CN101755166B - 照明装置和显示单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明装置，其不仅能够减小正面方向中的平面内亮度的不匀性，而且能够减小从斜方向观看时的平面内亮度的不匀性。K1是返回光生成部(r1)在第一区域(R1)中的占有率，其中，在从面(10A)的法线方向观看光学片(13)时，返回光生成部生成垂直进入光学片(13)的光入射面的来自各个线状光源(10)的被凸部(13A)的表面完全反射并且导入至反射板(11)的返回光。K2是返回光生成部(r2)在第二区域(R2)中的占有率，其中，在从面(10A)的法线方向观看光学片(13)时，返回光生成部生成垂直进入光学片(13)的光入射面的来自各个线状光源(10)的被凸部(13B)和(13C)的表面完全反射并且导入至反射板(11)的返回光，K1大于K2。

Description

照明装置和显示单元

技术领域

本发明涉及照明装置(例如，从后面照明射透式液晶面板的照明装置)和包括该照明装置的显示单元。

背景技术

过去，作为文字处理器(便携式个人计算机等)的显示单元，已经使用了在其中的液晶面板后面配置背光(照明装置)的液晶显示单元。作为用于液晶显示单元的照明装置，为了实现轻量化和薄型化，在其中的导光板的侧边缘部上配置诸如荧光灯的线状光源以及在导光板上配置液晶面板的侧光式照明装置已经成为主流。然而，随着近年来用于电视机等的显示单元的大型化，经常出现在前述侧光式照明装置中亮度不充足的情况。因此，近年来，已经使用直接在其中的液晶面板下方配置线状光源的直下式照明装置。(专利文献1)

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1WO2006/071616

发明内容

随着显示单元大型化和薄型化，照明装置也已经大型化和薄型化。结果，存在用于照明装置的线状光源的数量增加，并且直接配置在线状光源上的平板状光学装置与线状光源之间的间隙变窄的趋势。如果线状光源的数量增加，那么照明装置的电能消耗增大，并且电视机的电能消耗同样增大。因此，可以想像尽可能不增加线状光源的数量，即，相邻线状光源之间的间隙增大，并且抑制电能消耗量的增加。然而，这种情况下，存在问题，即，照明装置的照明光束的平面内亮度在直接位于线状光源上方的位置上变高，在直接位于线状光源之间的中间部分上方的位置上变低，并且在平面内产生亮度不匀性。此外，在直接在线状光源上方配置的平板状光学装置与线状光源之间的间隙变窄的情况下，又存在在平面内产生亮度不匀性的问题。

因此，已经提出了在通过在其中散布漫射材料(填料)而形成的漫射板的光射出侧上的平面中设置多个相同形状的非球面凸部的措施。从而，不仅可以获得通过填料的漫射效果，并且可以获得通过非球面形状的直接位于线状光源上方的光的漫射效果，因而能够解决亮度的不匀性。然而，这种效果是有限的，并且不能较多地实现相邻线状光源之间的间隙变宽或线状光源与光学装置之间的间隙变窄。因此，还可以想像凸部是直接位于线状光源之间的中间部分上方的位置上的棱镜形状，从而直接位于线状光源之间的中间部分上方的位置上的前亮度增加。然而，这种情况下，存在尽管能够解决当从正面观看时的平面内亮度的不匀性，但是从斜方向观看时的平面内亮度的不匀性仍会恶化的问题。

考虑到前述问题，该发明的目的是提供照明装置以及显示单元，通过其，不仅能够降低从正面方向观看时的平面内亮度的不匀性，并且能够降低从斜方向观看时的平面内亮度的不匀性。

本发明的照明装置包括：多个线状光源，配置为使得各个中心轴彼此平行，并且被包括在一个平面内；反射板，配置为与各个线状光源相对；平板状漫射部件，配置在对应于一个面的与反射板相对的一侧上；以及光学部件，配置在各个线状光源和漫射部件之间。这里，光学部件具有与一个面平行的光入射面、以及光出射面。在光出射面中，在第一区域中配置有第一三维结构，在第二区域中配置有第二三维结构，该第一区域在一个面的法线方向上与各个线状光源相对，以及第二区域在一个面的法线方向上与一个线状光源和与该线状光源相邻的另一线状光源之间的中间区域相对。在从一个面的法线方向观看光学部件时第一部分在第一区域中的占有率是K1，在第一部分中，从各个线状光源垂直进入光入射面的光由第一三维结构完全反射，生成面向反射板的返回光；以及在从一个面的法线方向观看光学部件时第二部分在第二区域中的占有率是K2，在第二部分中，从各个线状光源垂直进入光入射面的光由第二三维结构完全反射，生成面向反射板的返回光，K1和K2满足下列公式。

K1-K2＞0

本发明的显示单元包括基于图像信号驱动的面板以及照明该面板的照明装置。

在本发明的照明装置和显示单元中，K1在光学部件中大于K2。即，直接位于各个线状光源上方的第一区域比夹入第一区域之间的第二区域更难传输光。因此，例如，来自第一区域的返回光被反射片等反射，并且在照明装置中循环。之后，大部分循环光通过相对易于传输光的第二区域传输。从而，如果进入光学部件的光的光量分布与通过光学部件传输的光的光量分布相比较，那么从第一区域向第二区域移动光量。此外，第二区域比第一区域更容易传输光。因此，在第二区域中，集光性能弱，而漫射性能强。从而，通过第二区域传输的光的光量不仅分布在正面方向中，并且广泛分布在斜方向中。

