CN101013218B - 光控制片和面光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明是用于使从光源射出的光均一化和/或会聚的光控制片，其具备透镜部，该透镜部是筒状单位透镜以使透镜面位于射出侧的方式平行排列许多而构成的。筒状单位透镜的透镜面的、和该单位透镜的长度方向垂直的方向的截面呈非对称形状。上述单位透镜的透镜面具有由平面形成的平面部、和由圆筒面的一部分形成的曲面部。

Description

光控制片和面光源装置

技术领域

本发明涉及液晶显示装置等的照明采用的光控制(light-controlling)片和面光源装置。

背景技术

作为从背面给透过型液晶显示器等照明的面光源，提出并实际使用了各种方式的面光源装置。在面光源装置中，主要有边光型和正下型。这在将不是面光源的光源变换成面光源的方式中是不同的。

例如在正下型的面光源装置中，从其背面采用并列的冷阴极管导入光线。适当地空出冷阴极管和LCD面板等透过型显示元件的距离，在它们之间采用扩散板，而且组合使用多个会聚光线的板。

在这样的已有方式中，需要的光学板的张数多，会聚特性不够。因此，为了补偿会聚特性，改善LCD面板，使得对于来自斜向的入射光也不会降低画质。

但是，在这一方式中，光的利用效率下降，而且LCD面板的结构也复杂，存在成为导致成本增加主要原因的问题。

特别是根据是否是接近冷阴极管的部分(最接近冷阴极管的位置还是最接近并排的冷阴极管的间隙部分的位置)，容易产生光强(亮度)不均(亮度不均)。另一方面，如果为了抑制该不均而增大冷阴极管和LCD面板的间隔，则显示器的厚度会变厚。而且，如果为了抑制不均而增强扩散，限制透过量，则光的利用效率会下降。

作为现有技术文献，存在例如特开平05—119703号公报和特开平11—242219号公报。在这些公报中记载的面光源装置中，通过设置遮光部分(遮光帘，遮光网点层)来维持光强(亮度)的均一性。但是，在这种方法中，如上所述，光的利用效率会降低。

此外，在例如特开平06—347613号公报中也提出了使用在两面上设置双凸透镜的板的方式。这是用于执行两个方向的扩散控制的结构，没有会聚光线的功能。因此，由于和冷阴极管的位置关系而在LCD面板的每个位置上光轴 产生偏移，从而存在根据观察屏幕的位置而产生亮度不均的问题。

而且，在特开昭63—318003号公报中，公开了通过并列配置许多三角棱镜来会聚光线的薄膜。但是，特开昭63—318003号公报中记载的具有三角棱镜的薄膜除射出角度0度附近的亮度峰值外，在约60～80度的大射出角度方向上还存在第2亮度峰值，在黑显示时，存在泄漏的光变多、对比度变差的问题。而且，在特开昭63—318003号公报记载的具有三角棱镜的薄膜中，存在在垂直视角和水平视角两方上视角特性产生急剧变化、亮度变化激烈的问题。

此外，以前的面光源装置在面光源的射出面的法线方向上具有保持峰值的射出特性，对于多从正面至上方观察的情况的电视等用途来说，不能说视角特性是最合适的，存在光的利用效率差的问题。

发明内容

为了解决这些问题而提出本发明。本发明的目的是，提供一种光控制片和面光源装置，其能够与观察屏幕的位置无关地进行没有不均的均一照明，特别是在大射出角度方向时亮度变化也平缓。或者，本发明的目的是，提供一种光控制片和面光源装置，其能够与观察屏幕的位置无关地进行没有不均的均一照明，并具有适合于从特定方向观察的视角特性。

本发明利用以下的解决手段解决上述问题。而且，为了容易理解，附加和本发明的实施方式对应的符号进行说明，但本发明并不受该符号的限制。

本发明是用于使从光源射出的光均一化和/或会聚(converge)的光控制片(14、24)，其特征在于，具备透镜部，该透镜部是筒状单位透镜(141)以使透镜面位于射出侧的方式平行排列许多而构成的，筒状的单位透镜的透镜面(141D、141U)的、和该单位透镜的长度方向垂直的方向的截面呈现非对称形状。该光控制片用在例如正下型的面光源装置中。

根据本发明，通过筒状的单位透镜的透镜面(141D、141U)的、和该单位透镜的长度方向垂直的方向的截面呈现非对称形状，从而能够与观察屏幕的位置无关地进行没有不均的均一照明。

更具体地说，例如上述单位透镜(141)的透镜面具有由平面形成的平面部(141D)、和由圆筒面的一部分形成的曲面部(141U)。此时，能够得到提高正面方向的亮度的效果和使亮度变化平缓的效果。

