CN100362409C - 面光源装置及其制造方法以及使用该装置的设备 - Google Patents

Abstract

从点光源(45)射出的光，借助于楔形导光体(47)从延展成线状的区域射出，用棱镜板(50)使其偏转。上述光向着垂直于导光板(44)的光入射面(44a)的方向射出，在导光板(44)的宽度方向上具有狭窄的定向特性。在导光板(44)的底面上形成多个形状呈直角三角形的散射光栅(46)，被散射光栅(46)反射的光向垂直于导光板(44)的光出射面(44b)的方向射出。此时，由于射入到散射光栅(46)中的光的一部分穿过散射光栅(46)，使得射出的光在导光板长度方向上的定向特性狭窄了。

Description

面光源装置及其制造方法以及使用该装置的设备

本申请是申请号为01805557.5(PCT/JP01/01474)、申请日为2001 年2月27日且发明名称为“面光源装置及其制造方法以及使用该装置 的设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种面光源装置及其制造方法以及使用该装置的设备。特别涉及液晶显示装置之类的，使用背照光和前照光的面光源装置及其制造方法。

背景技术

以发光二极管(LED)作为光源的背照光和前照光，具有光源小，寿命长，效率高，以及不需要专用电源等的特点，因此，常常被用于便携式设备之类的显示器上所使用的液晶显示器的照明。此外，在以上这些特点中，效率高和光源小这两个特点特别重要。面光源装置的效率高，它的发光面就明亮，液晶显示装置上的图像就看得清楚。再有，效率若高，面光源装置所消耗的电力就少，电池的寿命就长。此外，如果不能使面光源装置小型化，便携式设备也就不能小型化，这样，那些不发光部分的面积就要减小，而且它们的厚度也必须减薄。

此外，在用作便携式设备的显示器的情况下，只要从正面能看到图像就可以了，很少要求从侧面能看到图像的，而且大多数都希望从侧面看不到图像。因此，从面光源装置发射出来的光不需要有很广阔的定向特性，为了提高面光源装置的效率，一般都希望所发射的光是只在与面光源装置的光发射面垂直的法线方向上有某种程度漫射的光。

这里，首先在图1和图2中示出具有一般结构的面光源装置的分解立体图和断面图。这种面光源装置1使用背照光，它由对光进行约束的导光板2、发光部分3、反射板4所构成。导光板2是用聚碳酸酯树脂和异丁烯树脂等透明而且曲光率大的树脂制成的，在导光板2的下面，借助于凹凸加工或者漫反射墨汁的网点印刷来形成散射光栅5。发光部分3是在电路板6上安装了多个发光二极管7，面对着导光板2的侧面(光入射面2a)。反射板4是用白色树脂板制成的，用双面胶条8将其两侧部分粘贴在导光板2的下面。

如图2所示，在这种面光源装置1中，从发光部分3发射出来，又从光入射面2a导向导光板2内部的光，在导光板2的上表面(光出射面2b)和下表面之间，一边来回地反射，一边向前行进。然后，反射到散射光栅5上并被漫反射，当这些光以比全反射的临界角小的角度向着光出射面2b入射时，它就从出射面2b射到外部去了。此外，通过导光板2下表面没有散射光栅5部位的光，由反射板4反射回来，再一次回到导光板2内部，因而能防止光通量从导光板2下面散失。

可是，在这种构造的面光源装置1中，结构虽然简单，但这种结构的光的利用率不高，从发光二极管7发射出来的光，只有20％左右的光能从导光板2的光出射面2b射出来。

更进一步，在这种构造的面光源装置1中，为了使得与导光板2的光出射面2b接近平行的光转向与光出射面2b垂直的方向，如图3所示，在导光板2上方又用了一块重叠的散射板9，因而面光源装置1的厚度变大了，很难使面光源装置1小型化。而且，在使用散射板9的情况下，通过散射板9的光线成了朗伯(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，在如图1所示的这种构造的面光源装置1中，由于使用了装有多个发光二极管7的发光部分3，所以很难使发光部分3小型化，而且也不能降低面光源装置1所消耗的电力。

另一方面，使用发光二极管的面光源装置，由于它的体积小，重量轻，所以常常使用在移动电话和PDA等方便携带的商品上。为了提高其携带性能，对于电源，要求它的寿命很长，为此，也强烈希望所使用的面光源装置所消耗的电力减至很少。因而，所使用的发光二极管的个数正在逐渐减少。

因而，提出了使用一个发光二极管的，如图4所示那样构造的面光源装置11(特开平11-231320号公报)。在这种面光源装置11中，把发光二极管14布置成面对着做成楔状的棒状部件13的端部而做成其发光部分12，并且把该发光部分12布置成面对着导光板15的光入射面15a。上述导光板15也做成楔状，在其下面设置了用于使从导光板15的下表面漏出来的光漫反射然后回到导光板15内部去的漫反射板17，对着导光板15的光出射面15b，重叠设有散射板18和棱镜板19。此外，在导光板15的光入射面15a上形成了棱柱状的光栅16。

借助于这种面光源装置11，由于可以只用一个发光二极管14来驱动，提高了光源的光利用率。可是，因为用了漫反射板17和散射板18来散射光线，所以如图5所示，光的定向特性扩大了，由于定向特性差，就不能充分发挥面光源装置11的整体效率。更进一步，由于在导光板15上重叠了散射板18和棱镜板19，面光源装置11的厚度加厚了，因棒状部件13光源12也增大了，很难将其小型化。

此外，在图6中表示了另一种使用一个发光二极管的面光源装置21。这种面光源装置面对着导光板22的光入射面22a的中央部分布置了一个发光二极管23，在导光板22的下面，以发光二极管23为中心，布置了同心圆形状的半圆锥体的散射光栅24，各散射光栅24都沿着垂直于与发光二极管23连线的方向延伸。

然后，在这种面光源装置21中，从发光二极管23发射出来的光，从光入射面22a进入导光板22后，向导光板22内部前进。如图7所示，在导光板22内部，射在散射光栅24上的光，被散射光栅24的界面所反射，向着导光板22表面的光出射面22b射出去，但是，其中只有以对光出射面22b小于全反射临界角的入射角射入的光线，才从光出射面22b射出去。

可是，散射光栅24是同样地布置在以光源为中心的圆周方向上的，在平面上看起来，即使射在散射光栅24上，光的前进方向也不发生变化，因而光没有以光源为中心向四周散射的作用。因此，在圆周方向上光的均匀性只决定于圆周方向上光源的光通量的分布，即，从光的入射面进入导光板内部的光的光通量分布。

其结果是，在这种面光源装置21中，如图8所示，由于圆周方向上光的定向特性很窄，从导光板22发射出来的光的定向特性在导光板22的宽度方向非常狭窄，而在长度方向却很宽。因此，使宽度方向的定向特性减弱的散射板是不可缺少的，于是面光源装置21的厚度就变厚了。此外，由于散射板不仅在宽度方向上，在长度方向上也要进行散射，于是，光在长度方向的定向特性极差，降低了垂直方向的亮度。

其次，图9中表示了使用前照光的面光源装置31。在这种面光源装置31中，在导光板32的上表面有用与导光板32不同的材料或者空气形成的多个窄缝33，对着导光板32的侧面布置了像冷阴极管那样的线状光源34。从线状光源34射出来射入导光板32内的光，经过窄缝33的全反射，从导光板32的下表面射出，又通过反射型液晶显示板35的反射回到导光板32中，再通过窄缝33之间从导光板32的上表面射出。

可是，在这种面光源装置31中，由于不可能把窄缝33做得过多，所以光的利用率很低，此外，由于必须在导光板32的内部形成窄缝33，制造上也很困难。

同样，还提出了在导光板内部形成与其他折射率不同的岛区的前照光面光源装置(特开平7-199184号公报)，但是，这种装置光的利用率也不充分，而且制造上也困难。

此外，还有许多其他使用前照光的面光源装置，例如，使用随着离开光源而逐渐变薄的，呈台阶状的导光板的面光源装置(特开平10-306515号公报)，在做成楔形的导光板下面设置棱柱状板的面光源装置(特开平10-301109号公报)，在导光板的下表面形成截面为矩形的凹凸图形的面光源装置(特开平10-123518号公报)，在做成楔形的导光板的上表面设置V形凹槽的槽筋的面光源装置(特开平11-64641号公报)等等。

这些面光源装置，虽然具有比较简单的结构，但光的利用率仍然不充分，画面黯淡。

发明内容

本发明的第一目的是，提供一种光的定向特性优越的面光源装置及其制造方法，以及使用这种装置的设备。

本发明的第二目的是，提供一种光的利用率很高的面光源装置及其制造方法，以及使用这种装置的设备。

按照本发明的第一面光源装置是，具有光源和能把从上述光源导入的光从几乎遍及整个光出射面上射出去的导光板的面光源装置，其特征在于，从上述导光板射出去的光通量中50％以上的光通量，是从与导光板的光出射面垂直的方向测量，在30°以内的角度范围内射出去的。其中，所谓从某个方向测量的预定角度以内的角度范围，不是指从某个方向朝着某一侧的预定角度以内的范围，而是指以某个方向为中心，并从某一方向倾斜某规定角度的轴，沿着该方向的周围旋转所形成的圆锥内部的角度范围。此外，所谓从某个方向看的角度，只是指相对某个方向所成的角度。

由试验得知，从与图像显示装置的画面垂直的方向成30°角度以外所射出去的光，都损失了，会使得图像显示装置的目视性下降。因此，如果能把从面光源装置所发射出来的大部分光通量集中在与光出射面的垂直方向成30°角以内的角度范围内，把它照在图像显示装置上，就能把光通量集中在与画面垂直方向成30°角以内的范围内，从而能使图像显示装置获得良好的清晰度。本发明即使在光出射面上方不设置棱镜板，也能把从导光板所射出的光通量的50％以上，出射到与导光板的光出射面垂直方向成30°角以内的角度范围内。

按照本发明的第二面光源装置是，具有光源和能把从上述光源导入的光从几乎遍及整个光出射面上射出去的导光板的，以照亮反射型显示元件用的面光源装置，其特征在于，在从上述导光板射出到反射型显示元件上的光通量中50％以上的光通量，从与导光板的光出射面垂直方向测量，射出到反射型显示元件的反射光强度的角度分布的半值宽度以内的角度范围内。其中，所谓半值宽度是指半值总宽的一半角度。

在由反射型显示元件和面光源装置构成反射型液晶显示装置的情况下，如果面光源装置的方向性很宽，则面光源装置的反射光强度角特性就逐渐减弱，当面光源装置的定向特性比图像显示板的反射光角度特性还要宽时，由图像显示板所反射的光在垂直方向的分量的强度就降低。因此，在第二面光源装置中，从导光板发射出来的光通量的50％以上的射出范围，比反射型显示元件的反射光强度的角度分布的半值总宽还要狭窄，这样，面光源装置的定向特性比图像显示板的反射光的角度特性还要窄，就能提高图像显示装置的正面的照明强度。

按照本发明的第三面光源装置是，具有光源和能把从上述光源导入的光从几乎遍及整个光出射面上射出去的，大致呈长方形的导光板的面光源装置，其特征在于，从上述导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以上的角度范围内射出去的，从导光板的长边方向和短边方向看上述角度范围时，其宽度分别为30°以上，70°以下。

在使用大致呈长方形的导光板的面光源装置中，如果把大部分出射的光都集中在亮度为最大亮度1/2以上的范围内，而且使其角度的宽度(总宽)为30°～70°，那么，就能获得虽然还不能说是理想的定向特性，但却能获得良好的定向特性。

按照本发明的第四面光源装置是，具有光源和能把从上述光源导入的光从几乎遍及整个光出射面上射出去的导光板的面光源装置，其特征在于，从上述导光板射出到垂直区域中的光的亮度，比射出到其周围角度范围的光的亮度低。

第四面光源装置是一种特别适用于反射型图像显示装置的面光源装置，它与由于泄漏了来自面光源装置的光而产生的干扰光而使从面光源装置所射出来的光的定向特性容易受到影响的面光源装置不同，即使面光源装置的定向特性变化了，由于图像显示元件的散射特性，由图像显示元件所反射的返回来的光(图像)也不会发生变化。因此，如果把在垂直于光发射面的垂直线方向上的面光源装置的定向特性降低到低于周围的亮度，就能减少正面方向的干扰光，从而提高图像的清晰度。