根据本发明的照明装置和显示单元，K1在光学部件中大于K2。因此，光量能够从第一区域移动到第二区域。此外，通过第二区域传输的光的光量不仅能够分布在正面方向中，并且广泛分布在斜方向中。从而，不仅能够降低正面方向中的平面内亮度的不匀性，并且能够降低从斜方向观看时的平面内亮度的不匀性。

附图说明

图1是根据该发明实施例的照明装置的实例的截面结构图；

图2是图1的光学片实例的截面结构图；

图3是图1的光学片凸部的各种形状的截面结构图；

图4是用于说明返回光生成部的概念图；

图5是示出不匀率和P/H之间的关系的关系图；

图6是用于说明图1的光学片的光学作用实例的概念图；

图7是用于说明图1的光学片凸部的配置的概念图；

图8是示出用于根据实例的光学片的每个部分的凸部的截面形状的示图；

图9是示出根据比较实例的光学片的每个部分的凸部的截面形状的示图；

图10是示出实例的正面方向中的平面内光量分布的分布图；

图11是示出实例的斜方向中的平面内光量分布的分布图；

图12是示出比较实例的正面方向中的平面内光量分布的分布图；

图13是示出比较实例的斜方向中的平面内光量分布的分布图；

图14是示出用于切削原片的刀片的末端形状的实例的截面结构图；

图15是用于说明切削原片的方法实例的概念图；

图16是通过使用由图15的切削方法形成的原片而准备的光学片的截面结构图；

图17是用于说明切削原片的方法的另一实例的概念图；

图18是通过使用由图17的切削方法形成的原片而准备的光学片的截面结构图；

图19是图1的照明装置的改进实例的截面结构图；

图20是图1的照明装置的另一改进实例的截面结构图；

图21是图1的照明装置的又一改进实例的截面结构图；

图22是图1的照明装置的又一改进实例的截面结构图；

图23是图1的照明装置的又一改进实例的截面结构图；

图24是图1的照明装置的又一改进实例的截面结构图；以及

图25是根据图1的照明装置的应用实例的显示单元的截面结构图。

具体实施方式

下文将参照附图给出本发明实施例的详细描述。

图1示出了根据该发明实施例的照明装置1的截面结构图。

照明装置1包括多个线状光源10、反射板11、漫射板12、光学片13(光学部件)以及漫射片14(漫射部件)。反射板11被与各个线状光源10相对地配置在各个线状光源10后面。漫射板12、光学片13以及漫射片14以从各个线状光源10侧开始的顺序配置在与相对于各个线状光源10的反射板11相对的一侧上。漫射板12、光学片13以及漫射片14配置为与各个线状光源10相对。

多个线状光源10由在其中线性配置有热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、或多个点光源(LED等)的结构构成。例如，如图1所示，配置多个线状光源10，使得各个中心轴彼此平行或彼此近似平行，并且被包括在同一面内(10A)。尽管没有示出，但是多个线状光源10可以以网状模式配置。

反射板11配置为与以给定的间隙远离包括各个线状光源10的中心轴AX的面10A的位置中的各个线状光源10相对，并在线状光源10侧上具有反射面。反射面除了具有规则反射功能外，优选地具有漫反射功能。为了表现规则反射功能和漫反射功能，可以将白色树脂用于反射面。这种情况下，优选地得到高光反射特性。这种材料的实例包括聚碳酸酯树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。

例如，漫射板12是(例如)具有通过散布漫射材料(填料)而形成的光漫射层的厚的和高刚性的光学片。漫射板12同样用作支撑其它光学片(例如，光学片13和漫射片14)的支持介质。漫射板12可以是通过在相当厚的板状透明树脂中散布漫射材料(填料)而形成的薄片与通过涂敷相当薄的具有包含漫射材料的透明树脂(粘合剂)的膜状透明树脂而形成的薄片的组合。

例如，使用诸如PET、亚克力以及聚碳酸酯的光透射性热塑树脂作为板状或膜状的透明树脂。例如，包含在前述漫射板12中的光漫射层具有1mm以上5mm以下的厚度。此外，光漫射材料由例如具有0.5μm以上10μm以下的平均粒子直径的粒子构成，其相对于前述的整个光漫射层的重量在0.1重量份以上10重量份以下的范围内散布于透明树脂中。光漫射材料的种类的实例包括有机填料和无机填料。可以使用空洞粒子作为光漫射材料。从而，漫射板12具有漫射来自各个线状光源10的光或返回来自光学片13侧的光的功能。

在光漫射层薄于1mm的情况下，存在光漫射特性受损的可能性，并且在通过包装(未示出)支撑漫射板12中不能确保薄片刚性。同时，在光漫射层厚于5mm的情况下，存在通过来自光源的光加热漫射板12时热量几乎不漫射且漫射板12弯曲的可能性。在光漫射材料的平均粒子直径处于0.5μm以上10μm以下的范围中时，光漫射材料相对于整个光漫射层的重量在0.1重量份以上10重量份以下的范围内散布于透明树脂中，效果是光漫射材料能够有效表现，并且在与下文描述的光学片13的组合中能够有效解决亮度的不匀性。

