CN101649969B - 照明装置和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种照明装置以及显示装置。该照明装置包括：在一个面内的多个点光源；以及在面向多个点光源的区域中重叠的第一光学片和第二光学片。多个点光源沿第一方向排列，并且还沿与第一方向垂直的第二方向排列。第一光学片具有沿与第一方向平行的方向延伸的且沿与第二方向平行的方向排列的多个第一三维结构。第二光学片具有沿与第二方向平行的方向延伸的且沿与第一方向平行的方向排列的多个第二三维结构。与第一三维结构相比，第二三维结构中的每一个均具有对垂直入射光产生更大量返回光的形状。

Description

照明装置和显示装置

相关申请的引用

本发明包含涉及在于2008年8月12日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-207864中披露的主题，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种从背面照明例如透射型液晶面板的照明装置以及具有该照明装置的显示装置。

背景技术

近年来，液晶显示装置因为其诸如低功率消耗且小型、较低价格等的优点，正在取代作为相关技术中显示装置的主流的CRT(阴极射线管)。

例如，当通过照明图像的方法来对液晶显示装置进行分类时，存在一些类型的液晶显示装置。代表性的液晶显示装置是通过使用配置在液晶面板的背面上的光源来显示图像的透射型液晶显示装置。

在这样的显示装置中，要求加宽颜色再现范围。作为方法之一，代替CCFL(冷阴极荧光灯)，提出了使用蓝色、绿色和红色的三原色的LED(发光二极管)作为光源。还提出了不仅使用三原色而且使用四原色或六原色的LED以便加宽颜色范围。

在使用CCFL或LED作为光源的情况下，使面内的亮度分布和颜色分布均一化可能是必要的。当照明装置相对较小时，可以使用侧光型的光导板。在其中照明装置相对较大且必需较大光量的情况下，直接排列光源的直下型(direct below type)是主流。作为抑制直下型中亮度不均匀和颜色不均匀的方法之一，提出了一种在光源上配置添加了填料的漫射板(扩散板，diffusion plate)的方法(日本未审查专利申请公开号Sho54-155244)。作为另一种方法，提出了使用具有沿一个方向的均匀截面形状的板的方法(日本未审查专利申请公开号2005-326819)。

发明内容

在使用三原色的LED作为照明装置的光源的情况下，与使用CCFL作为照明装置的光源的情况相比，由于以下原因难以抑制面内的亮度不均匀和颜色不均匀。LED是点光源，并且虽然CCFL产生白光，但是三原色的LED必须通过混合三种颜色来产生白光。例如，日本未审查专利申请公开号Sho54-155244的发明具有这样的问题，当使用LED作为光源时，从光源到漫射板的距离可能必须相对较长，并且照明装置变厚。另一方面，日本未审查专利申请公开号2005-326819的发明具有这样的问题，虽然作为线性光源的CCFL是有效的，但是在作为点光源的LED中出现亮度不均匀和颜色不均匀。

因此，期望提供一种实现减少由于点光源引起的亮度不均匀和颜色不均匀的照明装置以及具有该照明装置的显示装置。

作为本发明一个实施方式的照明装置包括：设置在一个面内的多个点光源；以及在面向该多个点光源的区域中重叠的两个光学片。多个点光源沿第一方向排列，并且还沿与第一方向垂直的第二方向排列。在点光源侧的光学片具有沿与第一方向平行的方向延伸的且沿与第二方向平行的方向排列的多个第一三维结构。在点光源的相对侧上的光学片具有沿与第二方向平行的方向延伸的且沿与第一方向平行的方向排列的多个第二三维结构。与第一三维结构相比，第二三维结构中的每一个均具有对垂直入射光(normal incidentlight)产生更大量的返回光的形状。

作为本发明一个实施方式的显示装置具有基于图像信号驱动的显示面板以及照明该显示面板的照明装置。

在本发明实施方式的照明装置和显示装置中，其中形成有沿与点光源的排列方向(arrangement direction)平行的方向延伸的多个第一三维结构的光学片和其中形成有沿与点光源的另一个排列方向平行的方向延伸的多个第二三维结构的另一个光学片从点光源侧按次序重叠。另外，第二三维结构中的每一个均具有比第一三维结构从垂直入射光产生更大量的返回光的形状。结果，在由第一三维结构偏转且通过第一三维结构的光中垂直于在点光源的相对侧上的光学片入射的光由第二三维结构反射且变成朝向点光源侧行进的返回光的比率变大。

在本发明实施方式的照明装置和显示装置中，第二三维结构具有比第一三维结构从垂直入射光产生更大量的返回光的形状。因此，在由第一三维结构偏转且通过第一三维结构的光中垂直于在点光源的相对侧上的光学片入射的光由第二三维结构反射且变成朝向点光源侧行进的返回光的比率会增加。结果，由第一三维结构形成的光源分割图像(division image)被第二三维结构消除，使得可以减少由于点光源引起的亮度不均匀和颜色不均匀。

