TW201307920A - 導光板及面光源裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於無損分割發光性且抑制入射面附近之出射光所產生之聚光點(熱點)或明暗線。本發明之導光板1包含入射自點狀光源出射之光之入射面10、及出射自入射面10入射之光之出射面11，且於出射面11之相反側之背面形成有向出射面11反射之傳播反射面12。出射面11係以鄰接於入射面10之傳播區域11a、與傳播區域11a鄰接之傳播輔助區域11b、鄰接於擴散傳播區域11b之第1擴散傳播區域11c、及與第1擴散傳播區域11c鄰接之第2擴散傳播區域11d而構成，且主要以傳播區域11a、傳播輔助區域11b、及第1擴散傳播區域11c控制入射面附近之聚光點、明暗線，主要以第2擴散傳播區域11d控制導光板1之視野角特性。

Description

導光板及面光源裝置
本發明主要係關於一種液晶顯示面板等之背光單元(Back Light Unit)中使用之面光源裝置。
2011年7月5日申請之日本專利申請No.2011-149298號、及2012年4月27日申請之日本專利申請No.2012-103586號之說明書、圖示、及專利申請之範圍所揭示內容以引用文的方式併入本文中。
近年來，液晶顯示裝置因輕量、薄型、低耗電驅動等之特徵，其應用範圍正快速擴大。由於液晶顯示裝置一般並非自發光裝置，故需要如背光之其他光源。背光單元主要係由光源、及引導自光源出射之光使其面發光之導光板(Light Guide Plate)構成。
一般，背光單元根據光源之位置，分類為直下式與側光式(Edge Light Type)等。根據直下式，於導光板之正下方設置有多數之光源，例如冷陰極管或LED(Light Emitting Diode：發光二極體)，使自光源入射之光擴散至導光板，並經由複數之光學片照射至液晶顯示裝置面板。根據側光式，於導光板之側端設置有光源，使自光源入射之光擴散至導光板，並經由複數之光學片照射至液晶顯示面板。
圖28係顯示採用LED之側光式之背光單元之一例。
如圖28所示，於導光板101之側面部配置有複數個點光源LED106。又，於導光板101之上方配置有擴散片102， 擴散片102使自導光板101出射之光廣泛擴散。再者，於擴散片102之上方配置有棱鏡片103(Prism Sheet 103)，且於棱鏡片103之上方配置有棱鏡片104，並於棱鏡片104之上方配置有光學片105，藉由使各光聚光於目視方向來謀求高亮度化。
自先前以來，導光板101之材料係使用透明樹脂等之面板。導光板101具有入射面，其在出射面與對向於出射面之底面之間之側面上，配置有並排有冷陰極管或複數之LED106之點狀光源等之一次光源。又，於導光板101之底面印刷有散射點，藉由調整該點之大小或密度等，可將目視方向之亮度分布調整均一。在此種構成中，自一次光源出射之光係經由入射面入射至導光板101，且通過導光板內部，自出射面向液晶顯示部出射。然而，因受導光板之底面之散射點之影響，剛自導光板101出射後之光具有廣角度地擴大之配向分布，故難以使光朝向目視方向。
因此，為使自導光板101出射之光聚光於目視方向來謀求高亮度化，而使用相互正交之2片棱鏡片103、棱鏡片104、及光學片105。然而，此種構成必須使用2片高價之棱鏡片，故存在單元之構成零件個數增加，組裝複雜之問題。
因此，雖然為解決上述問題，有多個藉由在導光板之出射面或對向於出射面之底面等形成稜鏡，使自出射面出射之光朝向目視方向之提案，但若將稜鏡形狀規則排列而配置，則會在入射面附近產生聚光點(聚光之部分、亮點)或明暗線，從而損壞面光源之均一性。此外，由於伴隨每一 個LED晶片之高亮度化之LED之設置間隔比先前更寬，故不易受到LED之指向性之影響。
為解決上述問題，有出射面形狀使用複數之稜鏡，改善聚光點、明暗線之提案(例如，專利文獻1)。
圖29及圖30係顯示專利文獻1記述之導光板22之出射面形狀。
圖29係專利文獻1之實施例1中導光板22之立體圖。導光板22具有自光源之入射面221、及鄰接於入射面221之出射面223。出射面223係以鄰接於入射面221之第1區域223A、及在不同於入射面221之位置鄰接於第1區域223A之第2區域223B構成。
圖30係導光板22之上表面圖。將第1區域223A與第2區域223B之邊界設為平行於入射面221之架空之邊界線III-III。
如圖29、30所示，於出射面223之第2區域223B形成有複數之細長的稜鏡透鏡225，稜鏡透鏡225之各側面邊緣係沿垂直於入射面221之方向而延伸。再者，於出射面223之第1區域223A形成有規則且定期配置之複數之細長的四面體透鏡226。
如圖29所示，稜鏡透鏡225係以V字突起而構成，且排列配置於第2區域223B之整面。圖31係顯示圖30之III-III線之剖視圖，且如圖31所示，各V字突起具有三角形剖面。
如圖31所示，根據專利文獻1之實施例1，各三角形剖面之頂角θ1被設定為約175°以下。又，各三角形剖面之下端之長度被設定為約2.0 mm以下，且各稜鏡透鏡225之各三 角形剖面之高度H亦被設定為約2.0 mm以下。