漫射片14是通过(例如)涂敷具有包含光漫射材料的相当薄的透明树脂的膜状透明树脂而形成的薄光学片。漫射片14具有漫射已经通过漫射板12和光学片13传输的光的功能。

例如，如图1和图2(A)所示，光学片13是在其中的漫射片14侧(光射出侧)的面上设置多个凸部13A、13B以及13C的薄光学片。图2(A)示出了图1的光学片13的放大图。图2(B)示出了图2(A)的光学片13的凸部13A、13B以及13C和线状光源10的位置之间的位置关系。凸部13A对应于本发明的“第一凸部”的特定实例，而凸部13B和13C对应于本发明的“第二凸部”的特定实例。图1举例说明了光学片13与漫射板12分离配置的情况。然而，光学片13可以通过粘着剂等粘合到漫射板12的表面上。

光学片13可以通过使用诸如一种或多种热塑树脂的具有传输特性的树脂材料整体形成，但是可以通过在诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的透光性基材上转写(transcribe)能量线(例如，紫外线)硬化树脂而形成。

对于热塑树脂，考虑控制光出射的方向，优选使用具有1.4或更多的折射率的热塑树脂。这种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)的聚烯烃系树脂、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共聚物)的非晶聚酯共聚物树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、环烯系树脂、氨基甲酸酯系树脂、天然橡胶系树脂、合成橡胶系树脂、及其组合。

多个凸部13A、13B以及13C具有沿着与线状光源10的面10A平行的平面延伸的线状、锥体状、饼状的三维形状。在各个凸部13A、13B以及13C具有线的三维形状的情况下，各个凸部13A、13B以及13C优选地平行配置，使得各个凸部13A、13B以及13C的延伸方向与线状光源10的延伸方向平行。然而，各个凸部13A、13B以及13C的延伸方向在基于光学特性允许的范围内可以与线状光源10的延伸方向交叉。尽管没有示出，但是在多个点光源以网状模式配置的情况下，优选地，层叠2个光学片13，或多个凸部13A、13B以及13C具有锥体状或饼状的三维形状。

多个凸部13A在第一区域R1中配置为在面10A的法线方向上与各个线状光源10相对。各个凸部13A构成表现相对地几乎不传输来自线状光源10侧的入射光的光学特性的三维结构(第一三维结构)，作为整个第一区域R1。此外，多个凸部13B和13C在第二区域R2中配置为在面10A的法线方向上与一个线状光源10和与该线状光源10相邻的另一线状光源10之间的中间区域相对。各个凸部13B和13C构成表现相对易于传输来自线状光源10侧的入射光的光学特性的三维结构(第二三维结构)，作为整个第二区域R2。此外，在第二区域R2中，凸部13B配置为相对接近线状光源10，而凸部13C配置为相对远离线状光源10，即，配置为刚好在相邻的线状光源10和该线状光源附近之间的中心。

第一三维结构比第二三维结构相对更难传输来自线状光源10的入射光的状态几乎等于A1和A2满足下列公式(1)的状态。

A1-A2＞0    (1)

39≤Φ1≤69(2)

39≤Φ2≤69(3)

如图2所示，Φ1表示由与凸部13A相接触的切面T1和与面10A平行的面T2构成的角。如图2所示，Φ2表示由与凸部13B或凸部13C相接触的切面T3和与面10A平行的面T2构成的角。A1表示在从面10A的法线方向观看光学片13时Φ1满足公式(2)的部分在第一区域R1中的占有率。A2表示在从面10A的法线方向观看光学片13时F2满足公式(3)的部分在第二区域R2中的占有率。

在Φ1和Φ2小于39度的情况下，在垂直进入光学片13后面的光中，通过凸部13A、13B以及13C的表面传输的光的比率大于通过光学片13反射的光的比率，并且变为返回光。同时，在Φ1和Φ2超过69度的情况下，尽管垂直进入光学片13后面的光被凸部13A、13B以及13C的一个面完全反射，但是反射光通过凸部13A、13B以及13C的另一个面传输，并且这种传输的光不再进入凸部13A、13B以及13C。因此，这种情况下，再一次，在垂直进入光学片13后面的光中，通过光学片13传输的光的比率大于通过光学片13反射的光的比率，并且变为返回光。因此，第一区域R1(凸部13A)中的前面亮度高于第二区域R2(凸部13B和13C)中的前面亮度，并且第一区域的斜方向中的亮度低于第二区域R2的斜方向中的亮度。因此，第一区域R1中的集光性高于第二区域R2中的集光性，并且第二区域R2中的集光性低于第一区域R1中的集光性。

优选地，在Φ1和Φ2的位置从凸部13A、13B以及13C的顶部移动到凸部13A、13B以及13C的底部时，Φ1和Φ2连续或间歇变大。例如，如图2所示，在凸部13A具有在顶部13D及其附近具有凸状非球面曲面S1的三角柱状的三维结构的情况下，倾斜平面S2与其它部分中的曲面S1平滑相连，倾斜平面S2的切面的角度(倾斜平面S2的倾斜角)满足前述公式(2)，并且曲面S1的切面的角度小到该角度至少在顶部13D及顶部13D附近不满足前述公式(2)。

