CN102016399A - 导光体、照明装置和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供导光体、照明装置和液晶显示装置。在包括具有使来自点状光源(6)的光进行面发光的发光面(7a)的发光部(7b)、和将来自上述光源(6)的光向该发光部(7b)引导的导光部(7c)的导光体(7)中，在从发光部(7b)与导光部(7c)的边界面(8)直到从该边界面(8)到导光部(7c)的光源(6)一侧的端部的中途位置为止的区域内的至少一部分区域，设置有具有使入射光扩散的作用的扩散单元(9)。由此，实现：能够抑制面状发光的亮度的下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体；包括该导光体的照明装置；和通过包括上述照明装置，使显示品质提高的液晶显示装置。

Description

导光体、照明装置和液晶显示装置

技术领域

本发明涉及作为液晶显示装置的背光源等利用的照明装置所具备的导光体、包括该导光体的照明装置和包括该照明装置的液晶显示装置。

背景技术

近年来，代替阴极射线管(CRT)迅速普及的液晶显示装置，发挥节能型、薄型、轻量型等特长，被广泛利用于液晶电视机、监视器、便携式电话等。作为进一步发挥这些特长的方法，可举出在液晶显示装置的背后配置的照明装置(所谓的背光源)的改良。

照明装置主要大致分为侧光型(也称为边光型)和正下方型。侧光型具有在液晶显示面板的背后设置有导光体，在导光体的横端部设置有光源的结构。从光源出射的光在导光体中反射而间接地均匀照射液晶显示面板。根据该结构，虽然亮度低，但是能够实现能够薄型化、并且亮度均匀性优异的照明装置。因此，侧光型的照明装置主要在便携式电话、笔记本型个人计算机等那样的中小型液晶显示器中采用。

作为侧光型的照明装置的一个例子，可举出下述的专利文献1中记载的照明装置。专利文献1中记载有在导光板的反射面形成有多个点使得能够进行来自发光面的均匀发光的面发光装置。在该面发光装置中，反射面的角部由于光源的指向性，光传播不到而变暗，因此，使该角部的点的密度比其它部分高。

此外，正下方型的照明装置在液晶显示面板的背后排列多个光源，直接对液晶显示面板进行照射。因此，主要在即使为大画面也容易得到高亮度的20英寸以上的大型液晶显示器中采用。但是，现在的正下方型的照明装置厚度有约20mm～40mm左右，在显示器的进一步薄型化方面成为障碍。

为了在大型液晶显示器中实现进一步的薄型化，通过使光源与液晶显示面板的距离接近能够解决，但是，在该情况下如果不使光源的数量增多，则不能得到照明装置的亮度均匀性。另一方面，当增加光源的数量时，成本升高。因此，希望不增加光源的数量而开发出薄型且亮度均匀性优异的照明装置。

以往，为了解决这些问题，尝试了通过将侧光型的照明装置排列多个，使大型液晶显示器薄型化。

例如，专利文献2中公开了将板状的导光块部分重叠地串联排列，包括对各导光块分别供给一次光的一次光源的面光源装置。根据这样的结构，能够以紧凑的结构确保广的发光区域，因此能够适合用于大型的液晶显示器。

此外，专利文献3中公开了将多边形状的发光模块排列配置多个而构成的照明装置。该发光模块为在发光体的端部配置有LED等光源的结构。

如上所述，将由光源和导光体组合构成的发光单元排列多个而构成的照明装置，被称为串联型的照明装置。

已知：在上述那样的串联型的照明装置中，在包括发光面的发光部之外，设置用于使从光源出射的光在导光体内充分扩散并将其向发光部引导的导光部，使得从导光体的发光面整体发出更均质的光(参照下述的专利文献4)。

因此，一般的串联型导光体，以在一个导光体的导光部上搁置与该一个导光体相邻的另一个导光体的发光部的方式配置，由此，具有各导光体的发光面平面地连续配置的结构。

专利文献1：日本公开专利公报“特开2003-43266号公报(公开日：2003年2月13日)”

专利文献2：日本公开专利公报“特开平11-288611号公报(公开日：1999年10月19日)”

专利文献3：日本公开专利公报“特表2006-522436号公报(公表日：2006年9月28日)”

专利文献4：日本公开专利公报“特开2001-312916号公报(公开日：2001年11月9日)”

发明内容

但是，上述串联结构的导光体，由于上述那样的结构，具有在导光部与发光部的边界附近产生亮度低的暗部的问题。

<暗部的产生：之一>

图11的(a)和(b)是例如从侧面观看上述专利文献4中公开的那样的串联结构的1个导光体的图。导光体100具有被划分成发光部101和导光部102的结构，在发光部101与导光部102的边界部分，形成有因厚度不同而产生的台阶。利用该台阶，另一个导光体的发光部101载置在导光部102上，结果发光面平面地连续配置。

在导光部102的端面设置有光源103，在发光部101的与发光面相反一侧的背面，设置有对光进行反射并使其扩散的反射片104。光源103产生的光从导光部102的端面入射至导光部102内，由导光部102的上表面和下表面反复进行全反射，同时被向发光部101引导。在被引导至发光部101的光中，包括由发光部101的上表面和下表面反复进行全反射的光、由反射片104反射并从发光面出射的光、由反射片104反射之后再次由发光面全反射的光等各种光。

结果，以比产生全反射的临界角小的角度向发光面入射的光、即不满足全反射条件的光从发光面出射。

根据上述那样的导光和反射的机制，如图11的(a)所示，从发光面向正面方向出射的光，在整个发光面具有比较均匀的亮度。即，导光体100在光学上设计成使得成为上述那样。因此，在观察者从正面观看发光面的情况下，比较难以看到发光面的亮度不均匀。

与此相对，如图11的(b)所示，在观察者从倾斜方向观看发光面的情况下，在导光部102与发光部101的边界附近，能看到亮度低的暗区域S1。根据本申请发明人的研究，认为这是因为：当满足上述全反射条件的光Ld由边界附近的导光部102的下表面全反射之后，直接入射至发光面时，全反射条件仍然被保持，因此，不从发光面出射而被全反射，返回到发光部101内。因此，观察者无法看到这样的光Ld，结果看到暗区域S1。

<暗部的产生：之二>

此外，通过在发光部101与导光部102的边界部分设置台阶，在发光部101形成的拐角区域S2，虽然为接近光源103的区域，但是看起来相对较暗。这是因为：在发光部101与导光部102的边界部分，由于表面的倾斜度急剧变化，光路急剧变化，而且在光路急剧变化的部位，当从某个方向观看发光面时，看到的亮度不同。

<专利文献4中公开的解决手段的说明>

一直以来，尝试了抑制这样的边界部分的阴影的产生。

例如，作为消除上述暗区域S1的方法，在专利文献4中公开了对导光部的上表面或下表面进行了粗糙面加工的面光源装置。以下，基于图12进行说明。

图12是对导光部的上表面或下表面进行了粗糙面加工的面光源装置的概略截面图。上述面光源装置是串联型面光源装置，包括：作为光源的荧光管111b；反射器112b；导光板113a、113b；反射片114b；和具有上表面116e和下表面116f的导光部116b。另外，上述上表面116e或下表面116f进行了粗糙面加工。

在专利文献4中记载有：在上述面光源装置中，从光源111b入射至导光部116b的光，在到达导光部116b的上表面116e或下表面116f时，由于粗糙面加工而被漫反射，由此以各种入射角度入射至导光板113b的上表面。结果，被漫反射后的光到达导光板113b的上表面时，难以全反射，在上方透过，因此，在该边界部分的阴影的产生被抑制，能得到更均匀的面光源。

但是，专利文献4记载的面光源装置的结构具有下述问题。

在专利文献4记载的结构中，由于对导光部116b实施的粗糙面加工，亮度下降。这是因为：在导光部116b的上表面116e和下表面116f整体实施了粗糙面加工，因此，在导光部116b内产生漫反射，在上表面116e和下表面116f产生未被全反射而从导光部116b漏出的光。