通过以下描述，本发明的其他和进一步的目的、特征以及优点将被更充分地呈现。

附图说明

图1是示出了作为本发明一个实施方式的照明装置的实例的横截面。

图2是示出了图1的照明装置的内部构成的展开透视图。

图3是示出了图1中的光控制片的突出部(突起)的横截面。

图4是示出了图1的照明装置的第一变形例的横截面。

图5是示出了图1的照明装置的第二变形例的横截面。

图6是示出了图1的照明装置的第三变形例的横截面。

图7是示出了图1的照明装置的第四变形例的横截面。

图8是示出了图1的照明装置的第五变形例的横截面。

图9是示出了图1的照明装置的第六变形例的横截面。

图10是示出了图1的照明装置的第七变形例的横截面。

图11是示出了图1的照明装置的第八变形例的横截面。

图12是示出了该实施方式的照明装置的构成、亮度不均匀的测量结果以及判定结果的表格。

图13是示出了作为另一个实施方式的照明装置的构成、亮度不均匀的测量结果以及判定结果的表格。

图14是示出了作为另一个实施方式的照明装置的构成、亮度不均匀的测量结果以及判定结果的表格。

图15是示出了实施例中的突出部11A和12A的截面形状的横截面。

图16是示出了在各实施例中的填料的构成以及对应于该构成的总光透射率[％](JIS K 7361)的对应图。

图17是示出了作为又一个实施例的照明装置的构成、对应于该构成的亮度不均匀的测量结果以及判定结果的对应图。

图18是示出了各种漫射板、漫射板的总光透射率[％](JIS K7361)、亮度和亮度不均匀的测量结果以及判定结果的对应图。

图19是作为应用图1的照明装置的实例的显示装置的横截面。

图20是作为应用图9的照明装置的实例的显示装置的横截面。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方式。

图1示出了作为本发明一个实施方式的照明装置1的截面构成。图2是图1的照明装置1的展开透视图。

照明装置1具有配置在一个面10A中的多个点光源10、光控制片11和12(光学片)、漫射构件13、棱镜片(prism sheet)14以及反射片(reflection sheet)15。反射片15设置在点光源10的背后、在点光源10的相对侧上。在相对于点光源10的反射片15的相对侧上，光控制片11和12、漫射构件13和棱镜片14从点光源10侧以该次序设置，以便放置成与点光源10相对。下面，将描述点光源10、漫射构件13、棱镜片14和反射片15，并且之后，将描述光控制片11和12。

点光源10

例如，通过单色(相同颜色)的一或多个LED、发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)光的单一LED或发射R、G和B的三原色的光的多个LED来构造各点光源10。

如图2所示，点光源10在L1方向(第一方向)以及L2方向(第二方向)排列，L1方向与在光控制片11的方向(图2中的X轴方向)延伸的边11x平行，而L2方向与在垂直于光控制片11的一个方向(图2中的X轴方向)的方向(图2中的Y轴方向)延伸的边11y平行。即，多个点光源10在矩阵中正交排列。

图2中，点光源10中的排列方向是指以下两个方向。一个方向是以最短距离连接一个点光源10与设置在该一个点光源10周围的多个点光源10中的另一个点光源10的线段的方向(为了方便，称为方向A)。这时，另一个点光源10是最靠近该一个点光源10的点光源(当存在最靠近该一个点光源10的两个以上点光源10时，是它们中的一个)。另一个方向是以最短距离连接一个点光源10与在与方向A相交的方向上的多个点光源10中的另一个点光源10的线段的方向。这时，另一个点光源10是最靠近该一个点光源10的点光源，并且与方向A相交的方向是从该一个点光源10观看的方向。

在其中通过发射R、G或B的光的单一LED或发射R、G和B的三原色的光的多个LED来构造各点光源10的情况下，根据上述规则由颜色来确定排列方向。取决于LED的排列，排列的线段可能会变成Z字形(锯齿形，zigzag)。在这种情况下，使Z字形平均化以将Z字形线段校正为直线就可以了。

沿方向L1的多个点光源10的间距P3优选等于沿方向L2的多个点光源10的间距P4，但是可以与间距P4不同。

多个点光源10的间距是指沿排列方向的邻近点光源10之间的间隔(距离)。在通过发射R、G或B的单一LED或发射R、G和B的三原色的光的多个LED来构造各点光源10的情况下，根据上述规则由颜色确定间距。

漫射构件13

漫射构件13是例如具有通过将漫射材料(填料)分散在相对厚的板形透明树脂中形成的光漫射层的较厚高刚性光学片，或通过将含有光漫射材料的透明树脂涂覆在相对薄的膜形透明树脂上形成的薄光学片。漫射构件13具有将来自点光源的光以及来自棱镜片14侧的返回光漫射的功能。在漫射构件13是具有高刚性的光学片的情况下，其还起支撑另一个光学片(例如，光控制片11和12以及棱镜片14)的支撑件的作用。可以通过组合由漫射材料(填料)分散在相对厚的板形透明树脂中形成的构件与由含有漫射材料的透明树脂(粘合剂)涂覆在相对薄的膜形透明树脂上形成的构件来获得漫射构件13。

