CN101655193B - 面发光装置和图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面发光装置以及图像显示装置，该面发光装置包括：多个线光源；透光光学片，包括亮度分布控制层，用于减小从线光源所发射的光的亮度的不均匀性；以及反射面，用于反射从线光源所发射的光。亮度分布控制层包括多个突起部。在X方向表示线光源的配置方向的情况下，在0≤x≤L/2的范围内，一些或全部突起部的突起方向倾斜，使得随着突起部在X方向上位于与x＝0的位置越来越远的位置，突起部的突起方向也从位于X方向上x＝0的位置处的线光源光轴的Z方向越来越偏向于X方向。利用本发明的面发光装置以及图像显示装置，可以减小亮度的不均匀性而不增加功率消耗。

Description

面发光装置和图像显示装置

相关申请的参考

本发明包含于2008年8月22日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-214600的主题，其全部内容结合于此，作为参考。

技术领域

本发明涉及面发光装置和图像显示装置的技术领域。具体而言，本发明涉及用于通过以预定方向配置光学片的一部分的突起部的突起方向，来减小亮度的不均匀性而不会增加功率消耗的技术领域。

背景技术

例如，包括背光装置(面发光装置)的图像显示装置被用作用于文字处理器、膝上型个人计算机等的图像显示装置。在很多情况下，边缘照明型背光装置被用作用于这种图像显示装置的面发光装置，从而满足减轻重量和减小厚度的需求。在边缘照明型背光装置中，在透明板构件(导光板)侧配置了诸如荧光灯的线光源，并且在导光板上配置了显示屏。

但是，随着用于电视机系统等的图像显示装置近来在尺寸上的增大，边缘照明型背光装置的亮度不足。因此，经常使用直接背光型背光装置(面发光装置)，其中，线光源被直接配置在显示面板的下方(正下方)(例如，见日本未审查专利申请公开第2007-316421号)。

图22示出了现有技术的直接背光型背光装置1的简要结构的透视图。背光装置1包括诸如荧光灯的线光源2、反射板3及扩散板4。

例如，线光源2可以为冷阴极荧光灯(CCFL)等。线光源2具有在预定方向上延伸的圆柱形。

配置反射板3，从而再利用被扩散板4等所反射的光，以及从线光源2发射出但没有到达扩散板4的光。

扩散板4为这样一种光学构件，其中，在透明基体中随机包含树脂，所述树脂具有与透明基体的折射率不同的折射率。扩散板4具有至少1mm的厚度，从而增加扩散性和散射性。扩散板4减小了正面亮度分布的不均匀性。

在背光装置1中，反射板3和扩散板4被配置在相对的两侧，在其中间插入线光源2。

发明内容

近来，具有背光装置的图像显示装置尺寸增大并且厚度减小。由于这个原因，背光装置的尺寸也增大并且厚度也减小。被用于背光的线光源数增多，并且光学片与线光源之间的缝隙变窄，所述光学片为配置在线光源正上方的平板。

然而，当所使用的线光源数增多时，背光装置及包括背光装置的图像显示装置的功率消耗会增大。因此，通过增大相邻线光源之间的距离可以抑制功率消耗的增加，而不用增加要使用的线光源数。

如果相邻线光源2的中心之间的距离L增大，则参照图23，在线光源2正上方位置的背光装置1的照射光束的亮度会增大，而线光源2之间的位置处的亮度会减小。正面亮度分布的均匀性被劣化，并且亮度会变得不均匀。

即使当每个线光源2的中心与扩散板4之间的距离W被减小从而减小了厚度时，关于正面亮度分布，在线光源2正上方位置处的亮度也会增大，并且在线光源2之间的位置处的亮度也会减小。正面亮度分布的均匀性被劣化，并且亮度会变得不均匀。

因此，参照图24，提出了通过在扩散板5的光出射面5a上设置多个具有相同非球面形状的突起部6来减小亮度的不均匀性的方法，该扩散板5通过在其中分散诸如填料的扩散材料来形成。所述方法对于线光源2正上方的光能够提供由于填料所引起的漫射效果和由于非球面突起部6所引起的漫射效果。能够减小亮度的不均匀性。

但是，通过这种方法，如果相邻线光源2的中心之间的距离L增大或者每个线光源2的中心与扩散板5之间的距离W减小，则减小亮度的不均匀性的效果会被劣化(见图24)。难以在抑制功率消耗的增加的同时增大图像显示装置的尺寸并减小其厚度。

可选地，存在一种方法，通过使用具有每一个都具有基本上为棱镜形状的突起部7的扩散板8代替具有非球面突起部6的扩散板5来增大在线光源2的正上方位置处的返回光的量。

但是，利用扩散板8，如果相邻线光源2的中心之间的距离L增大并且每个线光源2的中心与扩散板8之间的距离W减小，则参照图25，每隔1/2周期会出现亮度的不均匀性，使得在线光源2的正上方的狭窄区是暗的，紧邻该狭窄区的区域是亮的，并且线光源2之间的大致中间区域是暗的。

根据该状态，期望提供一种能够减小亮度的不均匀性而不会增大功率消耗的面发光装置和图像显示装置。

根据本发明实施方式的面发光装置包括：多个线光源，在同一平面上彼此平行地配置；透光光学片，包括形成在光学片的光出射面上的亮度分布控制层，所述亮度分布控制层减小从线光源所发射的光的亮度不均匀性；以及反射面，位于光学片的相对侧，并且线光源介于反射面和光学片之间，所述反射面反射从线光源所发射的光。光学片的亮度分布控制层包括多个突起部，所述突起部具有在与线光源的延伸方向基本平行的方向上延伸的脊线，并且在线光源的配置方向上被连续配置。在X方向表示线光源的配置方向、Y方向表示线光源的延伸方向、Z方向表示与X和Y方向正交的方向、光源间距离L表示线光源中相邻线光源的中心之间的距离、并且移动距离x表示当从相邻线光源中的一个所发射的光被导向相邻线光源中的另一个时的距离的情况下，在0≤x≤L/2的范围内，一些或全部突起部的突起方向倾斜，使得随着突起部在X方向上离x＝0的位置越来越远，突起部的突起方向也从Z方向越来越偏向于X方向，该Z方向是位于X方向上x＝0的位置处的线光源的光轴。

