CN100557298C - 导光板、面光源及图像显示装置 - Google Patents

导光板、面光源及图像显示装置 Download PDF

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Abstract

提高出射光亮度，并能进行明亮且易见的图像显示。导光板(2)从入射面(3)导入来自荧光灯(10)的光。在内部传播的过程中光从出射面(4)射出，从而照明液晶显示面板(5)。导光板(2)的背面(7)提供将光靠近出射面(4)的法线方向聚集的聚光功能面(14、15)。出射面(4)提供促进从入射面(3)被导入的入射光的射出的出射促进面(17、18)。出射促进面由第1倾斜面(17)和第2倾斜面(18)构成。随着远离入射面(3)缓慢地减薄导光板的厚度地形成前者(17)，在前者(17)的端部且随着远离导光板的板厚的薄侧的端部使板厚急剧增加地形成后者(18)。

Description

导光板、面光源及图像显示装置
技术领域
本发明涉及从背面侧照明图像显示面板(被照明体)的面光源装置所使用的导光板及该面光源装置，并且，还涉及与将该面光源用于图像显示面板(被照明体)背面照明(バックライテイリング)的图像显示装置。本发明的导光板、面光源及图像显示装置适用于例如移动电话、便携式末端装置、电子字典、各种电子设备及个人电脑等的图像显示技术。
背景技术
长期以来，作为广泛用于移动电话或个人电脑等的图像显示装置，液晶显示装置得到广泛应用。众所周知，在液晶显示装置中装有背面照明液晶显示面板的面光源装置。通常，面光源装置具备用于导入来自光源的光并转换方向，再射出的导光板。被导入导光板内的光在导光板内部传播的过程中从射出面射出。
这种类型的面光源装置被公开于特开2001-108835号公报(文献1)及特开平11-119219号公报(文献2)中。
文献1的面光源装置中，在导光板的背面(与出射面相反一侧的面)上，重复形成了沿与导光板的入射面(入射侧端面)方向平行地延伸的第1棱镜凸起。并且，对这些光反射面的角度或重复间距(繰り返しピッチ)实施各种办法，以实现来自导光板的出射面的出射光的亮度的均匀化。
此外，文献1的面光源装置中，在导光板的出射面上重复形成了沿与导光板的入射面(入射侧端面)垂直方向延伸的第2棱镜凸起。这些第2棱镜凸起在射出时聚光并提高亮度。
文献2的面光源装置中，在分散混入了光漫射物质的导光板的背面(与出射面相反一侧的面)上形成了多个棱镜凸起。这些棱镜凸起修正从出射面射出的照明光的指向性。此外，在导光板的出射面上形成了光散射图形，以实现促进光的射出及出射强度的均匀化。
但是，文献1所述的面光源装置中，虽能实现出射光的亮度的均匀化，但难于获得充分的出射光亮度(强度)。
此外，文献2所述的面光源装置，其虽也能实现有效的亮度的均匀化，但由于形成于导光板的出射面上的光散射图形，在射出时引起光散射，所以用形成于导光板的背面的棱镜凸起修正的光的指向性也变得散乱。其结果是，难于获得所要求的出射光的亮度。
一般地，就导光板而言，其背面从光入射侧的端面朝向相反一侧的端面板厚减少地倾斜，并具有楔形形状的截面。因此，随着远离光入射一侧的端面，在导光板内传播的光具有相对于出射面变小的内部入射角。因此，导光板具有随着远离光入射一侧的端面从出射面的出射渐渐变得容易的特性。因此，考虑到这这种特性，希望进行既能实现高亮度化又能实现亮度均匀化的导光板构造的改进。
发明内容
在上述的背景下，本发明的一个目的在于：对构成面光源装置的导光板的出射面及背面形状多下工夫，提供一种能提供更高亮度照明而改进的导光板。此外，本发明的另一目的在于：提供使用该导光板而被改进的面光源及图像显示装置。
本发明，具有入射侧端面、位于与该入射侧端面相反侧的末端面、射出从所述端面导入的光的出射面、以及位于与该出射面相反侧的背面，在传播过程中将从所述端面入射的光从出射面射出，其特征在于：
所述出射面的至少一部分提供有具有多个第1倾斜面及多个第2倾斜面的出射促进面；
沿着从所述入射侧端面朝向所述末端面的方向隔开间隔地重复形成有所述第1倾斜面；
填补各个所述间隔地形成有所述第2倾斜面；
设定各个所述第1倾斜面，使得处于各个第1倾斜面上的法线向所述末端面侧倾斜0.1度～5度；
设定各个所述第2倾斜面，使得处于各个第2倾斜面上的法线向所述入射侧端面侧倾斜，并且，比相邻的两个第1倾斜面陡。
此时，上述第1倾斜面的倾斜也可以随着远离上述入射侧端面倾斜角逐渐地变小。此外，上述第2倾斜面的倾斜最好被设定成能够避免从上述第1倾斜面沿主要的出射方向射出的光入射到上述第2倾斜面。
本发明适用于具有入射侧端面、位于与该入射端面相反侧的末端面、射出从上述端面导入和光的出射面、以及位于与该出射面相反侧的背面，并将从上述端面入射的光在传播的过程中从出射面射出的导光板。
根据本发明的特征，在上述背面上，形成有靠近上述出射面的法线方向聚集地进行内部反射的聚光功能面，在上述出射面上，沿着远离上述入射侧端面的方向重复形成促进从上述入射侧端面被导入的光的射出的出射促进区域。