作为板形或膜形透明树脂，例如，使用诸如PET、丙烯酸或聚碳酸酯的光透射性热塑性树脂。光漫射层具有例如1mm～5mm的厚度。例如，光漫射材料由例如具有0.5μm～10μm的平均颗粒直径的颗粒制成，这些颗粒以在整个光漫射层的重量中为0.1重量份至10重量份的范围内分散在透明树脂中。光漫射材料的实例包括有机填料和无机填料。作为光漫射材料，可以使用空心颗粒(cavityparticle)。

当光漫射层变成薄于1mm时，存在这样的可能性，即，光漫射性(light diffusivity)损失并且在由壳体(未图示)支撑漫射构件13时可能不能确保片刚性。如果光漫射层变成厚于5mm时，当漫射构件13被来自光源的光加热时，变得难以使热扩散，并且漫射构件13可能会弯曲。在光漫射材料的平均颗粒直径在0.5μm～10μm的范围内，并且光漫射材料以在整个光漫射层的重量中为0.1重量份至10重量份的范围中分散在透明树脂中的情况下，光漫射材料的效果有效呈现，并且亮度不均匀可以通过与光控制片11和12的组合来解决。

虽然未图示，但是可以在漫射构件13和棱镜片14之间与漫射构件13分离地提供漫射片。例如，漫射片是通过将含有光漫射材料的透明树脂涂覆在相对薄的膜形透明树脂上形成的薄光学片。漫射片具有漫射穿过漫射构件13等的光的功能。

棱镜片14

例如，如图2所示，棱镜片14是其中沿与光控制片12的突出部12A的延伸方向平行的方向延伸的多个突出部14A布置在与棱镜片14的顶面(光离开侧(光射出侧，light outgoing side)的表面)上的延伸方向垂直的方向的薄光学片。利用该构造，棱镜片14使从底面侧入射的光中突出部12A的排列方向的分量(component)向底面的法线方向偏转并透射，增加方向性并改善轴上亮度(on-axis brightness)。在图2中，突出部12A具有带尖顶部的三角柱形状。例如，顶部可以是圆形的或弯曲的。图2示出了突出部12A沿与光控制片12的突出部12A的延伸方向平行的方向延伸的情况。例如，虽然未图示，但突出部12A可以沿与光控制片12的突出部12A的延伸方向相交的方向延伸。

例如，棱镜片14可以通过使用具有透明性的树脂材料(诸如，一种或多种热塑性树脂)而整体形成，或者通过将能量束(例如，紫外线)可固化树脂转移到诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的透明基材上而形成。

考虑到控制光离开方向的功能，优选使用具有1.4以上的折射率的热塑性树脂。这样的树脂的实例包括诸如聚碳酸酯树脂和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯树脂)的丙烯酸树脂、诸如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的聚烯烃树脂、诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯树脂、诸如MS(甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯之间的共聚物)的非晶共聚合聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、环烯烃树脂、聚氨基甲酸酯树脂(聚氨酯树脂)、天然橡胶树脂、人造橡胶树脂以及任何这些树脂的组合。

反射片15

反射片15设置在与包括多个点光源10的面10A隔开仅预定间隙的相对侧上的位置，并且在点光源10侧具有反射面。优选地，反射面不仅具有镜面反射的功能而且还具有漫反射的功能。为了具有正常反射和漫反射的功能，可以将着色为白色的树脂用于反射面。在这种情况下，优选地，获得了高光线反射特性。这样的材料是例如聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂等。

光控制片11和12

如图2所示，光控制片11是其中沿与点光源10的一个延伸方向(L2方向)平行的方向延伸的多个突出部11A(第一三维结构)排列在光控制片11的顶面(光离开侧的表面)上的薄光学片。另一方面，如图2所示，光控制片12是其中沿与点光源10的一个延伸方向(L1方向)平行的方向延伸的多个突出部12A(第二三维结构)沿与光控制片12的顶面(光离开侧的表面)上的延伸方向垂直的方向排列的薄光学片。即，突出部11A的延伸方向和突出部12A的延伸方向彼此垂直。光控制片11和12由例如与棱镜片14共通的材料制成。光控制片12可以含有光漫射材料。

相对于突出部12A，突出部11A是具有使点光源10侧的入射光相对容易地通过的光学特性的三维结构。另一方面，相对于突出部11A，突出部12A是具有使点光源10侧的入射光相对难于通过的光学特性的三维结构。具体地，与突出部11A相比，突出部12A具有从垂直入射光产生较大量的返回光的形状。

