這樣，從楔形導(dǎo)光體47的前表面47a發(fā)射出去的光，便大致與楔形導(dǎo)光體47的前表面47a平行的方向(簡稱x軸的負方向)一致。
布置在楔形導(dǎo)光體47前表面47a的棱鏡板50也是用折射率高的透明樹脂(例如，折射率為1.59的透明樹脂)制成的，在棱鏡板50的前表面，排列著多個棱鏡50a。各棱鏡50a都做成斷面頂角為40°的三角形，沿著上下方向(導(dǎo)光板44的厚度方向)延伸。于是，從上述楔形導(dǎo)光體47的前表面47a射出的光，由于穿過棱鏡50a而被折射，偏轉(zhuǎn)到大致與棱鏡板50垂直的方向上之后，大致垂直地從光入射面44a向?qū)Ч獍?4內(nèi)部射入。于是，借助于這種發(fā)光部分45，就能把從點光源48發(fā)射出來的光，向棱鏡板50的幾乎全長上漫射出射，能將點光源48變換成所謂的線光源。
由于在棱鏡板50上的棱鏡斷面頂點的圓角等的成型誤差和菲涅爾反射，穿過棱鏡板50的光的一部分變成了漫射光。這樣，如果假設(shè)從點光源48發(fā)射出來的光中，至少有一半以上，被棱鏡板50偏轉(zhuǎn)，以所希望的角度(在本實施例中，是與光入射面44a垂直的方向)射入導(dǎo)光板44中，那么，從楔形導(dǎo)光體47的前表面47a以與該前表面47a大致平行地射出來的光的比例，優(yōu)選達到從點光源48發(fā)射出來的全部光線的2/3以上。
為了比較起見，看一看在楔形導(dǎo)光體47的后表面使用漫反射板來代替鏡面反射板49的情況，從楔形導(dǎo)光體47的前表面47a沿著該前表面47a所發(fā)射出來的光，不到從點光源48發(fā)射出來的全部光的一半。其理由是，如圖19中的虛線所示的光那樣，由于從楔形導(dǎo)光體47的后表面泄漏出來的光射在漫反射板上，幾乎按朗伯光的分布被反射，所以沿著楔形導(dǎo)光體47前表面47a(大致沿著x軸的負向)射出去的光，幾乎都消失了。
以上敘述了借助于本實施例那樣結(jié)構(gòu)的發(fā)光部分45把點光源轉(zhuǎn)換成線光源的情形，更進一步，還能把從該線光源發(fā)射出來的光線的方向匯集到大致一致的方向上。圖20表示把沒有散射作用，入射角與反射角相等的鏡面反射板布置在楔形導(dǎo)光體47的后表面的情況下，測定從楔形導(dǎo)光體47發(fā)射出來的光與其前表面47a(x軸的負向)所成的角度α(參見圖19)，同在該方向的光的強度之間的關(guān)系的結(jié)果。圖21則表示用楔形導(dǎo)光體47的后表面的鏡面反射板取代漫反射板的情況下，測定從楔形導(dǎo)光體47發(fā)射出來的光與其前表面47a(x軸的負向)所成的角度α(參見圖19)同在該方向的光的強度之間的關(guān)系的結(jié)果。在這一測定過程中，使用了長30mm，厚1mm，與點光源48相對的側(cè)面的寬度為2mm，折射率為1.53的楔形導(dǎo)光體47，以及長約30mm的鏡面反射板或漫反射板。此外，還在除去棱鏡板50的狀態(tài)下進行了測定。
在圖20和圖21所示的曲線圖中，所謂α方向的光強度(光能)，并不是垂直于楔形導(dǎo)光體47的前表面47a的平面(圖22中的xy平面)上，向α方向所射出的光的強度的角度分布，而是表示從前表面47a射出來的光線全部投影在該平面上，此時在α方向單位角度(dα＝1)內(nèi)所包含的光的強度。
由圖20可知，即使在使用鏡面反射板的情況下，也大約在不到30°的方向上光強度為最大，全部光通量的98％集中在0°～40°的范圍內(nèi)。這些光在棱鏡板50上偏轉(zhuǎn)，也射入導(dǎo)光板44時，即使由于棱鏡板50制造誤差而產(chǎn)生10％左右的損失，從上方(z軸方向)看，也有80％以上的光匯集在±13°的范圍內(nèi)。與此相反，如圖21所示，在平常使用的散射性很強的反射板的情況下，只有52％的光集中在0°～40°的范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)加上由于棱鏡板50所造成的損失時，不可能在導(dǎo)光板44內(nèi)部使定向特性變窄。
因此，借助于這種發(fā)光部分45，使用發(fā)光二極管那樣的點光源48和楔形導(dǎo)光體47，就能夠像線光源那樣，在很長的區(qū)域內(nèi)發(fā)光，而且，能夠使從點光源發(fā)射出來的朗伯光大致匯集成一致的，作為定向特性狹窄的光射出。
這樣，從光入射面44a射入導(dǎo)光板44內(nèi)的光，就在導(dǎo)光板44的上表面(光出射面44b)與下表面之間反復(fù)地進行全反射，同時，通過導(dǎo)光板44內(nèi)部，從發(fā)光部分45的近側(cè)向著遠側(cè)行進。然后，當(dāng)射入設(shè)置在導(dǎo)光板44底面上的三角形的散射光柵46中時，其一部分被散射光柵46反射，從光出射面44b射出去。由于這種三角形的散射光柵46沿著x軸方向呈長形，所以即使被它反射出去，在x軸方向上的光的定向特性也不會變化。因此，由由發(fā)光部分45匯集的x軸方向上，定向特性狹窄的光，經(jīng)過散射光柵46反射后，在向z軸方向射出去之后，也仍然保持x軸方向上的定向特性狹窄的狀態(tài)。另一方面，在導(dǎo)光板44內(nèi)部傳輸?shù)墓?，雖然要在z軸方向上散射，但，當(dāng)這種散射由散射光柵46向z軸方向反射時，就成為y軸方向的散射?？墒牵@種y軸方向的散射，能借助于被散射光柵所反射的光的角度的限制而變窄，能使得從光出射面44b射出來之后的光在y軸方向的定向特性，比它在導(dǎo)光板44內(nèi)部的z軸方向的定向特性還狹窄。在典型的例子中，從x軸方向看到的從導(dǎo)光板44的光出射面44b射出來的光的定向特性，大致以z軸方向為中心的全寬大約在55°的范圍內(nèi)，從y軸方向看時的定向特性，以z軸方向為中心的全寬大約在25°的范圍內(nèi)。
因此，借助于這種面光源裝置43，不使用棱鏡板之類的元件，就能使光沿垂直于面光源裝置43的方向發(fā)射出去，能使其定向特性狹窄，實現(xiàn)接近于理想定向特性的定向特性。而且，由于不使用棱鏡板，在降低面光源裝置43成本的同時，還能使面光源裝置43的厚度變薄。
與此相反，借助于在互相垂直于光柵方向上重疊兩塊棱鏡板來提高光定向特性的方法中，光的定向特性如圖13中的虛線的圖形所示。而且，即使在射入棱鏡板之前的光定向特性為±30°，在通過了兩塊重疊的棱鏡板之后，在±20°范圍內(nèi)射出的光就達不到一半以上。
此外，在這種面光源裝置43中，在靠近發(fā)光部分45的范圍內(nèi)，散射光柵46的間隔較寬，隨著離開發(fā)光部分45的距離的增大，由于散射光柵46的間隔逐漸縮短，在整個導(dǎo)光板44的光出射面44b上的亮度便趨于一致。
其次，詳細說明斷面做成三角形的散射光柵46的作用?，F(xiàn)在，對于射入散射光柵46之前的光定向特性，考慮像圖23(a)那樣的，僅僅在x軸方向狹窄的光，或者像圖23(b)那樣的，僅僅在z軸方向狹窄的光，或者像圖23(c)那樣的，在x軸方向和z軸方向都狹窄的光。其中，在圖23(c)那樣的情況下，不包括在任何方向都不具有像圖23(a)(b)那樣的狹窄的定向特性的情況。
