CN1461394A - 一种光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种传送一次光源(1)发出的光的导光体(6)，折射率为ng，包括一个入射端面(9)、传送的光出射用的一个光出射面、位于其相反侧的一个内面。导光体(6)的光出射面及内面之中的至少一面附有透光调制器(8)。透光调制器(8)包括位于光出射面上或内面上且带有折射率为n1(此处ng＞n1)的多个第1折射率区域单元(3)和折射率为n2(此处n2＞n1)的多个第2折射率区域单元(4)之复合层(50)、位于其上的折射率为n3(此处n3＞n1)之第3折射率层(5)。在导光体(6)的内面邻接配置有反射板(7)。

Description

一种光源装置
技术领域
本发明关于一种光源装置，包括应用于笔记本计算机和液晶电视等电子设备的液晶显示装置、车站和公共设施等场所的导向标示牌及大型广告牌、高速公路和一般道路上的交通指示牌及交通标识等标示装置中使用的面光源装置；在手机、便携式通信终端等的较小型液晶显示装置中使用的采用LED等点状光源的面光源装置；将LED等光源变换为均匀的线光源之棒状光源装置等，更具体地，关于一种包括具有高辉度并且在光出射面内辉度均匀分布的面光源或棒状光源等光源装置。
背景技术
对于便携式通信终端、笔记本计算机、液晶电视等电子设备所采用的液晶显示装置的光源装置，要求具有低耗电、高辉度、薄型、发光均匀等特点。尤其对于手机、便携式通信终端等带有较小型液晶显示装置的便携式电子设备，这些要求更加强烈。
传统上，液晶显示装置、广告板、交通指示牌等所使用的背面光源装置的方式，分为壳内设置多个萤光灯等线状光源的正下方方式，和在板状导光体侧端配置线状光源的边缘照明方式。对于正下方方式的背面光源装置，实现光源装置的轻薄化困难，同时存在容易发生从标志牌即能看到作为光源的萤光灯等透视现象问题。作为轻薄型的背面光源装置大多是使用边缘照明方式。而且，近年来对手机、电子记事本、游戏机等移动电子设备的需求增大，需要开发一种适用于作为这些显示部件光源的具有高辉度且辉度分布的均匀性佳的薄型背面光源装置。
这种边缘照明方式的背面光源装置，通常，以丙烯酸树脂板等板状透明材料作为导光体，在面向其侧端面配置的一次光源(以下也有单称“光源”的情况)发出的光从侧端面(光入射面)射入导光体中，由配置于导光体的表面(光出射面)或与该表面相反一侧内面的光散射面等位置的光出射功能单元，使入射的光从光出射面呈面状出射。但是，在导光体的表面或内面均匀的形成光出射功能单元的装置，随着从光源的远离使出射光的辉度低下，导致光出射面内的辉度不均匀，不能得到良好的显示画面。这种倾向伴随着面光源装置的大型化变得显著，在10英寸以上的面光源组件中根本不能实际采用。尤其是笔记本计算机和液晶电视等设备所使用的液晶显示装置，其画面内的辉度分布要求非常高的均匀性。
为了解决这种面光源装置辉度的不均匀的问题，提出了多种解决方案。例如，在日本专利公开1989-24522号公报中，提出在与导光体的光出射面相反一侧的内面，设置随从光入射面的远离将光扩散物质紧密的涂布或附着其上的光出射功能单元的面光源装置。另外，在日本专利公开1989-107406号公报中，提出将多个利用光散乱物质构成的细小斑点在表面形成种种图案的透明板，层叠在一起作为导光体使用的面光源装置。在这种面光源装置中，因为使用氧化钛和硫酸钡等白色颜料作为光扩散物质，所以存在照射于光散射物质上的光在散射时产生光吸收等光的损耗，导致在要求方向的出射光的辉度下降的问题。
另外，在日本专利公开1989-244490号公报和日本专利公开1989-252933号专利公报中，提出在导光体的光出射面上，配置具有符合出射光辉度倒数分布的光反射图形的出射光调整构件和光扩散板之面光源装置。但是，在这种面光源装置中，由出射光调整构件和光扩散板反射的光不能再利用，所以存在产生光的损耗，导致要求方向的出射光辉度下降。
在日本专利公开1990-84618号公报中，提出与导光体的光入射面相对配置线状光源、导光体的光出射面及其内面至少有一面为梨皮面、光出射面上载有棱镜片的面光源装置。然而，这种面光源装置虽然能得到非常高的辉度，但是在光出射面的辉度均匀性方面却不能令人满意。并且，虽然可以采取措施准确地控制该梨皮面形状，提高辉度的均匀性，但有关那些梨皮面形状的再现性存在很大的问题。而且，因为这种面光源装置的出射光分布(在光入射面的垂直及平行方向上的分布)过宽(特别是在光入射面的平行方向上)，作为便携式电子设备中使用的面光源装置，不能充分满足低耗电、高辉度的要求。
另一方面，在日本专利公开1996-40719号公报中，有关于一种出射光辉度均匀且降低光损耗、提高辉度的面光源装置的说明。在本说明技术中的面光源装置用导光体，以板状透明体的至少一个侧面为光入射面，与其略直交的表面为光出射面，光出射面及其内面至少有一个表面是由略球面状的多个微细的凸状体构成，这些凸状体透镜群的微小平均曲率半径和平均周期之比为3～10，微小平均曲率半径分布的平均偏差和微小平均曲率半径的比在0.8以下。但是，随着导光体的薄型化，其长度对厚度的比例增大，只有表面由略球面状的多个微细凸状体构成之装置，要得到光出射面内之均匀的出射特性就变得困难。
另外，如日本专利公开1995-171228号公报中说明的那样，出现了一种通过在导光体上形成特定的锯齿状棱镜结构，得到背面照明的出射光线分布狭小、峰值光的光出射面法线辉度高的面光源的技术(出射光控制装置的技术)。本手法完全不用棱镜片，只利用导光体就能实现小视野、非常高的法线辉度，是一种极为有效的方式，但出射光辉度分布的均匀性也明显遭到了损坏。如这种方法一样，形成利用应付与导光体本身特殊机能的梨皮面和其它点状图案之多个微细凹凸和那些形状的分布等，并要在此基础上得到高辉度的均匀度是非常困难的，同时满足不损害付与导光体本身的特殊机能性和高均匀度是一个大技术性课题。
采用棱镜状构造时，沿棱镜列方向的垂直方向传播的光是射向光出射面的法线方向，但沿棱镜列方向的倾斜方向传播的光就不能射向光出射面的法线方向，这部分光能损失了。特别是那些利用点状光源的面光源装置，从光利用效率的观点来看确实存在问题。这种面光源装置使用耗电低、简洁的LED光源。例如，利用日本专利公开1996-32120号公报中说明的那种正下方型LED光源的面光源装置；将日本专利公开1995-270624号公报中说明的那种LED光源设置于导光体端面，光传播方向成V字型的面光源装置；日本专利公开1996-18429号公报中所述的，将LED光源设置于导光体端面，导光体表面为粗糙面的面光源装置；日本专利公开1995-320514号公报中所述的，将LED光源设置于导光体角部，在导光体内部分散混入扩散材料，形成散射导光体的面光源装置。但是，在这些面光源装置中，出射光的视野较宽，消耗的电力并未形成足够高的辉度，而且由于光源为点状，光线只射向光源的前方，从整体角度来看就容易产生亮斑现象。还有日本专利公开11-329039号公报中提出的面光源装置，是在导光板内面，沿与点状光源对应的同心圆状配置三角凸形，且呈离散分布。但是，在这种面光源装置中，由于三角凸形为离散分布，在导光体中传播的光就不能有效地沿光出射面的法线方向出射。
本发明的一个目的是提供一种面状和棒状等的光源装置，即使在厚度较薄、面积较大的情况下，光出射面内的出射光仍具有极高的辉度均匀性。
本发明的另外一个目的是提供一种面状和棒状等的光源装置，即使是使用具有特殊的出射光控制功能的导光体，也可以既不损害其功能，又能保证出射光在出射面内具有极高的辉度均匀性。
此外，本发明另外一个目的是提供一种使用LED等点状光源、低耗电、高辉度、薄型、辉度均匀的面光源装置，特别适于手机、便携式通信终端等便携式电子设备。
发明内容
本发明提供一种能够达成上述目的的光源装置，具有一次光源和构成传送该一次光源出射光的传播路径的导光体的光源装置；该导光体的折射率为ng，包括由该一次光源发出的光入射用的一个入射端面、被传送光出射用的一个出射面、位于该光出射面相对侧的一个内面；其特征在于：
该导光体的光出射面及内面中的至少一面带有透光调制器，该透光调制器包括位于该光出射面上或该内面上，且带有折射率为n1(此处ng＞n1)的多个第1折射率区域单元和折射率为n2(此处n2＞n1)的多个第2折射率区域单元之一复合层、位于该复合层上，且折射率为n3(此处n3＞n1)的一第3折射率层。
本发明的一方面，在该导光体和该透光调制器之间存在折射率为n4(此处ng＞n4＞n1)的一第4折射率层。本发明的另一方面，用每单位面积的该复合层上的第2折射率区域单元所占面积表示的第2折射率区域单元密度，随在该复合层面内的位置进行变化。
本发明的一方面，该第1折射率区域单元的厚度H1及该第2折射率区域单元的厚度H2全都在5微米以上、200微米以下。本发明的另一方面，该第1折射率区域单元的平均厚度H1和该第2折射率区域单元的平均面内方向最小尺寸W2，满足1≤(W2/H1)≤30的关系。
本发明的一方面，n2＜ng。本发明的另一方面，n2≥n3≥ng或n3≥n2≥ng。本发明的另一方面，n2≥ng≥n3或ng≥n2≥n3。本发明的另一方面，n3≥ng≥n2或ng≥n3≥n2。
本发明的一方面，该第1折射率区域单元由空气组成。本发明的一方面，该第2折射率区域单元及该第3折射率层之中至少有1个由紫外线硬化树脂组合物构成。
本发明的一方面，该透光调制器的第1折射率区域单元及第2高折射率区域单元全都呈带状，交互排列。本发明的另一方面，该透光调制器的第1折射率区域单元及第2高折射率区域单元全都呈不规则排列。
本发明的一方面，该第3折射率层或该复合层有光控制功能，该光控制功能至少具有定向性光出射功能及光扩散功能之中的1项功能。
本发明的一方面，在该导光体内面带有的该透光调制器的该第3折射率层或在该第3折射率层之上配置的构件中，制作有由多个含有两个棱镜面的棱镜列沿导光体中光传播方向的略垂直方向互相平行排列构成的定向性光出射功能单元。本发明的一方面，该棱镜列在该2个棱镜面之间的顶端为平坦状。本发明的一方面，在相邻的该棱镜列之间的谷部为平坦状。本发明的一方面，该棱镜列形成弧状。
本发明的一方面，该棱镜列的接近该一次光源一侧的棱镜面对光出射面成80～100°倾斜，远离上述一次光源一侧的棱镜面对光出射面成35～55°倾斜。
本发明的一方面，为了掩盖该定向性光出射功能单元的棱镜列排列的凹凸形状，形成该定向性光出射功能单元的层或具有的折射率小于构件折射率的层被层叠在一起。
本发明的一方面，在该定向性光出射功能单元上，由单面带有与其棱镜列排列对应的棱镜列排列且制作有该定向性光出射功能单元之层或与构件略同一折射率的材料构成的棱镜片，通过形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层，使棱镜列排列彼此对应地嵌合在一起。
本发明的一方面，形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层为空气层。
本发明的一方面，该一次光源为略点状光源。本发明的一方面，该一次光源由LED组成。本发明的一方面，该一次光源为LED的集合体。
本发明的一方面，该LED的发光图形之峰值半幅值在导光体光出射面的垂直方向上为10～120°，在导光体光出射面的平行方向上为80～180