上述那样的光虽然会通过在导光部116b的上表面116e的上部或下表面116f的下部设置的反射片114b返回到导光部116b内，但是会被反射片114b等吸收一部分，由此，光量产生损失，导致亮度下降。

另外，根据本申请发明人的研究还发现：在上述那样的结构的照明装置中，当上述导光部116b的长度短时，来自光源的光还没有被充分扩散就从发光部出射，结果，在导光体的光出射面存在光未到达的暗部分，产生发光状态变得不均匀的问题。

当上述导光部116b的长度短时，来自光源的光在导光部116b中未被充分扩散(即还没有扩展至导光部与发光部的边界面整体)就到达发光部。这是由以下原因引起的：从光源入射至导光部内的光，以在导光部的内面进行全反射、并且相对于该内面具有一定的临界角的方式从光源出射。入射至导光体的具有一定的临界角的光束，在导光部内行进的过程中呈放射状扩展，当上述导光部116b的长度短时，还没有扩展至导光部整体就到达发光部。

一般来说，与使用棒状光源相比，使用点状光源时上述问题更显著地发生。

在将这样的照明装置作为背光源使用的显示装置中，会导致显示品质的下降。

对上述问题、即由于导光部短而导致发光状态不均匀的问题进行了研究，结果得知：在使用点状光源的情况下，使导光部增长是1个解决方法。但是，当像专利文献4所记载的结构那样，在导光部整体设置扩散单元时，由于在导光部中全反射条件不满足而引起的亮度下降的问题，导光部越长变得越显著。

即，如上述那样在导光部整体设置有扩散单元的结构，会伴随亮度的下降，因此不能应用于使该导光部增长的结构。

此外，作为消除上述拐角区域S2的亮度下降的方法，在专利文献4中，如图13所示，记载有导光板的前端面不垂直，而形成为以上端向前方倾倒的方式倾斜的形状。

但是，即使在如上述那样使导光板的前端面倾斜的情况下，在搁置该前端面的另一个导光板一侧，也存在发光面的倾斜度急剧变化的部分。当像这样存在倾斜度急剧变化的部分时，在发光面仍然会产生亮度的均匀性受损的问题。

本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于提供：在将点状光源变换为面状光源的导光体中，能够抑制面状发光的亮度下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体；包括该导光体的照明装置；和通过包括上述照明装置，使显示品质提高的液晶显示装置。

为了解决上述课题，本发明的导光体包括：发光部，该发光部具有使来自点状光源的光进行面发光的发光面；和导光部，该导光部将来自上述光源的光向该发光部引导，该导光体的特征在于：

上述导光部构成为另一个导光体的发光部能够搁置在该导光部上，

在从上述发光部与上述导光部的边界直到从该边界到上述导光部的上述光源一侧的端部的中途位置为止的区域内的至少一部分区域，设置有具有使入射光扩散的作用的扩散单元。

此外，为了解决上述课题，本发明的照明装置的特征在于，包括上述记载的导光体。

另外，为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置的特征在于，包括上述记载的照明装置作为背光源。

根据上述结构，从点状光源出射并从导光部的受光面进入的光，在扩展成以点状光源为顶点的圆锥状或椭圆锥状之后，入射至导光部的内面。导光部被设计成满足从点状光源出射的光以比临界角大的入射角入射至导光部的内面的全反射条件，而且被设计成使得全反射反复进行、即全反射条件被保持。因此，从点状光源出射的光由导光部的内面反复进行全反射，朝向各个方向的光混杂在一起，被导入发光部。

此时，设置在导光部的扩散单元具有使入射光漫反射并扩散的作用，因此，从以满足全反射条件的入射角入射的光中产生出以更小的反射角反射的光。因此，由扩散单元扩散后的光的一部分或全部已经不满足上述全反射条件。

在这样的全反射条件被破坏的光中，也存在从发光部的发光面直接出射的光，在导光部内，也会产生未被全反射而从导光部的上表面或下表面漏出的光。

如上所述从导光部漏出的光包括：由导光部周围的介质反射，返回到导光部内，能够从发光部的发光面直接出射的第一成分；和由上述介质吸收的第二成分。在导光部的上表面的上部或下表面的下部设置有反射片的结构的情况下，导光部周围的介质是该反射片和将该反射片粘接于导光部的粘接剂层等，在没有设置那样的反射片的结构的情况下，导光部周围的介质是搁置在导光部上的另一个导光体、和存在于上述导光部与另一个导光体之间的空气等。

上述第一成分由上述全反射条件被破坏的光的成分构成，因此，在到达上述发光部的发光面时，能够直接从发光面出射。

即，上述第一成分是在观察者从倾斜方向观看发光面的情况下，使发光面的亮度均匀性提高的成分。

另一方面，上述第二成分是由导光部周围的介质吸收的成分，因此，是导致光量损失、结果也导致发光面的亮度下降和液晶显示装置的显示品质下降的成分。

在以往，完全不考虑由设置在导光部的扩散单元引起的亮度下降，在导光部的上表面和下表面整体实施粗糙面加工。

即，以往是上述第一成分和上述第二成分两者在导光部的光的行进早的阶段增加的结构，因此，在观察者从倾斜方向观看发光面的情况下，与没有实施粗糙面加工的情况相比，能够提高发光面的亮度均匀性，但是相反地，成为大幅伴随有发光面的亮度下降的结构。

另一方面，在本发明中，采用了在从上述发光部与上述导光部的边界直到从该边界到上述导光部的上述光源一侧的端部的中途位置为止的区域内的至少一部分区域设置扩散单元的结构。由此，第一成分的光在边界的附近直接从发光面出射，带来抑制在边界的附近产生暗区域的效果，第二成分的光与以往相比大幅减少，因此带来抑制光量损失的效果。

因此，能够实现：在将点状光源变换为面状光源的导光体中，能够抑制面状发光的亮度下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体；包括该导光体的照明装置；和通过包括上述照明装置，使显示品质提高的液晶显示装置。

此外，本发明的导光体优选：当将与上述发光面的相反侧的上述发光部的背面相连的上述导光部的背面相对于配置有上述光源的基板的延长面所成的倾斜角设为θ，将上述导光体的全反射临界角设为φ，将与上述延长面垂直的方向设为导光体的厚度方向，将与该厚度方向正交并且从上述导光部向发光部的方向设为长度方向，将上述导光部的上述光源一侧的端部的厚度设为h时，

从上述边界直到从该边界到光源的中途位置为止的区域，在考虑通过上述中途位置并与上述长度方向垂直的第一平面时，能够以上述边界与上述第一平面间的距离Z表示，

并且满足

0＜Z≤(h×tanφ)/{1-(tanφ×tanθ)}    (式1)

的关系。

上述导光部，如上所述，构成为另一个导光体的发光部能够搁置在该导光部上，因此，在发光部的发光面与和发光面相连的导光部的上表面之间形成有台阶。这样，台阶的内面的形状向导光体的内部成为凸形状，因此能够考虑与成为该凸形状的台阶的内面相接的接面。

上述接面与发光面交叉，并且在从上述边界到光源的中途位置与导光部的背面也交叉。在此，考虑相对于发光面的法线方向以与上述临界角φ相等的角度与发光面交叉的接面A。在该情况下，沿着该接面A，由导光部的背面侧全反射后的光，在直接到达发光面之后，由发光面全反射。以该接面A与导光部的背面交叉的中途位置Q为基准，在相对于中途位置Q更靠发光部的位置全反射后的光，在直接到达发光面之后，由发光面全反射，另一方面，在相对于上述中途位置Q更靠光源的位置全反射后的光，不能直接到达发光面，在导光部内继续全反射。