按照本发明的第五面光源装置是，具有光源和能把从上述光源导入的光从几乎遍及整个光出射面上射出去的导光板的面光源装置，其特征在于，在上述导光板的周边范围内射出的光亮度最大的方向，与导光板中央部分所射出的光的亮度最大的方向相比较，向导光板中央的方向倾斜。

由于第五面光源装置那样的导光板上位置的不同而使射出的光的亮度最大的方向变化，能使它具有棱镜的作用，从而能减少面光源装置的平面亮度的不均匀程度。例如，将设置在面光源装置的后表面的，具有偏转倾斜角和再射入面的散射光栅的形状，每一个都根据其位置的不同而稍微加以变化，就能做到这一点，借此，就能使散射光栅具有棱镜的作用。

本发明的第六面光源装置是，具有下列各部分的面光源装置：能把导入的光从几乎遍及整个光出射面上射出去的导光板；比上述导光板的光入射面小的光源；使得从上述光源射出的光散射到上述光入射面的几乎整个面上的光束整形装置，射入上述导光板的光通量中有50％以上的光通量，从垂直于导光板的光出射面的方向看，包含在26°以内的区域中。

在上述第六面光源装置中，由于使用了光束整形装置，能使得从很小的光源发射出来的光在光束整形装置的长度方向上散射，同时，使得射入导光板的大部分光通量，从垂直光出射面的方向看时，聚集在26°以内，所以对于从导光板的光出射面射出来的光，在导光板的光入射面的长度方向上，能获得40°以内的很高的定向特性。

在本发明第六面光源装置的实施例中，具有这样的装置，即，当从垂直于光出射面的方向看上述导光板时，从上述光束整形装置射出的全部光通量中，2/3以上的光，是从上述光束整形装置的光出射面的长度方向40°以内的区域上射出去的，在上述光束整形装置的光出射面的一侧，使得从光束整形装置射出的光向着与光束整形装置的光出射面垂直的方向偏转的装置。

在第六面光源装置的实施例中，由于把从光束整形装置射出的光通量的大部分集中在光束整形装置的光出射面长度方向的40°以内很狭窄的范围内，借助于这种偏转装置，使光向垂直方向射出，所以在光束整形装置的长度方向上，能将方向集中的定向特性很高的光导入导光板内部。更进一步，从导光板的光出射面射出的光，在与光束整形装置长度方向对应的方向上定向特性就很窄。

在第六面光源装置的其他实施例中，上述光束整形装置是由透明材料制成的，也可以在与它的光出射面相对的一面对置设置镜面反射板。

在第六面光源装置的本实施例中，由于在光束整形装置的光出射面相对一侧的面(后表面)上设置了反射板，所以能将从光束整形装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装置内部去，因而能提高光的利用率，并且提高面光源装置的亮度。而且，由于使用镜面反射板作为反射板，所以能借助于从光束整形装置泄漏出来，通过镜面反射板的反射再一次射入的光，以使从光束整形装置射出的光的方向不散乱，使得从光束整形装置射出来的偏转以后的光的定向特性非常狭窄。此外，作为上述光束整形装置，例如，可使用折射率很高的透明树脂制成的，做成光出射面及其后表面不平行的装置。

本发明的第七面光源装置是具有下列各部分的装置：隔开间隔排列的多个比较小的光源；使得从这些光源射出的光的定向特性在上述光源排列的方向上很狭窄的装置；以及使得从上述光源导入的光在几乎整个光出射面上散射之后，再从光出射面射出的导光板，在射入上述导光板的光通量中，有50％的以上的光通量，从垂直于导光板的光出射面的方向看，其射出的角度范围在26°范围以内。

在第七面光源装置中，由于射入到导光板的光通量中的一大半，从垂直于光出射面的方向看，都入射到26°角度范围以内，所以从导光板的光出射面射出的光的大部分，其射出的角度范围，大致在点光源排列方向上40°角度范围之内。此外，由于从隔开间隔排列的多个小光源射出的光的定向特性，在光源排列的方向上，在射入导光板之前变窄了，所以，在导光板内部仅使在导光板厚度方向上的定向特性变窄就可以了。这样，在导光板内部只要在一个方向上使定向特性一致，因而对光的控制就容易了，能提高从导光板的光出射面射出的光的控制性能。此外，由于射入到导光板中的光在一个方向上的定向特性变窄了，不需要用导光板来提高光在这个方向上的定向特性了，所以就能简单地把导光板做得很薄。

在本发明的面光源装置的第六或第七实施例中，也可以在上述角度范围内，在任何方向上，不使50％以上射入到上述导光板中的光通量集中在10°角度范围之内。

在本发明的面光源装置的第六或第七实施例中，由于射入到导光板的光通量的大部分，在任何方向上都不集中在10°以内的狭窄范围之内，所以如果视线只少许移动一点，也不会产生时隐时现的闪烁现象。

在本发明的第六或第七面光源装置的另一个实施例中，在上述导光板的光出射面或者与其相反的一面中至少一个面上，形成了具有偏转倾斜面的凹凸光栅，该偏转倾斜面朝向导光板内部的法线向着布置了光源的方向倾斜，从垂直于上述导光板的光出射面的方向看时，上述法线方向与光在导光板中行进的方向平行。

在本发明的第六或第七面光源装置的上述实施例中，由于形成了具有偏转倾斜面的凹凸光栅，而且该偏转倾斜面朝向导光板内部的法线向着布置了光源的方向倾斜，当从垂直于上述导光板的光出射面的方向看时，上述法线方向与光在导光板中行进的方向平行，所以，从垂直于光行进方向的方向上看，射入到偏转倾斜面的光的一部分，经过偏转倾斜面的全反射，从光出射面射出，其余的光都穿过偏转倾斜面。结果，由于在射入到偏转倾斜面的光中只有以特定角度射入的光才从光出射面射出，所以，从这个方向看时，从光出射面射出的光的定向特性很窄。

在本发明的第六或第七面光源装置的又一个实施例中，包括上述导光板中的光的行进方向在内的，向着垂直于导光板的光出射面的表面内部射出的全部光通量中的2/3以上的光，从该导光板的光出射面看，在40°以内的范围射出，在上述导光板的光出射面一侧，具有使得从该射出面射出的光向垂直于该射出面的方向偏转的装置。

在本发明的第六或第七面光源装置的上述实施例中，由于将导光板内的大部分光从导光板的光出射面射出之后都集中在40°角度的狭窄范围内，然后再借助于偏转装置使其向垂直方向射出，所以能射出在导光板的光出射面上方向集中的，定向特性很高的光，再借助于偏转装置，就能使得从导光板的光出射面射出的光的定向特性变窄。

在本发明的第六或第七面光源装置的上述又一个实施例中，上述偏转倾斜面的法线方向与垂直于上述导光板的光出射面的方向所成的角度在10°以下，在与上述导光板的光出射面相对的一面上，设有镜面反射板。

若依第六或第七面光源装置的上述实施例，使偏转倾斜面的法线方向与垂直于上述导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与相对的一面之间，进行全反射，而且入射光的角度比全反射的临界角度小时，则从光出射面射出的光，也能集中在狭窄的角度内。特别是，如果使得偏转倾斜面的法线方向与垂直于上述导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°的范围内。这种在大致在平行于导光板的光出射面方向上射出来的光，例如，借助于对着导光板的光出射面布置的，使得光偏转的装置，就能使光朝向垂直于光出射面的方向。

本发明的第八面光源装置是，具有光源和使得从该光源导入的光在几乎整个光出射面上散射之后，再从该光出射面上射出来的导光板的面光源装置，在上述导光板上设有用于使导光板中行进的光进行全反射之后，从光出射面射出来的多个偏转倾斜面，当从垂直于上述导光板的光出射面的方向看时，光在导光板内各个位置上的行进方向基本上汇集在同一个方向，而且，上述偏转倾斜面的法线方向分布在以光的行进方向为中心的30°角度以内，在包含该导光板中的光行进方向的、垂直于该导光板的光出射面的平面上，上述偏转倾斜面的断面呈直线状。

按照第八面光源装置，由于在导光板上设有用于使导光板中行进的光进行全反射之后，从光出射面射出来的多个偏转倾斜面，所以能借助于以比全反射角更小的入射角，使射入到偏转倾斜面的光透过，从垂直于偏转倾斜面的断面的方向看时，射出光的定向特性狭窄了。另一方面，当从垂直于导光板的光出射面的方向看时，在导光板内部各个位置上的光的行进方向基本上汇集到一个方向，而且，因为上述偏转倾斜面的法线方向的分布以光的行进方向为中心，从光出射面的方向上看时，能使定向角非常窄的光在偏转倾斜面上进行全反射，以此，使定向角扩大。因此，能将在垂直于导光板的光出射面的方向上具有过于宽广的定向角，而在平行于导光板的光入射面的方向上又具有很狭窄的定向角的光，以适度的定向角发射出来，以使光的损失尽可能的小，并且能提高正面的亮度。特别是，从光出射面看，借助于将偏转倾斜面分布在30°角以内的角度上，就能使从该导光板的光出射面射出的光散射在±45°的范围内。

本发明的第九面光源装置是，具有光源和使得从该光源导入的光在整个光出射面上散射后，再从光出射面射出的导光板的面光源装置，在上述导光板的光出射面或者其相反的一面中至少一个面上，形成多个凹形的光栅，上述光栅由用于使光全反射的偏转倾斜面，以及用于使穿过该偏转倾斜面的光再次射入的再次入射面所构成；上述凹形光栅具有由偏转倾斜面和再次入射面所构成的，呈三角形凹槽的断面，而且，在垂直于导光板中光的行进方向的方向上具有大致同样的断面，上述偏转倾斜面对于设有凹形光栅的一面，具有45°～65°的倾斜角，从包含在该导光板中的光的行进方向的，垂直于该导光板的光出射面的平面的方向上看，有50％以上从导光板的光出射面射出的光通量，包含在从光出射面看的30°以内的范围内。

在第九面光源装置中，由于形成了多个凹形的光栅，而上述光栅由用于使光全反射的偏转倾斜面，以及用于使穿过该偏转倾斜面的光再次射入的再次入射面所构成，所以能借助于在偏转倾斜面上使在导光板内行进的光进行全反射，使它从导光板的光出射面射出来。此外，由于透过偏转倾斜面的光又从再次入射面回到导光板内部，所以透过偏转倾斜面的光不会有损失，从而能提高光的利用率，增加面光源装置的亮度。更进一步，如果上述偏转倾斜面对于设有凹形光栅的一面，具有45°～65°的倾斜角，就能使从光出射面测到从导光板的光出射面射出的大部分光通量从光出射面测出在30°以内的狭窄的范围内射出。这样，借助于适当的偏转装置，使得这些光向着垂直于光出射面的方向偏转，就能在这个方向的上获得30°以内的狭窄的定向特性。

本发明的第一到第六，以及第八、第九面光源装置的实施例，具有这样的特征，即，把比较小的光源设置在大致做成长方形的导光板短边一侧的端部，并将该光源的发光面朝向位于上述导光板的对角方向上的角部。

按照第一到第六，以及第八、第九面光源装置的实施例，能使得光很容易地到达靠近布置了光源的导光板的角部，以及在对角线方向与其相对的角部，使这些角部的亮度提高。

本发明的第十面光源装置是，具有光源和使得从该光源导入的光在大致整个光出射面上散射后，再从光出射面射出的，大致呈长方形的导光板的面光源装置，在上述导光板短边一侧的端部设有比较小的光源，设有该光源的导光板的短边和位置靠近该光源的导光板的长边，分别设有相对于相对的短边和长边倾斜的部分。

按照第十面光源装置，由于设有光源的导光板的短边和位置靠近该光源的导光板的长边，分别相对于相对的短边和长边倾斜，借助于适当选择上述倾斜部分的倾斜角度，就能使从光源射出后在倾斜部分上反射的光，朝向任意的方向，特别是，由于能使光反射到光难以到达的，容易黯淡的部分，所以就能使面光源装置的亮度分布均匀化。

