CN101495799A - 单位导光板、导光板组件、面状照明装置和液晶显示装置 - Google Patents

单位导光板、导光板组件、面状照明装置和液晶显示装置 Download PDF

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CN101495799A
CN101495799A CNA2007800277417A CN200780027741A CN101495799A CN 101495799 A CN101495799 A CN 101495799A CN A2007800277417 A CNA2007800277417 A CN A2007800277417A CN 200780027741 A CN200780027741 A CN 200780027741A CN 101495799 A CN101495799 A CN 101495799A
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Abstract

提供一种单位导光板和导光板组件,包括:光射出面;位于光射出面的大致中间部的厚壁部;形成于厚壁部的两侧的薄壁端部;形成于光射出面的背面侧,用于容纳线状光源的平行槽的半部;倾斜背面部,从厚壁部朝向薄壁端部其厚度减小;和散射机构,其使从容纳于平行槽中的光源射入薄壁端部并在倾斜背面部的内部传播的光散射。或者,单位导光板包括:点状光源;射出射出光的光射出面;与光射出面对置的背面;与光射出面和背面连接的侧面;设置于背面的大致中间部的、用于设置点状光源,使入射光射入的入光部;和用于将已入射的光从光射出面射出的散射机构;伴随远离入光部,光射出面和背面之间的距离增加。面状照明装置和液晶显示装置为采用上述单位导光板和导光板组件的面状照明装置和液晶显示装置。

Description

单位导光板、导光板组件、面状照明装置和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及构成将从线状光源,呈线状设置的点状光源射入的光沿面方向扩散,从光射出面,射出更均匀的照明光的透明的导光板的单位导光板、导光板组件和采用它的面状照明装置,以及将来自点状光源的入射光变换为面状的射出光的单位导光板,采用它的面状照明装置和液晶显示装置。
背景技术
在过去,在液晶显示装置中,采用下述的背光组件(back light unit),其从液晶板(LCD)的背面侧,照射光,对液晶板进行照明。背光组件通常采用以下部件来构成:照明用的光源;使从该光源射出的光扩散,对液晶板进行照射的导光板;使从导光板射出的光均匀的棱镜片、扩散片等。
近年,该背光组件像上述那样,不仅用于液晶显示装置,也用作下述用途的面状照明装置:对屋内外进行照明,或从背面侧照射液晶显示板、公告板、公告塔、看板等。
该面状照明装置也是同样的,但是,对于近年的液晶显示装置,人们希望薄型化、耗电量降低,为了实现它,提出了各种形状的导光板(参照专利文献1、专利文献2和专利文献3)。
在专利文献1中,公开了下述的导光板,其中,在反出光面侧,形成大致长方形的截面,具有用于设置杆状光源的槽,将来自光源的光扩散的扩散系统形成于上述反出光面和槽部。
另外,在专利文献2中,公开了一种排列使用的导光板,其特征在于包括:透明衬底,在对置的入射端面侧,使出光面按照从反射面分别宽度增加的方式与对置的入射端面相互碰接,对接自如,在底面,具有形成嵌入入射端面之间的线状光源的被嵌槽的一对突出缘部;导光机构,其将形成于该透明衬底的反射面上的上述对置的入射端面之间的宽度方向的中间位置作为峰值,进行密度调制;透射调整机构,其对在上述出光面的突出缘部或该突出缘部和出光面面内方向上,呈带状形成的光源光,减少并调整透射性。
还有,在专利文献3中公开有下述的导光板,其由具有曲面的倾斜面构成,在该曲面中,表面为平坦面,背面的截面形状伴随相对光源的远离而减薄,在相对地,接近光源的位置,与远离光源的位置的导光板背面的倾斜角度分别为θn1和θf1的情况下,满足θf1≤θn1的关系,并且最薄的位置的背面的倾斜角度为0度。
此外,在液晶显示装置中,采用从液晶显示板的背面侧,照射光,对液晶显示板进行照明的背光组件(面状照明装置)。背光组件采用将照明用的光源发出的光扩散,对液晶显示板进行照射的导光板;使从导光板射出的光均匀的棱镜片,扩散片等的部件而构成。
目前,对于大型的液晶电视机的背光组件,在照明用的光源的正上方设置了导光板的、所谓的正下型的方式为主流。在该方式中,在液晶显示板的背面上,设置作为光源的多个冷阴极管,将内部作为白色的反射面,确保均匀的光量分布所必需的亮度。
但是,在正下型的背光组件中,为了使光量分布均匀,与液晶显示板相垂直的方向的厚度必须要求30mm左右。今后,对于背光组件,人们希望更薄的类型,但是,人们认为,在正下型的情况下,从光量不均匀的观点来说,难以实现具有10mm以下的厚度的背光组件。
另一方面,人们提出有背光组件,其中,从光源射出的光与导光板耦合,将光从导光板表面,照射到外部。
比如,在专利文献4中,记载有下述的面光源装置,其特征在于其由光源、具有单一折射率的导光板、与设置于导光板的背面的反射片形成,光源设置于设在导光板的背面上的圆锥状的光源插入用的凹部内,在导光板的背面,设置用于使导光板内部的光散射的光散射用点,按照来自导光板的光的至少一部分通过上述导光板的面和/或背面反射,然后,从上述导光板的整个面射出的方式构成。
另外,在专利文献4中,作为在像上述那样构成的面光源装置中所采用的导光板,记载有:平板状的类型;从中心朝向周边,厚度减小的类型。
此外记载了在这样的面光源装置中,由于在设置于导光板的背面上的呈圆锥状的光源插入用的凹部中设置光源,故可减小面光源装置的厚度。
还记载了在这样的面光源装置中,从光源向前方射出的光在光源插入用凹部的侧面,向侧方折射,同时向导光板内部射入。于是,可减少从光源向前方射入到导光板的内部的光量,可防止在光源的前方,导光板的亮度增加而产生亮度不均匀的情况,可使导光板的光射出面的亮度分布均匀。
专利文献1:JP特许第3074747号公报
专利文献2:JP特开2001-42327号公报
专利文献3:JP特开2002-75036号公报
专利文献4:JP特许第3427636号公报
但是,对于在专利文献1~3中记载的导光板,可提供高亮度,并且均匀的照明装置,但是,为了大型化,必须增加导光板本身的厚度,以便使光到达更远离光源的位置。即,在采用了这些文献所公开的导光板的照明装置中,具有无法实现减小厚度,减轻重量的问题。
此外,由于在专利文献1~3中记载的,包括伴随相对光源的入射位置的远离,厚度减小的倾向的形状,或平板形状的场合,光的到达距离具有界限,即,采用了在这些文献中公开的导光板的照明装置的整体尺寸的增加也具有界限。
还有,同样在采用专利文献4中记载的那样的导光板的面状照明装置中,为了增加整体尺寸,使来自光源的光到达更远离的位置,必须增加导光板本身的厚度。即,具有即使在减小面状照明装置的整体厚度的情况下,仍具有界限,无法实现其以上程度的厚度的减小,重量的减轻的问题。
此外,由于在专利文献4中记载的平板状、或伴随从中心朝向周边的移动厚度减小的导光板中,光的到达距离具有界限,这样也具有大型化处理具有界限的问题。
再有,如果采用这样的导光板,增加整体尺寸,由于导光长度具有界限,故还具有导光板的光射出面的亮度的面内均匀性无法充分地实现的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供可消除上述已有技术的问题,薄型的,重量减轻的,可射出均匀的、没有亮度不均匀的照明光,并且可增加整体尺寸的单位导光板、导光板组件、面状照明装置和液晶显示装置。
为了实现上述目的,本发明的第1形态的第1实施形式提供一种单位导光板,其特征在于其包括:矩形的平坦的光射出面;厚壁部,其与该光射出面的一边平行,位于上述光射出面的大致中间部;薄壁端部,其在上述厚壁部的两侧,按照与上述厚壁部平行的方式形成;平行槽的半部,其形成于上述薄壁端部中的至少一个上,并且在上述光射出面的背面侧,用于容纳呈线状设置的光源;倾斜背面部,其设置于上述厚壁部的两侧,沿与上述一边相垂直的方向,从上述厚壁部朝向上述薄壁部,壁厚减小;和散射机构,其使从容纳于上述平行槽中的上述光源,射入上述薄壁端部,在上述倾斜背面部的内部,朝向上述厚壁部而传播的光散射。
另外,为了实现上述目的,本发明提供一种单位导光板,其特征在于其包括:矩形的平坦的光射出面;薄壁部,其与该光射出面的一边平行,位于上述光射出面的大致中间部;厚壁端部,其在上述薄壁部的两侧,按照与上述薄壁部平行的方式形成;平行槽,其与上述一边平行地形成于上述薄壁部的上述光射出面的背面侧,用于容纳呈线状设置的光源;倾斜背面部,其设置于上述薄壁部的两侧,沿与上述一边相垂直的方向,从上述薄壁部朝向上述厚壁部,壁厚增加;和散射机构,其使从容纳于上述平行槽中的上述光源,射入上述薄壁部,在上述倾斜背面部的内部,朝向上述厚壁端部而传播的光散射。
在本发明中,最好,上述散射机构为满足下述式(1)和下述式(2)的散射粒子,
1.1≤φ·Np·LG·KC≤8.2      …(1)
0.005≤KC≤0.1                …(2)
其中,在式中,φ表示散射粒子的散射截面积,Np表示单位导光板中包括的散射粒子的密度,LG表示与上述光射出面的平行槽相垂直的方向的一边的一半的长度,KC表示补偿系数。
此外,在本发明中,最好,在与上述平行槽平行的表面粗糙度为Ra1,与上述平行槽相垂直的方向的表面粗糙度为Ra2时,满足下述式(3):
Ra2<Ra1,并且Ra2<100            …(3)
还有,在本发明中,最好,与上述光射出面平行的面和上述倾斜背面部的倾斜面在上述厚壁部或上述厚壁端部的顶点交叉时所形成的角度满足下述式(4):
0°<α<45°                        …(4)
其中,在式中,与上述光射出面平行的面和上述倾斜背面部的倾斜面在上述厚壁部或上述厚壁端部交叉时所形成的角度为α。
此外,为了实现上述目的,本发明的第1形态的第2实施形式提供一种导光板组件,其中,上述任意的2个以上的单位导光板连接,各光射出面呈同一平面状设置,其特征在于在邻接的2个上述单位导光板中,至少沿与上述一边相垂直的方向,相互的上述薄壁端部的上述平行槽的半部彼此进行连接,形成容纳呈线状设置的上述光源的上述平行槽。
在本发明中,最好,沿与上述一边相垂直的方向连接的上述2个以上的单位导光板的连接体按照2组以上、相互的上述平行槽呈同一线状排列的方式,沿与上述平行槽平行的方向连接。
还有,为了实现上述目的,本发明提供一种导光板组件,其中,上述任意的2个以上的单位导光板连接,各光射出面呈同一平面状设置,其特征在于邻接的2个上述单位导光板按下述任意一种方式进行连接,即通过相互的上述厚壁端部彼此连接的方式,沿与上述平行槽相垂直的方向连接;或按照相互的上述平行槽在同一线上排列的方式,沿与上述平行槽平行的方向连接;或沿与上述平行槽平行的方向和与其相垂直的方向的两个方向连接。
再有,为了实现上述目的,本发明还提供一种导光板组件,其特征在于其包括2个单位导光板的半部,该单位导光板的半部具有矩形状的平坦的光射出面;该光射出面的一端侧的薄壁端部;另一端侧的厚壁端部;从上述薄壁端部朝向上述厚壁部,壁厚增加的倾斜背面部;和散射机构,其使从上述光源,射入上述薄壁端部,在上述倾斜背面部的内部,朝向上述厚壁端部而传播的光散射;在上述任意的单位导光板的两端的上述厚壁端部,或在与上述任意的导光板组件的上述一边相垂直的方向的两端所设置的上述单位导光板的没有连接的上述厚壁端部的每个上,连接上述单位导光板半部的上述厚壁端部,各光射出面呈同一平面状设置。
此外,为了实现上述目的,本发明的第1形态的第3实施形式提供一种面状照明装置,其特征在于其包括:上述导光板组件;和上述光源,其呈线状设置于上述平行槽的内部,该平行槽形成于上述导光板组件的邻接的上述单位导光板的上述薄壁端部的连接部。
在本发明中,最好,在与上述导光板的上述一边相垂直的方向的两端所设置的上述导光板组件的没有连接的上述薄壁端部,上述光源也呈线状设置。
还有,为了实现上述目的,本发明提供一种面状照明装置,其特征在于其包括:上述导光板组件;上述光源,其呈线状设置于上述导光板组件的各单位导光板的上述平行槽的内部。
在本发明中,最好,在上述导光板组件中,分别在与上述一边相垂直的方向的两端,上述单位导光板半部进行连接时,还在上述单位导光板的半部的未进行连接的上述薄壁端部,上述光源呈线状设置。
在本发明中,最好,上述光源为线状光源,或呈线状按照规定间距设置的点光源。
在本发明中,最好,设置于上述平行槽中的上述光源的光射出分布为与沿上述平行槽的顶板方向相比,沿两侧的壁方向较大。
在本发明中,最好,与上述光射出面相垂直的方向的上述单位导光板的最大厚度和上述光源之间的距离之间的关系满足下述式(5):
10T<D1<1000T                …(5)
其中,在式中,单位导光板的最大厚度为T,光源之间的距离为D1
