200848663 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種具備導光板的面發光裝置。 【先前技術】 發明背景 面發光裝置爲具有平面擴散的光射出面的發光裝置， 普及的有使用將從點狀光源射出的光取入於内部而使其傳 播的同時，從一個面射出的導光板的裝置，使用於液晶顯 示裝置的背光或各種照明裝置等。 在使用這種導光板的面發光裝置中，大多採用從導光 板的側面取入光的側光方式。此如圖1所示，導光板1具 有向縱方向（Y軸方向）和橫方向（X軸方向）擴散的光 射出面1 A，和形成於沿橫方向的側面的入光部端面1 B， 並具備朝向此入光部端面1 B，對於縱方向（Y軸方向）以 規定的角度幅射出光的至少一個光源2。作爲光源2使用 LED等點狀光源。 然而，在面發光裝置中，期待從光射出面的整體獲得 均一得輝度。對此，在面發光裝置的構成部件中減少價格 較高的部件的光源2的數在降低成本的觀點上爲理想，且 要求有效利用點狀光源的光射出角度幅而將進入導光板的 光向導光板的橫方向（X軸方向）擴散。 然而，從在導光板内部使光傳播的必要性出發，導光 板材料使用聚碳酸酯等高折射率材料，如圖1 ( a )所示， -4- 200848663 由光源2射出的光在從空氣中（折射率η 1 )進入導光板1 (折射率n2 : nl<n2 )内時，按照斯涅耳定律在入光部端 面1B向Y軸方向折射。而且，在如LED的點狀光源的情 況下，以中心光軸爲最高輝度表示輝度隨光射出角度α擴 大而降低的接近正規分佈的輝度分佈。從而，如圖1 ( b ) 所示，表示高輝度分佈的射出角度θηι以内的光不向導光 板1的橫方向（X軸方向）擴散，接近導光板1的入光部 端面1 Β而配置光源2的情況下，存在在接近入光部端面 1 Β的光射出面的角落部形成暗輝度區域Ds的問題。 爲了解決這個問題，使得能夠以表示高輝度分佈的射 出角度0 m覆蓋入光部端面1 B整體，將光源2的位置從 入光部端面1 B離間距離L即可，但由此面發光裝置的平 面的實裝空間會擴大，若考慮裝載於手機等小型電子機器 上，則空間效率的惡化會成爲很大的問題。另外，由此從 光源2的射出光長久通過空氣層，因此，由散亂等引起光 的利用效率下降’會產生無法從光射出面得到充分的輝度 的問題。 爲了解決追樣的問題，在導光板1的入光部端面1 B 形成散亂面或棱鏡面，而將從入光部端面1 β進入到導光 板1的光向導光板1的橫方向擴散並使其前進的技術被提 出過各種方案（例如，參照下述專利文獻1、2 )。 〔專利文獻1〕日本專利公開2 〇 〇 5 _丨5 8 3 8 7號公報 〔專利文獻2〕日本專利公開2〇〇6-3〇271〇號公報 200848663 【發明內容】 發明槪要 圖2係表示從以往提出過的一般的入光部端面的形態 。同圖（a )所示的例係在入光部端面1 B形成微細的擴散 部Di的形態，使從光源2的射出光L1在入光部端面1B 擴散，將導光板1内的進入角度向橫方向擴散。根據此以 往技術，如同圖（b )所示，在入光部端面1 B散亂而進入 導光板1的光受到鄰接的擴散部Di的干擾，存在無法向 所期望的方向前進的問題。 同圖（c )所示的例係在入光部端面1 B微細地形成具 有沿Y軸方向的棱鏡面的棱鏡部Pn的形態。由此，根據 沿Y軸方向的棱鏡面的折射作用能夠將進入到導光板1的 光向X軸方向擴散。然而，由於在棱鏡部Pn上也存在沿 X軸的面，所以在此被折射的光沿Y軸方向折射，而光的 進入方向朝極端擴散的方向和沿Y軸方向的方向分割，在 光集中的方向變得不必要地明亮，存在向45°方向產生暗 輝度區域的問題。 