CN102155677B - 面光源装置及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以降低光源附近的漏光使其更均匀地发光，通过射出指向特性窄的光而可使发光亮度提高的面光源装置。导光基板(38)由将点光源(32)的光导入的光导入部(42)、使光从光出射面(44)向外部射出的导光板主体(41)构成。在导光板主体(41)的光出射面(44)设有多个扩散图案(46)。在导光板主体(41)的下表面形成有折射率比导光基板(38)低的低折射率层(39)，在低折射率层(39)的下表面形成有反射层(40)。另外，点光源(32)位于与光导入部(42)的端面相对的位置。在光导入部(42)的上表面设有越远离点光源(32)、光导入部(42)的厚度越厚的方式倾斜的锥形部(45)。

Description

面光源装置及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及面光源装置及液晶显示装置，具体而言，涉及能够消除发光面的亮度不均同时实现射出光的窄指向性，并且可实现发光面的均匀和高亮度化的面光源装置、和使用该面光源装置的液晶显示装置。

背景技术

(关于专利文献1)

为了将用于液晶显示装置等的背光灯薄型化，需要省略光扩散片材等附加的片材，同时，使导光板自身的厚度变薄。

但是，在将导光板的厚度减薄时，由于导光板变得像片材那样薄，所以导光板容易产生翘曲。而且，在导光板容易翘曲时，背光灯的安装变得困难，同时，光有可能从导光板的翘曲处漏光。因此，作为防止变薄的导光板翘曲的方法，有在导光板与液晶显示面板之间不夹入空气层，而通过粘接剂等将导光板粘贴在液晶显示面板的背面的方法。

作为在液晶显示面板的背面粘接导光板的液晶显示装置，例如在专利文献1的比较例1(参照专利文献1的图3)中有所记述。该液晶显示装置11中，如图1所示，作为导光板12，使用两面平滑的丙烯酸板(折射率1.49)，并且使用折射率比导光板12高的连接层13(折射率1.51的二液固化型硅酮)将导光板12按照不夹入空气层的方式粘贴在散射型液晶显示面板14的背面。另外，在与导光板12的两端面相对的位置分别设有由冷阴极管构成的光源15。

在该液晶显示装置11中，如图2(a)所示，从光源15射出后进入到导光板12中的光L从导光板12向连接层13透过，进而向液晶显示面板14射入并通过以处于散射状态(白浊状态)的像素进行散射，由此向前方射出，使该像素发光。

但是，在这种液晶显示装置中，由于连接层13的折射率比导光板12的折射率高，因此，如在图2(a)中以虚线表示的光L那样，在连接层13与导光板12的界面，光不进行全反射。因此，射入到导光板12的光L不能在导光板12内进行导光，在光源15的附近从液晶显示面板14射出。其结果是，如图2(b)的亮度分布所示，在接近光源15的位置，发光亮度高且明亮，但在远离光源15(即，光源15之间的中央部分)的位置，发光亮度降低而变暗。

为了消除如上所述的发光亮度的不均，在专利文献1记载的第一实施例(参照专利文献1的图1)中，如图3所示，在导光板12的表面局部地形成折射率比导光板12低的薄膜16，并且在接近光源15的位置增大薄膜16的面积率，在远离光源15的位置减小薄膜16的面积率。另外，形成薄膜16的导光板12经由折射率比导光板12高的连接层13粘贴在液晶显示面板14的背面。在此，导光板12由折射率为1.49的丙烯酸板形成，作为薄膜16，使用折射率为1.41的二液固化型硅酮，作为连接层13，使用折射率为1.51的二液固化型硅酮。

在专利文献1的第一实施例中，由于在导光板12的表面形成有薄膜16，所以导光板12内的光在导光板12与薄膜16的界面进行全反射，由此在导光板12内进行导光。而且，由于在接近光源15的位置，薄膜16的面积率大，所以通过薄膜16间从液晶显示面板14射出的光的比率变小，在达到的光量少的远离光源5的位置，由于薄膜16的面积率小，所以通过薄膜16间从液晶显示面板14射出的光的比率变大，其结果，实现液晶显示装置的显示面整体的发光亮度的均匀。

另外，在专利文献1记载的第二实施例(参照专利文献1的图2)中，如图4所示，在导光板12的表面局部地形成棱形的凹凸7，同时，在接近光源15的位置，凹凸17的表面粗俗度降低，在远离光源15的位置，凹凸17的表面粗糙度提高。另外，形成有凹凸17的导光板12经由折射率比导光板12低的连接层13粘贴在液晶显示面板14的背面。在此，导光板12由折射率为1.49的丙烯酸板形成，作为连接层13，使用折射率为1.41的二液固化型硅酮。

在专利文献1的第二实施例中，由于连接层13的折射率比导光板12的折射率低，所以导光板12内的光通过在导光板12表面的平滑区域内进行全反射而被封入到导光板12内，在导光板12内进行导光。另一方面，射入到凹凸17的光通过由凹凸17进行散射，向连接层13内透过，进而，以液晶显示面板14的处于散射状态的像素进行散射并进行发光。而且，由于在接近光源15的位置，凹凸17的表面粗糙度低，所以由凹凸17进行散射而从液晶显示面板14射出的光的比率变小，在到达的光量少的远离光源15的位置，凹凸17的表面粗糙度高，因此，由凹凸17进行散射而从液晶显示面板14射出的光的比率变大，其结果是，在液晶显示装置的显示面整体实现发光亮度的均匀。

在专利文献1的第一实施例中，图5(a)表示在与导光板12垂直的平面内的光的指向特性。由于射入到导光板12之前的光的扩展(指向特性)为±90°，导光板12的折射率为ng＝1.49，因此，射入到导光板12之后的光的扩展成为±arcsin(1/1.49)＝±42.2°。另一方面，导光板12与薄膜16的界面的全反射的临界角成为arcsin(1.41/1.49)＝71.1°。该临界角71.1°在从水平方向测量时为18.9°。

因此，在进入导光板12内的±42.2°的扩展的光中、从水平方向测量为18.9°～42.2°范围的光和-18.9°～-42.2°范围的光(在图5(b)中斜线范围的光)射入到与薄膜16的界面时，不在与薄膜16的界面上进行反射而透过薄膜16。这样，图5(b)中斜线范围的光在光源15的附近透过薄膜16而不在导光板12内进行导光，因此，不能从光源15到较远的距离内对足够的光量进行导光，不能使发光亮度充分地均匀。

在专利文献1的第二实施例中，由于连接层13的折射率与第一实施例的薄膜16相同，为1.41，因此，进入导光板12内的±42.2°扩展的光中、从水平方向测量为18.9°～42.2°范围的光和-18.9°～-42.2°范围的光在导光板12的平滑区域内不进行反射而透过连接层13。这样，在第二实施例的情况下，图5(b)中斜线范围的光也在光源15的附近透过连接层13而不在导光板12内进行导光，因此，不能从光源15到较远的距离对足够的光量进行导光，不能使发光亮度充分地均匀。

如上所述，在专利文献1公开的液晶显示装置中，由于在光源的附近光不容易漏光，所以光源的附近的发光较亮，在显示面上产生亮度不均，另外，由于光的利用效率降低，所以存在显示面变暗的问题。

另外，在本说明书中，在表示光的指向特性及指向性扩展时，使用常使用的标记方法。例如，如上所述地代替光的扩展为-42.2°～+42.20(即，将光的扩展设定为X时，-42.2≤x≤+42.2)的记述，简单地记为±42.2°。

(关于专利文献2)

另外，作为通过省略棱镜片材等附加的片材，使导光板的厚度变薄，同时，不产生由附加的片材引起的光的减弱，另外通过使射出光的指向特性变窄而实现显示面的亮度提高的液晶显示装置，在专利文献2中有所公开。

图6是表示公开于专利文献2的液晶显示装置的构造的概略图。该液晶显示装置21在面光源装置22的整个面上重叠液晶显示面板23。面光源装置22具有形成楔形的导光板24，在导光板24的下表面重叠有折射率比导光板24低的第一光透过层25，在第一光透过层25的下表面重叠有折射率与导光板24大致相同的偏光层26。偏光层26在具有折射率与导光板24大致相同的第二光透过层27的背面上一体地形成有由金属材料构成的微型反射镜28。另外，与导光板24的厚度大的一侧的端面相对而配置有冷阴极型荧光灯那样的光源29。

