CN100538152C - 照明装置及用于该照明装置的光控制构件以及使用这些装置的图像显示装置 - Google Patents
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- CN100538152C CN100538152C CNB2006800240386A CN200680024038A CN100538152C CN 100538152 C CN100538152 C CN 100538152C CN B2006800240386 A CNB2006800240386 A CN B2006800240386A CN 200680024038 A CN200680024038 A CN 200680024038A CN 100538152 C CN100538152 C CN 100538152C
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Abstract
本发明的目的在于提供一种照明装置,容易对应大型化、光源与其他构件不严密地进行对位也可消除正面方向的亮度不均,有利于生产性的改善或薄型化等。为达所述目的,使用的照明装置的特征为:将线状光源的中心间的距离设为D,将线状光源与光控制构件的距离设为H,将表示X方向的位置坐标X(将光源位置设为X=0)上的朝向出射面的法线方向的出光强度的函数设为f(X),为g(X)=f(X-D)+f(X)+f(X+D)时,在-D/2≤X≤D/2的范围内,g(X)min与g(X)max的在0.6以上,X的最小值Xmin在-3.0D≤Xmin≤-0.5D的范围内,最大值Xmax在0.5D≤Xmax≤3.0D的范围内,任意的凸部的X方向的剖面形状,利用由D、H及X求得的特定的关系所表示的(2N+1)个的斜度不同的区域构成。
Description
技术领域
本发明涉及由多个的线状光源构成的照明装置及使用了该装置的图像显示装置,特别涉及可适当地使用于大型并且要求高亮度和亮度均匀性的照明显示装置、液晶显示器装置等照明装置及图像显示装置。
背景技术
若以图像显示装置用的照明装置为例,则可以列举出以导光板将配置在导光板的侧端的光源的光向正面方向引导并以扩散片进行均匀化的边缘光方式,和在照明面的背面侧配置光源并以光扩散板将光进行均匀化的直下方式。
直下方式由于在装置的背面具有光源,因此有厚度增加的倾向,由此,在移动电话或笔记本电脑等要求薄型的领域中,在侧端具备光源较为有利的边缘光方式成为主流。
另一方面,近年来,以电视或电脑监视器等的市场为中心,对显示器的大型化及高亮度化的要求不断提高。特别是,随着显示器的大型化,在所述边缘光方式中,由于可配置光源的周边部的长度相对显示面积的比例减少而光量不足,因此无法获得充分的亮度。
在此,提出如下方法:提出将多个用于提高亮度的薄膜配置在面光源上,使光的利用效率提高(例如,参照专利文献1)。
但是,亮度提高薄膜与成本增加相关联,并且,所使用的薄膜数量增多,因此从生产性或薄型化的观点考虑,不能说一定有利。此外,在边缘光方式中,随着显示器的大型化,还存在导光板的重量增加这一问题。这样,在边缘光方式中,对应于近年来的显示器的大型化、高亮度化的这一市场的要求变得困难起来。
因此,使用多个光源的直下方式受到关注。图15中示出了该方式的照明装置的一例。在该例中,照明装置具有由X方向和与X方向垂直的Y方向所构成的矩形的出射面,具有多个线状光源1、光扩散板5、反射板4,所述线状光源1配置在平行于X方向和Y方向的一个假想平面内,并且,该线状光源1以长度方向与Y方向平行的方式配置,并且沿X方向等间隔地排列,所述光扩散板5配置在所述排列的线状光源1的出射面侧,并且,主面与排列有线状光源1的所述假想平面平行,所述反射板4位于所述光扩散板5的相反侧且夹持所述排列的线状光源1,并且,该反射板4的主面与排列有线状光源的所述假想平面平行。此外,光扩散板5通常将光扩散材料均匀地分散,因此在主面内具有均匀的光学性能。
矩形出射面一般多用于图像显示装置、照明招牌等的本照明装置的很多用途。对于该直下方式来说,自光源放射的光的利用率即自光源放射的光束中的自发光面放射的光束的比例较高,并且,可使光源的数量随意地增加。即,由于可使光量随意地增加,因此,容易获得所要求的高亮度,此外,不存在由大型化所导致的亮度降低或亮度均匀性的降低。并且,由于不需要使光朝向正面的导光板,因此可以谋求轻量化。
此外,线状光源与点状光源相比较,可容易消除亮度不均,且容易使布线缩短,因此作为这些照明装置的光源是最普遍的。作为线状光源,多使用冷阴极管等。此外,通常线状光源使用相同类型的光源有利于生产,且对亮度均匀性也有利,但是,在该情况下,为了能够削减线状光源的根数,优选将线状光源排列在和出射面的矩形的较长的边平行的方向上。此外,在相同平面内等间隔地配置线状光源,由此,作为技术问题的亮度不均成为随线状光源的配置的周期性问题,因此消除在主面内具有均匀的光学性能的扩散板中的亮度不均变得很容易。反射板不是必须的,但是,因具有自线状光源及光扩散板将与射出方向相反地放射的光线反射至出射侧、再度作为出射光进行利用的功能,在提高光的利用效率方面较为有利。
此外,对于直下方式来说,由于自光源放射的光的利用效率即自光源放射的光束中的自出射面放射的光束的比例较高,并且,可使光源数自由增加,因此可容易获得所要求的高亮度。并且,由于不需要将光线导向正面的导光板,因此可以谋求轻量化。
此外,作为其他的照明装置的例子,例如,在照明招牌等中,结构简单且不使用亮度提高用的薄膜等,从而可轻易获得高亮度,因此,使用多个光源的直下方式成为主流。
作为这些直下方式的照明装置的代表性的结构例,公知如下的结构:将与垂直于XY平面的Z方向平行的一方向定义为作为主要的出光方向的正面方向,该XY平面与X方向和垂直于该X方向的Y方向平行,其至少具有多个光源、反射板、将来自所述光源及所述反射板的光透过到出光侧的光扩散板,所述反射板、光源、光扩散板沿所述Z方向朝向出光侧以反射板、光源、光扩散板顺序配置,所述光源规则性地排列在与所述XY平面平行的一个假想平面内,所述反射板及所述光扩散板的主面的外周是平行于所述XY平面的矩形。在此结构中,扩散板具有消除线状光源的亮度不均的功能,反射板具有使向与目的地的出光方向相反的方向前进的光返回到出光侧的扩散板上的功能。
作为该照明装置的光源,与LED等的点状光源相比较,大多使用亮度不均较少、光源件数也较少而且布线也容易的线状光源,这些线状光源平行且等间隔地沿所述X方向或Y方向进行排列。
但是,在直下方式中,必须解决灯光幻像的削除、薄型化、节能的这一特有的技术问题。特别是,在观察图像显示装置或照明招牌等照明面的用途中,不仅要削除灯光幻像,而且要求面内的亮度均匀性。并且,作为电视或电脑监视器等主体,在自正面方向观察照明面的用途中,面内的正面亮度均匀性最为重要。由于灯光幻像远比边缘光方式呈现出更为显著的亮度不均,因此以将光扩散材料涂敷在现有边缘光方式所使用的薄膜表面上的扩散薄膜等的方法进行消除比较困难。并且,要求减少光源的根数、更高的高亮度化、视角特性的调节等,如何更为有效地利用光源的光成为一个课题。
因此,将光扩散材料分散到基体材料树脂中而形成的光扩散板被广泛地采用,在背面侧配置有反射板的光源的前面侧设置光扩散板。使用了光扩散板的直下方式显示装置的例子,如使用图15所说明的那样。为了获得良好的扩散性及光利用效率,对于甲基丙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、苯乙烯系树脂、氯乙烯系树脂等的基体材料树脂,可以讨论无机微粒或交联有机微粒等各种光扩散材料(例如,参照专利文献2)。但是,在使用这些光扩散材料的方法中,由于针对光扩散材料的光的吸收或向不需要的方向的光的扩散,从节能的观点出发并不优选。此外,接近地配置多个光源,由此,可减轻灯光幻像,但存在功耗增加的问题。
因此,边缘光方式同样可以采用以使用所述亮度提高薄膜来提高正面亮度的方法。这是将出光聚光到正面方向,以提高作为通常照明装置所要求的正面亮度,由此,提高光的利用效率。配合使用多个亮度提高薄膜,由此,可以进一步提高正面亮度,此时,改变角度进行配置,由此,例如可实现X方向和Y方向的各方向的聚光,但边缘光方式同样地由于关系到成本提高、且所使用的薄膜的数量增多,因此从生产性或薄型化的观点出发不能说一定有利。
另一方面,还提出使反射板具有独特的形状以消除灯光幻像的方法(例如,参照专利文献3)。但是,需要反射板的形状与光源的对位,由于反射板的形状阻碍了薄型化的情况等考虑并不优选。
并且,还提出与光源对置地设置反射性构件的方法(例如,参照专利文献4)和按照每个光源例如配设如菲涅耳透镜这样的光线方向转换元件的方法等(例如,参照专利文献5),但同样需要构件与光源正确的对位,所以,产生生产性差这样的问题。
此外,提出表面具有凹凸的光扩散板(例如,参照专利文献6)。由于这些光扩散板可避免光扩散材料的使用、或者减少,获得所希望的扩散性,因此,可以提高光的利用效率。但是,由于没有关于凹凸形状的详细的讨论,因此难以进行亮度不均的严密的调整。同样也难以获得出射面内的正面亮度的均匀性。
此外,还提出使反射板具有与线状光源平行的独特的形状从而消除灯光幻像的方法(例如,参照专利文献7)。但是,在此情况下,需要反射板的形状与线状光源的正确的对位。该种情况不仅导致由对位所带来的生产效率的降低,而且在光源配置根据设计变更或规格差异而不同的情况下,也需要改变反射板的形状,因此不作优选。此外,在提高由全开纸的赋形片切出所希望的尺寸这样的生产性的方法中,也会关系到裁断位置的限定或产额的降低,因此不为优选。
此外,还提出光量损失较少的棱镜片(例如,参照专利文献8)。这是在片的两面上形成剖面为三角形或波纹型、且沿一个方向连续延伸的多个凸部。但是,这些棱镜片的目的是通过使扩散光朝向正面以减少光量损失,因此无法消除在直下方式中产生的灯光幻像。
在大型照明装置中,与移动电话或笔记本电脑等相比较,由于关于薄型化的要求并不严格,因此,可以以缩短光源与光扩散板之间的距离、或削减光学薄膜的片数等来对应。此外,为了实现节能需要提高光的利用效率。对于直下方式来说,如上所述,虽可增加线状光源的根数,容易获得高亮度,但是,从节能的观点来看,为消除灯光幻像必须通过使用大量的光扩散材料来抑制光的利用效率的降低。
对于利用现有技术的光扩散板来说,是在利用挤出法或射出成型法而在透明基体材料树脂中混入光扩散材料微粒的简单的光扩散方式,作为其光学性能,就亮度不均而言(光源的透过残像图像)虽属实用等级,但却存在视角的控制困难的问题。此外,为防止光扩散材料微粒的分散不良,需要讨论成型条件,其结果是,提高生产性变得困难。
专利文献1特开平2-17号公报
专利文献2特开昭54-155244号公报
专利文献3特许2852424号公报
专利文献4特开2000-338895号公报
专利文献5特开2002-352611号公报
专利文献6特开平10-123307号公报
专利文献7特开平1-169482号公报
专利文献8特许第3455884号
发明内容
在本发明中,目的在于提供一种照明装置及使用该照明装置的图像显示装置,高亮度、光的利用效率较高,且不存在与大型化相伴的光控制构件的光学设计的变更或亮度降低或亮度不均扩大的情况,所以,对大型化的应对是容易的,不用进行光源与其他的构件的严密的对位,就可以消除正面方向的亮度不均,对使光源与其他构件接近或对薄膜结构进行简化等这样的生产性或薄型化方面也有利。此外,其另一目的在于提供一种根据目的正面亮度较高的照明装置、具备该照明装置的光控制构件以及使用该照明装置的图像显示装置。
在此,本发明技术者们发现,将自己所提出的光控制构件来替换如图15中例示的一般的直下方式的照明装置的光扩散板,从而可以解决所述的技术问题。对于所述技术问题,本发明中,以在光控制构件的出射面上设置适当的形状的凸部来实现避免光扩散材料的利用或者大幅的削减,使光的利用效率提高,从而可以实现高亮度化。此外,使在光控制构件的入射面上的所有点上具有如可相同地控制入射光的出光方向的相同的特性,由此,不仅有利于尺寸变更,而且也不需要与光源的对位。此外,使朝正面方向的出光强度分布为固定,从而可以消除正面方向的亮度不均。并且,利用光控制构件所具有的亮度不均消除、亮度提高等的复合性的功能,可以消除或削减其他的功能性光学薄膜的利用,从而对生产性或薄型化等也有利。并且,提高光控制构件针对正面方向的出光比例,由此,也可提高正面强度。此外,在这些照明装置的出光侧配置透过型显示元件,从而可以获得图像显示装置。在此,所谓正面方向是指以光控制构件的主面的法线方向为中心的微小立体角。
即,用以解决所述技术问题的本发明是一种照明装置,具有由X方向、和垂直于X方向的Y方向所构成的矩形出射面,
具备反射板、多个线状光源、及板状的光控制构件,
所述反射板与所述X方向及Y方向平行地配置,
所述线状光源配置在平行于所述反射板的出射面侧的所述X方向及Y方向的一个假想平面内,
并且,该线状光源以长度方向平行于Y方向的方式配置,并且沿X方向等间隔排列,
所述光控制构件配置在所述排列的线状光源的出射面侧,并且主面与排列着线状光源的假想平面平行,
该光控制构件的主面由与线状光源对置并且接收来自该线状光源的光的入射面、和使所述入射面所接收的光出射的出射面构成,
所述出射面在表面上形成多个垄状的凸部,
该凸部以位于顶部的垄状的棱线与Y方向平行地形成,并且,沿X方向排列,
其特征在于:
将所述线状光源的中心间的距离设为D,将任意的所述线状光源的中心与所述光控制构件的距离设为H,将自该线状光源入射至光控制构件的光的表示X方向的位置坐标X(将光源位置设为X=0)上的朝向出射面的法线方向的出光强度的函数设为f(X),
g(X)=f(X-D)+f(X)+f(X+D) (1)时,
在-D/2≤X≤D/2的范围内,作为g(X)的最小值g(X)min及作为最大值g(X)max之比g(X)min/g(X)max为0.6以上,
X的最小值Xmin在-3.0D≤Xmin≤-0.5D的范围内,最大值Xmax在0.5D≤Xmax≤3.0D的范围内(Xmin及Xmax是f(X)的值以X=0的线状光源附近为中心进行衰减而实质变为0时的两端的坐标),
任意的凸部的与Y方向垂直的剖面形状由用下式(2)~(8)表示的(2N+1)个的斜度不同的区域-N~N构成:
δ=(Xmax-Xmin)/(2N+1) (2)
Xi=i×δ (3)
αi=Tan-1(Xi/H) (4)
βiSin-1((1/n)sin αi) (5)
γi=Sin-1((1/n2)sin αi (6)
ai∝f(Xi+T·tanγi)·cosΦi·cosβi/cos2αi/cos(Φi-βi) (7)
Φi=Tan-1((n·sinβi)/(n·cosβi—1)) (8)
其中:N:自然数
i:-N至N的整数
n:光控制构件的凸部的折射率
n2:光控制构件的基体材料的折射率
ai:区域i的X方向的宽度
Φi:相对于区域i的出射面的斜面的斜度
T:自光控制构件的入射面到凸部底部的厚度。
此外,本发明是所述的照明装置,其特征在于:表示所述凸部的与Y方向垂直的剖面形状的区域-N~N以X轴的位置坐标的顺序排列;此外,照明装置的特征在于:所述凸部的与Y方向垂直的剖面形状是将形成该凸部的(2N+1)个的斜度不同的区域中至少一组相邻的两个区域的形状以曲线进行近似后的形状;此外,照明装置的特征在于:在平行于X方向与光控制构件的主面的法线方向的剖面内,在相对于出射面的法线方向成30度以内的角度的范围出射的光的比例是全部出射光的50%以上。
并且,本发明是所述的照明装置,其特征在于所述凸部由折射率为1.58以上的材料构成,由于可以减小凸部的谷部相对于光控制构件的主面所形成的角度,因此可以解决制造时的树脂剥离性的降低或量产性降低等的技术问题。
此外,本发明是所述的照明装置具备的光控制构件。
并且,本发明是一种图像显示装置,其特征在于:在所述照明装置的出射面侧设置有透过型显示元件。
以下,对本发明所提供的单元进行详细说明。
本发明中所提供的照明装置,是具有由X方向和与X方向垂直的Y方向所构成的矩形的出射面的照明装置,所述照明装置具有反射板、多个线状光源、及板状的光控制构件,该反射板发挥接收来自线状光源的光并进行反射、并且使其作为扩散光入射至光控制构件,此外还接收来自光控制构件的反射光并进行反射、并且使其作为扩散光再度射入至光控制构件的功能。此外,该光控制构件是用于消除正面方向的亮度不均的构件。若是板状则装置能够薄型化,同时能够确保适当的机械强度,因此优选。若出光强度的分布大致固定,则可消除亮度不均,从而获得亮度的均匀性。如上所述,在排列了线状光源的照明装置中,出光强度的分布是各线状光源的出光强度的分布的总和,若在观察面侧的任意位置上分布大致固定,则可消除亮度不均。
对于本发明的照明装置来说,使针对正面方向的出光强度的分布固定,从而消除正面方向的亮度不均。
对于本发明的照明装置来说,作为所述照明装置,将所述反射板与所述X方向及Y方向平行地进行配置,将所述线状光源配置在与所述反射板的出射面侧的所述X方向及Y方向平行的一个假想平面内,并且该线状光源以长度方向与Y方向平行的方式配置,并且沿X方向等间隔地进行排列。将所述光控制构件配置在所述排列了线状光源的出射面侧,并且其主面与排列着线状光源的所述假想平面平行。
使主面与排列着线状光源的假想平面平行,由此,由于自线状光源至光控制构件的距离相同,因此各线状光源入射至光控制构件的射入光强度分布为均匀,由于整体的入射光强度的分布沿作为线状光源的排列方向的X方向,成为随线状光源的位置呈周期性分布,因此可容易消除亮度不均。