另外，同圖（d )所示的例係在入光部端面1 B微細地 形成三角形狀的多個棱鏡部Pr2的形態，但由此，輝度低 且光射出角大的光L 1 1向沿X軸方向的方向擴散，輝度高 且光射出角度小的光L10向Y軸方向集中，所以產生在導 光板1的中心軸附近輝度變得不必要地高的問題。 另外，在上述專利文獻1公開有採用由矩形凹部和V 槽而成的復合棱鏡形狀，而在上述專利文獻2公開有隨著 -6- 200848663 離開光源而微調整棱鏡面的角度。然而，在前者的例中， 大多形成基本上平行於X軸方向的面，不能解除沿Y軸 方向的光變多的上述問題。另外，在後者的例中，因點狀 光源的位置偏移或部件尺寸的誤差等而無法獲得所設計的 性能，所以要求高精度的加工和高精度的實裝技術，由此 ，產生導致裝置的高成本的問題。 本發明以處理這種問題爲課題。即其目的在於，在具 備導光板和光源的側光方式的面發光裝置中，在光射出面 内不產生暗輝度區域或輝度不必要地高的部分，在光射出 面整體能夠得到均一輝度的射出光，即使減少光源的個數 也能得到所期望的射出光均一性，在導光板内部將表示由 光源射出的高輝度分佈的射出角度範圍的光有效地向橫方 向擴散並使其前進，提高裝置的光利用效率的同時，使成 本減少、可以實現實裝時的省空間化等。 爲了達到這樣的目的，根據本發明的面發光裝置至少 具備以下的各主要構成。 其一，一種面發光裝置，其特徵在於，具備：具有向 縱方向和橫方向擴散的光射出面和形成於沿上述橫方向的 側面的入光部端面的導光板，和朝向上述入光部端面而對 於上述縱方向以規定的角度幅射出光的至少一個光源，上 述入光部端面具有將由上述光源射出而進入上述導光板内 部的光向上述橫方向偏向的第1棱鏡面，和在維持該光的 方向性的範圍偏向由上述第1棱鏡面偏向的光的一部分的 第2稜鏡面。 200848663 另外，其二，一種面發光裝置，其特徵在於，具備： 具有向縱方向和橫方向擴散的光射出面和形成於沿上述橫 方向的側面的入光部端面的導光板，和朝向上述入光部端 面而對於上述縱方向以規定的角度幅射出光的至少一個光 源，上述入光部端面具備多個具有沿上述縱方向的第1棱 鏡面和對於該縱方向具有規定的角度的第2棱鏡面的單刃 台形狀的棱鏡部。 另外，一種面發光裝置，其特徵在於，具備··具有向 縱方向和橫方向擴散的光射出面和形成於沿上述橫方向的 側面的入光部端面的導光板，和朝向上述入光部端面而對 於上述縱方向以規定的角度幅射出光的至少一個光源，上 述入光部端面具有將由上述光源射出而進入上述導光板内 部的光向上述橫方向偏向的第1棱鏡面，和在維持該光的 方向性的範圍偏向由上述第1棱鏡面偏向的光的一部分的 第2棱鏡面，和在與該第2棱鏡面之間形成空氣層，將由 上述第2棱鏡面偏向的光進一步向橫方向偏向的第3棱鏡 面。 根據這種本發明的特徵，由光源射出而進入導光板内 部的光在第1棱鏡面向導光板的橫方向（X軸方向）偏向 ，而且其一部分在維持所偏向的光的方向性的範圍由第2 棱鏡面偏向。由此，在第1棱鏡面所偏向的光在第2棱鏡 面受到干擾，但因其干擾的影響，一旦偏向於橫方向的光 就不會太朝向縱方向（Y軸方向）。從而，通過在入光部 端面形成多個由第1棱鏡面和第2棱鏡面而成的棱鏡部， -8- 200848663 可以不受鄰接的棱鏡部的影響，而將進入到導光板的光有 效地向橫方向擴散。 並且，此第1棱鏡面和第2棱鏡面，可以通過由沿縱 方向的面和對於縱方向具有規定的角度的面而成的單刃台 形狀的棱鏡形成。