此外，例如，如图2所示，在凸部13B在整体上具有凸状非球面曲面S3以及凸部13C在整体上具有凸状非球面曲面S4的情况下，曲面S3和S4的切面的角度都满足前述公式(3)，曲面S3和S4的切面的角度比凸部13A的倾斜平面S2的切面的角度更缓和(更小)，并且曲面S4的切面的角度比曲面S3的切面的角度更缓和(更小)。

凸部13A、13B以及13C的形状不限于上面举例说明的形状，但是能够在满足前述公式(1)～(3)的范围内被修改。

例如，凸部13A可以是图2的凸部13B和13C中所示的非球面凸状，可以是具有不圆的顶部的三角柱状(棱镜形状)，可以是由图3(A)所示的多个倾斜平面构成的多棱柱状，可以是如图3(B)所示的球面形状，或可以是如图3(C)所示的包括平坦面13G的形状。此外，如图(C)所示，可以在相邻凸部13A之间设置平坦面13H。此外，例如，凸部13B和13C可以是在顶部13E和13F及其附近具有凸状非球面曲面的形状的三角柱形状。并且倾斜平面与其它部中的曲面平滑相连，可以是由图13(A)所示的多个倾斜平面所构成的多棱柱状，可以是图3(B)所示的球面形状，或可以是图3(C)所示的包括平坦面13G的形状。在凸部13A和凸部13B/13C分别具有凸状曲面的情况下，凸部13A的曲面的曲率优选地小于凸部13B/13C的曲面的曲率。类似地，在凸部13A和凸部13B/13C分别具有倾斜平面的情况下，凸部13A的倾斜平面的倾斜角优选地大于凸部13B/13C的倾斜平面的倾斜角。此外，作为在凸部13A中设置具有大倾斜角的倾斜平面的结果，凸部13A的高度可以大于凸部13B/13C的高度。此外，如图3(C)所示，可以在相邻凸部13B之间、相邻凸部13C之间、或相邻凸部13B和13C之间设置平坦面13H。此外，不仅可以在没有形成凸部13A、13B以及13C的区域中设置平坦面13H，并且还可以在凸部13A、13B以及13C的顶部设置该平坦面。在第一区域R1和第二区域R2分别具有平坦面的情况下，在从面10A的法线方向观看光学片13时第一区域R1中的平坦面在第一区域R1中的占有率是K3，以及在从面10A的法线方向观看光学片13时第二区域R2中的平坦面在第二区域R2中的占有率是K4，K3和K4首先满足下列公式(4)。

K4-K3＞0    (4)

然而，公式(2)和(3)适用于具有通常用于光学部件的大约1.5～1.6折射率的材料用于光学片13的情况。因此，在一般不使用的材料用于光学片13的情况下，前述公式(2)和(3)的上限值和下限值轻微移动，因此应根据材料轻微调节上限值和下限值。

此外，前述公式(1)～(3)能够应用于通常属于光进入光学片13的光入射面的各种剖面(profile)。因此，对于光进入光学片13的光入射面，例如，在垂直进入光入射面的分量的亮度具有高于分量斜向进入光入射面的亮度的剖面的情况下，或在垂直进入光入射面的分量的亮度具有几乎等于分量斜向进入光入射面的亮度的剖面的情况下(典型地在兰伯特(Lambert)光的情况下)，可以应用前述公式(1)～(3)。

此外，在根据到线状光源10的距离将第二区域R2分割为多个部分的情况下，优选地，在从面10A的法线方向观看光学片13时其中的Φ2满足公式(3)的部分在各个分割部分中的各个占有率随着部分的位置从线状光源10后退而连续或间歇增长。此外，在根据距离线状光源10的距离将第一区域R1分割为多个部分的情况下，优选地，在从面10A的法线方向观看光学片13时其中的Φ1满足公式(2)的部分在各个分割部分中的各个占有率随着部分的位置从线状光源10后退而连续或间歇增长。

如图4(A)和4(B)所示，对于凸部13A、13B以及13C，在从面10A的法线方向观看光学片13时返回光生成部r1(第一部分)在第一区域R1中的占有率是K1，在第一部分中，从各个线状光源10垂直进入光学片13的光入射面的光由凸部13A的表面完全反射，生成返回光；以及在从面10A的法线方向观看光学片13时返回光生成部r2(第二部分)在第二区域R2中的占有率是K2，在第二部分中，从各个线状光源10垂直进入光学片13的光入射面的光由凸部13B和13C的表面完全反射，生成返回光，K1和K2优选地至少满足下列公式(5)，并且优选地满足下列公式(6)～(10)。此外，在K1和K2满足公式(5)～(10)的情况下，K2优选地是0。

K1-K2＞0    (5)

K1-K2≥0.03 (6)

K1-K2≥0.06 (7)

K1-K2≥0.12 (8)

K1-K2≥0.15 (9)

K1-K2≥0.18 (10)

图4(A)示意性地示出了在从顶面观看光学片13时返回光生成部r1和r2的分布实例。图4(B)是光学片13的侧视图，并示出了图4(A)所示的返回光生成部r1和r2的分布和凸部13A、13B以及13C之间的关系。

