專利名稱：導(dǎo)光體、隱蔽構(gòu)造體以及具有它們的照明裝置、顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有主要用于照明光路控制的導(dǎo)光體及隱蔽構(gòu)造體的照明裝置以及顯示裝置。
背景技術(shù)：
在最近的大型液晶電視或平板顯示器等中，主要采用直下型方式的照明裝置和邊緣燈方式的照明裝置。直下型方式的照明裝置是將多個(gè)冷陰極管、LED(Light Emitting Diode)規(guī)則地配置在面板的背面來(lái)作為光源。在液晶面板等圖像顯示元件與光源之間使用光散射性較強(qiáng)的擴(kuò)散板，以便看到作為光源的冷陰極管、LED。另一方面，邊緣燈方式的照明裝置中，將多個(gè)冷陰極管、LED配置在被稱為導(dǎo)光板的透光性板的端面。通常，在導(dǎo)光板的射出面(與圖像顯示元件相對(duì)置的面)相反側(cè)的面 (光偏轉(zhuǎn)面)上，形成將從該導(dǎo)光板的端面入射的入射光有效地向射出面引導(dǎo)的光偏轉(zhuǎn)元件。作為形成于光偏轉(zhuǎn)面的光偏轉(zhuǎn)元件，例如提出印刷有白色的點(diǎn)圖形、或賦予透鏡形狀的元件等用于有效地向射出面引導(dǎo)的各種光偏轉(zhuǎn)元件。然而，由于邊緣燈方式是只在導(dǎo)光板的端面配置光源的構(gòu)造，因而光源設(shè)置數(shù)量有限。因此隨著液晶顯示裝置的大型化，將顯示器整體變亮也變得越發(fā)困難，因此提高亮度的光學(xué)片的作用非常重要。作為提高液晶顯示畫面的亮度的手段，廣泛地使用美國(guó)3M公司注冊(cè)商標(biāo)的增光膜(Brightness Enhancement Film :BEF)作為透鏡片。圖觀至圖30表示下述專利文獻(xiàn)1、 2所記載的增光膜。圖28是概略地表示配設(shè)有面光源182、作為使從光源182射出的光入射的增光膜的BEF185、以及液晶面板184。如

圖18所示，BEF185是將截面三角形狀的單位棱鏡187沿一個(gè)方向周期性地排列在透明基體材料186上所形成的光學(xué)薄膜。該單位棱鏡 187構(gòu)成為比光的波長(zhǎng)大的尺寸(間距)。BEF185能夠?qū)?lái)自“軸外(off-axis)，，的光聚光，并使該光朝向觀察者地轉(zhuǎn)換方向(redirect)到“軸上(on-axis) ”或者使該光朝向觀察者循環(huán)(recycle)”。即在使用液晶顯示裝置時(shí)(觀察時(shí))，BEF185能夠通過(guò)降低軸外亮度來(lái)增大軸上亮度。在此所說(shuō)的“軸上”是與圖洲中觀察者的視場(chǎng)方向F' —致的方向，通常是相對(duì)于液晶面板184的顯示畫面的法線方向側(cè)。另外，在使用BEF185所代表的透鏡片時(shí)，通過(guò)將在透明基體材料上涂敷有擴(kuò)散粉的擴(kuò)散薄膜配置在導(dǎo)光板與透鏡片之間，由此能夠抑制從導(dǎo)光板射出的光斑。此外，當(dāng)在透鏡片與液晶面板之間配置有擴(kuò)散薄膜的情況下，能夠降低由棱鏡片引起的射出光的旁瓣(side lobe)，并且能夠防止在規(guī)則地排列的透鏡與液晶像素之間產(chǎn)生的莫爾干涉條紋。另外，邊緣燈方式所使用的導(dǎo)光板，如上所述，在與射出面相反側(cè)的面具有光偏轉(zhuǎn)面，在光偏轉(zhuǎn)面上形成白色的點(diǎn)圖形或微透鏡(凹型、凸型)、其他透鏡形狀的光偏轉(zhuǎn)元件。然而，無(wú)論何種光偏轉(zhuǎn)元件，都是由規(guī)則地、或者具有規(guī)則性的疑似不規(guī)則地排列