由此，第1棱鏡面和第2棱鏡面交替形 成，沿導光板的橫方向（X軸方向）的面一個都沒有形成 。據此，能夠避免由光源射出的光向導光板的縱方向集中 ，而在導光板的中央軸部分輝度過剩的不良狀態。 另外，在上述的第2棱鏡面和第3棱鏡面之間形成空 氣層，將由第2棱鏡面所偏向的光由第3棱鏡面進一步向 橫方向偏向，所以’即使在入光部端部設置多個由第1〜 第3棱鏡面所形成的棱鏡部的情況下，也能夠不受鄰接的 棱鏡部的影響，而將進入到導光板的光有效地向橫方向擴 散。 根據這些作用’在具備導光板和光源的側光方式的面 發光裝置中，可以在光射出面内排除暗輝度區域或輝度不 必要地高的部分’且能夠在光射出面整體得到均一輝度的 射出光。另外，使用點狀光源能夠將進入到導光板内的光 有效地擴散，所以’即使減少光源的個數也能獲得所期望 的射出光均一性。並且，在導光板内部能夠將表示由光源 射出的高輝度分佈的射出角度範圍的光有效地向橫方向擴 散並使其前進。由此’可由減少光源數來降低裝置成本， 同時，通過使光源接近入光部端面，可提高裝置的光利用 效率，而且，可實現貫裝時的省空間化。 -9- 200848663 【實施方式】 實施例之詳細説明 以下，根據圖3〜圖9説明本發明的實施方式（需要 説明的係，在與以往相同的部分附有相同的符號）。圖3 係表示本發明的一實施方式所涉及的面發光裝置的要部的 説明圖，同圖（a )係將導光板的入光部端面附近擴大的 平面圖。同圖（b )係表示棱鏡部的作用的説明圖。 此實施方式所涉及的面發光裝置’具備有具有在向縱 方向（Y軸方向）和橫方向（X軸方向）擴散的光射出面 1 A，和形成於沿橫方向（X軸方向）的側面的入光部端面 1B的導光板1，和朝向入光部端面1 B而對於縱方向（Y 軸方向）以規定的角度幅射出光的至少一個光源2，入光 部端面1 B具有將由光源2射出而進入導光板1内部的光 向橫方向偏向的第1棱鏡面P 1，和在維持該光的方向性 的範圍偏向由第1棱鏡面P 1所偏向的光的一部分的第2 棱鏡面P2。在此，將光源2作爲軸Ο上的點狀光源而前 進説明。 並且，入光部端面1 B具備多個具有沿縱方向（Y軸 方向）的第1棱鏡面和對於縱方向（Y軸方向）具有規定 的角度的第2棱鏡面P2的單刃台形狀的棱鏡pri0。 另外’第1棱鏡面P 1和第2棱鏡面P2形成爲對於通 過光源2的中心的縱方向軸〇左右對稱。更具體而言，第 1棱鏡面P1和橫方向（X軸方向）所成的角= -10- 200848663 -0 11，= 90。，第2棱鏡面P2和橫方向（X軸方向）所成的 角 Θ = 12’ = 46.3。（通常，0 11=-0 llf>0 12 = -θ 12’）。 根據此實施方式，由光源2射出的光在第1棱鏡面 Ρ 1向X軸方向折射並大大地向橫方向擴散而在導光板1 内前進（空氣層的折射率111<導光板的折射率η2，所以根 據斯涅耳定律0 a> 0 b (參照圖3(b))。此時，一部分 的光（L30 )按其狀態向橫方向擴散，但一部分的光（L3 1 )受到第2棱鏡面P2的干擾而偏向。然而，第2棱鏡面 P2爲具有稍微傾斜的面，所以不向Y軸方向大大偏向， 而在導光板1内能夠以維持某种程度朝向橫方向的方向性 的狀態使光前進。 另外，在單刃台形狀的棱鏡部形成有此第1棱鏡面 Ρ1和第2棱鏡面P2，由於使得第1棱鏡面Ρ1和第2棱鏡 面P2互相連接，因此在入光部端面1 B内的光入射部分實 質上不能形成沿X軸的面。