在本发明中,最好,上述呈线状设置的光源彼此的距离满足下述式(6):
10mm<D2                        …(6)
其中,在式中,上述呈线状设置的光源彼此的距离为D2
另外,在本发明中,最好,其还具有反射薄膜,其设置于上述光导板组件的上述倾斜背面部的倾斜面的背面。
此外,在本发明中,最好,其包括设置于上述导光板组件的上述光射出面上的扩散片。
再有,在本发明中,最好,其包括设置于上述导光板组件的上述光射出面和上述扩散片之间的棱镜片。
还有,为了实现上述目的,本发明的第2形态的第1实施形式提供一种导光板,其为将来自点状光源的入射光变换为面状的射出光的板状的透明树脂制的导光板,其特征在于其包括将上述面状的射出光射出到外部的光射出面;与上述光射出面对置的背面;与上述光射出面和上述背面连接的侧面;入光部,其设置于上述背面的大致中间部,作为用于设置上述点状光源,将来自上述点状光源的入射光射入到内部的凹部而形成;散射机构,其用于使从上述入光部,射入到内部的光散射,将其从上述光射出面,射出到外部;伴随远离上述入光部,作为上述光射出面和上述背面之间的距离而定义的厚度增加。
在这里,最好,在本发明的第2形态的第1实施形式中,上述散射机构为在上述单位导光板内部中包括的散射粒子,满足下述式(7)和下述式(8):
1.1≤φ·Np·L·KC≤8.2            …(7)
0.005≤KC≤0.1                     …(8)
其中,在式中,散射粒子的散射截面积为φ,从上述入光部,到上述导光板的厚度为最大的位置的距离为L,散射粒子的密度为Np,补偿系数为KC
此外,本发明的第2形态的第2实施形态提供一种面状照明装置,其特征在于其包括点状光源;本发明的第2形态的第1实施形式的导光板。
在这里,在本发明的第2形态的第2实施形式中,在上述导光板中,在上述入光部的上述凹部的底部的上述导光板的厚度为D1,上述导光板的厚度为最大的位置的上述导光板的厚度为D2,从上述入光部,到上述导光板的厚度最大的位置的距离为L时,满足下述式(9):
D1<D2,并且1/1000<(D2-D1)/L<1/10        …(9)
另外,最好,具有2个以上的上述导光板,上述导光板的上述侧面,与另一上述导光板的上述侧面邻接地设置。
此外,最好,上述导光板为正多边形板状和/或圆形板状。
还有,最好,上述导光板为六边形板状。
另外,最好,上述导光板包括平坦的上述光射出面;相对上述光射出面而倾斜的上述背面。
此外,最好,上述导光板包括平坦的上述背面;相对上述背面而倾斜的上述光射出面。
还有,最好,上述导光板呈上述背面和上述光射出面的两者倾斜,伴随远离上述入光部,厚度增加的形状。
再有,最好,其包括与上述导光板的上述背面对置而设置的反射薄膜。
另外,最好,上述导光板按照在透明树脂中至少混合增塑剂的方式形成。
此外,最好,上述点状光源为白色LED。
或者,最好,上述点状光源采用具有红色发光二极管,绿色发光二极管和蓝色发光二极管的RGB-LED;对应于上述红色发光二极管,绿色发光二极管和蓝色发光二极管的光射出侧而分别设置的多个透镜而构成,另外,上述多个透镜中的每个为球状的透明的球形透镜。
还有,最好,在上述导光板中,在上述光射出面,上述背面和上述侧面中的至少1个上设置多个扩散反射体。另外,上述扩散反射体伴随远离上述入光部,较密地设置。另外,最好,上述扩散反射体设置于上述背面上。
再有,本发明的第2形态的第3实施形式提供一种液晶显示装置,其特征在于其包括本发明的第2形态的第2实施形式的面状照明装置;设置于上述面状照明装置的上述导光板的光射出面侧的液晶显示板;用于驱动上述液晶显示板的驱动组件。
发明的效果
按照本发明的第1形态中的第1和第2实施形式,可减小厚度,减轻重量,可提高来自光射出面的光相对从光源射出的光的射出效率,并且可使导光板的光射出面的尺寸更大。
此外,按照本发明的第1形态的第3实施形式,通过采用上述第1实施形式的单位导光板和第2实施形式的导光板组件,可减小厚度,减轻重量,能够以更低的成本制造,可提高来自光射出面的光相对从光源射出的光的射出效率,另外,可使照明表面为大尺寸,或可采用能够适用于壁挂式电视机等的液晶显示装置的面状照明装置。
还有,按照本发明的第2形态的第1、第2、与第3实施形式的导光板和面状照明装置,可将从光入射面射入的光到达导光板的更远的位置。由此,可射出均匀的、没有亮度不均匀的照明光,并且可减小厚度,减轻重量,增加整体尺寸。
再有,按照本发明的第2形式的第3实施形式的液晶显示装置,通过具有上述面状照明装置,获得均匀的亮度的照明光,可进行良好的显示,可减小厚度,减轻重量,增加整体尺寸。
附图说明
图1为本发明的面状照明装置的一个实施形式的示意性概略图;
图2A为图1所示的本发明的面状照明装置的主视图;
图2B为图1所示的本发明的面状照明装置的底视图;
图2C为图1所示的本发明的面状照明装置的侧视图;
图2D为图1所示的本发明的面状照明装置的背视图;
图3为采用了本发明的导光板组件18的面状照明装置主体的概略剖视图;
图4A为LED阵列的结构的概略立体图;
图4B为独立于图4A的LED阵列的结构的概略立体图;
图4C为LED芯片的结构的概略顶视图;
图5A为本发明的单位导光板部分的照明装置主体的概略立体图;
图5B为本发明的单位导光板部分的照明装置主体的概略部分剖视图;
图6A为本发明的单位导光板部分的照明装置主体的概略立体图;
图6B为本发明的单位导光板部分的照明装置主体的概略部分剖视图;
图7A~图7D为表示本发明的导光板组件的平行槽的剖面形状的实例,以及导光板的入光部的另一实施形式的概念图;
图8为设置了低折射率部件的本发明的单位导光板或导光板组件的一部分的概略剖视图;
图9A为本发明的导光板组件的另一个实施形式的概略剖视图;
图9B为本发明的单位导光板的另一个实施形式的概略剖视图;
图10A为表示具有本发明的面状照明装置的液晶显示装置的一个实施例的概略的立体图;
图10B为表示具有本发明的面状照明装置的液晶显示装置的一个实施例的概略剖视图;
图11A为本发明的面状照明装置所采用的单位导光板的一个实施例的概略立体图;
图11B为本发明的面状照明装置所采用的单位导光板的一个实施例的概略立体图;
图11C为本发明的面状照明装置所采用的单位导光板的一个实施例的概略剖视图;
图12为表示本发明所采用的LED阵列的结构的一个实施例的概略侧视图;
图13A为本发明的面状照明装置所采用的单位导光板的另一个实施例的概略侧视图;
图13B为本发明的面状照明装置所采用的单位导光板的另一个实施例的概略顶视图;
图13C为本发明的面状照明装置所采用的单位导光板的另一个实施例的概略背视图;
图14为表示在背面上印刷了扩散反射体的单位导光板的概略背视图;
图15为表示将图11所示的多个单位导光板组合而形成的导光板复合体的概略顶视图;
图16为本发明的面状照明装置所采用的导光板复合体的另一个实施例的概略顶视图;
图17A为表示设置于在本发明的导光板复合体中产生的间隙内的导光板的实施例的概略顶视图;
图17B为表示设置于在本发明的导光板复合体中产生的间隙内的导光板的实施例的概略侧视图;
图18A为RGB-LED和耦合透镜(coupling lens)的示意图;
图18B为RGB-LED和耦合透镜的示意图。
符号说明:
标号8表示逆变器组件(inverter unit);
标号9表示逆变器容纳部;
标号10表示面状照明装置;
标号11表示照明装置主体;
标号11a表示光射出面;
标号12表示光源;
标号13表示筐体;
标号13a表示开口部;
标号14表示扩散片;
标号16、17表示棱镜片;
标号18表示导光板组件;
标号18a表示光射出面;
标号18b表示倾斜面;
标号18f表示平行槽;
标号19、20表示单位导光板;
标号19a表示光射出面;
标号19b表示厚壁部;
标号19c表示薄壁端部;
标号19d表示半部;
标号19e表示倾斜背面部;
标号20a表示光射出面;
标号20b表示薄壁部;
标号20c表示厚壁端部;
标号20d表示倾斜背面部;
标号20f表示单位导光板的半部;
标号24表示LED阵列;
标号25表示LED芯片;
标号27表示散热片(heat sink);
标号28表示耦合透镜;
标号30表示低折射率部件;
标号32表示导光板组件;
标号34表示单位导光板;
标号36、41表示光源;
标号36a、36b表示光射出面;
标号38a、38b表示倾斜面;
标号40a、40b表示光入射面;
标号42表示背光组件;
标号44表示液晶显示板;
标号46表示驱动组件;
标号50表示液晶显示装置;
标号52、82表示光源;
标号54表示扩散薄膜;
标号56、57表示棱镜片;
标号58、70、76、80表示导光板;
标号58a表示光射出面;
标号58b表示背面;
标号58c表示侧面;
标号58d表示入光部;
标号58e表示光入射面;
标号62表示反射片;
标号64表示LED芯片;
标号66表示散热片;
标号72表示扩散反射体;
标号74、78表示导光板复合体;
标号84表示RGB-LED;
标号86表示R-LED;
标号88表示G-LED;
标号90表示B-LED;
标号92表示耦合透镜;
标号94、96、98表示球形透镜。
具体实施方式
根据附图所示的优选的形态,对本发明的第1形态的单位导光板,导光板组件,和采用它们的面状照明装置进行具体说明。
图1为表示本发明的第1形态的第3实施形式的面状照明装置的一个实施形式,表示从光射出面侧观看的外观的概略立体图。图2A,图2B,图2C和图2D分别为表示图1所示的面状照明装置的主视图,底视图,侧视图和背视图。为了容易理解,还包括这些附图,以及下述的附图沿面状照明装置的厚度方向以放大方式表示。
如图1和图2A~图2D所示的那样,面状照明装置10包括照明装置主体11,其具有多个线状光源12,从矩形状的光射出面11a,射出均匀的光;筐体13,在其内部,容纳照明装置主体11,在光射出面11a的一侧(外面侧),形成矩形状的开口部13a;逆变器容纳部9,其安装于筐体13中的、与光射出面11a相反一侧(背面侧),容纳用于分别点亮多个线状光源12的多个逆变器组件8;电源(图中未示出),其与容纳逆变器容纳部9中所容纳的多个逆变器组件8连接,用于分别点亮多个线状光源12。
在这里,图3表示照明装置主体11的概略剖视图,其采用本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板19或20多个排列连接而构成的本发明的第1形态的第2实施形式的导光板组件18。
照明装置主体11用于从矩形状的光射出面11a,射出均匀的光,如图3所示,基本上,包括多个线状光源12;导光板组件18,其按照本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板19或20多个排列而连接,在光射出面11a侧,形成矩形状的光射出面18a的方式构成,在光射出面18a的里侧,形成分别容纳线状光源12的多个平行槽18f;设置于导光板组件18的光射出面18a侧的2个棱镜片16和17;扩散片14。
另外,如图3所示,照明装置主体11作为本发明的第1形态的第2实施形式的导光板组件18的类型,显然,设置于导光板组件18的顶部的2个棱镜片16和17,以及扩散片14具有与导光板18的光射出面18a大致相同的尺寸(面积)。
此外,在后面对构成上述导光板组件18的本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板19和20,以及用于构成导光板18的单位导光板19或20的连接进行具体描述。
线状光源12在图3中,包括线状光源12a,其设置于形成于导光板组件18上的平行槽18f的内部,朝向平行槽18f的对置壁面,从对置的两侧,分别射出光;线状光源12b,其与平行槽18f平行,分别设置于导光板组件18的两平行端面18g,朝向各平行端面18g,从一侧,射出光。
线状光源12a如图3所示,包括LED阵列24a,其沿一个方向(图示实例中的里侧方向),呈线状延伸;多个耦合透镜28,其相对在LED阵列24a的延伸方向的两侧面,以规定间距而间隔开,呈线状设置的多个LED元件(参照图4A)的每个而设置。另外,LED阵列24a如图4A所示,包括沿一个方向延伸的板状的散热片27a;多个LED芯片(LED元件)25,其按照分别对置的方式以规定间距间隔开的方式设置于该散热片27a的两侧面。
另外,线状光源12b如图3和图4B所示,包括LED阵列24b,其具有沿一个方向(在图3所示的实例中,里侧方向)延伸的大致半宽板状的散热片27b,与以规定间距间隔开地设置于该散热片27b的一侧面的多个LED芯片25(参照图4B)多个耦合透镜28,其相对LED阵列24b的多个LED芯片25的每个而设置(参照图3)。即,图4B所示的LED阵列24b呈沿纵向(延伸方向)图4A所示的LED阵列24a为大致一半的形状,线状光源12b如3所示,呈沿线状光源12a的里侧方向为大致一半的形状。
如图4A和4B所示,散热片27a和27b在相应的纵向的两侧侧面和单侧侧面,支承多个LED芯片25,为了吸收从多个LED芯片25产生的热,向外部放热,最好,通过铜、铝等的热传导性良好的金属形成。
