CN103913795B - 导光板及面光源装置 - Google Patents

Abstract

一种导光板及面光源装置，在导光板的光导入部具有倾斜面，光不易从形成于倾斜面的指向性变换图案泄露。导光板（33）具备导光板主体（35）和比导光板主体的厚度薄的光导入部（34）。在光导入部形成有从光导入部的上面朝向导光板主体倾斜的倾斜面（36）。倾斜面由主倾斜面（36a）和侧部倾斜面（36b、36c）构成，主倾斜面位于光入射端面（40）的中央部的前方，从导光板的厚度方向观察，平均的法线方向朝向垂直于光入射端面的方向，侧部倾斜面位于主倾斜面的两侧，从导光板的厚度方向观察，平均的法线方向朝向导光板内侧倾斜。在倾斜面（36a、36b、36c）上形成有由呈V形槽状的图案元件（38）构成的指向性变换图案（37）。

Description

导光板及面光源装置

技术领域

本发明涉及一种导光板及面光源装置，具体而言，用于使光高效地入射到比光源的高度薄的导光板的面光源装置及导光板等。

背景技术

近年来，伴随组装有面光源装置的移动设备的薄型化，面光源装置也逐渐要求薄型化。为了使面光源装置薄型化，需要使导光板的厚度变薄。但是，即使能够使形成为平板状的导光板的厚度变薄，使由LED构成的光源的高度减小存在限制。因此，在使用形成为平板状的薄导光板的情况下，光源的高度比导光板的端面(光入射端面)的厚度大，与导光板的光入射端面对向配置的光源向上突出于导光板的上面。这样，在光源突出于导光板的上方时，从光源射出的光不会全部射入导光板的光入射端面，而有一部分泄露到外部，从而光利用率变差。

图1(A)是示意性地表示以消除上述那样的不良为目的的现有面光源装置的立体图。图1(A)的面光源装置11由光源12和导光板13构成，光源12对向配置于导光板13的光入射端面19。导光板13是使具有大致均匀的厚度的导光板主体15和形成为楔形的光导入部14一体形成的部件。在光导入部14的上面形成有倾斜面16，在倾斜面16上形成有由多条V形槽18构成的指向性变换图案17(防止光泄露图案)。光导入部14的端面(光入射端面19)的厚度比光源12的高度大。作为使用该种构造的导光板的面光源装置，有如专利文献1所公开的装置。

在该面光源装置11中，从光源12射出的光从光入射端面19入射到光导入部14内。光导入部14的端面(光入射端面19)的厚度由于比光源12的高度大，因此，从光源12射出的光会高效地导入到光导入部14。进入光导入部14内的光由光导入部14的上面(倾斜面16)或下面反射而导向导光板主体15，从导光板主体15的光射出面20向外部射出。

此时，如果倾斜面16为平坦，则进入光导入部14内的光的一部分不被倾斜面16反射，可能会透过倾斜面16而泄漏到外部。因此，在该面光源装置11中，通过在倾斜面16上设有指向性变换图案17，减少从倾斜面16的光泄露。即，在面光源装置11中，由于将如图1(B)所示的V形槽18设在倾斜面16上，如用实线箭头所示的光L那样，入射到V形槽18的光的入射角变大，被V形槽18反射，光L不易从倾斜面16泄露。其结果，根据该种构造的面光源装置11，能够兼顾光利用率的提高和面光源装置的薄型化这两者。

但是，即使在将由多个V形槽18构成的指向性变换图案17设于倾斜面16的情况下，如图1(B)所示，也会从倾斜面16产生光泄露(用虚线的箭头表示在进入光导入部14的光L中从外部泄露的光)。图1(B)是表示从发光中心12a射出的光强度高的光L的行迹的示意图。在从发光中心12a射出的光中从发光中心12a大致朝向前方射出的光L如实线箭头所示，被朝向中心面C(将通过光源的发光中心C，并垂直于光入射端面19及光射出面20的平面称为中心面C。)的方向的槽斜面18a反射，也被朝向与中心面C相反方向的槽斜面18b反射，不易从倾斜面16泄露。与此相对，在面光源装置11中，如图1(B)所示，由于指向性变换图案17重复排列有具有左右对称的截面形状的相同形状的V形槽，所以从发光中心12a倾斜射出的光L容易如虚线箭头所示向外部泄露。即，在入射到指向性变换图案17的位置远离中心面C时，光L会随之以法线相对朝向与中心面C相反侧的槽斜面18b逐渐接近垂直的角度入射，容易从槽斜面18b泄露。