因此，在0≤x≤L/2范围内，随着突起部在X方向上位于与x＝0的位置越来越远的位置，通过光学片所透射的光量也逐渐增加。而且，不用减小光源间距离L就能使光的亮度分布基本上均匀化。因此，可以减小亮度的不均匀性而不增加功率消耗。

在面发光装置中，角度θ可以确定为θ1-15°≤θ≤θ1+5°，其中，θ1为从线光源所发射并入射到光学片上的光的折射角，并且θ为各个突起部相对于Z方向的倾角。

因此，被各个倾斜的突起部的内表面所反射的光在预定范围内返回反射面。因此，能够有效地减小亮度的不均匀性。

在面发光装置中，角度θ可以确定为θ1-10°≤θ≤θ1-5°，其中，θ1为从线光源所发射并入射到光学片上的光的折射角，并且θ为各个突起部相对于Z方向的倾角。

因此，被各个倾斜的突起部的内表面所反射的光从与光入射到光学片上时所述光被折射的方向相反的方向向远离方向返回。因此，能够进一步有效地减小亮度的不均匀性。

面发光装置可以进一步包括与线光源相对地配置的扩散构件，在其间插入了光学片，所述扩散构件扩散从线光源所发射的光。

因此，扩散构件具有扩散透射通过光学片并入射到扩散构件上的光并且使照射光束的亮度分布均匀化的功能。因此，能够可靠地减小亮度的不均匀性。

在面发光装置中，光学片的倾斜的突起部均可以具有沿着XZ面基本上为三角形的截面形状。

因此，每个突起部的内表面具有很高的反射率，因此，能够增加返回至线光源的光量。

在面发光装置中，倾斜的突起部均可以具有这样的顶部，其外周围表面为在突起部的突起方向上突起的曲面。

因此，增大了形状选择的自由度，并且能够增加对入射到每个突起部上的光进行控制的自由度。而且，能够通过单一的切割工具容易地处理用于形成光学片的母版(original)。

在面发光装置中，光学片可以包含扩散从线光源所发射的光的扩散材料。

因此，由于入射到光学片上的光被扩散并输出，所以能够进一步减小亮度的不均匀性。具体地，当相对于线光源而移动光学片的位置时，位置移动的影响减小，因此，能够减小亮度的不均匀性。

在面发光装置中，光源间距离L可以为30mm以上。

因此，光学片相对于线光源的位置移动对亮度的不均匀性影响很小。因此，能够减小亮度的不均匀性。

在面发光装置中，在突起部中位于L/10≤x≤L/3范围内的一些突起部的突起方向可以被倾斜，使得随着突起部在X方向上位于与x＝0的位置越来越远的位置，突起部的突起方向也越来越偏离Z方向而偏向于X方向，该Z方向是位于X方向上x＝0的位置处的线光源的光轴。

因此，从线光源所发射的光的大部分能够被引导向与线光源紧邻的区域。因此，能够可靠地减小亮度的不均匀性。

在面发光装置中，光学片可以在与相邻线光源之间的大致中间区域相对应的部分处具有无突起部分。

因此，无突起部分能够被用作光学片相对于线光源的定位部。光学片能够相对于线光源而容易、可靠地进行定位。

在面发光装置中，在突起部中位于L/3＜x≤L/2范围内的一些突起部均可以具有沿XZ平面基本上为半圆形的截面形状。

因此，从线光源所发射的光的大部分能够被透射并向扩散构件输出，而不被内表面反射。因此，在线光源之间的大致中间区域附近的区域中的亮度能够增大，并且能够可靠地减小亮度的不均匀性。

面发光装置可以包括光学片组件，其中，光学片被结合有扩散构件。

因此，由于增大了厚度，所以能够增大刚性。因此，能够防止扭曲和起伏。

面发光装置可以包括光学元件包装构件，其中，通过包装构件来包装光学片和扩散构件。

因此，由于增大了厚度，所以可以增大刚性。因此，能够防止扭曲和起伏。

在面发光装置中，包装构件在所述包装构件的光入射部处可以具有扩散性能。

因此，扩散光入射到光学片上，从而能够进一步减小亮度的不均匀性。具体地，当光学片的位置相对于线光源而移动时，由于包装构件的光入射部具有扩散性能，所以位置移动的影响减小，并且能够减小亮度的不均匀性。

在面发光装置中，包装构件可以包括在所述包装构件的光入射部处的亮度分布控制层。包装构件的光入射部可以作为光学片使用。

因此，不必设置专用的光学片。因此，由于构件的通用化，能够减少成本。

在面发光装置中，扩散构件可以作为光学元件包装构件的支撑体而使用。

因此，扩散板能够提供一定的刚性。从而，不必增大光学片的厚度来增加刚性，从而减小了面发光装置的厚度。

在面发光装置中，包装构件可以具有弹性或热收缩性，并且包装构件可与包装构件中的内含物紧密接触。

因此，即使当由于温度的改变而引起光学片的膨胀或收缩时，也能防止光学片起皱。

根据本发明另一实施方式的图像显示装置包括：显示面板，根据图像信号来显示图像；以及面发光装置，从显示面板的背表面照明显示面板。所述面发光装置包括：多个线光源，在同一平面上彼此平行地配置；透光光学片，包括形成在光学片的光出射面上的亮度分布控制层，所述亮度分布控制层减小从线光源所发射的光的亮度不均匀性；以及反射面，位于光学片的相对侧，并且线光源介于反射面和光学片之间，所述反射面反射从线光源所发射的光。光学片的亮度分布控制层包括多个突起部，所述突起部具有在与线光源的延伸方向基本平行的方向上延伸的脊线，并且在线光源的配置方向上被连续配置。在X方向表示线光源的配置方向、Y方向表示线光源的延伸方向、Z方向表示与X和Y方向正交的方向、光源间距离L表示线光源中相邻线光源的中心之间的距离、并且移动距离x表示当从相邻线光源中的一个所发射的光被导向相邻线光源中的另一个时的距离的情况下，在0≤x≤L/2的范围内，一些或全部突起部的突起方向倾斜，使得随着突起部在X方向上位于与x＝0的位置越来越远的位置，突起部的突起方向也越来越偏离Z方向而偏向于X方向，该Z方向是位于X方向上x＝0的位置处的线光源的光轴。

