CN102472456A - 面状照明装置和具备该面状照明装置的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在亮度均匀性和光的利用效率方面优异的面状照明装置和具备它的显示装置。在本发明的面状照明装置，导光体(22)包括：第一光学部件，其使来自光源(21)的发射光向导光体(22)的内部扩散射入，在光入射面(22a)形成；第二光学部件，其使导光体内部的光的角度变化，在光出射面(22b)或背面(22c)形成；第三光学部件，其使光在导光体(22)的内部扩散，在光出射面(22b)或背面(22c)形成；和第四光学部件，其使由第一光学部件扩散的光在导光体(22)的内部会聚，在光出射面(22b)或背面(22c)的光入射面(22a)一侧的位置形成，第四光学部件以相对于光出射面(22b)或背面(22c)具有凹形状的方式形成。

Description

面状照明装置和具备该面状照明装置的显示装置
技术领域
本发明涉及面状照明装置和具备该面状照明装置的显示装置。更详细而言，涉及在亮度均匀性和光的利用效率方面优异的面状照明装置和具备该面状照明装置的显示装置。
背景技术
近年来，代替阴极射线管(CRT)急速地普及的液晶显示装置在发挥节省能源型、薄型和轻量型等特长的液晶电视机、监视器和便携式电话等中被广泛地利用。作为进一步发挥这些特长的方法，能够列举配置在液晶显示装置的背后的照明装置(所谓的背光源)的改良。
照明装置主要大致分为边光型(也称为边缘型)和正下方型。正下方型的照明装置是在液晶显示面板的背后排列多个光源，直接照射液晶显示面板的照明装置。因此，即使是大画面也容易得到高亮度，主要在20英寸以上的大型液晶显示器中被采用。但是，目前的正下方型的照明装置的厚度约为20mm～40mm左右，成为显示器的进一步薄型化的障碍。
另一方面，边光型的照明装置具有如下结构：在液晶显示面板的背后设置有导光体(导光板)，且在导光体的横端部设置有光源。从光源射出的光被导光体反射，间接地均匀照射液晶显示面板。根据该结构，亮度虽然低，但是能够实现薄型化，并且能够实现在亮度均匀性优异的照明装置。因此，边光型的照明装置主要在便携式电话、笔记本计算机等中小型液晶显示器中被采用。但是，边光型的照明装置使用点光源(LED)难以使光均匀地射入幅宽大的导光板。
因此，一直以来，为了使射入的光大范围地扩散，使用在导光体的入光端面形成棱镜(光学部件)的方法(例如参照专利文献1～3)。
例如在专利文献1中公开有如图23所示那样的面光源装置：在导光板122的光入射面形成包括棱镜阵列等的光学图案135，与该光学图案135相对地配置发光部(点光源130)。利用光学图案135使从点光源130发出的光散射，甚至达到导光板122的角落部分，提高角落部分的亮度。
进一步，为了减少导光体的入光端面附近的无效区域的光损失和来自导光体的侧面的光损失、使光更均匀地射入导光体，使用在光出射面、或该导光体的与该光出射面相对的面形成在与入光端面大致垂直的方向上延伸的棱镜(细线)的方法(例如，参照专利文献2、3)。
例如，在专利文献2中公开有如图24(a)、(b)所示那样的导光板114：该导光板114包括使从点状光源115射入的光扩散的导入部118和将从导入部118射入的光射出的出射面123，在与出射面123相反一侧的背面，形成有使从点状光源115射入采光部119的光向出射面123反射的反射部件124，在出射面123，棱镜状的凸条126以在与采光面125a延伸的方向正交的方向上延伸的方式设置有多个。
在上述专利文献2所示的导光板，来自点状光源115的光由于被导入部118的光学棱镜扩散，因此使光在整个导光板114传导。此外，在导光板114的出射面123一侧，棱镜状或透镜状的凸条126以在与采光部119的导入部118一侧的端面正交的方向上延伸的方式形成，从导入部118射入采光部119的光的指向性和光量被均匀化，抑制在与点状光源115的正面对应的区域即采光部119的导入部118一侧的端面产生暗部，并且抑制在与点状光源115间对应的区域产生明部。进一步，利用导入部118的反射部件121，使光向与入光面大致垂直的方向反射，使光在整个导光板114传导，因此减低光损失。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开平10-199316号公报(公开日：1998年7月31日)”
专利文献2：日本公开专利公报“特开2005-63913号公报(公开日：2005年3月10日公开)”
专利文献3：日本公开专利公报“特开2004-6326号公报(公开日：2004年1月8日公开)”
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述专利文献1所示的面光源装置中，存在如下问题：由于被光学图案135扩散的光，在点光源130附近的无效区域产生光损失，进一步，光从导光板122的侧面向外部射出，光损失变大。
此外，在上述专利文献2所示的导光板114，被点状光源115一侧的端面的光学图案向水平横方向扩散的光，由于被出射面123一侧的棱镜变换角度，因此存在变换后的角度相对于出射面123成为临界角以下，在点状光源115附近光损失变大的问题。此外，在上述专利文献2所示的导光板114，光被反射面121反射向与入光端面大致垂直的方向，但是，反射面121相对于一个点光源仅为两个面，在向离开反射面121处射入的光中不能得到该效果。由此，存在照射至反射面121的光量少、光的方向变换效果低的问题。进一步，在上述专利文献2所示的导光板114，反射面121的切口形状为能够利用注塑成型(射出成型)等比较容易地形成的形状，但是在大的片中形成棱镜后按单个尺寸切取的制造方法的情况下，存在难以在镜面形成反射面121的问题。
