CN1837930A - 平面光源装置 - Google Patents

Abstract

一种平面光源装置，包括具有发射各向异性漫射光的各向异性漫射表面(1h)的导光板(1)，以及提供光至导光板的发光源(2)，所述各向异性漫射表面形成为一种形状，该形状用于给出各向异性漫射光强度的等级。

Description

平面光源装置

相关专利申请的交叉引用

本申请基于并要求2005年1月24日提交的日本专利申请No.2005-14918的优先权，在此将其公开的内容全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种平面光源装置，该平面光源装置被用作从其背面照亮诸如液晶显示器(LCD)的显示器屏的背光。

背景技术

众所周知，背光设备包括作为照亮用于移动终端设备、便携式计算机或类似设备的LCD屏的装置的平面光源装置。

这种平面光源装置具有如图22A到图22C所示的结构(作为参考，参见日本专利公开号2003-337333，图17)。

如图22A和图22B所示，平面光源装置120包括具有上表面101a和下表面101b的导光板101、用作发光源的多个LED102、漫射板103、Py棱镜片104、Px棱镜片105以及反射板106。此处，参考标记107表示将由平面光源装置120照亮的透射或半透射型LCD屏。

LED 102固定在LED基板102b上，面对导光板101的入射表面101c，且漫射板103、Py棱镜片104和Px棱镜片105依次层叠布置在导光板101上。反射板106布置为接近并面对导光板101的下表面101b。

从这些LED发射的光通过入射表面101c射入导光板101。射入的光在导光板101内传输，同时在上表面101a和下表面101b之间进行重复反射，并且在这种重复反射的过程中从上表面101a射出。下表面101b由细微的波状漫反射表面或棱镜形成。由于光的反射和折射，导光板101中的内部光部分在漫反射下表面101b上被朝向上表面101a反射，导光板101中的内部光部分从漫反射下表面101b射出，射向反射板106。反射板106反射通过下表面101b的折射而向下射出的光，以把反射光返回到导光板101的内部，从而提高光的利用效率。

从导光板101的上表面101a发射的光到达漫射板103，并且光的方向被调整为在某种程度上朝向LCD屏。此外，与y轴方向(见图22A中的坐标轴x、y和z)有一夹角的光由Py棱镜片104调整，与x轴方向有一夹角的光由Px棱镜片105调整，并且从Px棱镜片105射出的光通常最终平行于z轴方向排列。平行于z轴方向排列的光进入LCD屏107以提供穿过LCD屏的光的理想状态，从而使能具有高SN(信噪)比的清晰显示。

然而，上述的平面光源装置有如下问题。

因为光在下表面101b上沿各个方向反射，如图22C中所示，许多光以接近临界角的角度进入上表面101a。光以与上表面101a的法线接近90°的角度，换言之，以接近水平方向的角度折射。在这种情况下，光可能到达不了漫射板103，或者，即使光到达了，因为大的入射角，难以改变光的方向并难以引导光从漫射板103进入Py棱镜片104。以这种方式，总的来说，存在难以调整从LED 102射出的光的方向以及难以有效地引导照亮显示器的光的问题。

因此，为改进这个问题，利用具有产生全息图(hologram)漫射或细缝漫射的光各向异性漫射表面101h的导光板101的平面光源装置得到了应用。在该平面光源装置中，在导光板101的下表面101b上设有多个棱镜。在其它方面，该结构与图22A中所示的平面光源装置120的通常相同。这种技术利用例如在美国专利No.6,347,873B1的说明书的第5页中所示的公知的原理。

特别是，与预定全息图相似的各向异性漫射表面101h形成在导光板101的上表面101a上(包括光到各向异性漫射表面101h的入射角接近临界角的情况)，以使得从各向异性漫射表面101h发射具有所需角度而不是90°出射角(水平方向)的锥形漫射光01。以这种方式，可以改善由被设置图22C所示相对于漫射板103的大入射角时引起的问题、增大进入漫射板103的光的利用效率以及增加照射光线的亮度。