接著，考慮圖23(b)所示的，定向特性只在z軸方向狹窄的光射入散射光柵46中的情況。此時，如圖24所示，，當(dāng)射入散射光柵46的光全部被散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a全反射時，被散射光柵46反射的光的定向特性不發(fā)生變化。特別是，x軸方向的定向特性不會變窄。所以，如圖25(a)(b)所示，加大散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角度，使一部分光被散射光柵46反射，另一部分光穿過散射光柵時，被散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a全反射的光，便向著對z軸的傾斜度很大的方向射出，另外，如圖26所示的，穿過散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a，從后表面再射入的光，在再次射入時，角度也改變了，使得z軸方向的定向特性完全發(fā)散了。因此，在圖23(b)那樣的只在z軸方向定向特性狹窄的光，要使它在x軸方向的定向特性也狹窄，是非常困難的。
與此相反，如果是如圖23(a)那樣定向特性只在x軸方向狹窄的光，當(dāng)射入到x軸方向上長形的，斷面為三角形的散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a中時，例如，即使在入射之前在z軸方向保持像圖27(a)所示的那樣比較大的散射，但由于如圖27(b)所示的那樣，一部分光被散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a全反射了，一部分光又如圖27(c)所示的那樣，穿過偏轉(zhuǎn)傾斜面46a，又從后表面46b再次射入，能對被散射光柵46所反射的一部分光的范圍進行限制，所以，有可能使被散射光柵46全反射，從光出射面44b射出的光在y軸方向的定向特性變窄。而且，借助于把在散射光柵46上的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角設(shè)定成適當(dāng)?shù)闹担秃苋菀装驯簧⑸涔鈻?6反射的光，向大致與光出射面44b垂直的方向(z軸方向)射出。另一方面，由于散射光柵46是在x軸方向均勻地延伸的，所以，即使被散射光柵46全反射，在x軸方向上的定向特性也不會擴寬。此外，如圖27(c)所示，穿過散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a，又從后表面再次射入的光，雖然在yz平面內(nèi)行進的角度有變化，但，由于原來在z方向上的定向特性不狹窄，所以z軸方向的定向特性也不會變寬。另外，圖27(a)中央的光L2。表示，對于散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a以比全反射臨界角稍微大一點的角度，也就是以很小的角度射入的光。
在參照圖23(a)和圖27的說明中，說明了在x軸方向完全沒有光的散射的情形，但是，實際上，從發(fā)光部分45發(fā)射的光，在x軸方向上多少也有一些散射。例如，當(dāng)考慮到從y軸方向看在導(dǎo)光板44內(nèi)傳輸?shù)墓鈺r的空間頻率時，把這些光看作集中在圖28的斜線范圍內(nèi)。在這個圖中，平行于z軸方向的中心線j之上的光是在yz平面上行進的光，與其平行的i線之上的光則表示比其更向x軸方向傾斜的光。在散射光柵46完全平行于x軸方向延伸，而且在平面上看散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a和后表面46b互相平行地延伸的情況下，未被散射光柵46反射而透過x軸方向的光的空間頻率不發(fā)生變化。因此，在xy平面上，在導(dǎo)光板44內(nèi)，只要光未射出光的行進方向就不變化，i線上的光只在i上推移，j線上的光只在j線上推移。
因此，在發(fā)光部分45中使x軸方向的定向特性變窄之后，借助于這些光被散射光柵46反射，使得它在y軸方向的定向特性變窄的話，從面光源裝置43向z軸方向射出的光，無論是在x軸方向還是y軸方向，其定向特性都變窄了，結(jié)果，如圖29所示，就能在全方位角射出定向特性都狹窄的光。
可是，為了使得從導(dǎo)光板44射出的光在x軸方向的定向特性在±20°以下，就必須使導(dǎo)光板44內(nèi)的x軸方向的定向特性在±13°以下?！?3°以下這個數(shù)字是以導(dǎo)光板44的折射率為1.53計算出來的，可以用于導(dǎo)光板44的透明樹脂的折射率在1.4～1.65之間，在這個范圍內(nèi)，導(dǎo)光板44內(nèi)所必需的x軸方向的定向角沒有這種程度的變化。此外，即使折射率再變化，在實用上，13°以下這個值也沒有這種程度的改變。因此，在設(shè)計發(fā)光部分45時可以用此值作為目標(biāo)。
此外，當(dāng)光的行進方向的中心(即±13°以下的散射中心)與y軸方向平行時，使上述散射光柵46與x軸方向平行就可以了，如果如圖30所示，在光行進方向的中心相對于y軸方向傾斜的情況下，為了對其進行修正，最好把散射光柵46延伸的方向布置成也向x軸方向傾斜，使得在俯視圖上(xy平面內(nèi))，光的行進方向與散射光柵46的延伸方向互相垂直。
不過，在這種形式的面光源裝置中，由于在導(dǎo)光板44內(nèi)部行進的光的定向特性非常狹窄，在光的行進方向的中心傾斜于y軸方向的情況下，如圖30所示，導(dǎo)光板44的一個角部D變暗了。因此，在具有這種長方形發(fā)光區(qū)域的導(dǎo)光板中，一般希望光行進方向的中心與光入射面44a的方向垂直，或者，至少在與光入射面44a垂直方向所成的角度在±13°以下。此外，對于散射光柵46，即使光行進方向的中心與散射光柵46不完全垂直，但在±13°的范圍內(nèi)，則由于在垂直于面光源裝置41的光出射面44b的方向上所射出的光的角度范圍包含在±20°內(nèi)，所以也沒有問題。
另外，在檢查導(dǎo)光板44中的定向特性時，如圖31所示，在大致平行于z軸的光行進方向的平面上切開導(dǎo)光板44，如果測定從該切斷面C-C所射出來的光在角度上的強度分布，就能由斯內(nèi)爾定律計算出導(dǎo)光板44內(nèi)在角度上的強度分布。
下面，對各種散射光柵的形狀和設(shè)計方法等進行說明。在把散射光柵46布置成大致與導(dǎo)光板44中光的行進方向垂直的情況下，散射光柵46做成上面所說的斷面呈直角三角形的光柵是很適當(dāng)?shù)?。在做成如圖32所示的以曲面形成的散射光柵51的情況下，光的偏轉(zhuǎn)方向?qū)㈦S光的反射位置而不同，射出光的角度范圍就會變寬。因此，不希望這種在垂直于長度方向的斷面以曲面構(gòu)成的光柵。此外，在做成如圖33所示的鋸齒形散射光柵52的情況下，穿過散射光柵52的光不向著與光出射面44b垂直的方向射出，而全部向著無效的方向射出。因此，這種鋸齒狀圖形的散射光柵52也不好。
