CN103307512B - 面光源装置和液晶显示器装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种面光源装置和液晶显示器装置。在一种面光源装置中，导光板包括光导入部以及导光板主体，光导入部配置为捕获从点光源发出并经由光入射面入射的光。光导入部包括倾斜表面，所述倾斜表面从厚度比所述导光板主体的厚度大的部分中的表面朝向所述导光板主体的表面端部倾斜。所述导光板主体包括指向转换图案，所述指向转换图案是位于所述导光板主体的有效照明区域和所述光导入部之间。所述指向转换图案将从所述光导入部向所述有效照明区域的光的指向方向转换，使得当从上方观看时，通过所述指向方向和与所述光入射面正交的方向形成的角度减小。利用本发明，能够增强光利用效率，而且能够防止亮度均匀性下降。

Description

面光源装置和液晶显示器装置
技术领域
本发明涉及一种面光源装置和液晶显示器装置，尤其涉及一种用作液晶显示器背光的面光源装置以及其中使用了该面光源装置的液晶显示器装置。
背景技术
近年来，随着设置有面光源装置的薄型（low-profile）移动装置的发展，对于面光源装置薄型化的需求日益增加。为了减小面光源装置的厚度，需要减小导光板的厚度。然而，即使平坦导光板的厚度能够减小，但是在减小包括LED的光源高度方面仍然存在限制。因此，在使用薄的平坦导光板的情况下，光源的高度大于导光板端面（光入射面）的厚度，与导光板的光入射面相对布置的光源突出于导光板的上表面之上。当光源突出于导光板之上时，从光源发出的光不是完全入射到导光板的光入射面，光部分泄漏到外部，从而降低了光利用效率。
为了解决以上问题，已经提出了使用如下的导光板：其中，在导光板主体的端部处设置有厚度大于平坦导光板主体厚度的光导入部，并在光导入部中设置有从光导入部的最大厚度点朝向导光板主体的端部倾斜的倾斜表面。例如，WO2010/070821和WO2008/153024公开了各自使用了导光板的面光源装置。
图1示出面光源装置11的实例，在面光源装置11中使用了导光板，该导光板包括比导光板主体厚的光导入部。导光板13包括厚度基本上均匀的导光板主体14以及楔形光导入部15。在导光板主体14的后表面中形成偏向图案或扩散图案，在它的表面上形成有柱状透镜（lenticularlens）16。在光导入部15中形成倾斜表面17。倾斜表面17从光导入部15厚度最大的点朝向导光板主体14的端部倾斜。光导入部15的端面（光入射面）的厚度大于光源12的高度。在其中使用了导光板13的面光源装置11中，光导入部15的端面厚度大于光源12的高度，进而光导入部15有效地接收从光源12发出的光。由光导入部15接收的光被引导到导光板主体14并以平坦方式被扩展，并且光被偏向图案或扩散图案反射，并且从导光板主体14的光出射面被输出到外部。此时，从光出射面输出的光的指向模式（directionalpattern）被柱状透镜16扩展。因此，在具有以上结构的面光源装置中，不仅能够改善光源的光利用效率，而且能够实现面光源装置的薄型化。
然而，对于如图1所示的在光导入部15中设置有倾斜表面17的面光源装置11，在光导入部15中向光源12的光轴倾斜的方向上传播的光被倾斜表面17反射并在图1中箭头所示的水平方向（导光板的宽度方向）上被扩展，当从上方观看导光板主体14时，该光和光源12的光轴形成的角度增大。结果是，被倾斜表面17横向扩展的光从导光板13的侧面泄漏，或者该光横向入射到柱状透镜16而从柱状透镜16泄漏，进而由于光量损失而产生光利用效率下降或者亮度均匀性下降。
图2是WO2010/070821中公开的面光源装置的透视图。在图2的面光源装置21中，在光导入部15的倾斜表面17中设置有彼此平行的多个V形槽状防漏光图案22。该防漏光图案22减少了从倾斜表面17泄漏的光从而改善了光利用效率。然而，同时，与仅设置有倾斜表面17的情况相比，被防漏光图案22反射的光容易在水平方向上被扩散。因此，光的水平扩展增加，而且光容易从导光板13的侧面泄漏。此外，在导光板13的上表面或下表面中设置有诸如柱状透镜之类的光学图案的情况下，光容易从该光学图案泄漏。结果是，由于光量损失产生了光利用效率下降或者亮度均匀性下降。
发明内容
针对以上技术问题，已经做出了本发明至少一个实施例，本发明的目的是在面光源装置（其中导光板的光导入部包括倾斜表面）中防止光从导光板的侧表面或导光板主体的光学图案泄漏。
根据本发明至少一个实施例的一个方案，一种面光源装置，包括：光源；以及导光板，配置为经由光入射面将从所述光源发出的光引入从而经由光出射面将所述光输出到外部，其中，所述光源设置在面向所述导光板的所述光入射面的位置，所述导光板包括光导入部，所述光导入部配置为捕获从所述光源发出并经由所述光入射面入射的光，并且所述导光板包括导光板主体，所述导光板主体设置为被连续接合到所述光导入部，所述导光板主体的厚度小于所述光导入部的最大厚度，被捕获的光被光出射部经由所述光出射面输出到外部，所述光导入部包括倾斜表面，所述倾斜表面位于所述导光板的光出射侧的表面及其相对表面的至少一个表面中，所述倾斜表面从厚度比所述导光板主体的厚度大的部分中的表面朝向所述导光板主体的表面的端部倾斜，以及所述导光板主体包括指向转换图案，所述指向转换图案是在所述导光板的光出射侧的表面及其相对表面的至少一个表面中位于所述光导入部和所述导光板主体的有效照明区域之间的区域中，所述指向转换图案将从所述光导入部向所述有效照明区域传播的光的指向方向转换，使得当从与所述光出射面正交的方向观看时，通过所述光的指向方向和与所述光入射面正交的方向形成的角度减小。本文中，光的指向方向不是指单独的光的方向，而是指光的指向模式（directionalpattern）的最大强度方向。
在本发明至少一个实施例的面光源装置中，通过设置在光导入部和有效照明区域之间的指向转换图案，能够将从光导入部向有效照明区域传播的光的指向方向转换，使得光的指向方向以及与光入射面正交的方向（之后称作垂直方向）形成的角度减小。因此，在存在柱状透镜等的光学图案的情况下，能够防止被引导到有效照明区域的光从导光板的侧表面和光学图案泄漏。因此，在该面光源装置中，能够提高光利用效率，并且能够防止亮度均匀性下降。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，所述指向转换图案包括多个图案元件（patternelement），以及当从与所述光出射面正交的方向观看时，从与所述光入射面正交的虚拟直线到至少一个图案元件的在所述有效照明区域侧的端部之间的距离大于从所述虚拟直线到该至少一个图案元件的在所述光导入部侧的端部之间的距离，所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。因此，从光源侧入射到图案元件的光被图案元件反射，这允许被引导到有效照明区域的光的方向接近于上述垂直方向。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，当从与所述光出射面正交的方向观看时，在所述虚拟直线的两侧，通过所述图案元件和所述虚拟直线形成的角度随着所述图案元件与所述虚拟直线之间的距离增大而增大。因此，入射到每个图案元件的光的方向依赖于到光源之间的距离而变化，从而能够缩窄被每个图案元件反射的光的指向模式。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，当从与所述光出射面正交的方向观看时，在所述虚拟直线的两侧，所述图案元件彼此平行地布设。因此，在虚拟直线的两侧图案元件彼此平行，从而能够简化用来模制导光板的铸模（moldingdie）以降低制造成本。