CN102362202A - 面光源装置、光学部件及显示装置 - Google Patents
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Abstract
光学部件(28)具有第一光学片(30)和配置在第一光学片的出光侧的第二光学片(40)。各光学片具有主体部(32、42)和排列在主体部上的单位形状单元(35、45)。单位形状单元的高度对于单位形状单元的排列间距的比,在第一光学片小于第二光学片。
Description
技术领域
本发明涉及能够使亮度的面内分布均匀的面光源装置、光学部件、显示装置。
背景技术
用于透射式显示装置的直下型的面光源装置,具有光源和用于使来自光源的光的行进方向发生变化多个光学片(光学膜)。并排配置多个发光部而成的光源,作为光源被广泛供于利用。在多个光学片之中包含:光扩散片,使来自光源的光扩散,隐藏(使不明显)光源的像;以及聚光片,使光的行进方向向正面方向收缩,提高正面方向亮度。
作为聚光片,将线状延伸的单位形状单元(单位光学单元)在与其长度方向正交的方向排列(所谓线性排列)而成的光学片得到广泛使用(例如WO2007/094426A1)。尤其是作为一般使用的单位形状单元,与其长度方向正交的截面(主截面)上的形状为由圆形状的一部分或椭圆形状的一部分构成的单位透镜为人所知。该光学片,主要在沿单位形状单元的排列方向的面内,能够使光的行进方向发生变化,从而调节亮度的角度分布。从而,如WO2007/094426A1所公开的,有时以使单位形状单元的排列方向互相正交的方式,两枚光学片被装入面光源装置。在该例中,能够在不同的两方向上调节亮度的角度分布。
在使用配置多个发光部而成的光源的面光源装置中,存在在相邻的两个发光部的中间位置的亮度降低的倾向。用于面光源装置的上述的聚光片,还具有缓和这样的亮度的面内偏差的光扩散功能。但是,实际上仅用由聚光片产生的光扩散功能,无法做到使亮度的面内分布均匀且使发光部的像非常明显。因此,面光源装置通常在聚光片与光源之间还具有光扩散片。在光扩散片的光扩散作用较强的情况下,产生光源光的利用效率降低这一不良。从而,如果具有聚光功能光学片的光扩散功能够有效地得到发挥,减弱光扩散片的扩散作用,进而如果能够省去光扩散片,则非常理想。
发明内容
本发明考虑这样的方面而完成,目的涉及提供能够缓和亮度的面内偏差、使光源的像不明显的光学部件、面光源装置、以及显示装置。
依据本发明的第一光学部件,具备:
第一光学片;以及
第二光学片,配置在第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,从所述第一光学片的所述单位形状单元的所述主体部起的高度H1对于所述第一光学片的所述单位形状单元的排列间距P1的比,小于从所述第二光学片的所述单位形状单元的所述主体部起的高度H2对于所述第二光学片的所述单位形状单元的排列间距P2的比。
依据本发明的第一光学部件,
配置在与具有多个发光部的光源面对的位置,还可以设为:
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1b,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(1)及式(2)的区域的比例,大于
将与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上的、从所述第二光学片到所述光源的发光部的、沿所述第二光学片的法线方向的距离设为h2,将沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d2b,将所述第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第二光学片的片面构成的角度θa2满足下面的式(3)及式(4)的区域的比例。
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(1)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(2)
Arccos(cos(θib2)×cos(θa2))≤Arcsin(1/(n2))…式(3)
(θib2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2b)/2/(h2)))))…式(4)
另外,在依据本发明的第一光学部件中,还可以设为:在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足所述式(1)及所述式(2)的区域的比例,为30%以上。
依据本发明的第二光学部件,
与具有多个发光部的光源相向配置,具备:
第一光学片;以及第二光学片,配置在所述第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1b,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(5)及式(6)的区域的比例,大于
将与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上的、从所述第二光学片到所述光源的发光部的、沿所述第二光学片的法线方向的距离设为h2,将沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d2b,将所述第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第二光学片的片面构成的角度θa2满足下面的式(7)及式(8)的区域的比例。
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(5)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(6)
Arccos(cos(θib2)×cos(θa2))≤Arcsin(1/(n2))…式(7)
(θib2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2b)/2/(h2)))))…式(8)
在依据本发明的第二光学部件中,还可以设为:在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足所述式(5)及所述式(6)的区域的比例,为30%以上。
依据本发明的第三光学部件,
与具有多个发光部的光源相向配置,具备:
第一光学片;以及第二光学片,配置在所述第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1b,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(9)及式(10)的区域的比例,为30%以上。
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(9)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(10)
进而,在依据本发明的第一~第三光学部件的任一个中,还可以设为:
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1a,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(11)及式(12)的区域的比例,为10%以上,
将与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上的、从所述第二光学片到所述光源的发光部的、沿所述第二光学片的法线方向的距离设为h2,将沿所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d2a,将所述第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第二光学片的片面构成的角度θa2满足下面的式(13)及式(14)的区域的比例,为10%以上。
-10°≤Arcsin((n1)×sin((θa1)-(θia1)))-(θa1)≤10°…式(11)
(θia1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1a)/2/(h1)))))…式(12)
-10°≤Arcsin((n2)×sin((θa2)-(θia2)))-(θa2)≤10°…式(13)
(θia2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2a)/2/(h2)))))…式(14)
依据本发明的第四光学部件,
与具有多个发光部的光源相向配置,其特征在于,具备:
第一光学片;以及第二光学片,配置在所述第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1a,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(11)及式(12)的区域的比例,为10%以上,
将与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上的、从所述第二光学片到所述光源的发光部的、沿所述第二光学片的法线方向的距离设为h2,将沿所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d2a,将所述第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第二光学片的片面构成的角度θa2满足下面的式(13)及式(14)的区域的比例,为10%以上。