又，圖29中，四面體透鏡226係沿平行於入射面之方向，以與稜鏡透鏡225對應之方式對齊排列。各四面體透鏡226具有面向稜鏡透鏡225之第1側面2261、相互對向之第2側面2263及第3側面2265、及底面(未圖示)。第1側面2261係位於圖30之邊界線III-III。又，如圖30所示，在邊界線III-III上有四面體透鏡226之第1側面2261與稜鏡透鏡225之終端相互連接，且各四面體透鏡226與各稜鏡透鏡225係分別對應連接。與之相伴，與稜鏡透鏡225之三角形剖面θ1對應，各第1側面2261之頂角亦被設定為約175°以下。此外，各第1側面2261之下端之長度被設定為約2.0 mm以下，且各第1側面2261之高度H亦被設定為約2.0 mm以下。
圖32係顯示圖25之IV-IV線之剖視圖。如圖32所示，以四面體透鏡226之第2側面2263與第3側面2265定義之脊部，具有投影之角θ2及出射面223相對之增加點(入射面221與第2側面2263及第3側面2265之脊部之線相交之點)。根據專利文獻1之實施例1，角θ2被設定為約85°以下。
專利文獻1中，提案有一種藉由採用上述構成，可抑制出射面發生之聚光點、明暗線之技術。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第7431491號說明書
然而，上述專利文獻1之構成中，由於自出射面中與入射面鄰接之區域構成有稜鏡，故若LED之設置間隔變寬，則會因LED之指向性之影響，而於入射面附近之出射面產生明暗部。此外，若將導光板外形尺寸設定為與有效發光區域相等，則存在因LED之熱的影響而使導光板伸縮，從而無法穩定地自有效發光區域出射之可能性，故期望導光板外形尺寸大於有效發光區域。如此情形下，若有效發光區域之外部存在稜鏡形狀，則會導致該區域中原本不用於液晶顯示裝置之光向出射面出射。其結果，致使光之利用率下降，且耗電過多。
又，圖30之構成中，出射面中入射面附近之光之寬度變大，且在液晶畫面滾動發光時使光漏入非必須之部位。由於此種光係作為殘像影印於畫面上，致使畫面品質下降，故使分割發光性受損。
因此，本發明之目的係為解決上述問題，而提供一種將出射面中與入射面鄰接之區域作為平面部分而形成，且出射面中與該平面部分鄰接之區域形成有垂直於入射面而延伸之複數之稜鏡突起，藉此不使分割發光性受損，且抑制聚光點及明暗線發生之導光板。
為達成上述目的，本發明係按以下之方式構成。
根據本發明之第1態樣，其特徵在於導光板包含：入射面，其係供自複數之點光源出射之光入射；出射面，其係 出射自上述入射面入射之光；及傳播反射面，其係對向於上述出射面之面，且使自上述入射面入射之光向出射面傳播反射；且，上述傳播反射面上形成有平行於上述入射面而延伸之複數之稜鏡槽；上述出射面中位於與上述入射面鄰接之區域之平面部係作為平面部分而形成；上述出射面中位於與上述平面部鄰接之區域之稜鏡部形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之稜鏡突起。
根據本發明之第2態樣，其特徵在於導光板包含：入射面，其係供自複數之點光源出射之光入射；出射面，其係出射自上述入射面入射之光；及傳播反射面，其係對向於上述出射面之面，且使自上述入射面入射之光向上述出射面傳播反射；且，上述傳播反射面上形成有平行於上述入射面而延伸之複數之稜鏡槽；上述出射面中位於與上述入射面鄰接之區域之平面部係作為平面部分而形成；上述出射面中位於與上述平面部鄰接之區域之第1稜鏡部，於平行於上述入射面之方向上交錯地分別形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之稜鏡突起及平面部分；上述出射面中位於未與上述平面部鄰接而與上述第1稜鏡部鄰接之區域之第2稜鏡部未形成有平面部分，而形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之稜鏡突起。
根據本發明之第3態樣，其特徵在於導光板包含：入射面，其係供自複數之點光源出射之光入射；出射面，其係出射自上述入射面入射之光；及傳播反射面，其係對向於上述出射面之面，且使自上述入射面入射之光向上述出射 面傳播反射；且，上述傳播反射面上形成有平行於上述入射面而延伸之複數之稜鏡槽；上述出射面中位於與上述入射面鄰接之區域之平面部係作為平面部分而形成；上述出射面中位於與上述平面部鄰接之區域之傳播輔助區域，於平行於上述入射面之方向上交錯地分別形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之傾斜之稜鏡突起及平面部分；上述出射面中位於與上述傳播輔助區域鄰接之區域之第1稜鏡部，於平行於上述入射面之方向上交錯地分別形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之傾斜之稜鏡突起及平面部分；上述出射面中位於未與上述傳播輔助區域鄰接而與上述稜鏡部鄰接之區域之第2稜鏡部未形成有平面部分，而形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之高度固定之稜鏡突起。
根據本發明之第4態樣，其特徵在於第1至第3態樣之任一項之導光板中，於各區域中之上述稜鏡突起之上端形成有彎曲部。
根據本發明之第5態樣，其特徵在於第4態樣所記述之導光板之上述稜鏡突起中，彎曲部之長度相對直線部之長度在0.3以上1.0以下之範圍內。
