CN101354113B

CN101354113B - 光学膜、照明装置和显示单元

Info

Publication number: CN101354113B
Application number: CN2008101347339A
Authority: CN
Inventors: 星光成
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: JP2009048995A; TWI365956B; CN101354113A; TW200912197A; JP4640444B2

Abstract

本发明公开了一种光学膜、使用该光学膜的照明装置和显示单元，其中当使用点光源时能够减小亮度不规则。该显示单元包括：基于图像信号来驱动的面板；配置在面向该面板的区域中的多个点光源；以及配置在该面板和多个点光源之间的光学片。多个点光源配置在第一方向以及与第一方向相交的第二方向上，并且该光学片具有立体结构，包括在与第一和第二方向相交的第三方向上延伸的第一脊线，以及在与第一、第二和第三方向相交的方向上延伸的第二脊线。

Description

光学膜、照明装置和显示单元

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年7月24日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-192171以及于2008年5月8日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2008-122122的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及在其顶面具有立体结构的光学膜，以及包括该光学膜的照明装置和显示单元。

背景技术

由于低能耗、节省空间、低价格等优点，最近，LCD(液晶显示器)正在替代迄今为止作为显示系统主流的CRT(阴极射线管)。

根据其用于显示图像的照明方法，将LCD分为几种类型。代表性的实例包括其中采用用于图像显示的背光源系统的透射型LCD。

这种显示单元优选扩展其色域。为此目的，已经提出使用蓝色、绿色和红色的三原色LED(发光二极管)作为光源来取代CCFL(冷阴极管)。此外，不仅是三原色LED，还提出了四原色或六原色LED以用于更宽的色域。

为了使用CCFL和LED作为光源，面内的亮度和色彩的分布的均匀化是必要的。在照明装置比较小的情况下，可使用侧灯背光源系统的导光板。然而，在照明装置比较大并且需要大量光的情况下，直下型LCD背光源系统更有优势，其中将光源设置在面板的直后侧部等。已提出了在光源上方的位置设置包含填料的漫射板，作为用于减小直下型的亮度不规则和色彩不均匀的一种技术(参考未审查日本专利申请公开第54-155244号)。作为另一种技术，提出了断面结构在一个方向上是均一的一种板(未审查日本专利申请公开第2005-326819号)。

发明内容

与采用CCFL的情况相比较，在使用三原色LED作为照明装置的光源的情况下，难以减少面内的亮度不规则和色彩不均匀。那是由于以下事实，即LED是点光源，而且当CCFL发射白光时、在三原色LED的情况下，白色是通过混合三色生成的。例如，关于未审查日本专利申请公开第54-155244号，特别当使用LED作为点光源时，从光源到漫射板必须有一个较长的距离。结果，照明装置变厚。同时，当使用CCFL(其为线光源)时，在未审查日本专利申请公开第2005-326819号中提出的技术可以是有效的，但是在LED(其为点光源)的情况下，有产生亮度不规则和色彩不均匀的问题。

考虑到上述问题而设计出本发明，并且希望提供一种即使在将点光源使用在更薄的照明装置中的情况下，也能减小亮度不规则和色彩不均匀的光学膜、使用该光学膜的照明装置和显示单元。

根据本发明的实施方式，提供了包括同一平面内配置的多个点光源和在面向该多个点光源的区域中配置的光学片的照明装置。将点光源配置在第一方向以及与第一方向相交的第二方向上。光学片具有立体结构。立体结构包括在与第一和第二方向相交的第三方向上延伸的第一脊线，以及在与第一、第二和第三方向相交的方向上延伸的第二脊线。

根据本发明的实施方式，提供了包括基于图像信号驱动的面板、在面向面板的区域中配置的多个点光源以及在面板和多个点光源之间配置的光学片的显示单元。将多个点光源被配置在第一方向以及与第一方向相交的第二方向上。光学片具有立体结构，包括在与第一和第二方向相交的第三方向上延伸的第一脊线以及在与第一、第二和第三方向相交的方向上延伸的第二脊线。

在本发明实施方式的照明装置和显示单元中，光学片包括其中第一和第二脊线在彼此相交的方向上延伸的立体结构。利用这种结构，当光束从每个点光源发射到光学片的时候，由一个点光源生成的光源图像通过光学片被分割为多个图像，从而使分离的光源图像间的间隔比各个的点光源间的间隔更为狭小。这里，点光源沿着不同于设置在光学片上的立体结构的脊线(第一或第二脊线)的延伸方向的方向(第一或第二阵列方向)而配置。与点光源配置在与设置在光学片上的立体结构的脊线的延伸方向平行的方向上的情况相比，利用这种结构，可以减少或消除分割的光源图像的重叠。

根据本发明的实施方式，提供了一种光学膜，其具有矩形形状，并且包括在一个方向上延伸的第一边和在与该方向垂直的方向上延伸的第二边。光学膜具有立体结构，其包括在分别与第一和第二边的延伸方向相交的方向上延伸的第一脊线以及在与第一和第二边的延伸方向和第一脊线的延伸方向相交的方向上延伸的第二脊线。