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，位于所述光导入部和所述导光板主体的所述有效照明区域之间的区域中的所述指向转换图案被部分移除，以形成邻近与所述光入射面正交的虚拟直线的平坦表面，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。因此，由于该指向转换图案，从光源向前发出的光的方向在水平方向上几乎不弯曲。因此，该指向转换图案能够防止光源前方或附近的亮度降低。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，所述指向转换图案包括多个图案元件，在与所述光入射面平行的所述指向转换图案的横截面中，至少一些图案元件具有非对称形状。因此，由于图案元件具有非对称形状，因而指向转换图案的设计自由度增大。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，在与所述光入射面平行的指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状是使得：法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的每个斜面的宽度总和大于法线向所述虚拟直线一侧倾斜的每个斜面的宽度总和，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。因此，能够增大对于将反射光的方向转换为所述垂直方向极具贡献的斜面的面积，进而强化防止光泄漏的效果。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，在与所述光入射面平行的指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状是使得：法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的每个斜面的宽度总和与法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的每个斜面的所述宽度总和与法线向所述虚拟直线一侧倾斜的每个斜面之间的宽度总和的和之间的比率大于或等于0.2，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。因此，与传统实例相比，光利用效率改善了至少2%。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，在与所述光入射面平行的指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状是使得：通过属于法线向所述虚拟直线一侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度大于通过属于法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。因此，能够增大对于将反射光的方向转换为所述垂直方向极具贡献的斜面的面积，进而强化防止光泄漏的效果。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，在与所述光入射面平行的指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状是使得：通过属于法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度与通过属于法线向所述虚拟直线的所述相对侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的所述平均角度以及通过属于法线向所述虚拟直线一侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度之和的比率大于或等于0.25，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。因此，与传统实例相比，光利用效率改善了至少2%。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，所述指向转换图案包括具有V形槽形状的多个图案元件。因此，简化了指向转换图案的结构。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，彼此相邻的所述图案元件之间的顶角是在从50°到140°的范围。这是因为当彼此相邻的图案元件之间的顶角是小于50°或大于140°时光利用效率可能减小。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，在所述光导入部中设置有光扩散图案，所述光扩散图案用于将经由所述光入射面入射的光在所述导光板的宽度方向上扩展。对于设置光扩散图案的位置没有特别的限制。例如，光扩散图案可以设置在光导入部的上表面和下表面中、是倾斜表面的上表面或下表面中、以及光入射面中。因此，从光入射面进入光导入部的光被光扩散图案横向扩展，然后被指向转换图案转换为所述垂直方向。通过将光发送到导光板侧面附近，强化了导光板边缘处的亮度。同时，光的方向与所述垂直方向对准，而难以从所述导光板的侧面或柱状透镜的光学图案泄漏。因此，能够实现亮度均匀性和光利用效率的改善。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，所述光出射面形成为柱状透镜形状。因此，从光出射面输出的光的指向模式能够通过柱状透镜形状而被横向扩展。
在根据本发明至少一个实施例的面光源装置中，在面向所述光入射面的位置以间隔P布置与所述光源相同的多个光源，所述指向转换图案存在于位置是在到所述光源的光出射侧端面的距离小于或等于P/[2·arcsin(1/n)]这一距离的区域中，其中n是所述导光板的折射率。这是因为，当形成有指向转换图案的区域从光源的光出射侧的端面延伸超过P/[2·arcsin(1/n)]时，从某个光源发出的光进入到相邻光源前方的区域从而减小光利用效率。
根据本发明至少一个实施例的液晶显示器装置包括：根据本发明至少一个实施例的面光源装置以及液晶面板。由于在该液晶显示器装置中使用了根据本发明至少一个实施例的面光源装置，因而在该液晶显示器装置中能够增强光利用效率，而且能够防止亮度均匀性下降。
在本发明至少一个实施例中用于解决所述问题的手段具有上述组成部件能够适当组合的特征，而且通过这些组成部件的组合能够对本发明进行多种变化。
附图说明
图1是示出传统面光源装置的透视图；
图2是WO2010/070821中公开的面光源装置的透视图；
图3是示出根据本发明第一实施例的面光源装置的透视图；
图4A是图3中面光源装置的平面图；
图4B是沿着图4A中的X-X线截取的放大剖视图，并且示出了柱状透镜的横截面形状；
图5是图3中面光源装置的示意性剖视图；
图6是示出在与光入射面平行的截面中的指向转换图案的形状以及具有放大形式的一部分指向转换图案的形状的剖视图；
图7A和图7B是示出指向转换图案的作用的说明性视图；
图8A是示出在图1的传统实例中从与导光板的光入射面正交的方向上观看时光引导指向的视图；
图8B是示出在本发明第一实施例中从与导光板的光入射面正交的方向观看时光引导指向的视图；
图9是示出指向转换图案的（朝外法线的宽度总和）/（朝外法线的宽度总和+朝内法线的宽度总和）与光利用效率改善率之间的关系的视图；
图10是示出指向转换图案的（朝外法线的平均角度）/（朝外法线的平均角度+朝内法线的平均角度）与光利用效率改善率之间的关系的视图；
图11是示出用来获得朝外法线或朝内法线的宽度总和以及朝外法线或朝内法线的平均角度的方法的视图；
图12是示出指向转换图案的顶角θ与导光板的光利用效率改善率之间的关系的视图；