简要陈述原理，当具有预定角宽度内的入射角的内部光线作为参考光线射入导光板时，漫射表面101h例如形成为全息图以再现漫射光线，该漫射光线是具有预定角宽度内的入射角的目标光线。通过设置在下表面101b上的棱镜的一次或多次反射，内部光作为具有预定角宽度范围内的入射角的漫射光线01向上从导光板101射出。

此处，漫射光线01的预定入射角宽度取决于表面状态。即使表面形成为凹陷状态、凸起状态、或漫射表面的所有状态，只要该表面状态恒定，光线的入射角宽度也是恒定的而不管该表面的位置如何。

此处，发射各向异性漫射光，其在垂直于图23B中的截面方向(B-B方向)的宽度方向(y轴方向)的漫射比在漫射光01的截面中的截面方向的大，如图23C所示。换言之，漫射表面101h具有在宽度方向(y轴方向)上具有高漫射特性的各向异性漫射表面。

另一方面，在导光板101的上表面上存在一个内部光缺乏区域，相应于相邻LED 102之间并且位于接近LED 102的空间，内部光(从LED 102射出、射入该导光板并在该导光板中传输的光)不能到达该内部光缺乏区域并且没有光从该内部光缺乏区域直接射出。

因此，需要在宽度方向(平行于入射表面101c的y轴方向)上具有更大漫射的各向异性漫射光在接近该内部光缺乏区域的区域(发光区域)内从漫射表面101h射出。

然而，即便在平面光源装置中以这种方式改进，仍出现如下问题。

在传统的具有设置了各向异性漫射表面101h的上表面的导光板101中，漫射光的各向异性特性和强度在整个导光板中是均匀的。换言之，不管在接近LED102的位置或远离LED102的位置，以同样的各向异性漫射光强度发生漫射。

另外，在这种漫射光情况下，当漫射的角宽度增大时，出射角的射出光部分增加，并且垂直方向上全部射出光的转换效率降低。那也就是说，各向异性漫射光强度和最终的照射光转换效率紧密相关。因此，在这种情况下，不管在导光板中的位置如何，转换效率是恒定的。此处，随着与LED102的距离的增大，由于光路长度增大、立体角减小并且沿着这个方向射出漫射光，导光板101中的内部光的强度趋于减小。

另一方面，照射光的强度或亮度取决于内部光强度和转换效率的乘积。因此，在导光板101的中央部分和对着LED 102的导光板部分，照射光显著增加，从而导致照射光的不均匀亮度。这是因如下的原因发生的。

在导光板101的中央部分和对着LED 102的导光板部分，即便由于LED之间的空间而不存在实质内部光缺乏区域，由于各向异性漫射表面101h上的各向异性漫射光强度在整个导光板中是均匀的，在内部光缺乏区域中各向异性强度过度增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面光源装置，该平面光源装置能保证照射光具有足够强度和均匀亮度。

为实现上述目的，根据本发明的一个实施例的平面光源装置包括：包含发射各向异性漫射光线的各向异性漫射表面的导光板；以及用于向该导光板提供光的发光源。

各向异性漫射表面形成为构成提供各向异性漫射光强度的等级的形状。

在一个实施例中，各向异性漫射光强度的等级被设为逐步变化。在另一个实施例中，各向异性漫射光强度的等级被设为非逐步变化。

通过上述结构，可以使导光板中的照射光的亮度均匀，以及通过适当改变导光板的各向异性漫射表面上的各向异性漫射光强度而增加整体亮度级，而不存在传统平面光源装置中产生的不均匀各向异性漫射光强度。例如，在导光板中，通过增大LED附近的各向异性漫射光的强度和减小远离LED位置处的各向异性漫射光强度，漫射光线的出射角被调整成具有与上表面的法线更窄的夹角。因此，从光源射出的光能被有效转换为作为背光的垂直照射光线。另外，能够减小照射光的亮度变化，并通过根据与LED的距离的增量来校正内部光的低亮度而实现比传统导光板更高的亮度级。