像这样,分别支承于散热片27a和27b上的多个LED芯片25像图3所示的那样,按照分别与导光板组件18的平行槽18f的对置壁面和导光板组件18的平行端面对置的方式呈线状而设置。
此外,在本实施形式中,LED芯片的支承部采用散热片,但是,本发明并不限于此,在不必要求LED芯片的冷却的场合,也可将不具有放热功能的板状部件用作支承部。
还有,最好,LED芯片25采用按照使用荧光物质,将LED发出的光变换为白色光的方式构成的单色的LED。比如,在单色的LED采用GaN系蓝色LED的场合,通过采用YAG(yttrium aluminium garnet)系荧光物质,可获得白色光。
在这里,本实施形式的LED芯片25像图4C所示的那样,具有相对LED芯片25的排列方向的长度,与排列方向相垂直的方向的长度较短的长方形形状,即,后述的导光板组件18的厚度方向(沿与光射出面18a相垂直的方向)为短边的长方形形状。换言之,LED芯片25呈在与导光板组件18的光射出面18a相垂直的方向的长度为a,排列方向的长度为b时,b>a的形状。另外,如果LED芯片25的设置间距为p,p>b。像这样,最好,LED芯片25中的与导光板组件18的光射出面18a相垂直的方向的长度a,排列方向的长度b,LED芯片25的配置间距p的关系满足p>b>a。
通过使LED芯片呈长方形形状,可在维持大光量的输出,形成薄型的光源。通过减薄光源,可使本发明的面状照明装置10为薄型。
另外,在LED芯片中,由于可进一步减小LED阵列的厚度,故最好为导光板组件18的厚度方向为短边的长方形形状,但是,本发明并不限于此,可采用正方形形状、圆形形状、多边形形状、椭圆形形状等的各种形状的LED芯片。
像图3所示的那样,在LED阵列24a和24b的各LED芯片25的光射出侧,设置作为耦合透镜28的球形透镜。耦合透镜28像上述那样,对应于各LED芯片25而设置。从各LED芯片25射出的光通过耦合透镜28而形成平行光,射入导光板组件18的背面。
在这里,耦合透镜采用球形透镜,但是,并不限于此,如果可使LED发出的光为平行光,则没有特别限定。耦合透镜可采用比如,柱状透镜(cylindrical lens),双凸透镜,鱼糕型的透镜(hog-backed lens),菲涅尔透镜(Fresnel lens)等。
此外,最好,采用LD(激光二极管)。
本发明的第1形态的第2实施形式的导光板组件18也可像上述那样,在图3中,通过虚线而划分导光板组件18的单位导光板19(参照图5)可按照该光射出面19a作为平坦面而连接的方式,沿与平行槽18f相垂直的方向多个排列而连接,或者,还可通过点划线而划分导光板组件18的单位导光板20(参照图6)按照其光射出面20a为平坦面而连接的方式沿与平行槽18f相垂直的方向多个排列而连接,在该连接体的两端,单位导光板20的半部20f按照由厚壁端部20c,与连接体的端部形成的单位导光板20的厚壁端部20重合方式连接。
在下面对单位导光板19和单位导光板20的结构和形状进行说明,由此,对本发明的第1形态的第2实施形式的导光板组件18的结构进行具体说明。
图5A和图5B表示构成导光板组件18的1个单位的本发明的第1形态的单位导光板19的一部分的概略立体图和概略部分剖视图。
本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板19像图5所示的那样,包括矩形状的光射出面19a;厚壁部19b,其与该光射出面19a的一边平行,位于光射出面19a的大致中间部;薄壁端部19c,其与厚壁部19b平行地形成于厚壁部19b的两端;平行槽18f的半部19d,其形成于薄壁端部19c的光射出面19a的背面侧,用于容纳呈线状设置的光源12b;倾斜背面部19e,其设置于厚壁部19b的两侧,沿与平行槽18f(上述一边)相垂直的方向,从厚壁部19b,朝向薄壁端部19c而壁厚变薄。即,在单位导光板19中,光射出面19a的形状呈矩形状,该单位导光板19通过透明树脂形成。在单位导光板19中,形成光射出面19a的面为平坦,另一面按照从位于大致中间处的厚壁部19b,朝向两端的薄壁端部19c,板厚变薄的方式倾斜。
此外,单位导光板19具有使从光源12射入,在单位导光板19的内部传播的光散射的散射机构。另外,关于散射机构,将在后面具体描述。
另外,在图示实例中,平行槽18f的半部19d形成于单位导光板19的薄壁端部19c的光射出面19a的背面侧两侧,但是,在本发明中,并不限于两侧,还可为薄壁端部19c的光射出面19a的背面侧的一个。
在采用上述单位导光板19,构成导光板组件18的场合,像图3所示的那样,按照光射出面19a形成同一平面(光射出面18a),并且沿与平行槽18f相垂直的方向(图中横向),单位导光板19的相互的平行槽18f的半部19d彼此形成容纳呈线状设置的光源12b的平行槽18f的方式,将2个以上(在图示实例中,为4个)的具有上述那样的形状的本发明的单位导光板19(由图3中的虚线所示)进行连接,容纳由此,形成本发明的第1形态的第2实施形式的导光板组件18。
另一方面,图6A和图6B表示形成构成导光板组件18的1个单位的本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板20的概略立体图和概略部分剖视图。
本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板20像图6A和图6B所示的那样,包括矩形的光射出面20a;薄壁部20b,其与该光射出面20a的一边平行,位于光射出面20a的大致中间部;厚壁端部20c,其与薄壁部20b平行地形成于薄壁部20b的两端;平行槽18f,其按照与上述一边平行的方式形成于薄壁部20b的光射出面20a的背面侧,用于容纳呈线状设置的光源;倾斜背面部20d,其设置于薄壁部20b的两侧,沿与上述一边相垂直的方向,从薄壁部20b,朝向厚壁端部20c,壁厚增加。即,单位导光板20为外面的外形形状呈矩形状的平板,通过透明树脂形成。单位导光板20按照一个面平坦,另一个面在位于大致中间处的薄壁部20b上具有平行槽18f,并且伴随从该薄壁部20b,朝向两端的厚壁端部20c的移动,板厚减小的方式倾斜。
此外,单位导光板20也具有散射机构,其使从光源12射入,在单位导光板20的内部传播的光散射。
在采用上述单位导光板20,构成导光板组件18的场合,像图3所示的那样,2个以上(在图示实例中,为4个)的具有上述这样的形状的本发明的单位导光板20(在图3中,由点划线所示)按照光射出面20a形成同一平面(光射出面18a),并且沿与平行槽18f相垂直的方向,厚壁端部20c彼此接合的方式进行连接,并且在2个以上连接的单位导光板20的两端的厚壁端部,连接单位导光板20的半部20f的厚壁端部,由此,形成作为本发明的第1形态的第2实施形式的导光板组件18。另外,单位导光板20的半部20f沿与平行槽18f相垂直的方向将单位导光板20二等分。
另外,像上述那样,在图示实例中,在连接的单位导光板20的两端的厚壁端部,连接单位导光板20的半部20f的厚壁端部,形成导光板组件18,但是,对于本发明,并不限于此,也可形成完全不连接于已连接的单位导光板20的两端的厚壁端部,设置后述的反射薄膜22的方案。
在采用作为具有上述那样的形状的本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板19或20而形成的第2实施形式的导光板组件18中,从设置于平行槽18f的光源12a或设置于与平行槽18f相垂直的方向的导光板组件18的端面的光源12b射出的光中,从形成平行槽18f的侧壁或上述端面,射入导光板组件18的内部的光通过导光板组件18的内部,从光射出面18a射出,或通过倾斜面18b反射,然后从光射出面18a射出。此时,一部分的光从导光板组件18的底面泄漏,但是,该泄漏的光通过形成于导光板组件18的倾斜面18b侧的后述的反射薄膜22反射,再次射入导光板18的内部,从光射出面18a射出。像这样,从导光板组件18的光射出面18a,射出均匀的光。
此外,导光板组件18呈在内侧设置光源12a的平行槽18f或光源12b与设置平行槽18f相垂直的方向的导光板组件18的端面,沿与平行槽18f相垂直的方向,朝向邻接的平行槽18f之间,或邻接的上述端面和平行槽18f之间的大致中间地点(单位导光板19的厚壁部或单位导光板20的厚壁端部的连接部),厚度慢慢地增加的形状,由此,可将射入导光板组件18的光到达更远处。另外,可比平板形状,楔形形状的导光板薄。即,按照本发明,导光板组件18可使从光源射出的光到达更远处,并且可减小厚度,减轻重量。即,全反射时的入射角度慢慢地变小,光从光射出面难以射出到外部,由此,可使入射光到达更里侧。由此,可减轻面状照明装置的重量,减小其厚度,增加其尺寸。另外,通过减小导光板组件18的厚度,可使导光板组件本身具有柔性(flexible)。另外,将柔性液晶组合,可形成柔性LCD监视器、柔性电视机(TV)。
还有,在本发明的第1形态中,最好,导光板组件18的平行槽18f的深度按照光源12a的一部分不从导光板组件18的底面露出的方式确定,最好,考虑光源12a的尺寸、导光板组件18的机械强度、伴随时间的变化而确定。另外,导光板组件18的厚度可对应于光源12的尺寸而任意地改变。
另外,导光板组件18的平行槽18f的截面形状并不限于图3、图6和图7所示那样的三角形状,也可为图7B所示的那样的形状的前端带有圆形的形状,还可为图7C所示的那样的,形成抛物线的形状,也可为图7D所示的那样,朝向平行槽18f的中心,由凸的2条曲线形成的形状,如果可容纳光源12b,也可为任意的形状。
此外,如果对于导光板组件18的厚度,从平行槽18f或与平行槽18f相垂直的方向的导光板组件18的端面,沿与平行槽18f相垂直的方向,朝向邻接的平行槽18f之间,或与邻接的平行槽18f相垂直的方向的导光板组件18的端面和平行槽18f之间的大致中间地点(单位导光板19的厚壁部或单位导光板20的厚壁端部的连接部),厚度慢慢地增加的形状,则导光板组件18的形状也可为任意的形状。比如,位于导光板组件18的光射出面18a的里侧的倾斜面18b(倾斜背面部19e或20d)也可为曲面形状。
此外,在图示实例中,导光板组件18像上述那样,为仅仅沿与平行槽18f相垂直的方向将单位导光板19或20连接的方案,但是,在本发明的第1形态中,并不限于此,也可按照沿与平行槽18f相平行的方向,将相互的平行槽18f呈同一线状排列的方式将2个以上的导光板组件18连接。
接着,对单位导光板19和20进行更具体的描述。另外,在这里,在单位导光板19和20中,针对共同的特征部分,以单位导光板19为代表例,针对两者不同的部分而分别进行说明。另外,在这里描述的单位导光板19和20的特征为采用它们而构成的单位导光板组件18的特征,由此,显然,可具有同样的效果。
与此相同,显然,对于通过上述导光板组件18的说明而描述的平行槽18f的深度或剖面形状或扩散反射体,还适用于单位导光板19和20。
在本发明的第1形态中,单位导光板19,即,单位导光组件18具有从光源12射入,使在单位导光板19的内部传播的光散射的散射机构。如果该散射机构可充分地使射入单位导光板19的内部的光传播,则没有特别限定,但是,最好,为满足下述的式(1)和下述式(2)的散射粒子。
1.1≤φ·Np·LG·KC≤8.2            …(1)
0.005≤KC≤0.1                      …(2)
其中,在式中,φ表示散射粒子的散射截面积,Np表示单位导光板中包括的散射粒子的密度,LG表示与上述光射出面的平行槽相垂直的方向的一边的一半的长度,KC表示补偿系数。
由于导光板18包括满足这样的关系的散射粒子,故可从光射出面,射出均匀、亮度不均匀小的照明光。
一般,平行光束射入各向同性媒质的场合的透射率T按照Lambert-Beer规则,通过下述式(7)表示。
T=I/I0=exp(-ρ·x)                 …(7)
在这里,x表示距离,I0表示入射光强度,ρ表示衰减常数。
上述衰减常数ρ采用粒子的散射截面积φ和媒质中包括的每单位体积的粒子数量Np,通过下述式(8)表示。
ρ=φ·Np                            …(8)
于是,如果导光板的光轴方向的一半的长度为LG,则光的取出效率Eout通过下述式(9)提供。在这里,导光板的光轴方向的一半的长度LG为从与导光板18的光入射面相垂直的方向的导光板18中的一个光入射面,到导光板18的中心的长度。
另外,光的取出效率为相对入射光,从导光板的光入射面,沿光轴方向,到达按照长度LG间隔开的位置的光的比例,比如,在图5所示的单位导光板19的场合,为相对射入端面的光的单位导光板19的中心(形成导光板的光轴方向的一半的长度的位置)的光的比例。
Eout∝exp(-φ·Np·LG)                …(9)