图5示出了通过下列公式(11)获得的不匀率与P/H之间的关系。P表示一个线状光源10的中心轴AX和与该线状光源10相邻的另一线状光源10的中心轴AX之间的距离(参照图2)。H表示光学片13外部的线状光源10侧(面10A侧)上的面与面10A之间的距离(参照图2)。通过测量从漫射片14照射的光获取图5的不匀率。在不匀率是3％的位置上画出图5中的虚线。不匀率3％是人们不能识别显示不匀性(或人们不受显示不匀性的干扰)的位置上的值的上限，并且是显示质量指示中的一种。

不匀率(％)＝((最大亮度-最小亮度)/平均亮度)×100  (11)

基于图5，在K1和K2满足公式(6)的情况下，P/H能够增大至3.4。在K1和K2满足公式(7)的情况下，P/H能够增大至4.0。在K1和K2满足公式(8)的情况下，P/H能够增大至4.7。在K1和K2满足公式(9)的情况下，P/H能够增大至5.3。在K1和K2满足公式(10)的情况下，P/H能够增大至5.9。

接下来，将给出根据这个实施例的照明装置1的作用和效果的描述。

在这个实施例的照明装置1中，从各个线状光源10照射的光直接进入漫射板12，或被反射板11等反射，然后进入漫射板12。之后，光由漫射板12漫射。漫射光进入光学片13的后部，根据在其顶面上形成的凸部13A、13B以及13C的形状被聚集或漫射。之后，光由漫射片14漫射，并且照明配置在漫射片14上的照射物体(未示出)。

通常，对于来自各方向的入射光，棱镜片定向到达正面方向(与入射面垂直的方向)的特定方向的光，并且完全反射以接近垂直于入射面的角进入的光，并且将光返回至光源侧。如上起作用的棱镜片的每个棱镜的底角通常是40度以上58度以下。因此，包括在这种范围内倾斜角的光学片类似于前述棱镜片具有强集光作用，并且同样具有返回大量光的作用，即，使光几乎不传输的作用。因此，具有强集光作用的三维结构同样是生成返回光的三维结构。

考虑到前述内容，具有弱集光作用(或强漫射特性)的三维结构同样是几乎不传输光且几乎不生成返回光的三维结构。因此，在直接在光源上方设置在其中混合具有相对强的集光作用的三维结构和具有相对弱的集光作用(或强漫射特性)的三维结构的光学片以及直接在光源下方设置反光板的情况下，已经由具有相对强的集光作用的三维结构反射的且朝向反射板的返回光由(例如)反射板等反射，并且在照明装置中循环。之后，大部分循环光通过相对易于传输光的部分，即具有相对弱的集光作用(或强漫射特性)的三维结构被传输。

下面将通过对这个实施例应用前述原理给出描述。在这个实施例中，直接位于各个线状光源10上方的第一区域R1比夹入第一区域R1之间的第二区域R2更难以传输光(即，满足公式(1)～(3)和公式(5))。因此，如图6所示，向着第一区域R1的入射光L1外，已经被第一区域R1反射的从第一区域R1向反射板11定向的返回光L2被反射板11等反射。在光在照明装置1中循环之后，通过相对易于传输光的第二区域R2传输循环光L3的大部分。此外，通过第二区域R2传输来自线状光源10的直接进入第二区域R2的入射光L4的大部分。结果，如果进入光学片13的光的光量分布与通过光学片13传输的光的光量分布相比，从第一区域R1到第二区域R2移动光量。

此外，第二区域R2比第一区域R1更易传输光。因此，在第二区域R2中，集光特性弱(或集光特性不存在)，或漫射特性强。从而，如图6所示，通过第二区域R2传输的光L5的光量不仅分布在正面方向中，并且广泛分布在斜方向中。因此，不仅光L5的正面方向中的光量，而且其斜方向中的光量能够增加。同时，在第一区域R1中，集光特性强。因此，通过第一区域R1传输的光L6的光量比光L5更多定向于正面方向。从而，光L6斜方向中的光量减少，从而光L6斜方向中的光量与光L5斜方向中的光量之间的差异减小。结果，平面内的亮度均匀性在从斜方向观看时能够减小。

然而，第一区域R1直接位于各个线状光源10的上方。因此，从各个线状光源10射出的光的外部，通过第一区域R1中的集光作用聚集原本具有大量光量的光。结果，当从正面方向观看光学片13时，对应于第一区域R1的部分比没有设置光学片13的情况更亮。然而，在这个实施例中，直接在光学片13上方配置漫射片14。因此，正面方向中的光量和斜方向中的光量通过漫射片14均分。结果，正面方向和斜方向中的亮度的不匀性能够降低。

图6示意性地示出了光L5的正面方向中的亮度小于光L6的正面方向中的亮度以及光L5的斜方向中的亮度大于光L6的正面方向中的亮度的状态。具有这种剖面的光L5和L6被漫射片14漫射，从而从漫射片14射出的光变为漫射光(典型地，兰伯特光)，其中正面方向中的亮度几乎等于斜方向中的亮度。结果，不仅正面方向中的平面内亮度的不匀性能够减小，而且从斜方向观看的平面内亮度的不匀性也能够减小。