由此，以規定的角度由光源2 射出的光沿Y軸方向折射，可以避免進入導光板1，且能 避免光射出面1 A的中心軸附近的射出輝度變的過高的情 況。 另外，第1棱鏡面Ρ1和第2棱鏡面P2對於通過光源 2的中心的縱方向軸0左右對稱，所以能夠將由導光板i 的光射出面1 A射出的光設爲左右對稱的輝度分佈，且能 確保光射出面1 A整體的均一性。 圖4係在上述圖3所示的實施方式的變形例，將第i 棱鏡面Ρ 1和第2棱鏡面P 2的交叉部作爲曲面的同時，將 -11 - 200848663 第2棱鏡面P2朝向光源2側並設爲凸狀的曲面。即，圖 示的R1、R2爲第1棱鏡面p 1和第2棱鏡面P 2的交叉部 的曲面，R3爲第2棱鏡面P2的曲面。 如此’通過在棱鏡部Pri 〇進行形狀變形，能夠避免在 導光板1内前進的光的前進軸分開而產生輝綫的現象，且 能得到更加均一的輝度分佈的光射出面1 A。 另外，在通過形成上述的曲面Rl、R2、R3，在由射 出成形而製成導光板1的情況下，在於曲面R1、R3加工 模具期間將R設爲比圖3的實施方式更大，則容易加工。 由於使第2棱鏡面P2朝向光源2形成凸狀的曲面，因此 在容易引起因Y軸加號方向的鄰接棱鏡面的干擾的區域， 角度接近90°，以此能夠緩和由干擾所引起的擴散角的減 小。 圖5係表示本發明的其它實施方式所涉及的面發光裝 置的要部的説明圖。另外，圖6係説明其實施方式的尺寸 例及作用的説明圖（同圖（a )係部分擴大圖，同圖（b ) 係表示棱鏡部的作用的説明圖）（與上述的實施方式共同 的部分附有相同符號）。 此實施方式，其特徵在於，具備：具有向縱方向（Y 軸方向）和橫方向（X軸方向）擴散的光射出面1A和形 成於沿橫方向（X軸方向）的側面的入光部端面1B的導 光板1，和朝向入光部端面1 B而對於縱方向（Y軸方向） 以規定的角度幅射出光的至少一個光源2，入光部端面1 B 具有將由光源2射出而進入導光板1内部的光向橫方向（ -12- 200848663 χ軸方向）偏向的第1稜鏡面P11，和在維持該光的方向 性的範圍偏向由第1棱鏡面P 11所偏向的光的一部分的第 2棱鏡面P 1 2，和在與第2棱鏡面P 1 2之間形成空氣層Ar ，將由第2棱鏡面P 1 2所偏向的光進一步向橫方向偏向的 第3棱鏡面P1 3。 另外，在此實施方式中，第1棱鏡面P 1 1分別形成於 在導光板1側漥下的多個第1棱鏡部Pr2〇，而第2、第3 棱鏡面P12、P13形成於挾住比第1棱鏡部Pr2G大大漥下 於導光板1側的多個第2棱鏡部Pr21的各空氣層Ar的兩 側。 圖6 ( a )係用於表τπ：由此貫施方式的第1棱鏡部P r 2 〇 和第2棱鏡部Pr2!而成的1單元的具體尺寸例的説明圖。 此單元的形狀爲對於軸Ο1左右對稱。將對於第1棱鏡面 PI 1的X軸的角度設爲0 61 = 85°，將對於第2、第3棱鏡 面P12、P13的X軸的角度設爲062=063 = 90°，更進一步 設爲0 64 = 60°、0 65 = 38°。另外，以曲面形成有各棱鏡面 的連接部。進一步，將各棱鏡部Pr2〇、Pr2i的漥下深度設 爲 H6KH62。 根據此實施方式，如圖6 ( b )所示，由光源2射出的 一光線L60在第1棱鏡面PI 1折射而進入第2棱鏡面P12 。由於爲0 62 = 0 63 = 9 0°，所以即使在第2棱鏡面P1 2折 射，其後也在第3棱鏡面P1 3折射，而保持由第1棱鏡面 P 1 1偏向的角度，光線L 6 0以最初的擴散角在導光板1内 前進。