根據本發明之第6態樣，其特徵在於第3態樣所記述之導光板中，上述傳播輔助區域之稜鏡突起之脊部與上述第1稜鏡部之稜鏡突起之脊部係連續形成，且上述傳播輔助區域之稜鏡突起之脊部之傾斜度大於上述第1稜鏡部之稜鏡突起之脊部之傾斜度。
根據本發明之第7態樣，其特徵在於第1至第6態樣之任一項之導光板中，上述稜鏡突起之高度係自上述入射面向上述導光板之中央固定或連續地增加。
根據本發明之第8態樣，其特徵在於第1至第7態樣之任一項之導光板中，上述稜鏡突起之各稜鏡脊部係以包含直線之曲線形成。
根據本發明之第9態樣，其特徵在於第1至第8態樣之任一項之導光板中，上述稜鏡突起之平行於上述入射面之剖面之剖面形狀為V字形狀。
根據本發明之第10態樣，其特徵在於第1至第9態樣之任一項之導光板中，上述稜鏡槽係將槽深度形成為在上述導光板之中央為最大，且隨著朝向上述入射面而連續變淺。
根據本發明之第11態樣，其特徵在於具備：如第1至第10態樣之任一項之導光板；及複數之點光源。
根據本發明之第12態樣，其特徵在於具備：如第1至第10態樣之任一項之導光板；至少一個擴散片；至少一片棱鏡片；控制來自上述導光板之光之複數之光學片；夾著導光板而設置於上述擴散片之相反側，且使光向上述出射面反射之反射片；及LED。
如上所述，根據本發明之導光板，可在無損分割發光特性及光之利用效率下抑制聚光點、明暗線。
以下，基於圖示，對本發明之實施形態加以詳細說明。
(實施形態1)
就本發明之實施形態1，一面參照圖1~圖15一面加以說明。
圖1係顯示實施形態1之面光源裝置之剖視圖。如圖1所示，面光源裝置具備：導光板1；擴散片2；棱鏡片3；光學片4；反射片5；及LED6。導光板1係以透明樹脂(例如，丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯)等作為材料而形成。導光板1之上方設置有使自導光板1之上表面出射之光擴散之擴散片2。擴散片2係藉由於透明樹脂等之薄片之內部分散折射率不同之材料，或於透明薄片上分散透明球狀之材料，又或於透明薄片之表面形成凹凸而構成。自擴散片2出射之光因具有廣角度地擴大之配向分布，故未朝向目視方向者較多。
因此，為使自擴散片2出射之光聚光於目視方向而謀求高亮度化，於擴散片2之上方設置有棱鏡片3(指向性薄片)，進而，為謀求高亮度化，於棱鏡片3之上方設置有光學片4。
反射片5係以覆蓋導光板1之下表面及後述之點狀光源之LED6之方式配置，且使光向出射面11之方向反射。反射片5係例如藉由於透明樹脂薄片之內部密集分布數μm~數10 μm左右之氣泡，或於樹脂薄片、金屬板等上蒸鍍銀、鋁等反射率較高之材料而構成。
LED6係點狀光源，如圖1所示，其在導光板1之短邊側之2部位之側面附近，分別排列設置有複數個。實施形態1中，將單側70個，兩側140個LED6等間隔配置。此外，係令 導光板1之厚度方向之中心與LED6之厚度方向之中心一致。
(導光板1之細節)
其次，就導光板1之形狀之細節，使用圖2至圖12加以說明。
圖2係顯示導光板1之外觀。如圖2所示，導光板1係形成大致長方體形狀，且具備：入射面10，其係使如圖1所示之自LED6出射之光入射；出射面11，其係出射自入射面10入射之光；傳播反射面12，其係對向於出射面11之面，且使自入射面10入射之光向出射面11傳播反射；及側面13，其係鄰接於該等之面。該等之所有面皆設成光學平面。如圖2所示，將平行於入射面10且垂直於側面13之方向作為X方向，將垂直於入射面10且平行於側面13之方向作為Y方向，將平行於入射面10且垂直於出射面11之方向作為Z方向。
在圖3中說明圖2之A部之細節。如圖3所示，傳播反射面12上配置有複數之沿X方向之稜鏡槽12a。自垂直於入射面10之平面觀察稜鏡槽12a時其剖面成V字狀。又，稜鏡槽12a之深度係以在導光板1之中央為最大，且隨著朝向入射面10而連續變淺之方式構成。實施形態1中，將稜鏡間距(Pitch of Prism)定義為500 μm，將稜鏡槽12a之深度定義於4 μm至70 μm之範圍內。
圖4係顯示傳播反射面12上之概略光路圖。如圖4所示，藉由設置棱鏡槽12a，可使光射至棱鏡槽12a而改變光之傳播反射方向。又，藉由以上述方式增減棱鏡槽12a之深度 (Y方向上)，可增減形成於棱鏡槽12a之斜面之面積，從而改變傳播反射至出射面11側之光量。
圖5係顯示圖2之Y1-Y1線之剖面中自背光單元出射之光之亮度分布。由於將棱鏡槽12a之深度設定為在導光板1之中央部較深而在入射面10附近較淺，故如圖5所示，越靠近導光板1之中央部亮度越高。藉由如此調節棱鏡槽之形狀，可改變出射之光之亮度分布。
如圖3所示，出射面11上形成有：傳播區域11a，其係與入射面10鄰接，且一面使入射之光擴散一面傳播；傳播輔助區域11b，其係在Y方向上與傳播區域11a鄰接，且一面使經傳播之光擴散一面傳播；第1擴散傳播區域11c，其係在Y方向上與傳播輔助區域11b鄰接，且一面使經傳播之光擴散一面傳播；及第2擴散傳播區域11d，其係在Y方向上與第1擴散傳播區域11c鄰接，且一面使經傳播之光擴散一面傳播。
傳播區域11a係以不具有棱鏡突起且精加工成光學平面之平面構成之平面部，表面粗糙度係定義在Rt=0.03以下。由於傳播區域11a上不存在棱鏡突起，故光在傳播區域11a幾乎被全反射，並向傳播輔助區域11b傳播。如此，傳播區域11a中，由於相對於入射光量之朝向目視方向之出射光量變少，故向目視方向之出射光量係藉由除傳播區域11a以外之3個區域(傳播輔助區域11b、第1擴散傳播區域11c、第2擴散傳播區域11d)而大致確定。
