面光源装置及使用其的设备.pdf

本发明提供一种面光源装置及使用其的设备。在导光板(32)的光入射面上配置两个光源(33A)、(33B)。偏向图形元件(53A)、(53B)以光源33A、33B的中点Q为中心配置成同心圆状。一侧的偏向图形元件(53A)配置成从俯视观察竖立在其光反射面上的法线方向与连接对应的光源(33A)的方向平行。另一侧的偏向图形元件(53B)从俯视观察竖立在其光反射面上的法线方向与连接对应的光源(33B)的方向平行。根据相关构成，使面光源装置的亮度提高。

1.  一种面光源装置，其特征在于，具有：用于把从光入射面导入的光封入而传输并从光射出面导出到外部的导光板；在所述导光板的光入射面侧配置的多个光源，在所述导光板的光射出面与相反侧的面上，形成由相互隔开间隙配置的多个偏向图形元件组成的偏向图形区域，对应各自的光源，当从垂直所述光射出面的方向观察时，存在偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源的方向平行的偏向图形元件。

2.  如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，在与各偏向图形元件相比充分大而且与导光板相比充分小的所述偏向图形区域的任意一部分，对应各光源的各自的偏向图形元件按均等的比率分布。

3.  如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述偏向图形元件随着离开对应光源的距离变大，所述光射出面的单位面积的光反射面的合计面积变大。

4.  如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，在所述光源的配置位置的近旁，对应各自的光源，当从垂直所述光射出面的方向观察时，存在偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源的方向平行的偏向图形元件，在离开所述光源的配置位置的区域，从垂直所述光射出面的方向观察时，各偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源整体的中心部的方向平行。

5.  一种面光源装置，其特征在于，具有：用于把从光入射面导入的光封入而传输并从光射出面导出到外部的导光板；在所述导光板的光入射面配置的多个光源；相对所述导光板的光射出面配置的棱镜片，
在与所述导光板的光射出面相反侧的面上，形成由相互隔开间隙配置的多个偏向图形元件组成的偏向图形区域，
与所述棱镜片的所述导光板相对的面上排列多个棱镜，
当从各光源射出并传输到导光板内的光，通过对应该光源设置的偏向图形元件被反射时，从垂直所述光射出面的方向观察，朝向与所述棱镜的长度方向正交的方向被反射、从所述光射出面向外部射出，从所述光射出面射出的光入射到所述棱镜内后，通过所述棱镜被反射并偏向垂直棱镜片的方向。

6.  如权利要求5所述的面光源装置，其特征在于，在与各偏向图形元件相比充分大而且与导光板相比充分小的所述偏向图形区域的任意一部分，对应各光源设置的各自的偏向图形元件按均等的比率分布。

7.  如权利要求5所述的面光源装置，其特征在于，所述偏向图形元件随着离开对应光源的距离变大，所述光射出面的单位面积的光反射面的合计面积变大。

8.  一种液晶显示装置，其特征在于，具有：生成图像的液晶显示面板；用于照明所述液晶显示面板的在权利要求1或5中所述的面光源装置。

9.  一种携带式电话机，其中，具有权利要求8所述的液晶显示装置及送受话功能。

10.  一种信息终端机，其中，具有权利要求8所述的液晶显示装置及信息处理功能。

面光源装置及使用其的设备
技术区域
本发明涉及一种面光源装置及使用其的设备。具体地说，本发明涉及面光源装置、使用该面光源装置的液晶显示装置、携带式电话机及信息终端机。
背景技术
图1是表示液晶显示装置11的构成的概略图。图示的液晶显示装置11是由液晶显示面板12、漫射片13及面光源装置14构成。液晶显示面板12具有透过或遮断每个像素的光而生成图像的功能，但自身不具有发光的功能。因此，在液晶显示面板12的正面或背面，需要用于照明液晶显示面板12的面光源装置14。作为面光源装置14，有配置在液晶显示面板12的正面的前灯型及配置在液晶显示面板12的背面的背光灯型。下面对背光灯型的面光源装置14进行说明。
图2是表示背光灯型的面光源装置14的分解立体图，图3是其立体概略图。面光源装置14由用于封入光的导光板15、发光部16及反射板17构成。导光板15由聚碳酸酯或异丁烯树脂等的透明且折射率大的树脂成形，在导光板15的下面通过凹凸加工或漫射反射墨水的点阵印刷等形成漫射图形元件18。发光部16是在电路基板19上安装多个发光二极管(LED)等的所谓点光源20的部件，而面对导光板15的侧面(光入射面21)。反射板17由反射率高例如白色树脂片形成的，通过双面胶带22把两侧部粘贴到导光板15的下面。
于是，在该面光源装置14中，如图3所示，从发光部16射出的光f从光入射面21入射到导光板15内。导入到导光板15内的光f在导光板15内传输时通过漫射图形元件18漫射并反射，以比全反射的临界角小的入射角入射到光射出面23的光f，从光射出面23导出到外部。另外，透过导光板15的下面的漫射图形元件18不存在的位置从导光板15的下面泄漏的光f通过反射板17被反射再次回到导光板15的内部，防止导光板15的下面的光量损失。