與此相反，在散射光柵46的后表面46b與導(dǎo)光板44的下表面垂直的斷面呈直角三角形的情況下，如圖34(a)所示，被偏轉(zhuǎn)傾斜面46a全反射的光，即使在全部光都被反射時，還能在保證定向特性，而被反射，在其一部分穿過散射光柵46的情況下，其定向特性變窄了。此外，如圖34(b)所示，穿過散射光柵46的光并沒有損失其定向特性，從后表面46再一次射入之后，能被另一個散射光柵46全反射。不過，雖然希望后表面46b與導(dǎo)光板44的下表面垂直，但，因為這樣對于成型時的脫模來說就比較困難，所以要稍微傾斜一點。
但是，即使在這種斷面為直角三角形的散射光柵46的情況下，從上面看，當(dāng)導(dǎo)光板中的光的方向不一致(x軸方向的散射很大)的時候，垂直地照在散射光柵46上的光的比例較少，而斜著照射的光增加了。從上面看，斜著照射的光與垂直照射的光相比，向著散射光柵46的入射角增大了，反射的比例就增大。即，再次射入散射光柵46中的效果減小了(不是光的利用率降低，而是定向特性變窄的效果降低)。因此，在斷面呈直角三角形的散射光柵46中，為了提高散射光柵46的效果，必須使導(dǎo)光板44中光的行進方向一致，并且必須把散射光柵46布置成與光的行進方向成直角?；蛘?，就本實施例的情況而言，以利用發(fā)光部分45使得x軸方向的定向特性變窄為前提。
下面，討論散射光柵46上的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角γ。圖35是把傾斜角γ做成45°、55°、65°時，出射光強度的角度分布圖，其橫坐標(biāo)表示圖36中所示的出射光的出射角度ε，縱坐標(biāo)則表示出射光的強度。在圖35中，出射角度ε之所以在負向一側(cè)的光強度大，是因為如圖37(a)(b)所示，由于出射角度大的光照射在偏轉(zhuǎn)傾斜面46a上的光少的緣故?；蛘?，從yz平面上看時，在導(dǎo)光板44中的光中與偏轉(zhuǎn)傾斜面46a大致平行的出射光的強度為零(這樣的光大多不存在)，因為離開這種角度越遠，即出射角度ε越小(在負向一側(cè)越大)，出射的光強度就變大。從圖35看，傾斜角γ＝55°時，射出角度ε在負向一側(cè)射出光的角度范圍雖然稍微小一些，但是，因為它的分量的強度大，所以射出角度ε在負向一側(cè)和正向一側(cè)取得了平衡。
圖38(a)表示了具有25°左右的散射作用的反射型液晶顯示板的散射特性，圖38(b)表示具有傾斜角γ＝55°的散射光柵46的面光源裝置出射光的角度特性，圖38(c)是表示當(dāng)把具有圖38(b)那樣特性的面光源裝置的光，射入具有圖38(a)那樣特性的反射型液晶顯示板時，來自反射型液晶顯示板的出射光的角度特性。如這些圖中所示，當(dāng)從具有傾斜角γ＝55°的散射光柵46的面光源裝置向具有25°左右散射作用的反射型液晶顯示板射出光線時，出射光在液晶顯示板的垂直軸方向上為最強，能獲得最適宜的出射方向。另一方面，當(dāng)傾斜角γ超出45°～65°的范圍時，在垂直于光出射面44b的方向上(z軸方向)，沒有光射出來，就需要棱鏡板之類的元件。因此，散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角γ的大小，以在45°～65°的范圍內(nèi)為好。
接著，討論散射光柵46的后表面46b的角度δ。如圖39所示，如果后表面46b的角度δ太小，則因為散射光柵46呈鋸齒狀，透過漫射圖形46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a又從后面46b再入射的光，在照射到后方的散射光柵46之前，先射入光出射面44b，并沿著光出射面44b射出去，光就損失了。因此，后表面46b的角度δ以大為好，至少要比偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角γ大才好(γ＜δ)。
此外，如圖40所示，如果后表面46b的角度δ小，雖然穿過偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的光就容易從導(dǎo)光板46漏出，但是，如圖40中的虛線所示，后表面46b的角度δ越是接近90°，從后表面46b再次射入的光的比例就會增加。另一方面，當(dāng)角度δ超過90°時，就不能成形導(dǎo)光板44。因此，后表面46b的角度δ，作為目標(biāo)，以在80°～90°的范圍內(nèi)為佳，更進一步，則希望在85°～90°的范圍內(nèi)。
圖41(a)(b)(c)表示以往的發(fā)光部分的構(gòu)成。作為發(fā)光部分的構(gòu)成有下列三種(i)如圖41(a)所示，借助于導(dǎo)光體54等把發(fā)光二極管之類的點光源53變換成線光源，并將其擴展成面狀的構(gòu)成；(ii)如圖41(b)所示，把點光源53以等間距配置，成為模擬的線光源，再將其擴展成面狀的構(gòu)成；(iii)如圖41(c)所示，把從點光源48發(fā)射出來的光直接擴展成面狀的構(gòu)成。
從導(dǎo)光板55的上表面看時，對于提高導(dǎo)光板55上各點的定向特性來說，按照(iii)的構(gòu)成能夠比較簡單實現(xiàn)?？墒?，在這種情況下，在圖41的P2、P3這些部位上，從導(dǎo)光板55的側(cè)面漏掉的光量很多，存在難以提高效率的問題。此外，在導(dǎo)光板55的角部P1處，與P2、P3的部位相比，需要的光量非常多，但是，實際上，要把引向P1方向的光量增加到與引向P2、P3的一樣多是很難的。為此，實際上，如果不通過加大P2、P3部位的漏光量，使得P2、P3部位的亮度與P1部位的亮度一致，就不能使亮度均勻化。由于增加了P2和P3上光的泄漏量，效率就降低了。
與此相反，在(i)(ii)這兩種構(gòu)成中，只注意了面上亮度的均勻化，而沒有對提高從導(dǎo)光板55射出的光的定向特性加以考慮。特別是，對于使從導(dǎo)光板55發(fā)射出來的光的亮度在±10°～30°的范圍內(nèi)的均勻化這一點，在(i)(ii)(iii)這三種構(gòu)成中都沒有加以考慮，這一點是本發(fā)明所獨有的。
(第二優(yōu)選實施例)下面，說明前照光型的面光源裝置56的情況。在這種情況下，如圖42所示，在反射型液晶顯示板57的上方設(shè)置了導(dǎo)光板44，光出射面44b的位置在導(dǎo)光板44的下表面。發(fā)光部分45把從發(fā)光二極管之類的點光源發(fā)射出來的光轉(zhuǎn)換成線狀之后，從光入射面44a射入到導(dǎo)光板44內(nèi)。然后，當(dāng)射入到導(dǎo)光板44內(nèi)的光被導(dǎo)光板46全反射時，便從光出射面44b向正下方射出，照亮布置在面光源裝置53下方的反射型液晶顯示板57。被反射型液晶顯示板57反射的光再次返回導(dǎo)光板44內(nèi)，通過導(dǎo)光板46之間的間隔，向上方射出。