这样，上述中途位置Q成为产生由导光部的背面侧全反射，直接到达发光面之后，由发光面全反射的光的界限位置。

这样，在从上述边界到上述中途位置Q的范围，当设置扩散单元时，全反射条件由扩散单元破坏，生成相对于发光面以比上述临界角小的角度直接入射的光的成分和上述第一成分的光。这样全反射条件被破坏的上述光的成分，即使入射至发光面也不会被全反射，而向观察者侧漏出。即，由于全反射条件被保持，在边界的附近，在导光部的背面侧产生暗区域的问题得到解决。

上述的式1是将上述中途位置Q能够取的范围替换为上述边界与上述第一平面之间的距离Z，并以几何学方式导出的公式。关于其具体的导出方法将在实施方式中详细说明。

这样，能够实现能够使亮度的下降为最小限度，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体。

另外，能够使设置的扩散单元最小化，在制造成本方面，也能得到有利的效果。

此外，本发明的导光体优选上述扩散单元从上述发光部延伸设置到上述导光部。

为了使发光面的亮度更均匀，优选在上述发光部也设置上述扩散单元。在该情况下，设置上述扩散单元的范围为发光部和从上述发光部与上述导光部的边界直到从该边界到上述受光面的中途位置为止。

由此，能够得到在边界的附近，在导光部的背面侧产生暗区域的问题解决的同时，使发光面的亮度更均匀的优异效果。

在上述结构中，延伸设置是指扩散单元从发光部延长设置到导光部，但并不是仅指连续地设置。即，扩散单元的设置方式可以是像扩散片那样具有连续性的设置方式，也可以是由多个微棱镜构成扩散单元那样的具有不连续性的设置方式。

此外，根据上述结构，能够以一次生产工序从导光部到发光部形成上述扩散单元，因此，也能够得到不会导致制造工时的增加，能够高效率地生产上述导光体的效果。

另外，可以使设置在发光部的扩散单元和设置在导光部的扩散单元为不同种类。即，设置在发光部的扩散单元从适于使发光面的亮度均匀的种类中选择，设置在导光部的扩散单元从适于将在导光部的背面侧产生暗区域的问题消除的种类中选择。

此外，本发明的导光体优选上述扩散单元为扩散片。

根据上述结构，能够将作为上述扩散单元的扩散片简便地设置在上述导光体，能够容易地实现能够抑制亮度的下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体。

此外，本发明的导光体优选上述扩散单元通过粗糙面加工形成。

根据上述结构，上述粗糙面加工例如是在导光体的表面形成微细的凹凸、棱镜、透镜等，只要能够作为扩散单元使用，其形状和加工方法就没有特别限定。

对上述导光体实施了粗糙面加工，由此，能够容易地实现能够抑制亮度的下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体。

此外，本发明的导光体优选：上述扩散单元由反射面形成，该反射面使在从上述光源到上述中途位置的区域中被引导的光的一部分的反射角度变化。

根据上述结构，对从上述光源被引导到上述中途位置的光的一部分由上述反射面使反射角度变化，能够产生能够以导光体的全反射临界角以下的入射角度入射至上述发光部的发光面的成分。

因此，能够实现能够抑制亮度的下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体。

此外，本发明的导光体优选在上述发光部的至少一部分进一步设置有上述扩散单元。

根据上述结构，能够得到在上述导光体的发光部内进一步产生漫反射，能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的效果。

此外，本发明的导光体优选上述扩散单元以分布密度根据上述发光面的发光量而不同的方式设置。

根据上述结构，上述扩散单元在设置该扩散单元的面内，以分布密度根据上述导光体的发光面的发光量而不同的方式设置，因此，例如能够在光量相对少的区域将扩散单元设置得较多，在光量相对多的区域将扩散单元设置得较少。由此，能够得到在上述导光体的发光部的发光面使亮度的均匀性进一步提高的效果。

此外，本发明的导光体优选：当将与配置有上述光源的基板的延长面垂直的方向设为导光体的厚度方向，将与该厚度方向正交并且从上述导光部向发光部的方向设为长度方向，在上述边界，考虑与上述长度方向垂直的边界面时，存在于上述光源与上述发光部之间的上述导光部的长度被设定成：从上述光源出射并在上述导光体内呈放射状扩展的光束的横截面的大小在上述边界面为该边界面的大小以上。

根据上述结构，通过如上述那样规定存在于上述光源与发光部之间的导光部的长度(即，从光源向发光部的方向的导光部的长度)，从设置有上述光源的导光体外的空气层向导光体内入射的光，根据斯涅耳定律处于临界角以内，由此能够防止光还没有扩展至导光体内的整体就到达发光部的情况。因此，能够防止由于来自光源的光未被充分扩散就到达发光部，在导光体的发光面存在光到达的亮部分和光未到达的暗部分而引起的亮度不均匀。因此，能够实现能够使来自上述光源的光更均匀地出射的导光体。

此外，本发明的导光体优选：上述发光部的上述长度方向的长度Y与上述导光部的上述长度方向的长度X满足

X＜Y    (式2)

的关系。

根据上述结构，在上述长度方向上，导光部的长度小于发光部的长度，由此，在将各导光体以在一个导光体的导光部上搁置另一个导光体的发光部的方式配置的情况下能够防止导光体3层重叠的情况。因此，能够防止包括上述导光体的照明装置的厚度增加。

此外，本发明的导光体优选：当将与上述长度方向交叉的方向设为上述导光体的宽度方向，

将上述导光体的上述宽度方向的长度设为L1，将上述导光体的折射率设为n时，

在上述导光体的上述长度L1的中央部设置有一个上述光源的情况下，存在于上述光源与上述发光部之间的上述导光部的上述长度方向的距离X为

$X\&GreaterEqual;\frac{L1\&times;n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式3)。

为了从上述光源向导光体入射的光到达上述发光部与上述导光部的边界面整体，只要从光源向导光体入射并以临界角折射的光在导光部内到达导光体的宽度方向的两侧的端部即可。

根据上述结构，上述距离X的下限值被设定为：使从光源向导光体入射并以临界角折射的光在上述发光部与上述导光部的边界面扩展至导光体的宽度方向的两侧的端部的距离。因此，能够使从上述光源向导光体入射并以临界角折射的光扩展至上述发光部与上述导光部的边界面整体。

因此，能够实现能够使来自上述光源的光更均匀地出射的导光体。

在此，临界角是能够从折射率低的空气层向折射率高的导光体入射的光能够取的最大的折射角(相对于空气层与导光体的边界面的法线的倾斜角)。

例如，在导光体与空气层的边界面，导光体材料的折射率n2比空气层的折射率n1大(即n1＜n2)，因此，从空气层向导光体入射的光，向比入射光相对于法线的倾斜角(入射角)更靠近法线的方向折射。最大入射角90度时的折射角为上述的临界角。

此外，本发明的导光体优选：当将与上述长度方向交叉的方向设为上述导光体的宽度方向，在将发光色相互不同的多种光源相对于一个上述导光体沿上述宽度方向排列有多个的情况下，将配置在其排列方向的两端部的各光源间的距离设为L2，将上述导光体的上述宽度方向的长度设为L1，将上述导光体的折射率设为n，另外，将上述多个光源设置在上述导光体的上述长度L1的中央部时，存在于上述光源与上述发光部之间的上述导光部的上述长度方向的距离X为

$X\&GreaterEqual;\frac{(L1+L2)n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式4)。

根据上述结构，上述距离X的下限值被设定为：来自配置在距离导光体的一个端部最远的位置的上述光源的光入射至导光体，并以临界角折射时，到达导光体的上述端部的距离。因此，对于多个点状光源全部，能够使从上述光源向导光体入射并以临界角折射的光扩展至上述发光部与上述导光部的整个边界面。另外，临界角、即最大入射角90度时的折射角的大小，如上所述由导光体的折射率决定。

根据上述结构，在多个上述光源例如由红(R)、绿(G)、蓝(B)等不同颜色的发光二极管构成的情况下，能够避免各颜色的光还没有被均匀地混合就到达发光部，能够在发光部与导光部的边界面整体使各颜色的光均匀地混合。