此處，於圖6顯示一般的導光板中由LED設置間距變寬 而引起之暗部產生部位之概略圖。如圖6所示，若LED6之設置間隔L100變寬，則於入射面附近容易產生暗部A2。本實施形態1中，為防止產生此種暗部A2，而在出射面11中鄰接於入射面10之區域設置有傳播區域11a。藉由設置傳播區域11a，可使因光源之熱致使導光板1伸縮之影響不會賦予至有效發光區域(本實施形態1中為第1擴散傳播區域11c與第2擴散傳播區域11d)，進而，可將依存於LED配置位置及指向特性而產生之暗部A2收在有效發光區域外即傳播區域11a中。
其次，對傳播區域11a之範圍之設定加以詳細說明。圖7係顯示自出射面11側觀察導光板1之入射面10附近時自LED6出射之光之光路。圖7中，線R係自LED6之指向特性之半值角出射之光線。此處，出射面11中由線R與入射面10所包圍之區域即交叉部A22係包含於圖6所示之暗部A2，且依存於LED6之配置位置及指向特性而產生。如圖7所示，根據LED設置間距Lp、LED單體之寬度Lw、及LED之指向性，交叉部A22及暗部A2之範圍改變。
圖8係顯示A23部之放大細節圖。如圖7、8所示，若將自LED6向導光板1之入射角設為θi，將折射角設為θr，將自LED6至導光板1之間之折射率設為n1，將導光板1內之折射率作為n2，將自LED6至入射面10之距離設為Ld1，將自入射面10至交叉部A22之距離(暗部產生距離)設為Ld，則由斯奈爾定律可導出以下公式。
[數1]n1×sin(θ i)=n2×sin(θ r)
若展開該公式，則可進而導出以下公式。
[數2]Ld=[Lp/2-Ld1×tan(θ i)]×tan(90-θ r)
由該公式可知，傳播區域11a之範圍係以暗部產生距離Ld為標準來設定亦可。
如圖3所示，於傳播輔助區域11b、第1擴散傳播區域11c及第2擴散傳播區域11d中形成有棱鏡突起。將第1擴散傳播區域11c及第2擴散傳播區域11d稱為棱鏡部(第1棱鏡部及第2棱鏡部)。自上方(Z方向)觀察導光板1時，棱鏡突起係以於垂直於入射面10之方向(Y方向)延伸，且於與形成於傳播反射面12上之棱鏡槽12a正交之方向延伸之方式而形成。
圖9係顯示圖2之A部中導光板1之上表面圖。如圖9所示，形成於傳播輔助區域11b之棱鏡之脊部11b1、形成於第1擴散傳播區域11c之棱鏡之脊部11c1、及形成於第2擴散傳播區域11d之棱鏡之脊部11d1係相互連接，且形成有連續之脊部。
為從不同角度觀察導光板1之形狀，於圖10顯示圖9之Y2-Y2線之導光板1之剖視圖，於圖11顯示圖9之X1-X1線之導光板1之剖視圖。導光板1之詳細形狀請容後述。
(出射面411上未形成有棱鏡突起之情形)
圖12係顯示出射面411作為未形成有棱鏡突起之平面而 構成之情形中，在平行於入射面410之剖面(XZ剖面)觀察導光板401時之光路圖。
如圖12所示，出射面411上未形成有棱鏡突起之情形，自LED6入射之光係通過入射面410進入導光板1，且在導光板401內被重複反射、折射後，以對正面方向保持擴大之狀態，自出射面411出射。在分割發光時，因該光之擴大致使光出射至不必要之之範圍內，該係使光之特性劣化之主要原因。圖13係顯示自出射面411之上方(Z方向)觀察到的作為該結果而產生於導光板401之出射面411之現象之圖。
圖13係顯示出射面411整體作為平面部分而形成，且未形成有棱鏡突起之情形中，產生於出射面411之聚光點A3、明線A4。
首先，對產生於入射面410附近之區域之聚光點A3加以說明。如圖12所示，有出射面411中越靠近LED6之正面方向(Y方向)，光之入射角越小之傾向，且越容易提取光。另一方面，由於越偏離LED6之正面方向入射角越大且光被全反射，故難以提取光。因此，如圖13所示，在出射面411中之入射面410附近之區域，因集中於LED6之正面方向提取光，而產生比周圍更明亮之部分，即聚光點A3。另一方面，距入射面410有某程度之距離，因LED6之指向性之影響使光之強度產生不均勻，導致在光變強之LED6之正面方向上產生明線A4。另，若距離進而達到某程度，因受自其他LED出射之光之影響而使光之強度平均化，故明 線A4消失。如此，聚光點A3及明線A4係較大依存於LED6之指向性而產生者，任一者在出射面411整體未形成有稜鏡突起之情形下，均會產生於LED6之正面方向上。此外，隨著LED設置間距變寬且每一個LED之總光通量變高，聚光點A3、明線A4之區域與其周圍區域之明暗差會進一步增大。
(出射面511之有效發光區域之整面上形成有稜鏡突起之情形)
另一方面，圖14係顯示在出射面511之有效發光區域之整面上形成有稜鏡突起之情形(有效發光區域中不存在平面部分之情形)中，自平行於入射面510之剖面(XZ剖面)觀察導光板501時之光路圖。
如圖14所示，在有稜鏡突起形成於出射面511之有效發光區域之整面之情形下，自LED6入射之光係通過入射面510而進入導光板501內部，且被重複反射、折射後，以其中大部分聚光於出射面511之正面方向之狀態而自出射面511出射。因此，與出射面511上未形成稜鏡突起之情形相比，分割發光時向不必要之範圍出射之光量有所減少，且光之直進性提高，分割發光特性提高。然而，該情形中亦產生有如上所述之聚光點、明暗線。