本发明实施方式的光学膜包括具有彼此相交的第一和第二脊线的立体结构。利用这种结构，当将多个点光源设置在面向光学膜的区域中、并且从该多个点光源向光学膜发射光时，由一个点光源生成的光源图像通过光学膜被分割为多个图像，以使得各个分割的光源图像间的间隔比各个点光源间的间隔更为狭小。此外，第一脊线分别与第一和第二边的延伸方向相交，并且第二脊线分别与第一和第二边的延伸方向以及第一脊线的延伸方向相交。利用这种结构，当将上述点光源沿着分别与第一和第二脊线相交的方向二维地进行配置时(典型地，当沿着几乎与第一和第二边平行的方向二维地进行配置时)，与将点光源配置在与设置在光学膜上的立体结构的脊线的方向平行的方向上的情况相比，可以减少或消除分割的光源图像的重叠。

根据本发明实施方式的照明装置和显示单元，由于点光源沿着不同于设置在光学片上的立体结构的脊线(第一和第二脊线)的方向(第一和第二阵列方向)而配置，故与将点光源配置在与设置在光学片上的立体结构的脊线的方向平行的方向上的情况相比，可以减少或消除分割的光源图像的重叠。因此，即使当在更薄的光学装置中使用点光源时，也可减小亮度不规则和色彩不均匀。

在根据本发明实施方式的光学膜中，第一脊线在分别与第一和第二边的延伸方向相交的方向上延伸，并且第二脊线在分别与第一和第二边以及第一脊线相交的方向上延伸。利用这种结构，当将多个点光源二维地配置在面向光学膜的区域中与第一和第二脊线相交的方向上时，可减少或消除分割的光源图像的交叠。因此，即使当在更薄的照明装置中使用点光源时，也可减小亮度不规则和色彩不均匀。

从以下描述中，本发明的其他以及进一步的目的、特征和优点将更完整地得以体现。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的显示单元的截面结构图。

图2是示出图1的亮度增强膜的实例的透视图。

图3是示出图1的亮度增强膜的另一实例的透视图。

图4是示出图1的点光源和光源图像分割片的透视图。

图5是用于说明图1的光源图像分割片的脊线和点光源的配置之间的关系的示意图。

图6A和图6B是示出图1的光源图像分割片的立体结构的实例的概念图。

图7A和图7B是示出图1的光源图像分割片的立体结构的另一实例的概念图。

图8是示出图1的光源图像分割片的操作的概念图。

图9是示出图1的点光源的光学特性的实例的特性图。

图10是示出图1的光源图像分割片的操作的实例的概念图。

图11是示出用模拟模型计算的图10的光源图像分割片的光学特性的特性图。

图12是示出图1的光源图像分割片的另一操作的实例的概念图。

图13是示出图1的光源图像分割片的另一操作的实例的概念图。

图14是示出根据比较例的显示单元的扩大的主要部分的透视图。

图15是用于说明图14的光源图像分割片的脊线和点光源的配置之间的关系的示意图。

图16是示出图14的光源图像分割片的操作的概念图。

图17是示出用模拟模型计算的图16的光源图像分割片的光学特性的特性图。

图18是当制造图1的光源图像分割片时使用的切削工具的齿的示意结构图。

图19是示出使用图18的切削工具在y方向上进行切削操作的过程中的状态的透视图。

图20是当制造图1的光源图像分割片时使用另一切削工具的齿的示意结构图。

图21是示出使用图20的切削工具在x方向上进行切削操作的过程中的状态的透视图。

图22是当制造光源图像分割片时使用的原板的透视图。

图23是用于说明测量面内亮度分布的方法的模式图。

图24A～图24C是示出通过根据实施例1(其中采用了一片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为25度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图25A～图25C是示出通过根据实施例1(其中采用了两片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为25度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图26A～图26C是示出通过根据实施例2(其中采用了一片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为25度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图27A～图27C是示出通过根据实施例2(其中采用了两片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为25度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图28A～图28C是示出通过根据比较例1(其中采用了一片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为25度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图29A～图29C是示出通过根据比较例1(其中采用了两片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为25度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图30示出图24A～图29C中获得的不规则率的角度分布。

图31A～图31C是示出通过根据比较例2(其中采用了一片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为0度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图32A～图32C是示出通过根据比较例2(其中采用了两片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为0度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图33A～图33C是示出通过根据比较例3(其中采用了一片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为45度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

图34A～图34C是示出通过根据比较例3(其中采用了两片亮度增强膜，并且θ1与θ2的角度为45度)的实际测量所获得的面内亮度分布和不规则率的特性图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。

第一实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施方式的显示单元1的示意性结构。图2是在图1中的显示单元1的主要部分的透视图。应注意，图1和图2仅是代表性的说明，而不需要和实际尺寸与结构一样。

显示单元1包括照明装置10、设置在照明装置10前面的液晶显示面板20、以及用于驱动液晶显示面板20并且显示图像的驱动电路(未示出)。在显示单元1中，液晶显示面板20的前表面指向观察者(未示出)。在本实施方式中，为了方便，认为液晶显示面板20与水平面垂直。