在图6中，光路如箭头所示，在该面光源装置22中，从光源29放射的光通过导光板24的侧面而进入导光板24内。进入导光板24内的光在导光板24的上表面与下表面之间反复进行全反射并在导光板24内进行导光。导光板24内的光每次在形成楔形的导光板24的上表面和下表面进行全反射时，射入到导光板24下表面时的入射角(光线与在导光板24的下表面垂直设置的法线构成的角度)变小。而且，在向导光板24的下表面射入的光的入射角比第一光透过层25与导光板24的界面的全反射的临界角小时，其光透过导光板24的下表面射入到第一光透过层25，进而射入到第二光透过层27内并由微型反射镜28进行反射，被微型反射镜28反射的光透过第二光透过层27、第一光透过层25及导光板24而从导光板24的上表面(光出射面)射出。

在这种构造的面光源装置22中，在导光板24内导光的光中，只有射入导光板24的下表面时的入射角比全反射的临界角小的窄范围内的光透过第一及第二光透过层25、27而被微型反射镜28反射，因此，能够从面光源装置22射出指向特性窄的光。

但是，由于该面光源装置22中，折射率比导光板24低的第一光透过层25不经由空气层而与导光板24的下表面紧密贴合，因此，相当于图5(b)中斜线范围的光如图7所示，在最初射入到导光板24の下表面时，透过第一及第二光透过层25、27而由微型反射镜28进行反射，一度从面光源装置22的正面射出。因此，即使在使用该面光源装置22的情况下，光源29的附近也会产生亮度较高的光，从而产生亮度不均，不能在显示面整体上均匀发光。另外，由于在光源29的附近漏光而造成光的利用效率降低，所以存在显示面变暗的问题。

专利文献1：日本特开平5-88174号公报

专利文献2：日本特开2001-110218号公报

发明内容

本发明是鉴于这样的技术课题而提出的，其目的在于提供一种可降低光源附近的漏光而使其更均匀地发光，进而可以通过使指向特性窄的光射出而使发光亮度提高的面光源装置。另外，本发明的另一目的在于提供一种使用该面光源装置的液晶显示装置。

本发明第一方面的面光源装置，具备光源和导光板，所述导光板设置在与所述光源相对的位置，将所述光源的光从光入射端面导入后使其从光出射面向外部射出，其特征在于，所述导光板具有：导光基板，其由透光性材料构成；低折射率层，其不经由空气层而与所述导光基板的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，折射率比所述导光基板低；反射层，其不经由空气层而与所述低折射率层的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，所述导光基板将光导入部和导光板主体形成一体而构成，所述光导入部设置在与所述光源相对的位置，所述导光板主体具有将从所述光导入部导光的光向外部射出的所述光出射面，在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面设有锥形部，该锥形部以随着自所述光源远离而逐渐增大光导入部的厚度的方式倾斜，在所述导光板主体的所述光出射面侧形成光控制图案，该光控制图案用于将导光板主体内的光反射后使其从导光板主体的、所述光出射面相反侧的面向所述低折射率层漏出，在所述低折射率层与所述反射层的界面或所述反射层的所述界面相反侧的面上形成有光射出装置，该光射出装置用于将向所述低折射率层漏出的光反射后使其从所述光出射面射出。

在本发明第一方面的面光源装置中，可以通过光控制用锥形部使在导光板主体内导光的光的指向特性变窄，可以防止光源的附近的漏光。其结果，可以使发光面的亮度分布的均匀性提高，另外，由于光的利用效率提高，从而发光面的亮度提高。另外，可以通过使由锥形部将指向特性缩窄后的光的一部分向低折射率层透过而使从光出射面射出的光的指向特性更窄，可以使面光源装置的正面亮度提高。另外，通过由锥形部将导光板主体内的光的指向性缩窄，光控制图案或光射出装置对光的控制性也提高。因此，根据该面光源装置，可以实现窄指向性、亮度高、可均匀发光的背光灯。

本发明第二方面的面光源装置，具备光源和导光板，所述导光板设置在与所述光源相对的位置，将所述光源的光从光入射端面导入后使其从光出射面向外部射出，其特征在于，所述导光板具有：导光基板，其由透光性材料构成；低折射率层，其不经由空气层而与所述导光基板的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，折射率比所述导光基板低；高折射率层，其不经由空气层而与所述低折射率层的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，折射率比所述低折射率层高；反射层，其不经由空气层而与所述高折射率层的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，所述导光基板将光导入部和导光板主体形成一体而构成，所述光导入部设置在与所述光源相对的位置，所述导光板主体具有将从所述光导入部导光的光向外部射出的所述光出射面，在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面设有锥形部，该锥形部以随着自所述光源远离而逐渐增大光导入部的厚度的方式倾斜，在所述导光板主体的所述光出射面侧形成光控制图案，该光控制图案用于将导光板主体内的光反射后使其从导光板主体的、所述光出射面相反侧的面向所述低折射率层漏出，在所述高折射率层与所述反射层的界面或所述反射层的所述界面相反侧的面上形成有光射出装置，该光射出装置用于将向所述高折射率层漏出的光反射后使其从所述光出射面射出。

在本发明第二方面的面光源装置中，实现与第一面光源装置相同的作用效果。而且，在第二面光源装置中，低折射率层的光通过进入高折射率层，由此成为指向性更窄的光。而且，在高折射率层指向特性变窄的光被光射出装置反射后从光出射面射出。其结果，根据第二面光源装置，可以进一步使射出光的指向性窄，可以提高正面亮度。

本发明第一或第二的面光源装置的一方面，折射率比所述导光基板低的第二低折射率层不经由空气层而与所述导光基板的所述光出射面侧的面紧密贴合。在该方面中，由于在光出射面设有第二低折射率层，故而使由光射出装置反射的光易于向外部射出。另一方面，即使在光出射面设置第二低折射率层，也可以通过锥形部的作用防止导光板主体内的光直接向第二低折射率层侧漏出。

本发明第一或第二的面光源装置的另一方面，在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面，在比所述锥形部更接近所述光源的区域具有倒锥形部，该倒锥形部以随着远离所述光源而逐渐缩小光导入部的厚度的方式倾斜。根据该方面，由于可以提高与光源相对的光入射端面的高度，故而光源的光的利用效率提高。

在上述方面中，优选的是，在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面设置指向性变换部，该指向性变换部通过将射入到所述光导入部的光在所述导光基板的厚度方向上的指向性扩展缩窄而将从所述光入射端面射入到所述光导入部的光封入所述导光基板内。通过设置指向性变换部，可以减少在由所述倒锥形部反射后从光导光部等漏出的光。更具体而言，所述指向性变换部通过形成V槽状的多个指向性变换图案构成。在由V槽状的指向性变换图案构成的指向性变换部中，优选在与由邻接的所述指向性变换图案形成的顶角的棱线垂直的截面中、该顶角部的顶角为107°以上、154°以下。通过将所述顶角部的顶角设为107°以上、154°以下，可以使导光板的指向性变换效率和导光效率良好。另外，顶角部是指从导光基板突出的部分，顶角部的顶角为夹着棱线的面之间的夹角。

另外，更具体而言，在光源为点光源的情况下，由以所述点光源或点光源附近的某位置为中心呈放射状配列的多个指向性变换图案构成所述指向性变换部。

另外，在上述方面中，在所述光源为点光源的情况下，优选的是，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观察时，从所述指向性变换部的接近所述点光源一侧的边缘的任意点向所述点光源的光射出窗的一端延伸的方向、与从该任意点向该光射出窗的中央延伸的方向构成的角度为32°以下，并且，从所述指向性变换部的接近所述点光源一侧的边缘的任意点向所述点光源的光射出窗的另一端延伸的方向、与从该任意点向该光射出窗的中央延伸的方向形成的角度为32°以下。根据该方面，可以使导光板的指向性变换效率和导光效率良好。

另外，在上述方面中，所述点光源沿所述导光板的端缘配置有多个，从垂直于所述导光板的光出射面的方向观察，在将通过任一点光源的中心且沿垂直于所述导光板的端缘的方向设为X轴，将沿所述导光板的端缘的方向设为Y轴时，对应该点光源的指向性变换部位于同时满足以下三式的区域的内部，即，

X＞0

X≤{-2Y+(2P-W)}/(2tanα)

X≤{2Y+(2P-W)}/(2tanα)

