CN101932872A - 面光源元件和具备其的图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面光源元件，其通过提高来自作为面光源元件所必需的该支承框(12)开口区域的出射光，从而即使将面光源元件大型化或者薄型化也能够在观察方向上明亮地照明。本发明的面光源元件，使用了在底面(7)侧具备剖面为V字形的凹条(9)的棱镜图案的导光板(1)，其特征在于，该导光板(1)将棱镜图案从由支承框(12)开口部的端部进入到入射端面侧的下述算式所示的角度θ为20°～60°的范围内的位置起，朝向导光板中央部方向设置，该算式是：L＝T·tanθ，T是导光板(1)的厚度(mm)，L是从液晶面板支承框(12)的内侧的开口边界起向支承框(12)背面的进入距离(mm)。

Description

面光源元件和具备其的图像显示装置

技术领域

本发明涉及具有多个一次光源的边缘光(edge light)方式的面光源元件和使用了其的图像显示装置，特别涉及要求高画面品质的液晶显示装置、照明看板装置等中使用的边缘光方式的面光源元件和使用了其的图像显示装置。

背景技术

在用于图像显示装置的面光源元件中，有直下方式和边缘光方式的两种方式。

直下方式的面光源元件在形成发光面的板状部件的背面配置多个一次光源。该方式具备由于在发光面的背面配置光源所以容易大型化的特征，广泛用作具备液晶显示装置的电视接收机的显示部。通常，形成发光面的板状部件由称为扩散板、棱镜片、扩散片等的多个光学片构成。

另一方面，边缘光方式的面光源元件具备由于一次光源位于导光板的侧面所以与直下方式的面光源元件相比能够有效实现薄型化的特征，广泛用作便携用笔记本电脑、监视器等的显示部。从一次光源射出的光在由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等透明高分子构成的透明板状的导光体内部弯曲传播，从作为在该导光体上具有两个的主面中的一方的出射面，向液晶面板射出。此外，为了使从导光体射出的光进一步会聚而实现高亮度化，使用称为棱镜片、扩散片的光学片。

为了在该导光体中提高光利用效率，例如在作为在透明板状的导光体(导光板)上具有两个的主面中的一方的反射面，实施白色点的印刷，并对点的大小、密度进行调整，以使面光源装置发光面中的观察方向的亮度分布变得均匀。同样使用点尺寸为100～500μm、高度为10～50μm左右的圆盘状而且其顶面被粗面化的图案(pattern)被直接赋形于导光板的反射面的方式。

此外，对于上述印刷方式的导光体，还提出有赋予进一步提高光利用效率的图案的导光体(专利文献1～3)。

例如，在专利文献3中记载了在出射面和底面的至少一面具有剖面为梯形的凹或凸状的导光体。由此，将从入射端面入射的光取入底面并使其反射光向出射面方向高效地反射。此外，通过使用该导光体并经由在出射面形成的梯形的凸条从出射面射出，从而在入射端面在垂直的方向入射的光能够以接近正面方向的角度射出。

专利文献1：日本特开平10-282342号公报

专利文献2：日本特开2003-114432号公报

专利文献3：国际公开公报WO2006/013969A1

发明内容

发明要解决的问题

近年来，市场上强烈要求面向电视的图像显示装置的大型化、轻量化、薄型化、低功耗化。

在大型化方面，直下方式是有效的。通过以直下方式狭窄地配置一次光源、或者将LED光源等配置在棋盘式格子上，从而确保画面品质并实现背光源部的薄型化。但是光源件数的增加、随之产生的功耗的增加却成为问题。此外，由于作为发光面使用厚度薄的扩散板，所以当使该扩散板与背面的一次光源过于接近时就会产生光源的明暗不均映入到发光面的问题，因此在薄型化方面是有限度的。

因此，对在薄型化方面有效的侧缘(side edge)方式进行了研究，但是由于当大型化时从导光板的入射端面至导光板中央的距离变长，当薄型化时从导光板的进光端面向导光板内部入射的能量减少，所以越发会引起在导光板中央的亮度降低而成为问题。

虽然为了弥补该亮度降低，近年来开始使用小型且放出强光束的LED光源等，但是仍未能达到所需亮度。

本发明的目的是：提供一种面光源元件和提供一种具备该面光源元件的图像显示装置，其中该面光源元件有效利用了将液晶面板和导光板结合起来的液晶面板支承框的开口尺寸比导光板的尺寸小这一情况，通过提高来自作为面光源元件所需的该支承框开口区域的出射光，即通过使从一次光源发出的光量在有效的范围、有效的观察方向上集中射出，从而即使将面光源元件大型化或者薄型化，也能够在观察方向上明亮地照明。

用于解决问题的方案

本申请第一发明是使至少1个一次光源配置于导光板的侧面的边缘光方式的面光源元件，该导光板具有出射面、与该出射面相向的底面、以及使从在至少一侧面设置的一次光源射出的光入射的入射端面，在上述导光板的底面侧具备反射光的反射单元，在上述导光板的出射面侧具备支承光学片和液晶面板的液晶面板支承框，将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线设为Z轴，上述一次光源与X轴平行地配置，上述反射单元、上述导光板、光学片、液晶面板支承框与上述X-Y平面平行地配置，在Z轴方向上按照上述反射单元、上述导光板、光学片、液晶面板支承框的顺序构成，上述导光板的入射端面与上述X-Z平面平行，在上述底面形成有由与X轴平行的多个凹条构成的图案，在该多个凹条的入射端面侧具有与X轴平行的斜面，而且，该斜面的相对于上述底面的斜度实质上为25度以上45度以下，将液晶面板支承框的内侧的开口边界中的跟X轴平行的边与上述Y-Z平面的交点、和上述底面的由与X轴平行的凹条构成的图案从入射端面起最初设置的点连结起来的直线，与Z轴所成的角度设为θ，在这种情况下，将从液晶面板支承框的开口边界起进入该支承框背面的距离设为L，上述底面的由与X轴平行的凹条构成的图案，从满足下述算式的位置起开始配置，角度θ为20°至60°，该算式是：L＝T·tanθ，T是导光板的厚度(mm)，L是从液晶面板支承框的内侧的开口边界起向支承框背面的进入距离(mm)。

