TWI581022B - 導光板及面光源裝置 - Google Patents

Description

導光板及面光源裝置

本發明係關於一種主要使用於液晶顯示面板等之背光單元(Back Light Unit)之面光源裝置。

近年來，液晶顯示裝置因輕量、薄型、低消耗電力驅動等特徵，而使其應用範圍迅速擴大。液晶顯示裝置一般由於並非為自發光裝置故需要如背光源之另外之光源。背光單元主要包含光源、將自光源出射之光導光而使其面發光之導光板(Light Guide Plate)。

一般而言，背光單元根據光源之位置而分類為直下型方式與邊射方式等。依據直下型方式，係於導光板之正下方設置多個光源，例如冷陰極管或LED(Light Emitting Diode，發光二極體)，使自光源入射之光於導光板擴散，經由複數個光學片而照射至液晶顯示裝置面板。依據邊射方式，係於導光板之側端設置光源，使自光源入射之光於導光板擴散，經由複數個光學片而照射至液晶顯示面板。

圖34係顯示採用LED之邊射方式之背光單元之一例。

如圖34所示，於導光板101之側面部，配置複數個點光源即LED106。又，於導光板101之上方，配置擴散片102，擴散片102使自導光板101出射之光廣泛擴散。進而，於擴散片102之上方配置稜鏡片(Prism Sheet)103，於稜鏡片103之上方配置稜鏡片104，於稜鏡片104之上方配置光學片105。藉由稜鏡片103、104及光學片105分別使光聚光於視覺辨識方向，而實現高亮度化。

導光板101之材料自以往以來係使用透明樹脂等之面板。導光板101具有在出射面及與出射面對向之底面之間之側面，配置有冷陰極管或複數個LED106並排之點狀光源等之一次光源之入射面。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，調整為使視覺辨識方向之亮度分佈成為均一。於如此之構成中，自一次光源出射之光經由入射面而入射至導光板101，通過導光板101之內部，自出射面朝向液晶顯示部出射。然而，由於因導光板101之底面之散射點之影響，剛自導光板101出射之光具有以較寬角度擴大之指向分佈，故光難以朝向視覺辨識方向。

因此，為了使自導光板101出射之光聚光於視覺辨識方向而實現高亮度化，使用相互正交之2片稜鏡片103及稜鏡片104、與光學片105。然而，於如此之構成中，存在如下問題：需要使用2片價格昂貴之稜鏡片，會增加單元之構成零件數，使得裝配變得繁雜。

因此為解決上述問題，已有多個提案提出藉由於導光板之出射面或底面等形成稜鏡，使自出射面出射之光朝向視覺辨識方向。然而，若稜鏡形狀規則地排列配置，則於入射面附近會產生斑點(光集中之部分、亮點)或明暗線，而損及出射光之均一性。又，由於隨著每1個LED晶片之高亮度化，LED之設置間隔較先前更寬，故LED之指向性影響變大。

為了解決上述問題，已提出對出射面形狀使用複數個稜鏡，而改善斑點/明暗線(例如專利文獻1)。

圖35及圖36係顯示專利文獻1所揭示之導光板22之出射面形狀。

圖35係專利文獻1之實施例1之導光板22之立體圖。導光板22包含自光源之入射面221、鄰接於入射面221之出射面223。出射面223包含鄰接於入射面221之第1區域223A、位於與入射面221不同之位置而鄰接於第1區域223A之第2區域223B。

圖36係圖35所示之導光板22之俯視圖。將第1區域223A與第2區域223B之邊界設定為與入射面221平行之假想邊界線III-III。

如圖35、36所示，於出射面223之第2區域223B，形成有沿著與入射面221垂直之方向而延伸之複數個細長之稜鏡透鏡225。進而，於出射面223之第1區域223A，形成有規則配置之複數個細長之四面體透鏡226。

圖37係圖36之III-III線之剖面圖。稜鏡透鏡225以V字突起構成，並排配置於第2區域223B之整面。如圖37所示，稜鏡透鏡225之各V字突起具有三角形剖面。如圖37所示，根據專利文獻1之實施例1，各三角形剖面之頂角θ1設定為約175°以下。又，各三角形剖面之下端之長度PL設定為約2.0mm以下，各稜鏡透鏡225之各三角形剖面之高度H亦設定為約2.0mm以下。

又，於圖36中，四面體透鏡226於沿著與入射面221平行之方向，以與稜鏡透鏡225對應之方式並排排列。各四面體透鏡226包含面對稜鏡透鏡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位於圖36之邊界線III-III。又，如圖36所示，於邊界線III-III上四面體透鏡226之第1側面2261與稜鏡透鏡225之終端相互連接。藉此，各四面體透鏡226與各稜鏡透鏡225分別對應連接。伴隨於此，與稜鏡透鏡225之三角形剖面之頂角θ1(圖37)對應，各第1側面2261之頂角亦設定為約175°以下。又，各第1側面2261之下端之長度設定為約2.0mm以下，各第1側面2261之高度亦設定為2.0mm以下。

圖38係顯示圖36之IV-IV線之剖面圖。如圖38所示，以四面體透鏡226之第2側面2263與第3側面2265定義之脊係以與出射面223平行之方向為基準形成角度θ2而自入射面221延伸。根據專利文獻1之實施例1，角度θ2設定為約85°以下。

於專利文獻1中，提出藉由採用上述構成，可抑制產生於出射面223之斑點/明暗線。

[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，於上述專利文獻1之構成中，由於在出射面223上自與入射面221鄰接之區域構成稜鏡(四面體透鏡226)，故LED之設置間隔變寬時，因LED之指向性影響而於入射面221附近之出射面223產生明暗部。又，由於若導光板22之外形尺寸與有效發光區域設定相等，則因LED之熱之影響使導光板22伸縮，而存在無法自有效發光區域穩定地出射之可能性，故期望預先使導光板22之外形尺寸大於有效發光區域。如此之情形時，若於有效發光區域之外部存在稜鏡形狀，則於該區域，原本不被液晶顯示裝置使用之光會向出射面223出射。其結果，使光之利用效率下降，且消耗必要以上之電力。