此处，在光出射面、或与该光出射面相对的面形成有在与入光端面大致垂直的方向上延伸的棱镜的导光体中，在入光端面附近的无效区域(对图像显示有效的光不通过的区域)产生光损失。其理由如下。
如图25(a)所示，在入光端面没有凹凸加工(棱镜)的情况下，从光源21射入导光体22后的光的角度分布在图25(c)的A部分的范围内。此处，图25(c)表示与入光端面垂直的方向(z方向)上的光的角度分布。但是，如图25(b)所示，通过在入光端面形成在导光体的厚度方向上延伸的棱镜1，能够将上述角度分布扩大至图25(c)的B部分的范围内。由此，能够减少导光体22的暗部的区域。
但是，如图25(b)所示，在导光体22的光出射面、或该导光体22的与该光出射面相对的面，形成有在与入光端面大致垂直的方向上延伸的棱镜，因此，通过光在该棱镜的反射，使在导光体的水平方向上扩散的光向在该导光体的厚度方向上扩散的光转变。例如，图25(c)中，使至C部分为止的水平方向的扩散向至D部分为止的厚度方向的扩散转变。
此外，在入光端面的棱镜1具有图25(d)所示的角度的情况下，如图25(e)所示，转变后向导光体的厚度方向扩散的光，产生射向导光体22的光出射面、或该导光体22的与该光出射面相对的面的入射角成为临界角以下的光，该光成为光损失的原因。
此外，如图25(f)所示，入射后的光的最大扩散，在将入射光的最大角设为90°、导光体22的折射率设为n时，如以下那样被导出。
根据斯涅耳(snell)定律n·sin(x)＝sin(90-ψ)＝cosψ，
x＝arcsin(cosψ/n)，
由此，入射后的光的最大扩散角成为
x+ψ＝arcsin(cosψ/n)+ψ。
本发明是鉴于上述现有的问题而完成的，其目的在于提供在亮度均匀性和光的利用效率方面优异的面状照明装置和具备它的显示装置。
具体而言，本发明的面状照明装置，与上述专利文献1所示的面光源装置相比较，通过利用在导光体的光源附近的光出射面形成的棱镜(光学图案)、使由于光入射面(入射端面)的棱镜(光学图案)而角度扩大了的光向与光入射面大致垂直的方向反射而在导光板传导，从而减少光入射面附近的无效区域的光损失和来自导光板的侧面的光损失。
此外，本发明的面状照明装置的导光体，与上述专利文献2所示的导光板相比较，能够在光源附近的光出射面形成多个棱镜(光学图案)，因此，能够使更多的光向与光入射面大致垂直的方向转变。进一步，当在光源附近的光出射面形成棱镜时，光入射面附近的图案(光学图案)也能够同时形成，因此，图案形成容易。
用于解决问题的方式
本发明的面状照明装置的特征在于，包括：
光源；
导光体，其具有：使来自所述光源的发射光射入内部的光入射面、使射入内部的光射出的光出射面和与该光出射面相对配置的背面；和
反射部件，其与该背面相对配置，将从所述背面射出的光反射并再次射入所述导光体的内部，
所述导光体还包括：
第一光学部件，其在所述光入射面形成，使来自所述光源的发射光扩散射入所述导光体的内部；
第二光学部件，其在所述光出射面或所述背面形成，使所述导光体内部的光的角度变化；
第三光学部件，其在所述光出射面或所述背面形成，使所述光在所述导光体的内部扩散；和
第四光学部件，其在所述光出射面或所述背面的所述光入射面一侧的位置形成，使由所述第一光学部件扩散射入的光在所述导光体的内部会聚，
所述第四光学部件以相对于所述光出射面或所述背面具有凹形状的方式形成。
根据上述结构，利用上述第一光学部件，使来自上述光源的发射光在上述导光体的内部主要在该导光体的宽度方向上扩散，利用上述第四光学部件，使光在凹形状的侧面反射、在上述导光体的内部主要向该导光体的长度方向会聚。进一步，重复进行利用上述第二光学部件的光的角度变化和利用上述第三光学部件的光的扩散地进行导光。由此，本发明的面状照明装置能够减少无效区域且减少光源附近的光损失。其结果是，本发明的面状照明装置能够提高亮度均匀性和光的利用效率。
发明的效果
如上所述，本发明的面状照明装置包括：
光源；
导光体，其具有：使来自上述光源的发射光射入内部的光入射面、使射入内部的光射出的光出射面和与该光出射面相对配置的背面；和
反射部件，其与该背面相对配置，将从上述背面射出的光反射并再次射入上述导光体的内部，
上述导光体还包括：
第一光学部件，其在上述光入射面形成，使来自上述光源的发射光扩散射入上述导光体的内部；
第二光学部件，其在上述光出射面或上述背面形成，使上述导光体内的光的角度变化；
第三光学部件，其在上述光出射面或上述背面形成，使上述光在上述导光体的内部扩散；和
第四光学部件，其在上述光出射面或上述背面的上述光入射面一侧的位置形成，使由上述第一光学部件扩散的光在上述导光体的内部会聚，
上述第四光学部件以相对于上述光出射面或上述背面具有凹形状的方式形成。
因此，本发明的面状照明装置能够获得在亮度均匀性和光的利用效率优异的效果。
附图说明
图1是表示具备本发明的一个实施方式的背光源装置的液晶显示装置的概略结构的侧面图。
图2是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构的立体图。
图3是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构的侧面图。
图4是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的图，(a)表示该背光源装置的概略结构，(b)表示该背光源装置中的导光体的概略结构的截面，(c)表示该背光源装置中的导光体的一部分的截面。