该光控制构件的主面由与线状光源对置且接收来自线状光源的光的入射面和使所述入射面所接收的光出射的出射面构成。
所述出射面在表面上形成多个垄状的凸部,该凸部以位于顶部的垄状的棱线与Y方向平行的方式形成,并且沿X方向排列。此外,在优选的针对正面方向的出光强度的分布f(X)中的、作为决定凸部的形状的重要要素的凸部的区域i的斜度Φi和其所占的X方向的宽度ai,可以根据线状光源的配置或光控制构件的折射率等的结构进行选定。该凸部起到用于控制来自线状光源的光,以使出射光向正面方向的出光强度的分布为固定的作用。
位于凸部的顶部的垄状的棱线与Y方向平行地进行配置,即该凸部彼此平行配置,作为光控制构件的主面的入射面及出射面,由于与配置有线状光源的假想平面平行地进行配置,因此可效率良好地在主面接收来自线状光源的光,从而可以实现亮度不均显著的X方向的光的方向的控制。在直下方式的照明装置中,在与线状光源的长度方向垂直的X方向上,亮度不均最为显著,另一方面,本发明的照明装置的特征在于将光控制构件的凸部的形状设为适当的形状,从而使针对正面方向的出光强度的分布固定,以消除正面方向的亮度不均,在凸部的宽度为最小的方向上,其能力最高,因此,将位于该凸部的顶部的垄状的棱线设置为与线状光源平行即与Y方向平行地进行设置,从而可以有效地消除亮度不均。所以,也可以明显地降低或避免成为光利用效率降低的原因的扩散材的使用。
此外,平行地排列相同的形状的凸部,光控制构件的光学的性质相同,所以不需要对位,也可以立即对应显示器尺寸或线状光源的根数或配置的变更,从而可以生产性良好地制造照明装置。因此,例如,将配置有以大型的挤出成形机等所形成的优选的凸部的大型的板状成型物的任意的位置切成任意的尺寸而作成光控制构件,因此不仅有利于生产,而且也可容易地应对照明装置的尺寸变更。
来自线状光源的光、和来自线状光源的光在反射板进行反射而作为扩散光的光向光控制构件的入射面入射。其特征在于,关于自该线状光源入射到光控制构件的光,将所述线状光源的中心间的距离设为D、将任意的所述线状光源的中心与所述光控制构件的距离设为H时,使X方向的位置坐标X、及针对作为正面方向的出射面的法线方向的出光强度为光源位置为X=0所表示的函数设为f(X),
g(X)=f(X-D)+f(X)+f(X+D) (1)时,
在-D/2≤X≤D/2的范围内,作为g(X)的最小值的g(X)min及作为最大值的g(X)max的比g(X)min/g(X)max为0.6以上。
本发明的照明装置中,各线状光源相同。在此,所述函数g(X)为相邻的3根线状光源的f(X)的总和。-D/2≤X≤D/2的范围,是中心的线状光源与到相邻的各个线状光源的中间点的范围,在有关任意的相邻的3根线状光源的g(X)满足所述的条件时,可在整个面内消除正面方向的亮度不均。
由于按线状光源的每个周期以相同条件接收光,并且光控制构件对入射到入射面上的任意的点的光进行相同的光射出方向控制,所以,对于作为一个周期的-D/2≤X≤D/2的范围,控制出光强度的分布,由此,可以控制整体的出光强度的分布。此外,按照已经叙述的,出光强度的分布是各个线状光源的出光强度的分布的总和,若在观察面侧的任意的位置使分布大致固定,则可消除亮度不均。本发明的照明装置使针对正面方向的出光强度的分布大致固定,从而消除正面方向的亮度不均。
由于线状光源的光的强度与距离成反比,因此来自较远的线状光源的光的影响小。因此,将仅考虑来自接近的3根线状光源的出光强度的函数g(X)设在适当的范围内,从而可以控制针对正面方向的出光强度的分布,由此,可以消除正面方向的亮度不均。将g(X)设定在作为最小值g(X)min及作为最大值g(X)max的比g(X)min/g(X)max为0.6以上的范围,从而利用反射板的效果,使得实际的出光强度的分布更为均匀,在观察面侧的任意位置,使各个线状光源的针对正面方向的出光强度的分布的总和大致固定,从而可以消除正面方向的亮度不均。
图9是说明作为在图7中关于f(X)所示的D=30mm而排列着线状光源的本发明的照明装置的f(X)与g(X)的图。将位于中央的线状光源的X方向的位置坐标设为0,X方向的距离(mm)设为X坐标。
并且本发明的技术者们发现使针对正面方向的出光强度的分布为大致均匀用的凸部形状。即,在本发明中,其特征为:X的最小值Xmin的范围是-3.0D≤Xmin≤-0.5D,最大值Xmax的范围是0.5D≤Xmax≤3D,任意的凸部的与Y方向垂直的剖面形状,由以下式(2)~(8)所表示的(2N+1)个的斜度不同的区域-N~N构成。其中,区域0斜度为0,即与入射面平行,可以将自正下方射入的光有效地向正面方向射出。
δ=(Xmax—Xmin)/(2N+1) (2)
Xi=i×δ (3)
αiTan-1(Xi/H) (4)
βiSin-1((1/n)sin αi) (5)
γi=Sin-1((1/n2)sinαi) (6)
ai∝f(Xi+T·tanγi)·cosΦi·cosβicosαi/cos(Φi—βi) (7)
Φi=Tan-1((n·sinβi)/(n·cosβi—1)) (8)
其中:N:自然数
i:-N至N的整数
n:光控制构件的凸部的折射率
n2:光控制构件的基体材料的折射率
ai:区域i的X方向的宽度
Φi:相对于区域i的出射面的斜面的斜度
T:自光控制构件的入射面至凸部底部的厚度
在此,α、β、γ、Φ等的角度,绝对值均小于90°,将相对基准线右旋而形成的角度设为正,左旋形成的角度设为负。
首先,使用图4对式(7)进行说明。
Xmin及Xmax是f(X)的值以X=0的线状光源附近为中心进行衰减而实质变为0时的两端的坐标。若将Xmin~Xmax之间以等分分割为(2N+1)份时,所分割的各个要素的宽度δ由式(2)进行表示。此时任意的要素的中心坐标Xi由式(3)进行表示。自处于X=0的位置的线状光源向坐标Xi的光控制构件的入射面的入射角度,相对于法线方向的角度为由式(4)所表示的角度αi。
在此,光被折射,相对于法线方向,以式(4)所表示的角度γi进入光控制构件内部。当到达凸部的底部时再度被折射,以式(5)所表示的角度βi进入光控制构件内部,入射至凸部3。在此,光控制构件的凸部与设有凸部的基体材料的折射率也可相同,在此情况下,在凸部的底部不折射,为βi=γi。其中,仅仅到达相对于式(8)中所示的出射面的斜度Φi的斜面的光朝向正面方向。
在此,若将角度Φi的斜面所占的区域i的斜面长度设为bi,将向与自区域i的斜面向在光控制构件的凸部内部的光线方向垂直的方向的射影的长度设为ei,则平行于X方向与光控制构件主面的法线方向的剖面内的区域i的斜面的角度,相对于光控制构件的凸部内部的光线方向相垂直的角度而形成的角度ξi,为(Φi-βi),所以,为:
ei=bi·cos(Φi-βi) (9)
在此,若将向与角度Φi的斜面所占的区域i的入射面平行的面的射影的长度、即区域i的X方向的宽度设为ai,则是
bi=ai/cosΦi (10)。
根据式(9)、式(10),则得到:
ei=ai/cosΦi·cos(Φi-βi) (11)。
在此,如图17所示,若将凸部的X方向的宽度、即ai的总和设为P,则以角度αi入射到光控制构件2且通过光控制构件内部而朝向凸部3的光9中的朝向区域i的光的比例为ei/(P·cosβi)。
另一方面,以角度αi入射到光控制构件的平均每单位面积的光的强度、即照度,如后所述,与cos2αi成比例。
此外,如图18所示,将坐标Xi的点上的光源的直径估算在内的角度Δαi与cosαi成比例。因此,入射到坐标Xi的每单位面积单位角度的光的强度,与cos2αi/Δαi成比例,由此,与cos2αi/cosαi、即cosαi成比例。即,相对于来自线状光源的光在X=0的点上入射至单位凸部的光的每单位角度的强度,在坐标X=Xi的点上入射至单位凸部的光的每单位角度的强度的比例是cosαi。因此,在正面出射的光是cosαi·ei/(P·cosβi),根据式(11)而为ai/cosΦi·cos(Φi-βi)·cosαi/(P·cosβi)。
对于入射到坐标Xi的光来说,光控制构件2的厚度为T时,由于在坐标(Xi+T·tanγi)出射,因此,此时的针对正面方向的出光强度为f(Xi+T·tanγi)。
并且,针对正面方向的出光强度与线状光源的发光强度和针对正面方向的出射比例成比例,因此,
根据f(Xi+T·tanγi)∝ai/cosΦi·cos(Φi-βi)·cosαi/(P·cosβi) (12),
为ai∝P·f(Xi+T·tanγi)·cosΦi·cosβi/cosαi/cos(Φi-βi)(13)。
在此,若将凸部3的宽度设为P,则ai的总和为凸部的宽度P,所以为:
(算式1)
P是凸部宽度且为常数,因此,
ai∝f(Xi+T·tanγi)·cosΦi·cosβicosαi/cos(Φi-βi) (7)。
凸部是由如满足式(7)的关系的宽度ai的区域i所构成的形状。众所周知,由于比例缩小光学表示显示大致相同的指向特性,所以,可以自由选定凸部的间距。
在此,使用图5说明针对光控制构件的入射角度与入射强度的关系。
若将自线状光源向光控制构件的入射角θ为中心,考虑微小角度Δθ,则在Δθ充分小时,下列的式(15)、式(16)及式(17)成立。
U=H’·Δθ (15)
H’=H/cosθ (16)
V=U/cosθ (17)
因此,V=H·Δθ/cos2θ (18)。
即,V与cos2θ成反比例,所以在来自线状光源的Δθ内的出射光的强度与θ无关地而为固定的情况下,针对光控制构件的每单位面积的入射光的强度、即照度与cos2θ成比例。
其次,对式(8)进行说明。
图6示出了以本发明的照明装置使光朝向正面的原理。
自线状光源以α的角度入射至折射率为n的光控制构件2的入射光7在该光控制构件的入射面6上折射,通过光控制构件内部,并且该光9在出射面侧的凸部3进行折射并出射至观察面侧,但是,此时出射光8向正面方向出射在凸部3上,斜度为优选的角度Φ的情况。在本发明中,考虑到根据配置的α的分布及入射光7的强度,调节角度Φ的比例,使向正面方向的出光强度为固定,由此,即可调节向正面方向的出光强度。
用于使入射光7朝向正面的出射面的凸部3的斜度Φ根据光控制构件2的折射率与针对光控制构件2的光的射入角度来决定。将相对于入射面6的法线的、针对入射面6的光入射的角度设为α,将在入射面6折射并通过光控制构件内部的凸部3部分的光相对于入射面6的法线所形成的角度设为β,将在光控制构件内部行进的光相对于出射侧的斜面的法线所形成的角度设为ε,将光在出射侧斜面上折射而相对于向观察面侧射出的光的斜面的法线所形成的角度设为ω,此外,将光控制构件的折射率设为n。此时,将如射出在出射面的光向作为入射面的法线方向的正面方向行进的凸部斜面的角度为Φ。
此时,如下的关系式成立。
β=Sin-1(1/n·sinα) (5)’
Φ=β—ε (19)
—n·sinε=—sinω=sinΦ(ω=—Φ) (20)
根据式(19)及式(20),
—n·sin(β—Φ)=sinΦ (21)
—n·{sinΦ·cosβ—cosΦ·sinβ}=sinΦ (21)’
若以cosΦ来除式(21)′的两边(由于sinΦ/cosΦ=tanΦ),则
—n{tanΦ·cosβ—sinβ}=tanΦ (21)”
由此,Φ可表示如下。
Φ=Tan-1(n·sinβ)/(n·cosβ—1) (21)″′
根据式(5)′及式(21)″′,
Φ=Tan-1(sinα/(n·cos(Sin-1((1/n)sinα))—1))(21)””
α、n、Φ成为这样的关系,根据光控制构件2的折射率n、凸部3的斜度Φ,可以使所需的入射角α的光向正面方向出射。根据式(21)″′,能够说明可将凸部的各区域的斜度Φi满足式(8)而可以使以角度αi入射至入射面的光自凸部的区域i朝正面方向射出。
如上所述,可以根据线状光源的配置或光控制构件的折射率等的结构来选定优选的针对正面方向的出光强度的分布f(X)中的作为决定凸部形状的重要要素的凸部区域i的斜度Φi及其所占的X方向的宽度ai。
并且,本发明的照明装置作为所述照明装置,该照明装置的特征在于:表示所述凸部的与Y方向垂直的剖面形状的区域-N~N是依X的坐标的顺序而排列的区域。由此,将表示所述凸部的与Y方向垂直的剖面形状的区域-N~N依X的坐标的顺序而排列,从而可容易控制光的射出方向,还可以提供容易赋形且生产上有利的照明装置。
此时,单位凸部的剖面形状没有变曲点,凸部整体为大致凸状。若变曲点很多,则光在到达所希望凸部上的区域之前会到达别的凸部上的区域,受到反射或折射,光线的方向会变化,从而存在难于控制光的射出方向的情况。此外,由于不具有变曲点的形状与具有变曲点的形状相比较,形状简单,因此容易赋形且生产上有利。
并且,此外,本发明的照明装置作为所述照明装置,该照明装置的特征在于:所述凸部的与Y方向垂直的剖面形状是将形成该凸部的(2N+1)个的斜度不同的区域中至少一组相邻的2个区域的形状以曲线进行近似的形状。所述照明装置的结构中的凸部是由(2N+1)个的角度Φi的斜面所构成,但示出了将其中至少一组相邻的2个区域的形状以曲线进行近似的形状。由此,优选以针对正面方向的出光强度的分布、或出光角度的分布为更为平滑。此外,由于容易赋形,因此优选在光控制构件的制作时更为有利。并且,在区域的接合部不是尖锐形状而难以破损这点上也优选。该接合部的破损具有光的出射方向的变化或产生不必要的散射的情况,因此不优选。
此外,本发明的照明装置作为所述的照明装置,该照明装置的特征在于:在平行于X方向与光控制构件的主面的法线方向的剖面内,在相对于出射面的法线方向成30度以内的角度的范围内出射的光线的比例,为全部出射光的50%以上。对于该照明装置来说,由于针对正面方向的出光比例较高,因此在以电视或电脑监视器等为主而自正面方向观察照明面的用途上,可以获得效率良好且明亮的照明光。此外,在平行于X方向与光控制构件的主面的法线方向的剖面内,在与出射面的法线方向形成30度以内的角度的范围内,出射的光线的比例可根据调整光控制构件的凸部的斜面的角度来进行调节。该凸部的斜面的角度可通过调节Xmax~Xmin的宽度而进行调节。
并且,本发明的照明装置作为所述照明装置,该照明装置的特征在于:该凸部由折射率为1.58以上的材料所构成。在凸部的谷部倾斜角度相对于光控制构件的主面为很大的情况下,形成沟顶部的角度变得过小。因此,在使用车刀的阴模具的切削时,沟顶部的塌陷成为问题。并且,在挤出成型、射出成型、2P成型的树脂成型步骤中,由于树脂的剥离性降低,因此量产性的降低或模具的耐久性成为问题。对于这些技术问题,使构成光控制构件的凸部的树脂的折射率为1.58以上。由此,可将凸部的谷部相对于光控制构件的主面所成的角度变小,从而可以解决如上所述的树脂剥离性的降低或量产性的降低等的技术问题。
并且,本发明的照明装置是所述的照明装置,该照明装置的特征为:在所述光控制构件上设置转换光线方向的光线方向转换部,所述光线方向转换部将自法线方向入射至入射面的光线的80%至10%的光的方向进行转换,同时,自所述线状光源入射至所述入射面的光的80%以上通过所述光线方向转换部而到达形成在所述出射面上的凸部。该种情况下,通过光线方向转换部将自法线方向入射至入射面的光线的80%至10%的光的方向进行转换,由此,可以使适当的比例的光线方向发生变化,所以,可以进一步提高亮度的均匀性。特别是,自所述光源入射至所述入射面的光的80%以上通过所述光线方向转换部而到达所述出光控制部,从而可提高光的有效利用效率,可控制大多数光的出射光线,所以,可以实现亮度高、并且优选的出光控制。
并且,光控制构件的基体材料部中使用光线方向转换材作为光线方向转换部,由此,可以提高出射光的均匀性。特别是,相对构成光控制构件的基体材料部100质量部,含有0.01~1质量部的粒径1~50μm的光线方向转换材料,并且,所述基体材料部与所述光线方向转换材料的折射率的差为0.005至0.08。由此,由光线方向转换材料所导致的光的损失可抑制到最小限度,可以实现有效的出射光的均匀性提高。此外,所述光线方向转换部是所述入射面上的凹凸结构。此种情况下,利用射出成型等的一般成型方法可以容易地制作光控制构件。
并且,本发明的照明装置作为所述的照明装置,该照明装置的特征在于:所述入射面在表面上形成反射构件,将来自所述线状光源的光的5~20%向光源侧反射。由此,可以明显削减或避免成为分散不良的原因的光扩散材料微粒的使用,同时也可以谋求亮度不均的消除及视角特性的改善。
在本发明中,所述入射面在表面上形成反射构件,将来自所述线状光源的光的5~20%向光源侧反射。由此,配置覆盖入射面的一部分的反射部,由此,可提高扩散性,并且以配设在板状构件的出射面的凸部的形状来消除亮度不均,同时可以控制视角。
具体而言,利用形成在入射面的一部分上的反射部,可以将来自光源的光向光源侧反射,并朝向配置在光源的背面上的反射板。通过入射面且通过板状构件的内部而到达出射面的凸部的光,一部分由于全反射而朝向入射面侧。若此光到达入射面中的未配置反射部的部分,则一部分进行反射、一部分则透过。但是,若到达配置有反射部的部分,则不透过而进行反射。利用配置有反射部的入射面的如上所述的作用,光的反射被活性化,其结果是,扩散性提高。由此,可回避或者明显削减光扩散材料微粒的使用,并且,同时可以获得用于消除亮度不均而充分的光扩散性。
此外,在入射面中,自光源侧透过到出射面侧的光中,完全扩散光的比例增加,从而来自光源的直接光的比例减少。其结果是,入射至入射面的完全扩散光的比例与来自光源的直接光相比,相对地增加。在此,在完全扩散光入射至在入射面平面中具有出射面凸部的板状构件的情况下,聚光性增高,结果是,发现提高正面亮度的效果。