-10°≤Arcsin((n1)×sin((θa1)-(θia1)))-(θa1)≤10°…式(11)
(θia1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1a)/2/(h1)))))…式(12)
-10°≤Arcsin((n2)×sin((θa2)-(θia2)))-(θa2)≤10°…式(13)
(θia2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2a)/2/(h2)))))…式(14)
在依据本发明的第一~第四光学部件的任一个中,所述第二光学片的所述单位形状单元包含基材和分散在所述基材内的光扩散材料,在所述第二光学片的所述单位形状单元内的扩散作用的程度,还可以高于在所述第二光学片的所述主体部内的扩散作用的程度,并且,高于在所述第一光学片的所述单位形状单元内的扩散作用的程度,并且,高于在所述第一光学片的所述主体部内的扩散作用的程度。在这样的依据本发明的光学部件中,也可以设为:所述第二光学片的所述单位形状单元的所述扩散材料的折射率对于所述第二光学片的所述单位形状单元的所述基材的折射率的比,为0.9以下或1.1以上。
进而,依据本发明的第一~第四光学部件的任一个,也可以设为还具备配置在所述第二光学片的出光侧的第三光学片。
进而,依据本发明的第一~第四光学部件的任一个,也可以设为还具备相比所述第二光学片配置在出光侧的偏振光分离膜。
进而,在依据本发明的第一~第四光学部件的任一个中,所述光源的所述多个发光部,也可以在与所述第一光学片的片面平行的面上的不同的两个方向并排排列。
进而,在依据本发明的第一~第四光学部件的任一个中,在与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的外轮廓,也可以作为圆弧、椭圆弧及直线中的一个,或者通过多个组合能够近似的线而构成,在与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的外轮廓,也可以作为圆弧、椭圆弧及直线中的一个,或者通过多个组合能够近似的线而构成。
进而,在依据本发明的第一~第四光学部件的任一个中,在与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的外轮廓的切线对于所述第一光学片的所述主体部的片面构成的角度,也可以设为随着所述切线的与所述单位形状单元的切点,在所述第一光学片的法线方向从离开所述主体部最远的所述单位形状单元的所述外轮廓上的顶部,在所述第一光学片的法线方向上朝向所述单位形状单元的所述外轮廓上的所述两端部,逐渐变大。
进而,在依据本发明的第一~第四光学部件的任一个中,在与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的外轮廓的切线对于所述第二光学片的所述主体部的片面构成的角度,也可以设为随着所述切线的与所述单位形状单元的切点,在所述第二光学片的法线方向从离开所述主体部最远的所述单位形状单元的所述外轮廓上的顶部,在所述第二光学片的法线方向上朝向所述单位形状单元的所述外轮廓上的所述两端部,逐渐变大。
依据本发明的第一面光源装置,其特征在于,具备:
光源,具有多个发光部;以及
光学部件,是上述的依据本发明的第一~第四光学部件的任一个,配置在面对所述光源的位置。
在依据本发明的第一面光源装置中,也可以设为:沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离,短于沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离。
依据本发明的第二面光源装置,其特征在于,具备:
光源,具有多个发光部;
第一光学片,配置在面对所述光源的位置;以及
第二光学片,配置在所述第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离,短于沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离。
依据本发明的显示装置,其特征在于,具备:
上述的依据本发明的第一及第二面光源装置的任一个;以及透射式显示部,配置在面对所述面光源装置的位置。
附图说明
图1是用于说明依据本发明的一个实施方式的图,是示出透射式显示装置及面光源装置的简要构成的立体图。
图2是沿图1的II-II线的剖面图,是示出装入图1的面光源装置的第一光学片的图。
图3是在与图2相同的截面中,示出图2的光学片的放大图。
图4是示出装入了图1的面光源装置的光学部件的立体图。
图5是用于说明面光源装置的作用的图,是示意性地示出面光源装置的构成的图。
图6A是用于说明面光学部件在区域A的光学作用的图,在与第一光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图6B是用于说明面光学部件在区域A的光学作用的图,在与第二光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图7A是用于说明面光学部件在区域B的光学作用的图,在与第一光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图7B是用于说明面光学部件在区域B的光学作用的图,在与第二光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图8A是用于说明面光学部件在区域C的光学作用的图,在与第一光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图8B是用于说明面光学部件在区域C的光学作用的图,在与第二光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图9A是用于说明面光学部件在区域D的光学作用的图,在与第一光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图9B是用于说明面光学部件在区域D的光学作用的图,在与第二光学片的主截面平行的截面中示意性地示出光学部件。
图10是用于说明第一光学片的作用的图,是示出第一光学片的立体图。
图11是在与图2相同的截面中,用于说明第一光学片的一个变形例的图。
图12是在与图2相同的截面中,用于说明第一光学片的其他变形例的图。
具体实施方式
下面,参照附图就本发明的一个实施方式进行说明。此外,在本申请说明书所附图中,为图示和理解的容易之便,对适宜比例尺及长宽的尺寸比等,由实物进行变更并夸大。
图1至图10是用于说明依据本发明的一个实施方式的图。其中图1是示出透射式显示装置及面光源装置的简要构成的立体图。图2及图3是示出第一光学片的主截面上的剖面图。图4是示出光学部件的立体图。图5~图10是用于说明面光源装置及光学部件的作用的图。
图1所示的透射式显示装置10具备:透射式显示部15;以及面光源装置20,配置在透射式显示部15的背面侧,从背面侧呈面状照射透射式显示部15。透射式显示部15,作为按每个像素对来自面光源装置20的光的透射或遮断进行控制的快门起作用,是形成图像的装置。
在本实施方式中,透射式显示部15由液晶面板(液晶盒(cell))构成。即,透射式显示装置10作为液晶显示装置起作用。液晶面板(透射式显示部)15具有:一对偏振光板16、17;以及液晶层18,配置在一对偏振光板间。偏振光板16、17具有如下功能:将入射的光分解成正交的两个偏振光分量,使一个方向的偏振光分量透射,吸收与所述一个方向正交的另一个方向的偏振光分量。
在液晶层18,成为能够按每个形成一个像素的区域进行电场施加。而且,被施加电场的液晶层18的取向发生变化。将配置在入光侧的下偏振光板16透射的特定方向的偏振光,在通过被施加电场的液晶层18时90°旋转其偏振方向,在通过未被施加电场的液晶层18时维持其偏振方向。因此,根据向液晶层18的电场施加的有无,能够对此进行控制:将下偏振光板16透射的特定方向的偏振光,进而透射配置在下偏振光板16的出光侧的上偏振光板17,或者,被上偏振光板17吸收而被遮断。
这样一来在液晶面板(透射式显示部)15,成为能够按每个像素对来自面光源装置20的光的透射或遮断进行控制。此外,液晶面板(液晶盒)的构成能够与现有的装入液晶显示装置的装置(部件)同样地构成,在这里,省略进一步的详细的说明。
另外,在本说明书中,所谓“出光侧”是指不使行进方向折返地、从光源25经过透射式显示部15朝向观察者的光的行进方向上的下游侧(观察者侧,在图2及图3中纸面的上侧),所谓“入光侧”是指不使行进方向折返地、从光源25经过透射式显示部15朝向观察者的光的行进方向上的上游侧。
接下来,就面光源装置20进行说明。面光源装置20如图1所示,具有:光源25;以及片状的光学部件28,使来自光源25的光透射。光学部件28配置在面光源装置20的最靠近出光侧,构成发光面(出光面)。而且,该光学部件28与透射式显示部15的下偏振光板16相邻。另外,在图1所示的例子中,未设置使光扩散的光扩散片。
面光源装置20作为直下型的背光单元而构成。因此,光源25在光学片40的入光侧以面对光学部件28的方式配置。另外,光源25由反射板22从背面侧覆盖。反射板22呈在光学片40侧具有开口部(窗)的盒状形成。
在本实施方式中,光源25具有多个点状的发光部25a。多个发光部25a在某假想的平面上规则地并排排列。具体而言,多个发光部25a沿与某假想平面平行地延伸的两个不同的方向并排排列。尤其是在本实施方式中,多个发光部25a的一个排列方向,与多个发光部25a的另一个排列方向正交。各发光部25a能够由例如点状的LED构成。多个发光部25a例如以60mm的间隔、纵7个横12个呈矩阵状并排。
反射板22如图1所示,是用于使来自光源25的光朝向光学部件28侧的部件。反射板22的至少内侧表面由例如金属等具有较高反射率的材料构成。