在这里,式(9)为有限的尺寸的空间的式,导入对与式(7)的关系补偿用的补偿系数KC。补偿系数KC为在有限的空间的光学媒体中光传播的场合通过经验计算的无因次的补偿系数。如果这样,光的取出效率Eout通过下述式(10)表示。
Eout=exp(-φ·Np·LG·KC)           …(10)
按照式(10),在φ·Np·LG·KC的值为3.5时,光的取出效率Eout为3%,在φ·Np·LG·KC的值为4.7时,光的取出效率Eout为1%。
根据该结果而知道,如果φ·Np·LG·KC的值增加,则光的取出效率Eout降低。人们认为,由于光伴随朝向导光板的光轴方向的移动而散射,故光的取出效率Eout降低。
于是知道,φ·Np·LG·KC的值越高,导光板的性质越好。即,可通过增加φ·Np·LG·KC的值,减少与光的入射面对置的面射出的光,可增加从光射出面射出的光。即,通过增加φ·Np·LG·KC的值,可增加从光射出面射出的光相对射入入射面的光的比例(在下面也称为“光利用效率”)。具体来说,通过使φ·Np·LG·KC的值在1.1以上,可使光利用效率在50%以上。
在这里,如果φ·Np·LG·KC的值增加,则从导光板18的光射出面18a射出的光的照度不均匀显著,但是如果使φ·Np·LG·KC的值在8.2以下,可将照度不均匀抑制在一定程度以内(允许范围内)。另外,照度和亮度可大致同样地处理。于是,在本发明中,据推测,亮度和照度具有相同的倾向。
根据以上说明,最好,本发明的导光板的φ·Np·LG·KC的值满足在1.1以上并且在8.2以下的关系,特别是最好在2.0以上并且7.0以下。另外,特别是最好,φ·Np·LG·KC的值在3.0以上,尤其是最好在4.7以上。
另外,最好,补偿系数在0.005以上、0.1以下。
单位导光板19,即,导光板组件18包括满足上述式(1)和上述式(2)这样的关系的散射粒子,由此,可使射入导光板组件18中的光在导光板组件18中适当散射,破坏全反射条件,导光板本身具有使难以射出的光射出的功能,可进一步使从光射出面射出的光均匀。
此外,为了在单位导光板19的内部,包括散射机构,本实施形式的单位导光板19通过在透明树脂中,混合分散散射粒子的方式形成,以便使光散射。单位导光板19所采用的透明树脂的材料比如,列举有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸酯(benzil methacrylate)、MS树脂、或COP(环烯烃聚合物)这样的光学上透明的树脂。另一方面,作为混合分散于单位导光体19中的散射粒子可采用球状有机硅树脂(tospearl)、硅酮(silicone)、硅石(silica)、氧化锆、电介质聚合物等。通过使单位导光体19的内部,具有这样的散射粒子,可从光射出面,射出均匀、亮度不均匀少的照明光。
这样的单位导光板19可采用挤压成形法(extrusion molding)、喷射成形法(injection molding)而制造。
另外,单位导光板19不但具有散射机构,而且在单位导光板19的光射出面19a侧(导光板组件18的光射出面18a侧),附加透射率调整体,即使适当调整该透射率调整体的配置密度,仍可射出更加均匀的光。
此外,也可在上述透明树脂中混合增塑剂,制作单位导光板19。
像这样,通过由透明树脂和增塑剂混合成的材料,制作单位导光板19,可使导光板组件18具有柔性,即,能够形成具有柔软性的导光板组件18,能够将导光板组件18按照各种形状而变形。
于是,可按照各种曲面,形成导光板的表面。
由此,在比如,导光板组件18或采用该导光板组件18的面状照明装置用作照明(illumination)关系的显示板的场合,还可安装于具有曲率的墙上,可将导光板用于更多种类的、更广的使用范围的照明、POP(POP广告)等场合。
在这里,对于增塑剂,列举有邻苯二甲酸酯,具体来说,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二-2-乙烷基乙基酯(DOP(DEHP))、邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸混合酯(C6~C11)(610P、711P等)、酞酸丁苄酯(BBP)。另外,除了邻苯二甲酸酯以外,还列举有二辛基己二酸酯(DOA)、二壬基己二酸酯(DINA)、二正烷基己二酸酯(C6、8、10)(610A)、二烷基己二酸酯(C7、9)(79A)、壬二酸二辛酯(DOZ)、癸二酸二丁酯(DBS)、癸二酸二辛酯(DOS)、磷酸三甲酚酯(TCP)、柠檬酸乙酰基三丁酯(ATBC)、环氧大豆油(ESBO)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、聚酯系、氯化链烷烃等。
另外,在单位导光板19中,单位导光板19的表面粗糙度Ra,即单位导光板19的光射出面19a的表面粗糙度没有特别限定,但是,最好,在与平行槽18f平行的方向的光射出面19a的表面粗糙度为Ra1,与平行槽18f相垂直的方向的光射出面19a的表面粗糙度为Ra2时,满足下述的式(3)。
Ra2<Ra1,并且Ra2<100        …(3)
此外,在本发明的第1形态的第1实施形式的单位导光板19中,在与单位导光板19的光射出面19a平行的面和倾斜背面部19e(20d)的倾斜面与壁厚部19b(或,壁厚端部20c)的顶点交叉时所形成的角度α满足下述的式(4)。
0°<α<45°                 …(4)
通过使在与上述单位导光板19的光射出面19a平行的面和倾斜背面部19e(20d)的倾斜面与壁厚部19b(或,壁厚端部20c)的顶点交叉时所形成的角度α超过0°,可有效地使射入导光板内的光束传播,另外,通过使上述α小于45°,可较高地维持射出效率。
另外,在本发明的第1形态中,在单位导光板19中,与光射出面19a相垂直的方向的最大厚度T和邻接的光源12a彼此(或12a与12b)的距离D之间的关系没有特别限定,但是,在邻接的光源12a彼此(或12a和12b)的距离D超过与光射出面19a相垂直的方向的最大厚度的10倍,或小于与光射出面19a相垂直的方向的最大厚度的100倍的场合,由于可一边保持射出光的亮度分布,一边维持光射出效率,故最好满足下述式(5)。
10T<D1<1000T                …(5)
其中,式中,单位导光板的最大厚度为T,光源间的距离为D1
此外,对于单位导光板19的形状,按照一个面是平坦的,另一面在伴随从位于大致中间处的厚壁部19b,朝向两端的薄壁端部19c的移动,板厚减小的方式呈倾斜的形状,则也可为任意的形状。比如,单位导光板19的倾斜部19e的倾斜面也可为曲面。同样,对于单位导光板20的形状,也按照一个面是平坦的,另一面在位于大致中间的薄壁部20b具有平行槽18f,并且伴随从该薄壁部20b,朝向两端的厚壁端部20c的移动,板厚减小的方式呈倾斜的形状,则也可为任意的形状。比如,单位导光板20的倾斜面背面部20d的倾斜面也可为曲面。
还有,在第1形态中,像图8所示的那样,在平行槽18f的内侧,即包括来自光源12的光入射面的一部分,设置其折射率小于母材(单位导光板19或20)的折射率的低折射率部件30,将从光源射出的光射入低折射率部件30,由此,可减小从光源射出,射入光入射面的光的菲涅耳损失(Fresnel loss),提高入射效率。
再有,低折射率部件30具有使已射入的光为平行光,并且混合的功能,即,耦合透镜和混合部的功能。第1形态的背光组件通过设置低折射率部件,不设置耦合透镜和混合部,可使从光源12射出的光到达更远的位置,并且可射出亮度均匀、没有不均匀的照明光。
另外,最好,单位导光板19或20的光射出面19a或20a,即,导光板组件18的光射出面18a的大致整个面由低折射率部件形成。通过使光射出面的大致整个面为低折射率部件,可将从光源射出,射入导光板的光射入低折射率部件,可进一步提高入射效率。
此外,在图示实例中,低折射率部件30为相对入射面的相对侧的面,凸出的鱼糕形状,但是,本发明并不限于此。
还有,还可在像上述那样,采用单位导光板19或20,构成导光板组件18时,按照一个单位导光板19或20的倾斜面,与和其连接的另一单位导光板19或20的倾斜面不交叉的方式,即,按照在倾斜面的连接部分,形成平滑的平面或曲面的方式,调整单位导光板19或20的倾斜面的倾斜角度。
导光板组件18和单位导光板19和20大致上像上述那样构成。
在图3所示的照明装置主体11中,扩散片14用于将从导光板组件18的光射出面18a射出的光扩散,使其均匀,其按照由比如,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸酯(benzil methacrylate)、MS树脂、其它的丙烯酸系树脂、或COP(环烯烃聚合物)那样的从光学上透明的树脂形成的平板状部件具有光扩散性的方式形成。该方法没有特别限制,按照下述方式形成,该方式为:比如,在上述平板状部件的表面上,进行上述细微凹凸加工、研磨的表面粗糙化处理(在后面,将进行了这些处理的面称为“磨砂面”。),提供扩散性,或在表面上将使光散射的硅石、氧化钛、氧化锌等颜料或树脂、玻璃、氧化锆等的小球(beads)类与粘合剂一起涂敷,或在上述树脂中混合使光散射的上述颜料,小球类。在本发明中,扩散片14可采用罩面型(mat type)、涂敷型的扩散片。
在本发明的第1形态中,最好,扩散片14采用上述坯材,并且采用提供光扩散性的厚度在500μm以下的薄膜状部件。
扩散片14像图3所示的那样,设置于棱镜片17的光射出面侧。扩散片14通过使薄膜状部件具有光扩散性的方式形成。薄膜状部件可通过比如,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸酯(benzil methacrylate)、MS树脂,或COP(环烯烃聚合物)那样的从光学上透明的树脂的材料而形成。
扩散片14的制造方法没有特别限定,比如,通过下述方式形成,该方式为:对薄膜状部件的表面,进行细微凹凸加工、研磨的表面粗糙化处理,提供扩散性,或将硅石、氧化钛或氧化锌等的颜料,或树脂、玻璃或氧化锆等的小球类等的使光散射用的材料与粘合剂一起涂敷于表面,或在上述透明树脂中,混合使光散射的上述颜料或小球类。此外,也可采用反射率高,光的吸收性低的材料,比如,Ag,Al这样的金属而形成。
在本发明第1形态中,扩散片14可采用罩面型、涂敷型的扩散薄膜。
最好,扩散片14按照与导光板组件18的光射出面18a,间隔规定距离的方式设置,该距离可对应于导光板组件18的光射出面18a的光量分布,适当地变更。通过像这样,将扩散片14距导光板组件18的光射出面18a,离开规定距离,从导光板组件18的光射出面18a射出的光在光射出面18a和扩散片14之间,进一步混合。由此,可使在扩散片14中实现透射,对液晶显示板4进行照明的光的照度更进一步均匀。扩散片14与导光板组件18的光射出面18a,离开规定距离的方法可采用比如,在扩散片14和导光板组件18之间,设置间隔件的方法。
特别是,在照明装置主体11的厚度也可稍大的场合,也可根据导光板组件18的平行槽18f的剖面形状,不必充分减少相当于平行槽18f的导光板组件18的光射出面18a的照度的峰值,部分地减少,在扩散片14和导光板组件18的光射出面18a之间,设置间隙,使从扩散片14射出的照明光的照度分布均匀。另外,同样在导光板组件18的平行槽18f的剖面形状的改进(平行槽的前端部分的尖细化)具有界限,不能够完全减少相当于平行槽18f的导光板组件18的光射出面18a的照度的峰值的场合,不能够充分减少的场合,还可在扩散片14和导光板组件18的光射出面18a之间,设置间隙,使从扩散片14射出的照明光的照度分布均匀。
棱镜片16和17为通过多个棱镜平行地排列的方式形成的透明的片,可提高从导光板组件18的光射出面18a射出的光的聚光性,改善亮度。棱镜片16和17中的一者按照该棱镜列所延伸的方向与导光板组件18的平行槽18f平行的方式设置,另一者按照处于垂直的状态的方式设置。即,棱镜片16和17按照棱镜列所延伸的方向相互垂直的方式设置。另外,棱镜片16按照棱镜的顶角与导光板组件18的光射出面18a对置的方式设置。在这里,对于棱镜片16和17的设置顺序,也可像图示例那样,在导光板的正上方,设置具有沿与导光板的平行槽平行的方向延伸的棱镜的棱镜片16,在该棱镜片16上,设置具有沿与导光板组件18的平行槽18f相垂直的方向延伸的棱镜的棱镜片17,另外,还可相反地设置。
此外,在图示实例中,采用棱镜片,但是,也可代替棱镜片,采用与棱镜类似的光学元件有规则地设置的片。另外,还可代替棱镜片而采用有规则地设置具有透镜效果的元件,比如,柱状透镜、凹透镜、凸透镜、棱锥型等的光学元件的片。
在本发明的第1形态中,最好,还在后述的反射薄膜22,与导光板组件18的倾斜面18d之间,设置棱镜片。最好,设置于反射薄膜22和导光板组件18的倾斜面18d之间的棱镜片(未图示)按照棱镜所延伸的方向与导光板组件18的平行槽18f相垂直的方式设置,并且按照棱镜的顶角与导光板组件18的倾斜面18b对置的方式设置。
