專利名稱：照明裝置和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乂人背面照明例如透射型液晶面纟反的照明裝置 以及具有該照明裝置的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，液晶顯示裝置因為其諸如低功率消耗且小型、較低價 格等的優(yōu)點，正在取代作為相關(guān)技術(shù)中顯示裝置的主流的CRT (陰
極射線管)。
例如，當(dāng)通過照明圖像的方法來對液晶顯示裝置進行分類時， 存在一些類型的液晶顯示裝置。代表性的液晶顯示裝置是通過使用 配置在液晶面板的背面上的光源來顯示圖像的透射型液晶顯示裝置。
在這樣的顯示裝置中，要求加寬顏色再現(xiàn)范圍。作為方法之一， 代替CCFL (冷陰極焚光燈)，提出了使用藍色、綠色和紅色的三原 色的LED (發(fā)光二極管)作為光源。還沖是出了不4又使用三原色而且 4吏用四原色或六原色的LED以^f更力o寬J貞色范圍。
7在使用CCFL或LED作為光源的情況下，使面內(nèi)的亮度分布 和顏色分布均一化可能是必要的。當(dāng)照明裝置相對較小時，可以使 用側(cè)光型的光導(dǎo)板。在其中照明裝置相對較大且必需較大光量的情 況下，直接排列光源的直下型(direct below type )是主流。作為抑 制直下型中亮度不均勻和顏色不均勻的方法之一，提出了一種在光 源上配置添加了填料的漫射板(擴散板，diffusion plate )的方法(日 本未審查專利申諱v〉開號Sho54-l55244 )。作為另一種方法，提出 了4吏用具有沿一個方向的均勻截面形狀的才反的方法(日本未審查專 利申i青,^開號2005—326819 )。

發(fā)明內(nèi)容
在4吏用三原色的LED作為照明裝置的光源的情況下，與<吏用 CCFL作為照明裝置的光源的情況相比，由于以下原因難以抑制面 內(nèi)的亮度不均勻和顏色不均勻。LED是點光源，并且雖然CCFL產(chǎn) 生白光，4旦是三原色的LED必須通過混合三種顏色來產(chǎn)生白光。 例如，日本未審查專利申請公開號Sho54-155244的發(fā)明具有這樣的 問題，當(dāng)使用LED作為光源時，從光源到漫射板的距離可能必須 相對舉交長，并且照明裝置變厚。另一方面，日本未審查專利申諱v^ 開號2005-326819的發(fā)明具有這才羊的問題，雖然作為線性光源的 CCFL是有效的，但是在作為點光源的LED中出現(xiàn)亮度不均勻和顏 色不均勻。
因此，期望提供一種實現(xiàn)減少由于點光源引起的亮度不均勻和 顏色不均勻的照明裝置以及具有該照明裝置的顯示裝置。
作為本發(fā)明 一個實施方式的照明裝置包括i殳置在一個面內(nèi)的 多個點光源；以及在面向該多個點光源的區(qū)i或中重疊的兩個光學(xué) 片。多個點光源沿第一方向排列，并且還沿與第一方向垂直的第二 方向排列。在點光源側(cè)的光學(xué)片具有沿與第 一方向平4于的方向延伸
8的且沿與第二方向平行的方向排列的多個第一三維結(jié)構(gòu)。在點光源 的相對側(cè)上的光學(xué)片具有沿與第二方向平行的方向延伸的且沿與 第一方向平行的方向排列的多個第二三維結(jié)構(gòu)。與第一三維結(jié)構(gòu)相
比，第二三維結(jié)構(gòu)中的每一個均具有對垂直入射光(normal incident light)產(chǎn)生更大量的返回光的形狀。
作為本發(fā)明一個實施方式的顯示裝置具有基于圖像信號驅(qū)動 的顯示面纟反以及照明該顯示面 一反的照明裝置。
在本發(fā)明實施方式的照明裝置和顯示裝置中，其中形成有沿與 點光源的對非歹'J方向(arrangement direction )平4亍的方向延4申的多個 第 一三維結(jié)構(gòu)的光學(xué)片和其中形成有沿與點光源的另 一個排列方
向平行的方向延伸的多個第二三維結(jié)構(gòu)的另 一 個光學(xué)片從點光源 側(cè)按次序重疊。另外，第二三維結(jié)構(gòu)中的每一個均具有比第一三維 結(jié)構(gòu)從垂直入射光產(chǎn)生更大量的返回光的形狀。結(jié)果，在由第一三 維結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)且通過第一三維結(jié)構(gòu)的光中垂直于在點光源的相對側(cè) 上的光學(xué)片入射的光由第二三維結(jié)構(gòu)反射且變成朝向點光源側(cè)4亍 進的返回光的比率變大。
在本發(fā)明實施方式的照明裝置和顯示裝置中，第二三維結(jié)構(gòu)具 有比第一三維結(jié)構(gòu)/人垂直入射光產(chǎn)生更大量的返回光的形狀。因 此，在由第一三維結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)且通過第一三維結(jié)構(gòu)的光中垂直于在點 光源的相對側(cè)上的光學(xué)片入射的光由第二三維結(jié)構(gòu)反射且變成朝 向點光源側(cè)行進的返回光的比率會增加。結(jié)果，由第一三維結(jié)構(gòu)形 成的光源分割圖像(division image )被第二三維結(jié)構(gòu)消除，使得可 以減少由于點光源引起的亮度不均勻和顏色不均勻。
通過以下描述，本發(fā)明的其他和進一步的目的、特征以及優(yōu)點 將#1更充分地呈現(xiàn)。


圖1是示出了作為本發(fā)明 一個實施方式的照明裝置的實例的橫截面。
圖2是示出了圖1的照明裝置的內(nèi)部構(gòu)成的展開透視圖。
圖3是示出了圖1中的光控制片的突出部(突起)的橫截面。