附图说明

图1为示出根据本发明第一实施例的平面光源装置的结构的透视图。

图2为示出用于图1所示的平面光源装置的导光板的结构的透视图。

图3为示出图2所示导光板中的漫射光的发射状态的侧视图。

图4A为示出图2所示导光板中的漫射光的发射状态的侧视图。

图4B为示出图2所示导光板中的漫射光的发射状态的侧视图。

图4C为示出图2所示导光板中的漫射光的发射状态的侧视图。

图5为示出从设置在导光板上的每个漫射表面区域发射的漫射光的角宽度的曲线图。

图6为示出从设置在导光板上的每个漫射表面区域发射的漫射光的各向异性强度的曲线图。

图7为示出由图1所示平面光源装置照亮的LCD屏的状态的侧视图。

图8为示出在每个漫射表面区域中漫射光的转换效率的曲线图。

图9为示出在每个漫射表面区域中漫射光的照射光亮度的曲线图。

图10为示出根据本发明的第二实施例的用于平面光源装置的导光板结构的透视图。

图11为示出在图10所示的导光板中漫射光的出射角的说明图。

图12为示出在图10所示的导光板中漫射光的出射角的角宽度的曲线图。

图13为示出在图10所示的导光板中漫射光的转换效率的曲线图。

图14为示出根据本发明第三实施例的用于平面光源装置的导光板的结构的透视图。

图15为从导光板的一个方向观察，从图14所示的导光板发射的漫射光的侧视图。

图16A为从导光板的另一个方向观察，从图14所示的导光板的每个漫射表面区域发射的漫射光的侧视图。

图16B为从导光板的另一个方向观察，从图14所示的导光板发射的漫射光的侧视图。

图16C为从导光板的另一个方向观察，从图14所示的导光板发射的漫射光的侧视图。

图17A为示出从图14所示导光板的每个漫射表面区域发射的漫射光的角宽度的曲线图。

图17B为示出从图14所示导光板的每个漫射表面区域发射的漫射光的转换效率的曲线图。

图17C为示出从图14所示导光板的每个漫射表面区域发射的漫射光的照射光亮度的曲线图。

图17D为示出从图14所示导光板的每个漫射表面区域发射的漫射光的角宽度的曲线图。

图18A为示出根据本发明，用于平面光源装置的由全息图构成的各向异性漫射表面的一部分的透视图。

图18B为图18A所示的全息图安装在导光板上的状态的透视图。

图19A为示出图18B所示的导光板原理的说明图。

图19B为示出图18B所示的导光板原理的图19A的放大图。

图20A为示出从图18B所示的导光板的各向异性漫射表面发射的各向异性漫射光的说明图。

图20B为示出从图18B所示的导光板的各向异性漫射表面发射的各向异性漫射光的说明图。

图20C为沿着图20A的C-C线的视图。

图21为示出根据本发明用于平面光源装置的细缝各向异性漫射表面的结构的说明图。

图22A为示出传统平面光源装置的结构的透视图。

图22B为示出由图22A所示平面光源装置照射的LCD屏状态的侧视图。

图22C为说明图22A所示平面光源装置的光路的侧视图。

图23A为示出利用各向异性漫射的传统导光板的透视图。

图23B为示出来自图23A所示导光板的各向异性漫射光的发射状态的侧视图。

图23C为沿着图23B的各向异性漫射光的B-B线的视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

图1到9示出根据本发明的平面光源装置的第一实施例。

第一实施例中的平面光源装置20包括导光板1以及用于提供光至该导光板1的发光源2，如图1所示。该导光板1由例如矩形板形成并具有上表面1a、下表面1b、侧面1c以及端面1d(参见图1)。包括至少一个发光二极管(LED)的发光源2布置为面对在所示实施例中的导光板1的一个侧面1c上形成的入射表面。LED2附在LED基板2b上并以预定间隔布置。