优选的是，在和上述单位透镜的长度方向垂直的、上述单位透镜的并列配 置方向上，上述平面部(141D)的宽度和上述曲面部(141U)的宽度在1：1～1：1.5的范围内。此时，能够得到的效果是，使射出角度0度附近的亮度不会大大地下降，使亮度变化平缓，抑制不需要的亮度峰值。

而且，优选的是，上述单位透镜的透镜面的突出高度(H)和上述单位透镜的并列配置间距(P)的比值在1：2～1：2.5的范围内。此时，能够进一步得到下述效果，即，使射出角度0度附近的亮度不会大大地下降，使亮度变化平缓，抑制不需要的亮度峰值。

而且，优选的是，上述曲面部(141U)配置在垂直(铅直)方向上方侧。此时，对于上方的视角特性，能够得到平缓的视角变化。相对而言，因为平面部(141D)配置在垂直方向下方侧，所以对于下方的视角特性变化变大，但因为几乎不从下方观察显示装置，所以由于这样的平面部的作用，就能防止射出角0度附近的亮度大大地下降。

而且，优选的是，上述单位透镜(141)的透镜面具有由光滑连接上述平面部和上述曲面部的曲面构成的顶部(T)。此时，能够使亮度变化更加平滑，而且能够防止给和光控制片重叠的其它片等造成损伤。上述顶部(T)的曲率半径通常比上述曲面部的曲率半径小。

或者更具体地说，上述单位透镜(241)的透镜面具有：由圆筒面的一部分形成的配置在垂直方向上方侧的上面部(241U)、由圆筒面的一部分形成的配置在垂直方向下方侧的下面部(241D)、和由光滑连接上述上面部和上述下面部的曲面构成的顶部(241T)，上述上面部、上述下面部和上述顶部中任何一个面的曲率半径都是不相同的。此时能够执行更加没有不均的均一照明。

优选上述顶部(241T)的曲率半径最小，上述下面部(241D)的曲率半径最大。此时，在保持高的正面亮度的同时，能够使观察频率高的上方的亮度变化平滑。而且，在能够防止重叠配置的片等遭受损伤的同时，能够防止顶部(241T)的缺损。

而且，优选的是，上述顶部(241T)的曲率半径在0.02mm以上0.08mm以下。此时，能够减少在射出角度为50°以上的大射出角度方向上射出的不需要的峰值，还能够确保顶部的强度，防止顶部缺损。

而且，优选的是，在上述单位透镜(241)的并列配置间距为P，在和上述单位透镜的长度方向垂直的上述单位透镜的并列配置方向上，上述顶部 (241T)的宽度为WT时，满足0.05mm<P<0.5mm的关系，并且满足0.025<WT/P<0.25的关系。此时，能够减少在射出角度为50°以上的大射出角度方向上射出的不需要的峰值。还能够抑制波纹的发生。

并且，具有上述任一特征的光控制片优选由1种热塑性树脂形成。此时，能够提高耐环境性和/或能够提高耐光性。

本发明是从背面给透过型显示部(11)照明的面光源装置，其特征在于具备：具有多个并排的光源的光源部(12，13)、和具有以上任一特征的光控制片(14，24)。

本发明是用于使从光源射出的光均一化和/或会聚的光控制片，其特征在于，具备透镜部，该透镜部是筒状单位透镜(441)以使透镜面位于射出侧的方式平行排列许多而构成的，筒状的单位透镜的透镜面(441D、441U)的、和该单位透镜的长度方向垂直的方向的截面呈现非对称形状，上述单位透镜(441)的透镜面具有由多种椭圆筒面的各一部分形成的多个曲面部(441D、441U)。该光控制片也用在例如正下型的面光源装置中。

根据本发明，由于筒状的单位透镜的透镜面(441D、441U)的、和该单位透镜的长度方向垂直的方向的截面呈现非对称形状，照明光的射出方向偏转，能够与观察屏幕的位置无关地进行没有不均的均一照明。特别是由于单位透镜(441)的透镜面具有由多种椭圆筒面的各一部分形成的多个曲面部(441D、441U)，除使照明光偏转的作用之外，还防止亮度不均，能够进一步与观察屏幕的位置无关地进行没有不均的均一照明。

优选上述单位透镜的透镜面具有：由椭圆筒面的一部分形成的配置在垂直方向上方侧的上面部、和由椭圆筒面的一部分形成的配置在垂直方向下方侧的下面部，上述上面部和上述下面部是互不相同的形状。此时能够控制上下方向的射出特性。

更加优选的是，在和上述单位透镜的长度方向垂直的、上述单位透镜的并列配置方向上，上述上面部的宽度比上述下面部的宽度厚。此时，能够增大向正面至上方方向射出的照明光的光量。