圖15係顯示在有稜鏡突起形成於出射面511之有效發光區域之整體之情形下產生之聚光點A5、明線A6。此種一樣地形成有稜鏡突起之情形係與未形成稜鏡突起之情形不同，如圖15所示，在靠近LED6之正面方向之部位(相當於 上述A3部)中，光全反射，而在偏離LED6之正面方向之A5部中，光未全反射而被自出射面提取。因此，聚光點A5係如圖15所示，產生於自LED6之正面方向偏離之位置。另一方面，明線A6無論是否有稜鏡突起，皆會產生於LED6之正面方向。隨著LED設置間距變寬且每一個LED之總光通量變高，聚光點A5、明線A6之區域與其周圍區域之明暗差會進一步增大。
(在出射面11之有效發光區域中，存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起之部分之兩者之情形)
如圖9所示，在導光板1中，雖然第2擴散傳播區域11d中不存在平面部分而僅存在稜鏡突起，但傳播輔助區域11b及第1擴散傳播區域11c中存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起之部分(平面部分)之兩者，且各部分係在X方向交錯形成。
圖16係顯示自平行於入射面10之剖面(XZ剖面)觀察傳播輔助區域11b及第1擴散傳播區域11c時之光路圖。傳播輔助區域11b及第1擴散傳播區域11c中，藉由形成有稜鏡突起，與未形成稜鏡突起之情形相比，光之直進性有所提高，且分割發光特性提高。
又，聚光點、明暗線係可藉由光之強弱來辨識者，聚光點之產生位置係根據稜鏡突起之有無而不同。因此，藉由使形成於傳播輔助區域11b及第1擴散傳播區域11c之稜鏡突起之高度在某範圍內平滑變化，可改變稜鏡突起之斜面之角度而控制光之出射方向，謀求光之強度之均一化。藉 此，可防止聚光點、明暗線之產生。
具體而言，圖10中，傳播輔助區域11b及第1擴散傳播區域11c之稜鏡高度係距離入射面10越遠(Y方向中)越增加，第2擴散傳播區域11d之稜鏡高度係固定。實施形態1中，將傳播輔助區域11b及第1擴散傳播區域11c之邊界之高度H1設為15 μm，將第2擴散傳播區域11d之高度H2設為50 μm。此外，L11a、L11b、L11c、L11d之長度係滿足L11b≦L11a≦L11c<L11d之關係。L11a、L11b、L11c主要具有防止出射面11產生聚光點、明暗線之作用，L11d主要具有控制導光板1之視野角特性之作用。
進而對L11a、L11b、L11c、L11d之作用加以詳細說明。L11a係具有防止產生由LED設置間距及LED之指向性引起之聚光點、及防止受來自光源之熱之影響使導光板伸縮之作用。L11b為抑制聚光點產生，具有輔助L11c之作用，且在LED之指向性較強之情形下有效。L11c不僅抑制明暗線，亦可藉由於稜鏡突起上形成斜面，使根據稜鏡突起之有無來辨識之邊界線不可見，從而提高圖像之品質。L11d可使未產生聚光點、明暗線之範圍之光之出射方向聚光於正面方向。
實施形態1中，設定L11b之傾斜度大於L11c之傾斜度。L11a、L11b、L11c之長度分別為約7.5 mm、約2 mm、及約30 mm。又，LED設置間距越短，越可縮短L11a之長度，且LED設置間距越長，越可增長L11a之長度。H1、L11b、L11c之長度亦可根據LED設置間距及每一個LED所 具有之總光通量而適當變化。實施形態1中，大致上，L11a：L11b：L11c：L11d=4：1：15：200。此外，如圖11所示，出射面11之稜鏡形狀之配置間距P為100 μm，頂角θ4約為90°。
如上所述，根據本實施形態1之導光板1，作為平面部分之傳播區域11a係抑制來自光源之熱而引起之導光板之伸縮，進而，藉由將聚光點收在有效發光區域外，來抑制聚光點之產生。又，傳播輔助區域11b及第1擴散傳播區域11c，藉由使形成有斜面之稜鏡突起與平面部分混合而形成，使出射光均一化而抑制聚光點、明暗線之產生，且降低稜鏡突起之邊界線之目視性，從而提高圖像之品質。又，整面形成有稜鏡突起之第2擴散傳播區域11d係使光之出射方向聚光於正面方向。藉由如此設定各稜鏡突起，可無損分割發光性及光之利用效率地抑制聚光點、明暗線。
(實施形態2)
就本發明之實施形態2之面狀光源裝置，一面參照圖17~圖21一面加以說明。
本實施形態2之面狀光源裝置與實施形態1之面狀光源裝置相比，僅導光板21之出射面31之形狀有所不同，其他構成與上述實施形態1相同。具體而言，係設置有2個稜鏡突起之組(Group)，且藉由LED設置間距及每一個LED所具有之總光通量來改變該組之配置比例。圖17係顯示本實施形態2之導光板21，且圖18、19係分別顯示圖17之B部之導光板21之立體圖及上表面圖。
如圖18所示，2組稜鏡突起係包含具有控制來自導光板21之光之出射方向之作用之傳播輔助區域31b與第2擴散傳播區域31d之稜鏡突起組G1、及包含第1擴散傳播區域31c與第2擴散傳播區域31d之稜鏡突起組G2。藉由改變該等稜鏡突起組G1、G2之配置比例，可局部改變光之出射方向，且可提高分割發光特性及抑制聚光點、明暗線。關於稜鏡突起之詳細說明請容後述。
如圖19所示，稜鏡突起組G1中，形成於傳播輔助區域31b之稜鏡之脊部31b1及形成於第2擴散傳播區域31d之稜鏡之脊部31d1相互連接。同樣，稜鏡突起組G2中，形成於第1擴散傳播區域31c之稜鏡之脊部31c1及形成於第2擴散傳播區域31d之稜鏡之脊部31d1亦相互連接。