与突出部11A相比，突出部12A从垂直入射光产生较大量的返回光的表达大致是指，当光从与光学片12垂直的点光源10侧入射时光学片12的总光透射率[％](JIS K 7361)小于当光从与光学片11垂直的点光源10侧入射时光学片11的总光透射率。这将使用数值来具体描述，并且几乎相当于突出部11A和12A满足式(1)和式(2)，且满足式(3)。

P3/H＞1.3...(1)

P4/H＞1.3...(2)

20＞Tt1-Tt2＞5...(3)

P3表示沿点光源10的L1方向的间距。P4表示沿点光源10的L2方向的间距。H表示点光源10与光控制片11之间的距离。Tt1[％]表示当光从与光控制片11垂直的点光源10侧入射时光控制片11的总光透射率。Tt2[％]表示当光从与光控制片12垂直的点光源10侧入射时光控制片12的总光透射率。

在光控制片11和12中不含有诸如填料的漫射剂(diffusionagent)并且在光控制片11和12上存在漫射板的情况下，突出部11A和12A可以规定如下。突出部11A和12A满足式(4)和式(5)，并且满足式(6)和式(7)。

P3/H＞1.3...(4)

P4/H＞1.3...(5)

0.1≤R2/P2＜R1/P1＜0.4...(6)

0.02＜R1/P1-R2/P2＜0.1...(7)

P1表示沿如图2所示的多个突出部11A的排列方向(X轴方向)的间距。P2表示沿如图2所示的多个突出部12A的排列方向(Y轴方向)的间距。R1表示如图3所示的突出部11A的顶部11R的曲率。R2表示如图3所示的突出部12A的顶部12R的曲率。图3重叠示出了突出部11A的截面形状的实例和突出部12A的截面形状的实例。图3中的φ1表示由与突出部11A接触的切线T1和与光控制片11的背面平行的平面T2形成的角。图3中的φ2表示由与突出部12A接触的切线T3和与光控制片11的背面平行的平面T2形成的角。

当φ1和φ2中的每一个均小于39°时，垂直于光控制片11和12的背面入射的光中通过突出部11A和12A的表面的光的比率显著大于由突出部11A和12A反射且变成返回光的比率。当φ1和φ2中的每一个均超过59°时，虽然垂直入射在光控制片11和12的背面上的光全部被突出部11A和12A的表面反射，但是反射光穿过突出部11A和12A的另一个表面，而不会发生透射光再次入射在突出部11A和12A上。因此，同样在这种情况下，垂直于光控制片11和12的背面入射的光中通过光控制片11和12的光的比率显著大于被光控制片11和12反射且变成返回光的光的比率。

式(4)和(5)中的上限和下限由通过以下式(6)获得的不均匀比率(unevenness ratio)规定，并且被规定在其中不均匀比率不超过3％的范围内。3％的不均匀比率是人不能视觉识别出显示不均匀(或者可以忽略显示不均匀)的上限且是显示质量的指标之一。

不均匀比率(％)＝((最大亮度-最小亮度)/平均亮度)×100...(6)

优选φ1从突出部11A的顶部到其底部平滑增加，并且φ2从突出部12A的顶部到其底部平滑增加。例如，如图3所示，在突出部11A具有三角柱(其具有沿与点光源10的一个延伸方向(L2方向)平行的方向延伸的顶部11R并且在顶部11R的两侧上具有平滑延续至顶部11R的倾斜表面11S)的三维结构的情况下，优选地，顶部11R具有朝向光离开侧突出的形状并且倾斜表面11S是平坦面。例如，如图3所示，在突出部12A具有三角柱(其具有沿与点光源10的一个延伸方向(L1方向)平行的方向延伸的顶部12R并且在顶部12R的两侧上具有平滑延续至顶部12R的倾斜表面12S)的三维结构的情况下，优选地，顶部12R具有朝向光离开侧突出的形状并且倾斜表面12S是平坦面。

在突出部11A和12A具有如图3所示的三维结构的情况下，当倾斜表面11S和12S的倾斜角彼此相等时，自然地，顶部12R的高度大于顶部11R的高度。

突出部11A和12A并不限于上述形状，而是可以更改，只要满足式(1)～(5)即可。

在从面10A的法线方向看光控制片11时，通过完全反射来自点光源10的垂直于光控制片11入射的光而产生朝向点光源10侧的返回光的返回光产生部分a1(第一部分)占据突出部11A的比率被设置为K1。在从面10A的法线方向观看光控制片12时，通过完全反射来自点光源10的垂直于光控制片12入射的光而产生朝向点光源10侧的返回光的返回光产生部分b1(第二部分)占据突出部12A的比率被设置为K2。在这种情况下，K2优选大于K1。