在这里,采用棱镜片,但是,也可采用与棱镜片相同的效果的光学元件,还可设置具有透镜效果的光学元件,比如,双凸透镜、凹透镜、凸透镜、棱锥型等的光学元件有规则地设置的片。
还有,在图示实例中,还在棱镜片16和17,以及反射薄膜22,与导光板组件18的倾斜面18d之间,采用棱镜片,但是,在导光板组件18的平行槽18f的光射出面18a的照度更加均匀的场合,棱镜片显然也是不需要的,也可不采用棱镜片16和17中的任意一者或两者。可通过减少高价的棱镜片的使用数量,或放弃棱镜片的使用的方式,减少装置成本。
再有,在光射出面18a上,设置形成棱镜列的棱镜片,但是即使在于导光板18的倾斜面18b上形成棱镜列的情况下,也能获得相同的效果。即,即使在于倾斜面上形成棱镜列的情况下,仍可提高从光射出面18a射出的光的聚光性,改善亮度。另外,并不限于棱镜列,也可有规则地形成与棱镜类似的光学元件。比如,也可将双凸透镜、凹透镜、凸透镜、棱锥型等的,具有透镜效果的光学元件形成于导光板的倾斜面。
在本实施形式中,反射薄膜22用于将从导光板组件18的倾斜面18b泄漏的光反射,再次将其射入导光板组件18,提高光的射出效率。反射薄膜22按照覆盖导光板组件18的倾斜面18b,或根据需要而覆盖侧面的方式形成。
如果反射薄膜22可反射从导光板组件18的倾斜面18b泄漏的光,则其也可通过任意的材料而形成,比如,通过在PET、PP(聚丙烯)等中混合填料(filler),然后使其延伸,由此,形成空隙(void),提高反射率的树脂片;透明或上述那样的白色的树脂片表面上通过铝蒸镀等而形成镜面的片;铝等的金属箔,或具有金属箔的树脂片;在表面上具有充分的反射性的金属薄膜而形成。
在本实施形式中,在光源12b的背面后(图中的底侧),不进行任何的设置,但是,也可根据需要,为了从光源12b的底面,反射光,将光从导光板组件18的平行槽18f的内侧射入,也可设置反射器。反射器可通过比如,与上述反射薄膜相同的坯材,即,在表面具有充分的反射性的树脂材料、金属箔、或金属板形成,形状也没有特别限定。
另外,在本实施形式中,也可设置具有下述功能的透射率调整部件,该功能指减少在本发明的第1形态的第3实施形式的面状照明装置2的光射出面14a侧,从光射出面14a射出的光的亮度不均匀。
透射率调整部件像上述那样,用于减少从导光板组件18射出的光的亮度不均匀,通常,具有透明薄膜、与设置于透明薄膜的表面上的多个透射率调整体。该透射率调整部件在本实施形式中,没有特别限定。
透射率调整部件像上述那样,用于减少从导光板组件18射出的光的亮度不均匀,包括具有透明薄膜、与设置于透明薄膜的表面上的多个透射率调整体。
透明薄膜具有薄膜状的形状,由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸酯(benzil methacrylate)、MS树脂,其它的丙烯酸系树脂、或COP(环烯烃聚合物)等那样的从光学上透明的树脂的材料而形成。
透射率调整体为具有规定的透射率的各种尺寸的点,具有四边形、圆形、六边形等的形状,通过规定图案,比如,对应于位置,点的尺寸、点的配置数量不同的图案(网点图案),通过印刷等的方式形成于透明薄膜的导光板组件18侧的整个表面上。
透射率调整体也可为扩散反射体,比如,使光散射的硅石、氧化钛、氧化锌等的颜料、或树脂、玻璃、氧化锆等的小珠类与粘合剂一起涂敷的物;在表面上的细微凹凸加工、研磨的表面粗糙化图案。此外,也可采用反射率高、光的吸收性低的材料,比如,Ag、Al那样的金属。
此外,透射率调整体可采用丝网印刷、偏置(offset)印刷等所使用的,普通的白墨(ink)。作为一个实例,可采用在丙烯酸系粘合剂、聚酯系粘合剂、氯乙烯系粘合剂等中分散氧化钛、氧化锌、硫酸锌、硫酸钡等而形成的墨;在氧化钛中混合硅石的,具有扩散性的墨。
还有,在本发明的第1形态中,关于光源12,没有特别的限定,但是,最好在光源12的光射出分布中,从导光板组件18的平行槽18f的顶板方向(图1中的向上),朝向与平行槽18f相垂直的方向(图1中的横向)而较大。作为该1个实例,在上述实施形式中,采用发出白色光的LED,但是,本发明并不限于此。比如,还可采用红色、绿色和蓝色的3色的LED,通过耦合透镜,将各LED发出的光混合,由此获得白色光。
再有,在上述实施形式中,光源采用LED,但是,本发明并不限于此,但是,最好,比如,半导体激光器(LD)、钨灯、氙灯等的点状光源也可按照沿平行槽18f,呈线状而排列的方式使用,另外,在这里的点状光源之间的间距D2最好满足下述的式(6):
10mm<D2                    …(6)
另外,光源12也可采用荧光管、冷阴极管、热阴极管、外部电极管等的线状的光源。
此外,在本实施形式中,在与平行槽18f相垂直的方向的导光板组件18的两端面上,设置光源12b,但是,本发明并不限于此,也可为仅仅在平行槽18f中,设置光源12a的结构。
还有,图9表示导光板组件的另一实例。
图9A表示独立于本发明的第1形态的第2实施形式的导光板组件18的形态的概略剖视图,图9B表示构成图9A所示的导光板组件的单位导光板的概略剖视图。
在导光板组件32中,像图9A所示的那样,与将多个单位导光板19或20连接的导光板组件18相同,将多个单位导光板34连接。
单位导光板34像图9B所示的那样,由大致矩形状的光射出面36a和36b;位于该光射出面36b的相反侧,夹持光源36,相对光射出面36b,以规定角度而倾斜的倾斜面38b;距光源36,按照大致光射出面的量离开的光入射面40b;与光入射面40b平行,并且顶部与光源36接触的入射面40a;位于光入射面36a的相反侧,夹持光源41,相对光射出面36a,以规定角度倾斜的倾斜面38a构成。
通过形成上述的方案,从位于导光板组件34的大致中心处的光源36射出的光沿从光源36附近的薄壁部,朝向光射出面40b的方向,即,厚度增加的方向(图面右方向)扩大,由此,可使从光源36射出的光到达更远处,另外,呈从光源36,朝向光源41的方向,导光板组件的形状的厚度慢慢地减小的形状,由此,可将光从光源36,到达光源41附近。即,具有该结构的单位导光板可将从光源射出的光,扩展到位于图中左右两侧的单位导光板。
另外,导光板组件32像图9A所示的那样,按照邻接的单位导光板的光入射面和光源接合的方式形成,由此,呈多个单位导光板34成一体成形而连接的形状。另外,导光板组件32按照光射出面全部形成同一平面的方式排列而设置。
通过像这样,将多个单位导光板34连接,可构成大型的导光板。
本发明的第1形态大致上为以上的那样的形式。
以上对本发明的第1形态的单位导光板,导光板组件和面状照明装置进行了具体说明,但是,本发明并不限于上述实施形式,显然也可在不脱离本发明的实质的范围内,进行各种改良、变更。
此外,在位于导光板组件18的光射出面18a的里侧的倾斜面18b(图3所示)上,多个扩散反射体也可按照规定的图案,通过比如,印刷而形成,该规定的图案具体指伴随朝向导光板组件18的平行槽18f附近,即,线状光源12附近的密度高,平行槽18f和平行槽18f的大致中间处,或平行槽18f与和平行槽18f相垂直的方向的导光板组件18的端面的大致中间处的移动,即,伴随导光板组件18f的厚度的增加,密度逐渐降低的图案。这样的扩散反射体按照规定图案,形成于导光板组件18的倾斜面18b上,由此,可抑制导光板组件18的光射出面18a的亮线的发生、不均匀。另外,也可代替将扩散反射体印刷于导光板组件18的倾斜面18b上的方式,而将按照规定图案形成扩散反射体的较薄的片设置于导光板组件18的倾斜面18b和在后面描述的反射薄膜22之间。另外,扩散反射体的形状可为矩形、多边形、圆形、椭圆形等的任意的形状。
在这里,扩散反射体也可为比如,使光散射的硅石、氧化钛或氧化锌等的颜料、或树脂、玻璃或氧化锆等的小球类的使光散射用的材料与粘合剂一起涂敷的物;在表面上的细微凹凸加工、研磨的表面粗糙化图案。此外,也可采用反射率高,光的吸收性低的材料,比如,Ag、Al这样的金属。另外,扩散反射体也可采用丝网印刷、偏置印刷等所采用的,普通的白墨。作为一个实例,可采用在丙烯酸系粘合剂、聚酯系粘合剂、氯乙烯系粘合剂等中分散氧化钛、氧化锌、硫酸锌、硫酸钡等而形成的墨;在氧化钛中混合硅石的、赋予扩散性的墨。
另外,在本实施形式中,伴随远离线状光源12,使扩散反射体从密,到疏,但是,本发明并不限于此,可对应于亮线的强度、扩展性,必要的射出光的亮度分布等,适当选择,也可比如,即使在于倾斜面的整个面上以均匀的密度设置,仍伴随远离光入射面,从密到疏地设置。另外,也可代替通过印刷而形成这样的扩散反射体的方式,而将与扩散反射体的设置位置相对应的部分作为磨砂面而是粗糙的。
此外,扩散反射体并不限于设置于导光板组件18的倾斜面18b的方式,也可根据需要,设置于光入射面以外的任意的面。比如,还可设置于光射出面18a,另外,还可设置于倾斜面18b、和光入射面的相反侧的面。
下面根据附图所示的实施形式,对具有本发明的第2形态的面状照明装置的液晶显示装置进行具体说明。
图10A为表示具有本发明的第2形态的第1实施形式的面状照明装置(在下面称为“背光组件”)的液晶显示装置的概略的立体图,图10B为该液晶显示装置的概略剖视图。
液晶显示装置50包括:背光组件42;设置于该背光组件42的光射出面侧的液晶显示板44;和驱动液晶显示板44的驱动组件46。
在液晶显示板44中,在预先沿特定的方向排列的液晶分子中,部分地外加电场,改变该分子的排列,利用在液晶盒(cell)的内部产生的折射率的变化,在液晶显示板44的表面(屏幕)上显示字符、图形、图像等。
在驱动组件46中,对液晶显示板44内的透明电极,施加电压,改变液晶分子的方向,控制在液晶显示板44中透射的光的透射率。
背光组件42为从液晶显示板44的背面,对液晶显示板44的整个面,照射光的照明装置,具有与液晶显示板44的图像显示面大致相同的形状的光射出面。
本发明的第2形态的第1实施形式的背光组件42像图10A和图10B所示的那样,具有:光源52,扩散薄膜54,棱镜片56、57,作为导光部件的单位导光板的导光板58,与反射片62。下面对构成背光组件42的各组成部件进行说明。
首先对光源52进行说明。
图12为表示光源52的结构的概略侧视图。
光源12像图12所示的那样,包括LED芯片64和散热片66,像图10B所示的那样,设置于在后面具体描述的导光板58的背面58b上所设置的入光部58d上。
LED芯片64为采用荧光物质,按照将LED发出的光变换为白色光的方式构成的单色的LED。比如,在单色LED采用GaN系蓝色LED的情况下,通过采用YAG(yttrium aluminium garnet)系荧光物质,可获得白色光。
散热片66像图10B和图12所示的那样,支承LED芯片64,沿导光板58的光射出面58a相垂直的方向,将LED芯片64朝向导光板58侧而设置。散热片66通过铜、铝等的热传导性良好的金属形成,吸收从LED芯片64产生的热量,将其排放到外部。
另外,散热片66中的与光射出面58a相垂直的方向的长度可考虑通过LED芯片64的发热量,以及散热片66所采用的材料和散热片66的形状等确定的散热片66的冷却效率,以及背光组件42的厚度的影响等,按照获得足以冷却LED芯片64的冷却能力的方式适当地确定。
在这里,最好,在散热片66中,表面积扩大。比如,像图12所示的那样,散热片66也可由支承LED芯片64的基部66a,与基部66a连接的多个翅片(fin)66b构成。
可通过设置多个翅片66b,扩大表面积,并且可提高放热效果。由此,可提高LED芯片64的冷却效率。
此外,散热片并不限于空冷方式,也可采用水冷方式。
还有,在本实施形式中,LED芯片的支承部采用散热片,但是,本发明并不限于此,在不必要求LED芯片的冷却的场合,也可将不具有放热功能的板状部件用作支承部。
在这里,最好,本实施形式的LED芯片64按照大致呈正方形,来自该LED芯片64的光沿与导光板58的光射出面58a平行的面方向行进的光量多,沿与其相垂直的方向行进的光量少,具有指向性的方式构成。
具体来说,光源52可采用通过在LED芯片64的光射出面侧,设置透明树脂等的具有导光效果和散射效果的部件,或在LED芯片64和导光板58之间设置具有反射功能的部件等的方式,沿与导光板58的光射出面58a相平行的面方向对来自LED芯片64的光进行导向的方式构成的类型。由此,即使在LED芯片64为大光量的输出的光源的情况下,仍可防止产生背光组件42的亮度分布在光源52附近较大,伴随远离光源52而减少这样的亮度不均匀的情况,可提高亮度分布的均匀性。另外,由于可采用大光量的光源,故可谋求背光组件的大型化。
还有,最好,LED芯片最好采用作为沿与大致呈正方形的导光板58的光射出面58a平行的面方向,各向异性低的光源,像本实施形式那样的正方形状的类型,但是,本发明并不限于此,可采用长方形状、多边形状、圆形和椭圆状等的各种形状的LED芯片。
接着,对背光组件42的导光板58进行说明。
图11A和图11B分别为本发明的第2形态的背光组件所采用的导光板的概略立体图,图11C为导光板的概略剖视图。另外,图11C表示通过入光部58d的中心,通过与侧面58c相垂直的平面剖开的剖视图。