本发明是从背面给透过型显示部(411)照明的面光源装置，其特征在于具备：具有多个并排的光源的光源部(412，413)、和具有以上任一特征的光控制片(414)。

此时，优选的是，在比上述光控制片靠观察侧，还配置种类和该光控制片相同或不同的至少1张光学片。

更加优选的是，设置在比上述光控制片靠观察侧的上述光学片中的1张是偏振分离片。

附图说明

图1是表示本发明的透过型显示装置的第1实施方式的分解立体图。

图2是表示图1的光控制片的结构的立体图。

图3是图2的光控制片的S1-S2线截面图。

图4是将图2的光控制片的垂直方向的亮度分布和比较例的亮度分布进行比较所示出的图表。

图5是将图2的光控制片的水平方向的亮度分布和比较例的亮度分布进行比较所示出的图表。

图6是将光控制片的第2实施方式的垂直方向的亮度分布和比较例的亮度分布进行比较所示出的图表。

图7是光控制片的第3实施方式的、和图3相同的截面图。

图8是将图7的光控制片的垂直方向的亮度分布和比较例的亮度分布以及光控制片的第2实施方式的亮度分布进行比较所示出的图表。

图9是表示平面部和曲面部的宽度比WD：WU以及单位透镜的透镜面突出高度和单位透镜的并列配置间距之比H：P变化时的、光控制片的垂直方向亮度分布的差异的图表。

图10是表示本发明的透过型显示装置的其它实施方式(第4实施方式)的分解立体图。

图11是表示图10(第4实施方式)的光控制片的结构的立体图。

图12是图11的光控制片的S1-S2线截面图。

图13是说明入射到图11的光控制片上的光的行进方式的图。

图14是表示刚通过光控制片之后的照明光的分布的图。

图15是表示本发明的光控制片的第5实施方式的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在附图中，为了容易理解，适当夸张地示出各构成部件的大小和形状。

图1是表示本发明的透过型显示装置的第1实施方式的分解立体图。如图1所示，透过型显示装置10具有LCD面板11、反射板12、发光管13、光控制片14、反射型偏振片15和乳白板16。

透过型显示装置10是从LCD面板11的背面给形成在LCD面板11上的图像信息照明并显示的装置。从背面给LCD面板11照明的面光源装置包括：反射板12、发光管13、光控制片14、反射型偏振片15和乳白板16。

LCD面板11由所谓的透过型液晶显示元件形成，能够以30英寸的大小进行800×600点的显示。

在本实施方式中，使用发光管13的长度方向作为水平方向，使用排列发光管13的方向作为垂直方向。

发光管13是构成面光源装置的光源部的线光源的冷阴极管。在本实施方式中，以约75mm的间隔等间隔地并列排列6个发光管13。

在发光管13的背面，设置有反射板12。反射板12以支持各发光管13的方式，设置在各发光管13的和光控制片14相反一侧(背面侧)的整个面上。反射板12具有扩散反射从各发光管13向背面侧前进的照明光并使之朝向光控制片14的方向(射出方向)的功能。由于反射板12的该功能，使得入射光照度接近均匀。

反射型偏振片15是不使视角变窄地使亮度上升的偏振分离片，配置在LCD面板11和光控制片14之间。在本实施方式中，使用DBEF(住友3M株式会社制)作为反射型偏振片15。

乳白板16是具有无指向性的光扩散特性的扩散板，配置在光控制片14的光源侧。

图2是光控制片14的立体图。如图2所示，光控制片14为了降低从发光管13射出的光的亮度不均并使光的亮度均一化，在射出侧形成有使光线会聚后射出的筒状(棒状)单位透镜141。单位透镜141的透镜面是组合平面部和曲面部的形状，在光控制片14的射出侧表面上，平行地排列配置有许多这样的单位透镜141。在本实施方式中，排列单位透镜141的方向和排列发光管13的方向一致(参照图1)。

而且，本实施方式的光控制片14由折射率1.49的透明PMMA(丙烯酸树脂)挤压成型而成。不过，光控制片14不局限于PMMA，可以适当选择使 用具有透光性的其它热塑性树脂。或者光控制片14也可以采用UV固化树脂由称为UV成型的方法制作。

图3是图2的光控制片14的S1-S2线截面图。图3示出的是和在使用状态下切断的情况相同的配置。即，图中的上下方向是使用状态下的垂直(上下方向)方向。而且图中的左方是射出侧。

以顶部T为基准，单位透镜141的透镜面具有位于其上侧的上侧形状部141U和位于其下侧的下侧形状部141D。

下侧形状部141D形成为带状平面部141D，即从最深位置A到顶部T的垂直方向宽度为0.09mm，也就是说，在图3所示的截面中，上下方向的宽度WD＝0.09mm。在本实施方式中，平面部141D以相对于垂直方向46度的角度形成。

这里，将作为观察光控制片14整体时光控制片14的平面方向定义的面定义为片平面。在本实施方式中，该片平面和光控制片14的入射侧的表面平行。而且，在以下的说明中，射出角度指的是射出光和片平面的法线所成的角度。