本发明的一方面，该一次光源使用将至少一个LED发出的光进行分割形成微细分割光源且使该分割光源排列成队的方式，及/或将至少一个LED发出的光变换为连续的线光源的方式。本发明的一方面，该导光体的厚度随着与该一次光源之间距离的增大而减少。本发明的一方面，在该导光体的光出射面上，配置有至少一个从衍射光栅、偏光变换组件、偏光分离组件、光聚光组件之中选出的出射光控制构件。
本发明的一方面，该一次光源为至少一个点状光源；在该导光体的内面，制作成将多个含有2个棱镜面呈弧状之棱镜列环绕该一次光源互相平行排列而构成的定向性光出射功能单元。
本发明的一方面，该透光调制器附于该导光体的光出射面上。本发明的一方面，该棱镜列在该2个棱镜面之间的顶端为平坦状。本发明的一方面，在相邻的该棱镜列之间的谷部为平坦状。本发明的一方面，该棱镜列的接近该一次光源一侧之棱镜面对光出射面成80～100°倾斜，远离上述一次光源一侧的棱镜面对光出射面成35～55°倾斜。
本发明的一方面，为了掩盖该定向性光出射功能单元的棱镜列排列之凹凸形状，形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层被层叠在一起。
本发明的一方面，在该定向性光出射功能单元上，由单面带有与其棱镜列排列对应的棱镜列排列且制作有该定向性光出射功能单元之层或与构件相同折射率的材料构成的棱镜片，通过制作该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层，使棱镜列排列彼此对应地嵌合在一起。
本发明的一方面，制作该定向性光出射功能单元之层或具有的折射率小于构件折射率之层为空气层。
本发明的一方面，该点状光源配置于导光体的侧端面或角部的相对位置。本发明的一方面，该点状光源设置于在导光体的光出射面和相反一侧的内面所的形成的凹部内。
本发明的一方面，该点状光源由LED组成。本发明的一方面，该点状光源为LED的集合体。本发明的一方面，该LED的发光图形之峰值半幅值在导光体光出射面的垂直方向上为10～120°，在导光体光出射面的平行方向上为80～180°。
本发明的一方面，该导光体的厚度随着与该一次光源之间距离的增大而减少。
本发明的一方面，在该导光体的光出射面上，配置有至少一个从衍射光栅、偏光变换组件、偏光分离组件、光聚光组件之中选出的出射光控制构件。
本发明可提供一种边缘照明方式的面光源装置，一种如上所述的光源装置，其特征在于在其入射端面的直交方向上配置有呈细长形状的棒状光源装置作为一次光源。
而且，本发明可提供一种正面照明用的光源装置，一种如上所述的光源装置，其特征在于配置于利用该光源装置发出的光进行照明的被照明体的观察一侧，具有可将至少一部分利用该光源装置照明的该被照明体发出的光透射向该观察侧的透光性。
另外，本发明提供一种面光源装置，包括至少1个点状光源、具有该点状光源发出的光入射用的光入射面和入射光出射用的光出射面之矩形导光体，其特征在于在与该导光体的光出射面相对之内面上，制作成将多个含有两个棱镜面、环绕该点状光源之弧形棱镜列沿导光体中光传播方向的略垂直方向互相平行排列构成之定向性光出射功能单元。
本发明的一方面，该棱镜列在该2个棱镜面之间的顶端为平坦状。本发明的一方面，在相邻的该棱镜列之间的谷部为平坦状。本发明的一方面，该棱镜列的接近该一次光源一侧的棱镜面对光出射面成80～100°倾斜，远离上述一次光源一侧的棱镜面对光出射面成35～55°倾斜。
本发明的一方面，为了掩盖该定向性光出射功能单元的棱镜列排列的凹凸形状，制作成使该定向性光出射功能单元层或其折射率小于构件折射率的层被层叠在一起。
本发明的一方面，在该定向性光出射功能单元上，由单面带有与其棱镜列排列对应的棱镜列排列且形成该定向性光出射功能单元的层或与构件略同一折射率的材料构成的棱镜片，通过形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层，使棱镜列排列彼此对应地嵌合在一起。
本发明的一方面，形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层为空气层。
本发明的一方面，该点状光源配置于导光体的侧端面或角部的相对位置。本发明的一方面，该点状光源设置于在导光体的光出射面和相反一侧的内面形成的凹部内。
本发明的一方面，该点状光源由LED组成。本发明的一方面，该点状光源为LED的集合体。本发明的一方面，该LED的发光图形的峰值半幅值在导光体光出射面的垂直方向上为10～120°，在导光体光出射面的平行方向上为80～180°。
本发明的一方面，该导光体的厚度随着与该一次光源之间距离的增大而减少。
本发明的一方面，在该导光体的光出射面上，配置有至少一个从衍射光栅、偏光变换组件、偏光分离组件、光聚光组件之中选出的出射光控制构件。
附图说明
图1所示为本发明的面光源装置实施例的侧视图。
图2所示为表示复合层的低折射率区域单元及高折射率区域单元与一次光源间位置关系的实施例平面图。
图3所示为表示复合层的低折射率区域单元及高折射率区域单元与一次光源间位置关系的实施例平面图。
图4所示为表示复合层的低折射率区域单元及高折射率区域单元与一次光源间位置关系的实施例平面图。
图5所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例侧视图。
图6所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例侧视图。
图7所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例侧视图。
图8所示为透光调制器的低折射率区域单元的平均厚度和高折射率区域单元的平均宽度的示意图。
图9所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例剖面图。
图10所示为从光出射面的法线方向观察一次光源配置的实施例平面图。
图11所示为从光出射面的法线方向观察一次光源配置的实施例平面图。
图12所示为从光出射面的法线方向观察一次光源配置的实施例平面图。
图13所示为从光出射面的法线方向观察一次光源配置的实施例平面图。
图14所示为利用光硬化树脂成分的透光调制器的制造过程示意图。
图15所示为将光硬化树脂成分的透光调制器和导光体相接合，制作面光源装置的实施例剖面图。
图16所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例侧视图。
图17所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例剖面图。
图18所示为复合层的低折射率区域单元及高折射率区域单元与一次光源间位置关系的实施例平面图。
图19所示为复合层的低折射率区域单元及高折射率区域单元与一次光源间位置关系的实施例平面图。
图20所示为复合层的低折射率区域单元及高折射率区域单元与一次光源间位置关系的实施例平面图。
图21所示为对光出射控制功能层棱镜列的低折射率层之层叠的实施例局部剖面图。
图22所示为对光出射控制功能层棱镜列的低折射率层及棱镜片之层叠的实施例局部剖面图。
图23所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例侧视图。
图24所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例底面图。
图25所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例底面图。
图26所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例底面图。
图27所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例底面图。
图28所示为本发明所提供的面光源装置优选实施例示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施例进行说明。
图1所示为本发明提供的面光源装置第1实施例侧视图。在图1中，1为一次光源。一次光源1可使用冷阴极管、萤光管、LED、LED数组等主动发光光源。6为构成板状传播路径，折射率为ng的板状导光体。由一次光源1发出的光束(射向反射器2的部分会被反射回来)经位于一次光源1相对位置的端面(光入射面)9，射入导光体6内部，并在该导光体6内部传输，最后通过透光调制器8由光出射面10均匀出射。如图所示，透光调制器8位于导光体6的上面(光出射面)，与该导光体6合成一体，导光体6的下面(内面或对侧一面)带有反射板7。透光调制器8也可位于导光体6的下面。此时导光体6的上面为光出射面。
本实施例的面光源装置是用于穿透型液晶显示组件的背面配置的背景照明系统，不过如果用于反射型液晶显示组件的照明时，除去反射板7，确保与光出射面10略呈直交方向(以下称“法线方向”)上的光穿透性，也可作为正面照明系统应用。此外，本实施例的面光源装置，也可作为广告牌和照明装置等的较大型面光源使用。
将本实施例的面光源装置，利用多个如图1所示的横截面C(图1只用1根虚线表示)切为数段，可得到多个棒状光源，该横截面C与光入射面9及光出射面10都垂直相交(即与一次光源1直交)，且互相平行，间隔适当的距离(例如不超过导光体6厚度的5倍)。当应用这种棒状光源时，一次光源1可采用LED等微小光源。在这种棒状光源的长度方向上，呈带状的出射光分布具有优良的辉度均匀性。可作为便携式电子设备的背景照明用一次光源使用。
以下有关本发明的说明是针对面光源装置的，但如上补充的那样，面光源装置发明内容的说明也可适用于棒状光源装置，所以在这里指出，即使未特别提到棒状光源装置，但下面阐述的内容包含对棒状光源装置的说明。
如图1所示，透光调制器8包括折射率为n1的低折射率区域单元(第1折射率区域单元)3和折射率为n2(此处n2＞n1)的高折射率区域单元(第2折射率区域单元)组成的复合层50，以及折射率为n3(此处n3＞n1)的光出射控制功能层(第3折射率层)5。该光出射控制单元5的下面与复合层50紧密结合，上面被作为光出射面10。如图所示，复合层50的低折射率区域单元3和高折射率区域单元4，在导光体6光入射面9的直交方向上相互交差排列，该低折射率区域单元3和高折射率区域单元4分别都沿一次光源1的平行方向延伸。即，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4都为在一次光源1平行方向上延伸的带状。
低折射率区域单元3及高折射率区域单元4的剖面形状并不局限于图1所示的略长方形，也就是说不局限于长方体相互交差排列结构。例如，低折射率区域单元(或高折射率区域单元)的高度H1(或H2)可大于高折射率区域单元(或低折射率区域单元)的高度H2(或H1)；可略呈现半圆形结构；高折射率区域单元4剖面形状的部分或全部可带有弧度曲线(具有弧度曲面结构)。
图2所示为复合层50与一次光源1间位置关系的实施例平面图。离一次光源1越远，低折射率区域单元3的宽度(在一次光源1的直交方向上的尺寸)就越小，高折射率区域单元4的宽度就越大。
