CN101469828A - 面光源装置和液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及面光源装置和液晶显示器。本发明提供发射具有高均匀亮度的光的面光源装置。该面光源装置包括多个彼此间隔的光源，具有光偏转结构的板，其位于这些光源的前侧用于改变光源发射的光的方向，其中具有光偏转结构的板由透光板组成，该透光板具有形成在其光输出表面上的不平坦结构；其中不平坦结构包括具有从板投影的三角形截面的多个三角形脊；其中三角形脊的左侧向下倾斜的斜面包括具有在特定的范围内的倾斜角的陡斜面以及具有在特定的范围内的倾斜角的缓斜面；三角形脊的右侧向下情形的斜面包括具有在特定的范围内的倾斜角的陡斜面以及具有在特定的范围内的倾斜角的缓斜面。

Description

面光源装置和液晶显示器
技术领域
本发明被提交并请求日本专利申请2007-331915的巴黎合约的优先权，在此结合其全部内容作为参考。
本发明涉及一种能发射亮度上具有高均匀性的光的面光源装置，以及涉及一种能显示亮度上具有高均匀性的图形图像的液晶显示器。
在这一点上，本说明书和权利要求书中使用的“左侧向下倾斜的斜面”表示在具有光偏转结构的板的截面图中，该光偏转结构的光输出表面向上面对，从三角形脊的顶点沿左方向向下倾斜的倾斜表面；“右侧向下倾斜的斜面”表示在具有光偏转结构的面板的截面图中，该光偏转结构的光输出表面向上面对，从三角形脊的顶点沿右方向向下倾斜的倾斜表面。
背景技术
例如，众所周知一种液晶显示器，其中面光源作为背光源设置在图像显示部件的下侧(或后侧)，该图像显示部件包括液晶单元和位于液晶单元的上侧和下侧上的一对偏振板。就用作背光源的面光源来说，已知一种面光源，其包括灯盒，多个位于灯盒内的光源，以及位于这些光源的前侧上的散光板(参考专利公开1)。均匀地照亮图像显示元件需要这种面光源。
专利公开1：JP-A-7-141908/1995(参考[0012]段和图1)
发明内容
上述面光源装置中每个相邻光源之间的距离优选尽可能地长，因为为了降低功耗可以减少光源的数量。光源和散光板之间的距离优选尽可能地短，用于提供具有进一步降低厚度的液晶显示器。
然而，上述常规的面光源装置的困难在于来自多个光源的光不能充分地由散光板散射，因为每个光源之间的长距离或者因为光源和散光板之间的短距离。因此，这种面光源装置的缺点为亮度不均匀。
本发明被开发以克服背景技术的问题，因此本发明的目的在于提供一种能发射具有高均匀性亮度的光的面光源装置。本发明的另一目的在于提供一种能显示亮度上具有高均匀性亮度的高质量的图形图像的液晶显示器。
为了实现上述目的，本发明提供了下述设备。
面光源装置，其包括多个相互间隔的光源，以及具有光偏转结构的板，该板位于光源的前侧上以用于改变光源发出的光的方向，其特征在于具有光偏转结构的所述板由形成在其光输出表面上具有不平坦结构的透光板组成，所述不平坦结构包括具有三角形截面的多个三角形脊；
所述三角形脊具有左侧向下倾斜的斜面以及右侧向下倾斜的斜面，
所述左侧向下倾斜的斜面包括陡斜面和缓斜面，陡斜面满足下面的关系
α-3°≤X≤α+3°，
其中“X”是左侧向下倾斜的斜面相对于光入射表面的倾斜角(锐角)；且α是下面等式(1)确定的角度，
缓斜面满足下面的关系
β-3°≤X≤β+3°，
其中β是下面等式(3)确定的角度；且
所述右侧向下倾斜的斜面包括陡斜面和缓斜面，陡斜面满足下面的关系
α-3°≤Y≤α+3°，
其中“Y”是右侧向下倾斜的斜面相对于光入射表面的倾斜角(锐角)，
缓斜面满足下面的关系
β-3°≤Y≤β+3°，
[等式5]
α = Tan - 1 ( sin j a cos j a - 1 / n ) · · · ( 1 )
(其中ja是满足下面等式(2)的一个角)：
[等式6]
Sin - 1 ( n · sin j a ) = Tan - 1 { 1 d ( 3 L 8 - t · tan j a ) } · · · ( 2 )
[等式7]
β = Tan - 1 ( sin j b cos j b - 1 / n ) · · · ( 3 )
(其中jb是满足下面等式(4)的一个角)：
[等式8]
Sin - 1 ( n · sin j b ) = Tan - 1 { 1 d ( L 8 - t · tan j b ) } · · · ( 4 )
(其中，在等式(1)到(4)中，n是三角形脊的折射率；L是彼此相邻光源的中心之间的距离；d是光源中心和具有光偏转结构的板的光入射表面之间的距离；t是具有光偏转结构的板的厚度)。
[2]第1项的面光源装置，其特征在于满足下面的关系：
0.9≤Sa/Sb≤3.0，
其中，“Sa”是当陡斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；“Sb”是当缓斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积。
