專利名稱：光控制元件、面光源裝置以及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如與邊緣光方式的背光單元組合使用的光控制元件、面光源裝置以及液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，液晶顯示裝置廣泛-使用于以下的顯示部，即、以家庭用的大型電視、臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)的監(jiān)控器為代表的顯示畫(huà)面比較大的固定型機(jī)器的顯示部，或者以筆記本電腦、便攜式電話機(jī)、數(shù)碼
照相才幾(DSC)、數(shù)字才聶像才幾(DVC)為代表的〗更攜用斗幾器的顯示部。
液晶顯示裝置基本上包括背光單元(面光源裝置)和液晶顯示面斧反。背光單元包4舌正下方型方式以及邊纟彖光方式，該正下方型方式是在液晶顯示面々反的正下方配置光源，該邊纟彖光方式是采用導(dǎo)光板，以與該導(dǎo)光板的一側(cè)端部對(duì)置的方式配置光源，為了實(shí)現(xiàn)4幾器的小型化，在便攜用機(jī)器中多采用邊緣光方式的背光單元。
作為便攜用機(jī)器的顯示部中的顯示方法，有兩種方法。 一種方法是由于使正面亮度優(yōu)先，所以在從廣角度進(jìn)行的觀察中允許光量不足導(dǎo)致的視覺(jué)識(shí)別性的降低。另一種方法是即使要多少犧牲正面
適用于以下機(jī)器，即、以筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式電話才幾等為代表的、以個(gè)人使用為前一是的才幾器，后者適用于以下才幾器，即、以DSC、 DVC為代表的、^f艮設(shè)所拍攝的圖像是多人且從各種方向進(jìn)4亍觀察的狀況的機(jī)器。
作為使邊緣光方式中的背光光朝向液晶顯示面板的方法，有如下所述的方法即、使用包括三角棱鏡等的結(jié)構(gòu)面的光控制元件，以使該光控制元件的結(jié)構(gòu)面與導(dǎo)光板的光射出面?zhèn)葘?duì)置的方式，進(jìn)行鄰接配置(例如，參照下述專利文獻(xiàn)l)。
另一方面，在下述專利文獻(xiàn)2中揭示了以下4支術(shù)包括對(duì)菱4竟4犬結(jié)構(gòu)物的透鏡片鄰接配置在導(dǎo)光板的射出面?zhèn)?，并配置為與導(dǎo)光4反對(duì)置，就該棱鏡單體的形狀而言，在截面形狀中使棱鏡斜面彎曲，以4吏與前端部相比基部的4菱角更大。
專利文件1:日本特開(kāi)平6-18879號(hào)公報(bào)
專利文件2:日本特開(kāi)平7-325208號(hào)公報(bào)
如上所述，在結(jié)構(gòu)面形成為三角棱鏡狀時(shí)，通過(guò)纟笨討棱鏡斜面角度等，可以使從導(dǎo)光板射出的光偏轉(zhuǎn)向期望的方向。但是，在三角形狀的棱鏡中，使以狹窄范圍的定向性射出的來(lái)自于導(dǎo)光板的光以原來(lái)的角度朝向液晶顯示面才反一側(cè)，因此，無(wú)法通過(guò)4菱《竟部來(lái)4空制從棱鏡片射出的光的射出角范圍、即射出視角。這種情況適合于上述的個(gè)人使用的便攜機(jī)器，但是，并不適合于多人的情況下、從廣角度進(jìn)4亍的一見(jiàn)覺(jué)確i人。
另一方面，在上述專利文獻(xiàn)2中記載的透鏡片中，在截面形狀中使棱鏡斜面彎曲，以使與棱鏡的前端部相比基部的棱角更大，從而使光的射出角度范圍擴(kuò)大。但是，因?yàn)橐岳忡R面的彎曲部為界光反射方向不連續(xù)地發(fā)生變化，所以，在射出光的強(qiáng)度分布上容易產(chǎn)生不均勻，/人而無(wú)法避免液晶顯示部中的圖^f象的品質(zhì)降^氐。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種可以將從導(dǎo)光板射出的光偏轉(zhuǎn)控制為期望的射出視角的光控制元件、面光源裝置以及液晶顯示裝置。