图5是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构的平面图。
图6是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构的平面图。
图7是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的平面图，(a)表示该背光源装置的概略结构，(b)表示该背光源装置中的导光体的一部分。
图8是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构的平面图。
图9是表示从与本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的光入射面垂直的方向(z方向)看时的光的角度分布的图。
图10是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构的平面图。
图11是表示本发明的一个实施方式的背光源装置的图，(a)表示该背光源装置的概略结构，(b)表示该背光源装置中的导光体的概略结构的平面。
图12是表示本发明的另一实施方式的背光源装置的图，(a)表示该背光源装置的概略结构，(b)、(c)表示该背光源装置的概略结构的侧面，(d)表示该背光源装置的概略结构的平面。
图13是表示从与本发明的另一实施方式的背光源装置中的导光体的光入射面垂直的方向(z方向)看时的光的角度分布的图。
图14是表示本发明的另一实施方式的背光源装置的概略结构的侧面图。
图15是表示本发明的另一实施方式的背光源装置的图，(a)表示该背光源装置的概略结构，(b)、(c)表示该背光源装置的概略结构的侧面，(d)表示该背光源装置的概略结构的平面。
图16是表示本发明的又一实施方式的背光源装置的概略结构的侧面图。
图17是表示本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的制造工序的侧面图。
图18是表示本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的制造工序的侧面图。
图19是表示本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的制造工序的侧面图。
图20是表示本发明的另一实施方式的背光源装置中的导光体的制造工序的侧面图。
图21是表示本发明的另一实施方式的背光源装置中的导光体的制造工序的侧面图。
图22是表示本发明的另一实施方式的背光源装置中的导光体的制造工序的侧面图。
图23是表示现有的背光源装置的概略结构的平面图。
图24是表示现有的背光源装置的图，(a)表示该背光源装置的概略结构，(b)表示该背光源装置的概略结构的平面。
图25是说明在本发明的一个实施方式的背光源装置中产生光损失的理论的图。
具体实施方式
[实施方式1]
根据图1～图11、图17～图19对本发明的一个实施方式进行说明如下。另外，本发明并不限定于此，本实施方式所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于此的趣旨，而只不过是说明例。
<显示装置>
如图1所示，本发明的液晶显示装置(显示装置)1包括：液晶显示面板(显示面板)10；配置在液晶显示面板10的背面(与显示面相反的面)一侧的背光源装置(面状照明装置)20；和收纳液晶显示面板10及背光源装置20的框架(未图示)。另外，液晶显示装置1是本发明的“显示装置”的一个例子，液晶显示面板10是本发明的“显示面板”的一个例子，背光源装置20是本发明的“面状照明装置”的一个例子。
液晶显示面板10包括AM基板(有源矩阵基板)11、与AM基板11的前面(显示面)一侧相对配置的对置基板12和配置在AM基板11与对置基板12之间的液晶层(未图示)。
如图1和图2所示，背光源装置20是边光型的背光源装置，包括以在X方向(参照图2)上排列的方式配置的多个光源21和使来自光源21的光传导的导光体22。
作为液晶显示面板10的AM基板11，例如能够列举设置有多个TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)等有源元件的TFT基板等。此外，作为液晶显示面板10的对置基板12，例如能够列举CF(彩色滤光片)基板等。
作为TFT基板的一个例子，例如能够列举如下等结构：在玻璃基板上，按每个像素设置有包含ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)的像素电极和TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)等有源元件，在其上，按照覆盖这些像素电极和有源元件的方式，从玻璃基板一侧起依次形成有垂直取向膜(取向膜)和聚合体层(聚合膜)。
另一方面，作为CF基板的一个例子，例如能够列举如下等结构：在玻璃基板上，与各像素对应地形成设置有R、G、B彩色滤光片的彩色滤光片层，并且在各彩色滤光片间形成BM(黑矩阵)，按照覆盖这些彩色滤光片和BM的方式，从玻璃基板一侧起依次形成有包含ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)的共用电极、垂直取向膜(取向膜)和聚合体层(聚合膜)。
光源21是点光源，白色LED(发光二极管)光源、RGB-LED(R、G、B的芯片各自被塑模在一个封装体内的发光二极管)光源、多彩色LED光源、激光光源中的任一光源均能够优选使用。