液晶显示面板20

尽管未示出，然而液晶显示面板20具有叠层结构，其中在观察者侧的透明基板与照明装置10侧的另一透明基板之间设置液晶层。具体地，液晶显示面板20从观察者侧起，依次配置有偏光板、透明基板、滤色镜、透明电极、取向膜、液晶层、另一取向膜、透明像素电极、另一透明基板以及另一偏光板。

偏光板是一种只透射一定模式(偏振)的光波振动的光闸。两个偏光板以其各自的偏光轴相互垂直的方式而配置，从而透射或阻止从光源4发射通过液晶层的光。透明基板是诸如玻璃板的对可见光透明的基板。将包括作为电连接至透明像素电极的驱动装置的TFT(薄膜晶体管)和配线等的有源矩阵驱动电路设置在靠近光源4的一个透明基板上。滤色镜包括例如用于将来自光源4的发射光分别分离成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的三原色的滤色镜。透明电极代表性地由ITO(氧化铟锡)构成，并且用作公共对电极。取向膜代表性地由诸如聚酰亚胺的聚合物材料构成，并且对液晶执行取向处理。液晶层代表性地由VA(垂直取向)模式、TN(扭转向列)模式或STN(超扭转向列)模式的液晶构成，并且用于当从驱动电路施加电压时为每个像素透射或阻止来自光源4的发射光。透明像素电极代表性地由ITO组成，并且用作每个像素的电极。

照明装置10

照明装置10包括多个点光源12。在液晶显示面板20和点光源12之间，照明装置10代表性地包括诸如从点光源12起依次设置的光源图像分割片13、漫射片14、亮度增强膜15、反射偏光片16等的多个矩形光学片，并且还包括在点光源12背侧的反射板11。照明装置10还包括用于支持上述光学片和液晶显示面板20的壳体17。下文中，将首先给出关于反射板11、漫射片14、亮度增强膜15和反射偏光片16的说明，接着是关于点光源12和光源图像分割片13的描述。

反射板11

反射板11代表性地由发泡PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、银沉积膜或多层反射膜组成。它用于在液晶显示面板20的方向上对从光源图像分割片13、漫射片14、亮度增强膜15和反射偏光片16部分反射的光进行再反射，从而能够有效利用从点光源12发射的光。

漫射片14

漫射片14是例如通过在较薄的透明树脂膜上涂覆包含光漫射材料的透明树脂形成的光学片。这里，透明树脂膜的实例包括诸如PET、丙烯酸酯或聚碳酸酯的光透射性热塑性树脂。光漫射材料的实例包括大约数微米大小的球状的丙烯酸酯和硅树脂。利用这种组成，漫射片14用于对通过光源图像分割片13生成的光源图像进行漫射并且改善正面方向上的亮度。

亮度增强膜15

如图2所示，亮度增强膜15是薄的光学片，其典型地包括多个柱状棱镜15A，这些柱状棱镜沿着与亮度增强膜15的底面平行的虚拟平面延伸，并且并排连续配置，从而使得亮度增强膜15的表面形状形成柱状棱镜的重复构型。亮度增强膜15由半透明树脂材料制造。利用这种结构，亮度增强膜15只沿其底面的法线方向折射并且透射在棱镜15A的配置方向上传播的光组分，从而增加定向性并且改善正面亮度。例如，还可以如图3所示，将两片亮度增强膜15以棱镜15A的延伸方向彼此垂直的方式来设置。此外，虽然如图2和3所示，棱镜15A是有尖锐顶部的三棱镜，但该棱镜不限于此，顶部可以是例如圆形或以锯齿方向前进。此外，虽然图2和3示出了棱镜15A在与后述的点光源12的阵列方向L1、L2相交的方向上延伸的情况(参照图4)，然而它们也可在与点光源12的阵列方向L1、L2平行的方向上延伸。

反射偏光片16

反射偏光片16具有由折射率彼此不同的交替叠层形成的多层结构，并且用于对光(其定向性已通过亮度增强膜15得到提高)进行偏振和分离，从而仅透射沿液晶显示面板20的入射偏光镜的透射轴方向偏振的光组分，并且选择性地反射沿液晶显示面板20的入射偏光镜的吸收轴方向偏振的光组分。由于在照明装置10中来自反射偏光片16的反射光从反射板11再次反射回来并同时消偏振，所以它是可循环利用的。

点光源12

每个点光源12均代表性地由一个或多个单色LED(仅发射一种颜色的光束)构成，或由每个均发射红色、绿色和蓝色光束之一的多个三原色LED构成。

如图4所示，点光源12配置在沿方向L1(第一方向)的阵列中，该方向L1与在某一方向(图4中的X轴方向)上延伸的光源图像分割片13的边13x以给定角度相交，并且这些点光源12还配置在沿方向L2(第二方向)的阵列中，该方向L2与在垂直于上述某一方向的方向(图4中的Y轴方向)上延伸的光源图像分割片13的边13y以给定角度相交。

这里，点光源12的阵列方向包括以下两个方向：从一个点光源12到那些设置在此点光源12周围的点光源中与此点光源12最近的另一个点光源(如果在此点光源12周围设置有两个以上的最近的点光源12，则任取其一)的最短线段的方向(简称为A方向)；以及从此点光源12到在设置在与方向A垂直的方向上的多个点光源12中与此点光源12最接近(从此点光源12来看)的另一个点光源12的最短线段方向。