(其中，P：所述点光源间的距离、W：所述点光源的光射出窗的宽度、α：在将导光板的折射率设为ng时，用α＝arcsin(1/ng)表示的角度)。根据该方面，沿导光板的端缘配置多个点光源，在各点光源的前方设置各自的指向性变换部的面光源装置中，可以避免来自不对应的其它点光源的光向各指向性变换部射入并反射或透过，可以降低光从指向性变换部或光导入部的漏光。

本发明的另一方面中，优选的是，在将所述导光基板的折射率设为ng、将低折射率层的折射率设为n1时，从与所述光出射面平行的平面观测的所述锥形部的倾斜角ω为：

$\arctan \left(\frac{n1-\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-1}}{1+\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-{n1}^2}}\right)\≤\mathrm{\ω}\≤\arctan \left(\frac{\mathrm{ng}-n1}{\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-{n1}^2}}\right).$

若满足这样的条件，则由锥形部反射的光难以从导光基板与低折射率层之间漏出。

本发明第一或第二面光源装置的另一方面中，所述反射层的所述光出射面侧的面具有成为所述光射出装置的多个倾斜面。该方面中，优选的是，邻接的所述倾斜面之间构成的角度为107°以上、136°以下。这是因为，若邻接的倾斜面之间形成的角度处于该范围内，则可以将相对于光出射面44的法线向±20°以内的方向射出的光的全光量相对于向±90°以内的方向射出的光的全光量的比率为60％以上。

另外，在本发明第一或第二面光源装置的另一方面中，优选的是，所述光控制图案通过在所述光出射面形成的凸状图案或凹状图案构成，用于使所述凸状图案或所述凹状图案的光反射的面与所述光出射面构成的角度为20°以下。

本发明的液晶显示装置，由本发明的面光源装置、液晶面板、至少介于所述面光源装置的所述导光板主体与所述液晶面板之间并使所述导光板主体与所述液晶面板紧密贴合的至少一层连接层构成，其特征在于，所述各连接层的任一折射率比所述导光板主体的折射率低。在这样的液晶显示装置中，通过低折射率的连接层将面光源装置安装在液晶面板上，因此，即使在薄的面光源装置的情况下，也可以防止面光源装置的挠曲等。而且，通过作为面光源装置使用本发明的面光源装置，可以防止光直接向连接层漏光，可以将液晶显示装置的显示面进行高亮度化、使亮度分布均匀。

另外，用于解决本发明的上述课题的方式具有适当组合以上说明的构成要素的特征，本发明可以通过这样的构成要素的组合进行多种变更。

附图说明

图1是表示专利文献1所公开的比较例1的液晶显示装置的概略剖面图；

图2(a)是表示射入到图1的液晶显示装置的导光板内的光的行迹的图，(b)是说明根据距光源的距离、液晶显示装置的亮度变化的状态的图；

图3是表示专利文献1所记载的第一实施例的液晶显示装置的概略剖面图；

图4是表示专利文献1所记载的第二实施例的液晶显示装置的概略剖面图；

图5(a)是表示图3所示的液晶显示装置的导光板内的光的指向性的图；(b)是表示射入到导光板内的光中透过与薄膜的界面的光的区域的图；

图6是专利文献2所公开的液晶显示装置的概略剖面图；

图7是表示专利文献2的液晶显示装置所使用的面光源装置的光的行迹的图；

图8是从光出射面观察到的、本发明实施方式1的面光源装置的立体图；

图9是从光出射面的相反侧观察到的、实施方式1的面光源装置的立体图；

图10是实施方式1的面光源装置的局部剖切的概略剖面图；

图11是表示导光板内的光的指向特性的变化的图；

图12(a)、(b)是说明由锥形部反射前后的指向特性的变化的图；

图13是表示偏向图案的光的行迹的图；

图14是表示包含于指向特性±20°的范围内的光量相对于偏向图案的顶角κ的值的比率的图；

图15是表示实施方式1的变形例的面光源装置的概略图；

图16是表示本发明的实施方式2的面光源装置的立体图；

图17是表示实施方式2的面光源装置的平面；

图18是实施方式2的面光源装置的概略剖面图；

图19是表示在薄板部的下表面设置的指向性变换部的俯视图；

图20是指向性变换部的剖面图；

图21(a)、(b)是表示向指向性变换部射入前的光的指向特性的图，图21(c)、(d)是表示通过指向性变换部后的光的指向性的图；

图22(a)是表示向光导入部射入后的光的指向特性的概略图，(b)是表示通过指向性变换部变换后的指向特性的概略图；

图23是表示从光出射面射出的光的指向特性(从Z方向观察到的指向特性)的图；

图24是表示实施方式2的变形例的立体图；

图25(a)～(c)是表示实施方式2的其它变形例的概略图；

图26是本发明实施方式3的面光源装置的概略剖面图；

图27是表示本发明实施方式4的面光源装置的立体图；

图28是表示本发明实施方式5的面光源装置的概略剖面图；

图29是表示在导光基板的背面设置的指向性变换部的立体图；

图30是表示在由指向性变换图案形成的顶角部的顶角和指向性变换效率、导光效率、变换效率×导光效率的关系的图；

图31是表示预计角θ1和指向性变换效率、导光效率、变换效率×导光效率的关系的图；

图32是用于说明预计角θ1、θ2的图；

图33是表示实施方式5的变形例的面光源装置的立体图；

图34是表示在将多个点光源排列而构成的情况下，在导光板内从各点光源射出的光到达的范围的概略图；

图35(a)是表示指向性变换部的尝试配置的图，(b)是表示指向性变换部的优选配置的图；

图36(a)是表示指向性变换部的常识配置的图，(b)是表示指向性变换部的优选配置的图；

图37(a)是表示本发明实施方式6的面光源装置的概略图，(b)是表示实施方式6的变形例的概略图；

图38(a)是表示实施方式6的其它变形例的概略图，(b)是表示实施方式6的另一变形例的概略图；

图39是表示本发明实施方式7的面光源装置的立体图；

图40是表示本发明实施方式8的液晶显示装置的概略图。

符号说明

31、51、61～66：面光源装置

32：点光源

33：导光板

38：导光基板

39：低折射率层

40：反射层

41：导光板主体

42：光导入部

43：光入射端面

44：光出射面

45：锥形部

46：扩散图案

47：偏向图案

48：指向性变换图案

49：薄板部

52：高折射率层

53：倒锥形部

55：指向性变换部

56：表面侧低折射层

72：棒状光源

82：液晶面板

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。

(第一实施方式)

以下，参照图8～图12说明本发明实施方式1的面光源装置31的结构。图8及图9是分别表示面光源装置31的表面侧和背面侧的结构的立体图。图10是实施方式1的面光源装置的局部剖切的概略剖面图。

面光源装置31由点光源32和导光板33形成。点光源32是内置有一个或接近的多个LED的光源，进行白色发光。例如图10所示，点光源32将一个或多个LED34密封在透明树脂35内，进而将该透明密封树脂35的除了正面以外的各面用白色树脂36覆盖。透明密封树脂35的正面从白色树脂36露出而构成光射出窗37。而且，从LED34射出的光直接从光射出窗37射出，或在透明密封树脂35与白色树脂36的界面反射后从光射出窗37射出。

点光源32不限于图10所示的光源。在此所说的点光源32不是严格意义上的点光源，相对于将冷阴极管称为线状光源，是称为点光源的光源。即，点光源为比导光板33的宽度小的光源，点光源32也具有有限的宽度，不是如冷阴极管那样具有10mm以上的长度或宽度的光源。

例如，作为其它的点光源32，具有侧视型的LED。侧视型的LED在一封装内放入一个以上的LED芯片，也可以同时密封多个LED芯片。同时密封多个LED芯片的光源中，具有射出窗的宽度为5mm左右的光源，由于与导光板的发光区域的宽度为2英寸左右的尺寸相比显得非常小，因此，可以看作点光源。另外，也可以将使用光纤引导的光导入导光板。该情况下，可以将光纤的光射出端面看作点光源。

导光板33在由透光性材料形成的导光基板38的下表面设置由折射率比导光基板38小的透光性材料形成的低折射率层39，在低折射率层39的下表面通过金属薄膜等形成反射层40。导光基板38理论上可以分为导光板主体41和光导入部42。光导入部42设于导光板主体41的光源侧端部，光导入部42和导光板主体41一体且连续地成形。导光基板38优选由聚碳酸酯树脂(PC)、丙烯酸树脂、环烯烃系材料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等高折射率的透明树脂或高折射率的玻璃成形，且其折射率为1.5～1.6。另外，导光基板38的厚度为0.3mm～0.5mm左右。光导入部42的端面(光入射端面43)的厚度若比点光源32的光射出窗37的高度还厚，则可以使从点光源32射出的光从光入射端面43高效地射入光导入部42内，面光源装置31的光利用效率提高。但是，由于希望将导光基板38尽量较薄地设置，因此，光导入部42端面的厚度优选与点光源32的光射出窗37的高度相等。