图13是示出指向转换图案的平均开口角度与光利用效率改善率之间的关系的视图；
图14是示出指向转换图案的平均开口角度的视图；
图15A到图15E是示出不同指向转换图案的每一个中在与光入射面平行的截面中的形状的剖视图；
图16A到图16D是示出其中形成有指向转换图案的各图案形成区域的各种形状的示意图；
图17是示出根据本发明第一实施例的改型例的面光源装置的平面图；
图18是示出根据本发明第一实施例的另一改型例的面光源装置的透视图；
图19是示出根据本发明第二实施例的面光源装置的透视图；
图20是图19中的面光源装置的平面图；
图21是示出在与光入射面平行的截面中指向转换图案的形状以及具有放大形式的一部分指向转换图案的形状的剖视图；
图22A到图22C是示出其中形成有指向转换图案的各图案形成区域的各种形状的示意图；
图23是示出根据本发明第三实施例的面光源装置的透视图；
图24A是图23中面光源装置的平面图；
图24B是沿着图24A中的Y-Y线截取的剖视图，并示出了光扩散图案的横截面形状；
图25是示出根据本发明第三实施例的改型例的面光源装置的透视图；
图26是示出根据本发明第四实施例的面光源装置的平面图；
图27是以放大形式示出图26的面光源装置中光导入部的一部分的放大透视图；
图28是示出根据本发明第五实施例的面光源装置的透视图；
图29是示出根据本发明第五实施例的改型例的面光源装置的透视图；
图30A到图30C是示出导光板的各种模式的示意性侧视图；
图31A到图31C是示出导光板的各种模式的示意性侧视图；
图32A到图32C是示出导光板的各种模式的示意性侧视图；
图33A到图33C是示出导光板的各种模式的示意性侧视图；
图34是示出根据本发明第六实施例的面光源装置的平面图；
图35A、图35B和图35C是示出根据本发明第七实施例的面光源装置的侧视图、平面图和底视图；以及
图36是示出根据本发明第八实施例的液晶显示器装置的剖视图。
具体实施方式
之后，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。然而，本发明不限于以下的实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种设计变化。
（第一实施例）
以下将参照图3到图7B描述根据本发明第一实施例的面光源装置31。图3是示出第一实施例的面光源装置31的透视图，图4A是面光源装置31的平面图。图4B是沿着图4A中的X-X线截取的剖视图，并示出设置在导光板33的表面中的柱状透镜36的截面。图5是沿着面光源装置31的纵长方向（与光入射面38正交的方向）的示意性剖视图，并示出导光板33中光线的行为（behavior）。图6是示出在与导光板33的光入射面38平行的截面中指向转换图案40的截面的视图，并且还以放大形式示出指向转换图案40的一部分。图7A和图7B示出被指向转换图案反射的光的行为。
面光源装置31包括点光源32（光源）和导光板33。该点光源32设置有一个或多个LED，并发出白光。如图5所示，LED41密封在透明密封树脂42中，除了前表面之外该透明密封树脂42被白色树脂43覆盖，透明密封树脂42从白色树脂43露出的前表面构成光出射窗44（发射表面）。该点光源32比导光板33的宽度小，该点光源32被称作点光源而冷阴极管被称作线性光源。
在导光板33中，光导入部35设置在薄板状导光板主体34的端面中从而被连续地接合到导光板主体34。使用高折射率透明树脂来一体形成该导光板33，该高折射率透明树脂例如是丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂（PC）、基于环烯的材料以及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
该光导入部35是导光板33中厚的、基本上是楔形的部分，点光源32布置为面向作为光导入部35端面的光入射面38的一部分。光导入部35的端面厚度T等于或大于光出射窗44的高度H，因而从点光源32发出的光有效地从光入射面38入射到光导入部35，从而增强面光源装置31的光利用效率。
在光导入部35的上表面（与导光板主体34的光出射面39位于相同侧的表面）中形成有倾斜表面37。倾斜表面37从光入射面38附近厚度最大的部分朝向导光板主体34的端部倾斜。带状（band-like）倾斜表面37从导光板33的一侧边缘向另一侧边缘延伸。在第一实施例的面光源装置31中，平滑地形成了倾斜表面37。
导光板主体34构成了导光板33的大部分。导光板主体34的厚度小于光导入部35的最大厚度T，进而实现了导光板33的薄型化。导光板主体34具有表面和后表面彼此平行的平板形状，并且导光板主体34的厚度基本上均匀。如图4A所示，导光板主体34的大部分构成了有效照明区域46，与光导入部35相邻的端部区域构成了图案形成区域47。
有效照明区域46是从中输出均匀亮度的光的区域，有效照明区域46与层叠在面光源装置31上的液晶面板的显示区域相对应。有效照明区域46的上表面构成了光出射面39，柱状透镜36被模制在有效照明区域46的光出射面39中。如图4A和图4B所示，在柱状透镜36中，凸透镜横向布设同时平行于导光板主体34纵长方向而延伸，该透镜表面布设在宽度方向上。该柱状透镜横向扩展从光出射面39输出的光的指向模式。在有效照明区域46中光出射面39的相对表面（下表面）中设置有光出射部45。在图5中，示出了三角槽状图案作为光出射部45。可替代地，例如，可以使用通过喷砂（sandblasting）形成的图案、使用扩散墨水通过照片冲印形成的图案、衍射光栅图案以及任意不规则图案作为光出射部45。该光出射部45可以设置在导光板主体34的光出射面39中，或者可以设置在光出射面39以及该光出射面39的相对表面这两者中。
图案形成区域47位于导光板主体34的端部，并且是位于光导入部35的端部（倾斜表面37的下端）和有效照明区域46端部之间的带状区域。指向转换图案40设置在图案形成区域47的上表面和/或下表面中。如图4A和图6所示，在指向转换图案40中以辐射状（radially）布设有V形槽形状的多个图案元件40a。当从与光出射面39正交的方向上观看时，每个图案元件40a穿过点光源32的发射中心，并且相对于与光入射面38正交的虚拟直线（之后，称作点光源32的光轴C）而倾斜，该图案元件40a的倾斜方向相对于光轴C的两侧而彼此相对。在每个图案元件40a中，与光轴C之间的角度随着与光轴C之间的距离增大而逐渐增大。
如图6所示，通过两个斜面来构成每个图案元件40a，在这两个斜面中，在与光入射面38平行的横截面中倾斜角度与倾斜方向两者均彼此不同，并且该图案元件40a具有非对称V形槽形状。因此，在指向转换图案40中交替布设具有不同倾斜方向的斜面。
指向转换图案40的横截面形状具有如下特征。在与光入射面38平行的横截面中，假设在每个图案元件40a的斜面中从导光板33的内部朝外绘制法线N，法线N向正交线C’（与光轴C垂直）的相对侧倾斜的每个斜面50b的宽度D2的总和大于法线N向正交线C’一侧倾斜的每个斜面50a的宽度D1的总和。此时，在光轴C的右侧区域和左侧区域中，分别计算斜面50b的宽度D2的总和以及斜面50a的宽度D1的总和中的每一个，并且在光轴C的两侧，斜面50b的宽度D2的总和大于斜面50a的宽度D1的总和。特别地，在图6的实例中，对于在任意点彼此相邻的两个斜面50a和50b而言，法线N向正交线C’的相对侧倾斜的斜面50b的宽度D2大于法线N向正交线C’一侧倾斜的斜面50a的宽度D1。
也可以将指向转换图案40的横截面形状的特征表示如下。通过正交线C’和向正交线C’一侧倾斜的斜面50a的法线N形成的每个角度α（或者斜面50a的倾斜角度）之间的平均角度，大于通过正交线C’和向正交线C’一侧倾斜的斜面50b的法线N形成的每个角度β（或者斜面50b的倾斜角度）之间的平均角度。如本文所使用的，通过正交线C’和向正交线C’一侧倾斜的斜度50a的法线N形成的每个角度α之间的平均角度通过如下方式定义（参见图14）：