圖4是示出了圖1的照明裝置的第一變形例的橫截面。
圖5是示出了圖1的照明裝置的第二變形例的4黃截面。
圖6是示出了圖1的照明裝置的第三變形例的4黃截面。
圖7是示出了圖1的照明裝置的第四變形例的坤黃截面。
圖8是示出了圖1的照明裝置的第五變形例的4黃截面。
圖9是示出了圖1的照明裝置的第六變形例的沖黃截面。
圖IO是示出了圖1的照明裝置的第七變形例的才黃截面。
圖11是示出了圖1的照明裝置的第〃\變形例的4黃截面。
圖12是示出了該實施方式的照明裝置的構(gòu)成、亮度不均勻的 測量結(jié)果以及判定結(jié)果的表格。
圖13是示出了作為另一個實施方式的照明裝置的構(gòu)成、亮度 不均勻的測量結(jié)果以及判定結(jié)果的表格。圖14是示出了作為另一個實施方式的照明裝置的構(gòu)成、亮度 不均勻的測量結(jié)果以及判定結(jié)果的表格。
圖15是示出了實施例中的突出部IIA和12A的截面形狀的橫截面。
的總光透射率[%] (JISK 7361)的對應(yīng)圖。
圖17是示出了作為又一個實施例的照明裝置的構(gòu)成、〗寸應(yīng)于 該構(gòu)成的亮度不均勻的測量結(jié)果以及判定結(jié)果的對應(yīng)圖。
圖18是示出了各種漫射板、漫射4反的總光透射率[%] (JIS K 7361)、亮度和亮度不均勻的測量結(jié)果以及判定結(jié)果的對應(yīng)圖。
圖19是作為應(yīng)用圖1的照明裝置的實例的顯示裝置的4黃截面。
圖20是作為應(yīng)用圖9的照明裝置的實例的顯示裝置的坤黃截面。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的實施方式。
圖1示出了作為本發(fā)明一個實施方式的照明裝置1的截面構(gòu) 成。圖2是圖1的照明裝置1的展開透視圖。
照明裝置1具有配置在一個面IOA中的多個點光源10、光控 制片11和12 (光學(xué)片)、漫射構(gòu)件13、棱鏡片(prism sheet) 14以 及反射片(reflection sheet )15。反射片15設(shè)置在點光源IO的背后、 在點光源10的相對側(cè)上。在相對于點光源10的反射片15的相對 側(cè)上，光控制片11和12、漫射構(gòu)件13和棱鏡片14從點光源10側(cè)
ii以該次序i殳置，以侵_;故置成與點光源10相對。下面，將描述點光 源10、漫射構(gòu)件13、棱4竟片14和反射片15，并且之后，將描述光 4空制片11和12。
點光源10
例如，通過單色(相同顏色)的一或多個LED、發(fā)射紅色(R)、 綠色(G)或藍色(B)光的單一LED或發(fā)射R、 G和B的三原色 的光的多個LED來構(gòu)造各點光源10。
如圖2所示，點光源10在Ll方向(第一方向)以及L2方向 (第二方向)排列，Ll方向與在光控制片11的方向(圖2中的X 軸方向)延伸的邊11x平4亍，而L2方向與在垂直于光4空制片11的 一個方向(圖2中的X軸方向)的方向(圖2中的Y軸方向)延 伸的邊lly平行。即，多個點光源10在矩陣中正交4非列。
圖2中，點光源10中的4非列方向是指以下兩個方向。 一個方 向是以最短距離連接一個點光源10與設(shè)置在該一個點光源10周圍 的多個點光源10中的另一個點光源IO的線,殳的方向(為了方1"更， 稱為方向A)。這時，另一個點光源10是最靠近該一個點光源10 的點光源(當(dāng)存在最靠近該一個點光源10的兩個以上點光源10時， 是它們中的一個)。另一個方向是以最短距離連4妄一個點光源10與 在與方向A相交的方向上的多個點光源10中的另一個點光源IO的 線段的方向。這時，另一個點光源IO是最靠近該一個點光源10的 點光源，并且與方向A相交的方向是乂人該一個點光源IO觀看的方 向。
在其中通過發(fā)射R、 G或B的光的單一 LED或發(fā)射R、 G和B 的三原色的光的多個LED來構(gòu)造各點光源10的情況下，4艮據(jù)上述 規(guī)則由顏色來確定排列方向。取決于LED的排列，排列的線段可
12能會變成Z字形(鋸齒形，zigzag )。在這種情況下，使Z字形平均 化以將Z字形線l殳才交正為直線就可以了 。
沿方向L1的多個點光源10的間距P3優(yōu)選等于沿方向L2的多 個點光源10的間距P4，但是可以與間距P4不同。
多個點光源10的間距是指沿排列方向的鄰近點光源IO之間的 間隔(距離)。在通過發(fā)射R、 G或B的單一LED或發(fā)射R、 G和 B的三原色的光的多個LED來構(gòu)造各點光源10的情況下，根據(jù)上 述夫見則由顏色確定間3巨。
漫射構(gòu)件13
漫射構(gòu)件13是例如具有通過將漫射材料(填料)分散在相對 厚的板形透明樹脂中形成的光漫射層的較厚高剛性光學(xué)片，或通過 將含有光漫射材料的透明樹脂涂覆在相對薄的膜形透明樹脂上形 成的薄光學(xué)片。漫射構(gòu)件13具有將來自點光源的光以及來自棱鏡 片14側(cè)的返回光漫射的功能。在漫射構(gòu)件13是具有高剛性的光學(xué) 片的情況下，其還起支撐另一個光學(xué)片(例如，光控制片11和12 以及棱鏡片14)的支撐件的作用?？梢酝ㄟ^組合由漫射材料(填料) 分散在相對厚的板形透明樹脂中形成的構(gòu)件與由含有漫射材料的 透明樹脂(粘合劑)涂覆在相對薄的膜形透明樹脂上形成的構(gòu)件來 獲得漫射構(gòu)件13。
作為板形或膜形透明樹脂，例如，使用諸如PET、丙烯酸或聚 石友酸酯的光透射性熱塑性樹脂。光漫射層具有例如1 mm ~ 5 mm的 厚度。例如，光漫射材料由例如具有0.5 |Lim ~ 10 |Lim的平均顆粒直 徑的顆粒制成，這些顆粒以在整個光漫射層的重量中為0.1重量<分 至10重量份的范圍內(nèi)分散在透明樹脂中。光漫射材料的實例包括 有機填料和無機填料。作為光漫射材料，可以使用空心顆粒(cavity particle )。