在光导入部42，在导光板主体41的与光出射面44相同侧的面(表面)形成有光控制用的锥形部45。锥形部45在光导入部42内的与导光板主体41邻接的区域形成有与光入射端面43平行地延伸的矩形的带状区域。换言之，从导光基板38的垂直于光出射面44的方向观察，将从位于锥形部45的远离点光源32一侧的边缘到光入射端面43的区域称为光导入部42，将除此以外的区域(从位于锥形部45的远离点光源32一侧的边缘到导光板33的光入射端面43相反侧的端面的区域)称为导光板主体41。在该实施方式中，包括锥形部45在内将光导入部42的表背两面平滑地形成。另外，锥形部45可以设置在光导入部42的光出射面44相反侧的面(背面)，也可以设于表背两面，以下，说明只设于表面的情况。

锥形部45以随着远离光入射端面43而增大光导入部42的厚度的方式倾斜。锥形部45的法线方向位于与光入射端面43及光出射面44垂直的平面内。因此，邻接于锥形部45的光源侧的薄板部49的厚度比邻接于锥形部45的光源相反侧的导光板主体41的厚度薄。

在导光板主体41的光出射面44凹设有多个用于使从光源侧导光来的光全反射并使光的导光方向变化的细微的扩散图案46(光控制图案)。扩散图案46在图9中大致规则地配置，但也可以随机配置。或者，也可以按照在光出射面44的面内使亮度均一的方式交错地配置扩散图案46，也可使用放射状地(同心圆状)排列扩散图案46等一般的配置方法。另外，由于随着远离点光源32，到达的光量减少，因此，为了使面光源装置31的发光亮度均一化，优选随着远离点光源32，扩散图案46的分布密度或数密度变大。

导光板主体41的背面平滑，与光出射面44平行地形成。在导光板主体41的背面，以不夹着空气层而与导光板主体41的背面紧密贴合的方式形成由折射率比导光板主体41低的透明树脂等构成的低折射率层39。低折射率层39由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯树脂(PC)、丙烯酸树脂、环烯烃系材料等透明树脂或玻璃成形。另外，由于低折射率层39的折射率比导光板主体41低且为比较高折射率为好，因此，优选折射率为1.4以上且不足1.5的材料。作为具体例，在由聚碳酸酯树脂构成的导光基板38的下表面形成由聚甲基丙烯酸甲酯构成的低折射率层39。低折射率层39的厚度为5μm左右。在低折射率层39的下表面形成有用于使从倾斜方向射入到低折射率层39的下表面的光反射并使其向大致垂直于光出射面44的方向射出的细微的偏向图案47(光射出装置)。偏向图案47为截面三角形状(棱形)的凸部并沿导光基板38的宽度方向伸长延伸，且沿垂直于光入射端面43的方向排列配置。在图8及图9中，无间隙地排列偏向图案47，但也可以隔开间隔离散地配置。该情况下，偏向图案47可以为凹状，可以为凸状，也可以为凹状和凸状的组合。另外，偏向图案47可以由平面构成，也可以由曲面构成。

而且，将该偏向图案47覆盖而在低折射率层39的整个下表面形成由Ag或Al等金属蒸镀膜或白色树脂覆膜构成的反射层40，且由低折射率层39和反射层40构成背面镜。

(作用效果)

首先，参照图10、图11说明具有上述结构的面光源装置31中光的行迹和其作用效果。以下，将导光基板38的垂直于光入射端面43的方向设为X方向，将垂直于光出射面44的方向设为Z方向，将与X方向及Z方向正交的方向设为Y方向。

图10表示面光源装置31中的光的行迹。图11是说明导光板33内的光的指向特性的变化的图。图11所示的指向特性P1表示点光源32的光射入到光导入部42之后的指向特性。若将导光基板38的折射率设为ng，则因为射入到光导入部42后的光的指向性扩展表示为

±α＝±arcsin(1/ng)...(式1)

，所以，若ng＝1.59，则指向特性P1的指向性扩展为±a＝±39.0°。

若将导光基板38的折射率ng设为1.59，则薄板部49或其背面与空气层的界面的全反射的临界角因为相同为39.0°，所以若将其换算成从水平方向(X轴方向)测量的角度，则为51.0°。即，从水平方向测量，51.0°以上的角度的光和-51.0°以下的角度的光从光导入部42与空气层的界面漏光。但是，射入到光导入部42的光的指向性扩展为±39.0°，故而不存在射入光导入部42的光在与空气的界面漏光，而是进行全反射并在光导入部42内进行导光。

指向特性P1中斜线区域的光在没有锥形部45的情况下，如在图11中虚线箭头所示的光L3那样，在到达导光板主体41与低折射率层39的界面时直接向低折射率层39侧漏光，且在反射层40反射且从光出射面44射出。另一方面，指向特性P1中斜线区域外的光为在与低折射率层39的界面进行全反射的光。即，指向特性P1的斜线区域的光相当于图5(b)的斜线区域内的光。图10所示的光线L1、L2都表示在图11的指向特性P1中斜线区域内的光，若没有锥形部45，则如虚线箭头的光L3那样，使得光出射面44的点光源附近发光而产生亮度不均。

若将导光基板38的折射率设为ng、将低折射率层39的折射率设为n1，则导光板主体41与低折射率层39的界面的全反射的临界角γ为：

γ＝arcsin(n1/ng)...(式2)

，若将其换算为从水平方向测量的角度β，则：

β＝90°-γ＝90°-arcsin(n1/ng)...(式3)

。若ng＝1.59、n1＝1.4，则β＝28.3°。

因此，在射入到光导入部42的指向性扩展±α(＝±39.0°)的光中，-β～+β范围的光(斜线区域外的光)在光导入部42与空气的界面、在导光板主体41与低折射率层39的界面都进行全反射，不从导光基板38漏光而进行导光。对此，-α～-β范围的光L2和+β～+α范围的光L1(斜线区域的光)在没有锥形部45的情况下，在与空气的界面进行全反射，但透过与低折射率层39的界面而从光出射面44漏光。

在面光源装置31中，通过在锥形部45使这些光L1、L2反射而使指向特性变化并将其封于导光板主体41内。通过指向特性进行说明时，射入到光导入部42内后的指向特性P1通过在锥形部45反射而将垂直于光出射面44的截面内的扩展缩小。即，具有被锥形部45狭窄的指向特性P2的光的指向性扩展γ减小到指向特性P1的斜线区域外的光的指向性扩展β程度(优选为γ≤β)。在指向特性P2为指向特性P1的斜线区域外的窄指向特性的情况下，在锥形部45反射后的光(指向特性P2)在导光板主体41与低折射率层39的界面进行全反射，如图10所示的光L1那样，只要不被扩散图案46反射，则在导光板主体41的表面(光出射面44)与背面(与低折射率层39的界面)反复进行全反射并在导光板主体41内导光。

若将这样封于导光板主体41内的光在扩散图案46进行全反射，则该光向下方行进，因此，指向特性P2的方向变化而成为指向特性P3。指向特性P3中的斜线区域外的光表示入射角比与低折射率层39的界面的全反射的临界角大的光。指向特性P3的光中斜线区域外的光在与低折射率层39的界面全反射，斜线区域内的光如图11的光L2那样向低折射率层39射入。因此，射入到低折射率层39的光的指向特性如P4那样变窄。该指向特性窄的光如图10的光L2那样在反射层40反射并朝向光出射面44(指向特性P5)，进而从光出射面44向外部射出(指向特性P6)。

其结果，根据该面光源装置31，通过设置锥形部45可以高精度地控制在导光板主体41内导光的光，可以防止在点光源32附近、指向特性P1的斜线区域内的光从光出射面44漏光。因此，将减小发光面的亮度不均并使光出射面44的亮度均一化，另外，在光出射面44整体提高亮度。

另外，由于在导光板主体41的下表面设有低折射率层39和反射层40，因此通过在锥形部45反射而指向特性变窄的光的一部分通过导光板主体41与低折射率层39的界面，由此指向特性进一步变窄。其结果是，从光出射面44射出的光的指向特性变窄，面光源装置31的正面亮度提高。