又，於圖35之構成中，出射面223之入射面221附近之光範圍擴大，而於使液晶畫面滾動發光時光洩漏至不必要之部位。由於如此之光會作為殘像而映於畫面上，導致畫面品質下降，故而損及分割發光特性。又，於出射面223上形成不同之複數個稜鏡之情形時，雖於出射面223之特定角度方向消除了光之不均，但亦有於其他方向，因稜鏡之指向性而不均未消除之情況。

因此，本發明之目的係為了解決上述問題而提供一種不損及分割發光特性，且抑制斑點或明暗線產生之導光板。

為了達成上述目的，本發明係如下構成。

根據本發明之第1態樣，係一種導光板，其特徵在於包含：入射面，其使自複數個點光源出射之光入射；出射面，其使自上述入射面入射之上述光出射；及傳播反射面，其為與上述出射面對向之面，並且使自上述入射面入射之上述光朝向上述出射面傳播反射；且於上述傳播反射面，形成與上述入射面平行而延伸之複數個稜鏡槽；位於上述出射面上與上述入射面鄰接之區域之傳播區域形成平面部分；位於上述出射面上與上述傳播區域鄰接之區域之擴散傳播區域形成與上述入射面垂直而延伸之複數個稜鏡突起；上述稜鏡突起包含於上端具有彎曲部之突起。

根據本發明之第2態樣，係如第1態樣之導光板，其中上述稜鏡突起包含與上述入射面為平行方向之突起剖面之上端以彎曲部構成之稜鏡突起及與上述入射面為平行方向之突起剖面之上端以直線部構成之稜鏡突起。

根據本發明之第3態樣，係如第1態樣之導光板，其中上述稜鏡突起之與上述入射面為平行方向之剖面形狀為山形狀，且上述山形狀之上述直線部之長度與上述彎曲部之長度之比例滿足0.3≦(彎曲部之長度)/(直線部之長度)≦1.0。

根據本發明之第4態樣，係如第1態樣之導光板，其中形成於上述傳播反射面之上述稜鏡突起高度自上述入射面朝向上述導光板之中央為一定或連續地增加。

根據本發明之第5態樣，係如第1態樣之導光板，其中上述稜鏡突起之各稜鏡脊以包含直線之曲線形成。

根據本發明之第6態樣，係如第1態樣之導光板，其中上述稜鏡槽係以上述導光板之中央之槽深度設為最大而隨著朝向上述入射面連 續變淺地形成。

根據本發明之第7態樣，其特徵在於包含如第1態樣至第6態樣中任一項之導光板、及複數個點光源。

根據本發明之第8態樣，其特徵在於包含如第1態樣至第6態樣中任一項之導光板；至少1個擴散片；至少1片稜鏡片；控制來自上述導光板之光之複數個光學片；反射片，其係隔著上述導光板而設置於上述擴散片之相反側且使朝向上述出射面之光反射；及LED。