Σαi×D1i/ΣD1i
其中，αi是通过正交线C’和向正交线C’一侧倾斜的斜面50a的法线N形成的角度，D1i是每个斜面50a（i是添加到每个斜面50a的索引）的宽度。对于光轴C的右侧或左侧区域中的斜面50a计算分母和分子的总和。类似地，通过正交线C’和向正交线C’的相对侧倾斜的斜度50b的法线N形成的每个角度β之间的平均角度通过如下方式定义（参见图14）：
Σβj×D2j/ΣD2j
其中，βj是通过正交线C’和向正交线C’的相对侧倾斜的斜面50b的法线N形成的角度，D2j是每个斜面50b（j是添加到每个斜面50b的索引）的宽度。对于光轴C的右侧或左侧区域中的斜面50b计算分母和分子的总和。在光轴C的右侧和左侧区域每一个区域中相互比较平均角度的大小。特别地，在图6的实例中，对于在任意点彼此相邻的两个斜面50a和50b而言，通过正交线C’和向正交线C’的一侧倾斜的法线N形成的角度α，大于通过正交线C’和向正交线C’的相对侧倾斜的法线N形成的角度β。
在附图中，为了方便的目的粗略地绘制了诸如柱状透镜36和指向转换图案40之类的光学图案。然而，实际上光学图案是精密地形成的，具有微米级精度。
在面光源装置31中，如图5中的箭头所指示的，从点光源32发出的光经由光入射面38入射到光导入部35，光被光导入部35的上表面或下表面反射或者穿过光导入部35，并且光被引入到薄的导光板主体34。引入到导光板主体34的光被导光板主体34引导同时被指向转换图案40、柱状透镜36以及导光板主体34的下表面反射。然后，光被光出射部45反射或扩散，并基本上均匀地从光出射面39输出。
此时，如图3和图4所示，入射到指向转换图案40的光L2被指向转换图案40反射并弯曲从而接近于与光轴C平行的方向，即光被指向转换图案40转换从而尽可能减小与光轴C之间的角度。图7A和图7B是示出被指向转换图案40反射的光L2的行为的视图，其中图7A是示出当从上方观看导光板33时光L2的行为的视图，图7B是示出在与光入射面38正交的方向上（从点光源侧）观看光L2时光L2的行为的视图。
如图7A和图7B中的虚线所示，在图案元件40a布置为与光轴C平行时，由于被斜面50b反射的光L1被横向扩展，因而光L1可能从导光板33的侧面或者柱状透镜36泄漏。
另一方面，在第一实施例的面光源装置31中，如图7A和图7B中的实线所示，指向转换图案40布置为向光轴C倾斜。因此，光L2被图案元件40a的斜面50b反射，从而当从上方观看时使得光L2接近于与光轴C平行的方向，并且光L2的取向向前。结果是，在第一实施例的面光源装置31中，被图案元件40a反射的光几乎不会到达导光板33的侧面，并且难以从横向方向上入射到柱状透镜36。因此，能够减小从导光板33的侧面或者柱状透镜36泄漏的光，从而增强光利用效率，并且能够提高面光源装置31的亮度。
此外，在第一实施例的指向转换图案40中，通过图案元件40a和光轴C形成的角度随着与光轴C之间的距离增大而增大。在从点光源32入射到图案元件40a的光中，与图案元件40a的长度方向之间的角度随着与光轴C之间的距离增大而增大。因此，通过图案元件40a和光轴C形成的角度随着与光轴C之间的距离增大而增大，这允许光被向前弯曲，而和与光轴C之间的距离无关。
然而，在本发明的效果中，被指向转换图案40反射的光在与光轴C平行的方向上没有被全部弯曲。被指向转换图案40反射的光的整个指向模式，尤其是光的最大亮度方向，被转换为取向朝向与光轴C平行的方向。
图8A是示出在导光板主体14（图1中的传统实例）中没有设置指向转换图案的情况下从与导光板13的光入射面正交的方向上观看时光引导指向的视图。图8B是示出在导光板主体34中设置了指向转换图案40的情况（第一实施例）下从与导光板33的光入射面38正交的方向观看时光引导指向的视图。在图8A和图8B中，R1表示半径为1的球面，R2表示一圆圈，该圆圈是与相对于光轴C的反射的临界角arcsin(1/n)（其中，n是导光板的折射率）具有相同角度的圆锥与球形表面R1相交而形成的。在WO2010/070821和WO2008/153024中详细公开了光引导指向（指向模式）。
在图8A和图8B中，指向51指示紧接着光入射到光导入部15和35之后光的指向模式。在图8A中，指向52指示被光导入部15的倾斜表面17反射的光的指向模式。在图8B中，指向52指示被光导入部35的倾斜表面37反射并进一步被指向转换图案40反射的光的指向模式。当该指向是位于圆圈R2之外的区域中时，光从导光板的侧面或者柱状透镜泄漏。因此，在图8A的传统实例的指向模式中，存在相当大量的光从导光板13（阴影区域）泄漏。另一方面，在设置了指向转换图案40的面光源装置31中，指向转换图案40反射光以将指向52向内拉。因此，如图8B中的阴影所示，从圆圈R2扩展出去的光量减小，而且从导光板33泄漏的光减少。
在第一实施例的面光源装置31中，如图6所示，在指向转换图案40中法线向正交线C’的相对侧倾斜的每个斜面50b的宽度的总和大于法线向正交线C’的一侧倾斜的每个斜面50a的宽度的总和。因此，能够增大如图7所示将光朝向与光轴C平行的方向反射的表面（斜面50b）的面积，从而强化将光的指向模式转换成与光轴C平行的方向的效果。
能够在本发明的实施例中设定较宽松的条件。图9是示出指向转换图案的（朝外法线的宽度总和）/（朝外法线的宽度总和+朝内法线的宽度总和）与光利用效率改善率之间的关系的视图。参见图11，在与光入射面38平行的横截面中，假设在每个图案元件40a的斜面中从导光板33的内部朝向外绘制法线N，朝外法线是指向正交线C’（与光轴C垂直）的相对侧倾斜的法线N。朝外法线的宽度是指具有朝外法线的斜面50b的宽度D2。参见图11，在与光入射面38平行的横截面中，假设在每个图案元件40a的斜面中从导光板33的内部朝向外绘制法线N，朝内法线是指向正交线C’（与光轴C垂直）一侧倾斜的法线N。朝内法线的宽度是指具有朝内法线的斜面50a的宽度D1。
因此，参见图11，通过将朝外法线的宽度D21、D22、……相加获得了朝外法线的宽度总和，即，在光轴C的右侧和左侧区域之一中的D21+D22+……。类似地，通过将朝内法线的宽度D11、D12、……相加获得了朝内法线的宽度总和，即，在光轴C的右侧和左侧区域之一中的D11+D12+……。
如从图9可以看到的，当指向转换图案的（朝外法线的宽度总和）/（朝外法线的宽度总和+朝内法线的宽度总和）大于或等于0.1时，与传统实例相比，确认实现了光利用效率改善的效果。当（朝外法线的宽度总和）/（朝外法线的宽度总和+朝内法线的宽度总和）大于或等于0.2时，指向转换图案具有实际价值，因为与传统实例相比获得了至少2%的光利用效率改善效果。如从图9可以看到的，当（朝外法线的宽度总和）/（朝外法线的宽度总和+朝内法线的宽度总和）大于或等于0.5时，即，当朝外法线的宽度总和大于朝内法线的宽度总和时，获得的光利用效率改善效果高。特别地，当（朝外法线的宽度总和）/（朝外法线的宽度总和+朝内法线的宽度总和）为0.75时，获得的效果最高。
图10是示出指向转换图案的（朝外法线的平均角度）/（朝外法线的平均角度+朝内法线的平均角度）与光利用效率改善率之间的关系的视图。参见图11，通过如下方式来定义朝外法线的平均角度：
(β1×D21+β2×D22+...)/(D21+D22+...)
其中β1，β2，......是在与光入射面38平行的横截面上在光轴C的右侧和左侧区域之一中通过朝外法线和正交线C′形成的每个角度，D21，D22，......是具有朝外法线的斜面的宽度。类似地，通过如下方式来定义朝内法线的平均角度：
(α1×D11+α2×D12+...)/(D11+D12+...)