图3及图4所示为复合层50的变形例的实施例平面图，图中都带有一次光源1。在图3中，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4在一次光源1的直交与平行两个方向上，相互交差排列，高折射率区域单元4呈栅格状。离一次光源1越远，与一次光源1平行的低折射率区域单元3的宽度(在一次光源1的直交方向上的尺寸)就逐渐变小，与一次光源1平行的高折射率区域单元4的宽度就逐渐变大。另外，在一次光源1的平行方向上，处与一次光源1直交方向上的低折射率区域单元3的宽度(在一次光源1的平行方向上的尺寸)在中央部分最大，往两侧逐渐变小。在图4中，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4呈一种海岛构造，低折射率区域单元3形成岛部，高折射率区域单元4形成海部。离一次光源1越远，低折射率区域单元3的面积逐渐变小。也就是说，离一次光源1越远，低折射率区域3所占的面积比例越低。
图18～图20表示光入射面9位于导光体6角部的面光源装置中的复合层50的形态，一次光源1为点光源，与光入射面9邻接配置。在图18中，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4的排列是以一次光源1为中心的同心圆状。在图19中，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4的排列呈海岛构造。在图20中，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4呈不规则分布，该不规则构造无论从微观还是宏观角度，其图形形状为具有较高的统计相似性，且具有良好图形填充效率之分馏塔状(fraction tower)图形。这三个例子的情况都是离一次光源1越远，低折射率区域单元3所占的面积比例越低。
复合层50中低折射率区域单元3及高折射率区域单元4的排列图形可采用多种构造形态，包括上述图形也都可组合使用。
图5所示为本发明提供的面光源装置的第2实施例侧视图。在该实施例中，导光体6的上面及下面都配置有透光调制器8。在下面的透光调制器8上，其光出射控制功能层5的下面上带有反射板7。另外，在该实施例中，在导光体互相平行的两个端面的相对位置，都配置有附带反射器2的一次光源1。
下面，对以上这些面光源装置中的透光调制器8的功能，特别是出射光辉度分布控制功能进行说明。
光出射控制功能层5可将从导光体6入射透光调制器8的光中的大部分，通过光出射面10向外部出射。由导光体6的端面9入射，经导光体内部传播的光的最大波导波形，主要由低折射率区域单元3和导光体6的折射率差决定。光线由导光体6射向低折射率区域单元3时，根据斯奈尔定律满足全反射条件的传播波形光，即所有入射角大于全反射临界角θ1(由ng与n1的关系决定)的光，都全部反射，在导光体内部传输。这些全反射波形光在导光体内部的传播过程中，遇到高折射率区域单元4时，在ng＞n2＞n1的情况下，所有入射角小于新的全反射临界角θ2(由n2与ng的关系决定)且大于θ1的传播波形光，都通过该高折射率区域单元4漏向光出射控制功能层5。因此，在复合层50的面内，根据位置不同适当变化高折射率区域单元4在复合层50上的占有密度(在复合层50的单位面积上，高折射率区域单元4所占的面积)，可将到达光出射控制功能层5的光量控制在一定值。变化高折射率区域单元4占有密度的方式有多种，例如，将图2～图4、图18～图20所示的图形组合使用，或采用其它复杂的图形变化的方法；图形构造相似，依据所在位置来变化高折射率区域单元4面积的方法；使用完全相同的图形构造，变化其排列间距(P)的方法。
通过适当选择导光体6的折射率ng和高折射率区域单元4的折射率n2的相对折射率差，可依据需要设定θ2的大小。因此也可以由此控制出射光的分布。例如，当将ng和n2的差设定为一个更大值，从而使θ2的值更小时，在高折射率区域单元4和导光体6的接口上，被全反射的光束比例就增大，可以对离一次光源更远位置的透光效率进行控制，也可使更多的光被传播。所以，依据在透光调制器8中位置的不同变化ng和n2的差，也可控制出射光的分布。
如上所示，利用本发明提供的具备透光调制器的面光源装置，通过以上若干方式，可自由调整到达光出射控制功能层5的光量，即使导光体6的尺寸和形状、一次光源1的形态以及光出射控制功能层5的光出射效率等发生变化，仍能通过基本的独立控制出射光的分布，可轻松的达到均匀性优良、再现性好的要求。
利用本发明的这种出射光分布控制技术，也可在光出射面内，根据需要有意识的使出射光辉度不呈均匀分布，例如根据与一次光源1距离的远近，逐步增加或减少出射光量的倾斜分布样式。
以上说明的是ng＞n2时的情况，一般根据折射率n2、n3及ng的大小关系，可分三种情况对光控制性进行说明。另外在本发明提供的面光源装置中，n1＜ng、n1＜n2、n1＜n3的关系始终是成立的。
光出射控制功能层5针对由导光体6转向透光调制器8的光，可具有定向性光出射功能、光扩散功能、偏光控制功能、光衍射功能等。在实际应用时，为了有效实现这些光控制功能，提高光出射面内的均匀度，以及达成需要的倾斜辉度分布特性，使上述折射率关系、透光调制器8的内部构造、透光调制器8面内的高折射率区域单元4的占有密度分布、后述的模式变换结构及面光源装置全体的形状、来自一次光源1的入射光模式等都最适合为较佳。
1)当n2≥n3≥ng或n3≥n2≥ng时
该关系成立时，所有入射角大于临界角θ1(由n1与ng的关系决定)的导光体内部的传播波形光，都通过高折射率区域单元4转向光出射控制功能层5。而一旦射入光出射控制功能层5后，再返回导光体6的光，只限于入射角小于临界角θ3(由n3与ng的关系决定)的高次模的光。所以，射入到光出射功能控制层5内的光的驻波概率最高，受光功能控制的影响最强。
2)当n2≥ng≥n3或ng≥n2≥n3时
该关系成立时，只有入射角大于临界角θ1、小于临界角θ3的部分高次传播波形光，通过高折射率区域单元4转向光出射控制功能层5。其它低次模光通常都满足全反射条件，因此与1)的情况相比，会有更多的光从一次光源1向远方传播。而一旦射入光出射控制功能层5的光，完全不受波形限制，全部再返回导光体6。所以，射入到光出射功能控制层5内的光的驻波概率小，在多个方面会抑制光功能控制的影响。
3)当n3≥ng≥n2或ng≥n3≥n2时
该关系成立时，只有全反射角大于全反射临界角θ1、小于临界角θ2(由n2与ng的关系决定)的高次传播波形光，通过高折射率区域单元4转向光出射控制功能层5。其它低次模光通常都满足全反射条件，因此与1)的情况相比，会有更多的光从一次光源1向远方传播。而一旦射入光出射控制功能层5后，再返回导光体6的光，就受到与临界角θ23(由n3与n2的关系决定)有关的波形限制。所以，射入到光出射功能控制层5内的光的驻波概率比上述2)要高，也比较容易受到光功能控制的影响。
以上这些基于折射率大小关系的不同特性，以能对应光出射控制功能层5的光控制功能的种类和特性进行灵活运用为较佳。根据不同的情况，上述几个折射率的大小关系可并用于同一面光源装置，并依据在透光调制器8面内位置的不同，灵活运用这些关系。另外，如上述分类所说明的那样，根据折射率n2、n3及ng间的关系，对出射光辉度分布特性和功能作用效果的影响是不同的，所以通过在透光调制器8面内变化这些折射率之间的关系，可控制上述出射光辉度分布特性和功能作用效果。
图6所示为本发明提供的面光源装置的第3实施例侧视图。在该图中，构件与图1～图5中相同的者给予相同之符号。在本实施例中，透光调制器的复合层50和导光体6之间，设有折射率为n4的附加层11。该附加层11具有与高折射率区域单元4类似的功能，在n2＝n3时，附加层11可替代高折射率区域单元4，起到相同的作用。
如上所示，本实施例的特征就是通过均匀涂布的方式在导光体6的上部形成附加层11，该附加层11具有与复合层50的高折射率区域单元4类似的作用，另外可以n2＝n3，也就是说透光调制器内部的高折射率区域单元4和光出射功能控制层5可采用相同材料构成，利用本发明提供的面光源装置，有利于工业制作上的低成本化。
为了得到定向性更好的出射光，可使高折射率区域单元4(或附加层11)的折射率n2(或n4)和导光体折射率ng，满足n2＜ng(n4＜ng)的关系。由此，可如上面已经说明的那样，只有传播波形在所定范围内的光束，才会入射高折射率区域单元4。
但是在平行平板形的波导路径上，随着离一次光源1的距离增大，导光体6内部会产生低次模光的残留积蓄，所以能有将这些低次模光转换为高次模的构件为较佳。例如，可如图7所示，使导光体6的厚度随着与一次光源1之间距离的变远，缓缓变小，呈一种楔形结构，或者考虑使用加入扩散材料、在导光体6内面设置粗糙面、微棱镜、栅格形状、缺口等方式(这些方式也可与上述楔形结构一起使用)。其中采用楔形结构的方法，是一种根据与一次光源1的距离，连续且轻松控制波形变换的有效方式。
图7所示的面光源装置的实施例中，设有低折射率的附加层11，目的是控制导光体6的内部导光模式；采用了带有光扩散功能部18的透光调制器8，该光扩散功能部18作为光出射控制功能层5；还使用了倒置的棱镜片52，其带有多个三角棱镜列。如图中所示，倒置的棱镜片52的特征是，从各棱镜列的一个棱镜斜面53按一定角度入射的光束，经另一棱镜斜面54全反射，变换角度沿导光体6的光出射面(或光出射控制功能层5)的法线方向朝上出射。
光扩散功能部18可利用氧化钛等光散射体分散涂布在光出射面上形成，但为了充分发挥上述倒置的棱镜片52的功能，由该光扩散功能部18出射带有定向性的光束为较佳，该光束按一定的角度射入倒置的棱镜片52内。如果只靠分散光散射体作为光扩散功能部18的话，出射光的角度较大，不能完全按照需要的方向出射。
以前，为了使光扩散功能层具有定向性出射功能，通常的方法是采用微细的砂及玻璃屑进行喷射加工，将金属铸模的梨皮面转印到导光体的光出射面上。此时，作为调整面光源装置光出射面内均匀度的方式，是利用向金属铸模喷射的强度来决定辉度分布的(即，根据面内位置变化喷射强度)，由此调整光出射效率的分布，取得面内辉度分布的平衡。但是该喷射方法难以精确地对光出射效率进行控制，具有局限性，另外也难以确定最佳加工条件，出射光控制方式的形成复杂，耗费劳力，在均匀度的再现性等方面也存有若干问题。
与此相对，利用图7的透光调制器8时，光的定向性出射功能由倒置的棱镜片52和喷射方法形成的金属铸模转印的梨皮面来实现，而对均匀度的控制则如前面说明的那样，不受定向性出射控制的影响，由透光调制器8独立实现。这样一来，就省去了喷射加工时繁杂的面内均匀度控制，可精确地控制出射效率的分布，同时还具有较好的均匀度再现性，设计也比较简便。
当设有低折射率的附加层11时，可对导光体内的传播模式和向光出射控制功能层5(具有光扩散功能部18)的透光模式进行控制，得到具有狭窄的光出射分布特性的小视野面光源装置。下面再举例做具体说明。在设定图7中的导光体6的折射率ng为1.49，附加层11的折射率为1.40时，根据斯奈尔的反射透射定律，与导光体的光出射面所成角度大约在20度以下的低次模光20无法通过附加层11，被全反射向导光体6的内部。而与导光体的光出射面所成角度在20度～48度间的光19，通过附加层11，到达光出射控制功能层5的光扩散功能部18，再沿一定的方向朝外出射。之后，该出射光在上述定向性的基础上，经倒置的棱镜片52的作用，角度产生变化，沿导光体6光出射面的法线方向朝上出射，由此实现小视野、高辉度的面光源装置。在这种情况下，也是随着与一次光源1距离的增大，导光体内部容易出现低次模光的残留积蓄，为了解决这个问题，采用楔形构造，使导光体6的厚度随着与一次光源1距离的增大而变化，并且/或者设置将上述低次传播波形光转换为高次传播波形光的波形变换构件为较佳。