因此，根据上述结构，在上述光源由发光色相互不同的多种光源构成的情况下，能够得到能够在导光体的发光面发出更均匀的光的效果。

即，在上述结构中，能够实现能够不增加新的部件而抑制亮度不均匀和色度不均匀的产生的导光体。

此外，在本发明的导光体中，优选：上述发光面由与照射对象相对的水平面和设置在该水平面与上述导光部之间且相对于该水平面倾斜的倾斜面构成，通过使倾斜面相对于上述水平面的倾斜连续地变化，上述倾斜面成为使该倾斜面与上述水平面连续的曲面。

根据上述结构，在上述水平面与上述导光部之间形成有倾斜面，由此，能够抑制发光面的亮度不均匀的产生。另外，通过使倾斜面相对于上述水平面的倾斜连接地变化，该倾斜面成为与上述水平面连续的曲面，由此，能够防止来自倾斜面的出射光与来自水平面的出射光之间的急剧的光路变化。由此，能够实现进一步抑制发光面整体的亮度不均的产生，使亮度均匀性进一步提高的导光体。

另外，某个关注的权利要求中记载的结构与其它的权利要求中记载的结构的组合，并不仅限于与由该关注的权利要求引用的权利要求中记载的结构的组合，只要能够达到本发明的目的，也能够与没有由该关注的权利要求引用的权利要求中记载的结构进行组合。

本发明的其它目的、特征和优点，通过以下所示的记载将能够充分理解。此外，本发明的优点通过参照附图的如下说明将会变得明白。

附图说明

图1是表示构成本发明的一个实施方式的液晶显示装置所具备的照明装置的发光单元的概略结构的截面图。

图2是表示上述发光单元的概略结构的立体图。

图3是表示在构成上述发光单元的导光体中设置扩散单元的范围的说明图，(a)和(b)表示上述导光体的概略结构，(c)以几何学方式表示设置扩散单元的位置。

图4是表示上述液晶显示装置的结构的截面图。

图5是表示构成本发明的另一个实施方式的液晶显示装置所具备的照明装置的发光单元的概略结构的立体图。

图6是概略地表示本发明的发光单元的变形例的立体图。

图7是概略地表示包括将多个图6的发光单元组合构成的照明装置的液晶显示装置的结构的截面图。

图8是概略地表示由多个微棱镜构成设置在本发明的导光体的扩散单元的例子的立体图。

图9是为了说明本发明的导光部的优选长度X而示意性地表示2个导光体和由LED组构成的光源的平面图。

图10是表示本发明的另一个实施方式的发光单元的概略结构的截面图。

图11是表示以往的串联结构的1个导光体中光的行进路线的图，(a)表示从发光面向正面方向出射的光，(b)表示从发光面向倾斜方向出射的光。

图12是表示对导光部的上表面或下表面进行了粗糙面加工的以往的面光源装置的概略截面图。

图13是表示呈以导光体的前端面的上端向前方倾倒的方式倾斜的形状的以往的面光源装置的概略截面图。

符号说明

2、2a            照明装置

3、3a            背光源

4                液晶显示装置

5                基板

6                光源

7、15、16        导光体

7a、15a、16a     发光面

7b、15b、16b     发光部

7c、15c、16c     导光部

8                边界面

9                扩散单元

10               反射片

17、18           微棱镜(扩散单元)

20               反射面(扩散单元)

L1               导光体的宽度方向的长度

L2               配置在两端部的各光源间的距离

Q                中途位置

X                导光部的长度

Y                发光部的长度

h     导光体的导光部的厚度

θ    导光体的背面与基板的倾斜角

n     导光体的折射率

φ    临界角

具体实施方式

以下，基于附图举例详细说明本发明的实施方式。但是，该实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别限定性的记载，就不是将本发明的范围仅限定于此的意思，而只是进行说明的例子。

本发明的一个实施方式的导光体、照明装置和液晶显示装置是：在将点状光源变换为面状光源的导光体中，能够抑制面状发光的亮度下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体；包括该导光体的照明装置；和通过包括上述照明装置，使显示品质提高的液晶显示装置。以下基于图1～10进行说明。

[实施方式1]

图4是表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置的结构的截面图。

图4表示包括照明装置2作为背光源3的液晶显示装置4的结构，该照明装置2由导光体7构成，该导光体7使来自点状光源6的光进行面发光，并且另一个导光体的发光部能够搁置在该导光体7上。

如图4所示，本发明的一个实施方式的液晶显示装置4包括液晶显示面板13和配置在液晶显示面板13的背面的背光源3，背光源3向液晶显示面板13照射光。

图1是表示构成上述液晶显示装置4所具备的照明装置2的发光单元1的概略结构的截面图。此外，图2是表示发光单元1的概略结构的立体图。

发光单元1包括基板5、上述光源6、上述导光体7、扩散单元9和反射片10，使从上述光源6出射的光扩散并进行面发光。

<导光体7的说明>

上述导光体7使从上述光源6出射的光从发光面7a进行面发光。发光面7a与作为照射对象的液晶显示面板13相对，是用于对液晶显示面板13照射光的面。

如上述图1和图2所示，在本实施方式中，导光体7包括：具有发光面7a的发光部7b；和将来自光源6的光向该发光部7b引导的导光部7c。发光部7b的厚度比导光部7c的厚度大，在导光部7c与发光部7b的边界设置有台阶。在发光部7b内，成为随着与光源6的距离变大，厚度逐渐变小的形状。

另外，在上述导光体7的导光部7c上能够搁置另一个导光体的发光部7b。由此，通过将多个导光体7组合，能够形成共面状的大的发光面。

上述导光体7由聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等透明树脂形成即可，但并不限定于这些，能够由作为导光体一般使用的材料形成。导光体7能够通过例如注射成型、挤出成型、热压成型、切削加工等形成。但是，并不限定于这些方法，只要是能够发挥同样特性的加工方法，什么样的方法都可以。

<扩散单元9的说明>

上述扩散单元9是将从光源6出射、满足全反射条件而在导光部7c内传播的光La的上述全反射条件破坏，使该光漫反射的单元，设置在从上述发光部7b与上述导光部7c的边界面8直到从该边界面8到上述导光部7c的上述光源6一侧的端部的中途位置为止的区域内的至少一部分区域。

由此，上述扩散单元9，在从倾斜方向观看时，在不发光的阴影部分(参照图11(b)的区域S1)，能够使光从发光部7b的发光面7a出射。另外，关于在导光部7c设置扩散单元9的优选位置，将在后面进行详细说明。

另外，为了使发光面7a的亮度更均匀，优选在上述发光部7b也设置上述扩散单元9。通过形成为上述那样的结构，能够使光以更均匀的亮度高效率地从发光面7a向液晶显示面板13一侧出射。

作为如上述那样设置在导光体7的扩散单元9的加工和处理方法，可举出例如通过模具成形进行的棱镜加工、压花加工、印刷处理等，没有特别限定，能够适当地采用公知的加工方法。

此外，也有在上述导光体7设置扩散片作为上述扩散单元9的方法。

另外，也能够使上述扩散单元9从上述发光部7b延伸设置到上述导光部7c。

在上述结构中，延伸设置是指扩散单元9从发光部7b延长设置到导光部7c，但并不是仅指连续地设置。即，扩散单元9的设置方式可以是像扩散片那样具有连续性的设置方式，也可以是由多个微棱镜构成扩散单元那样的具有不连续性的设置方式。

根据上述结构，能够以一次生产工序从导光部7c到发光部7b形成上述扩散单元9，因此，也能够得到不会导致制造工时的增加，能够高效率地生产上述导光体7的效果。

另外，可以使设置在发光部7b的扩散单元9和设置在导光部7c的扩散单元9为不同种类。即，设置在发光部7b的扩散单元9从适于使发光面7a的亮度均匀的种类中选择，设置在导光部7c的扩散单元9从适于将在导光部7c的背面侧产生暗区域的问题消除的种类中选择。