如圖43所示，在這種使用前照光的面光源裝置56時，當(dāng)在做成三角形的散射光柵46的頂點，以及在后表面46b與下表面的邊界部分上產(chǎn)生圓角時，光直接向著觀察者的方向射出，包括被反射型液晶顯示板54反射的圖像在內(nèi)的光的對比度就降低了。因此，這些部分的曲率半徑R1、R2以小一些為好。可是，即使在用于成形導(dǎo)光板46的模具中，把這些部分的曲率半徑R1、R2做得很小，在成形時恐怕仍然會有圓角，而且由于偶然的成形條件(例如，樹脂的批量不同等)，會在各成品之間或者在不同的場合下產(chǎn)生不希望的差異。因此，為了防止這種差異，最好從一開始就讓模具預(yù)先帶有少許，按照成形的限制，R1、R2要在0.25μm以上，另外，為了減少對比度的降低，這個尺寸以至少小于散射光柵46的高度T的1/3為好，更進一步，則希望在1/5以下。
(第三優(yōu)選實施例)圖44是按照本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的面光源裝置58構(gòu)造的平面圖。本實施例的特點是，它不是像第一實施例那樣，散射光柵46遍及導(dǎo)光板44的全長，而是把長度較短的散射光柵46分散在導(dǎo)光板的全長上。而且，靠近發(fā)光部分45的一側(cè)，散射光柵46的分布密度小，隨著離遠開發(fā)光部分45，散射光柵46的分布密度變大。這樣，把散射光柵46做得很短，把它們分散開來，就能增加布置散射光柵46的自由度，從而能使從導(dǎo)光板44射出的光的亮度分布均勻化。
如圖45中的比較說明圖所示，當(dāng)來自光出射面44b出射光在x軸方向上具有很強的定向特性，而在y軸方向則呈散射的狀態(tài)時，為了擴展x軸方向上的定向特性，有必要在導(dǎo)光板44上配置，例如，較弱的散射板，來散射出射光，擴展x軸方向的定向特性，于是面光源裝置44的尺寸就要加大。
為此，在圖44的實施例中，在導(dǎo)光板44的光入射面44a上設(shè)置了使得光在x軸方向上稍微散射一些的散射光柵59，以調(diào)節(jié)x軸方向的定向特性與y軸方向的定向特性，使兩者大致相等。這個散射光柵59可以，例如，使用棱鏡狀的光柵。如上所述，由于出射光的定向特性希望至少在10°以上，所以在x軸方向的定向特性小于10°的情況下，借助于這種措施，就能把x軸方向的定向特性擴大到10°以上。
(第四優(yōu)選實施例)此外，圖46中所示的面光源裝置60是一種能借助于散射光柵46來擴展x軸方向的定向特性的裝置。即，在這種面光源裝置60中，把短的散射光柵46分布在整個導(dǎo)光板46上。散射光柵46不是呈直線的形狀，而是如圖47所示，沿著長度方向呈平緩地彎曲的形狀。因此，入射光的反射方向，由于在散射光柵46上的位置的不同而稍有差異，所以，在與光的行進方向垂直的方向上，能散射所射出來的光。例如，在進入散射光柵46的切線與x軸方向所成的最大角度φ＝13°的情況下，被散射光柵46反射的光的定向特性可擴展到±20°左右。
此外，如圖48所示，即使各個散射光柵46本身并不彎曲，而把每一個散射光柵46布置成朝向不同的方向，也能取得在整體上擴展出射光的定向特性的效果。
在圖47那樣的散射光柵46中，定向特性是隨著最大切線角度是在散射光柵46的哪一個位置上而變化的，在圖48那樣的散射光柵46中，定向特性是隨著哪一個散射光柵的傾斜度最大而變化的?？墒?，在圖47那樣的散射光柵46中，由于各部分的傾斜度設(shè)計成從最大值到0以一定的比例分布，而在圖48那樣的散射光柵46中，各散射光柵46的傾斜度設(shè)計成大致為均勻分布，所以出射光的角度分布相同。此外，由于在俯視圖上是垂直于光的行進方向的范圍，或者由于沒有散射光柵46了，或者比例減少了，都能使垂直于光出射面的方向的亮度降低。
現(xiàn)在，考慮把在導(dǎo)光板44內(nèi)沿x軸方向具有非常狹窄的定向特性的光(圖23(a))被圖47那樣的散射光柵46全反射，以實現(xiàn)理想的導(dǎo)光板出射光的角度分布的問題。理想的導(dǎo)光板出射光的角度分布，希望像上面所陳述的那樣，出射光的強度在某一范圍內(nèi)是固定的，而在此范圍之外都是零。在導(dǎo)光板44內(nèi)部行進的光，可以通過像圖47那樣，使散射光柵46彎曲，以實現(xiàn)從z軸方向看都匯集在一個方向上。如圖49所示，對照射在彎曲成S形的散射光柵46上的e、f、g部分上被全反射，從光出射面44上射出的光L4、L5、L6進行考察。由于照射在e部分上的光L4在平面視圖上垂直于散射光柵46，所以，全反射后的光L4就如圖50中所示，在zy平面內(nèi)射出。從z軸上看的圖，如圖51(a)中所示。在圖51(a)中，反射后的光L4與y軸平行。
與此相反，在照射到散射光柵46的f部分和g部分上被全反射的光L5、L6中，向y軸的負向反射的光，離開光L4，而向著y軸正向反射的光，則接近光L4。具體的說，在被g點反射的光L6中，如圖51(b)所示的光線C1那樣，向著y軸的負向反射的光，由于通過散射光柵46進行反射時的偏轉(zhuǎn)角度大，所以大大地離開了光L4，但是如光線C2那樣，向著y軸正向反射的光，由于通過散射光柵46進行反射時的偏轉(zhuǎn)角度小，所以離開光L4的程度不大。因此，被f點和g點反射的光L5、L6，從z軸方向看時，就向著圖51(a)所示的方向散射射出去。這樣，在圖49上所表示的散射光柵46的f點與g點之間的光，在反射時，在向z軸方向射出去之后，便在圖51(a)所示的光L5與L6之間的范圍內(nèi)擴展。
此外，當(dāng)從x軸方向看，光沿著大致與偏轉(zhuǎn)傾斜面46a平行的方向射入時，光L4與L6一致，與偏轉(zhuǎn)傾斜面46a所成角度越大，光L4和L6越互相離開。因此，與偏轉(zhuǎn)傾斜面46a所成的角度越大，照射在x軸方向的單位角度上的光量就越少。不過，如上所述，當(dāng)僅僅考慮L4、L5或者L6上的光線時，被原來的散射光柵46反射的光量，在光大致與散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a平行時，其強度變?yōu)榱?，而與偏轉(zhuǎn)傾斜面46a所成的角度越大，被反射的光量就越多。這兩種效果互相抵消的結(jié)果，在圖52中由A1、B1、B2、A2、C2、C1所圍成的區(qū)域，也就是在光射出的角度范圍內(nèi)，光就均勻了。在這種定向特性中，在y軸方向，出射角為-22°～+37°在x軸方向，出射角為-25°～+25°。于是，變?yōu)棣う葃＝59°，ΔθX＝50°，在此范圍內(nèi)，基本上射出100％的光。
另外，在這種散射光柵呈彎曲狀的情況下，當(dāng)從垂直于光入射面44a的方向上看時，穿過散射光柵46的偏轉(zhuǎn)傾斜面46a，又從后表面46再次射入的光，在穿過散射光柵46的前后，光的行進方向幾乎沒有變化。因此，從垂直于光入射面44a的方向看時，如果偏轉(zhuǎn)傾斜面46a與后表面46b互相平行的話，則在穿過散射光柵46前后，光的行進方向大致相同。