因此，根据该面光源装置31，通过锥形部45可以缩窄在导光板主体41内导光的光的指向特性，可以防止点光源附近的漏光。其结果，可以使发光面的亮度分布的均一性提高，另外，由于光的利用效率提高，从而发光面的亮度提高。另外，通过使利用锥形部45将指向特性缩窄后的光的一部分透过低折射率层39，可以使从光出射面44射出的光的指向特性更窄，可以使面光源装置31的正面亮度提高。另外，通过锥形部45使导光板主体41内的光的指向性变窄，由此，也提高了扩散图案46或偏向图案47对光的控制性。因此，根据该面光源装置31，可以实现指向性窄且亮度高、可均一发光的背光灯。而且，由于也可以省略棱镜片材等附加的片材，因材，在此情况下可以使面光源装置31或液晶显示装置薄型化。

(关于锥形部)

以下，说明锥形部45的作用。如图10所示的光L1那样，若光在锥形部45被全反射，则反射后的光的方向比入射前的光更接近水平方向(XY面)，其结果，如图11所示，如反射后的光的指向特性P2那样，导光基板38的厚度方向上的指向性扩展变窄。图12(a)及(b)表示从X方向观察的锥形部45的指向特性的变化的状态。图12(a)的指向特性G1表示射入到光导入部42的光的指向特性。即，这是从X方向观察到的指向性扩展为a＝39.0°(导光基板38的折射率为1.59的情况下)的形成圆锥状的指向特性、即图11的指向特性P1。另外，图12(a)及(b)的边界K表示光从导光基板38(折射率1.59)与低折射率层39(折射率1.4)的界面漏出的光的边界。即，位于上下的边界K相互之间的光被封入导光基板38内，位于比上边界K更靠上的光或位于比下边界K更靠下的光从与低折射率层39的边界漏光。因此，在射入到光导入部42的指向特性G1的光不变换指向特性而到达导光基板38与低折射率层39的边界的情况下，指向特性G1的光中位于上下边界K之间的光(图12(a)的区域Qin内的光)被封入导光基板38内，但位于边界K间以外的光(图12(a)的区域Qout内的光)如图10的光L3那样向低折射率层39漏出并使光出射面44明亮地发光。

为了消除这样的漏光，在光到达与低折射率层39的界面前由锥形部45变换指向特性G1，并如图12(b)的指向特性G2那样使整体处于边界K之间即可。根据模拟，在导光基板38的折射率ng＝1.59、低折射率层39的折射率n1＝1.4的情况下，如上所述，只要将指向性扩展为β＝28.3°即可，因此，使从水平方向测量的锥形部45的倾斜角ω(图11参照)为5.3°即可。图11的指向特性P2表示这样变换后的指向特性。

通常，在将导光基板38的折射率设为ng、将低折射率层39的折射率设为n1时，为了成为使射入到光导入部42的光在导光基板38与低折射率层39的界面不向低折射率层39侧漏光的指向特性而由锥形部45变换指向性，只要锥形部45的倾斜角ω满足以下的式4即可。

$\arctan \left(\frac{n1-\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-1}}{1+\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-{n1}^2}}\right)\≤\mathrm{\ω}\≤\arctan \left(\frac{\mathrm{ng}-n1}{\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-{n1}^2}}\right)$ ...(式4)

例如，在导光基板38的折射率ng为1.59、低折射率层39的折射率n1为1.4的情况下，根据式4得到：

5.3°≤ω≤14.2°

且，若锥形部45的倾斜角ω为5.3°以上、14.2°以下，则由于导光基板38内的Z方向的指向性(纵向指向性)为±28.3°以内，所以没向低折射率层39漏光的光。而且，只有Z方向的指向性变窄、Y方向的指向性(横向指向性)几乎不扩大，因此，来自点光源32的光路大致为直线，扩散图案46或偏向图案47的设计容易，亮度的均一化容易。

另外，锥形部45可以始于光入射端面43而不存在薄板部49，也可以始于距光入射端面43离开一点距离的位置。

(关于扩散图案)

接着，说明形成于光出射面44的扩散图案46。扩散图案46具有以下作用，即，通过使在导光板主体41内导光的光进行全反射，使相对于导光板主体41下表面的入射角变小而使光路弯曲。图8所示的扩散图案46菱形地凹陷，但在扩散图案46为凹状的情况下，由于在接近点光源32的前半部反射光，因此，位于远离点光源32侧的后半部的形状为怎样的形状没有特别的问题。另一方面，扩散图案46的前半部若需要使光反射并使其从导光板主体41向低折射率层39透过，则需要使从导光板主体41向低折射率层39透过的光的指向性扩展尽可能地窄。因此，扩散图案46中位于接近点光源32侧的前半部的倾斜角ε优选0°＜ε≤20°。希望该倾斜角为0°＜ε≤10°，更优选为0°＜ε≤5°。但是，由于朝向低折射率层39漏掉的光的峰值方向可以通过扩散图案46的倾斜角ε、导光基板38的折射率和低折射率层39的折射率的折射率比的组合进行控制，因此最佳的倾斜角ε的值必须考虑导光基板38与低折射率层39的折射率比而决定。

扩散图案46由于只要前半部的倾斜角ε处于上述范围即可，因此不需要前半部和后半部对称，前半部和后半部也可以非对称。特别是，也可以剖面为不等边三角形(参照图37)。另外，扩散图案46也可以从光出射面44突出(参照图26)。在凸状扩散图案46的情况下，向导光板主体41导光来的光由于在扩散图案46的后半部进行全反射，因此在该情况下，只要后半部的倾斜角ε位于上述范围即可。而且，扩散图案46也可以如圆顶状(球面状)那样由曲面构成。

(关于偏向图案)

图13是表示偏向图案47的光的行迹的图。如图13中用箭头表示光路那样，偏向图案47及反射层40使向低折射率层39射入后的光朝向垂直于光出射面44的方向反射。偏向图案47为截面三角形的棒状图案，在低折射率层39的下表面突出。从易于制作形成其原始状态的模具的理由出发，偏向图案47的截面形状为等腰三角形。另外，在偏向图案47的截面为等腰三角形的情况下，位于点光源32的相反侧的斜面具有使来自光源方向的光(图13中用实线箭头表示的光)反射并使其从光出射面44射出的作用。图13的虚线箭头表示到达导光基板38或低折射率层39的端面并在其端面反射而返回的光，位于光源侧的斜面具有使该返回的光反射并使其从光出射面44射出的作用。

该偏向图案47的顶角κ优选107°以上、136°以下。图14表示该理由。图14是表示包含于指向特性±20°的范围内的光量相对于偏向图案的顶角κ的值的比率的图。图22的横轴表示偏向图案47的顶角κ。图14的纵轴以百分率表示在从光出射面44射出的光的指向特性中、相对于光出射面44的法线向成±20°以内的方向射出的光的全光量相对于向成±90°以内的方向射出的光的全光量的比率。该光量的比率只要为60％以上即可，从图14可知，此时的顶角κ的值为107°以上、136°以下。因此，偏向图案47的顶角κ优选为107°以上、136°以下。另外，从光出射面44射出的光的指向特性的峰值方向可以通过偏向图案47的倾斜面的倾斜角v进行控制。

(第一实施方式的变形例)

图15是表示实施方式1的变形例的面光源装置的概略图。该变形例中，将低折射率层39及反射层40的端延伸至光导入部42的端面(光入射端面43)。在该情况下，从光入射端面43射入的光的一部分在向锥形部45射入之前向低折射率层39侧漏光。但是，若增长锥形部45的长度，则即使在从光入射端面43射入的光的一部分向锥形部45入射之前向低折射率层39漏光，由于在反射层40反射而必定向锥形部45射入，故而不会漏光而使进行导光。

该变形例中，由于可以在导光基板38的整个背面形成低折射率层39及反射层40，因此容易进行导光板的制作，为了消除漏光，必须充分增长锥形部45的长度，因为存在死区增加的课题，所以，为了可以不考虑向低折射率层的漏光，优选使低折射率层39及反射层40始于锥形部45端(导光板主体41端)。

(第二实施方式)