根據本發明之導光板，可不損及分割發光特性，且抑制斑點/明暗線。

1‧‧‧導光板

2‧‧‧擴散片

3‧‧‧稜鏡片

4‧‧‧光學片

5‧‧‧反射片

6‧‧‧LED

10‧‧‧入射面

11‧‧‧出射面

11a‧‧‧傳播區域

11b‧‧‧擴散傳播輔助區域

11b1‧‧‧脊

11c‧‧‧擴散傳播區域

11c1‧‧‧脊

12‧‧‧傳播反射面

12a‧‧‧稜鏡槽

13‧‧‧側面

21‧‧‧導光板

22‧‧‧導光板

31‧‧‧出射面

31a‧‧‧傳播區域

31b‧‧‧擴散傳播輔助區域

31b1‧‧‧脊

31c‧‧‧擴散傳播區域

31c1‧‧‧脊

31e‧‧‧擴散傳播輔助區域

31e1‧‧‧脊

31f‧‧‧擴散傳播區域

31f1‧‧‧脊

41‧‧‧導光板

61‧‧‧導光板

71a‧‧‧傳播區域

71c‧‧‧擴散傳播區域

71f‧‧‧擴散傳播區域

101‧‧‧導光板

102‧‧‧擴散片

103‧‧‧稜鏡片

104‧‧‧稜鏡片

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

413‧‧‧側面

501‧‧‧導光板

510‧‧‧入射面

511‧‧‧出射面

513‧‧‧側面

601‧‧‧導光板

610‧‧‧入射面

611‧‧‧出射面

611a‧‧‧傳播區域

611b‧‧‧擴散傳播輔助區域

611c‧‧‧第1擴散傳播區域

611d‧‧‧第2擴散傳播區域

2261‧‧‧第1側面

2263‧‧‧第2側面

2265‧‧‧第3側面

A‧‧‧部

A2‧‧‧暗部

A3‧‧‧斑點

A4‧‧‧明線

A5‧‧‧斑點

A6‧‧‧明線

A22‧‧‧交叉部

A23‧‧‧部

B‧‧‧部

G1‧‧‧稜鏡突起凹槽

G2‧‧‧稜鏡突起凹槽

H‧‧‧高度

H1‧‧‧稜鏡高度

H3‧‧‧稜鏡高度

H4‧‧‧稜鏡高度

H5‧‧‧稜鏡高度

H6‧‧‧稜鏡高度

L11a‧‧‧區域長度

L11b‧‧‧區域長度

L11c‧‧‧區域長度

L31a‧‧‧區域長度

L31b‧‧‧區域長度

L31c‧‧‧區域長度

L31e‧‧‧區域長度

L31f‧‧‧區域長度

L611a‧‧‧區域長度

L611b‧‧‧區域長度

L611c‧‧‧區域長度

L611d‧‧‧區域長度

L71a‧‧‧區域長度

L71c‧‧‧區域長度

L71f‧‧‧區域長度

Ld‧‧‧暗部產生距離

Ld1‧‧‧距離

Lp‧‧‧LED設置間距

Lw‧‧‧LED單體之寬度

P‧‧‧設置間距

P_L‧‧‧長度

R‧‧‧彎曲部

S‧‧‧直線部

S1‧‧‧直線部

S2‧‧‧直線部

X‧‧‧方向

X1‧‧‧線

X2‧‧‧線

X3‧‧‧線

X4‧‧‧線

Y‧‧‧方向

Y1‧‧‧線

Y2‧‧‧線

Y3‧‧‧線

Y4‧‧‧線

Y5‧‧‧線

Y6‧‧‧線

Y7‧‧‧線

Z‧‧‧方向

θ1‧‧‧頂角

θ2‧‧‧角度

θ3‧‧‧傾斜度

θ4‧‧‧頂角

θ5‧‧‧傾斜度

θ6‧‧‧角度

θ7‧‧‧傾斜度

θ8‧‧‧傾斜度

θi‧‧‧入射角

θr‧‧‧折射角

本發明之該等態樣與特徵係將由關於附加圖式之較佳之實施形態關連之以下記述而明瞭。

圖1係本發明之實施形態1之面光源裝置之模式圖。

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面圖。

圖5係本發明之實施形態1之導光板之Y1-Y1剖面之自背光單元出射之光之亮度分佈圖。

圖6係一般導光板之起因於LED設置間距變寬而產生之暗部產生部位之概略圖。

圖7係自出射面側觀看導光板之入射面附近之俯視圖。

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部之俯視圖。

圖10係本發明之實施形態1之導光板之Y2-Y2線之剖面圖。

圖11係本發明之實施形態1之導光板之X1-X1線之剖面圖。

圖12係本發明之實施形態1之於出射面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之於出射面未形成稜鏡突起之導光板之斑點/明暗線產生位置之俯視圖。

圖14係本發明之實施形態1之於出射面之有效發光區域之整面形成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之於出射面之有效發光區域之整面形成具有同樣直線部之稜鏡突起之導光板之斑點/明暗線產生位置之俯視圖。

圖16係本發明之實施形態1之於出射面之有效發光區域存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起部分之兩者之導光板之俯視圖。

圖17係本發明之實施形態1之於出射面之有效發光區域存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起部分之兩者之導光板之光路圖。

圖18係本發明之實施形態1之於出射面之有效發光區域存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起部分之兩者之導光板之X-X剖面圖。

圖19(A)、(B)係於出射面611之有效發光區域存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起部分之兩者時及於出射面之有效發光區域存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起部分之兩者時之導光板之亮度分佈比較圖，(C)係顯示評估角度方向之圖。

圖20(A)-(D)係由本發明之實施形態1之導光板之出射面形狀之差異產生之亮度分佈及入光部附近剖面之亮度圖表比較圖。

圖21(A)-(D)係本發明之實施形態1之於出射面之有效發光區域之整面，存在有於上端賦予一定比例之彎曲部R(直線部S之長度：彎曲部R之長度=1：0.6)之同樣之稜鏡突起之導光板之試作結果圖，(E)係顯示評估角度方向之圖。

圖22係本發明之實施形態2之導光板之立體圖。

圖23係本發明之實施形態2之導光板之B部之立體圖。

圖24係本發明之實施形態2之導光板之B部之俯視圖。

圖25係本發明之實施形態2之導光板之Y3-Y3線之剖面圖。

圖26係本發明之實施形態2之導光板之Y4-Y4線之剖面圖。

圖27係本發明之實施形態2之導光板之X2-X2線之剖面圖。

圖28係本發明之實施形態1之變化例之導光板之立體圖。

圖29係本發明之實施形態1之變化例之導光板之俯視圖。

圖30係本發明之實施形態1之變化例之導光板之Y5-Y5線之剖面圖。

圖31係本發明之實施形態2之變化例之導光板之立體圖。

圖32係本發明之實施形態2之變化例之導光板之俯視圖。

圖33係本發明之實施形態2之變化例之導光板之Y6-Y6線之剖面圖。

圖34係採用LED之邊射方式之背光單元之立體圖。

圖35係先前例之導光板之立體圖。

圖36係先前例之導光板之俯視圖。

圖37係先前例之導光板之III-III剖面圖。

圖38係先前例之導光板之IV-IV剖面圖。

以下，對本發明之實施形態，一面參照圖式一面進行說明。

(實施形態1)

針對本發明之實施形態1，一面參照圖1~圖21一面進行說明。圖1係顯示實施形態1之面光源裝置之模式圖。如圖1所示，面光源裝置包含導光板1、擴散片2、稜鏡片3、光學片4、反射片5、及LED 6。導光板1係由透明樹脂(例如丙烯酸系樹脂或聚碳酸酯)等形成。於導光板1之上方，設置有使自導光板1之上面出射之光擴散之擴散片 2。擴散片2亦可藉由使折射率不同之材料分散於透明之樹脂等之片材內部、或使透明之球狀材料分散於透明之片材上、或藉由於透明之片材表面形成凹凸而構成。

為了使自擴散片2出射之光聚光於視覺辨識方向而實現高亮度化，而於擴散片2之上方設置稜鏡片3(指向性片材)，為了進一步實現高亮度化，而於稜鏡片3之上方設置光學片4。

反射片5係以覆蓋後述之點狀光源之LED6之方式配置於導光板1下表面之下方，並使光朝向導光板1之出射面11反射。反射片5係藉由使數μm~數10μm左右之氣泡密集地分散於例如透明之樹脂片內部、或藉由於樹脂片或金屬板等上蒸鍍銀或鋁等反射率較高之材料而構成。

LED 6係點狀光源，如圖1所示，於導光板1之短邊側之側面附近分別並排設置複數個。例如，可於單側配置72個，於兩側配置144個LED 6。又，導光板1之厚度方向之中心與LED 6之厚度方向之中心一致。

(關於導光板1之細節)

接著，針對導光板1之形狀細節，利用圖2至圖18進行說明。

圖2係顯示導光板1之外觀。如圖2所示，導光板1形成為大致長方體形狀。包含：入射面10，其係使自圖1所示之LED 6出射之光入射；出射面11，其係使自入射面10入射之光出射；傳播反射面12，其係與出射面11對向之面，並且使自入射面10入射之光朝向出射面11傳播反射；及側面13，其係鄰接於該等面。該等面全部進行精加工成光學平面。如圖2所示，將與入射面10平行而與側面13垂直之方向設為X方向，將與入射面10垂直而與側面13平行之方向設為Y方向，將與入射面10平行而與出射面11垂直之方向設為Z方向。