例如，当突出部11A具有如图3所示的三维结构时，返回光产生部分a1对应于倾斜表面11S，而除了突出部11A中的返回光产生部分a1之外的部分a2对应于顶部11R。例如，当突出部12A具有如图3所示的三维结构时，返回光产生部分b1对应于倾斜表面12S，而除了突出部12A中的返回光产生部分b1之外的部分b2对应于顶部12R。取决于倾斜表面11S和12S的倾斜角和表面形状以及顶部11R和12R的表面形状，可能不能总是满足如上所述的对应关系。

现在将描述该实施方式的照明装置1的作用和效果。

在该实施方式的照明装置1中，从点光源10发出的光中的亮度不均匀性被光控制片11和12降低。所得的光由漫射构件13漫射，使得方向性减小。然后，光由棱镜片14会聚，并且轴上亮度和方向性被调整。

在该实施方式中，其中多个突出部11A沿与点光源10的一个排列方向(L2)平行的方向延伸的光控制片11和其中多个突出部12A沿与点光源10的另一个排列方向(L1)平行的方向延伸的光控制片12从点光源10侧按顺序重叠。利用该构造，从多个点光源10发射的光中沿与点光源10的排列方向L1平行的方向的亮度不均匀可以通过光控制片11减小。沿与点光源10的排列方向L2平行的方向的亮度不均匀可以通过光控制片12减小。

入射在光控制片11的背面上的光几乎是线性光，而入射在光控制片12上的光是由光控制片11散射的漫射光。为了使沿与点光源10的排列方向L1平行的方向(X方向)的返回光的量与沿与点光源10的排列方向L2平行的方向(Y方向)的返回光的量彼此相等，可要求在光控制片12中产生返回光的能力高于在光控制片11中产生返回光的能力。因此，在该能力相同的情况下(通常，在光控制片11中的突出部11A的形状和材料与光控制片12中的突出部12A的形状和材料相同的情况下)，具有较大量的线性入射光的光控制片11的光控制效果高于具有较小量的线性入射光的光控制片12的光控制效果。结果，可出现使得仅沿X方向的不均匀被消除而沿Y方向的不均匀保持的现象，或者使得点光源10上仅沿X方向的部分变得异常暗的现象。

另一方面，在该实施方式中，光控制片12中的突出部12A具有其中集光作用相对比光控制片11中的突出部11A的集光作用强(即，满足式(1)～(5))的三维结构，并且具有从垂直入射光产生较大量的返回光的形状。利用该形状，可以使光控制片11的光控制效果和光控制片12的光控制效果几乎彼此相等。因此，可以防止出现使得仅沿X方向的不均匀被消除但沿Y方向的不均匀保持的现象或者使得点光源10上仅沿X方向的部分变得异常暗的现象。可以减少由点光源引起的亮度不均匀和颜色不均匀。

在该实施方式中，在光控制片12中包含光漫射剂的情况下，通过光漫射剂的散射效果，可以减少由点光源10引起的亮度不均匀和颜色不均匀。优选地，光漫射剂的添加量为微量。例如，在通过使用在点光源的相对侧上的光学片相同的树脂材料而形成且具有2mm的厚度且其两面平坦的透明板中包含光漫射剂的情况下，优选地，当光垂直入射在添加有光漫射剂的透明板上时的总光透射率(JIS K 7361)在81％～87％的范围内。在这种情况下，上限值是透明板中总光透射率[％]的极限值，而下限值是指定为在透明板的表面中设置三维形状的情况下返回光产生效果不会很大程度上受到光漫射剂的添加的干扰的程度的量的值(参见后面描述的图14)。

在与上述情况相反，在光控制片11中包含光漫射剂的情况下，来自点光源10的入射光被进一步散射且进入光控制片12，使得可能必须进一步增加光控制片12的返回光产生能力。然而，返回光产生能力的改善受到限制。因此，添加漫射片并密集设置点光源是必要的。在这样的情况下，妨碍了照明装置1的厚度减少和节约照明。因此，从照明装置1的厚度减少和节约照明的观点来看，使光控制片11中包含光漫射剂是不优选的。

通常，在增加P3/H或P4/H时，发生面内的亮度不均匀。存在两种P3/H或P4/H增加的情况；一种情况是使点光源10和光控制片11之间的距离H变窄以减小厚度，另一种情况是减少点光源10的数目(减少点光源10的间距P3和P4)以节约照明。该实施方式的显示装置适合于任何情况。

变形例

在上述实施方式中，没有覆盖设置在点光源10上的各种光学片(例如，光控制片11和12、漫射构件13和棱镜片14)。例如，如图4所示，在使用相对厚的漫射板作为漫射构件13且使用漫射构件13作为支撑件的情况下，可以用覆盖件16来覆盖各种光学元件。在这种情况下，即使当点光源10上各种光学片的膨胀量随温度改变而彼此不同时，在不引起光学片褶皱的情况下，各种光学片也可以保持在照明装置1的壳体(未图示)中。如图4所示，在光控制片11和12设置在漫射构件13的背面(在点光源10侧的那一面)与覆盖件16之间的情况下，可能不必增加光控制片11和12的刚性以防止翘曲和变形。因此，可以将光控制片11和12薄化至与在漫射构件13的顶面上设置光控制片11和12的情况中相同的程度。利用该构造，即使在光控制片11和12设置在漫射构件13的正下方的情况下，也可以使照明装置1变薄。