但是，在这样的面光源装置14中，由于使用多个点光源20把发光部16进行线状光源化，所以，发光部16的电力消耗大。另外，由于利用导光板15的漫射图形元件18使光漫射、从光射出面23射出，所以从光射出面23射出的光的指向特性变宽，就有正面亮度降低的缺点。
使用LED等的点光源的面光源装置应用在由于小型轻型性的携带式电话机或QDA等携带型强的商品上。这些商品从提高携带性方面强烈要求电源的长寿命化，也非常希望在其上使用的面光源装置低消耗电力化。因此，使用的光源也要求是有效的，其结果，光源个数的减少的趋势在发展，通过使用一个或几个光源的面光源装置来谋求低消耗电力化。
在这样的背景基础上，在日本专利第3151830号(专利文献1）中，公开有使用一个或多个的光源能使指向特性窄的光射出的面光源装置。图4是用于说明使用一个光源的该面光源装置的平面概略图，表示一个光源24和在导光板25下面的发光区域凹设的偏向图形元件26。在该面光源装置中，相对导光板25的一边的中心部配置有一个光源24。
在导光板25的下面，三角棱镜状的在一个方向上长的偏向图形元件26以光源4为中心配置成同心圆状。另外，各个偏向图形元件26配置成使连接其偏向图形元件26及光源24的方向与该偏向图形元件26的长度方向垂直。准确地说，从垂直导光板25的方向观察时，偏向图形元件26配置成使偏向图形元件26的光反射面竖立的法线与连接该偏向图形元件26和光源24的方向平行。因此，在导光板25内传输的光即使通过偏向图形元件26被反射，也不向以光源24为中心的圆周方向扩展，从垂直导光板25的方向观察，以光源24为中心呈放射状直线传播。因此，在导光板25内传输的光在以光源24为中心的圆周方向具有窄的指向性。
另外，从光源24射出的光在导光板25的上面与下面之间反复全反射的同时在导光板25内传输成放射状，通过偏向图形元件26被反射时，朝向大致垂直光射出面的方向从光射出面射出到外部。
该结果，在涉及的面光源装置中，从导光板25的光射出面射出的光在两个方向具有窄的指向特性。在本说明书中，如图5所示，规定导光板25的光射出面垂直的法线方向为z轴方向，以光源24为中心的矢径方向为r轴方向，以光源24为中心的圆周切线方向为θ轴方向，另外，在含有z轴及r轴的平面内从z轴测定的方位角为ξ，在含有z轴及θ轴的平面内从z轴测定的方位角为η(在本发明的说明中也使用涉及的标记)。这时，从导光板25的光射出面射出的光在图5的ξ方向、η方向都具有窄的指向特性。
因此，根据这样的面光源装置，可以减少光源的个数、降低电力消耗，另外，通过尽量把光收集到面光源装置的正面可以提高光的利用效率、提高正面亮度。即，可以实现明亮且电力消耗少的面光源装置。
如图6所示的面光源装置，使用在图4的面光源装置使用的导光板25，是在其光入射面侧配置有两个光源24的面光源装置。例如，在希望面光源装置的光射出面的亮度更高的情况或者组合发光颜色不同的光源的情况等，就有使用多个光源。这时，在各偏向图形元件26配置成同心圆状的中心，使两个光源24的中点一致而在导光板25的光入射侧配置多个光源24。
但是，在如图6所示的面光源装置的多个光源24与以一点为中心配置成同心圆状的偏向图形元件26组合中，如图7所示，在光源24的近旁面光源装置的亮度降低、产生有暗部27。这样的光源近旁的暗部27即使光源24的近旁的偏向图形元件26的图案密度最大也不能消除，不能保持面光源装置的发光区域内的亮度的均匀性。
于是，本发明的发明者们在追究该暗部的原因时，发现是由于各光源的位置与配置成同心圆状的偏向图形元件26的中心稍微的位置偏差而引起的。下面，对该理由进行详细说明。在把块状的微小的多个光源24安装在挠性印刷基板上时，即使使光源24彼此之间尽量接近并局域化，由于光源24自身有几mm左右的大小，所以，如图8所示，光源24的中心(发光点)之间产生几mm的间隙K。另一方面，偏向图形元件26以光源24之间的中点Q为中心配置成同心圆状，偏向图形元件26的长度方向与连接中点Q与偏向图形元件26的线呈垂直。
现在当考虑从导光板25上的光源24离开的区域时，如图7所示，从光源24较远的偏向图形元件26的位置P1与光源24的距离相比，光源24间的间隔K是非常小。因此，入射到位置P1的偏向图形元件26的光的入射角度α小。由此，光源24的位置与配置成同心圆状的偏向图形元件26的中心Q的偏差不成为问题，在从光源24离开的区域面光源装置以均匀的亮度发光。
对此，在光源24的近旁，光f的状态如图8及图9所示。图8是表示放大光源的近旁的平面概略图。图9是图8的X-X线的剖面图，表示垂直光源的近旁的r轴的平面(与zθ平面平行的面)。如图8所示，从两个光源24射出的光f1、f2，从垂直导光板25的光射出面的方向观察时，相对偏向图形元件26竖立的法线以大的入射角度α从斜方向入射。因此，通过偏向图形元件26反射的光f1、f2从光射出面28向与zθ平面大致平行的面内射出时，如图9所示，朝向从z轴倾斜的方向射出。该结果，从光射出面28射出的光f1、f2的在与zθ平面平行的面内的指向特性如图10所示。图10是表示从光射出面向zθ平面射出的光的指向特性的图，横轴表示方位角η(参照图5)，横轴表示光的强度。如图9所示，在zθ平面内从光射出面28射出的光在从z轴方向倾斜的方向为最大强度，所以，从光射出面28射出的各光源24的光f1、f2的各指向特性如图10虚线所示。而且，从面光源装置射出的光的指向特性是叠加虚线表示的特性而得到，为图10中用实线表示的特性。根据图10的指向特性，在使用多个的光源24的情况下，了解到在从面光源装置的正面倾斜的方向，光的强度为最大，正面方向(z轴方向)的光的强度非常小。