於圖3說明圖2之A部細節。如圖3所示，於傳播反射面12，與入 射面10大致平行地，配置有複數個於X方向延伸之稜鏡槽12a。以與入射面10垂直之平面觀看稜鏡槽12a時之剖面為大致V字形狀或大致梯形形狀。又，稜鏡槽12a之深度於導光板1之中央設為最大而隨著朝向入射面10而連續變淺。於實施形態1中，定義為稜鏡間距(Prism Pitch)為500μm，稜鏡槽12a之深度為4μm至70μm之範圍。再者，稜鏡形狀、稜鏡間距、稜鏡深度可根據如出射面11之亮度分佈或視角特性之光學特性而進行適當變化。

圖4係顯示傳播反射面12之概略光路圖。如圖4所示，藉由設置稜鏡槽12a，可於光照射至稜鏡槽12a時，使光之傳播反射方向變化。而且，藉由如上所述般(於Y方向)增減稜鏡槽12a之深度，可增減形成於稜鏡槽12a之斜面之面積，從而使傳播反射至出射面11側之光量變化。又，藉由根據必要之光學規格，使稜鏡角度θ1、θ2適當變化，可改變出射面11之光之出射角度。

圖5係顯示圖2之Y1-Y1線之剖面之自背光單元出射之光之亮度分佈。由於以導光板1之中央部較深而於入射面10附近較淺地設定稜鏡槽12a(圖3)之深度，故如圖5所示，距導光板1之中央部越近亮度越高。如此，可藉由調節稜鏡槽12a之形狀，而使出射之光之亮度分佈產生變化。

如圖3所示，於出射面11形成有：傳播區域11a，其與入射面10鄰接，一面使入射之光擴散一面傳播；擴散傳播輔助區域11b，其與傳播區域11a於Y方向上鄰接，一面使傳播之光擴散一面傳播；及擴散傳播區域11c，其與擴散傳播輔助區域11b於Y方向上鄰接，一面使傳播之光擴散一面傳播。

傳播區域11a係不具有稜鏡突起，經精加工為光學平面之平面，表面粗糙度以Rt=0.03以下定義。由於在傳播區域11a不存在稜鏡突起，故大部分光會全反射，而向擴散傳播輔助區域11b及11c傳播。如 此，於傳播區域11a中，由於向視覺辨識方向之出射光量相對於入射光量變少，故向視覺辨識方向之出射光量係依據除了傳播區域11a以外之2個區域(擴散傳播輔助區域11b、擴散傳播區域11c)而大致決定。

此處，於圖6顯示於先前之導光板中，起因於LED設置間距變寬而產生之暗部產生部位之概略圖。如圖6所示，當LED 6之設置間隔(LED設置間距)變寬時，易於導光板101之出射面11之入射面10附近產生暗部A2。

於本實施形態1中，為了防止如此之暗部A2之產生，而於圖3所示之出射面11之鄰接於入射面10之區域設置傳播區域11a。藉由設置傳播區域11a，可將依存於LED配置位置及指向特性而產生之暗部收納於有效發光區域外即傳播區域11a。進而，可不對有效發光區域(本實施形態1中為擴散傳播區域11c)造成因來自光源之熱而使導光板1伸縮之影響。

接著，針對傳播區域11a(圖3)之範圍設定，利用圖7進行詳細說明。圖7係顯示自出射面11側觀看導光板1之入射面10附近時自LED 6發出之光之光路。於圖7中，線R係自LED 6之指向特性之半值角(half-value angle)出射之光線。此處，於出射面11之由線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中，並依存於LED配置位置及指向特性而產生。如圖7所示，交叉部A22及暗部A2之範圍係根據LED設置間距Lp、LED單體之寬度Lw、及LED之指向性而變化。

圖8係顯示圖7之A23部之放大細節圖。

如圖7、8所示，若將自LED 6向導光板1之入射角設為θi，折射角設為θr，自LED 6至導光板1之間之折射率設為n1、導光板1內之折射率設為n2，自LED 6至入射面10之距離設為Ld1，自入射面10至交叉部A22之距離(暗部產生距離)設為Ld，則根據斯奈爾定律，導出以下 之式。

[數1]n1×sin(θ i)=n2×sin(θ r)

若展開數1之式，則進一步導出以下之式。

[數2]Ld=[Lp/2-Ld1×tan(θ i)]×tan(90-θ r)

如由數2之式可知般，傳播區域11a之範圍只要以暗部產生距離Ld為標準而設定即可。

如圖3所示，於擴散傳播區域11c形成有稜鏡突起。自上方(Z方向)觀看導光板1時，稜鏡突起係以與入射面10垂直之方向(Y方向)延伸，且與形成於傳播反射面12之稜鏡槽12a大致正交之方向延伸之方式形成。

圖9係顯示圖2之A部之導光板1之俯視圖。如圖9所示，形成於擴散傳播輔助區域11b之稜鏡之脊11b1、形成於擴散傳播區域11c之稜鏡之脊11c1係相互連接，而形成連續之脊。

由於自不同角度觀看導光板1之形狀，故於圖10顯示圖9之Y2-Y2線之導光板1之剖面圖，於圖11顯示圖9之X1-X1線之導光板1之剖面圖。於圖10中，H1係擴散傳播區域11c之稜鏡高度，且θ3係擴散傳播輔助區域11b之傾斜度。

如圖11所示，在與稜鏡之延伸方向垂直之剖面(與入射面10平行之突起剖面)中，所有形成於擴散傳播區域11c(圖9、10)之稜鏡上端並非為直線形狀，而是相對於稜鏡之斜面長度賦予一定比例之(上方為凸狀之)彎曲部R。又，θ4係顯示形成於擴散傳播輔助區域11b及擴散傳播區域11c之稜鏡之頂角。