接下来,就光学部件28进行说明。在本实施方式中,光学部件28作为具有第一光学片30和配置在第一光学片30的出光侧的第二光学片40的片状的部件而构成。光学部件28以其片面与光源25的发光部25a所排列的假想平面平行的方式,面对光源25的发光部25a而配置。
该片状的光学部件28具有如下功能(聚光功能):使从入光侧入射的光的行进方向发生变化并从出光侧出射,集中提高在正面方向nd及其附近的方向上的亮度。另外,片状的光学部件28还兼有如下功能(光扩散功能):缓和起因于光源25的构成的、更具体而言起因于发光部25a的排列的亮度的不均匀(也称为光源不均匀),使亮度的面内分布均匀,使光源25的发光部25a的像不明显。
此外,在本说明书中,“片”、“膜”、“板”的用语仅基于称呼的差异,并不互相区别。从而,例如“片”是也包含也能够称为膜或板的这样的部件的概念。
另外,在本说明书中所谓“片面(膜面、板面)”,是指在整体地且从大局观察充当对象的片状的部件的情况下,与充当对象的片状部件的平面方向一致的面。而且,在本实施方式中,第一光学片30的片面、第一光学片30的后述的第一主体部32的片面、第二光学片40的片面、第二光学片40的后述的第二主体部42的片面、面光源装置20的发光面、以及透射式显示装置10的显示面等互相平行。
进而,在本说明书中所谓“正面方向”,是对于光学部件28的片面的法线的方向nd(例如参照图2),与第一光学片30的片面的法线方向、第二光学片40的片面的法线方向、以及面光源装置20的发光面的法线方向等也一致。
进而,关于在本说明书中使用的对形状或几何学的条件进行特定的用语,例如“平行”、“正交”、“对称”等的用语,也不限制于严格的意义,包含能够期待同样的光学功能的程度的误差而解释。
首先,就配置在入光侧的第一光学片30进行说明。如图1及图2所示,第一光学片30具有:片状的第一主体部32;以及第一透镜部34,位于第一主体部32的出光侧。第一透镜部34具有多数的第一单位形状单元(单位光学单元、单位透镜)35,并排排列在片状的第一主体部32的出光侧面32a上。在本实施方式中,第一单位形状单元35无间隙地配置在第一主体部32的出光侧面32a上。其结果,第一光学片30的出光面30a仅由第一单位形状单元35的出光面35a构成。
这样的第一光学片30发挥上述的聚光功能及光扩散功能这两个方面。但是,第一光学片30主要在与第一单位形状单元35的排列方向平行的面上发挥聚光功能。即,第一光学片30的聚光功能,主要能够对与第一单位形状单元35的排列方向平行的面上的亮度的角度分布产生影响。
此外,在本说明书中,“透镜”之语在广义的意义下使用,除包含由球面等曲面构成的所谓狭义的透镜之外,还包含由平面构成的所谓狭义的棱镜,以及用曲面和平面构成的光学元件。
图2及图3,在与第一光学片30的第一主体部32的片面的法线方向nd及第一单位形状单元35的排列方向这两个方向平行的截面(也称为“第一光学片的主截面”)上,示出第一光学片30。此外,图2及图3所示的截面也与沿图1的II-II线的截面对应。
如图2及图3所示,第一主体部32作为支撑第一单位形状单元35的片状部件起作用。如图2及图3所示,在本实施方式中,在第一主体部32的出光侧面32a上,第一单位形状单元35未空出间隙地并排排列,在第一主体部32上形成第一透镜部34。另一方面如图2及图3所示,在本实施方式中,作为与出光侧面32a相向的入光侧面32b,第一主体部32具有构成第一光学片30的入光面30b的平坦(平)的面。
此外,这里所说的“平坦”,意味着与出光侧面32a相比,对于垂直入射光的扩散性、所谓雾度值较小,包含设置有使瑕疵等不明显等的磨砂(mat)等的情况。通常,起因于入光面30b的雾度值为60以下,最好为30以下。
接下来,就第一单位形状单元35进行详述。如图1所示,第一单位形状单元35,在与第一单位形状单元35的排列方向交叉的方向线状延伸。尤其是在本实施方式中,第一单位形状单元35线状延伸。另外,在与第一主体部32的片面平行的面上,第一单位形状单元35的长度方向与第一单位形状单元35的排列方向正交。如图1所示,第一单位形状单元35的排列方向与光源25的发光部25a的一个排列方向平行,并且,与光源25的发光部25a的另一个排列方向正交。换言之,各第一单位形状单元35的长度方向与光源25的发光部25a的一个排列方向正交,并且,与光源25的发光部25a的另一个排列方向平行。
如图1所示,在本实施方式中,在第一光学片的主截面上的各第一单位形状单元35的截面形状,沿第一单位形状单元35的长度方向(线状延伸的方向)成为固定。另外,形成第一光学片30的第一透镜部34的多个第一单位形状单元35,全部同样地构成。在下面,就第一光学片30所包含的第一单位形状单元35的主截面上的截面形状,进一步详细地进行说明。
如图2及图3所示,在本实施方式中,第一光学片的主截面上的各第一单位形状单元35的截面形状,成为朝向出光侧、前端越来越细的形状。就是说,在第一光学片的主截面上,与第一主体部32的片面平行的第一单位形状单元35的宽度,随着沿第一主体部32的法线方向nd离开第一主体部32而越来越小。
另外,在第一光学片的主截面上,第一单位形状单元35的外轮廓,作为圆弧、椭圆弧及直线的任一个,或者通过其中两个以上的组合能够近似的线而构成。尤其是在本实施方式中,第一光学片的主截面上的第一单位形状单元35的截面形状,具有与椭圆的一部分或圆的一部分相当的形状。而且,在本实施方式中,第一光学片的主截面上的第一单位形状单元35的外轮廓,以与第一主体部32的法线方向nd平行的轴为对称轴,成为轴对称。由此,在第一光学片30的出光面30a上的亮度的角度分布,在与第一单位形状单元35的排列方向平行的面内,以正面方向为中心成为大致对称。
进而,如图3所示,第一单位形状单元35的外轮廓的切线TL在主截面中对于第一光学片30的片面(在本实施方式中,第一主体部32的出光侧面32a)构成的角度(也称为“出光面角度”)θa1,随着切线TL的与第一单位形状单元35的切点TP,从在第一主体部32的法线方向nd上离开第一主体部32最远的第一单位形状单元35的外轮廓(出光面)35a上的顶部35b1,在第一主体部32的法线方向nd上朝向与第一主体部32邻接的第一单位形状单元35的外轮廓(出光面)35a上的两端部35b2,逐渐变大。此外,这里所说的出光面角度θa1“逐渐变大”,并不只是出光面角度θa1始终逐渐变大(在图2及图3所示的本实施方式中的样态),还是包含在至少一部分区域中出光面角度θa1不发生变化的情况的概念。就是说,这里所说的出光面角度θa1“逐渐变大”,意味着在切点TP从外轮廓(出光面)35a上的顶部35b1朝向外轮廓(出光面)35a上的端部35b2时,出光面角度θa1“没有变小”。
另外,在本实施方式中,以如下的方式形成有第一单位形状单元35:将第一光学片的主截面上的从第一光学片30到光源25的发光部25a(无法忽略发光部的大小的情况下,光源25的发光部25a的中心)的、沿第一光学片30的法线方向nd的距离设为h1,将沿第一单位形状单元35的排列方向的相邻的两个发光部之间的距离(无法忽略发光部的大小的情况下,相邻的两个发光部的中心间的距离)设为d1a,将第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在第一光学片的主截面上,第一单位形状单元35的外轮廓35a的全长中的、由第一单位形状单元35的外轮廓35a的切线TL和第一光学片30的片面构成的角度(出光面角度)θa1满足下面的式(15)及式(16)的区域的比例,成为10%以上70%以下。
-10°≤Arcsin((n1)×sin((θa1)-(θia1)))-(θa1)≤10°…式(15)
(θia1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1a)/2/(h1)))))…式(16)
依据这样的第一光学片30,在与沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a的中间点CP面对的位置上,能够确保以正面方向为中心在±10°的角度范围内的方向从第一光学片30出射的光。随此,如图2所示,在沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a之间的各位置上,能够确保以正面方向为中心在±10°的角度范围内的方向出射的光。其结果,能够防止在与第一单位形状单元35的排列方向平行的方向上的光源25的发光部25a之间变暗。
进而,在本实施方式中,以如下的方式形成有第一单位形状单元35:将第一光学片的主截面上的从第一光学片30到光源25的发光部25a的、沿第一光学片30的法线方向nd的距离设为h1,将沿第一单位形状单元35的长度方向的相邻的两个发光部25a之间的距离(无法忽略发光部的大小的情况下,相邻的两个发光部的中心间的距离)设为d1b,将第一光学片30的折射率设为n1,在此情况下,在第一光学片的主截面上,第一单位形状单元35的外轮廓35a的全长中的、由第一单位形状单元35的外轮廓35a的切线TL和第一光学片30的片面构成的角度(出光面角度)θa1满足下面的式(17)及式(18)的区域的比例,成为30%以上70%以下。
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(17)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(18)