6的反射層或構(gòu)造物所形成的，因此存在與上述BEF102所代表的透鏡片相互干擾(莫爾干涉條紋)的問(wèn)題，和由于能夠透視到光偏轉(zhuǎn)面的光偏轉(zhuǎn)元件而能看到亮斑的問(wèn)題。作為其解決手段通常采用在導(dǎo)光板與透鏡片之間使用專利文獻(xiàn)4所示的擴(kuò)散薄膜的方法。另外，BEF185是提高正面方向的亮度的最有效的透鏡片之一，然而在超過(guò)20英寸的中型乃至大型的液晶顯示裝置中，存在僅依靠BEF185的聚光性會(huì)使亮度不足的現(xiàn)狀。作為進(jìn)行一步提高液晶顯示裝置的亮度的方法之一，例如可列舉出將BEF185配置在兩枚織物上的方法，但會(huì)產(chǎn)生使液晶顯示裝置的視場(chǎng)角變得極狹的問(wèn)題。與筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)或便攜式信息終端等相比，作為電視用途的液晶顯示裝置，由于也會(huì)從正面方向以外的方向進(jìn)行觀察，因此需要足夠的視場(chǎng)角，特別是在畫面水平方向上需要足夠的視場(chǎng)角。因此，存在為了隱蔽形成于光偏轉(zhuǎn)面的光偏轉(zhuǎn)元件使其不被透視到，不得不配置幾乎不具有聚光性的擴(kuò)散薄膜的問(wèn)題，以及存在在使用1枚BEF185作為聚光性的光學(xué)片的構(gòu)成中，得不到液晶顯示裝置所需要的亮度的問(wèn)題。另外，作為不使用上述的擴(kuò)散薄膜而隱蔽光偏轉(zhuǎn)元件的方法，在專利文獻(xiàn)5和專利文獻(xiàn)6中公開(kāi)有通過(guò)將棱鏡片相對(duì)于光偏轉(zhuǎn)元件排列的方向傾斜，來(lái)進(jìn)行光偏轉(zhuǎn)元件的隱蔽的方法。在專利文獻(xiàn)5中是采用以下構(gòu)成將棱鏡片在相對(duì)于光偏轉(zhuǎn)元件排列的方向以15度以上75度以下的范圍傾斜，并且將棱鏡片在相對(duì)于液晶顯示裝置的像素也以15度以上75度以下的范圍傾斜的構(gòu)成。另外在專利文獻(xiàn)6中采用以下構(gòu)成將光偏轉(zhuǎn)元件排列的方向與棱鏡片的頂棱在10度以上且70度以下的范圍交叉的構(gòu)成。然而，在專利文獻(xiàn)5中雖然記載了將棱鏡片相對(duì)于液晶顯示裝置的像素在15度以上75度以下的范圍內(nèi)，特別是作為最佳角度以63. 5度或26. 5度傾斜時(shí)，光偏轉(zhuǎn)元件的隱蔽性為最佳，但卻使得棱鏡片相對(duì)于液晶顯示裝置的像素排列以較大的角度傾斜。相對(duì)于液晶顯示裝置的像素排列傾斜是指相對(duì)于畫面的垂直、水平方向傾斜，因此產(chǎn)生液晶顯示裝置的顯示亮度上下非對(duì)稱或左右非對(duì)稱地變形的問(wèn)題。并且與棱鏡片不傾斜的情況相比，還存在降低正面亮度的問(wèn)題。另一方面，在專利文獻(xiàn)6中公開(kāi)了在為六角配置、即連結(jié)導(dǎo)光板的處于最接近的光偏轉(zhuǎn)元件的形狀為正三角形的情況下，優(yōu)選將連結(jié)最接近的光偏轉(zhuǎn)元件的直線(導(dǎo)光板上的虛擬直線)與透鏡片的直線狀頂棱以30度進(jìn)行交叉。例如在參照專利文獻(xiàn)6的圖6 的情況下，透鏡片的直線狀頂棱的方向?yàn)橄鄬?duì)于垂直方向士30度的方向以及水平方向三種方向。然而，根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了在專利文獻(xiàn)6的構(gòu)成中，在將透鏡片的直線狀頂棱做成水平方向的情況下，無(wú)法獲得足夠的隱蔽性，另外，如上所述，在將透鏡片的直線狀頂棱做成相對(duì)于垂直方向+30度的方向的情況下，如上所述還會(huì)產(chǎn)生液晶顯示裝置的顯示亮度變形，并且正面亮度下降的問(wèn)題。另外，由于近年的液晶電視用的導(dǎo)光板實(shí)現(xiàn)了薄型化，并且光偏轉(zhuǎn)元件的配置間隔增大，因此只依靠在專利文獻(xiàn)5或?qū)＠墨I(xiàn)6表示的構(gòu)成則會(huì)產(chǎn)生隱蔽性不足，而從畫面上看到由光偏轉(zhuǎn)元件引起的亮斑的問(wèn)題。因此，邊緣燈方式的照明裝置要求兼具高聚光性、 和不能看到光偏轉(zhuǎn)元件的高隱蔽性的光學(xué)片，而且液晶顯示裝置要求高亮度且水平視場(chǎng)角較寬，而顯示亮度不變形的照明裝置。