上侧形状部141U是，在图3所示的截面中，从位于最深位置A正上方0.189mm的位置的相邻最深位置B到上述顶部T的、半径0.195mm的圆筒面部(圆筒曲面的一部分)。此时，上侧形状部141U的上下方向的宽度WU＝0.099mm。因此，从和片平面平行的垂直方向来看，单位透镜141中所占的平面部的宽度和曲面部的宽度之比是WD∶WU＝1∶1.1。

这里，对本实施方式的光控制片14执行实验，用于确认形成圆筒面部作为上侧形状部141U、形成平面部作为下侧形状部141D所取得的效果。具体地讲，在面光源装置中采用光控制片14，测定亮度分布。而且，提供具有三角棱镜的比较例，同样在面光源装置中采用，测定亮度分布。亮度分布的测定在取下LCD面板11和反射型偏振片15的状态下执行。

图4是将本实施方式的光控制片14的垂直方向的亮度分布和具有三角棱镜的比较例的亮度分布进行比较并示出的图表。而且，在图4中，将比较例中的最大亮度值作为基准值(亮度1)，示出亮度。射出角度负侧是使用状态中的上方，射出角度正侧是使用状态中的下方。

如图4所示，在比较例中，在射出角度40度附近存在急剧的亮度下降，除射出角度0度附近的亮度峰值以外，在60～80度左右这样的大射出角度方 向，存在第2亮度峰值。在实际观察时，可知黑显示时漏出的光量多，对比度劣化。与此相对的是，在本实施方式的光控制片14的情况下，射出角度0度附近的亮度稍稍下降，其附近的亮度凹陷平缓。射出角度负侧(上方)没有不需要的亮度峰值，射出角度正侧(下方)不需要的亮度峰值也降低了。

下面，图5是将光控制片14的水平方向的亮度分布和比较例的亮度分布进行比较所示出的图表。

如图5所示，在水平方向上，比较例和光控制片14都不存在不需要的亮度峰值。但是，在比较例中，在射出角度60度附近亮度变化是急剧降低，另一方面，光控制片14的亮度变化平滑。

这样，利用本实施方式的光控制片14，在水平/垂直的任一方向上，视角特性的变化都是平缓的。而且，特别是在垂直方向上，能够消除或者抑制不需要的亮度峰值。

对以上的理由进行简单说明，因为采用由平面构成的三角棱镜，所以当然产生比较例中的急剧亮度变化。为了抑制这一急剧变化，形成平缓的变化，消除不需要的峰值，可知有效的是采用具有曲面作为透镜面的单位透镜。但是，另一方面，为了提高射出角度0度附近的亮度，可知有效的是仍然采用平面的透镜面。

这里，对于本实施方式的显示装置，因为人的眼睛排列于水平方向，所以要求水平方向的视角特性是对称的。但是，在垂直方向上，视角特性没有必要是对称的。垂直方向的视角特性要求的是，因为几乎不会从下方观察显示装置，所以优选对于垂直方向下方的特性，视角急剧变窄，使正面(射出角度0度方向)亮度提高，另一方面，对于上方的特性，使视角平缓变化。此外，需要抑制不必要的亮度峰值。而且，对于水平方向的特性，优选是尽可能宽的视角和平缓的视角变化。

因此，在本实施方式中，采用使上侧形状部141U为圆筒面部、使下侧形状部141D为平面部的非对称透镜面。利用具有这样的透镜面的单位透镜141，能够使射出角度0度附近的亮度不会大大降低，使垂直方向上方的亮度平缓变化，抑制垂直方向上方的不需要的亮度峰值。

另外，对于本实施方式的光控制片14，通过改变上侧形状部141U即圆筒面部和下侧形状部141D即平面部的构成比率，就能够改变视角特性。

例如，作为改变上侧形状部141U即圆筒面部和下侧形状部141D即平面部的构成比率的例子，能够提供上侧形状部141U的上下方向宽度WU＝0.09mm、单位透镜141中所占的平面部的宽度和圆筒面部的宽度之比为WD：WU＝1：1的光控制片14—2(第2实施方式)。

图6是将光控制片14—2的垂直方向的亮度分布和比较例的亮度分布进行比较所示出的图表。

在光控制片14—2中，和先示出的光控制片14相比效果的程度要小些，但和比较例相比亮度变化还是平缓。

如果增加上侧形状部141U即圆筒面部所占的比率，就能够实现更加平缓的特性。但是，如果过多地增加圆筒面部所占的比率，则正面亮度会降低。

制作平面部的宽度和圆筒面部的宽度之比(WD：WU)不同的各种光控制片，进行评估，结果是，单位透镜中所占的平面部和圆筒面部之比在WD：WU＝1：1～1：1.5的范围内时，没有大大降低射出角度0度附近的亮度，而且亮度变化平缓，抑制了不需要的亮度峰值，所以是优选的。