因此，在0≤x≤L/2的范围内，随着突起部在X方向上位于与x＝0的位置越来越远的位置，透射通过光学片的光量也逐渐增加。而且，不用减小光源间距离L就能使光的亮度分布基本上均匀化。因此，可以减小亮度的不均匀性而不增加功率消耗。

附图说明

图1与图2～图16以及图18～图21一起图解说明了根据本发明实施方式的面发光装置和图像显示装置，并且图1是示出了图像显示装置的示意性透视图；

图2是示出了图像显示装置的示意性截面图；

图3是示出了图像显示装置的示意性放大截面图；

图4是示出了图像显示装置的另一个实例的示意性截面图；

图5是示出了从线光源所发射的光的路径的概念图；

图6是示出了亮度分布控制层中的突起部的角度的概念图；

图7与图8一起图解说明了从线光源所发射的光的路径，并且图7是示出了在折射角等于倾角的情况下的概念图；

图8是示出了在倾角小于折射角的情况下的概念图；

图9与图10和图11一起图解说明了突起部的示例性的形状，并且图9是示出了形状为具有圆突起顶点的大致三角形的实例的概念图；

图10是示出了突起部具有基本上为半圆形状的实例的概念图；

图11是示出了突起部具有通过多条连续配置的直线定义外周表面的多边形的山形的实例的概念图；

图12与图13一起图解说明了光学片的制造方法，并且图12是示出了通过切割工具切割母版的状态的概念图；

图13是示出了母版形状被转写从而形成亮度分布控制层的情况的概念图；

图14与图15和图16一起图解说明了光学片的具体结构的实例，并且图14是示出了分割区及所述区的形状的图解说明；

图15是示出了示例性的形状及用于形成所述形状的切割工具的图解说明；

图16是示出了各个区域的宽度等的表格；

图17是示出了现有技术的面发光装置的数据及亮度分布的示图；

图18与图19和图20一起图解说明了光学元件包装构件的实例，并且图18是示出了用包装构件包装光学片、扩散板及功能片的实例的概念图；

图19是示出了用包装构件包装光学片和扩散板的实例的概念图；

图20是示出了用包装构件包装光学片和扩散板并且在包装构件的光入射部设置亮度分布控制层的实例的概念图；

图21是示出了通过将光学片结合至扩散板所形成的光学片组件的概念图；

图22是示出了现有技术的面发光装置的示意性透视图；

图23是示出了现有技术的面发光装置的亮度分布的概念图；

图24是示出了当在现有技术的面发光装置中设置亮度分布控制层时的亮度分布的概念图；以及

图25是示出了当在现有技术的面发光装置中减小了线光源与光学片之间的距离时的亮度分布的概念图。

具体实施方式

下面，将参照附图来描述用于实现面发光装置和图像显示装置的优选实施方式。

在下面所给出的优选实施方式中，面发光装置应用于图像显示装置的背光装置。需要注意，面发光装置的应用不限于图像显示装置的背光装置，并且面发光装置可以应用于在图像显示装置中所设置的用于发光的各种装置。

面发光装置10被用作用于图像显示装置50的直接背光型背光装置(见图1和图2)。

面发光装置10具有配置在外壳11中的组件。面发光装置10包括多个线光源12、反射板13、光学片14、扩散板15及多个功能片16。

例如，线光源12可以采用诸如冷阴极荧光灯(CCFL)或热阴极荧光灯(HCFL)的荧光灯。如图1所示，线光源12都具有圆柱形状，并且被配置为在Y方向上延伸。如图1所示，线光源12以一定间隔与X方向平行地被配置在反射板13与光学片14之间。

每个线光源12均不限于荧光灯。例如，诸如发光二极管(LED)的点光源可以以整体上成行的方式在Y方向上被彼此相邻地配置，从而作为线光源12使用。

线光源12的中心之间在X方向上的距离定义了光源间距离L，例如，为30mm以上。

在面发光装置10中，如上所述，在X方向上以一定间隔配置了多个线光源12，因此，配置状态具有均匀性。因此，当从线光源12所发射的光到达显示面板(随后将描述)时，几乎不会发生依赖于线光源12的配置状态的局部亮度不均匀性。

反射板13在Z方向上面向线光源12。反射板13面向线光源12的表面为反射面13a。从线光源12所发射的部分光通过反射面13a被反射至光学片14。

反射面13a除了具有镜面反射功能之外还能具有扩散反射功能。为了具有镜面反射和扩散反射功能，可以使用白色着色的树脂作为反射板13。在这种情况下，期望具有高的光反射率。

例如，用于具有高的光反射率的反射板13的材料可以为诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸丁二酯的树脂材料。可选地，反射板13可以使用诸如铝的金属材料。

光学片14与反射板13相对配置，其间配置有线光源12。例如，光学片14为透光棱镜片或双凸透镜片。例如，通过在基体17的光出射面上一体化设置亮度分布控制层18来形成光学片14。可选地，可以形成光学片14，使得例如在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上转写UV可固化树脂，从而设置了亮度分布控制层18。