这样在使用多个光源的情况下，在光源的近旁向正面方向的射出光量降低。特别是在光源的近旁，入射角度为45°以上时，向正面方向的射出光量大约为零。因此，在使用多个光源的情况下，在光源的近旁发光面的亮度降低，在光源的近旁产生暗部。
专利文献1：日本专利第3151830号
专利文献2：日本特开2003-215584号公报
专利文献3：WO00-49432
发明内容
本发明鉴于上述的技术课题而开发的，其目的在于提供一种在使用多个光源时、可以抑制在光源的近旁产生亮度低的部分的现象的面光源装置。
本发明涉及的第一的面光源装置，其特征在于，具有：用于把从光入射面导入的光封入而传输并从光射出面导出到外部的导光板；在所述导光板的光入射面侧配置的多个光源，在所述导光板的光射出面与相反侧的面上，形成由相互隔开间隙配置的多个偏向图形元件组成的偏向图形区域，对应各自的光源，当从垂直所述光射出面的方向观察时，存在偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件和该光源的方向平行的偏向图形元件。另外，偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源的方向平行，没有必要严格的平行，只要大致平行就可以。
在本发明涉及的第一的面光源装置中，对应各自的光源，与从垂直所述光射出面的方向观察时，存在偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源的方向平行的偏向图形元件，所以，从各个光源射出的光通过对应的偏向图形元件被反射时，从垂直光射出面的方向观察是直地向前传播，从导光板的光射出面向外部射出。因此，即使在光源的近旁也可以向正面方向射出光源的光，可以防止在光源的近旁的射出光量的降低，可以实现在面光源装置的发光区域整体的亮度的均匀化。
本发明的第一的面光源装置的实施方式，其特征在于，对于与各偏向元件图形相比充分大、而且与导光板相比充分小的所述偏向图形区域的任意一部分，对应各光源的各自的偏向图形元件按均等的比率分布。根据该实施方式，对于面光源装置的发光区域的任意的位置，可以进一步提高亮度的均匀化。
在本发明的第一的面光源装置的其他的实施方式中，其特征在于，所述偏向图形元件随着离开对应光源的距离变大，所述光射出面的单位面积的光反射面的合计面积变大。根据该实施方式，在大致离光源远、来自光源的光越是难于到达的区域，光射出面的单位面积的光反射面的合计面积越变大，所以，可以实现在面光源装置的发光区域整体亮度的均匀化。其中，作为光射出面的单位面积的光反射面的合计面积变大的方法，可以是偏向图形元件的数量密度增加，也可以把各个偏向图形元件的长度变长等使光反射面的面积变大。
在本发明的第一的面光源装置的进一步的其他的实施方式，其特征在于，对于所述光源的配置位置的近旁，对应各自的光源，当从垂直所述光射出面的方向观察时，存在偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源的方向平行的偏向图形元件，对于离开所述光源的配置位置的区域，从垂直所述光射出面的方向观察时，各偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源整体的中心部的方向平行。对应各个光源，在从垂直光射出面的方向观察时、各偏向图形元件的光反射面上竖立的法线与连接该偏向图形元件及该光源整体的中心部的方向平行的情况下，光源近旁的亮度变高，在以光源整体的中央为中心把偏向图形元件设置成同心圆状时，由于从光源离开的区域亮度变高，所以，根据涉及的实施方式，提高在面光源装置的整体的亮度成为可能。
本发明的涉及的第二的面光源装置，其特征在于，具有：用于把从光入射面导入的光封入而传输并从光射出面导出到外部的导光板；在所述导光板的光入射面配置的多个光源；相对所述导光板的光射出面配置的棱镜片，在所述导光板的光射出面与相反侧的面上，形成由相互隔开间隙配置的多个偏向图形元件组成的偏向图形区域，与所述棱镜片的所述导光板相对的面上排列多个棱镜，当从各光源射出并传输到导光板内的光，通过对应该光源设置的偏向图形元件被反射时，从垂直所述光射出面的方向观察，朝向与所述棱镜的长度方向正交的方向被反射、从所述光射出面向外部射出，从所述光射出面射出的光入射到所述棱镜内后，通过所述棱镜被反射、偏向垂直棱镜片的方向。
在本发明的第二的面光源装置中，当从各光源射出并传输导光板内的光，通过对应该光源设置的偏向图形元件被反射时，从垂直所述光射出面的方向观察、朝向与所述棱镜的长度方向正交的方向被反射、从所述光射出面向外部射出，从所述光射出面射出的光入射到所述棱镜内后，通过所述棱镜被反射、偏向垂直棱镜片的方向。由此，即使是光源的近旁也可以使光源的光向正面方向射出，可以防止光源的近旁的射出光量的降低，而且，利用数量少的光源可以实现面光源装置的亮度的提高。
本发明的第二的平面装置的实施方式，其特征在于，对于与各偏向元件图形相比充分大、而且与导光板相比充分小的所述偏向图形区域的任意一部分，对应各光源的各自的偏向图形元件按均等的比率分布。根据该实施方式，对于面光源装置的发光区域的任意的位置，可以进一步提高亮度的均匀化。