<在导光部设置扩散单元所产生的效果>

以下，基于图1、图2和图4举例详细说明本发明的第一实施方式。

从点状光源6出射并从导光部7c的受光面进入的光La，在扩展成以点状光源6为顶点的圆锥状或椭圆锥状之后，入射至导光部7c的内面。导光部7c被设计成满足从点状光源6出射的光以比临界角大的入射角入射至导光部7c的内面的全反射条件，而且被设计成使得全反射反复进行、即全反射条件被保持。因此，从点状光源6出射的光由导光部7c的内面反复进行全反射，朝向各个方向的光混杂在一起，被导入发光部7b。

此时，设置在导光部7c的扩散单元9具有使入射光La漫反射并扩散的作用，因此，从以满足全反射条件的入射角入射的光中产生出以更小的反射角反射的光Lb。因此，由扩散单元9扩散后的光的一部分或全部已经不满足上述全反射条件。即，保持全反射条件而被导入发光部7b的光Lc，由扩散单元9大幅减少。

在这样的全反射条件被破坏的光中，也存在从发光部7b的发光面7a直接出射的光，在导光部7c内，也会产生未被全反射而从导光部7c的上表面或下表面漏出的光。

如上所述从导光部7c漏出的光包括：由导光部7c周围的介质反射，返回到导光部7c内，能够从发光部7b的发光面7a直接出射的第一成分；和由上述介质吸收的第二成分。在导光部7c的上表面的上部或下表面的下部设置有反射片10的结构的情况下，导光部7c周围的介质是该反射片10和将该反射片10粘接于导光部7c的粘接剂层等，在没有设置那样的反射片10的结构的情况下，导光部7c周围的介质是搁置在导光部7c上的另一个导光体7、和存在于上述导光部7c与另一个导光体7之间的空气等。

上述第一成分由上述全反射条件被破坏的光的成分构成，因此，在到达上述发光部7b的发光面7a时，能够直接从发光面7a出射。

即，上述第一成分是在观察者从倾斜方向观看发光面7a的情况下，使发光面7a的亮度均匀性提高的成分。

另一方面，上述第二成分是由导光部7c周围的介质吸收的成分，因此，是导致光量损失、结果也导致发光面7a的亮度下降和液晶显示装置4的显示品质下降的成分。

在以往，完全不考虑由设置在导光部的扩散单元引起的亮度下降，在导光部的上表面和下表面整体实施粗糙面加工。

即，以往是上述第一成分和上述第二成分两者在导光部的光的行进早的阶段增加的结构，因此，在观察者从倾斜方向观看发光面的情况下，与没有实施粗糙面加工的情况相比，能够提高发光面的亮度均匀性，但是相反地，成为大幅伴随有发光面的亮度下降的结构。

另一方面，在本实施方式中，使用了在从上述发光部7b与上述导光部7c的边界面8直到从该边界面8到上述导光部7c的上述光源6一侧的端部的中途位置为止的区域内的至少一部分区域设置扩散单元9的结构。由此，第一成分的光在边界面8的附近直接从发光面7a出射，带来抑制在边界面8的附近产生暗区域的效果，第二成分的光与以往相比大幅减少，因此带来抑制光量损失的效果。

因此，能够实现：在将点状光源6变换为面状光源的导光体7中，能够抑制面状发光的亮度下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面7a的亮度的均匀性进一步提高的导光体7；包括该导光体7的照明装置2；和通过包括上述照明装置2，使显示品质提高的液晶显示装置4。

<将在导光部设置扩散单元的位置进一步具体化>

以下，基于图3进一步详细地进行说明。

图3的(a)和图3的(b)是表示上述导光体7的概略结构的截面图，图3的(c)是以几何学方式表示设置扩散单元的位置的说明图。

如图3的(a)所示，上述导光部7c构成为另一个导光体7的发光部7b能够搁置在该导光部7c上，因此，在发光部7b的发光面7a与和发光面7a相连的导光部7c的上表面之间形成有台阶。这样，台阶的内面的形状向导光体7的内部成为凸形状，因此能够考虑与成为该凸形状的台阶的内面相接的接面。

上述接面与发光面7a交叉，并且在从上述边界面8到光源6的中途位置与导光部7c的背面(将发光部7b中与发光面7a相反的一侧作为发光部7b的背侧)也交叉。在此，考虑相对于发光面7a的法线方向以与上述临界角相等的角度与发光面7a交叉的接面A。在该情况下，沿着该接面A，由导光部7c的背面侧全反射后的光，在直接到达发光面7a之后，由发光面7a全反射。以该接面A与导光部7c的背面交叉的中途位置Q为基准，在相对于中途位置Q更靠发光部7b的位置全反射后的光，在直接到达发光面7a之后，由发光面7a全反射，另一方面，在相对于上述中途位置Q更靠光源6的位置全反射后的光，不能直接到达发光面7a，在导光部7c内继续全反射。

这样，上述中途位置Q成为产生由导光部7c的背面侧全反射，直接到达发光面7a之后，由发光面7a全反射的光的界限位置。

这样，在从上述边界面8到上述中途位置Q的范围，当设置扩散单元9时，全反射条件由扩散单元9破坏，生成相对于发光面7a以比上述临界角小的角度直接入射的光的成分和上述第一成分的光。这样全反射条件被破坏的上述光的成分，即使入射至发光面7a也不会被全反射，而向观察者侧漏出。即，由于全反射条件被保持，在边界面8的附近，在导光部7c的背面侧产生暗区域的问题得到解决。

此外，在图3的(b)、图6和图7中，表示导光体16的台阶部分的形状为曲面的情况。

导光体16的台阶部分的形状不像导光体7那样屹立而成为缓和的倾斜的曲面，因此，来自光源6的光被边界面8遮挡而产生成为阴影的区域(参照图11(b)的区域S2)的问题得到减轻。

另外，导光体16的台阶部分的倾斜从导光部16c的上表面到发光面16a连续并且平滑地变化，因此不会使从导光部16c被导入发光部16b的光的行进路线急剧地变化。由此，能够进一步抑制发光面16a整体的亮度不均的产生，实现使亮度均匀性进一步提高的照明装置2。

以下，基于图3详细说明以几何学方式导出上述中途位置Q能够取的范围的方法。

在形成上述导光体7的材质的折射率为n的情况下，该材质的临界角φ根据斯涅耳定律，能够如下述那样求出。

sinφ＝1/n    (式5)

以通过上述式5导出的临界角φ以上的角度向导光部7c的内面和发光面7a入射的光，被全反射，不会向导光体7之外出射。

因此，如图3的(a)和图3的(b)所示，通过将扩散单元9设置直到上述中途位置Q，能够实现能够使亮度的下降为最小限度，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体7、16，其中上述中途位置Q是：以与上述导光体7、16的发光面7a、16a的法线成临界角的角度φ的方式划出的线与上述导光体7、16在位于边界面8上或者导光体16的倾斜面上的点P相接时，该线与导光体7、16的背面的交叉点。

无论导光体的台阶部分的形状为曲面还是为其它形状，只要接点P确定上述关系就成立。

另外，能够认为：在导光体7、16的任一个中，通过上述接点P的铅垂线成为将发光部和导光部分开的边界线。

另外，基于图3的(a)和图3的(c)具体地说明在导光部7c或导光部16c设置上述扩散单元9的范围的求取方法。

将与上述发光面7a的相反侧的上述发光部7b的背面相连的上述导光部7c的背面相对于配置有上述光源6的基板5的延长面所成的倾斜角设为θ，将上述导光体7的全反射临界角设为φ，将与上述延长面垂直的方向设为导光体7的厚度方向，将与该厚度方向正交并且从上述导光部7c向发光部7b的方向设为长度方向，将上述导光部7c的上述光源6一侧的端部的厚度设为h。