[3]第1或2项的面光源装置，其特征在于满足下面的关系：
0.9≤E/F≤1.1，
其中
“E”是当在三角形脊左侧向下倾斜的斜面之外的陡斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；以及
“F”是当在三角形脊右侧向下倾斜的斜面之外的陡斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；以及
下面的关系满足：
0.9≤G/H≤1.1，
其中
“G”是当在三角形脊左侧向下倾斜的斜面之外的缓斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；以及
“H”是当在三角形脊右侧向下倾斜的斜面之外的缓斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积。
[4]第1至3项中任一个的面光源装置，其中投影长度从10到500μm，这一点是当三角形脊的左侧沿倾斜方向向下倾斜的斜面的长度被投影到光入射表面时得到的；且投影长度从10到500μm，这是当三角形脊的右侧沿倾斜方向向下倾斜的斜面的长度被投影到光入射表面时得到的。
[5]第1至4项中任一个的面光源装置，其中所述具有光偏转结构的板包括光散射粒子，且所述具有光偏转结构的板的光入射表面被形成为是光滑的。
[6]第1至4项中任一个的面光源装置，其中所述具有光偏转结构的板的光入射表面是不光滑的。
[7]液晶显示器，其特征在于第1至6项中任一个定义的面光源装置位于液晶面板的后侧上。
在发明[1]中，三角形脊具有左侧向下倾斜的斜面以及右侧向下倾斜的斜面；左侧向下倾斜的斜面包括陡斜面和缓斜面，陡斜面满足α-3°≤X≤α+3°关系，其中“X”是左侧向下倾斜的斜面相对于具有光偏转结构的板的光入射表面的倾斜角(锐角)，和缓斜面满足β-3°≤X≤β+3°关系；右侧向下倾斜的斜面包括陡斜面和缓斜面，陡斜面满足α-3°≤Y≤α+3°关系，其中“Y”是右侧向下倾斜的斜面相对于具有光偏转结构的板的光入射表面的倾斜角(锐角)，缓斜面满足下面的关系β-3°≤Y≤β+3°。因此基本上向前方向的面光源装置的亮度被提高，且亮度的均匀性被改善。此外，基本观察不到线性光源的图像。此外，具有光偏转结构的板的模制变得容易，因此不平坦结构包括三角形脊。
在本发明中，左侧向下倾斜的斜面包括具有上述特定角度的陡斜面以及具有上述特定角度的缓斜面；右侧向下倾斜的斜面包括具有上述特定角度的陡斜面以及具有上述特定角度的缓斜面。因此例如，在彼此相邻的光源之间获得了四个光源图像(或灯图像)。也就是，四个不同的斜面(即左侧向下倾斜的陡斜面、右侧向下倾斜的陡斜面、左侧向下倾斜的缓斜面以及右侧向下倾斜的缓斜面)对应于每个光源.在本发明中，被设计成使得基本上能均匀形成(或分布)四个光源图像，以便发射具有高均匀亮度的均匀光。α和β角度被确定为使得允许四个光源图像最好分布在彼此邻近的光源之间的均匀间隔处。此外，还通过分别将X和Y角度的范围拓展到α±3°和β±3°以包括基本上呈均匀间隔分布的四个光源图像。
在发明[2]，下面的关系满足：0.9≤Sa/Sb≤3.0，其中，“Sa”是当陡斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；“Sb”是当缓斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积.比较陡斜面和缓斜面，输出光聚焦以在陡斜面的位置上形成光源图像，比缓斜面的位置上形成的光源图像更远，因此光强度相对来说不够。因此，希望具有光强度大于或等于缓斜面上的光强度的光应该入射到陡斜面上。在发明[2]中，满足0.9≤Sa/Sb≤3.0关系使得具有光强度大于或者等于缓斜面上的光强度的光入射到陡斜面上。因此，可能进一步均匀化各光源图像的亮度，从而面光源装置能发射具有高均匀性亮度的均匀光。
在发明[3]中，关于左侧向下倾斜的斜面以及右侧向下倾斜的斜面基本上以相同的比例形成按上述特定角度倾斜的陡斜面；关于左侧向下倾斜的斜面以及右侧向下倾斜的斜面基本上以相同的比例形成按上述特定角度倾斜的缓斜面.因此，能够充分地抑制亮度的非均匀性。
在发明[4]中，在视觉观测中不显现沿着三角形脊的顶点延伸的投影线变为可能。
在发明[5]中，具有光偏转结构的板包括光散射粒子，具有光偏转结构的板的光入射表面被形成为光滑的。因此，进一步改善面光源装置基本上向前方向的亮度变为可能，还可能进一步充分地抑制亮度上的不均匀性。
在发明[6]中，具有光偏转结构的板的光入射表面被形成为不光滑的。因此，进一步改善面光源装置基本上向前方向的亮度变为可能，还可能进一步充分地抑制亮度上的不均匀性。