此外，第二发明是，根据上述第一发明所述的面光源元件，其特征在于，上述一次光源在上述导光板的相向的两个入射端面分别配置，上述多个凹条相对于上述两个入射端面，分别具有与X轴平行的上述斜面。

此外，第三发明是，根据上述第一或者第二发明所述的面光源元件，其特征在于，在上述导光板的底面形成的凹条的剖面为V字形。

此外，第四发明是，根据上述第一或者第二发明所述的面光源元件，其特征在于，在上述导光板的底面形成的凹条的剖面为梯形。

此外，第五发明是，根据上述第一～第四任一发明所述的面光源元件，其特征在于，在上述导光板的出射面形成有由与Y轴平行的多个凸条构成的图案。

此外，第六发明是，根据上述第五发明所述的面光源元件，其特征在于，在上述导光板的出射面形成的凸条的剖面为梯形。

此外，第七发明是一种图像显示装置，其特征在于，在上述第一～第六任一发明所述的面光源元件的出射面一侧具备透射型显示元件。

发明效果

本申请第一发明的面光源元件为边缘光方式的面光源元件，本发明的面光源元件所具备的导光板的与出射面相向的底面的凹条，将从液晶面板支承框的开口边界起进入该支承框背面的距离设为L，从满足下述算式的位置起开始配置，角度θ为20°至60°，通过调整为上述方式，从而具有能够提高导光板中央部处的亮度、而且能够抑制在液晶面板支承框的边界的光泄漏的功能。

L＝T·tanθ                     (1)

T：导光板的厚度(mm)

L：从液晶面板支承框的内侧的开口边界起向支承框背面的进入距离(mm)

此外，如上述第二发明那样，上述一次光源在上述导光板的相向的两个入射端面分别配置的情况下，与在一个入射端面具有两条一次光源的情况相比能够提高从一次光源向导光板的入射效率，而且由于能够从两个入射端面入射所以在具有相同亮度性能时能够减少导光板的厚度，关系到面光源元件的薄型化。此外，由于在两端具有入射端面，所以只要对从单侧的入射端面起到入射端面与相向的入射端面的中心线为止的出射区域，调整面亮度分布即可，因此与具有一个入射端面的导光板相比面亮度分布的均匀化更容易。

此外，如上述第三发明那样，当在上述导光板的底面设置的凹条的剖面为V字形时，由于在该导光板内导光的光之中、向V字形的凹条的入射端面侧的斜面直接入射的光发生全反射，所以能够以非常接近正面方向的角度射出，能够提高正面方向的亮度。

此外，如上述第四发明那样，当在上述导光板的底面设置的凹条的剖面为梯形时，能够与V字形同样地提高正面方向的亮度，而且由于在以根据注射模塑成形的制造法制作该导光板时，与金属模的脱模性优良，所以能够提高生产效率。

进而，如上述第五发明那样，在上述导光板的出射面配设有凸条的情况下，导光板的至少一个入射端面与X轴平行地设置，在该导光板的出射面与Y轴平行地配置凸条，以X轴方向为水平方向、Y轴方向为上下方向时，能够使来自导光板的底面的反射光通过在出射面配置的凸条而倾向于水平方向，因此能够改善视场角特性。

特别是如上述第六发明那样，对出射面的凸条将与由X轴和Z轴构成的平面平行的剖面的形状为梯形的凸条与Y轴平行地配设的情况下，通过使在该导光板的底面配设的凹条反射的光之中、与出射面的法线方向接近的光从梯形的上底面射出，从而能够使其保持原样地向正面方向射出而获得高亮度，进而在向梯形的斜面入射的情况下，由于能够在水平方向上扩展出射光，所以具有能够保持宽视场角特性的功能。

这样，本发明的面光源元件所具备的导光板，针对来自一次光源的入射光，通过使凹条在与出射面相向的底面配设于规定的位置，从而能够提高从正面观看出射面时的亮度。进而，由于当在出射面配设有凸条的情况下，能够控制来自该导光板的出射光的出射方向，所以能够提供高亮度而且视场角特性优良的图像显示装置。

附图说明

图1是表示本发明的面光源元件的一例的立体图。

图2是表示本发明的图像显示装置的一例的侧视图。

图3是通过本发明的面光源元件所具备的导光板的入射端面的中点并与Y轴平行的直线上的亮度的分布，分别地，(a)为θ不到20°的情况的亮度分布，(b)为θ超过60°的情况的亮度分布。

图4是表示本发明的面光源元件的一例的侧视图。

图5中(a)是说明从支承框开口边界引起光泄漏的情况的侧视图，(b)是本发明的面光源元件的一例，是说明能够抑制在支承框边界的光泄漏的情况的侧视图。

图6是说明在本发明的面光源元件所具备的导光板的出射面形成为凸条的梯形的示意图。

图7是表示本发明的面光源元件的一例的示意图，分别地，(a)、(b)为通过面光源元件的中心点的各自的X-Z剖面图、Y-Z剖面图。

图8是表示本发明的实施例和比较例中的面光源装置的结构的示意图。

图9是说明在本发明的面光源元件所具备的导光板的出射面突出设置的梯形的凸条的表面特性的图。

附图标记说明

1：导光板

2：凸条

3：凹条

4：一次光源

4a：发光组件

5：反射片

5a：扩散片

5b：棱镜片

6：出射面

7：底面

8：入射端面(侧面)