此外，如图5所示，可以在覆盖件16中的光入射侧区域上设置具有类似于光控制片11的突出部11A的特征的突出部17A。代替光控制片11，通过在覆盖件16中的光入射侧区域中设置具有突出部17A的光控制部分17，可以使照明装置1进一步变薄。

例如，如图6所示，可以使光控制片11变厚成具有刚性并用作支撑件，或者如图7和图8所示，可以使光控制片12变厚成具有刚性并用作支撑件。在使用光控制片11和12作为支撑件的情况下，漫射构件13可能不必是起支撑件作用的漫射板，而可以是薄漫射片。在漫射构件13是薄漫射片的情况下，优选通过使光控制片12中包含填料来增强漫射性。

例如，如图9和图10所示，代替光控制片12和漫射构件13，可以在光控制片11的顶面上设置其中光控制片12和漫射构件13整体形成的光控制片18。例如，如图11所示，代替光控制片12和漫射构件13，可以与覆盖件16中的光控制部分17接触地设置光控制片12和漫射构件13整体形成的光控制片18。光控制片18可以通过将光控制片12粘附在漫射构件13的顶面上或者在形成漫射构件13时通过在漫射构件13的顶面上形成具有与光控制片12中的突出部12A相同形状的三维结构来制造。在光控制片18不具有高漫射性的情况下，优选在光控制片18和棱镜片14之间设置漫射片。

实施例

接着，将描述该实施方式的照明装置1的实施例。

图12、图13和图14示出了通过改变照明装置1中光控制片11和12的构造和点光源10与光控制片11之间的距离H的组合获得的样品1～34的亮度不均匀的测量结果和判定。

样品1～34通过在点光源10的上方从点光源10侧开始按顺序设置光控制片11和12、漫射构件13、棱镜片14和反射型偏光分离元件15并在点光源10的背面上设置反射片15来制造。在图12所示的样品1～12中，使用白色LED作为点光源10，并且将间距P3和P4中的每一个均设置为30mm。在图13所示的样品13～24中，使用分别产生R、G和B的三原色的光的LED作为点光源10，并且将间距P3和P4中的每一个均设置为40mm。在样品1～24中，不对各光控制片11和12添加填料，并且使用具有约80％的总光透射率的漫射板作为漫射构件13。在图14所示的样品25～34中，使用分别产生R、G和B的三原色的光的LED作为点光源10，并且将间距P3和P4中的每一个均设置为40mm。在样品25～34中，不对光控制片11添加填料但是将填料添加到光控制片12中，并且使用漫射片作为漫射构件13。在样品1～34中，作为光控制片11和12的突出部11A和12A，选择具有如图15所示的截面形状的突出部。作为漫射构件13，使用具有约80％的总光透射率的漫射构件。在样品24～34中，作为待添加到光控制片12中的填料，选择如图16所示的填料。

从图12中可以理解到，在使用光控制片11和12以及漫射板的情况下，当满足关系P3/H＞1.3和P4/H＞1.3时，在其中Tt1-Tt2满足20＞Tt1-Tt2＞5的关系的样品5、7、9和11中没发现不均匀。当P3/H和P4/H分别满足关系P3/H＜1.3和P4/H＜1.3时，即使当不改变光控制片11和12的形状时也没发现不均匀。在没发现不均匀的样品5、7、9和11中，R2/P2和R1/P1满足0.1≤R2/P2＜R1/P1＜0.4和0.02＜R1/P1-R2/P2＜0.1的关系。

如同图12，从图13中可以理解到，同样在使用三种颜色的LED作为光源的情况下，满足上述关系。没发现不均匀的样品17、19、21和23满足以下关系式群A或B。

关系式组A

P3/H＞1.3

P4/H＞1.3

20＞Tt1-Tt2＞5

关系式组B

P3/H＞1.3

P4/H＞1.3

0.1≤R2/P2＜R1/P1＜0.4

0.02＜R1/P1-R2/P2＜0.1

从图14中可以理解到，在没发现不均匀的样品30～33中，在使用光控制片11、含有填料的光控制片12和漫射片的情况下，当P3/H和P4/H分别满足P3/H＞1.3和P4/H＞1.3的关系时，Tt1-Tt2满足20＞Tt1-Tt2＞5的关系。类似地，R2/P2满足R2/P2＜0.1的关系。在待添加到光控制片12中的漫射剂的适当量是C、D、E和F，并且在通过使用在点光源的相对侧上的光学片相同的树脂材料形成且具有2mm的厚度且其两面平坦的透明板中包含相同量的光漫射剂的情况下，当光垂直于添加有光漫射剂的透明板入射时，总光透射率Tt’具有在81％～87％的范围内的值。