在发明[7]中，提供一种能显示具有高亮度以及高均匀性亮度的高质量图像的液晶显示器变为可能。
附图说明
图1是图解根据本发明的液晶显示器的一个示例的示意图。
图2是图1中示出的液晶显示器中所有的具有光偏转结构的板的透视图。
图3是图2中所示的具有光偏转结构的板的截面图(第一实施例)。
图4是具有另一光偏转结构的板的截面图(第二实施例)。
图5是具有另一光偏转结构的板的截面图(第三实施例)。
图6是具有另一光偏转结构的板的截面图(第四实施例)。
图7是具有另一光偏转结构的板的截面图(第五实施例)。
图8是具有另一光偏转结构的板的截面图(第六实施例)。
图9是具有另一光偏转结构的板的截面图(第七实施例)。
图10是具有另一光偏转结构的板的截面图(第八实施例)。
图11是具有另一光偏转结构的板的截面图(第九实施例)。
图12是示出彼此相邻的各光源之间四个光源图像(或灯图像)的示例的示意性的平面图。
1＝面光源装置
2＝光源
3＝具有光偏转结构的板
3a＝后侧(即光入射表面)
3b＝前侧(即光出射表面)
4＝不平坦结构
6＝三角形脊
14＝左侧向下倾斜的斜面
15＝右侧向下倾斜的斜面
16＝陡斜面
17＝缓斜面
20＝液晶面板
30＝液晶显示器
X＝左侧向下倾斜的斜面的倾斜度
Y＝右侧向下倾斜的斜面的倾斜度
Sa＝当陡斜面投影到光入射表面时得到的投影面积
Sb＝当缓斜面投影到光入射表面时得到的投影面积
E＝当在左侧向下倾斜的斜面之外的陡斜面被投影到光入射表面时得到的投影面积
F＝当在右侧向下倾斜的斜面之外的陡斜面被投影到光入射表面时得到的投影面积
G＝当在左侧向下倾斜的斜面之外的缓斜面被投影到光入射表面时得到的投影面积
H＝当在右侧向下倾斜的斜面之外的缓斜面被投影到光入射表面时得到的投影面积
Ua＝当左侧向下倾斜的斜面沿倾斜方向的长度投影到光入射表面时得到的投影长度
Ub＝当右侧向下倾斜的斜面沿倾斜方向的长度投影到光入射表面时得到的投影长度
n＝三角形脊
L＝彼此相邻的各光源中心之间的距离
d＝光源的中心与具有光偏转结构的板的光入射表面之间的距离
t＝具有光偏转结构的板的厚度(即光入射表面和光出射表面之间的距离的最小值(最小间隔))
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的液晶显示器的一个实施例，其中(30)表示液晶显示器；(11)表示液晶显示单元；(12)和(13)表示偏振板；(1)表示面光源装置(或背光源)。偏振板(12)和(13)分别位于液晶单元(11)的上侧和下侧上，从而这些部件(11)、(12)、(13)组成了液晶显示面板(20)。
面光源装置(1)位于液晶显示面板(20)的下偏振板(13)的下侧上。面光源装置(1)包括平面看去呈正方形且其上侧(或前侧)处有开口的灯盒(5)，在灯盒(5)中相互隔开的多个线性光源(2)，以及位于多个线性光源(2)上(或其前侧中)的具有多个光偏转结构的板(3)。具有光偏转结构的板(3)固定在灯盒(5)上以靠近灯盒(5)的开口。灯盒(5)与光反射层(未示出)在其内部排成一行。
如图2和3所示，由透光板组成的具有光偏转结构的板(3)具有形成在其一面(光输出表面)(3b)上的不平坦结构(4)。该不平坦结构(4)包括具有三角形截面的多个三角形脊(6)。具有光偏转结构的板(3)的另一面(光输入表面)(3a)被光滑地形成。具有光偏转结构的板(3)用于改变输入到其光输入表面(3a)的光的方向，然后允许所述光从其光输出表面(3b)输出。
设置具有光偏转结构的板(3)以使得形成在其上的具有不平坦结构(4)的光输出表面(3b)能够位于前侧上(液晶面板的这一侧上)(参见图1)。换句话说，设置板(3)以使得形成在其上(即光输入表面)的具有非不平坦结构(4)的表面(3a)能够位于后侧上(光源的这侧上)(参见图1)。
在该实施例中，三角形脊(6)形成为具有三角形截面的三角形脊(7)，其沿着与有光偏转结构的板(3)平行的方向延伸，使得多个三角形脊(7)沿它们的纵向基本上相互平行(参见图2)。
在该实施例中，线性光源用作上述光源(2)。线性光源(2)被设置成使得它们的纵向基本上与具有光偏转结构的板(3)的脊(7)的纵向一致。
然而，在本发明中，使用满足下面关系的结构：即三角形脊(6)具有左侧向下倾斜的斜面(14)以及右侧向下倾斜的斜面(15)；该左侧向下倾斜的斜面(14)包括
关于下面的等式(1)确定的角度α满足下面关系的陡斜面(16)，其中“X”表示左侧向下倾斜的斜面(14)相对于光入射表面(3a)的倾斜度(锐角)：
α-3°≤X≤α+3°，以及
关于下面等式(3)确定的角度β满足下面关系的缓斜面(17)：
β-3°≤X≤β+3°，且
右侧向下的倾斜的斜面(15)包括：
关于下面的等式(1)确定的角度α满足下面关系的陡斜面(16)，其中“Y”表示右侧向下倾斜的斜面(15)相对于光入射表面(3a)的倾斜度(锐角)：
α-3°≤Y≤α+3°，以及