專利文獻(xiàn)1 日本特公平1-37801號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平6-102506號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3 日本特表平10-506500號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2004495080號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開(kāi)平6-265732號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 日本特開(kāi)平6481934號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述那樣以往的問(wèn)題所做出的，其目的在于提供一種具有導(dǎo)光體及隱蔽構(gòu)造體的照明裝置，以及使用了該照明裝置的顯示裝置，通過(guò)將形成于導(dǎo)光板的光偏轉(zhuǎn)面的光偏轉(zhuǎn)元件進(jìn)行隱蔽來(lái)降低亮斑，并且不使顯示裝置的顯示亮度產(chǎn)生較大變形地提高正面方向的亮度。本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，而采取以下手段。即，第一發(fā)明是一種照明裝置，至少包括光源；導(dǎo)光體，其具有入射面，從所述光源射出的光入射到該入射面；射出面，所述入射光從該射出面朝向觀察者側(cè)射出；以及將入射光向所述射出面引導(dǎo)的光偏轉(zhuǎn)面；反射片，其對(duì)從與所述射出面相反一側(cè)的面射出的光進(jìn)行反射并向所述導(dǎo)光體引導(dǎo)；以及隱蔽構(gòu)造體，所述照明裝置的特征在于，在所述光偏轉(zhuǎn)面具備將入射到所述導(dǎo)光體的光向所述射出面?zhèn)纫龑?dǎo)的光偏轉(zhuǎn)元件，所述光偏轉(zhuǎn)元件以二維排列來(lái)配置，該二維排列由以第一間距&且大致等間隔地沿第一方向排列、并且以第二間距P2且大致等間隔地沿與所述第一方向大致正交的第二方向排列而成，所述隱蔽構(gòu)造體具有第一主面和第二主面，在所述第一主面上至少具有沿一個(gè)方向排列的線狀透鏡，所述第一線狀透鏡延伸的方向相對(duì)于任意的方向X以5度以上45度以下的范圍傾斜地配置，所述方向X與所述第一方向或所述第二方向中的任意方向一致。第二發(fā)明的照明裝置，其特征在于，所述方向X與所述第二方向一致，所述第一線狀透鏡延伸的方向與所述方向X所成的夾角θ i通過(guò)以下的公式1來(lái)定義。[算式1]
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，至少包括 光源；導(dǎo)光體，其具有入射面，從所述光源射出的光入射到該入射面；射出面，所述入射光從該射出面朝向觀察者側(cè)射出；以及將入射光向所述射出面引導(dǎo)的光偏轉(zhuǎn)面；反射片，其對(duì)從與所述射出面相反一側(cè)的面射出的光進(jìn)行反射并向所述導(dǎo)光體引導(dǎo)；以及隱蔽構(gòu)造體，所述照明裝置的特征在于，在所述光偏轉(zhuǎn)面具備將入射到所述導(dǎo)光體的光向所述射出面?zhèn)纫龑?dǎo)的光偏轉(zhuǎn)元件， 所述光偏轉(zhuǎn)元件以二維排列來(lái)配置，該二維排列由以第一間距P1且大致等間隔地沿第一方向排列、并且以第二間距P2且大致等間隔地沿與所述第一方向大致正交的第二方向排列而成，所述隱蔽構(gòu)造體具有第一主面和第二主面， 在所述第一主面上至少具有沿一個(gè)方向排列的線狀透鏡，所述第一線狀透鏡延伸的方向被配置為相對(duì)于任意的方向X在5度以上45度以下的范圍傾斜，所述方向X與所述第一方向或所述第二方向中的任意方向一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于， 所述方向X與所述第二方向一致，所述第一線狀透鏡延伸的方向與所述方向X所成的夾角θ工通過(guò)以下的公式1來(lái)定義。 [算式27]