各出射促进区域具有第1倾斜面及第2倾斜面。并且，沿从上述入射侧端面朝向上述末端面的方向隔开间隔地重复形成上述第1倾斜面，而且，随着远离上述入射侧端面缓慢减薄上述导光板的板厚地形成上述第1倾斜面。此外，填补各个上述间隔地形成有上述第2倾斜面，而且，随着远离上述入射侧端面使上述导光板的板厚急剧增大地形成上述第2倾斜面。
此时，上述第2倾斜面的倾斜角也最好被设定为成能够避免从上述第1倾斜面沿主要的出射方向射出的光入射到上述第2倾斜面。
上述第1倾斜面的倾斜角也可以随着远离上述入射侧端面逐渐减小。此外，上述出射促进区域也可以覆盖上述出射面的全部区域，或者，上述出射促进区域也可以在上述出射面上被形成于从上述入射侧端面规定的范围内。
此外，也可以在上述出射面上将上述出射促进区域形成于除从上述入射侧端面规定的范围之外的全部区域，并也可以在上述规定范围内，沿上述入射侧端面重复形成沿与上述入射侧端面大致正交的方向延伸的棱镜槽。
关于上述聚光功能面的聚光功能，在上述入射侧端面附近，最好随着靠近上述入射侧端面逐渐减弱。
根据本发明的导光板，由于在出射面上采用了重复缓急斜面的出射促进面，从而可以避免漫射引起的指向性的散乱，同时也可以提高出射亮度。特别是，在背面设有聚光功能面时，能不损失地发挥其聚光功能。其结果是能射出更高亮度的光。
此外，除了提高从出射面的出射效率之外，还能容易地实现亮度的均匀化。并且，采用了本发明的改进的导光板的面光源装置，其亮度高，并能高效率地沿指向希望的方向输出照明光。并且，即使在「希望的方向」改变时，也能通过调整第1、第2倾斜面的倾斜，容易地进行符合其希望的设计变更。
因此，若将该改进的面光源装置用于照明图像显示部型的图像显示装置中，则从希望的方向可容易地看见、并且容易地实现明亮的图像显示。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例的液晶显示装置的分解立体图。
图2是沿图1中的A-A线的剖视图。
图3是第1实施例所采用的导光板的剖视图。
图4是示意地表示导光板的外观的立体图，是用于说明出射光特性的图。
图5是表示导光板及光控制部件的出射光特性的图。
图6是表示比较例的面光源装置的分解立体图。
图7是沿图6中的A1-A1线的剖视图。
图8是表示立体地示出本发明的面光源装置的出射光亮度的测定结果的第1例的图。
图9是表示从与图8不同角度方向来立体地示出本发明的面光源装置的出射光亮度的测定结果的比较例2的图。
图10是表示关于比较例的立体地示出出射光亮度的测定结果的第1例的图。
图11是表示关于比较的从与图10不同角度方向立体地示出出射光亮度的测定结果的第2例的图。
图12是表示本发明第2实施例的导光板的外观立体图。
图13是沿图2中的B-B线的剖视图。
图14是表示本发明第3实施例的导光板的外观立体图。
图15是沿图14中的C-C线的剖视图。
图16(a)、(b)是详细说明本发明第3实施例的导光板的出射面侧的形状的图，图16(a)是导光板的主视图，图16(b)是沿图16(a)中的E-E线的剖视图。
图17(a)～图17(d)分别是沿图16(b)中的D1-D1线、D2-D2线、D3-D3线、D4-D4线的局部放大剖视图。
图18(a)、(b)是详细说明本发明第4实施例的导光板的出射面侧的形状的图，图18(a)是导光板的主视图，图18(b)是沿图18(a)中的F-F线的剖视图。
图19(a)～图19(d)分别是沿图18(b)中的D1-D1线、D2-D2线、D3-D3线、D4-D4线的局部放大剖视图。
图20(a)是说明本发明第1实施例的导光板的凸起的出射促进功能的出射面的局部放大图，图20(b)是上述文献1中公开的导光板的出射面的局部放大图。
图21(a)、(b)是表示本发明第5实施例的导光板的图，图21(a)是表示导光板的主视图，图21(b)是沿图21(a)中的G-G线的剖视图。
图22是沿图21(a)中的H1-H1～H5-H5线的剖视图。
图23是表示本发明第6实施例的导光板的剖视图。
图24是在图23上用圆包围的部分的放大说明图。
图25是说明在第1倾斜面与第2倾斜面的边界周围出现的暗部的产生原因的图，(a)表示角度θB等于角度ω时的主光线的行迹，(b)表示角度θB比角度ω大时的主光线的行迹。
图26是表示在第6实施例中使用LED作为光源时的出射光亮度分布的曲线，是将棱镜片的出射面侧分割成多个块而立体地描绘亮度测定的结果。
图27是表示在第1实施例中使用LED作为光源时的出射光亮度分布的曲线，是将棱镜片的出射面侧分割成多个块而立体地描绘亮度测定的结果。
图28是表示对第1实施例的导光板的出射面实施了光散射处理的面光源装置的出射光亮度分布的曲线，是将棱镜片的出射面侧分割成多个块而立体地描绘亮度测定的结果。
具体实施方式
[第1实施例]
图1～图3是表示作为本发明第1实施例的图像显示装置的液晶显示装置1。图1是表示液晶显示装置1的分解立体图，图2是沿与导光板2的入射侧端面3垂直的截面(A-A线)的剖视图。另外，图3是液晶显示装置1所采用导光板2的剖视图，是用于说明该导光板2的出射面形状的说明图。
(液晶显示装置的概略结构)