而且,如上所述,设置在入射面上的反射部不仅是与光源对置的表面,而且优选在与入射面接触的内部也具有反射性。这可以利用反射性较高的金属的蒸镀、或发泡树脂的贴合、反射性涂料的印刷等的方法来实现。
并且,所述反射构件是涂敷在所述入射面上的扩散性反射油墨,针对该反射构件的入射光的执行反射率为90%以上,并且,作为所述入射面的未涂敷所述扩散性反射油墨的部分,相对该入射面的表面积的比例的开口率为85%以上、95%以下。由此,可将反射油墨的使用量抑制为较少量,并且可更进一步提高光利用效率。
并且,此外,所述反射构件以条纹状的反射图形印刷来形成,对于该条纹状的反射图形来说,可有效地进行印刷。
此外,所述反射图形印刷的条纹的方向与所述X方向平行。在该结构中,由于在所述光控制构件的出射面上具有长度方向平行于Y方向的多个垄状凸部,所以,可以有效地控制X方向的光射出方向。例如,在将X方向配置为上下的情况下,在多个图像显示装置上,可以有效地将重要性较低的上下方向的光向正面方向聚光,从而有效地获得明亮的图像显示装置。此外,反射图形印刷的条纹的长度方向是与垂直于所述Y方向的X方向平行的方向,由此,可以容易防止该反射图形与所述垄状凸部之间的波纹的产生。
并且,所述反射图形印刷的条纹的方向与所述Y方向平行,并且,所述条纹的宽度是所述出射面的垄状凸部的X方向的宽度的1/10以上且为1/5以内。该构成中,由于在所述光控制构件的出射面上具有长度方向平行于Y方向的多个垄状的凸部,所以可有效控制X方向的出射方向。例如,在将X方向配置为上下的情况下,在多个图像显示装置中,可以有效地将重要性较低的上下方向的光向正面方向聚光,从而有效获得明亮的图像显示装置。此外,所述反射图形印刷的条纹的长度方向与Y方向平行,并且所述条纹的宽度是所述出射面的垄状凸部的X方向的宽度的1/10以上、且为1/5以内,从而可以容易防止该反射图形与所述垄状凸部之间的波纹的产生。
并且,所述反射图形印刷是点状,并且点的代表尺寸是在所述出射面的垄状凸部的间隔的1/30至1/10以内。由此,所述反射图形印刷为点状,由此,可将光均匀性良好地透过入射面。并且,点的代表尺寸是在所述出射面的垄状凸部的间隔的1/30至1/10以内,从而可以容易防止该反射图形与所述垄状凸部之间的波纹的产生。
并且,本发明的照明装置是所述照明装置,其特征在于:所述光控制构件具有起到第1光线方向控制单元的功能的、与所述凸部不同的其它凸部,
所述凸部相对于所述其它凸部起到第2光线方向控制单元的功能,
所述反射板相对于线状光源在与发光面对置的一侧,平行于所述X方向及Y方向进行配置,
所述第1光线方向控制单元配置在比配置有所述线状光源的假想平面更靠近出射面一侧,以使在所述第1光线方向控制单元与所述第2光线方向控制单元的这二者上接收来自所述光源的光,
所述第1光线方向控制单元使所接收的光折射并对光的Y轴方向的分散进行聚光,使其通过出射面侧,
所述第2光线方向控制单元对所接收的光进行反射并折射,提高光的X轴方向的位置均匀性,使其通过出射面侧。
优选的是平行于光出射的一侧的面的X轴形成多个所述其他凸部,垂直于该其他凸部的X轴且平行于Y轴的剖面的形状的斜面的斜度的最大值是30°以上且60°以下。由此,将所述光线控制构件作成板状结构物,从而可确保机械上的强度,可减轻在薄膜状态随扭曲而产生的光学特性的变化。
图25说明设置在光线控制构件上的所述第1光线方向控制单元的作用。考虑在垂直于X方向的面内的光的传输。
自构成所述第1光线方向控制单元的板状结构物的线状光源侧的面射入的光,利用入光面的折射、设置在出射面侧的凸部斜面的折射,产生以其绝对值比入射角度更小的角度出射的光。即,可以使出射角度分布变窄。利用凸部的形状,也产生通过在凸部斜面的全反射而将光再度反射到光源侧的情况。反射的光线是利用设在光源背面的反射板进行反射,且再度入射到第1光线方向控制单元而重复所述的现象。
凸部斜面的最大倾斜角度优选在30°至60°之间。若为30°以下,则向正面方向折射的光减少,聚光性能降低,若为60°以上,则向斜方向出射的光线增加,同样地聚光性能降低。
并且,垂直于所述其他凸部的X轴且平行于Y轴的剖面形状的斜面的斜度的最大值为10°以上、且为40°以下。此时,所述板状结构物的主面由具有所述第1光线方向控制单元的入射面及与此对置的出射面构成。
在图29中,说明设在光线控制构件的所述第1光线方向控制单元的作用。考虑在平行于所述板状结构物的法线方向与Y方向的面内的光的行进。在此,为便于说明,将Y方向之一方设为正,将另一方设为负。图29中,右方向表示正,而左方向表示负。此外,以凸部W的顶部为界,将正方向的区域设为s,将负方向的区域设为t。
在与所述光线控制构件的法线方向及Y方向平行的面内,在以正方向对光线控制构件的法线方向进行入射时,若入射到区域s,则利用在光入射的面的折射作用而以比入射角度更为接近法线方向的角度出射。若入射到另一区域t,则以更为远离法线方向的角度出射。
通过所述第1光线方向控制单元的光的角度分布的调整,可利用调整凸部W的形状来进行。即,选择合适的形状,从而可以将出射光的角度分布变窄。此外,若针对板状结构物的光所入射的面侧的入射角度增大,则利用在出射面上的全反射,可以将光再度向光源侧进行反射。被反射的光利用设在光源背面的反射板而再度入射至所述光线控制构件,并重复所述现象。
因此,在所述光线控制构件的光入射的面侧,形成与Y方向平行的垄状的凸部W,将X方向的出射光角度分布变窄,可提高正面方向的亮度。若凸部W的高度增高,则在X方向斜向地观察的时的区域s的比例变小,相反,区域t的比例变大。即,若凸部的高度变得过高,则光线无法聚光,成为具有更为宽广的出射光分布,相反,正面方向的亮度降低。
凸部W斜面的最大倾斜角度优选为10°~40°。并且,更优选为20°~30°。此外,凸部W的Y轴方向的剖面形状的顶部优选由曲面构成。这是因为,若剖面形状的顶部以直线形成,则容易产生欠缺或崩塌,由于与其相伴的亮点或黑点而导致外观品质的降低。
并且,凸部W的Y轴方向的剖面形状优选为将通过顶部的所述光线控制构件的主面的法线作为中心的线对称形。由此,由于可以将X方向的出射光角度分布,以0度方向为中心对称地形成在正及负方向,所以,可以获得在正方向与负方向上取得平衡的视角特性。
此外,可以在相同板状结构物上设置所述第1光线方向控制单元与所述第2光线方向控制单元。由此,可以消除具有第1光线方向控制单元与第2光线方向控制单元的构件之间的界面,从而可以降低由界面的反射所导致的光的损失。
此外,所述板状结构物优选在温度60℃、湿度80%的气氛下,由吸水率为0.5%以下的透明的热可塑性树脂构成。该情况下,在板状结构物表面形成凹凸,由此,在光的入射面及出射面上,虽表面积不同,但是,使所述气氛下的吸水率为0.5%以下,由此,可以降低因吸水所导致的膨胀差所产生的扭曲。
并且,本发明的照明装置是所述照明装置,其特征在于:具备与所述光控制构件相接触并保持该光控制构件的突起,所述突起由光透过性材料构成,突起的X-Y剖面为圆形形状,与光控制构件相接触的突起前端部的直径为1mm以下。
若利用该构成,突起由光透过性材料构成,突起的X-Y剖面为圆形形状,与光控制构件相接触的突起前端部的直径为1mm以下,因此,即使在使用了具有较高的光透过性的光控制构件的情况下,也难以看到突起的阴影,从而可以提供亮度较高且明亮的照明装置。在该情况下,与现有技术相同地,利用突起可以保持光控制构件,因此可抑制光控制构件的扭曲或弯曲。
并且,本发明的照明装置是所述的照明装置,其特征在于:所述反射板、线状光源、光控制构件朝向所述出射面侧以反射板、线状光源、光控制构件的顺序进行配置,所述反射板及所述光控制构件的主面的外周是平行于所述XY平面的矩形,所述反射板的主面的出光侧表面的大致整个面平行于所述X轴,且是沿着所述Y轴的规则的凹状以及/或凸状的条纹形状。优选所述光控制构件是使来自所述线状光源以及向出光方向透过来自所述线状光源及所述反射板的光的光扩散板。
若利用该结构,该照明装置所具备的控制构件及反射板具有与垂直于照明装置的作为主要的出光方向的正面方向的XY平面平行的矩形上的主面的外形,所以,可以效率良好地向正面方向出光。此外,反射板的主面的出光侧表面的大致整个面与所述X轴平行,且是沿着所述Y轴的凹状以及/或凸状的条纹形状,所以,可以控制反射板所接收的光的Y轴方向的出光角度分布。
并且,所述凸部由与所述Y方向平行且沿着所述X方向的多个规则的条纹形状的垄部构成。
若利用该结构,该照明装置具有平行于Y方向、且沿着所述X方向的多个条纹形状的垄部,所以,可以有效消除同样地平行于Y方向地配置的线状光源中变得显著的X方向的亮度不均,或者可以控制X方向的出光角度分布。
此外,在将任意的所述线状光源与其最接近的其他的线状光源之间的距离设为D,将该任意的线状光源与所述光控制构件的距离设为H时,在平行于所述X方向与所述Z方向平行的ZX平面的剖面内,在所述入光面上的任意点,对所述Z方向以α=Tan-1{(D/2)/H}的角度入射的光的全光线透过率为50%以上,并且,该全光线透过率是在所述入光面上的点光自法线方向入射时的光的全光线透过率的1.05倍~5倍。
若利用该结构,利用光向光控制构件的入射位置与线状光源的位置关系,是全光线透过率不同的结构,因此,可在出光面内将出光能量均匀化。因此,可以提供消除亮度不均发出品质较高的照明光的照明装置。
此外,所述光控制构件的出光面具有所述垄部,X方向的位置与具有距离D而相邻的任意3根的所述线状光源的向正面方向的出光强度的函数G(x)的最小值与最大值的比为60%以上。
若利用该结构,利用光控制构件的功能,可以控制X方向的出光方向。即,根据X方向的位置与相邻的任意的3根的所述线状光源的向正面方向的出光强度的关系,调节光控制构件的垄部的形状,由此,可以将X方向的正面方向的出光强度均匀化。
利用这样的结构,可以提供一种使用线状光源的直下方式的照明装置、可在该照明装置上使用的反射板、及使用了该照明装置的高品质且高亮度的图像显示装置,其可提供将一个方向作为主要的出光方向的无亮度不均的高品质的照明光,可提高正面亮度或对视角进行调整,并且,光利用效率较高、可使薄膜结构简化的对电视或照明招牌等的很多用途有用。此外,也可以大幅削减或避免光扩散剂的使用量。并且,实质上不需要构件与线状光源的对位,因此,也不会使生产速度或收获率降低,从而也可以毫无问题地对应于设计变更或规格的差异。
本发明技术者考虑利用消除线状光源的亮度不均与出光方向的控制,可以提高正面亮度或对视角进行调整,并且,可以提供品质更高的照明装置或图像显示装置。此外,作为该方法,考虑可使用光控制构件与反射板的功能来削减亮度提高薄膜等的光学薄膜的使用。
另一方面,光控制构件的另一目的在于提高光的利用效率。认为这在提高光控制构件的全光线透过率上是重要的。但是,提高光控制构件的全光线透过率与使消除亮度不均的技术问题也被提高相关联。即,未由反射板反射而自出光面出射的光增多,由此,对以反射板的功能来消除亮度不均存在界限。在此,线状光源的亮度不均消除与出光方向的控制这二大技术问题中的亮度不均的消除主要利用光控制构件的功能来进行解决。
因此,作为其他的技术问题的光射出方向的控制,主要是利用反射板来进行。光控制构件除了为了消除亮度不均而将X轴方向的出光能量均匀化这一主要功能以外,也可考虑使其具有一部分X轴方向的出光方向控制功能,特别是,反射板将Y轴方向的出光方向控制作为主要功能。因此,反射板作成为出光侧表面的大致整个面平行于X轴的凹状以及/或凸状的条纹形状。
本发明的光控制构件是具备各种结构的所述照明装置所具有的光控制构件。该光控制构件是将入射面及出射面作为主面的板状,将自入射面侧入射至该入射面的光线的一部分进行反射,另一部分透过。利用该功能,出射光的亮度不均下降。透过入射面的光在入射面上折射而在入射面的法线方向附近聚光,并朝向出射面。透过入射面而朝向出射面的凸部的光根据凸部的各个区域的斜度进行折射。朝向合适的角度的区域的光朝向正面方向。此外,适当地选择斜度不同的凸部的各区域的比例,由此,可使任意的出射面上的点的针对正面方向的出射光强度固定。根据以上的入射面及出射面凸部的功能,以在入射面侧配置线状光源的各种结构,可以消除针对作为出射面的法线方向的正面方向的出射光的亮度不均。
此外,该光控制构件不仅适合应用于如上所述的照明装置,而且也可应用于平行配置反射板及光控制构件、并在其间以朝向光控制构件发光的方式配置有单一光源的照明装置、或在多个光控制构件之间配置单一或多个光源的照明装置,这些照明装置也可以恰当地应用于照明招牌等的显示用途上。
本发明的图像显示装置的特征在于:在具有各种结构的所述照明装置的出射面侧设置透过型显示元件。该照明装置是针对正面方向的出光强度分布固定并且针对正面方向的出光强度的分布均匀的照明装置,此外,也可以提高针对正面方向的出光强度的比例,在出射侧设置透过型显示元件,由此,可用作优选的图像显示装置。详细而言,因为在照明装置上设置了液晶面板等的透过型显示元件,所以,利用所述光控制构件,有效地进行聚光及扩散后的光线透过透过型显示元件。其结果是,能够得到结构简单、不需要光源的位置调整并可消除灯光幻像并且具有优良的出射面内均匀的亮度的图像显示装置。
在此,所谓图像显示装置,是指将照明装置与显示元件加以组合后的显示模块、并且使用了该显示模块的电视、电脑监视器等的至少具有图像显示功能的设备。
针对正面方向的出光强度的分布可利用测定正面亮度的分布来进行评价。对于正面亮度的分布来说,在将亮度计与处于光控制构件的出射面侧的测定点的距离保持为固定的状态下,一边将亮度计在X方向上每间隔相等间隔移动一边进行测定。此外,针对正面方向的出光比例的测定,首先,一边改变角度一边对测定点的亮度进行测定。此时,沿平行于光控制构件的主面的法线方向和X轴方向的剖面来逐渐改变角度。此时,将亮度计与处于光控制构件的出射面侧的测定点的距离保持为固定。其次,将所得到的每个角度的亮度值转换为能量值,计算出在与正面方向构成30度的角度以内所出射的能量相对于全出射能量的比例,该正面方向是光控制构件的主面的法线方向。
发明效果
在本发明中,在直下方式中,提供一种光的利用效率较高、且使针对正面方向的出光强度分布固定,从而不存在灯光幻像等的正面方向的亮度不均的照明装置。此外,可以获得针对正面方向的出光比例为50%以上而较高、且很高的正面亮度。此外,将凸部的剖面形状以曲线进行近似,由此,可获得平滑的针对正面方向的出光强度分布或优选的出光角度的分布。此外,将线状光源与其他的构件接近或使薄膜结构简化,由此,也可以对应薄型化。并且,由于可在所有场所对入射至入射面的光进行相同的光学控制,因此,不需要线状光源与光控制构件的对位,也可以立即对应于显示器尺寸或线状光源的根数或配置的变更,可以生产性极佳地制造照明装置。此外,提供使用这样的图像显示装置。
附图说明
图1是本发明的照明装置的优选例的概要图。
图2是表示图1的照明装置的线状光源的位置与针对正面方向的出光强度的关系的图。
图3是表示配置有相邻的3根线状光源时的线状光源的位置与针对各自正面方向的出光强度的分布的图。
图4是表示来自线状光源的光的射入角度αi、凸部的区域i的斜面的倾斜角度φi及区域i的X方向的宽度ai的关系的图。
图5是说明针对光控制构件的入射角度与入射强度的关系的图。
图6是表示利用本发明的照明装置使光朝向正面的原理的图。
图7是表示由来自一根线状光源的光所导致的针对正面方向的出光强度的X方向分布的一例的图。
图8是表示与由来自一根线状光源的光所导致的针对正面方向的出光强度的X方向分布的图7不同的一例的图。
图9是表示图7所示的照明装置的f(X)和与其相对应的g(X)的图。
图10是表示图8所示的照明装置的f(X)和与其相对应的g(X)的图。
图11是表示将凸部的整个区域的形状以曲线进行近似时的光控制构件的X方向的剖面形状的例子的图。
图12是表示可用于本发明的光控制构件与线状光源的配置的图。
图13是表示将线状光源的光垂直地入射到比较例1的棱镜片的平滑面时的光的前进状况的图。
图14是表示自倾斜方向将线状光源的光入射到比较例1的平棱镜片的平滑面时的光的前进状况的图。
图15是现有的直下方式的照明装置的概要图。
图16是表示来自平行地排列的线状光源的针对正面方向的出光强度的分布的图。
图17是表示以角度αi朝向凸部的光中的朝向区域i的光的比例的图。
图18是表示将坐标Xi的点上的光源直径估算在内的角度Δαi的图。
图19是表示实施例29~33、比较例5~8的测定结果的表。
图20是表示本发明的实施方式4的光控制构件表面的正交条纹状的反射图形的图。
图21是表示本发明的实施方式4的光控制构件表面的点状的反射图形的图。
图22是表示本发明的实施方式4的光控制构件表面的同方向条纹状的反射图形的图。
图23是本发明的实施方式5的照明装置的优选例的概要图。
图24是将本发明的实施方式5中将第2光线方向控制单元配置在出射面侧的结构物配置于第2光线方向控制单元的出射面侧时的结构图。
图25是表示本发明的实施方式5中将第1光线方向控制单元配置在出射面侧时的聚光作用原理的图。
图26是本发明的实施方式5中将第2光线方向控制单元配置在了出射面侧的板状结构物配置在第1光线方向控制单元的入射面侧时的结构图。
图27是本发明的实施方式5中将第2光线方向控制单元配置在出射面侧,且第2光线方向控制单元表面具有随机的凸凹的结构物,配置在第2光线方向控制单元的出射面侧时的结构图。