8a：反射端面(侧面)

8b：反射端面(侧面)

9：V字形凹条

10：面光源元件

11：光源反射器

12：支承框

13：金属框

14：液晶面板

15：光学片

具体实施方式

下面，对用于实施本发明的优选方式进行说明。另外，在以下附图中为了便于说明而通过各部的纵横比例尺任意变更的示意图来进行说明。

首先，本发明的面光源元件大致包括：作为由透明树脂等形成的平板状的透明构造体的导光板、在该导光板的一侧面配置的一次光源、以及在导光板的下表面配设的反射片。

导光板可以由光线透射率高的透明树脂构成。作为能够使用的透明树脂，例如可以广泛采用甲基丙烯树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、环状聚烯烃树脂等。

导光板的一面成为出射面，与该出射面相向地配置有底面。此外，在该导光板的至少一侧面配设有一次光源，该侧面成为入射端面。

在本发明中，该入射端面有至少一处即可，但是也可以为多处，在入射端面为一处的情况下，优选在入射端面以外的侧面形成有反射端面。

入射端面为两处的情况的典型例是，在彼此相面对的面上有一次光源的例子，反射端面形成于两侧面。两处的入射端面需要满足与在底面形成的凹条平行的条件，在出射面形成有凸条的情况下均需要与该凸条正交。

朝向该入射端面配设有一次光源。作为这样的一次光源可以使用任意的光源，既可以是冷阴极管、荧光管这样的线状光源，此外也可以是排列许多LED光源等点状光源而成为线状的光源。

本发明中在与导光板的底面接触的一侧具备反射光的反射单元，该反射单元拥有使从导光板的底面射出的光再次入射到导光板的功能。反射率为95％以上的，其光的利用效率高而优选。反射板的材质可以举出铝、银、不锈钢等的金属箔、白色涂饰、发泡PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂等。为了提高光的利用效率而优选材质反射率高的。其中可举出银、发泡PET等。此外，为了提高亮度均匀性而优选材质进行扩散反射的。其中可举出发泡PET等。

在本发明的面光源元件所具备的导光板中，在导光板的底面形成有以规定的间距形成的凹条。这些凹条以剖面的凹部在一个方向上延伸的方式形成。这些凹条的剖面形状可以为三角形、楔形、其它的多边形、波状或者半椭圆形等所希望的形状，但是凹条的一次光源侧斜面的、相对于底面的斜度实质上为25°至45°，该斜面相对于底面的平均斜度大致相等。当为45°以上时导光板的出射面的接近正面方向的角度的亮度的变化激烈，如果不非常多地载置扩散片就无法消除暗线。另一方面，当为25°以下时，即使使用住友3M公司制造的BEF片等光学片，也难以使向正面方向的出射光增加。

这里，可以是在底面形成的凹条随着远离一次光源，凹条的高度逐渐升高。此外，也可以构成为随着远离一次光源，形状逐渐不同。这样的形状逐渐不同的结构是指，例如包含：在具备剖面为梯形的凹条的情况下，在将梯形的凹条的斜面相对于底面所成的角保持为大致一定的状态延续的状态下梯形的上底和下底的长度逐渐不同的情况。通过这些结构能够进一步提高面内的亮度的均匀性。

此外，如图2所示，为了支承液晶面板而且将其固定于作为背光源的支承基板的金属框，而设置称为“Bezel”的液晶面板支承框。导光板与一次光源和用于将来自一次光源的光有效地入射到导光板的入射端面的光源反射板(反射器)成为一体，配置于支承框的背面，并固定于作为背光源的支承基板的金属框。在支承框的材质中优选着色为不使光透射的聚碳酸酯等的塑性材料。而且，通常支承框的开口区域根据导光板的吸湿变化、温度引起的尺寸变化、图像显示装置的设计性、装配工序中的操纵性而设定为比导光板的出射面尺寸小。

当将上述导光板的入射端面与上述X-Z平面平行地配置、在上述底面形成由与X轴平行的多个凹条构成的图案时，将图4所示的液晶面板支承框的内侧的开口边界中的跟X轴平行的边与上述Y-Z平面的交点、和上述底面的由与X轴平行的凹条构成的图案从入射端面起最初设置的点连结起来的直线，与Z轴所成的角度设为θ，在这种情况下，角度θ从20°到60°的范围内进行选择。

在图3的(a)中，表示了在θ不到20°的情况下，通过导光板的入射端面的中点、沿着与Y轴平行的直线测定出射面上的亮度时的支承框开口区域中的分布。在支承框边界处亮度降低而观察为暗部。此外，在图3的(b)中，表示了在θ超过60°的情况下，通过导光板的入射端面的中点、沿着与Y轴平行的直线测定出射面上的亮度时的支承框开口区域中的分布。在支承框边界处亮度变高而发生光泄漏。

角度θ优选在30°～55°的范围内设定，在低角度侧能够提高导光板中央处的亮度性能，在高角度侧能够抑制液晶面板支承框的开口边界处的亮度降低，因此，能够提高面内亮度的均匀性。

更优选在35°～50°的范围内设定，通过这些结构能够进一步提高正面方向的亮度性能与面内亮度均匀性的平衡。

在任一情况中，都是用于控制底面的构造以使得利用导光板的底面和反射片折射的光从出射面以所希望的强度射出，这些调整彼此组合或者与其它调整单元并用来进行。

特别是在本发明的面光源元件所具备的导光板中，在底面具备的凹条的剖面为V字形的情况下，V字形的凹条与入射端面平行地排列，当在上述范围配置V字形的凹条时，能够抑制支承框的开口边界处的光泄漏，能够改善画面品质。进而，当在该导光板上载置扩散片和棱镜片的情况下，能够进一步提高正面方向的亮度。