导光体22具有光入射面22a、光出射面22b、导光体22的与光出射面22b相对的面(以下，也称为“背面”)22c。而且，是由光入射面22a接收从光源21射出的光、使该光从光出射面22b面发光的导光体。
此外，也可以在导光体22的背面(与光出射面22b相对的面)22c一侧的位置配置有反射板25。反射板25以与导光体22的背面22c接触的方式设置。反射板25是反射光、使更多的光从光出射面22b射出的部件。
导光体22的光入射面22a与光源21的光出射面大致平行地配置。此外，导光体22包含丙烯酸树脂(acryl)、聚碳酸酯等。导光体22的详细情况在之后说明。
本发明的液晶显示装置1也可以在背光源装置20的导光体22与液晶显示面板10之间包括扩散板、聚光透镜等光学部件。
该扩散板以覆盖各导光体22的整个光出射面22a的方式，离开光出射面22a规定的距离地与光出射面22a相对配置。该扩散板使从导光体22的光出射面22a射出的光扩散，向液晶显示面板10照射。作为该扩散板，例如能够列举棱镜片、扩散片等。该聚光透镜使从各导光体22的光出射面22a射出的光均匀化并会聚，向液晶显示面板10照射。这些优选根据液晶显示装置1的价格、性能等适当组合使用。
<导光体和背光源装置(面状照明装置)的具体的结构>
使用图2～图11对本发明的导光体22和背光源装置20的详细情况进行说明。
如图2所示，在导光体22形成有光学图案，具体而言，形成有棱镜1(第一光学部件)、棱镜2(第二光学部件)、棱镜3(第三光学部件)和图案4(第四光学部件)。
如图2所示，导光体22具有大致长方体或大致正方体的形状，至少在光出射面22b或背面(与光出射面22b相对的面)22c(在图2中，在背面22c形成)，形成有使在导光体22内传导的光的角度逐渐变化的棱镜2。
棱镜2的形状只要是使在导光体22内传导的光的角度逐渐变化的形状就没有特别限定，例如能够列举锯齿形的棱镜列、柱面透镜(lenticular lens)列、V字形槽的透镜列、点形状等粗面(粗糙面)等。此外，棱镜2通过采用在横方向(在图2中为x方向)上延伸的形状，能够不产生向横方向(图2的x方向)的光的扩散效果，而仅在y-z方向上使光的角度变化，因此，出射光的角度控制变得容易。
此外，在导光体22的至少光出射面22b或背面(与光出射面22b相对的面)22c(在图2中，在光出射面22b形成)，形成有使在导光体22内传导的光向横方向(在图2中为x方向)扩散的棱镜3。
棱镜3的形状只要是使在导光体22内传导的光向横方向扩散的形状就没有特别限定，例如能够列举凸形、凹形、具有曲面的半圆锥体形、V字形槽等形状。此外，棱镜3是在纵方向(在图2中为z方向)上延伸的形状。
另外，也可以在同一面形成将棱镜2和棱镜3重叠而成的形状。
此外，在导光体22的光入射面22a形成有使从光源21射入导光体22的光向横方向(在图2中为x方向)扩散的棱镜1。
棱镜1的形状只要是使从光源21射入导光体22的光向横方向扩散的形状就没有特别限定，例如能够列举凸形、凹形、具有曲面的半圆锥体形、V字形槽等形状。此外，棱镜1是在厚度方向(在图2中为y方向)上延伸的形状。
另外，当棱镜1使光在厚度方向(在图2中为y方向)上扩散时，射入导光体22的光直接从光出射面22b或背面22c射出，成为无效区域的光损失。
如图3(a)、(b)和图4(a)～(c)所示，导光体22至少在其一个面(在图4(a)中，在光出射面22b形成)，形成有使在导光体22内传导的光向纵方向(在图2中为z方向)会聚的图案4。
图案4的形状在从光源21看导光体22时具有凹形状。以下使用图3(a)、(b)和图4(a)～(c)对图案4的形状进行说明。
图3(a)、(b)表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构。如图3(a)所示，图案4的凹形状的凹部分的最大深度为比(导光体22的厚度(在图3中为y方向的宽度))-(光源21的光出射部的厚度(在图3中为y方向的宽度))小的尺寸。
如图3(b)所示，在图案4的凹形状的凹部分的最大深度比上述值大的情况下，来自光源21的光不射入导光体22所导致的光损失增加。
另一方面，图案4的凹形状的凹部分的最大深度优选在满足上述的上限值的范围内尽量深，至少比位于同一面的棱镜(在图3中为棱镜3)的深度深。这是因为，如果图案4的凹形状的凹部分的最大深度比位于同一面的棱镜(在图3中为棱镜3)的深度浅，则图案4的反射面不能成为充分的面积。
另外，图案4的凹形状的凹部分的最大深度以与图案4位于同一面的棱镜(在图2中为棱镜3)的最高的位置为基准计算。
此外，图4(a)表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构，图4(b)表示本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的概略结构，图4(c)表示本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的一部分。如图4(b)、(c)所示，图案4的凹形状的凹部分的角度ψ2优选为约90°。如果从约90°偏离，则由图案4反射的光，从光出射面22b或背面22c射出，成为无效区域的光损失。
此外，图5(a)～(c)和图6(a)～(c)表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构。具体而言，图5(a)～(c)和图6(a)～(c)例示从光出射面22b一侧看图案4时的形状。