依据这样的第一光学片30,成为在与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置上,抑制在第一单位形状单元35的出光面35a上的全反射。因此,从发光部25a呈一条直线状行进并在第一光学片30的该区域行进的光,能从第一光学片30的该区域向观察者侧出射。而且,如后面所述,从与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的区域出射的光,以由其行进方向和正面方向构成的角度变小的方式,通过第二光学片40的第二单位形状单元45来变更行进方向。其结果,能够防止沿与第一单位形状单元35的长度方向平行的方向的光源25的发光部25a之间区域变暗。
进而,在第一光学片的主截面上,第一单位形状单元35的外轮廓的全长中的、出光面角度θa1成为55°以上的区域最好为20%以上。在此情况下,能够提高在光源25的发光部25a间的亮度,使亮度的面内偏差均匀。
作为由上面这样的结构而构成的第一单位形状单元35的具体例,能够将沿第一单位形状单元35的排列方向的第一单位形状单元35的排列间距P1(参照图4,在本实施方式中,与第一单位形状单元35的宽度相当)设为1μm~500μm。另外,能够将沿第一光学片30的片面的法线方向nd的从第一主体部32的出光侧面32a起的第一单位形状单元35的突出高度H1(参照图4)设为0.25μm~250μm。
而且,这样的第一光学片30,通过挤压加工,或者通过在基材上对第一单位形状单元35赋形,能够非常容易地制作。作为构成第一光学片30的材料能够使用种种材料。但是,作为装入显示装置的光学片(聚光片)用的材料而广泛使用的、具有优秀的机械特性、光学特性、稳定性及加工性等并且能廉价地得到的材料,能够适当使用例如以压克力、苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈等的一种以上为主要成分的透明树脂,或者,环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯类的反应性树脂(致电离辐射固化型树脂等)。使用作为这样的装入显示装置的光学片(聚光片)用的材料而广泛使用的材料的情况下,制作的第一光学片30的第一单位形状单元35的折射率成为1.45~1.65的范围内。
接下来,就光学部件28的第二光学片40进行说明。第二光学片40是片状的部件,具有上述的聚光功能,即,使从入光侧入射的光的行进方向发生变化并从出光侧出射,集中提高正面方向(法线方向)nd的亮度的功能。但是,第二光学片40主要在与第一光学片30的第一单位形状单元35的排列方向交叉的方向上发挥聚光功能。即,第二光学片40的聚光功能,主要能够对与第一光学片30的第一单位形状单元35的排列方向交叉的面上的亮度的角度分布产生影响。第二光学片40能够作为上面这样的能够发挥聚光功能的种种的片状部件而构成。在图1及图4所示的本实施方式中的第二光学片40是一个例子,具有与上述的第一光学片30大体相同的构成。
如图1所示,本实施方式中的第二光学片40具有:片状的第二主体部42;以及第二透镜部44,位于第二主体部42的出光侧。第二透镜部44具有在片状的第二主体部42的出光侧面42a上并排排列的多数的第二单位形状单元(单位光学单元、单位透镜)45。在本实施方式中,第二单位形状单元45无间隙地配置在第二主体部42的第二出光侧面42a上。其结果,第二光学片40的出光面仅由第二单位形状单元45的出光面构成。
第二单位形状单元45在第二主体部42的出光侧面42a上并排排列。如图1所示,第二单位形状单元45在与第二单位形状单元45的排列方向交叉的方向上线状延伸。尤其是在本实施方式中,第二单位形状单元45线状延伸。另外,第二单位形状单元45的长度方向,在与第二主体部42的片面平行的面上,与第二单位形状单元45的排列方向正交。
另外,如图4所示,第二光学片40的第二单位形状单元45的排列方向,与第一光学片30的第一单位形状单元35的排列方向交叉。在本实施方式中,第二光学片40的第二单位形状单元45的排列方向,与第一光学片30的第一单位形状单元35的排列方向正交。第二单位形状单元45的排列方向,与光源25的发光部25a的一个排列方向正交,并且,与光源25的发光部25a的另一个排列方向平行。换言之,各第二单位形状单元45的长度方向,与光源25的发光部25a的一个排列方向平行,并且,与光源25的发光部25a的另一个排列方向正交。
另外,在与第二光学片40的法线方向nd及第二单位形状单元45的排列方向这两个方向平行的截面(也称为“第二光学片的主截面”)上的各第二单位形状单元45的截面形状,能够与图2及图3所示的第一单位形状单元35同样地适当构成。如从图1能够理解的,尤其是在本实施方式中,第二光学片的主截面上的第二单位形状单元45的截面形状,具有与椭圆的一部分或圆的一部分相当的形状。另外,在第二光学片的主截面上的第二单位形状单元45的截面形状,沿第二单位形状单元45的长度方向(线状延伸的方向)成为固定。而且,在本实施方式中,第二光学片的主截面上的第二单位形状单元45的外轮廓,以与第二主体部42的法线方向nd平行的轴为对称轴,成为轴对称。还有,形成第二透镜部44的多个第二单位形状单元45全部同样地构成。但是,并不限于图示的例子,第二光学片40以外的面光源装置20的构成,也可以例如对应光源25的构成而对第二单位形状单元45的构成适当进行变更。
另外,如从图4能够理解的,第二单位形状单元45的外轮廓的切线TL在主截面上对于第二光学片40的片面(在本实施方式中,第二主体部42的出光侧面42a)构成的角度(也称为“出光面角度”)θa2,随着切线TL的与第二单位形状单元45的切点TP,从在第二主体部42的法线方向nd上离开第二主体部42最远的第二单位形状单元45的外轮廓(出光面)45a上的顶部45b1起,在第二主体部42的法线方向nd上朝向与第二主体部42邻接的第二单位形状单元45的外轮廓(出光面)45a上的两端部45b2,逐渐变大。此外,这里所说的出光面角度θa2“逐渐变大”,并不只是出光面角度θa2始终逐渐变大,还是包含在至少一部分区域中出光面角度θa2不发生变化的情况的概念。即,这里所说的出光面角度θa2“逐渐变大”,意味着在切点TP从外轮廓(出光面)45a上的顶部45b1朝向外轮廓(出光面)45a上的端部45b2时,出光面角度θa2“没有变小”。
另外,在本实施方式中,以如下的方式形成有第二单位形状单元45:将第二光学片的主截面上的从第二光学片40到光源25的发光部25a(无法忽略发光部的大小的情况下,光源25的发光部25a的中心)的、沿第二光学片30的法线方向nd的距离设为h2,将沿第二单位形状单元45的排列方向的相邻的两个发光部25a之间的距离(在本实施方式中,与沿第一单位形状单元35的长度方向的相邻的两个发光部25a之间的距离d1b相同)设为d2a,将第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在第二光学片的主截面上,第二单位形状单元45的外轮廓45a的全长中的、由第二单位形状单元45的外轮廓的切线TL和第二光学片40的片面构成的角度(出光面角度)θa2满足下面的式(19)及式(20)的区域的比例,成为10%以上70%以下。
-10°≤Arcsin((n2)×sin((θa2)-(θia2)))-(θa2)≤10°…式(19)
(θia2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2a)/2/(h2)))))…式(20)
依据这样的第二光学片40,即使在未设置第一光学片30的情况下,在与沿第二单位形状单元45的排列方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置上,也能够确保以正面方向为中心在±10°的角度范围内的方向出射的光。随此,即使在未设置第一光学片30的情况下,在沿第二单位形状单元45的排列方向相邻的两个发光部25a之间的各位置上,也能够确保以正面方向为中心在±10°的角度范围内的方向出射的光。此外,在本实施方式中,就沿第二单位形状单元45的排列方向相邻的两个发光部25a之间的区域而言,第一光学片30满足上述的式(17)及式(18)。即,实际就于沿第二单位形状单元45的排列方向相邻的两个发光部25a之间的区域而言,能够以某种程度的光量确保出射光。其结果,在与第二单位形状单元35的排列方向平行的方向上的相邻的两个光源25的发光部25a之间的区域中,能够确保较高的正面方向亮度。
另外,在第二光学片的主截面上,第二单位形状单元的外轮廓的全长中的、出光面角度θa2成为55°以上的区域最好有25%以上。在此情况下,能够提高在光源25的发光部25a间的亮度,使亮度的面内偏差均匀。
作为由上面这样的结构而构成的第二单位形状单元45的具体例,能够将沿第二单位形状单元45的排列方向的第二单位形状单元45的排列间距P2(参照图4:在本实施方式中,与第二单位形状单元45的宽度相当)设为1μm~200μm。另外,能够将沿第二光学片40的片面的法线方向nd的从第二主体部42的出光侧面42a起的第二单位形状单元45的突出高度H2(参照图4)设为0.25μm~150μm。而且,这样的第二光学片40,能够利用与上述的第一光学片30相同的方法,并且,使用与上述的第一光学片30相同的材料而形成。
此外,在本实施方式中,从第一单位形状单元35的第一主体部32起的高度H1对于第一单位形状单元35的排列间距P1的比,小于从第二单位形状单元45的第二主体部42起的高度H2对于第二单位形状单元45的排列间距P2的比。因此,第一单位形状单元35的出光面角度θa1,整体上具有比第二单位形状单元35的出光面角度θa2小的倾向。尤其是,最好从第二单位形状单元45的第二主体部42起的高度H2对于第二单位形状单元45的排列间距P2的比,成为从第一单位形状单元35的第一主体部32起的高度H1对于第一单位形状单元35的排列间距P1的比的1.1倍以上1.5倍以下。