另一方面，如没有附加层11，从0度到48度附近的所有模式的传播光都到达光出射控制功能层5，所以，在所有模式的光的基础上，也只能从该光出射控制功能层得到大视野的出射光。之后，通过使用倒置的棱镜片52射向基本为法线方向的光束，同使用上述低折射率附加层11的情况相比，形成视野角更大的出射光分布。
另外，如上所述，光出射控制功能层5不只具有定向性出射功能，还可带有利用层压薄膜片和多层折射片的偏光控制功能，利用扩散材料、微棱镜、梨皮构造等的光扩散功能，利用衍射光栅的光衍射功能等各种功能，此外还可以具有提高均匀度的功能。
当低折射率区域单元3及高折射率区域单元4，在其排列方向的垂直方向上的平均尺寸(厚度)H1和H2，或者附加层11的厚度H4非常小时(这两种情况也可能同时存在)，会有些不必要的光波透向(渗出)光出射控制功能层5，不能完全实现要达到的目的。这就要谈及透光控制功能，从光学上讲，只要厚度在1微米以上，就不会出现光波渗出的问题。但如果H1、H2太小，就有可能引起制造过程中的尺寸精度的下降，所以这些尺寸在5微米以上为佳，如能在10微米以上为较佳。
图8表示的是透光调制器8的低折射区域部3的平均厚度H1和高折射率区域单元4的平均宽度W2之间的关系。H1且/或高折射率区域单元4的平均厚度H2的尺寸越大，就越容易在低折射率区域单元3和高折射率区域单元4的接口产生不必要的反射光，散射等也增大，同时也导致材料成本的增大，所以H1、H2在200微米以下为佳，在100微米以下为较佳。但是，如果面光源装置为大面积，随着低折射率区域单元3和高折射率区域单元4的排列方向上的画面尺寸扩大，H1和H2就有必要设定在200微米以上。
当W2/H1的值较大时，入射光线与低折射率区域单元3的侧面25相遇的概率就小，可抑制由此产生的不必要的不规则反射或透射光27，无障碍、忠实的实现透光调制器功能的主要目的，对从导光体6到光出射功能控制层5的传输光进行透光控制。这一点不取决于附加层11的有无。
另外，当需要有积极的使低次模光(小于向高折射率区域单元4的入射光与透光调制器8的低折射率区域单元3和高折射率区域单元4的排列方向所成的角度)向光出射功能控制层5渗透时，W2/H1的值应设定的更大。因此n2和ng的折射率关系不仅可以如前面说明的那样，限制通过高折射率区域单元4的光的模式，与W2/H1的值的设计也大有关系。这一点也适用于有附加层11的情况。例如，当n2/ng的值小于1，低次模光向高折射率区域单元4的透光模式(26)就受到了很大限制，所以W2/H1的值可为较小值，亦即在1到2之间。但是，当n2/ng的值需要为1或大于1时，更有必要将低次模光向光出射控制功能层5渗透，在这种情况下，需要让更大入射角的低次模光渗透，通过高折射率区域单元4，所以必须将W2/H1的值设定在2以上。为了尽可能的限制不规则反射光27的比例，忠实的进行透光控制，W2/H1的值大于3为佳，大于5为较佳，大于8为更佳。当需要有意识的使入射角接近90度的传播光进行渗透时，较佳是利用上述将低次模光转换为高次模光的波形变换功能(例如采用楔形导光体)。但是如果W2/H1超过需要值，就存在和导光体6的出射面积、H1的大小、面光源的必要分辨率之间的关系，而透光部分的图形尺寸大于人眼的分辨率，亮点就有可能被视为缺陷，反而不好。W2/H1的值限定在30以下为佳，在10以下为较佳。
一般情况下，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4的剖面形状最好略呈矩形(对剖面形状没有什么特殊要求时)，W2/H1的值大一点为佳。这样一来，可以对上述发生在低折射率区域单元3和高折射率区域单元4的接口25上，不必要的不规则反射起到很好的限制作用，另外，在利用光硬化树脂通过金属铸模转印成形制造该透光调制器8时，还具有多个制造方面的优点，例如可使金属铸模的制作更加容易，成形时也更容易从金属铸模上脱离成形物。
不过，这里所说的略呈矩形剖面形状，并不是说低折射率区域单元3及高折射率区域单元4的剖面形状完全都为矩形，例如，低折射率区域单元3及高折射率区域单元4相互连接的侧端面，就是由若干个锥形组成。这是因为，在利用金属铸模转印制作透光调制器8时，这种结构(拔模锥)更容易将成形物从金属铸模上脱离下来。
图9所示为本发明提供的面光源装置的另一种不同的实施例剖面图。在该实施例中，为了得到良好的高辉度出射光定向性，透光调制器8(可形成良好的出射光均匀度)的光出射控制功能层5的表面，带有多个棱镜列28。即，在导光体6的光出射面(作为面光源装置的光出射面10)相反一侧的内面，设有透光调制器8，其光出射控制功能层5的下面带有多个棱镜列28(由2个棱镜面28a和28b构成)。这些棱镜列28相互平行，且排列的方向与导光体中光传播方向基本垂直。这是因为，当入射光的光传播方向与棱镜列的棱线直交时，可最有效的使光沿法线方向朝上出射。在本实施例中，棱镜列28沿与导光体6光入射面9略呈平行的方向排列。特别是利用点状光源作为一次光源1时，最好能对应点状光源的配置，采用后述那种环绕一次光源1的圆弧状等弧形模式，以及同样的最适合的棱镜列模式。另外，棱镜列也可位于光出射控制功能层5的内部，或从光出射控制功能层5的本体分离出来，形成与该本体紧密连接的附属部分。
通过适当设计棱镜列28的各棱镜面28a和28b，可自由设定峰值出射角度。例如，将构成棱镜列28的一个侧面(与一次光源距离远的面(第1棱镜面))28a与导光体6的光出射面及内面所成的倾斜角，设定为35度～55度之间的值，将另一侧面(与一次光源距离近的面(第2棱镜面))28b与导光体6的光出射面及内面所成的倾斜角，设定为80度～100度之间的值，这样可使出射光的峰值光基本射向光出射面10的法线方向，同时也能缩小出射光的角度分布。为了使出射光更接近法线方向，使第1棱镜面28a的倾斜角在40度～50度的范围内，第2棱镜面28b的倾斜角在85度～95度的范围内为佳。
棱镜列28的间距可在加工范围内适当选择，但在10～500μm范围内为佳，在30～300μm范围内为较佳。为了防止波动光栅，也可部分或连续变化棱镜列28的间距。如果面光源装置变大或导光体6的长宽之比变大，容易导致光出射面内的均匀度下降，在这种情况下，通过部分或连续变化棱镜列28的间距，还可增强均匀度的改善效果。另外，棱镜面可为平面或一定曲率的曲面，为曲面时出射光的角度分布可能稍稍增大。
在以上这种棱镜列28中，棱镜顶端的光利用效率差。所以，将棱镜列28的顶端加工为平坦状、剖面多角形或剖面R状等任何形状，都不会对光学性能产生多大的影响。棱镜列28的顶端为平坦状，还能减轻因为磨擦对棱镜面造成的伤害。另外，将相邻棱镜列28间的谷部加工为平坦状，可控制光的出射量。根据位置不同，变化上述棱镜列28的顶端和谷部加工的深度和形态等，可达到控制出射光分布的目的。
棱镜列28的第1棱镜面28a的作用，是使光线全反射，射向导光体6光出射面10的法线方向。该功能如能完全得到实现，可如图21所示，在棱镜列排列的外侧，层叠低折射率层5’(层5’之折射率为n5，且小于该棱镜列28的折射率n3)，以掩盖棱镜列排列的凹凸形状。采用这种构造，可避免由于磨擦对棱镜面造成的伤害以及污物深入棱镜列排列的凹凸中。
另外，也可采用如图22所示的构造，在棱镜列28排列的外侧，通过低折射率层5’(层5’之折射率为n5，且小于光出射控制功能层5的折射率n3)嵌合(棱镜列28的第1棱镜面和第2棱镜面分别通过低折射率层，与棱镜片5”的第2棱镜面及第1棱镜面相对)有棱镜片5”，该棱镜片具有与棱镜列28基本相同形状的棱镜列排列，且与棱镜列28排列形成的光出射控制功能层5采用折射率基本相同的透光性材料。低折射率层的材料使用有机物或无机物都可以，也可为空气。采用这种构造，也可避免由于磨擦对棱镜面造成的伤害以及污物深入棱镜列排列的凹凸中。
通过适当设定棱镜列28的棱镜形状，特别是棱镜面的角度，本形态也可用于正面照明的面光源装置。即，将图9所示的装置作为正面照明面光源装置，这时，在光出射面10的上方配置有反射型液晶显示组件LC，在棱镜列28的作用下，光由光出射面10向液晶显示组件LC出射，该出射光经反射型液晶显示组件LC反射，作为载有图像信息的光再返回棱镜列28。该载有图像信息的光，再尽可能没有折射的透过棱镜面28，射向棱镜面28的外部(下方)，也就是观察者的位置。
在作为正面照明面光源装置的情况下，采用以下这样的组合结构为佳，即第1棱镜面28a与光出射面10成30度～45度角，第2棱镜面28b与光出射面10成70度～90度角，或者第1棱镜面28a与光出射面10成30度～50度角，第2棱镜面28b与光出射面10所成角度在20度以下为佳，在10度以下为较佳。
用作正面照明面光源装置时，棱镜列28的顶端可为平坦形状。此时，由反射型液晶显示组件LC反射回棱镜列28的光，更容易透过。相邻棱镜列28间的谷部也可为平坦状。
另外，在棱镜列排列的外侧，也可以层叠低折射率层(折射率为n5，小于该棱镜列28的折射率n3)，以掩盖棱镜列排列的凹凸形状。采用这种构造，可避免由于磨擦对棱镜面造成的伤害以及污物深入棱镜列排列的凹凸中。特别是在正面照明的情况下，处于距离观察者最近的位置，非常需要掩盖棱镜列排列的凹凸形状，形成平坦结构。
还有，在作为正面照明面光源装置的情况下，也可以在棱镜列28排列的外侧，通过低折射率层(折射率为n5，小于光出射控制功能层5的折射率n3)嵌合棱镜片，该棱镜片具有与棱镜列28基本相同形状的棱镜列排列，且与棱镜列28排列形成的光出射控制功能层5采用折射率基本相同的透光性材料。采用这种构造，也可避免由于磨擦对棱镜面造成的伤害以及污物深入棱镜列排列的凹凸中。采用这种构造时，经反射型液晶显示组件LC的反射，返向棱镜列28的光实质上不发生折射即透射向观察者，是一种理想的正面照明面光源装置。
在用作正面照明面光源装置时，棱镜列28的间距可按上述说明的设置。
上述图9所示带有棱镜列28的面光源装置，是一种良好的均匀出射光源，可以说光的瞄准性高。因此，利用该特征，再在带有该棱镜列一面的相反一侧配置出射光控制构件，例如衍射光栅和偏光变换组件(多层折射片等)、偏光分离组件、透镜(圆柱面透镜、双凸透镜、棱镜、各向异性透镜等)等集光组件，加强对出射光的控制，可得到一种高性能、高辉度且辉度均匀的面光源装置。
以上说明的这种具有良好定向性出射功能的面光源装置，也可将其用作棒状光源装置，由此得到一种均匀度好、出射效率高、具有细长形光出射图案的光源。此时，在该棒状光源装置的光出射面附近，沿棒状光源长度方向的垂直方向，配置具有透镜曲面的圆柱体凸透镜，这样得到的光源，可控制其在该垂直方向上的出射光分布角度。
可将该棒状光源装置作为面光源装置的一次光源使用，设置于导光体的入射端面附近，构成一种面光源装置。图16表示的就是本发明提供的这样一种面光源装置优选实施例侧视图，图17是构成该面光源装置的棒状光源装置的实施例剖面图。