导光板58像图11A所示的那样,包括大致正方形状的平坦的光射出面58a;与光射出面58a对置的背面58b;和与光射出面58a和背面58b连接的侧面58c。在背面58b的大致中间处,设置用于设置光源52的凹部即入光部58d。入光部58d的截面形状呈2个双曲线组合的形状,其壁面为将来自光源52的光射入导光板58的内部的光入射面58e。
在这里,在本发明的第2形态的导光板58中,伴随沿与光射出面58a相平行的方向远离入光部58d,作为光射出面58a和背面58b之间的距离而定义的、导光板58的厚度增加,在相对入光部,离开最大的位置,即,大致呈正方形的光射出面58a的顶点,厚度最大。在图示实例的导光板58中,特别是,背面58b相对光射出面58a,呈锥状(圆锥面状)而倾斜。另外,相对光射出面58a的背面58b的倾斜角度没有特别限定。
在图11A~图11C所示的导光板58中,从光入射面58e射入的光一边通过导光板58的内部所包括的散射体(具体内容将在后面描述)散射,一边通过导光板58的内部,通过背面58b反射,然后,从光射出面58a射出。此时,还具有一部分的光从背面58b泄漏的情况,但是,泄漏的光通过按照覆盖导光板58的背面58b的方式设置的反射片62(参照图10)反射,再次射入导光板58的内部。
像这样,在本发明的第2形态中,导光板58的与光射出面58a对置的面为背面58b,呈伴随远离光入射面58e,导光板58的厚度逐渐增加的形状,由此,可使从导光板58射入的光到达更远处。另外,其厚度能够小于平板形状、楔形形状的导光板。即,按照本发明,可使从光源射入的光到达更远处,可使导光板的厚度减小,重量减轻。即,由于全反射时的入射角度慢慢减小,光难以从光射出面射出到外部,可使入射光到达更里处。由此,可使背光组件的重量减轻,厚度减小,使其整体尺寸增加。
另外,最好,作为用于将导光板58的内部的光从其光射出面58a,射出到外部的光射出机构,在导光板58的内部包括散射体。通过包括散射体,适当使光散射,由此,破坏全反射条件,导光板58本身具有使难以射出的光射出的功能,可使从光射出面58a射出的光更加均匀。
此外,作为光射出机构,不但在散射体之外,还在导光板58的光射出面58a和背面58b中的至少一者上附加透射率调整体,还通过适当调整该透射率调整体的设置密度,与散射体相同,可射出均匀的光。
还有,作为光射出机构,不但采用散射体,还采用这样的透射率调整体,可射出更均匀的光。
在这里,在导光板58中,在入光部58d即凹部的底部的导光板的厚度为D1,导光板的厚度为最大的位置(图示例中的光射出面58a的顶点)的导光板的厚度为D2,从设置于导光板的中间处的入光部,到导光板的厚度为最大的位置的距离为L时,最好,满足D1<D2,并且1/1000<(D2-D1)/L<1/10的关系。通过形成满足上述式的形状,可使导光板的厚度更好减小,使其重量减轻,使其整体尺寸增加,可使面状照明装置的厚度减小,重量减小,使其整体尺寸增加。
导光板58按照在透明树脂中,作为散射体混合分散有用于使光散射的散射粒子的方式形成。对于导光板58所采用的透明树脂的材料,比如,列举有比如,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸酯(benzil methacrylate)、MS树脂、丙烯酸系树脂、或COP(环烯烃聚合物)那样的从光学上透明的树脂。混合分散于导光板58中的散射粒子可采用球状有机硅树脂(tospearl)、硅酮、硅石、氧化锆、电介质聚合物等。通过在导光板58的内部,包括这样的散射粒子,可从光射出面射出均匀且亮度不均匀小的照明光。
这样的导光板58可采用挤压成型法,喷射成型法等的各种方法制造。
另外,在导光板58中包括的散射粒子的散射截面积为Ф,从设置于导光板的中间处的入光部,到导光板的厚度为最大的位置的距离为L,导光板58中包括的散射粒子的密度(每单位体积的粒子数量)为NP,补偿系数为KC的场合,按照满足Ф·NP·L·KC的值在1.1以上,并且在8.2以下,另外, KC的值在0.005以上,并且在0.1以下的关系的方式,构成导光板。由此,在导光板58中,可通过较高的光利用效率,从光射出面射出均匀而亮度不均匀小的照明光。在下面对其理由进行说明。
一般,平行光束射入各向同性媒质的场合透射率T按照Lambert-Beer规则,通过下述式(1)表示。
T=I/I0=exp(-ρ·χ)            …(1)
在这里,χ表示距离,I0表示入射光强度,I表示射出光强度,ρ表示衰减常数。
上述衰减常数ρ采用粒子的散射截面积Ф与媒质中包括的单位体积的粒子数量NP,通过下述式(2)表示。
ρ=Ф·NP                       …(2)
于是,如果导光板的光轴方向的长度为L,则光的取出效率EOUT通过下述式(3)提供。
EOUT∝exp(-Ф·NP·L)            …(3)
在这里,上述式(3)为有限的尺寸的空间的式,导入用于对与上述式(1)的关系进行补偿的补偿系数KC。补偿系数KC为在于有限的空间的光学媒质中光传播的场合根据经验计算的无因次的补偿系数。如果这样,则光的取出效率EOUT通过下述式(4)表示。
EOUT=exp(-Ф·NP·L·KC)       …(4)
按照上述式(4),在Ф·NP·L·KC的值为3.5时,光的取出效率EOUT为3%,在Ф·NP·L·KC的值为4.7时,光的取出效率EOUT为1%。
根据该结果可知,如果Ф·NP·L·KC的值增加,则光的取出效率EOUT降低。由于光伴随沿导光板的光轴方向的行进,实现散射,故认为光的取出效率EOUT降低。
于是,Ф·NP·L·KC的值越大,光的取出效率越低,导光板具有优越的性质。
通过增加Ф·NP·L·KC的值,可增加从光射出面射出的光。即,通过增加Ф·NP·L·KC的值,可提高作为从光射出面射出的光相对射入入射面的光的比例的光利用效率。具体来说,通过使Ф·NP·L·KC的值在1.1以上,可使光利用效率在50%以上。
在这里,如果过于增加Ф·NP·L·KC的值,则从导光板的光射出面射出的光的亮度不均匀显著,但是,通过使Ф·NP·L·KC的值在8.2以下,可将亮度不均匀抑制在一定值以下(允许范围内)。
另外,最好,本发明的导光板的Ф·NP·L·KC的值满足在1.1以上,而在8.2以下的关系,特别是最好在2.0以上,而在8.0以下。另外,尤其是最好,Ф·NP·L·KC的值在3.0以上,其中最好在4.7以上。
此外,最好,补偿系数KC在0.005以上且在0.1以下。通过使KC在0.005以上,可提高光利用效率,通过使KC在0.1以下,可减小从导光板射出的光的照度不均匀。
像上述那样,导光板54的内部的散射效果与根据导光板的内部包括的散射粒子的粒径、散射粒子的折射率、散射粒子的粒度分布,构成导光板的母材的材料的折射率,通过Mie理论确定的散射截面积(每单位时间散射的能量),散射粒子的粒子密度,与入射后导光的距离相关。
在这里,在图示实例的导光板58中,入光部58d的截面形状为交叉的2个双曲线形状,但是并不限于此。
此外,入光部的截面形状可为在第1形态中作为实例给出的、与平行槽相同的形状。
图7A~图7E表示可适用于本发明的第2形态的导光板的入光部的截面形状的另一实施例。图7A表示截面为三角形,具有圆锥形状的入光部。另外,图7B表示图7A所示的圆锥形状的顶点由曲面形成的入光部。此外,图7C表示截面为抛物线形状的入光部。另外,图7D表示截面形状交叉的2个向下凸出的二次曲线(双曲线或抛物线)的入光部。此外,由于本实施例的入光部为圆锥形状,故通过入光部的中心,按照任意的角度切断的截面全部具有同一形状。
入光部的形状除了图示实例以外,也可为比如,截面形状为U字状的形状,只要是具有亮度均匀的效果的形状即可。
另外,入光部的形状可按照可对应于射入作为入光部的壁面的光入射面的来自光源的光的入射角度,导光板的材料的折射率等,从光射出面射出均匀而亮度不均匀小的照明光的方式适当确定。
此外,在图示实例中,光源52设置于入光部58d,但是,本发明并不限于此,也可将小型的LED芯片直接设置于作为入光部58d的壁面的光入射面58e上。通过像这样,设置LED芯片,可有效地将来自LED芯片的光射入导光板的内部。另外,可防止产生导光板58的入光部58d的正上方和其附近的光射出面58a的亮度大,伴随远离入光部58d的正上方,亮度减小的亮度不均匀的情况,可获得均匀的亮度分布的照明光。
还有,导光板58像图示实例那样,具有正方形状的光射出面58a,但是,本发明并不限于此。
图13A~图13C表示本发明的第2形态的导光板的另一实施例。图13A~图13C所示的导光板70包括圆形的光射出面70a;与光射出面70a对置的背面70b;与光射出面70a和背面70b连接的侧面70c;设置于背面70a的大致中间处,作为设置光源的凹部的入光部70d。另外,在导光板70中,沿与光射出面70a平行的方向,伴随远离入光部70d,导光板70的厚度增加。
在入光部70d中,其截面形状为组合2个双曲线的形状,其壁面构成使来自光源的光射入导光板70的内部的光入射面70e。
该圆盘状的导光板70在另外的方案中,与上述正方形状的导光板58相同,其它的具体说明省略。
另外,本发明的第2形态的导光板为光射出面的形状(即,导光板的形状),但是,并不限于图11A~图11C所示的那样的正方形的类型,以及图13A~图13C所示的那样的圆形状的类型,最好还用于正六边形状等的正多边形状的类型。另外,本发明的第2形态的导光板通过采用正多边形,圆形状的类型,可使来自光源的光为均匀的亮度分布的照明光。
此外,本发明的第2形态的导光板并不限于正多边形/圆形,可按照伴随远离入光部,导光板的厚度增加的方式形成,如果这样,则其光射出面的形状没有特别限定。即,本发明的导光板可按照较高的自由度,选择其光射出面的形状。
还有,在图示实例中,导光板具有相对于平坦的光射出面,倾斜的背面,但是,本发明的第2形态的导光板并不限于此,可按照伴随远离入光部,导光板的厚度增加的方式形成。
比如,导光板也可为相对平坦的背面,使光射出面倾斜的结构。另外,导光板也可为在光射出面和背面的两者上倾斜的结构。另外,也可按照截面为曲面的方式实现设置于光射出面和/或背面上的倾斜。
下面对扩散薄膜54进行说明。
扩散薄膜54像图10A和图10B所示的那样,设置于棱镜片57和液晶板44之间。扩散薄膜54按照使薄膜状部件具有光扩散性的方式形成。薄膜状部件可由比如,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸酯(benzilmethacrylate)、MS树脂、丙烯酸系树脂、或COP(环烯烃聚合物)那样的从光学上透明的树脂的材料形成。
扩散薄膜54的制造方法并不特别限定,但是,按照下述方式形成,该方式为:比如,在上述平板状部件的表面上,进行上述细微凹凸加工,研磨的表面粗糙化处理(在后面,将进行了这些处理的面称为“磨砂面”。),赋予扩散性,或在表面上将硅石、氧化钛、氧化锌等的颜料或树脂、玻璃、氧化锆等的小珠类与粘合剂一起涂敷,或在上述树脂中混合使光散射的上述颜料,小珠类。此外,也可采用反射率高,光的吸收性低的材料的,比如,Ag、A1这样的金属而形成。
在本发明的第2形态中,扩散薄膜54可采用罩面型,涂敷型的扩散片。
扩散薄膜54也可按照距导光板58的光射出面58a,离开规定距离的方式设置,该距离可对应于导光板58的光射出面58a的光量分布而适当变更。
像这样,扩散薄膜54与导光板58的光射出面58a,按照规定距离间隔开,由此,从导光板58的光射出面58a射出的光在光射出面58a和扩散薄膜54之间进一步混合。由此,在扩散薄膜54中实现透射,可更进一步地使对液晶显示板44进行照明的光的亮度均匀。
作为使扩散薄膜54相对导光板58的光射出面58a,按照规定间距间隔开的方法,比如,可采用在扩散薄膜54和导光板58之间,设置间隔件的方法等。
棱镜片56和57为通过使多个棱镜平行地排列的方式形成的透明片,可提高从导光板58的光射出面58a射出的光的聚光性,可改善亮度。棱镜片56和57中的一个按照该棱镜列所延伸的方向与导光板58的光射出面58a的一边平行的方式设置,另一个按照与该一边相垂直的方式设置。即,棱镜片56和57按照棱镜列所延伸的方向相互垂直的方式设置。另外,棱镜片56按照棱镜的顶角与扩散片54对置的方式,即,按照棱镜的底面与导光板58的光射出面58a对置的方式设置。在这里,棱镜片56和57的配置顺序并不特别限定,也可在导光板的正上方,设置棱镜片56,而在该棱镜片56上,设置棱镜片57,另外,也可与此相反地设置。
此外,在图10A~图10B所示的,背光组件42中,可由2个棱镜片构成,但是,还可通过1个棱镜片构成。
还有,在光射出面58a上,设置形成棱镜列的棱镜片,但是,即使在导光板58的背面58b上设置棱镜列,仍获得相同的效果。即,即使在背面上形成棱镜列,仍可提高从光射出面58a射出的光的聚光性,可改善亮度。
再有,在图示实例中,采用棱镜片,但是,也可代替棱镜片,而采用有规则地设置有与棱镜类似的光学元件的片。另外,还可代替棱镜片,而采用有规则地具有包括透镜效果的元件,比如,双凸透镜、凹透镜、凸透镜、棱锥型等的光学元件。此外,也可在导光板的背面,形成具有这些具有透镜效果的光学元件。