图案4的凹形状的凹部分的侧面的面积越大，光的聚光效果就越高，因此，在光源21附近优选将图案4无间隙地排列。此外，光源21附近的图案4的反射面的面积越大，光的聚光效果就越高，因此，图案4间距(在图6中为x方向的宽度)至少比光源21的宽度(在图6中为x方向的宽度)小。
此外，图案4区域宽度(在图6中为z方向的宽度)例如收敛在显示装置的无效区域的范围内。
此处，如图6(a)所示，从光出射面22b一侧看图案4时的形状的图案4的角度ψ3和ψ3’也可以不同。在图案4的角度ψ3和ψ3’不同的情况下，优选离配置得最近的光源21的中心近的一方的角度较小。另一方面，在图案4的角度ψ3和ψ3’大致相等的情况下，不需要考虑光源21的配置。
此外，如图6(c)所示，从光出射面22b一侧看图案4时的形状也可以为锐角。
图7(a)表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构，图7(b)表示本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的一部分。此外，图8(a)、(b)表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构。此外，图9表示从与本发明的一个实施方式的背光源装置中的导光体的光入射面垂直的方向(z方向)看时的光的角度分布。
此处，如果令导光体22的折射率为n、令相对于棱镜1的光入射面22a的最大角度为ψ1，则从空气层(导光体22与液晶显示面板10之间的区域)射入的光在导光体22的内部的最大扩散角由θ1＝arcsin(1/n)表示。
此外，φ1是导光体内部的光的最大扩散角。例如在棱镜1相对于光入射面22a为凹形状的情况下，光的扩散由φ1＝arcsin(cosψ/n)+ψ表示。
此处，根据斯涅耳定律(折射的法则)，已知临界角一般由θ＝arcsin(n2/n1)表示，由于n1为导光体的折射率n，n2为空气的折射率1，因此，θ1＝arcsin(1/n)。
此外，根据斯涅耳定律n·sin(x)＝sin(90-ψ)＝cosψ，
成为x＝arcsin(cosψ/n)，
因此，最大扩散角为
φ1＝arcsin(cosψ/n)+ψ(参照图25(f))。
来自光源21的出射光在z方向上强度最高，在x方向和y方向上具有±90°的扩散。
在来自光源21的出射光射入折射率n1的导光体22时，光发生折射，导光体22内的光朝向y方向的扩散成为±θ1。但是，由于光因棱镜1而在x方向上扩散，因此朝向x方向的扩散成为±φ1。
在以比在±φ1的范围扩散的光小的角度(图8(b)的ψ3a)形成图案4的情况下，光不会在图案4的侧面反射，因此，不能获得将光在z方向上会聚的效果。因此，ψ3由90°-φ1≤ψ3≤90°表示。
在上述范围内形成图案4的情况下，使x方向的光由图案4向z方向会聚，因此，x方向的光的角度分布变小(图9中的B部分的变化)。由此，即使角度由棱镜1转换后，相对于导光体22的面也为临界角以上，能够减少光源21附近的光损失。
图10(a)～(c)表示本发明的一个实施方式的背光源装置的概略结构。具体而言，图10(a)表示仅形成有棱镜2、3的背光源装置，图10(b)表示仅形成有棱镜1、2、3的背光源装置，图10(c)表示形成有棱镜1、2、3和图案4的背光源装置(本发明的背光源装置)。
在图10(c)所示的背光源装置，与图10(a)所示的背光源装置相比较，能够使无效区域的宽度变窄，且能够减少无效区域的光损失。此外，在图10(c)所示的背光源装置，与图10(b)所示的背光源装置相比较，能够减少无效区域的光损失。
如上所述，具备本发明的导光体22的背光源装置20如图11(a)、(b)所示那样包括在导光体22的光源21附近的光出射面22b或该导光体22的与该光出射面22b相对的面22c形成的图案4。
由此，利用光入射面的棱镜1将光向水平方向扩散，在扩散的光由棱镜2变换角度成为光损失之前，由光源21附近的图案4(凹形状)使扩散返回。其结果是，能够减少光源间的光到达不了的暗部的区域，能够减少导光体内的光的角度分布的水平方向的扩散，因此能够抑制光损失。
<导光体的制造方法>
参照图17～图19对本实施方式的导光体22的制造方法进行说明。
首先，使用利用热的压印(imprint)法形成导光体22。具体而言，如图17所示，在上模具30与下模具31之间配置包含透明树脂等的膜材料22k。然后，如图18所示，通过上模具30和下模具31对膜材料22k加热和加压。由此，膜材料22k形成为期望的形状。其中，所谓期望的形状是指导光体22的上述形状。
然后，将膜材料22k从上模具30和下模具31剥离并冷却，并且分割为单个片，由此，如图19所示，能够得到导光体22。
另外，既能够不使用压印法而通过注塑成型来形成导光体22，也能够通过由使用膜材料22k的压印法来形成导光体22，以辊对辊(rollto roll)方式制造导光体22。由此，能够缩短制造时间，并且能够降低制造成本。
棱镜1既可以在分割膜材料时对分割的刃具等进行加工，与分割同时形成，也可以在分割后通过压印或压花等来形成。
此外，图案4优选被加入至上述压印的模具中。由此，能够以一次压印形成图案4。
<图案4(第四光学部件)>
在本发明中形成的图案4(第四光学部件)例如在图5(b)、(c)所示的对称的图案以外能够列举图5(a)所示的非对称的图案。此外，在本发明中形成的图案4，通过被加入至上述导光体的制造方法中使用的上模具30或下模具31，利用导光体制造的压印同时形成。
<棱镜1、2、3(第一、第二、第三光学部件)>