在第一实施例中，在导光板1的上表面上依序层叠有例如漫射板3、Px棱镜片4以及Py棱镜片5。例如LCD屏7的物体假设被设为与Py棱镜片相邻以被平面光源装置20所照亮(参见图1和7)。此外，反射板6布置为与导光板1的下表面1b相邻并面对导光板1的下表面1b。

此处，当设有相互垂直的坐标轴X、Y和Z时，导光板1的上表面1a和下表面1b平行于X轴和Y轴延伸，入射表面1c平行于Y轴和Z轴延伸，以及端面1d平行于X轴和Z轴延伸。

导光板1具有例如在上表面1a上形成的各向异性漫射表面1h(参见图2)。各向异性漫射表面1h包括例如细缝漫射表面、全息图漫射表面等。各向异性漫射表面1h具有多于一个的不同质地并且也存在各向异性漫射表面的质地等级，以使在接近LED的位置处设置有高漫射光，以及在远离LED的位置处设置有低漫射光。换言之，漫射光强度被构造为根据导光板1的上表面的位置而改变。

特别是，根据本发明的一个实施例，各向异性漫射表面1h包含三个各向异性漫射表面区域，这三个漫射表面区域包括从接近入射表面1c的位置至远离入射表面1c的位置依序布置的第一至第三漫射表面区域1hA、1hB和1hC。

导光板1的下表面1b设置有多个棱镜1p，该多个棱镜被形成为沿远离入射表面1c的方向逐渐倾斜(参见图2)。

全息图记录由目标光和参考光的干涉所产生的驻波的相位信息，并当参考光应用于该全息图时，再现目标光为衍射光。对于这些全息图，其中之一被称为使用光致抗蚀剂等的表面起伏型全息图(surface relief type-hologram)，其在全息图的表面上记录干涉光的相位信息作为凹表面和凸表面而非浓度(concentration)。该表面起伏型全息图具有如图18A所示的结构。

特别是，该表面起伏型全息图H包括多个平行延长的凹槽状凹部Hd，和多个通常布置在这些凹部Hd之间的平坦凸部Hk。如图18A中所示，凹部Hd沿y轴方向延伸并在沿x轴方向相隔一段距离设置。图18A中，每个凸部Hk在y轴方向的宽度设为b，凸部Hk在y轴方向的间距设为d。

接着，如图18B中所示，该表面起伏型全息图H可在导光板D的上表面上形成。通过使用例如镀工艺将表面起伏型全息图(图18A)的表面结构转换为金属模型，并在注入金属模型中装配该金属模型可形成导光板D，在该表面起伏型全息图中，相应于由光致抗蚀剂形成的干涉光的浓度的相位信息被记录为凹-凸表面。

此处，假设相应于参考光的内部光s以x-z平面中的入射角θx和y-z平面中的0°入射角射入全息图H。以微观水平(micro level)观测，该入射光s并不通过漫反射在凹-凸表面的凹部传输而在凸部传输。然而，当在x-z平面观测时，该传输光相互干涉，并且漫射光只在光相互加强的方向产生。

如果在光相互加强的方向漫射光的出射角为θ1x，则下面的公式得到满足

(sinθx-sinθx1)2пd/λ＝±ψ     ...(1)

其中λ为波长，ψ为特定相位。

由公式(1)，如果ψ为常数，当间距d减小时，入射角θx和出射角θx1之差趋于变得更大。此处，如图19A中所示，如果θx1的一个值设为-θx1，且另一值设为+θx1，那么这两个角之间的角宽度表示为θhx。θhx与凸部的间距d成反比，如图19A所示。