图16是表示本发明实施方式2的面光源装置51的立体图。图17是面光源装置51的俯视图。另外图18是51的概略剖面图。在该面光源装置51，在光导入部42，邻接锥形部45的光源侧设有薄板部49、邻接薄板部49的光源侧设有倒锥形部53、邻接倒锥形部53的光源侧设有平坦部54。锥形部45及薄板部49与在实施方式1说明的相同。倒锥形部53具有与锥形部45相反的倾斜，以随着远离点光源32而减薄光导入部42的厚度的方式形成。另外，平坦部54具有比薄板部49大的厚度，具有与导光板主体41大致相等的厚度。

在面光源装置51中，由于导光基板38的端部为平坦部54，因此可以使光入射端面43的高度比实施方式1的情况大。因此，射出光难以从点光源32向光入射端面43外漏出，光源光的利用效率(采光效率)提高。但是，由于邻接平坦部54而存在倒锥形部53，因此在倒锥形部53反射的光易于从光导入部42的下表面向外部漏出。

因此，在薄板部49上，在光导入部42的背面设有图19所示的指向性变换部55。指向性变换部55设于矩形区域或带状区域，放射状地排列图20所示的形成V槽状的相同形状的指向性变换图案48而构成。

概言之，指向性变换部55具有在将光反射前后使光的指向特性绕X轴旋转或倾斜的作用。射入到光导入部42的光作为整体具有图22(a)所示的圆锥状的指向特性P1，若从X轴方向的某点对其进行观察，则如图21(a)、(b)所示，成为在Y方向上的指向特性窄的光。若将该光被指向性变换部55反射，则其指向特性如图21(c)、(d)地旋转。其结果，在ZX面内指向性扩展缩小为γ。作为整体，图18(a)的圆锥状指向特性P1如图22(b)那样变换成在Z方向压缩的扁平的指向特性P2。

图23表示在实施方式2的面光源装置51中从光出射面44射出的光的指向特性(从Z方向观察的指向特性)，可知，在X方向可实现非常窄的指向特性。根据图23的指向特性，相对于光出射面44的法线向±20°以内的方向射出的光的全光量相对于向±90°以内的方向射出的光的全光量的比率为98％，表示非常窄的指向特性。

因此，若以由指向性变换部55接收被倒锥形部53全反射的光的方式配置指向性变换部55，则可以将被倒锥形部53全反射并相对光导入部42的下表面的光的指向特性缩窄。因此，被倒锥形部53反射并相对光导入部42的底面的入射角变小的光难以从光导入部42的底面或薄板部49的上表面漏出，可以引导至锥形部45。另外，关于指向性变换部55的详情，可以参照日本特愿2008-180147或PCT/JP2009/003184(参照文献1)或日本特愿2007-155797或PCT/JP2008/61610(参照文献2)。

另外，图21(b)、(d)为从ZX面内观察到的光的指向特性，在XY面内从倾斜方向观察点光源32的情况下，上述指向特性根据观察方向的不同，上下方向的指向性扩展不同。因此，指向性变换部55也可以在正面方向和倾斜方向使图案的形状变化，但从图案制造的容易度来看，将各方向的指向性变换图案48形成相同的形状。另外，指向性变换部55可以按照从光导入部42的背面凸出的方式来设置，也可以按照凹陷的方式来设置。

另外，指向性变换部55或指向性变换图案48也可以具有在此所示的以外的形状。例如，可以为参照文献1等公开的各种形状，另外，其优选的设计例也可以参照参照文献1的记载。

(第二实施方式的变形例)

图24是表示实施方式2的变形例的立体图。在该实施方式中，在倒锥形部53的表面设置有指向性变换部55。而且，在该变形例中，将低折射率层39及40的端延伸至光入射端面43。

图25(a)是另一变形例。在该变形例中也在倒锥形部53的表面设置有指向性变换部55，但低折射率层39及反射层40仅设置在导光板主体41的下表面。

另外，图25(b)是又一变形例，在薄板部49的表面设置有指向性变换部55。而且，图25(c)的变形例中，在光导入部42的下表面，在比逆锥形部53偏向平坦部54侧的位置设有指向性变换部55。

(第三实施方式)

图26是表示本发明实施方式3的面光源装置61的概略剖面图。该面光源装置61中，在实施方式1的面光源装置31中，在低折射率层39的下表面与反射层40之间设有具有与导光基板38的折射率相同程度的折射率的高折射率层52。低折射率层39由折射率为1.4以上且不足1.5的透明材料(例如，聚甲基丙烯酸甲酯等)构成，具有均一的厚度且为5μm左右的厚度。高折射率层52由折射率为1.5～1.6左右的透明材料(例如，折射率为1.59的聚碳酸酯树脂等)形成，具有10μm～50μm左右的厚度。偏向图案47形成在高折射率层52的下表面，在高折射率层52的表面设有反射层40。

在这样的面光源装置61中也可以实现与实施方式1相同的作用效果。另外，在实施方式2的面光源装置61中，通过使漏到低折射率层39内的光向高折射率层52内射入，可以不仅使指向特性比低折射率层39内的指向特性更窄，而且可以通过反射层40进行反射。其结果，相比没有高折射率层52的情况，可以将从光出射面44射出的光的指向特性半幅值缩窄约10°。另外，由于可以使用折射率比导光基板38低的透明树脂接合剂将在下表面形成有偏向图案47和反射层40的成形件的高折射率层52粘接在导光基板38的下表面，并通过固化的低折射率透明接合剂形成低折射率层39，因此面光源装置61的制造变得容易。

(第四实施方式)

图27是表示本发明实施方式4的面光源装置62的立体图。在该面光源装置62中，以点光源32大致为中心圆弧状地形成锥形部45，且将被锥形部45包围的半圆状区域作为薄板部49。该方式也可以实现与实施方式1相同的作用效果。

(第五实施方式)

图28是表示本发明实施方式5的面光源装置63的立体图。在该面光源装置62中，将点光源32设为大致中心圆弧状地形成锥形部45，沿锥形部45的内周圆弧状地设置平坦的薄板部49，沿薄板部49的内周形成倒锥形部53，将被倒锥形部53包围的半圆状区域作为平坦部54。另外，在薄板部49的下表面，沿薄板部49，如图29所示圆弧状地设有指向性变换部55。因此，该指向性变换部55设置在以配置有点光源32的位置为中心的圆弧状的区域。另外，指向性变换图案48为V槽状，以指向性变换部55的圆弧状区域的中心为相同的中心放射状地排列。因此，根据该实施方式，各指向性变换图案48为相同形状，指向性变换图案48或指向性变换部55的设计变得容易。另外，在图29中，指向性变换部55使导光基板38的背面凹陷而形成，但也可以以使其向低折射率层39突出的方式设置(未图示)。

另外，在该实施方式中，在垂直于指向性变换图案48的棱线48a的截面中夹着棱线48a的倾斜面构成的角度(顶角部的顶角)(参照图20)优选设为特别优选为120°左右。其理由如下。

图30表示由指向性变换图案48形成的顶角部的顶角和指向性变换效率、导光效率、变换效率×导光效率的关系。该关系为指向性变换部55的内周缘的半径r1＝2.5mm、指向性变换部55的外周缘的半径r2＝3.8mm的情况下的关系，但是，即使在除此之外的情况下也表示相同的倾向。顶角部的顶角为形成于邻接的指向性变换图案48间的顶角部的、垂直于棱线38a的截面的顶角(顶角部的两侧斜面构成的最大夹角)。另外，指向性变换效率表示在向导光板主体41传播的光的指向性中，有多少光量进入作为目标的指向性的范围(参照文献1)。即，

指向性变换效率＝(作为目标的指向性的范围内的光量)÷(整体光量)＝(整体光量一范围外的光量)÷(整体光量)。

导光效率是表示向导光板主体41传播的光量相对于入射到光导入部42之后的光的光量的比例。即，导光效率＝(向导光板主体传播的光量)÷(射入之后的光量)。

根据图30，在顶角时，指向性变换部55的指向性的变换效率最高。若顶角比120°小，则在指向性变换效率降低的同时，在指向性变换部55产生漏光，向导光板主体29传播的光的光量减少，因此，导光效率也降低。若顶角比120°大，则虽然指向性变换效率降低，但因为漏光减少，故而导光效率提高。