在本发明中形成的棱镜1～3(第一～第三光学部件)也可以通过粘贴棱镜片来形成。
[实施方式2]
根据图12～图14、图20～图22对涉及本发明的光学部件的其他实施方式说明如下。另外，为了便于说明，对具有与在上述实施方式1中说明的附图相同功能的部件，标注相同的附图标记，省略其说明。
<导光体和背光源装置(面状照明装置)的具体结构>
图12(a)是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的立体图，图12(b)、(c)是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的侧面图，图12(d)是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的平面图。
如图12(b)所示，在本实施方式的背光源装置，在导光体22与反射板25之间具备低折射率层24。另外，在本说明书中，将导光体22和低折射率层24合称为导光部件23。
导光部件23包括：包含折射率n1(即折射率为n1)的透明材料的大致长方体或大致正方体的导光体22；和在导光体22的下表面不隔着空气层地粘贴的、包含折射率n2的透明材料的低折射率层24。另外，在导光体22与低折射率层24之间也可以包含折射率不同的材料，其折射率n’为n2＜n’≤n1。
在导光体22的折射率n1与低折射率层的折射率n2之间，n2＜n1的关系式成立，优选n1/n2＞1.8。
另外，导光体22由大致长方体或大致正方体构成，至少其一个面(光出射面22b或与低折射率层24接触的面。在图12中，在光出射面形成)，形成有使在导光体22内传导的光的角度逐渐变化的棱镜2。
棱镜2只要是使光的角度逐渐变化的棱镜就不被特别限定，例如能够列举锯齿形的棱镜列、V字形槽的透镜列等。此外，棱镜2为在横方向(在图2中为x方向)上延伸的形状。
此外，在导光体22的至少一个面(光出射面22b或与低折射率层24接触的面)，形成有用于使光在横方向(x方向)上扩散的棱镜3。另外，棱镜3也可以在与棱镜2相同的面，以与棱镜2重合的形状形成(在图12中，在出射面一侧，以与棱镜2重叠的形状形成)。
在与光源21相对的光入射面，形成有用于使光在x方向上扩散的棱镜1。
在导光体22的至少一个面(在图12中，在光出射面形成)形成有用于使光向大致行进方向(z方向)会聚的图案4。在将图案4形成在光出射面的相对面的情况下，在面对低折射率层24的导光体22一侧形成。即使在低折射率层24形成图案4，从光源21射入导光体22的光也由于折射率差而使得射入到低折射率层24中的光量被限制，因此不能获得图案4的效果。
在低折射率层24的与反射板25相对的面，能够利用全反射会聚光的棱镜5无间隙地连续地在整个面均等地形成。棱镜5为在横方向(在图12中为x方向)上延伸的形状。
反射板25由电介质多层膜反射镜、将银进行涂膜而形成的反射板或白色PET树脂中的任一种形成。
图13(a)、(b)表示从与本实施方式的背光源装置中的导光体的光入射面垂直的方向(z方向)看时的光的角度分布。此外，图14是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的侧面图。
通过棱镜1，光在x方向上扩散，射入导光体22，被棱镜3反射而方向改变了的光，如果以临界角以下射入导光体22与低折射率层24的界面，则射入低折射率层24，因此，通过棱镜5，光从光出射面一侧射出，成为光损失。
因此，通过图案4，使扩散的光在z方向上会聚，因此与低折射率层24的界面上的入射成为临界角以上，能够减少光源21附近的光损失。
<导光体的制造方法>
参照图17～图22对本实施方式的导光体22的制造方法进行说明。
首先，使用利用热的压印法形成导光体22。具体而言，如图17所示，在上模具30与下模具31之间配置包含透明树脂等的膜材料22k。然后，如图18所示，通过上模具30和下模具31对膜材料22k加热和加压。由此，膜材料22k形成为期望的形状。其中，所谓期望的形状是指导光体22的上述形状。
然后，将膜材料22k从上模具30和下模具31剥离并冷却，并且分割为单个片，由此，如图19所示，能够得到导光体22。
另外，既能够不使用压印法而通过注塑成型来形成导光体22，也能够通过由使用膜材料22k的压印法形成导光体22，以辊对辊方式制造导光体22。由此，能够缩短制造时间，并且能够降低制造成本。
然后，使用利用UV光(紫外线)的压印法，在导光体22的背面22c上形成低折射率层24。具体而言，如图20所示，在导光体22的背面22c上涂敷包含透明树脂的UV固化树脂24e。此时，在导光体22，光出射面22b和背面22c大致平行地形成，因此能够将UV固化树脂24e涂敷成均匀的膜厚。
然后，如图21所示，在石英基板32上配置导光体22和UV固化树脂24e，并且利用石英基板32和模具33将导光体22和UV固化树脂24e夹入。之后，通过从石英基板32一侧照射UV光，UV固化树脂24e固化，成为低折射率层24。
然后，如图22所示，能够得到包括形成为期望的形状的导光体22和低折射率层24的导光部件23。
在将棱镜2、3和图案4形成在导光体22的出射面一侧22b、在导光体22与低折射率层24的界面不形成光学部件的情况下，也可以利用双面压印法或逐个面的压印法，在将低折射率层24叠层在导光体22上而得到的膜材料形成光学部件。
另外，也可以以辊对辊方式进行低折射率层24的形成以至光学部件形成，之后，使导光部件23(导光体22和低折射率层24)单个片地形成。
[实施方式3]