本发明的第十一面光源装置是，具有光源和使得从该光源导入的光在大致整个光出射面上散射后，再从光出射面射出的导光板的面光源装置，其特征在于，上述光源的光谱具有多个峰值，上述导光板在其光出射面上形成抗反射膜，在这种抗反射膜上，存在着多个反射率对于垂直射入光的波长依赖性的极小值，这多个个极小值的最大的波长差，比上述光源的多个峰值的最大波长差大。

按照第十一面光源装置，像发光二极管那样的光源的波长光谱，即使有多个峰值，如果反射率对具有抗反射膜的垂直射入光的波长依赖性的多个极小值的最大波长差，比上述光源的多个峰值的最大波长差大，就能有效地抑制由于光源光所产生的眩光。

本发明的第十二面光源装置是，具有光源和使得从该光源导入的光在整个光出射面上散射后，再从光出射面射出的导光板的面光源装置，其特征在于，在与上述导光板的光出射面相对的一面上，形成多个凹形的光栅，在该导光板的光出射面及其相对的一面上，形成反射特性互相不同的抗反射膜。

按照第十二面光源装置，由于在该导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。因而能根据导光板的后表面选择适当的膜厚，有效地抑制用于图像显示装置上的画面的眩光。例如，在形成凹形光栅一侧的表面上，所确定的抗反射膜厚可用于防止外来光的反射，而在凹形光栅与相对的表面上，则能用于抑制由于光源光造成的反射。此外，本实施例对于面光源装置使用前照光的情况特别有效。

本发明的第十三面光源装置是，具有光源和使得从该光源导入的光在大致整个光出射面上散射后，再从光出射面射出的导光板的面光源装置，其特征在于，上述导光板在光出射面与相对的表面上形成多个凹形的光栅，在上述光出射面及与其相对的表面上形成抗反射膜，这种抗反射膜在没有凹形光栅的平坦面与凹形光栅之间的交界部分上的抗反射膜的膜厚，与在上述平坦面上的抗反射膜的膜厚不同。

按照第十三面光源装置，由于在导光板的光出射面与相对的表面的凹形光栅与平坦面的交界部分上的抗反射膜的膜厚与平坦面上的膜厚不同，所以在凹形光栅以外的平坦面上，把抗反射膜的膜厚确定得能用于防止外来光的反射，而在凹形光栅边缘的交界部分上，把抗反射膜的膜厚确定得能用于抑制光源光所产生的反射等等，根据部位的不同选择适当的膜厚，所以，能有效地抑制眩光。此外，通过改变抗反射膜的材料，也能够简单地用控制膜厚的方法，抑制外来光的眩光和光源光的眩光。另外，这种实施例对于面光源装置使用前照光的情况特别有效。

由于本发明的各种各样面光源装置具有以上所述的构成，没有使面光源装置的定向特性狭窄到使图像闪烁的程度，而且，由于把定向特性压缩到某种程度的窄，使光的损失变少了，正面的亮度提高了。

本发明的面光源装置的制造方法，是在与导光板的光出射面相对一侧的表面上形成多个凹形光栅的面光源装置的制造方法，包括制成面积比所需要的导光板宽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导光板以外的部分的工序。

按照本发明的面光源装置的制造方法，不是直接成形为最后成品形状的导光板，而是，首先成型为尺寸比它大的导光板之后，再对其切割，切成作为最后成品的导光板，因而，很大的导光板自然形成为在成形时的树脂流动性良好的形状。因此，就能防止由于成形时树脂的流动不均匀而难以达到全面均匀的光栅的复制性的困难，并且在导光板上易于产生翘曲。

本发明的液晶显示装置，具有生成图像的液晶显示板，以及为照亮上述液晶显示板用的面光源装置。按照本发明的液晶显示装置，能够很明显地提高液晶显示装置的显示清晰度。

本发明的移动电话，是具有送话和受话功能的移动电话，其特征在于，它还具有包含液晶显示装置的显示部分。按照本发明的移动电话，能明显提高移动电话的显示装置的显示清晰度。

本发明的信息终端设备是具有信息处理功能的信息终端设备，它还具有包含液晶显示装置的显示部分。按照本发明的信息终端设备，能明显提高信息终端设备的显示装置的显示清晰度。

此外，本发明以上所说明的各种构成要素，可在有限的范围内进行各种组合。

附图说明

图1是以往具有普通构造的面光源装置的分解透视图；

图2是图1中的面光源装置的断面图；

图3是表示图1中的面光源装置的定向特性的图；

图4是具有另一种构造的以往面光源装置的分解透视图；

图5是表示图4中的面光源装置的定向特性的图；

图6是表示具有又一种构造的以往面光源装置的构成的平面图；

图7是表示图6中的面光源装置的散射光栅的形状和作用的图；

图8是表示图6中的面光源装置的定向特性的图；

图9是以往的前照光型面光源装置的断面图；

图10是说明面光源装置的所希望的定向特性的图；

图11是表示用于比较的定向特性的一个例子的图；

图12(a)是表示所希望的定向特性一个例子的特性图，图12(b)是表示定向特性更好的一个例子的特性图；

图13是表示理想的定向特性，使用棱镜板时的定向特性，以及使用散射光栅时X轴方向和Y轴方向的定向特性的图；

图14是以透视的方式表示从面光源装置射出的光的定向特性的图；

图15是将反射型液晶显示板与前照光型的面光源装置组合后的面光源装置的示意图；

图16中的(A)(B)(C)(D)是表示面光源装置的定向特性的图，其中的(a)(b)(c)(d)是表示与反射型液晶显示板相对应的反射光强度的角度特性的图；

图17(a)是说明在反射型液晶显示板的反射光强度的角度特性分布中的半值总宽的图，图17(b)是说明面光源装置的定向特性中的半值总宽的图；

图18是本发明的第一优选实施例的面光源装置构造的分解立体图；

图19是图18中的面光源装置所用的发光部分的平面形状的光的行进过程的图；

图20表示在后表面使用镜面反射板的，从图19中的发光部分射出的光的定向特性的图；

图21是表示在图19的发光部分中，用漫反射板代替后表面的镜面反射板的情况下，出射光的定向特性的图；

图22是说明图20和图21中求出α方向上的光强度(能量)的方法的图；

图23(a)是表示导光板的厚度方向(z轴方向)上散射的光的定向特性的图，图23(b)是表示导光板的宽度方向(x轴方向)上散射的光的定向特性的图，图23(c)是表示导光板的厚度方向和宽度方向(z轴方向、x周方向)上散射的光的定向特性的图；

图24是当在导光板宽度方向散射的光在散射光栅的偏转倾斜面上进行全反射时，表示光的方向变化的情形的图；

图25(a)、(b)是当在导光板宽度方向散射的光在散射光栅的偏转倾斜面上进行全反射时，表示光的方向变化的另一种情形的图；

图26是表示透过散射光栅的偏转倾斜面，从后表面再一次射入导光板内的行进过程的图；

图27(a)是表示射入散射光栅之前的光的方向的图；图27(b)是表示在散射光栅的偏转倾斜面上全反射的光和反射后的光的方向的图；图27(c)是表示透过散射光栅的偏转倾斜面之后，再从后表面射入的光，以及再次射入后的光的方向的图；

图28是从在导光板中光的行进方向(y轴方向)看时，光的空间频率的图；

图29是表示从面光源装置的光出射面射出的光的定向特性的图；

图30是说明当光从发光部分斜向导入导光板时，散射光栅的设计方法的图；

图31是说明检查导光板中的光的定向特性的方法的图；

图32是表示断面呈圆弧形的散射光栅(比较例)中反射光的反射过程的图；

图33是表示断面呈锯齿形的散射光栅(比较例)中反射光的反射过程的图；

图34(a)是表示在断面呈直角三角形的散射光栅的偏转倾斜面上进行全反射的光的反射过程的图，图34(b)是表示透过前方的散射光栅后，在后方的散射光栅上反射出来的光的反射过程的图；

图35是表示偏转倾斜角的角度变化到45°、55°、65°时，光从面光源装置射出的角度与光强度之间的关系的图；

图36是表示散射光栅中的偏转倾斜面的倾斜角γ，后表面的倾斜角δ，从光出射面射出来的角度ε的定义的图；

图37(a)(b)是用来说明图35所示的出射角度与光强度之间的关系的图，图37(a)表示大致水平地射入的光在偏转倾斜面上反射的情形，图37(b)表示从下方射入的光在偏转倾斜面上反射的情形；

图38(a)是表示反射型液晶显示板的散射特性的图，图38(b)是表示导光板射出的光强度的角度特性的图，图38(c)是表示从反射型液晶元件射出来的光强度的角度特性的图；

图39是表示散射光栅后表面的倾斜角小的情况下，光透过偏转倾斜面后，再从后表面入射的行进过程的图；

图40是表示散射光栅后表面的倾斜角小的情况下，光透过偏转倾斜面后的行进过程的图；

图41(a)是从线光源导入导光板内的光的行进方向的示意图，图41(b)是从隔开间隔布置的多个点光源导入导光板内的光的行进方向的示意图，图41(c)是从集中配置在一处的多个点光源导入导光板内的光的行进方向的示意图；

图42是按照本发明的第二优选实施例的面光源装置和所使用的反射型液晶显示装置的示意侧视图；

图43是图42中的面光源装置中的导光板的散射光栅的放大断面图；

图44是按照本发明的第三优选实施例的面光源装置的示意平面图；

图45是从图44中的面光源装置发射出来的光的定向特性的图；

图46是按照本发明的第四优选实施例的面光源装置的示意平面图；

图47是在图46中的面光源装置中的导光板上所设置的散射光栅的放大平面图；

图48是图46中的散射光栅的变型的例子；

图49是表示弯曲后的散射光栅以及射入其中的光的图；

图50是表示在图49的e点反射的光L4的定向特性的图；

图51(a)是从z轴方向看在图49的e点、f点、g点反射的光线L4、L5、L6的方向的图，图51(b)是表示在偏转倾斜面反射出来的图51(a)中C1、C2光的图；

图52是表示图49中所示的光的出射区域的图；

图53是按照本发明的第五优选实施例的面光源装置的立体图；

图54是表示图53中的面光源装置的光的行进过程的图；

图55是表示在导光板的后表面使用镜面反射板时，表示与光出射面平行方向(y轴方向)、与射出的光所成的角度、以及射出的光的强度之间的关系的图；

图56是表示在导光板的后表面使用漫反射板时，表示与光出射面平行方向(y轴方向)、与射出的光所成的角度、以及射出的光的强度之间的关系的图；

图57是使用形成不同结构的散射光栅的导光板的面光源装置的示意侧视图；

图58是使用又一种形成不同结构的散射光栅的导光板的面光源装置的示意侧视图；

图59是使用多个点光源的比较例的示意图；

图60是使用多个点光源和柱面透镜的比较例的一部分切掉后的示意立体图；

图61是表示使用多个点光源和凹透镜，以便射出定向特性很窄的光线的面光源装置的示意立体图；

图62是表示按照本发明的第六优选实施例的面光源装置的示意平面图；

图63是表示把图62中的面光源装置作为背照光使用时的液晶显示装置的示意侧视图；

图64是表示把图62中的面光源装置作为前照光使用时的液晶显示装置的示意侧视图；

图65(a)是表示弯曲后的散射光栅的平面图，图65(b)是图65(a)中沿J-J线的断面图；

图66是表示图65中的散射光栅的偏转倾斜面上反射的光散射图；

图67是表示图65中透过散射光栅的光的图；

图68(a)是图65中的设有散射光栅的导光板的平面图，图68(b)是图68(a)的a部放大图，图68(c)是图68(a)的b部放大图，图68(d)是图68(a)的c部放大图；