圖20係顯示圖19之Y3-Y3之剖視圖(稜鏡突起組G1)，圖21係顯示圖19之Y4-Y4線之剖視圖(稜鏡突起組G2)。圖19之Y-Y方向之剖面為與上述實施形態1相同之形狀。
使用圖20，對稜鏡突起組G1之稜鏡突起形狀加以說明。如圖20所示，傳播輔助區域31b之稜鏡高度係距離入射面30越遠(Y方向中)越增加，第2擴散傳播區域31d之稜鏡高度係固定。實施形態2中，將第2擴散傳播區域31d之高度H6設為50 μm。此外如圖21所示，L31a、L31b、L31c、L31d、L31e、L31f之長度係滿足L31b≦L31a≦L31c<L31d、L31e=L31c+L31d、及L31a=L31b+L31f之關係。L31b、L31f係主要具有控制入射面之聚光點、明暗線之作用，L31e係主要具有控制導光板之視野角特性之作用。具 體之作用係與上述實施形態1所示者相同。
其次，使用圖21，對稜鏡突起組G2之稜鏡突起形狀加以說明。如圖21所示，第1擴散傳播區域31c之稜鏡高度係距離入射面30越遠越增加，第2擴散傳播區域31d之稜鏡高度係固定。實施形態2中，將第1擴散傳播區域31c之初期高度H5設為0 μm，將H6設為50 μm。其中，H5係不限定於0 μm，可在1~50 μm內變化。又，L31a、L31c、L31d之長度係滿足L31a≦L31c<L31d之關係。L31a、L31c係主要具有控制入射面30之聚光點、明暗線之作用，L31d係主要具有控制導光板21之視野角特性之作用。
具有如圖20所示之剖面形狀之稜鏡突起、與具有如圖21所示之剖面形狀之稜鏡突起之配置比例(圖18中為1：1)、及H5、H6、L31b、L31c之長度係可根據LED設置間距及每一個LED所具有之總光通量之變化而適當變化。藉此，可進一步謀求光強度之均一化，且可無損分割發光特性及光之利用效率地抑制聚光點、明暗線。
(實施形態3)
就本發明之實施形態3之面狀光源裝置，一面參照圖33、34A、34B、及35一面加以說明。
本實施形態3之面狀光源裝置與實施形態1之面狀光源裝置相比，僅導光板之稜鏡突起之形狀有所不同，其他構成與上述實施形態1相同。具體而言，本實施形態3中，在配置於各區域之稜鏡突起之上端形成有彎曲部W。圖33係顯示本實施形態3之導光板81之稜鏡突起之剖面。
如圖33所示，自垂直於導光板81之稜鏡突起之延伸方向之剖面觀察時，於稜鏡突起之上端形成有彎曲部W，除彎曲部W以外之稜鏡突起之側面部分分別形成為直線部S(直線部S1及S2)。各稜鏡突起係在直線部S鄰接於相鄰之稜鏡突起。
根據本實施形態3，藉由在稜鏡突起之上端形成彎曲部W，可使自導光板81出射之光之出射方向容易地分散。因此，與圖11所示之稜鏡突起僅形成為直線部S之情形相比，可使亮度之不均減小，使亮度均一化。
以下，對使具有上述構成之稜鏡突起之導光板81、與實施形態1之導光板1分別分割發光之情形之亮度進行比較。
圖34A係顯示使本實施形態3之導光板81(圖33)分割發光之情形之正面亮度，圖34B係顯示使實施形態1之導光板1(圖11)分割發光之情形之正面亮度。圖34A、34B皆如圖35所示，顯示藉由使配置於發光部I1之特定之LED6發光，使平均正面亮度成為10000 cd/m2之特定之分割發光範圍I2分割發光之情形之亮度。圖34A之X軸係表示自圖35所示之導光板81之側面82之距離(mm)，且圖34A之Y軸係表示自正面側測定之正面亮度(cd/m2)。另，實施形態1之導光板1之稜鏡突起之上端之角度(2根直線部所成之角度)設定為90度。
如圖34A所示，本實施形態3之導光板81中，分割發光範圍I2(X例如為70 mm(X1)~130 mm(X2)之範圍)中亮度差之最大值(最大亮度差)約為10000 cd/m2。對此，如圖34B所 示，實施形態1之導光板1中，最大亮度差約為16000 cd/m2。由該結果可明確，根據本實施形態3之導光板81，藉由在稜鏡突起之上端形成彎曲部W，與如實施形態1般將稜鏡突起僅形成為直線部S之情形相比，可使亮度之不均減小。因此，可實現亮度之均一化。
再者，表1係顯示垂直於稜鏡突起之延伸方向之剖面中彎曲部W之長度W1及同剖面中直線部S之長度S1之比例W1/S1、與導光板之最大亮度差之關係。表1中實施例3係對應於本實施形態3，實施例5係對應於實施形態1。
從表1可知，若設W1/S1為0.3以上，則可使最大亮度差為10000(cd/m2)以下，可謀求亮度之均一化。另一方面，若W1/S1超過1，則存在光之出射方向之寬度變得過大而使光出射至不必要之範圍之情形，使分割發光性變差。藉此，可知W1/S1之值宜為0.3以上1.0以下。
另，本實施形態3中，雖然對各稜鏡突起上分別形成有彎曲部之情形已加以說明，但例如藉由具備僅形成有彎曲部之稜鏡突起、及僅以直線部形成之稜鏡突起，使彎曲部與直線部混合作為整體之情形亦可。
又，本實施形態3中，雖然對包含傳播輔助區域、第1擴散傳播區域、及第2擴散傳播區域之各區域之稜鏡突起具 有彎曲部之情形已加以說明，但並不限定於此，例如僅在一部分之區域中之稜鏡突起上形成彎曲部，不在其他區域中之稜鏡突起上形成彎曲部而僅形成直線部之情形亦可。