由以上可知，最佳的顶角需要考虑指向性变换效率和导光效率双方而决定，因此，优选根据指向性变换效率×导光效率进行评价。该指向性变换效率×导光效率的值优选：

指向性变换效率×导光效率＞0.85，

由此，根据图30只要顶角即可。另外，更优选

指向性变换效率×导光效率＞0.9，

由此，只要即可。另外，指向性变换效率×导光效率的值在顶角时为最大值。

图31表示预计角θ1和指向性变换效率、导光效率、指向性变换效率×导光效率的关系。图31为设顶角通过计算而求得的。在此，如图32所示，预计角θ1为从指向性变换部55的内周缘的中央向点光源32的光射出窗37的一端延伸的线段、与从指向性变换部55的内周缘的中央向光射出窗37的中央延伸的线段构成的角度。图31的关系也适用于从指向性变换部55的内周缘的中央向点光源32的光射出窗37的另一端延伸的线段、与从指向性变换部55的内周缘的中央向光射出窗37的中央延伸的线段构成的角度θ2。

根据图31，由于指向性变换效率×导光效率＞0.85，所以为θ1＜43°即可。另外，由于指向性变换效率×导光效率＞0.9，所以为θ1≤32°即可。另外，θ1＝22°时，指向性变换效率×导光效率的值成为最大值。因此，预计角θ1、θ2优选为θ1≤32°、θ2≤32°，特别是，若为θ1＝θ2＝22°，则指向性变换效率和导光效率良好，因此特别优选。

图28中，扩散图案46相互平行地配置，但也可以配合指向性变换部55而放射状地配置扩散图案46。另外，下表面的偏向图案47也不限于直线状延伸，也可以圆弧状地延伸。

(第五实施方式的变形例)

图33是表示实施方式3的变形例的面光源装置64的立体图。在该面光源装置64中，沿导光板33的端缘排列多个由圆弧状的锥形部45、薄板部49、圆弧状的倒锥形部53以及平坦部54构成的光导入部42。在与各光导入部42的光入射端面相对的位置分别配置有点光源32。另外，在各薄板部49的下表面设有圆弧状的指向性变换部55。在该面光源装置64可使用多个点光源32，因此，可以提高面光源装置64的发光亮度。另外，在邻接的指向性变换部55彼此相互重合的配置的情况下，优选消除各指向性变换部55的重合部分，使指向性变换部55彼此不重合。

另外，在这样地使用多个点光源32，沿导光板33的端缘排列多个指向性变换部55的情况下，从光入射端面到指向性变换部55的外周缘的距离(半径)r2除了满足以下条件，即，

r2≤T/(2tanθ)

(T是光导入部42的厚度、θ是指向性变换图案的棱线48a的斜度)，还具有限制。以下，说明该方面。

图34是从垂直方向观察沿端面排列有多个点光源32的光导入部42的概略图。在图34中，从垂直于导光板33的方向观察，将通过某点光源32的中心且垂直于导光板33的端面的方向设为X轴，将沿导光板33的光入射端面43的方向设为Y轴。若将导光基板38的折射率设为ng，则从点光源32的光射出窗28射出且从光入射端面43向光导入部42射入的光的扩展为±a＝±arcsin(1/ng)。在图34中，将通过从各点光源32射出的光的光导入部42内的指向性扩展的端的光线分别由Lg表示。在着眼于夹着某点光源32(以下，指正中间的点光源32)的两个点光源32之间的区域(图34的线段E1与E2之间的区域)时，图34所示的区域C为来自任意点光源32的光也不能到达的区域，区域D是只有来自正中间的点光源32的光可以到达的区域，区域C及D以外的区域是位于正中的点光源32的两侧的任意点光源32的光到达区域。

配置于正中的点光源32的前方的指向性变换部55只反射正中的点光源32的光，不反射其两侧的点光源32的光，因此，该指向性变换部55需要位于将区域C和区域D合并的区域内。因此，在正中的点光源32的前方，指向性变换部55需要处于同时满足以下三式的区域内，即，

X＞0...(式5)

X≤{-2Y+(2P-W)}/(2tanα)...(式6)

X≤{2Y+(2P-W)}/(2tanα)...(式7)

在此，P为多个点光源32的排列间距、W为点光源32的光射出窗28的宽度、α＝arcsin(1/ng)，ng为导光基板38的折射率。

另外，区域D的前端J1及区域C的前端J2、J3的X座标、Y座标分别为：

J1((2P-W)/(2tanα)、0)

J2((P-W)/(2tanα)、-P/2)

J3((P-W)/(2tanα)、P/2)

例如，在P＝6.5mm、ng＝1.59、W＝2mm时，它们的座标为：J1(6.8、0)、J2(2.78、-3.25)、J3(2.78、3.25)。

但是，即使在区域C及D内，如图35(a)中虚线所示的指向性变换部55那样在区域D的前端J1附近设置指向性变换部55时，从正中的点光源32发出的光的一部分不通过指向性变换部55而到达导光板主体41。另外，有可能指向性变换部55的外周缘的高度过高或过深。因此，如在图35(a)中实线所示，最大的指向性变换部55优选以其外周缘通过区域C的前端J2、J3的方式决定。而且，即使在指向性变换部55的外周缘通过J2、J3的情况下，在sin²α≤(P-W)/(2P-W)(或ng²≥(2P-W)/(P-W))的情况下，若指向性变换部55的圆弧方向的长度变长，则如图35(a)中实线所示的指向性变换部55那样，指向性变换部55的两端部突出到区域C及D之外。

因此，在sin²a≤(P-W)/(2P-W)的情况下，指向性变换部55优选以外周缘通过区域C的前端J2、J3，且指向性变换部55不从区域C及D突出的方式，如图35(b)所示地分别设置在各点光源32的前方。此时，从光射出窗28的中央到指向性变换部55的外周缘的半径r2可以由以下的式8表示。

$r2=\sqrt{{\left(\frac{P-W}{2\tan \mathrm{\α}}\right)}^2+\frac{P^2}{4}}$ ...(式8)

指向性变换部55的外周缘的半径r2只要满足r2＞r1等其它条件，就可能比上述式8的值小，因此，在sin²a≤(P-W)/(2P-W)的情况下，指向性变换部55的外周缘的半径r2将以上述式8表示的值作为上限值。因此，半径r2只要满足以下的式9即可。

$r2\≤\sqrt{{\left(\frac{P-W}{2\tan \mathrm{\α}}\right)}^2+\frac{P^2}{4}}$ ...(式9)

另一方面，在sin²α≥(P-w)/(2P-w)(或ng²≤(2P-w)/(P-W))的情况下，若以外周缘通过区域C的前端J2、J3的方式设置指向性变换部55，则如图36(a)所示，指向性变换部55突出到区域C及D之外。因此，在该情况下，如图36(b)所示，需要将指向性变换部55的外周缘缩小至与指向性扩展的变缘Lg相接。此时的外周缘的半径r2为：

r2＝{P-(W/2)}cosα...(式10)

。因此，sin²α≥(P-W)/(2P-W)的情况下，指向性变换部55的外周缘的半径r2若满足以下的式11表示的条件即可，即，

r2≤{P-(W/2)}cosα...(式11)

(第六实施方式)

图37(a)是表示本发明实施方式6的面光源装置65的立体图。在该面光源装置65中，在导光基板38的上表面设有表面侧低折射层56。表面侧低折射层56与低折射率层39相同、由折射率比导光基板38低的透明材料(也可以为折射率与低折射率层39相同的相同材料)形成，厚度为3～5μm左右。扩散图案46内也可以由表面侧低折射层56填埋，但是，优选通过使用片材状的表面侧低折射层56而在扩散图案46内残留空气层。另外，在表面侧低折射层56的上表面，也可以重叠扩散板或棱镜片材等光学片材。

图37(b)所示的为实施方式6的变形例。在该面光源装置66中，在导光基板38的上表面设有表面侧低折射层56，在低折射率层39的下表面设有高折射率层52。另外，在图37(b)的变形例中，将低折射率层39、高折射率层52以及反射层40延伸至光导入部42的端面(光入射面)，但也可以如图37(a)的面光源装置65那样地，退回而不架设在光导入部42上。另外，在图37(a)的面光源装置65中，也可以将低折射率层39及反射层40延伸至光导入部42的端面。

另外，也可以如图38(a)及(b)所示的面光源装置67、68那样，从表面侧低折射层56的上表面至到达导光基板38的深度形成扩散图案46。

另外，在图38(a)及图38(b)中，也可以按照表面侧低折射层56、低折射率层39、高折射率层52及反射层40的任一个或全部的端达到光导入部42的端面的方式进行设置。

(第七实施方式)