於圖11中，虛線部表示彎曲部R。彎曲部R與稜鏡之直線部S(直 線部S1及S2)以切線連結之方式而形成。

以上，於圖9-11中，雖對於出射面11之有效發光區域之整面，形成有於上端賦予一定比例之彎曲部R之同樣之稜鏡突起之情形予以說明，但於如此之情形以外，亦考慮如利用以下之圖12-18說明之其他出射面之形狀。

(於出射面未形成稜鏡突起之情形)

圖12係顯示於出射面411作為未形成稜鏡突起之平面而構成之情形時，於與入射面410平行之剖面(XZ剖面)觀看導光板401時之光路概略圖。

如圖12所示，於出射面411未形成稜鏡突起之情形時，自LED 6入射之光通過入射面410進入導光板401，於導光板401內反復進行反射/折射後，以相對於正面方向具有擴展之狀態自出射面411出射。於分割發光時，因該光之擴展而導致光出射至不必要之範圍，從而成為使光之特性惡化之因素。圖13中顯示對於作為該結果而產生於導光板401之出射面411之現象，自出射面411之上方(Z方向)觀看之圖。

圖13係顯示於出射面411整體作為平面部分而形成，而未形成稜鏡突起之情形時，產生於出射面411之斑點A3/明線A4。

首先，對產生於入射面410附近之區域之斑點A3進行說明。如圖13所示，於出射面411之入射面410附近之區域，藉由使光集中於LED 6之正面方向而取出，而於周圍亦產生明亮部分即斑點A3。如圖12所示，存在有於出射面411中越靠近LED 6之正面方向(Y方向)，光之入射角越小之傾向，故易取出光。另一方面，由於距LED 6之正面方向越遠，入射角越大而使光全反射，故難以取出光。

另一方面，於距入射面410一定程度之距離內，起因於LED 6之指向性影響所致之光強度產生不均衡，而於光變強之LED 6之正面方向產生明線A4。再者，進而由於成為一定程度之距離時受到自其他 LED 6出射之光之影響而使光之強度平均化，故明線A4消失。如此，斑點A3及明線A4係較大依存於LED 6之指向性而產生者，於出射面411整體未形成稜鏡突起之情形時，均於LED 6之正面方向產生。又，隨著LED設置間距變寬，或每1個LED之全光束變高，斑點A3/明線A4之區域與其周圍之區域之明暗差進一步變大。

(於出射面之有效發光區域之整面形成具有同樣之直線部之稜鏡突起之情形)

另一方面，圖14係顯示在於出射面511之有效發光區域之整面形成稜鏡突起之情形(於有效發光區域不存在平面部分之情形)時，以與入射面510平行之剖面(XZ剖面)觀看導光板501時之光路概略圖。

如圖14所示，稜鏡突起之剖面以直線部形成，未形成彎曲部。如圖14所示，於稜鏡突起形成於出射面511之有效發光區域之整面之情形時，自LED 6入射之光通過入射面510進入導光板501內部而反復進行反射/折射，其多數以聚光於出射面511之正面方向之狀態而自出射面511出射。因此，與於出射面511未形成稜鏡突起之情形相比，於分割發光時向不必要範圍之出射光量減少，光之直進性提高，分割發光特性提高。然而，於如此之情形時，亦產生如上所述之斑點/明暗線。

圖15係顯示於出射面511之有效發光區域之整體形成稜鏡突起之情形時發生之斑點A5、明線A6。於如此般形成具有同樣之直線部之稜鏡突起之情形時，與未形成稜鏡突起之情形不同，如圖15所示，於靠近LED 6之正面方向之部位(相當於圖13之A3部)光會全反射，於遠離LED 6之正面方向之A5部光不會全反射而自出射面511取出。因此，如圖15所示般，斑點A5發生自LED 6之正面方向偏離之位置。另一方面，明線A6係無論有無稜鏡突起，均發生於LED 6之正面方向。

(於出射面之有效發光區域，存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起部 分之兩者之情形)

如圖16所示，於導光板601中，於第2擴散傳播區域611d，不存在平面部分而僅存在稜鏡突起。另一方面，於擴散傳播輔助區域611b及第1擴散傳播區域611c，存在有稜鏡突起之部分與無稜鏡突起部分(平面部分)之兩者，且各部分係於X方向交互地形成。

圖17係顯示以與入射面610平行之剖面(XZ剖面)觀看擴散傳播輔助區域611b(圖16)及第1擴散傳播區域611c(圖16)時之光路概略圖。於擴散傳播輔助區域611b及第1擴散傳播區域611c中，藉由形成稜鏡突起，而與未形成稜鏡突起之情形相比，提高了光之直進性，提高了分割發光特性。

斑點/明暗線係藉由光之強弱而視覺辨識者，又，斑點之發生位置係隨稜鏡突起之有無而異。因此，藉由使形成於擴散傳播輔助區域611b及第1擴散傳播區域611c之稜鏡突起之高度自某一範圍平滑地變化，而使稜鏡突起之斜面之角度變化並控制光之出射方向，從而實現光之強度均一化。藉此可防止斑點/明暗線之發生。

具體而言，於圖18中，使擴散傳播輔助區域611b及第1擴散傳播區域611c之稜鏡高度越遠離入射面610(於Y方向)越增加(高度H3至高度H4)。將第2擴散傳播區域611d之稜鏡高度設為一定。又，於擴散傳播輔助區域611b中，使區域長度L611b根據擴散性而適當變化，且根據加工之車刀形狀而適當變化。其結果，根據區域長度L611b與高度H3而決定傾斜度θ5。

然而，於上述稜鏡構成中，雖因有效發光區域中存在之複數個稜鏡之影響，而可改善自正面方向之視覺辨識性，但無法改善自角度方向之視覺辨識性。圖19中顯示上述稜鏡構成(圖16-18)之導光板上之視覺辨識性確認結果、實施形態1之導光板(圖9-11)上之視覺辨識性確認結果。具體而言，圖19(A)係顯示於圖16所示之出射面611之有 效發光區域，存在有稜鏡突起部分與無稜鏡突起部分之兩者之情形之導光板上之亮度分佈。又，圖19(B)係顯示於圖3所示之出射面11之有效發光區域之整面，形成有於上端賦予一定比例之彎曲部之同樣之稜鏡突起之情形之導光板上之亮度分佈。再者，如圖19(C)所示，確認視覺辨識性時之視覺辨識方向(即評估角度方向)即角度θ6，於本實施形態1中，係距導光板601之出射面611之法線之角度。