13當(dāng)光漫射層變成薄于1 mm時，存在這樣的可能性，即，光漫射性(light diffusivity )損失并且在由殼體(未圖示)支撐漫射構(gòu)件13時可能不能確保片剛性。如果光漫射層變成厚于5 mm時，當(dāng)漫射構(gòu)件13被來自光源的光加熱時，變得難以使熱擴散，并且漫射構(gòu)件13可能會彎曲。在光漫射材沖+的平均顆粒直徑在0.5 |um~10
的范圍內(nèi)，并且光漫射材料以在整個光漫射層的重量中為0.1重量份至10重量份的范圍中分散在透明樹脂中的情況下，光漫射材料的效果有效呈現(xiàn)，并且亮度不均勻可以通過與光控制片11和12的組合來角年決。
雖然未圖示，但是可以在漫射構(gòu)件13和棱鏡片14之間與漫射構(gòu)件13分離地提供漫射片。例如，漫射片是通過將含有光漫射材料的透明樹脂涂覆在相對薄的膜形透明樹脂上形成的薄光學(xué)片。漫射片具有漫射穿過漫射構(gòu)件13等的光的功能。
棱鏡片14
例如，如圖2所示，棱鏡片14是其中沿與光控制片12的突出部12A的延伸方向平4亍的方向延伸的多個突出部14A布置在與對菱4竟片14的頂面(光離開側(cè)(光射出側(cè)，light outgoing side)的表面)上的延伸方向垂直的方向的薄光學(xué)片。利用該構(gòu)造，棱鏡片14使從底面?zhèn)热肷涞墓庵型怀霾?2A的排列方向的分量(component)向底面的法線方向偏轉(zhuǎn)并透射，增加方向性并改善軸上亮度(on-axis brightness )。在圖2中，突出部12A具有帶尖頂部的三角柱形狀。例如，頂部可以是圓形的或彎曲的。圖2示出了突出部12A沿與光控制片12的突出部12 A的延伸方向平行的方向延伸的情況。例如，雖然未圖示，^f旦突出部12A可以沿與光控制片12的突出部12A的延伸方向相交的方向延伸。例如，棱鏡片14可以通過使用具有透明性的樹脂材料(諸如，
一種或多種熱塑性樹脂)而整體形成，或者通過將能量束(例如，
紫外線)可固化樹脂轉(zhuǎn)移到諸如PET (聚對苯二曱酸乙二醇酯)的透明基材上而形成。
考慮到控制光離開方向的功能，優(yōu)選使用具有1.4以上的折射率的熱塑性樹脂。這樣的樹脂的實例包括諸如聚,友酸酯樹脂和PMMA (聚曱基丙烯酸曱酯樹脂)的丙烯酸樹脂、諸如聚乙烯(PE )和聚丙烯(PP)的聚烯烴初十脂、諸如聚對苯二曱酸乙二醇酯的聚酯樹脂、諸如MS (曱基丙烯酸甲酯和苯乙烯之間的共聚物)的非晶共聚合聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂、環(huán)烯烴樹脂、聚氨基曱酸酯樹脂(聚氨酯樹脂)、天然橡膠樹脂、人造橡膠樹脂以及任何這些樹脂的組合。
反射片15
反射片15設(shè)置在與包括多個點光源10的面IOA隔開僅預(yù)定間
隙的相對側(cè)上的位置，并且在點光源10側(cè)具有反射面。優(yōu)選地，反射面不僅具有鏡面反射的功能而且還具有漫反射的功能。為了具有正常反射和漫反射的功能，可以將著色為白色的樹脂用于反射面。在這種情況下，優(yōu)選地，獲得了高光線反射特性。這樣的材料是例如聚碳酸酯樹脂、聚對苯二甲酸丁 二酯樹脂等。
光4空制片11和12
如圖2所示，光控制片11是其中沿與點光源10的一個延伸方向(L2方向)平行的方向延伸的多個突出部11A (第一三維結(jié)構(gòu))排列在光控制片11的頂面(光離開側(cè)的表面)上的薄光學(xué)片。另一方面，如圖2所示，光控制片12是其中沿與點光源10的一個延伸方向(Ll方向)平行的方向延伸的多個突出部12A (第二三維結(jié)構(gòu))沿與光控制片12的頂面(光離開側(cè)的表面)上的延伸方向垂
直的方向4非列的薄光學(xué)片。即，突出部11A的延伸方向和突出部12A的延伸方向彼此垂直。光控制片11和12由例如與棱鏡片14共通的材料制成。光控制片12可以含有光漫射材料。
相乂于于突出部12A,突出部11A是具有Y吏點光源10側(cè)的入射光相對容易地通過的光學(xué)特性的三維結(jié)構(gòu)。另一方面，相對于突出部IIA，突出部12A是具有4吏點光源10側(cè)的入射光相對難于通過的光學(xué)特性的三維結(jié)構(gòu)。具體地，與突出部11A相比，突出部12A
具有從垂直入射光產(chǎn)生專交大量的返回光的形狀。
與突出部11A相比，突出部12A 乂人垂直入射光產(chǎn)生壽交大量的返回光的表達大致是指，當(dāng)光乂人與光學(xué)片12垂直的點光源10側(cè)入射時光學(xué)片12的總光透射率[°/。] (JIS K 7361)小于當(dāng)光乂人與光學(xué)片ll垂直的點光源IO側(cè)入射時光學(xué)片11的總光透射率。這將4吏用凄t^直來具體描述，并且?guī)缀跸喈?dāng)于突出部IIA和12A滿足式(1)和式(2 ),且滿足式(3 )。
P3/H〉 1.3 ... (1)
P4/H> 1.3 ... (2)
20>Ttl — Tt2>5 ... (3)
P3表示沿點光源10的Ll方向的間3巨。P4表示沿點光源10的L2方向的間距。H表示點光源IO與光控制片11之間的距離。Tt1[。/0]表示當(dāng)光從與光控制片11垂直的點光源IO側(cè)入射時光控制片11的總光透射率。Tt2[。/。]表示當(dāng)光從與光控制片12垂直的點光源10側(cè)入射時光控制片12的總光透射率。在光控制片11和12中不含有諸如填料的漫射劑(diffusionagent )并且在光控制片11和12上存在漫射才反的情況下，突出部11A和12A可以頭見定如下。突出部11A和12A滿足式(4)和式(5),并且滿足式(6)和式(7)。