光学片14所用的树脂(热塑性树脂)可以具有1.4以上的折射率，从而提供光发射方向的控制功能。例如，这种树脂可以为诸如聚碳酸酯树脂或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的丙烯酸树脂、诸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(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-苯乙烯)共聚物的非晶共聚物聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、环烯树脂、聚氨脂树脂、天然橡胶树脂、人工橡胶树脂或这些材料的组合。

亮度分布控制层18具有减小从线光源12所发射的光的亮度的不均匀性的功能。亮度分布控制层18包括多个突起部19、20和21(见图1和图3)，脊线方向在图1中的Y方向上延伸。以预定间距在X方向上连续设置突起部19、20和21。

参照图3，在线光源12正上方设置突起部19。例如，每个突起部19均具有沿着XZ面基本上为等腰三角形或基本上为等边三角形的截面。在图1中，突起部19在Z方向上(即，在从线光源12所发射的光的光轴方向上)从基体17突起。

参照图3，在线光源12的正上方位置的外周区域从突起部19向外连续设置突起部20。例如，每个突起部20具有沿着XZ面基本上为三角形的截面。在从相应的线光源12至L/2的范围内设置突起部20，并且以倾斜方向从基体17突起，使得随着突起部在X方向上位于与x＝0的位置越来越远的位置，突起部20的突起方向也越来越远离Z方向(其为在X方向上x＝0的位置处的线光源12所发射的光的光轴)而偏向于X方向。具体地，参照图3中的放大图，基体17的各个突起部20的突起方向Q相对于位于最接近于突起部20的线光源12而从垂直线P向外倾斜角度θ。

多个突起部20与垂直线P不具有相同的倾角θ，而是具有多个不同的角度θ。角度θ在X方向上连续或逐步改变。

参照图3，在线光源12之间的大致中间区域的正上方设置突起部21。例如，每个突起部21都具有沿着XZ面基本上为半圆形的截面。

与线光源12的配置间距无关，以非常小的间距来配置突起部19、20及21的配置间距。

突起部19、20及21优选在线光源12的延伸方向(Y方向)上延伸。但是，突起部19、20及21的脊线可以相对于线光源12的延伸方向在光学特性可允许的范围内倾斜。而且，突起部19、20及21的脊线可以在光学特性可允许的范围内在垂直和水平方向上波动。

当在Y方向上在一条线上配置诸如LED的多个点光源而定义线光源12时，可以与突起部19、20及21的脊线正交地配置两个光学片14。

扩散板15与线光源12相对配置，其间插入了光学片14。扩散板15扩散透射通过光学片14并入射到扩散板15上的光，从而使照射光束的亮度分布均匀化。

例如，扩散板15为具有高刚性的光学构件，具有扩散层，该扩散层通过在相对较厚的透明树脂板中分散扩散材料(填料)来形成。

扩散板15也用作支撑其他光学构件(例如，光学片14和功能片(扩散片、棱镜片、反射偏光片等)16)的支撑体。可以通过组合其中在相对较厚的透明树脂板中分散扩散材料的构件与其中在相对较薄的透明树脂模上涂覆包含扩散材料的透明树脂(粘合剂)的构件来设置扩散板15。透明树脂板或膜可以使用诸如PET、压克力或聚碳酸酯的透光性热塑性树脂。

如果扩散板15的扩散层的厚度小于1mm，则光扩散性能会降低，并且当通过外壳11支撑扩散板15时，刚性不足。相反，如果扩散层的厚度大于5mm，则当通过来自线光源12的光加热扩散板15时，很难散热，因此，扩散板15会弯曲。因此，扩散板15的扩散层优选具有1mm～5mm的厚度。

例如，扩散材料由平均粒径为0.5μm～10μm的粒子构成。以相对于扩散层的整体重量的0.1～10重量份的范围内的量将扩散材料分散在透明树脂中。扩散材料可以为有机填料或无机填料。可选地，扩散材料可以为中空粒子。

只要扩散材料的平均粒径处于0.5μm～10μm的范围内，并且以关于扩散层的整体重量的0.1～10重量份的范围内的量将扩散材料分散在透明树脂中，扩散材料的效果就会充分显现。而且，利用扩散材料与光学片14的组合，能够充分减小亮度的不均匀性。

从线光源12所发射并透射通过光学片14的光被亮度分布控制层18反射和折射，并且所述光具有在指定方向上的定向性。该定向性取决于光线在X方向上在光学片14上的到达位置。扩散板15具有将光学片14的定向性平均化并且形成均匀的亮度分布而与观察方向无关的功能。

代替扩散板15，可以如图4所示使用多个扩散片22。但是，关于堆叠多个扩散片22所引起的光损失及成本的提高，扩散板15比多个扩散片22更具有优势。

参照图1～图3，功能片16与光学片14相对配置，其间插入了扩散板15。例如，功能片16由扩散片、棱镜片及反射偏光片中的一片或多片构成。当功能片16由多片构成时，所述片以层的方式彼此紧接堆叠。

例如，用作功能片16的扩散片为通过将包含扩散材料的透明树脂涂覆在透明树脂模上所形成的薄片。扩散片具有扩散透射通过光学片14和扩散板15的光的功能。

用作功能片16的棱镜片为在光出射面上连续形成多个突起部的片。每个突起部优选在线光源12延伸的方向上延伸。但是，每个突起部可以在光学特性可允许的范围内相对于线光源12延伸的方向而倾斜。棱镜片具有使入射光中在每个突起部的配置方向上的光组分被折射并且在光轴方向上被透射的功能，并且增加了定向性。

通过透光树脂材料(例如，热塑性树脂)一体化形成棱镜片。可选地，例如，可以通过在透光基体(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))上转写UV可固化树脂来形成棱镜片。

热塑树脂优选具有1.4以上的折射率，从而提供控制光发射方向的功能。例如，这种树脂可以为诸如聚碳酸酯树脂或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的丙烯酸树脂、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-苯乙烯)共聚物的非晶共聚物聚酯树脂、聚苯乙烯树脂或聚氯乙烯树脂。