如圖19(A)所示，可知在出射面611之有效發光區域，存在有稜鏡突起部分與無稜鏡突起部分之兩者之情形(圖17)時，角度θ6於接近於0°之正面方向於視覺辨識性方面不存在較大問題，但於角度θ6為60°以上時，視覺辨識性惡化。具體而言，於角度θ6為60°以上時，入光部附近(圖示上方)發生亮線不均，相對於此，自入光部遠離時亮度急劇地變化。其理由為藉由第1擴散傳播區域611c(圖16)之稜鏡，使光之傳播方向變化，而與第2擴散傳播區域611d(圖16)之光之傳播方向產生差異。由以上可知，難以於有效發光區域內利用複數個稜鏡，一面維持分割發光特性，一面完全地消除斑點/亮線不均。如此之亮線不均之變化係隨擴散傳播輔助區域611b及第1擴散傳播區域611c之稜鏡面而變化。即，隨著第1擴散傳播區域611c之稜鏡面之3維角度、或LED之指向性、導光板601之折射率而變化。

(於出射面11之有效發光區域之整面，形成有於上端賦予一定比例之彎曲部之同樣之稜鏡突起之情形)

另一方面，於本實施形態1中，如圖9所示，於導光板1之擴散傳播區域11c，不存在平面部分而僅存在稜鏡突起。又，擴散傳播輔助區域11b形成於有效發光區域外。具有圖11所示之彎曲部R之剖面形狀之情形之光路係藉由彎曲部R之彎曲形狀而分散光。因此，難以產生起因於使光集中於特定方向而出射之斑點或亮線/暗線(圖13或圖15)。又，如圖19(B)所示，於上述稜鏡構成中之導光板上之視覺辨識性方 面，可知於正面方向於視覺辨識性並無太大問題，於角度θ為60°以上之角度方向視覺辨識性亦不會惡化。其理由為藉由於稜鏡之直線部S具有確保分割發光特性之功能，且於稜鏡上端之彎曲部R具有消除入光部之斑點/亮線不均之功能，可一面維持分割發光特性，一面消除斑點/亮線不均。

具體而言，於圖10中，使擴散傳播輔助區域11b之稜鏡高度越遠離入射面10(於Y方向)越增加，而將擴散傳播區域11c之稜鏡高度設為一定。於實施形態1中，將擴散傳播區域11c之高度H1設為32.5μm，將上端之彎曲部R(圖11)之半徑設為20μm。又，傳播區域11a、擴散傳播輔助區域11b、擴散傳播區域11c之區域長度滿足L11b<L11a<L11c之關係。稜鏡上端之彎曲部R具有主要防止出射面11之斑點/明暗線發生之作用，直線部S具有主要控制導光板1之視角特性之作用。

針對傳播區域11a、擴散傳播輔助區域11b、擴散傳播區域11c之角色，進一步詳細說明。傳播區域11a具有防止起因於LED設置間距及指向性所致之斑點發生或因來自光源之熱之影響所致之導光板1伸縮之作用。擴散傳播輔助區域11b具有為了抑制斑點發生而輔助擴散傳播區域11c之角色，於LED 6之指向性較強之情形時更為有效。擴散傳播區域11c藉由於稜鏡上端形成彎曲部R，不僅可抑制斑點/明暗線，而且可使未發生斑點/明暗線之範圍之光之出射方向聚光於正面方向。

於實施形態1中，擴散傳播輔助區域11b之傾斜角度θ3設定為3°。傳播區域11a、擴散傳播輔助區域11b之區域長度L11a、L11b分別設為約2mm、約0.7mm。又，亦可為LED設置間距越短傳播區域11a之區域長度L11a越短，LED設置間距越長傳播區域11a之區域長度L11a越長。針對H1、L11b、L11c，亦根據LED設置間距及每1個LED所具有之全光束而適當變化。又，如圖11所示，出射面11之稜鏡形狀之配置 間距P設為65μm，頂角θ4設為約90°。於本實施形態1中，該等數值亦根據必要之光學特性而適當變化。

(構成稜鏡突起之直線部S與彎曲部R之比例)

此處，針對構成稜鏡突起之直線部S與彎曲部R之比例，利用圖20進行說明。圖20(A)-(D)係顯示藉由使特定之LED發光，而對特定之分割發光範圍進行分割發光之情形之入光部附近之導光板上之亮度分佈(俯視)、剖面亮度圖表(A-A剖面、B-B剖面、C-C剖面、D-D剖面)、及特性評估。

圖20(A)係顯示形成具有同樣之直線部之稜鏡突起之情形，圖20(B)係顯示於出射面之稜鏡中直線部之長度：彎曲部之長度之比率設為1：0.6之情形，圖20(C)係顯示於出射面之稜鏡中直線部之長度：彎曲部之長度之比率設為1：0.3之情形，圖20(D)係顯示於出射面之稜鏡中直線部之長度：彎曲部之長度之比率設為1：1之情形。再者，於剖面亮度圖表中，X軸(位置)表示距導光板之側面之距離(mm)，Y軸表示自正面側測定之正面亮度(cd/m²)。

圖20(A)係於出射面側之有效發光區域之整面形成具有如圖14所示之同樣之直線部S之稜鏡突起之情形之導光板上之亮度分佈圖之確認結果。如圖20(A)所示，可知於入光部附近(圖示左側)出現較大亮度差。又，當確認剖面A-A之亮度圖表時，可知明部之亮度aa相對於發光面之暗部之亮度bb為4~5倍左右。因該影響而辨識到斑點。

圖20(B)係於有效發光區域之整面，形成如圖11所示之於上端賦予一定比例之彎曲部R之同樣之稜鏡突起之情形之導光板上之亮度分佈圖及剖面B-B之亮度圖表。於實施形態1中，直線部：彎曲部之比例設為1：0.6。如圖20(B)所示，可知於入光部附近，上述亮度差已緩和1.5~2倍左右。