在本发明的第二的面光源装置的其他的实施方式中，其特征在于，所述偏向图形元件随着离开对应光源的距离变大，所述光射出面的单位面积的光反射面的合计面积变大。根据该实施方式，在离光源远、来自光源的光越是难于到达的区域，光射出面的单位面积的光反射面的合计面积越大，所以，可以实现在面光源装置的发光区域整体亮度的均匀化。其中，作为光射出面的单位面积的光反射面的合计面积变大的方法，可以是偏向图形元件的数量密度增加，也可以把各个偏向图形元件的长度变长等使光反射面的面积变大。
本发明的涉及的液晶显示装置，其特征在于，具有：生成图像的液晶显示面板；用于照明所述液晶显示面板的本发明的涉及的第一或第二的面光源装置。根据本发明的液晶显示装置，由于在面光源装置的光源近旁可以减小亮度的降低，可以显示均匀的亮度的图像，提高可视性。
另外，该液晶显示装置可以在具有送受话功能的携带式电话机或者具有信息处理功能的信息终端机等上使用。
其中，本发明的以上说明的构成要素，可以尽可能任意组合。
附图说明
图1是表示液晶显示装置的构成的概略图；
图2是表示以往的面光源装置的分解立体图；
图3是图3的面光源装置的立体概略图；
图4是用于说明使用一个光源的以往的面光源装置的平面概略图；
图5是表示在本说明书中使用的方向及方位的定义的图；
图6是说明在图4的面光源装置中使用的导光板上配置两个光源的面光源装置的图；
图7是表示在图6所示的面光源装置中、在光源的近旁产生暗部的图；
图8是表示在图6的面光源装置中、入射到偏向图形元件的光的方向的图；
图9是表示在图6的面光源装置中、通过偏向图形元件被反射的光的方向的图；
图10是表示在图6的面光源装置中、从光射出面射出的光的指向特性的图；
图11是表示利用本发明的实施例1的面光源装置的分解立体图；
图12是表示利用安装零件把光源固定到导光板的结构的分解立体图；
图13是表示在导光板的背面的偏向图形区域设置的偏向图形元件的配置的说明图；
图14是表示偏向图形元件的剖面形状的图；
图15(a)及图15(b)是表示偏向图形元件的作用的图；
图16是表示偏向图形元件的变形例的平面图；
图17是用于说明实施例1的面光源装置的光的状态的剖面概略图；
图18是表示入射到偏向图形元件光的方向的图；
图19是表示通过偏向图形元件被反射从光射出面射出的光的方向的图；
图20(a)是表示通过一侧的偏向图形元件被反射的光的指向特性的图、图20(b)是表示通过另一侧的偏向图形元件被反射的光的指向特性的图、图20(c)是将两侧的偏向图形元件的指向特性的叠加的图；
图21是说明实施例1的变形例的图；
图22是说明实施例1的其他变形例的图；
图23是说明本发明的实施例2的面光源装置的图；
图24是对于现有例、实施例1及实施例2的面光源装置，表示面光源装置的效率与距光源的距离的关系的图；
图25(a)(b)是说明本发明的实施例3的结构的图；
图26是表示利用本发明的实施例4的面光源装置的分解立体图；
图27是从在实施例4使用的棱镜片的背面侧观察到的立体图；
图28用于说明实施例4的面光源装置的光的状态的剖面概略图；
图29是说明实施例4的偏向图形元件的配置的概略图；
图30是说明实施例4的偏向图形元件的配置的概略图；
图31是表示本发明涉及的液晶显示装置的概略图；
图32(a)是本发明涉及的携带式电话机的立体概略图，图32(b)是本发明涉及的信息终端机的立体概略图。
附图标记
31：面光源装置
32：导光板
33A、33B：光源
34：反射板
35：偏向图形区域
37：安装零件
53A、53B：偏向图形元件
54：光反射面
55：再入射面
56：光射出面
61：面光源装置
62：棱镜片
63：棱镜
64A、64B：偏向图形元件
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施例进行详细说明。但是，当然本发明并不限定于下面说明的实施例。
实施例1
图11是表示本发明的实施例1的面光源装置31的分解立体图。该面光源装置31是背光灯型的面光源装置，主要由导光板32、光源33A、33B、反射板34构成。导光板32是由聚碳酸酯、异丁烯树脂等的透明且折射率高的树脂成形，在其背面形成有偏向图形元件排列的偏向图形区域35。该面光源装置31具有两个光源33A、33B。两个光源33A、33B通过焊料安装在FPC(挠性印刷基板)或带基板等的配线基板36上，通过配线基板36供给电力。另外，光源33A、33B通过安装零件37固定在导光板32上。反射板34由铝板等形成，具有使从导光板32的背面泄漏的光正反射返回到导光板32内的作用。
图12是表示用于把光源33A、33B通过安装零件37定位、固定在导光板32上的结构的分解立体图。光源33A、33B安装在导光板32的一边的中心部。在块状的微小的光源33A、33B的内部，一个或多个的LED芯片被封固。在光源33A、33B的背面两侧部形成有各个厚度薄的夹持用台阶部38。