如上述的图所示，液晶显示装置1具有：沿导光板2及其出射面4配置的光控制部件(棱镜片)5及液晶显示面板(图像显示部)6、以及与导光板2的背面(与出射面4相反一侧的面)7相对配置的反射部件8。配置了作为光源的荧光灯10，该荧光灯10与光供给侧的端面(入射侧端面)提供的入射面3相对，并设有能包围荧光灯10的灯光反射器11。该导光板2、棱镜片5、反射部件8、荧光灯10及灯光反射器11构成了面光源装置12。面光源装置12对液晶显示面板6进行背面照明。此外，也可以使用LED(发光二极管)或其他的光源取代荧光灯10。
(导光板)
导光板2由聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯甲酯(PMMA)、环烯系树脂材料等透光性优良的材料构成。出射面的形状呈大致矩形。背面7倾斜，板厚随着远离荧光灯10而变薄，使导光板2呈大致楔形形状的截面。
在背面7上形成了沿与入射面3大致垂直的方向延伸、且沿入射面3方向连续的多个棱镜凸起13。该棱镜凸起13的与入射面3平行的截面的形状呈大致三角形。从该大致三角形状的顶点相互离开地形成的倾斜面14、15作为光的聚光功能面而发挥作用。即，倾斜面14、15在与入射面3平行的面内进行内部反射，使得传播于导光板2内部的光的绝大部分靠近出射面4的法线方向聚光。
另一方面，在出射面4上形成了沿与入射面3呈大致平行的方向延伸、且沿与入射面3垂直的方向连续的多个凸起16。这些凸起16的与入射面3大致垂直的截面的形状呈大致三角形状。各个三角形状由第1倾斜面17和第2倾斜面18构成。第1倾斜面17随着远离入射面3板厚逐渐减薄地倾斜，同时间隔地被形成。
并且，填补各间隔地形成沿与第1倾斜面17的相反方向急剧倾斜的第2倾斜面18。如图3所示，第1倾斜面17能使沿远离入射面3方向行进于导光板2的内部的一部分光射出，并使一部分内部反射。与假设出射面4上没有倾斜时比较，内部反射以倾斜角θa的2倍的角度的大小，即以仅为2θa大的角度进行。
因此，在被某第1倾斜面17反射以后被背面7反射，再内部入射于到他的第1倾斜面17的光的入射角度比假设在出射面4上没有倾斜时经过同样光路而内部入射到出射面4光的入射角要小。因此，与假设没有倾斜的出射面时相比，容易引起光的射出。换言之，第1倾斜面17作为促进光的射出的出射促进面而发挥功能。
此外，第2倾斜面18只要凸起16、16之间的间距相同，其倾斜角θb越大，则出射面4侧的第1倾斜面17所占面积比例越大，从而进一步加大了第1倾斜面17的出射促进功能。但是，通过将该倾斜角θb设定为适当的角度，第2倾斜面18能作为被位于与入射面3相反一侧的端面(末端面)21反射且返回到入射面3侧的光(以下，称为「折返光」)的出射促进面发挥功能。
此外，如图20(a)所示，就凸起16而言，第2倾斜面18相对于出射面4只倾斜了θb。因此，能防止从第1倾斜面17射出的光中、距法线方向比(90°-θb)小的倾斜角度范围(0≤θ≤(90°-θb))内的出射光再次进入导光板2的内部。
另一方面，如图20(b)所示，在上述文献1所公开的技术中，当以正背面翻转的状态使用导光板100时，由于凸起101由倾斜面102和向法线方向立起面103构成，所以将从倾斜面102射出的光中、在倾斜角度范围(0≤θ≤(90°-θb))内的光从向法线方向立起面103再次入射到导光板100的内部。该再次入射的光被倾斜面102反射，从而有时不能有效地利用出射光作为照明光。利用本实施例的凸起16能防止这样的再次入射。
因此，当比较本实施例的导光板2和文献1的导光板100时，本实施例的导光板2有效地利用出射光作为照明光的比例比文献1的导光板100大，有利于提高照明亮度。
上述第1倾斜面17的倾斜角θa最好在0.1°～5°的范围内，典型的是1°左右。此外，第2倾斜面18的倾斜角θb最好在1.0°～90°的范围内，典型的是45°左右。
根据如上的导光板2，导光板2的内部传播光一边被射出面4和背面7反复内部反射一边接近末端面21地前进。在该内部传播过程中，向第1倾斜面17以临界角或以下内部入射的光从导光板2射出。在此重要的是由于背面7靠近出射面4地倾斜，所以与出射面4为非倾斜面时(θa为0°)相比，对第1倾斜面17的内部入射角容易成为临界角或以下(参照图3)。由此，能进一步促进光的射出。此外，被背面反射的光在与入射面3平行的面内，虽因棱镜凸起13而靠近出射面4的法线方向聚光，但在从第1倾斜面17射出之际其指向性却没有散乱。在该点上，比传统的利用散射图形的出射促进更有利。
此外，因末端面21的反射所生成的一部分折返光，向第2倾斜面18的入射角为临界角或以下并向外部射出。此时，被背面7的棱镜凸起13所聚光的光的指向性也没有散乱。
利用具有这些优点的导光板2能获得传统技术所不能得到的高亮度的照明光。
(光控制部件)
棱镜片5具有多个相互平行地形成的细微棱镜凸起22的光控制部件，由具有优良透光性的塑料材料(例如，PET、PMMA、PC)形成。其尺寸和形状大致对应于导光板2的出射面4。棱镜片5沿出射面4而被配置，并将棱镜凸起13和棱镜凸起22垂直地取向。棱镜凸起22的截面形状呈大致三角形形状，其基本的作用是众所周知的。