图28是本发明的实施方式5中将在入射面侧配置有第2光线方向控制单元的板状结构物,配置在第2光线方向控制单元的入射面侧时的结构图。
图29是表示本发明的实施方式5中将第1光线方向控制单元配置在入射面侧时的聚光作用原理的图。
图30是本发明的实施方式5中将在入面侧配置了第2光线方向控制单元的结构物,配置在第2光线方向控制单元的出射面侧时的结构图。
图31是本发明的实施方式5中在相同的板状结构物的入射面与出射面上分别形成第1光线方向控制单元与第2光线方向控制单元时的结构图。
图32是本发明的实施方式5中在相同的板状结构物的出射面上形成第1光线方向控制单元与第2光线方向控制单元时的结构图。
图33是本发明的实施方式6的照明装置的优选例的概要图。
图34是本发明的实施方式6的一个实施方式的液晶显示装置用背光装置的横向剖面部分放大图。
图35是本发明的实施方式6的另一实施方式的液晶显示装置用背光装置的横向剖面部分放大图。
图36是本发明的实施方式6的一个实施方式的液晶显示装置用背光装置去除光控制构件后的示意上面图。
图37是说明本发明的实施方式6中在线状光源与光控制构件之间设置突起时的光线的行进方向的示意图。
图38A是表示实施例52的突起的形状的图。
图38B是表示比较例19的突起的形状的图。
图39是本发明的实施方式7的照明装置结构例。
图40是表示本发明的实施方式7中在光扩散板的入光面设置有棱镜形状时的光的行进方向的图。
图41是本发明的实施方式7中在光扩散板的出光面上设置有棱镜形状时的形状的例子。
图42是表示本发明的实施方式7中在光扩散板的出光面设置有棱镜形状时的光的行进的图。
图43是表示本发明的实施方式7中在光扩散板的出光面设置有棱镜形状时的光的行进的图。
具体实施方式
实施方式1
图1中示出本发明提供的照明装置的优选方式的例子。该照明装置是具有由X方向与垂直于X方向的Y方向所构成的矩形的出射面的照明装置,线状光源1在平行于所述X方向与Y方向的一个假想平面内,平行于Y方向且沿X方向配置,光控制构件2配置在所述排列有线状光源的出射面侧,并且,主面与排列有线状光源1的所述假想平面平行,在出射面侧,在表面形成多个垄状的凸部3,该凸部3的位于顶部的垄状棱线平行于Y方向地形成,并且,沿X方向排列。优选在背面平行于X方向及Y方向地配置的反射板4的反射率为95%以上。将自线状光源1朝向背面的光、或由光控制构件2进行反射而朝向背面的光再次向出射侧进行反射,由此,有效地利用光,因此,可以提高光利用效率。作为反射板的材质,可以举出铝、银、不锈钢等的金属箔、白色涂层、发泡PET树脂等。对于反射板来说,在提高光利用效率上,优选反射率较高的材料。由此观点,优选银、发泡PET树脂等。此外,在提高出射光的均匀性上,对光进行扩散反射的材料是优选的。由此观点,发泡PET树脂等是优选的。
由于本发明的线状光源以被反射板与光控制构件夹持的方式设置,所以,自线状光源出射的光的约一半朝向光控制构件的方向,剩余的约一半朝向反射板的方向。其中,朝向反射板并由该反射板扩散反射后的光作为扩散光而被入射到光控制构件。此外,自线状光源入射到光控制构件的一部分光被全反射而返回,朝向反射板。自该线状光源出射并朝向反射板的光及被光控制构件进行全反射而返回并朝向反射板的光由反射板进行扩散反射而作为扩散光被再度入射到光控制构件。对于作为该扩散光所入射的光来说,在光控制构件的出射面上的所有点上,作为正面亮度、角度分布相等的光而出射。因此,在配置有反射板的状态下的含有扩散光时的正面方向的出射光强度的最小值G(X)min及最大值G(X)max之比G(X)min/G(X)max,比未含有反射光时的比g(X)min/g(X)max大。此外,恰当地选择反射板,由此,入射至光控制构件的光的50%以上成为扩散光。
以下,对由反射板所导致的亮度不均消除效果进行简单地预估。假定为自线状光源出射的光中的50%被反射板进行扩散反射后,入射到光控制构件。若反射板的反射率为95%,则与自线状光源朝向光控制构件的在正面方向出射的光相同的量的光中的95%自线状光源被反射板反射后作为扩散光而入射到光控制构件,在正面方向出射。若将自线状光源朝向光控制构件的光中在正面方向出射的光假定为g(X)max与g(X)min的平均值,则(g(X)max+g(X)min)/2×0.95自线状光源被反射板反射后,作为扩散光入射到光控制构件,在正面方向出射。将其分别加在g(X)max及g(X)min上,分别求出配置有反射板时的出光强度的最小值G(X)min、最大值G(X)max及其比G(X)min/G(X)max,则为如下方式。
G(X)max=g(X)max+(g(X)max+g(X)min)/2×0.95 (22)
G(X)min=g(X)min+(g(X)max+g(X)min)/2×0.95 (23)
G(X)min/G(X)max={g(X)min+(g(X)max+g(X)min)/2×0.95}/{g(X)max+(g(X)max+g(X)min)/2×0.95} (24)
为了使比G(X)min/G(X)max为0.8以上,则为
g(X)min/g(X)max≥0.65 (25)。
如上所述,可知实际上针对光控制构件的入射光中的扩散光成分是50%以上,因此,
若为g(X)min/g(X)max>0.6 (26)即可。
图16是表示平行地排列有线状光源情况下的针对正面方向的出光强度与线状光源的位置的关系的图。如此处所示,在配置多个线状光源1所构成的照明装置中,针对正面方向(图中为上方)的出光强度,在各线状光源1的正上方部分和与该正上方部分相邻的线状光源1各自的正上方之间的部分(斜上方部分)上相差极大。这意味着,在本发明的照明装置中,向光控制构件的入射面的针对正面方向的入射强度在各线状光源1的正上方部分和斜上方部分差异很大。
图2是说明图1的照明装置的线状光源的位置与针对正面方向的出光强度的关系的图。如此,由于针对正面方向的出光强度的分布大致固定,因此可以消除正面方向的亮度不均。
图3是表示配置有相邻的3根线状光源及反射板时的线状光源的位置与分别针对正面方向的出光强度的分布的图。若这些的总和大致固定,可以说消除了正面方向的亮度不均。利用本发明的光控制构件2,如图2所示,由于针对正面方向的出光强度的分布大致固定,因此,可以消除正面方向的亮度不均。
图7中示出了自以D=30mm而排列有线状光源的本发明的照明装置的任意一根线状光源的光的针对正面方向的出光强度的X方向分布的一例。来自一根线状光源的光的针对正面方向的出光在Xmin~Xmax的范围。在表示图7所示的缓慢衰减的情况下,例如,也可以由f(X)的值为最大值的1/100时的X值来代替。决定Xmin、Xmax用的f(X)的值优选彼此相同,若为最大值的1/20以下则没有问题,进一步优选为1/100以下。在图7中,Xmin=-3D、Xmax=3D,f(Xmin)=f(Xmax)并且为f(X)的1/100以下。在这样的形状中,针对正面方向的出光强度,不能够仅由严密地相邻的3根的总和决定,所以,与g(X)为固定相比较,则在X=0的中心附近的g(X)比周边略高则较为理想。
在图8中,与图7的情况相同,示出以D=30mm排列线状光源并且使用了其他光控制构件的本发明的照明装置的任意一根线状光源的光的针对正面方向的出光强度的X方向分布的一例。在该例中,Xmin=-D、Xmax=D。利用凸部的形状,某入射角度以上的光没有行进到正面,所以,这样,在自线状光源偏离某程度的部分上,形成出光强度急剧降低的分布。在这样的形状中,针对正面方向的出光强度由仅相邻的3根的总和来决定,所以,优选g(X)为固定。此时,在Xmin~Xmax的范围内,光向正面方向出射,其分布为f(X)。在图7所示的Xmin=-3D、Xmax=3D的情况下,若与图8所示Xmin=-D、Xmax=D的情况加以比较,则由于凸部宽度受到限制,所以,利用斜面的倾斜角度Φ的分配,来决定针对正面方向的出光强度的分布。凸部形状具有使如图7所示自远方斜向入射的能量较弱的光朝向正面方向的斜面角度,不具有使如图8所示来自远方的光朝向正面的角度Φ,使由仅在-D<X<D的范围内的光朝向正面的角度Φ所构成的凸部形状,来提高正面亮度。这样,使Xmax~Xmin的宽度变小时,有效地使更强的光朝向正面,由此,具有提高针对正面方向的出光比率的效果。
另一方面,使Xmax~Xmin的宽度增大时,有效地使远方的线状光源的光朝向正面,由此,具有提高针对正面方向的出光比率的效果。因此,为了提高正面亮度,优选使Xmax~Xmin的宽度处于适当的范围内。理想的Xmax~Xmin的宽度依f(X)而异,但是,例如,可将出光强度设为最大值的1/2以上的X范围作为标准。在该范围较大的情况下,优选较大地取得Xmax~Xmin的宽度,在较小的情况下,优选取为较小。这样,适当地规定Xmax~Xmin的宽度,由此,可以提高正面亮度。
图10示出图8中针对f(X)所示的照明装置的g(X)。如已经示出的那样,若g(X)在作为线状光源1个周期的-D/2≤X≤D/2的范围内固定,则正面方向的亮度不均消除,此外,在Xmin、Xmax为适当的情况下,由于使线状光源附近的能量较高的光朝向正面,因此进一步提高正面方向的亮度。
针对正面方向的出光强度的分布可通过测定正面亮度的分布来进行评价。对于正面亮度的分布来说,在使亮度计与处于光控制构件的出射面侧的测定点的距离保持为固定的状态下,一边使亮度计在X方向上等间隔地移动一边进行测定。此外,针对正面方向的出光比例,如下进行。
首先,一边改变角度一边对测定点的亮度进行测定。此时,沿平行于光控制构件的主面的法线方向与X轴方向的剖面改变角度。此时,将亮度计与处于光控制构件的出射面侧的测定点的距离保持固定。
其次,将获得的每个角度的亮度值转换为能量值,计算出在与作为光控制构件的主面的法线方向的正面方向成30度的角度以内所出射的能量相对于全部出射能的比例。
区域-N~N的排列顺序不必一定要沿着X轴。但是,在未如此进行的情况下,根据各区域的排列方法,会在凸部存在有变曲点,使以角度αi入射的光在到达朝向正面的角度Φi的凸部的斜面之前到达其他的角度的斜面,由于折射或反射而使光线方向发生变化,未到达角度Φi的斜面、或以不优选的角度到达角度Φi的斜面,由此,难以进行光的出射方向的控制,存在性能不充分的情况。在以X轴的位置坐标的顺序排列-N~N的区域的情况下,通常凸部的形状为不具有变曲点的形状,凸部整体形成略凸状。在该种形状的情况下,通常在光到达所希望的凸部上的区域之前不会到达其他凸部上的区域,光线的方向不会因折射或反射变化,从而有利于容易进行光线方向的控制。
此外,凸部的各个区域的X方向的宽度ai与f(Xi+T·tanβi)·cosΦi·cosβi/cosαi/cos(Φi-βi)成比例是本发明的照明装置的特征,但由于从凸部的底部至表面的高度的影响,存在优选的宽度略有微误差的情况,但无太大的影响。
在此,图12是表示光控制构件2与线状光源1的配置的剖面图。图中示出了从入射面6至凸部的底部的厚度T、线状光源1的中心至光控制构件2的入射面6的距离H、及线状光源1的中心间的间隔D。入射面6至凸部底部的厚度T优选是1mm~3mm。若T较小,则光控制构件的厚度变薄,作为照明装置的厚度也变薄而较为理想,但若过薄则强度变弱而遭扭曲,从而造成无法利用出光方向的变化来进行控制,产生正面方向的亮度不均。此外,若力学的强度变弱,也有破损的可能性。此外,相反地,若过厚,则照明装置的厚度也变厚,由于有违薄型化的要求,因此不理想。
此外,优选N为2以上。在N较大的情况下,凸部是由多个的斜面构成的复杂的形状。若斜面数量较多,则可以有效地且精度良好地控制针对正面方向的出光,以提高针对正面方向的出光强度的分布的均匀性。在精度方面,虽然N越大越好,但若过大,则形状变得复杂而难以制作。从容易制造的观点出发,优选N为100以下,更优选为10以下。
也可将形成凸部的区域中至少一组相邻的区域的形状以曲线进行近似。此外,也可将二组以上的相邻区域的形状以曲线进行近似。此外,也可将3个以上的相邻区域的形状以曲线进行近似,也可将凸部整体的形状以曲线进行近似。图11是表示将凸部的全部区域的形状以曲线进行近似时的光控制构件的X方向的剖面形状的例子的图。若将多个区域的形状以曲线进行近似,则将针对正面方向的出光强度的分布、或出光角度的分布变得更为平滑,从而可进一步提高容易赋形且难以破损等的将相邻的区域的形状以曲线进行近似的形状的效果是优选的。作为针对曲线的近似法,无特别限制,通常可以使用熟知的最小二乘法、样条内插法、拉格朗日内插法等。对于近似用的点来说,从近似的区域至少选择1点。通常取比近似的区域数量更多的数。例如,可以选择连续的多个区域两端与各个区域的接点。此外,也可以将各个区域的中点用于近似。
在平行于X方向与光控制构件的主面的法线方向的剖面内,在与作为出射面的法线方向的正面方向为30度以内的角度而出射的光的比例为50%以上时,为正面亮度较高的照明装置。在要求较高的正面亮度的电脑等的显示装置中,若为60%以上则更为理想,若为80%以上则最为理想。另一方面,对照明招牌等的要求有广视角的显示装置,若针对正面方向的出光比例过高,则光仅朝向正面方向,使得视角变窄,从而不理想。因此,60%~80%较为理想。
如图12所示,在本发明的照明装置中,线状光源平行于Y方向且以间隔D配置在同一平面内,在相离H的位置上配置有光控制构件的入射面。在此,D若较小,由于针对正面方向的出光强度的分布固定,因此较理想。但是,若D过小,则在相同画面尺寸的情况下,线状光源的根数增加,且能耗也增加,因此不理想。D的理想范围是10mm~100mm,而更理想的范围是15mm~50mm。此外,H若较大,由于针对正面方向的出光强度分布固定,因此较为理想。但是,若H过大,则厚度变厚,有违照明装置所要求的薄型化,因此不理想。H的理想范围是5mm~50mm,更理想的范围是10mm~30mm。此外,对于比率D/H来说,从兼顾D与H考虑,0.5~3较为理想,1~2更理想。
形成于出射面上的凸部的高度优选为1μm~500μm。若大于500μm,则在观察出射面时,由于凸部容易被确认,因此而导致品质的降低。此外,若小于1μm,则因光线的衍射现象,产生着色而产生品质的降低。并且,在设置了透过型液晶面板作为透过型显示装置元件的本发明的图像显示装置中,X方向的凸部的宽度P优选为液晶的像素间距的1/100~1/1.5。由此,若变大,则产生与液晶面板的波纹而使画质大为降低。
为了在凸部赋以形状,虽无限制,但可列举出使用了挤出成型、射出成型、紫外线硬化型树脂的2P成型等。成型方法可以考虑凸部的大小、所需形状、量产性而适当使用。在主面尺寸大的情况下,适合使用挤出成型。
此外,在不使用滚筒状的模具,而使用平面状的模具的情况下,一旦对树脂上成型后,通过电铸树脂来形成印模。使用这种已切削的平面状阴模具或印模,进行射出成型来获得光控制构件。并且,在使用这种平面状的模具的情况下,在将2P树脂涂敷在平面状阴模具上之后,将成为基体材料的透明片进行层叠,并以紫外线将2P树脂硬化。其后,通过将2P树脂从平面状阴模具上进行剥离,也可以获得光控制构件。
此外,通常凸部连续排列,但也可在凸部之间设置平坦部。设置平坦部,由此,模具的凸部为难以变形的形状,因此相当有利。此外,可以使线状光源的正上方的光向正面方向出射,因此,在仅提高在线状光源的正上方的亮度时,是有效的。相反,在未设置平坦部的形状的情况下,以凸部的斜面的倾斜角度可以控制所有的光,因此针对正面方向的出光强度的分布为均匀的。
此外,优选凸部是相同的形状。因为光控制构件的光学的性质相同,所以,不需要对位,也可立即对应于显示器尺寸或线状光源的根数或配置的变更,能够以良好的生产性制造照明装置。
此外,光控制构件若是作为通常光学材料的基体材料而被使用的材料则优选使用,通常使用透光性的热可塑性树脂。例如,可列举出甲基丙稀树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、甲基丙稀-苯乙烯共聚物树脂、环烯烃-链烯烃共聚物树脂等。
此外,设置光扩散单元,由此,可以进一步提高亮度的均匀性。
作为光扩散单元可以列举出在板状构件的主面上设置皴纹、或压纹等的随机的凹凸的方法,将少量的光扩散材料分散在结构物内部的方法,将扩散片设置在光控制构件的入射侧及/或出射侧的方法,或组合这些方法的方法。
对于随机的凹凸的形成来说,可以利用将分散有微粒的溶液涂敷在主面、或由形成有凹凸的模具的转印来实现。优选这些设置在比光源侧更靠近出射面侧,可以设置在光控制构件的光源侧及/或出射面侧。对于凹凸程度来说,优选算术平均粗糙度Ra为3μm以下。若大于此,则由于扩散效果增加过大,因此正面亮度降低。在入射面为平坦的情况下,由于自各方向入射的光在入射到光控制构件内部时,由在入射面的折射而某种程度上聚光在正面附近,因此,其结果是,针对正面方向的出光比例增加。例如,在光控制构件的折射率为1.55的情况下,被聚光在与入射面的法线方向形成40度以内的角度范围内。在对入射面附加上凹凸的情况下,入射至光控制构件的光在较宽的角度内被折射而行进,所以,存在使针对正面方向的出光比例增加的效果被降低的情况。另外,在出射面上设置微细的凹凸的情况下,在凹凸面上被折射,由此,同样存在由于凹凸使得针对正面方向的出光比例增加的效果被降低的情况。可以由获得的扩散性或亮度不均消除效果与正面亮度的平衡,来调整到所使用的用途上优选的范围内。
在将光扩散材料分散在结构物内部的情况下,光扩散材料的浓度可抑制为较低。由此,可将透过率或正面亮度的降低抑制为较低。适当的光扩散材料的浓度依材料而不同,但可以将透过率及浊度值作为标准值。将以透过率为80%以上且浊度值为50%以下的浓度来使用为优选。例如,在厚度2mm的MS聚合物中,可以将含有0.04Wt%的硅氧烷系共聚物粒子(例如,图斯帕尔(トスパ—ル)120:GE东芝SILICON(股)制,数平均粒径2μm、CV值3%)作为光扩散材料的成型板等来使用。