关于下面等式(3)确定的角度β满足下面关系的缓斜面(17)：
β-3°≤Y≤β+3°：
[等式9]
α = Tan - 1 ( sin j a cos j a - 1 / n ) · · · ( 1 )
(其中ja是满足下面等式(2)的角度)：
[等式10]
Sin - 1 ( n · sin j a ) = Tan - 1 { 1 d ( 3 L 8 - t · tan j a ) } · · · ( 2 )
[等式11]
β = Tan - 1 ( sin j b cos j b - 1 / n ) · · · ( 3 )
(其中jb是满足下面等式(4)的角度)：
[等式12]
Sin - 1 ( n · sin j b ) = Tan - 1 { 1 d ( L 8 - t · tan j b ) } · · · ( 4 )
(其中，在等式(1)至(4)中，n是三角形脊的折射率；L是彼此相邻的光源的中心之间的距离；d是光源中心和具有光偏转结构的板的光入射表面之间的距离；t是具有光偏转结构的板的厚度)。
在该实施例中(即第一实施例)，具有光偏转结构的板(3)具有在其光输出表面(3b)上不规则设置的上述陡斜面(16)和上述缓斜面(17)(参见图3)。
在具有上述结构的面光源装置(1)中，在彼此相邻的光源之间对应于四个不同的斜面(左侧向下倾斜的陡斜面、右侧向下倾斜的陡斜面、左侧向下倾斜的缓斜面、右侧向下倾斜的缓斜面)可以获得四个光源图像(或灯图像)(40)(参见图12)。在本发明中，设计使得这四个光源图像能够基本上均匀地(基本上以均匀间隔)形成(或分布)，以便面光源装置能够发射具有高均匀亮度的均匀光。也就是，确定角度α和β以使得彼此相邻的光源(2)之间的四个光源图像(40)能够优选地以均匀间隔分布。除了光源图像的这种优选的均匀排列之外，可以通过分别将上述倾斜度(锐角)X和Y的范围拓展到α±3°和β±3°来包括其基本上均匀的排列。结果，面光源装置(1)能够发射具有高均匀亮度的的均匀光到液晶面板(20)上，同时增加了基本上向前方向上的光的亮度。
此外，面光源装置(1)的制造相对容易，因此其生产率较好，因为其不平坦结构(4)包括三角形脊(6)。
此外，根据上述面光源装置(1)，与后面所述的示例一样明显，具有高均匀亮度的均匀光能够被发射，即使具有下列设置，在该设置中彼此相邻的光源(2)，(2)的中心之间的距离(L)是从10到70mm；光源(2)的中心到具有光偏转结构的板(3)的光入射表面(3a)之间的距离(d)是从2到30mm。结果，设置在本发明的面光源装置(1)中的光源相比于常规的面光源装置在数量上可以减少，因此能有助于降低功耗。此外，光源(2)和具有光偏转结构的板(3)之间的距离能够减小，从而，提供具有减小厚度的面光源装置当然变为了可能。
在本发明中，优选地，具有上述光偏转结构的板(3)满足当陡斜面(16)投影到光入射表面(3a)时得到的总投影面积Sa和当缓斜面(17)投影到光入射表面(3a)时得到的总投影面积Sb之间的下述关系：
0.9≤Sa/Sb≤3.0
在这种情况下，使各光源的亮度均匀化成为可能，因此面光源装置能够发射具有高均匀亮度的均匀光。
优选地，总数E和F之间满足下面的关系：
0.9≤E/F≤1.1，E是当在三角形脊(6)左侧向下倾斜的斜面(14)之外的陡斜面(16)被投影到光入射表面时得到的总投影面积；F是当在三角形脊(6)右侧向下倾斜的斜面(15)之外的陡斜面(16)被投影到光入射表面时得到的总投影面积。
此外，优选地，总数G和总数H之间满足下面的关系：
0.9≤G/H≤1.1，
G是当在三角形脊(6)左侧向下倾斜的斜面(14)之外的缓斜面(17)被投影到光入射表面时得到的总投影面积；H是当在三角形脊(6)右侧向下倾斜的斜面(15)之外的缓斜面(17)被投影到光入射表面时得到的总投影面积。
在这种情况下，陡斜面(16)关于左侧向下倾斜的斜面(14)和右侧向下倾斜的斜面(15)是基本上以相同的比例形成.类似地，缓斜面(17)关于左侧向下倾斜的斜面(14)和右侧向下倾斜的斜面(15)是基本上以相同的比例形成。因此，非均匀的亮度被充分地抑制。
优选地，投影长度(Ua)和投影长度(Ub)是从10到500μm，其中投影长度(Ua)是当三角形脊(6)的左侧沿倾斜方向向下倾斜的斜面(14)的长度被投影到光入射表面(3a)时得到的；投影长度(Ub)是当三角形脊(6)的右侧沿倾斜方向向下倾斜的斜面(15)的长度被投影到光入射表面(3a)时得到的。当各个投影长度设置在该范围之内时，沿着三角形脊(6)的顶点延伸的线在视觉观测的范围内变为不可见。
接下来将描述相对于具有光偏转结构的板(3)的其它特定的结构。也就是，具有光偏转结构的板(3)可以具有图4至11所示的任一种结构。
(第二实施例)