导光部7c的上表面与背面平行地形成，因此，从上述点P引至导光体7或导光体16的背面的垂线的长度等于上述厚度h。此外，在将从上述点P引出的上述垂线延长至基板5的延长面时，由垂线与延长面的交点、上述点P和上述中途位置Q这三点构成直角三角形。

当将该直角三角形的底边的长度、即上述边界与中途位置Q的距离设为Z，并将从直角三角形的高减去上述厚度h而得到的长度设为k时，根据图3的(c)能够导出下述的式6和式7。

tanθ＝k/Z    (式6)

tan(90-φ)＝(h+k)/Z    (式7)

根据上述式6和上述式7，能够求出表示设置上述扩散单元9的范围的距离Z。

Z＝(h×tanφ)/{1-(tanφ×tanθ)}    (式8)

另外，在考虑通过上述中途位置Q并与上述导光体7的上述长度方向垂直的第一平面时，上述距离Z也能够表达为上述边界与上述第一平面之间的距离。

这样，从上述发光部7b与导光部7c的边界或上述发光部16b与导光部16c的边界直到从该边界到光源6的中途位置Q为止的区域，能够以上述距离Z表示，具有满足

0＜Z≤(h×tanφ)/{1-(tanφ×tanθ)}    (式1)

的关系的范围。

根据上述结构，能够实现能够使亮度的下降为最小限度，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体7、16。

另外，能够使设置的扩散单元9最小化，在制造成本方面，也能得到有利的效果。

参照图4对上述的本实施方式的液晶显示装置4进一步进行说明。在本实施方式中，作为液晶显示装置4，使用使来自背光源3的光透过而进行显示的透过型的液晶显示装置4。

另外，液晶显示面板13的结构没有特别限定，能够适当地使用公知的液晶面板。图示虽然省略，但是液晶显示面板13例如具有以下结构：包括形成有多个TFT(薄膜晶体管)的有源矩阵基板和与该有源矩阵基板相对的彩色滤光片基板，并利用密封材料在这些基板间封入有液晶层。

上述基板5用于配置光源6，其延长面构成对本发明而言成为基准的面。上述发光面7a与上述延长面平行。为了实现亮度提高，基板5优选为白色。另外，在基板5的背面(安装有光源6的面的相反侧的面)侧，虽然没有图示，但是安装有用于对构成光源6的各LED进行点亮控制的驱动器。即，驱动器与LED一起安装在同一基板5。通过安装在同一基板，能够削减基板的数量，并且能够削减连接基板间的连接器等，因此，能够实现装置的成本降低。此外，因为基板的数量少，所以也能够实现背光源3的薄型化。

反射片10以其端部被夹在基板5与导光体7的端部之间，并且与导光体7的背面(与发光面7a相对的面)接触的方式设置。反射片10对光进行反射，使光从发光面7a高效率地出射。

扩散板11以覆盖由各导光体7的发光面7a形成的共面状的发光面整体的方式，从发光面7a离开规定的距离，与发光面7a相对配置。扩散板11使从导光体7的发光面7a出射的光扩散，并向后述的光学片12照射。在本实施方式中，作为扩散板11，使用厚度2.0mm的住友化学株式会社制造的“SUMIPEX E RMA10”。

光学片12由在导光体7的前面侧重叠配置的多个片构成，使从导光体7的发光面7a出射的光均匀化并且会聚，并向液晶显示面板13照射。即，作为光学片12，能够应用使光会聚并散射的扩散片、使光会聚并使正面方向(液晶显示面板13的方向)的亮度提高的透镜片、通过对光的一个偏光成分进行反射并使另一个偏光成分透过而使液晶显示装置4的亮度提高的偏光反射片等。这些优选根据液晶显示装置4的价格和性能而适当地组合使用。另外，在本实施方式中，作为一个例子，扩散片使用KIMOTO株式会社制造的“LIGHT-UP250GM2”，棱镜片使用住友3M株式会社制造的“ThickRBEF”，偏光片使用住友3M株式会社制造的“DBEF-D400”等。

通过上述各部件的结构，从光源6出射的光，如图4所示，在受到散射作用和反射作用的同时在导光体7内传播，从发光面7a出射，通过扩散板11和光学片12到达液晶显示面板13。

光源6沿着距离发光部7b最远的一侧的导光部7c的端部配置。只要是点状光源，其种类就没有特别限制，在本实施方式中，作为光源6，使用作为点状光源的发光二极管(LED)。

图5是概略地表示本发明的发光单元的另一个结构例的立体图。

在图5所示的发光单元1a中，光源6由发光色相互不同的多种发光二极管构成。具体地说，上述光源6由将红(R)、绿(G)、蓝(B)这3种颜色的发光二极管排列配置多个而成的LED组构成。通过将该3种颜色的发光二极管组合而构成光源6，能够在发光面7a照射白色的光。

另外，发光二极管的颜色的组合能够基于各颜色的LED的发色特性和根据液晶显示装置4的利用目的而期望的背光源3的发色特性等适当地决定。由该LED组构成的光源6安装在基板5上。另外，作为光源6，也可以使用各颜色的LED芯片被成形为1个组件的侧发光型的LED。由此，能够得到色再现范围广的背光源。

[实施方式2]

接着，基于图2和图9对本发明的第二实施方式进行说明。另外，在本实施方式中说明的内容以外的结构与上述实施方式1相同。此外，为了方便说明，对于与上述实施方式1的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，并省略其说明。

<导光部的长度>

在如本实施方式的照明装置2那样，将点状光源6和导光体7组合的情况下，从光源6出射的光束在导光体7内具有临界角φ呈放射状扩展。

在此，临界角φ是能够从折射率低的空气层向折射率高的导光体入射的光能够取的最大的折射角(相对于空气层与导光体的边界面的法线的倾斜角)。

例如，在导光体与空气层的边界面，导光体材料的折射率n2比空气层的折射率n1大(即n1＜n2)，因此，从空气层向导光体入射的光，向比入射光相对于法线的倾斜角(入射角)更靠近法线的方向折射。最大入射角90度时的折射角为上述的临界角φ。

即，在本实施方式中，从设置在空气层的光源6出射的光束在导光体7内具有临界角φ呈放射状扩展。另外，空气层与导光体7的边界面的导光体7一侧的临界角φ，基于由导光体7的材料决定的折射率n，根据斯涅耳定律决定。

导光体7的导光部7c具有使以该临界角φ在导光体7内折射的光束在到达发光部7b之前充分地扩展的作用。

但是，在以往的照明装置中，没有规定导光部的长度，因此存在下述那样的问题。

以下，基于图9详细地进行说明。

图9是为了说明导光部7c的优选长度X而示意性地表示2个导光体7和由LED组构成的光源6的平面图。

如图9所示，在以往，没有规定导光部7c的长度(具体地说，从光源6向发光部7b的方向D1的导光部7c的长度X)，因此，当导光部7c的长度比规定的值短时，在导光体7中以临界角φ折射的光，在导光部7c内扩展到导光体7的横向宽度之前就到达发光部7b。由此，在导光体7的发光面7a，在导光体7的宽度方向D2的两端部存在光未到达的暗部分，产生发光状态不均匀的问题。在将这样的照明装置作为背光源使用的显示装置中，会导致显示品质的下降。

此外，特别是光源6由将红(R)、绿(G)、蓝(B)这3种颜色的发光二极管排列配置多个而成的LED组构成的情况下，导光部7c也承担作为用于使各个颜色混合以使在发光面7a出射白色光的混色区域的作用。在这样的照明装置中，当导光部7c(混色区域)的长度短时，各颜色的光未被完全混合，分离为各个颜色的光从发光部7b的发光面7a出射，成为亮度不均匀的原因。

于是，在本实施方式中，设定存在于光源6与发光部7b之间的导光部7c的长度X，使得：从光源6出射并在导光体7内呈放射状扩展的光束的横截面的大小，在发光部7b与导光部7c的边界面成为该边界面的大小以上。