本发明的光控制构件根据需要也可使用不同的多种材料。例如,也可以在薄膜上形成凸部之后,使支持板与未形成有凸部的薄膜表面配合,而作为光控制构件。这在使用例如紫外线硬化树脂来形成凸部的情况下,在凸部附近以外使用普通的透光性树脂,由此,可以削减高价的紫外线硬化树脂的使用量。此外,也可将少量的光扩散材料分散在内部、或涂敷在表面上。通过使用光扩散材料来提高出射光的扩散性,也可提高亮度均匀性。在涂敷光扩散材料的情况下,更优选在出射面侧进行涂敷。可使用被用于现有光扩散板或扩散片的无机微粒或交联有机微粒来作为光扩散材料。使用量与现有的一般的光扩散板相比为极少量,可获的同等以上的扩散性,同时透过性也非常高。
在使用支持板的情况下,即使光控制构件的基体材料部分为折射率不同的多种的板也没有问题。在该种情况下,顺着现有的思考方向,导出相当于式(7)的公式,由此,可求得ai。但是,在各自的折射率的误差为90%以内的情况下,折射率n2根据各板厚的比进行近似,由此,导出式(7)。例如,基体材料部分在由折射率为n′、n″、n″′且板厚分别T′、T″、T″′的3片板所构成的情况下,n2能够以(n′·T′+n″·T″+n″′·T″′)/T的值来近似。
此外,在折射率不同的光扩散材料分散的情况下,在本发明中,光扩散材料的使用量极少,所以,也不考虑其折射率的影响。
而且,本发明的照明装置包括图像显示装置背光、照明器具、发光装置。此外,本发明的图像显示装置包括将照明装置与透过型显示元件进行组合的显示模块、使用该显示模块的电视、电脑监视器等至少具有图像显示功能的设备等。
此外,作为本发明的图像显示装置,通过在照明装置中使用透过型显示元件等方法来实现,但并不特别受限于此,作为透过型显示元件,可以列举出透过型液晶显示面板,可以获得显示面的亮度均匀性优良的图像显示装置。
实施方式2
在本发明的实施方式1的结构中,可由折射率为1.58以上的材料构成形成于光控制构件的出射面的垄状的凸部。作为这样的折射率为1.58以上的高折射率的材料,可列举出甲基丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、甲基丙烯-苯乙烯共聚物树脂、环烯烃-链烯烃共聚物树脂、聚酯树脂等。
此外,为确保本发明中所需要的1.58以上的折射率,可选择各种的单体。例如,作为如甲基丙烯树脂、或甲基丙烯-苯乙烯共聚物质树脂的丙烯酸酯单体共聚物,可适当地使用如α-萘基丙烯酸酯的芳香族丙烯酸酯、P-溴苯基丙烯酸酯,如五氧苯基丙烯酸酯的卤化芳香族丙烯酸酯单体等。此外,作为如聚苯乙烯树脂、和甲基丙烯-苯乙烯共聚物树脂的苯乙烯系单体共聚物,除苯乙烯外,可列举出可使用如o-氧苯乙烯的卤化苯乙烯,如p-甲苯乙烯的烷基化苯乙烯等的单体来作为单体。作为聚酯树脂可以将具有芴基等的高容积的官能团的二醇作为共聚单体来使用。这些单体可单独或共聚来使用。
实施方式3
在本发明的实施方式1中,为了提高亮度的均匀性,可在光控制构件上设置光扩散单元,作为光扩散单元的一例,可设置改变光线的方向的光线方向转换部。
此外,作为光线方向转换部,也可以将少量的光线方向转换材料在内部分散,或在表面上进行涂敷。使用光线方向转换材料,由此,可提高出射光的扩散性,也可提高亮度均匀性。也可以将与光线方向转换材料相同的材料涂敷在出射面侧,但此时需要另外在比光控制部更靠近光源侧上设置光线方向转换部。作为光线方向转换材料,可以使用在现有光扩散板或扩散片中所使用的无机微粒或交联有机微粒。使用量与现有的一般的光扩散板相比为极少量,但可获得同等以上的扩散性,同时透过性也非常高。此外,在光线方向转换材料进行分散的情况下,本发明的实施方式3中使用量是极少量的。
对于本发明的实施方式3的光控制构件中所使用的光线方向转换材料来说,相对构成该光控制构件的基体材料部100质量部,含有0.01~1质量部的光线方向转换材料,优选含有0.05~0.7质量部、更优选含有0.1~0.5质量部。若其含有量相对于基体材料部100质量部来说小于0.01质量部,则其光扩散性不充分,此外,若超过1质量部,则不能获得充分的全光线透过率,在将该光控制构件用于照明装置等的用途时,无法获得充分的亮度,因而不优选。
此外,对于光线方向转换材料的粒径来说,其平均粒径的范围是1~50μm,优选是2~30μm的范围。在光线方向转换材料的平均粒径小于1μm的情况下,使其在基体材料部中分散而获得的光控制构件选择性地将短波长的光进行散射,因此,透过光容易带有黄色,从而不优选。另一方面,若光线方向转换材料的平均粒径超过50μm,则对于使其在基体材料部内分散而获得的光控制构件来说,存在光扩散性降低、或光透过树脂时光扩散剂容易被识别为异物的情况,因此不作优选。作为光线方向转换材料的形状,优选为椭圆球状至球状的方式,更优选为球状。
而且,本说明书中所称的平均粒径,如后所述,意味着由实测所获得的平均粒径,该实测是使用通过电子显微镜观察而获得的照片来进行的。
作为光线方向转换材料,通常可以使用基体材料的透明性树脂与折射率不同的无机系以及/或有机系的透明微粒。关于光线方向转换材料的折射率与基体材料折射率的差,其绝对值为0.005至0.08,其中优选0.01至0.07,更优选为0.02至0.06。若其折射率差小于0.005,则光扩散性不充分,此外,若超过0.08,则无法获得充分的所有光线透过率,在将该光控制构件使用于照明装置等的用途时,无法获得充分的亮度,因而不优选。此外,在本发明的实施方式3中,如上所述,根据光线方向转换材料与基体材料的折射率的差,可提供所谓的内部扩散性,但是,使光线方向转换材料浮出在基体材料表面上来使其形成表面凹凸,由此,也可以提供所谓的外部扩散性。
此外,本发明的实施方式3中所使用的光线方向转换材料,优选具有比基体材料树脂的折射率更低的折射率。在光线方向转换材料的折射率比基体材料树脂的折射率大时,光扩散性增高,但是,基体材料树脂与光控制构件的阿贝常数的差变大,根据观察扩散光的角度,很容易产生色差,因此不优选。因此,基体材料与光控制构件的折射率的差,通常优选为不过小或过大。
作为无机系的光线方向转换材料,例如,可以列举出碳酸钙、硫酸钡、氧化钛、氢氧化铝、氧化硅、玻璃、滑石、云母、白碳、氧化镁、氧化锌等,这些也可以以脂肪酸等来进行表面处理。此外,作为有机系光线方向转换材料,例如,可以列举出苯乙烯系聚合物粒子、丙烯系聚合物粒子、硅氧烷系聚合物粒子、氟系聚合物粒子等,可以适当地使用在空气中为3质量%、减少温度为250℃以上的高耐热光扩散剂、或溶解于丙酮时的凝胶量率为10%以上的交联聚合物粒子。在这些光线方向转换材料中,优选使用氧化硅、玻璃、丙烯系聚合物粒子、硅氧烷系聚合物粒子,其中又优选使用丙烯系聚合物粒子、硅氧烷系聚合物粒子。此外,这些光线方向转换材料根据需要可以使用其2种以上。
作为将本发明的实施方式3的光控制构件中所使用的基体材料与光线方向转换材料进行混合的方法,并无特别的限定,例如,可以采用如下方法:在基体材料颗粒中事先将光线方向转换材料进行混合,并将其加以挤出成型或射出成型,以颗粒状等的形态作成光控制构件的方法;在将基体材料挤出成型或射出成型时,添加光线方向转换材料并加以成型而以颗粒状等的形态作成光控制构件的方法;在一次性地将基体材料与光线方向转换材料进行母体混合物化后,再次将作成所需配合量的基体材料与母体混合物挤出成型或射出成型,以颗粒状等的形态做成光控制构件的方法。
关于自所述光源入射至所述入射面的光通过所述光线方向转换部而到达所述出光控制部的比例,也可测定所述光线转换能测定用构件的全光线透过率,可为此值,在可以预测出光控制部的光线方向控制的情况下,也可以直接测定光控制构件的全光线透过率来进行计算。
实施方式4
在如上所述的光控制构件的入射面表面形成反射构件。反射构件是规则性的反射图形,从入射面的光学性质为相同的方面看来是优选的。图20~22中示出了在该光控制构件的出射面上平行地形成垄状的凸部的情况下的反射构件的反射图形的例子。
在此,反射图形可以列举出条纹状、点状,条纹状的反射图形如图22所示,可与出射面的垄状凸部平行,也可以不平行。图20是反射图形与垄状凸部的方向正交的例子。在抑制反射图形与筋状凸部之间的波纹产生方面,反射图形的形状以正交条纹状、点状、同方向条纹状的顺序最为理想。
在与垄状凸部正交的条纹状图形的情况下,作为本发明的特征的亮度不均的性能恶化较少,此外,若条纹宽度也为出射透镜间距的1/4以下,则在透过后的出射面上不能作为暗线加以识别。因此,可以将条纹宽度印刷得较宽,所以,在生产性上也具有优势。
对于正面亮度的提高的效果是根据反射油墨的反射率与印刷图形的开口率的合理化而发现的。即,若反射油墨的反射率较低、或反射图形印刷的开口率较低,则在背面反射板与反射图形印刷之间反复地反射的损失增加,其结果是,不仅正面亮度降低,视角的展宽本身也受到损害。具体而言,可以将针对反射图形的入射光的执行反射率设定为90%以上,并且,将该入射面的未涂敷有反射油墨的部分的开口率设定为85%以上且95%以下。这样的反射率与开口率的关系,表示不损害亮度不均性能且可提高正面亮度的合理范围。
实施方式5
第1光线方向控制单元被配置在所述排列了线状光源的出射面侧上,并且,构成第1光线方向控制单元的结构体的主面与排列着线状光源1的所述假想平面平行,在出射面侧或光入射的面侧的表面上形成多个凸部,该凸部与X方向平行地形成位于顶部的垄状的棱线,并且沿Y方向进行排列。
配置在背面的反射板4将从线状光源1朝向背面的光、或以第1光源方向控制单元或者第2光线方向控制单元所反射而朝向背面的光再次向出射侧进行反射,由此,可有效利用光,因此,可提高光利用效率。
第1光线方向控制单元或第2光线方向控制单元的任何一个位于板状结构物上是优选的,并且,更为优选的是配置在线状光源侧的构件是板状结构物。线状光源侧的构件为板状结构物,由此,可以增加机械性强度,防止扭曲造成的光学特性的降低。此外,为了提高亮度的均匀性,在设置板状构件的光扩散单元的情况下,第1光线方向控制单元及第2光线方向控制单元位于板状结构物上时,这些也可为相同的板。
图24中示出了第2光线方向控制单元位于板状结构物上、并且第1光线方向控制单元由平行于出射面侧的面的X轴的多个垄状凸部构成时的结构例。该种情况下,第2光线方向控制单元比第1光线方向控制单元更靠近光源测地进行配置。在本结构中,第1光线方向控制单元也可以形成在板上或薄膜上。
此外,图26中示出了第1光线方向控制单元位于板状结构物上并且第1光线方向控制单元由平行于板状结构物的出射面侧的面的X轴的多个垄状凸部构成时的结构例。该种情况下,板状结构物比第1光线方向控制单元更靠近观察侧来进行配置。在本结构中,第2光线控制单元也可形成在板上或薄膜上。
图28中示出了第1光线方向控制单元位于板状结构物上并且第1光线方向控制单元由平行于板状结构物的光入射的面侧的面的X轴的多个垄状凸部构成时的结构例。该种情况下,板状结构物比第1光线方向控制单元更靠近光源侧来进行配置。在本结构中,第2光线方向控制单元也可形成在板上或薄膜上。
图30中示出了第2光线方向控制单元位于板状结构物上并且第1光线方向控制单元由平行于板状结构物的光入射的面侧的面的X轴的多个垄状凸部构成时的结构例。该种情况下,板状结构物比第1光线方向控制单元更靠近光源侧来进行配置。在本结构中,第1光线方向控制单元也可形成在板上或薄膜上。
第1光线方向控制单元的凸部的高度优选为1μm~500μm。若大于500μm,则观察出射面时,由于凸部容易被确认,因此导致品质的降低。此外,若小于1μm,则由于光线的衍射现象,从而发生着色而产生品质的降低。并且,在将透过型液晶面板作为透过型显示装置元件来设置的本发明的图像显示装置中,优选Y方向的凸部宽度是液晶的Y方向像素间距的1/100~1/1.5。若大于此,则产生与液晶面板的波纹而使画质大为降低。
此外,在第1光线方向控制单元及第2光线方向控制单元为凸部的情况下,若第1光线方向控制单元及第2光线方向控制单元是通常作为光学材料来使用的材料,则可以优选使用,通常使用透光性的热可塑性树脂。例如,可以列举出甲基丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、甲基丙烯-苯乙烯共聚物树脂、环烯烃-链烯烃共聚物树脂等。此外,也可以在成为基体材料薄膜或片上,利用紫外线硬化性树脂将第1光线方向控制单元进行2P成型(Photo Polymerization Process)。
并且,在第1光线方向控制单元或第2光线方向控制单元为凸部、且具有该凸部的结构物为板状的情况下,该板状结构物的光入射的面的表面积与光出射的面的表面积不同。在因吸水而使板状结构物膨胀或因脱水而使板状结构物收缩的情况下,根据所述表面积的差,光入射的面与光出射的面的膨胀率或收缩率不同,在板状结构物上产生扭曲。所述板状结构物由在温度60℃、湿度80%的环境中吸水率为0.5%以下的透明的热可塑性树脂构成,从而可以减轻该扭曲。若吸水率在相同条件下超过0.5%,则扭曲的量过大,从而导致外观的品质下降。
此外,在板状结构物的光入射的面上形成作为第1光线方向控制单元的垄状凸部、且在相同的板状结构物的光出射的面上形成第2光线方向控制单元即垄状凸部的情况下,由于光入射的面的表面积与光出射的面的表面积的差变小,因此相对于扭曲是有利的。此外,在作为第1光线方向控制单元的垄状凸部所成的方向与作为第2光线方向控制单元的垄状凸部所成的方向为正交的情况下,由于使板状结构物的刚性增加,因此相对于扭曲是更有利的。
如图31所示,在第1光线方向控制单元是形成于板状结构物的光入射的面上的凸部时,优选与第2光线方向控制单元在同一个结构物上。与第1光线方向控制单元与第2光线方向控制单元分离的情况相比较,可以消除2个与空气形成的界面,从而可以使出射光的效率提高。
在第1光线方向控制单元与第2光线方向控制单元处于同一板状结构物上的情况下,首先,在制作形成有第1光线方向控制单元或第2光线方向控制单元的板状结构物之后,可以利用2P成型等在其相反面上形成将第1光线方向控制单元或第2光线方向控制单元从而获得。
并且,准备第1光线方向控制单元的阴模具、第2光线方向控制单元的阴模具,可利用射出成型等也同时进行成型。
图32中示出了第1光线方向控制单元及第2光线方向控制单元是在同一个板状结构物的光出射的面上所形成的凸部时的例子。所述第1光线方向控制单元是凸部表面的法线方向与X方向垂直、不与Y方垂直的部分,进行光线的Y方向的方向控制。所述第2光线方向控制单元是凸部表面的法线方向与Y方向垂直、不与X方垂直的部分,进行光线的X方向的方向控制。在该种结构的情况下,首先,在制作具有第1光线方向控制单元及第2光线方向控制单元这二者的阴模具之后,可以利用2P成型等在板状构件的表面上来形成,从而获得。
并且,也可以准备阴模具而利用射出成型等来形成。垂直于图32中所示第2光线方向控制单元的Y坐标的剖面的形状根据Y坐标而不同。对于正面方向的灯光幻像的消除原理来说,依据第2光线方向控制单元的斜度所占的比例,所以,将该剖面形状的斜度的分布平均后的平均斜度分布,可以成为优选的斜度分布。优选的斜度分布即是指第2光线方向控制单元与第1光线方向控制单元未处于同一面上时的相同情况,例如,可以为所述的各种形状。
也可以在第2光线方向控制单元的出射面侧设置具有光扩散功能的光扩散片。利用光扩散片的扩散,可以获得更为均匀的正面亮度分布。
如图27所示,优选在第1光线方向控制单元表面上形成多个大致半球状的微小凹凸,并且,配置在比第2光线方向控制单元更靠近出射面侧。如上所述,对于斜向射入第2光线方向控制单元的光来说,使光自第2光线方向控制单元凸部的一部分向正面方向出射。即,若详细地观察第2光线方向控制单元的凸部,则产生与X方向平行的微细的明暗。利用微小凹凸,也使Y方向的角度分布分散,从而可以消除所述的微细的明暗。此外,优选微小凹凸可以随意地配置。在发光面上设置有LCD面板等的情况下,根据随机地配置的微小凹凸所导致的散射效果,可以降低因具有周期性的像素与第2光线方向控制单元的凸部的排列周期的干涉所产生的波纹。
在形成第1光线方向控制单元的凸部之后,利用喷雾器等涂敷分散有微粒的溶液,或准备滚筒状的阴模具将分散有微粒的树脂挤出成型,再准备平板状的阴模具,并使用分散有微粒的紫外线硬化型的树脂加以2P成型,由此,可获得该微小凹凸。
优选此时的微粒的折射率与第1光线方向控制单元凸部Z的折射率的差为0.1以下。并且,更优选为0.05以下。这是因为若大于0.1,则因由折射率差所导致的散射作用而使聚光功能降低。
实施方式6
本发明的实施方式6的照明装置具有保持光控制构件的突起,该突起由光透过性材料构成,突起的X-Y剖面是圆形形状,与光控制构件相接触的突起前端部的直径为1mm以下。
图33中示出了本发明提供的照明装置的优选实施方式的例子。照明装置具有由X方向和与垂直于X方向的Y方向构成的矩形出射面,线状光源1是在平行于所述X方向与Y方向的一个假想平面内,平行于Y方向且沿X方向进行配置的,光控制构件2配置在所述排列了线状光源的出射面侧,并且,主面与排列着线状光源1的所述假想平面平行,在出射面侧,在表面上形成多个垄状的凸部3,该凸部3以位于顶部的垄状的棱线平行于Y方向的方式形成,且沿X方向排列,在背面具有平行于X方向与Y方向所设置的反射板4、以及突起5。