专利文献1：日本特开2006－171253号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供如下的导光板及面光源装置，在导光板的光导入部上具有倾斜面的面光源装置中，光难以从形成于倾斜面的指向性变换图案泄露。

本发明的导光板具备：光导入部，其用于封入从端面入射的光；导光板主体，其与所述光导入部连续地设置，厚度为比所述光导入部的最大厚度小的厚度，并将入射的光从光射出面向外部射出；倾斜面，其在所述光导入部的光射出侧的面和其相反面中的至少一面，从厚度比所述导光板主体大的部分的表面向所述导光板主体倾斜，所述倾斜面包括：主倾斜面，其位于与所述端面对向配置的光源的前方，从厚度方向来观察，主倾斜面的法线方向朝向垂直于所述端面的方向；侧部倾斜面，其位于所述主倾斜面的两侧，从厚度方向来观察，侧部倾斜面的法线方向向所述主倾斜面侧倾斜，在所述主倾斜面及其两侧的所述侧部倾斜面形成有指向性变换图案。在此，优选所述侧部倾斜面以与所述主倾斜面连续的方式形成。另外，优选所述指向性变换图案为分别直线状地延伸的图案元件的排列。

本发明的导光板中，由于在主倾斜面的两侧设有从厚度方向观察平均的法线方向朝向主倾斜面侧倾斜的侧部倾斜面，并在主倾斜面及其两侧的侧部倾斜面形成有指向性变换图案，因此，能够减少从导光板的侧面附近的倾斜面的光泄露。

在本发明的导光板的某实施方式中，构成形成于所述侧部倾斜面的所述指向性变换图案的所述图案元件具有左右非对称的截面形状。具体而言，优选的是，所述侧部倾斜面的指向性变换图案的棱线和谷线交互排列，在所述棱线与所述谷线之间形成有斜面，在邻接的所述斜面中，向外法线朝向比垂直于图案元件排列方向的方向更靠导光板的中央侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度，比向外法线朝向比垂直于图案元件排列方向的方向更靠导光板的边缘侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度窄。根据该实施方式，能够进一步减少从导光板的侧面附近的倾斜面的光泄露。

在本发明的导光板的另一实施方式中，构成形成于所述主倾斜面的所述指向性变换图案的所述图案元件具有左右非对称的截面形状。具体而言，优选的是，所述主倾斜面的指向性变换图案的棱线和谷线交互排列，在所述棱线与所述谷线之间形成有斜面，在邻接的所述斜面中，向外法线朝向导光板的中央侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度比向外法线朝向导光板的边缘侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度宽。根据该实施方式，能够进一步减少从光源的前方区域的倾斜面的光泄露。

作为能够折弯两侧的倾斜面的构造，也可以为例如从厚度方向来观察，所述侧部倾斜面的上端缘和下端缘相对于所述端面倾斜。另外，也可以为从厚度方向观察，所述侧部倾斜面的上端缘相对于所述端面倾斜，所述侧部倾斜面的下端缘与所述端面平行。另外，也可以为从厚度方向观察，所述侧部倾斜面的上端缘相对于所述端面平行，所述侧部倾斜面的下端缘相对于所述端面倾斜。

本发明的面光源装置具备本发明的导光板和用于将光送入所述导光板中所述光导入部的所述端面的光源。由于在本发明的面光源装置中，使用有本发明的导光板，因此，能够减少从倾斜面的光泄露，能够提高光射出面的亮度。