图69是表示图65的导光板上，离开发光部分(光源)的距离与散射光栅的光栅密度之间的关系的图；

图70是表示图65的导光板上，离开发光部分(光源)的距离与散射光栅的光栅长度之间的关系的图；

图71是表示图65的导光板上，离开发光部分(光源)的距离与散射光栅的光栅数密度(光栅数/面积)之间的关系的图；

图72是表示在图65的面光源装置上中，用于在光出射面的角部上射出更多的光线的结构及其作用的示意图；

图73是表示镶入固定框架内的导光板的示意图；

图74是在图73的导光板的光栅面的一侧所形成的防止反射膜的局部放大断面图；

图75是表示发光二极管的波长与射出的光的强度之间的关系图；

图76是表示防止反射膜上的入射光的波长与反射率之间的关系的图；

图77是说明用于在散射光栅的边缘上形成厚度较厚的防止反射膜的方法的示意图；

图78是表示由导光板的有光栅一侧的表面和光出射面所反射出来成为眩光的光，与设置在导光板的有光栅一侧的表面和光出射面上的防止反射膜的图；

图79是表示从白色发光二极管射出来的光的强度和波长特性的图；

图80是表示安装在导光板上的发光部分的构造的断面图；

图81是表示安装在电路底板上的液晶显示装置的侧视图；

图82是表示在模具的长方形模腔内形成长方形导光板时，表示树脂流动的图；

图83是说明用具有比目标导光板更大，而且树脂流动顺畅的模腔的模具来成型的状态的图；

图84是移动电话的正视图；

图85是PDS的正视图；

图86(A)(a)是表示从导光板射出的光线的射出光的强度分布图；图8(B)(b)是表示由导光板下表面反射的，从光的射出表面发射出来的光的强度分布图；图86(C)(c)是表示液晶显示板的散射特性图；图86(D)(d)是表示从液晶显示板射出来的光强度特性图；图86(E)(e)是表示面光源点亮时的S/N比的图；

图87是表示使用按照本发明的第七优选实施例的面光源装置的散射光栅的平面图；

图88(a)是按照本发明的第八优选实施例的面光源装置的示意图；图88(b)是用于进行比较说明的图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

在移动电话之类便携式的设备上，其显示装置(液晶显示装置)大多是为一个人看的，不需要广阔的视角。根据试验的结果，在步行过程中看便携式的设备上的图像时，当从与画面垂直的方向测量，光射出的范围只在10°以内，如果在看画面的方向摇摆，画面就会闪烁，就很难看清楚，如果从与画面垂直的方向测量，光射出的范围只在20°以内，就容易看清楚，如果在30°以上，就能完全看清除了。

从这个试验结果可知，如果从与画面垂直的方向测量，所射出的光在20°～30°范围之外，那么这些光就都没用了，将使得液晶显示装置的清晰度下降。换言之，为了提高面光源装置的光的利用率，提高液晶显示装置的清晰度，如果能使得从面光源装置所发射出来的光的定向特性宽于10°，但在20°～30°的范围内，就很好。

可是，从导光板射出来的光的定向特性，很容易利用散射板使其散射，相反，却很难让它变窄。虽然能借助于使用棱镜板使光线的方向一致，但是，对于发射方向很宽广的光线，即使使用棱镜板，也很难把它们的方向集中起来。此外，为了不使面光源装置的厚度太厚，也不希望使用棱镜板。

由此可知，为了制成效率和清晰度都很高的面光源装置，不是靠使用棱镜板，而是要在导光板发射出来的光线中，提高从垂直于光发射表面的法线开始测量的角度在20°以内，到30°以内发射出来的光的比例，在此角度范围内所发射的光的比例至少要在1/2以上，最好在2/3以上。

此外，如图10所示，从面光源装置发射出来的光的方向，是相对于垂直于面光源装置41(导光板)的光出射面的法线而言的方向(下文中，将上述法线方向称为z轴方向，将与面光源装置的一对边缘平行的方向称为x轴方向，将与面光源装置的另一对边缘平行的方向称为y轴方向)。例如，如果说的是θ＝30°以内的方向，就是指与z轴成θ＝30°以内的全方位角，指的是向图10中有阴影线区域发射的光的出射方向。试举一例，如图11所示，当面光源装置在zx平面内发射基本上为朗伯(lambert)光那样的光时，从与zx平面垂直的方向上看，包含在30°以内的光很少，而从与yz平面垂直的方向上看，则在30°以内几乎包含了所有的光。在这种情况下，本说明书中所说的30°以内的光，并不是指在30°以内的方向上几乎全部发射出来的光。即，在本说明书中，例如，说到在30°以内的方向上发射出来的光时，不是只从某一个方向看的情形，而是必须是从所有的方向看，与z轴成30°角以内的方向上出射的光。

图12(a)表示从面光源装置41发射出来的在θ范围内的大部分光的定向特性，如果考虑从面光源装置41发射的光的理想的定向特性，则如图12(b)所示，希望在θ＝20°～30°(总宽为40°～60°)以内的范围内亮度均匀，在此范围以外的方向上没有光线。由于实现了这样的定向特性，即使观察的方向变化了(即，画面的角度摇摆)，也不会发生图像的亮度改变而闪烁的现象。此外，不管角度如何不同，是从画面的中央还是从其端部看，亮度都是一样的。结果，画面就能看得很清楚。

如果以横坐标轴表示出射角度，以纵坐标轴表示亮度，这种理想的定向特性就是图13中以双点划线表示的矩形特性。要准确地实现这样的定向特性是很困难的。可是，即使不能获得这种理想的定向特性，也可以通过如下的方式来获得良好的定向特性：让所出射的光沿着基本上与光出射面垂直的方向(z轴方向)出射，所出射的光的亮度的角度分布方面，所出射的全部光线的一半以上都包含在具有最大亮度的1/2的角度范围内，而且，如图14所示，假设这个角度范围的宽度(总宽角度)在x方向和y方向分别为Δθx和Δθy，则至少

30°≤Δθx≤70°

30°≤Δθy≤70°。

更进一步，如果

40°≤Δθx≤60°

40°≤Δθy≤60°

则可望获得所要求的定向特性。

下面，考虑作为前照光使用的面光源装置41的情况。在前照光型的面光源装置41的情况下，必须考虑它与反射型液晶显示板42的反射光角度特性之间的关系。此时，所谓反射型液晶显示板42的反射光角度特性，如图15所示，说的是当平行光射入反射型液晶显示板42的情况下，反射光强度与角度的相关性。图16(A)(B)(C)(D)表示了前照光型面光源装置41的定向特性，从(A)到(D)，其定向特性依次变宽。此外，图16(a)(b)(c)(d)表示了反射型液晶显示板42的反射光的角度特性，(a)(b)(c)(d)分别与定向特性(A)(B)(C)(D)相对应。

如图16所显示的，随着面光源装置41的定向特性的扩大，液晶显示板42的反射光强度的角度特性也依次变得平缓。而且，如图16(D)(d)所示，当面光源装置41的定向特性比液晶显示板42的反射光强度的角度特性还要宽时，则与图16(A)(a)；(B)(b)；(C)(c)所示的面光源装置41的定向特性比液晶显示板42的反射光强度的角度特性狭窄时的情况相比，被液晶显示板42所反射的光，在垂直方向上的分量的强度变小了。

就图16中所示的情况而言，在从面光源装置41发射出来的光中，从与液晶显示板42垂直的轴线测量，在成30°角以外的角度所发射出来的光，实质上已经完全消失了。

因此，在前照光型面光源装置41的情况下，在反射型液晶显示板42的反射光强度角度分布的半值总宽的角度范围内，希望从面光源装置41发射出来的光中，有一半以上，最好有2/3以上的光线，其定向特性变得很狭窄。不过，所谓反射型液晶显示板42的反射光强度角度分布的半值总宽，虽然是指如图17(a)所示的，其值为最大值的1/2的两点之间的角度，但是，由于面光源装置41的定向特性具有如图17(B)所示的，中央向上凸出的峰值，所以，在与中央峰值位置错开的位置上，例如与峰值错开5°的位置上，强度为1/2的两点之间的角度，都称之为半值总宽。

下面，详细说明具有接近上述理想的定向特性的面光源装置的各种实施例。

(第一优选实施例)

首先，图18是本发明的第一优选实施例的背照光型面光源装置43构造的分解立体图。该面光源装置43由透明的导光板44，以及与导光板44的光入射面44a对置配置的发光部分45所构成。导光板44用折射率高的透明树脂，例如聚碳酸酯树脂和异丁烯树脂等，做成矩形的平板形状，在其下表面，形成了几乎沿着其宽度方向全长延伸，而且互相平行的多条散射光栅46。散射光栅46的断面大致呈直角三角形，由光源一侧的偏转倾斜面46a，和大致呈垂直面的后表面(再次入射面)44b所构成。散射光栅46是由在导光板44的下表面进行雕刻而形成的，相互之间隔开间隔，离开光入射面44a的距离越远，散射光栅46之间的间隔越短。

发光部分45由下列各部分构成：用折射率高的透明树脂做成的楔形导光体47(下称楔形导光体)；与楔形导光体47侧端面对置配置的小光源48(下称点光源)；布置在楔形导光体47的后表面的镜面反射板49；以及布置在楔形导光体47的前表面的棱镜板50。此处，点光源48是把一个或者多个发光二极管封装在透明树脂内部的光源，透明树脂除了前表面之外都用白色树脂涂覆，从发光二极管发射出来的光，直接或者经过白色树脂的背面反射之后，以很高的效率向前射出(请参照图80)。

从点光源48发射出来的光(朗伯(lambert)光)，从楔形导光体47的侧端面射入楔形导光体47内。如图19所示，射入楔形导光体47内的光，在谢导光体47内部，反复地被它的前表面(光出射面)47a和背表面反射，每一次被楔形导光体47背表面的反射，向着前表面47a的入射角都变小，在向楔形导光体47的前表面47c的入射角变得小于全反射的临界角时，就从楔形导光体47的前表面47a向外部射出。此外，如图19中的虚线所示，从楔形导光体47的背表面向外部射出去的光，由于镜面反射板49的反射，又回到导光体47内，再从楔形导光体47的前表面47a射出去。这样，从楔形导光体47的前表面47a发射出去的光，便大致与楔形导光体47的前表面47a平行的方向(简称x轴的负方向)一致。

布置在楔形导光体47前表面47a的棱镜板50也是用折射率高的透明树脂(例如，折射率为1.59的透明树脂)制成的，在棱镜板50的前表面，排列着多个棱镜50a。各棱镜50a都做成断面顶角为40°的三角形，沿着上下方向(导光板44的厚度方向)延伸。于是，从上述楔形导光体47的前表面47a射出的光，由于穿过棱镜50a而被折射，偏转到大致与棱镜板50垂直的方向上之后，大致垂直地从光入射面44a向导光板44内部射入。于是，借助于这种发光部分45，就能把从点光源48发射出来的光，向棱镜板50的几乎全长上漫射出射，能将点光源48变换成所谓的线光源。

由于在棱镜板50上的棱镜断面顶点的圆角等的成型误差和菲涅尔反射，穿过棱镜板50的光的一部分变成了漫射光。这样，如果假设从点光源48发射出来的光中，至少有一半以上，被棱镜板50偏转，以所希望的角度(在本实施例中，是与光入射面44a垂直的方向)射入导光板44中，那么，从楔形导光体47的前表面47a以与该前表面47a大致平行地射出来的光的比例，优选达到从点光源48发射出来的全部光线的2/3以上。

为了比较起见，看一看在楔形导光体47的后表面使用漫反射板来代替镜面反射板49的情况，从楔形导光体47的前表面47a沿着该前表面47a所发射出来的光，不到从点光源48发射出来的全部光的一半。其理由是，如图19中的虚线所示的光那样，由于从楔形导光体47的后表面泄漏出来的光射在漫反射板上，几乎按朗伯光的分布被反射，所以沿着楔形导光体47前表面47a(大致沿着x轴的负向)射出去的光，几乎都消失了。

以上叙述了借助于本实施例那样结构的发光部分45把点光源转换成线光源的情形，更进一步，还能把从该线光源发射出来的光线的方向汇集到大致一致的方向上。图20表示把没有散射作用，入射角与反射角相等的镜面反射板布置在楔形导光体47的后表面的情况下，测定从楔形导光体47发射出来的光与其前表面47a(x轴的负向)所成的角度α(参见图19)，同在该方向的光的强度之间的关系的结果。图21则表示用楔形导光体47的后表面的镜面反射板取代漫反射板的情况下，测定从楔形导光体47发射出来的光与其前表面47a(x轴的负向)所成的角度α(参见图19)同在该方向的光的强度之间的关系的结果。在这一测定过程中，使用了长30mm，厚1mm，与点光源48相对的侧面的宽度为2mm，折射率为1.53的楔形导光体47，以及长约30mm的镜面反射板或漫反射板。此外，还在除去棱镜板50的状态下进行了测定。