其次,图34及图35中分别示意性地示出了相当于配置有图33的突起5的附近部分的具体状态的放大图,图36中示出了自上方观察取下光控制构件2的照明装置的图。
作为固定突起5的光控制构件2的单元,例如,如图36所示,在所述照明装置的纵方向的中心部上,在横方向上对称地进行安装。但是,根据照明装置的大小或光扩散板的弯曲情况等,可适当地变更该突起5的位置或个数,也可以设置多个。在以下的说明中,如图36所示,对在所述照明装置的纵方向的中心部、且在横方向上左右对称地各设置一个合计安装2个的例子进行说明。
在图34、图35及图37中,在光控制构件2的入射面侧形成平坦的面,在出射面侧形成垄状的凸部3,在照明装置的出射面侧平行于Y方向地将垄状的棱线形成于所述光控制构件2的表面上,并且沿X方向进行排列。此外,如图34所示,所述突起5也可以通过粘贴胶带等而与反射板4进行一体化,如图35所示,也可以嵌入到反射板4内。
其次,对因突起5而在光控制构件2上出现影子的原因进行说明。在所述光控制构件2的出射面侧在表面上形成多个垄状的凸部,该凸部以位于顶部的垄状的棱线平行于Y方向的方式形成,并且,在沿X方向排列的光控制构件2中,若利用由不透明材料构成的突起5遮蔽来自线状光源1的光线,则如图37所示,该光线无法到达光控制构件2,其结果是,若自光控制构件2的出光面观察,则可以看到所述突起5的影子。特别是,在使用了本发明中的在出射面侧形成垄状的凸部的光控制构件2的情况下,存在产生可以看到由不透明材料构成的突起5的影子为二层的这一问题的情况。
另一方面,在大量含有取代现有的光控制构件而被使用的光扩散性微粒的光扩散板中,由于光散射作用较强,因此即使在光扩散板的入射面存在由突起部所导致的光遮蔽部的情况下,利用来自其他的光入射部的散射光,在光扩散板出射面上也几乎看不见突起部的影子。可识别突起部的影子的光散射作用的程度也受到光扩散性微粒的特性的影响,但大致依存于光扩散性微粒的浓度,在是含有小于1质量部的光扩散性微粒的光扩散板的情况下,可以识别突起部的影子。
因此,对于本发明的照明装置中所使用的突起来说,也需要是对于光扩散性微粒的含量小于1质量部的光控制构件不会将其影子投影的形状或材质。以下,具体地对优选的突起的形状、材质等进行说明。
作为本发明的照明装置中使用的突起的X-Y剖面形状,是圆形这一点非常重要,但是,并不需要是严格的意义上的圆形,也包括大致为圆形的情况。例如,短轴长度与长轴长度的比为0.8以上的椭圆或正16角形以上的正多角形也可视为本发明中的圆形,但是,当然并不限于这些形状。在作为本发明的一个实施方式的照明装置中,自线状光源入射到光控制构件的光的一部分一边由光控制构件进行折射一边透过出射面,另一部分则在出射面上被反射到光控制构件内部。因此,在突起的X-Y剖面具有四角形等的所谓边缘的形状的情况下,由于光线的行进方向在边缘两侧急速地变化,因此容易在光控制构件的出射面上产生突起的影子。另一方面,在突起的X-Y剖面为比较扁平的椭圆形状的情况下,来自线状光源的通过突起的光的扩展状态在椭圆的长轴方向与短轴方向上相差极大,因此在此情况下,根据观察的方向也容易产生突起的影子。即,将突起的X-Y剖面形状设置为大致圆形,由此,即使在从所有方向进行观察的情况下,都难以识别到突起的影子,由此优选。
此外,本发明的照明装置中使用的突起由透过性材料形成,这点相当重要。作为形成突起的材料,优选以透明材料来形成,若为所谓透明,则也可以优选使用热可塑性树脂、热硬化性树脂的任意一种。作为其具体例子,可以列举出:(甲基)丙烯系树脂、(甲基)丙烯苯乙烯系共聚物树脂、苯乙烯系树脂、芳香族乙烯系树脂、烯烃系树脂、乙烯-醋酸乙烯系共聚物树脂、氯化乙烯系树脂、乙烯基酯系树脂、聚碳酸酯、氟树脂、尿烷树脂、硅酮树脂、酰胺系树脂、酰亚胺系树脂、聚酯系树脂、环氧树脂、苯酚树脂、尿素树脂、三聚氰氨树脂等。在由不透明材料来形成突起的情况下,在光扩散板上形成影子,不优选。而且,不产生影子的光透过性材料的光透过率优选为60%以上,更优选为80%以上。
并且,作为本发明的照明装置中使用的突起的形状,剖面大致为圆形,为能保持光控制构件,可以采用直径1~10mm左右,更为优选的是直径1~6mm左右的材料,但重要的是与光控制构件相接触的突起前端部的直径为1mm以下,优选是0.1~0.8mm的范围,更优选为0.1~0.5mm的范围。在所述光控制构件的入射面侧形成凹凸部的情况下,在保持光控制构件方面,优选所述凹凸部的间距为成倍以上,前端部的直径优选的范围是0.1~1mm,更优选为0.1~0.8mm的范围,0.1~0.5mm的范围最为优选。来自线状光源的光一般是扩散光,因此考虑形成影子的光线的光路时,利用扩散光的作用可以将突起的影子变淡。但是,在光控制构件与突起接触的点上,几乎没有光的扩散作用,因此仍可看见突起的影子。因此,对于光控制构件与突起相接触的点来说,通常可以说越小越好。此外,突起的前端部并不限定为平面的情况,也可在对形成于所述光控制构件的入射面侧的凹凸部与突起前端部的接触没有障碍的范围内,具有平缓的凹凸。
作为突起的配置方式,除了配置在图34所示的反射板4上的方式外,若为在光控制构件2上形成影子而没有投影,也可为其他的形状或结构。例如,如图35所示,也可以为嵌入到反射板4中的形式,此外,也可以为以一个突起部5来支撑线状光源1及光控制构件2双方的形式。
实施方式7
在本发明的实施方式7中,对于所述反射板的主面的出光侧表面的大致整个面平行于所述X轴且沿所述Y轴的、规则性的凹状以及/或凸状的条纹形状的情况进行说明。在此,作为光控制构件的一例,使用光扩散板进行说明,但不限于此,也可以为所述的光扩散构件。
作为光扩散构件的材料,以具有透光性的材料为主。若为热可塑性树脂,制造容易且轻,因此是优选的。作为热可塑性树脂,若是通常用作为光学材料的基体材料的材料,则优选使用,通常,使用透光性的热可塑性树脂。例如,可以列举出甲基丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、甲基丙烯-苯乙烯共聚物树脂、环烯烃-链烯烃共聚物树脂等。
此外,光扩散板也可以将各种微粒分散在内部。这是作为扩散材而熟知的有机、无机微粒,由此,可以消除亮度不均。此外,也可以因提高成形性或板的物性等的其他目的,而使内部分散有各种微粒。为提高光利用效率,优选该微粒的光的吸收较少。即,优选透明性较高且反射率较高等。此外,因相同理由也应该极力抑制使用量。抑制使用量在提高分散性方面也有利。作为抑制或削减光扩散材料的使用的方法,可以列举出使用光扩散板的表面形状的情况。特别是,设置与Y轴平行的垄状凸部,由此,可以有效地消除因配置了与Y轴平行的线状光源所引起的亮度不均。
作为反射板的材料,可以列举出具有反射性的铝、银、不锈钢等的金属、白色涂层、及为了提高反射效率而具微细发泡的树脂等。也可以在树脂等的衬底表面上蒸镀金属等而仅在表层上设置反射性构件。这存在在轻量化或原料价格方面变得有利的情况。反射板的反射率较高在提高光利用效率上是优选的。从此观点出发,优选是银、发泡PET树脂等。此外,对光进行扩散反射在提高出射光的均匀性方面是优选的。从此观点出发,优选是发泡PET树脂等。
作为所述反射板主面的出光侧表面的凹状以及/或凸状的条纹形状的例子,可以列举出大致整个面成为一个或多个凹状的形状,大致整个面成为一个或多个凸状的形状、一个或多个棱镜状等。若为一个形状,则较容易制造,在多个的情况下,对将装置薄型化方面有效。需要规则性地排列,在较容易控制光的出光方向、且提高生产性等方面,优选是相同的大小、形状。
凹状及/或凸状的条纹形状的斜度越大,则越可使得较浅的角度的光线朝向正面方向,但是,一般地,对于较浅的角度的光来说,由于光线距离较长,所以,并无太大的影响。此外,若增大斜度,则存在反射光进一步碰撞到反射板的其他位置而使反射次数增加过多的情况,其结果是,导致光的漏损失。此外,反射板整个面从X方向的两方向来接收光,由此,可容易提高均匀性,但是,若斜度过大,则一个方向的光难以入射,所以不优选。
在凹状以及/或凸状的条纹形状为棱镜状的情况下,与线状光源对置的棱镜顶部的ZX剖面的顶角,优选为70~130度,更优选为90~120度,最优选为100~110度。此外,在相邻的条纹形状之间设置平坦部,由此,可调整反射次数,容易接收来自双方向的光,所以优选。
凹部以及/或凸部的尺寸优选X方向的宽度是0.1mm~50mm。若为0.1mm以下,则难以形成正确的形状。更优选为0.5mm以上。此外,若为50mm以上,则装置会变厚,所以不优选。进一步优选为20mm以下。
此外,优选反射板的厚度为0.5mm~50mm。若为0.5mm以下,则容易因引起因温度所导致的变形,对光线方向的控制产生不良影响。优选为1mm以上。此外,若为50mm以上,则装置会变厚,因此不优选。更优选为20mm以下。
凹部以及/或凸部利用使将表面赋形后的树脂片重叠等的方法来实现。反射板整体也可以是沿表面的凹部以及/或凸部的形状,由此,与在板的单面上形成凹凸的情况相比可进行轻量化,能够用使金属板变形这一简单方法来制作。此外,在板的单面上形成凹凸的方法来制作,这在利用热塑性树脂的挤出成型或冲压成型、由紫外线硬化树脂所导致凹凸赋形等来制作时是方便的。比起使金属板变形这一方法,可容易制作微细的形状,对装置的薄型化有利。
在光扩散板的单侧的主面上具有平行于所述Y轴且沿所述X轴的多个规则性的条纹状的垄部,由此,该照明装置具有平行于Y轴且沿所述X轴的多个条纹状垄部,所以,可以有效地消除因同样平行于Y轴配置的线状光源中变得显著的X轴方向的亮度不均,或者可控制X轴方向的出光角度分布。
在将任意的所述线状光源M与处于其最附近的其他线状光源M′之间的距离设为D、将该线状光源M与所述光扩散板的距离设为H时,在平行于与所述X轴与所述Z轴平行的ZX平面的剖面内,在所述入光面上的任意点,以相对于所述Z轴为α=Tan-1{(D/2)/H}的角度入射的光的全光线透过率为50%以上,并且,若该全光线透过率为在所述入光面上的点上光自法线方向入射时的光的全光线透过率的1.05~5倍,则将线状光源的光以最强的能量入射至入光面的线状光源正上方、即入射角度为0度的光的全光线透过率下降,以最弱的能量入射的相当于线状光源间的位置、即入射角α=Tan-1{(D/2)/H}的光的出射能量大致相等,从而可以使面内的出射能量均匀化,消除亮度不均。这是以垄部的形状将线状光源正上方的光的一部分反射至反射板侧,以调整全光线透过率的比例。
在该目的中,优选垄部是如下的形状。
在入光上设置垄部的情况下,优选ZX平面的剖面是三角形的棱镜形状。最接近线状光源的棱镜顶部的顶角,可按照如下方式来决定。图40中示出了在形成于光扩散板的入光面上的棱镜内部产生全反射时的光线的行进方向。若将光扩散板的折射率设为n,将入射光相对入光面的法线方向的入射角度设为ε1,则利用形成于入光面的棱镜进行全反射后,该行进光在光扩散板内部的相对法线方向的角度ε5,可如以下方式进行计算。
ε2=δ1—ε1
ε3=Sin-1{(sinε2)/n}
ε4=δ1—ε3+δ2—90°
ε5=90°—(ε4+δ2)
从本发明的主旨考虑,光线的出射方向优选为光扩散板的正面方向。因此,在光扩散板的内部,优选行进光25在出光面的法线方向行进。因此,在ε1=α的情况下,优选-20°≤ε5≤20°。此外,更优选-10°≤ε5≤10°。并且,优选以成为-5°≤ε5≤5°的方式来选择δ1、δ2。由此,利用垄部,不仅可消除亮度不均,并且,同时也可因X轴方向的出光方向控制而实现正面亮度的提高。
例如,若将线状光源间距离D设为33mm、线状光源中心与光扩散板间的分离距离H设为15mm、光扩散板4的折射率n设为1.54,则优选为55°≤δ1≤72°。此外,更优选为59°≤δ1≤67°。并且,优选选择61°≤δ1≤65°。
棱镜也可以连续地形成,也可以在其间设置平坦部。平坦部可提高全光线透过率,可调整全光线透过率的比率。
此外,除了入光面上的垄部外,也可以设置微细的凹凸。提高扩散性,由此,可以进一步提高均匀性。若由该凹凸导致的扩散过强,则作为反射板或光扩散板的入光面的功能的光线控制的效果降低,难以进行正面亮度或出光角度分布的控制,所以,优选平行于X轴的顶角的120度以上的棱镜或纵横比较小的随机的凹凸等。该微细的凹凸通常设置在出光面侧,但是,在入光面侧的平坦部上设置其他的棱镜或随机的凹凸,或在入光面上的棱镜上设置为随机的凹凸也是有效的。
此外,在出光面上设置垄部的情况下,ZX平面的剖面形状可按照如下方式来决定。
形成锐角θ的2个大致斜面部与曲面部构成所述凸部的立体形状,由此,在所述大致直线部分与曲线部分中,因为光出光面上的聚光及扩散的程度互不相同,所以,可进一步提高出光面的聚光性能及扩散性能,且可进一步有效提高出光面内亮度的均匀化。
此外,如图42及图43所示,在这种形状中,自相同方向入射而照在大致直线部上的光在相同方向进行折射或反射,所以,容易控制出光方向,容易进行可获得所希望的亮度角度分布用的光学设计。如图42所示,斜向入射至光扩散板的入光面的倾斜入射光,在剖面大致直线的部分,利用折射作用,可使其从光扩散板的出光面侧出射至正面方向附近。即,利用垄部不仅可消除亮度不均,且同时可由X轴方向的出光方向控制而达成正面亮度的提高。
而且,构成轮廓线的顶部的曲线的曲率半径可以无限大,即,也可为直线。此外,也可连续地形成,也可在中间设置平坦部,利用平坦部可提高全光线透过率,可调整全光线透过率的比率。
此外,除了出光面上的垄部以外,也可以设置微细的凹凸。提高扩散性,由此,可进一步提高均匀性。若因该凹凸所导致的扩散过强,则将作为反射板或光扩散板的出光面的功能的光线控制效果降低,难以进行正面亮度或出光角度分布的控制,所以,优选平行于X轴的顶角的120度以上的棱镜或纵横比较小的随机的凹凸等。该微细的凹凸通常设置在入光面侧,但是,在出光面侧的平坦部上设置其他的棱镜或随机的凹凸,或在出光面上的棱镜上设置为随机的凹凸也有效。
此外,将垄部的X轴方向的出光方向的控制作为目的,ZX平面的剖面形状可以按照如下方式来决定。
在此,作为出光方向的控制,对获得提高正面亮度的同时也将正面方向的亮度分布均匀化的、高品质且高亮度的出光用的垄部的剖面形状设计进行叙述。其效果是,可合理地应用于很多用途的照明装置、图像显示装置的用途上,但是,使用相同的想法,可进行各种的X轴方向的出光方向控制。
第一,在将正面方向的亮度分布均匀化的基础上,可实现使线状光源的朝向X轴方向的正面方向的出光强度的均匀化。这是利用将相邻的3根线状光源朝向正面方向的出光强度的最小值与最大值的比设为60%以上而实现的。
第二,关于线状光源的ZX平面内的光线的轨道,已知调节折射率与每个表面位置的斜度而使光朝向正面的情况,将在线状光源上将以ZX平面所切断的剖面形状作成菲涅耳透镜状或凸透镜状等的透镜状,而以将线状光源作为焦点的方式来进行配置的方法等,但是,这些若以与使光朝向正面方向的透镜相同倾斜角度的分布来形成垄部的形状,则线状光源与垄部的位置关系沿XY平面错开,由此,即使焦点位置偏移,朝正面方向行进的光的比例仍不变。即,能够以容易成型的形状、尺寸来设定垄部。而且,垄部的宽度即X轴方向的长度,在液晶显示装置的用途中优选为0.5mm以下。
若根据这二种思想来设计垄部的形状,则不仅正面方向的亮度均匀且正面亮度高,并且不需要垄部与线状光源的对位。
如上所述,若根据本发明的实施方式7,根据反射板的形状,进行与线状光源平行的一个方向的聚光,由此,提供高亮度且光利用效率较高的照明装置与图像显示装置。此外,将反射板的形状设成规则的形状,由此,不存在与大型化相伴的构件的光学设计变更、或亮度降低或亮度均匀性降低,所以,可容易对应大型化,不需要线状光源与反射板的严密的位置对位。此外,利用光扩散板可以消除作为与线状光源垂直的方向的亮度不均的灯光幻像。由此,可获得高品质的照明光,若用于图像显示装置,则可获得高品质的图像。因为可削减或避免亮度提高薄膜等的光学薄膜的使用,所以,可使结构简单化。此外,根据光扩散板的表面形状可有效地消除灯光幻像,所以,也可以大幅削减或避免光扩散剂的使用量,由此,光的损失较少,其结果是,可获得节能、降低发热、光源件数的削减等的效果。此外,将光扩散板的表面形状作成规则的形状,由此,因不存在与大型化相伴的构件的光学设计变更、亮度降低或亮度均匀性降低,所以,可容易对应大型化,不需要线状光源与光扩散板的严密的对位。
实施例
发明的实施方式1的实施例
以下示出本发明的实施例方式。
图1的略图中示出了本发明的实施方式1的实施例的照明装置的结构。
首先,准备未图示的X方向的长度为458mm、Y方向的长度为730mm、垂直于X方向与Y方向的厚度方向的长度为35mm且在出射侧具有X方向的长度为698mm、Y方向的长度为416mm的矩形的开口部的长方体状的白色A BS树脂制的外壳。
其次,以覆盖处于与所述外壳的出射侧的开口部对置的位置的底部的方式配置由发泡PET树脂构成且反射率为95%的反射板4。
其次,在所述反射板的出射侧相隔2mm的间隔与该反射板平行地配置线状光源。作为线状光源1,沿X方向与Y方向平行地配置多个直径为3mm、长度为700mm的冷阴极管。在实施例7以外的实施例及比较例中,每相隔22mm的间隔配置16根冷阴极管。在实施例7中,每相隔30mm的间隔配置12根冷阴极管。
其次,以覆盖开口部的方式配置光控制构件2。所述光控制构件在所述线状光源1的出射侧以14mm的间隔与该反射板4平行。对于该光控制构件的尺寸来说,Y方向的长度为707mm,X方向的长度为436mm,不包含垂直于X方向与Y方向的厚度方向的凸部高度的厚度即该自光控制构件的入射面至凸部底部的厚度T为2mm。