图17示出了在棱镜片14中的突出部14A的脊线与光控制片12中的突出部12A的脊线平行的情况和它们彼此垂直的情况下，样品1～34中的亮度不均匀测量结果和判定。

从图17可以理解到，在棱镜片14中的突出部14A的脊线与光控制片12中的突出部12A的脊线平行的情况下，不存在亮度不均匀。

图18示出了漫射板1～8的总光透射率[％]，以及当光控制片11和12、漫射板、棱镜片14和反射型偏光分离元件从点光源10侧开始按顺序设置在点光源10上并且反射片15设置在点光源10的背面上时亮度和亮度不均匀的测量结果以及判定。从图18中可以理解，关于亮度，漫射板4～8是优良的。当漫射板的透射率是90％(漫射板8)时，由于几乎不存在漫射，所以使亮度不均匀和颜色不均匀劣化。因此，从总光透射率、亮度和亮度不均匀整体的观点来看，漫射板4～7(具有76％～85％的透射率)是适当的。

应用实例

接着，将描述将该实施方式的照明装置1应用于显示装置的情况。下面，将描述将具有图1和图6所示的构造的照明装置1应用于显示装置的情况。显然地，也可以将具有除了上述之外的构造的照明装置1应用于显示装置。

图19示出了作为应用实例的显示装置2的截面构造。显示装置2具有显示面板20和其中棱镜片14被设置成使得朝向显示面板20的照明装置1。显示面板20的表面朝向观察者(未图示)。

显示面板20具有层叠结构(1ayer stack structure)，虽然未图示，但是该层叠结构在观察侧上的透明基板与照明装置1侧的透明基板之间具有液晶层。具体地，显示面板20从观察侧开始按顺序具有偏光板、透明基板、滤色器、透明电极、准直膜(alignment film)、液晶层、准直膜、透明像素电极、透明基板和偏光板。

偏光板是一种光阀(光闸)，并且透射仅沿预定振动方向的光(偏振光)。偏光板被设置成使得它们的偏光轴彼此相差90度。利用该布置，从照明装置1发射的光穿过液晶层或者被液晶层阻断。透明基板是一种对于可见光透明的基板，例如，平板玻璃。在照明装置1侧的透明基板中，形成包括作为电连接至透明像素电极的驱动元件的TFT(薄膜晶体管)、配线等的主动驱动电路。通过排列用于将照明装置1发射的光分离成例如R、G和B的三原色的滤色器来构造滤色器。透明电极由例如ITO(氧化铟锡)制成，并且起公共对电极的作用。准直膜由例如诸如聚酰亚胺的高分子材料制成，并且对液晶进行准直处理。液晶层由例如VA(垂直准直)模式、TN(扭转向列)模式或STN(超扭转向列)模式的液晶制成，并且具有通过由驱动电路施加的电压逐像素使从照明装置1发射的光穿过或中断的功能。透明像素电极由例如ITO制成并且起像素的电极的作用。

接着，将描述显示装置2中的作用。从照明装置1中的各点光源10发射的光被调整成具有期望的轴上亮度、面内亮度均匀、视角等的光。之后，用经调整的光来照明显示面板20的背面。发射至显示面板20的背面的光由显示面板20调节，并且将所得到的光作为来自显示面板20的表面的图像光发射至观察者侧。

在显示装置2中，在照明装置1中的光控制片11和12中满足式(1)～(5)，使得可以减小照明显示面板20的背面的照明光的亮度不均匀和颜色不均匀。因此，可以提供具有高显示质量的显示装置2。

如图20所示，在显示装置2中，可以使用通过设置在光控制片11的顶面上整体形成光控制片12和漫射构件13的光控制片18代替光控制片12和漫射构件13而获得的装置作为照明装置。

虽然以上通过实施方式、变形例和应用实例已经描述了本发明，但是本发明并不限于该实施方式等，并且可以进行各种变化。

例如，在实施方式等中，在照明装置1和显示装置2中，作为包括在照明装置1中的各种光学片，已经描述了光控制片11和12、漫射构件13以及棱镜片14。如果有必要，在照明装置1中可以包括另一光学片，或者可以除去任何光学片。

显然地，根据以上教导，本发明的多种更改和变化是可能的。因此，可以理解的是，在所附的权利要求的范围内，本发明还可以以除具体描述之外其它方式被实施。

Claims (17)

1.一种照明装置，包括：

在一个面内的多个点光源；以及

第一和第二光学片，它们在面向所述多个点光源的区域中重叠，

其中，所述多个点光源沿第一方向排列并且还沿与所述第一方向垂直的第二方向排列，

在所述点光源侧的所述第一光学片具有沿与所述第一方向平行的方向延伸且沿与所述第二方向平行的方向排列的多个第一三维结构；

在隔着所述第一光学片与所述点光源相对设置的所述第二光学片具有沿与所述第二方向平行的方向延伸且沿与所述第一方向平行的方向排列的多个第二三维结构，并且

与所述第一三维结构相比，所述第二三维结构中的每一个均具有对垂直入射光产生更大量的返回光的形状。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一三维结构和所述第二三维结构满足下表达式：