当每个点光源12均由仅发射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光之一的单个LED构成，或者由每个均分别发射三原色RGB的多个LED构成时，根据上述规则来为每个颜色确定其阵列方向。

希望在L1方向上邻近的点光源12之间的间距P3与在L2方向上邻近的点光源12之间的间距P4相等，但是它们可能是彼此不同的。

这里，邻近的点光源12之间的间距指的是在阵列方向上设置的邻近的点光源12之间的间隔(距离)。当每个点光源12均由仅发射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光之一的单个LED构成，或者由每个均分别发射三原色RGB的多个LED构成时，根据上述规则来为每个颜色确定其间的间距。

光源图像分割片13

光源图像分割片13以如图4所示的在其上表面(在发光侧)上交替配置多个突起13A和多个突起13B的方式而立体构成。每个突起13A均由一对其中具有脊线R1(第一脊线)的斜面S₁构成，而每个突起13B均由一对其中具有脊线R2(第二脊线)的斜面S₂构成。

这里，脊线R1在几乎与光源图像分割片13的底面(内侧)平行并且与点光源12的阵列方向L1以给定角度θ1相交的方向上延伸(参照图5)。脊线R2在几乎与光源图像分割片13的底面(内侧)平行并且与点光源12的另一阵列方向L2以给定角度θ2相交的方向上延伸(参照图5)。即，光源图像分割片13的脊线R1和R2在与点光源12的阵列方向L1和L2不同的方向上延伸。虽然图4示出了脊线R1和R2分别在与光源图像分割片13的边13x和13y的延伸方向相交的方向上延伸的实例，还可能例如脊线R1和R2分别在与光源图像分割片13的边13x和13y的延伸方向平行的方向上延伸。当以脊线R1的方向作为x轴并且以脊线R2的方向作为y轴时，用函数f(y)表达突起13A的表面结构，并用函数f(x)表达突起13B的表面结构，光源图像分割片13具有满足函数Max[f(x)，f(y)]的表面形状。

这里，Max[f(x)，f(y)]是在f(x)≥f(y)条件下与f(x)相等并且在f(x)＜f(y)条件下与f(y)相等的函数。

如图6A所示，一对斜面S₁的表面形状如同朝着中央脊线R1向上倾斜的屋顶彼此对称地相对，从而具有立体结构，使得：在与脊线R1垂直的方向(Y轴方向)上截断的突起13A的截面可以是对称于脊线R1配置的七边形形状；并且例如，一起构成斜面S₁并且分别具有倾斜角(在突起13A的底线与各个倾斜表面之间的角度)

和

(其中

)的三种斜面S₁₁、S₁₂和S₁₃，可从设置在邻近的突起13A之间的凹部13C起向中央脊线R1依次配置。在将当其投射到光源图像分割片13的底面上时在Y轴方向上测量出的各个斜面S₁₁、S₁₂和S₁₃的宽度表示为Δy₁、Δy₂和Δy₃时，基于点光源12的发光强度分布来确定最佳宽度比。例如，当点光源12的发光强度具有普通LED的典型的兰伯特分布(Lambertdistribution)时，优选的宽度比满足Δy₁＞Δy₂＞Δy₃的关系。

又例如，如图7A所示，一对斜面S₁的表面形状可以以这样的方式来立体构成，即沿与脊线R1垂直的方向(Y轴方向)截断的突起13A的截面是对称于脊线R1的五边形形状。这里，一起构成斜面S₁并且分别具有倾斜角(在突起13A的底线和各个倾斜表面之间的角度)

和

(其中

)的两种斜面S₁₄和S₁₅，可从设置在邻近的突起13A之间的凹部13C起向中央脊线R1依次配置。在将当其投射到光源图像分割片13的底面上时在Y轴方向上测量出的各个斜面S₁₄和S₁₅的宽度表示为Δy₄和Δy₅时，基于点光源12的发光强度分布来决定最佳宽度比。例如，当点光源12的发光强度具有普通LED的典型的兰伯特分布时，优选的宽度比满足Δy₄＞Δy₅的关系。

应注意，突起13A的七边形或五边形的截面仅是一个实例，任何诸如除七边形和五边形之外的多边形、或直线与曲线的组合的其他结构也都是可用的。

如图6B所示，一对斜面S₂的表面形状如同朝着中央脊线R2向上倾斜的屋顶彼此对称地相对，从而形成立体结构，使得：在沿脊线R2垂直的方向(X轴方向)上截断的突起13B的截面可以是对称于脊线R2配置的七边形形状；并且例如，一起构成斜面S₂并且分别具有倾斜角(在突起13B的底线和各个倾斜表面之间的角度)和(其中)的三种斜面S₂₁、S₂₂和S₂₃，可从设置在邻近的突起13B之间的凹部13C起向中央脊线R2依次配置。在将当其投射到光源图像分割片13的底面上时在Y轴方向上测量出的各个斜面S₂₁、S₂₂和S₂₃的宽度表示为Δx₁、Δx₂和Δx₃时，基于点光源12的发光强度分布来确定最佳宽度比。例如，当点光源12的发光强度具有普通LED的典型的兰伯特分布时，优选的宽度比满足Δx₁＞Δx₂＞Δx₃的关系。