此外，在底面具备的各个凹条的、剖面的斜面的平均斜度在25°～45°的范围内，在视场角特性优良的方面优选在35°～45°的范围内、进而在高亮度而且视场角特性优良的方面更优选在37.5°～42.5°的范围内进行设定。高度在1μm～100μm的范围内进行设定，在减少条纹的方面优选在5μm～50μm的范围内、进而为了使一次光源附近的面亮度均匀化而更优选在5μm～20μm的范围内进行设定。

此外，在底面具备的凹条的剖面的形状为一定时容易进行光学设计，故优选。

此外，在底面具备的凹条的剖面的斜边为直线状的情况下，凹条的入射端面侧的与X轴平行的斜面相对于底面的平均斜度，为底面与斜面所成的剖面的内角即通常作为锐角的底角的平均值。

下面，将在导光板的底面形成有剖面为V字形的凹条的情况作为一例记载亮度提高的原理和能够在支承框的开口边界抑制光泄漏的原理。

从导光板的入射端面入射的光，通过在导光板的底面配置的凹条朝向正面方向从出射面射出，或者透过凹条暂时从导光板的底面出去，通过在下部配设的反射片进行扩散，再次入射到导光板并从出射面射出。当在支承框正下方超过本发明规定的范围地配置有该凹条时，凹条反射的光、从凹条暂时出去并通过反射片扩散而再次入射到导光板并在出射面方向射出的光，被支承框背面反射而再次返回到导光板内。由于在重复该情况的过程中产生了能量的损失，所以会使出射效率降低。

当将上述凹条配置在本发明要求的范围内的区域时，从导光板的入射端面入射的光，在导光板的底面与出射面之间全反射，同时由于能够在导光板的中心方向行进所以会避免上述的能量损失。而且，使向导光板的中央方向引导的光，在支承框开口区域及其附近通过在导光板的底面配置的凹条射出。即，在支承框正下方导光的期间不会使出射光率降低，故会达成亮度的提高。

此外，使用图5(a)，说明在支承框正下方超过本发明规定的范围配置有该凹条的情况下，在开口边界发生光泄漏而使外观恶化的理由。通过在液晶面板支承框正下方配置的凹条从导光板的入射端面入射的光，向出射面方向行进，本来是从导光板的出射面射出(虚线箭头)。但是，这些光通过支承框背面进行反射，再次返回到导光板内，通过导光板底面的凹条或者反射片再次引导向导光板的出射面，该光的一部分从支承框开口边界射出(实线箭头)。这样在支承框边界处，除了原本通过导光板底面的凹条射出的光以外，还重叠有由于有支承框背面而使出射地点偏移射出的光，因此，支承框开口边界变得明亮而作为光泄漏使外观恶化。与此相对，使用图5(b)说明根据本发明的能够降低光泄漏的理由。通过将导光板底面的凹条在支承框正下方的入射端面一侧增加平面，从而增加在导光板内导光的光的分量。其结果是，由于作为上述的光泄漏的主要原因的在支承框正下方的底面配置的凹条所引起的出射光被减少了，所以仅是所需要的出射光能够从支承框开口边界射出，能够防止光泄漏引起的外观恶化。

此外，在上述导光板的底面形成的凹条的剖面为梯形的情况下，也能够通过与V字形相同的原理消除暗线。

在本发明中，也可以在导光板的出射面形成有以规定的间距形成的凸条。该凸条包含以下叙述的梯形的凸条，也可以是与现有的面光源元件中使用的凸条实质上相同或者均等的凸条。

这些凸条以剖面的凸部在一个方向上延伸的方式形成。这些凸条的剖面形状可以为三角形、楔形、其它的多边形、波状、或者半椭圆形等所希望的形状。

在本发明的面光源元件所具备的导光板中，当出射面具备的凸条是剖面为梯形的凸条时，作为观察方向的正面亮度变得更高，而且是在视场角特性变宽方面更优选的方式。

例如，在图6所示的导光板1的表面，在其一个表面1a上，以离开间距的方式配设有以符号A、B、C和D为各顶点的剖面为梯形的凸条2和以符号A’、B’、C’和D’为各顶点的剖面为梯形的凸条2’。

另外，本发明的面光源元件所具备的导光板的梯形，如图所示，不限于严格意义上的梯形。通过后述说明可知，只要将作为与X-Y平面平行的高度不同的平面的上底和下底以夹持连结成山形的斜面的方式连续起来，则例如也可以是上底或者下底与斜面的连结部为曲面状。具有这种曲面状的连结部的梯形不仅比较容易成形而有利于生产，而且还难以引起连结部的破损，故优选。此外，上底、下底的至少一部分可以相对于X-Y平面具有倾斜，例如能够通过上底和/或下底是以X轴方向为长度方向的平缓的波状、或者具有微细的凹凸从而提高出光的均匀性。优选该倾斜的平均相对于X-Y平面不具有角度。此外，优选倾斜为10度以下的部分占整体的50％以上。