图20A示出了以宏观水平(macro level)观测图19A中所示的漫射的状态，以及从x-z平面观测从全息图H射出的漫射光的出射角θx1的方向和角宽度θhx。通过适当将图19A中所示的间距值d散开为预定值或更大，可以在角宽度θhx的范围内分开和扩散出射光。

另外，从如图19B中所示y-z平面观测，内部光s垂直射入宽度为b的凸部Hk，从该部通过，并从每个凸部的中央部分以基本上垂直的方向射出。然而，透射光围绕接近每个凸部的相对端部的部分，由此产生透射光的绕行。

绕行角θy的值通过下面的公式表示。

sinθy＝±λ/b             ...(2)

因此，根据公式(2)，显然在图20B中宏观显示的y-z平面中漫射光的角宽度θhy等于2sinθy并且与每个凸部Hk在y轴方向的宽度b成反比。

如果对比x-z平面上漫射光的角宽度θhx和y-z平面上漫射光的角宽度θhy，在这两者之间发现差异，由此可以确定发生了各向异性漫射。

在第一实施例中，如图20A和图20B所示，满足2θhx＜2θhy的关系；因此显然发生了各向异性漫射。此处，如果各向异性强度是2θhy/2θhx，该各向异性强度可以通过适当选择形成于导光板D的上表面上的全息图H的d和b的尺寸来增大或减小到1或更多，或者1或更少。

同时，如图20A所示x-z平面上的漫射光的C-C剖面具有在垂直于C-C方向的y轴方向上延伸的伸长椭圆形状。

接下来，描述包含细缝漫射表面的各向异性漫射表面，该细缝漫射表面通过使用模型等而不使用上述全息图的照相技术而形成于导光板的表面上，该模型被构造为将表面起伏型相位全息图的表面形状近似为如图18B所示的多个棱镜阵列的结构。

图21示出包括各向异性漫射表面的导光板，该各向异性漫射表面包含细缝漫射表面。

如图21所示，细缝漫射表面Hp形成于导光板D的表面上。细缝漫射表面Hp包括多个棱镜阵列，每个棱镜阵列都具有沿x轴方向布置的多个微棱镜ph。微棱镜ph之间的间隔或间距dp以及每一个棱镜ph的宽度bp被分别设为在数值上等于或接近如图18A所示的全息图漫射表面H的每个凸部之间的间距d以及宽度b的值。

通过这样的细缝漫射表面Hp，可以获得各向异性漫射光，该各向异性漫射光与利用如上所述的全息图漫射表面H(见图20A到20C)相似的原理可以得到的各向异性漫射光几乎相同。

尽管提到了包含全息图漫射表面或细缝漫射表面的各向异性漫射表面，该各向异性漫射表面并不限于上面提到的结构，并且在曲率、凹度-凸度或类似方面显示差异(contrast)并具有诸如多个椭圆、抛物线、双曲线或类似曲线的各向异性漫射功能的项可被用作各向异性漫射表面。

从LED 2射出的光进入导光板1的入射表面1c并形成内部光s。该内部光直接或通过棱镜表面1p的反射到达各向异性漫射表面1h。各向异性漫射光从各向异性漫射表面1h向上射出。换言之，各向异性漫射光A、B和C分别从第一、第二和第三漫射表面区域1hA、1hB和1hC射出。

反射板6反射从导光板1的下表面上的棱镜表面1p向下漏出的内部光s，把该内部光返回导光板1的内部，并起到增加内部光的利用效率的作用。

此处，如图3所示，x-z平面上漫射光A、B和C的角宽度分别被设定为θAhx、θBhx和θChx，并且如图4A、4B和4C所示，y-z平面上漫射光A、B和C的角宽度分别被设定为θAhy、θBhy和θChy。

如图5所示，为每个漫射表面区域1hA、1hB和1hC确定角宽度，并且当x(从入射表面的距离)增大时，x-z平面上漫射光的角宽度θAhx、θBhx和θChx逐步地或数字地减小，而y-z平面上漫射光的角宽度θAhy、θBhy和θChy不变。