其中α1，α2，......是在与光入射面38平行的横截面上在光轴C的右侧和左侧区域之一中通过朝内法线和正交线C′形成的每个角度，D11，D12，......是具有朝内法线的斜面的宽度。
如从图10可以看到的，当指向转换图案的（朝外法线的平均角度）/（朝外法线的平均角度+朝内法线的平均角度）大于或等于0.2时，与传统实例相比，确认实现了光利用效率改善的效果。当（朝外法线的平均角度）/（朝外法线的平均角度+朝内法线的平均角度）大于或等于0.25时，指向转换图案具有实际价值，因为与传统实例相比获得了至少2%的光利用效率改善效果。如从图10可以看到的，当（朝外法线的平均角度）/（朝外法线的平均角度+朝内法线的平均角度）大于或等于0.5时，即当朝外法线的平均角度大于朝内法线的平均角度时，获得的光利用效率改善效果高。特别地，当朝外法线的平均角度）/（朝外法线的平均角度+朝内法线的平均角度）是大约0.7时，获得的效果最高。
期望的是，在指向转换图案40中彼此相邻的图案元件40a形成的顶角θ（参见图6）的范围是从50°到140°。图12示出了这一原因的仿真结果。参见图12，当在具有图6所示形状的指向转换图案40中顶角在15°到170°的范围内变化时，检查光利用效率变化了多少。在图12中，水平轴表示指向转换图案40的顶角θ，垂直轴表示光利用效率的改善率。光利用效率的改善率表示从光出射面39输出的光在从光入射面38入射的光中的比率，并且基于图1中传统实例的光利用效率（100%）来表示光利用效率的改善率。如从图12可以看到的，在指向转换图案40的顶角θ小于或等于180°的基本上整个区域内实现了光利用效率改善的效果，并且在90°的顶角θ处获得了最高的效果。特别地，指向转换图案40具有实际价值，因为当顶角θ的范围是从50°到140°时，获得了至少2%的光利用效率改善效果。因此，期望指向转换图案40的顶角θ的范围是从50°到140°。
图13示出了具有图6所示形状的指向转换图案40的平均开口角度与光利用效率改善率之间的关系的仿真结果。如图14所示，当在与导光板33的光出射面39正交的方向上观看的指向转换图案40被划分成相对于光轴C的右侧和左侧区域时，通过倾斜度φ1，φ2，φ3，......的算术平均获得指向转换图案40的平均开口角度，倾斜度φ1，φ2，φ3，......中的每一个是通过图案元件40a的延伸方向和光轴形成的。如从图13可以看到的，在光轴C的右侧和左侧两个区域中，当指向转换图案40的平均开口角度小于或等于60°时，获得了光利用效率改善的效果。特别地，指向转换图案40具有实际价值，因为当平均开口角度的范围是从5°到55°时，获得了至少2%的光利用效率改善率。因此，指向转换图案40的平均开口角度期望是在从5°到55°的范围内。
在光轴C两侧倾斜布置指向转换图案40是唯一必要的。因此，对于指向转换图案40的横截面形状没有特别的限制。例如，如图15A所示，可以将具有非对称截面形状的图案元件40a重复布设在右侧和左侧区域中。在图15B中，具有非对称截面形状的图案元件40a布设在右侧和左侧区域中同时逐渐变形。如图15C所示，可以重复布设具有对称的V形槽截面形状的图案元件40a。如图15D所示，指向转换图案40的顶部可以弯曲，或者如图15E所示，可以布设具有多边形截面形状的图案元件40a。
设置有指向转换图案40的区域（图案形成区域47）可以有各种形状。例如，如图16A所示，指向转换图案40可以不设置在点光源32的光几乎不会到达的点光源侧的边角部。如图16B所示，在点光源侧的边角部，可以将不存在指向转换图案40的区域增大以形成梯形的图案形成区域47。在图16C中，在图案形成区域47中，位于点光源32相对侧的边缘突出到点光源32的相对侧。如图16D所示，在图案形成区域47中，位于点光源32相对侧的边缘可以凹陷到点光源侧。
（改型例）
图17是示出根据本发明第一实施例的改型例的面光源装置48的平面图。在点光源32的光轴C两侧，指向转换图案40的图案元件40a可以彼此平行。即，在面光源装置48中，指向转换图案40的图案元件40a倾斜，从而在点光源32的光轴C两侧相对于光轴C相对取向。在光轴C的右半部分图案元件40a彼此平行，在左半部分图案元件40a彼此平行。
即使图案元件40a彼此平行，也能够减少光泄漏，因为被指向转换图案40反射的光的指向模式能够被转换成与光轴C平行的方向。当图案元件40a彼此平行时，容易制造指向转换图案40。特别地，当通过切割在铸模中形成用于模制指向转换图案40的反向图案时，容易制造铸模。
图18是示出根据本发明第一实施例的另一改型例的面光源装置49的透视图。如在面光源装置49中，可以取消柱状透镜36，有效照明区域46的光出射面39可以是平滑的。即使取消了柱状透镜36，也能够有利地减少从侧表面的光泄漏。
（第二实施例）
图19是示出根据本发明第二实施例的面光源装置61的透视图。图20是面光源装置61的平面图。图21示出在与光入射面38平行的横截面中指向转换图案40的横截面形状。图21还以放大形式示出了指向转换图案40的一部分。
在第二实施例的面光源装置61中，指向转换图案40被部分移除以形成邻近点光源32的光轴C的平坦表面62。特别地，在图19和图20的实例中，设置有三角形平坦表面62，使得该表面被夹设在右侧和左侧的指向转换图案40之间。
根据第二实施例的结构，通过位于两侧的指向转换图案40，能够减少从导光板33的侧面或柱状透镜36的光泄漏。此外，由于在点光源32前方指向转换图案40被部分移除，因而如图20中的虚线所示，能够增加发送到点光源32前方的光量。光被通过指向转换图案40横向扩展从而减少发送到点光源32前方的光量，这能够防止位于点光源32前方部分中的暗部。
指向转换图案40被移除的部分（平坦表面62）的形状不是限制于如图19和图20所示的三角形状。例如，如图22A所示，五角形的指向转换图案40可以被移除，如图22B所示，矩形的指向转换图案40可以被移除，如图22C所示，梯形的指向转换图案40可以被移除。
（第三实施例）
图23是示出根据本发明第三实施例的面光源装置71的透视图。图24A是面光源装置71的平面图。图24B是沿着图24A中的Y-Y线截取的剖视图。
在第三实施例的面光源装置71中，在光导入部35的上表面和/或下表面中形成有用来横向扩展反射光指向的光扩散图案72。如图24B所示，通过布置彼此平行的竖直延伸的V形槽72a可以形成光扩散图案72，或者光扩散图案72可以是具有柱状透镜形状或随机形状的图案。在第三实施例的结构中，光被发送到导光板33的侧表面方向同时被光扩散图案72横向扩展，进而防止光出射面39的侧边缘部变暗。此外，被发送到侧表面方向的光的指向模式被指向转换图案40转换成与光轴C平行的方向，从而光几乎不会从导光板33的侧表面或柱状透镜36泄漏。此外，在点光源32的前方，形成有不具有指向转换图案40的平坦表面62，从而防止点光源32的前方变暗。
当通过V形槽72a构成光扩散图案72时，光几乎不从倾斜表面37或光导入部35泄漏，而且从点光源32发出并入射到光导入部35的光能够以较低的损失被引入到导光板主体34。
在第三实施例的面光源装置71中，在按照如下所示来设定图23中每一部件的尺寸的同时制造样品时，从导光板33泄漏的光量比率是5%：
点光源32光出射窗的宽度：2mm
导光板33的宽度W：5.5mm
光导入部35的最大厚度T：0.42mm
光导入部35的长度K：1.5mm
导光板主体34的厚度t：0.23mm
图案形成区域47的长度G：1.5mm
导光板33的折射率n：1.59
另一方面，当在指向转换图案40和光扩散图案72被移除的同时以相同的条件制造图1中传统实例的面光源装置时，泄漏光量的比率是15%。因此，在第三实施例的面光源装置中，能够将漏光比率减少到传统实例的1/3。
（改型例）
图25是示出根据本发明第三实施例的改型例的面光源装置73的透视图。在面光源装置73中，以辐射状形成用来横向扩展光的光扩散图案72。
（第四实施例）
图26是示出根据本发明第四实施例的面光源装置81的平面图。图27是以放大形式示出面光源装置81中光导入部35的一部分的透视图。
在第四实施例的面光源装置81中，在光导入部35的光入射面38中面向的点光源32的至少一个区域中，设置有横向扩展光的光扩散图案82。如图27所示，该光扩散图案82可以形成为圆柱透镜形状，其中横向布设有在高度方向上延伸的凸透镜，通过布设彼此平行的在高度方向上延伸的V形槽可以构成光扩散图案82，或者光扩散图案82可以是具有随机形状的图案。
在具有以上结构的面光源装置81中，光被发送到导光板33的侧面方向同时被光扩散图案82横向扩展，进而防止光出射面39的侧边缘部变暗。此外，被发送到侧面方向的光的指向模式被指向转换图案40转换为与光轴C平行的方向，进而光几乎不从导光板33的侧面或柱状透镜36泄漏。此外，在点光源32的前方形成不具有指向转换图案40的平坦表面62，从而防止点光源32的前方变暗。
（第五实施例）
图28是示出根据本发明第五实施例的面光源装置91的透视图。