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)光體的折射率是IV其厚度是t，所述第一線狀透鏡的折射率是Ii1，截面形狀是具有帶有圓弧的頂部和彎曲側(cè)面的凸型柱面透鏡形狀，所述彎曲側(cè)面的任意點(diǎn)的切線與所述第一主面所成的夾角，隨著從所述頂部到第一主面而逐漸增大，其最大角α用以下的公式2定義，在此sin Qi由以下的公式3和公式4決定。[算式28]
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于， 所述方向X與所述第一方向一致，所述第一線狀透鏡延伸的方向與所述方向X所成的夾角θ 2通過(guò)以下的公式5來(lái)定義t [算式31]
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)光體的折射率是IV其厚度是t，所述第一線狀透鏡的折射率是Ii1，截面形狀是具有帶有圓弧的頂部和彎曲側(cè)面的凸型柱面透鏡形狀，所述彎曲側(cè)面的任意點(diǎn)的切線與所述第一主面所成的夾角，隨著從所述頂部到第一主面而逐漸增大，其最大角α用以下的公式6定義，在此sin Qi通過(guò)以下的公式7和公式8 確定。[算式32]
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，對(duì)于所述隱蔽構(gòu)造體，所述線狀透鏡的基于排列方向的截面形狀具有帶有圓弧的頂部和從所述頂部到所述第一主面的彎曲線，且是所述截面形狀的任意點(diǎn)的切線與所述第一主面所成的夾角隨著從所述頂部到所述第一主面而逐漸增大的凸彎曲形狀，所述線狀透鏡，將從所述射出面射出的光的一部分以沿著相對(duì)于所述第一方向成角度 θ的方向的方式，呈線狀地朝所述第一主面的法線方向變換并射出，所述線狀透鏡的所述截面形狀中各點(diǎn)的切線與所述第一主面所成夾角的最大角度是 α，所述線狀透鏡的折射率是Ii1，所述導(dǎo)光體的厚度是t，折射率是IV當(dāng)設(shè)定所述光偏轉(zhuǎn)元件中配置在所述光源附近的所述光偏轉(zhuǎn)元件的平均直徑或?qū)挾葹镈時(shí)，滿足以下的公式9和公式10，在此公式10中所示的變量L由公式11決定，公式11中所示的角度θ i與所述線狀透鏡的最大角α存在公式12的關(guān)系。 [算式35]
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于， 具備如下的所述隱蔽構(gòu)造體，當(dāng)在所述隱蔽構(gòu)造體的所述第二主面?zhèn)?，以使射出光的主軸與該第二主面的法線方向大致一致的方式配置射出近朗伯光的點(diǎn)光源的情況下，從所述第二主面入射的光中，朝所述第一主面的法線方向變換而被射出的光被變換成以上述點(diǎn)光源的正上方為中心且沿所述線狀透鏡的排列方向擴(kuò)展的線狀光， 所述線狀光的峰值亮度位置位于所述點(diǎn)光源的正上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于， 具備如下的所述隱蔽構(gòu)造體，所述線狀光的峰值亮度位置存在于所述點(diǎn)光源的正上方以外的位置， 當(dāng)設(shè)定所述點(diǎn)光源的正上方亮度為L(zhǎng)tl，峰值亮度為L(zhǎng)1時(shí)，L1Zltl是200%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于， 所述線狀透鏡的截面形狀通過(guò)以下的公式13來(lái)定義，在此公式13是將所述線狀透鏡的單位透鏡間距標(biāo)準(zhǔn)化為1時(shí)的公式， ζ是所述線狀透鏡的高度方向的位置函數(shù)，r是所述線狀透鏡的寬度方向位置變量。 [算式39]