在导光板32的一边的中心部，接近设置有能嵌入光源33A、33B大小的两个光源收纳部39，在隔着光源收纳部39的部分及各光源收纳部39的外侧的部分，设置有各个光源33A、33B的夹持用台阶部38与相同厚度的插入用台阶部40、41。光源收纳部39的宽度与光源33A、33B的宽度大致相同，在光源收纳部39内的一侧面突出设置有突起42。因此，当把光源33A、33B推入到导光板32的光源收纳部39内时，通过突起42弹性接触到光源33A、33B的一侧面、使光源33A、33B的另一侧面压到光源收纳部39的侧面。因此，光源33A、33B在光源收纳部39内保持不松动，完成光源33A、33B的宽度方向的定位。
在光源收纳部39的对接面的两侧抵接部43突出，当把光源33A、33B推入到光源收纳部39内时，光源33A、33B的前面抵接到抵接部43。通过光源33A、33B抵接到抵接部43，完成光源33A、33B的前后方向的定位，而且，在光源33A、33B的前面与光源收纳部39的对接面之间确保微小的间隙44。进一步，在导光板32上，使与插入用台阶部41连续而设置有与插入用台阶部41相同的厚度的零件安装部45，在零件安装部45的上面及下面突出设置有止扣(卡定部)46。在止扣46的前半部分形成有朝向前方向下倾斜的倾斜面。
嵌入到导光板32的光源收纳部39的光源33A、33B利用安装零件37固定到导光板32上。通过冲压加工不锈钢板、钢板、铝板等的金属材料之后、弯曲加工而制作安装零件37，其具有上下且左右对称的形状。安装零件37使剖面为U字形，隔开间隙弯曲加工成两个折片，其上片与下片之间的间隙的高度与光源33A、33B的夹持用台阶部38、导光板32的插入用台阶部40、41及零件安装部45的各正背面之间的厚度相同。
在安装零件37的上下片的两侧部上，设置有各自的安装片47，在安装片47上，开口有比止扣46稍微大的方孔状的卡止孔48。在左右的安装片47之间的中心部设置有上下一对的夹持片49，在夹持片49的两侧设置有各自上下一对的抵接片50，在抵接片50与安装片47之间设置有各自上下一对的夹持片51。而且，安装片47、夹持片51、抵接片50、夹持片49的各自之间切入切槽52。利用该切槽52安装零件37容易弹性弯曲。
具有该构造的安装零件37在把光源33A、33B嵌入到导光板32的光源收纳部39内后，从光源33A、33B的背后把光源33A、33B及导光板32正背面插入而安装。即，在安装零件37的夹持片51之间插入导光板32的插入用台阶部41及光源33A、33B的一侧的夹持用台阶部38，在安装零件37的夹持片49之间插入导光板32的插入用台阶部40及光源33A、33B的另一侧的夹持用台阶部38之后，当通过安装零件37的安装片47夹着零件安装部45推入安装片47时，止扣46嵌入到卡止孔48而安装零件37被固定在导光板32上。该结果，安装零件37通过插入导光板32的插入用台阶部40、41在上下方向被定位，而且，插入光源33A、33B的夹持用台阶部38进行上下方向的定位，所以，光源33A、33B相对导光板32完成上下方向的定位。另外，通过抵接片50抵接到光源33A、33B的背面安装零件37弹性弯曲，根据其弹性回弹力把光源33A、33B压入到导光板32的抵接部43上，确实地进行光源33A、33B的前后方向的定位。该结果，使光源33A、33B在导光板32的光源收纳部39内在上下、左右、前后的各个方向被定位。
图13是表示在导光板32的背面的偏向图形区域35上设置的偏向图形元件53A、53B的配置的说明图。封固在光源33A、33B内的LED芯片的尺寸大约为0.3mm，树脂封固LED芯片的光源33A、33B具有大约2.2mm的宽度，光源33A、33B之间的距离大约为4.1mm。因此，这样的光源33A、33B不能把整体作为一个点光源使用。因此，偏向图形元件53A、53B为如图13所示的配置。各个偏向图形元件53A、53B配置在以两个光源33A、33B的中点Q为中心的同心圆上。而且，配置在同心圆上的偏向图形元件由相对与一侧的光源33A连接的方向配置成直角的偏向图形元件53A和相对与另一侧的光源33B连接的方向配置成直角的偏向图形元件53B相互排列。准确地说，配置在相同的圆周上的偏向图形元件中的一部分偏向图形元件53A，从垂直导光板32的光射出面的方向观察，使竖立在其光反射面的法线与连接一侧的光源33A和该偏向图形元件53A的方向大致平行的朝向而配置，剩余的偏向图形元件53B从垂直导光板32的光射出面的方向观察，使竖立在其光反射面的法线与连接另一侧的光源33B和该偏向图形元件53B的方向大致平行的朝向而配置。而且，在相同的圆周上，偏向图形元件53A、53B配置成使观察其中任一个的光源33A、33B的朝向与其长度方向成直角，而且，相对不同的光源33A、33B配置成直角的光源53A、53B相互交替配置。
决定偏向图形元件53A、53B的配置时成为基准的光源33A的方向严格地说是光源33A、33B内的发光点(LED芯片)的位置方向。另外，在偏向图形元件53A、53B内具有多个发光点的情况下，可以是各个偏向图形元件53A或53B内的发光点整体的中点的方向。但是，连接偏向图形53A、53B与对应的光源33A、33B的方向在偏向图形元件53A、53B的大小的范围内即使从发光点或其中点偏移也不影响。
图14、图15(a)及图15(b)是说明上述偏向图形元件53A、53B的剖面形成与其作用的图。如图14所示，偏向图形元件53A、53B形成为在剖面三角形状上凹设的三角棱镜状，具有与长度方向大致相同的剖面。偏向图形元件53A、53B朝向光源33A、33B侧的斜面为光反射面54，离光源33A、33B远的一侧的斜面为再入射面55。偏向图形元件53A、53B的剖面大致呈三角形状，光反射面54的倾斜角γ与再入射面的倾斜角δ，希望满足下面的关系。