另外,在本实施方式中,将第二光学片的主截面上的从第二光学片40到光源25的发光部25a(无法忽略发光部的大小的情况下,光源25的发光部25a的中心)的、沿第二光学片40的法线方向nd的距离设为h2,将沿第二单位形状单元45的长度方向的相邻的两个发光部25a之间的距离(在本实施方式中,与沿第一单位形状单元35的排列方向的相邻的两个发光部25a之间的距离d1a相同)设为d2b,将第二光学片40的折射率设为n2,在此情况下,相比在第二光学片的主截面上、第二单位形状单元45的外轮廓的全长中的、由第二单位形状单元45的外轮廓的切线TL和第二光学片40的片面构成的角度(出光面角度)θa2满足下面的式(21)及式(22)的区域的比例,在第一光学片的主截面上、第一单位形状单元35的外轮廓的全长中的、出光面角度θa1满足上述的式(17)及式(18)的区域的比例较大。
Arccos(cos(θib2)×cos(θa2))≤Arcsin(1/(n2))…式(21)
(θib2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2b)/2/(h2)))))…式(22)
此外,由第二光学片40满足式(21)及式(22)的情况,与由上述的第一光学片30满足式(17)及式(18)的情况同样,在与沿第二单位形状单元45的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置上,在第二单位形状单元45的出光面45a上全反射受到抑制。
依据这些结构各个构成,第一光学片30的出光面30a中,从与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置,能够确保某种程度的光量的出射光。另外,第二光学片40成为具有比较优秀的聚光功能,因此能够将从第一光学片30的该区域出射的光的行进方向,收缩在以正面方向为中心的狭窄的角度范围内。
接下来,就上面这样的光学部件28、面光源装置20及透射式显示装置10的作用进行说明。
首先,就透射式显示装置10及面光源装置20的整体上的作用进行说明。
在光源25的发光部25a发出的光,直接或在反射板22反射后行进至观察者侧。行进至观察者侧的光入射至光学部件28的第一光学片30。
如图2所示,从第一光学片30的第一单位形状单元35出射的光L21~L23、L25~L28,在第一单位形状单元(单位透镜)35的出光面(透镜面)35a上折射。通过该折射,在从正面方向nd倾斜的方向行进的光L21~L28的行进方向(出射方向),主要以与即将向第一光学片30入射之前的光的行进方向相比、对于第一光学片30的片面的法线方向nd的角度变小的方式弯曲。通过这样的第一光学片30的作用,第一单位形状单元35能够将透射光的行进方向向正面方向nd侧收缩。即,第一单位形状单元35对透射光产生聚光作用。
而且,向第一光学片30入射前和从第一光学片30出射后的光的行进方向的角度变化量,对于从正面方向nd倾斜较大而向第一光学片30入射的光(例如,图2中的光L21、L25)变大。即,第一单位形状单元35的聚光作用,对于从正面方向nd倾斜较大而行进的光影响更有效。
在这里,如图2所示,如果除去在反射板22反射并向第一光学片30入射的光,即,就从光源25的发光部25a直接向第一光学片30入射的光L21~L28而言,随着该光的向第一光学片30的入射位置在与第一光学片30的片面平行的方向从光源25的发光部25a离开,向第一光学片30的入射角度变大。即,就呈一条直线状行进并向第一光学片30直接入射的光源光(在下面也称为“直接入射光”)而言,随着入射位置从发光部25a离开,对于第一光学片30的法线方向nd的倾斜角度逐渐变大。其结果,对入射至离开光源25的发光部25a的区域的光,能够有效地产生聚光作用。
另一方面,如图2所示,对于正面方向nd的行进方向的倾斜角度较小的光L24,有时在单位形状单元35的出光面(透镜面)上反复全反射,将其行进方向向入光侧(光源侧)转换。因此,在成为来自光源25的光以较小的入射角度直接入射状态的光源25的发光部25a的正上方位置上,能够防止亮度变得过高。
这样,依赖于从光源25的发光部25a的离开距离,由第一单位形状单元35对透射光主要产生的光学作用不同。由此,能够有效地降低对应光源25的发光部25a的排列而产生的亮度不均匀(光源不均匀),使光源的像(灯图形(light image))不明显。即,第一光学片30还具有使亮度的面内偏差均匀的光扩散功能。
如上面一来,从第一光学片30出射的光的出射角度,在与第一光学片30的单位形状单元35的排列方向平行的面内,被收缩在以正面方向为中心的狭窄的角度范围内。
从光学部件28的第一光学片30出射的光,其后向光学部件28的第二光学片40入射。第二光学片40设为与在第一光学片30的作用相同(例如,设为与对于图2的光L26~L28的作用相同),通过在第二单位形状单元45的出光面的折射,对透射光产生聚光作用。就是说,在第二光学片40,对在第一光学片30被聚光的光,进一步产生聚光作用。
但是,在第二光学片40其行进方向发生较大变化的光,主要是与第二光学片的主截面平行地行进的分量,与在第一光学片30被聚光的分量不同。就是说,第二光学片40在与第二单位形状单元45的排列方向平行的方向上,将光的行进方向收缩在以正面方向为中心的狭窄的角度范围内,另一方面,第一光学片30在与第一单位形状单元35的排列方向平行的方向上,将光的行进方向收缩在以正面方向为中心的狭窄的角度范围内。从而,通过在第二光学片40的光学作用,能够不损害在第一光学片30得到提升的正面方向亮度地、进一步提升正面方向亮度。
从由第一光学片30及第二光学片40构成的光学部件28出射的光,入射至透射式显示部15的下偏振光板16。下偏振光板16,使入射光中一个偏振光分量透射,吸收另一个偏振光分量。从下偏振光板16透射的光,对应向每个像素的电场施加的状态,有选择地透射上偏振光板17。这样一来,通过利用透射式显示部15使来自面光源装置20的光按每个像素有选择地透射,透射式显示装置10的观察者能够观察影像。
接下来,就用由第一光学片30及第二光学片40构成的光学部件28对来自光源25的光产生的作用,主要参照图5~图10进一步详细说明。此外,在这里,就从光源25的发光部25a呈一条线状朝向第一光学片30的光(直接入射光)进行探讨。这样的直接入射光,用于能够对在面光源装置20的出光面上的亮度的面内分布给予较大的影响。图6A、图7A、图8A、图9A,是用于说明在光学部件28的各区域的光学作用的图,在与第一光学片的主截面平行的截面上示意性地示出光学部件28。另一方面,图6B、图7B、图8B、图9B,是用于说明在光学部件28的各区域的光学作用的图,在与第二光学片的主截面平行的截面上示意性地示出光学部件28。
首先,就位于光源25的发光部25a的正上方的区域A(参照图5)的作用进行说明。如上所述,另外如图6A及图2所示,在直接入射光入射至第一光学片30及第二光学片40中的出光面角度θa1、θa2较大的区域的情况下,在单位形状单元35、45上全反射。结果,并不从光学部件28向观察者侧出射,而是向光源25侧返回。这样的光,通过在反射板22等的反射,能够向光学部件28再入射。通过上面这样的在第一光学片30及第二光学片40的全反射作用,防止在光学部件28的出光面的亮度在位于发光部25a的正上方的区域A中变得过高。
此外,第一单位形状单元35及第二单位形状单元45的顶部35b1上的出光面角度θa1、θa2成为0°。因此行进至区域A的直接入射光中的一部分,能够其行进方向无变更地透射第一光学片30及第二光学片40。另外,在该区域A中的透射率变低,但行进至区域A的直接入射光的光量比较多。从而,在光学部件28的出光面的亮度,在位于发光部25a的正上方的区域A中不会变得过低。
接下来,就在与沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a之间面对的区域B(参照图4)的作用进行说明。入射至区域B的直接入射光,与第一光学片的主截面大体平行地行进。即,行进至该区域B的光,能够最有效地受到由第一光学片30的第一透镜部34造成的聚光作用及扩散作用。
而且,在本实施方式中,以满足上述的式(15)及式(16)的方式构成第一光学片30。就是说,由沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a中的一个发出的、呈一条线状向与该相邻的两个发光部25a的中间点CP面对的第一单位形状单元35行进的光中的至少10%以上,在该第一单位形状单元35的出光面35a折射并朝向以正面方向为中心的±10°的方向出射。
在这里,就由沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a中的一个发出的、经由与该相邻的两个发光部25a的中间点CP面对的第一单位形状单元35而从光学片30出射的光的出射角度θz(来自第一光学片30的出射光的行进方向对于第一光学片30的法线方向nd构成的角度)进行探讨。首先,在与该相邻的两个发光部25a的中间点CP面对的位置,能够使向第一光学片30入射的直接入射光的进入角度(在第一光学片30内的光的行进方向对于第一光学片30的法线方向nd构成的角度)θia1特定。接下来,能够用该进入角度θia1使从光学片30出射的光的出射角度θz特定。
具体而言,首先如图3所示,由沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a中的一个发出的、在与该相邻的两个发光部25a的中间点CP面对的位置上,向光学片30经由入光面30b入射的直接入射光的入射角度θd,由下面的式(23)表示。而且,就该光的向光学片30在入光面30b的折射而言,遵从斯涅耳定律,式(24)成立。而且,从式(23)及式(24)能导出上述的式(16)。
(θd)=Arctan((d1a)/2/(h1))…式(23)
sin(θd)=(n1)×sin(θia1)…式(24)
(θia1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1a)/2/(h1)))))…式(16)