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于，所述第二間距P2 與所述第一間距P1之比即P2A31被設(shè)定為1. 4 < VP1 < 2. 2的范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于，所述第一間距P1 與所述第二間距P2之比即P1A32被設(shè)定為1. 4 < P1ZiP2 < 2. 2的范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)元件以二維排列來(lái)配置，該二維排列由以所述第一間距P1的η倍沿所述第一方向排列，并且以所述第二間距P2Wm倍沿與所述第一方向大致正交的所述第二方向排列而形成，η或m是隨機(jī)選擇從1到10的整數(shù)值所形成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)元件如下配置連結(jié)接近的三點(diǎn)的該光偏轉(zhuǎn)元件而描繪出的三角形為大致正三角形的六角配置，或者從六角配置中去除任意的所述光偏轉(zhuǎn)元件的配置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任意一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于，在所述隱蔽構(gòu)造體的第一主面?zhèn)染邆浞蛛x構(gòu)造體，所述分離構(gòu)造體具有第三主面和第四主面，在所述第三主面上至少配置沿一個(gè)方向排列的分離透鏡，將從所述第四主面入射的光的一部分以沿著所述第二方向的方式，呈點(diǎn)狀或線狀地向所述第三主面的法線方向變換并射出。
15.一種照明裝置，其特征在于，在權(quán)利要求1 14中任意一項(xiàng)所述的照明裝置的觀察者側(cè)，具有霧度值為30%以上且85%以下的光學(xué)擴(kuò)散片。
16.一種顯示裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1 15中任意一項(xiàng)所述的照明裝置；和規(guī)定顯示圖像的圖像顯示元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示裝置，其特征在于，所述光學(xué)擴(kuò)散片具有偏振光分離反射功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示元件根據(jù)像素單位內(nèi)的透過(guò)/遮光來(lái)規(guī)定顯示圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供導(dǎo)光體、隱蔽構(gòu)造體以及具有它們的照明裝置、顯示裝置，該隱蔽構(gòu)造體將形成在導(dǎo)光板的光偏轉(zhuǎn)面上的光偏轉(zhuǎn)元件隱蔽，并且不使畫面的視場(chǎng)角變形且能夠提高正面方向的亮度。本發(fā)明的照明裝置包括光源、將從光源入射的光從射出面射出的導(dǎo)光體、以及隱蔽構(gòu)造體，在與該導(dǎo)光體的射出面相對(duì)置的面上，將從光源入射的光向射出面引導(dǎo)的光偏轉(zhuǎn)元件沿第一方向和第二方向二維方向規(guī)則地形成。隱蔽構(gòu)造體具有將沿二維方向規(guī)則地形成的光偏轉(zhuǎn)元件隱蔽的功能，該隱蔽構(gòu)造體將入射的光變換為相對(duì)于所述第一方向以向角度(θ)的方向傾斜的線狀光。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102282415SQ201080004769
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者中込友洋, 大久保優(yōu), 路易斯·曼努埃爾·穆里洛-莫拉 申請(qǐng)人:凸版印刷株式會(huì)社