在图16中，1为本发明提供的构成面光源装置一次光源的棒状光源装置。面光源装置的导光体6及透光调制器8的构成与图9相同。101a、101b为棒状光源装置1的一次光源，106为棒状光源装置1的导光体，108为棒状光源装置1的透光调制器，103、104、105分别为低折射率区域单元、高折射率区域单元及光出射控制功能层。一次光源101a、101b，可使用例如LED等略呈点状的光源。导光体106在棒状光源装置1长度方向上的中央部分最薄，两端最厚，由各光源101a、101b入射的光被良好的导至导光体中央部分。光出射控制功能层105具有与上述棱镜列28同样排列的棱镜列128。但棱镜列128以棒状光源装置1长度方向的中央部分为界，到一次光源101a、101b分为两部分，在靠近一次光源101a的部分中，离一次光源101a远的是第1棱镜面128a，离一次光源101a近的是第2棱镜面128b，而在靠近一次光源101b的部分中，是离一次光源101b远的是第1棱镜面128a，离一次光源101b近的是第2棱镜面128b。
在本实施例中，使用带有透光调制器(该透光调制器带动有光出射控制功能层105，光出射控制功能层105带有棱镜列128)的棒状光源装置1作为一次光源，因此由一次光源出射的光，被收束在沿导光体106入射端面法线方向的狭窄范围中，且具有良好的辉度均匀性。于是，通过利用这种棒状光源装置1作为一次光源，可得到在棒状光源装置长度方向上的出射光分布角度小、辉度均匀性高的面光源装置。另外，通过使用带有棱镜列128的光出射控制功能层105作为面光源装置的透光调制器8，可得到一种光沿光出射面10法线方向上的狭窄角度范围出射，且光出射面内具有良好的辉度均匀性的面光源装置。这种出射光分布狭窄、定向性高的棒状光源，特别适合作为正面照明用光源。
另外，作为一种改善均匀度的方式，可使导光体106的厚度(与导光体光出射面略呈直交方向上的尺寸)随着与一次光源101a、101b间距离的增大而减小。另外采用这种减小导光体厚度的方法，也并不需要一味的减小，可有减小的部分，也可有厚度固定的部分，另外减小的比例也可进行变化。
作为本发明提供的面光源装置用的1次光源1，除可使用冷阴极管和萤光灯等线状光源外，还可使用LED和卤素灯等略呈点状的光源。
略呈点状的光源30，可如图10所示位于导光体6角部的缺口处，也可如图11所示配置在导光体6端面的相邻位置。还可将光源30配置于导光体6的内部。另外也可如图12所示，采用由多个略呈点状的LED光源连续排列形成的数组组件-LED数组31。LED光源可使用单色光源，和带有红、绿、蓝三原色波长光的白色LED光源。
如上所示，使用LED等点状光源作为一次光源1时，能根据需要选择具有最适当发光图形的光源为较佳。在导光体6光出射面的平行方向上，一次光源发光图形最好能有较大的分布范围。这样一来，可以缓和一次光源前方的辉度比其它部分高这一现象。当一次光源设置于导光体6的端面时，在导光体6光出射面的平行方向上，一次光源发光图形的峰值半幅值在120度～180度之间为佳。当一次光源设置于导光体6的角部时，光在入射导光体6之后的分布角度基本与导光体的角度一致为较佳，所以如果导光体6角部的角度为90度，则在导光体6光出射面的平行方向上，一次光源发光图形的峰值半幅值在60度～120度之间为较佳，如果导光体6角部的角度为45度，则该峰值半幅值在20度～70度之间为较佳。
另外，在导光体6光出射面的垂直方向上，一次光源发光图形的分布范围过大，则在一次光源附近，由导光体6出射的光量比例就大，容易导致辉度均匀度下降，而一次光源发光图形的分布范围过小，则不入射透光调制器，在导光体6中往复的光量比例就大，容易导致辉度下降。在导光体6光出射面的垂直方向上，一次光源发光图形的峰值半幅值在10度～120度之间为较佳。一次光源发光图形在该方向上的分布角度范围，能在面光源装置面积大时较小，而在面光源装置面积小时较大为较佳，例如当面光源装置的面积在3英寸以下时，该分布角度在60度～120度之间为佳，当面光源装置的面积在3英寸到8英寸范围内时，该分布角度在10度～70度之间为佳。
而且，如图16及图17所示，利用本发明提供的棒状光源装置作为面光源装置的一次光源时，没有必要使棒状光源装置出射的光在导光体106光出射面的平行方向上展开，所以棒状光源装置的发光图形分布能够较为狭窄为较佳。具体来说，棒状光源装置的发光图形峰值半幅值在30度以下为较佳。
特别是使用LED作为一次光源时，可利用带有LED的透镜形状，对一次光源的出射光角度分布进行控制。
在图13所示的装置中，是以一种经过变换的新发光源作一次光源，大致是这样：从至少一个LED30发出的光，经过细分割排列变换方式，将其变为比该LED更微细光源的光，或经过其它变换方式，将其变为连续的线光源的光，然后这些经过变换的、更适于导光体6入射端面的光再入射略呈板状的导光体6。将LED发出的光变为比该LED更微细光源的光所用的细分割排列变换方式，可采用带有塑料光学纤维(POF)排列结构的光学纤维数组32。这时，1条光学纤维的直径取决于所用导光体6的厚度，但使用越小直径的光学纤维，对实现更均匀的分割微小光源的配置体就越有利。如上所示使用光学纤维数组时，该光学纤维质地柔软，因此可自由配置LED30的位置，可用于构筑更简洁的小型液晶显示器。其优点还包括，可轻松的将光导向非常薄的导光体，同时还能减少因光学纤维的弯曲造成的光损失等。所以，光学纤维的直径在1mm以下为佳，在0.5mm以下为较佳，在0.25mm以下为更佳。但是如果使用光学纤维的直径太小，所用光学纤维的条数就多，在制造上也会产生麻烦，因此光学纤维的直径在0.10mm以上为较佳。
在本发明中，使用LED等点状光源作为一次光源1时，如图23所示，在导光体6的内面带动有圆弧状等弧形延伸的棱镜列228(由2个棱镜面构成)，多个该棱镜列228环绕点状光源1排列。棱镜列能沿点状光源1入射导光体6中光传播方向(沿光出射面面内的传播方向)的垂直方向延长形成为较佳。一般来说，为了使从LED等点状光源向导光体中入射的光，在沿光出射面的面内，能以点状光源1为中心，呈放射状向导光体6中传播，棱镜列228呈环绕点状光源的圆弧形结构，因此在棱镜列228的整个面上，棱镜列228和光传播方向都略呈垂直。在图23所示的实施例中，点状光源1位于导光体6的角部，圆弧形的棱镜列228形成基本以点状光源1为中心的同心圆。
呈同心圆形的圆弧状各棱镜列228由离点状光源1近的棱镜斜面(第2棱镜面)和离点状光源1远的棱镜斜面(第1棱镜面)组成，入射导光体6的光在导光体内反复折射传播时，到达第1棱镜面的光，被该面向光出射面的方向全反射。此时，根据向第1棱镜面的入射角的大小，反射方向差异很大。但是在本发明中，圆弧形的棱镜列228基本以点状光源1为中心形成同心圆，因此在棱镜列228的几乎所有位置，来自点状光源1的入射光和棱镜列228基本都呈垂直，在沿光出射面的面内，对第1棱镜面略呈垂直方向入射，几乎所有的光都可被效率良好的向特定方向反射。所以，在电力消耗相同的情况下，能够提高辉度，同时还能提高辉度的均匀性，消除只有光源前方发亮的亮斑现象。
在本发明中，点状光源1可如图24～图28所示，根据其目的配置于最适合的位置。根据这种点状光源1的配置，导光体6光出射面相对一侧的内面带有的弧形棱镜列228，也形成最适合的图形。在所有的这些例子中，棱镜列228都呈弧形，导光体6中传播的光几乎都对棱镜列228呈垂直方向入射。图24是点状光源1位于导光体6对角位置的两个角部时的示意图，以距离两个光入射面9距离相等的线为界，分为两个方向相对的弧形棱镜列228，分别以其距离近的点状光源1为中心。图25是点状光源1位于导光体6一侧端面中央位置时的示意图，在光入射面9一侧，形成以点状光源1为中心的圆弧形棱镜列228，随着与光入射面9的对面一侧越来越近，弧度逐渐减小，最后形成的棱镜列228的中央部分，与光入射面9的对面几乎成略平行的直线，只在两端部为弧形。图26的构成除点状光源1以外，其它与图25相同，其点状光源1是由多个LED互相贴近(例如1～2mm的间隔)形成的LED集合体。图27是2个点状光源位于导光体6两个相对端面的中央位置附近时的示意图，以导光体6的中央线为界，分为两个方向相对的弧形棱镜列228，分别以其距离近的点状光源1为中心。图28中的点状光源1，位于导光体6光出射面相反一侧的内面带有的凹陷部中。此时，棱镜列228在收纳点状光源1的凹陷部周围，形成以点状光源1为中心的多个同心圆。在凹陷部中，点状光源1与导光体6之间带有空气层或树脂状透明物质为较佳。
另外，如这样直接在导光体6的内面形成棱镜列时，导光体6的光出射面上能带有透光调制器8为较佳。
导光体6的材料，可使用玻璃和合成树脂等透明板状物。合成树脂可使用丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚烯树脂、聚苯乙烯或异丁烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)的共聚合物等高透明性的各种合成树脂，利用挤压成形、注入成形等常用方法，将这些合成树脂形成板状物，以制造导光体。特别是聚甲基丙烯酸酯等异丁烯酸树脂等，具有良好的光线透射性、耐热性、力学特性、加工成形性，最适合作为导光体用材料。该异丁烯酸树脂是以异丁烯酸甲酯为主要成分的树脂，异丁烯酸甲酯的重量含量在80％以上为较佳。另外，在导光体6中，还可混入光扩散剂和微粒等。
如上所述，包括导光体6在内，低折射率区域单元3、高折射率区域单元4、光出射控制功能能5及附加层11的折射率有时需做相应的调整。特别是导光体11，其作用是调整导光体内部的传播模式，所以需要使用折射率比导光体的折射率更低的材料。一般来说，玻璃转移温度(Tg)多在室温以下，考虑到耐热性和折射率控制等因素，选择Tg比较大的共聚合体作为构成较低折射率层的材料为较佳。
对本发明有用的、较低折射率的材料，以从异丁烯酸甲酯、氟化烷基(甲基)丙烯酸酯、氟化烷基-α-氟代丙烯酸酯、α-氟代丙烯酸酯、五氟苯基异丁烯酸甲酯、五氟苯基-α-氟代丙烯酸酯、五氟苯基丙烯酸甲酯的单基物群中挑选的单独聚合物，和/或从该单基物群中挑选的、折射率可调、高度透明的共聚合物为较佳。另外，导光体和透光调制器之间的低折射率层(附加层)，是将低折射率无机材料氟化镁进行蒸镀形成的。与上述较低折射率的材料相比，较高折射率的材料有聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、丙烯树脂、聚烯树脂等。导光体所用材料的折射率应尽量高，而低折射率层所用材料的选择范围就比较广。
本发明提供的透光调制器的高折射率区域单元4、光出射控制功能层5、附加层11所使用的材料，可为紫外线硬化树脂组合物。该紫外线硬化树脂组合物的主要成分可为分子内含有丙烯醯基或异丁烯醯基的聚合性化合物、紫外线感应性游离基聚合开始剂或紫外线吸收剂(也可同时含有紫外线感应性游离基聚合开始剂和紫外线吸收剂)。
分子内含有(甲基)丙烯醯基的聚合性化合物有光聚合性低聚物、多功能(甲基)丙烯酸酯、单功能(甲基)丙烯酸酯等。
光聚合性低聚物有聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物和环氧聚合(甲基)丙烯酸酯低聚物等，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物是分子内含有2个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯，和分子内含有羟基与(甲基)丙烯醯基的化合物进行反应得到，环氧聚合(甲基)丙烯酸酯低聚物是将分子内含有2个以上环氧基的环氧化合物，和分子内含有羧基与(甲基)丙烯醯基的化合物进行反应得到。