例如，用作功能片16的反射偏光片具有多层结构，其中，交替堆叠了具有不同折射率的多个层。反射偏光片具有将通过棱镜片而增加了定向性的光分成P波和S波、仅透射P波、并且选择性反射S波的功能。被反射的S波被反射板13的反射面13a反射。同时，所述波被分离成P波和S波。因此，被反射偏光片所反射的S波能够被再利用。反射偏光片通过用一对扩散层夹紧上述多层结构来形成。反射偏光片具有通过使用在反射偏光片两个表面上的扩散层来扩散透射通过多层结构的P波来增大观察角的功能。

在功能片16的光出射面配置显示面板(没有示出)。

例如，显示面板为具有叠层结构的液晶显示面板，其中，在一对透明基板之间配置了液晶层。具体地，从外表面起按以下顺序堆叠了偏光板、透明基板、滤色片、透明电极、取向膜、液晶层、取向膜、透明像素电极、透明基板以及偏光板。

多个偏光板被堆叠，从而提供光学快门的功能，允许预定振动方向上的光(偏振光)透射通过光学快门。配置偏光板，使得它们的偏光轴彼此偏移90°。因此，从线光源12所发射的光根据偏振光的类型透射通过液晶层或被液晶层阻挡。

由对于可见光透明的基板(例如，由玻璃材料所制成的板)来形成透明基板。内部透明基板具有有源型驱动电路，其包括作为与透明像素电极和配线等电连接的驱动元件的薄膜晶体管(TFT)。

滤色片包括用于将从线光源12所发射的光分离成三原色红(R)、绿(G)及蓝(B)的滤色片。

例如，透明电极由氧化铟锡(ITO)构成，并且用作公共的相对电极。

取向膜由诸如聚酰亚胺的聚合材料构成，并且执行用于液晶的取向处理。

例如，液晶层由垂直取向(VA)模式、扭曲向列(TN)模式、或超扭曲向列(STN)模式的液晶构成。液晶层具有通过从驱动电路所施加的电压允许各个像素透射或阻挡从线光源12所发射的光的功能。

例如，透明像素电极由ITO构成，并且用作用于每个像素的电极。

在上述面发光装置10中，当从线光源12发射光时，所发射的光依次透射通过光学片14、扩散板15及功能片16，并且透射光被发射至显示面板上。此时，部分发射光被反射板13的反射面13a反射并被导向光学片14。而且，在光学片14上入射的部分光被亮度分布控制层18的内表面反射，并被导向反射板13的反射面13a。

入射到光学片14上的光被光学片14的光入射面折射，并且被光学片14的出射面再次折射。随后，光被导向扩散板15。入射到扩散板15上的光被扩散并输出，并且通过功能片16到达显示面板。

图5图解说明了从线光源12所发射的光的路径以及光学片14的亮度分布控制层18的各个组件之间的位置关系。

在图5中，光源间距离L表示相邻线光源12的中心之间的距离，光轴方向距离W表示在光轴S方向(Z方向)上每个线光源12的中心与光学片14之间的距离，θa表示从线光源12所发射并被入射到光学片14上的光相对于所述光的光轴S的光入射角，并且θ1表示入射到光学片14上的光在光学片14上的折射角。

例如，面发光装置10具有30mm以上的光源间距离L。

图5放大了亮度分布控制层18的突起部19、20、21相对于光学片14的基体17的尺寸。实际上，突起部19、20、21的尺寸相对于基体17非常小。

而且，参照图6，关于沿着亮度分布控制层18的XZ面的截面形状，切角ψ表示通过邻近于每个突起部19、20、21的外表面的切线TL所定义的角，并且平面H与光轴S正交。

在表面照明设备10中，由于突起部19具有基本上为等腰三角形或基本上为等边三角形的截面，所以从线光源12所发射并被入射到光学片14的突起部19上的大部分光被内表面反射，并返回反射板13(见图5中的路径α)。

由于突起部20具有基本上为三角形的截面，并且突起部20的突起方向相对于光轴向X方向倾斜，从线光源12所发射并入射到光学片14的突起部20上的光被内表面反射，并且很可能被导向紧邻线光源12的区域(见图5中的路径β)。

由于突起部21具有半圆形截面，所以从线光源12所发射并入射到光学片14的突起部21上的大部分光的透射穿过，并向扩散板15输出(见图5中的路径γ)。

假设移动距离x表示当从线光源12所发射的光被导向邻近线光源12时的距离，当0≤x≤L/2时，随着光的位置越来越远离线光源12，透射通过光学片14的光量也逐渐增大。因此，不用减小光源间距离L，就能将从线光源12所发射并透射通过光学片14的光的亮度分布基本上均匀化。亮度的变化得以减小，而不增加功率消耗。

用于减小亮度不均匀性的光学片14的突起部20的位置优选位于基于在线光源12正上方位置(即，x＝0)的L/10≤x≤L/3的范围内(见图3)。突起部19的位置优选位于基于线光源12正上方位置的0≤x＜L/10的范围内。突起部21的位置优选位于基于线光源12正上方位置的L/3＜x≤L/2的范围内。

如上所述，由于突起部20的位置被配置在L/10≤x≤L/3的范围内，所以从线光源12所发射的大部分光能够被导向至紧邻线光源12的区域。因此，能够可靠地减小亮度的不均匀性。

而且，由于每个都具有半圆形截面的突起部21的位置被配置在L/3＜x≤L/2的范围内，从线光源12所发射的大部分光能够被透射向扩散板15，而不被内表面反射，并且所述光能够被输出。因此，能够增加在线光源12之间的大致中间区域附近位置处的亮度，从而可靠地减小亮度的不均匀性。