下面对背光组件的反射片62进行说明。
反射片62可反射从导光板58的背面58b和光入射面58c的相反侧的面泄漏的光,再次将其射入导光板58,提高光的利用效率。反射片62按照覆盖导光板58的背面58b的方式形成。另外,在反射片62中,在与导光板58的入光部58d相对应的位置,设有用于设置光源52用的缺口。
如果反射片62可反射从导光板58的背面58b泄漏的光,则也可通过任意的材料形成。可通过比如,借助在PET、PP(聚丙烯)等混合填料而使其延伸的方式形成空隙,提高反射率的树脂片;在透明或白色的树脂片表面上通过铝蒸镀各向同性式形成镜面的片;铝等的金属箔或具有金属箔的树脂片;或在表面上具有充分的反射性的金属薄板形成。
另外,本实施形式的反射片62仅仅设置于与导光板58的背面58b对置的位置,但是,并不限于此,也可按照还覆盖导光板58的侧面58c的方式设置。由此,反射片62可反射从导光板58的侧面58c泄漏的光,再次将其射入导光板58,可提高光的利用效率。
此外,在本实施形式的反射片62中,设置用于将光源52设置于导光板58的入光部58d的缺口,但是,最好,按照在该缺口和光源52之间,具有间隙,光从该不从该间隙泄漏的方式构成。比如,可按照不产生间隙的方式,对应于光源52的外形,形成缺口。另外,可在缺口和光源52之间所产生的间隙中,设置反射部件。
以上对本发明的第2形态的第1实施形式的背光组件42的各组成部件进行了具体说明,但是本发明并不限于此。
在图10和图11所示的背光组件42中,光源52设置于作为设在导光板58上的凹部的入光部58d中,但是并不限于此,也可按照将光源52的LED芯片64直接埋入导光板的内部的方式构成。
可按照比如,在导光板的入光部中,填充透明的树脂部件,在该透明的树脂部件中,埋入光源的方式构成。在这里,最好,填充于入光部中的树脂部件的折射率低于导光板。由此,可减小射入入光部的光入射面的光的菲涅耳损失,可提高入射效率。
另外,也可像图14所示的那样,按照规定图案,具体来说,按照导光板58的入光部58d侧的密度低,伴随从入光部58d,朝向侧面58c侧的远离,密度逐渐提高的图案,比如,通过印刷方式在导光板58的背面58b上形成多个扩散反射体72。通过按照规定图案,在导光板58的背面58b上形成这样的扩散反射体72,可抑制导光板58的光射出面58a的亮线的发生、不均匀。另外,也可代替在导光板58的背面58b上印刷扩散反射体72的方式,而在导光板58的背面58b和反射片62之间,设置按照规定图案形成扩散反射体72的较薄的片。另外,扩散反射体72的形状可为矩形、多边形、圆形、椭圆形等的任意的形状。
在这里,扩散反射体也可为比如,使光散射的硅石、氧化钛或氧化锌等的颜料,或树脂,玻璃或氧化锆等的小珠类等的使光散射用的材料与粘合剂涂敷的物;在表面上的细微凹凸加工,研磨的表面粗糙化图案。此外,也可采用反射高,光的吸收性低的材料,比如,Ag、Al这样的金属。另外,扩散反射体也可采用丝网印刷、偏置印刷等所采用的、普通的白墨。作为一个实例,可采用在丙烯酸系粘合剂、聚酯系粘合剂、氯乙烯系粘合剂等中分散氧化钛、氧化锌、硫酸锌、硫酸钡等而形成的墨;在氧化钛中混合硅石的、具有扩散性的墨。
在本实施形式中,扩散反射体伴随远离光入射面,从疏到密,但是,本发明的第2形态并不限于此,对应于亮线的强度、扩展,必要的射出光的亮度分布等,可适当选择,比如,即可在背面的整个面上,按照均匀的密度设置,也可伴随远离光入射面,从密到疏地设置。另外,还可代替通过印刷,形成这样的扩散反射体的方式,将与扩散反射体的设置位置相对应的部分作为磨砂面而进行粗糙化处理。
另外,在图14的导光板中,在背面设置扩散反射体,但是,本发明并不限于此,可根据需要,设置于光入射面以外的任意的面上。比如,即可设置于光射出面上,也可设置于背面、侧面上。
但是,在上述实施形式中,均对导光板为1个的场合进行了说明,但是本发明的第2形态并不限于此,也可在1个面状照明装置中,采用多个导光板。
图15表示采用多个导光板而形成的导光板复合体74的一个实例。
在导光板复合体74中,多个导光板58呈面状排列地设置,相应的光射出面58a设置于同一面上,形成1个光射出面。
具体来说,具有正方形的光射出面58a的多个导光板58按照邻接的导光板58的侧面58c彼此相互一致的方式排列地设置。
在采用同一形状的导光板而形成的图示实例的导光板复合体74中,在导光板的侧面连接的各接合部,由于各导光板的厚度的一致,故在导光板复合体74的背面,在接合部,不产生高差,各导光板58平滑地接合。由此,防止在接合部,产生亮度不均匀的情况,可谋求面状照明装置的整体尺寸的增加,并且可获得均匀、没有亮度不均匀的照明光。另外,最好,各导光板在接合部,没有间隙地设置,相互紧密粘接。
像这样,通过多个导光板形成的光射出面与图10所示的背光组件42相同,通过扩散薄膜、棱镜片覆盖,由此,可形成大面积的面状照明装置。由此,还可用作更大型的液晶显示装置的背光组件。
在这里,在图15所示的导光板复合体74中,具有正方形的光射出面的导光板按照多个而呈面状设置,但是,本发明的第2形态并不限于此。图16表示将多个具有六边形状光射出面的导光板76按照呈面状设置而形成的导光板复合体78。
导光板76与图11所示的导光板58相同,包括光射出面;与光射出面对置的背面;与光射出面和背面连接的侧面;和设置于背面的大致中间部的,设置光源用的入光部;按照伴随远离入光部,其厚度增加的方式形成。
导光板复合体78通过按照邻接的导光板76的侧面相互一致的方式,将多个导光板76呈面状设置的方式形成。导光板复合体78除了导光板的光射出面的形状以外,与上述导光板复合体74的大致相同,由此,其它的具体说明省略。
像图15和图16所示的那样,光射出面的形状为正方形、六边形等的具有对称性的形状的导光板按照多个呈面状排列地设置,由此,可容易形成具有1个光射出面的导光板复合体。通过采用它,构成面状照明装置,可容易实现面状照明装置的整体尺寸的增加,获得均匀的亮度分布的照明光。
在这里,在图16所示的,采用导光板复合体78的面状照明装置中,由于导光板复合体78按照将具有六边形的光射出面的多个导光板76组合的方式形成,故在与导光板复合体78的光射出面平行的面内,各光源等间距地设置。由此,可谋求面状照明装置的整体尺寸的增加,并且获得具有更均匀的亮度的照明光。
此外,通过具有呈较接近圆形的形状的六边形,可没有间隙地设置导光板,另外,在各导光板的接合部,可进一步减小厚度最大的六边形的顶点,与邻接的顶点之间的中间点的厚度的差,可更平坦地形成导光板复合体的背面侧。由此,可进一步提高照明光的亮度分布的均匀性。
还有,在本发明的第2形态中,形成导光板复合体78的导光板并不限于光射出面的形状为六边形、正方形的形状,即可为图13所示的圆形,也可为非对称形状。
在这里,在并置圆形的导光板70时,通过呈同一平面状而细密地设置,与六边形的导光板的场合相同,可等间隔地设置各光源。
另外,比如,在并置圆形的导光板70的场合,在导光板之间产生间隙。图17A和图17B表示设置于该间隙中的导光板80。导光板80像图17A所示的那样,呈与在形成导光板复合体的圆形的导光板70之间产生的间隙大致相同的外形。另外,导光板80像图17B所示的那样,与导光板58等相同,具有在背面80b侧设置光源的入光部80d,按照伴随远离入光部80d,厚度增加的方式形成。这样的导光板80设置于圆形的导光板70之间的间隙中。另外,在导光板80的入光部80d中,设置图中未示出的光源。另外,最好,按照覆盖背面80b的方式设置图中未示出的反射片。由此,可减轻在导光板70之间产生的间隙部分造成的亮度不均匀。在这里,也可按照导光板80和导光板70的接合部没有高差而平滑地连续的方式,确定导光板80的背面80b的形状。另外,导光板80的外形以外的部分与上述导光板58大致相同,由此,其具体的说明省略。
此外,在导光板70之间产生的间隙,设置导光板80,但是,作为另一实施例,可填充透明树脂或包括散射体的树脂。由此,可减轻由该间隙产生的亮度不均匀。
还有,作为另一实施例,可在该间隙,设置反射部件。反射部件按照反射面朝向导光板的光射出面侧,从导光板70的背面侧,覆盖间隙的方式设置。在这里,反射部件也可具有沿与光射出面70a相垂直的方向的间隙的投影形状的平板状的部件,朝向间隙的中间处,反射面倾斜。比如,也可为具有圆锥形状的部件。通过设置这样的反射部件,可减轻由该间隙产生的亮度不均匀。
再有,在图示实例中,在同一平面上,排列设置多个导光板,但是,本发明的第2形态并不限于此,也可将多个导光板设置于球状、筒状等的曲面上,使导光板复合体的光射出面为曲面。由此,比如,在采用该导光板复合体的面状照明装置用作照明关系的显示板的场合,还可安装于具有曲率的墙上,可将导光板用于更多种类,更广的使用范围的照明、POP(POP广告)等的场合。
在这里,在制作导光板时,也可在透明树脂中混入增塑剂,像这样,通过透明树脂和增塑剂混合的材料,制作导光板,使导光板具有柔性,即,可形成具有柔性的导光板,可按照各种形状,使导光板变形。于是,可按照各种的曲面,形成导光板的表面。
通过采用这样的导光板,像上述那样,在将导光板复合体呈曲面状排列而设置时,可使导光板复合体的光射出面为更平滑的曲面。
在这里,对于增塑剂,列举有邻苯二甲酸酯,具体来说,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二-2-乙基己基酯(DOP(DEHP))、邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸混合酯(C6~C11)(610P、711P等)、酞酸丁苄酯(BBP)。另外,除了邻苯二甲酸酯以外,还列举有二辛基己二酸酯(DOA)、二壬基己二酸酯(DINA)、二正烷基己二酸酯(C6、8、10)(610A)、二烷基己二酸酯(C7、9)(79A)、壬二酸二辛酯(DOZ)、癸二酸二丁酯(DBS)、癸二酸二辛酯(DOS)、磷酸三甲酚酯(TCP)、柠檬酸乙酰基三丁酯(ATBC)、环氧大豆油(ESBO)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、聚酯系、氯化链烷烃等。
另外,在图示实例中,没有间隙地设置多个导光板,形成导光板复合体,但是并不限于此,比如,也可按照导光板复合体的光射出面为环状的方式,适当地设置导光板。
此外,在图示实例中,仅仅采用1种导光板,形成导光板复合体,但是并不限于此,也可将光射出面的形状不同的导光板组合,形成导光板复合体(比如,将五边形的导光板和六边形的导光板组合)。由此,可以较高的自由度,选择导光板复合体的形状,可以较高的自由度,选择面状照明装置的形状。
以上导本发明的第2形态的面状照明装置进行了具体说明,但是,本发明的第2形态并不限于以上的实施形式,也可在不脱离本发明的实质的范围内,进行各种改良、变更。
比如,在上述实施形式中,采用发出白色光的LED,但是,本发明并不限于此。也可比如,采用红色、绿色和蓝色的3色的LED,通过耦合透镜,将各LED发出的光混合,由此,获得白色光。
下面对采用3色的LED的光源的一个实例进行说明。图18A和图18B为采用3色的LED的光源的概略结构图。
光源82包括RGB-LED84和耦合透镜92。RGB-LED84采用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的3种的发光二极管(在下面分别称为R-LED86、G-LED88和B-LED90)而形成。图18A以示意方式表示RGB-LED84的配置的样子。像该图所示的那样,R-LED86、G-LED88和B-LED90有规则地设置。
此外,像图18B所示的那样,对于RGB-LED84,按照从R-LED86、G-LED88和B-LED90分别射出的光在规定的位置交叉的方式,调整3种LED(R-LED86、G-LED88和B-LED90)的光轴的朝向。通过像这样,调整3种LED,将这些LED的光混合,形成白色光。
采用3原色的LED(R-LED86、G-LED88和B-LED90)构成的RGB-LED84与用作过去的背光组件用光源的冷阴极管(CCFL)相比较,色再现区域广、色纯度高,由此,在该RGB-LED84用作背光组件用光源的场合,与过去相比较,色再现性高,可显示鲜艳的色彩的图像。
像图18A和图18B所示的那样,在RGB-LED84的各LED的光射出侧,设置作为耦合透镜92的3个球形透镜94、96和98。球形透镜94、96和98对应于各LED而设置。即,对于1个RGB-LED84来说,3个球形透镜94、96和98组合而使用。从各LED(R-LED86、G-LED88和B-LED90)射出的光通过球形透镜94、96和98,变为平行光。另外,在规定位置交叉,形成白色光之后,射入导光板58的光入射面58e。将3个球形透镜94、96和98组合而使用的耦合透镜为具有3轴的透镜,可将RGB-LED的各LED的光聚焦到1点,进行混合。