(第五優(yōu)選實施例)圖53是按照作為背照光使用的本發(fā)明的第五優(yōu)選實施例的面光源裝置61。這種面光源裝置61中配備了與做成楔形的導(dǎo)光板44的后表面平行的鏡面反射板62，在導(dǎo)光板44的光出射面44b的對面設(shè)有棱鏡板63。做成楔形的導(dǎo)光板44的背面呈傾斜面形狀，其傾斜角，例如，為η＝1.52°。導(dǎo)光板的尺寸，例如，長為30mm，光入射面44a的厚度為1mm，頂端圖中右端的厚度為0.2mm。在這種導(dǎo)光板44中的散射光柵46，似乎并不是第一次看見，它的背面不與光入射面44a平行，它的整個下表面成為一個散射光柵46。圖53中所示的面光源裝置中，把頂角排列著在40°以上的棱鏡的棱鏡板63布置成使它的光柵面朝外，但也可以使光柵面對著導(dǎo)光板44的光入射面44a，在這種情況下，棱鏡的頂角不限于40°。此外，發(fā)光部分45是把發(fā)光二極管那樣的點光源的光變換成線光源后發(fā)射出去的，例如，可以使用在第一實施例中說明過的，由楔形導(dǎo)光體47、點光源48、鏡面反射板49以及棱鏡板50所組成的發(fā)光部分45。另外，這種導(dǎo)光板44的背面不一定是平面，也可以是彎曲面。
因此，從發(fā)光部分45射出來之后，又從光入射面44a射入導(dǎo)光板44內(nèi)的光，照射在背面(散射光柵46)上的反射程度，和射入光出射面44b和背面的角度將依次減小，當(dāng)入射到光入射面44a的入射角超過全反射的臨界角時，就從光出射面44b射出。此外，如圖54所示，從導(dǎo)光板44的背面射出來的光，借助于鏡面反射板62進行鏡面反射而不散射，并且不改變光的方向就再一次射入導(dǎo)光板44內(nèi)。從光出射面44b射出的光，如圖54所示，在沿著光出射面44b射出來之后，借助于棱鏡板63而偏轉(zhuǎn)，沿著垂直于光出射面44b的方向射出去。
此時，從導(dǎo)光板44射出來的光，當(dāng)從x軸方向看時(即，投影到y(tǒng)z平面上來看)，幾乎所有的光都沿著y軸發(fā)射出去，并且有99％的光集中在與光出射面44b成ρ＝0°～40°的范圍內(nèi)。因此，當(dāng)從x軸方向看時，被棱鏡板63偏轉(zhuǎn)的光，也幾乎集中在與導(dǎo)光板44的光出射面44b垂直的z軸成±20°的角度范圍內(nèi)。
此外，在第一實施例中說明過的發(fā)光部分45中，由于從z軸方向看時，從發(fā)光部分45發(fā)射出來的光，有80％以上的光集中在與y軸成±13°的角度范圍內(nèi)，所以，來自導(dǎo)光板44的出射光，從y軸方向看時，也有80％以上集中在與z軸成±20°的角度范圍內(nèi)。
于是，來自棱鏡板63的出射光，射出的方向大致與z軸平行，而且在x軸方向和y軸方向上也不散射，可獲得非常高的導(dǎo)向特性。
此外，作為反射泄漏的光用的反射板，必須使用鏡面反射板62，不言而喻，使用散射型的反射板不可能獲得很高的定向特性。借助于這種鏡面反射板62的鏡面反射性質(zhì)和反射率，能對大致平行于光出射面所射出的光量產(chǎn)生影響。一般希望使用這樣的鏡面反射板62，從光出射面44b在ρ＝0°～40°的角度范圍內(nèi)，至少出射2/3以上的光，如果能將這些光從光出射面44b射出去，則穿過棱鏡板63之后，將會有50％以上的光向著z軸方向射出去。圖55、圖56分別表示在導(dǎo)光板44的背面上使用散射型反射板的情況，和使用鏡面反射板時的情況下，從導(dǎo)光板44射出去的光的強度角度特性。從這些測定數(shù)據(jù)也可以了解，與使用鏡面反射板62的情況下，在ρ＝0°～30°的范圍內(nèi)幾乎包含所有的光的情況相反，當(dāng)使用漫反射板時，即使在ρ≥30°的范圍內(nèi)，也會把所有的光都射出去。
在本實施例中使用的導(dǎo)光板44的斷面形狀不限于楔形，例如，如圖57所示，也可以是在后表面上設(shè)有棱鏡狀的光柵64的斷面形狀。在這種導(dǎo)光板44的情況下，如果使背面的棱鏡狀的光柵64的傾斜角γ小于10°，就能獲得與楔形導(dǎo)光板44同樣的定向特性。最好，傾斜角γ小于5°，特別希望在2°以上，5°以下。此外，棱鏡光柵64的傾斜角γ不要求是均勻的，傾斜角γ可以在光入射面一側(cè)比較小些，然后，越靠近頂端(圖中右端)，傾斜角γ逐漸增大。
更進一步，如圖58所示的導(dǎo)光板44那樣，也可以只在做成楔形的板的背面的頂端設(shè)置棱鏡狀的光柵64。此時，棱鏡狀的光柵64的傾斜角γs要做得比楔形部分的傾斜角γ大，例如，當(dāng)γ＝2°時，γs＝3°。
此外，發(fā)光部分45也不限于第一實施例中所說明的那種構(gòu)成。不過，如果如圖59所示的那樣，僅僅是把多個發(fā)光二極管之類的點光源65對著導(dǎo)光板44的光出射面44b的話，雖然初看起來定向特性提高了，但橫方向泄漏的光很多，有許多不利的情況?；蛘撸绻寵M方向發(fā)散的光彎曲到與y軸平行的方向上，那么z軸方向的尺寸就要增大。這樣，就在許多情況下不可能原封不動地使用了。
為此，例如，如圖60中所示的發(fā)光部分那樣，在點光源65與導(dǎo)光板44之間放置柱面透鏡66，利用柱面透鏡66來收攏z軸方向的光。
此外，如圖61所示，也可以把多個發(fā)光二極管之類的點光源65并排排列，再用凹面鏡67覆蓋在其背后。在這種發(fā)光部分45中，從點光源65向著凹面鏡67射出光，被凹面鏡67反射后，把大致成為平行的光射入導(dǎo)光板44中。
(第六優(yōu)選實施例)圖62是按照本發(fā)明的第六優(yōu)選實施例的面光源裝置68的構(gòu)成的平面圖。在這種面光源裝置68中使用的導(dǎo)光板44在用作光源的長方形發(fā)光區(qū)域44c的周圍，設(shè)有非發(fā)光區(qū)域44d。在略呈長方形的導(dǎo)光板44的短邊的端部，在發(fā)光區(qū)域44c的外面，收納了使用二極管的點光源48，并與發(fā)光部分45做成一個整體。此外，把由偏轉(zhuǎn)傾斜面46a和后面(再次射入面)46b所構(gòu)成的斷面呈直角三角形的散射光柵46，排列以上述點光源48位中心的同心圓上。而且，各散射光柵46的間隔在靠近點光源48的一側(cè)比較寬(在最靠近點光源處的光柵密度也可以是固定的)，隨著遠離點光源48，其間隔變縮，借此可使光出射面44b的亮度均勻化。此外，在使用兩個以上的發(fā)光二極管的情況下，可以把多個發(fā)光二極管集中在一處，使其成為點光源。另外，在圖62中，標(biāo)號69是用于向點光源48供給電力的薄膜配線底板(FPC)。
散射光柵46的長度方向布置在大致垂直于與點光源48連接的方向上，被散射光柵46全反射的光向著大致與光出射面44b垂直的方向射出，而穿過散射光柵46的光，其行進方向幾乎不變，所以，從導(dǎo)光板44的正上方看起來，每一個點上光線的方向在各點與各自的一方向一致。因此，從垂直于光出射面44b的方向看，從點光源48發(fā)射的光，不是散亂地，而是以放射形向著橫向行進，被散射光柵46上全反射的光從光出射面44b射出去。