又例如，如图7B所示，一对斜面S₂的表面形状可以以这样的方式来立体构成，即沿与脊线R2垂直的方向(X轴方向)截断的突起13B的截面是对称于脊线R2的五边形形状。这里，一起构成斜面S₂并且分别具有倾斜角(在突起13B的底线和各个倾斜表面之间的角度)

和

(其中

)的两种斜面S₂₄和S₂₅，可从设置在邻近的突起13B之间的凹部13C起向中央脊线R2依次配置。在将当其投射到光源图像分割片13的底面上时在X轴方向上测量出的各个斜面S₂₄和S₂₅的宽度表示为Δx₄和Δx₅时，基于点光源12的发光强度分布来确定最佳宽度比。例如，当点光源12的发光强度具有普通LED的典型的兰伯特分布时，优选的宽度比满足Δx₄＞Δx₅的关系。

这里，根据所设置的下述的光源图像I1～I4(参照图10)的臂长D1和D2的长度来调节诸如构成斜面S₁和S₂的S₁₁的斜面的类型数量，以及诸如

的每种斜面倾斜角。从实际情况可以了解，如图8所示，更大的透射角θc(从光源图像分割片13的透射表面透射的光束E和其底面法线之间的角度)将增大点光源12和光源图像的位置之间的距离。然而实际上，透射角θc不仅依赖于上述斜面(诸如S₁₁)类型的数量和它们的倾斜角(诸如

)，还依赖于诸如从点光源12到光源图像分割片13的距离H、点光源12与从光束E的透射点垂直向下延伸的假设线之间的距离W、光源图像分割片13的折射率、设置在光源图像分割片13和点光源12之间的介质的折射率、以及光束E发射点周围的介质折射率的其他各种因素。因此，考虑到上述全部来确定臂长D1和D2。

利用这种结构，例如，光源图像分割片13折射并透射在从点光源12发射的光中以等于或小于临界角的角度进入底面或斜面S₁、S₂的光，而反射以大于临界角的角度进入的所有其他光。因此，其用于根据构成斜面S₁和S₂的S₁₁的斜面类型的数量将由每个点光源12生成的光源图像分割成几个图像。即，当具有如图9所示的这种光学特性的光从每个点光源12向光源图像分割片13发射时，光源图像分割片13将由每个点光源12生成的光源图像(未示出)分割成如图10、图12和图13所示的几个图像(稍后详述)，从而所分割的光源图像I1～I4之间的间隔(例如，图中的D4～D7)比邻近的光源12之间的间距(P3和P4)更小。以此方式，同分割之前的光源图像的最大亮度等级与光源图像之间的间隔(暗部)的最小亮度等级之间的差异相比，分割之后的光源图像I1～I4的最大亮度等级与分割之后的光源图像I1～I4之间的间隔的最小亮度等级之间的差异可以减小，从而减小照明亮度的不规则。因此，光源图像分割片13也是一种漫射板。

应注意，光源图像是表示在光的亮度分布中的亮度峰值的光通量，同时光源图像之间的间隔是在亮度分布中邻近的光通量峰之间的面内距离。

光源图像分割片13可由诸如热塑性树脂的半透明树脂材料一体化地构成，或可以通过在诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的半透明基材上转写(transfer)能量线(诸如紫外线)硬化树脂而形成。

如图10、图12和图13所示，光源图像分割片13通过将由光源12生成的原始光源图像分割为几个图像来形成X形(十字形)的光源图像I1～I4。光源图像I1～I4的结构和臂宽D3不依赖于点光源12的面内配置方式而改变，但是基于光源图像分割片13的立体结构而确定。

从而，例如图14和图15所示，即使当光源图像分割片13的脊线R1在平行于点光源12的一个阵列方向L1的方向上延伸，并且光源图像分割片13的脊线R2在平行于点光源12的另一个阵列方向L2的方向上延伸时，也形成X字母形(十字形)的光源图像。

然而，如图16所示，当各个点光源12沿光源图像分割片13的脊线R1和R2二维地进行配置时，邻近的光源图像I1～I4的臂将彼此重叠。图17示出用模拟光计算的面内亮度分布的结果。这里，最高亮度区域被设为1，并且最低亮度区域被设为0。据此，与其他部分相比，互相重叠部分明显变亮，从而无法有效减小亮度不规则。

同时，在本实施方式中，光源图像分割片13的脊线R1在与点光源12的一个阵列方向L1以给定角度θ1相交的方向上延伸(参照图5)，而脊线R2在与点光源12的一个阵列方向L2以给定角度θ2相交的方向上延伸(参照图5)。以此方式，与光源图像分割片13的脊线R1和R2分别在与点光源12的阵列方向L1和L2相平行的方向上延伸的情况相比，分割的光源图像之间的重叠部分可以减少或甚至被消除。结果，可以减小亮度不规则。