图7和图8的每一个都图解说明了从线光源12所发射并入射到光学片14的突起部20上的光的路径。图7和图8示出了突起部20具有沿着XZ面的截面为被倾斜的等腰三角形并且具有倾角θ的情况。

在入射到光学片14上的光被突起部20的内表面反射并返回至线光源12的情况下，如果当光入射到光学片14时的折射角θ1等于突起部20的倾角θ，则光返回至与光被折射的方向相反的方向(见图7)。

如果突起部20的倾角θ小于当光入射到光学片14上时的折射角θ1，则光在远离线光源12的方向上返回(见图8)。

如上所述，通过相对于折射角θ1的倾角θ来确定通过突起部20的内表面所反射的光的路径。

在面发光装置10中，优选可以将每个突起部20形成为使得用于减小亮度不均匀性的角θ满足下面的方程式：

θ1-15°≤θ≤θ1+5°。

通过在光学片14上设置具有上述倾角θ的突起部20，能够有效地减小亮度的不均匀性。

更加优选地，可以将突起部20形成为使得角θ满足下面的方程式：

θ1-10°≤θ≤θ1-5°。

通过在光学片14上设置具有上述倾角θ的突起部20，能够进一步有效地减小亮度的不均匀性。

在面发光装置10中，扩散从线光源12所发射的光的扩散板15与线光源12相对配置，其间插入了光学片14。

扩散板15具有扩散透射通过光学片14并入射到扩散板15上的光并且使照射光束的亮度分布均匀化的功能。因此，能够可靠地减小亮度的不均匀性。具体地，如上所述，扩散板15具有不管观察方向如何都能使光学片14的方向性均匀化并形成均匀的亮度分布的功能。因此，通过提供扩散板15，不管观察角如何，都能减小亮度的不均匀性。

即使当使用多个扩散片22来代替扩散板15时，也能够获得相同的优点。

图9～图11的每一个都概念性图解说明了突起部20沿着XZ面的截面的典型形状。在每个附图中，虚线表示突起部20没有倾斜的状态。

图9图解说明了具有基本上为三角形的突起部20(其在顶部20a的外周表面20b为曲面)的实例。图10图解说明了基本上为半圆形的突起部20的实例。图11图解说明了具有多边形山形的突起部20(通过多个连续配置的直线定义了其外周表面)的实例。

当如图9所示突起部20基本上具有三角形时，突起部20内表面处的光反射率增大，因此，能够增加返回至线光源12的光量。

当在突起部20的顶部20a的外周表面20b为曲面时，形状选择的自由度增大，并且用于入射到突起部20上的光的控制的自由度增大。

此外，光学片14可以包含扩散材料，其扩散从线光源12所发射的光。当光学片14包含扩散材料时，入射到光学片14上的光被扩散并向液晶面板输出。因此，能够进一步减小亮度的不均匀性。

具体地，当光学片14的位置相对于线光源12偏移时，例如，当光学片14从线光源12在线光源12的配置方向上偏移时，或者，当突起部19、20及21的脊线方向相对于线光源12的延伸方向倾斜时，会出现亮度的不均匀性。即使在这种情况下，由于光学片14包含扩散材料，所以也能减小位置偏移的影响，并且能够减小亮度的不均匀性。

而且，如上所述，当光学片14的位置相对于线光源偏移时，会出现亮度的不均匀性。但是，当线光源12的配置间距小时，更可能出现亮度的不均匀性。例如，当光学片14的位置相对于线光源12偏移了1mm时，当光源间距离L为20mm时，偏移率变为5％，而当光源间距离L为40mm时，偏移率变为2.5％。因此，随着光源间距离L越大，偏移率越小，因此，亮度的不均匀性更少出现。

因此，如上所述，通过将线光源12的配置间距至少设置为30mm，光学片14相对于线光源12位置偏移的影响对亮度的不均匀性影响更小，从而减小了亮度的不均匀性。

此外，关于突起部19、20及21的形状，优选切角ψ(见图6)可从尖端部向基体17连续或间断地增加。作为这种形状，图9～图11中所示的形状更加优选。

光学片14可以在与相邻线光源12之间的大致中间区域相对应的区域中具有无突起部分14a，在无突起部分14a中不存在突起部19、20及21(见图3)。无突起部分14a可以在X方向上具有大约10μm～100μm的宽度范围。

通过在光学片14中设置无突起部分14a，无突起部分14a能够被用作光学片14相对于线光源12的定位部。因此，光学片14能够相对于线光源12而容易可靠地定位。

线光源12之间的中间区域优选被用作最大透射从线光源12所发射的光的区域。因此，通过在线光源12之间设置无突起部分14a，从线光源12所发射的光很可能被透射向扩散板15。

现在，将描述光学片14的制造方法(见图12和图13)。

制备母版100，并且通过用切割工具200进行切割来形成具有预定尺寸和形状的凹部101、102及103(见图12)。切割工具200具有预定尺寸的三角形形状。通过将切割工具200压在母版100上并进行切割，形成凹部101、102及103。切割工具200具有被形成为大致半圆形的顶部201，并且整个切割工具200被形成为大致三角形。

例如，参照图12，切割工具200以使得切割工具200水平对称的方向压向母版100，并且在向上移动相对较大距离的同时切割母版100，从而形成凹部101。例如，凹部101为用于形成突起部19的槽。

而且，切割工具200以倾斜方向压向母版100并进行切割，从而形成凹部102。例如，凹部102为用于形成突起部20的槽。

此外，切割工具200以使得仅切割工具200的顶部201水平对称的方向压向母版100，并进行切割，从而形成凹部103。例如，凹部103为用于形成突起部21的槽。

随后，具有凹部101、102及103的母版100的形状被转写至树脂材料，从而形成具有突起部19、20及21的光学片14。

将单个切割工具200加至母版100，并且将母版100在不同方向上切割不同量，从而形成具有不同形状和不同尺寸的多个凹部101、102及103。随后，母版100的形状被转写，从而制成光学片14。