此外，通过多个上底、下底分别位于彼此相同的X-Y平面内，从而不仅能够高效地引导光，而且还具有导光板的重心稳定、挤出成形等工业上有利的连续生产变得容易等效果。

接着，使用图7对这种梯形的功能进行说明。虽然使用“上底”、“下底”的用语，但是这并非意味上下方向，而是为了说明方便。将梯形的平行的对边中的较短的边作为“上底”、较长的边作为“下底”进行说明。首先，在该图7中，将直线AD的长度(凸条2的下底的宽度)设为W1，将直线BC的长度(凸条2的上底2a的宽度)设为W2，将直线AD’的长度(凹条3的上底3a的宽度)设为W3，将凸条2的高度(或者凹条3的深度)设为H，将直线AD与直线AB(倾斜面2b)所成的角度设为a1，将直线AD与直线DC(倾斜面2c)所成的角度设为a2，将直线DD’的长度设为间距P。间距P与凸条2的下底的宽度(直线AD的长度)W1和凹条3的上底3a的宽度W3的和相等，此外，与凸条2的上底2a的宽度(直线BC的长度)W2和凹条3的下底的宽度(直线BC’的长度)的和相等。

在本发明的面光源元件所具备的导光板的出射面中，通过使凸条2的剖面形状为梯形并对凸条2设置适当的宽度W2，从而承担将从入射端面入射的导光光引导向导光板中央的任务，并同时在从出射面射出的亮度分布中提高与出射面正交的正面方向的亮度。

此外，在本发明的面光源元件所具备的导光板的出射面中，通过使凹条3的剖面形状为梯形并对凹条3设置所希望的宽度W3，从而与上述W2同样地承担将从入射端面入射的光在导光板内部沿着Y轴方向引导的任务，并同时在从出射面射出的亮度分布中提高与出射面正交的正面方向的亮度。当该宽度W2过窄而倾斜面2b、2c的作用过大时，难以充分发挥提高铅直方向的亮度的效果。此外，即使该宽度W3过窄而倾斜面2b、2c的作用过大，也难以充分发挥提高铅直方向的亮度的效果。此外，与此相对，当将宽度W2和/或宽度W3相对于倾斜面2b、2c相对过宽地设定时，虽然倾斜面2b、2c的作用相对变小，实现了铅直方向的亮度的提高，但是视场角却变窄，无法充分满足：在出射面上设置凸条的周期性的图案，尽量省略指向性片，而且能在不降低铅直方向的亮度的情况下确保视场角等课题。

在本发明的面光源元件所具备的导光板的出射面中，凸条2或者凹条3的形状和大小以及间距P，考虑与导光板1的大小、面光源元件的显示性能和规格等的关系来决定。由此，能够适度地保持从导光板的出射面射出的光的亮度，而且能够获得适当的视场角。

这种凸条2(或者凹条3)的一般的高度H从1μm～100μm的范围内进行选择，更优选的高度H从5μm～50μm的范围内进行选择，最优选的高度H从10μm～30μm的范围内进行选择。此外，一般的倾斜角a1和倾斜角a2分别从15°～70°的范围内进行选择，更优选的倾斜角a1和倾斜角a2分别从15°～60°的范围内进行选择。在特别重视视场角特性的情况下从15°～35°的范围内进行选择，在重视亮度特性的情况下将35°～60°作为最优选范围内进行选择。此外，一般的下底的宽度W1从10μm～500μm的范围内、更优选从15μm～270μm的范围内、最优选从15μm～180μm的范围内进行选择。此外，上底的宽度W2从1μm～500μm的范围内进行选择，更优选的宽度W2从1μm～100μm的范围内、最优选从5μm～50μm的范围内进行选择。此外，一般的宽度W3从0.1μm～500μm的范围内进行选择，更优选的宽度W3从0.1μm～300μm的范围内、最优选从1μm～150μm的范围内进行选择。

此外，在本发明的面光源元件所具备的导光板的出射面的优选方式中，其特征在于，导光板1的出射面按照宽度W1、W2、W3与间距P的关系，具有保持特定比率形成的梯形的图案。即，在本发明的面光源元件所具备的导光板1的出射面中，在凹条3上形成的上底的宽度W3相对于在这些凸条2上形成的上底的宽度W2的比W3/W2，优选在0.01～200的范围内，更优选在0.02～100的范围内，最优选在0.1～10的范围内。此外，(P-W2-W3)相对于(W2+W3)的比，优选在0.04～400的范围内，更优选在0.2～200的范围内，最优选在0.3～150的范围内。

在本发明的面光源元件所具备的导光板的出射面上，通过将W3相对于W2的比保持在这些范围内，从而适当地保持从导光板1的出射面射出的光的亮度，而且用于获得适当的视场角的条件设定变得容易。这里，当W3相对于W2的比在0.1～10的范围时，由于实现了铅直方向的亮度的提高，所以能够省略指向性片。

此外，由于当(P-W2-W3)相对于(W2+W3)的比在0.3～150的范围时，能够抑制铅直方向的亮度降低并且能够确保视场角特性，所以能够省略指向性片。这种梯形的图案，其表面可以为镜面，但是也可以适当粗面化而成为扩散面。通过进行粗面化，从而能够抑制液晶显示装置中的表面的晃眼。此外，根据情况，能够防止在从斜向观察矩形的导光板的角部时产生的暗线状的线的发生。由此获得的液晶显示装置，其表面品质优良。这种粗面化例如基于JIS B0601的算术平均粗糙度Ra优选为0.1μm～10μm的范围内，更优选为0.15μm～5μm的范围内，特别优选为0.2μm～2μm的范围内。此外，这种粗面化如图9(b)所示，可以仅是凸条2的上底(顶面)2a，但是如图9(d)所示，也可以在倾斜面2b和顶面2a双方(全部面扩散面)。此外，如图9(c)所示，也可以仅在侧面部(倾斜面2b)。进而，该粗面化也可以在凹条3的上底(顶面)3a。通过使表面粗面化从而形成扩散面，由此射出的光在任一情况下都可期待表面品质的提高。