在本实施方式中，分别如图4和5所示，脊线R1在与包括点光源12的阵列方向L1和L2以及立体结构的光源图像分割片13的脊线R2的延伸方向的三个方向同时交叉的方向上延伸。脊线R2在与包括点光源12的阵列方向L1和L2以及立体结构的光源图像分割片13的脊线R1的延伸方向的三个方向同时交叉的方向上延伸。然后，使脊线R1和阵列方向L1之间的角度为θ1、脊线R2和阵列方向L2之间的角度为θ2，希望限定光源图像分割片13的脊线R1和R2使得旋转角θ1和θ2同时分别满足以下不等式：

10°＜θ1＜40°

10°＜θ2＜40°

当阵列方向L1和L2彼此垂直或近似垂直时，希望旋转角θ1和θ2满足以下等式：

θ1＝θ2＝25°

这里，如图10所示，当限定光源图像分割片13的脊线R1和R2使得角θ1和θ2变为25度时，光源图像I1～I4的间隔(D4、D5、D6、D7)变得几乎相等。利用这种结构，可使光源图像I1～I4之间的间隔(暗部)在面内均匀分布，从而显著减少亮度不规则。

应注意，D4是在脊线R1的延伸方向上光源图像I1和I3的臂的侧面之间的距离，而D5是在脊线R1的延伸方向上光源图像I2的臂的端部与光源图像I1的侧面之间的距离。D6是在脊线R2的延伸方向上光源图像I1和I2的臂的侧面之间的距离，而D7是在脊线R2的延伸方向上光源图像I4的臂的端部与光源图像I2的侧面之间的距离。

图11示出当限定光源图像分割片13的脊线R1和R2使得旋转角θ1和θ2是25度时，用模拟光束计算出的面内亮度分布的结果。这里，最高亮度区域被设为1，而最低亮度区域被设为0。根据图11，由任一个点光源生成的亮度分布都不与其他点光源的亮度分布重叠，从而显著减小了亮度不规则。

如图12(当θ1和θ2大约是10度的下限时)和图13(当θ1和θ2大约是40度的上限时)所示，当限定光源图像分割片13的脊线R1和R2使得角θ1和θ2可大于10度(可用的下限角)并且小于40度(可用的上限角)时，可以避免光源图像I1～I4的重叠，从而减小亮度不规则。

当光源图像I1～I4的臂长D1和D2短于图10、图12和图13所示出的臂长时，可将θ1和θ2的下限设置为小于上述10度的下限，或设置为大于上述40度的上限。然而，在此情况下，各个的光源图像I1～I4之间的距离(暗部)增加，从而降低了减小亮度不规则的效率。因此，希望合理设置诸如S₁₁(其构成光源图像分割片13的斜面S₁和S₂)的斜面的倾斜角(诸如

)，使得各个光源图像I1～I4的臂长D1和D2可以满足以下表达式：

D1≥P3/2

D2≥P4/2

下文中，将参照图18～22来说明本实施方式的光源图像分割片13的构成方法的实例。图18示出当在y轴方向上切削时使用的切削工具V1的齿结构的实例。图19示意性地示出使用切削工具V1在y轴方向上切削原板M的过程中的状态。图20示出当在x轴方向上切削时使用的切削工具V2的齿结构的实例。图21示意性地示出使用切削工具V2在x轴方向上切削原板M的过程中的状态。图22是示出在切削操作之后处理过的原板M的顶部表面结构的透视图。

首先，如图19所示使用如图18所示的带齿的切削工具V1在y轴方向上切削原板M的平坦顶部表面。如图21所示，当在y轴方向上的切削工作完成时，接着使用如图20所示的带齿的切削工具V2在x轴方向上切削处理过的原板M的顶部表面。如图22所示，以此方式，制造了具有构成图像分割片13的突起13A和13B的相反表面的立体表面结构的原板M。

下一过程是将原板M倒置，从而使其立体表面结构向下，然后将其按压在设置在一个平面上的半透明树脂材料上。然后，将诸如热量的能量施加给被原板M挤压的树脂材料使得树脂材料硬化。以此方式，原板M的立体结构被转写，从而形成光源图像分割片13。

在本实施方式的制造方法中，通过在x轴方向和y轴方向这两个垂直的方向上切削而在原板M上设置了光源图像分割片13的相反表面的立体结构。因此，可容易并且廉价地制造光源图像分割片13。

实施例

接着，将与比较例的照明装置相比较来描述根据本实施方式的照明装置10的实施例。

实施例1和2，以及比较例1

在实施例1和2以及比较例1中，使用欧司朗光半导体(OSRAMOpt Semiconductors)的顶发射型LED，每个点光源12都由四个LED组成：一个蓝色LED、两个绿色LED和一个红色LED，从而形成一个LED组。点光源12的间距P3和P4分别是40mm。采用TSUJIDEN Co.，Ltd的RF220(商标)作为反射板11。依照点光源12的底部轮廓线将反射板11钻孔使得点光源12从此处突出，从而将点光源12设置在反射板11的顶部表面上。在实施例1和2中，将光源图像分割片13设置为与发射板11相距30mm。在比较例1中，用漫射板取代光源图像分割片13并将其设置在同样的位置。在实施例1中，采用具有图6A和图6B的截面结构的光源图像分割片13，并且在实施例2中，采用具有图7A和图7B的截面结构的光源图像分割片13。配置光源图像分割片13使得光源图像分割片13的脊线R1和点光源12的阵列方向L1之间的角度θ1、光源图像分割片13的脊线R2和点光源12的阵列方向L2之间的角度θ2分别为25度。在比较例1中，采用含有填料(Teijin Chemicals Ltd.的PC-9391(65HLW)(商标))的漫射板来取代光源图像分割片13。采用TSUJIDEN CO.，Ltd.的D141Z(商标)作为漫射片14。采用3M的BEFIII(商标)作为亮度增强膜15。采用3M的DBEF-440(商标)作为反射偏光片16。