此外,同样一来,在与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点CP面对的位置上,能够使向第一光学片30入射的直接入射光的进入角度θib1(参照图10)特定,能获得上述的式(18)。另外,假设未设置第一光学片30,则在与沿第二单位形状单元45的排列方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置上,能够使向第二光学片40入射的直接入射光的进入角度θia2特定,能获得上述的式(20)。进而,假设未设置第一光学片30,则在与沿第二单位形状单元45的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置上,能够使向第二光学片40入射的直接入射光的进入角度θib2特定,能获得上述的式(22)。
接下来,就该光的在单位形状单元35的透镜面(外轮廓)35a的折射而言,遵从斯涅耳定律,式(25)成立。在式(25)中,如图3所示,角度θx为向单位形状单元35的透镜面(外轮廓)35a的入射角度,角度θy为从单位形状单元35的透镜面(外轮廓)35a的出射角度。而且,关于入射角度θx,如从图3所能够理解的,式(26)成立。
(n1)×sin(θx)=sin(θy)…式(25)
(θx)=(θa1)-(θia1)…式(26)
而且,由沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a中的一个发出的、经由与该相邻的两个发光部25a的中间点CP面对的第一单位形状单元35而从光学片30出射的光的出射角度θz,用式(27)表示,在该出射角度θz存在于以正面方向为中心的±10°的方向的范围内的情况下,能满足上述的式(15)。
(θz)=(θy)-(θa1)…式(27)
-10°≤(θz)=Arcsin((n1)×sin((θa1)-(θia1)))-(θa1)≤10°…式(15)
另外同样,假设未设置第一光学片30,则由沿第二单位形状单元45的排列方向相邻的两个发光部25a中的一个发出的、经由与该相邻的两个发光部25a的中间点面对的第二单位形状单元45而从第二光学片30出射的光的出射角度存在于以正面方向为中心的±10°的方向的范围内的情况下,能满足上述的式(19)。
如上所述,在本实施方式中,第一单位形状单元35的出光面角度θa1从端部35b2朝向顶部35b1逐渐变小,在顶部35b1成为0°。这样的第一单位形状单元35的对入射光的聚光功能,随着从出光面35的端部35b2朝向顶部35b1而逐渐变弱,成为对入射至顶部35b1的光不产生聚光作用。
另外,如图2所示,从第一单位形状单元35到发光部25a的距离越长,则朝向该第一单位形状单元35行进的直接入射光的进入角度(参照图2及图3:在第一光学片30内的光的行进方向对于第一光学片30的法线方向nd构成的角度)θia1变得越大。随此,从第一单位形状单元35到发光部25a的距离越长,则向该第一单位形状单元35的直接入射光的从该第一单位形状单元35的出射角度越容易变大。
从这些事实,依据以能够满足上述的式(15)及式(16)的方式构成的第一光学片30,从位于与沿第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a之间面对位置的区域B内的各个第一单位形状单元35出射的光的一部分,朝向以正面方向为中心的±10°的方向行进。其结果,在第一光学片30的出光面30a的亮度,在区域B中能够较高地维持。
从第一光学片30出射的光向第二光学片40入射。由于如上所述,对在区域B中从第一光学片30行进至第二光学片40的光,在第一光学片30的聚光作用有效地得到发挥,因此从第一光学片30行进至第二光学片40的光,包含很多大体向正面方向行进的光。其结果,与在上述的区域A中透射光学片30、40的光同样,在第二光学片40的出光面角度θa2较小的区域,光行进方向不发生变化地向正面方向穿过。
如上所述,在区域B利用第一光学片30的优秀的聚光功能,能够以从第一光学片30的出射角度变小的方式使直接入射光的行进方向变更。另外,大体在正面方向行进的光,行进方向未被变更地、以某种程度的透射率透射第二光学片40。其结果,在位于相邻的两个发光部25a之间的区域B中,能够有效地提高亮度。
接下来,就在与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a之间面对的区域C(参照图4)的作用进行说明。入射至区域C的直接入射光,在与第一单位形状单元45的长度方向大体平行的面内行进。行进至区域C的直接入射光如图8A及图8B所示,对于第一光学片30主截面倾斜,因此相比在区域A中向第一光学片30行进的直接入射光,被以更高的比例全反射。
另一方面,在本实施方式中,如上所述,以如下的方式形成有第一单位形状单元35:将第一光学片的主截面上的从第一光学片30到光源25的发光部25a(无法忽略发光部的大小的情况下,光源25的发光部25a的中心)的、沿第一光学片30的法线方向nd的距离设为h1,将沿第一单位形状单元35的长度方向的相邻的两个发光部25a之间的距离(无法忽略发光部的大小的情况下,相邻的两个发光部的中心间的距离)设为d1b,将第一光学片30的折射率设为n1,在此情况下,在第一光学片的主截面上,第一单位形状单元35的外轮廓35a的全长中的、由第一单位形状单元35的外轮廓35a的切线TL和第一光学片30的片面构成的角度(出光面角度)θa1满足下面的式(17)及式(18)的区域的比例,成为30%以上70%以下。
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(17)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(18)
在这里,式(18)中的“θib1”,相当于沿第一单位形状单元35的长度方向行进(从第一光学片30的法线方向nd观察时,与第一单位形状单元35的长度方向平行地行进),在沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点,入射至第一光学片30的光的进入角度(参照图10:在第一光学片30内的光的行进方向对于第一光学片30的法线方向nd构成的角度)。另外,式(17)中的“Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))”,是行进至与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置的直接入射光、向第一单位形状单元35的出光面35a中的出光面角度为θa1的位置入射时的入射角度,换言之,是在第一单位形状单元35内的该直接入射光的行进方向对于该直接入射光入射的出光面35a上的位置的切面TP的方向ndp构成的角度。而且,在满足式(17)的情况下,该光并不全反射,而能够从第一光学片30出射。
在本实施方式中,以如下的方式形成有第一单位形状单元35:在第一光学片的主截面上,第一单位形状单元35的外轮廓35a的全长中的、出光面角度θa1满足下面的式(17)及式(18)的区域的比例,成为30%以上70%以下。从而,在成为最容易全反射的与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a面对的位置,在第一单位形状单元35的出光面35a的30%以上的区域中,直接入射光的全反射得以防止。这样,通过调节第一单位形状单元35的形状,在区域C中能够某种程度确保能够从第一光学片30出射的光的光量。
此外,同样地,式(22)中的“θib2”,相当于在未设置第一光学片30的假定下,沿第二单位形状单元45的长度方向行进(从第二光学片40的法线方向nd观察时,与第二单位形状单元45的长度方向平行地行进),在沿第二单位形状单元45的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点,入射至第二光学片40的光的进入角度(在第二光学片40内的光的行进方向对于第二光学片40的法线方向nd构成的角度)。另外,式(21)中的“Arccos(cos(θib2)×cos(θa2))”,是在未设置第一光学片30的假定下,行进至与沿第二单位形状单元45的长度方向相邻的两个发光部25a的中间点面对的位置的直接入射光、向第二单位形状单元45的出光面45a的中的出光面角度为θa2的位置入射时的入射角度,换言之,是在第二单位形状单元45内的该直接入射光的行进方向对于该直接入射光入射的出光面45a上的位置的切面TP的法线ndp构成的角度。而且,在满足式(21)的情况下,该光并不全反射,而能够从第二光学片30出射。
从第一光学片30出射的光向第二光学片40入射。在区域C中从第一光学片30行进至第二光学片40的光,成为在与第二单位形状单元45的排列方向大体平行的面内行进(参照图8A)。即,在该区域C中行进至第二光学片的光,是最有效地受到由第二光学片40的第二透镜部44产生的聚光作用及扩散作用的光(参照图8B)。
而且,在本实施方式中,以满足上述的式(19)及式(20)的方式构成第二光学片40,其结果,第二光学片40具有优秀的聚光功能。从而,能够在区域C中有效地使透射第一光学片30的光的行进方向变更,有效地提升在区域C中的正面方向附近的亮度。即,即使区域C中的第一光学片30透射率若干变低,也能够极其有效地利用透射的光,结果确保区域C中的亮度。