在图20和图21所示的曲线图中，所谓α方向的光强度(光能)，并不是垂直于楔形导光体47的前表面47a的平面(图22中的xy平面)上，向α方向所射出的光的强度的角度分布，而是表示从前表面47a射出来的光线全部投影在该平面上，此时在α方向单位角度(dα＝1)内所包含的光的强度。

由图20可知，即使在使用镜面反射板的情况下，也大约在不到30°的方向上光强度为最大，全部光通量的98％集中在0°～40°的范围内。这些光在棱镜板50上偏转，也射入导光板44时，即使由于棱镜板50制造误差而产生10％左右的损失，从上方(z轴方向)看，也有80％以上的光汇集在±13°的范围内。与此相反，如图21所示，在平常使用的散射性很强的反射板的情况下，只有52％的光集中在0°～40°的范围内。在此基础上，当加上由于棱镜板50所造成的损失时，不可能在导光板44内部使定向特性变窄。

因此，借助于这种发光部分45，使用发光二极管那样的点光源48和楔形导光体47，就能够像线光源那样，在很长的区域内发光，而且，能够使从点光源发射出来的朗伯光大致汇集成一致的，作为定向特性狭窄的光射出。

这样，从光入射面44a射入导光板44内的光，就在导光板44的上表面(光出射面44b)与下表面之间反复地进行全反射，同时，通过导光板44内部，从发光部分45的近侧向着远侧行进。然后，当射入设置在导光板44底面上的三角形的散射光栅46中时，其一部分被散射光栅46反射，从光出射面44b射出去。由于这种三角形的散射光栅46沿着x轴方向呈长形，所以即使被它反射出去，在x轴方向上的光的定向特性也不会变化。因此，由由发光部分45汇集的x轴方向上，定向特性狭窄的光，经过散射光栅46反射后，在向z轴方向射出去之后，也仍然保持x轴方向上的定向特性狭窄的状态。另一方面，在导光板44内部传输的光，虽然要在z轴方向上散射，但，当这种散射由散射光栅46向z轴方向反射时，就成为y轴方向的散射。可是，这种y轴方向的散射，能借助于被散射光栅所反射的光的角度的限制而变窄，能使得从光出射面44b射出来之后的光在y轴方向的定向特性，比它在导光板44内部的z轴方向的定向特性还狭窄。在典型的例子中，从x轴方向看到的从导光板44的光出射面44b射出来的光的定向特性，大致以z轴方向为中心的全宽大约在55°的范围内，从y轴方向看时的定向特性，以z轴方向为中心的全宽大约在25°的范围内。

因此，借助于这种面光源装置43，不使用棱镜板之类的元件，就能使光沿垂直于面光源装置43的方向发射出去，能使其定向特性狭窄，实现接近于理想定向特性的定向特性。而且，由于不使用棱镜板，在降低面光源装置43成本的同时，还能使面光源装置43的厚度变薄。

与此相反，借助于在互相垂直于光栅方向上重叠两块棱镜板来提高光定向特性的方法中，光的定向特性如图13中的虚线的图形所示。而且，即使在射入棱镜板之前的光定向特性为±30°，在通过了两块重叠的棱镜板之后，在±20°范围内射出的光就达不到一半以上。

此外，在这种面光源装置43中，在靠近发光部分45的范围内，散射光栅46的间隔较宽，随着离开发光部分45的距离的增大，由于散射光栅46的间隔逐渐缩短，在整个导光板44的光出射面44b上的亮度便趋于一致。

其次，详细说明断面做成三角形的散射光栅46的作用。现在，对于射入散射光栅46之前的光定向特性，考虑像图23(a)那样的，仅仅在x轴方向狭窄的光，或者像图23(b)那样的，仅仅在z轴方向狭窄的光，或者像图23(c)那样的，在x轴方向和z轴方向都狭窄的光。其中，在图23(c)那样的情况下，不包括在任何方向都不具有像图23(a)(b)那样的狭窄的定向特性的情况。

接着，考虑图23(b)所示的，定向特性只在z轴方向狭窄的光射入散射光栅46中的情况。此时，如图24所示，，当射入散射光栅46的光全部被散射光栅46的偏转倾斜面46a全反射时，被散射光栅46反射的光的定向特性不发生变化。特别是，x轴方向的定向特性不会变窄。所以，如图25(a)(b)所示，加大散射光栅46的偏转倾斜面46a的倾斜角度，使一部分光被散射光栅46反射，另一部分光穿过散射光栅时，被散射光栅46的偏转倾斜面46a全反射的光，便向着对z轴的倾斜度很大的方向射出，另外，如图26所示的，穿过散射光栅46的偏转倾斜面46a，从后表面再射入的光，在再次射入时，角度也改变了，使得z轴方向的定向特性完全发散了。因此，在图23(b)那样的只在z轴方向定向特性狭窄的光，要使它在x轴方向的定向特性也狭窄，是非常困难的。

与此相反，如果是如图23(a)那样定向特性只在x轴方向狭窄的光，当射入到x轴方向上长形的，断面为三角形的散射光栅46的偏转倾斜面46a中时，例如，即使在入射之前在z轴方向保持像图27(a)所示的那样比较大的散射，但由于如图27(b)所示的那样，一部分光被散射光栅46的偏转倾斜面46a全反射了，一部分光又如图27(c)所示的那样，穿过偏转倾斜面46a，又从后表面46b再次射入，能对被散射光栅46所反射的一部分光的范围进行限制，所以，有可能使被散射光栅46全反射，从光出射面44b射出的光在y轴方向的定向特性变窄。而且，借助于把在散射光栅46上的偏转倾斜面46a的倾斜角设定成适当的值，就很容易把被散射光栅46反射的光，向大致与光出射面44b垂直的方向(z轴方向)射出。另一方面，由于散射光栅46是在x轴方向均匀地延伸的，所以，即使被散射光栅46全反射，在x轴方向上的定向特性也不会扩宽。此外，如图27(c)所示，穿过散射光栅46的偏转倾斜面46a，又从后表面再次射入的光，虽然在yz平面内行进的角度有变化，但，由于原来在z方向上的定向特性不狭窄，所以z轴方向的定向特性也不会变宽。另外，图27(a)中央的光L2。表示，对于散射光栅46的偏转倾斜面46a以比全反射临界角稍微大一点的角度，也就是以很小的角度射入的光。

在参照图23(a)和图27的说明中，说明了在x轴方向完全没有光的散射的情形，但是，实际上，从发光部分45发射的光，在x轴方向上多少也有一些散射。例如，当考虑到从y轴方向看在导光板44内传输的光时的空间频率时，把这些光看作集中在图28的斜线范围内。在这个图中，平行于z轴方向的中心线j之上的光是在yz平面上行进的光，与其平行的i线之上的光则表示比其更向x轴方向倾斜的光。在散射光栅46完全平行于x轴方向延伸，而且在平面上看散射光栅46的偏转倾斜面46a和后表面46b互相平行地延伸的情况下，未被散射光栅46反射而透过x轴方向的光的空间频率不发生变化。因此，在xy平面上，在导光板44内，只要光未射出光的行进方向就不变化，i线上的光只在i上推移，j线上的光只在j线上推移。

因此，在发光部分45中使x轴方向的定向特性变窄之后，借助于这些光被散射光栅46反射，使得它在y轴方向的定向特性变窄的话，从面光源装置43向z轴方向射出的光，无论是在x轴方向还是y轴方向，其定向特性都变窄了，结果，如图29所示，就能在全方位角射出定向特性都狭窄的光。

可是，为了使得从导光板44射出的光在x轴方向的定向特性在±20°以下，就必须使导光板44内的x轴方向的定向特性在±13°以下。±13°以下这个数字是以导光板44的折射率为1.53计算出来的，可以用于导光板44的透明树脂的折射率在1.4～1.65之间，在这个范围内，导光板44内所必需的x轴方向的定向角没有这种程度的变化。此外，即使折射率再变化，在实用上，13°以下这个值也没有这种程度的改变。因此，在设计发光部分45时可以用此值作为目标。

此外，当光的行进方向的中心(即±13°以下的散射中心)与y轴方向平行时，使上述散射光栅46与x轴方向平行就可以了，如果如图30所示，在光行进方向的中心相对于y轴方向倾斜的情况下，为了对其进行修正，最好把散射光栅46延伸的方向布置成也向x轴方向倾斜，使得在俯视图上(xy平面内)，光的行进方向与散射光栅46的延伸方向互相垂直。

不过，在这种形式的面光源装置中，由于在导光板44内部行进的光的定向特性非常狭窄，在光的行进方向的中心倾斜于y轴方向的情况下，如图30所示，导光板44的一个角部D变暗了。因此，在具有这种长方形发光区域的导光板中，一般希望光行进方向的中心与光入射面44a的方向垂直，或者，至少在与光入射面44a垂直方向所成的角度在±13°以下。此外，对于散射光栅46，即使光行进方向的中心与散射光栅46不完全垂直，但在±13°的范围内，则由于在垂直于面光源装置41的光出射面44b的方向上所射出的光的角度范围包含在±20°内，所以也没有问题。

另外，在检查导光板44中的定向特性时，如图31所示，在大致平行于z轴的光行进方向的平面上切开导光板44，如果测定从该切断面C-C所射出来的光在角度上的强度分布，就能由斯内尔定律计算出导光板44内在角度上的强度分布。

下面，对各种散射光栅的形状和设计方法等进行说明。在把散射光栅46布置成大致与导光板44中光的行进方向垂直的情况下，散射光栅46做成上面所说的断面呈直角三角形的光栅是很适当的。在做成如图32所示的以曲面形成的散射光栅51的情况下，光的偏转方向将随光的反射位置而不同，射出光的角度范围就会变宽。因此，不希望这种在垂直于长度方向的断面以曲面构成的光栅。此外，在做成如图33所示的锯齿形散射光栅52的情况下，穿过散射光栅52的光不向着与光出射面44b垂直的方向射出，而全部向着无效的方向射出。因此，这种锯齿状图形的散射光栅52也不好。

与此相反，在散射光栅46的后表面46b与导光板44的下表面垂直的断面呈直角三角形的情况下，如图34(a)所示，被偏转倾斜面46a全反射的光，即使在全部光都被反射时，还能在保证定向特性，而被反射，在其一部分穿过散射光栅46的情况下，其定向特性变窄了。此外，如图34(b)所示，穿过散射光栅46的光并没有损失其定向特性，从后表面46再一次射入之后，能被另一个散射光栅46全反射。不过，虽然希望后表面46b与导光板44的下表面垂直，但，因为这样对于成型时的脱模来说就比较困难，所以要稍微倾斜一点。

但是，即使在这种断面为直角三角形的散射光栅46的情况下，从上面看，当导光板中的光的方向不一致(x轴方向的散射很大)的时候，垂直地照在散射光栅46上的光的比例较少，而斜着照射的光增加了。从上面看，斜着照射的光与垂直照射的光相比，向着散射光栅46的入射角增大了，反射的比例就增大。即，再次射入散射光栅46中的效果减小了(不是光的利用率降低，而是定向特性变窄的效果降低)。因此，在断面呈直角三角形的散射光栅46中，为了提高散射光栅46的效果，必须使导光板44中光的行进方向一致，并且必须把散射光栅46布置成与光的行进方向成直角。或者，就本实施例的情况而言，以利用发光部分45使得x轴方向的定向特性变窄为前提。

下面，讨论散射光栅46上的偏转倾斜面46a的倾斜角γ。图35是把倾斜角γ做成45°、55°、65°时，出射光强度的角度分布图，其横坐标表示图36中所示的出射光的出射角度ε，纵坐标则表示出射光的强度。在图35中，出射角度ε之所以在负向一侧的光强度大，是因为如图37(a)(b)所示，由于出射角度大的光照射在偏转倾斜面46a上的光少的缘故。或者，从yz平面上看时，在导光板44中的光中与偏转倾斜面46a大致平行的出射光的强度为零(这样的光大多不存在)，因为离开这种角度越远，即出射角度ε越小(在负向一侧越大)，出射的光强度就变大。从图35看，倾斜角γ＝55°时，射出角度ε在负向一侧射出光的角度范围虽然稍微小一些，但是，因为它的分量的强度大，所以射出角度ε在负向一侧和正向一侧取得了平衡。