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明的光控制元件是將一個(gè)面設(shè)為入光面、另一個(gè)面設(shè)為出光面的光控制元件，在上述入光面上，平行地排列有多個(gè)棱鏡狀的結(jié)構(gòu)體，上述棱鏡狀的結(jié)構(gòu)體的各個(gè)結(jié)構(gòu)體包括作為光的射入面的第 一棱4竟面以及通過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙肷鲜龅谝?br> 棱4竟面的光全反射的第二棱4竟面，上述第二棱4竟面具有向外方凸出的曲面形狀，并且，其曲率形成為比該第二棱《竟面為平坦面時(shí)的出光^L角更寬的出光一見(jiàn)角的大小。
即、本發(fā)明的光控制元件包括射出面，用于射出光；射入面，形成為平4亍地排列有多個(gè)一菱4竟部，該棱《竟部包4舌用于射入光的第一棱鏡面以及第二棱4竟面，該第二棱4竟面通過(guò)內(nèi)面?zhèn)?吏射入到所述第一棱鏡面的所述光全反射，并從所述射出面射出，并且，該第二棱鏡面是用于以比該第二棱鏡面為平坦面時(shí)的、從所述射出面射出的第一射出視角更寬的第二射出視角進(jìn)行射出的大小的曲率而形成的向外方凸出的曲面形^1犬。
射入棱鏡部的第 一棱鏡面的光被該棱鏡部的第二棱鏡面的內(nèi)面?zhèn)热瓷?，并從光控制元件的射出面射出。第二?:面為平坦面時(shí)，從射出面射出的光的射出角范圍與射入第一棱鏡面的光的射入角范圍對(duì)應(yīng)。如果使第二棱《竟面為向外方側(cè)凸出的曲面形狀，則到一定的曲率為止，來(lái)自于射出面的光的射出角范圍變窄，聚光性沖是高，另一方面，如果上述曲面形狀超過(guò)了一定的曲率，則射出角范圍變寬，與第二棱鏡面為平坦面的情況相比，射出視角變寬。于是，本發(fā)明所涉及的光控制元件通過(guò)使射入面上所設(shè)置的棱鏡部的第二棱鏡面為向外方凸出的規(guī)定的曲面形狀，使該第二棱鏡面的內(nèi)面?zhèn)人瓷涞墓獾纳涑鲆暯?第二射出視角)比該第二棱鏡面為平坦面時(shí)的射出視角(第一射出視角)更寬。由此，可以沖是供適合于在多人的情況下從廣角度進(jìn)行視覺(jué)確認(rèn)的圖像品質(zhì)。此外，通過(guò)形成第二棱鏡面連續(xù)的曲面形狀，可以使射出光的強(qiáng)度分布均勻。
本發(fā)明所涉及的光控制元件可以通過(guò)^f壬意i也調(diào)整形成一菱4竟部的第二棱鏡面的曲面的曲率，獲得期望的射出碎見(jiàn)角。此外，第二棱鏡面的曲面形狀在形成為單一的曲率時(shí)，毋庸置疑地可以連續(xù)地形成，在具有多個(gè)曲率時(shí)，也可以連續(xù);也形成。
在本發(fā)明的光控制元件中，作為第二棱鏡面的具體形狀，在該第二棱4竟面具有以一定的曲率形成的圓弧形狀時(shí)，其為滿足以下關(guān)系的形狀即、在將棱鏡部的高度設(shè)為H[pm]、將第二棱鏡面的曲率半徑設(shè)為R[pm]時(shí)，1.1<R/H《5.0,其中，該第二棱4竟面為比第二棱4竟面為平坦面時(shí)的第一射出浮見(jiàn)角更寬的射出一見(jiàn)角。
R/H的值為1.1以下時(shí)，棱鏡部的第二棱鏡面?zhèn)鹊牡捉?棱鏡部的形成面(射入面)和第二棱鏡面的內(nèi)面之間形成的角)為接近90?；蛘?0。以上，從而朝向正面方向的光偏轉(zhuǎn)區(qū)域減少，無(wú)法實(shí)觀j亮度的提高。此外，也因?yàn)殡y以制作這樣形狀的棱鏡部。另一方面，如果R/H超過(guò)了 5.0,反而聚光性纟是高，無(wú)法獲得比第二棱4竟面為平坦面時(shí)的射出視角(第一射出視角)更寬的射出視角(第二射出視角)。
此外，棱鏡部的第一棱鏡面的形狀并沒(méi)有特別的限制，可以是平坦面，也可以是曲面形狀?？梢栽谶M(jìn)行第二棱鏡面的形狀設(shè)計(jì)的同時(shí)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一棱鏡面，能夠提高基于所要求的射出視角的 棱鏡部的設(shè)計(jì)自由度。
另一方面，本發(fā)明的面光源裝置，包括由透光材料形成的導(dǎo) 光板；配置在該導(dǎo)光板的一側(cè)端部的光源；以及光控制元件，配置 在導(dǎo)光4反的光射出面?zhèn)龋?一面為入光面，另一面為出光面的光控制 元件，其中，光控制元件是在上述入光面上平行地排列有多個(gè)棱4竟 狀結(jié)構(gòu)體，上述棱鏡狀結(jié)構(gòu)體的各結(jié)構(gòu)體包括作為光的射入面的第 一棱鏡面、以及通過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙肷鲜龅?一棱鏡面的光全反射的第 二棱鏡面，上述第二棱鏡面具有向外方凸出的曲面形狀，并且，其 曲率形成為比該第二棱4竟面為平坦面時(shí)的出光一見(jiàn)角更寬的出光牙見(jiàn) 角的大小。