又，圖21中顯示此時之導光板之試作結果。圖21(A)係導光板上 之發光照片，圖21(B)係於導光板上放置擴散片之狀態之發光照片，圖21(C)係於導光板上放置擴散片與稜鏡片之狀態之發光照片，圖21(D)係於導光板上放置擴散片與稜鏡片與光學片之狀態之照片。如圖21(E)所示，作為確認視覺辨識性時之視覺辨識方向，使用距導光板之出射面之法線之角度θ6。再者，圖21(A)-21(D)顯示角度θ6為0°之情形與70°之情形之結果。

如圖21(D)所示，可知以組合所有片材而成之狀態可消除斑點/亮線。

回到圖20，圖20(C)係直線部之長度：彎曲部之長度之比例設為1：0.3之情形之亮度分佈圖及剖面C-C之亮度圖表。圖20(D)係直線部S之長度：彎曲部R之長度之比例設為1：1之情形之亮度分佈圖及剖面D-D之亮度圖表。如圖20(C)、20(D)所示，可知與圖20(B)之情形同樣地，光不均(亮線不均)及分割發光特性兩者之特性良好。

由圖20(A)~20(D)所示之結果，可知藉由使稜鏡之直線部之長度：彎曲部之長度之比率變化，而改變亮度差之程度。該變化量只要根據設置於導光板上之光學片之特性適當變更即可。更具體而言，雖藉由減小導光板上之亮度之振幅差而改善了斑點不均，但若彎曲部R之長度變得過大，則會導致分割發光特性惡化。因此，稜鏡突起之入射面與平行方向之剖面形狀為山形狀(向上方凸狀)，當山形狀之直線部S之長度與彎曲部R之長度之比例滿足0.3≦(彎曲部R之長度)/(直線部S之長度)≦1.0時，可兼具確保分割發光特性與消除斑點/亮線不均而較佳。

如上所述，根據本實施形態1之導光板1，平面部分即傳播區域11a抑制了因來自光源之熱引起之導光板之伸縮之對有效發光區域造成之影響。又，擴散傳播輔助區域11b及擴散傳播區域11c藉由同樣地形成於上端具有彎曲部R之稜鏡突起，而使出射光均一化並抑制斑點/ 明暗線之發生，且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之形狀，可不損及分割發光特性及光之利用效率，且抑制斑點/明暗線。

(實施形態2)

針對本發明之實施形態2之面狀光源裝置，一面參照圖22~圖27一面進行說明。

圖22係顯示本實施形態2之導光板21，圖23、24分別為圖22之B部之導光板21之立體圖及俯視圖。於圖22中，出射面31係使自入射面10入射之光出射之面。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(圖2)相比較，僅導光板之出射面之形狀不同，其他構成與上述實施形態1相同。具體而言，於本實施形態2中，於出射面上，設置2個稜鏡突起之凹槽，且使該凹槽之配置比例根據LED設置間距及每1個LED所具有之全光束而變化。

如圖23所示，所謂2個凹槽之稜鏡突起係具有控制來自導光板21之光出射方向之角色之包含擴散傳播輔助區域31b與擴散傳播區域31c之稜鏡突起凹槽G1、包含擴散傳播輔助區域31e與擴散傳播區域31f之稜鏡突起凹槽G2。藉由使該等稜鏡突起凹槽G1、G2之配置比例變化，可使光之出射方向局部地變化，可實現分割發光特性之提高及斑點/明暗線之抑制。關於稜鏡突起之細節將於後述。

如圖24所示，於稜鏡突起凹槽G1中，形成於擴散傳播輔助區域31b之稜鏡之脊31b1及形成於擴散傳播區域31c之稜鏡之脊31c1係相互連接。同樣地，於稜鏡突起凹槽G2中，形成於擴散傳播輔助區域31e之稜鏡之假想脊31e1及形成於擴散傳播區域31f之稜鏡之假想脊31f1亦相互連接。

圖25係顯示圖24之Y3-Y3線之剖面圖(稜鏡突起凹槽G1)，圖26係顯示圖24之Y4-Y4線之剖面圖(稜鏡突起凹槽G2)。圖27係顯示圖 24之X2-X2線之剖面圖。

於圖27中，稜鏡突起凹槽G1係於上端具有直線形狀之稜鏡突起，稜鏡突起凹槽G2係具有圓形狀剖面(上端為彎曲部)之稜鏡形狀。稜鏡突起凹槽G1之稜鏡具有確保分割發光特性之角色，稜鏡突起凹槽G2之稜鏡具有抑制斑點/亮線之角色。其理由為稜鏡突起凹槽G1之稜鏡(直線形狀)具有使光朝向特定方向之效果，稜鏡突起凹槽G2之稜鏡(R形狀)具有使光於不特定方向分散之效果。

利用圖25，對稜鏡突起凹槽G1之稜鏡突起形狀進行說明。如圖25所示，使擴散傳播輔助區域31b之稜鏡高度越遠離入射面10(於Y方向)越增加，根據其傾斜度θ7而決定擴散傳播輔助區域31b之長度L31b。又，將擴散傳播區域31c之稜鏡高度H5設為一定。於實施形態2中，圖25所示之區域長度L31a、L31b、L31c滿足L31b≦L31a<L31c之關係。L31b主要具有輔助入射面10之光之擴散傳播之角色，L31c主要具有控制導光板21之視角特性之角色。關於具體作用，與上述實施形態1所示者相同。

接著，利用圖26對稜鏡突起凹槽G2之稜鏡突起形狀進行說明。如圖26所示，於本實施形態2中，使擴散傳播輔助區域31e之稜鏡高度越遠離入射面10越增加，根據其傾斜度θ8而決定擴散傳播輔助區域31e之區域長度L31e。又，將擴散傳播區域31f之稜鏡高度H6設為一定。於實施形態2中，圖26所示之區域長度L31a、L31e、L31f滿足L31e≦L31a<L31f之關係。區域長度L31e、L31f主要具有控制入射面10之斑點/明暗線之角色。