此处，将每个漫射光的各向异性强度考虑为x-z平面上的角宽度和y-z平面上的角宽度的小和大定量，如果漫射光A、B和C的各向异性强度分别是FA、FB和FC，对于各个漫射表面区域1hA、1hB和1hC确定强度并且满足下面的公式。

FA＝θAhy/θAhx

FB＝θBhy/θBhx            ...(3)

FC＝θChy/θChx

此处，满足下面的公式，如图5中所示：

θAhy＝θBhy＝θChy        ...(4)

θAhx＞θBhx＞θChx        ...(5)

由公式(3)、(4)和(5)获得下面的关系：

FA＜FB＜FC                 ...(6)

因此，对于每个漫射表面区域1hA、1hB和1hC而言，每个漫射光的各向异性强度逐步增大，如图6所示。

此处，图7示出了如图1所示的平面光源装置20的操作。

如图7所示，从导光板1发射的各向异性漫射光A、B和C的出射方向顺序通过漫射板3、Px棱镜片4和Py棱镜片5被垂直向上排列，并且该光作为照射LCD屏7的照射光s20射入LCD屏7。在这种情况下，如果从漫射光A、B和C转换为照射光s20的转换效率分别为ηA、ηB和ηC，则在它们之间存在如下关系。

ηA＜ηB＜ηC                ...(7)

这是因为，如果例如x-z平面上的角宽度θAhx很大，具有大出射角的漫射光增加从而具有低转换效率，并且如果例如x-z平面上的角宽度θChx很小，具有大出射角的漫射光减少从而具有高转换效率。

图8示出相应于公式(7)的转换效率的变化，如实线所示。

在图8中虚线所示的符号S表示导光板1中的内部光s的强度。由已经提到的原理，当x增加时，内部光s的强度S倾向于减小。

此处，如果每个照射光s20(图7)的亮度或强度是SS，每个照射光的亮度SS的分布如图9所示。这是因为每个照射光的亮度SS取决于如图4A、4B和4C所示的每个转换效率ηA、ηB和ηC和内部光的强度S的乘积。

如图9所示，该照射光的亮度SS由锯齿状线示出，而每个漫射表面区域1hA、1hB和1hC的平均值相等。此处，如果图23B的传统各向异性漫射光01(各向异性强度是常数)的照射光强度由虚线作为参考值SS01示出，因已经提到的原因，当x增大时，该SS01以模拟方式(analog way)减小。

如图9所示，与传统技术相比，在第一实施例中照射光的亮度SS具有更高值、减少的亮度变化、减少的亮度变化宽度以及更高的照射质量。

以此方式，在第一实施例中，可通过如图6所示，向各向异性漫射光强度给予数字等级来实现高照射质量。此处，如在第一实施例中所示的给予各向异性漫射光强度以等级，可根据公式(1)和(2)的原理、通过形成比如在图18B中所示全息图H的各向异性漫射表面1h，逐步增加在凸部Hk之间的间距d作为第一、第二和第三漫射表面区域1hA、1hB和1hC，并且将凸部Hk的宽度b(在y轴方向的长度)设置为在它们的第一、第二和第三漫射表面区域1hA、1hB和1hC内基本相等而获得。

即便在使用了如图21中所示的细缝漫射表面Hp的情况下，通过同样的原理，也基本可以实现这一点。

接下来，说明本发明的第二实施例。

图10到13示出了用于根据该第二实施例的平面光源装置的导光板和设置在导光板上的各向异性漫射表面。导光板1在形状上与在图2中的一样。如图10所示，各向异性漫射表面11h整体设置在导光板1的上表面1a上。