例如，如图7所示，实例1具有如下结构。即，通过各个中心轴AX的线是X轴，垂直于X轴的线是Y轴，一个线状光源10的中心轴AX是X轴的原点，通过原点的线M1和通过距离原点P/2(线状光源10之间的中心)的位置的线M2之间的距离被等分为5部分(X1～X5)，并且在各个部分中包括的光学片13的凸部的形状是图8所示的形状。同时，比较实例1具有在前述的各个部分中包括的光学片13的凸部的形状是图9所示的形状的结构。即，比较实例1的凸部的配置与关于与线状光源10的位置关系的实例1的凸部的配置相反。

具体地，在实例1中，具有相对强的集光作用的凸部在线状光源10的上方形成，并且具有相对弱的集光作用(或强漫射特性)的凸部在线状光源10之间的位置的上方形成。同时，在比较实例1中，具有相对弱的集光作用(或强漫射特性)的凸部在线状光源10之间的位置的上方形成，并且具有相对强的集光作用的凸部在线状光源10的上方形成。在P/2≤x≤P的范围内，配置具有通过翻转0≤x≤P/2范围内的形状而获得的形状的凸部，并且对应于线状光源10循环配置各个凸部。在图10～图13中示出了这种情况下的模拟结果。图10示出使用实例1的光学片的情况和不使用相同内容的情况的正面方向中的平面内亮度分布。图11示出使用实例1的光学片的情况和不使用相同内容的情况的斜方向中的平面内亮度分布。图12示出使用比较实例1的光学片的情况和不使用相同内容的情况的正面方向中的平面内亮度分布。图13示出使用比较实例1的光学片的情况和不使用相同内容的情况的斜方向中的平面内亮度分布。

从图12到图13，我们发现在使用比较实例1的光学片的情况下，亮度不匀性在正面方向中和斜方向中增大(即，亮度不匀性没有解决)。同时，从图10到图11，我们发现在使用比较实例1的光学片的情况下，亮度不匀性在正面方向中和斜方向中增大。即，如实例1，通过具有相对强的集光作用的在线状光源10上方的具有大量光量的凸部聚集光，并且通过具有相对弱的集光作用(或强漫射特性)的在线状光源10之间的位置上方的具有少量光量的凸部漫射光，平面内亮度的不匀性能够在正面方向中和斜方向中降低。

此外，在这个实施例中，在第一区域R1和第二区域R2分别具有平面的情况下，如果满足公式(4)，那么即使在第一区域R1和第二区域R2中形成的凸部的形状和大小是相同的，也要满足公式(1)或公式(5)。因此，在这种情况下，平面内亮度的不匀性能够在正面方向和斜方向中降低。

通常，如果P/H增加，那么产生平面内亮度不匀性。下列两种情况导致P/H增加。其中一种情况是线状光源10和漫射板12之间的距离变窄以获得薄型化装置。其中另一种情况是线状光源10的数量减小以实现节俭照明。本实施例中的显示单元适于两种情况之外的节俭照明。在这个实施例中，如果光学片13中的K1的位置参照线状光源10在线状光源10的配置方向上移动，那么可能产生亮度的不匀性。然而，在线状光源10之间的距离通过节俭照明加宽(通常，P≥30mm)的情况下，由K1的位置移动所产生的亮度不匀性的效果小，因此不存在降低亮度不匀性的效果严重受损的可能性。因此，在这个实施例中，能够有效实现节俭照明而不会恶化亮度不匀性。

接下来，将给出形成这个实施例的光学片13的方法实例。

尽管不想排除光学片13，但是在形成片状光学装置中，在使用热塑树脂以构成完整体的情况下，或在向基材传送紫外固化树脂的情况下，有必要早先准备传送原片(模具)。例如，能够通过以具有期望传送的形状的刀片切割金属辊的表面而形成。这时，在传送至光学片13的多种形状的凸部的如图2所示存在的情况下，刀片的必需数与传送至光学片13的多种形状的凸部的数量相同，导致制作成本增加。

优选地，如图14(A)和14(B)配置在其中的顶部附近的切面的角是40度以下且底部附近的切面的角是40度以上的刀片2，并且根据图15所示的切割位置改变通过刀片2切割的原片3的切割深度。如图16所示，在通过使用上述形成的原片3在基材13-1上形成具有对应于切割深度的高度和形状的凸部13-2、13-3以及13-4的情况下，在各个区域(A10、A11和A12)中生成返回光的部分的占有率(K10、K11和K12)能够彼此不同。如上所述，由于仅通过使用单个刀片2形成原片3而能够形成光学片13，所以能够抑制制造费用上升。此外，这种情况下，由于每个凸部的高度根据其位置而彼此不同，所以防止了光学片13粘附于在凸部侧上配置的其它光学装置。

此外，例如，可以配置在其中的顶部附近的切面的角是40度以下且底部附近的切面的角是40度以上的刀片2，并且刀片2对原片3的切割宽度(间距)如图17所示改变。如图18所示，在通过使用上述形成的原片3在基材13-1上形成具有对应于切割宽度的间距的多个凸部13-5的情况下，在各个区域(A13和A14)中生成返回光的部分的占有率(K13和K14)可以彼此不同。如上所述，由于仅通过使用单个刀片2形成原片3而能够形成光学片13，所以能够抑制制造费用上升。