即、本發(fā)明的面光源裝置包括光控制元件，該光控制元件包 括射出面，用于射出光；射入面，形成為平行地排列有多個(gè)棱4竟 部，該棱#:部包4舌用于射入光的第一棱4竟面以及第二棱4竟面，該第 二棱鏡面通過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙氲剿龅?一棱鏡面的所述光全反射，并 從所述射出面射出，并且，該第二棱鏡面是以比該第二棱鏡面為平 坦面時(shí)的、從所述射出面射出的第一射出視角更寬的第二射出視角 進(jìn)行射出的大小的曲率而形成的向外方凸出的曲面形狀；導(dǎo)光才反， 由配置在所述光控制元件的所述射入面?zhèn)?，具有?cè)端部的透光材并牛 形成；光源，配置在所述導(dǎo)光纟反的所述側(cè)端部。
此外，本發(fā)明的液晶顯示裝置，包4舌液晶顯示面纟反、以及乂人背 面?zhèn)葘?duì)該液晶顯示面一反進(jìn)4亍照明的背光單元，上述背光單元包4舌由 透光材料形成的導(dǎo)光板；配置在該導(dǎo)光板的一側(cè)端部的光源；以及 光控制元件，配置在導(dǎo)光板的光射出面?zhèn)龋?一面為入光面，另一面 為出光面的光控制元件，其中，光控制元件是在上述入光面上平行 地排列有多個(gè)棱鏡狀結(jié)構(gòu)體，上述棱鏡狀結(jié)構(gòu)體的各結(jié)構(gòu)體包括作 為光的射入面的第 一棱《竟面、以及通過(guò)內(nèi)面?zhèn)?吏射入上述第一棱4竟面的光全反射的第二棱4竟面，上述第二棱4竟面具有向外方凸出的曲 面形狀，并且，其曲率形成為比該第二棱4竟面為平坦面時(shí)的出光牙見(jiàn) 角更寬的出光一見(jiàn)角的大小。
即、本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，液晶顯示裝置包括 光控制元件，包括射出面，用于射出光；射入面，形成為平行地 排列有多個(gè)棱鏡部，該棱鏡部包括用于射入光的第 一棱鏡面以及第 二棱鏡面，該第二棱鏡面通過(guò)內(nèi)面?zhèn)?吏射入所述第一棱4竟面的所述 光全反射，并乂人所述射出面射出，并且，該第二棱4竟面是以比該第 二棱鏡面為平坦面時(shí)的、從所述射出面射出的第 一射出一見(jiàn)角更寬的 第二射出視角進(jìn)行射出的大小的曲率而形成的向外方凸出的曲面 形狀；導(dǎo)光板，由配置在所述光控制元件的所述射入面?zhèn)?，具有?cè) 端部的透光材沖+形成；光源，配置在所述導(dǎo)光一反的所述側(cè)端部；液 晶顯示面^反，配置在所述光控制元件的所述射出面?zhèn)取?br> 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)光控制元件以寬的射出視角使從導(dǎo)光 板的射出面射出的定向性強(qiáng)的光偏轉(zhuǎn)，因此，可以提供一種適合于 在多人的情況下進(jìn)行視覺(jué)確認(rèn)的面光源裝置以及液晶顯示裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光控制元件可以將來(lái)自導(dǎo)光板的射出 的定向性強(qiáng)的光擴(kuò)大到期望的射出視角。而且，可以得到適合于在 多人的情況下進(jìn)行視覺(jué)確認(rèn)的面光源裝置以及液晶顯示裝置。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的液晶顯示裝置的一既略結(jié) 構(gòu)的分解側(cè)面片的主要部分的截面9圖3是構(gòu)成圖2所示的棱鏡片的棱鏡部的放大圖4是表示使棱鏡部的第二棱鏡面的形狀變化時(shí)的、由該第二 棱鏡面全反射的光的射出角范圍的變化的圖5示出了比較第二棱鏡面的形狀不同的多個(gè)棱鏡部的射出視 角的模擬結(jié)果；