自线状光源1的中心至光控制构件2的H为15.5mm,对于相邻的线状光源1的中心彼此的距离D来说,在除了实施例6外的实施例、比较例中为25mm,在实施例6中为33mm。
形成于光控制构件的出射面上的垄状的凸部3,是使用由切削加工而平行且连续地制成宽度为0.3mm的沟状的凹部的模具所形成的。将折射率1.55的紫外线硬化树脂涂敷在所述模具的切削面上,在其上重叠作为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的折射率为1.55的纵长为436mm、横宽为707mm、厚度为2mm的透明树脂板,从该透明树脂板的上照射紫外线,使所述紫外线硬化树脂硬化,从而获得光控制构件。凸部的折射率n=1.55,基体材料的折射率n2=1.55。但是,在实施例13中,取代透明树脂板,使用含有0.04Wt%的硅氧烷系共聚物粒子(图斯帕尔120:GE东芝SILICON(股)制,数平均粒径2μm、CV值3%)作为光扩散材料的微粒的成型板,来制作光控制构件。
含有光扩散材料的成型板按照如下方式来制作。
由亨舍尔搅拌机将与在其他的实施例中用于光控制构件的制作的透明树脂板的材料相同的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的颗粒、光扩散材料、及作为紫外线吸收剂的2(5-甲基-2羟基苯)苯并三唑0.1质量%加以混合后,使用挤出机加以溶融混练,在挤出树脂温度200℃下,制作宽度为1000mm、厚度为2mm的成型板。对其进行切削,由此,成为纵长为436mm、横宽为707mm。
此外,关于实施例14,作为透明板,使用在一个主面上实施压花加工的透明板,在未实施该加工的面制成凸部,由此,获得光控制构件。进行压花加工后的面为该光控制构件的入射面侧。该面的表面粗糙度,根据JIS B0601-1994的测定法得出的算术平均粗糙度Ra为3μm。
对于模具的槽部形状来说,将具有根据表1所示的N、f(X)、Xmin、Xmax所决定的斜度Φ及X方向的宽度ai的各区域-N~N,依据同一表1所示的区域的顺序来排列的方式进行制成。
实施例1~10及实施例13~14,以最小二乘法将各凸部的所有区域近似为曲线。作为用于近似的点,使用凸部的两端部2点及各区域的所有接点(2N)点。
表1表示在此状态下的评价结果。
针对正面方向的出光强度的分布通过测定正面亮度的分布来进行评价。正面亮度的分布是在将亮度计与处于光控制构件的出射面侧的测定点的距离保持为固定的状态下,将亮度计在X方向每相隔1mm一边移动一边进行测定。此外,对于针对正面方向的出光比例的测定来说,首先,一边改变角度一边对测定点的亮度进行测定。此时,沿平行于光控制构件的主面的法线方向与X轴方向的剖面逐渐改变角度。此时,将亮度计与处于光控制构件的出射面侧的测定点的距离保持为固定。其次,将获得的每个角度的亮度的值转换为能量得值,计算出在与作为光控制构件主面的法线方向即正面方向构成30度的角度以内所出射的能能与所有出射的能量的比例。
其次,将透过型液晶显示面板载置在实施例1的照明装置的出射侧,作为图像显示装置,从正面进行观察。其结果是,可获得没有不均的明亮的图像。
(比较例)
作为比较例1,将出射面形成有顶角为90度的垄状的棱镜的棱镜片以棱镜与线状光源平行的方式配置。自正面方向观察的结果是,在线状光源的正上方部分,亮度降低的变大,面内的亮度不均变大。
图13、图14中示出该棱镜片的光控制的原理。如图13所示,自法线方向入射到棱镜片11的入射面的光7全部进行全反射,作为反射光10返回到光源侧,因此该区域的全光线透过率在原理上为零,实测值也为5%,非常低。另一方面,如图14所示,自斜方向入射的光7由凸部折射,朝向正面附近,因此表现出较高的全光线透过率。在已实施的结构中为90%。在本例中,亮度不均没有消除。
此外,将透过型液晶显示面板载放于该照明装置的出射侧,作为图像显示装置,从正面进行观察。其结果是,所获得的图像具有显著的亮度不均。
作为比较例2,实施使用通常的含微粒的光扩散板取代该光控制构件的评价。
对于光扩散板来说,使用1.9质量%的硅氧烷系共聚物粒子(图斯帕尔2000B:GE东芝SILICON(股)制,数平均粒径5μm、CV值8%)作为光扩散材料,与在实施例13中制作光控制构件时所使用的成型板相同地进行制作。
利用与实施例1的照明装置的光控制构件进行交换所形成的结构来制作照明装置,并加以比较。在将冷阴极管点亮的状态下,若自正面方向测定所述光扩散板的亮度,则在冷阴极管的正上方部分,亮度较高,在相邻的冷阴极管彼此之间(斜上部分),亮度变低。由此,在冷阴极管的正上方部分及斜上部分,两者的亮度差较大,由此,作为图像显示面的正面方向的亮度均匀性大为降低。
此外,将透过型液晶显示面板载放于该照明装置的出射侧,作为图像显示装置,从正面进行观察。其结果是,所获得的图像与使用了所述实施例1的照明装置的情况相比较,明显变暗。
作为比较例3,将与在实施例13中制作光控制构件时所使用的成型板相同的光扩散板用作光扩散板,根据与实施例13的照明装置的光控制构件交换所形成的结构来制作照明装置,并加以比较。该情况下,灯光幻像显著,且比率G(X)min/G(X)max为20%,亮度不均匀没有消除。
本发明的实施方式2的实施例
在本发明的实施方式1的实施例中,使用折射率为1.55的材料来形成光控制构件,但代替该材料而使用折射率为1.58的材料。表2表示出本发明的实施方式2的实施例的光控制构件的评价结果。在此,关于实施例15~28、比较例1、2,与本发明的实施方式1的实施例1~14相同地来制作光控制构件。相对于此,比较例4中,将折射率为1.55的材料作为凸部及基体材料来使用,其他与实施例15相同地来制作光控制构件。如表2所示,若将实施例15~28与比较例1、2、4进行比较,则可获得没有亮度不均的明亮的图像。
在表3中示出了关于如此形成的光控制构件的凸部形状等的评价结果。如表3所示,在此的比较对象是后述的比较例4。如表3所示,在实施例15中,光控制构件的凸部的谷部的倾斜角度为67°,谷部形成的角度为46°。相对于此,比较例4中,谷部的倾斜角度为71°,谷部所构成的角度为38°。
因此,实施例15与比较例4相比,可以进一步减小凸部的谷部所形成的角度。因此,关于平面状的阴模具的切削性,在实施例15中未产生沟顶部的塌陷,但在比较例4中,沟顶部的一部分产生了塌陷。并且,关于自射出成型时的阴模具的剥离性,在实施例15中可容易进行剥离,与此相对,在比较例4中,剥离时需要外力。
[表3]
折射率n | 凸部的谷部的倾斜角度 | 凸部的谷部所构成的角度 | 平面状阴模具的切削性 | 射出成型时阴模具的剥离性 | |
实施例15 | 1.60 | 67° | 46° | ○ | ○ |
比较例4 | 1.55 | 71° | 38° | △ | △ |
本发明的实施方式3的实施例
以下示出实施例中的测定方法及各物性的评价方法。
光线方向转换部将自法线方向入射至入射面的光的方向进行转换的比例,按照如下方式进行测定。另外准备由在进行测定的光控制构件上未设置出光控制部的结构所构成的光线转换能测定用构件。在出光控制部是在光控制构件的出射面上所形成的凸部的情况下,光线转换能测定用构件的出射面是与入射面平行的平滑面。自法线方向将平行光照射至该光线转换能测定用构件的入射面,以浊度值测量计测定出光方向变化的光的比例。此外,通常,出光控制部的光线方向控制能够以通常的计算来预测,在该情况下,直接测定光控制构件的亮度角度分布,由此,也可以计算出光线方向转换部将自法线方向入射到入射面的光的方向进行转换的比例。在本实施例及比较例中,利用依据(JIS K7136)法的方法,使用浊度值测量计(HR-100:村上色彩研究所(股)制)进行测定。
关于自光源入射到光控制构件的入射面的光通过光线方向转换部而到达出光控制部的比例,对光线转换能测定用构件的全光线透过率进行测定,作为其值。作为光线转换能测定用构件,未设置出光控制部以外,以与实施例中所使用的光控制构件相同的方法,来分别制成。
对于实施例及比较例中所使用的光扩散剂来说,以扫描型电子显微镜(SEM)进行观察,使用所获得的照片,实测200个粒子的粒径,由此,计算出数平均粒径、以及相对数平均粒径的标准偏差。
此外,作为粒径分布的指标,以百分率(%)进行表示的变动系数(CV)值按照如下式子求得。
CV=(相对平均粒径的标准偏差/平均粒径)×100
以下的实施例及比较例使用如下结构的照明装置进行评价。光控制构件的出射面侧的凸部是平行排列在出射面上的宽度为0.3mm的垄状,使用设置有沟状的平行的凹部的模具,并以射出成型来形成。对于凸部的详细剖面形状来说,是将以f(X)=cos2α、N=50、Xmin=-25、Xmax=25、直至区域-50~50依次排列而获得的外形,使用全顶点以最小二乘法进行曲线近似的形状。
光控制构件的主面尺寸是707mm×436mm且厚度为2mm。
反射板的材料是发泡PET树脂,反射率为95%。
准备458mm×730mm×35mm的在出射侧具有698mm×长度416mm的矩形的开口部的长方体状的白色A BS树脂制的外壳。
其次,以覆盖处于与所述外壳的出射侧开口部对置的位置上的底部的方式,配置所述反射板。
其次,在所述反射板的出射侧上相隔2mm的间隔与该反射板平行地配置线状光源。作为线状光源1,沿X方向与Y方向平行地配置直径为3mm、长度为700mm的多个冷阴极管,分别相隔22mm的间隔配置16根冷阴极管。
其次,以覆盖开口部的方式配置光控制构件。
自线状光源的中心至光控制构件的距离为15.5mm,相邻的线状光源的中心彼此的距离为25mm。
实施例29
以亨舍尔搅拌机将甲基丙烯-苯乙烯系共聚物树脂颗粒(TX-800S:电位化学工业(股)公司制、折射率nD:1.55)与0.25质量%的甲基丙烯酸甲酯系共聚物颗粒(MBXR-8N:积水化成品工业(股)公司制、数平均粒径8μmm、CV值25%)进行混合后,以射出成型(挤出树脂温度280℃),制成横宽340mm×纵长270mm且厚度2mm的光控制构件。使用该光控制构件来组成所述照明装置,并加以评价。图19中示出评价结果。
实施例30
除了使用0.13重量%的甲基丙烯酸甲酯系共聚物颗粒(MBXR-8N:积水化成品工业(股)公司制、数平均粒径8μmm、CV值25%)外,其余与实施例29相同,制成了光控制构件。使用该光控制构件来组成所述照明装置,并加以评价。图19中示出了评价结果。
实施例31
由亨舍尔搅拌机将苯乙烯系共聚物树脂颗粒(G-100C:东洋苯乙烯(股)公司制、折射率nD:1.59)、与0.5质量%的甲基丙烯酸甲酯系共聚物颗粒(SMX-8V:积水化成品工业(股)公司制、数平均粒径8μmm、CV值22%)进行混合后,以射出成型(挤出树脂温度280℃),制成横宽340mm×纵长270mm且厚度2mm的光控制构件。使用该光控制构件来组成所述照明装置,并加以评价。图19中示出了评价结果。
实施例32
除了使用0.25重量%的甲基丙烯酸甲酯系共聚物颗粒(MBXR-8N:积水化成品工业(股)公司制、数平均粒径8μmm、CV值25%)外,其余与实施例31相同,制成光控制构件。使用该光控制构件来组成所述的照明装置,并加以评价,图19中示出了评价结果。
实施例33
将甲基-苯乙烯系共聚物树脂颗粒(TX-800S:电位化学工业(股)公司制、折射率nD:1.55)射出成型(挤出树脂温度280℃),制成横宽340mm×纵长270mm且厚度2mm的光控制构件。此时,利用成型模具在入射面侧形成波纹面。使用该光控制构件来组成所述的照明装置,并加以评价。图19中示出了评价结果。
比较例5~8
比较例5、6使用将光线方向转换材料分散到基体材料中的横宽340mm×纵长270mm且厚度2mm的板来代替光控制构件。
比较例7、8使用横宽340mm×纵长270mm且厚度2mm的板来取代光控制构件,且在入射面侧形成波纹面。
而且,比较例5~8的装置在射出侧不具有凸部,而为平滑面。
图19中示出了这些比较例5~8的评价结果。
本发明的实施方式4的实施例
在本发明的实施方式4的实施例中,与本发明的实施方式1的实施例大致相同,但是,在实施例34~36、比较例9~11的任何一种情况下,都各相隔22mm的间隔配置16根冷阴极管。
其次,以覆盖开口部的方式配置光控制构件2。所述光控制构件在所述线状光源1的射出侧,以14mm的间隔与该反射板4平行。在该光控制构件的尺寸来说,Y方向的长度为707mm,X方向的长度为436mm,不包括垂直于X方向与Y方向的厚度方向的凸部高度的厚度即自该光控制构件的入射面至凸部底部的厚度T为2mm。
实施例34~36的各模具的沟部的形状是表4中所示的N、f(X)、Xmin、Xmax所共通的形状。因此,将具有根据所决定的斜度Φ与X方向的宽度ai的各区域的-N~N,同样依据表4所示的区域的顺序进行排列,且以最小二乘法将各凸部的整个区域近似成为曲线。作为用于进行近似的点,使用凸部的两端部2点及各区域的所有接点(2N)的点。
并且,实施例34如图20所示,在光控制构件2的平坦的入射面侧,在与出射面的垄状凸部3正交的方向上形成条纹状的反射图形印刷。而且,在实施例34~36中,作为反射构件的涂敷方法,使用丝网印刷法,作为反射构件的油墨,使用含有氧化钛的尿烷系油墨。使用该油墨的光控制构件的反射构件的反射率为95%。
实施例35如图21所示,在光控制构件2的平坦的入射面侧,形成点状的反射图形印刷。反射构件的涂敷方法和反射构件的油墨方法与实施例34相同。
实施例36如图22所示,在光控制构件2的平坦的入射面侧,在与形成在出射面上的垄状的凸部3相同方向上形成条纹状的反射图形印刷。印刷方法、反射油墨及各个条纹的宽度及间距与实施例35的情况相同。
作为比较例9~11,在出射面上形成有顶角为90°的垄状的棱镜的棱镜片的平坦的入射面侧,形成与实施例34~36相同的反射图形印刷,并将棱镜以与线状光源平行的方式进行配置。从正面方向进行观察的结果是,在线状光源的正上方部分,亮度的降低变大,并且,面内的亮度不均变大。
表4中示出该状态下的评价结果。此外,表5简单地总结了出射面侧的垄状的凸部的特征与反射图形的特征。如表4所示,若将实施例34~36与比较例9~11进行比较,则可以知道能够获得没有亮度不均的明亮图像。
[表4]
注1)凸部区域编号:依区域编号0,-1,-2,-N,N-1,...1顺序排列的。
正面出光比例是指在与出射面的法线方向构成30度以内的角度的范围内出射的光线与全部出射光的比例。
[表5]
本发明的实施方式5的实施例
实施例37~39、41~49、51的第2光线方向控制单元是通过以下的步骤来制作。形成于出射面的垄状的凸部2,是使用利用切削加工来平行且连续地制成宽度0.3mm的沟状的凹部的模具来形成的。将折射率1.55的紫外线硬化树脂涂敷到所述模具的切削面上,在其上叠层作为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的折射率1.549的纵长436mm、横宽707mm、厚度0.1mm的透明树脂薄膜(除了实施例51),自该透明树脂薄膜的上方照射紫外线,使所述紫外线硬化树脂硬化。
此外,实施例37~39、41~49及51的第1光线方向控制单元按照以下的步骤进行制作。第1光线方向控制单元3,是使用利用切削加工来平行且连续地制成宽度0.1mm的沟状的凹部的模具而形成的。将折射率1.55的紫外线硬化树脂涂敷在所述模具的切削面上,并在其上叠层作为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的折射率1.549的纵长436mm、横宽707mm、厚度0.1mm的透明树脂薄膜,并自该透明树脂薄膜上方照射紫外线,使所述紫外线硬化树脂硬化。
在为板状结构物的情况下,通过粘着剂将形成有所述第1光线方向控制单元的薄膜在厚度2mm的树脂板表面密接于单面上,或将形成有第2光线方向控制单元的薄膜密接于单面,或使形成有第1光线控制单元的薄膜与形成有第2光线方向控制单元的薄膜的这二者光学性密接于双面上来获得。除了实施例51外,使用透明的丙烯板。
实施例51使用含有0.04Wt%的硅氧烷系共聚物粒子(图斯帕尔120:GE东芝SILICON(股)制、数平均粒径2μm、CV值3%)作为光扩散材料的微粒的成型板来取代透明树脂板,制作具有第1光线方向控制单元的构件。
实施例40、50的第1光线方向控制单元与第2光线方向控制单元按照以下步骤进行制作。首先,利用切削加工将第1光线方向控制单元反转的阴模具,平行且连续地制成宽度0.1mm的沟状的凹部。在与此正交的方向上利用切削加工将第2光线方向控制单元反转的阴模具,连续地制作成宽度0.3mm的沟状的凹部。
将折射率1.55的紫外线硬化树脂涂敷在所述模具的切削面上,在其上叠层作为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的折射率1.549的纵长436mm、宽707mm、厚度0.1mm的透明树脂薄膜,自该透明树脂薄膜上方照射紫外线,使所述紫外线硬化树脂硬化。之后,通过粘着剂将形成了所述第1光线方向控制单元及第2光线方向控制单元的薄膜光学性密接于厚度2mm的透明丙烯板表面上。
作为比较例12~15,表6中示出了配置仅具有第2光线方向控制单元的光控制构件的结果。自正面方向观察的结果是,正面方向的亮度降低。
表6中示出了各实施例及各比较例的结构与亮度测定的结果。
结构1:第1光线方向控制单元形成在板状结构物上,第2光线方向控制单元也形成在同一板状结构物上
结构2:第1光线方向控制单元形成在板状结构物上,第2光线方向控制单元形成在不同的板状结构物上