具体来说，由异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、甲苯撑二异氰酸酯等二异氰酸酯化合物，和羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯等含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物进行反应得到聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物；由双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、四溴合双酚A二缩水甘油醚等环氧化合物，和(甲基)丙烯酸进行反应得到环氧聚合(甲基)丙烯酸酯低聚物。
多功能(甲基)丙烯酸酯化合物有乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三缩三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙撑二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁撑二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、2，2-双[4-(甲)丙烯醯基羟苯基]-丙烯、2，2-双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基苯]-丙烯、2，2-双[4-(甲)丙烯醯基羟二乙氧基苯]-丙烯、2，2-双[4-(甲)丙烯醯基羟五乙氧基苯]-丙烯、2，2-双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基-3-苯基苯]-丙烯、双[4-(甲)丙烯醯基硫苯基]硫化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟苯基]-磺化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基苯]-磺化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟二乙氧基苯]-磺化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟五乙氧基苯]-碘化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基-3-苯基苯]-磺化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基-3，5-二甲基苯]-磺化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟苯基]-硫化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基苯]-硫化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟五乙氧基苯]-硫化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基-3-苯基苯]-硫化物、双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基-3，5-二甲基苯]-硫化物、2，2-双[4-(甲)丙烯醯基羟乙氧基-3，5-二溴苯丙烯]、三甲醇丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
单功能(甲基)丙烯酸酯化合物有苯基(甲基)丙烯酸酯、基(甲基)丙烯酸酯、苯乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基(甲基)丙烯酸酯、对枯烯基苯酚环氧氧化变性(甲基)丙烯酸酯、异冰片基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、双环戊二烯(甲基)丙烯酸酯、四氢糠(甲基)丙烯酸酯、甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丙基(甲基)丙烯酸酯、n-丁基(甲基)丙烯酸酯、i-丁基(甲基)丙烯酸酯、t-丁基(甲基)丙烯酸酯、戊(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、n-己基(甲基)丙烯酸酯、2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丁基(甲基)丙烯酸酯、4-羟丁基(甲基)丙烯酸酯、磷乙基(甲基)丙烯酸酯等。
在本发明中，上述这些化合物既可以单独使用，也可以两种以上混合使用。
本发明使用的紫外线感应性游离基聚合开始剂，是一种感应紫外线后生成游离基，开始上述聚合化合物的聚合反应的成分。使用的紫外线感应性游离基聚合开始剂能在360～400nm波长区域具有光吸收性，而在400nm波长以上的区域没有实质性的光吸收为较佳。这是因为，使紫外线感应性游离基聚合开始剂在360～400nm波长区域具有光吸收性，就能够吸收紫外线吸收剂所不能吸收的紫外线，有效的生成游离基。另外，在400nm波长以上的区域不进行实质性的光吸收，可形成不着色层。所谓在400nm波长以上的区域不进行实质性的光吸收，是指在实际的紫外线感应性游离基聚合开始剂的使用浓度及透光调制器厚度时，在400nm波长以上的区域，由紫外线感应性游离基聚合开始剂造成的光吸引在1％以下。假设上述聚合性化合物的重量为100，该紫外线感应性游离基聚合开始剂的添加重量在0.01～5的范围内为佳，在0.1～3的范围内为较佳。这是因为，如果紫外线感应性游离基聚合开始剂的添加量不足0.01，则由紫外线起发的硬化会有延迟现象，而如果超过5，得到的透镜部如有着色。该紫外线感应性游离基聚合开始剂可使用3，3-二甲基-4-甲氧基-苯酮、  基二甲基缩酮、P-二甲氨基安息香酸异戊基、P-二甲氨基安息香酸乙基、苯酮、P-甲氧基苯酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-酮、1-羟环己基二苯甲酮、甲基苯基乙醛酸盐、乙基苯基乙醛酸盐、2-羟基-2-甲基-丙苯-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫)苯基]-2-吗啉丙酮-1，2，4，6-三甲基苯甲醯二苯磷化氢氧化物等。这些成分可以单独使用，也可以两种以上混合使用。
应用于本发明时，这些成分中的甲基苯基乙醛酸盐、2-羟基-2-甲基-丙苯-1-酮、1-羟环己基二苯甲酮、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-1-酮、基二甲基缩酮、2，4，6-三甲基苯甲醯二苯磷化氢氧化物在硬化性方面都较佳。
本发明所用的紫外线吸收剂，是一种吸收作为外光入射的紫外线，抑制紫外线造成的恶化变质，长期确保与导光体的附着性的成分。
另外，在本发明的紫外线硬化组合物中，根据需要还可以含有防氧化剂、防变黄剂、发蓝剂、颜料、防沉淀剂、除泡剂、防静电干扰剂、防雾剂等各种添加剂。
上述紫外线硬化组合物适用于需要在薄膜状、片状、板状的透明性基体材料的表面，形成微细图形的光学片。在该光学片中，透射性基体材料的至少一个表面，要带有由上述紫外线硬化组合物硬化得到的硬化树脂层。使用的透射性基体材料只要能透过紫外线即可，没什么特别的限定，可以使用柔软的玻璃板等，但一般是使用丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚甲基亚胺树脂、聚酯树脂等透明合成树脂薄膜、片或板。
下面对利用本发明所提供的透光调制器的面光源装置的制造方法进行说明。本发明的透光调制器可利用分批生产方式或连续生产方式进行制造。以下，利用图14，特别对具有该透光调制器的面光源装置的连续生产方法，进行说明。
在图14中，36为紫外线发光光源，可使用化学反应用荧光灯、低压水银灯、高压水银灯、金属卤化物灯、可视光卤灯、太阳光等。进行紫外线照射时的能量控制，按照360～400波长的累积能量为0.05～10J/cm2这个标准为较佳。紫外线的照射环境，可为空气，也可为氮、氩等惰性气体。35为光学片的形状转印金属铸模，可对铝、黄铜、钢等金属模，和硅树脂、氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、ABS树脂、氟树脂、聚甲基戊烯等合成树脂模进行电镀得到，也可利用混合各种金属粉的材料制作。其中金属模在耐热性和强度方面都比较理想。在结构方面，圆筒材料上带有凹状图形，通过转印直接形成图15中的41，透光调制器一个侧面的对应图形(例如，图中所示的高折射率区域单元4的凸状图形)，另外单面带有该凹状图形的薄板卷附在芯辊上，并加以固定。
在图14中，40是与滚筒状(圆筒状)的形状转印金属铸模35相邻配置的压辊，目的是使注入透射性基体材料37和该金属铸模之间的紫外线硬化组合物膜，保持厚度的均匀。压辊40可为各种金属制辊、橡胶制辊等。图中的33是存储紫外线硬化组合物的容器，为了能够控制存储的组合物的温度，在容器内部或外部配置有铠装式电热炉或热水盒等热源设备。
存储在容器33中的紫外线硬化组成物38，通过接管由进料喷嘴34，输出到透射性基体材料37和金属铸模35之间。之后，紫外线硬化组合物38保持在透射性基体材料37和圆筒形金属铸模之间，并注入到圆筒形金属铸模外周面带有的凹状图形中，然后由紫外线发光光源36透过透射性基体材料37进行紫外线照射，使紫外线硬化组合物发生聚合硬化反应，转印出透光调制器一个侧面的凸状图形41。然后，将得到的光学片39从圆筒形金属铸模上剥离下来。
为了得到如图15所示的透光调制器构造，在利用上述方法形成透明基体材料43(透射性基体材料37)一个侧面图形41的凹凸构造后，还要利用带有梨皮状转印面的转印辊金属铸模，使用同样的方法，在该图形41相反一侧的透明基体材料面上，形成功能层42(例如表面为梨皮构造的光扩散功能层)。由此可连续制作两面都具备功能性构造的透光调制器8。另外，在图15中，也可由透明基体材料43形成上述光出射控制功能层5，而在光出射控制功能层5的上面配置功能层42。
将如图15所示，利用以上方法制作的透光调制器片与导光体6合为一体，制作面光源装置时，是在该导光体6的光出射面上涂布形成薄薄的粘着剂层(胶合剂层)44，然后将透光调制器的高折射率区域单元4与粘着剂层(胶合剂层)44接合，与导光体6形成一体。该粘着剂层44的厚度d不能太大，否则会由于胶合压力产生大的变形流动，影响透光器8的凹凸构造，损害目标机能的实现，例如在图15中，小于低折射率区域层(空气层)3的厚度H1为较佳，d/H1在0.5以下为佳，在0.2以下为较佳，在0.1以下为更佳。例如，当H1的值为50μm时，d在5μm以下为较佳。但是如果粘着剂层太薄，就没有足够的胶合性能，因此粘着剂层44的厚度在2μm以上为佳，在4μm以上为较佳。另外，上述粘着剂层44也可使用光硬化树脂组合物形成。如前所述，在导光体6上薄薄的涂布上光硬化树脂组合物，并与透光调制器片接合在一起，然后通过紫外线硬化作用，使两部分结合为一体。如果使用低折射率的材料形成粘着剂层，还可同时具有图6及图7所示的低折射率层(附加层)11的功能。