通过如上述那样规定导光部7c的长度X，能够防止具有一定的临界角φ在导光体7内折射的光，还没有扩展到整个导光体7内就到达发光部7b的情况。因此，能够防止由于在导光体7的发光面7a存在光到达的亮部分和光未到达的暗部分而引起的亮度不均匀。

另外，在本实施方式中，如图2所示，在将导光体7中发光部7b的长度方向的长度设为Y时，导光部7c的长度X与发光部7b的长度Y满足

X＜Y    (式2)

的关系。

即，在一个导光体7中，导光部7c的长度X小于发光部7b的长度Y。由此，能够防止在将各导光体串联配置的情况下导光体3层重叠的情况。因此，能够防止照明装置2的厚度增加。

接着，对在本实施方式中，相对于1个导光体7设置有1个作为光源6的LED的情况进行说明。图2中表示相对于1个导光体7设置有1个作为光源6的LED的发光单元1的构造。

在图2所示的发光单元1中，相对于1个导光体7，在导光部7c的端部配置有1个白色的LED作为光源6。另外，由该白色LED构成的光源6配置在导光体7的宽度方向的长度L1的中央部。由此，与光源6在导光体7的宽度方向上配置在偏向任一个端部的位置的情况相比较，能够将导光部7c的长度X设定得较短。

接着，对导光部7c的长度X的下限值的具体设定方法进行说明。

在如上述那样光源6仅由1个LED构成的情况下，为了从光源6向导光体7入射的光到达发光部7c与导光部7b的边界面8整体，只要从光源6向导光体7入射并以临界角φ折射的光在边界面8到达导光体7的宽度方向的两侧的端部即可。

用于满足这样的条件的距离X的下限值是：使从光源6向导光体7入射并以临界角φ折射的光在发光部7b与导光部7c的边界面8扩展至导光体7的宽度方向的两侧的端部的距离。

这样的下限值X为满足

tanφ＝(L1/2)/X＝L1/2X    (式a)

的X的值。

在此，根据斯涅耳定律可得到：

sinφ＝1/n    (式b)。

此外，根据三角函数的公式可得到：

$\tan \mathrm{\&phi;}=\frac{\sin \mathrm{\&phi;}}{\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&phi;})}}$ (式c)。

根据上述的(式a)～(式c)，X的下限值为满足下述的(式d)的值。

$L1/2X=\frac{1}{n\sqrt{\{1-(1-n^2)\}}}$

$X=\frac{L1\&times;n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式d)

从而，距离X优选满足下述的(式3)。

$X\&GreaterEqual;\frac{L1\&times;n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式3)

如以上所述，从设置有光源6的导光体外的空气层入射至导光体7的光，根据斯涅耳定律处于临界角φ以内，基于此，导光部7c的长度X的优选范围像上述的(式3)那样被规定。另外，该临界角φ是由形成导光体7的材料的折射率n决定的值。

根据将上述那样的发光单元1组合而构成的照明装置2，对于多个光源全部，能够使从光源向导光体入射并以临界角折射的光扩展至上述发光部与上述导光部的边界面整体。

接着，对在本实施方式中相对于1个导光体7设置有多个作为光源6的LED的情况进行说明。图9是为了说明导光部7c的优选长度X而示意性地表示2个导光体7和由LED组构成的光源6的平面图。

在图9中表示了在照明装置2a中，在宽度方向D2配置的2个导光体7。如图9所示，在此说明的例子中，光源6由红色的LED(R-LED)、绿色的LED(G-LED)、蓝色的LED(B-LED)和绿色的LED(G-LED)依次沿导光体的端部在宽度方向D2排列而成的LED组构成。由该LED组构成的光源6相对于一个导光体各设置有一个。

在此，在构成光源6的一个LED组中，将配置在其排列方向的两端部的各光源间的距离(图9中R-LED与G-LED的距离)设为L2，将导光体7的宽度方向D2的长度设为L1，将导光体7的折射率设为n。从设置有光源6的导光体外的空气层入射至导光体7的光，如上述那样根据斯涅耳定律处于临界角φ以内。

此时，为了从光源6向导光体7入射的光到达发光部7b与导光部7c的边界面8整体，只要从光源6向导光体7入射并以临界角φ折射的光在边界面8到达导光体7的宽度方向D2的两侧的端部即可。

满足这样的条件的距离X的下限值是：来自构成光源6的多个LED中配置在距离导光体7的一个端部最远的位置的LED的光，入射至导光体并以临界角φ折射时，在边界面8到达导光体7的上述端部的距离。即，在图10中，从配置在最左侧的LED(即R-LED)入射并以临界角φ在导光体7中折射的光，如虚线所示，在发光部7b与导光部7c的边界面8上到达导光体7的端部的情况下的距离为距离X的下限值即可。

这样的下限值X是满足

tanφ＝{(L1+L2)/2}/X＝(L1+L2)/2X    (式a-1)

的值。

在此，根据斯涅耳定律可得到：

sinφ＝1/n    (式b)。

此外，根据三角函数的公式可得到：

$\tan \mathrm{\&phi;}=\frac{\sin \mathrm{\&phi;}}{\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&phi;})}}$ (式c)。

根据上述的(式a-1)～(式c)，X的下限值为满足下述的(式d-1)的值。

$(L1+L2)/2X=\frac{1}{n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}$

$X=\frac{(L1+L2)n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式d-1)

从而，距离X优选满足下述的(式4)。

$X\&GreaterEqual;\frac{(L1+L2)n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式4)

另外，在满足上述的(式4)时，光源6配置在各导光体7的宽度方向D2的长度L1的中央部。由此，与光源6在导光体7的宽度方向D2配置在偏向任一个端部的位置的情况相比较，能够将导光部7c的长度X设定得较短。

如以上所述，从设置有光源6的导光体外的空气层入射至导光体7的光，根据斯涅耳定律处于临界角φ以内，基于此，导光部7c的长度X的优选范围像上述的(式4)那样被规定。另外，该临界角φ是由形成导光体7的材料的折射率n决定的值。

例如，在导光体7由聚碳酸酯形成的情况下，折射率n为1.59，临界角φ为38度。此外，在导光体7由PMMA形成的情况下，折射率n为1.49，临界角φ为42度。

在此，举出导光部7c的距离X的具体范围的一个例子。

例如，在导光体7由聚碳酸酯形成，导光体7的宽度方向D2的尺寸L1为24mm，构成光源6的两端的LED间的距离L2为3mm的情况下，X为16.6mm以上。另一方面，关于距离X的上限值，例如在发光部7b的距离Y为27mm的情况下，只要小于27mm即可。在具有这样的各尺寸的发光单元1a中，导光部7c的距离X能够为例如25mm。

根据将上述那样的发光单元1a组合而构成的照明装置2a，对于多个光源全部，能够使从光源向导光体入射并以临界角折射的光扩展至上述发光部与上述导光部的边界面整体。在多个光源由不同颜色的发光二极管构成的情况下，能够避免各颜色的光还没有被均匀地混合就到达发光部，能够在发光部与导光部的边界面整体将各颜色的光均匀地混合。

此外，根据上述结构，导光部7c的距离X小于发光部7b的距离Y，由此，能够防止在将各导光体串联配置的情况下导光体3层重叠的情况，能够防止照明装置的厚度增加。

[实施方式3]

接着，基于图8对本发明的第三实施方式进行说明。另外，在本实施方式中说明的内容以外的结构与上述实施方式1相同。此外，为了方便说明，对于与上述实施方式1的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，并省略其说明。

图8是表示构成本发明的另一个实施方式的液晶显示装置所具备的照明装置的发光单元的概略结构的立体图。

如图8所示，在上述发光部7b的与发光面7a相反的一侧的面上，设置有用于对从导光体7发出的光进行扩散的多个微棱镜(扩散单元)17、18。微棱镜17设置在发光部7b的与发光面相对的背面，微棱镜18在导光部7c的背面，以使微棱镜17延伸的方式设置，并且设置在从上述边界面8直到从该边界面8到上述导光部7c的上述光源6一侧的端部的中途位置Q为止的区域内。