在具有根据图4所示的第二实施例的光偏转结构的板(3)中，第一三角形脊(6A)和第二三角形脊(6B)交替地位于板(3)的一个表面(光输出表面)上，其中第一三角形脊(6A)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的陡斜面(16)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的陡斜面(16)形成的等腰三角截面，以及第二三角形脊(6B)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的缓斜面(17)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的缓斜面(17)形成的等腰三角截面。具有光偏转结构的板(3)被构成为满足Sa＝Sb这一关系。
(第三实施例)
在具有根据图5所示的第三实施例的光偏转结构的板(3)中，第一三角形脊(6A)和第二三角形脊(6B)交替地位于板(3)的一个表面(光输出表面)上，其中第一三角形脊(6A)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的陡斜面(16)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的缓斜面(17)形成的三角截面，以及第二三角形脊(6B)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的缓斜面(17)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的陡斜面(16)形成的三角截面。具有光偏转结构的板(3)被构成为满足Sa＝Sb这一关系。
(第四实施例)
在具有根据图6所示的第四实施例的光偏转结构的板(3)中，第一三角形脊(6A)和第二三角形脊(6B)不规则地位于板(3)的一个表面(光输出表面)上，其中第一三角形脊(6A)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的陡斜面(16)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的陡斜面(16)形成的等腰三角截面，以及第二三角形脊(6B)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的缓斜面(17)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的缓斜面(17)形成的等腰三角截面。然而，具有光偏转结构的板(3)被构成为满足Sa＝Sb这一关系。
(第五实施例)
在具有根据图7所示的第五实施例的光偏转结构的板(3)中，第一三角形脊(6A)和第二三角形脊(6B)不规则地位于板(3)的一个表面(光输出表面)上，其中第一三角形脊(6A)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的陡斜面(16)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的陡斜面(16)形成的等腰三角截面，以及第二三角形脊(6B)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的缓斜面(17)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的缓斜面(17)形成的等腰三角截面。具有光偏转结构的板(3)被构成为满足第二三角形脊(6B)的Ua>第一三角形脊(6A)的Ua这一关系，以及第二三角形脊(6B)的Ub>第一三角形脊(6A)的Ub这一关系。然而具有光偏转结构的板(3)被构成为满足Sa＝Sb这一关系。
(第六实施例)
在具有根据图8所示的第二实施例的光偏转结构的板(3)中，第一三角形脊(6A)和第二三角形脊(6B)不规则地位于板(3)的一个表面(光输出表面)上，其中第一三角形脊(6A)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的陡斜面(16)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的陡斜面(16)形成的等腰三角截面，以及第二三角形脊(6B)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的缓斜面(17)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的缓斜面(17)形成的等腰三角截面。在第一三角形脊(6A)的某一些中，满足第一三角形脊(6A)的Ua>第二三角形脊(6B)的Ua这一关系，以及第一三角形脊(6A)的Ub>第二三角形脊(6B)的Ub这一关系。然而，具有光偏转结构的板(3)被构成为满足Sa＝Sb这一关系。