P3/H> 1.3 ... (4)
P4/H〉 1.3 ... (5)
0.1 SR2/P2 <R1/P1 <0.4…(6)
0.02 < Rl/Pl — R2/P2 < 0.1 ... (7)
PI表示沿如圖2所示的多個突出部11A的排列方向(X軸方向)的間距。P2表示沿如圖2所示的多個突出部12A的排列方向(Y軸方向)的間-巨。Rl表示如圖3所示的突出部11A的頂部11R的曲率。R2表示3口圖3所示的突出部12A的頂部12R的曲率。圖3重疊示出了突出部IIA的截面形一犬的實例和突出部12A的截面形狀的實例。圖3中的c()l表示由與突出部IIA"I姿觸的切線Tl和與光4空制片11的背面平4亍的平面T2形成的角。圖3中的小2表示由與突出部12A4妄觸的切線T3和與光控制片11的背面平4亍的平面T2形成的角。
當(dāng)())l和(|)2中的每一個均小于39°時，垂直于光控制片11和12
于由突出部11A和12A反射且變成返回光的比率。當(dāng)小l和小2中的每一個均超過59°時，雖然垂直入射在光控制片11和12的背面上的光全部被突出部IIA和12A的表面反射，4旦是反射光穿過突出部11A和12A的另一個表面，而不會發(fā)生透射光再次入射在突出部11A和12A上。因此，同樣在這種情況下，垂直于光控制片11和12的背面入射的光中通過光控制片11和12的光的比率顯著大于被光控制片11和12反射且變成返回光的光的比率。
17式(4)和(5)中的上限和下限由通過以下式(6)獲得的不均勻比率(unevenness ratio )失見定，并且4皮失見定在其中不均勻比率不超過3%的范圍內(nèi)。3%的不均勻比率是人不能視覺識別出顯示不均勻(或者可以忽略顯示不均勻)的上限且是顯示質(zhì)量的指標(biāo)之一。
不均勻比率(％)=((最大亮度-最小亮度)/平均亮度)x ioo…(6)
優(yōu)選(J)l從突出部11A的頂部到其底部平滑增加，并且小2從突出部12A的頂部到其底部平滑增加。例如，如圖3所示，在突出部11A具有三角柱(其具有沿與點光源10的一個延伸方向(L2方向)平行的方向延伸的頂部11R并且在頂部11R的兩側(cè)上具有平滑延續(xù)至頂部11R的傾斜表面11S)的三維結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選地，頂部IIR具有朝向光離開側(cè)突出的形狀并且傾斜表面IIS是平坦面。例如，如圖3所示，在突出部12A具有三角柱(其具有沿與點光源10的一個延伸方向(Ll方向)平4于的方向延伸的頂部12R并且在頂部12R的兩側(cè)上具有平滑延續(xù)至頂部12R的傾殺+表面12S )的三維結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選地，頂部12R具有朝向光離開側(cè)突出的形狀并且傾4+表面12S是平坦面。
在突出部11A和12A具有如圖3所示的三維結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)傾斜表面11S和12S的傾斜角彼此相等時，自然地，頂部12R的高度大于頂部11R的高度。
突出部11A和12A并不限于上述形狀，而是可以更改，只要滿足式(1 ) ~ (5)即可。
在從面10A的法線方向看光控制片11時，通過完全反射來自點光源10的垂直于光控制片11入射的光而產(chǎn)生朝向點光源10側(cè)的返回光的返回光產(chǎn)生部分al (第一部分)占據(jù)突出部11A的比率凈皮i殳置為Kl。在乂人面10A的法線方向》見看光4空制片12時，通過完
18全反射來自點光源IO的垂直于光控制片12入射的光而產(chǎn)生朝向點光源10側(cè)的返回光的返回光產(chǎn)生部分bl (第二部分)占據(jù)突出部12A的比率被設(shè)置為K2。在這種情況下，K2優(yōu)選大于K1。
例如，當(dāng)突出部IIA具有如圖3所示的三維結(jié)構(gòu)時，返回光產(chǎn)生部分al只于應(yīng)于傾殺牛表面IIS,而除了突出部11A中的返回光產(chǎn)生部分al之外的部分a2對應(yīng)于頂部IIR。例如，當(dāng)突出部12A具有如圖3所示的三維結(jié)構(gòu)時，返回光產(chǎn)生部分bl對應(yīng)于傾殺+表面12S，而除了突出部12A中的返回光產(chǎn)生部分bl之外的部分b2對應(yīng)于頂部12R。耳又決于傾殺+表面11S和12S的傾在牛角和表面形狀以及頂部IIR和12R的表面形狀，可能不能總是滿足如上所述的對應(yīng)關(guān)系。
現(xiàn)在將描述該實施方式的照明裝置1的作用和效果。
在該實施方式的照明裝置1中，乂人點光源IO發(fā)出的光中的亮度不均勻性被光控制片11和12降低。所得的光由漫射構(gòu)件13漫射，使得方向性減小。然后，光由棱鏡片14會聚，并且軸上亮度禾口方向'l"生祐j周整。
在該實施方式中，其中多個突出部11A沿與點光源10的一個排列方向(L2)平行的方向延伸的光控制片11和其中多個突出部12A沿與點光源10的另一個排列方向(Ll )平行的方向延伸的光控制片12從點光源10側(cè)4姿順序重疊。利用該構(gòu)造，從多個點光源10發(fā)射的光中沿與點光源10的排列方向L1平行的方向的亮度不均勻可以通過光控制片11減小。沿與點光源10的排列方向L2平行的方向的亮度不均勻可以通過光控制片12減小。