圖6示出了表示棱鏡部的強(qiáng)度分布的例子的模擬結(jié)果；
圖7示出了用于圖6的模擬的樣品的第二棱鏡面的形狀例；
圖8示出了棱鏡部的第二棱鏡面的基準(zhǔn)斜邊的傾斜角02和強(qiáng) 度分布的重心位置的關(guān)系；
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的棱鏡部的放大圖；以
及
圖IO是表示現(xiàn)有的棱鏡片的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的概略側(cè)面圖
附圖標(biāo)記i兌明
2 導(dǎo)光板
10 液晶顯示裝置
11棱鏡片(光控制元件)
IIP 棱《竟部
lla 第一4菱《竟面
lib 第二一菱4竟面
2背光裝置(面光源裝置)
13 背光單元
14 反射板
15 光源16 液晶顯示面拓具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)4亍"i兌明。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的液晶顯示裝置10的相無(wú) 略結(jié)構(gòu)的分解側(cè)面圖。液晶顯示裝置10包括作為面光源裝置的背 光裝置12以及液晶顯示面—反16。背光裝置12包括背光單元13以 及作為本發(fā)明所涉及的光控制元件的棱鏡片11。此外，在棱鏡片11 和液晶顯示面板16之間還可以配置有擴(kuò)散片或偏光分離片等其4也 的光學(xué)元4牛。
背光單元13構(gòu)成為包括由透光材料形成的導(dǎo)光才反2、配置在該 導(dǎo)光板2的一側(cè)端部的光源15、以及配置在導(dǎo)光+反2的背面?zhèn)?在 圖中，為下面?zhèn)?的反射才反14的邊纟彖光型。在本實(shí)施方式中，可 以使用CCFL等的線狀光源或LED等的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)狀光源作為 光源15。
導(dǎo)光板2是通過(guò)在光源所使用的光的波長(zhǎng)波段中具有透光性的 無(wú)色透明的樹(shù)脂、例如丙歸基系樹(shù)脂、曱基丙烯系樹(shù)脂、苯乙烯樹(shù) 脂、聚碳酸酯樹(shù)脂等的噴射成形體而形成的。導(dǎo)光板2的上面為用 于射出來(lái)自于光源15的光的光射出面2a，構(gòu)成為在身見(jiàn)定的射出角 范圍(中心角(X)內(nèi)使光向棱4竟片ll側(cè)射出。
反射板14在與該導(dǎo)光板2對(duì)置的內(nèi)面?zhèn)?，設(shè)置4艮或鋁等的金 屬箔或者白色涂膜，具有使從導(dǎo)光一反2漏出的光、以及從棱4竟片11 反射的光向正面方向(在圖中，為上方向)反射的功能。
ii棱鏡片ll具有以下功能調(diào)整從背光單元13射出的光的角度 強(qiáng)度分布，使光以一定的射出視角向液晶顯示面板16側(cè)射出。從 棱鏡片11射出的光射入液晶顯示面板16。液晶顯示面板16對(duì)應(yīng)各
像素進(jìn)行光的調(diào)制控制，并在顯示面上顯示圖像。
下面，對(duì)本發(fā)明所涉及的棱鏡片ll進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
棱鏡片11是與導(dǎo)光板2對(duì)置一側(cè)的面為光的射入面，與液晶 顯示面板16對(duì)置的另一側(cè)的面為射出光的射出面。在棱鏡片11的 射入面上，沿著從配置有導(dǎo)光纟反2的光源15的一側(cè)端部朝向與其 對(duì)置的另一側(cè)端部的方向，平4亍4非列有多個(gè)對(duì)麥4竟部IIP。
圖2是棱鏡片11的放大截面圖。本實(shí)施方式的棱鏡部IIP具 有截面三角形狀的棱4竟體的棱4竟面中的一個(gè)形成為曲面形狀的結(jié) 構(gòu)。將棱鏡部IIP的一側(cè)的棱鏡面11ai殳為作為從導(dǎo)光一反2的光射 出面2a射出的光的射入面的平坦面形狀的第一棱4竟面，將棱4竟部 IIP的另一側(cè)的棱鏡面lib設(shè)為通過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙氲谝焕忡R面lla 的光全反射的曲面形狀的第二棱鏡面。