根据图15、图16对涉及本发明的光学部件的其他实施方式说明如下。另外，为了便于说明，对具有与在上述实施方式1中说明的附图相同功能的部件，标注相同的附图标记，省略其说明。
<导光体和背光源装置(面状照明装置)的具体结构>
图15(a)是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的立体图，图15(b)、(c)是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的侧面图，图15(d)是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的平面图。
如图15(b)所示，在本实施方式的背光源装置，导光部件23包括：包含折射率n1的透明材料的大致长方体或大致正方体的导光体22；在导光体22的下表面不隔着空气层地粘贴的、包含折射率n2的透明材料的低折射率层24；和在低折射率层24的下表面不隔着空气层地粘贴的、包含折射率n3的透明材料26的棱镜层。
在折射率n2与折射率n3之间，n2＜n3的关系式成立。在与包含透明材料26的棱镜层的反射板25相对的面，能够利用全反射会聚光的棱镜6无间隙地连续地在整个面均等地形成。
图16是表示本实施方式的背光源装置的概略结构的侧面图。通过棱镜1，光在x方向上扩散，射入导光体22，被棱镜3反射而方向改变了的光，如果以临界角以下射入导光体22与低折射率层24的界面，则射入低折射率层24，因此，通过棱镜6，光向光出射面一侧射出，成为光损失。
因此，通过图案4，使扩散的光在z方向上会聚，因此与低折射率层24的界面上的入射成为临界角以上，能够减少光源21附近的光损失。
[本发明的优选方式]
在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第二光学部件具有在与上述光入射面平行的方向上延伸的形状。
由此，在本发明的面状照明装置，从上述导光体的端面射入的光在上述第二光学部件反射，行进方向相对于光出射面偏向垂直方向，因此，能够抑制从光出射面射出的光的方向的偏差。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第四光学部件以相对于上述光出射面具有多个凹形状的部分的方式形成。
由此，本发明的面状照明装置能够进一步提高上述导光体的内部的聚光效率。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第四光学部件按照在从上述光出射面一侧看该第四光学部件时，凹形状的部分从上述光入射面向上述导光体的与该光入射面相对的面宽度变窄的方式形成。
由此，本发明的面状照明装置能够进一步提高上述导光体的内部的聚光效率。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第四光学部件的凹形状的部分的深度的值，小于上述导光体的厚度的值与上述光源的光出射面的厚度的值的差。
由此，本发明的面状照明装置能够减少来自上述光源的射出光不射入上述导光体所导致的光损失。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第四光学部件的凹形状的部分的深度的值，大于在上述导光体的与形成有该第四光学部件的面相同的面形成的上述第二光学部件或上述第三光学部件的厚度的值。
由此，本发明的面状照明装置能够在利用上述第四光学部件使被上述第一光学部件扩散的光在凹形状的侧面反射时，使反射面具有充分的面积。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第四光学部件在上述导光体的被来自上述光源的发射光照射的区域无间隙地排列。
由此，本发明的面状照明装置能够在利用上述第四光学部件使被上述第三光学部件扩散的光在凹形状的侧面反射时，使反射面的面积变大。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第四光学部件的凹形状的部分的宽度比上述光源的宽度小。
由此，本发明的面状照明装置能够进一步提高上述导光体的内部的聚光效率。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：上述第四光学部件的凹形状的部分的底角的角度为90°。
由此，本发明的面状照明装置能够减少当凹形状的部分的底角的角度从约90°偏离时由上述第四光学部件反射的光成为无效区域的光损失这样的缺点。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：在上述导光体与上述反射部件之间还具备低折射率层，上述低折射率层作为第五光学部件发挥作用。即，在具备上述第五光学部件的情况下，优选在上述导光体与上述反射部件之间还具备低折射率层。
由此，本发明的面状照明装置能够进一步提高亮度和光的利用效率。
此外，在本发明的面状照明装置优选如下方式：在上述导光体与上述反射部件之间还具备低折射率层，在该低折射率层与上述反射部件之间还具备包含透明材料的第六光学部件。
由此，在本发明的面状照明装置，虽然低折射率层所使用的那样的、具有比较低的折射率的透明材料的价格高，但是能够将低折射率层的厚度变薄，因此，能够减少价格比较高的具有低折射率的透明材料的用量，从而抑制制造成本的增加。
此外，本发明的显示装置的特征在于：具备上述面状照明装置和显示面板。
由此，本发明的显示装置能够成为在亮度均匀性和光的利用效率方面优异的显示装置。
[其他]