使用CCD照相机来测量面内亮度分布以定量评价亮度不规则。如图23所示，当测量从一个倾斜方向观察的亮度不规则时，将CCD照相机30设置为与照明装置10的垂直方向倾斜。测量中，设CCD照相机30的光轴AX2和照明装置10的法线AX1的夹角为透射角α，并且CCD照相机30的光轴AX2的方位角为β，以15度为增量，在0～60度的α范围和0～360度的β范围之内进行测量。将测量面积设为100mm×100mm。

在实施例1和2以及比较例1中，在采用一片亮度增强膜的情况下以及采用两片亮度增强膜的情况下的亮度分布分别在图24A～图24C到图29A～图29C中示出。这里，代表性地示出各个情况的三个方向：垂直方向(α＝0°，β＝0°)、倾斜方向(α＝45°，β＝0°)和另一倾斜方向(α＝45°，β＝90°)的结果。在这些图中，可将点光源12分别配置在具有(+20mm，+20mm)、(+20mm，-20mm)、(-20mm，+20mm)和(-20mm，-20mm)的坐标的四个位置处的阵列中。这些图是基于与平均亮度相比在亮度上的差异量。深黑色的部分表示在与平均值差异在±0.5％范围内的区域，从而，区域越大，差异量越小。

仅通过观察这些图就足以很好地区别亮度不规则水平，但是为了获得更易理解的评价，如下定义不规则率：

不规则率＝(最大亮度-最小亮度)/平均亮度

这里，最大亮度指面内亮度分布的最大亮度，而最小亮度指面内亮度分布的最小亮度。平均亮度指面内亮度分布的平均值。不规则率越低，则亮度不规则和色彩不均匀被抑制得越完全。计算各个情况的所有可用测量角度的整个范围的不规则率，从而形成用伪彩色示出在测量角上的不规则率的分布(下文称为基于角度分布)的圆柱坐标系。结果在图30中示出。

获得的结果表明当不管使用一片还是两片亮度增强膜15时，实施例1和2的不规则率都比比较例1的要小。如从图30中显而易见的，该结果还表明尤其当使用两片亮度增强膜15时上述特性变得更加显著，从而使用两片亮度增强膜15可以足够充分地抑制从任何角度观察的亮度不规则和色彩不均匀。该结果还表明在不劣化亮度不规则和色彩不均匀的前提下，反射板11和光源图像分割片13之间的距离可以足够狭小。

比较例2和3

接着，不同于实施例1和2，当光源图像分割片13以光源图像分割片13的脊线R1和R2与点光源12的阵列方向L1和L2之间的角度θ1和θ2不是25度的方式进行设置时，也对亮度不规则进行评价。在比较例2中，设置亮度增强膜15使得角θ1和θ2被设置为0度，而在比较例3中，设置亮度增强膜15使得角θ1和θ2被设置为45度。这里，在比较例2和3中使用了与实施例2相似的具有图7A和图7B的截面结构的光源图像分割片13。

利用上述步骤测量亮度不规则并且计算基于角度的分布。在比较例2和3中，在使用一片亮度增强膜15的情况下和在使用两片亮度增强膜15的情况下的亮度分布分别在图31A～图31C到图34A～图34C中示出。这里，代表性地示出各个情况的三个方向：垂直方向(α＝0°，β＝0°)、倾斜方向(α＝45°，β＝0°)和另一倾斜方向(α＝45°，β＝90°)的结果。

所获得的结果表明与比较例2和3的情况相比，在实施例2的情况下可以更为有效地抑制亮度不规则和色彩不均匀，尤其是当使用两片亮度增强膜15的时候。

如上所述，虽然已经参照实施方式和实施例来描述本发明，但本发明不限于此，而可以进行各种修改。

例如，在上述实施方式等中，光源图像分割片13的脊线R1在与点光源12的阵列方向L1以给定角度θ1相交的方向上延伸(参照图5)，而光源图像分割片13的脊线R2在与点光源12的阵列方向L2以给定角度θ2相交的方向上延伸(参照图5)。为获得这种结构(其中光源图像分割片13的脊线R1和R2在不同于点光源12的阵列方向L1和L2的方向上延伸)，有两种配置方式：一个实例是，如图4所示，配置点光源12使得其阵列方向L1和L2平行于壳体17的侧壁；另一实例是(虽然未示出)配置点光源12使得其阵列方向L1和L2与壳体17的侧壁相交。