图38(a)表示了具有25°左右的散射作用的反射型液晶显示板的散射特性，图38(b)表示具有倾斜角γ＝55°的散射光栅46的面光源装置出射光的角度特性，图38(c)是表示当把具有图38(b)那样特性的面光源装置的光，射入具有图38(a)那样特性的反射型液晶显示板时，来自反射型液晶显示板的出射光的角度特性。如这些图中所示，当从具有倾斜角γ＝55°的散射光栅46的面光源装置向具有25°左右散射作用的反射型液晶显示板射出光线时，出射光在液晶显示板的垂直轴方向上为最强，能获得最适宜的出射方向。另一方面，当倾斜角γ超出45°～65°的范围时，在垂直于光出射面44b的方向上(z轴方向)，没有光射出来，就需要棱镜板之类的元件。因此，散射光栅46的偏转倾斜面46a的倾斜角γ的大小，以在45°～65°的范围内为好。

接着，讨论散射光栅46的后表面46b的角度δ。如图39所示，如果后表面46b的角度δ太小，则因为散射光栅46呈锯齿状，透过漫射图形46的偏转倾斜面46a又从后面46b再入射的光，在照射到后方的散射光栅46之前，先射入光出射面44b，并沿着光出射面44b射出去，光就损失了。因此，后表面46b的角度δ以大为好，至少要比偏转倾斜面46a的倾斜角γ大才好(γ＜δ)。

此外，如图40所示，如果后表面46b的角度δ小，虽然穿过偏转倾斜面46a的光就容易从导光板46漏出，但是，如图40中的虚线所示，后表面46b的角度δ越是接近90°，从后表面46b再次射入的光的比例就会增加。另一方面，当角度δ超过90°时，就不能成形导光板44。因此，后表面46b的角度δ，作为目标，以在80°～90°的范围内为佳，更进一步，则希望在85°～90°的范围内。

图41(a)(b)(c)表示以往的发光部分的构成。作为发光部分的构成有下列三种：(i)如图41(a)所示，借助于导光体54等把发光二极管之类的点光源53变换成线光源，并将其扩展成面状的构成；(ii)如图41(b)所示，把点光源53以等间距配置，成为模拟的线光源，再将其扩展成面状的构成；(iii)如图41(c)所示，把从点光源48发射出来的光直接扩展成面状的构成。

从导光板55的上表面看时，对于提高导光板55上各点的定向特性来说，按照(iii)的构成能够比较简单实现。可是，在这种情况下，在图41的P2、P3这些部位上，从导光板55的侧面漏掉的光量很多，存在难以提高效率的问题。此外，在导光板55的角部P1处，与P2、P3的部位相比，需要的光量非常多，但是，实际上，要把引向P1方向的光量增加到与引向P2、P3的一样多是很难的。为此，实际上，如果不通过加大P2、P3部位的漏光量，使得P2、P3部位的亮度与P1部位的亮度一致，就不能使亮度均匀化。由于增加了P2和P3上光的泄漏量，效率就降低了。

与此相反，在(i)(ii)这两种构成中，只注意了面上亮度的均匀化，而没有对提高从导光板55射出的光的定向特性加以考虑。特别是，对于使从导光板55发射出来的光的亮度在±10°～30°的范围内的均匀化这一点，在(i)(ii)(iii)这三种构成中都没有加以考虑，这一点是本发明所独有的。

(第二优选实施例)

下面，说明前照光型的面光源装置56的情况。在这种情况下，如图42所示，在反射型液晶显示板57的上方设置了导光板44，光出射面44b的位置在导光板44的下表面。发光部分45把从发光二极管之类的点光源发射出来的光转换成线状之后，从光入射面44a射入到导光板44内。然后，当射入到导光板44内的光被导光板46全反射时，便从光出射面44b向正下方射出，照亮布置在面光源装置53下方的反射型液晶显示板57。被反射型液晶显示板57反射的光再次返回导光板44内，通过导光板46之间的间隔，向上方射出。

如图43所示，在这种使用前照光的面光源装置56时，当在做成三角形的散射光栅46的顶点，以及在后表面46b与下表面的边界部分上产生圆角时，光直接向着观察者的方向射出，包括被反射型液晶显示板54反射的图像在内的光的对比度就降低了。因此，这些部分的曲率半径R1、R2以小一些为好。可是，即使在用于成形导光板46的模具中，把这些部分的曲率半径R1、R2做得很小，在成形时恐怕仍然会有圆角，而且由于偶然的成形条件(例如，树脂的批量不同等)，会在各成品之间或者在不同的场合下产生不希望的差异。因此，为了防止这种差异，最好从一开始就让模具预先带有少许，按照成形的限制，R1、R2要在0.25μm以上，另外，为了减少对比度的降低，这个尺寸以至少小于散射光栅46的高度T的1/3为好，更进一步，则希望在1/5以下。

(第三优选实施例)

图44是按照本发明第三优选实施例的面光源装置58构造的平面图。本实施例的特点是，它不是像第一实施例那样，散射光栅46遍及导光板44的全长，而是把长度较短的散射光栅46分散在导光板的全长上。而且，靠近发光部分45的一侧，散射光栅46的分布密度小，随着离远开发光部分45，散射光栅46的分布密度变大。这样，把散射光栅46做得很短，把它们分散开来，就能增加布置散射光栅46的自由度，从而能使从导光板44射出的光的亮度分布均匀化。

如图45中的比较说明图所示，当来自光出射面44b出射光在x轴方向上具有很强的定向特性，而在y轴方向则呈散射的状态时，为了扩展x轴方向上的定向特性，有必要在导光板44上配置，例如，较弱的散射板，来散射出射光，扩展x轴方向的定向特性，于是面光源装置44的尺寸就要加大。

为此，在图44的实施例中，在导光板44的光入射面44a上设置了使得光在x轴方向上稍微散射一些的散射光栅59，以调节x轴方向的定向特性与y轴方向的定向特性，使两者大致相等。这个散射光栅59可以，例如，使用棱镜状的光栅。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轴方向的定向特性小于10°的情况下，借助于这种措施，就能把x轴方向的定向特性扩大到10°以上。

(第四优选实施例)

此外，图46中所示的面光源装置60是一种能借助于散射光栅46来扩展x轴方向的定向特性的装置。即，在这种面光源装置60中，把短的散射光栅46分布在整个导光板44上。散射光栅46不是呈直线的形状，而是如图47所示，沿着长度方向呈平缓地弯曲的形状。因此，入射光的反射方向，由于在散射光栅46上的位置的不同而稍有差异，所以，在与光的行进方向垂直的方向上，能散射所射出来的光。例如，在进入散射光栅46的切线与x轴方向所成的最大角度φ＝13°的情况下，被散射光栅46反射的光的定向特性可扩展到±20°左右。

此外，如图48所示，即使各个散射光栅46本身并不弯曲，而把每一个散射光栅46布置成朝向不同的方向，也能取得在整体上扩展出射光的定向特性的效果。

在图47那样的散射光栅46中，定向特性是随着最大切线角度是在散射光栅46的哪一个位置上而变化的，在图48那样的散射光栅46中，定向特性是随着哪一个散射光栅的倾斜度最大而变化的。可是，在图47那样的散射光栅46中，由于各部分的倾斜度设计成从最大值到0以一定的比例分布，而在图48那样的散射光栅46中，各散射光栅46的倾斜度设计成大致为均匀分布，所以出射光的角度分布相同。此外，由于在俯视图上是垂直于光的行进方向的范围，或者由于没有散射光栅46了，或者比例减少了，都能使垂直于光出射面的方向的亮度降低。

现在，考虑把在导光板44内沿x轴方向具有非常狭窄的定向特性的光(图23(a))被图47那样的散射光栅46全反射，以实现理想的导光板出射光的角度分布的问题。理想的导光板出射光的角度分布，希望像上面所陈述的那样，出射光的强度在某一范围内是固定的，而在此范围之外都是零。在导光板44内部行进的光，可以通过像图47那样，使散射光栅46弯曲，以实现从z轴方向看都汇集在一个方向上。如图49所示，对照射在弯曲成S形的散射光栅46上的e、f、g部分上被全反射，从光出射面44上射出的光L4、L5、L6进行考察。由于照射在e部分上的光L4在平面视图上垂直于散射光栅46，所以，全反射后的光L4就如图50中所示，在zy平面内射出。从z轴上看的图，如图51(a)中所示。在图51(a)中，反射后的光L4与y轴平行。

与此相反，在照射到散射光栅46的f部分和g部分上被全反射的光L5、L6中，向y轴的负向反射的光，离开光L4，而向着y轴正向反射的光，则接近光L4。具体的说，在被g点反射的光L6中，如图51(b)所示的光线C1那样，向着y轴的负向反射的光，由于通过散射光栅46进行反射时的偏转角度大，所以大大地离开了光L4，但是如光线C2那样，向着y轴正向反射的光，由于通过散射光栅46进行反射时的偏转角度小，所以离开光L4的程度不大。因此，被f点和g点反射的光L5、L6，从z轴方向看时，就向着图51(a)所示的方向散射射出去。这样，在图49上所表示的散射光栅46的f点与g点之间的光，在反射时，在向z轴方向射出去之后，便在图51(a)所示的光L5与L6之间的范围内扩展。

此外，当从x轴方向看，光沿着大致与偏转倾斜面46a平行的方向射入时，光L4与L6一致，与偏转倾斜面46a所成角度越大，光L4和L6越互相离开。因此，与偏转倾斜面46a所成的角度越大，照射在x轴方向的单位角度上的光量就越少。不过，如上所述，当仅仅考虑L4、L5或者L6上的光线时，被原来的散射光栅46反射的光量，在光大致与散射光栅46的偏转倾斜面46a平行时，其强度变为零，而与偏转倾斜面46a所成的角度越大，被反射的光量就越多。这两种效果互相抵消的结果，在图52中由A1、B1、B2、A2、C2、C1所围成的区域，也就是在光射出的角度范围内，光就均匀了。在这种定向特性中，在y轴方向，出射角为-22°～+37°在x轴方向，出射角为-25°～+25°。于是，变为Δθy＝59°，ΔθX＝50°，在此范围内，基本上射出100％的光。

另外，在这种散射光栅呈弯曲状的情况下，当从垂直于光入射面44a的方向上看时，穿过散射光栅46的偏转倾斜面46a，又从后表面46再次射入的光，在穿过散射光栅46的前后，光的行进方向几乎没有变化。因此，从垂直于光入射面44a的方向看时，如果偏转倾斜面46a与后表面46b互相平行的话，则在穿过散射光栅46前后，光的行进方向大致相同。

(第五优选实施例)

图53是按照作为背照光使用的本发明的第五优选实施例的面光源装置61。这种面光源装置61中配备了与做成楔形的导光板44的后表面平行的镜面反射板62，在导光板44的光出射面44b的对面设有棱镜板63。做成楔形的导光板44的背面呈倾斜面形状，其倾斜角，例如，为η＝1.52°。导光板的尺寸，例如，长为30mm，光入射面44a的厚度为1mm，顶端图中右端的厚度为0.2mm。在这种导光板44中的散射光栅46，似乎并不是第一次看见，它的背面不与光入射面44a平行，它的整个下表面成为一个散射光栅46。图53中所示的面光源装置中，把顶角排列着在40°以上的棱镜的棱镜板63布置成使它的光栅面朝外，但也可以使光栅面对着导光板44的光入射面44a，在这种情况下，棱镜的顶角不限于40°。此外，发光部分45是把发光二极管那样的点光源的光变换成线光源后发射出去的，例如，可以使用在第一实施例中说明过的，由楔形导光体47、点光源48、镜面反射板49以及棱镜板50所组成的发光部分45。另外，这种导光板44的背面不一定是平面，也可以是弯曲面。

因此，从发光部分45射出来之后，又从光入射面44a射入导光板44内的光，照射在背面(散射光栅46)上的反射程度，和射入光出射面44b和背面的角度将依次减小，当入射到光入射面44a的入射角超过全反射的临界角时，就从光出射面44b射出。此外，如图54所示，从导光板44的背面射出来的光，借助于镜面反射板62进行镜面反射而不散射，并且不改变光的方向就再一次射入导光板44内。从光出射面44b射出的光，如图54所示，在沿着光出射面44b射出来之后，借助于棱镜板63而偏转，沿着垂直于光出射面44b的方向射出去。