γ＜δ
45°≤γ≤65°
80°≤δ≤90°
例如，在导光板32的折射率n为1.53的情况下，如图15(a)所示，当光反射面54的倾斜角γ＝56°时，从背面侧入射到偏向图形元件53A、53B且通过光反射面54全反射的光从θ轴方向观察在ζ＝-20°～35°的范围从光射出面56射出。另外，如图15(b)所示，入射到光反射面54的光通过光反射面54泄漏的情况下，该光从再入射面55再次导入到导光板32内，所以降低光量损失。而且，从再入射面55不再入射到导光板32时，泄漏的光通过反射板34被反射而返回到导光板32内。
另外，偏向图形元件53A、53B没有必要在其长度方向延伸成直线状，也可以少许曲折、弯曲。例如，如图16所示，弯曲成简化S形状也可以。弯曲偏向图形元件53A、53B的理由是由于在从面光源装置31射出的光的指向特性窄的情况下，通过弯曲偏向图形元件53A、53B可以扩展指向特性。在这种情况下，根据光反射面的位置不同光反射面竖立的法线的方向不同，但在该情况下，光反射面竖立的法线的方向的扩展中大致中心方向只要朝向任意一个光源的方向就可以。
因此，在该面光源装置31中，如图17所示，各个光源33A、33B的光从光射出面56被射出。当根据图17进行说明时，从各光源33A、33B射出的光f1、f2入射到导光板32后，在导光板32的光射出面与该相反侧的面之间全反射的同时以各光源33A、33B为中心扩展成放射状。而且，入射到偏向图形元件53A、53B的光，通过其光反射面被反射从光射出面56向大致垂直的方向射出。
图18及图19是说明这样从光射出面56光射出时的指向特性的图。
图18是表示扩大光源33A、33B的近旁的平面概略图。图19是图18的Y-Y线的剖面图，表示垂直光源的近旁的r轴的平面(与zθ平面平行的面)。
如图18所示，在对应一侧的光源33A的偏向图形元件53A上，从光源33A射出的光f1从z轴观察(下面称为俯视)垂直入射，从另一侧的光源33B射出的光f2倾斜入射。因此，当在zθ平面内观察，如图19所示，通过偏向图形元件53A反射的光f1从光射出面56向大致垂直的方向射出，但通过偏向图形元件53A反射的光f2从光反射出面56向倾斜方向射出。因此，通过偏向图形元件53A被反射而从光射出面56射出的光的指向特性如图20(a)所示，在垂直光射出面56的方向(η＝0°)和倾斜方向(η＞0°)具有峰值。
另外，如图18所示，在对应光源33B的偏向图形元件53B上，从光源33B射出的光f2在俯视的情况下为垂直入射，从另一侧的光源33A射出的光f1倾斜入射。因此，当在zθ平面内观察，如图19所示，通过偏向图形元件53B反射的光f2从光射出面56向大致垂直的方向射出，但通过偏向图形元件53B反射的光f1而从光反射出面56向倾斜方向射出。因此，通过偏向图形元件53B被反射从光射出面56射出的光的指向特性如图20(b)所示，在垂直光射出面56的方向(η＝0°)和倾斜方向(η＞0°)具有峰值。
该结果，当考虑作为通过两偏向图形元件53A、53B被反射而从光射出面56射出的光的整体的指向特性时，如图20(c)所示。图20(c)的指向特性是叠加图20(a)的指向特性与图20(b)的指向特性，具有三个峰值。特别是在大致垂直光射出面56的方向得到大的光射出量。特别是在理想的偏向图形元件53A、53B的情况，即使是光源33A、33B的近旁从光源33A、33B射出的光量的50％向正面方向射出。
当与图10所示的现有例的指向特性比较时，在现有例的情况下，在光源的近旁是具有两个峰值的指向特性，面光源装置的正面方向的射出光量非常小，得不到光源近旁的亮度。对此，在本发明的面光源装置的情况下，如图20(c)所示，即使在光源33A、33B的近旁向面光源装置的正面方向的射出光量变大，亮度的降低减小。因此，即使是使用多个的光源，在光源的近旁不容易产生亮度的降低，可以提高面光源装置的发光区域的亮度的均匀化。该结果，根据本实施例，从光源射出的光的损失减小可以提高面光源装置的亮度，而且，可以实现发光区域整体的亮度的均匀化。
当在对离开光源5.5mm的位置测定的情况进行说明时，在图10的指向特性中，当峰值强度为1时，正面的强度为3.7％。对此，在具有图20(c)的特性的本实施例的面光源装置中，当峰值强度为1时，正面的强度为32.7％。因此，在本发明的面光源装置中，得到具有图10的指向特性的现有例的9倍以上的效率，可以防止光源近旁的亮度的降低。另外，即使考虑面光源装置的发光区域整体，根据本发明的面光源装置，确认有10％以上的效率的改善效果。
另外，在上述实施例中，对应一侧的光源33A配置成直角的偏向图形元件53A与对应另一侧的光源33B配置成直角的偏向图形元件53B是相互交替配置，但两偏向图形元件53A、53B有规律的配置也可以，随机的配置也可以。在与面光源装置的偏向图形区域35相比小、与偏向图形元件53A、53B相比充分大的微小区域，只要是两个偏向图形元件53A、53B以均等的比率分布，指向特性在面光源装置整体就被均匀化。
另外，在导光板32内随着离光源33A、33B远，到达光量就减少，所以，在光源33A、33B的近旁偏向图形元件53A、53B的图形元件密度就减小，如果随着离光源远偏向图形元件53A、53B的图案密度增大，就可以在光射出面整体使亮度均匀化。