如圖63所示，這樣的面光源裝置68，可以將其放置在透過型液晶顯示板70的后表面，用作后照光。在這種情況下，在導(dǎo)光板44的后表面也可以沒有反射板，而是如圖63所示，在導(dǎo)光板44的后表面設(shè)置鏡面反射板或者漫反射板之類的反射板69。不過，在導(dǎo)光板44的后表面設(shè)置漫反射板的情況下(特別是點光源48的定向特性狹窄時)，相反，必須使用散射作用非常小的反射板，以便不損害定向特性。
此外，如圖64所示，這種面光源裝置68也可以放置在反射型液晶顯示板71前表面，用作前照光。在這種情況下，如圖64所示，借助于在導(dǎo)光板44的正面和后表面都設(shè)置抗反射膜72，來提高光的利用率。
圖65(a)(b)是表示上述散射光柵46的形狀的平面圖和放大的斷面圖。上述散射光柵46在其長度方向上具有大致相同的斷面，對著光線前進的方向垂直地布置。此外，此處所使用的上述散射光柵46是如圖65(a)所示，稍微有些彎曲。散射光柵46由偏轉(zhuǎn)傾斜面46a和后面46b形成基本上呈三角形的形狀，偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角γ，以及后面46b的傾斜角δ的期望值如下γ＜δγ＝45°～65°δ＝80°～90°。
例如，在使用折射率n＝1.53的透明樹脂做成的導(dǎo)光板44的情況下，如圖66所示，偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角γ＝55°時，從導(dǎo)光板44射出來的光，從x軸方向看時，在-25°～-+35°的范圍內(nèi)射出。這是從下方照射在散射光柵46上的光，被散射光柵46反射出來的光，從上方照射在散射光柵46上的光，則如圖67所示，從后面(再次射入的斜面)46b再一次射入導(dǎo)光板44中。
此外，圖68(a)(b)(c)(d)表示散射光柵46的整體布置方式，圖69表示半徑方向上光柵密度(面積比)的變化，圖70表示光柵長度的變化，圖71表示單位面積上光柵數(shù)量的變化。r表示離開發(fā)光部分45的距離，如圖69所示，散射光柵46隨著離開發(fā)光部分45的距離的增大，其密度也增大。這是為了使得光出射面44b的亮度均勻。作為逐漸增大散射光柵密度的方法，雖然可以逐漸增加單位面積上散射光柵的數(shù)量，在本實施例中，還根據(jù)離開發(fā)光部分45的距離，把導(dǎo)光板44劃分成多個輪帶狀的區(qū)域，在各區(qū)域內(nèi)，如圖71所示，使每一個單位面積上散射光柵的數(shù)量為定數(shù)，同時，增加每一個區(qū)域中各階梯狀單位面積上散射光柵的數(shù)量，并如圖70所示，使各區(qū)域內(nèi)散射光柵的長度逐漸變化。此外，在各區(qū)域的邊界上，縮短光柵的長度。
圖68(b)(c)(d)分別具體表示圖68(a)上a、b、c三處的散射光柵。圖68(b)是最靠近發(fā)光部分45的區(qū)域a，散射光柵46在半徑方向的節(jié)距和圓周方向的節(jié)距都是140μm，內(nèi)側(cè)的散射光柵46和外側(cè)的散射光柵46在半徑方向不重疊。圖68(c)是中間區(qū)域b，散射光柵46在半徑方向的節(jié)距和圓周方向的節(jié)距都是70μm，內(nèi)側(cè)的散射光柵46和外側(cè)的散射光柵46每兩列重疊在一起。圖68(d)是遠離發(fā)光部分45的區(qū)域c，散射光柵46在半徑方向的節(jié)距為35μm，和圓周方向的節(jié)距都是140μm。此外，雖然在圖68(b)(c)(d)上表示的都是以直線形狀延伸的散射光柵，但，也可以把圖65中那樣的彎曲形狀的散射光柵按照圖68(b)(c)(d)來布置。
此外，與把布置了發(fā)光部分45的那一端和相對側(cè)的導(dǎo)光板的長邊做成筆直的情形相反，靠近發(fā)光部分45的那一側(cè)的導(dǎo)光板的長邊有一段或者幾段被切成傾斜的。同樣，靠近發(fā)光部分45的短邊也有一部分被做成傾斜的。如圖72所示，當(dāng)在靠近發(fā)光部分45的長邊和短邊上分別設(shè)置斜面部分73、74時，從發(fā)光部分45發(fā)射出來的一部分光被長邊的斜面部分73和短邊的斜面部分74全反射，就能把光照射到導(dǎo)光板44的角部(圖72中有斜線的區(qū)域)。當(dāng)把發(fā)光部分45放置在導(dǎo)光板44的角部時，雖然其它的角部變得暗淡了，但是，借助于這種結(jié)構(gòu)，能把被斜面部分73、74全反射后的光送到導(dǎo)光板44的發(fā)光區(qū)域44c的角部，從而使得面光源裝置68的亮度分布更均勻化，此外，還能提高面光源裝置68的效率。
此外，在如圖73所示的在導(dǎo)光板44上安裝了固定框架75的情況下，當(dāng)用于反射光的斜面部分73、74與固定框架75做成緊密接觸的結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)光板44的斜面部分73、74很容易受到損傷，有損害反射特性的危險。為了防止這種損害，可在用于光反射的斜面部分73、74的一部分上，或者在其附近設(shè)置小的凸臺76，以便在用凸出的凸臺76使導(dǎo)光板44與固定框架75接觸時，在斜面部分73、74與固定框架75之間存在間隙。
下面，對抗反射膜72加以說明。在將面光源裝置68用作前照光的情況下，可以把防止眩光(圖像以外的光，例如，由于反射光的照明而妨礙看清圖像的光)用的抗反射膜(AR涂層)72涂敷在導(dǎo)光板44的兩面，或者涂敷在形成散射光柵46的面上，就能防止眩光。可是，如圖74所示，這種抗反射膜72是防止由于外來光被導(dǎo)光板44的正面(平坦部分44e)反射所引起眩光的膜，這種光主要是對著導(dǎo)光板44的平坦部分44e垂直射入的光。與此相反，如圖74所示，穿過偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的發(fā)光部分4的光，是由于斜向射入到散射光柵46的后面46b與平坦部分44e交界的圓角部分44f，而向觀察者反射的，仍然會形成眩光。
可是，當(dāng)形成均勻膜厚的抗反射膜72，以抑制由于外來光所產(chǎn)生的眩光時，對于像斜著射入到散射光柵46后面46b與平坦部分44e交界處的圓角部分44f的，從發(fā)光部分45發(fā)射出來的光，即，斜著射入到抗反射膜72上的光，效果就很差。如圖75所示，當(dāng)從發(fā)光部分45發(fā)射出來的光的波長(光源波長)大約為450nm時，由于如圖76所示，把所使用的抗反射膜72設(shè)計成在這種波長上的反射率幾乎是最小，所以，當(dāng)光斜著射入，換算波長很短時，反射率就很高。因此，為了防止由來自發(fā)光部分45的光所造成的眩光，在散射光柵46的后面46b與平坦部分44e交界的圓角部分44f上，局部增加抗反射膜72的厚度，能取得很好的效果。