此时，从导光板44射出来的光，当从x轴方向看时(即，投影到yz平面上来看)，几乎所有的光都沿着y轴发射出去，并且有99％的光集中在与光出射面44b成ρ＝0°～40°的范围内。因此，当从x轴方向看时，被棱镜板63偏转的光，也几乎集中在与导光板44的光出射面44b垂直的z轴成±20°的角度范围内。

此外，在第一实施例中说明过的发光部分45中，由于从z轴方向看时，从发光部分45发射出来的光，有80％以上的光集中在与y轴成±13°的角度范围内，所以，来自导光板44的出射光，从y轴方向看时，也有80％以上集中在与z轴成±20°的角度范围内。

于是，来自棱镜板63的出射光，射出的方向大致与z轴平行，而且在x轴方向和y轴方向上也不散射，可获得非常高的导向特性。

此外，作为反射泄漏的光用的反射板，必须使用镜面反射板62，不言而喻，使用散射型的反射板不可能获得很高的定向特性。借助于这种镜面反射板62的镜面反射性质和反射率，能对大致平行于光出射面所射出的光量产生影响。一般希望使用这样的镜面反射板62，从光出射面44b在ρ＝0°～40°的角度范围内，至少出射2/3以上的光，如果能将这些光从光出射面44b射出去，则穿过棱镜板63之后，将会有50％以上的光向着z轴方向射出去。图55、图56分别表示在导光板44的背面上使用散射型反射板的情况，和使用镜面反射板时的情况下，从导光板44射出去的光的强度角度特性。从这些测定数据也可以了解，与使用镜面反射板62的情况下，在ρ＝0°～30°的范围内几乎包含所有的光的情况相反，当使用漫反射板时，即使在ρ≥30°的范围内，也会把所有的光都射出去。

在本实施例中使用的导光板44的断面形状不限于楔形，例如，如图57所示，也可以是在后表面上设有棱镜状的光栅64的断面形状。在这种导光板44的情况下，如果使背面的棱镜状的光栅64的倾斜角γ小于10°，就能获得与楔形导光板44同样的定向特性。最好，倾斜角γ小于5°，特别希望在2°以上，5°以下。此外，棱镜光栅64的倾斜角γ不要求是均匀的，倾斜角γ可以在光入射面一侧比较小些，然后，越靠近顶端(图中右端)，倾斜角γ逐渐增大。

更进一步，如图58所示的导光板44那样，也可以只在做成楔形的板的背面的顶端设置棱镜状的光栅64。此时，棱镜状的光栅64的倾斜角γs要做得比楔形部分的倾斜角γ大，例如，当γ＝2°时，γs＝3°。

此外，发光部分45也不限于第一实施例中所说明的那种构成。不过，如果如图59所示的那样，仅仅是把多个发光二极管之类的点光源65对着导光板44的光出射面44b的话，虽然初看起来定向特性提高了，但横方向泄漏的光很多，有许多不利的情况。或者，如果让横方向发散的光弯曲到与y轴平行的方向上，那么z轴方向的尺寸就要增大。这样，就在许多情况下不可能原封不动地使用了。

为此，例如，如图60中所示的发光部分那样，在点光源65与导光板44之间放置柱面透镜66，利用柱面透镜66来收拢z轴方向的光。

此外，如图61所示，也可以把多个发光二极管之类的点光源65并排排列，再用凹面镜67覆盖在其背后。在这种发光部分45中，从点光源65向着凹面镜67射出光，被凹面镜67反射后，把大致成为平行的光射入导光板44中。

(第六优选实施例)

图62是按照本发明的第六优选实施例的面光源装置68的构成的平面图。在这种面光源装置68中使用的导光板44在用作光源的长方形发光区域44c的周围，设有非发光区域44d。在略呈长方形的导光板44的短边的端部，在发光区域44c的外面，收纳了使用二极管的点光源48，并与发光部分45做成一个整体。此外，把由偏转倾斜面46a和后面(再次射入面)46b所构成的断面呈直角三角形的散射光栅46，排列以上述点光源48位中心的同心圆上。而且，各散射光栅46的间隔在靠近点光源48的一侧比较宽(在最靠近点光源处的光栅密度也可以是固定的)，随着远离点光源48，其间隔变缩，借此可使光出射面44b的亮度均匀化。此外，在使用两个以上的发光二极管的情况下，可以把多个发光二极管集中在一处，使其成为点光源。另外，在图62中，标号69是用于向点光源48供给电力的薄膜配线底板(FPC)。

散射光栅46的长度方向布置在大致垂直于与点光源48连接的方向上，被散射光栅46全反射的光向着大致与光出射面44b垂直的方向射出，而穿过散射光栅46的光，其行进方向几乎不变，所以，从导光板44的正上方看起来，每一个点上光线的方向在各点与各自的一方向一致。因此，从垂直于光出射面44b的方向看，从点光源48发射的光，不是散乱地，而是以放射形向着横向行进，被散射光栅46上全反射的光从光出射面44b射出去。

如图63所示，这样的面光源装置68，可以将其放置在透过型液晶显示板70的后表面，用作后照光。在这种情况下，在导光板44的后表面也可以没有反射板，而是如图63所示，在导光板44的后表面设置镜面反射板或者漫反射板之类的反射板69。不过，在导光板44的后表面设置漫反射板的情况下(特别是点光源48的定向特性狭窄时)，相反，必须使用散射作用非常小的反射板，以便不损害定向特性。

此外，如图64所示，这种面光源装置68也可以放置在反射型液晶显示板71前表面，用作前照光。在这种情况下，如图64所示，借助于在导光板44的正面和后表面都设置抗反射膜72，来提高光的利用率。

图65(a)(b)是表示上述散射光栅46的形状的平面图和放大的断面图。上述散射光栅46在其长度方向上具有大致相同的断面，对着光线前进的方向垂直地布置。此外，此处所使用的上述散射光栅46是如图65(a)所示，稍微有些弯曲。散射光栅46由偏转倾斜面46a和后面46b形成基本上呈三角形的形状，偏转倾斜面46a的倾斜角γ，以及后面46b的倾斜角δ的期望值如下：

γ＜δ

γ＝45°～65°

δ＝80°～90°。

例如，在使用折射率n＝1.53的透明树脂做成的导光板44的情况下，如图66所示，偏转倾斜面46a的倾斜角γ＝55°时，从导光板44射出来的光，从x轴方向看时，在-25°～+35°的范围内射出。这是从下方照射在散射光栅46上的光，被散射光栅46反射出来的光，从上方照射在散射光栅46上的光，则如图67所示，从后面(再次射入的斜面)46b再一次射入导光板44中。

此外，图68(a)(b)(c)(d)表示散射光栅46的整体布置方式，图69表示半径方向上光栅密度(面积比)的变化，图70表示光栅长度的变化，图71表示单位面积上光栅数量的变化。r表示离开发光部分45的距离，如图69所示，散射光栅46随着离开发光部分45的距离的增大，其密度也增大。这是为了使得光出射面44b的亮度均匀。作为逐渐增大散射光栅密度的方法，虽然可以逐渐增加单位面积上散射光栅的数量，在本实施例中，还根据离开发光部分45的距离，把导光板44划分成多个轮带状的区域，在各区域内，如图71所示，使每一个单位面积上散射光栅的数量为定数，同时，增加每一个区域中各阶梯状单位面积上散射光栅的数量，并如图70所示，使各区域内散射光栅的长度逐渐变化。此外，在各区域的边界上，缩短光栅的长度。

图68(b)(c)(d)分别具体表示图68(a)上a、b、c三处的散射光栅。图68(b)是最靠近发光部分45的区域a，散射光栅46在半径方向的节距和圆周方向的节距都是140μm，内侧的散射光栅46和外侧的散射光栅46在半径方向不重叠。图68(c)是中间区域b，散射光栅46在半径方向的节距和圆周方向的节距都是70μm，内侧的散射光栅46和外侧的散射光栅46每两列重叠在一起。图68(d)是远离发光部分45的区域c，散射光栅46在半径方向的节距为35μm，和圆周方向的节距都是140μm。此外，虽然在图68(b)(c)(d)上表示的都是以直线形状延伸的散射光栅，但，也可以把图65中那样的弯曲形状的散射光栅按照图68(b)(c)(d)来布置。

此外，与把布置了发光部分45的那一端和相对侧的导光板的长边做成笔直的情形相反，靠近发光部分45的那一侧的导光板的长边有一段或者几段被切成倾斜的。同样，靠近发光部分45的短边也有一部分被做成倾斜的。如图72所示，当在靠近发光部分45的长边和短边上分别设置斜面部分73、74时，从发光部分45发射出来的一部分光被长边的斜面部分73和短边的斜面部分74全反射，就能把光照射到导光板44的角部(图72中有斜线的区域)。当把发光部分45放置在导光板44的角部时，虽然其它的角部变得暗淡了，但是，借助于这种结构，能把被斜面部分73、74全反射后的光送到导光板44的发光区域44c的角部，从而使得面光源装置68的亮度分布更均匀化，此外，还能提高面光源装置68的效率。

此外，在如图73所示的在导光板44上安装了固定框架75的情况下，当用于反射光的斜面部分73、74与固定框架75做成紧密接触的结构时，导光板44的斜面部分73、74很容易受到损伤，有损害反射特性的危险。为了防止这种损害，可在用于光反射的斜面部分73、74的一部分上，或者在其附近设置小的凸台76，以便在用凸出的凸台76使导光板44与固定框架75接触时，在斜面部分73、74与固定框架75之间存在间隙。

下面，对抗反射膜72加以说明。在将面光源装置68用作前照光的情况下，可以把防止眩光(图像以外的光，例如，由于反射光的照明而妨碍看清图像的光)用的抗反射膜(AR涂层)72涂敷在导光板44的两面，或者涂敷在形成散射光栅46的面上，就能防止眩光。可是，如图74所示，这种抗反射膜72是防止由于外来光被导光板44的正面(平坦部分44e)反射所引起眩光的膜，这种光主要是对着导光板44的平坦部分44e垂直射入的光。与此相反，如图74所示，穿过偏转倾斜面46a的发光部分4的光，是由于斜向射入到散射光栅46的后面46b与平坦部分44e交界的圆角部分44f，而向观察者反射的，仍然会形成眩光。

可是，当形成均匀膜厚的抗反射膜72，以抑制由于外来光所产生的眩光时，对于像斜着射入到散射光栅46后面46b与平坦部分44e交界处的圆角部分44f的，从发光部分45发射出来的光，即，斜着射入到抗反射膜72上的光，效果就很差。如图75所示，当从发光部分45发射出来的光的波长(光源波长)大约为450nm时，由于如图76所示，把所使用的抗反射膜72设计成在这种波长上的反射率几乎是最小，所以，当光斜着射入，换算波长很短时，反射率就很高。因此，为了防止由来自发光部分45的光所造成的眩光，在散射光栅46的后面46b与平坦部分44e交界的圆角部分44f上，局部增加抗反射膜72的厚度，能取得很好的效果。

对于这种散射光栅46端部的圆角部分44f上局部增加抗反射膜72的厚度，可如图77所示，只要简单地在蒸镀抗反射膜72用的真空蒸镀装置77内，斜着放置导光板44，使圆角部分44f正对着蒸镀源78就可以了。通常，因为蒸镀在倾斜部分上的抗反射膜72较薄，所以，借助于在导光板44倾斜的状态下来蒸镀抗反射膜72措施，就能使得圆角部分44f上的膜厚大于其它的部位。

此外，在导光板44的散射光栅一侧的平坦部分44e上的眩光，如图78所示，主要是由外来光造成的，与此相反在导光板44的光出射面44b上的眩光，如图78所示，而是由来自发光部分45的径偏向的倾斜面46a反射后，又被光出射面44b反射的光L11所造成的。这些光对于由来自发光部分45的经偏转倾斜面46a反射后，又被反射型液晶显示板71反射的光L12所形成的图像，造成干扰光。因此，为了防止由导光板44的正面和后表面所反射的光所形成的眩光，可以在形成散射光栅46侧的一面的平坦部分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上则使用对发光部分45所发射的光经过特殊处理的抗反射膜79。