下面对本发明实施例1进行具体说明。
参照图14及图15说明的方法，制作带有透光调制器的面光源装置，该透光调制器具有光扩散功能。光扩散功能层42采用梨皮面构造，转印该梨皮面构造的金属铸模是将直径50～90微米的玻璃珠喷射到SUS板上，形成凹凸部的。然后将该金属铸模卷附于芯辊上，形成滚筒式金属铸模。复合层50的低折射率区域单元3，控制导光体6向梨皮面层42的透光分布，该低折射率区域单元3采用图4所示的圆形结构，由空气层(折射率1000)构成。但是，各圆形低折射率区域单元3直径统一为60微米(μm)，是通过变化其在复合层50面内的占有密度，来控制透光强度分布的。复合层50的厚度约为50微米，利用紫外线硬化树脂组合物和转印金属铸模制作，该转印金属铸模是通过腐蚀作用，在50微米厚的SUS板上形成多个圆形凸部得到的。该腐蚀金属铸模最终被卷附于芯辊上，固定后形成滚筒式金属铸模。
梨皮面构造的功能层42和透光控制的复合层50分别位于两个面上，它们的形状是在厚度为188μm的聚酯薄膜(折射率为1.600)的两面，采用折射率为1.528的紫外线硬化树脂组合物，通过金属铸模转印的方法制作的。UV光源36采用高压水银灯。导光体6的材料采用折射率为1.490的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
在具有0.34度楔角的楔形状导光体6上涂布约8微米厚的粘着剂，将按照以上方法制作的透光调制器片8粘贴在上面，形成一体。该楔形导光体6之一次光源一侧的光入射端面的厚度为2mm，与此相反一侧的端面的厚度为0.7mm。一次光源中使用直径2mmφ的冷阴极管，导光体6的长度为216mm。在导光体6的光出射面相反一侧的整个内面都配置有反射板7，在透光调制器8的光出射面一侧，与该透光调制器相邻，配置多个顶角为63度且带有对称配置2个棱镜面的棱镜列相互平行形成之棱镜片52，棱镜列的顶点与上述光出射面相接，这样，即完成目的之面光源装置。
为了确认该面光源装置的均匀度，测定出射光的正面辉度分布时，有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为90％，是一种极佳状态，平均出射辉度为2500cd/m2。测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成28度，显示了小视野化特性。辉度测定使用色彩辉度计BM-7(TOPCON(株)制)，受光角设定为1°。
下面对本发明实施例2进行具体说明。
采用与实施例1同样的方法，使用滚筒转印金属铸模，通过在聚酯薄膜的两面对紫外线硬化树脂组合物进行UV硬化制作透光调制器，制作具有图9所示棱镜列的面光源装置。亦即，作为实施例1中梨皮面构造功能层42的替代而采用的功能层上，存在多个沿导光体光入射面的略平行方向延长、有第1及第2棱镜面28a、28b的棱镜列，沿导光体光入射面的略直交方向连续排列之连续棱镜列。该棱镜列28的第1棱镜面28a的倾斜角度为45°，第2棱镜面的倾斜角度为85°。该面光源的大小，60mm，厚度为4mm。一次光源1使用长度80mm的冷阴极管。在导光体6光出射面相反一侧的整个内面都配置反射板7，最终得到目的之面光源装置。
测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成19度，显示了小视野化特性。且有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为88％，显示了极好的均匀度。
下面对本发明实施例3进行具体说明。
制作具有与实施例2相同的小视野特性之面光源装置。但是，面光源装置沿一次光源1方向上的长度为30mm，与一次光源1直交方向上的长度为40mm，厚度为1mm，使用6个LED替代实施例2中导光体的冷阴极管光源，它们与导光体的入射端面邻接，按5mm的间隔均匀排列。
测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成23度，显示了小视野化特性。且有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为80％，显示了极好的均匀度。
下面对本发明实施例4进行具体说明。
制作与实施例3相同的面光源装置(但是，一次光源除外)。该面光源装置利用与棱镜列28直交的面按2mm的宽度切出，在其两端邻接配置LED。该LED在导光体光出射面的平行方向及垂直方向的发光图形的峰值半幅值全都为30度。
配置以上这样得到的棒状光源装置，替代利用实施例3得到的面光源装置的一次光源。
测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成22度，显示了小视野化特性。且有关面内辉度的最小辉的垂直方向约成22度，显示了小视野化特性。且有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为85％，显示了极好的均匀度。
下面对本发明实施例5进行具体说明。
使低折射率区域单元3的图形呈图19所示的图形形状，替代梨皮构造的光扩散功能层形成棱镜列，除此之外和实施例1一样的制作透光调制器片。透光调制器片的棱镜列图形的形成，通过制作成具有导光体的如图23所示的图形、间距20μm、第2棱镜面对棱镜形成面成88度角、第1棱镜面对棱镜形成面成43度角的棱镜列的金属铸模进行。
在折射率为1.490的聚甲基丙烯酸甲酯射出成型得到的、厚1mm、40×30mm之板状导光体的光出射面和相反一侧的面(内面)上，涂布约8微米厚的粘着剂，将得到的透光调制器片粘贴在上面，形成一体。作为一次光源，和导光体的光出射面平行之方向上的峰值半幅值为±70度、垂直之方向上的峰值半幅值为±40度的LED配置于形成导光体凹部之角部。且在导光体的透光调制器形成一侧配置反射板，完成面光源装置。
为了确认该面光源装置的均匀度，测定出射光的正面辉度分布时，有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为85％，是一种较佳状态。测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成22度，显示了小视野化特性。辉度测定使用色彩辉度计BM-7(TOPCON(株)制)，受光角设定为1°。
下面对本发明实施例6进行具体说明。
除低折射率区域单元3的图形呈图19所示的图形形状以外，和实施例1一样的制作透光调制器片。
另一方面，制作金属铸模，其结构如图23所示、间距20μm、第2棱镜面对棱镜形成面成88度角、第1棱镜面对棱镜形成面成43度角之棱镜列。利用得到的金属铸模，将折射率为1.490的聚甲基丙烯酸甲酯进行射出成型，得到如图23所示的厚1mm、40×30mm的板状导光体。在该导光体棱镜列形成面的相反一侧的面(光出射面)涂布约8微米厚的粘着剂，将透光调制器片粘贴在上面，形成一体。作为一次光源，和导光体的光出射面平行之方向上的峰值半幅值为±70度、垂直之方向上的峰值半幅值为±40度的LED配置于形成导光体凹部之角部。且在导光体的棱镜列形成一侧配置反射板，完成面光源装置。
为了确认该面光源装置的均匀度，测定出射光的正面辉度分布时，有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为85％，是一种较佳状态。测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成22度，显示了小视野化特性。辉度测定使用色彩辉度计BM-7(TOPCON(株)制)，受光角设定为1°。
下面对本发明实施例7进行具体说明。
除导光体内面形成的各棱镜列的顶部为平坦形状、不配置反射板以外，和实施例6一样的完成正面照明用面光源装置。
为了确认该面光源装置的均匀度，测定出射光的正面辉度分布时，有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为85％，是一种较佳状态。测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成22度，显示了小视野化特性。辉度测定使用色彩辉度计BM-7(TOPCON(株)制)，受光角设定为1°。
下面对本发明实施例8进行具体说明。
除使用折射率为1.610的紫外线硬化树脂组合物以外，和实施例5一样的得到透光调制器片。另一方面，在厚度为188μm的聚酯薄膜(折射率1.600)的一面上，用折射率为1.610的紫外线硬化树脂组合物，和实施例5一样，形成与上述透光调制器片上形成的图形相同的棱镜列图形。将得到的透光调制器片和棱镜片，通过折射率为1.40的粘着性丙烯树脂的涂布层，粘贴为一体，使双方的棱镜列图形形成面互相嵌合，制作嵌合透光调制器片。
除将得到的嵌合透光调制器片，和实施例5一样，粘贴于由折射率为1.490的聚甲基丙烯酸甲酯射出成型得到的、厚1mm、40×30mm的板状导光体上，形成一体，且不配置反射板以外，和实施例5一样的完成正面照明用面光源装置。
为了确认该面光源装置的均匀度，测定出射光的正面辉度分布时，有关面内辉度的最小辉度值/最大辉度值之比为90％，是一种较佳状态。测定该面光源装置的出射光辉度分布(出射角度分布)时，具有正面辉度之一半辉度的出射角度的宽度(角度半幅值)，与导光体光入射面的垂直方向约成22度，显示了小视野化特性。辉度测定使用色彩辉度计BM-7(TOPCON(株)制)，受光角设定为1°。
工业实用性
如上所示，如利用本发明，即使为较薄型、大面积，而且/或者在具备关系到出射光控制功能之特殊功能性的导光体中，也可提供不损害其功能性、出射光辉度的面内均匀度高、具有良好的功能性之面光源或棒状光源等的光源装置。特别是提供不损害高辉度定向性出射功能等功能性、再现性好且能够轻松实现出色的均匀度之面光源或棒状光源等的光源装置。

Claims (60)

1.一种光源装置，具有一次光源和构成传送该一次光源出射光的传播路径之导光体的光源装置；该导光体的折射率为ng，包括由该一次光源发出的光入射用的一个入射端面、被传送光出射用的一个出射面、位于该光出射面相对侧的一个内面；其特征在于：
该导光体的光出射面及内面中的至少一面带有透光调制器，该透光调制器包括位于该光出射面上或该内面上，且带有折射率为n1(此处ng＞n1)的多个第1折射率区域单元和折射率为n2(此处n2＞n1)的多个第2折射率区域单元的一个复合层、位于该复合层上，且折射率为n3(此处n3＞n1)的一个第3折射率层。
2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在该导光体和该透光调制器之间存在折射率为n4(此处ng＞n4＞n1)的一第4折射率层。
3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，用每单位面积的该复合层上的第2折射率区域单元所占面积所表示的第2折射率区域单元密度，随在该复合层面内的位置而变化。
4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第1折射率区域单元的厚度H1及该第2折射率区域单元的厚度H2全都在5微米以上、200微米以下。