此外，对于单位透镜的突出高度H(离最深位置A、B的高度)和单位透镜的排列间距P之比(H:P)，也制作各种参数的光控制片，进行评估，结果是，处于H：P＝1：2～1：2.5的范围内时，没有大大降低射出角度0度附近的亮度，而且亮度变化平缓，抑制了不需要的亮度峰值，所以是优选的。

在上述第1实施方式的光控制片14中，单位透镜141的突出高度H＝0.093mm，单位透镜141的排列间距P＝0.198mm，所以单位透镜的突出高度和单位透镜的排列间距之比H：P＝1：2.13，在上述范围内。

图9是表示平面部和圆筒面部的宽度比WD：WU、单位透镜的透镜面突出高度和单位透镜的并列配置间距之比H：P变化时光控制片的垂直方向亮度分布的差异的图表。在图9中，将比较例中的最大亮度值作为基准值(亮度1)，示出亮度。而且，射出角度负侧是使用状态中的上方，射出角度正侧是使用状态中的下方。

在WD：WU是上限1：1.5之外的1：1.75且H：P是上限1：2.5之外的1：2.75的光控制片中，射出角度变宽，正面(射出角度0度)方向的亮度过多地下降。

而且，在WD：WU是下限1：1之外的1：0.75且H：P是下限1：2之 外的1：1.7的光控制片中，射出角度过窄，不能使用。

这样，WD：WU＝1：1～1：1.5的范围是优选的，H：P＝1：2～1：2.5的范围是优选的。

如上所述，根据本实施方式，通过采用平行排列具有平面部和曲面部组合而成的非对称透镜面的筒状(棒状)单位透镜的结构，就能够与观察屏幕的位置无关地进行没有不均的均一照明，能够抑制特别是在大的射出角度方向上产生的不需要的亮度峰值，能够使亮度变化平缓。

下面，对本发明的光控制片的第3实施方式进行说明。本实施方式的光控制片除改变单位透镜的形状之外，和第1实施方式是相同的。和第1实施方式相同的部分采用同一符号，省略重复的说明。

图7是本实施方式的光控制片24的、和图3相同的截面图。和图3相同，图7示出的是和在使用状态切断的情况相同的配置。换言之，图中的上下方向是使用状态下的垂直(上下)方向。图中的左方是射出侧。

本实施方式的光控制片24为了减小从发光管13射出的光的亮度不均并使光的亮度均一化，在射出侧形成有使光线会聚后射出的筒状(棒状)单位透镜241。单位透镜241的透镜面是3种曲面部组合而成的形状，在光控制片24的射出侧表面上，平行排列配置许多这样的单位透镜241。在本实施方式中，排列单位透镜241的方向和排列发光管13的方向一致。

单位透镜241的透镜面由顶部241T、其上侧的上侧形状部241U和其下侧的下侧形状部241D构成。

顶部241T是形成单位透镜241的顶上部的圆筒曲面(的一部分)，其曲率半径为0.02mm。而且，使用状态中的上下方向宽度是WT＝0.011mm。

上侧形状部241U是在使用状态下配置在顶部241T上方的圆筒曲面(的一部分)，其曲率半径为0.195mm。而且，使用状态中的上下方向宽度是WU＝0.099mm。

下侧形状部241D是在使用状态下配置在顶部241T下方的圆筒曲面(的一部分)，其曲率半径为1mm。而且，使用状态中的上下方向宽度是WU＝0.09mm。

此时，单位透镜241以间距P＝0.2mm排列。

对于如上所述，使单位透镜241的透镜面为由顶部241T、上侧形状部241U 和下侧形状部241D这3种曲面组合而成的形状的理由，在下面进行说明。

如果上侧形状部241U或者下侧形状部241D的曲率半径大，则亮度变化变得急剧，但能够提高正面亮度。因为从下方观察显示装置的情况少，所以通过采用大的曲率半径(无限大：包含平面)作为下侧形状部241D的曲面形状，就能够在难以观察到亮度变化的状态下提高正面亮度。另一方面，对于上侧形状部241U，为了使亮度变化平稳，采用比下侧形状部241D小的曲率半径。

为了提高正面亮度，优选顶部241T是尖的。但是，如果顶部241T过尖，则有可能会产生其自身的缺陷，或损伤设置在该光控制片241的射出侧的反射型偏振片15等其它片或部件。因此，为了在维持正面亮度的同时避免这些问题，优选采用小的曲率半径。

这里，在本实施方式的光控制片24中，执行实验，以确定采用由顶点形状241T、上侧形状部241U和下侧形状部241D这3种曲面组合而成的形状的透镜面的效果。

图8是将本实施方式的光控制片24的垂直方向的亮度分布和比较例的亮度分布以及第2实施方式的光控制片14—2的亮度分布进行比较所示出的图表。具体地讲，在面光源装置中采用光控制片24，测定亮度分布。亮度分布的测定在取下LCD面板11和反射型偏振片15的状态下执行。