可是，对于如图79所示的白色光发光二极管，由于它在通常波长的光谱上有两个峰值(450nm、550nm)，所以必须抑制在这两个峰值的反射率。被光出射面44b反射的光L11在抗反射膜79上具有相当的宽度，根据入射光是倾斜的还是垂直的不同情况，抗反射膜79的反射率特性大多会向着低波长一侧偏移。为此，用于后表面一侧的抗反射膜79的可见范围的反射率有两个极小值，这两个极小值的间隔希望比从点光源48射出来的光的峰值的间隔大。更进一步，更希望抗反射膜79上两个反射率为极小值的两个波长的平均值，比点光源48的两个峰值的波长的平均值长。

图80是表示埋入导光板44短边一端的发光部分45的构造的断面图。把这种发光部分45的发光二极管芯片81封装在透明树脂82内，其前表面图中左端以外的表面都覆盖着白色透明树脂83。这种发光部分45安装在薄膜布线底板84上，用锡焊85固定。而薄膜布线底板84被固定在用玻璃环氧树脂做成的加强板86上。在导光板44的安装光源部分87上，有一个上下贯穿的，用于容纳发光部分45的孔88，在安装光源部分87附近，从导光板44的下表面突出来一个定位销89。另一方面，在薄膜布线底板84和加强板86上开有让定位销89通过的通孔90、91。

然后，在该定位销89底部周围，在导光板44的下表面上涂敷紫外线固化型粘接剂(热固化型粘接剂也可以)92，再把定位销89穿过薄膜配线底板84和加强板86上的通孔90、91，用CCD照相机等确定导光板44厚度方向的中心和发光部分45的发光中心的位置之后，借助于紫外线的照射，使紫外线固化型粘接剂92固化，把导光板44与发光部分45粘结在一起，也把定位销89固定在加强板86上。

此时，如图80所示，也可以借助于设置在光源安装部分87的孔88的内表面(也可以是发光部分45的后面或者正面，也可以在这两个面)上的突起93，来确定发光部分45中心的位置。此外，虽然在图上没有表示，但，也可以在导光板44与发光部分45上下反过来的状态下，使用带有能确定导光板44的上表面与发光部分45的上表面位置的台阶高度差的夹具，来确定导光板44的中心与发光部分45的中心的位置。此外，也可以使用玻璃环氧树脂的布线底板和引线框架来代替薄膜布线底板84。

安装了这种发光部分45的导光板44，例如，在透过型液晶显示装置的情况下，便如图81所示，让加强板86一侧朝上(朝下也可以)，安装在主底板94的上面，把薄膜布线底板97的端部连接在散热器96上。更进一步，把透过型液晶显示板70重叠在导光板44上，而连接在液晶显示板70上的薄膜布线底板97的端部则固定在主底板94上的散热器98上。

在成型以上所述的长方形导光板44时，如果直接就形成这种长方形的导光板44，则如图82所示，模具98内的树脂的流动会不均匀，很难达到全面、均匀的光栅复制性，很容易在导光板上产生翘曲。可是，可以如图83所示，制造比打算要做的导光板44尺寸大一点的模具98，用这种模具98制成扇形或者半圆形的大一点导光板99，然后再过适当的切割，形成导光板44。当制成这种树脂流动性良好的尺寸大一点的导光板99之后，再通过对它进切割，制成所需要的导光板44时，由于在尺寸大一点的导光板99成型时，树脂在任何方向的流动都是均匀的，因而能达到全面均衡的光栅复制性，很少会在导光板44中发生翘曲。

关于图62所示的面光源装置的尺寸，导光板44在短边方向的长度为33mm，长边方向的长度大约为43mm(如包括安装光源的部分，则约为47mm)，厚度为0.1mm。此外，导光板44的非发光区域44d的宽度为0.2mm。还有，作为点光源48的发光二极管，宽度约25mm，进深为1.3mm。

图84表示内部装有使用具有以上所述的结构的面光源装置68的反射侧液晶显示装置作为显示器101的移动电话100。移动电话100除了显示器101之外，还有扬声器102和天线103，在显示器101下方有操作按钮(号盘)104。此外，图85表示同样也是使用上述结构的面光源装置68作为显示器106的PDA 105。这种PDA在显示器106下方有操作按钮107。

在移动电话100和PDA 105上，所使用的显示器101、106的液晶显示画面大都占满了设备的内表面，它的纵向长而宽度窄，而且操作开关104、107和扬声器102等大都设置在显示器101、106的上下。因此，如上述面光源装置68那样，通过把发光部分45放置在短边附近的这一端，对于部件的布置在设计上就很方便，有助于移动电话101和PDA的小型化。特别是，在移动电话的情况下，因为天线103要产生高频电磁波，在它的附近不能设置集成电路和高频电路，而发光二极管之类的点光源不会受高频电磁波的影响，所以在这里设置发光部分45能有效地利用空间。

(第七优选实施例)

图86是表示按照本发明的第七优选实施例的，把面光源装置作为前照光使用的液晶显示装置的特性图。图86(A)是从导光板44发射出来的光的出射光强度的角度分布图，其中显示了它基本平坦的特性。图86(B)～(E)分别是与图68(A)的出射光的强度特性相对应的特性，图86(B)表示在导光板44下表面反射的，从光出射面44b射出的光的强度分布；图86(C)表示液晶显示板的散射特性；图86(D)表示来自液晶显示板的出射光的强度特性；图86(E)表示面光源点亮时的S/N比，它是被液晶显示板反射之后，向前表面出射的图像(与图(D)相同)与被导光板44的下表面反射之后，向前表面出射的干扰光(与图(B)相同)之比(参见图78)。

同样，图86(a)是从导光板44射出来的光的出射光强度的角度分布图，其中显示了它中央凹下去的特性。图86(b)～(e)分别是与图68(a)的出射光的强度特性相对应的特性，图86(b)表示被导光板44反射的光的强度分布；图86(c)表示液晶显示板的散射特性；图86(d)表示来自液晶显示板的出射光的强度特性；图86(e)表示面光源点亮时的S/N比。

液晶显示装置的面光源点亮时(没有外部光)的对比度，虽然是由来自反射型液晶显示板的反射光(图像)与导光板44的反射光的S/N所决定的，但，被导光板44反射的光的特性图(图86(B)(b))很容易受到从导光板44射出来的光的出射光强度角度分布的影响，与此相反，被液晶显示板反射的图像(图86(D)(d))，则不容易受到从导光板44射出来的光的光强度角度分布的影响，所以由于液晶显示板的散射特性，即使它的散射稍微有些变化，其特性却没有变化。

因此，如图86(a)～(e)所示，通过降低垂直于导光板44的光出射面44b方向所射出来的光的强度，能提高垂直方向的S/N比。

图87是为实现图86(a)～(e)中所示的特性用的散射光栅46的一个例子的平面图。在这种散射光栅46中，当设其切线与在导光板44内部的光的行进方向垂直的方向所成的角度为υ时，这个角度υ的范围非常的小，几乎是零。或者，也可以完全没有。当做成这种结构时，从光的行进方向(y轴方向)看，向着与光出射面44b垂直的方向射出的光减少了，因而能提高垂直方向的S/N比。

(第八优选实施例)

图88(b)表示使用全部设置同样形状的散射光栅的导光板的面光源装置，在这种面光源装置中，无论光的出射位置如何，来自光出射面44b的光的出射方向都均匀地一致。实际上，在观察液晶显示装置时，根据液晶显示装置画面内的地点，所看到的角度是不同的。因此，在导光板44的定向特性不随着地点变化完全相同的情况下，可以看到其亮度是随着画面的位置而变化的，在画面内会发生亮度不匀的情形。如果在导光板44上放置菲涅尔棱镜，虽然可以解决这个问题，但面光源装置就要增加一块棱镜的厚度。

在这种情况下，由于在导光板44内地点的不同，使得散射光栅46的形状(偏转倾斜面46a的倾斜角度γ)和布置(散射光栅46长度方向的倾角υ)发生变化时，可以使定向特性随着地点而变化。即，如图88(a)所示，如果在导光板44的中央部分把散射光栅46设计成光向着垂直于光出射面44b的方向出射，而在周边部分则使得来自光出射面46b光的出射方向朝向导光板44的中央部分，就能够在散射光栅46中保持菲涅尔棱镜的功能，在整个画面的无论哪一处都可以看到同样的亮度，能使整个画面的亮度均匀。

本发明采用了用作背照光和前照光面光源装置，并且应用在制造这种面光源装置的实践中，可广泛应用于在具有液晶显示装置和在显示部分装有液晶显示装置的移动电话和信息终端设备上。

Claims (10)

1.一种面光源装置，具有光源，和使从上述光源导入的光从光出射面上射出去的导光板，其特征在于，

在与上述光出射面相对的一面上，形成许多凹型的散射光栅，该散射光栅由用于使光全反射的偏转倾斜面以及用于使穿过该偏转倾斜面的光再次射入的再次入射面构成，所述散射光栅分别沿该所述散射光栅的长度方向呈非直线状弯曲，

从上述导光板射出到相对于所述光出射面垂直的区域中的光的亮度，比射出到其周围角度范围的光的亮度低。

2.如权利要求1中所述的面光源装置，其特征在于，

所述散射光栅，具有由所述偏转倾斜面和再次入射面构成的三角形凹槽的断面，

通过调节相对于所述光出射面的所述偏转倾斜面的各个倾向，在所述导光板周边范围射出的光亮度最大的方向，与导光板的中央部射出的光亮度最大的方向相比较，向导光板的中央方向倾斜。

3.如权利要求2所述的面光源装置，其特征在于，

在所述面光源装置中，所述光源的光谱具有多个峰值，上述导光板在光出射面上形成抗反射膜，在这种抗反射膜上，存在着多个反射率对于垂直射入光的波长依赖性的极小值，这多个极小值的最大的波长差，比上述光源的多个峰值的最大波长差大。

4.如权利要求3所述的面光源装置，其特征在于，

所述导光板的光出射面相对的一面上形成与在所述光出射面上形成的抗反射膜相比，反射特性互相不同的抗反射膜。

5.如权利要求4中所述的面光源装置，其特征在于，

在与上述光出射面相对一面的表面上形成的抗反射膜中，所述光出射面上的非散射光栅的平坦面与凹形散射光栅之间的交界部分上的抗反射膜的膜厚，与在上述平坦面上的抗反射膜的膜厚不同。

6.一种面光源装置，具有光源，和使从上述光源导入的光从光出射面上射出去的导光板，其特征在于，

在与上述光出射面相对的一面上，形成许多凹型的散射光栅，该散射光栅由用于使光全反射的偏转倾斜面以及用于使穿过该偏转倾斜面的光再次射入的再次入射面构成，所述散射光栅呈直线状，并相对于光的行进方向朝各个方向设置，从上述导光板射出到相对于所述光出射面垂直的区域中的光的亮度，比射出到其周围角度范围的光的亮度低。

7.如权利要求6中所述的面光源装置，其特征在于，

所述散射光栅，具有由所述偏转倾斜面和再次入射面构成的三角形凹槽的断面，

通过调节相对于所述光出射面的所述偏转倾斜面的各个倾向，在所述导光板周边范围射出的光亮度最大的方向，与导光板的中央部射出的光亮度最大的方向相比较，向导光板的中央方向倾斜。

8.如权利要求7所述的面光源装置，其特征在于，

在所述面光源装置中，所述光源的光谱具有多个峰值，上述导光板在光出射面上形成抗反射膜，在这种抗反射膜上，存在着多个反射率对于垂直射入光的波长依赖性的极小值，这多个极小值的最大的波长差，比上述光源的多个峰值的最大波长差大。

9.如权利要求8所述的面光源装置，其特征在于，

所述导光板的光出射面相对的一面上形成与在所述光出射面上形成的抗反射膜相比，反射特性互相不同的抗反射膜。

10.如权利要求9中所述的面光源装置，其特征在于，

在与上述光出射面相对一面的表面上形成的抗反射膜中，所述光出射面上的非散射光栅的平坦面与凹形散射光栅之间的交界部分上的抗反射膜的膜厚，与在上述平坦面上的抗反射膜的膜厚不同。

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