另一方面，根据第二实施例的平面光源装置的结构与图1中所示的平面光源装置20的结构相同。

如图10和11所示，各向异性漫射光11从各向异性漫射表面11h发射。此处，x-z平面上漫射光11的角宽度和y-z平面上漫射光11的角宽度分别被设定为θhx1和θhy1。

遍及整个导光板1，每x(从入射表面1c的距离)的角宽度θhx1和θhy1在图12中示出。此处，x0是导光板1在x轴方向上的长度。

如图12所示，即使x变化，y-z平面上角宽度θhy1也不会变化，而当x增大时，x-z平面上角宽度θhx1以模拟(analog)方式减小。给出这种角宽度θhx1的特性，并且θhx1可以根据在公式(1)和(2)中表达的原理，通过形成各向异性漫射表面11h以具有例如在图18B中示出的全息图H、当x增大时以模拟方式增大相邻凸部Hk之间的间隔或间距d并且即便x变化也将每个凸部Hk的宽度b(在y轴方向的长度)设定为基本相等而获得。

即便在使用如图21中所示的细缝漫射表面Hp的情况下，通过同样的原理，也基本可以实现这一点。

因此，如果各向异性漫射表面11h上的各向异性漫射光的强度(θhy1/θhx1)是F11，该F11以图12中向上倾斜的虚线所示的模拟方式增大。换言之，各向异性漫射光强度以如该向上倾斜线所示的方式逐步变化(模拟变化)。另一方面，如果漫射光11转换成照射光的转换效率是η11，如在第一实施例已经提到的，当角宽度减小时，该转换效率变大，但是在第二实施例中，因为角宽度θhx1以如图12中向下倾斜线所示的模拟方式变化，转换效率η11以如在图13中向上倾斜线所示的模拟方式变化。另外，由虚线表示的内部光s的强度S以已经提到的向下倾斜线所示的模拟方式变化。因此，如果平面光源装置的照射光亮度是SS11，则取决于转换效率η11与内部光的强度S的乘积的该SS11具有如图13中所示的平坦的高水平特性。

因此，在第二实施例的平面光源装置中，可以发射具有高亮度水平和良好的亮度均匀性的照射光，并实现增强的照射光质量。这样，在第二实施例中，可以通过给予各向异性漫射光强度F11以模拟等级，来提供照射光的高亮度水平和亮度的均匀性，如图12中所示。

下文中，说明本发明的第三实施例。

图14到17D示出了用于根据本发明的第三实施例的平面光源装置的导光板和各向异性漫射表面。

导光板1的形状与图2中的相同。如图14和15中所示，各向异性漫射表面12h整体地设置在导光板1的上表面1a上。

另一方面，根据第三实施例的平面光源装置的结构与图1所示的平面光源装置的结构相同。

如图14和15所示，各向异性漫射光12从各向异性漫射表面12h发射。此处，如图15所示的x-z平面上漫射光12的角宽度和如图16A到16C所示的y-z平面上漫射光12的角宽度分别被设定为θhx2和θhy2。

遍及整个导光板1，每水平轴x(从入射表面1c的距离)的角宽度θhx2和θhy2在图17A和17D中示出。此处，x0表示导光板1在x轴方向上的长度。

如图17A所示，即使x增大，x-z平面上的角宽度θhx2也没有变化，而当x增大时，y-z平面上的角宽度θhy2以向下倾斜线所示的模拟或逐步方式减小。遍及整个导光板，角宽度θhy2比角宽度θhx2大。这种角宽度θhx2和θhy2的特性形成可以根据在公式(1)和(2)中表示的原理，通过提供各向异性漫射表面12h以具有例如在图18B中示出的全息图H、不考虑x而在相邻凸部Hk之间保持规则间隔或间距d，并且当x增大时以模拟方式增大每个凸部Hk的宽度b(在y轴方向的长度)而实现。