在图8中，和图4与图6相同，将比较例中的最大亮度值作为基准值(亮度1)，示出亮度。而且，射出角度负侧是使用状态中的上方，射出角度正侧是使用状态中的下方。

如图8所示，在本实施方式的光控制片24中，和光控制片14—2相比，能够将下方(射出角度正侧)的射出角度70～90°附近的不需要的亮度峰值抑制得更低。其主要原因是使下侧形状部241D的形状为曲面。

而且，在本实施方式的光控制片24中，除了和光控制片14—2相比，能够将上方(射出角度负侧)的射出角度—70～—90°附近的不需要的亮度峰值抑制得更低之外，射出角度—30～—50°附近的亮度提高了，该范围的亮度变化也变得平缓了。其主要原因是使顶点形状241T的形状为曲面。

而且，优选单位透镜241的形状满足以下条件。

(条件1)

希望顶部241T的曲率半径在0.02mm以上0.08mm以下。此时，能够减 少在射出角度50°以上这样的大射出角度方向上射出的不需要的峰值。而且，此时，损伤重叠配置的反射型偏振片15的情况得到防止。此时，还确保了顶部241T的强度，顶部241T自身缺损的情况得到防止。

(条件2)

在单位透镜241的排列间距为P、顶部241T的宽度为WT时，优选在满足

0.05mm<P<0.5mm    …式(1)

的关系的同时，满足

0.025<WT/P<0.25    …式(2)

的关系。

通过满足该式(1)和式(2)(满足条件2)，能够减少在射出角度50°以上这样的大射出角度方向上射出的不需要的峰值。

如果单位透镜241的排列间距P过大，则在顶部241T上形成曲面的效果会减小，还成为产生波纹的原因，所以特别优选满足式(1)。

这里，对于正面亮度、对重叠的其它片的损伤以及顶部241T的缺损，为了确认单位透镜241的形状像哪一种那样产生影响，执行以下的实验(试验)。

制作单位透镜的间距P固定在0.2mm并改变顶部的宽度WT的多个样品，将顶部宽度WT＝0即顶部不是曲面而是尖的的片作为基准，测定正面亮度的降低率。

而且，在反射板12和发光管13上配置乳白板16、上述各样品的光控制片、反射型偏振片15的状态下执行振动试验，研究光控制片的缺损以及反射性偏振片15的损伤。

在下表1中示出其结果。

<表1>

如表1中所示，如果亮度降低率超过10％，则正面亮度下降过多，会聚效果会减小。从表1可知，优选WT/P比0.0025大，此外还优选比0.25小。

因为第3实施方式的单位透镜241的顶部241T的曲率半径为0.02mm，所以满足条件1。而且，间距P＝0.2mm，顶部241T的宽度WT＝0.011mm，所以WT/P＝0.011/0.2＝0.055，也满足条件2。

换言之，根据本实施方式，能够进一步抑制在大的射出角度方向上产生的不需要的亮度峰值，也能够使需要范围的亮度变化平缓。

而且，通过使顶部附近为曲面，还能够提高耐磨性。

而且，本实施方式的光控制片24通过挤压成形，由1种树脂制作而成。因此耐环境性提高了。通过采用热塑性树脂，还能够提高耐光性。

本发明不局限于以上说明的实施方式(第1至第3实施方式)，可以进行各种变形和变更。它们也都在本发明的同等的范围内。

(1)在各实施方式中，光控制片14、24是1种单位透镜141、241排列在射出侧，但并不局限于此。例如也可以是多种单位透镜组合地配置在射出侧。

(2)在第1实施方式中，单位透镜141的顶部T是仅连接上侧形状部141U和下侧形状部141D的尖部位，但并不局限于此。例如夹着顶部T非对称地形成的上侧形状部141U和下侧形状部141D也可以由曲面平滑地连接。此时能够使亮度变化更加平滑，而且在和光控制片14重叠的反射型偏振片15等上产生损伤的情形得到防止。

(3)在各实施方式中，采用线光源排列作为光源部，但并不局限于此。例如也可以采用排列许多点光源的光源部。

(4)在各实施方式中，上侧形状部141U、顶部241T、上侧形状部241U、下侧形状部241D分别是圆筒面的一部分，但并不局限于此。例如也可以是椭圆筒面的一部分，还可以是多种曲面组合而成的曲面。

下面，图10是表示本发明的透过型显示装置的其它实施方式(第4实施方式)的分解立体图。如图10所示，透过型显示装置410具有LCD面板411、反射板412、发光管413、光控制片414、反射型偏振片415和乳白板416。

透过型显示装置410是从LCD面板411的背面给形成在LCD面板411上的图像信息照明并显示的装置。从背面给LCD面板411照明的面光源装置由反射板412、发光管413、光控制片414、反射型偏振片415和乳白板416构成。