此時，根據第2棱鏡部Pr21的2度折射，光線L60 -13- 200848663 向γ軸加號方向平行移動，所以可在其後的前進中避免具 有影響的其它棱鏡面的干擾。即，可以用第1棱鏡面Ρ11 的角度0 6 1控制光線L 6 0的擴散角。 另一方面，若由光源的射出角度小的光線L 6 1入射到 第1棱鏡面Ρ 1 1，則在此折射而入射到第2棱鏡面Ρ 1 2。 然而，這種角度的光線L6 1在第2棱鏡面Ρ 1 2進行全反射 (例如，空氣層折射率η 1 = 1，導光板（聚碳酸酯）折射 率η2 = 1 .58 )。此處，由於爲0 63 =90°，所以反射的光線 L6 1向Υ軸方向對稱，此時也只係方向逆轉，光線L6 1的 擴散角不因爲多個棱鏡面的干擾而受損。此光線L6 1也可 由第1棱鏡面Ρ 1 1的角度來控制。 可知以其它射出角度由光源2射出的光線L62、L6 3 、L64不干擾其它棱鏡面（形狀部），而以所期望的目標 角度擴散。此係因將第1棱鏡部Pr2G的漥下量Η61設爲 比第1棱鏡部Pr21的漥下量H62小，根據這種棱鏡部的 形狀特性，可進一步避免由干擾阻礙光線的擴散。另外， 通過將各棱鏡面的連接部設爲曲面形狀，可連續變化光線 的擴散，由此也可得到光射出面1 A的輝度的均一性。 在此實施方式中，優選第1棱鏡面Ρ1 1和第2棱鏡面 Ρ 1 2所成的角0爲-3 0 ° ^ 0 $ 3 0 °。理想的係第1棱鏡面 Ρ1 1和第2棱鏡面Ρ12所成的角及第2棱鏡面Ρ12和第3 棱鏡面P13所成的角共同爲大致0°爲佳。由此，即使受到 各棱鏡面的干擾也可不改變由第1稜鏡面P 1 1偏向的光的 方向並使其進行，且可排除因干擾所引起的擴散角的減小 -14- 200848663 圖7係上述圖5所示的實施方式的變形例，圖8係表 示其實施方式的棱鏡部的尺寸例的説明圖。此實施方式表 示，將光學性理想形狀作爲圖5所示的實施方式，表示優 先加工的容易性而控制性能低下（此情況，擴散角和漏光 (未進入導光板的光）的防止）的形狀。 即在此實施方式，具備：具有向縱方向（Y軸方向） 和橫方向（X軸方向）擴散的光射出面1A和形成於沿橫 方向（X軸方向）的側面的入光部端面1 B的導光板1，和 朝向入光部端面1 B而對縱方向（Y軸方向）以規定的角 度幅射出光的至少一個光源2，入光部端面1 B具有將由 光源2射出而進入導光板1内部的光向橫方向（X軸方向 )偏向的第1棱鏡面P2 1，和在維持該光的方向性的範圍 偏向由第1棱鏡面P2 1所偏向的光的一部分的第2棱鏡面 P22，和在與第2棱鏡面P22之間形成空氣層Ar，將由第 2棱鏡面P 2 2所偏向的光進一步向橫方向偏向的第3棱鏡 面P23，將第1棱鏡面P21和第2棱鏡面P22形成爲第1 棱鏡部Pr3〇，將第2棱鏡面22和第3棱鏡面23形成爲第 2棱鏡部Pf31，且將第2棱鏡部Pr31的頂部設爲凹凸反轉 形狀。 若説明具體的變形例，在由射出成形而製成導光板的 情況下，爲了使加工性良好而在加工模具期間由一個R ( 曲率半徑）形成成爲R的部分的第1棱鏡部Pr3〇的凸狀部 ，且將此設爲R = 〇.〇3mm。另外，同樣爲了使加工性良好 -15- 200848663 而將第1棱鏡面P21和X軸所成的角設爲約82.5。，將第 1棱鏡面P22和X軸所成的角設爲100°，將第i棱鏡面 P2 1和第2棱鏡面P22所成的角設爲約1 7.5。。 以這種加工性的改善爲前提，圖8表示維持光學性能 的具體尺寸例。若將上述的加工性改善的條件按其狀態適 用於圖5的實施方式，則單元幅及漥下量擴大至約3倍。 