另外，在本实施例中，两种的偏向图形元件53A、53B被均等地分散。两种偏向图形元件53A、53B也可以在每个区域区分而设置，但在该情况下，可能就会有在不同的偏向图形元件的区域彼此之间的界限时而显眼、时而产生亮线或暗线。
在实施例1中，使用两个光源33A、33B情况进行了说明，但光源也可以是三个以上。图21是使用三个光源33A、33B、33C的情况，在以光源33A、33B、33C的中点Q为中心的同心圆上偏向图形元件53A、53C、53B依次重复排列。偏向图形元件53A从俯视观察该元件53A竖立的法线方向与连接该元件53A与光源33A的方向大致平行。同样地，偏向图形元件53B从俯视观察该元件53B竖立的法线方向与连接该元件53B与光源33B的方向大致平行。偏向图形元件53C从俯视观察该元件53C竖立的法线方向与连接该元件53C与光源33C的方向大致平行。另外，图22是使用四个光源33A、33B、33C、33D的情况，在以光源33A、33B、33C、33D的中点Q为中心的同心圆上，对应光源33A、33B、33C、33D偏向图形元件53A、53B、53C、53D依次重复排列。
但是，光源的数量增加到三个以上，与亮度增大相比较，在组合发光色不同的光源的情况或扩展视野特性的情况是有用的。
实施例2
图23是说明本发明的实施例2的图。在实施例2的面光源装置中，在通过光源33A及33B与从中点Q距离L1(＝17mm)的点的圆的内部的区域R1，与实施例1相同，以一侧的光源33A为中心配置成同心圆状的偏向图形元件53A与以另一侧的光源33B为中心配置成同心圆状的偏向图形元件53B混在一起。另外，在通过光源33A及33B与从中点Q距离L2(＝30mm)的点的圆的外侧的区域R3，与现有例相同，以光源33A、33B之间的中点Q为中心在同心圆上配置偏向图形元件53A、53B。另外，在位于区域R1的外侧且区域R3的内侧的三日月形状的区域R2中，偏向图形元件53A、53B的配置从区域R1的图案向区域R3的图案逐渐地迁移。例如，在区域R2中，随着从区域R1向区域R3靠近，与在圆周上配置的偏向图形元件53A、53B垂直方向相交的点从各个光源33A、33B向中点Q侧移动。
图24是表示离光源33A、33B的距离与光利用效率的关系的图。在这里，表示下列情况的各自的光利用效率：在偏向图形区域35的整体、当以一侧的光源33A为中心配置成同心圆状的偏向图形元件53A与以另一侧的光源33B为中心配置成同心圆状的偏向图形元件53B混在一起的情况(实施例1)；在偏向图形区域35的整体、以光源间的中点Q为中心配置成同心圆状的偏向图形元件的情况(现有例)；如图21所示的实施例2的情况。从图22可以知道，在光源的近旁与现有例相比实施例1的效率高，但在离光源远的区域与实施例1相比现有例的效率高。因此，如实施例2那样在光源33A、33B附近的区域(R1)、如实施例1那样以各自的光源33A、33B为中心配置成同心圆状的偏向图形元件53A、53B混在一起，在离光源33A、33B远的区域(R3)，通过以中点Q为中心把偏向图形元件53A、53B配置成同心圆状，在偏向图形区域的35的整体可以提高光利用效率。但是，当偏向图形元件53A、53B的配置的方法急速变化时，偏向图形元件53A、53B的配置的不同区域间的界限显眼、在界限产生亮线或暗线，所以，在实施例2中，区域R1与区域R3之间设置区域R2，在区域R2中，从区域R1的图案配置向区域R3的图案配置逐渐地变化图案。
实施例3
图25(a)及图25(b)是说明实施例3的结构的图。实施例3是改进实施例1或实施例2的面光源装置的装置。如图25(a)所示，当有两个光源时，由于相邻的偏向图形元件53A、53B无论如何离开对应光源33A、33B的距离不同，所以从光源33A入射到偏向图形元件53A的光的入射强度f1与从光源33B入射到偏向图形元件53B的光的入射强度f2不同。因此，相邻的偏向图形元件中，通过偏向图形元件53A垂直射出的光f1的强度与通过偏向图形元件53B垂直射出的光f2的强度不同，可能有时在面光源装置的发光区域产生明暗的花纹，有时在作为液晶显示装置使用时产生波纹条纹。
因此在实施例3中，对于相应光源33A的偏向图形元件53A，随着离开光源33A的距离变大偏向图形元件53A的长度变长(光反射面54的面积变大)，当距离光源33A的距离变大时通过偏向图形元件53A的光反射效率就变大。同样地，对于相应光源33B的偏向图形元件53B，随着离开光源33B的距离变大偏向图形元件53B的长度变长，当距离光源33B的距离变大时通过偏向图形元件53B的光反射效率就变大。
此结果，如图25(b)所示，当偏向图形元件53A与偏向图形元件53B邻近时，在光源33A附近的偏向图形元件53A中，其长度变短，在离开光源33B远的偏向图形元件53B中，其长度变长。该结果，即使入射到偏向图形元件53A的光量变大、入射到偏向图形元件53B的光量变小，通过偏向图形元件53A被反射、从光射出面垂直射出的光f1的强度与通过偏向图形元件53B被反射、从光射出面垂直射出的光f2的强度大致相等。由此，根据实施例3，不容易有时在面光源装置产生明暗的花纹、有时在液晶显示装置上产生波纹条纹。