微棱镜18发挥在边界面8的附近使全反射条件破坏，防止在边界面8的附近产生暗区域的作用，微棱镜17发挥使从导光部7c导入的光漫反射，作为具有更均匀的亮度的光从发光面7a出射的作用。

此外，该多个微棱镜17、18具有能够以分布密度根据上述发光面7a的发光量而不同的方式设置的优点。在该情况下，例如，能够在光量相对少的区域将微棱镜17、18设置得较多，在光量相对多的区域将微棱镜17、18设置得较少。由此，能够得到能够使上述发光面7a的亮度的均匀性进一步提高的效果。

[实施方式4]

接着，基于图10对本发明的第四实施方式进行说明。另外，在本实施方式中说明的内容以外的结构与上述实施方式1相同。此外，为了方便说明，对于与上述实施方式1的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，并省略其说明。

图10是表示构成本发明的另一个实施方式的液晶显示装置所具备的照明装置的发光单元的概略结构的截面图。

如图10所示，构成本实施方式的发光单元1d的导光体15包括与上述发光部7b对应的发光部15b和与上述导光部7c对应的导光部15c，导光部15c的上述扩散单元的设置方式与上述导光体7不同。

更具体地说，上述扩散单元在从上述发光部15b与上述导光部15c的边界面19直到从该边界面19到上述导光部15c的光源6一侧的端部的上述中途位置Q为止的区域，由使被引导的光的一部分的反射角度变化的反射面20形成。

另外，当考虑以在一个导光体15的导光部15c上搁置另一个导光体15的发光部15b的方式将各导光体15串联配置时，为了不妨碍该串联配置，优选使反射面20向导光部15c的内侧凹陷。

根据上述结构，对从上述光源6被引导到上述中途位置Q的光的一部分由上述反射面20使反射角度变化，能够产生能够以导光体15的全反射临界角以下的入射角度入射至上述发光部15b的发光面15a的成分。

因此，能够实现能够抑制亮度的下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体。

在发明的详细说明部分记载的具体的实施方式或实施例，只是为了使本发明的技术内容清楚，不应当仅限定于那样的具体例子狭义地解释，在本发明的精神和权利要求的范围内，能够进行各种变更而实施。此外，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

本发明的导光体，如以上所述，在从上述发光部与上述导光部的边界面直到从该边界面到上述导光部的上述光源一侧的端部的中途位置为止的区域内的至少一部分区域，设置有具有使入射光扩散的作用的扩散单元。

此外，本发明的照明装置，如以上所述，包括上述导光体。

另外，本发明的液晶显示装置，如以上所述，包括上述照明装置作为背光源。

因此，能得到以下效果：能够实现在将点状光源变换为面状光源的导光体中，能够抑制面状发光的亮度下降，并且无论从哪个方向观看都能够使发光面的亮度的均匀性进一步提高的导光体；包括该导光体的照明装置；和通过包括上述照明装置，使显示品质提高的液晶显示装置。

在发明的详细说明部分记载的具体的实施方式或实施例，只是为了使本发明的技术内容清楚，不应当仅限定于那样的具体例子狭义地解释，在本发明的精神和权利要求的范围内，能够进行各种变更而实施。

产业上的可利用性

本发明能够应用于将点状光源变换为面状光源的导光体、包括该导光体的照明装置和包括该照明装置的液晶显示装置。

Claims (15)

1.一种导光体，其包括：发光部，该发光部具有使来自点状光源的光进行面发光的发光面；和导光部，该导光部将来自所述光源的光向该发光部引导，该导光体的特征在于：

所述导光部构成为另一个导光体的发光部能够搁置在该导光部上，

在从所述发光部与所述导光部的边界直到从该边界到所述导光部的所述光源一侧的端部的中途位置为止的区域内的至少一部分区域，设置有具有使入射光扩散的作用的扩散单元。

2.如权利要求1所述的导光体，其特征在于：

当将与所述发光面的相反侧的所述发光部的背面相连的所述导光部的背面相对于配置有所述光源的基板的延长面所成的倾斜角设为θ，将所述导光体的全反射临界角设为φ，将与所述延长面垂直的方向设为导光体的厚度方向，将与该厚度方向正交并且从所述导光部向发光部的方向设为长度方向，将所述导光部的所述光源一侧的端部的厚度设为h时，

从所述边界直到从该边界到光源的中途位置为止的区域，在考虑通过所述中途位置并与所述长度方向垂直的第一平面时，能够以所述边界与所述第一平面间的距离Z表示，

并且满足

0＜Z≤(h×tanφ)/{1-(tanφ×tanθ)}    (式1)

的关系。

3.如权利要求1或2所述的导光体，其特征在于：

所述扩散单元从所述发光部延伸设置到所述导光部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的导光体，其特征在于：

所述扩散单元为扩散片。

5.如权利要求1至3中任一项所述的导光体，其特征在于：

所述扩散单元通过粗糙面加工形成。

6.如权利要求1或2所述的导光体，其特征在于：

所述扩散单元由反射面形成，该反射面使在从所述光源到所述中途位置的区域中被引导的光的一部分的反射角度变化。

7.如权利要求1、2和4至6中任一项所述的导光体，其特征在于：

在所述发光部的至少一部分进一步设置有所述扩散单元。

8.如权利要求3或7所述的导光体，其特征在于：

所述扩散单元以分布密度根据所述发光面的发光量而不同的方式设置。

9.如权利要求1至8中任一项所述的导光体，其特征在于：

当将与配置有所述光源的基板的延长面垂直的方向设为导光体的厚度方向，将与该厚度方向正交并且从所述导光部向发光部的方向设为长度方向，在所述边界，考虑与所述长度方向垂直的边界面时，

存在于所述光源与所述发光部之间的所述导光部的长度被设定成：从所述光源出射并在所述导光体内呈放射状扩展的光束的横截面的大小在所述边界面为该边界面的大小以上。

10.如权利要求9所述的导光体，其特征在于：

所述发光部的所述长度方向的长度Y与所述导光部的所述长度方向的长度X满足

X＜Y    (式2)

的关系。

11.如权利要求10所述的导光体，其特征在于：

当将与所述长度方向交叉的方向设为所述导光体的宽度方向，

将所述导光体的所述宽度方向的长度设为L1，将所述导光体的折射率设为n时，

在所述导光体的所述长度L1的中央部设置有一个所述光源的情况下，存在于所述光源与所述发光部之间的所述导光部的所述长度方向的距离X为

$X\&GreaterEqual;\frac{L1\&times;n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式3)。

12.如权利要求10所述的导光体，其特征在于：

当将与所述长度方向交叉的方向设为所述导光体的宽度方向，

在将发光色相互不同的多种光源相对于一个所述导光体沿所述宽度方向排列有多个的情况下，将配置在其排列方向的两端部的各光源间的距离设为L2，将所述导光体的所述宽度方向的长度设为L1，将所述导光体的折射率设为n，

另外，将所述多个光源设置在所述导光体的所述长度L1的中央部时，

存在于所述光源与所述发光部之间的所述导光部的所述长度方向的距离X为

$X\&GreaterEqual;\frac{(L1+L2)n\sqrt{\{1-(1/n^2)\}}}{2}$ (式4)。

13.如权利要求1至12中任一项所述的导光体，其特征在于：

所述发光面由与照射对象相对的水平面和设置在该水平面与所述导光部之间且相对于该水平面倾斜的倾斜面构成，

通过使倾斜面相对于所述水平面的倾斜连续地变化，所述倾斜面成为使该倾斜面与所述水平面连续的曲面。

14.一种照明装置，其特征在于：

包括权利要求1至13中任一项所述的导光体。

15.一种液晶显示装置，其特征在于：

包括权利要求14所述的照明装置作为背光源。

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