即，具有在与入射面3及出射面4垂直的假想面23内(参照图4)将来自导光板2的出射光偏向靠近出射面4的大致法线方向的功能。由此，能高效地照明被照明体(此时是液晶显示面板6)。
图5是比较表示来自导光板2的第1倾斜面17(出射面4)光的出射特性(特性曲线C1)和来自棱镜片5射出的光的出射特性(特性曲线C2)的图。
在图5上，所谓出射角度0[deg]是图4的假设面23内的法线方向。此外，在图4上，转动角度是按随着从假设面23内法线方向向图中右侧转动负转动量增大而随着向左侧转动正转动量增大来定义的。
如图4及图5所示，来自第1倾斜面17(出射面4)的出射光，其主出射方向为-70°的方向，但因其通过棱镜片5，主前进方向转换为大致法线方向。
(反射部件)
反射部件8是众所周知的部件，由混入白色颜料且呈片状的具有优良光反射性的PET薄片、或蒸镀了铝等具有优良光反射性金属的薄膜等构成。反射部件8具有反射从背面7泄漏的光并使其返回导光板2内部的功能。此外，也可以有省略反射部件8的。此时，收纳了导光板2的框体(未图示)内部最好做成反光面(白色面)。
(出射促进面效果的测定结果)
图6～图7表示与本实施例的面光源装置12进行比较的面光源装置(以下，简单地称为比较例)12A。该比较例，除了导光板2的出射面为平坦且没有形成凸起16以外，具有与面光源装置12相同的构成。因此，通过比较从面光源装置12和比较例12A的棱镜片5射出光的亮度分布，可以验证本实施例亮度提高的效果。
此外，在比较两者的亮度分布之际，取代荧光灯10使用LED作为光源。因此，以下所示的图8～图11表示的是以LED作为光源时的出射光亮度分布。
图8～图9表示的是面光源装置12的出射光亮度分布。在图8中，将棱镜片5的出射面分割成多个区域、测定各个区域的出射光亮度，并立体地表示该测定结果的实例1。此外，在图9中，表示从与图8所示的出射光亮度的测定结果的例1不同角度方向立体地表示的例2。
另一方面，图10～图11表示的是比较例12A的出射光亮度分布。在图10中，将比较例12A的棱镜片5的出射面分割成多个区域、测定各个区域的出射光亮度，并立体地表示该测定结果(比较例的例1)。在图11中，是从与图10所示的例1不同角度方向立体地表示出射光亮度测定结果(比较例的例2)。
此外，在面光源装置12上，凸起16的第1倾斜面17的倾斜角θa约为1°，第2倾斜面18的倾斜角θb约为45°。
根据该测定结果可以判定本实施例的面光源装置12在出射面4大致中央位置的出射光亮度(中央亮度)与比较例12A的中央亮度比较约为2.2倍。此外，出射光的平均亮度与比较例12A的平均亮度比较约为1.8倍。不言而喻，如此显著的性能改善主要是因导光板2的出射面4上的出射促进面(第1及第2倾斜面17、18构成的凸起16)而带来的。
使用了如上所述的射出高亮度照明光的导光板2的面光源装置12及液晶显示装置1由于能以高亮度照明光有效地照明图像显示部(液晶显示面板6)，所以能比传统的液晶显示装置进行更明亮且容易观看的画面显示。
还消除由上述文献2所示导光板的光散射图形(粗面)而产生的出射促进的缺点。即，利用文献2的导光板中，若为了增强出射促进而增加光散射图形的密度，则相反也增加了不能有效利用的浪费的光量，但由于本实施例采用了不依赖散射的出射促进，所以不产生这样的浪费。
[第2实施例]
图12～图13是本发明第2实施例的液晶显示装置1所采用的导光板2。图12是导光板2的外观立体图。图13是沿图2中的B-B线的剖视图。此外，与上述第1实施例的导光板的相同部分使用了相同符号，并省略其重复说明。
本实施例的导光板2是将第1倾斜面17和第2倾斜面18构成的凸起16形成于出射面4距入射面3的「规定范围」内。该「规定范围」例如若入射面3的板厚为T，则是至L＝20T的范围。本实施例可以被利用于出射面4全部区域的出射光的亮度平衡调整。例如，在与要求在入射面附近提高亮度的图像显示形态一致时可进行利用。
[第3实施例]
图14～图17是表示本发明第3实施例液晶显示装置1所采用的导光板2的图。图14是导光板2的外观立体图。图15是沿图14中的B-B线的剖视图，图16是用于详细说明导光板2的出射面4侧的形状的图。并且，图17是说明沿图16(b)中的D1-D1～D4-D4的各个截面形状的图。此外，与上述第1实施例的导光板的相同部分使用了相同符号，并省略其重复说明。
如这些附图所示，在导光板2的出射面4上，在距入射面3的规定的范围(例如，至上述的L＝20T的范围)内，沿与入射面3平行的方向重复形成沿与入射面3大致正交的方向延伸的棱镜槽24。这些棱镜槽24的与入射面3平行的截面形状呈大致圆弧形状。
如图16及图17所示的细节，随着远离入射面3深度逐渐减小，在距入射面3仅离开规定距离L的位置处深度＝0。
在没有形成棱镜槽24的出射面4全部区域上形成了出射促进面。第1倾斜面17和第2倾斜面18构成的凸起16与棱镜槽24的延伸设置方向大致正交并延伸。
棱镜槽24利用背面7的棱镜凸起13扩散被聚集的光，并抑制容易在入射面3附近产生的亮线(线状的异常发光部)。此外，亮线具有与入射面3几乎平行地产生的倾向。