對于這種散射光柵46端部的圓角部分44f上局部增加抗反射膜72的厚度，可如圖77所示，只要簡單地在蒸鍍抗反射膜72用的真空蒸鍍裝置77內(nèi)，斜著放置導(dǎo)光板44，使圓角部分44f正對著蒸鍍源78就可以了。通常，因為蒸鍍在傾斜部分上的抗反射膜72較薄，所以，借助于在導(dǎo)光板44傾斜的狀態(tài)下來蒸鍍抗反射膜72措施，就能使得圓角部分44f上的膜厚大于其它的部位。
此外，在導(dǎo)光板44的散射光柵一側(cè)的平坦部分44e上的眩光，如圖78所示，主要是由外來光造成的，與此相反在導(dǎo)光板44的光出射面44b上的眩光，如圖78所示，而是由來自發(fā)光部分45的徑偏向的傾斜面46a反射后，又被光出射面44b反射的光L11所造成的。這些光對于由來自發(fā)光部分45的經(jīng)偏轉(zhuǎn)傾斜面46a反射后，又被反射型液晶顯示板71反射的光L12所形成的圖像，造成干擾光。因此，為了防止由導(dǎo)光板44的正面和后表面所反射的光所形成的眩光，可以在形成散射光柵46側(cè)的一面的平坦部分44e上，形成平常的抗反射膜72(或者，如上所述的一部分膜的厚度加厚的抗反射膜72)，而在光出射面44b上則使用對發(fā)光部分45所發(fā)射的光經(jīng)過特殊處理的抗反射膜79。
可是，對于如圖79所示的白色光發(fā)光二極管，由于它在通常波長的光譜上有兩個峰值(450nm、550nm)，所以必須抑制在這兩個峰值的反射率。被光出射面44b反射的光L11在抗反射膜79上具有相當(dāng)?shù)膶挾?，根?jù)入射光是傾斜的還是垂直的不同情況，抗反射膜79的反射率特性大多會向著低波長一側(cè)偏移。為此，用于后表面一側(cè)的抗反射膜79的可見范圍的反射率有兩個極小值，這兩個極小值的間隔希望比從點光源48射出來的光的峰值的間隔大。更進一步，更希望抗反射膜79上兩個反射率為極小值的兩個波長的平均值，比點光源48的兩個峰值的波長的平均值長。
圖80是表示埋入導(dǎo)光板44短邊一端的發(fā)光部分45的構(gòu)造的斷面圖。把這種發(fā)光部分45的發(fā)光二極管芯片81封裝在透明樹脂82內(nèi)，其前表面圖中左端以外的表面都覆蓋著白色透明樹脂83。這種發(fā)光部分45安裝在薄膜布線底板84上，用錫焊85固定。而薄膜布線底板84被固定在用玻璃環(huán)氧樹脂做成的加強板86上。在導(dǎo)光板44的安裝光源部分87上，有一個上下貫穿的，用于容納發(fā)光部分45的孔88，在安裝光源部分87附近，從導(dǎo)光板44的下表面突出來一個定位銷89。另一方面，在薄膜布線底板84和加強板86上開有讓定位銷89通過的通孔90、91。
然后，在該定位銷89底部周圍，在導(dǎo)光板44的下表面上涂敷紫外線固化型粘接劑(熱固化型粘接劑也可以)92，再把定位銷89穿過薄膜配線底板84和加強板86上的通孔90、91，用CCD照相機等確定導(dǎo)光板44厚度方向的中心和發(fā)光部分45的發(fā)光中心的位置之后，借助于紫外線的照射，使紫外線固化型粘接劑92固化，把導(dǎo)光板44與發(fā)光部分45粘結(jié)在一起，也把定位銷89固定在加強板86上。
此時，如圖80所示，也可以借助于設(shè)置在光源安裝部分87的孔88的內(nèi)表面(也可以是發(fā)光部分45的后面或者正面，也可以在這兩個面)上的突起93，來確定發(fā)光部分45中心的位置。此外，雖然在圖上沒有表示，但，也可以在導(dǎo)光板44與發(fā)光部分45上下反過來的狀態(tài)下，使用帶有能確定導(dǎo)光板44的上表面與發(fā)光部分45的上表面位置的臺階高度差的夾具，來確定導(dǎo)光板44的中心與發(fā)光部分45的中心的位置。此外，也可以使用玻璃環(huán)氧樹脂的布線底板和引線框架來代替薄膜布線底板84。
安裝了這種發(fā)光部分45的導(dǎo)光板44，例如，在透過型液晶顯示裝置的情況下，便如圖81所示，讓加強板86一側(cè)朝上(朝下也可以)，安裝在主底板94的上面，把薄膜布線底板97的端部連接在散熱器96上。更進一步，把透過型液晶顯示板70重疊在導(dǎo)光板44上，而連接在液晶顯示板70上的薄膜布線底板97的端部則固定在主底板94上的散熱器98上。
在成型以上所述的長方形導(dǎo)光板44時，如果直接就形成這種長方形的導(dǎo)光板44，則如圖82所示，模具98內(nèi)的樹脂的流動會不均勻，很難達到全面、均勻的光柵復(fù)制性，很容易在導(dǎo)光板上產(chǎn)生翹曲?？墒?，可以如圖83所示，制造比打算要做的導(dǎo)光板44尺寸大一點的模具98，用這種模具98制成扇形或者半圓形的大一點導(dǎo)光板99，然后再過適當(dāng)?shù)那懈?，形成?dǎo)光板44。當(dāng)制成這種樹脂流動性良好的尺寸大一點的導(dǎo)光板99之后，再通過對它進切割，制成所需要的導(dǎo)光板44時，由于在尺寸大一點的導(dǎo)光板99成型時，樹脂在任何方向的流動都是均勻的，因而能達到全面均衡的光柵復(fù)制性，很少會在導(dǎo)光板44中發(fā)生翹曲。
關(guān)于圖62所示的面光源裝置的尺寸，導(dǎo)光板44在短邊方向的長度為33mm，長邊方向的長度大約為43mm(如包括安裝光源的部分，則約為47mm)，厚度為0.1mm。此外，導(dǎo)光板44的非發(fā)光區(qū)域44d的寬度為0.2mm。還有，作為點光源48的發(fā)光二極管，寬度約25mm，進深為1.3mm。
圖84表示內(nèi)部裝有使用具有以上所述的結(jié)構(gòu)的面光源裝置68的反射側(cè)液晶顯示裝置作為顯示器101的移動電話100。移動電話100除了顯示器101之外，還有揚聲器102和天線103，在顯示器101下方有操作按鈕(號盤)104。此外，圖85表示同樣也是使用上述結(jié)構(gòu)的面光源裝置68作為顯示器106的PDA 105。這種PDA在顯示器106下方有操作按鈕107。
在移動電話100和PDA 105上，所使用的顯示器101、106的液晶顯示畫面大都占滿了設(shè)備的內(nèi)表面，它的縱向長而寬度窄，而且操作開關(guān)104、107和揚聲器102等大都設(shè)置在顯示器101、106的上下。因此，如上述面光源裝置68那樣，通過把發(fā)光部分45放置在短邊附近的這一端，對于部件的布置在設(shè)計上就很方便，有助于移動電話101和PDA的小型化。特別是，在移動電話的情況下，因為天線103要產(chǎn)生高頻電磁波，在它的附近不能設(shè)置集成電路和高頻電路，而發(fā)光二極管之類的點光源不會受高頻電磁波的影響，所以在這里設(shè)置發(fā)光部分45能有效地利用空間。