第二棱#^面lib為向外方凸出的曲面形狀。通過(guò)第二棱#:面 lib形成為向外方凸出的規(guī)定的曲面形狀，使射入第一棱鏡面lla 的光全反射，并偏轉(zhuǎn)向正面方向(液晶顯示面板16的方向)，同時(shí)， 以規(guī)定的射出視角cj)使偏轉(zhuǎn)光從射出面IIS射出。
圖3是表示棱鏡部UP的形狀的放大圖。棱鏡部IIP是以具有 一個(gè)頂點(diǎn)O和兩個(gè)基部A、 B的截面三角形OAB的虛擬棱4竟體為 基準(zhǔn)構(gòu)成的。第一棱4竟面lla與三角形OAB的一個(gè)殺+邊OA^j"應(yīng)， 第二棱《竟面lib形成為以一見(jiàn)定以上的曲率4吏三角形OAB的另一個(gè) 在+邊OB向外方凸出的曲面形狀。更具體地說(shuō)，三角形OAB是斜邊OA和從點(diǎn)O至AB的垂線 OS之間的角度為61、斜邊OB和線段OS之間的角度為92的三角 形，AS間的距離XI為大致lO(im、 BS間的距離X2為大致9|im。 此外，棱鏡部IIP包括與線段OA對(duì)應(yīng)的直線狀的第一棱鏡面lla、 以及穿過(guò)點(diǎn)O和點(diǎn)B的圓^M犬的第二一菱4竟面llb。在圖示的棱4竟部 IIP的例子中，形成為高度H(相當(dāng)于線段OS的長(zhǎng)度)為大致16pm， 排列間隔(鄰4妻的對(duì)麥《竟部UP的頂點(diǎn)間的3巨離，相當(dāng)于XI和X2 的和)為大致19pm。當(dāng)然，XI、 X2、 H的大小并不^f又限于上述例 子，例如可以通過(guò)相似變形(相似縮小、相似放大)來(lái)調(diào)整排列間 隔。
圖io示出了以一定間隔在下面?zhèn)扰帕杏薪孛嫒切螤畹睦赓? IP的棱4竟片i。 2為導(dǎo)光才反，在圖中在左側(cè)配置有光源(省略圖示)。
在將上述結(jié)構(gòu)的棱鏡片l配置在導(dǎo)光板2上時(shí)，將導(dǎo)光板2設(shè)計(jì)為 使從光射出面2a獲取的光的角度變淺(角度a變小)。棱鏡片l的 各個(gè)棱鏡IP具有一定的頂角0。此夕卜，使以淺的角度(shallow angle ) 從導(dǎo)光板2的光射出面2a射出的光L從棱鏡IP的一側(cè)的棱鏡面 la射入，并且通過(guò)另一側(cè)的棱《竟面lb的內(nèi)面?zhèn)仁蛊淙瓷洌瑏V人而 4吏光L向垂直方向('液晶顯示面一反正面方向)立起。
根據(jù)規(guī)格，已知有各種棱鏡頂角e，其代表性的角度是63°。 在這種情況下，如果將棱鏡片的折射率設(shè)為1.59左右，則從使光L 向垂直方向立起的導(dǎo)光板2射出的射出角(中心角)a為31°左右。
在本實(shí)施方式的棱4竟片11中，構(gòu)成第二棱4竟面lib的曲面形 成為如下所述的曲率，即、與第二棱鏡面為平坦面時(shí)的射出^L角(第 一射出視角)相比，為更寬的射出視角(第二射出視角)。下面， 只寸其進(jìn)4亍i,細(xì)i兌明。圖4示出了使第二棱《竟面的形狀變化時(shí)的、 一皮該第二棱《竟面的
內(nèi)面全反射的光的射出角的變化。圖4 (A)示出了第二棱鏡面Pb 為平坦面的棱4竟部P1 (相當(dāng)于圖10所示的對(duì)菱4竟1P),圖4 (B)示 出了第二棱鏡面Pb為曲面形狀的棱鏡部P2，圖4(C)示出了第二 棱4竟面Pb為曲面形狀的棱《竟部P3。
射入第一棱鏡面Pa的光L被第二棱鏡面Pb的內(nèi)面?zhèn)热瓷洌?并從棱4竟片的射出面射出。在第二棱4竟面Pb平坦的情況下，如圖4 (A)所示，被第二棱鏡面Pb全反射的光的射出角范圍(射出視角) cM與相對(duì)于第一棱鏡面Pa的光的射入角范圍對(duì)應(yīng)。此外，如果使 第二棱《竟面Pb為圓弧形狀，則如圖4(B)所示，在圓弧面的曲率 不到規(guī)定的范圍的情況下， 一皮第二棱鏡面Pb全反射的光的射出角 范圍cl)2變窄，與圖4 (A)所示的情況相比，聚光性提高。另一方 面，如果使第二棱#:面Pb的曲率增大為^L定以上，則如圖4(C) 所示，被第二棱鏡面Pb全反射的光的射出角范圍cj)3與圖4 (A) 所示的情況相比變得更寬。在本實(shí)施方式中，如圖4(C)所示， 第二棱鏡面Pb的曲率形成為與第二棱鏡面Pb為平坦面時(shí)的射出視 角(第一射出視角)相比為更寬的射出視角(第二射出視角)的大
