CN101802656B - 光学部件、显示装置用照明装置、显示装置、电视接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学部件、显示装置用照明装置、显示装置、电视接收装置。本发明的光学部件(15)，其特征在于，包括：透镜片(28)，其由多个凸透镜(29)在面内配置而成；光扩散片(27)，其与上述透镜片(28)相对配置，进行光的扩散；和光反射部件(24)，其在上述透镜片(28)与上述光扩散片(27)之间形成，选择性地配置于上述多个凸透镜(29)的各个边界部，上述凸透镜(29)在聚光上具有各向异性，由此，上述透镜片(28)在该透镜片(28)的面内具有聚光方向和与上述聚光方向交叉的非聚光方向，上述光扩散片(27)构成为：向上述透镜片(28)的上述聚光方向的扩散性比向上述透镜片(28)的非聚光方向的扩散性大。

Description

光学部件、显示装置用照明装置、显示装置、电视接收装置
技术领域
本发明涉及一种光学部件、显示装置用照明装置、显示装置、和电视接收装置。
背景技术
液晶显示装置一般由作为显示面板的液晶面板和设置于液晶面板的背面侧的作为外部光源的背光源构成。其中，背光源具有多个作为线状光源的冷阴极管，并且在冷阴极管的光射出侧具有用于将从各冷阴极管发出的光变换为均匀的面状的光学部件。作为光学部件，例如专利文献1公开的结构是公知的。
日本特开2005-221619公报
发明内容
上述专利文献1所公开的光学部件构成为：在一面设置由将多个柱面透镜(Cylindrical Lens)排列而成的透镜部，与此相对，在另一面设置具有开口部的反射层，进而以夹着透镜部和反射层的方式设置有扩散板。在此情况下，将反射层配置于与柱面透镜的非聚光部对应的区域，与此相对，将开口部配置于与柱面透镜的聚光部对应的区域，因此通过调整反射层与开口部的大小的比率，能够容易地控制光的扩散角度。因此，能够减少射向非用于显示的方向的出射光，能够改善光的利用效率。
但是，在上述光学部件中，构成为在透镜部中对其排列方向上(即透镜的并列方向)的光进行聚光，因此导致在该排列方向上向斜方向的亮度变小。另一方面，透镜的长度方向的光未被聚光，因此在该长度方向上即使向斜方向也不会产生亮度变小，能够实现大致均匀的亮度。这样，在上述的光学部件中，透镜排列方向上的向斜方向的亮度变小，在进行聚光方面成为问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种光学部件，能够提高光的扩散性和利用效率，在透镜的聚光方向和非聚光方向中的任一方向均能够实现高亮度。此外，本发明的目的在于提供一种具有这样的光学部件的显示装置用照明装置。此外，本发明的目的在于提供一种具有这样的显示装置用照明装置的显示装置，进而提供一种具有这样的显示装置的电视接收装置。
为了解决上述问题，本发明的光学部件的特征在于，包括：透镜片，其由多个凸透镜在面内配置而成；光扩散片，其与上述透镜片相对配置，进行光的扩散；和光反射部件，其在上述透镜片与上述光扩散片之间形成，选择性地配置于上述多个凸透镜的各个边界部，上述凸透镜在聚光上具有各向异性，由此，上述透镜片在该透镜片的面内具有聚光方向和与上述聚光方向交叉的非聚光方向，上述光扩散片构成为：向上述透镜片的上述聚光方向的扩散性比向上述透镜片的非聚光方向的扩散性大。