本发明的导光板可以用于液晶显示装置，通过提高面光源装置的光利用率，可以使液晶显示装置的画面明亮。

另外，本发明的液晶显示装置也可用于智能电话或平板电脑、电子图书阅读器、电子字典等移动设备。

另外，用于解决本发明的所述课题的手段具有将以上说明的构成要素适当组合在一起的特征，本发明可实现根据这种构成要素的组合的许多变形。

附图说明

图1(A)是表示现有的面光源装置的一例的立体图，图1(B)是说明入射到图1(A)的面光源装置的指向性变换图案的光的行迹的概略图；

图2(A)是本发明的实施方式1的面光源装置的立体图，图2(B)是图2(A)的面光源装置的局部剖开的平面图；

图3(A)是图2(A)的面光源装置的、除去了倾斜面的指向性变换图案而进行表示的立体图，图3(B)是表示图2(A)中面光源装置的指向性图案的各部分的截面形状的图；

图4是说明从光源来观察入射到位于正面的指向性变换图案的光的行迹的概略图；

图5(A)是说明从光源来观察入射到位于右侧的指向性变换图案的光的行迹的概略图，图5(B)是说明入射到比较例的指向性变换图案的光的行迹的概略图；

图6(A)、图6(B)及图6(C)表示图2(A)的面光源装置的指向性变换图案的不同截面形状的图；

图7(A)是本发明的实施方式2的面光源装置的立体图，图7(B)是图7(A)的面光源装置的局部剖开的平面图；

图8是图7(A)的面光源装置的、除去了倾斜面的指向性变换图案而进行表示的立体图；

图9(A)是本发明的实施方式3的面光源装置的立体图，图9(B)是图9(A)的面光源装置的局部剖开的平面图；

图10是图9(A)的面光源装置的、除去了倾斜面的指向性变换图案而进行表示的立体图；

图11是本发明的实施方式4的面光源装置的立体图；

图12是表示本发明的液晶显示装置的概略剖面图；

图13是表示本发明的移动设备的概略正面图。

符号说明

31、51、61、71面光源装置

32光源

33导光板

34光导入部

35导光板主体

36倾斜面

36a主倾斜面

36b、36c侧部倾斜面

37、37a、37b、37c指向性变换图案

38图案元件

38a、38b槽斜面

40光入射端面

41光射出面

81液晶显示装置

84液晶面板

91智能电话

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。但是，本发明并不限于以下的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种设计变更。

(实施方式1)

参照图2(A)、图2(B)、图3(A)及图3(B)对本发明的实施方式1的面光源装置的构造进行说明。图2(A)及图2(B)是本发明的实施方式1的面光源装置31的立体图及局部剖开的平面图。图3(A)是面光源装置31的、除去了倾斜面36的指向性变换图案37而表示的立体图。即，图3(A)是图2(A)的面光源装置31中，用连接该棱线的平面(包络面)替换指向性变换图案37的立体图。图3(B)是表示形成于面光源装置31的指向性变换图案37的各部分(指向性变换图案37a、37b、37c)的截面形状的概略图。

面光源装置31由光源32和导光板33构成。光源32内置有一个或多个LED，从正面的光射出窗射出白色光。该光源32有时称为点光源。

导光板33在导光板主体35的端部设有光导入部34。导光板33由丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂(PC)、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成形。

光导入部34为导光板33中厚度较厚的部分，与其端面的光入射端面40对向配置有光源32。光入射端面40的厚度与光源32的光射出窗的高度相等或比其厚。因此，从光源32射出的光高效地从光入射端面40入射到光导入部34内，面光源装置31的光利用率提高。

如图3(A)所示，在光入射端面40的中央部的前方、即光源32的前方区域设有从光导入部34的上面朝向导光板主体35的上面向下倾斜的主倾斜面36a。主倾斜面36a为倾斜的平面，设立于主倾斜面36a的法线的方向从导光板33的厚度方向(垂直于光射出面41的方向)来观察，朝向与光入射端面40垂直的方向。

在主倾斜面36a的两侧设有从光导入部34的上面朝向导光板主体35的上面向下倾斜的侧部倾斜面36b、36c。侧部倾斜面36b、36c为倾斜的平面，设立于侧部倾斜面36b、36c的法线的方向从导光板33的厚度方向来观察，分别朝向主倾斜面36a(或者导光板33的中心面C)的方向倾斜。