并且，棱镜槽24的槽深的逐渐减少根据亮线产生难易度而漫射光，从而有利于避免在离开入射面3的部分上的剩余光的漫射。
第1倾斜面17和第2倾斜面18构成的凸起16的作用如上所述。即，几乎不随着指向性降低而促进被背面7的棱镜凸起13反射且具有指向性的光的射出。由此，本实施例的导光板2能抑制使照明质量降低的亮线的产生，并且能提高出射光亮度。其结果是能获得明亮且容易看见的图像显示。
[第4实施例]
图18～图19是表示本发明第4实施的导光板2的图。本实施例相当于上述第3实施例导光板2的变型例。图18是用于详细说明导光板2的出射面4侧的形状的图。另外，图19是说明沿图18(b)中的D1-D1～D4-D4的各个截面形状的图。此外，与上述第1实施例的导光板的相同构成部分使用了相同符号，并省略其重复说明。
当将本实施例的导光板2与第3实施例的导光板2进行比较时，不同之处只是在入射面3的附近(距入射面3规定距离L的范围)背面7的棱镜凸起13的形状发生了变化。即，在本实施例中，从与入射面3的棱镜槽24的终结位置大致相同的位置(从距入射面3仅离开规定距离L的位置)随着朝向入射面3该凸起高度逐渐减小。并且，棱镜凸起13随着朝向从图18的D4-D4到D1D1的各个截面，相邻的棱镜凸起13之间的槽25的形状从截面呈大致三角形状顺滑地过渡为呈大致圆弧形状。此外，该圆弧形状的曲率半径逐渐被加大，因此，槽25的深度逐渐减小。
此外，在从离开入射面3仅规定距离L的位置到导光板2的末端面21的范围内，以图19(d)的截面形状(大致三角形状)并具有同样的高度地形成棱镜凸起13。
在本实施例中，在入射面3附近，棱镜凸起13随着接近入射面3而逐渐减小了聚光功能，并且，棱镜槽24随着接近入射面3而逐渐增加了光漫射功能。其结果是能进一步有效地抑制容易在入射面3附近产生的亮线。
此外，在本实施例中，在除了入射面3附近的其他背面7上的其余区域棱镜凸起13发挥聚光功能，并且在除了入射面3附近的其他出射面4区域的凸起16发挥出射促进功能。由此，提高了出射光亮度，并能获得明亮且容易看见的图像显示。
[第5实施例]
图21及图22是表示本发明的第5实施的导光板2的图。此外，与上述第1实施例的导光板的相同构成部分使用了相同符号，并省略其重复说明。
如这些图所示，形成于导光板2的背面7的棱镜凸起13在入射面3附近，其凸起高度随着靠近入射面3而逐渐减小。并且，各棱镜凸起13、13之间的槽13A、13B的形状也随着靠近入射面而变化。
若进行进一步详细说明，就是棱镜凸起13在从入射面3和末端面21的中间位置附近到末端面21的范围内，以大致相同的高度尺寸形成(参照图21(b)及图22的H1-H1剖视图)。并且，在从入射面3和末端面21的中间位置附近到入射面的范围内，该凸起高度随着接近入射面3而逐渐减少地形成该棱镜凸起13(参照图21(b)及图22的H2-H2～H5-H5剖视图)。
在棱镜凸起13、13之间，交替形成了形状变化不同的2种类型的槽13A、13B(参照图22)。在上述棱镜凸起13的凸起高度为大致一定的区域内，以其截面形状为几乎相同的三角形状地形成该2种类型的槽13A、13B(参照图22的H1-H1截面图)。
此外，在该2种类型的槽13A、13B上，首先，在比入射面3和末端面21的中间位置稍微靠近入射面3的位置(图22的H2-H2截面位置)上，以截面呈大致圆弧状地形成槽13A，并且随着朝向从H3-H3线的截面到H5-H5线的截面(随着朝向入射面)槽深度逐渐减小地形成。
另一方面，在比入射面3和末端面21的中间位置稍微靠近入射面3的位置、且H2-H2截面上，以与上述沿H1-H1线的截面相同的截面呈大致三角形状地形成槽13B。
此外，还在靠近入射面3的H3-H3截面上，以与槽13A的截面形状大致相同大致圆弧状地形成槽13B。并且，以比相邻的槽13A槽深度更急剧地减少、并在沿H4-H4线剖开所示的截面上比槽13A槽深浅的圆弧形状地形成该槽13B。
并且，槽13B随着靠近入射面3槽深度逐渐减小，该逐渐减小终止于H4-H4与H5-H5线之间(与棱镜凸起13的凸起高度相同的高度)。并且，在H5-H5线的截面上(与入射面3大致相同的截面)，形成稍微呈圆弧状凸出的凸起。
此外，该稍微呈圆弧状凸出的凸起部分虽然不是槽，但为了便于说明，可以看作是槽13B的一部分。并且，上述的槽13A及槽13B从沿H1-H1线的截面形状顺滑地变为沿H5-H5线的截面形状。此外，槽13A及槽13B都不伴随槽间间距的变化而顺滑地改变槽深度。
这样的导光板2由于在入射面3附近其棱镜凸起13的聚光功能随着靠近入射面而逐渐地变弱，所以能有效地抑制容易产生于入射面3附近的出射面4上的亮线的产生。此外，在使用LED作为光源时，在来自LED的光难于扩展的入射面3附近，也能使来自LED的光广泛地传播。因此，可以抑制因使用LED所产生的暗部的发生，并能更均匀地照明。
[第6实施例]