根据上述的光学部件，由于采用对光扩散片的扩散性赋予各向异性，即，向透镜片的聚光方向的扩散性比向透镜片的非聚光方向的扩散性大的光学部件，因此能够解决在透镜片的聚光方向比非聚光方向的斜方向的亮度变小的问题。即，在以往，由于令光扩散片的扩散性为各向同性，因此在透镜片中朝向规定方向(聚光方向)的亮度变小的情况下，不能够通过光扩散片对其进行补偿。于是，像本发明这样能够提供一种光学部件，其通过对光扩散片的扩散性赋予各向异性，能够对透镜片的向规定方向(聚光方向)的亮度降低进行补偿，进而能够与现有技术一样提高光的扩散性和利用效率，并且能够实现在透镜的聚光方向和非聚光方向中的任一方向的高亮度。
在上述本发明的光学部件中，上述凸透镜是凸柱面透镜，并且上述透镜片是由上述凸柱面透镜并列配置而成的，上述光扩散片能够构成为：向上述凸柱面透镜的并列方向的扩散性比向上述凸柱面透镜的长度方向的扩散性大。
即，能够采用如下光学部件，包括：透镜片，其由多个凸柱面透镜并列配置而成；光扩散片，其与上述透镜片相对配置，进行光的扩散；光反射部件，其在上述透镜片与上述光扩散片之间形成，选择性地配置于上述多个凸柱面透镜的各个边界部，上述光扩散片构成为向上述凸柱面透镜的并列方向的扩散性比向上述凸柱面透镜的长度方向的扩散性大。
像这样在由凸柱面透镜构成透镜片的情况下，能够进一步彰显本发明的效果。即，由凸柱面透镜构成的透镜片，形成为在凸柱面透镜的排列方向即在反复形成有凸柱面透镜的方向上具有聚光方向，在凸柱面透镜的长度方向上具有非聚光方向，因此在该凸柱面透镜的长度方向上亮度变化小，在排列方向(并列方向)上向斜方向的亮度下降。于是，能够提供一种光学部件，其通过在光扩散片中，将向凸柱面透镜的并列方向的扩散性构成为比向凸柱面透镜的长度方向的扩散性大，能够对该排列方向(并列方向)的亮度下降进行补偿，在凸柱面透镜的并列方向和长度方向中的任一方向均能够实现高亮度。
此外，在上述光学部件中，能够采用如下结构：上述光扩散片包括透光性片和分散于上述透光性片内的光扩散粒子，上述光扩散粒子为具有长轴方向和短轴方向的粒子，上述长轴方向沿着上述凸透镜的聚光方向。
这样，长的光扩散粒子，以其长轴方向沿着凸透镜的聚光方向的方式包含于透光性片，由此能够适当地实现光扩散性具有各向异性的光扩散片。
此外，上述光扩散片包括透光性片和分散于上述透光性片内的光扩散纤维，上述光扩散纤维的长度方向沿着上述凸透镜的聚光方向。
这样，光扩散纤维以其纤维方向沿着凸透镜的聚光方向的方式包含于透光性片，由此能够适当地实现光扩散性具有各向异性的光扩散片。
此外，上述光扩散片是将在内部具有光扩散粒子的透光性片延伸而成的，该延伸方向沿着上述凸透镜的聚光方向。
这样，以沿着凸透镜的聚光方向的方式对内部具有光扩散粒子的透光性片进行延伸，能够适当地实现光扩散性具有各向异性的光扩散片。
此外，上述光扩散片是将在内部具有光扩散粒子的透光性片压缩而成的，该压缩方向沿着上述凸透镜的非聚光方向。
像这样，以沿着凸透镜的非聚光方向的方式对在内部具有光扩散粒子的透光性片进行压缩，由此能够适当地实现光扩散性具有各向异性的光扩散片。
此外，上述光扩散片是对在内部具有光扩散粒子的透光性片在一个方向上进行喷砂(blast)处理而成的，该喷砂方向沿着上述凸透镜的聚光方向。
这样，以喷砂方向沿着凸透镜的聚光方向的方式对内部具有光扩散粒子的透光性片进行喷砂处理，能够适当地实现光扩散性具有各向异性的光扩散片。
接着，为了解决上述问题，本发明的显示装置用照明装置的特征在于，包括：光源；和配置于上述光源的光射出侧的上述光学部件。
根据上述的显示装置用照明装置，能够对显示装置提供均匀性优异、亮度的指向性少的面状的照明光。
在上述的显示装置用照明装置中，能够采用如下结构：上述光源是线状光源，并且该线状光源并列配置，上述光学部件的上述光扩散片构成为：向上述线状光源的并列方向的扩散性比向上述线状光源的长度方向的扩散性大。