在上述实施方式中，虽然已经描述了LCD的详细结构，但该LCD不必包括所有层，或者它可以进一步包括其他的层。例如，在上述实施方式中，虽然光源图像分割片13是由半透明基材制得的，但它也可能包含一些光漫射材料(填料)。此外，在上述实施方式等中，光源图像分割片13和漫射片14之间的间隔、亮度增强膜15和反射偏光片16之间的间隔、以及当使用两片亮度增强膜15时下亮度增强膜15和上亮度增强膜15之间的间隔中优选充满空气。然而，它们也可以填充除空气外的某种介质。

本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在所附的权利要求或其等同物的范围之内。

Claims

1.一种照明装置，包括：

多个点光源，配置在同一平面内；以及

光学片，配置在面向所述多个点光源的区域中，

其中，所述多个点光源配置在第一方向以及与所述第一方向相交的第二方向上，

所述光学片具有立体结构，包括在与所述第一和第二方向相交的第三方向上延伸的第一脊线，以及在与所述第一、第二和第三方向相交的方向上延伸的第二脊线，

所述光学片包括彼此相对的一对第一斜面，其间具有所述第一脊线；以及彼此相对的一对第二斜面，其间具有所述第二脊线，

所述一对第一斜面和所述一对第二斜面的表面形状分别如同朝着所述第一脊线和所述第二脊线向上倾斜的屋顶彼此对称地相对，从而具有立体结构，使得：在与这些脊线垂直的方向上截断的突起的截面是对称于这些脊线配置的七边形或五边形形状；所述第一斜面和所述第二斜面由子斜面构成，所述子斜面从设置在邻近的所述突起之间的凹部起向这些脊线依次配置；其中，在将所述子斜面投射到所述光学片的底面上时在所述底面上垂直于相应脊线的方向上测量的各个所述子斜面的最佳宽度比基于所述点光源的发光强度分布来确定，以及

确定所述第一和第二斜面各自的倾斜角，使得当点光源的间距定义为P时，通过所述光学片将从所述多个点光源中的每个发射的光所生成的光源图像分割为多个图像而获得的每个X形光源图像的臂长D满足以下表达式：

D≥P/2。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，分别确定所述第一和第二脊线的延伸方向，使得X形光源图像不彼此重叠。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，分别确定第一和第二脊线的延伸方向，使得各个X形光源图像之间的间隔宽度大致相等。

4.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，所述第一方向和第二方向彼此垂直或近似垂直，并且，被定义为θ1的所述第一脊线和所述第一方向所成的角度，以及

被定义为θ2的所述第二脊线和所述第二方向所成的角度，满足以下表达式：

10°＜θ1＜40°

10°＜θ2＜40°。

5.根据权利要求1所述的照明装置，

其中，所述第一方向和所述第二方向彼此垂直或近似垂直，并且

所述第一脊线和所述第一方向所成的角度θ1以及所述第二脊线和所述第二方向所成的角度θ2满足以下表达式：

θ1＝θ2＝25°。

6.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括设置在所述光学片与所述点光源相对的一侧上一片或两片亮度增强膜，其中所述亮度增强膜包括在一个给定方向上延伸并且并排连续配置的多个柱形棱镜。

7.根据权利要求6所述的照明装置，包括两片亮度增强膜，其中，所述亮度增强膜以各个棱镜的延伸方向彼此相交的方式设置。

8.一种显示单元，包括：

面板，其基于图像信号来驱动；

多个点光源，配置在面向所述面板的区域；以及

光学片，配置在所述面板和所述多个点光源之间，

其中，所述多个点光源配置在第一方向上以及与所述第一方向相交的第二方向上，

D≥P/2。

9.一种光学膜，具有矩形的形状，并且包括在一个方向上延伸的第一边和在垂直于所述一个方向的方向上延伸的第二边，

其中，所述光学膜具有立体结构，包括在分别与所述第一和第二边的延伸方向交叉的方向上延伸的第一脊线，以及在与所述第一和第二边的延伸方向和所述第一脊线的延伸方向交叉的方向上延伸的第二脊线，

所述光学膜包括彼此相对的一对第一斜面，其间具有所述第一脊线；以及彼此相对的一对第二斜面，其间具有所述第二脊线，

所述一对第一斜面和所述一对第二斜面的表面形状分别如同朝着所述第一脊线和所述第二脊线向上倾斜的屋顶彼此对称地相对，从而具有立体结构，使得：在与这些脊线垂直的方向上截断的突起的截面是对称于这些脊线配置的七边形或五边形形状；所述第一斜面和所述第二斜面由子斜面构成，所述子斜面从设置在邻近的所述突起之间的凹部起向这些脊线依次配置；其中，在将所述子斜面投射到所述光学膜的底面上时在所述底面上垂直于相应的脊线的方向上测量的各个所述子斜面的最佳宽度比基于所述点光源的发光强度分布来确定，以及

确定所述第一和第二斜面各自的倾斜角，使得当点光源的间距定义为P时，通过所述光学膜将从所述多个点光源中的每个发射的光所生成的光源图像分割为多个图像而获得的每个X形光源图像的臂长D满足以下表达式：

D≥P/2。