因此，能够容易、快速地制造光学片14，从而减少制造成本。

现在，描述光学片14的具体结构的实例(见图14～图16)。

例如，光学片14在从x＝0～x＝L/2范围内被分割成10个区(区1～区10)(见图14)。在光学片14中，这10个区在从x＝0～x＝L/2的范围内水平对称地配置，因此，下面将描述参照x＝0的右侧部分的结构。

以从x＝0的位置开始的顺序将区域划分为区10、9、...和1。在区1的右侧的区为空白区。空白区用作无突起部分14a。

参照图14和图15，在各个区中，以预定间距彼此紧接地设置具有不同形状(形状1～10)的突起部19、20及21。

图15图解说明了形状1～10的形状和尺寸，其中，水平轴绘制了在X方向上的宽度，而垂直轴绘制了在Z方向上的高度。在图15中的术语“切割工具”为用于形成形状1～10的切割工具200。

例如，以预定间距在区10和9中设置用作非倾斜的突起部19的形状10和9。以预定间距在区8～3中设置用作倾斜的突起部20的形状8～3。以预定间距在区2和1中设置用作基本上具有半圆形截面的突起部21的形状2和1。

图16是示出了每个区的区宽度(X方向)、在每个区中所形成形状(突起部)的间距、在每个区中所形成的形状(突起部)数、及在每个区中所形成的突起部相对于垂直线的倾角(突起部的突起方向)的表格。例如，光源间距离L为47.4mm。例如，线光源12的中心与光学片14之间的距离W为11mm。

图17是示出了通过三种不同结构A、B及C的面发光装置所提供的亮度分布的比较图。参照图17，具有结构A的面发光装置包括扩散板以及用作功能片的棱镜片，但是不具有光学片。具有结构B和C的面发光装置均包括扩散板、及用作功能片的棱镜片和光学片。

具有结构B的面发光装置的光学片具有没有倾斜的多个突起部的亮度分布控制层。具有结构C的面发光装置包括所述实施方式的光学片14。光学片14包括具有突起部19、20及21的亮度分布控制层18。在具有结构C的面发光装置(面发光装置10)中，光源间距离L为47.4mm，线光源12的中心与光学片14之间的距离W为11mm，并且线光源12的中心与反射板13之间的距离为3.5mm。

参照图17，具有结构A的面发光装置大量地引起了的亮度不均匀性。尽管具有结构B的面发光装置减小了亮度的不均匀性，但是具有结构B的面发光装置每1/2个周期就引起具有很大反差的亮度的不均匀性。具有结构C的面发光装置提供基本上平坦的亮度分布，从而减小了亮度的不均匀性。

接下来，描述用于将光学片14和扩散板15一体化的光学元件包装构件和光学片组件(见图18～图21)。

如上所述，在面发光装置10中，从接近于线光源12的位置开始依次配置光学片14、扩散板15、功能片16。根据这些组件的厚度，它们每一个都具有较低的刚性，导致组件扭曲或起伏。这会引起亮度的不均匀性。

为了防止扭曲和起伏，可以设置光学元件包装构件24、24A及24B，其中，用诸如透明片或透明膜的包装构件23来包装光学片14和扩散板15、或者光学片14、扩散板15及功能片16(见图18～图20)。

图18中所示的光学元件包装构件24通过包装构件23包装了光学片14、扩散板15及功能片16。

图19中所示的光学元件包装构件24A通过包装构件23包装了光学片14和扩散板15。

图20中所示的光学元件包装构件24B通过包装构件23包装了光学片14、扩散板15及功能片16。而且，在包装构件23的光入射部处设置了与光学片14的亮度分布控制层18具有相同结构的亮度分布控制层23a。

通过在包装构件23的光入射部处设置亮度分布控制层23a，就不必设置专门的光学片。因此由于构件的通用化，所以能够降低成本。

如果填料或粘合剂被涂覆至包装构件23的光入射部，或者如果光入射部包含扩散材料，则包装构件23能够具有扩散性。由于包装构件23的光入射部具有扩散性，所以扩散光入射到光学片14上，因此，能够进一步可靠地减小亮度的不均匀性。

当光学片14的位置相对于线光源12偏移时，增加了亮度不均匀性发生的可能性。但是，通过在光学片14与线光源12之间设置具有扩散性的部件，能够抑制位置偏移的影响，并且能够有效地减小亮度的不均匀性。

此外，由于扩散板15为相对较厚的光学构件，所以扩散板15能够用作对光学元件包装构件24、24A及24B中任一个的支撑体。通过使用扩散板15作为对于光学元件包装构件24、24A及24B中任一个的支撑体，不必提供用于防止扭曲等的专门的支撑体，从而减少了组件数量。

另外，由于扩散板15具有支撑体的功能，所以扩散板15能够提供一定的刚性。因此，不必增加光学片14的厚度来增加刚性，从而减小了面发光装置的厚度。

另外，可以由具有弹性或热收缩性的材料来形成诸如包装片或包装膜的包装构件23，并且包装构件23可以紧密接触包装构件23中的内含物。由于包装构件23紧密接触所述内含物，所以即使当由于温度的改变引起光学片14和功能片16扩展或收缩不同量时，也能防止光学片14或功能片16起皱。

图21图解说明了通过利用例如UV可固化树脂或压敏粘合剂将光学片14和扩散板15彼此结合所形成的光学片组件25的实例。在这种情况下，除了光学片14之外，通过将功能片16结合至扩散板15也可以形成光学片组件25。

通过设置光学元件包装构件24、24A及24B或光学片组件25中的任意一个，能够增加厚度，并因此能够提高刚性，从而防止扭曲或起伏的发生。

在优选实施方式中的上述组件的具体形状和结构仅为用于实现本发明的实例。本发明的技术范围不应该被所述实施方式限制性地解释。

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、子组合和变形，均应包含在随附权利要求或其等价物的范围之内。