以下，说明本发明的第6实施例的图像显示装置(液晶显示装置)。该液晶显示装置除了导光板2的构成以外其它构成与上述第1实施例的液晶显示装置1大致相同。因此，作为整体结构再次使用图1进行说明。此外，图23是沿与本实施例的导光板2的入射面(入射侧端面)3正交的方向的剖视图。此外，图24是放大表示图23上用圆表示的部分的图，是用于说明导光板2的出射面形状的图。
(液晶显示装置的概略结构)
如图1所示，液晶显示装置1具有：导光板2、作为光控制部件而被配置于导光板2的出射面4侧的棱镜片5、被配置于该棱镜片5的外侧的液晶显示面板(被照明图像显示部)6、配置于导光板2的背面7侧的反射部件8、与导光板2的入射面3相对配置的光源(荧光灯10)、以及包围荧光灯10的灯光反射器11。
导光板2、棱镜片5、反射部件8、荧光灯10及灯光反射器11构成了面光源装置12，利用该面光源装置12对液晶显示面板6进行背面照明。在本实施例中，也可以使用LED(发光二极管)或其他光源代替荧光灯10。
(导光板)
本实施例的导光板2与上述第1实施例一样由透光性优良的材料构成。该导光板2的出射面的形状呈大致矩形，如图2所示，通过背面7的倾斜，板厚随着远离入射面3而变薄，呈大致楔形的截面形状。
在背面7上，形成有沿与入射面3大致正交的方向延伸、且沿入射面3的方向连续的多个棱镜凸起13。该棱镜凸起13在与入射面3平行的截面上的形状呈大致三角形，从该大致三角形状顶点相互离开地形成的倾斜面14、15发挥作为光的聚光功能面的功能。
即，棱镜凸起13的倾斜面14、15提供的聚光功能面在与入射面3平行的面内将在导光板2的内部传播光中、从背面7漏出的光以外的光向靠近导光板2的出射面4的法线方向聚光。
在本实施例中，在出射面4上形成了促进来自入射面3而被导入的光的射出的出射促进面。具体地说就是，在出射面4上沿与入射面3呈大致平行方向延伸、且在与入射面3正交的方向上重复地形成凸起16。该凸起16的与入射面3大致正交的截面的形状呈大致三角形状。各个凸起16由第1倾斜面17和第2倾斜面18构成。第1倾斜面17随着远离入射面3板厚逐渐减薄地倾斜，同时第2倾斜面18向相反方向倾斜。
换言之，第1倾斜面17和第2倾斜面18被交替地重复形成。并且，随着该重复第1倾斜面17的倾斜发生改变。具体而言就是，朝向从入射面3向末端面21的方向(图23及图24上箭头y所示的方向)，角度θA逐渐减小。此时，角度θA如图24所示是相对于双点划线所示的假设出射面41的倾斜角度。
换言之，相对于第1倾斜面17和假设出射面41的角度越靠近入射面3就越大。此外，假设出射面41是连接相邻的凸起16彼此之间的谷底线的平面，并是与在第1实施例的说明中定义的出射面4平行的面。
与第1实施例的说明一样，沿远离入射面3的方向行进于导光板2内部的光当中、除了从出射面4漏出光以外的光被背面7反射，并朝向入射面4。该内部反射光的绝大部分内部入射到任何一个的第1倾斜面17。
并且，该内部入射的入射因上述倾斜角θA的减小，而越接近入射面3就越小，其结果是增加了光的出射效率。通过该作用，当具有在入射面3附近光难于射出的倾向的场合下，能够抑制该倾向并能使出射面4整体的出射光面亮度分布均匀化。
此外，如图24所示，只要凸起16、16之间的间距相同，就凸起16的第2倾斜面18而言，其倾斜角θB越大，则在出射面4上第1倾斜面17所占面积比例就越大，其结果是提高了第1倾斜面17的出射促进面功能。
并且，在第2倾斜面18上，通过将其倾斜角θB设定为适当的角度，则能发挥促进「折返光」从出射面4的射出的功能。此时，「折返光」如上所述是被末端面21反射并朝向入射面3返回的光。
此外，上述第1倾斜面17的倾斜角θA最好在0.1°～50°的范围。上述倾斜角θA逐渐减小的斜度可以根据凸起16的数量或间距而酌情设定。此外，第2倾斜面18的倾斜角θB最好在10°～90°的范围。
当如本发明所述交替重复形成第1倾斜面17和第2倾斜面18时，所谓的第2倾斜面18的倾斜越陡则第1倾斜面17的面积比例越大如以上所述。但是，若第2倾斜面18的倾斜过陡，则有可能在第2倾斜面18的最上部周边产生暗区域。最好抑制这样的现象。
为了抑制该现象时，考虑与从第1倾斜面17向主要的出射方向射出光对应的内部传播光的前进方向与第2倾斜面18的关系是有效的方法。参照图24及图25(a)、(b)说明考虑的方法。
首先，n、θA、θB、φ、θin、θout的定义如下。此外，空气(导光板的外部)的折射率为1。
n：导光板的折射率；
θA：第1倾斜面17与假设出射面41构成的角度；
θB：第2倾斜面18与假设出射面41构成的角度；
θout：从第1倾斜面17在最强射出方向(即，主要出射方向)射出的光(以下称为主光线)与假设出射面41构成的角度；
ω：与主光线对应的内部传播光的前进方向与假设出射面41构成的角度；
φ：与主光线对应的内部传播光的前进方向与第1倾斜面17的法线构成的角度；
θin：与主光线对应的内部传播光的前进方向与假设出射面41的法线构成的角度。
首先，空气(导光板的外部)的折射率设为1，则下式(1)成立(斯耐尔定律)。
nsinφ＝sin(θout-θA)(1)
此外，角度φ可由下述(2)式表示。
φ = sin - 1 sin ( θout - θA ) n - - - ( 2 )
并且，角度ω可由下述(3)式表示。