(第七实施例)
在具有根据图9所示的第七实施例的光偏转结构的板(3)中，第一三角形脊(6A)、第二三角形脊(6B)和第三三角形脊(6C)从左侧按顺序重复地位于板(3)的一个表面(光输出表面)上，其中第一三角形脊(6A)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的陡斜面(16)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的缓斜面(17)形成的三角截面，第二三角形脊(6B)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的陡斜面(16)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的陡斜面(16)形成的等腰三角截面；以及第三三角形脊(6C)具有作为左侧向下倾斜的斜面(14)的缓斜面(17)和作为右侧向下倾斜的斜面(15)的陡斜面(16)形成的三角截面。满足第一三角形脊(6A)的Ua＝第二三角形脊(6B)的Ua＝第三三角形脊(6C)的Ua＝第一三角形脊(6A)的Ub＝第二三角形脊(6B)的Ub＝第三三角形脊(6C)的Ub这一关系。然而，具有光偏转结构的板(3)被构成为满足Sa/Sb＝2这一关系。
(第八实施例)
在具有根据图10所示的第八实施例的光偏转结构的板(3)中，陡斜面(16)和缓斜面(17)随意地(或不规则地)设置在板(3)的一个表面(光输出表面)上。存在右侧向下倾斜的陡斜面且其具有与其它斜面的Ub不同的Ub。
(第九实施例)
在具有根据图11所示的第九实施例的光偏转结构的板(3)中，陡斜面(16)和缓斜面(17)随意地(或不规则地)设置在板(3)的一个表面(光输出表面)上。存在左侧向下倾斜的陡斜面且其具有与其它斜面的Ua不同的Ua；存在右侧向下倾斜的陡斜面(16)且其具有与其它斜面的Ub不同的Ub。
在本发明中，具有上述光偏转结构的板(3)的厚度(t)不受限制。然而，其厚度优选是从0.1至10.0mm。在具有这种厚度的板(3)时，能够提供具有更薄厚度的面光源装置，且可以得到充分均匀的亮度。具有上述光偏转结构的板(3)的厚度(t)更优选是从0.2至5.0mm。
制造具有上述光偏转结构的板(3)的方法不受限制。例如，可以使用挤压、按压、工具加工、模制以及利用激活能量可固化的树脂化合物等方法中的任何一种方法。当具有上述光偏转结构的板(3)通过挤压或按压制造时，例如，在其上工具加工具有棱柱图样的板被使用以便将棱柱图样复制到具有光偏转结构的板(3)的表面上，该棱柱图样具有三角形截面。
作为具有上述光偏转结构的板(3)，任何透光材料制成的板可以被使用。这种板的示例包括玻璃板、光学玻璃板、透光树脂板等。透光树脂板的示例包括丙烯酸树脂板、聚碳酸酯板、聚苯乙烯板、环聚烯烃板、MS树脂板(甲基丙烯酸甲酸-苯乙烯共聚物树脂板(methylmethacylate-s tyrene copolymer resin plate))、ABS树脂板、AS树脂板(丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂板)等。在这些板中，优选使用具有折射率从1.45到1.60的透光板。
通过在上述具有光偏转结构的板(3)的光输出表面(3b)上形成上面特征的不平坦结构(4)来将改变光的方向的偏转功能给予该板(3)。如果需要，板本身可以具有光散射特性。例如，具有光偏转结构的板可以是包含在诸如丙烯酸树脂等的透光树脂中的光散射粒子的化合物的形状。散射粒子的示例包括例如聚苯乙烯粒子和硅树脂粒子的树脂粒子以及例如碳酸钙粒子、硫酸钡粒子、氧化钛粒子、氧化铝粒子等无机粒子.可替换地，具有光偏转结构的板可以由丙烯酸树脂形成，该丙烯酸粒子包含具有其中各向异性定向的折射率的粒子。
上述光源(2)不受限制。例如，可以使用诸如发光二极管等的点光源，以及诸如荧光灯、卤素灯、钨灯等的线光源。
在上述实施例(参见图3至11)中，具有光偏转结构的板(3)的三角形脊(6)形成为沿着平行于板(3)的表面的一个方向延伸的脊(7)(一维类型)(参见图2)。然而，该三角形脊不被限制为一维类型：例如，具有光偏转结构的板(3)的三角形脊(6)形成为沿着与板的表面平行的两个方向(例如相互垂直的两个方向)延伸的脊(7)(二维类型)。
在上述实施例中(参见图3至11)，彼此邻近的三角形脊(6)被连续地形成。然而，三角形脊不被限制为这种结构：例如，平面可以存在于彼此邻近的三角形脊(6)之间，只要在不削弱本发明的效果的范围之内即可。
根据本发明的液晶显示器(30)的面光源装置(1)不被限制为本发明的实施例，只要不脱离本发明的精神，设计的任何改变可以被允许并且包括在权利要求的范围。