根據如上所述之本發明，側光式之背光中，藉由因應使用之LED之個數及LED設置間距而改變來自LED之入射面附近之出射面形狀，可無損光之利用效率，不依存於LED之配置間隔，且以所必須之最小限度之LED個數無損分割發光性，並節省電力之情形下，自LED高效提取光，進而，藉由消除聚光點、明暗線，可實現均一性不受損之導光板。又，在分割發光性中，約可改善25%之導光板之短邊方向之特性。
另，本發明並非限定於上述實施形態者，亦可以其他各種形態實施。例如，上述實施形態1、2中，亦可採用不設置傳播輔助區域11b、31b之構成。
圖22、23係上述實施形態1之未設置傳播輔助區域11b之情形之變化例之導光板41之立體圖及上表面圖，圖24係圖23之Y5-Y5線之導光板41之剖視圖。又，圖23之X3-X3線之導光板41之剖視圖與上述實施形態1之圖11相同。
再者，圖25、26係上述實施形態2未設置傳播輔助區域31b之情形之變化例之導光板61之立體圖及上表面圖，圖27係圖26之Y6-Y6線之導光板61之剖視圖，同樣地，圖26之X4-X4線之導光板61之剖視圖與上述實施形態1之圖11相同。
上述變化例除未設置傳播輔助區域11b、31b之點外係與上述實施形態1、2相同，故省略各構成要件之詳細說明。 配置於有效發光區域外之傳播輔助區域11b、31b相對有效發光區域而言係微小之範圍，雖然不會對導光板1、21之品質造成太大影響，但藉由成為未形成有傳播輔助區域11b、31b之構成，可防止傳播輔助區域11b、31b產生之微小之光之損耗。
又，上述實施形態及變化例中，雖然對自YZ剖面觀察時稜鏡突起之各稜鏡脊部係作為直線而形成之情形加以說明，但作為包含直線之曲線而形成之情形亦可。又，雖然對平行於入射面之剖面中稜鏡突起之剖面形狀為V字形狀之情形加以說明，但亦可採用其他各種形狀。
又，圖中所示之光路及各構成要件之縮尺等係為說明而模式化表示，與實際之光路及縮尺等不一致。
另，藉由適當組合上述各種實施形態中之任意之實施形態，亦可取得各者所具有之效果。
雖然本發明係一面參照附加圖示一面關聯較好之實施形態而進行充分之記述，但對於熟練該技術的人們而言明白各種變形及修正。此種變形及修正只要未偏離附注之申請範圍之本發明之範圍，應理解為涵蓋於其中。
[產業上之可利用性]
本發明可利用於液晶電視、筆記型電腦等之背光、照明裝置之發光裝置中。
1‧‧‧導光板
2‧‧‧擴散片
3‧‧‧棱鏡片
4‧‧‧光學片
5‧‧‧反射片
6‧‧‧LED
10‧‧‧入射面
11‧‧‧出射面
11a‧‧‧傳播區域
11b‧‧‧傳播輔助區域
11b1‧‧‧棱鏡之脊部
11c‧‧‧第1擴散傳播區域
11c1‧‧‧棱鏡之脊部
11d‧‧‧第2擴散傳播區域
11d1‧‧‧棱鏡之脊部
12‧‧‧傳播反射面
12a‧‧‧棱鏡槽
13‧‧‧側面
21‧‧‧導光板
22‧‧‧導光板
30‧‧‧入射面
31‧‧‧出射面
31a‧‧‧傳播區域
31b‧‧‧傳播輔助區域
31b1‧‧‧稜鏡之脊部
31c‧‧‧第1擴散傳播區域
31c1‧‧‧稜鏡之脊部
31d‧‧‧第2擴散傳播區域
31d1‧‧‧稜鏡之脊部
32‧‧‧傳播反射膜
61‧‧‧導光板
81‧‧‧導光板
82‧‧‧導光板側面
101‧‧‧導光板
102‧‧‧擴散片
103‧‧‧棱鏡片
104‧‧‧棱鏡片
105‧‧‧光學片
106‧‧‧LED
221‧‧‧入射面
223‧‧‧出射面
223A‧‧‧第1區域
223B‧‧‧第2區域
225‧‧‧稜鏡透鏡
226‧‧‧四面體透鏡
401‧‧‧導光板
410‧‧‧入射面
411‧‧‧出射面
501‧‧‧導光板
510‧‧‧入射面
511‧‧‧出射面
2261‧‧‧第1側面
2263‧‧‧第2側面
2265‧‧‧第3側面
A2‧‧‧暗部
A3‧‧‧聚光點
A4‧‧‧明線
A5‧‧‧聚光點
A6‧‧‧明線
A22‧‧‧交叉部
圖1係本發明之實施形態1之面光源裝置之模式化剖視圖。
圖2係本發明之實施形態1之導光板之立體圖。
圖3係本發明之實施形態1之導光板之A部之立體圖。
圖4係本發明之實施形態1之導光板之傳播反射面之剖視圖。
圖5係本發明之實施形態1之導光板之Y1-Y1剖面中自背光單元出射之光之亮度分布圖。
圖6係一般導光板中LED設置間距變寬而引起之暗部產生部位之概略圖。
圖7係自出射面側觀察到之導光板之入射面附近之上表面圖。
圖8係A23部之放大細節圖。
圖9係本發明之實施形態1之導光板之A部之上表面圖。
圖10係本發明之實施形態1之導光板之Y2-Y2線之剖視圖。
圖11係本發明之實施形態1之導光板之X1-X1線之剖視圖。
圖12係本發明之實施形態1之出射面上未形成稜鏡突起之導光板之光路圖。
圖13係顯示本發明之實施形態1之出射面上未形成稜鏡突起之導光板之聚光點、明暗線產生位置之上表面圖。
圖14係本發明之實施形態1之出射面之有效發光區域之整面上形成有稜鏡突起之導光板之光路圖。
圖15係顯示本發明之實施形態1之出射面之有效發光區域之整面上形成有稜鏡突起之導光板之聚光點、明暗線產 生位置之上表面圖。
圖16係顯示本發明之實施形態1之出射面之有效發光區域中存在具有稜鏡突起之部分與不具有稜鏡突起之部分之兩者之導光板之光路圖。
圖17係本發明之實施形態2之導光板之立體圖。
圖18係本發明之實施形態2之導光板之B部之立體圖。
圖19係本發明之實施形態2之導光板之B部之上表面圖。
圖20係本發明之實施形態2之導光板之Y3-Y3線之剖視圖。
圖21係本發明之實施形態2之導光板之Y4-Y4線之剖視圖。