雖將配置具有圖25所示之剖面形狀之稜鏡突起凹槽G1與具有圖26所示之剖面形狀之稜鏡突起凹槽G2之比例於圖23中設為1：1，但亦可適當變化。稜鏡突起凹槽G1之稜鏡高度H5、稜鏡突起凹槽G2之稜鏡高度H6亦可根據LED設置間距及每1個LED所具有之全光束之變 化而適當變化。藉此可進一步實現光強度之均一化，可不損及分割發光特性及光之利用效率，而抑制斑點/明暗線。

如以上所述，根據本實施形態2，與實施形態1同樣地，於邊射式背光中，藉由根據使用之LED 6之個數及LED設置間距而使出射面31之形狀變化，可不損及光之利用效率，不依存於LED 6之配置間隔，以最小限度之LED 6之個數以不損及分割發光特性，省電力地自LED 6高效地取出光。進而，藉由消除斑點/明暗線，可實現不損及均一性之導光板21。又，於分割發光特性方面，可降低向導光板21之短方向之不必要區域之光洩漏量。

再者，本發明並非限定於上述實施形態1、2，而可實施其他各種態樣。例如，於上述實施形態1、2中，亦可採用不存在擴散傳播輔助區域11b、31b之構成。

圖28、29係於上述實施形態1中，不存在擴散傳播輔助區域11b時之變化例之導光板41之立體圖及俯視圖。圖30係圖29之Y5-Y5線之導光板41之剖面圖。由於圖29之X3-X3線之導光板41之剖面圖與上述實施形態1之圖11相同，故省略說明。

進而，圖31、32係於上述實施形態2中，不存在擴散傳播輔助區域31b時之變化例之導光板61之立體圖及俯視圖。圖33係圖32之Y6-Y6、Y7-Y7線之導光板61之剖面圖。由於圖32之X4-X4線之導光板61之剖面圖與上述實施形態2之圖27相同，故省略說明。

由於上述變化例除了不存在擴散傳播輔助區域11b、31b之方面以外與上述實施形態1、2相同，故省略對各構成要素之詳細說明。配置於有效發光區域外之擴散傳播輔助區域11b、31b相對於有效發光區域而言為微小之範圍，不會對導光板1、21之品質造成太大影響。藉由成為未形成擴散傳播輔助區域11b、31b之構成，可防止於擴散傳播輔助區域11b、31b產生之微小之光損耗。

又，於上述實施形態1、2及變化例中，雖對以YZ剖面觀看時稜鏡突起之上端形狀形成為圓弧狀時予以說明，但亦可為形成為包含橢圓之曲線之情形。又，雖對與入射面平行之剖面之稜鏡突起之剖面形狀為V字形狀之情形予以說明，但亦可採用其他各種形狀。

又，圖中所示之光路或各構成要素之比例尺等係用以說明而模式性表示，並未與實際之光路或比例尺等一致。

再者，藉由適當組合上述各種實施形態中之任意實施形態，可取得分別所具有之效果。

本實施形態之導光板、背光單元及面光源裝置可使用於液晶電視、平板終端、筆記型電腦等之背光源，照明裝置之發光裝置等。

本發明係一面參照附加圖式一面與較佳之實施形態關連而充分揭示，但對熟知該技術者而言當可明瞭各種變形或修正。如此之變形或修正只要不脫離附屬申請專利範圍之本發明範圍，則均可理解為包含於其中。

2012年6月25日申請之日本專利申請案No.2012-141879號之說明書、圖式及申請專利範圍之揭示內容係作為整體參照而引入本說明書中。

1‧‧‧導光板

2‧‧‧擴散片

3‧‧‧稜鏡片

4‧‧‧光學片

5‧‧‧反射片

6‧‧‧LED

11‧‧‧出射面

Claims (8)

1. 一種導光板，其特徵在於包含：入射面，其係使自複數個點光源出射之光入射；出射面，其係相對於上述入射面垂直，且使自上述入射面入射之上述光出射；及傳播反射面，其為與上述出射面對向且相對於上述入射面垂直之面，並且使自上述入射面入射之上述光朝向上述出射面傳播反射；且於上述傳播反射面，形成有與上述入射面平行延伸之複數個稜鏡槽；位於上述出射面上與上述入射面鄰接之區域之傳播區域形成有平面部分，位於上述出射面上與上述傳播區域鄰接之區域之擴散傳播輔助區域形成有複數個第1稜鏡突起，上述第1稜鏡突起之高度並非一定而係有變化；位於上述出射面上與上述擴散傳播輔助區域鄰接之區域之擴散傳播區域形成有與上述入射面垂直延伸之複數個第2稜鏡突起，上述第2稜鏡突起之高度係為一定，上述第2稜鏡突起包含於上端具有彎曲部之突起；於設傳播區域之長度為La，擴散傳播輔助區域之長度為Lb，擴散傳播區域之長度為Lc時，Lb<La<Lc。
2. 如請求項1之導光板，其中上述第1稜鏡突起與上述第2稜鏡突起包含與上述入射面為平行方向之突起剖面之上端以彎曲部構成之稜鏡突起及與上述入射面為平行方向之突起剖面之上端以直線部構成之稜鏡突起。
3. 如請求項1之導光板，其中上述第1稜鏡突起與上述第2稜鏡突起之與上述入射面為平行方向之剖面形狀為山形狀，且上述山形狀之直線部之長度與上述彎曲部之長度之比例滿足 0.3≦(彎曲部之長度)/(直線部之長度)≦1.0。
4. 如請求項1之導光板，其中形成於上述傳播反射面之上述第1稜鏡突起與上述第2稜鏡突起之高度自上述入射面朝向上述導光板之中央一定或連續地增加。
5. 如請求項1之導光板，其中上述稜鏡突起之各稜鏡脊以包含直線之曲線形成。
6. 如請求項1之導光板，其中上述稜鏡槽係以上述導光板之中央之槽深度設為最大而隨著朝向上述入射面連續變淺地形成。
7. 一種背光單元，其包含如請求項1至6中任一項之導光板、及複數個點光源。
8. 一種面光源裝置，其包含：如請求項1至6中任一項之導光板；至少1個擴散片；至少1片稜鏡片；控制來自上述導光板之光之複數個光學片；反射片，其係隔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；及LED。