入射在光控制片11的背面上的光幾乎是線性光，而入射在光控制片12上的光是由光控制片ll散射的漫射光。為了使沿與點光源10的排列方向Ll平行的方向(X方向)的返回光的量與沿與點光源10的排列方向L2平4于的方向(Y方向)的返回光的量4皮此相 等，可要求在光控制片12中產(chǎn)生返回光的能力高于在光控制片11 中產(chǎn)生返回光的能力。因此，在該能力相同的情況下(通常，在光 控制片11中的突出部11A的形狀和材料與光控制片12中的突出部 12A的形狀和材津+相同的情況下)，具有4交大量的線性入射光的光 控制片11的光控制效果高于具有較小量的線性入射光的光控制片 12的光控制效果。結(jié)果，可出現(xiàn)4吏得4義沿X方向的不均勻^皮消除 而沿Y方向的不均勻4呆持的J見象，或者4吏4尋點光源IO上I叉沿X方 向的部分變得異常暗的現(xiàn)象。
另一方面，在該實施方式中，光控制片12中的突出部12A具 有其中集光作用相對比光控制片11中的突出部11A的集光作用強 (即，滿足式(1) ~ (5))的三維結(jié)構(gòu)，并且具有從垂直入射光 產(chǎn)生壽交大量的返回光的形狀。利用該形狀，可以4吏光控制片11的 光控制效果和光控制片12的光控制效果幾乎4皮此相等。因此，可 以防止出現(xiàn)4吏得^f又沿X方向的不均勻#1消除4旦沿Y方向的不均勻 保持的現(xiàn)象或者使得點光源10上僅沿X方向的部分變得異常暗的 現(xiàn)象?？梢詼p少由點光源引起的亮度不均勻和顏色不均勻。
在該實施方式中，在光控制片12中包含光漫射劑的情況下， 通過光漫射劑的散射效果，可以減少由點光源10引起的亮度不均 勻和顏色不均勻。優(yōu)選地，光漫射劑的添加量為樣i量。例如，在通 過使用在點光源的相對側(cè)上的光學(xué)片相同的樹脂材料而形成且具 有2 mm的厚度且其兩面平坦的透明板中包含光漫射劑的情況下， 優(yōu)選地，當(dāng)光垂直入射在添加有光漫射劑的透明4反上時的總光透射 率(JISK7361)在81。/o 87o/。的范圍內(nèi)。在這種情況下，上限值是透 明板中總光透射率[%]的極限值，而下限值是指定為在透明板的表 面中設(shè)置三維形狀的情況下返回光產(chǎn)生效果不會很大程度上受到 光漫射劑的添加的干擾的程度的量的值(參見后面描述的圖14)。在與上述情況相反，在光控制片11中包含光漫射劑的情況下，
來自點光源10的入射光被進一步散射且進入光控制片12，使得可 能必須進一步增加光控制片12的返回光產(chǎn)生能力。然而，返回光 產(chǎn)生能力的改善受到限制。因此，添加漫射片并密集設(shè)置點光源是 必要的。在這樣的情況下，妨礙了照明裝置1的厚度減少和節(jié)約照 明。因此，從照明裝置1的厚度減少和節(jié)約照明的觀點來看，使光 控制片11中包含光漫射劑是不優(yōu)選的。
通常，在增加P3/H或P4/H時，發(fā)生面內(nèi)的亮度不均勻。存在 兩種P3/H或P4/H增加的情況； 一種情況是4吏點光源10和光控制 片11之間的距離H變窄以減小厚度，另一種情況是減少點光源10 的數(shù)目(減少點光源10的間距P3和P4)以節(jié)約照明。該實施方式 的顯示裝置適合于任何情況。
變形例
在上述實施方式中，沒有覆蓋設(shè)置在點光源10上的各種光學(xué) 片(例如，光控制片11和12、漫射構(gòu)件13和棱鏡片14)。例如， 如圖4所示，在使用相對厚的漫射板作為漫射構(gòu)件13且使用漫射 構(gòu)件13作為支撐件的情況下，可以用覆蓋件16來覆蓋各種光學(xué)元 件。在這種情況下，即使當(dāng)點光源10上各種光學(xué)片的膨脹量隨溫 度改變而彼此不同時，在不引起光學(xué)片褶皺的情況下，各種光學(xué)片 也可以保持在照明裝置1的殼體(未圖示)中。如圖4所示，在光 控制片11和12設(shè)置在漫射構(gòu)件13的背面(在點光源10側(cè)的那一 面)與覆蓋件16之間的情況下，可能不必增加光控制片11和12 的剛性以防止翹曲和變形。因此，可以將光控制片11和12薄化至 與在漫射構(gòu)件13的頂面上"i殳置光控制片11和12的情況中相同的 程度。利用該構(gòu)造，即使在光控制片11和12設(shè)置在漫射構(gòu)件13 的正下方的情況下，也可以4吏照明裝置1變薄。此外，如圖5所示，可以在覆蓋件16中的光入射側(cè)區(qū)域上設(shè) 置具有類似于光控制片11的突出部11A的特征的突出部17A。代 替光控制片11，通過在覆蓋件16中的光入射側(cè)區(qū)域中設(shè)置具有突 出部17A的光^t空制部分17,可以-使照明裝置1進一步變薄。
例如，如圖6所示，可以4吏光控制片11變厚成具有剛性并用 作支撐件，或者如圖7和圖8所示，可以4吏光控制片12變厚成具 有剛性并用作支撐件。在使用光控制片ll和12作為支撐件的情況 下，漫射構(gòu)件13可能不必是起支撐件作用的漫射板，而可以是薄 漫射片。在漫射構(gòu)件13是薄漫射片的情況下，優(yōu)選通過使光控制 片12中包含填料來增強漫射性。
例如，如圖9和圖10所示，代^齊光控制片12和漫射構(gòu)件13， 可以在光控制片11的頂面上設(shè)置其中光控制片12和漫射構(gòu)件13 整體形成的光控制片18。例如，如圖ll所示，代替光控制片12和 漫射構(gòu)件13，可以與覆蓋件16中的光控制部分17 4妻觸地設(shè)置光控 制片12和漫射構(gòu)件13整體形成的光控制片18。光控制片18可以 通過將光控制片12粘附在漫射構(gòu)件13的頂面上或者在形成漫射構(gòu) 件13時通過在漫射構(gòu)件13的頂面上形成具有與光控制片12中的 突出部12A相同形狀的三維結(jié)構(gòu)來制造。在光控制片18不具有高 漫射性的情況下，優(yōu)選在光控制片18和棱鏡片14之間設(shè)置漫射片。
實施例
接著，將描述該實施方式的照明裝置1的實施例。