ω＝90-(φ-θA)(3)
根据上述的定义，由角度ω表示与主光线对应的内部传播光的前进方向，由θB表示第2倾斜面18的倾斜。此时，若假设两者相等时(θB＝ω)的场合，则如图25(a)所示，主光线的光路产生于两倾斜面17、18的交界附近。
即，在该场合下，存在极其接近擦过三角形状顶部19A射出的主光线Q1且沿平行方向前进的主光线Q2。在如此的状态下，难于产生暗部。此外，符号P1、P2分别是对应于主光线Q1、Q2的内部传播光，并具有相互平行的前进方向。
产生暗部是在如图25(b)所示的场合。在擦过三角形状的顶部19B射出的主光线Q3的附近，存在主光线Q4。但是，因该主光线Q4是通过谷底20的内部传播光，所以在主光线Q3和主光线Q4之间产生相当的间隔(参照斜线部)。角度θB越大则该间隔越宽。
根据上述的讨论，避免暗部产生的条件为下式(4)。
θB＜ω(4)
使用上述(2)、(3)式并将其改写则成为(5)式。
&theta;B < 90 - sin - 1 sin ( &theta;out - &theta;A ) n - &theta;A - - - ( 5 )
通过满足上式(5)地设定第2倾斜面18与假设出射面41构成的角度θB，则能避免从第1倾斜面17向主要出射方向射出的光入射到第2倾斜面18。其结果是能防止暗部的出现。此外，若表示计算具体数值的一个实例，则如下所示。
n＝1.49
θA＝1度
θout＝70度
将上述数值代入上式(5)，则
θB＜约50.2度。该场合实际的θB数值为例如θB＝45度。
一般光的行迹与第1实施例相同。即，导光板2的内部传播光一边被出射面4和背面7重复地内部反射一边接近末端面21地前进。在该内部传播过程中，以临界角或以下向第1倾斜面17内部入射的光从导光板2射出。此时重要的是第1倾斜面17与假设出射面41构成的角度θA由于随着接近于入射而3而增大，所以相应地容易引起射出。
当然，由于第1倾斜面17随着远离入射面3减薄导光板2的板厚地倾斜，所以与出射面4是平坦面(θA＝0°)时相比，对第1倾斜面17的内部入射角容易成为临界角或以下。因此，进一步促进光的射出。并且，在背面7侧反射的光在与入射面3平行的面内，因棱镜凸起13而向靠近出射面4的法线方向聚光，并且指向性不散乱，从而从在出射面4整体被均匀配置形成的第1倾斜面17大致均匀地射出。
此外，来自末端面21的折返光当中、向第2倾斜面18的入射角低于或等于临界角的光向导光板2的外部射出。此时，被背面7的棱镜凸起13聚集的光其指向性不散乱并能从第2倾斜面18射出。
其结果是由两倾斜面17、18的出射促进不会散乱利用棱镜凸起13的聚光功能所产生的聚光状态。这是很大的优点。
(光控制部件及反射部件)
作为光控制部件的棱镜片5的构造和功能与上述第1实施例所使用的相同。来自第1倾斜面17(出射面4)的出射光其主要出射方向为-70°的方向，但利用通过棱镜片5而将主要前进方向转换为大致法线方向。并且，省略详细的重复说明。
对于反射部件也与上述第1实施例所使用的相同，故省略详细的重复说明。
(出射促进面的效果测定)
图26是表示在本实施例的面光源装置中使用LED作为光源时的出射光亮度分布。出射光亮度分布是将棱镜片5的出射面分割成多个区域、测定各区域的出射光亮度并立体地表示其测定结果。棱镜片5的取向方向与第1实施例(参照图8、图9的有关说明)相同。即，棱镜片2被如下配置为：棱镜面与出射面4相对，且微细的棱镜凸起22沿与棱镜凸起13正交的方向延伸。此外，在导光板2的背面侧配置反射部件8。
此外，导光板2及棱镜片5的宽度为46.6mm，进深为62.24mm。并且，就第1倾斜面17而言，最靠近入射面3的凸起16的角度θA为1.7°。由此朝向末端面21第1倾斜面17的角度θA逐渐减小，最靠近端面21的凸起16的角度θA＝0.1°。
图26所示的出射光亮度分布的平均亮度为809.8cd/mm2。此外，如图26所示，提高了入射面3附近的区域的亮度，并且也实现了整体亮度的提高。
以下，图27表示将第1实施例的面光源装置的尺寸设定设定为上述条件、即导光板2及棱镜片5的宽度为46.6mm、进深为62.24mm而测定的亮度分布的结果。所得的平均亮度为778.2cd/mm2。
图28表示在上述第1实施例的面光源装置中，在导光板2的出射面侧实施光漫射处理的比较例的出射光亮度分布。如图28所示，判断为在该比较例中亮度整体地降低。可以推定如此的亮度降低是由于因漫射处理产生的出射光指向性阻碍的原因。
此外，在以上各实施例中，也可以在导光板2的出射面4的入射面3附近位置适当地形成使光散乱反射的皱褶。以此，能使容易产生于入射面附近的亮线模糊，而不易看到。
此外，在以上的实施例中，说明的虽是液晶显示面板的背面照明，但仅只是示例。例如，也可以将本发明用于导向面板、文字显示板、广告面板等被照明体的背面照明。
此外，也可以在面光源装置12上将导光板2的出射面4与背面7倒置组装。即，用反射部件8反射传播于导光板2内并从出射面4射出的光，并使其通过导光板2以后作为照明光使用。此时，会引起亮度降低，但在发光面整体的均匀性优先的场合，这样的导光板2使用形式是有利的。