侧部倾斜面36b、36c与主倾斜面36a连续地形成。因此，由主倾斜面36a和左右的侧部倾斜面36b、36c构成的倾斜面36形成为折弯两侧的形状。另外，倾斜面36的上端缘弯曲为船底状，在光导入部34的上面的角部形成有与光导入部34的下面平行的水平面39。倾斜面36的下端缘即光导入部34和导光板主体35的边界也弯曲成船底状。

在主倾斜面36a形成有指向性变换图案37a。指向性变换图案37a由形成为V形槽状的图案元件38的排列构成，在棱线和谷线之间形成有倾斜面(槽斜面38a、38b)。各图案元件38从导光板33的厚度方向来观察，向垂直于光入射端面40的方向延伸且相互平行，并沿主倾斜面36a的宽度方向排列。如图3(B)所示，指向性变换图案37a的图案元件38具有左右非对称的截面形状。

在侧部倾斜面36b、36c形成有指向性变换图案37b、37c。指向性变换图案37b、37c由形成为V形槽状的图案元件38的排列构成，在棱线和谷线之间形成有倾斜面(槽斜面38a、38b)。从导光板3的厚度方向来观察，各图案元件38向垂直于光入射端面40的方向延伸且相互平行，并沿指向性变换图案37b、37c的宽度方向排列。如图3(B)所示，指向性变换图案37a的图案元件38具有左右非对称的截面形状。

这样，在倾斜面36的整体形成有由指向性变换图案37a、37b及37c构成的指向性变换图案37。

另外，图中虽未图示，但在导光板主体35的光射出面41的相反面设有用于将在光导光板主体35内导光的光从光射出面41射出的光射出装置。光射出装置通过棱柱形图案、喷砂加工、扩散油墨、衍射光栅图案等构成(参照图12)。另外，在导光板33的下面侧设有用于将从导光板33的下面泄露的光再入射到导光板33内的反射板(参照图12)。

接着，对倾斜面36中的指向性变换图案37的作用进行说明。在指向性变换图案37a中，各图案元件38的垂直于其棱线的截面(以下，仅称为截面。)中的截面形状为左右非对称。即，如图4所示，在构成V形槽状的图案元件38的两个槽斜面38a、38b中，设立于表面的法线N朝向中心面C的方向的槽斜面38a的宽度Ba比设立于表面的法线N朝向与中心面C相反方向的槽斜面38b的宽度Sa大。

因此，指向性变换图案37a中的各槽斜面38a的面积(的合计值)的比例变大，各槽斜面38b的面积(的合计值)的比例变小。因此，从发光中心32a射出的光的大部分由槽斜面38a全反射，即使从发光中心32a射出的光从槽斜面38b泄露，泄露的光量也会变少。

指向性变换图案37b、37c中各图案元件38的截面形状也形成为左右非对称。在图5(A)中，虽表示了指向性变换图案37c，但指向性变换图案37b相对中心面C形成与指向性变换图案37c对称的形状。在指向性变换图案37b、37c中，设立于表面的法线N以设立于侧部倾斜面36b的法线M为基准且朝向比法线M更靠与中心面C相反方向的槽斜面38b的宽度Bc比设立于表面的法线以设立于侧部倾斜面36b的法线M为基准且朝向比法线M更靠中心面C的方向的槽斜面38a的宽度Sc大。

在将指向性变换图案37a延长至导光板33的宽度方向的端部的情况下，如图5(B)所示，光L容易从38b泄露，但是，如图5(A)所示，如使侧部倾斜面36b、36c弯曲，则光不易泄露。即，由于容易泄露光L的槽斜面38a被槽斜面38b遮挡，光不易入射向槽斜面38a，因此，光泄露减少。

在本发明的面光源装置31中，如上所述，由于光泄露减少，所以光的损耗减少，光利用率提高。

(变形例)

图6(A)、图6(B)及图6(C)是表示指向性变换图案37的不同的截面形状的例的剖面图。在图6(A)中，形成于主倾斜面36a的指向性变换图案37a由具有左右对称的截面形状的图案元件38构成，形成于侧部倾斜面36b、36c的指向性变换图案37b、37c也由具有左右对称的截面形状的图案元件38构成。由于在该种构造的指向性变换图案37中，也通过使左右两侧部的指向性变换图案37b、37c倾斜，而能够减小入射到一槽斜面38b的光的入射角，光难以入射到另一槽斜面38a，因此，能够减小光从指向性变换图案37b、37c的泄露。