另外，为了使光量平衡，离开相应光源33A、33B的距离越大，也可以使偏向图形元件53A、53B的图案密度越大。但是，在这样的方法中，在光源33A、33B的近旁偏向图形元件53A、53B的图案密度变得极小，有可能看见图案。对此，在光源33A、33B的近旁，不使偏向图形元件53A、53B的图案密度变小，只要使偏向图形元件53A、53B的长度变短，就不产生这样的问题。由此，实施例3的构成特别是在光源33A、33B的近旁有用。
实施例4
图26是表示本发明的实施例4的面光源装置61的分解立体图。该面光源装置61主要是由导光板32、光源33A、33B、反射板34、安装零件37、棱镜片62构成。在棱镜62的下面，如图27所示，剖面三角形状的圆弧状的棱镜63以共通的一点为中心设置成同心圆状。在被组装的状态，在棱镜片62上设置的棱镜63的圆弧中心从俯视观察与光源33A、33B的中点Q大约一致。另外，即使在该面光源装置61，在导光板32下面的偏向图形区域35设置有两种偏向图形元件64A、64B，但其光反射面的倾斜角γ为12°左右。
图28是用于说明面光源装置61的光的状态的剖面概略图。在该面光源装置61中，当从光源33A、33B射出的光f1、f2入射到导光板32内时，通过光射出面56与其相反侧的面反射的同时进行传输。传输到导光板32内的光f1、f2当通过偏向图形元件64A、64B的光反射面被全反射时，朝向与光射出面56大致平行的方向从光射出面56射出。这样，朝向与光射出面56大致平行的方向射出的光f1、f2入射到棱镜片62的下面设置的棱镜63内，通过在棱镜63的倾斜面被全反射而弯曲光的前进方向，朝向大致垂直棱镜片62的方向射出。
在光如图28的状态的面光源装置61中，当棱镜片62的偏向图形元件全部以光源33A、33B的中点Q为中心排列成同心圆状时，在使用多个光源的情况下，通过偏振元件被反射、从光射出面射出的光相对棱镜63倾斜入射。因此，光通过棱镜63朝向垂直方向射出，面光源装置61的正面亮度降低。特别是在光源的近旁亮度的降低显著，有可能产生暗部。
为了解消此问题，在实施例4的面光源装置61中，如图29所示，从光源33A出来并通过偏向图形元件64A被反射后、从光射出面56射出的光f1使大致垂直入射到棱镜63的长度方向(或切线方向)而决定偏向图形元件64A的配置。同样地，从光源33B出来通过偏向图形元件64B被反射后、从光射出面56射出的光f2使大致垂直入射到棱镜63的长度方向(或切线方向)而决定偏向图形元件64B的配置。而且，偏向图形元件64A与偏向图形元件64B配置在以光源33A、33B的中点Q为中心的同心圆上，在相同的圆周上偏向图形元件64A与偏向图形元件64B相互交替排列。其结果，从光射出面56射出的各光源33A、33B的光f1、f2通过棱镜63弯曲成大致垂直的方向，提高面光源装置61的正面亮度，而且，提高亮度的均匀性。特别地，可以防止在光源33A、33B的近旁发生暗部。
图30是说明上述偏向图形元件64A、64B的配置角度的决定方法的图。偏向图形元件64A的光反射面的入射角与射出角各自俯视为θin、θout。当偏向图形元件64A的光反射面的倾斜角γ＝12°、导光板32的折射率n＝1.53时，入射角θin与射出角θout之间有如下的关系。
θout1.5×θin  ...(算式1)
另外，在棱镜片62设置的各个棱镜63的圆弧中心从俯视观察与中点Q一致。
因此，如图30所示，当考虑某个位置的偏向图形元件64A时，伴随着旋转偏向图形元件64A从光源33A的入射角θin发生变化，因此，射出角θout从上述算式1计算出来。使中点位于该射出角的方向的延长线上只要决定偏向图形元件64A的角度，就得到偏向图形元件64A的所希望的配置。
具体地说，如图30所示，点Q作为原点并规定x轴方向与y轴方向，有偏向图形元件64A的位置为(x0、y0)，偏向图形元件64A的法线的朝向与y轴方向成的角度为ε，光源33A、33B之间的距离为K，通过下面的各公式可以决定(x0、y0)的位置的偏向图形元件64A的配置角度ε。
θout1.5×θin  ...(算式1)
tan(ε+θin)＝(x0-K/2)/y0  ...(算式2)
tan(ε+θout)＝x0/y0  ...(算式3)
以上，对偏向图形元件64A进行了说明，但对于偏向图形元件64B也是同样(但是，算式中K变为-K)。
因此，决定以中点Q为中心的同心圆状的圆周，在该圆周上相互交替配置偏向图形元件64A与偏向图形元件64B之后，根据偏向图形元件64A、64B的位置(x0、y0)通过上述算式决定其配置角度ε，只要把偏向图形元件64A、64B倾斜各自的角度ε就可以。
另外，在上述各实施例中，表示在导光板的中心部配置多个光源的情况，也可以把多个光源配置在导光板的角部。
实施例5
图31是表示本发明涉及的液晶显示装置71的概略图。该液晶显示装置71由用于控制每个像素光的透过或遮断而生成图像的液晶显示面板72与本发明涉及的面光源装置73组成，在液晶显示面板72的背面配置有面光源装置73。该液晶显示装置71由于把本发明涉及的面光源装置73作为背光灯使用，所以，可以从背面侧均匀地照明液晶显示面板72，可以制作可视性良好的液晶显示装置71。特别是在光源侧的一端画面不会担心变暗。
另外，图32(a)表示的是把该液晶显示装置71作为显示部使用的携带式电话机74。该携带式电话机74具有送受话功能，可以通过0～9数字键75输入通信方的电话号码并通过麦克风76发送声音、通过扬声器77接受声音。另外，图32(b)是把液晶显示装置71作为显示部使用的电子笔记本或移动机器等的信息终端机78，具有利用微型计算机处理信息的功能。