P3/H＞1.3

P4/H＞1.3，以及

20％＞Tt1-Tt2＞5％

其中

P3：所述点光源在所述第一方向的间距，

P4：所述点光源在所述第二方向的间距，

H：所述点光源与所述第一光学片之间的距离，

Tt1：当光从所述点光源侧垂直于所述第一光学片入射时，所述第一光学片的总光透射率，以及

Tt2：当光从所述点光源侧垂直于所述第二光学片入射时，在所述第二光学片的总光透射率。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一三维结构具有沿与所述第一方向平行的方向延伸的第一顶部和所述第一顶部的两侧上的一对第一倾斜表面，并且

所述第二三维结构具有沿与所述第二方向平行的方向延伸的第二顶部和所述第二顶部的两侧上的一对第二倾斜表面。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，所述第一顶部和所述第二顶部中的每一个的所述表面具有向所述光离开侧突出的突出弯曲表面，并且

所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面中的每一个均为平坦表面。

5.根据权利要求4所述的照明装置，其中，当在与所述第一顶部和所述第一倾斜表面接触的切线和所述一个面之间形成的角是φ1，并且在与所述第二顶部和所述第二倾斜表面接触的切线和所述一个面之间形成的角是φ2时，φ1从所述第一顶部向所述第一倾斜表面平滑增加，并且φ2从所述第二顶部向所述第二倾斜表面平滑增加。

6.根据权利要求3所述的照明装置，其中，所述第一顶部的高度大于所述第二顶部的高度。

7.根据权利要求1所述的照明装置，还包括所述第二光学片上的漫射板。

8.根据权利要求7所述的照明装置，其中，所述第一三维结构和所述第二三维结构满足以下表达式：

P3/H＞1.3

P4/H＞1.3

0.1≤R2/P2＜R1/P1＜0.4，以及

0.02＜R1/P1-R2/P2＜0.1

其中

H：所述点光源与所述第一光学片之间的距离，

P1：所述第一三维结构在所述第一方向的间距，

P2：所述第二三维结构在所述第二方向的间距，

P3：所述点光源在所述第一方向的间距，

P4：所述点光源在所述第二方向的间距，

R1：所述第一三维结构的顶部的曲率，以及

R2：所述第二三维结构的顶部的曲率。

9.根据权利要求7所述的照明装置，其中，所述漫射板的透射率处于76％～85％的范围内。

10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在所述第二光学片包含光漫射剂。

11.根据权利要求10所述的照明装置，其中，在所述第二光学片中包含的所述光漫射剂的添加量被设置为这样的值，在将相同量的所述光漫射剂添加到通过使用与在所述第二光学片相同的树脂材料形成的、具有2mm的厚度并且其两面平坦的透明板中的情况下，当光垂直于添加有所述光漫射剂的所述透明板入射时总光透射率处于81％～87％的范围内。

12.根据权利要求10所述的照明装置，其中，所述第二三维结构满足以下表达式：

R2/P2＜0.1

其中

P2：所述多个第二三维结构在所述排列方向的间距，以及

R2：所述第二三维结构的顶部的曲率。

13.根据权利要求1所述的照明装置，还包括在所述第二光学片上的亮度改善膜，

其中，所述亮度改善膜具有沿与所述第二方向平行的方向延伸且沿与所述第一方向平行的方向排列的多个第三三维结构。

14.根据权利要求1所述的照明装置，还包括覆盖所述第一和所述第二光学片的覆盖件。

15.根据权利要求1所述的照明装置，还包括覆盖在所述第二光学片的覆盖件，

其中，在所述覆盖件中，来自所述点光源的光所入射的光入射区域用作所述第一光学片。

16.根据权利要求15所述的照明装置，其中，在所述第二光学片起支撑所述第一光学片的支撑件的作用。

17.一种显示装置，包括：

基于图像信号驱动的显示面板；以及

照明所述显示面板的照明装置，

其中所述照明装置包括：

在一个面内的多个点光源；以及

第一和第二光学片，它们在面向所述多个点光源的区域中重叠，

所述多个点光源沿第一方向排列并且还沿与所述第一方向垂直的第二方向排列，

在所述点光源侧的所述第一光学片具有沿与所述第一方向平行的方向延伸且沿与所述第二方向平行的方向排列的多个第一三维结构；

在隔着所述第一光学片与所述点光源相对设置的所述第二光学片具有沿与所述第二方向平行的方向延伸且沿与所述第一方向平行的方向排列的多个第二三维结构，并且

与所述第一三维结构相比，所述第二三维结构中的每一个均具有对垂直入射光产生更大量的返回光的形状。

Images