LCD面板411也是由所谓的透过型液晶显示元件形成，能够以30英寸的大小进行800×600点的显示。

在本实施方式中，使用发光管413的长度方向作为水平方向，使用排列发光管413的方向作为垂直方向。

发光管413是构成面光源装置的光源部(背光源的光源部)的线光源的冷阴极管。在本实施方式中，以约75mm的间隔等间隔地并列排列6个发光管413。

在发光管413的背面，设置反射板412。反射板412以支持各发光管413的方式，设置在各发光管413的和光控制片414相反一侧(背面侧)的整个面上。反射板412具有扩散反射从各发光管413向背面侧前进的照明光并使之朝向光控制片414的方向(射出方向)的功能。由于反射板412的该功能，使得入射光照度接近均匀。

反射型偏振片415是不使视角变窄地使亮度上升的偏振分离片，配置在LCD面板411和光控制片414之间。在本实施方式中，使用DBEF(住友3M株式会社制)作为反射型偏振片415。

乳白板416是具有无指向性的光扩散特性的扩散板，配置在光控制片414的光源侧。

图11是图10的光控制片414的立体图。如图11所示，光控制片414为了降低从发光管413射出的光的亮度不均并使光的亮度均一化，在射出侧形成使光线会聚后射出的筒状(棒状)单位透镜441。单位透镜441的透镜面是组合两种椭圆筒面的各一部分形状的形状，在光控制片414的射出侧表面上，平行地排列配置许多这样的单位透镜441。在本实施方式中，排列单位透镜441的方向和排列发光管413的方向一致(参照图10)。

而且，本实施方式的光控制片414由折射率1.49的透明PMMA(丙烯酸树脂)挤压成型而成。不过，光控制片414不局限于PMMA，可以适当选择使用具有透光性的其它热塑性树脂。或者光控制片414也可以采用UV固化树脂由称为UV成型的方法制作。

图12是图11的光控制片414的S1-S2线截面图。图12示出的是和在使用状态切断的情况相同的配置。即图中的上下方向是使用状态下的垂直(上下)方向。而且图中的左方是射出侧。

如图12所示，上侧形状部441U是长半径3.6mm、短半径0.36mm的椭 圆筒的一部分形状。其长轴相对于光控制片414的片平面正交。

另一方面，如图12所示，下侧形状部441D是长半径0.29mm、短半径0.025mm的椭圆筒的一部分形状。其长轴相对于光控制片414的片平面正交。

这些上侧形状部441U和下侧形状部441D在顶部T′平滑地连接。从最深位置到顶部T′的突出高度是0.074mm。而且，光控制片414的整体厚度为0.45mm，单位透镜441以排列间距为0.093mm的方式排列。

图13是说明入射到光控制片414上的光的行进方式的图。而且，和图12相同，图13示出的是和在使用状态下切断的情况相同的配置。

在之前说明的单位透镜441的形状中，上侧形状部441U的使用状态中上下方向的厚度tU比下侧形状部441D的使用状态中上下方向的厚度tD厚。因此，入射到光控制片414上的光线很多能够朝向正面乃至上方。

图14是表示刚通过光控制片414(以及后述的光控制片614)之后的照明光的分布的图。如图14所示，发光管413产生的照明光通过光控制片414(或者614)，从而亮度的峰值位置向屏幕上方移动，而且，和正面至下方相比，在正面至上方，亮度高的范围变宽了。

(比较评价)

对从上述透过型显示装置410除去反射型偏振片(DBEF)415和LCD面板411后的面光源装置，执行和已有的面光源装置以及比较例进行比较的实验。

在包含光控制片414的面光源装置中，相对于采用无指向性乳白板、底膜以及亮度提高膜BEF(住友3M株式会社制)的已有面光源装置，亮度可以提高10％。而且，能够避免亮度不均，还可以减少片的张数。而且，上方的半值角扩大了10°。

与此相对的是，在取代光控制片414而采用用于提高出光侧的顶角90°处的亮度的亮度提高膜BEF的比较例中，半值角约为40°，在射出角度60°以上的部分，存在不自然的亮度上升。

从以上内容可知，包含光控制片414的面光源装置实现了照明光的均一化、光利用效率的提高以及正面亮度的提高，是低成本、高效率的面光源装置。

而且，包含光控制片414的面光源装置能够控制照明光的射出方向，使亮度分布向一个方向偏移。通过在上下方向的控制中使用光控制片414，分别执行上方和下方的视角特性控制，特别是在像电视用途这样基本上是在正面或者 上方观察的机会的情况，能够实现更合适的视角。

接着，对本发明的光控制片的第5实施方式进行说明。本实施方式的光控制片除改变单位透镜的形状之外，和第4实施方式相同。对于和第4实施方式相同的部分，省略重复的说明。

图15是表示本实施方式的光控制片614的、和图12相同的截面图。和图12相同，图15示出的也是和在使用状态切断的情况相同的配置。即图中的上下方向是使用状态下的垂直(上下方向)方向。而且图中的左方是射出侧。