[改进实例]

在前述实施例中，在光学片13和线状光源10之间配制漫射板12。如图19的照明装置4所示，漫射板12可以设置在光学片13上。然而，这种情况下，由于线状光源10直接设置在光学片13之下，所以优选地参照线状光源10进行巧妙设置以提高光学片13的安置精度。此外，如图20的照明装置5所示的，在具有类似于漫射板12的功能的基材的光出射面上的表面上，可以直接在线状光源10上方设置包括具有类似于光学片13的凸部特性的凸部的光学片15，并且在其上设置漫射片14。可以通过使用诸如熔合挤压处理的方法和注模方法以板块的方式形成光学片15。否则，例如，可以通过向漫射板12的表面粘合包含漫射剂的光学片13而形成光学片15。

此外，如图21、22和23所示，可以设置配置在线状光源10上方的包裹在各种光学装置(例如，漫射板12、光学片13、漫射片14、光学片15等)周围的柔性薄膜16。这种情况下，即使线状光源10上方的各种光学片具有根据彼此温度的改变而改变的伸展量，但是各种光学装置能够通过照明装置1、4和5的包装(未示出)支撑，而不在每个光学片中产生细纹(wrinkle)。如图22所示，在漫射板12的后部(线状光源10侧的面)和柔性薄膜16之间设置光学片13的情况下，没有必要为了防止缠绕和偏斜而增加光学片13的刚性。因此，这种情况下，光学片13可以薄型化至与在漫射板12的顶面上设置光学片13的情况(前述第一实施例的情况)中的程度相同的程度。从而，即使光学片13直接设置在漫射板12的下方，照明装置4也能够薄型化。此外，如图24所示，可以以具有类似于光学片13的凸部特性的特性设置柔性薄膜16。从而，照明装置4能够进一步小型化。此外，在柔性薄膜16外部，来自线状光源10的光进入的光入射区和来自线状光源10的已经通过光学片13等传输的光在外部射出的光射出区域可能具有漫射功能并具有三维形状。

[应用实例]

接下来，将给出将前述实施例的照明装置1应用于显示单元的情况的描述。下文将给出照明装置1的应用实例的描述。然而，并非必须使用其它照明装置4和5代替照明装置1。

图25示出了根据该发明实例的显示单元6的截面结构图。显示单元6包括显示面板7和照明装置1，其中漫射片14定向于显示面板7后面的显示面板侧。显示面板7的正面定向于观看者(未示出)侧。

尽管没有示出，显示面板7具有在观看者侧的透明基板和照明装置1侧的透明基板之间具有液晶层的层状结构。具体地，以从观察者侧开始的顺序，显示面板7具有偏振板、透明基板、滤色器、透明电极、定向膜、液晶层、定向膜、透明像素电极、透明基板以及偏振板。

偏振板是一种光学快门，尽在特定的振动方向上传输光(偏振光)。分别配置这些偏振板，使得每个偏振轴彼此移动90度。从而，从照明装置1射出的光通过液晶层传输或被阻挡。透明基板由诸如平面玻璃的对可见光是透明的基板构成。在照明装置1侧的透明基板中，形成包括TFT(薄膜晶体管)的作为驱动装置电连接透明像素电极的有源驱动电路、配线等。在滤色器中，例如，配置用于提供将颜色分离为红(R)、绿(G)和蓝(B)的三原色的用于从照明装置1射出的光的滤色器。例如，透明电极由ITO(氧化铟锡)构成，并且用作通常的计数器电极。例如，定向膜由诸如聚酰亚胺的高分子材料构成，并且为液晶提供定向。例如，液晶层由VA(垂直排列)模式、TN(扭曲向列)模式或STN(超扭曲向列)模式中的液晶构成。当从驱动电路施加电压时，液晶层为每个像素传输或阻挡从照明装置1射出的光。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。

接下来，将给出根据这个发明实例的显示单元6中的作用的描述。调节从照明装置1中的各个线状光源10射出的光为具有期望的正面亮度的、期望的平面内亮度分布的、期望的视角等的光。之后，以光照明显示面板7的后面。已经照明显示面板7后面的光通过显示面板7被修改，并且作为图像光从显示面板7的正面射出至观看者侧。

在根据这个申请实例的显示单元中，在照明装置1中满足公式(1)和公式(5)。因此，照明显示面板7后面的光的亮度不匀性的视角可靠性低。从而，尽管观看者从斜方向看显示单元6，观看者也可能没有较多感觉平面内的亮度不匀性。

当参考实施例、改进实例以及应用实例描述该发明时，该发明不限于实施例等，能够进行各种修改。

例如，在前述实施例等中，仅在显示单元1、4和5中的光学片13和15的光射出侧上配置具有漫射功能的光学装置。然而，可以配置具有其它功能的光学装置。例如，在直接在线状光源10上方配置光学片13的情况下，棱镜片适宜配置在光学片13和15的光射出侧上。从而，尽管产生了对于线状光源10的光学片13的位置移动，但是棱镜片中的返回光在照明装置4中的循环效果能够缓和从位置移动导致的显示单元4的光学特性的低下。

Claims (19)