尤其是,在本实施方式中,在第一光学片的主截面上,第一单位形状单元35的外轮廓的全长中的、出光面角度θa1满足上述的式(17)及式(18)的区域的比例,大于在第二光学片的主截面上,第二单位形状单元45的外轮廓的全长中的、出光面角度θa2满足上述的式(21)及式(22)的区域的比例。另外,在本实施方式中,第一单位形状单元35的从第一主体部32起的高度H1对于第一单位形状单元35的排列间距P1的比,小于第二单位形状单元45的从第二主体部42起的高度H2对于第二单位形状单元45的排列间距P2的比。即,在区域C中不对直接入射光产生较强的聚光作用地、直接入射光较容易透射地构成第一光学片30。另一方面,以在区域C中对直接入射光产生较强的聚光作用的方式构成第二光学片40。其结果,在亮度容易降低的区域C,能极其有效地提高亮度。
接下来,就在位于相邻的两个区域B之间同时也位于相邻的两个区域C之间的区域D(参照图4)的作用进行说明。入射至区域D的直接入射光,在对于第一单位形状单元的排列方向及第二单位形状单元的排列方向这两个方向倾斜的面内行进。
从而,行进至区域D的直接入射光如图9A所示,首先在第一光学片30中,由第一单位形状单元35产生聚光作用。但是,行进至区域D的直接入射光也在第一单位形状单元35的长度方向行进。从而,该光的一部分与在区域C行进的光同样,在第一单位形状单元35被全反射。其结果,在区域D中的第一光学片30的透射率,高于在区域C中的第一光学片30的透射率。
从第一光学片30出射的光向第二光学片40入射。在区域D中从第一光学片30行进至第二光学片40的光,由第二单位形状单元45产生聚光作用。在区域D中的第二光学片40的透射率,高于在区域B中的第二光学片40的透射率。
如上所述行进至区域D的直接入射光,虽然光量自身较低,但由第一光学片30及第二光学片40这两个光学片产生聚光作用,作为合并第一光学片30及第二光学片40的光学部件28整体的透射率成为最高。其结果,在区域D也能够确保某种程度的亮度。
依据上面这样的本实施方式,能够防止在与光源25的发光部25a面对的位置上的亮度变得过高,并且能够有效地提高在不与光源25的发光部25a面对的位置上的亮度,使亮度的面内分布均匀。依据这样的方法,与使用光扩散片的亮度分布的调节不同,还能够使起因于在面内各位置的光量的差异的亮度偏差均匀,能够有效地使光源的像不明显。另外,能降低以往使用的光扩散片的扩散程度,进而甚至能如上述的实施方式省略光扩散片。由此,能谋求光源光的利用效率的提高,或对面光源装置20(显示装置30)的制造成本的削减等。
尤其是,在本实施方式中,在第一光学片的主截面上、第一单位形状单元35的外轮廓的全长中的、出光面角度θa1满足上述的式(17)及式(18)的区域的比例,大于在第二光学片的主截面上、第二单位形状单元45的外轮廓的全长中的、出光面角度θa2满足上述的式(21)及式(22)的区域的比例。通过这样的构成,特别是能够有效地提高在亮度的降低较显著的上述的区域C、即与沿配置在入光侧的第一光学片30的第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a之间面对的区域C中的亮度。
另外,在本实施方式中,从第一单位形状单元35的第一主体部32起的高度H1对于第一单位形状单元35的排列间距P1的比,小于从第二单位形状单元45的第二主体部42起的高度H2对于第二单位形状单元45的排列间距P2的比。在此情况下,入光侧的第一光学片30呈现优秀的透射率,第二光学片40发挥优秀的聚光功能。通过这样的构成,特别是能够有效地提高在亮度的降低较显著的上述的区域C、即与沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a之间面对的区域C中的亮度。尤其是,最好从第二单位形状单元45的第二主体部42起的高度H2对于第二单位形状单元45的排列间距P2的比,成为从第一单位形状单元35的第一主体部32起的高度H1对于第一单位形状单元35的排列间距P1的比的1.1倍以上1.5以下。本申请的发明者进行实验时,在从第二单位形状单元45的第二主体部42起的高度H2对于第二单位形状单元45的排列间距P2的比,成为从第一单位形状单元35的第一主体部32起的高度H1对于第一单位形状单元35的排列间距P1的比的1.1倍以上1.5以下的情况下,无法以目视判别面光源装置20的区域B与区域C的亮度的差。具体而言,从第二单位形状单元45的第二主体部42起的高度H2对于第二单位形状单元45的排列间距P2的比,为从第一单位形状单元35的第一主体部32起的高度H1对于第一单位形状单元35的排列间距P1的比的1倍时,区域B中的照度成为区域C中的照度的1.4倍;1.1倍时,区域B中的照度成为区域C中的照度的1.2倍;1.3倍时,区域B中的照度成为区域C中的照度的1.0倍;1.5倍时,区域B中的照度成为区域C中的照度的0.85倍;1.8倍时,区域B中的照度成为区域C中的照度的0.7倍。
此外,能对上述的实施方式施加各种各样的变更。下面,就变形的一个例子进行说明。
例如,在上述的实施方式中,示出了第一光学片30的第一单位形状单元35互相邻接配置的例子,但并不局限于此。例如,如图11所示,也可以在相邻的两个第一单位形状单元35间形成平坦部38,还可以如图12所示,在相邻的两个第一单位形状单元35间形成凹部39。进而,这样的变形不仅适用于第一光学片30的第一单位形状单元35,也适用于第二光学片30的第二单位形状单元45。此外,在用于说明变形例的图11及图12中,对能够与图1~图10所示的上述的实施方式相同地构成的部分赋予相同的标号。
另外,在上述的实施方式中,示出了第一光学片30的第一单位形状单元35全部具有相同的构成的例子,但并不局限于此。作为一个例子,在一枚第一光学片30内也可以包含具有不同的形状的单位形状单元。同样,在一枚第二光学片40内也可以包含具有不同的形状的单位形状单元。
进而,在上述的实施方式中,也可以适当调节面光源装置20的光源25的发光部25a的排列。例如,沿位于出光侧的第二光学片40的第二单位形状单元45的排列方向相邻的两个发光部25a的沿第二单位形状单元45的排列方向的距离(间隔、排列间距)d2a,也可以短于沿位于出光侧的第一光学片30的第一单位形状单元35的排列方向相邻的两个发光部25a的沿第一单位形状单元35的排列方向的距离(间隔、排列间距)d1a。即,沿位于出光侧的第一光学片30的第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a的沿第一单位形状单元35的长度方向的距离(间隔、排列间距)d1b,也可以短于沿位于出光侧的第二光学片40的第二单位形状单元45的长度方向相邻的两个发光部25a的沿第二单位形状单元45的长度方向的距离(间隔、排列间距)d2b。如上所述,与沿位于出光侧的第一光学片30的第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a之间面对的区域C中的亮度存在容易降低的倾向。从而,通过缩短沿第一单位形状单元35的长度方向相邻的两个发光部25a之间的沿第一单位形状单元35的长度方向的距离,能够抑制在该两个发光部25a之间的亮度的降低,使亮度的面内偏差不明显。
进而,第二光学片40的第二单位形状单元45也可以包含基材和分散在基材内的光扩散材料。如上所述,能够通过加强第二单位形状单元45的聚光功能来使亮度的面内分布均匀,但在此情况下,有时在第二单位形状单元45的出光面上反复全反射,产生通过第二单位形状单元45的表层部的光。这样的光,能够成为旁瓣(side lobe)的原因。而且,通过对第二单位形状单元45赋予扩散功能,能够使通过第二单位形状单元45的表层部的不希望的光扩散而不明显。从这样的观点出发,在第二光学片的主截面上,扩散材料混入的部分的厚度,最好成为第二单位形状单元45的排列间距P2以下。另外,第二光学片40的第二单位形状单元45的扩散材料的折射率对第二光学片40的第二单位形状单元45的基材的折射率的比,最好为0.9以下或1.1以上。进而,扩散材料含有气体或者含有金属化合物也可以。
对第一光学片30及第二光学片40赋予扩散功能的情况下,最好在第二光学片40的第二单位形状单元45内的扩散作用的程度,高于在第二光学片40的第二主体部42内的扩散作用的程度,并且,高于在第一光学片30的第一单位形状单元35内的扩散作用的程度,并且,高于在第一光学片30的第一主体部32内的扩散作用的程度。依据这样的样态,能够防止由于另外设置的扩散材料而损害由第一光学片30产生的聚光功能及扩散功能,以及由第二光学片40产生的聚光功能及扩散功能。其结果,能够使亮度的面内偏差均匀,使光源25的像不明显。此外,作为扩散程度的评价方法,能够这样评价:将“基材与扩散材料的折射率差”、“扩散材料的浓度(重量比)”、以及“扩散材料的平均粒径的倒数”相乘的数值越大,则扩散程度越高。
进而,在上述的实施方式中,说明了装入了第一光学片30的光学部件28、面光源装置20及透射式显示装置10的整体构成的一个例子,但并不局限于此,能够进行适当变更。例如,也可以进一步将具有种种功能的光学片(作为一个例子,光扩散片)等装入光学部件28、面光源装置20及透射式显示装置10。更具体而言,也可以在第二光学片40的出光侧配置具有与第一光学片30相同的形状的第三光学片,在该第三光学片出光侧配置具有与第二光学片40相同的形状的第四光学片。进而,也可以在面光源装置20设置使特定的偏振光分量透射并且反射特定的偏振光分量以外的偏振光分量的反射式的偏振光分离膜,谋求提高正面方向亮度。此外,作为偏振光分离膜,例如能够使用能从住友3M社获得的DBEF。在设置偏振光分离膜的情况下,最好在面光源装置内将偏振光分离膜配置在最靠近出光侧,或者,在面光源装置内配置在位于最靠近出光侧的部件的紧邻入光侧。
此外,在上面说明了对于上述的实施方式的几个变形例,不过当然也能将多个变形例适当组合应用。
Claims (16)
1.一种光学部件,其特征在于,具备:
第一光学片;以及
第二光学片,配置在第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