圖12、圖13和圖14示出了通過改變照明裝置1中光控制片 11和12的構(gòu)造和點光源10與光控制片11之間的距離H的組合獲 得的樣品1 ~34的亮度不均勻的測量結(jié)果和判定。
22樣品1 ~ 34通過在點光源10的上方從點光源10側(cè)開始4要順序 設(shè)置光控制片11和12、漫射構(gòu)件13、棱鏡片14和反射型偏光分 離元件15并在點光源10的背面上設(shè)置反射片15來制造。在圖12 所示的樣品1 ~ 12中，4吏用白色LED作為點光源10，并且將間3巨 P3和P4中的每一個均i殳置為30 mm。在圖13所示的沖羊品13 ~ 24 中，4吏用分別產(chǎn)生R、 G和B的三原色的光的LED作為點光源10， 并且將間距P3和P4中的每一個均設(shè)置為40 mm。在樣品1 ~ 24中， 不對各光控制片11和12添加填料，并且4吏用具有約80%的總光透 射率的漫射板作為漫射構(gòu)件13。在圖14所示的樣品25 ~ 34中，佳_ 用分別產(chǎn)生R、 G和B的三原色的光的LED作為點光源10,并且 將間距P3和P4中的每一個均i殳置為40 mm。在樣品25 ~ 34中， 不對光控制片11添加填料但是將填料添加到光控制片12中，并且 使用漫射片作為漫射構(gòu)件13。在樣品1-34中，作為光控制片11 和12的突出部IIA和12A,選4奪具有如圖15所示的截面形狀的突 出部。作為漫射構(gòu)件13,使用具有約80%的總光透射率的漫射構(gòu)件。 在樣品24 34中，作為4寺添加到光控制片12中的填^牛，選沖奪如圖 16所示的填泮+。
從圖12中可以理解到，在使用光控制片11和12以及漫射板 的情況下，當(dāng)滿足關(guān)系P3/H〉 1.3和P4/H〉 1.3時，在其中Ttl-Tt2 滿足20〉Tt1—Tt2>5的關(guān)系的才羊品5、 7、 9禾口 11中;殳發(fā)現(xiàn)不均勻。 當(dāng)P3/H和P4/H分別滿足關(guān)系P3/H < 1.3和P4/H < 1.3時，即4吏當(dāng) 不改變光控制片11和12的形狀時也沒發(fā)現(xiàn)不均勻。在沒發(fā)現(xiàn)不均 勻的樣品5、 7、 9和11中，R2/P2和R1/P1滿足0.1 SR2/P2 <R1/P1 <0.4禾口 0.02<R1/P1 —R2/P2<0.1的關(guān)系。
如同圖12，/人圖13中可以理解到，同才羊在4吏用三種顏色的LED 作為光源的情況下，滿足上述關(guān)系。沒發(fā)^見不均勻的沖羊品17、 19、 21和23滿足以下關(guān)系式群A或B。
23關(guān)系式組A
P3/H〉 1.3 P4/H〉 1.3 20 〉 Ttl一Tt2 >
關(guān)系式ia b
P3/H> 1.3 P4/H〉 1.3
0.1 SR2/P2<R1/P1 <0.4 0.02 < R1/P1—R2/P2 < 0.1
從圖14中可以理解到，在沒發(fā)現(xiàn)不均勻的樣品30 - 33中，在 使用光控制片11、含有填料的光控制片12和漫射片的情況下，當(dāng) P3/H和P4/H分別滿足P3/H 〉1.3和P4/H > 1.3的關(guān)系時，Ttl一Tt2 滿足20 〉 Ttl—Tt2 > 5的關(guān)系。類似i也，R2/P2滿足R2/P2 < 0.1的 關(guān)系。在待添加到光控制片12中的漫射劑的適當(dāng)量是C、 D、 E和 F,并且在通過4吏用在點光源的相對側(cè)上的光學(xué)片相同的樹脂材泮牛 形成且具有2 mm的厚度且其兩面平坦的透明板中包含相同量的光 漫射劑的情況下，當(dāng)光垂直于添加有光漫射劑的透明板入射時，總 光透射率Tt，具有在81% ~ 87%的范圍內(nèi)的^f直。
圖17示出了在棱鏡片14中的突出部14a的脊線與光控制片 12中的突出部12a的脊線平4亍的情況和它們;波此垂直的情況下， 樣品1 ~34中的亮度不均勻測量結(jié)果和判定。
從圖17可以理解到，在棱4竟片14中的突出部14a的脊線與光 控制片12中的突出部12a的脊線平行的情況下，不存在亮度不均勻。圖18示出了漫射板1~8的總光透射率[%]，以及當(dāng)光控制片 11和12、漫射板、棱鏡片14和反射型偏光分離元件乂人點光源10 側(cè)開始4安順序i殳置在點光源10上并且反射片15設(shè)置在點光源10 的背面上時亮度和亮度不均勻的測量結(jié)果以及判定。從圖18中可 以理解，關(guān)于亮度，漫射板4-8是優(yōu)良的。當(dāng)漫射4反的透射率是 90% (漫射板8)時，由于幾乎不存在漫射，所以^使亮度不均勻和 顏色不均勻劣化。因此，從總光透射率、亮度和亮度不均勻整體的 觀點來看，漫射板4 ~ 7 (具有76% ~ 85%的透射率)是適當(dāng)?shù)摹?br> 應(yīng)用實例
接著，將描述將該實施方式的照明裝置l應(yīng)用于顯示裝置的情 況。下面，將描述將具有圖1和圖6所示的構(gòu)造的照明裝置1應(yīng)用 于顯示裝置的情況。顯然地，也可以將具有除了上述之外的構(gòu)造的 照明裝置1應(yīng)用于顯示裝置。
圖19示出了作為應(yīng)用實例的顯示裝置2的截面構(gòu)造。顯示裝 置2具有顯示面板20和其中棱鏡片14被i殳置成使得朝向顯示面板 20的照明裝置1。顯示面板20的表面朝向觀察者(未圖示)。
顯示面一反20具有層疊結(jié)構(gòu)(layer stack structure ),雖然未圖示， 但是該層疊結(jié)構(gòu)在觀察側(cè)上的透明基板與照明裝置1側(cè)的透明基板 之間具有液晶層。具體;也，顯示面才反20 乂人》見察側(cè)開始4安順序具有 偏光板、透明基板、濾色器、透明電極、準(zhǔn)直膜(alignment film)、 液晶層、準(zhǔn)直膜、透明4象素電極、透明基4反和偏光4反。