1.一种照明装置，包括

多个线状光源，配置为使得各个中心轴彼此平行，并且包括在一个面内；

反射板，配置为与各个所述线状光源相对；

平板状漫射部件，配置在对应于所述一个面的与所述反射板相对的一侧上；以及

光学部件，配置在各个所述线状光源和所述漫射部件之间，

其中，所述光学部件具有

光入射面，与所述一个面平行，以及

光出射面，在第一区域中具有第一三维结构，在第二区域中具有第二三维结构，所述第一区域在所述一个面的法线方向上与各个所述线状光源相对，而所述第二区域在所述一个面的法线方向上与一个线状光源和与该线状光源相邻的另一线状光源之间的中间区域相对，以及

其中，在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时第一部分在所述第一区域中的占有率是K1，在所述第一部分中，从各个所述线状光源垂直进入所述光入射面的光由所述第一三维结构完全反射，生成面向所述反射板的返回光；以及在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时第二部分在所述第二区域中的占有率是K2，在所述第二部分中，从各个所述线状光源垂直进入所述光入射面的光由所述第二三维结构完全反射，生成面向所述反射板的返回光，K1和K2满足下列公式

K1-K2＞0，

其中，所述第一三维结构具有多个线状或锥体状的第一凸部，所述第二三维结构具有多个线状或锥体状的第二凸部，

其中，所述第一凸部和所述第二凸部的顶部均具有与所述一个面平行的平坦面，以及

其中，在没有形成所述第一凸部和所述第二凸部的区域中也形成所述平坦面，

其中，在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时所述平坦面在所述第一区域中的占有率是K3，在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时所述平坦面在所述第二区域中的占有率是K4，K3和K4满足下列公式

K4-K3＞0。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，由与所述第一三维结构相接触的切线和所述一个面所形成的角是Φ1，由与所述第二三维结构相接触的切线和所述一个面所形成的角是Φ2，Φ1和Φ2在所述第一部分和所述第二部分中满足下列公式

39≤Φ1≤69

39≤Φ2≤69。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，K1和K2满足下列公式

K1-K2≥0.03。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，K1和K2满足下列公式

K1-K2≥0.06。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，K1和K2满足下列公式

K1-K2≥0.12。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，K1和K2满足下列公式

K1-K2≥0.15。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，K1和K2满足下列公式

K1-K2≥0.18。

8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，K2是0。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述线状光源之间的距离是等于或大于30mm。

10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，由与所述第一凸部相接触的切线和所述一个面所形成的角是Φ1，由与所述第二凸部相接触的切线和所述一个面所形成的角是Φ2，在Φ1和Φ2的位置从所述两个凸部的顶部移动到所述两个凸部的底部时Φ1和Φ2连续或间断地变大。

11.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一凸部和所述第二凸部具有非球面。

12.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述漫射部件是漫射板。

13.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在所述光学部件和各个所述线状光源之间设置有漫射板。

14.根据权利要求13所述的照明装置，其中，所述漫射部件是漫射片。

15.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述漫射部件和所述光学部件是整体形成的。

16.根据权利要求1所述的照明装置，其中，包括用于包裹所述漫射部件和所述光学部件的柔性薄膜。

17.根据权利要求16所述的照明装置，其中，所述柔性薄膜在来自所述线状光源的光进入的光入射区域中具有漫射功能。

18.根据权利要求16所述的照明装置，其中，所述柔性薄膜在来自所述线状光源的光进入的光入射区域的表面上具有三维形状。

19.一种显示单元，包括：

面板，基于图像信号被驱动；以及

照明装置，用于照明所述面板，其中，所述照明装置包括

多个线状光源，配置为使得各个中心轴彼此平行，并且包括在一个面内，

反射板，配置为与各个所述线状光源相对，

平板状漫射部件，配置在对应于所述一个面的与所述反射板相对的一侧上，以及

光学部件，配置在各个所述线状光源和所述漫射部件之间，

其中，所述光学部件具有

光入射面，与所述一个面平行，以及

光出射面，在第一区域中具有第一三维结构，在第二区域中具有第二三维结构，所述第一区域在所述一个面的法线方向上与各个所述线状光源相对，而所述第二区域在所述一个面的法线方向上与一个线状光源和与该线状光源相邻的另一线状光源之间的中间区域相对，以及

其中，在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时第一部分在所述第一区域中的占有率是K1，在所述第一部分中，从各个所述线状光源垂直进入所述光入射面的光由所述第一三维结构完全反射，生成面向所述反射板的返回光；以及在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时第二部分在所述第二区域中的占有率是K2，在所述第二部分中，从各个所述线状光源垂直进入所述光入射面的光由所述第二三维结构完全反射，生成面向所述反射板的返回光，K1和K2满足下列公式K1-K2＞0，

其中，所述第一三维结构具有多个线状或锥体状的第一凸部，所述第二三维结构具有多个线状或锥体状的第二凸部，

其中，所述第一凸部和所述第二凸部均具有与所述一个面平行的平坦面，以及

其中，在没有形成所述第一凸部和所述第二凸部的区域中也形成所述平坦面，

其中，在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时所述平坦面在所述第一区域中的占有率是K3，在从所述一个面的法线方向观看所述光学部件时所述平坦面在所述第二区域中的占有率是K4，K3和K4满足下列公式

K4-K3＞0。

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