另外，本发明的面状照明装置也可以为如下结构：在射入从点状光源射出的光、将其转换为面状并射出的导光板(导光体)，在导光板的光入射面的与光源相对的位置形成有光学图案，在导光板的至少一面形成有在与入光面正交的方向上延伸的光学图案，在与导光板的入光面(光入射面)接触的至少一面的与入光面相邻的位置，形成有多个凹状的光学图案。
此外，本发明的面状照明装置例如也可以为如下结构：在导光板的至少一面形成有与光入射面平行地延伸的光学图案。
此外，本发明的面状照明装置例如也可以为如下结构：在与入光面相邻的位置形成的凹状的光学图案，是在从入光面向相对的面的方向上变窄的形状。
此外，本发明的面状照明装置例如也可以为如下结构：在与入光面相邻的位置形成的凹状的光学图案的深度小于导光体的厚度与点状光源的出射区域的厚度的差，但是大于在形成有凹状的光学图案的同一面形成的棱镜形状的深度(高度)。
此外，本发明的面状照明装置例如也可以为如下结构：凹状的光学图案在来自点状光源的光射入的区域无间隙地排列。
此外，本发明的面状照明装置例如也可以为如下结构：凹状的光学图案的间距比点状光源的宽度小。
本发明并不限定于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当地进行组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。
即，上述本发明的具体的实施方式和实施例仅仅是用于使本发明的技术内容清楚的内容，不应该仅限于这样的具体例而狭义地进行解释，能够在本发明的精神和所记载的权利要求的范围内进行各种变更而实施。
产业上的可利用性
本发明能够在便携式电话、笔记本计算机、电视机、数字照相机、数字相框、电子词典等的显示装置等中加以利用。
附图标记的说明
1 液晶显示装置(显示装置)
10 液晶显示面板(显示面板)
11 AM基板
12 对置基板
20 背光源装置(面状照明装置)
21 光源
22 导光体
22a 光入射面
22b 光出射面
22c 背面(与光出射面22b相对的面)
23 导光部件
24 低折射率层
25 反射板(反射部件)
26 透明材料

Claims (12)

1.一种面状照明装置，其特征在于，包括：
光源；
导光体，其具有：使来自所述光源的发射光射入内部的光入射面、使射入内部的光射出的光出射面和与该光出射面相对配置的背面；和
反射部件，其与该背面相对配置，将从所述背面射出的光反射并再次射入所述导光体的内部，
所述导光体还包括：
第一光学部件，其在所述光入射面形成，使来自所述光源的发射光扩散射入所述导光体的内部；
第二光学部件，其在所述光出射面或所述背面形成，使所述导光体内部的光的角度变化；
第三光学部件，其在所述光出射面或所述背面形成，使所述光在所述导光体的内部扩散；和
第四光学部件，其在所述光出射面或所述背面的所述光入射面一侧的位置形成，使由所述第一光学部件扩散射入的光在所述导光体的内部会聚，
所述第四光学部件以相对于所述光出射面或所述背面具有凹形状的方式形成。
2.如权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第二光学部件具有在与所述光入射面平行的方向上延伸的形状。
3.如权利要求1或2所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第四光学部件以相对于所述光出射面具有多个凹形状的部分的方式形成。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第四光学部件以如下方式形成：在从所述光出射面一侧看该第四光学部件时，凹形状的部分从所述光入射面向所述导光体的与该光入射面相对的面宽度变窄。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第四光学部件的凹形状的部分的深度的值，小于所述导光体的厚度的值与所述光源的光出射面的厚度的值的差。
6.如权利要求5所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第四光学部件的凹形状的部分的深度的值，大于在所述导光体的与形成有该第四光学部件的面相同的面形成的所述第二光学部件或所述第三光学部件的厚度的值。
7.如权利要求3至6中的任一项所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第四光学部件在所述导光体的被来自所述光源的发射光照射的区域无间隙地排列。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第四光学部件的凹形状的部分的宽度比所述光源的宽度小。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的面状照明装置，其特征在于：
所述第四光学部件的凹形状的部分的底角的角度为90°。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的面状照明装置，其特征在于：
在所述导光体与所述反射部件之间还具备低折射率层，
所述低折射率层作为第五光学部件发挥作用。
11.如权利要求1至9中的任一项所述的面状照明装置，其特征在于：
在所述导光体与所述反射部件之间还具备低折射率层，在该低折射率层与所述反射部件之间还具备包含透明材料的第六光学部件。
12.一种显示装置，其特征在于，包括：
权利要求1至11中的任一项所述的面状照明装置；和
显示面板。
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