此外，在上述第1～第2实施例中，也可以使导光板2的背面7的棱镜凸起13的高度随着从只离开入射面3规定距离L的位置朝向入射面3而逐渐减小。此时，聚光功能也随着接近入射面3而逐渐减小。
此外，在上述第2～第4实施例中，示例的是从入射面3的规定距离L为20T时的场合。但是，这只是示例。例如，根据出射面4的大小或光源的种类等，最好将规定距离设为最适当的尺寸。

Claims (17)

1.一种导光板，具有入射侧端面、位于与该入射侧端面相反侧的末端面、射出从所述端面导入的光的出射面、以及位于与该出射面相反侧的背面，在传播过程中将从所述端面入射的光从出射面射出，其特征在于：
所述出射面的至少一部分提供有具有多个第1倾斜面及多个第2倾斜面的出射促进面；
沿着从所述入射侧端面朝向所述末端面的方向隔开间隔地重复形成有所述第1倾斜面；
填补各个所述间隔地形成有所述第2倾斜面；
设定各个所述第1倾斜面，使得处于各个第1倾斜面上的法线向所述末端面侧倾斜0.1度～5度；
设定各个所述第2倾斜面，使得处于各个第2倾斜面上的法线向所述入射侧端面侧倾斜，并且，使得各个所述第2倾斜面比相邻的两个第1倾斜面陡。
2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：
所述第1倾斜面随着远离所述入射侧端面倾斜角逐渐减小。
3.根据权利要求1或2所述的导光板，其特征在于：
设定所述第2倾斜面的倾斜角，使得能够避免从所述第1倾斜面沿主要的出射方向射出的光入射到所述第2倾斜面。
4.一种导光板，具有入射侧端面、位于与该入射侧端面相反侧的末端面、射出从所述端面导入的光的出射面、以及位于与该出射面相反侧的背面，在传播的过程中将从所述端面入射的光从出射面射出，其特征在于：
在所述背面上，形成有靠近所述出射面的法线方向聚集光地进行内部反射的聚光功能面；
在所述出射面上，沿着远离所述入射侧端面的方向重复形成促进从所述入射侧端面导入的光的射出的出射促进区域；
各出射促进区域具有第1倾斜面及第2倾斜面；
沿从所述入射侧端面朝向所述末端面的方向隔开间隔地重复形成有所述第1倾斜面，并且，各个第1倾斜面上的法线向所述末端面侧倾斜0.1度～5度，随着远离所述入射侧端面缓慢减薄所述导光板的板厚地形成有所述第1倾斜面；
填补各个所述间隔地形成有所述第2倾斜面，而且，随着远离所述入射侧端面使所述导光板的板厚急剧增大地形成有所述第2倾斜面。
5.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于：
设定所述第2倾斜面的倾斜角，使得能够避免从所述第1倾斜面沿主要的出射方向射出的光射入到所述第2倾斜面。
6.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于：
所述第1倾斜面的倾斜角随着远离所述入射侧端面逐渐减小。
7.根据权利要求5所述的导光板，其特征在于：
所述第1倾斜面的倾斜角随着远离所述入射侧端面逐渐减小。
8.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于：
所述出射促进区域覆盖所述出射面的全部区域。
9.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于：
在所述出射面上，所述出射促进区域形成于距所述入射侧端面规定的范围内。
10.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于：
在所述出射面上，所述出射促进区域形成于除距所述入射侧端面规定的范围之外的全部区域；
在所述规定范围内，沿所述入射侧端面重复形成沿与所述入射侧端面大致正交的方向延伸的棱镜槽。
11.根据权利要求4～10中任何一项所述的导光板，其特征在于：
在所述入射侧端面附近，随着靠近所述入射侧端面使所述聚光功能面的聚光功能逐渐减弱。
12.一种面光源装置，具有导光板和通过该导光板的入射侧端面并对所述导光板供给光的光源，其特征在于：
所述导光板是权利要求1～3中任何一项所述的导光板。
13.一种面光源装置，具有导光板和通过该导光板的入射侧端面并对所述导光板供给光的光源，其特征在于：
所述导光板是权利要求4～10中任何一项所述的导光板。
14.一种面光源装置，具有导光板和通过该导光板的入射侧端面并对所述导光板供给光的光源，其特征在于：
所述导光板是权利要求11所述的导光板。
15.一种图像显示装置，具有面光源装置和接受由该面光源装置提供的光的图像显示部，其特征在于：
所述面光源装置是权利要求12所述的面光源装置。
16.一种图像显示装置，具有面光源装置和接受由该面光源装置提供的光的图像显示部，其特征在于：
所述面光源装置是权利要求13所述的面光源装置。
17.一种图像显示装置，具有面光源装置和接受由该面光源装置提供的光的图像显示部，其特征在于：
所述面光源装置是权利要求14所述的面光源装置。
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