接着，在参照图1和图7的同时对使用这种导光板1的面光源元件的一例进行说明。

这些面光源元件10大致包括：由丙烯酸树脂等的透明树脂等形成的作为平板状的透明构造体的导光板1、在该导光板1的一侧面配置的发光组件4a、以及在导光板1的下表面的配设的反射片5。在该导光板1的上表面形成有射出光的出射面6，与该出射面6相向地形成有底面7。

图1是本发明的面光源元件的一例立体图。这里，在图1的面光源元件10中，在导光板1的一侧面，配设有发光组件4a，该侧面成为入射端面8。在一个入射端面配置的多个发光组件4a归纳为一次光源4。此外，与该入射端面8交叉的两侧面成为反射端面8b，与入射端面8相向的面成为反射端面8a。

此外，图7的面光源元件是在导光板的相向的两个侧面配设一次光源的本发明的面光源元件的例子，用于使大型的液晶图像显示装置进行显示。图7(a)、(b)是通过面光源元件的中心点的各自的X-Z剖面图、Y-Z剖面图。

在出射面6和底面7的两侧面，在光源反射器11内配设有发光组件4a。为了充分确保从发光组件4a入射向导光板1内的光量而使用厚度厚的导光板1。由此，配设有这些发光组件4a的两侧面成为入射端面8，与该入射端面8交叉的两侧面成为反射端面8b。此外，在图7的面光源元件中，在出射面6的上方配设有扩散片5a。通过在导光板上配设扩散片，从而能够使面光源元件的出射光适度地均匀化以提高画面品质。此外，通过选择适当的扩散片从而正面亮度也能够进一步提高。

在上述图1和图7的任一面光源元件中，均是在出射面6交替地排列剖面为梯形的凸条2和与该凸条2的梯形上下反转的梯形的凹条3。这些凸条2和凹条3，与通过上述图6说明的表面1a实质上相同故省略详细的说明。由此，在该出射面6，配置有多个与入射端面8正交的剖面为梯形的凸条和凹条。另一方面，在底面7，与入射端面8平行地排列剖面为V字形的凹条9。通过对该V字形的凹条9的间距逐渐调整，从而能够调整从出射面射出的光的光量分布。

接着，对这样构成的面光源元件10进行说明。

发光组件4a的光从导光板1的入射端面8入射到导光板1内，在出射面6和底面7之间重复全反射并同时在纵向上传播开来。而且，该光的一部分通过在底面7形成的V字形的凹条9和反射片5被引导朝向出射面6，通过在出射面6形成的剖面为梯形的棱镜(凸条2和凹条3)被会聚，在所希望的视场角内射出。

这样，通过在出射面6形成剖面为梯形的棱镜，从而与在出射面6形成V槽的棱镜的情况相比抑制了铅直方向的亮度降低并且扩大了视场角。

此外，本发明的图像显示装置通过在面光源元件的正面方向配置透射型的显示装置而构成，由于高亮度且亮度均匀性高所以明亮，不会因暗线而使图像品质降低，能够显示高品质的图像。这里，本发明的图像显示装置是指，将面光源元件和显示元件组合后的显示模块，进而是使用了该显示模块的至少具有图像显示功能的设备，包含个人电脑监视器、电视等。

实施例

下面，通过实施例对本发明的效果具体地进行说明。

<实施例1>

出射面侧的压模(stamper)(以下压模I)使用了SUS制的镜面压模。另一方面，使高度0.02mm、顶角为100°的棱镜图案以规定的间隔排列的底面侧的压模(以下压模II)，直接在金属模嵌套(nest)上用金刚石刀具通过切削加工来制作顶角100°、高度0.02mm的V字形的凹条，从该切削嵌套直接进行电铸，形成镍电铸层，剥离其原盘进行制作。

将这些压模I和压模II作为转印模装入注射模塑成形机的金属模固定侧模腔和金属模可动侧模腔，通过注射模塑成形法获得带有32英寸液晶电视用的微细构造的导光板。获得的导光板的外尺寸的横×纵×高为707×420×4.5mm。该导光板的出射面为镜面，在底面配置有V字形的棱镜图案(高度0.02mm、相当于平均底角的凹条的入射端面侧的与X轴平行的斜面相对于底面的平均斜度40°)。该棱镜图案从距离导光板的入射端面10.3mm的位置起，开始以间距变化成从入射端面侧0.848mm到中央部0.371mm逐渐平缓地减少的方式进行配置。

作为发光组件，使用了SANKEN电气株式会社制的型号SEP8WA2001的多芯片LED模块(外尺寸13.7mm，发光长11.4mm)。为了形成一次光源而等间隔(13.9mm)地配置52个发光组件，将该导光板横向的端面作为入射端面，使该入射端面与X轴平行地配置，使一次光源沿着该相向的两个入射端面配置。由于该发光组件配置于相向的两个入射端面，所以合计使用了2×52＝104个。

此外，在导光板的出射面上配置1块扩散片(株式会社TSUJIDEN制：型号D121UZ)，进而将亮度上升膜(住友3M株式会社制：型号BEFIII-90/50T-7)以其棱镜的长边与X轴平行的方式配置，进而在其上配置扩散片(惠和株式会社制：型号PBS072H)。而且，在导光板的底面7和反射端面8b配设反射片5(东丽株式会社制：型号E6SL)，使这些部件收纳于金属框。

而且，从其上通过聚苯乙烯制的支承框与背面的金属框结合。该支承框的开口部内尺寸的横×纵为698×393mm，从导光板的端面起的遮蔽长度，横为4.5mm、纵为13.5mm。因此，导光板的底面的棱镜图案从支承框开口边界起以3.2mm进入支承框正下方侧，角度θ为35°。