在这里,耦合透镜采用球形透镜,但是并不限于此,如果能够使LED发出的光为平行光,则并没有特别限定。耦合透镜也可采用比如,柱状透镜、双凸透镜、鱼糕型的透镜、菲涅耳透镜等。
此外,在导光板58的入光部58d中,也可以不设置具有LED芯片64的光源52,而采用光导件,将光源发出的光引导到导光板。光导件可采用由光纤、透明树脂形成的导光路等而构成。
在光源采用LED,该LED设置于导光板58的入光部58d中的情况下,具有因LED的发热,导光板58变形或熔融的危险。于是,将光源52设置于距导光板58的入光部58d离开的位置,采用导光件,将LED发出的光导到导光板58,由此,可防止LED的发热引起的导光板58的变形和熔融。
还有,在上述实施形式中,光源采用LED,但是,本发明并不限于此,比如,也可按照与LED相同的方式,采用包括半导体激光器(LD)、氙灯等的点状光源。
再有,上述第1和第2形态的各实施形式也可分别单独地实施,还可适当将2个以上的实施形式组合而实施。
产业上的利用可能性
本发明的单位导光板和导光板组件的厚度小,重量轻,可提高来自光射出面的光相对从光源射出的光的射出效率,并且可使导光板的光射出面的尺寸为更大的尺寸。于是,可实现厚度的减小,重量的减轻,可射出均匀而没有亮度不均匀的照明光,并且可用作可实现大型化的面状照明装置等所采用的,单位导光板和导光板组件。
另外,本发明的导光板可将来自点状光源的入射光变换为面状的射出光。于是,可实现厚度的减小,重量的减轻,可按照更低的成本制造,可射出均匀而没有亮度不均匀的照明光,并且可用作可实现大型化的面状照明装置等所采用的导光板。
此外,本发明的面状照明装置可实现厚度的减小,重量的减轻,可射出均匀而没有亮度不均匀的照明光,并且可用作可实现大型化的面状照明装置等。
还有,本发明的液晶显示装置可实现厚度的减小,重量的减轻,可射出均匀而没有亮度不均匀的照明光,并且可用作可实现大型化,壁挂式电视机等的液晶显示装置等。

Claims (39)

1.一种单位导光板,其包括:
矩形的平坦的光射出面;
厚壁部,其与该光射出面的一边平行,位于上述光射出面的大致中间部;
薄壁端部,其在上述厚壁部的两侧,按照与上述厚壁部平行的方式形成;
平行槽的半部,其形成于上述薄壁端部中的至少一个上,并且在上述光射出面的背面侧,用于容纳呈线状设置的光源;
倾斜背面部,其设置于上述厚壁部的两侧,沿与上述一边相垂直的方向,从上述厚壁部朝向上述薄壁端部壁厚减小;和
散射机构,其使从容纳于上述平行槽中的上述光源射入上述薄壁端部并在上述倾斜背面部的内部朝向上述厚壁部传播的光散射。
2.一种单位导光板,其包括:
矩形的平坦的光射出面;
薄壁部,其与该光射出面的一边平行,位于上述光射出面的大致中间部;
厚壁端部,其在上述薄壁部的两侧,按照与上述薄壁部平行的方式形成;
平行槽,其与上述一边平行地形成于上述薄壁部的上述光射出面的背面侧,用于容纳呈线状设置的光源;
倾斜背面部,其设置于上述薄壁部的两侧,沿与上述一边相垂直的方向,从上述薄壁部朝向上述厚壁部壁厚增加;和
散射机构,其使从容纳于上述平行槽中的上述光源射入上述薄壁部并在上述倾斜背面部的内部朝向上述厚壁端部传播的光散射。
3.根据权利要求1或2所述的单位导光板,其中,
上述散射机构为满足下述式(1)和下述式(2)的散射粒子,
1.1≤φ·Np·LG·KC≤8.2    …(1)
0.005≤KC≤0.1              …(2)
其中,在式中,φ表示散射粒子的散射截面积,Np表示单位导光板中包括的散射粒子的密度,LG表示与上述光射出面的平行槽相垂直的方向的一边的一半的长度,KC表示补偿系数。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的单位导光板,其中,
在与上述平行槽平行的表面粗糙度为Ra1,与上述平行槽相垂直的方向的表面粗糙度为Ra2时,上述光射出面的表面粗糙度满足下述式(3)。
Ra2<Ra1,并且Ra2<100    …(3)
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的单位导光板,其中,
与上述光射出面平行的面和上述倾斜背面部的倾斜面在上述厚壁部或上述厚壁端部的顶点交叉时所形成的角度满足下述式(4):
0°<α<45°    …(4)
其中,在式中,与上述光射出面平行的面和上述倾斜背面部的倾斜面在上述厚壁部或上述厚壁端部交叉时所形成的角度为α。
6.一种导光板组件,其中,将2个以上的权利要求1和3~5中的任意一项所述的单位导光板进行连接,各光射出面呈同一平面状设置,
在邻接的2个上述单位导光板中,至少沿与上述一边相垂直的方向,相互的上述薄壁端部的上述平行槽的半部彼此连接,形成容纳呈线状设置的上述光源的上述平行槽。
7.根据权利要求6所述的导光板组件,其中,
将沿与上述一边相垂直的方向连接的上述2个以上的单位导光板的连接体,按照2组以上、相互的上述平行槽呈同一线状排列的方式,沿与上述平行槽平行的方向连接。
8.一种导光板组件,其中,将2个以上的权利要求2~6中的任意一项所述的单位导光板进行连接,各光射出面呈同一平面状设置,
邻接的2个上述单位导光板按下述任意一种方式进行连接,即:通过相互的上述厚壁端部彼此连接的方式,沿与上述平行槽相垂直的方向连接;或按照相互的上述平行槽在同一线上排列的方式,沿与上述平行槽平行的方向连接;或沿与上述平行槽平行的方向和与其相垂直的方向的两个方向连接。
9.一种导光板组件,其包括2个单位导光板的半部,该单位导光板的半部具有:矩形状的平坦的光射出面;该光射出面的一端侧的薄壁端部;另一端侧的厚壁端部;从上述薄壁端部朝向上述厚壁部而壁厚增加的倾斜背面部;和散射机构,其使从上述光源,射入上述薄壁端部,在上述倾斜背面部的内部,朝向上述厚壁端部而传播的光散射;
在权利要求2~5中的任意一项所述的单位导光板的两端的上述厚壁端部、或在权利要求8所述的导光板组件的与上述一边相垂直的方向的两端所设置的上述单位导光板的未进行连接的上述厚壁端部的每个上,连接上述单位导光板半部的上述厚壁端部,各光射出面呈同一平面状设置。
10.一种面状照明装置,其包括:
权利要求6或7所述的导光板组件;和
上述光源,其呈线状设置于上述平行槽的内部,该平行槽形成于上述导光板组件的邻接的上述单位导光板的上述薄壁端部的连接部。
11.根据权利要求10所述的面状照明装置,其中,
在与上述导光板组件的上述一边相垂直的方向的两端所设置的上述导光板组件的未进行连接的上述薄壁端部,也呈线状设置上述光源。
12.一种面状照明装置,其包括:
权利要求8或9所述的导光板组件;和
上述光源,其呈线状设置于上述导光板组件的各单位导光板的上述平行槽的内部。
13.根据权利要求12所述的面状照明装置,其中,
在上述导光板组件中,在与上述一边相垂直的方向的两端分别连接有上述单位导光板半部的情况下,在未连接上述单位导光板的半部的上述薄壁端部,也呈线状设置上述光源。
14.根据权利要求10~13中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述光源为线状光源,或呈线状按照规定间距设置的点光源。
15.根据权利要求10~14中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
设置于上述平行槽中的上述光源的光射出分布为在两侧的壁方向比上述平行槽的顶板方向的分布大。
16.根据权利要求10~15所述的面状照明装置,其中,
与上述光射出面相垂直的方向的上述单位导光板的最大厚度和上述光源之间的距离之间的关系满足下述式(5):
10T<D1<1000T    …(5)
其中,在式中,单位导光板的最大厚度为T,光源之间的距离为D1
17.根据权利要求10~16所述的面状照明装置,其中,
上述呈线状设置的光源彼此的距离满足下述式(6):
10mm<D2    …(6)
其中,在式中,上述呈线状设置的光源之间的距离为D2
18.根据权利要求10~17所述的面状照明装置,
其还具有反射薄膜,该反射薄膜设置于上述导光板组件的上述倾斜背面部的倾斜面的背面。
19.根据权利要求10~18所述的面状照明装置,
其还具有在上述导光板组件的上述光射出面上所设置的扩散片。
20.根据权利要求10~19所述的面状照明装置,
其还具有在上述导光板组件的上述光射出面和上述扩散片之间所设置的棱镜片。
21.一种单位导光板,其为板状的透明树脂制成的单位导光板,将来自点状光源的入射光变换为面状的射出光,该单位导光板包括:
将上述面状的射出光射出到外部的光射出面;
与上述光射出面对置的背面;
与上述光射出面和上述背面连接的侧面;
入光部,其设置于上述背面的大致中间部,作为用于设置上述点状光源并将来自上述点状光源的入射光射入到内部的凹部而形成;和
散射机构,其用于使从上述入光部射入到内部的光散射,将其从上述光射出面射出到外部;
伴随远离上述入光部,作为上述光射出面和上述背面之间的距离而定义的厚度增加。
22.根据权利要求21所述的单位导光板,其中,
上述散射机构为在上述单位导光板内部所包括的散射粒子,并满足下述式(7)和下述式(8):
1.1≤φ·Np·L·KC≤8.2    …(7)
0.005≤KC≤0.1    …(8)
其中,在式中,φ表示散射粒子的散射截面积,L表示从上述入光部到上述单位导光板的厚度为最大的位置的距离,Np表示散射粒子的密度,KC表示补偿系数。
23.一种面状照明装置,其包括:
点状光源;和
权利要求21或22所述的单位导光板。
24.根据权利要求23所述的面状照明装置,其中,
在上述入光部的上述凹部的底部的上述单位导光板的厚度为D1,上述单位导光板的厚度为最大的位置的上述单位导光板的厚度为D2,从上述入光部到上述单位导光板的厚度最大的位置的距离为L时,上述单位导光板满足下述式(9)。
D1<D2,并且1/1000<(D2-D1)/L<1/10    …(9)
25.根据权利要求23或24所述的面状照明装置,其中,
具有2个以上的上述单位导光板;
上述单位导光板的上述侧面,与另一个上述单位导光板的上述侧面邻接地设置。
26.根据权利要求23~25中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述单位导光板为正多边形板状和/或圆形板状。
27.根据权利要求23~25中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述单位导光板为六边形板状。
28.根据权利要求23~27中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述单位导光板包括:平坦的上述光射出面;和相对上述光射出面而倾斜的上述背面。
29.根据权利要求23~27中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述单位导光板包括:平坦的上述背面;和相对上述背面而倾斜的上述光射出面。
30.根据权利要求23~27中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述单位导光板呈上述背面和上述光射出面两者倾斜并伴随远离上述入光部而厚度增加的形状。
31.根据权利要求23~30中的任意一项所述的面状照明装置,
其包括与上述单位导光板的上述背面对置而设置的反射薄膜。
32.根据权利要求23~31中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述单位导光板按照在透明树脂中至少混合增塑剂的方式形成。
33.根据权利要求23~32中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述点状光源为白色LED。
34.根据权利要求23~33中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
上述点状光源采用具有红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管的RGB-LED;以及分别对应于上述红色发光二极管、上述绿色发光二极管和上述蓝色发光二极管的光射出侧而设置的多个透镜而构成。
35.根据权利要求34所述的面状照明装置,其中,
上述多个透镜中的每一个为球状的透明的球形透镜。
36.根据权利要求23~35中的任意一项所述的面状照明装置,其中,
在上述单位导光板中,在上述光射出面、上述背面和上述侧面中的至少1个上设置有多个扩散反射体。
37.根据权利要求36所述的面状照明装置,其中,
上述扩散反射体按照伴随远离上述入光部而变密的方式设置。
38.根据权利要求36或37所述的面状照明装置,其中,
上述扩散反射体设置于上述背面。
39.一种液晶显示装置,其包括:
权利要求23~38中的任意一项所述的面状照明装置;
液晶显示板,设置于上述面状照明装置的上述单位导光板的光射出面侧;和
驱动组件,用于驱动上述液晶显示板。
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