圖5示出了比較了第 一棱鏡面的形狀不同的多個(gè)棱鏡部的射出 視角的模擬結(jié)果。在圖5中，橫軸表示由曲面形狀形成的第二棱鏡 面的曲率半徑R[^im]和棱4竟部的高度H[!am]的高度的比(R/H ),縱 軸表示視角。這里，視角是指強(qiáng)度峰值為1、相對(duì)強(qiáng)度為0.5以上 的范圍的角度，相當(dāng)于圖2所示的射出視角cj)。
此外，在圖3中，樣品l、 2、 4相對(duì)于作為第一棱4竟面lla的 基準(zhǔn)斜邊的線段OA的頂點(diǎn)O的傾斜角01各自不同，樣品1是 61=29。，沖羊口口口 2是01=34°，才羊口口口 4是91=31.5。。 it匕夕卜，沖羊口口口 3是4十 對(duì)樣品4、 4吏第一棱《竟面形成為向外方凸出的曲面形狀的才羊品，如
14圖5的折線的各個(gè)曲線點(diǎn)所示，樣品1 ~4分別由如下所述的樣品
群構(gòu)成，該樣品群是<吏第二棱#:面的曲率半徑R相對(duì)于在上述ei
的條件下固定棱鏡排列間隔(Xl+X2 )時(shí)所獲得的棱鏡高度H分別
有七種變化。射入這些各樣品的光從導(dǎo)光板射出的射出角范圍是大
致14。~大致40。(峰值角度31。)，各樣品的折射率是1.59。此外， 在ei是3。時(shí)，樣品l與j氐角度光源、才羊品2與高角度光源分別對(duì)-應(yīng)。
如圖5所示，整體上呈現(xiàn)R/H的值越大視角越小的傾向。這是 因?yàn)橥ㄟ^(guò)形成第二棱#^面的曲面的曲率半徑增大，從而一皮第二棱鎮(zhèn): 面的內(nèi)面全反射的光向正面方向立起，聚光性4是高。在該例子的情 況下，第二棱鏡面為平坦面(圖3的直線OB)時(shí)的視角為24°。因 此，獲得了比第二棱鏡面為平坦面時(shí)的射出視角(第一射出視角) 更寬的射出視角(第二射出視角)的R/H的范圍是1.1<R/H《5.0。
此外，相對(duì)于在各樣品群中以上述ei的條件固定棱鏡高度H 時(shí)所獲得的棱鏡間隔(Xl+X2)、使第二棱鏡面的曲率半徑R分別 有七種變化時(shí)，也可以獲得同樣的結(jié)果。
這里，設(shè)R/H〉1.1是因?yàn)樵赗/H的值為1.1以下時(shí)，棱4竟部的第 二棱4竟面?zhèn)鹊牡捉?在圖3中，為ZOBA)為4妄近90?；蛘?0。以 上，乂人而朝向正面方向的光偏轉(zhuǎn)區(qū)i或減少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)亮度的4是高。 此外，也因?yàn)殡y以制作這樣形狀的棱4竟部。
圖6示出了視角60。以及50。的棱鏡部的亮度分布的模擬結(jié)果。 橫軸表示光的射出方向，90。為正面方向?？v軸表示將^f吏用了頂角為 63。的等邊三角形狀的棱4竟體(63prism)時(shí)的正面方向的強(qiáng)度^:為 1時(shí)的相對(duì)強(qiáng)度。圖7示出了視角60°以及50。的棱鏡部的第二棱鏡 面的形狀。這里，參照?qǐng)D3, 一見(jiàn)角60。的棱4竟部為R=34.1pm、 01=31.5°、 02=30.31。、間隔19.54|am (Xl = 10(im、 X2=9.54(im ), 一見(jiàn)角50。的才菱 鏡部為R=42.28fim、 01=31.5°、 02=29.57°、間隔19.26jam( Xl = 10(am、 X2=9.26|im )，此外，可以通過(guò)變更角度02使棱4竟部的排歹'J間隔變 化。
此外，通過(guò)使角度02的值發(fā)生變化，可以調(diào)整強(qiáng)度分布的重 心(強(qiáng)度峰值)的位置。圖8示出了棱鏡部的R/H的值不同的各種 樣品的角度02和強(qiáng)度中心位置(角度)的關(guān)系。通過(guò)圖8可以明 了，通過(guò)增大角度e2,強(qiáng)度分布的重心位置移位至高角度側(cè)。這樣， 可以通過(guò)調(diào)整角度02，任意地^吏強(qiáng)度分布的重心位置發(fā)生變化，因 此，可以容易地實(shí)現(xiàn)符合機(jī)器的規(guī)格等的亮度特性的設(shè)計(jì)。