即便在使用如图21所示的细缝漫射表面Hp的情况下，通过同样的原理，也基本可以实现这一点。

此处，如果在这种情况下各向异性漫射光的强度是F12，则该F12由下面的公式表示。

F12＝θhy2/θhx2

如图17A所示，因为角宽度θhx2是常数，该F12与角宽度θhy2成正比。

因此，各向异性漫射光强度F12以图17B中向下倾斜的线所示的模拟方式变化。另一方面，如果漫射光12(参见图14)转换成照射光的转换效率是η12，如同已经提到的，转换效率与角宽度成反比。另外，因为如图17所示当x增大时角宽度θhy2以模拟方式减小，转换效率η12以图17B中向上倾斜线所示的模拟方式变化。

接下来，如果根据第三实施例的平面光源装置的照射光的亮度是SS12，该亮度SS12具有如图17C中所示的大致恒定的平坦特性。这是因为下面的原因。转换效率η12与如图17C中所示内部光在导光板中的强度S成反比，从而使取决于转换效率η12与内部光的强度S的乘积的亮度SS12达到具有大致恒定的平坦特性。

以此方式，即便在第三实施例中，可通过将模拟等级给予各向异性漫射光强度F12来实现照射光的高质量，如图17B中所示。

作为第三实施例的修改例，可通过当x增大时逐步地(数字地)减小y-z平面上的各向异性漫射光的角宽度θhy2来获得x-z平面上的恒定角宽度，如图17D所示。在这种情况下，当x增大时，至照射光的转换效率逐步增大，其未被示出，并且照射光的亮度与图9所示的SS相似，因此能够实现具有比传统平面光源中的亮度更高水平的照射光亮度，并且亮度变化减小了。

在上面提到的实施例中，尽管已经描述了x-z平面上的各向异性漫射光的角宽度θhx等或者y-z平面上的各向异性漫射光的角宽度θhy等恒定的情况、以及以模拟或数字方式变化的其它情况，本发明并不局限于这些实施例。例如，即使x-z平面上的各向异性漫射光的角宽度θhx等以及y-z平面上的各向异性漫射光的角宽度θhy等，都根据从入射表面1c(见图3)的距离x而变化，也可以通过根据在导光板内的位置而将适当的等级给予各向异性漫射光强度F12而提供照射光的亮高度水平和亮度均匀性、减小了的亮度变化以及照射光的高质量。

此外，在上面提到的实施例中，虽然具有等级的各向异性漫射表面形成于导光板的上表面上，本发明不局限于这些实施例。例如，即使具有等级的各向异性漫射表面设置在导光板的下表面上，也可以获得相似的效果。

虽然已经描述了本发明的优选实施例，但本发明并不限于这些实施例，并且可以对这些实施例进行各种的修改和改变。

Claims (8)

1、一种平面光源装置，包括：

包括发射各向异性漫射光的各向异性漫射表面的导光板；以及

包含用于向该导光板提供光的至少一个发光二极管的发光源，

其中，该各向异性漫射表面形成为一种形状，该形状用于给出各向异性漫射光强度的等级。

2、根据权利要求1的平面光源装置，

其中，所述各向异性漫射光强度的等级被设为逐步变化。

3、根据权利要求1的平面光源装置，

其中，所述各向异性漫射光强度的等级被设为非逐步变化。

4、根据权利要求1的平面光源装置，

其中，所述各向异性漫射表面包含全息图漫射表面。

5、根据权利要求1的平面光源装置，

其中，所述各向异性漫射表面包含细缝漫射表面。

6、根据权利要求1的平面光源装置，

其中，所述各向异性漫射表面具有多个漫射表面区域。

7、根据权利要求6的平面光源装置，

其中，所述多个漫射表面区域从接近发光源的位置到远离发光源的位置排列。

8、根据权利要求6的平面光源装置，

其中，所述多个漫射表面区域被设置为使得从漫射表面区域发射的漫射光在出射角宽度、各向异性漫射光强度、亮度或转换效率上不同。

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