在此情况下，能够通过光学部件适当地消除线状光源的线状图像(灯图像(lamp image))。而且，在此情况下，通过将向线状光源的并列方向的扩散性构成为比向线状光源的长度方向的扩散性大，能够在消除这样的灯图像所需的方向上进行充分的光扩散，能够进一步适当地进行该灯图像的消除。
接着，为了解决上述问题，本发明的显示装置的特征在于，包括：上述显示装置用照明装置；和配置于上述显示装置用照明装置的光射出侧的显示面板。作为显示面板，例如能够使用在一对基板间夹持液晶层而成的液晶面板从而适当地实现液晶显示装置。此外，在具有这样的显示装置的电视接收装置中，能够进行明亮且高品质的显示。
(发明的效果)
根据本发明，能够提供一种光学部件，其能够提高光的扩散性和利用效率，能够在透镜的聚光方向和非聚光方向中的任一方向上实现高亮度。此外，根据本发明，能够提供一种显示装置用照明装置，其能够向显示装置供给均匀性优异、亮度的指向性少的面状的照明光。此外，根据本发明，能够提供一种能够进行明亮且高品质的显示的显示装置和电视接收装置。
附图说明
图1是表示本实施方式的液晶显示装置的整体结构的分解立体图。
图2是表示图1的A-A截面的结构的截面图。
图3是表示使用液晶显示装置的电视接收装置的一个实施方式的立体图。
图4是表示液晶显示装置所使用的光学部件的结构的立体图。
图5是表示图4的B-B截面的结构的截面图。
图6是表示光学部件所具有的光扩散片的结构的示意图。
图7是表示光扩散片的制造方法的说明图。
图8是表示光扩散片的一个变形例的说明图。
图9是表示光扩散片的一个变形例的说明图。
图10是表示光扩散片的制造方法的一个变形例的说明图。
图11是表示本实施方式的液晶显示装置所具有的光扩散片的亮度分布的坐标图。
图12是表示比较例的光扩散片的亮度分布的坐标图。
符号说明：
1电视接收装置
10液晶显示装置(显示装置)
11液晶面板(显示面板)
12背光源装置(显示装置用照明装置)
13边框(bezel)
14底座
15光学部件
17冷阴极管(光源)
26透光性基材(第二透光性片)
27、27x、27y、27z扩散片(光扩散片)
27a、27b、70基材(透光性片，第一透光性片)
28透镜片
29凸柱面透镜(凸透镜)
30透镜部
31透光部
32光反射层
71光扩散部件(光扩散纤维)
270光散射粒子
270a、270b球状光扩散粒子
271擦伤
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的液晶显示装置(显示装置)10的整体结构的分解立体图，图2是表示图1的A-A截面的结构的截面图，图3是表示使用液晶显示装置10的电视接收装置的一个实施方式的立体图。此外，图4是表示液晶显示装置10所使用的光学部件15的结构的立体图，图5是表示图4的B-B截面的结构的截面图，图6是表示具有光学部件15的光扩散片27的结构的示意图。另外，在各附图的一部分示有x轴和y轴，以各轴方向为各附图所示的方向的方式描绘。
首先，对液晶显示装置(显示装置)10的整体的概要进行说明。
液晶显示装置10，如图1和图2所示，包括：俯视时为矩形的液晶面板(显示面板)11、和作为外部光源的背光源装置(显示装置用照明装置)12，它们由边框13等保持为一体。该液晶显示装置10，例如如图3所示能够适用于电视接收装置1，该电视接收装置1由包括被边框13一体化的液晶面板11和背光源装置12的液晶显示装置10、和从下方支撑液晶显示装置10的台座(stand)99构成。
液晶面板11的公知构造为，在透明的TFT基板与透明的CF基板的间隙封入有光学特性随着施加电压而改变的液晶(液晶层)。在TFT基板的内表面，设置有多个在纵方向上延伸的源极配线和在横方向上延伸的栅极配线，并呈格子状。另一方面，在CF基板上设置有由红(R)、绿(G)、蓝(B)构成的彩色滤光片。此外，在两基板的与液晶侧相反一侧的面上，分别贴有偏光板。