示例
接下来将描述本发明的具体示例，其以任何方式对本发明的范围不构成限制。
<示例1>
利用挤压机将MS树脂(具有折射率为1.57的甲基丙烯酸甲酸-苯乙烯共聚物树脂)成形为成板，然后利用图案化塑模使该板遭受热压，从而在该板上复制预定的凹凸图案。因此，提供一种具有如图4的光偏转结构的板(3)，厚度(t)为2mm，其具有交替地位于其一个表面(光输出表面)上的第一三角形脊(6A)和第二三角形脊(6B)(参见图4)，第一三角形脊(6A)是等腰三角形脊，每个脊具有相对于光入射表面(3a)为以角度X(66.92°的锐角)左侧向下倾斜的斜面(14)(即陡斜面16)，和相对于光入射表面(3a)为以角度Y(66.92°的锐角)右侧向下倾斜的斜面(15)(即陡斜面16)。第二三角形脊(6B)是等腰三角形脊，每个脊具有相对于光入射表面(3a)为以角度X(38.29°的钝角)左侧向下倾斜的斜面(14)(即缓斜面17)和相对于光入射表面(3a)为以角度Y(38.29°的钝角)右侧向下倾斜的斜面(15)(即缓斜面17)。
此外，具有光偏转结构的板(3)具有满足Sa/Sb＝1这一关系的结构(参见图4)，其中“Sa”是当陡斜面(16)投影到光输入表面(3a)时得到的总投影面积；“Sb”是当缓斜面(17)投影到光输入表面(3a)时得到的总投影面积。
此外，具有光偏转结构的板(3)具有满足E/F＝1和G/H＝1关系的结构(参见图4)，其中“E”是当在三角形脊(6)左侧向下倾斜的斜面(14)之外的陡斜面(16)被投影到光入射表面(3a)时得到的总投影面积；“F”是当在三角形脊(6)右侧向下倾斜的斜面(15)之外的陡斜面(16)被投影到光入射表面(3a)时得到的总投影面积；“G”是当在三角形脊(6)的左侧向下倾斜的斜面(14)之外的缓斜面(17)被投影到光入射表面(3a)时得到的总投影面积；“H”是当在三角形脊(6)的右侧向下倾斜的斜面(15)之外的缓斜面(17)被投影到光入射表面(3a)时得到的总投影面积。
此外，在具有光偏转结构的板(3)中，投影长度(Ua)为30μm，其是当三角形脊(6)左侧向下倾斜的斜面(14)沿倾斜方向的长度投影到光入射表面时得到的长度，投影长度(Ub)为30μm，其是当三角形脊(6)右侧向下倾斜的斜面(15)沿倾斜方向的长度投影到光入射表面时得到的长度(参见图4)。
利用具有光偏转结构的板(3)装配了图1所示的面光源装置(1)。使用荧光灯作为光源(2)。光源(2)的中心和板的光入射表面(3a)之间的距离(d)设置为10mm；彼此邻近的光源(2)，(2)的中心之间的距离(L)为40mm。在这种结构中，上述等式(1)确定的角度α为66.92°；上述等式(3)确定的角度β为38.29°(参见表1).
<示例2至13以及比较示例2至4>
每个面光源装置(1)通过与示例1相同的方式获得，除了表1中所示的那些要改变设计的情况之外。
<比较示例1>
面光源装置(1)通过与示例1相同的方式获得，除了具有下述光偏转结构的板之外，该结构具有在光输出表面上以50μm的间距形成的多个三角形脊，每个具有等腰直角三角形截面，其中顶角是90°(两个底角都是45°)，三角形脊的底部长度为50μm。
因此关于四个光源图像(40)的位置(或者分布)能观测到所获得的每个面光源装置(参见图12)，使得在四个光源图像(40)之间找到间隔(1至4)。该结果参见表1。
[表1]
Figure A200810188634D00201
(待续)
Figure A200810188634D00202
Figure A200810188634D00211
如表1明显看出，在本发明的示例1至13的任一个的面光源装置中，以基本上均匀的间隔形成(或分布)四个光源图像，因此能够发射具有高均匀亮度的均匀光。也就是，在示例1、4至7和9至13的示例的任一个中，其中陡斜面的倾斜度设置为相同的值α，缓斜面的倾斜度设置为相同的值β，四个光源图像之间的间隔(间隔1至4)优选为均匀的。在示例2、3和8中，其中陡斜面的倾斜度设置在α±3°的范围之内，缓斜面的倾斜度设置在β±3°的范围之内，四个光源图像之间的间隔(间隔1至4)基本上是均匀的，换句话说，优选的均匀间隔的范围为±25％。例如，在示例2中，理想的优选均匀间隔为10.00mm(参考示例1)，而最长的间隔(间隔3)为11.46mm，这包括在优选的均匀间隔±25％的范围之内。
对比，在比较示例1中，利用具有光偏转结构的板，该板上每个三角形脊具有顶角为90°的等腰直角三角形截面(两个底角45°)，不可能获得基本上均匀的间隔。在比较示例2至4的任一个中，其中陡斜面和缓斜面的倾斜度在本发明限定的范围之外，四个光源之间的间隔(1-4)中的任一个在优选的均匀间隔±25％的范围之外。例如，在比较示例2中，理想优选的均匀间隔为10.00mm(参考示例1)，而最长的间隔(间隔3)为14.76mm，这在优选均匀的间隔±25％的范围之外。此外，在比较示例3中，理想优选的间隔为10.00mm(参考示例1)，而最短的间隔(间隔3)为3.60mm，这在优选均匀的间隔±25％的范围之外。