圖22係本發明之實施形態1之變化例之導光板之立體圖。
圖23係本發明之實施形態1之變化例之導光板之上表面圖。
圖24係本發明之實施形態1之變化例之導光板之Y5-Y5線之剖視圖。
圖25係本發明之實施形態2之變化例之導光板之立體圖。
圖26係本發明之實施形態2之變化例之導光板之上表面圖。
圖27係本發明之實施形態2之變化例之導光板之Y6-Y6線之剖視圖。
圖28係採用LED之先前例之側光式之背光單元之立體 圖。
圖29係先前例之導光板之立體圖。
圖30係先前例之導光板之上表面圖。
圖31係先前例之導光板之III-III剖視圖。
圖32係先前例之導光板之IV-IV剖視圖。
圖33係本發明之實施形態3之導光板之剖視圖。
圖34A係表示使本發明之實施形態3之導光板分割發光之情形之亮度之圖。
圖34B係表示使本發明之實施形態1之導光板分割發光之情形之亮度之圖。
圖35係本發明之實施形態3之導光板之上表面圖。
1‧‧‧導光板
10‧‧‧入射面
11‧‧‧出射面
11a‧‧‧傳播區域
11b‧‧‧傳播輔助區域
11c‧‧‧第1擴散傳播區域
11d‧‧‧第2擴散傳播區域
12‧‧‧傳播反射面
12a‧‧‧棱鏡槽

Claims (12)

  1. 一種導光板，其包含：入射面，其係供自複數之點光源出射之光入射；出射面，其係出射自上述入射面入射之光；及傳播反射面，其係對向於上述出射面之面，且使自上述入射面入射之光向出射面傳播反射；且上述傳播反射面上形成有平行於上述入射面而延伸之複數之稜鏡槽；上述出射面中位於與上述入射面鄰接之區域之平面部係作為平面部分而形成；上述出射面中位於與上述平面部鄰接之區域之稜鏡部形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之稜鏡突起。
  2. 一種導光板，其包含：入射面，其係供自複數之點光源出射之光入射；出射面，其係出射自上述入射面入射之光；及傳播反射面，其係對向於上述出射面之面，且使自上述入射面入射之光向上述出射面傳播反射；且上述傳播反射面上形成有平行於上述入射面而延伸之複數之稜鏡槽；上述出射面中位於與上述入射面鄰接之區域之平面部係作為平面部分而形成；上述出射面中位於與上述平面部鄰接之區域之第1稜鏡部，於平行於上述入射面之方向上交錯地分別形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之稜鏡突起及平面部分；上述出射面中位於未與上述平面部鄰接而與上述第1 稜鏡部鄰接之區域之第2稜鏡部未形成有平面部分，而形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之稜鏡突起。
  3. 一種導光板，其包含：入射面，其係供自複數之點光源出射之光入射；出射面，其係出射自上述入射面入射之光；及傳播反射面，其係對向於上述出射面之面，且使自上述入射面入射之光向上述出射面傳播反射；且上述傳播反射面上形成有平行於上述入射面而延伸之複數之稜鏡槽；上述出射面中位於與上述入射面鄰接之區域之平面部係作為平面部分而形成；上述出射面中位於與上述平面部鄰接之區域之傳播輔助區域，於平行於上述入射面之方向上交錯地分別形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之傾斜之稜鏡突起及平面部分；上述出射面中位於與上述傳播輔助區域鄰接之區域之第1稜鏡部，於平行於上述入射面之方向上交錯地分別形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之傾斜之稜鏡突起及平面部分；上述出射面中位於未與上述傳播輔助區域鄰接而與上述稜鏡部鄰接之區域之第2稜鏡部未形成有平面部分，而形成有垂直於上述入射面而延伸之複數之高度固定之稜鏡突起。
  4. 如請求項1至3中任一項之導光板，其中於各區域中之上述稜鏡突起之上端形成有彎曲部。
  5. 如請求項4之導光板，其中上述稜鏡突起中，彎曲部之長度相對直線部之長度在0.3以上1.0以下之範圍內。
  6. 如請求項3之導光板，其中上述傳播輔助區域之稜鏡突起之脊部與上述第1稜鏡部之稜鏡突起之脊部係連續形成；上述傳播輔助區域之稜鏡突起之脊部之傾斜度大於上述第1稜鏡部之稜鏡突起之脊部之傾斜度。
  7. 如請求項1至3、及6中任一項之導光板，其中上述稜鏡突起之高度係自上述入射面向上述導光板之中央固定或連續地增加。
  8. 如請求項1至3、及6中任一項之導光板，其中上述稜鏡突起之各稜鏡脊部係以包含直線之曲線形成。
  9. 如請求項1至3、及6中任一項之導光板，其中上述稜鏡突起之平行於上述入射面之剖面之剖面形狀為V字形狀。
  10. 如請求項1至3、及6中任一項之導光板，其中上述稜鏡槽係將槽深度形成為在上述導光板之中央為最大，且隨著朝向上述入射面而連續變淺。
  11. 一種背光單元，其包含如請求項1至10中任一項之導光板、及複數之點光源。
  12. 一種面光源裝置，其包含：如請求項1至10中任一項之導光板；至少一個擴散片；至少一片棱鏡片；控制來自上述導光板之光之複數之光學片；夾著上述導光板而設置於上述擴散片之相反側，且使光向上述出射面反射之反射片；及LED。
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