在面光源装置91中，在点光源32的前方，在光导入部35的倾斜表面37中形成有突出部92。该突出部92与截锥的一部分具有相同的形状。在倾斜表面37中设置有突出部92的情况下，当从上方观看导光板33时，点光源32被基本上为弧形的突出部92的外圆周表面（倾斜表面）包围。因此，从点光源32发出并从光入射面38进入光导入部35的光基本上正交地入射到突出部92的外圆周表面。结果是，光几乎不会从光导入部35的倾斜表面（突出部92的外圆周表面）泄漏，并且从光入射部35引导到导光板主体34的光的效率得以提高。
（改型例）
在第五实施例的面光源装置中，如图29所示，可以在突出部92的外圆周表面设置横向扩展光的光扩散图案93。
（导光板的各种模式）
图30A到图30C、图31A到图31C、图32A到图32C以及图33A到图33C是示出导光板33的各种形状的示意性侧视图。当使用这些导光板时，能够获得本发明的效果。
在图30A的导光板中，取消了光导入部35端部处的水平部，并且倾斜表面37是从光入射面38开始。在图30B的导光板中，光导入部35的倾斜表面37设置在多个台阶处。在图30C的导光板中，光导入部35的倾斜表面37形成为弯曲形状。
在图31A的导光板中，导光板主体34的上表面倾斜以形成锥形的导光板主体34。在图31B和31C的导光板中，光导入部35上表面中光入射面38一侧上的端部朝向倾斜表面37的相对方向倾斜，以形成反向倾斜部95。特别地，在图31C中设置了反向倾斜部95，进而光导入部35端部处的高度T’小于导光板主体34的厚度t。
在图32A的导光板中，在光导入部35的上表面和下表面中设置有倾斜表面37，在一个或两个倾斜表面37中设置有光扩散图案72。如图32B所示，比光导入部35厚的部分96可以设置在导光板主体34的一部分中。
如图32A和图27B所示，可以通过将光导入部35的最上方的表面适度倾斜来设置适度倾斜表面97。
在图32C中，光扩散图案72设置在倾斜表面37和光导入部35的下表面这两个表面中。在图33A中，光扩散图案72仅设置在光导入部35的下表面中。如图32C和图33A所示，设置在光导入部35的下表面中的光扩散图案72可以延伸到导光板主体34的下表面。
在图33B和图33C的导光板33中，倾斜表面37形成在两个台阶处同时在斜面的中间斜度变化。在图33B的导光板33中，光扩散图案72设置在整个倾斜表面37中。在图33C的导光板33中，光扩散图案72仅设置在倾斜表面37的下半部中。
在以上的实施例和改型例中，使用了一个光源。可替代地，可以布设多个点光源同时面向导光板的光入射面。在这种情况下，具有以上配置的指向转换图案可以与点光源相同的间隔重复设置在与点光源对应的位置。
在以上的实施例和改型例中，指向转换图案是设置在导光板的上表面中。可替代地，指向转换图案也可以设置在导光板的下表面中，或者指向转换图案也可以设置在导光板的上表面和下表面这二者中。
（第六实施例）
以下将描述包括多个点光源32的面光源装置101。图34是示出面光源装置101的平面图，在该面光源装置101中多个点光源32布置为面向导光板33的光入射面38。在面光源装置101中，指向转换图案40以与点光源32之间的间隔P相同的间隔来设置，点光源32之间的中点作为边界。例如，点光源32具有5.5mm的间隔P，指向转换图案40具有相同的5.5mm的间隔。
在布设有多个点光源32的情况下，在指向转换图案40中，光可以从两侧的点光源32到达点光源32之间的中间部。当光从两侧的点光源32同时入射到指向转换图案40的某一点时，指向转换图案40不能被优化设计来使得不会产生光泄漏。因此，面光源装置的光利用效率下降。
因此，来自多个点光源32的光优选地不要入射到指向转换图案40。根据菲涅尔法则（Fresnel’Law），从点光源32发出并从光入射面38进入光导入部35的光的入射角γ表示如下：
γ=arcsin(1/n)（公式1）
其中，n是导光板33的折射率。因此，如图34所示，光导入部35中光的扩展落入光源中心C周围2γ的范围内。从图34和公式1可以看出，指向转换图案40中光的水平扩展g表示如下：
g=Stanγ≈S·γ=S·arcsin(1/n)（公式2）
为了使得来自光源中心C的在γ方向上被引导的光不会进入相邻区域，需要使得水平扩展g小于点光源32之间的间隔P的1/2。因此，获得了如下表达式
g≤P/2（条件1）
其中，S是从点光源32的端面（发射面）到指向转换图案40的端部的距离。基于公式2和条件1，光不从两个方向到达指向转换图案40的条件获得如下：
S≤P/[2·arcsin(1/n)]（条件2）
因此，在使用多个点光源32的情况下，当从点光源32的端面到指向转换图案40之间的距离S确定为满足如下条件时能够优化指向转换图案40的设计：
S≤P/[2-arcsin(1/n)]
而且，能够减小光泄漏从而增强光利用效率。例如，假设点光源32之间的间隔P设定为5.5mm，导光板33的折射率n设定为1.59（聚碳酸酯树脂），获得了：J≤大约4mm，而且设置有指向转换图案40的区域的长度可以小于或等于大约4mm。
（第七实施例）
图35A、图35B和图35C是示出根据本发明第七实施例的面光源装置111的侧视图、平面图和底视图。在面光源装置111中，柱状透镜36设置在导光板主体34的上表面中的有效照明区域，导光板主体34下表面中的端部用作图案形成区域47，并且指向转换图案40设置在导光板主体34下表面的端部中。
在图3到图34的实施例中，类似于第七实施例，指向转换图案40可以设置在与导光板33的光出射表面39相对的一侧的表面中。
（第八实施例）
图36是示出使用了本发明的面光源装置（例如，第一实施例的面光源装置31）的液晶显示器装置121的示意性剖视图。在液晶显示器装置121中，扩散板122、棱镜片123以及液晶面板124层叠同时面向导光板33的光出射面侧，反射片125布置在导光板33的后表面侧。在液晶显示器装置121中，能够利用本发明面光源装置的特征，能够增强液晶显示器装置121的光利用效率以便有助于屏幕的可视化，并且能够实现液晶显示器装置121的薄型化。

Claims (17)

1.一种面光源装置，包括：
光源；以及
导光板，配置为经由光入射面将从所述光源发出的光引入，从而经由光出射面将所述光源发出的光输出到外部，其中，
所述光源设置在面向所述导光板的所述光入射面的位置，
所述导光板包括光导入部，所述光导入部配置为捕获从所述光源发出并经由所述光入射面入射的光，并且所述导光板包括导光板主体，所述导光板主体设置为被连续接合到所述光导入部，所述导光板主体的厚度小于所述光导入部的最大厚度，被捕获的光被光出射部经由所述光出射面输出到外部，
所述光导入部包括倾斜表面，所述倾斜表面位于所述导光板的光出射侧的表面及其相对表面的至少一个表面中，所述倾斜表面从厚度比所述导光板主体的厚度大的部分中的表面朝向所述导光板主体的表面的端部倾斜，其特征在于，
所述导光板主体包括指向转换图案，所述指向转换图案是在所述导光板的光出射侧的表面及其相对表面的至少一个表面中位于所述光导入部和所述导光板主体的有效照明区域之间的区域中，所述指向转换图案将从所述光导入部向所述有效照明区域传播的光的指向方向转换，使得当从与所述光出射面正交的方向观看时，通过所述光的指向方向和与所述光入射面正交的方向形成的角度减小。
2.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，
所述指向转换图案包括多个图案元件，以及
当从与所述光出射面正交的方向观看时，从与所述光入射面正交的虚拟直线到至少一个图案元件的在所述有效照明区域侧的端部之间的距离大于从所述虚拟直线到该至少一个图案元件的在所述光导入部侧的端部之间的距离，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。
3.根据权利要求2所述的面光源装置，其中，当从与所述光出射面正交的方向观看时，在所述虚拟直线的两侧，通过所述图案元件和所述虚拟直线形成的角度随着所述图案元件与所述虚拟直线之间的距离增大而增大。
4.根据权利要求2所述的面光源装置，其中，当从与所述光出射面正交的方向观看时，在所述虚拟直线的两侧，所述图案元件彼此平行地布设。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的面光源装置，其中，
位于所述光导入部和所述导光板主体的所述有效照明区域之间的区域中的所述指向转换图案被部分移除，以形成邻近与所述光入射面正交的虚拟直线的平坦表面，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。
6.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的面光源装置，其中，
所述指向转换图案包括多个图案元件，并且
在与所述光入射面平行的所述指向转换图案的横截面中，至少一些图案元件具有非对称形状。
7.根据权利要求6所述的面光源装置，其中，
通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，