這樣漏光的問題或由部件嵌合偏移而引起的面發光裝置的 厚度方向（Z軸方向）輝度部位的不均勻等顯著。因此， 不弄大單元幅和漥下量，不使光學性效果極度低下的例係 圖8的尺寸例。將第2棱鏡面P 2 2和第3棱鏡面P 2 3的角 度設大，從維持光線的方向性的理想條件脫出，但爲了彌 補這一點放寬第2棱鏡部Pr3 i的寬度。此寬度的擴大當然 會使漥下量變大，這可通過使頂部的凹凸形狀反轉而控制 得很低。另外，在第1棱鏡部Pr3〇中，通過第1棱鏡面 P21消減在相反側與第2棱鏡面22連接的曲面部分，將 單元幅設小。由此，與將來的理想條件相比，可將單元幅 W和窪下量Η縮減2成。 圖9係表示本發明的實施方式所涉及的面發光裝置的 整體構成的説明圖（同圖（a)爲立體圖（光源多個）， 同圖（b )爲平面圖（光源單數））。在沿導光板1的X 軸方向的側面形成入光部端面1 B，爲了將光從其入光部 端面1B入射至導光板1，而配置有多個光源2。據此，光 從在XY平面擴散的光射出面1A被射出至Z軸方向。作 爲光源可使用 LED等點狀光源’作爲導光板材料可使用 •16- 200848663 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)或聚碳酸酯（ 筒的透明樹脂材料（折射率約爲1.4 9〜1 . 5 8 如同圖（b )所示，在本發明的實施方 的LED^t源2’χ軸的發光範圍ayomm、 光範圍b = 40mm、從入光部端面1A到光源 L = 4mm，可實現約1 4 0 °的擴散角，且可實現 均一性高的光射出面1 A。 如以上説明，根據本發明的實施方式， 1和光源2的側光方式的面發光裝置中，才: 内不產生暗輝度區域或輝度不必要地高的部 射出面1 A整體得到均一輝度的射出光。另 光源1的個數，也可得到所期望的射出光均 低裝置的成本。進一步，可將表示從光源1 分佈的射出角度範圍的光有效地在導光板1 擴散並使其前進，通過使光源2和入光部端 可實現實裝時的省空間化。 另外，在上述的實施方式中，即使光源 鏡面等的部件尺寸多少偏位，在性能方面幾 因不需高精度的加工或實裝技術，所以在其 裝置的高成本化。 【圖式簡單說明】 圖1係以往技術的説明圖。 圖2係以往技術的説明圖。 PC )等折射率 )° 式中，以單一 Y軸方向的發 2的距離設爲 射出光輝度的 在具備導光板 E光射出面1 A 分，而可在光 外，即使減少 一性，且可降 射出的高輝度 内部向橫方向 面1B接近， 2的位置或棱 乎沒有影響， 方面也可控制 -17- 200848663 圖3係本發明的實施方式所涉及的面發光裝置的説明 圖（同圖（a):要部平面圖、同圖（b):作用説明圖） 〇 圖4係本發明的實施方式所涉及的面發光裝置的説明 圖（要部平面圖）。 圖5係本發明的實施方式所涉及的面發光裝置的説明 圖（要部平面圖）。 圖6係説明本發明的實施方式的尺寸例及作用的説明 圖（同圖（a):部分擴大圖、同圖（b):表不棱鏡部的 作用的説明圖）。 圖7係本發明的實施方式所涉及的面發光裝置的説明 圖（要部平面圖）。 圖8係表示本發明的實施方式的棱鏡部的尺寸例的説 明圖。 圖9係表示本發明的實施方式所涉及的面發光裝置的 整體構成的説明圖（同圖（a ):立體圖（光源多個）、 同圖（b):平面圖（光源單數）。 【主要元件符號說明】 1 :導光板 1 A :光射出面 1 B :入光部端面 2 :光源
Di :擴散部 18- 200848663 L1 :射出光 L10 :光
Pn、Pr2 :稜鏡部