偏光板是一種光閥(光閘)，并且透射4又沿預(yù)定才展動方向的光 (偏振光)。偏光板被設(shè)置成使得它們的偏光軸彼此相差90度。利 用該布置，從照明裝置l發(fā)射的光穿過液晶層或者^皮液晶層阻斷。 透明基板是一種對于可見光透明的基板，例如，平板玻璃。在照明裝置1側(cè)的透明基板中，形成包括作為電連接至透明像素電極的驅(qū)
動元件的TFT(薄膜晶體管)、配線等的主動驅(qū)動電路。通過排列 用于將照明裝置1發(fā)射的光分離成例如R、 G和B的三原色的濾色 器來構(gòu)造濾色器。透明電極由例如ITO (氧化銦錫)制成，并且起 乂>共對電極的作用。準(zhǔn)直"莫由例如諸如聚酰亞胺的高分子材津+制 成，并且對液晶進行準(zhǔn)直處理。液晶層由例如VA (垂直準(zhǔn)直)模 式、TN (扭轉(zhuǎn)向列)模式或STN (超扭轉(zhuǎn)向列)模式的液晶制成， 并且具有通過由驅(qū)動電路施加的電壓逐像素使從照明裝置1發(fā)射的 光穿過或中斷的功能。透明像素電極由例如ITO制成并且起像素的 電才及的作用。
接著，將描述顯示裝置2中的作用。從照明裝置1中的各點光 源10發(fā)射的光被調(diào)整成具有期望的軸上亮度、面內(nèi)亮度均勻、視 角等的光。之后，用經(jīng)調(diào)整的光來照明顯示面板20的背面。發(fā)射 至顯示面板20的背面的光由顯示面板20調(diào)節(jié)，并且將所得到的光 作為來自顯示面板20的表面的圖像光發(fā)射至觀察者側(cè)。
在顯示裝置2中，在照明裝置1中的光控制片11和12中滿足 式(l) ~ (5),橫:得可以減小照明顯示面外反20的背面的照明光的 亮度不均勻和顏色不均勻。因此，可以提供具有高顯示質(zhì)量的顯示 裝置2。
如圖20所示，在顯示裝置2中，可以^使用通過i殳置在光控制 片11的頂面上整體形成光控制片12和漫射構(gòu)件13的光控制片18 代替光控制片12和漫射構(gòu)件13而獲得的裝置作為照明裝置。
雖然以上通過實施方式、變形例和應(yīng)用實例已經(jīng)描述了本發(fā) 明，4旦是本發(fā)明并不限于該實施方式等，并且可以進4亍各種變化。例如，在實施方式等中，在照明裝置1和顯示裝置2中，作為 包括在照明裝置1中的各種光學(xué)片，已經(jīng)描述了光控制片11和12、 漫射構(gòu)件13以及棱4免片14。如果有必要，在照明裝置1中可以包 括另一光學(xué)片，或者可以除去任何光學(xué)片。
顯然地，根據(jù)以上教導(dǎo)，本發(fā)明的多種更改和變化是可能的。 因此，可以理解的是，在所附的4又利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明還可以 以除具體描述之外其它方式一皮實施。
2權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括在一個面內(nèi)的多個點光源；以及兩個光學(xué)片，其在面向所述多個點光源的區(qū)域中重疊，其中，所述多個點光源沿第一方向排列并且還沿與所述第一方向垂直的第二方向排列，在所述點光源側(cè)的所述光學(xué)片具有沿與所述第一方向平行的方向延伸且沿與所述第二方向平行的方向排列的多個第一三維結(jié)構(gòu)；在所述點光源的相對側(cè)上的所述光學(xué)片具有沿與所述第二方向平行的方向延伸且沿與所述第一方向平行的方向排列的多個第二三維結(jié)構(gòu)，并且與所述第一三維結(jié)構(gòu)相比，所述第二三維結(jié)構(gòu)中的每一個均具有對垂直入射光產(chǎn)生更大量的返回光的形狀。
2. 才艮據(jù)4又利要求1所述的照明裝置，其中，所述第一三維結(jié)構(gòu)和 所述第二三維結(jié)構(gòu)滿足下表達式<formula>formula see original document page 2</formula>其中P3:所述點光源在所述第一方向的間3巨， P4:所述點光源在所述第二方向的間3巨，H:所述點光源與所述點光源側(cè)的所述光學(xué)片之間的距離，Tt 1 [%]:當(dāng)光從所述點光源側(cè)垂直于所述點光源側(cè)上的所 述光學(xué)片入射時，所述點光源側(cè)上的所述光學(xué)片的總光透射 率，以及Tt2[%]:當(dāng)光>^人所述點光源側(cè)垂直于所述點光源的相對側(cè) 上的所述光學(xué)片入射時，在所述點光源的相對側(cè)上的所述光學(xué) 片的總光透射率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述第一三維結(jié)構(gòu)具 有沿與所述第一方向平4于的方向延伸的第一頂部和所述第一 頂部的兩側(cè)上的一對第一傾斜表面，并且所述第二三維結(jié)構(gòu)具有沿與所述第二方向平行的方向延 伸的第二頂部和所述第二頂部的兩側(cè)上的 一對第二傾斜表面。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，所述第一頂部和所述 第二頂部中的每一個的所述表面具有向所述光離開側(cè)突出的突出彎曲表面，并且所述第一傾斜表面和所述第二傾斜表面中的每一個均為 平i旦表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其中，當(dāng)在與所述第一頂部 和所述第 一 傾殺牛表面4妄觸的切線和所述 一 個面之間形成的角 是cj) 1 ，并且在與所述第二頂部和所述第二傾存牛表面4妄觸的切線 和所述一個面之間形成的角是cj)2時，小l 乂人所述第一頂部向所 述第一傾斜表面平滑增加，并且小2 乂人所述第二頂部向所述第 二傾斜表面平滑增加。