在这样形成的图8所示的背光源装置中，对各发光组件从低电流电路施加25mA的电流来测定亮度性能。亮度测定使用亮度计(株式会社TOPCON制：TOPCON BM-7)，测定背光源装置的中心亮度。

此外，画面品质通过目视评价。评价项目包含支承体开口边界处的光泄漏和暗部是否成为问题。

其结果是，中心亮度为11085cd/m²，在支承体开口边界处的画面品质良好，未发生从正面方向、从斜向看去时的暗部和光泄漏。

<实施例2>

在清洁的玻璃上涂敷东京应化工业株式会社制负型光电抗蚀剂(CA3000)，通过110℃的锅板(pot plate)加热2分钟后冷却至室温。使以规定的间隔设有狭缝的光掩模与该玻璃基板密接，从-35°到+35°以一定的速度旋转，其间照射1400mJ的UV光。在剥离光掩模后，对该基板进行显影。将所得的原盘按照常法，在表面使镍导电化膜成膜，在该镍导电化膜上作为电铸用金属电铸镍而形成镍电铸层。进而，从镍导电化膜剥离原盘，制作了赋形高度0.01mm且在顶上部分带有宽度约0.01mm的平坦部的、倾斜角为55°的梯形图案的出射面侧的压模(以下压模III)。

另一方面，使高度0.02mm且顶角为100°的棱镜图案以规定间隔排列的底面侧的压模(以下压模IV)，直接在金属模嵌套上用金刚石刀具通过切削加工来制作顶角100°、高度0.02mm的V字形的凹条，从该切削嵌套直接进行电铸，形成镍电铸层，剥离该原盘进行制作。

将这些压模III和压模IV作为转印模装入注射模塑成形机的金属模固定侧模腔和金属模可动侧模腔，通过注射模塑成形法获得带有32英寸液晶电视用的微细构造的导光板。导光板的外尺寸的横×纵×高为707×420×4.5mm。

所得的导光板具备：离开间隔地配设有剖面形状为梯形的凸条的出射面、以及以规定间距配设有剖面形状为V字形的凹条的底面。该出射面的梯形的凸状是，高度H为0.01mm、顶部宽度W2为0.01mm，底面宽度W1为0.024mm，作为底面的V字形的棱镜图案的高度为0.02mm，相当于平均底角的凹条的入射端面侧的与X轴平行的斜面相对于底面的平均斜度为40°。该棱镜图案从距离导光板的入射端面10.3mm的位置起，开始以间距变化成从入射端面侧0.812mm到中央部0.287mm逐渐平缓地减少的方式进行配置。

将该导光板与实施例1同样地装入图8所示的背光源装置中。导光板的底面的棱镜图案从支承框开口边界起以3.2mm进入支承框正下方侧，角度θ为35°。

与实施例1同样地实施中心亮度测定和目视评价。其结果是，中心亮度为11668cd/m²，在支承体开口边界处的画面品质良好，未发生从正面方向、从斜向看去时的暗部和光泄漏。

<比较例1>

该比较例是在用于实施例1的导光板中将底面的V字形的凹条以θ为71°的方式配置的情况。

与实施例1同样地，直接在金属模嵌套上用金刚石刀具通过切削加工来制作顶角100°、高度0.02mm的V字形的凹条，从该切削嵌套直接进行电铸，形成镍电铸层。剥离原盘，制作使高度0.02mm且顶角为100°的棱镜图案以规定间隔排列进行赋形的底面侧的压模V。

将实施例1中使用的压模I和压模V作为转印模装入注射模塑成形机的金属模固定侧模腔和金属模可动侧模腔，通过注射模塑成形法获得带有32英寸液晶电视用的微细构造的导光板。导光板的外尺寸的横×纵×高为707×420×4.5mm。

该导光板调整为：出射面为镜面，在底面从导光板的入射端面开始配设有剖面形状为V字形的上述棱镜图案。导光板的底面的棱镜图案中，高度为0.02mm、相当于平均底角的凹条的入射端面侧的与X轴平行的斜面相对于底面的平均斜度为40°。该棱镜图案从距离导光板的入射端面0.4mm的位置起，开始以间距变化成从入射端面侧0.848mm到中央部0.371mm逐渐平缓地减少的方式进行配置。

将该导光板与实施例1同样地装入图8所示的背光源装置中。因此，导光板的底面的棱镜图案从支承框的开口边界起以13.1mm进入支承框正下方侧，角度θ为71°。

与实施例1同样地实施中心亮度测定和目视评价。其结果是，中心亮度为10464cd/m²，在支承体开口边界处在从正面方向、从斜向看去时发生了光泄漏而使画面品质降低。

<比较例2>

该比较例是在用于实施例2的导光板中将底面的V字形的凹条以θ为71°的方式配置的情况。与实施例1同样地，直接在金属模嵌套上用金刚石刀具通过切削加工来制作顶角100°、高度0.02mm的V字形的凹条，从该切削嵌套直接进行电铸，形成镍电铸层。剥离原盘，制作使高度0.02mm且顶角为100°的棱镜图案以规定间隔排列进行赋形的底面侧的压模VI。

将作为实施例2中使用的出射面侧的剖面为梯形的凸条图案的压模III和压模VI作为转印模装入注射模塑成形机的金属模固定侧模腔和金属模可动侧模腔，通过注射模塑成形法获得带有32英寸液晶电视用的微细构造的导光板5。导光板的外尺寸的横×纵×高为707×420×4.5mm。