如上所述構(gòu)成的本實(shí)施方式的棱4竟片11由具有光穿透性的例 如聚碳酸酯、聚乙烯、丙烯基系樹(shù)脂、聚酰胺、聚對(duì)苯二曱酸乙二 醇酯、聚a-烯烴、纖維素系樹(shù)脂、玻璃等透明薄膜或者薄片形成。 各棱4竟部IIP在這些透明薄力莫的表面上一體形成，或者，也可以在 后續(xù)工序中在這些透明薄膜上<吏形成有棱#:部IIP的層一體化。棱
鏡片11的形成方法并沒(méi)有特別的限定，也可以實(shí)施例如基于熱壓 機(jī)的才莫具成形加工或采用紫外線固化型樹(shù)脂的才莫具成形、熔融才齊壓 法等的連續(xù)成形方法。
在上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的棱鏡片11中，在其射入面上排列 有多個(gè)的各棱《竟部11P的第二棱4竟面lib形成為^見(jiàn)定的曲面形狀， 因此，可以使被第二棱鏡面llb全反射的光從射出面IIS射出的射
出視角(第二射出視角)比該第二棱鏡面為平坦面時(shí)的射出視角(第 一射出—見(jiàn)角)更寬。
此外，通過(guò)任意地調(diào)整第二棱鏡面11b的形狀(角度e2、曲率 半徑R、高度H),可以容易地設(shè)計(jì)、制作兼?zhèn)淦谕囊灰?jiàn)角和亮度分
16布特性的光控制元件。而且，形成為第二棱4竟面連續(xù)的曲面形狀， 因此，可以在射出光的強(qiáng)度分布均勻的情況下，提高從廣角度進(jìn)4亍 的牙見(jiàn)覺(jué)識(shí)別性。
另一方面，在本實(shí)施方式的背光裝置12中，是將上述結(jié)構(gòu)的 棱鏡片11設(shè)置在導(dǎo)光板2上的結(jié)構(gòu)，因此，與現(xiàn)有的包括截面三 角形狀的棱鏡片的背光裝置相比，可以改善視角特性，并且，可以 構(gòu)成兼?zhèn)淦谕囊暯呛土炼确植继匦缘拿婀庠囱b置。
而且，才艮據(jù)本實(shí)施方式的液晶顯示裝置10,通過(guò)包4舌上述結(jié)構(gòu) 的背光裝置12,因此，可以提供適合于在多人的情況下從廣角度進(jìn) 行視覺(jué)識(shí)別的圖像品質(zhì)。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明當(dāng)然并 不4又限于此，可以基于本發(fā)明的沖支術(shù)方案有各種變形。
例如，在以上實(shí)施方式中，通過(guò)i殳定對(duì)麥4竟部IIP的第二棱4竟面 lib的曲率半徑和高度的比(R/H)來(lái)調(diào)整來(lái)自于棱4竟片11的光的 射出角范圍，4旦是，也可以將作為光的射入面的第一棱4竟面lla的 傾斜角ei加在設(shè)計(jì)參數(shù)中。通過(guò)調(diào)整第一棱鏡面lla的傾斜角ei, 使相對(duì)于第二棱鏡面lib的內(nèi)面的光的射入角發(fā)生變化，因此，可 以實(shí)現(xiàn)光的射出— 見(jiàn)角的控制。
此外，在以上的實(shí)施方式中，對(duì)棱《竟部IIP的第一棱4竟面lla 形成為直線狀的平坦面的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，并不僅限于此， 也可以是曲面形狀。在這種情況下，通過(guò)〗吏第一棱鏡面形成為向外 方凸出的曲面形狀，可以使第一棱鏡面作為透鏡面發(fā)揮功能，獲得 射入光的孔闌效應(yīng)，可以4是高射入第二棱《免面llb的光的定向性。而且，在以上的實(shí)施方式中，棱鏡部11P的第二棱鏡面llb形 成為具有單一的曲率半徑R的曲面形狀， <旦是，也可以-使該第二才麥
鏡面形成為具有多個(gè)曲率半徑的曲面的復(fù)合形狀。如圖9所示，該
例子可以用于第二棱鏡面lib的基部B側(cè)的形狀的調(diào)整。由此，通 過(guò)使基部B側(cè)的曲面形狀更加適當(dāng)，可以提高射出視角、強(qiáng)度分布 的重心位置的設(shè)計(jì)自由度。作為具體的設(shè)計(jì)例，乂人頂點(diǎn)O到朝向基 部B的斜面的中間位置，形成通用的曲率半徑R,佳」從該中間位置 朝向基部B的殺牛面形成為小于上述R的曲率半徑Rl、或者形成為 大于上述R的曲率半徑R2。
權(quán)利要求