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，所述第一頂部的高度 大于所述第二頂部的高度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括在所述點光源的相對 側(cè)的所述光學(xué)片上的漫射板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，其中，所述第一三維結(jié)構(gòu)和 所述第二三維結(jié)構(gòu)滿足以下表達式P3/H> 1.3P4/H> 1.30.1 SR2/P2<R1/P1 <0.4，以及 0.02 < Rl/Pl—R2/P2 < 0.1其中P3:所述點光源在所述第一方向的間3巨P4:所述點光源在所述第二方向的間-巨Rl:所述第一三維結(jié)構(gòu)的所述頂部的曲率，以及R2:所述第二三維結(jié)構(gòu)的所述頂部的曲率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，其中，所述漫射板的透射率 處于76%~85%的范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，在所述點光源的相對 側(cè)上的所述光學(xué)片包含光漫射劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置，其中，在所述點光源的相 對側(cè)上的所述光學(xué)片中包含的所述光漫射劑的添加量被設(shè)置 為這樣的值，在將相同量的所述光漫射劑添加到通過使用與在 所述點光源的相對側(cè)上的所述光學(xué)片相同的4對脂材并牛形成的、具有2mm的厚度并且其兩面平坦的透明板中的情況下，當(dāng)光 垂直于添加有所述光漫射劑的所述透明板入射時總光透射率 處于81% ~ 87%的范圍內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的照明裝置，其中，所述第二三維結(jié)構(gòu) 滿足以下表達式<formula>formula see original document page 5</formula>其中P2:所述多個第二三維結(jié)構(gòu)在所述4非列方向的間-巨，以及R2:所述第二三維結(jié)構(gòu)的頂吾P的曲率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括在所述點光源的相對 側(cè)上的所述光學(xué)片上的亮度改善膜，其中，所述亮度改善膜具有沿與所述第二方向平行的方 向延伸且沿與所述第一方向平4亍的方向排列的多個第三三維結(jié)構(gòu)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括覆蓋所述兩個光學(xué)片 的覆蓋件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括覆蓋在所述點光源的 相對側(cè)上的所述光學(xué)片的覆蓋件，其中，在所述覆蓋件中，來自所述點光源的光所入射的 光入射區(qū)i或用作所述點光源側(cè)上的所述光學(xué)片。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明裝置，其中，在所述點光源的相 對側(cè)上的所述光學(xué)片起支撐所述點光源側(cè)上的所述光學(xué)片的 支撐件的作用。
17.—種顯示裝置，包括基于圖像信號驅(qū)動的顯示面板；以及 照明所述顯示面纟反的照明裝置， 其中所述照明裝置包括在一個面內(nèi)的多個點光源；以及兩個光學(xué)片，其在面向所述多個點光源的區(qū)域中重疊，所述多個點光源沿第 一方向排列并且還沿與所述第 一方向垂直的第二方向4非列，在所述點光源側(cè)的所述光學(xué)片具有沿與所述第 一 方 向平行的方向延伸且沿與所述第二方向平行的方向排列 的多個第一三維結(jié)構(gòu)；在所述點光源的相對側(cè)上的所述光學(xué)片具有沿與所 述第二方向平4于的方向延伸且沿與所述第一方向平4亍的 方向排列的多個第二三維結(jié)構(gòu)，并且與所述第一三維結(jié)構(gòu)相比，所述第二三維結(jié)構(gòu)中的每 一個均具有對垂直入射光產(chǎn)生更大量的返回光的形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種照明裝置以及顯示裝置。該照明裝置包括在一個面內(nèi)的多個點光源；以及在面向多個點光源的區(qū)域中重疊的第一光學(xué)片和第二光學(xué)片。多個點光源沿第一方向排列，并且還沿與第一方向垂直的第二方向排列。第一光學(xué)片具有沿與第一方向平行的方向延伸的且沿與第二方向平行的方向排列的多個第一三維結(jié)構(gòu)。第二光學(xué)片具有沿與第二方向平行的方向延伸的且沿與第一方向平行的方向排列的多個第二三維結(jié)構(gòu)。與第一三維結(jié)構(gòu)相比，第二三維結(jié)構(gòu)中的每一個均具有對垂直入射光產(chǎn)生更大量返回光的形狀。
文檔編號F21S2/00GK101649969SQ200910166108
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者太田榮治, 山北茂洋, 工藤泰之, 新開章吾, 村本穰, 石森拓 申請人:索尼株式會社