Claims (17)

1.一种面发光装置，包括：

多个线光源，在平面上彼此平行地配置；

透光光学片，包括基体以及在所述基体的光出射面上一体化设置的亮度分布控制层，所述亮度分布控制层减小了从所述线光源所发射的光的亮度不均匀性；以及

反射面，位于与所述光学片相对的位置，并且所述线光源介于所述反射面和所述光学片之间，所述反射面反射从所述线光源所发射的光，

其中，所述光学片的所述亮度分布控制层包括多个突起部，所述突起部具有在与所述线光源的延伸方向基本平行的方向上延伸的脊线，并且在所述线光源的配置方向上被连续配置，并且所述突起部的底部位于所述基体的光出射面，

其中，在X方向表示所述线光源的配置方向、Y方向表示所述线光源的延伸方向、Z方向表示与所述X和Y方向正交的方向、光源间距离L表示所述线光源中相邻线光源的中心之间的距离、并且移动距离x表示当从所述相邻线光源中的一个所发射的光被导向所述相邻线光源中的另一个时的距离的情况下，在0≤x≤L/2的范围内，一些或全部所述突起部的突起方向倾斜，使得随着所述突起部在所述X方向上离x＝0的位置越来越远，所述突起部的突起方向也从所述Z方向越来越偏向于所述X方向，所述Z方向是位于所述X方向上x＝0的位置处的线光源的光轴，

其中，如下确定角度θ：

θ1-15°≤θ≤θ1+5°

其中，θ1为从所述线光源所发射并入射到所述光学片上的光的折射角，并且θ为各个突起部相对于所述Z方向的倾角。

2.根据权利要求1所述的面发光装置，

其中，如下确定角度θ：

θ1-10°≤θ≤θ1-5°。

3.根据权利要求1所述的面发光装置，进一步包括与所述线光源相对配置的扩散构件，并且所述光学片介于所述扩散构件和所述线光源之间，所述扩散构件扩散从所述线光源所发射的光。

4.根据权利要求1所述的面发光装置，其中，所述光学片的所述倾斜的突起部都具有沿着XZ面基本上为三角形的截面。

5.根据权利要求4所述的面发光装置，其中，所述倾斜的突起部都具有外周表面为在所述突起部的所述突起方向上突起的曲面的顶部。

6.根据权利要求1所述的面发光装置，其中，所述光学片包含使所述线光源发射的光扩散的扩散材料。

7.根据权利要求1所述的面发光装置，其中，所述光源间距离L为30mm以上。

8.根据权利要求1所述的面发光装置，其中，在所述突起部中位于L/10≤x≤L/3范围内的一些突起部的突起方向是倾斜的，从而使得随着所述突起部在所述X方向上离x＝0的位置越来越远，所述突起部的突起方向也从所述Z方向越来越偏向于所述X方向，所述Z方向是位于所述X方向上x＝0的位置处的线光源的光轴。

9.根据权利要求1所述的面发光装置，其中，所述光学片在与所述相邻线光源之间的大致中间区域相对应的部分处具有无突起部分。

10.根据权利要求1所述的面发光装置，其中，在所述突起部中位于L/3＜x≤L/2的范围内的一些突起部都具有沿着XZ面基本上为半圆形的截面。

11.根据权利要求3所述的面发光装置，包括所述光学片与所述扩散构件结合的光学片组件。

12.根据权利要求3所述的面发光装置，包括光学元件包装构件，其中，所述光学片和所述扩散构件用包装构件包装。

13.根据权利要求12所述的面发光装置，其中，所述包装构件在所述包装构件的光入射部处具有扩散性。

14.根据权利要求12所述的面发光装置，

其中，所述包装构件包括在所述包装构件的光入射部处的所述亮度分布控制层，并且

其中，所述包装构件的光入射部作为所述光学片使用。

15.根据权利要求12所述的面发光装置，其中，所述扩散构件作为用于所述光学元件包装构件的支撑体使用。

16.根据权利要求12所述的面发光装置，

其中，所述包装构件具有弹性或热收缩性，并且

其中，所述包装构件紧密接触所述包装构件中的内含物。

17.一种图像显示装置，包括：

显示面板，根据图像信号显示图像；以及

面发光装置，从所述显示面板的背面照明所述显示面板，其中，所述面发光装置包括

多个线光源，在平面上被彼此平行地配置；

透光光学片，包括基体以及在所述基体的光出射面上一体化设置的亮度分布控制层，所述亮度分布控制层减小了从所述线光源所发射的光的亮度不均匀性；以及

反射面，位于与所述光学片相对的位置，并且所述线光源介于所述反射面和所述光学片之间，所述反射面反射从所述线光源所发射的光，

其中，所述光学片的所述亮度分布控制层包括多个突起部，所述突起部具有在与所述线光源的延伸方向基本平行的方向上延伸的脊线，并且在所述线光源的配置方向上被连续配置，并且所述突起部的底部位于所述基体的光出射面，

其中，在X方向表示所述线光源的配置方向、Y方向表示所述线光源的延伸方向、Z方向表示与所述X和Y方向正交的方向、光源间距离L表示所述线光源中相邻线光源的中心之间的距离、并且移动距离x表示当从所述相邻线光源中的一个所发射的光被导向所述相邻线光源中的另一个时的距离的情况下，在0≤x≤L/2的范围内，一些或全部所述突起部的突起方向倾斜，使得随着所述突起部在所述X方向上离x＝0的位置越来越远，所述突起部的突起方向也从所述Z方向越来越偏向于所述X方向，所述Z方向是位于所述X方向上x＝0的位置处的线光源的光轴，

其中，如下确定角度θ：

θ1-15°≤θ≤θ1+5°

其中，θ1为从所述线光源所发射并入射到所述光学片上的光的折射角，并且θ为各个突起部相对于所述Z方向的倾角。

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