1.一種光控制元件，其特征在于，包括射出面，用于射出光；射入面，形成為平行地排列有多個(gè)棱鏡部，其中，所述棱鏡部包括用于射入光的第一棱鏡面以及第二棱鏡面，該第二棱鏡面通過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙氲剿龅谝焕忡R面的所述光全反射，并從所述射出面射出，并且，該第二棱鏡面是以比該第二棱鏡面為平坦面時(shí)的、從所述射出面射出的第一射出視角更寬的第二射出視角進(jìn)行射出的大小的曲率而形成的向外方凸出的曲面形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制元件，其中，所述棱#:部以具有一個(gè)頂點(diǎn)、兩個(gè)基部的截面三角形狀 的虛擬棱《竟體為基準(zhǔn)構(gòu)成，所述第 一 棱鏡面形成為連接所述虛擬棱鏡體的所述頂點(diǎn) 和一個(gè)所述基部的直線^)犬，并且，所述第二棱鏡面形成為穿過(guò)所述虛擬棱鏡體的所 述頂點(diǎn)和另 一個(gè)基部的圓弧狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光控制元件，其中，所述第二棱鏡面在將所述棱鏡部的高度設(shè)為H，將所述 第二棱鏡面的曲率半徑設(shè)為R時(shí)，滿足1.1<R/H《5.0的關(guān)系， 其中，所述H和R的單位為jam。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光控制元件，其中，所述第 一棱鏡面形成為穿過(guò)所述虛擬棱鏡體的頂點(diǎn)和一 個(gè)所述基部的圓弧狀。
5. —種面光源裝置，其特征在于，包括光控制元件，所述光控制元件包括射出面，用于射出 光；射入面，形成為平行地排列有多個(gè)棱4竟部，所述棱4竟部包 括用于射入光的第一棱鏡面以及第二棱鏡面，該第二棱鏡面通 過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙氲剿龅谝焕?竟面的所述光全反射，并從所述 射出面射出，并且，該第二棱4竟面是以比該第二棱4竟面為平坦 面時(shí)的、從所述射出面射出的第一射出^L角更寬的第二射出—見(jiàn) 角進(jìn)4亍射出的大小的曲率而形成的向外方凸出的曲面形^)犬；導(dǎo)光板，由配置在所述光控制元件的所述射入面?zhèn)?，?有側(cè)端部的透光材沖+形成；光源，配置在所述導(dǎo)光一反的所述側(cè)端部。
6. —種液晶顯示裝置，其特征在于，包括光控制元件，所述光控制元件包括射出面，用于射出 光；射入面，形成為平行地排列有多個(gè)棱4竟部，所述棱4竟部包 括用于射入光的第 一棱鏡面以及第二棱鏡面，該第二棱鏡面通 過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙氲剿龅?一棱鏡面的所述光全反射，并從所述 射出面射出，并且，該第二棱鏡面是以比該第二棱鏡面為平坦 面時(shí)的、從所述射出面射出的第一射出^L角更寬的第二射出—見(jiàn) 角進(jìn)4亍射出的大小的曲率而形成的向外方凸出的曲面形^R;導(dǎo)光^反，由配置在所述光控制元件的所述射入面?zhèn)?，?有側(cè)端部的透光材沖+形成；光源，配置在所述導(dǎo)光一反的所述側(cè)端部；液晶顯示面板，配置在所述光控制元件的所述射出面?zhèn)取?br> 全文摘要
本發(fā)明提供了一種可以將從導(dǎo)光板射出的光偏轉(zhuǎn)控制為期望的射出視角的光控制元件。其中，本發(fā)明所涉及的光控制元件(棱鏡片)(11)是一面為射入面，另一面為射出面，上述射入面上平行地排列有多個(gè)棱鏡部11P。棱鏡部(11P)的各棱鏡部包括用于射入光的第一棱鏡面(11a)、以及通過(guò)內(nèi)面?zhèn)仁股淙氲谝焕忡R面(11a)的光全反射的第二棱鏡面(11b)。第二棱鏡面(11b)具有向外方凸出的曲面形狀，其曲率形成為比該第二棱鏡面為平坦面時(shí)的第一射出視角更寬的第二射出視角的大小。
文檔編號(hào)F21V8/00GK101542194SQ20088000012
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月19日
發(fā)明者土井克浩, 工藤泰之, 新開(kāi)章吾, 木村清廣, 青木誠(chéng) 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社