背光源装置12是在液晶面板11的背面正下方配置有光源而成的所谓的正下方型背光源，包括：在正面侧(光射出侧)开口的底座14、敷设于底座14内的反射片14a、安装于底座14的开口部分的光学部件15、用于固定光学部件15的框架(frame)16、收纳于底座14内的多个冷阴极管17、和用于将冷阴极管17定位并固定于底座14的灯保持件(holder)19。
底座14为金属制，形成为正面侧(光射出侧)开口的俯视时为矩形的大致箱型。反射片14a为合成树脂制，采用反射性优异的白色部件，以覆盖底座14的内表面的大致全域的方式敷设。通过该反射片14a，能够将从各冷阴极管17发出的光的大部分导向底座14的开口侧。
光学部件15将从作为线状光源的各冷阴极管17发出的线状的光变换成面状，并且具有对该光进行方向指定而使该光朝向液晶面板11的有效显示区域等功能。此外，该光学部件15与液晶面板11和底座14同样地形成为横向比纵向长的矩形，具有如图4和图5所示的结构。
具体而言，采用扩散片(光扩散片)27与透镜片28相互贴合的结构。扩散片27进行光的扩散，并且如图6所示包括具有透光性的合成树脂制的基材(透光性片)27a，在其内部分散有使光散射的光散射粒子270。特别地，光散射粒子270是具有长轴方向和短轴方向的长的椭圆球状粒子，以长轴方向沿着图示y轴方向指向的方式混入。由此，扩散片27向y轴方向的光扩散性与向x轴方向相比相对较大。
透镜片28为了在聚光上具有各向异性(即选择性地对规定方向的光进行聚光)，构成为在透光性基材26上具有由多个凸柱面透镜29并列配置而成的透镜部30。该情况下的凸柱面透镜29采用如下结构：半圆柱状的凸透镜在基材面内的x轴方向上延伸，即将长度方向作为x轴方向地凸柱面透镜29在y轴方向上并列配置。从而，y轴方向上的光通过凸柱面透镜29被聚光，另一方面，x轴方向上的光不通过凸柱面透镜29被聚光，因此，透镜片28被设计成在该片面内y轴方向为聚光方向，x轴方向为非聚光方向。
扩散片27的扩散各向异性与透镜片28的聚光各向异性成对，具体而言，就扩散片27的扩散性而言，向y轴方向即透镜片28的聚光方向的扩散性比向x轴方向即透镜片28的非聚光方向的扩散性大。换言之，扩散片27的扩散性被设计成，向透镜片28的并列方向的扩散性与向透镜片28的长度方向的扩散性相比相对较大。
此外，在扩散片27与透镜片28之间，条纹状地形成有在俯视时与各凸柱面透镜29的边界部重叠的位置选择性地配置的光反射层32。另外，在俯视时与光反射层32之间的部分即凸柱面透镜29的焦点位置重叠的位置，形成有透光部31。即，反射层32和透光部31构成为与凸柱面透镜29的长度方向大致平行的规定宽度的条状，整体构成条纹状。
反射层32在以各凸柱面透镜29的谷部为中心的规定宽度的区域中形成，与此相对，透光部31在以各凸柱面透镜29的顶点为中心的规定宽度的区域中形成。此外，透光部31构成空气层，其折射率与扩散片27、透镜片28不同。此外，光反射层32例如由分散混入有白色的氧化钛微粒子而得到的树脂基材等构成。另外，凸柱面透镜29的排列周期(透镜间距(lens pitch))与反射层32的排列周期(反射层间距)大致相同地设定，例如为140μm左右。
回到图1和图2，冷阴极管17是线状光源(管状光源)的一种，以使其轴方向与底座14的长度方向一致的形态安装于底座14内，多根冷阴极管17以使相互的轴大致平行，并且相互之间隔开规定的间隔的状态排列。另外，光学部件15的扩散片27被设置为，向冷阴极管17的并列方向的扩散性比向冷阴极管17的长度方向的扩散性大。