所得的导光板调整为：离开间隔地配设有剖面形状为梯形的凸条的出射面和剖面形状为V字形的上述棱镜图案从导光板的入射端面起开始配设。该出射面的梯形的凸状是，高度H为0.01mm、顶部宽度W2为0.01mm，底面宽度W1为0.024mm，底面的棱镜图案是，高度为0.02mm，相当于平均底角的凹条的入射端面侧的与X轴平行的斜面相对于底面的平均斜度为40°。该棱镜图案从距离导光板的入射端面0.4mm的位置起，开始以间距变化成从入射端面侧0.853mm到中央部0.301mm逐渐平缓地减少的方式进行配置。

将该导光板与实施例1同样地装入图8所示的背光源装置中。因此，导光板的底面的棱镜图案，从支承框的开口边界起以13.1mm进入支承框正下方侧，角度θ为71°。

与实施例1同样地，实施中心亮度测定和目视评价。其结果是，中心亮度为11000cd/m²，在支承体开口边界处在从正面方向、从斜向看去时发生了光泄漏而使画面品质降低。

<比较例3>

该比较例是在用于实施例2的导光板中将底面的V字形的凹条以θ为6°的方式配置的情况。与实施例1同样地，直接在金属模嵌套上用金刚石刀具通过切削加工来制作顶角100°、高度0.02mm的V字形的凹条，从该切削嵌套直接进行电铸，形成镍电铸层。剥离原盘，制作使高度0.02mm且顶角为100°的棱镜图案以规定间隔排列进行赋形的底面侧的压模IX。

将作为实施例2中使用的出射面侧的剖面为梯形的凸条图案的压模III和压模IX作为转印模装入注射模塑成形机的金属模固定侧模腔和金属模可动侧模腔，通过注射模塑成形法获得带有32英寸液晶电视用的微细构造的导光板。导光板的外尺寸的横×纵×高为707×420×4.5mm。

所得的导光板具备离开间隔地配设有剖面形状为梯形的凸条的出射面、和以规定间距配设有剖面形状为V字形的凹条的底面。该出射面的梯形的凸状是，高度H为0.01mm、顶部宽度W2为0.01mm，底面宽度W1为0.024mm，底面的作为V字形的棱镜图案是，高度为0.02mm，相当于平均底角的凹条的入射端面侧的与X轴平行的斜面相对于底面的平均斜度为40°。该棱镜图案从距离导光板的入射端面12.3mm的位置起，开始以间距变化成从入射端面侧0.804mm到中央部0.283mm逐渐平缓地减少的方式进行配置。

将该导光板与实施例1同样地装入图8所示的背光源装置中。因此，导光板的底面的棱镜图案，从支承框的开口边界起以1.2mm进入支承框正下方侧，角度θ为15°。

与实施例1同样地，实施中心亮度测定和目视评价。其结果是，中心亮度为10863cd/m²，在支承体开口边界处在从正面方向、从斜向看去时亮度极低而清楚地观察为暗部。

产业上的可用性

如果使用本发明的面光源元件所具备的导光板，则能够抑制或者消除使画面品质降低的液晶面板支承框边界的光泄漏、暗部，而且由于能够进行高亮度化，所以能够优选用于面光源元件。此外，本发明的面光源元件由于是边缘光式，所以不限于安装了液晶显示面板的电视装置，还可期待应用于笔记本电脑、监视器、照明公告、交通标识等薄型的各种图像显示装置。

Claims (7)

1.一种面光源元件，其是使至少1个一次光源配置于导光板的侧面的边缘光方式的面光源元件，

该导光板具有出射面、与该出射面相向的底面、以及使从在至少一侧面设置的一次光源射出的光入射的入射端面，

在上述导光板的底面侧具备反射光的反射单元，

在上述导光板的出射面侧具备支承光学片和液晶面板的液晶面板支承框，

将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线设为Z轴，

上述一次光源与X轴平行地配置，

上述反射单元、上述导光板、光学片、液晶面板支承框与上述X-Y平面平行地配置，

在Z轴方向上按照上述反射单元、上述导光板、光学片、液晶面板支承框的顺序构成，

上述导光板的入射端面与上述X-Z平面平行，在上述底面形成有由与X轴平行的多个凹条构成的图案，在该多个凹条的入射端面侧具有与X轴平行的斜面，而且，该斜面的相对于上述底面的斜度实质上为25度以上45度以下，将液晶面板支承框的内侧的开口边界中的跟X轴平行的边与上述Y-Z平面的交点、和上述底面的由与X轴平行的凹条构成的图案从入射端面起最初设置的点连结起来的直线，与Z轴所成的角度设为θ，在这种情况下，

将从液晶面板支承框的开口边界起进入该支承框背面的距离设为L，上述底面的由与X轴平行的凹条构成的图案，从满足下述算式的位置起开始配置，角度θ为20°至60°，该算式是：

L＝T·tanθ，

T是导光板的厚度(mm)，

L是从液晶面板支承框的内侧的开口边界起向支承框背面的进入距离(mm)。

2.根据权利要求1所述的面光源元件，其特征在于，

上述一次光源在上述导光板的相向的两个入射端面分别配置，上述多个凹条相对于上述两个入射端面，分别具有与X轴平行的上述斜面。

3.根据权利要求1或2所述的面光源元件，其特征在于，

在上述导光板的底面形成的凹条的剖面为V字形。

4.根据权利要求1或2所述的面光源元件，其特征在于，

在上述导光板的底面形成的凹条的剖面为梯形。

5.根据权利要求1～4任一项所述的面光源元件，其特征在于，

在上述导光板的出射面形成有由与Y轴平行的多个凸条构成的图案。

6.根据权利要求5所述的面光源元件，其特征在于，

在上述导光板的出射面形成的凸条的剖面为梯形。

7.一种图像显示装置，其特征在于，在权利要求1～6任一项所述的面光源元件的出射面一侧具备透射型显示元件。

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