从所述第一光学片的所述单位形状单元的所述主体部起的高度H1对于所述第一光学片的所述单位形状单元的排列间距P1的比,小于从所述第二光学片的所述单位形状单元的所述主体部起的高度H2对于所述第二光学片的所述单位形状单元的排列间距P2的比。
2.如权利要求1所述的光学部件,与具有多个发光部的光源相向配置,其特征在于:
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1b,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(A)及式(B)的区域的比例,大于
将与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上的、从所述第二光学片到所述光源的发光部的、沿所述第二光学片的法线方向的距离设为h2,将沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d2b,将所述第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第二光学片的片面构成的角度θa2满足下面的式(C)及式(D)的区域的比例
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(A)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(B)
Arccos(cos(θib2)×cos(θa2))≤Arcsin(1/(n2))…式(C)
(θib2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2b)/2/(h2)))))…式(D)
3.如权利要求2所述的光学部件,其特征在于:
在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足所述式(A)及所述式(B)的区域的比例,为30%以上。
4.如权利要求1所述的光学部件,其特征在于:
所述第二光学片的所述单位形状单元包含基材和分散在所述基材内的光扩散材料,
在所述第二光学片的所述单位形状单元内的扩散作用的程度,高于在所述第二光学片的所述主体部内的扩散作用的程度,并且,高于在所述第一光学片的所述单位形状单元内的扩散作用的程度,并且,高于在所述第一光学片的所述主体部内的扩散作用的程度。
5.如权利要求4所述的光学部件,其特征在于:
所述第二光学片的所述单位形状单元的所述扩散材料的折射率对于所述第二光学片的所述单位形状单元的所述基材的折射率的比,为0.9以下或1.1以上。
6.如权利要求1所述的光学部件,其特征在于,还具有:
第三光学片,配置在所述第二光学片的出光侧。
7.如权利要求1所述的光学部件,其特征在于,还具有:
偏振光分离膜,相比所述第二光学片配置在出光侧。
8.如权利要求1所述的光学部件,其特征在于:
所述光源的所述多个发光部,在与所述第一光学片的片面平行的面上的不同的两个方向并排排列。
9.如权利要求1所述的光学部件,与具有多个发光部的光源相向配置,其特征在于:
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1a,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(E)及式(F)的区域的比例,为10%以上,
将与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上的、从所述第二光学片到所述光源的发光部的、沿所述第二光学片的法线方向的距离设为h2,将沿所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d2a,将所述第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第二光学片的片面构成的角度θa2满足下面的式(G)及式(H)的区域的比例,为10%以上
-10°≤Arcsin((n1)×sin((θa1)-(θia1)))-(θa1)≤10°…式(E)
(θia1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1a)/2/(h1)))))…式(F)
-10°≤Arcsin((n2)×sin((θa2)-(θia2)))-(θa2)≤10°…式(G)
(θia2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2a)/2/(h2)))))…式(H)。
10.如权利要求1所述的光学部件,其特征在于:
在与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的外轮廓,作为圆弧、椭圆弧及直线中的一个,或者通过多个组合能够近似的线而构成,
在与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的外轮廓,作为圆弧、椭圆弧及直线中的一个,或者通过多个组合能够近似的线而构成。
11.一种光学部件,与具有多个发光部的光源相向配置,其特征在于,具备:
第一光学片;以及
第二光学片,配置在第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1b,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(I)及式(J)的区域的比例,大于
将与所述第二光学片的法线方向及所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第二光学片的主截面上的、从所述第二光学片到所述光源的发光部的、沿所述第二光学片的法线方向的距离设为h2,将沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d2b,将所述第二光学片的折射率设为n2,在此情况下,在所述第二光学片的主截面上,所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第二光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第二光学片的片面构成的角度θa2满足下面的式(K)及式(L)的区域的比例
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(I)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(J)
Arccos(cos(θib2)×cos(θa2))≤Arcsin(1/(n2))…式(K)
(θib2)=Arcsin((1/(n2))×(sin(Arctan((d2b)/2/(h2)))))…式(L)
12.一种光学部件,与具有多个发光部的光源相向配置,其特征在于,具备:
第一光学片;以及
第二光学片,配置在第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的所述单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
将与所述第一光学片的法线方向及所述第一光学片的所述单位形状单元的排列方向这两个方向平行的所述第一光学片的主截面上的、从所述第一光学片到所述光源的发光部的、沿所述第一光学片的法线方向的距离设为h1,将沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部之间的距离设为d1b,将所述第一光学片的折射率设为n1,在此情况下,在所述第一光学片的主截面上,所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的全长中的、由所述第一光学片的所述单位形状单元的所述外轮廓的切线和所述第一光学片的片面构成的角度θa1满足下面的式(M)及式(N)的区域的比例,为30%以上
Arccos(cos(θib1)×cos(θa1))≤Arcsin(1/(n1))…式(M)
(θib1)=Arcsin((1/(n1))×(sin(Arctan((d1b)/2/(h1)))))…式(N)。
13.一种面光源装置,其特征在于,具备:
光源,具有多个发光部;以及
权利要求1所述的光学部件,配置在面对所述光源的位置。
14.如权利要求13所述的面光源装置,其特征在于:
沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离,短于沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离。
15.一种面光源装置,其特征在于,具备:
光源,具有多个发光部;
第一光学片,配置在面对所述光源的位置;以及
第二光学片,配置在所述第一光学片的出光侧,
所述第一光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
所述第二光学片具有:主体部;以及多个单位形状单元,排列在所述主体部的出光侧,各个在与排列方向交叉的方向上线状延伸,
以使所述第一光学片的单位形状单元的排列方向与所述第二光学片的单位形状单元的排列方向交叉的方式,配置所述第一光学片及所述第二光学片,
沿所述第一光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离,短于沿所述第二光学片的所述单位形状单元的长度方向的相邻的两个发光部的距离。
16.一种显示装置,其特征在于,具备:
权利要求13所述的面光源装置;以及
透射式显示部,配置在面对所述面光源装置的位置。
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