当从各冷阴极管17照射出的光通过光学部件15的透光部31时，保持原样地射入凸柱面透镜29，并且将其指向性指定为朝向液晶面板11的有效显示区域的方向并射出。另一方面，未通过透光部31的光被反射层32反射后返回冷阴极管17一侧，被反射片14a等再次向光学部件15一侧射出，反复进行反射直至通过透光部31为止，由此能够实现光的再利用。另外，在该光学部件15中，通过调整反射层32和透光部31的宽度尺寸的大小的比率，能够适当地控制光的射出方向(扩散角度)。
根据上述的本实施方式的液晶显示装置10，就该背光源装置12所具有的光学部件15而言，扩散片27的扩散性具有各向异性，具体而言向透镜片28的聚光方向(图示y方向)的扩散性比向透镜片28的非聚光方向(图示x轴方向)的扩散性大，因此能够解决在透镜片28的聚光方向(y轴方向)上与非聚光方向(x轴方向)相比斜方向的亮度变小的问题。
即，在令扩散片27的扩散性为各向同性的情况、在透镜片28中聚光方向(y轴方向)上的向斜方向的亮度变小的情况下，不能够通过扩散片27对其进行补偿。于是，通过对扩散片27的扩散性赋予各向异性，能够对透镜片28的聚光方向(y轴方向)上的向斜方向的亮度降低进行补偿，能够提高光的扩散性和利用效率，并且能够实现透镜片28的聚光方向和非聚光方向中的任一方向的高亮度，作为背光源装置12能够向液晶面板11供给高亮度的面状光。而且，利用来自这样的背光源装置12的光的液晶显示装置10，能够进行明亮且高品质的显示。
图11是表示本实施方式的液晶显示装置10所具有的光扩散片27的光扩散性的坐标图，图12是表示使球状的光扩散粒子混入透光性片的比较例的扩散片的光扩散性的坐标图。在各坐标图中，横轴方向表示水平角度，纵轴方向表示亮度。
就比较例的扩散片而言，由于光扩散性是各向同性，因此如图12所示在x方向和y方向上亮度几乎相同。另一方面，在扩散片27中，向y方向的光扩散性高，因此如图11所示向y方向的亮度表现出相对较高的亮度分布。
此外，本实施方式的液晶显示装置10能够适当地通过光学部件15消除冷阴极管17的线状图像(灯图像(lamp image))。而且，光学部件15的扩散片27被设置为，向冷阴极管17的并列方向的扩散性比向冷阴极管17的长度方向的扩散性大，因此能够在消除这样的灯图像所需的方向上进行充分的光扩散，能够进一步适当地进行对该灯图像的消除。
另外，在本实施方式中，将在基材(透光性片)27a中混入长的光散射粒子270而得到的扩散片作为扩散片27使用，特别是以光散射粒子270的长轴方向指向y轴方向的方式混入。
这样的扩散片27，例如如图7所示，能够通过将分散混入有球状的光扩散粒子270a的基材(透光性片)27a在y轴方向上延伸而做成。在此情况下，通过该延伸，能够使混入片内的球状的粒子270a为长轴方向指向y轴方向的椭圆球状的光扩散粒子270。
或者，如图10所示，也能够通过将分散混入有球状的光扩散粒子270b的基材(透光性片)27b在x轴方向上压缩而做成。在此情况下，通过该压缩，能够使混入片内的球状的粒子270b为短轴方向指向x轴方向(即长轴方向指向y轴方向)的椭圆球状的光扩散粒子270。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，本发明不限定于通过上述的描述和附图来说明的实施方式，例如以下的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