在与所述光入射面平行的所述指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状使得：法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的每个斜面的宽度总和大于法线向所述虚拟直线一侧倾斜的每个斜面的宽度总和，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。
8.根据权利要求6所述的面光源装置，其中，
通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，
在与所述光入射面平行的所述指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状使得：法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的每个斜面的宽度总和与法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的每个斜面的所述宽度总和及法线向所述虚拟直线一侧倾斜的每个斜面的宽度总和的和之间的比率大于或等于0.2，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。
9.根据权利要求6所述的面光源装置，其中，
通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，
在与所述光入射面平行的所述指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状使得：通过属于法线向所述虚拟直线一侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度大于通过属于法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。
10.根据权利要求6所述的面光源装置，其中，
通过交替布设多个斜面来形成所述指向转换图案，沿着所述光入射面的宽度方向所述多个斜面的倾斜方向彼此不同，
在与所述光入射面平行的所述指向转换图案的横截面中，假设在其间夹设有与所述光入射面正交的虚拟直线的区域中在所述指向转换图案的每个斜面中从所述导光板的内部朝外绘制法线，所述指向转换图案的横截面形状使得：通过属于法线向所述虚拟直线的相对侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度与通过属于法线向所述虚拟直线的所述相对侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的所述平均角度以及通过属于法线向所述虚拟直线一侧倾斜的斜面的所述法线以及与所述光出射面正交的方向形成的每个角度之间的平均角度之和的比率大于或等于0.25，并且所述虚拟直线穿过所述光源的发射中心。
11.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，
所述指向转换图案包括多个图案元件，并且
当从与所述光出射面正交的方向观看时，在光轴中心两侧的区域中，通过所述图案元件的延伸方向以及所述光轴中心形成的每个角度之间的平均值是在从5°到55°的范围。
12.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的面光源装置，其中，所述指向转换图案包括具有V形槽形状的多个图案元件。
13.根据权利要求12所述的面光源装置，其中，彼此相邻的所述图案元件之间的顶角是在从50°到140°的范围。
14.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的面光源装置，其中，在所述光导入部中设置有光扩散图案，所述光扩散图案用于将经由所述光入射面入射的光在所述导光板的宽度方向上扩展。
15.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的面光源装置，其中，所述光出射面形成为柱状透镜形状。
16.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的面光源装置，其中，
在面向所述光入射面的位置以间隔P布置与所述光源相同的多个光源，以及
所述指向转换图案存在于位置是在到所述光源的光出射侧端面的距离小于或等于P/[2·arcsin(1/n)]这一距离的区域中，其中n是所述导光板的折射率。
17.一种液晶显示器装置，包括：
根据权利要求1到16中任一权利要求所述的面光源装置；以及
液晶面板。
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Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9442240B2 (en) 2012-03-16 2016-09-13 Radiant Opto-Electronics Corporation Light guide plate and light source module
TWI481915B (zh) * 2013-08-20 2015-04-21 Radiant Opto Electronics Corp 具多向性結構之導光板
TWI485453B (zh) * 2014-01-02 2015-05-21 Radiant Opto Electronics Corp 導光板
JP5532109B2 (ja) * 2012-11-15 2014-06-25 オムロン株式会社 導光板及び面光源装置
JP6245431B2 (ja) * 2012-12-26 2017-12-13 オムロン株式会社 面光源装置及びその導光板
JP5915556B2 (ja) * 2013-01-30 2016-05-11 オムロン株式会社 導光板
WO2014188748A1 (ja) * 2013-05-24 2014-11-27 シャープ株式会社 照明装置及び表示装置
JP6277650B2 (ja) * 2013-09-30 2018-02-14 大日本印刷株式会社 導光板、面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置
TWI486652B (zh) * 2013-12-24 2015-06-01 Chi Mei Corp 光學板及應用其之背光模組
KR102137968B1 (ko) * 2014-02-03 2020-07-29 삼성디스플레이 주식회사 도광판, 백라이트 유닛, 표시 장치 및 도광판의 제조 방법
US11408572B2 (en) * 2014-03-15 2022-08-09 Ideal Industries Lighting Llc Luminaires utilizing optical waveguide
JP6288442B2 (ja) 2014-04-09 2018-03-07 オムロン株式会社 導光板及び面光源装置
JP6288443B2 (ja) * 2014-04-10 2018-03-07 オムロン株式会社 導光板及び面光源装置
KR101677188B1 (ko) * 2014-06-20 2016-11-17 김태규 도광판 제조방법
JP6311988B2 (ja) * 2014-10-21 2018-04-18 オムロン株式会社 導光板及び面光源装置
CN104714271A (zh) * 2015-03-30 2015-06-17 深圳市华星光电技术有限公司 导光板及背光模块
US20160363711A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 General Electric Company Lighting system with improved illumination distribution and output luminance variation
KR102383149B1 (ko) * 2015-07-30 2022-04-06 엘지디스플레이 주식회사 도광판 및 그를 포함하는 백라이트 유닛
CN105093388A (zh) * 2015-08-07 2015-11-25 武汉华星光电技术有限公司 导光板及具有该导光板的背光模块
EP3369034B1 (en) 2015-10-26 2023-07-05 RealD Spark, LLC Intelligent privacy system, apparatus, and method thereof
TWI582501B (zh) * 2016-01-04 2017-05-11 揚昇照明股份有限公司 光源模組與顯示裝置
CN105629370A (zh) * 2016-01-05 2016-06-01 京东方光科技有限公司 一种导光板、背光模组及显示装置