5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第1折射率区域单元的平均厚度H1和该第2折射率区域单元的平均面内方向最小尺寸W2，满足1≤(W2/H1)≤30的关系。
6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于n2＜ng。
7.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，n2≥n3≥ng或n3≥n2≥ng。
8.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，n2≥ng≥n3或ng≥n2≥n3。
9.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，n3≥ng≥n2或ng≥n3≥n2。
10.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第1折射率区域单元由空气组成。
11.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第2折射率区域单元及该第3折射率层之中至少有1个由紫外线硬化树脂组合物构成。
12.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该透光调制器的第1折射率区域单元及第2高折射率区域单元全都呈带状，交互排列。
13.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该透光调制器的第1折射率区域单元及第2高折射率区域单元全都呈不规则排列。
14.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第3折射率层或该复合层有光控制功能，该光控制功能至少具有定向性光出射功能及光扩散功能之中的1项功能。
15.如权利要求14所述的光源装置，其特征在于，在该导光体内面带有的该透光调制器的该第3折射率层或在该第3折射率层之上配置的构件中，制作有由多个含有两个棱镜面的棱镜列沿导光体中光传播方向的略垂直方向互相平行排列构成之定向性光出射功能单元。
16.如权利要求15所述的光源装置，其特征在于，该棱镜列在该2个棱镜面之间的顶端为平坦状。
17.如权利要求15所述的光源装置，其特征在于，在相邻的该棱镜列之间的谷部为平坦状。
18.如权利要求15所述的光源装置，其特征在于，该棱镜列形成弧状。
19.如权利要求15所述的光源装置，其特征在于，该棱镜列的接近该一次光源一侧的棱镜面对光出射面成80～100°倾斜，远离上述一次光源一侧的棱镜面对光出射面成35～55°倾斜。
20.如权利要求15所述的光源装置，其特征在于，为了掩盖该定向性光出射功能单元的棱镜列排列的凹凸形状，将该定向性光出射功能单元层或其折射率小于构件折射率层制作成层叠在一起。
21.如权利要求15所述的光源装置，其特征在于，在该定向性光出射功能单元上，由单面带有与其棱镜列排列对应的棱镜列排列且制作有该定向性光出射功能单元层或与构件略同一折射率的材料构成的棱镜片，通过制作该定向性光出射功能单元层或其折射率小于构件折射率的层，使棱镜列排列彼此对应地嵌合在一起。
22.如权利要求21所述的光源装置，其特征在于，形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层为空气层。
23.如权利要求1～22其中任一项所述的光源装置，其特征在于，该一次光源为略点状光源。
24.如权利要求1～22其中任一项所述的光源装置，其特征在于，该一次光源由LED组成。
25.如权利要求24所述的光源装置，其特征在于，该一次光源为LED的集合体。
26.如权利要求24所述的光源装置，其特征在于，该LED的发光图形的峰值半幅值在导光体光出射面的垂直方向上为10～120°，在导光体光出射面的平行方向上为80～180°。
27.如权利要求1～22其中任一项所述的光源装置，其特征在于，该一次光源使用将至少一个LED发出的光进行分割形成微细分割光源且使该分割光源排列成队的方式，及/或将至少一个LED发出的光变换为连续的线光源的方式。
28.如权利要求1～22其中任一项所述的光源装置，其特征在于，该导光体的厚度随着与该一次光源之间距离的增大而减少。
29.如权利要求1～22其中任一项所述的光源装置，其特征在于，在该导光体的光出射面上，配置有至少一个从衍射光栅、偏光变换组件、偏光分离组件、光聚光组件之中选出的出射光控制构件。
30.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该一次光源为至少一个点状光源；在该导光体的内面，制作有将多个含有2个棱镜面呈弧状的棱镜列环绕该一次光源互相平行排列所构成的定向性光出射功能单元。
31.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，该透光调制器附于该导光体的光出射面上。
32.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，该棱镜列在该2个棱镜面之间的顶端为平坦状。
33.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，在相邻的该棱镜列之间的谷部为平坦状。
34.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，该棱镜列的接近该一次光源一侧的棱镜面对光出射面成80～100°倾斜，远离上述一次光源一侧的棱镜面对光出射面成35～55°倾斜。
35.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，为了掩盖该定向性光出射功能单元的棱镜列排列的凹凸形状，形成该定向性光出射功能单元层或其折射率小于构件折射率的层被层叠在一起。
36.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，在该定向性光出射功能单元上，由单面带有与其棱镜列排列对应的棱镜列排列且形成该定向性光出射功能单元之层或与构件略同一折射率之材料构成的棱镜片，通过制作该定向性光出射功能单元层或其折射率小于构件折射率的层，使棱镜列排列彼此对应地嵌合在一起。
37.如权利要求36所述的光源装置，其特征在于，形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层为空气层。
38.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，该点状光源配置于导光体的侧端面或角部的相对位置。
39.如权利要求30所述的光源装置，其特征在于，该点状光源设置于在导光体的光出射面和相反一侧的内面形成的凹部内。
40.如权利要求30～39其中任一项所述的光源装置，其特征在于，该点状光源由LED组成。
41.如权利要求40所述的光源装置，其特征在于，该点状光源为LED的集合体。
42.如权利要求40所述的光源装置，其特征在于，该LED的发光图形的峰值半幅值在导光体光出射面的垂直方向上为10～120°，在导光体光出射面的平行方向上为80～180°。
43.如权利要求30～39其中任一项所述的光源装置，其特征在于，该导光体的厚度随着与该一次光源之间距离的增大而减少。
44.如权利要求30～39其中任一项所述的光源装置，其特征在于，在该导光体的光出射面上，配置有至少一个从衍射光栅、偏光变换组件、偏光分离组件、光聚光组件之中选出的出射光控制构件。
45.一种边缘照明方式的面光源装置，是权利要求14～44其中任一项所述的光源装置，其特征在于，在其入射端面的直交方向上配置有呈细长形状的棒状光源装置作为一次光源。
46.一种正面照明用的光源装置，是权利要求14～44其中任一项所述的光源装置，其特征在于，配置于利用该光源装置发出的光进行照明的被照明体的观察一侧，具有可将至少一部分利用该光源装置照明的该被照明体发出的光透射向该观察侧的透光性。
47.一种面光源装置，包括至少1个点状光源、具有该点状光源发出的光入射用的光入射面和入射光出射用的光出射面的矩形导光体，其特征在于，在与该导光体的光出射面相对的内面上，制作成将多个含有两个棱镜面、环绕该点状光源的弧形棱镜列沿导光体中光传播方向的略垂直方向互相平行排列构成定向性光出射功能单元。
48.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，该棱镜列在该2个棱镜面之间的顶端为平坦状。
49.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，在相邻的该棱镜列之间的谷部为平坦状。
50.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，该棱镜列的接近该一次光源一侧的棱镜面对光出射面成80～100°倾斜，远离上述一次光源一侧的棱镜面对光出射面成35～55°倾斜。
51.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，为了掩盖该定向性光出射功能单元的棱镜列排列之凹凸形状，制作成使该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层层叠在一起。
52.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，在该定向性光出射功能单元上，由单面带有与其棱镜列排列对应的棱镜列排列且该定向性光出射功能单元层或与构件略同一折射率的材料构成的棱镜片，通过形成该定向性光出射功能单元的层或其折射率小于构件折射率的层，使棱镜列排列彼此对应地嵌合在一起。
53.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，形成该定向性光出射功能单元层或其折射率小于构件折射率的层为空气层。
54.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，该点状光源配置于导光体的侧端面或角部的相对位置。
55.如权利要求47所述的面光源装置，其特征在于，该点状光源设置于在导光体的光出射面和相反一侧的内面形成的凹部内。
56.如权利要求47～55其中任一项所述的面光源装置，其特征在于，该点状光源由LED组成。
57.如权利要求56所述的面光源装置，其特征在于，该点状光源为LED的集合体。
58.如权利要求56所述的面光源装置，其特征在于，该LED的发光图形的峰值半幅值在导光体光出射面的垂直方向上为10～120°，在导光体光出射面的平行方向上为80～180°。
59.如权利要求47～55其中任一项所述的面光源装置，其特征在于，该导光体的厚度随着与该一次光源之间距离的增大而减少。
60.如权利要求47～55其中任一项所述的面光源装置，其特征在于，在该导光体的光出射面上，配置有至少一个从衍射光栅、偏光变换组件、偏光分离组件、光聚光组件之中选出的出射光控制构件。
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