工业实用性
尽管本发明的面光源装置优选用作液晶显示器的背光源，但是其应用不限于此。

Claims (7)

1.一种面光源装置，其包括多个彼此间隔的光源，以及具有光偏转结构的板，该板位于光源的前侧以便改变光源发出的光的方向，其特征在于
具有光偏转结构的所述板由具有在其光输出表面上形成的不平坦结构的透光板构成，所述不平坦结构包括具有三角形截面的多个三角形脊；
所述三角形脊具有左侧向下倾斜的斜面以及右侧向下倾斜的斜面，
所述左侧向下倾斜的斜面包括陡斜面和缓斜面，
该陡斜面满足下面的关系
α-3°≤X≤α+3°，
其中“X”是左侧向下倾斜的斜面相对于光入射表面的倾斜角(锐角)；且α是由下面等式(1)确定的角度，
该缓斜面满足下面的关系
β-3°≤X≤β+3°，
其中β是由下面等式(3)确定的角度；和
所述右侧向下倾斜的斜面包括陡斜面和缓斜面，
该陡斜面满足下面的关系
α-3°≤Y≤α+3°，
其中“Y”是右侧向下倾斜的斜面相对于光入射表面的倾斜角(锐角)，且
该缓斜面满足下面的关系
β-3°≤Y≤β+3°，
[等式1]
&alpha; = Tan - 1 ( sin j a cos j a - 1 / n ) &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 1 )
(其中ja是满足下面等式(2)的角)：
[等式2]
Sin - 1 ( n &CenterDot; sin j a ) = Tan - 1 { 1 d ( 3 L 8 - t &CenterDot; tan j a ) } &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 2 )
[等式3]
&beta; = Tan - 1 ( sin j b cos j b - 1 / n ) &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 3 )
(其中jb是满足下面等式(4)的角)：
[等式4]
Sin - 1 ( n &CenterDot; sin j b ) = Tan - 1 { 1 d ( L 8 - t &CenterDot; tan j b ) } &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 4 )
(其中，在等式(1)到(4)中，n是三角形脊的折射率；L是彼此相邻的光源的中心之间的距离；d是光源中心和具有光偏转结构的板的光入射表面之间的距离；t是具有光偏转结构的板的厚度)。
2.根据权利要求1的面光源装置，其特征在于满足下面的关系：
0.9≤Sa/Sb≤3.0，
其中，“Sa”是当陡斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；“Sb”是当缓斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积。
3.根据权利要求1或2的面光源装置，其特征在于满足下面的关系：
0.9≤E/F≤1.1，
其中
“E”是当在三角形脊左侧向下倾斜的斜面之外的陡斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；以及
“F”是当在三角形脊右侧向下倾斜的斜面之外的陡斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；以及
满足下面的关系：
0.9≤G/H≤1.1，
其中
“G”是当在三角形脊左侧向下倾斜的斜面之外的缓斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积；以及
“H”是当在三角形脊右侧向下倾斜的斜面之外的缓斜面被投影到光入射表面时得到的总投影面积。
4.根据权利要求1或2的面光源装置，其中投影长度是从10到500μm，这是当三角形脊的左侧沿倾斜方向向下倾斜的斜面的长度被投影到光入射表面时得到的长度；和投影长度是从10到500μm，这是当三角形脊的右侧沿倾斜方向向下倾斜的斜面的长度被投影到光入射表面时得到的长度。
5.根据权利要求1或2的面光源装置，其中所述具有光偏转结构的板包括光散射粒子，且所述具有光偏转结构的板的光入射表面是光滑形成的。
6.根据权利要求1或2的面光源装置，其中所述具有光偏转结构的板的光入射表面是不光滑形成的。
7.一种液晶显示器，其特征在于根据权利要求1或2限定的面光源装置位于液晶面板的后侧上。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090701