图39是表示本发明实施方式7的面光源装置69的立体图。该面光源装置69使用具有与导光基板38的宽度大致相等的长度的棒状光源72。棒状光源72由使用LED的点光源73、透明的楔状导光体74、棱镜片材75以及反射片材76构成。点光源73与楔状导光体74的厚度大的一侧的端面相对。从点光源73射出的光从端面进入楔状导光体74内，在楔状导光体74的前面和背面反复进行全反射并向前端方向导光。在楔状导光体74导光的光从楔状导光体74的前面贯穿全长而向倾斜方向射出。在倾斜方向射出的光通过棱镜片材75而使光路弯曲，且相对导光板33的光入射端面43大致垂直的方向射出。另外，从楔状导光体74的背面漏出的光由反射片材76反射而返回楔状导光体74并进行再利用。

因此，由于从光入射端面43向光导入部42射入的光成为大致平行的光，因此，在该面光源装置69中，指向性变换图案48也朝向与光入射端面43垂直的方向相互平行地形成。

(第八实施方式)

图40是表示本发明实施方式8的液晶显示装置81的立体图。该液晶显示装置81在本发明的面光源装置之上直接载置液晶面板82并一体化。作为表面侧低折射层56若使用透明粘接树脂(连接层)，则可以将导光基板38粘接于液晶面板82的下表面并一体化，即使在薄的面光源装置的情况下，也可以防止翘曲。另外，使点光源32的上表面从导光基板38的上表面突出表面侧低折射层56的厚度量，因此，在导光基板38的上表面通过表面侧低折射层56粘接的液晶面板82的下表面位于点光源32的上表面，从而液晶面板92稳定。

Claims (14)

1.一种面光源装置，其具备光源和导光板，所述导光板设置在与所述光源相对的位置，将所述光源的光从光入射端面导入后使其从光出射面向外部射出，其特征在于，

所述导光板具有：导光基板，其由透光性材料构成；低折射率层，其与所述导光基板的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，折射率比所述导光基板低；反射层，其与所述低折射率层的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，

所述导光基板将光导入部和导光板主体形成一体而构成，所述光导入部设置在与所述光源相对的位置，所述导光板主体具有将从所述光导入部被导光后的光向外部射出的所述光出射面，

在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面设有锥形部，该锥形部以随着自所述光源远离而逐渐增大光导入部的厚度的方式倾斜，

在所述导光板主体的所述光出射面侧形成光控制图案，该光控制图案用于将导光板主体内的光反射后使其从导光板主体的、所述光出射面相反侧的面向所述低折射率层漏出，

在所述低折射率层与所述反射层的界面或所述反射层的所述界面相反侧的面上形成有光射出装置，该光射出装置用于将向所述低折射率层漏出的光反射后使其从所述光出射面射出，

所述光源为点光源，

在沿所述导光板的端缘配置有多个所述点光源的面光源装置中，

从与所述导光板的光出射面垂直的方向观察，将通过任一点光源的中心且垂直于所述导光板的端缘的方向设为X轴，将沿所述导光板的端缘的方向设为Y轴时，与该点光源对应的指向性变换部位于同时满足以下三式的区域的内部，即，

X＞0

X≤{－2Y+(2P－W)}/(2tanα)

X≤{2Y+(2P－W)}/(2tanα)

其中，P为所述点光源间的距离；W为所述点光源的光射出窗的宽度；α为将导光板的折射率设为ng时，用α＝arcsin(1/ng)表示的角度。

2.一种面光源装置，其具备光源和导光板，所述导光板设置在与所述光源相对的位置，将所述光源的光从光入射端面导入后使其从光出射面向外部射出，其特征在于，

所述导光板具有：导光基板，其由透光性材料构成；低折射率层，其与所述导光基板的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，折射率比所述导光基板低；高折射率层，其与所述低折射率层的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，折射率比所述低折射率层高；反射层，其与所述高折射率层的、所述光出射面相反侧的面紧密贴合，

所述导光基板将光导入部和导光板主体形成一体而构成，所述光导入部设置在与所述光源相对的位置，所述导光板主体具有将从所述光导入部被导光后的光向外部射出的所述光出射面，

在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面设有锥形部，该锥形部以随着自所述光源远离而逐渐增大光导入部的厚度的方式倾斜，

在所述导光板主体的所述光出射面侧形成光控制图案，该光控制图案用于将导光板主体内的光反射后使其从导光板主体的、所述光出射面相反侧的面向所述低折射率层漏出，

在所述高折射率层与所述反射层的界面或所述反射层的所述界面相反侧的面上形成有光射出装置，该光射出装置用于将向所述高折射率层漏出的光反射后使其从所述光出射面射出，

所述光源为点光源，

在沿所述导光板的端缘配置有多个所述点光源的面光源装置中，

从与所述导光板的光出射面垂直的方向观察，将通过任一点光源的中心且垂直于所述导光板的端缘的方向设为X轴，将沿所述导光板的端缘的方向设为Y轴时，与该点光源对应的指向性变换部位于同时满足以下三式的区域的内部，即，

X＞0

X≤{－2Y+(2P－W)}/(2tanα)

X≤{2Y+(2P－W)}/(2tanα)

其中，P为所述点光源间的距离；W为所述点光源的光射出窗的宽度；α为将导光板的折射率设为ng时，用α＝arcsin(1/ng)表示的角度。

3.如权利要求1或2所述的面光源装置，其特征在于，

折射率比所述导光基板低的第二低折射率层不经由空气层而与所述导光基板的所述光出射面侧的面紧密贴合。

4.如权利要求1或2所述的面光源装置，其特征在于，

在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面，在比所述锥形部更接近所述光源的区域设有倒锥形部，该倒锥形部以随着自所述光源远离而逐渐减小光导入部的厚度的方式倾斜。

5.如权利要求4所述的面光源装置，其特征在于，

在所述光导入部的光射出侧的面或其相反侧的面设有指向性变换部，该指向性变换部用于将从所述光入射端面射入到所述光导入部的光封入所述导光基板内。

6.如权利要求5所述的面光源装置，其特征在于，

所述指向性变换部通过形成V槽状的多个指向性变换图案构成。

7.如权利要求6所述的面光源装置，其特征在于，

在与由邻接的所述指向性变换图案形成的顶角部的棱线垂直的截面中，该顶角部的顶角为107°以上且154°以下。

8.如权利要求5所述的面光源装置，其特征在于，

所述光源为点光源，

所述指向性变换部由以所述点光源或点光源附近的某位置为中心放射状排列的多个指向性变换图案构成。

9.如权利要求5所述的面光源装置，其特征在于，

所述光源为点光源，

从与所述导光板的光出射面垂直的方向观察时，

从所述指向性变换部的接近所述点光源一侧的边缘的任意点向所述点光源的光射出窗的一端延伸的方向、与从该任意点向该光射出窗的中央延伸的方向构成的角度为32°以下，并且，

从所述指向性变换部的接近所述点光源一侧的边缘的任意点向所述点光源的光射出窗的另一端延伸的方向、与从该任意点向该光射出窗的中央延伸的方向构成的角度为32°以下。

10.如权利要求1或2所述的面光源装置，其特征在于，

在将所述导光基板的折射率设为ng、将低折射率层的折射率设为n1时，由与所述光出射面平行的平面测得的所述锥形部的倾斜角ω为：

$\arctan \left(\frac{n1-\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-1}}{1+\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-{n1}^2}}\right)\≤\mathrm{\ω}\≤\arctan \left(\frac{\mathrm{ng}-n1}{\sqrt{{\mathrm{ng}}^2-{n1}^2}}\right).$

11.如权利要求1或2所述的面光源装置，其特征在于，

所述反射层的所述光出射面侧的面具有成为所述光射出装置的多个倾斜面。

12.如权利要求1或2所述的面光源装置，其特征在于，

邻接的所述倾斜面彼此构成的角度为107°以上且136°以下。

13.如权利要求1或2所述的面光源装置，其特征在于，

所述光控制图案通过在所述光出射面形成的凸状图案或凹状图案构成，用于使所述凸状图案或所述凹状图案的光反射的面与所述光出射面构成的角度为20°以下。

14.一种液晶显示装置，其由权利要求1或2所述的面光源装置、液晶面板、至少介于所述面光源装置的所述导光板主体与所述液晶面板之间并使所述导光板主体与所述液晶面板紧密贴合的至少一层连接层构成，其特征在于，

所述各连接层的任一折射率比所述导光板主体的折射率低。