结构3:第2光线方向控制单元形成在板状结构物上,第1光线方向控制单元形成在不同的板状结构物上
配置1:朝向出射面侧,依线状光源、第1光线方向控制单元、第2光线方向控制单元的顺序而配置
配置2:朝向出射面侧,依线状光源、第2光线方向控制单元、第1光线方向控制单元的顺序而配置
配置3:第1光线方向控制单元与第2光线方向控制单元是形成于同一结构物的同一面上
表示C、K、A4的情况下,其单位第1光线方向控制单元依照下式的h是距离结构体的底面的高度,hmax表示最大高度
<凸部区域编号>
类型1:区域编号i是自凸部的端线至端缘依升顺序或降顺序排列的。
类型2:是在区域编号0,-1,-2...-N之后,依N,N-1...1的顺序排列的。
类型3:51个区域是依如下区域编号顺序排列的。
<-25,-24,...,-14,-13,-6,-5,...,-2,-1,-12,-11,...,-8,-7,0,7,8,...,11,12,1,2,...,5,6,13,14,...24,25>
注1)高斯分布
作为比较例16,实施使用通常的含微粒的光扩散板取代该光控制构件的情况下的评价。在此情况下,正面方向的亮度降低。此外,将透过型液晶面板载放在该照明装置的射出侧,作为图像显示装置,从正面进行观察。其结果是,所获得的图像与使用所述实施例37的照明装置的情况相比较,非常暗。
此外,在制作具有实施例39的出射面的凹凸及入射面的凹凸的阴模具后,在温度60℃、湿度80%的气氛下,使用吸水率为0.4%的材料和2%的材料,利用射出成型制作图31所示的板厚2mm的板状结构物。在温度45℃、湿度90%Rh的气氛下放置2个板状结构物的结果是,以吸水率2%的材料制作的板状结构物的扭曲量为1.9mm,与此相对,以吸水率0.4%的材料制作的板状结构物的扭曲量为0.8mm。在此,扭曲量是在将被测定物放置在平板上时离与平板对置的面的平板的最大高度。
本发明的实施方式6的实施例
作为本发明的实施方式6的实施例,使用搭载在市售的液晶显示装置(索尼(股)公司制商品名KDL-L32HVX)的背光单元的基本构造来进行评价。顺着图33说明所述背光单元的结构。在具有X方向的长度为438mm、Y方向的长度为758mm、垂直于X方向与Y方向的厚度方向的长度为19mm的开口部的长方体状的外壳中,以覆盖处于与所述外壳的射出侧的开口部对置的位置的底部的方式,在射出侧配置X方向的长度为714mm、Y方向的长度为398mm的反射板4。
其次,在所述反射板的射出侧,相隔3mm的间隔与该反射板平行地配置线状光源。线状光源1是直径为3mm且长度为700mm的16根冷阴极管,沿X方向平行于Y方向地各21.5mm的间隔进行配置。
其次,以覆盖开口部的方式配置本发明的实施方式6的光控制构件2。所述光控制构件在所述线状光源1的出射侧隔开13mm的间隔与该反射板4平行地配置。对于该光控制构件的尺寸来说,Y方向的长度为732mm,X方向的长度为407mm,不包括垂直于X方向与Y方向的厚度方向的凸部的高度的厚度即自该光控制构件的入射面至凸部底的厚度T为2mm。
自线状光源1的中心至光控制构件2的H为14.5mm,相邻的线状光源1的中心彼此的距离D为25.0mm。
光控制构件的制作
本发明的实施方式6的实施例中所使用的光控制构件的特征为:在与线状光源对置的光控制构件的入射面侧形成平坦的面,在出射面侧形成由式(2)至式(8)所导出的垄状的凸部,所述光控制构件按照如下方式进行制作。
(1)首先,利用切削加工来平行且连续地形成宽度0.3mm的凹沟状的形状,以制作模具,而该凹沟状形状是由f(X)=cosα、N=50、Xmin=-25.0、Xmax=25.0并根据式(2)至式(8)所导出的进行曲线近似的形状。其次,将折射率为1.55的紫外线硬化树脂涂敷在所述模具的切削面上,并在其上重叠通过射出成型所制作出的纵长407mm、横宽732mm、厚度2mm的(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂板(使用树脂:电气化学工业(股)公司制商品名“TX聚合物”TX-800S、折射率1.549),并自该透明树脂板的上方照射紫外线,使所述紫外线硬化树脂硬化,从而获得形成有垄状的凸部的光控制构件(B-1)。关于所获得的光控制构件(B-1),当测定g(X)min/g(X)max时为0.87。
(2)利用以所述(1)制作的模具,将折射率1.55的紫外线硬化树脂涂敷在所述模具的切削面上,并在其上重叠纵长407mm、732mm、厚度2mm的(甲基)丙烯-苯乙烯共聚物树脂板,该树脂板是利用由将光扩散性微粒(GE东芝LILICON(股)制商品名“图帕斯尔”2000B、折射率:1.420)0.15质量部添加到所述(甲基)丙烯-苯乙烯共聚物透明树脂板中并通过射出成型而制成,并自该透明树脂板上方照射紫外线,使所述紫外线硬化树脂硬化,从而获得形成有垄状的凸部的光控制构件(B-2)。关于光控制构件(B-2),当测定g(X)min/g(X)max时为0.92。
(3)此外,利用以所述(1)制作的模具,将折射率1.55的紫外线硬化树脂涂敷在所述模具的切削面上,并在其上重叠纵长407mm、横宽732mm、厚度2mm的(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂板,该树脂板是通过将光扩散性微粒(GE东芝SILICON(股)制商品名“图帕斯尔”2000B、折射率:1.420)1.0质量部添加在所述(甲基)丙烯-苯乙烯共聚物透明树脂板中并通过射出成型而制成,并自该树脂板的上方照射紫外线,使所述紫外线硬化树脂硬化,从而获得形成有垄状的凸部的光控制构件(B-3)。对所获得的光控制构件(B-3)测定g(X)min/g(X)max时为0.95。
突起的影子的评价及亮度测定
(a)关于由突起导致的影子,以目视来进行评价,表7中示出其结果。
(b)关于表示照明装置的亮度的正面亮度,利用色彩亮度计(TOPCON(股)公司制BM-5)进行测定,表7中示出其结果。
实施例52
使用丙烯树脂(库拉雷(クラレ)(股)公司制商品名“PARAGLASS”透明板6mmt)来代替被搭载在所述液晶显示装置(索尼(股)公司制商品名KDL-L32HVX)的背光单元所附的突起,将利用旋盘对图38A所示的X-Y剖面形状为圆形的直径3mm、前端直径φ1mm的突起进行切削加工而制作的形状,使用双面胶带贴附固定在所述照明装置上。安装位置如图36所示,为线状光源的中间位置。
在与光控制构件(B-1)进行组合时,在突起与光控制构件的接触的位置上,看不到因突起而导致的影子。此外,如表7所示,测定亮度为较高的值,亮度不均的改良效果也很好。
实施例53
使用实施例52的突起与光控制构件(B-2)组合,与实施例52同样地进行评价。在突起与光控制构件接触的位置上,与实施例52同样地也看不到因突起所引起的影子。此外,如表7所示,测定亮度也是较高的数值,亮度不均的改良效果也良好。
比较例17
使用搭载在所述液晶显示装置(索尼(股)公司制商品名KDL-L32HVX)的背光单元所附突起(白色不透明:形状与实施例52相同),并与光控制构件(B-1)组合进行评价。其结果是,在突起与光控制构件的相接触位置上,明显产生起因于突起的影子。
比较例18
使用比较例17的突起与光控制构件(B-3)进行组合。光控制构件(B-3)与比较例17的光控制构件(B-1)相比,含有多量的光扩散性微粒,因此,在突起与光控制构件的相接触位置上,虽不能够识别因突起而产生的影子,但如表7所示,测定亮度为较低的数值。即,可以说无法兼顾亮度与画质的平衡。
比较例19
取代搭载在所述液晶显示装置(索尼(股)公司制商品名KDL-L32HVX)的背光单元所附的突起,使用丙烯树脂(库拉雷(股)公司制商品名“PARAGLASS”透明板6mmt),将利用旋盘对图38B所示的X-Y剖面形状为圆形且前端直径φ3mm的突起进行切削加工而制作完成的形状,使用两面胶带贴附固定在所述照明装置上。安装位置如图36所示,为线状光源的中间位置。
在与光控制构件(B-1)进行组合时,在突起与光控制构件的相接触位置上,明显确认有因突起而产生的影子。即,判明当突起的前端直径超过φ1mm时,会对画质产生不良影响。
[表7]
项目 | 实施例52 | 实施例53 | 比较例17 | 比较例18 | 比较例19 |
正面亮度(cd/cm<sup>2</sup>) | 7830 | 7430 | 7830 | 6930 | 7830 |
亮度面内均匀性 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
突起的影子 | 无 | 无 | 有 | 无 | 有 |
光控制板 | B-1 | B-2 | B-1 | B-3 | B-1 |
光扩散性微粒含有量(质量部) | 无 | 0.15 | 无 | 1.0 | 无 |
突起的前端部直径(mm) | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 |
突起的光透过性 | 透明 | 透明 | 不透明 | 不透明 | 透明 |
本发明的实施方式7的实施例
对于光扩散板来说,使用设置有沟状的平行的凹部的模具,将甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物挤出成型,得到单面上具有凸部的主面尺寸为707mm×436mm且厚度为2mm的光扩散板。凸部的形状是宽度0.3mm、深度0.2mm的垄状。
对于反射板来说,使用设置有沟状的平行的凹部的模具,将甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物挤出成型,获得单面上具有凸部的主面尺寸为695mm×412mm、且厚度为2mm的树脂板。凸部的形状是宽度1mm、顶角40度的棱镜状。在该棱镜上较薄地涂敷粘接剂,放上厚度0.5mm的发泡PET树脂,加压并进行贴合而做成反射板。反射板的反射率是95%。
准备X方向的长度为458mm、Y方向的长度为730mm、垂直于X方向与Y方向的厚度方向的长度为35mm且在出射侧具有X方向的长度为698mm、Y方向的长度为416mm的矩形开口部的长方体状的白色的A BS树脂制的外壳。
其次,以覆盖处于与所述外壳的出射侧的开口部对置的位置的底部的方式,配置所述反射板。
其次,在所述反射板的出射侧相隔2mm的间隔与该反射板平行地配置线状光源。作为线状光源1,沿X方向与Y方向平行地配置直径为3mm、长度为700mm的多个冷阴极管。各相隔22mm的间隔配置16根冷阴极管。
其次,以覆盖开口部的方式配置光扩散板。自线状光源的中心至光扩散板的距离为15.5mm,相邻的线状光源的中心彼此的距离是25mm。
作为正面亮度,测定相对于正面方向为±15度以内的亮度。测定步骤如下。首先,在距照明装置的测定点500mm的位置上设置亮度计。其次,在与X轴平行的平面内,将从测定点到亮度计的距离保持为500mm,并且以不移动亮度计的测定点的方式改变亮度计的位置及斜度,来测定在各角度上的亮度。所述角度是相对于扩散板的法线方向,处于-15至15度范围内,角度间隔为1度。此外,亮度计的视角为1度。其次,取所述各角度的亮度测定值的平均值,作为±15度的亮度。若以此方法来测定实施例的正面亮度,则为8250cd/m2。
此外,将液晶显示元件重叠在光扩散板上,由此,可获得作为图像显示装置的液晶显示装置。在该图像显示装置中,可确认亮度较高且品质高的图像。
作为比较例,利用甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的射出成型,在具有平滑的主面的尺寸为695mm×412mm且厚度为2mm的树脂板的主面的一个上较薄地涂敷粘接剂,放上厚度0.5mm的发泡PET树脂,进行加压贴合而作成反射板,此外,其他条件均相同,来制成照明装置。若以同样的方式测定正面亮度,则为7420cd/m2。此外,在光扩散板上重叠液晶显示元件,获得作为图像显示装置的液晶显示装置。若确认图像,则与实施例相比较为较暗的图像。
产业上的可利用性
本发明的照明装置对构成液晶显示装置等的显示装置是有用的。
Claims (12)
1.一种照明装置,其中,
具有由X方向与垂直于X方向的Y方向构成的矩形的出射面,
具有反射板、多个线状光源、板状的光控制构件,
所述反射板与所述X方向及Y方向平行地配置,
所述线状光源配置在所述反射板的出射面侧的平行于所述X方向及Y方向的一个假想平面内,
并且,该线状光源以长度方向与Y方向平行的方式配置,并且,沿X方向等间隔地排列,
所述光控制构件配置在所述排列的线状光源的出射面侧,并且,主面与排列着线状光源的所述假想平面平行,
该光控制构件的主面由与线状光源对置并且接收来自该线状光源的光的入射面、和使所述入射面所接收的光出射的出射面构成,
所述出射面在表面上形成多个垄状的凸部,
该凸部以位于顶部的垄状的棱线与Y方向平行的方式形成,并且,沿X方向排列,其特征在于,
将所述线状光源的中心间的距离设为D,将任意的所述线状光源的中心与所述光控制构件的距离设为H,将自该线状光源入射到光控制构件的光的表示X方向的位置坐标X上的朝向出射面的法线方向的出光强度的函数设为f(X),此处,将光源位置设定为X=0,
g(X)=f(X-D)+f(X)+f(X+D) (1)时,
在-D/2≤X≤D/2的范围内,作为g(X)的最小值的g(X)min与作为最大值的g(X)max的比g(X)min/g(X)max为0.6以上,
X的最小值Xmin在-3.0D≤Xmin≤-0.5D的范围内,最大值Xmax在0.5D≤Xmax≤3.0D的范围内,其中,Xmin及Xmax是f(X)的值以X=0的线状光源附近为中心进行衰减而实质变为0时的两端的坐标,
任意的凸部的与Y方向垂直的剖面形状由用下式表示的(2N+1)个的斜度不同的区域-N~N构成:
δ=(Xmax—Xmin)/(2N+1) (2)
Xi=i×δ (3)
αi=Tan-1(Xi/H) (4)
β=Sin-1((1/n)sinαi) (5)
γi=Sin-1((1/n2)sinαi) (6)
ai∝f(Xi+T·tanγi)·cosΦi·cosβi/cosαi/cos(φi-βi) (7)
Φ1=Tan-1((n·sinβi)/(n·cosβi-1)) (8)
其中,N:自然数
i:-N至N的整数
n:光控制构件的凸部的折射率
n2:光控制构件的基体材料的折射率
ai:区域i的X方向的宽度
Φi:相对于区域i的出射面的斜面的斜度
T:从光控制构件的入射面到凸部的底部的厚度。
2.如权利要求1的照明装置,其特征在于,
表示所述凸部的与Y方向垂直的剖面形状的区域-N~N以X轴的位置坐标的顺序排列。
3.如权利要求1的照明装置,其特征在于,
所述凸部的与Y方向垂直的剖面形状是将形成该凸部的(2N+1)个的斜度不同的区域中至少一组相邻的两个区域的形状以曲线进行近似后的形状。
4.如权利要求1的照明装置,其特征在于,
在平行于X方向与光控制构件的主面的法线方向的剖面内,在相对于出射面的法线方向成30度以内的角度的范围出射的光的比例是全部出射光的50%以上。
5.如权利要求1~4的任意一项的照明装置,其特征在于,
所述凸部由折射率为1.58以上的材料构成。
6.如权利要求1~4的任意一项的照明装置,其特征在于,
在所述光控制构件上设置转换光线方向的光线方向转换部,
所述光线方向转换部将自法线方向入射到入射面的光的80%至10%的光的方向进行转换,并且,
自所述线状光源入射到所述入射面的光的80%以上通过所述光线方向转换部而到达形成于所述出射面的凸部。
7.如权利要求1~4的任意一项的照明装置,其特征在于,
所述入射面在表面形成反射构件,
将来自所述线状光源的光的5~20%反射到光源侧。
8.如权利要求1~4的任意一项的照明装置,其特征在于,
所述光控制构件具有起到第1光线方向控制单元的功能的、与所述凸部不同的其它凸部,
所述凸部相对于所述其它凸部起到第2光线方向控制单元的功能,
所述反射板相对于线状光源在与发光面对置的一侧,平行于所述X方向及Y方向地配置,
所述第1光线方向控制单元配置在比配置有所述线状光源的假想平面更靠近出射面一侧,以使在所述第1光线方向控制单元与所述第2光线方向控制单元的这二者上接收来自所述光源的光,
所述第1光线方向控制单元使所接收的光折射并对光的Y轴方向的分散进行聚光,使其通过出射面侧,
所述第2光线方向控制单元对所接收的光进行反射并折射,提高光的X轴方向的位置均匀性,使其通过出射面侧。
9.如权利要求1~4的任意一项的照明装置,其特征在于,
具备与所述光控制构件相接触并保持该光控制构件的突起,
所述突起由透过性材料构成,突起的X-Y剖面为圆形形状,与光控制构件相接触的突起前端部的直径为1mm以下。
10.如权利要求1~4的任意一项的照明装置,其特征在于,
所述反射板、线状光源、光控制构件朝向所述出射面侧以反射板、线状光源、光控制构件的顺序配置,
所述反射板及所述光控制构件的主面的外周是平行于所述XY平面的矩形,
所述反射板的主面的出光侧表面的整个面是平行于所述X轴并且沿着所述Y轴的规则的凹状以及/或凸状的条纹形状。
11.一种光控制构件,其特征在于,
是权利要求1~4的任意一项的照明装置中所具有的光控制构件。
12.一种图像显示装置,其特征在于,
在权利要求1~4的任意一项的照明装置的出射面侧设置有透过型显示元件。
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