在图6(B)中，形成于主倾斜面36a的指向性变换图案37a由具有左右对称的截面形状的图案元件38构成，形成于侧部倾斜面36b、36c的指向性变换图案37b、37c与实施方式1相同，由具有左右非对称的截面形状的图案元件38构成。在该种构造的指向性变换图案37中，与实施方式1相同，能够减小光从左右两侧部的指向性变换图案37b、37c的泄露。

在图6(C)中，形成于主倾斜面36a的指向性变换图案37a与实施方式1相同，由具有左右非对称的截面形状的图案元件38构成，形成于侧部倾斜面36b、36c的指向性变换图案37b、37c由具有左右对称的截面形状的图案元件38构成。在该种构造的指向性变换图案37中，能够减少光从中央的指向性变换图案37a的泄露，也能够减小光从左右两侧部的指向性变换图案37b、37c的泄露。

(实施方式2)

图7(A)及图7(B)是本发明实施方式2的面光源装置51的立体图及局部剖开的平面图。另外，图8是面光源装置51的、除去指向性变换图案37仅表示倾斜面36的立体图。即，图8是图7(A)的面光源装置31中，用与其棱线相连的平面(包络面)替换指向性变换图案37的立体图。

在面光源装置51中，也如图8所示，在主倾斜面36a的两侧设有侧部倾斜面36b、36c，设立于侧部倾斜面36b、36c的平均的法线方向从导光板3的厚度方向来观察，分别朝向主倾斜面36a(或导光板33的中心面C)的方向倾斜。因此，由主倾斜面36a和左右的侧部倾斜面36b、36c构成的倾斜面36形成折弯两侧的形状。

另外，从导光板3的厚度方向来观察，倾斜面36的上端缘形成直线状，倾斜面36的下端缘、即光导入部34和导光板主体35的边界弯曲成船底状。在该情况下，侧部倾斜面36b、36c可以为平面，也可以为弯曲的曲面。

在该种面光源装置51中，也可以降低从倾斜面36的两侧部的光泄露。

另外，设于主倾斜面36a及侧部倾斜面36b、36c的指向性变换图案37a、37b、37c的构造与实施方式1或其变形例相同(参照图4－图6)。

(实施方式3)

图9(A)及图9(B)是本发明的实施方式3的面光源装置61的立体图及局部剖开的平面图。另外，图10是面光源装置61的、除去了指向性变换图案37之外仅表示倾斜面36的立体图。

在面光源装置61中，如图10所示，在主倾斜面36a的两侧也设有侧部倾斜面36b、36c，设立于侧部倾斜面36b、36c的平均的法线方向从导光板3的厚度方向来观察，分别朝向主倾斜面36a(或导光板33的中心面C)的方向倾斜。因此，由主倾斜面36a和左右的侧部倾斜面36b、36c构成的倾斜面36形成为折弯两侧的形状。

另外，从导光板3的厚度方向来观察，倾斜面36的上端缘弯曲成船底状，倾斜面36的下端缘、即光导入部34和导光板主体35的边界形成为直线状。在该情况下，侧部倾斜面36b、36c可以是平面，也可以是弯曲的曲面。

在该种面光源装置61中，也能够降低从倾斜面36的两侧部的光泄露。

另外，即使在实施方式3中，设于主倾斜面36a及侧部倾斜面36b、36c的指向性变换图案37a、37b、37c的构造与实施方式1或其变形例相同(参照图4－图6)。

(实施方式4)

图11是表示本发明的实施方式4的面光源装置71的立体图。在该面光源装置71中，对一枚导光板33使用有多个光源32。即，与导光板33的光入射端面40对向，多个光源32各按一定的间距配置。另外，在导光板33上与各光源32对向形成有倾斜面36和指向性变换图案37。根据该种实施方式，能够制作具有大面积的照明区域的面光源装置。另外，面光源装置71的作为基本的导光板构造可以为上述各实施方式的任一种导光板。