JP2017188250A (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 ミネベアミツミ株式会社 面状照明装置
EP3458897A4 (en) 2016-05-19 2019-11-06 RealD Spark, LLC DIRECTIONALLY WIDE IMAGING IMAGING BACKLIGHTS
WO2018058423A1 (zh) * 2016-09-29 2018-04-05 瑞仪光电(苏州)有限公司 导光板、背光模组及显示装置
WO2018208619A1 (en) 2017-05-08 2018-11-15 Reald Spark, Llc Optical stack for directional display
US10126575B1 (en) 2017-05-08 2018-11-13 Reald Spark, Llc Optical stack for privacy display
TW201921060A (zh) 2017-09-15 2019-06-01 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 用於可切換定向顯示器的光學堆疊結構
US10948648B2 (en) 2017-09-29 2021-03-16 Reald Spark, Llc Backlights having stacked waveguide and optical components with different coefficients of friction
WO2019090246A1 (en) 2017-11-06 2019-05-09 Reald Spark, Llc Privacy display apparatus
EP3743766A4 (en) 2018-01-25 2021-12-22 RealD Spark, LLC TOUCH SCREEN FOR CONFIDENTIALITY DISPLAY
JP7291444B2 (ja) 2018-01-25 2023-06-15 リアルディー スパーク エルエルシー ディスプレイデバイスおよび視野角制御光学素子
CN112075076B (zh) * 2018-03-22 2023-05-02 瑞尔D斯帕克有限责任公司 用于定向背光的光波导
CN110500556B (zh) * 2018-05-18 2022-08-16 法雷奥照明湖北技术中心有限公司 用于车灯的导光部件、用于机动车辆的车灯和机动车辆
US11079645B2 (en) 2018-06-29 2021-08-03 Reald Spark, Llc Stabilization for privacy display
US11073735B2 (en) 2018-07-18 2021-07-27 Reald Spark, Llc Optical stack for switchable directional display
US11106103B2 (en) 2018-10-03 2021-08-31 Reald Spark, Llc Privacy display apparatus controlled in response to environment of apparatus
CN117311038A (zh) 2018-11-07 2023-12-29 瑞尔D斯帕克有限责任公司 定向显示设备
CN113508334A (zh) 2019-01-07 2021-10-15 瑞尔D斯帕克有限责任公司 用于防窥显示器的光学叠堆
CN113646695A (zh) 2019-02-12 2021-11-12 瑞尔D斯帕克有限责任公司 用于防窥显示器的漫射器
CN110146951A (zh) * 2019-05-30 2019-08-20 开平市盈光机电科技有限公司 一种反光面具有光学微结构的导光板
TW202102883A (zh) 2019-07-02 2021-01-16 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 定向顯示設備
US11099447B2 (en) 2019-08-02 2021-08-24 Reald Spark, Llc Optical stack for privacy display
CN114730549A (zh) 2019-10-02 2022-07-08 瑞尔D斯帕克有限责任公司 隐私显示设备
US11733578B2 (en) 2019-11-13 2023-08-22 ReaID Spark, LLC Display device with uniform off-axis luminance reduction
WO2021118936A1 (en) 2019-12-10 2021-06-17 Reald Spark, Llc Control of reflections of a display device
WO2021126707A1 (en) 2019-12-18 2021-06-24 Reald Spark, Llc Control of ambient light for a privacy display
EP4143041A1 (en) 2020-04-30 2023-03-08 RealD Spark, LLC Directional display apparatus
CN115997146A (zh) 2020-04-30 2023-04-21 瑞尔D斯帕克有限责任公司 定向显示设备
US11506939B2 (en) 2020-04-30 2022-11-22 Reald Spark, Llc Directional display apparatus
EP4189285A1 (en) 2020-07-29 2023-06-07 RealD Spark, LLC Backlight for switchable directional display
TW202204818A (zh) 2020-07-29 2022-02-01 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 光瞳照明裝置
US11892717B2 (en) 2021-09-30 2024-02-06 Reald Spark, Llc Marks for privacy display
WO2023196440A1 (en) 2022-04-07 2023-10-12 Reald Spark, Llc Directional display apparatus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4145585B2 (ja) * 2002-07-05 2008-09-03 株式会社日立製作所 液晶表示装置
JP5315613B2 (ja) * 2006-01-31 2013-10-16 コニカミノルタ株式会社 導光板及びバックライト装置
US7740387B2 (en) * 2006-05-24 2010-06-22 3M Innovative Properties Company Backlight wedge with side mounted light source
TWI350360B (en) 2007-06-12 2011-10-11 Omron Tateisi Electronics Co Surface light source device
JP5088417B2 (ja) 2008-12-16 2012-12-05 オムロン株式会社 面光源装置
US20120134175A1 (en) * 2009-11-30 2012-05-31 Sharp Kabushiki Kaisha Planar lighting device and display device having same
JP4985787B2 (ja) * 2010-01-12 2012-07-25 オムロン株式会社 面光源装置及び液晶表示装置
JP4985788B2 (ja) * 2010-01-13 2012-07-25 オムロン株式会社 面光源装置及び液晶表示装置
JP2011187230A (ja) 2010-03-05 2011-09-22 Omron Corp 面光源装置及び液晶表示装置

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JP2013196799A (ja) 2013-09-30
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JP5556837B2 (ja) 2014-07-23

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