在上述的实施方式中，通过将在基材(透光性片)27a中混入椭圆球状的光扩散粒子270而得到的扩散片27与透镜片28相对地贴合来构成光学部件15，但也能够通过将例如如图8所示的扩散片27z与透镜片28相对地贴合来构成光学部件15。
图8所示的扩散片27z是对分散混入有球状的光扩散粒子270a的基材(透光性片)27a在y轴方向上进行喷砂处理而成的。在此情况下，由于喷砂处理而沿y轴方向形成有擦伤271，通过该擦伤271来提高向y轴方向的光扩散性。
此外，也能够通过将例如如图9所示的扩散片27y与透镜片28相对地贴合来构成光学部件15。
如图9所示的扩散片27y是将纤维状的光扩散部件71分散混入基材70而成的。在此情况下，光扩散粒子71的纤维方向沿着y轴方向，利用该纤维状的光扩散部件71能够提高向y轴方向的光扩散性。
除此之外，例如在上述的实施方式中，对使用液晶面板作为显示面板的液晶显示装置进行了例示，但是本发明也能够适用于使用其他种类的显示面板的显示装置。此外，作为线状光源，除冷阴极管之外，还能够使用热阴极管。

Claims (10)

1.一种光学部件，其特征在于，包括：
透镜片，其由多个凸透镜在面内配置而成；
光扩散片，其与所述透镜片相对配置，进行光的扩散；和
光反射部件，其在所述透镜片与所述光扩散片之间形成，选择性地配置于所述多个凸透镜的各个边界部，
所述凸透镜在聚光上具有各向异性，由此，所述透镜片在该透镜片的面内具有聚光方向和与所述聚光方向交叉的非聚光方向，
所述光扩散片包括透光性片和分散在所述透光性片的内部的光扩散粒子，并且构成为：向所述透镜片的所述聚光方向的扩散性比向所述透镜片的非聚光方向的扩散性大，
在所述光反射部件之间的部分即俯视时与所述凸透镜的焦点位置重叠的位置，形成有由空气层构成的透光部，
所述光扩散片与所述透镜片相互贴合，在所述光扩散片与所述透镜片之间，所述光反射部件和所述透光部构成为与所述凸透镜的长度方向大致平行的规定宽度的条状，整体构成条纹状。
2.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
所述凸透镜是凸柱面透镜，
所述透镜片是由所述凸柱面透镜并列配置而成的，
所述光扩散片构成为：向所述凸柱面透镜的并列方向的扩散性比向所述凸柱面透镜的长度方向的扩散性大。
3.如权利要求1或2所述的光学部件，其特征在于：
所述光扩散粒子为具有长轴方向和短轴方向的粒子，所述长轴方向沿着所述凸透镜的聚光方向。
4.如权利要求1或2所述的光学部件，其特征在于：
所述光扩散片是将在内部具有所述光扩散粒子的所述透光性片延伸而成的，该延伸方向沿着所述凸透镜的聚光方向。
5.如权利要求1或2所述的光学部件，其特征在于：
所述光扩散片是将在内部具有所述光扩散粒子的所述透光性片压缩而成的，该压缩方向沿着所述凸透镜的非聚光方向。
6.一种显示装置用照明装置，其特征在于，包括：
光源；和
配置于所述光源的光射出侧的权利要求1所述的光学部件。
7.如权利要求6所述的显示装置用照明装置，其特征在于：
所述光源是线状光源，并且该线状光源并列配置，
所述光学部件的所述光扩散片构成为：向所述线状光源的并列方向的扩散性比向所述线状光源的长度方向的扩散性大。
8.一种显示装置，其特征在于，包括：
权利要求7所述的显示装置用照明装置；和
配置于所述显示装置用照明装置的光射出侧的显示面板。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于：
所述显示面板是在一对基板间夹持液晶层而成的液晶面板。
10.一种电视接收装置，其特征在于：
具有权利要求8或9所述的显示装置。
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