(第七優(yōu)選實施例)圖86是表示按照本發(fā)明的第七優(yōu)選實施例的，把面光源裝置作為前照光使用的液晶顯示裝置的特性圖。圖86(A)是從導(dǎo)光板44發(fā)射出來的光的出射光強度的角度分布圖，其中顯示了它基本平坦的特性。圖86(B)～(E)分別是與圖68(A)的出射光的強度特性相對應(yīng)的特性，圖86(B)表示在導(dǎo)光板44下表面反射的，從光出射面44b射出的光的強度分布；圖86(C)表示液晶顯示板的散射特性；圖86(D)表示來自液晶顯示板的出射光的強度特性；圖86(E)表示面光源點亮?xí)r的S/N比，它是被液晶顯示板反射之后，向前表面出射的圖像(與圖(D)相同)與被導(dǎo)光板44的下表面反射之后，向前表面出射的干擾光(與圖(B)相同)之比(參見圖78)。
同樣，圖86(a)是從導(dǎo)光板44射出來的光的出射光強度的角度分布圖，其中顯示了它中央凹下去的特性。圖86(b)～(e)分別是與圖68(a)的出射光的強度特性相對應(yīng)的特性，圖86(b)表示被導(dǎo)光板44反射的光的強度分布；圖86(c)表示液晶顯示板的散射特性；圖86(d)表示來自液晶顯示板的出射光的強度特性；圖86(e)表示面光源點亮?xí)r的S/N比。
液晶顯示裝置的面光源點亮?xí)r(沒有外部光)的對比度，雖然是由來自反射型液晶顯示板的反射光(圖像)與導(dǎo)光板44的反射光的S/N所決定的，但，被導(dǎo)光板44反射的光的特性圖(圖86(B)(b))很容易受到從導(dǎo)光板44射出來的光的出射光強度角度分布的影響，與此相反，被液晶顯示板反射的圖像(圖86(D)(d))，則不容易受到從導(dǎo)光板44射出來的光的光強度角度分布的影響，所以由于液晶顯示板的散射特性，即使它的散射稍微有些變化，其特性卻沒有變化。
因此，如圖86(a)～(e)所示，通過降低垂直于導(dǎo)光板44的光出射面44b方向所射出來的光的強度，能提高垂直方向的S/N比。
圖87是為實現(xiàn)圖86(a)～(e)中所示的特性用的散射光柵46的一個例子的平面圖。在這種散射光柵46中，當(dāng)設(shè)其切線與在導(dǎo)光板44內(nèi)部的光的行進方向垂直的方向所成的角度為υ時，這個角度υ的范圍非常的小，幾乎是零?；蛘?，也可以完全沒有。當(dāng)做成這種結(jié)構(gòu)時，從光的行進方向(y軸方向)看，向著與光出射面44b垂直的方向射出的光減少了，因而能提高垂直方向的S/N比。
(第八優(yōu)選實施例)圖88(b)表示使用全部設(shè)置同樣形狀的散射光柵的導(dǎo)光板的面光源裝置，在這種面光源裝置中，無論光的出射位置如何，來自光出射面44b的光的出射方向都均勻地一致。實際上，在觀察液晶顯示裝置時，根據(jù)液晶顯示裝置畫面內(nèi)的地點，所看到的角度是不同的。因此，在導(dǎo)光板44的定向特性不隨著地點變化完全相同的情況下，可以看到其亮度是隨著畫面的位置而變化的，在畫面內(nèi)會發(fā)生亮度不勻的情形。如果在導(dǎo)光板44上放置菲涅爾棱鏡，雖然可以解決這個問題，但面光源裝置就要增加一塊棱鏡的厚度。
在這種情況下，由于在導(dǎo)光板44內(nèi)地點的不同，使得散射光柵46的形狀(偏轉(zhuǎn)傾斜面46a的傾斜角度γ)和布置(散射光柵46長度方向的傾角υ)發(fā)生變化時，可以使定向特性隨著地點而變化。即，如圖88(a)所示，如果在導(dǎo)光板44的中央部分把散射光柵46設(shè)計成光向著垂直于光出射面44b的方向出射，而在周邊部分則使得來自光出射面46b光的出射方向朝向?qū)Ч獍?4的中央部分，就能夠在散射光柵46中保持菲涅爾棱鏡的功能，在整個畫面的無論哪一處都可以看到同樣的亮度，能使整個畫面的亮度均勻。
本發(fā)明采用了用作背照光和前照光面光源裝置，并且應(yīng)用在制造這種面光源裝置的實踐中，可廣泛應(yīng)用于在具有液晶顯示裝置和在顯示部分裝有液晶顯示裝置的移動電話和信息終端設(shè)備上。
權(quán)利要求
1.一種面光源裝置，具有光源，和使從該光源導(dǎo)入的光擴展為面狀而從光出射面上射出去的導(dǎo)光板，其特征在于，在上述導(dǎo)光板的光出射面或者其相對的一面中至少一個面上，形成多個凹形的光柵，上述光柵具有以使朝向?qū)Ч獍鍍?nèi)部的法線向光源的配置方向傾斜的方式傾斜的偏轉(zhuǎn)傾斜面，當(dāng)從垂直于上述導(dǎo)光板的光出射面的方向看時，光在導(dǎo)光板內(nèi)各個位置上的行進方向匯集在同一個方向，上述凹形的光柵的長度方向布置在垂直于上述導(dǎo)光板內(nèi)的光的行進方向上，而且，從垂直于上述導(dǎo)光板的光入射面的方向看，沿著上述凹形的光柵的長度方向呈彎曲狀，同時在該長度方向上具有相同的斷面，在包含該導(dǎo)光板中光的行進方向的垂直于該導(dǎo)光板的光出射面的平面上，上述偏轉(zhuǎn)傾斜面的棱線呈直線狀。
2.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于，上述凹形光柵的上述偏轉(zhuǎn)傾斜面對于設(shè)有上述凹形光柵的一面，具有45°～65°的傾斜角。
3.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于，把比較小的光源設(shè)置在做成長方形的導(dǎo)光板短邊一側(cè)的端部，并將該光源的發(fā)光面朝向位于上述導(dǎo)光板的對角方向上的角部。
4.如權(quán)利要求3所述的面光源裝置，其特征在于，設(shè)有上述光源的導(dǎo)光板的短邊和位置靠近該光源的導(dǎo)光板的長邊，分別設(shè)有相對于相對的短邊和長邊傾斜的部分。
5.一種液晶顯示裝置，具有生成圖像的液晶顯示板，以及為照亮上述液晶顯示板用的，如權(quán)利要求1至4任何一項中所記載的面光源裝置。
6.一種移動電話，具有送話和受話功能，其特征在于，它還具有包含如權(quán)利要求5所記載的液晶顯示裝置的顯示部分。
7.一種信息終端設(shè)備，具有信息處理功能，其特征在于，它還具有包含如權(quán)利要求5所記載的液晶顯示裝置的顯示部分。
全文摘要
從點光源(45)射出的光，借助于楔形導(dǎo)光體(47)從延展成線狀的區(qū)域射出，用棱鏡板(50)使其偏轉(zhuǎn)。上述光向著垂直于導(dǎo)光板(44)的光入射面(44a)的方向射出，在導(dǎo)光板(44)的寬度方向上具有狹窄的定向特性。在導(dǎo)光板(44)的底面上形成多個形狀呈直角三角形的散射光柵(46)，被散射光柵(46)反射的光向垂直于導(dǎo)光板(44)的光出射面(44b)的方向射出。此時，由于射入到散射光柵(46)中的光的一部分穿過散射光柵(46)，使得射出的光在導(dǎo)光板長度方向上的定向特性狹窄了。
文檔編號G02F1/1335GK1967296SQ20061014391
公開日2007年5月23日 申請日期2001年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月28日
發(fā)明者筱原正幸, 高木潤一, 青山茂 申請人:歐姆龍株式會社