如图15所示，上侧形状部641U是长半径0.22mm、短半径0.07mm的椭圆筒的一部分形状。其长轴相对于光控制片614的片平面正交。

另一方面，如图15所示，下侧形状部641D是长半径0.2mm、短半径0.037mm的椭圆筒的一部分形状。其长轴相对于光控制片614的片平面正交。

这些上侧形状部641U和下侧形状部641D在顶部T″平滑地相接。从最深位置到顶部T″的突出高度是0.065mm。而且，光控制片614的整体厚度为0.45mm，单位透镜641以排列间距为0.077mm的方式排列。

在之前说明的图14中，示出了刚通过第5实施方式的光控制片614之后的照明光分布。

如图14所示，发光管413发出的照明光通过光控制片614，从而亮度的峰值位置向屏幕上方移动，而且，和正面至下方相比，在正面至上方，亮度高的范围变宽了。而且和第4实施方式相比，峰值亮度变高了。

本发明不局限于以上说明的实施方式(第4和第5实施方式)，可以具有各种变形和变更。它们都在本发明的同等范围内。

(1)在各实施方式中，光控制片414、614在射出侧排列1种单位透镜441、641，但并不局限于此。例如也可以在射出侧配置多种单位透镜的组合。

(2)在各实施方式中，示出的是以能够执行上下方向的控制的方式，配置1张光控制片414、614的例子，但并不局限于此。也可以例如以能够执行左右方向的控制的方式，再配置1张光控制片。而且，此时，追加的光控制片优选采用左右方向的光控制特性对称的光控制片。

Claims (10)

1.一种用于使从平面光源部射出的光均一化的平面光源部用的光控制片，其特征在于，包括：

透镜部，具有平行排列的大量筒状单位透镜，其中每个筒状单位透镜的透镜面朝向上述片的光射出侧，

每个筒状单位透镜的透镜面的、在与该筒状单位透镜的纵向方向垂直的方向上所取的截面呈非对称形状，

其中每个筒状单位透镜的透镜面具有：由曲面的一部分形成并配置在使用状态下的上下方向的上方侧的上面部、由曲面的一部分形成并配置在上述上下方向的下方侧的下面部、和由曲面构成的光滑连接上述上面部和上述下面部的顶部，

并且其中上述上面部、上述下面部和上述顶部的曲率半径都不同，其中上述下面部的曲率半径大于上述上面部的曲率半径，并且上述下面部的上述上下方向的宽度小于上述上面部的上述上下方向的宽度，并且

其中上述上面部、上述下面部和上述顶部中的每一个相对于上述上下方向是凸的。

2.权利要求1记载的光控制片，其特征在于：上述顶部的曲率半径最小，上述下面部的曲率半径最大。

3.权利要求2记载的光控制片，其特征在于：上述顶部的曲率半径为0.02mm以上0.08mm以下。

4.权利要求1至3任一项记载的光控制片，其特征在于：平行排列上述筒状单位透镜所用的间距即顶点间的上述上下方向的距离P、上述顶部的上述上下方向的宽度WT，满足0.05mm＜P＜0.5mm的关系，并且满足0.025＜WT/P＜0.25的关系。

5.权利要求1至3任一项记载的光控制片，其特征在于：由热塑性树脂制成。

6.一种面光源装置，从透过型显示部的背面给透过型显示部照明，其特征在于，具备：具有光源阵列的平面光源部、和权利要求1至5任一项中记载的光控制片。

7.一种用于使从平面光源部射出的光均一化的平面光源部用的光控制片，其特征在于，包括：

透镜部，具有平行排列的大量筒状单位透镜，其中每个筒状单位透镜的透镜面朝向上述片的光射出侧，

每个筒状单位透镜的透镜面的、在与该筒状单位透镜的纵向方向垂直的方向上所取的截面呈非对称形状，

其中每个筒状单位透镜的透镜面具有由椭圆筒面的一部分形成并配置在使用状态下的上下方向的上方侧的上面部、和由椭圆筒面的一部分形成并配置在上述上下方向的下方侧的下面部，

上述上面部的上述上下方向的宽度大于上述下面部的上述上下方向的宽度，并且其中上述上面部和上述下面部相对于上述上下方向是凸的。

8.一种面光源装置，从透过型显示部的背面给透过型显示部照明，其特征在于，具备：具有光源阵列的平面光源部、和权利要求7中记载的光控制片。

9.权利要求8记载的面光源装置，其特征在于，在上述光控制片的观察侧，还配置有与该光控制片种类相同或不同的至少1个光学片。

10.权利要求9记载的面光源装置，其特征在于，设置在上述光控制片的观察侧的上述光学片之一是偏振光分离片。

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