(实施方式5)

图12是使用了本发明的面光源装置(例如实施方式1的面光源装置31)的液晶显示装置81的概略剖面图。该液晶显示装置81层叠有扩散板82、棱镜片83及液晶面板84与导光板33的光射出面侧对向，在导光板33的背面侧配置有反射片85。根据该种液晶显示装置81，能够产生本发明的面光源装置的特征，能够提高液晶显示装置81的光利用率并容易观察到画面，而且，能够实现液晶显示装置81的薄型化。

(实施方式6)

图13是使用了本发明的面光源装置或液晶显示装置的移动设备、即智能电话91的平面图，在正面具备带触摸板的液晶显示装置92。如在该种智能电话91中使用本发明的面光源装置，则能够提高面光源装置的光利用率并提高液晶显示装置92的亮度。另外，本发明的面光源装置除智能电话等携带电话以外，还可适用于平板电脑、电子字典、电子图书阅读器等移动设备。

Claims (13)

1.一种导光板，其特征在于，具备：

光导入部，其用于封入从端面入射的光；

导光板主体，其与所述光导入部连续地设置，厚度为比所述光导入部的最大厚度小的厚度，并将入射的光从光射出面向外部射出；

倾斜面，其在所述光导入部的光射出侧的面和其相反面中的至少一面，从厚度比所述导光板主体大的部分的表面向所述导光板主体倾斜，

所述倾斜面包括：主倾斜面，其位于与所述端面对向配置的光源的正前方，从厚度方向来观察，主倾斜面的法线方向朝向垂直于所述端面的方向；侧部倾斜面，从所述光源侧朝所述主倾斜面观察，其位于所述主倾斜面的两侧且相对于主倾斜面朝向光源的相反侧延伸，并且，从厚度方向观察，侧部倾斜面的法线方向向所述主倾斜面侧倾斜，

在所述主倾斜面及其两侧的所述侧部倾斜面形成有指向性变换图案。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，

所述侧部倾斜面以与所述主倾斜面连续的方式形成。

3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，

所述指向性变换图案为分别直线状地延伸的图案元件的排列。

4.如权利要求3所述的导光板，其特征在于，

构成形成于所述侧部倾斜面的所述指向性变换图案的所述图案元件具有左右非对称的截面形状。

5.如权利要求4所述的导光板，其特征在于，

所述侧部倾斜面的指向性变换图案的棱线和谷线交互排列，在所述棱线与所述谷线之间形成有斜面，

在邻接的所述斜面中，向外法线朝向比垂直于图案元件排列方向的方向更靠导光板的中央侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度，比向外法线朝向比垂直于图案元件排列方向的方向更靠导光板的边缘侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度窄。

6.如权利要求3所述的导光板，其特征在于，

构成形成于所述主倾斜面的所述指向性变换图案的所述图案元件具有左右非对称的截面形状。

7.如权利要求6所述的导光板，其特征在于，

所述主倾斜面的指向性变换图案的棱线和谷线交互排列，在所述棱线与所述谷线之间形成有斜面，

在邻接的所述斜面中，向外法线朝向导光板的中央侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度比向外法线朝向导光板的边缘侧的斜面的、平行于图案元件排列方向的宽度宽。

8.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，

从厚度方向来观察，所述侧部倾斜面的上端缘和下端缘相对于所述端面倾斜。

9.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，

从厚度方向观察，所述侧部倾斜面的上端缘相对于所述端面倾斜，所述侧部倾斜面的下端缘与所述端面平行。

10.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，

从厚度方向观察，所述侧部倾斜面的上端缘相对于所述端面平行，所述侧部倾斜面的下端缘相对于所述端面倾斜。

11.一种面光源装置，具备：

权利要求1～10中任一项所述的导光板；

用于将光送入所述导光板中的所述光导入部的所述端面的光源。

12.一种液晶显示装置，具备：

权利要求1～10中任一项所述的导光板；

用于将光送入所述导光板中的所述光导入部的所述端面的光源；

与所述导光板的所述光射出面对向配置的液晶面板。

13.一种移动设备，具备权利要求12所述的液晶显示装置。