CN102906489B - 导光板、面光源装置以及显示装置 - Google Patents
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Abstract
导光板具有主体部、在主体部上沿导光方向延伸的多个第一单位形状单元、配置在主体部上的多个第一单位形状单元之间的第二单位形状单元。第一单位形状单元的宽度从导光方向的中央向端部变细。中央的第一单位形状单元的高度相对于宽度之比,大于第二单位形状单元的高度相对于宽度之比。
Description
技术领域
本发明涉及引导光的导光板、具有该导光板的面光源装置、以及具有该面光源装置的显示装置。
背景技术
以面状照射光的面光源装置,例如作为被装入液晶显示装置并从背面侧对液晶显示面板进行照明的背光源而广泛普及(例如JP2007-227405A)。将液晶显示装置用的面光源装置大致区分,可分类为在光学部件的正下方配置光源的直下型、在光学部件的侧方配置光源的边缘光型(也称为侧光型)。
边缘光型的面光源装置与直下型的面光源装置相比,具有能够使面光源装置薄型化的构造特征。从该构造特征出发,边缘光型面光源装置至此主要适用于笔记本型个人计算机(以下也仅称为“笔记本电脑”)用的显示装置。
在边缘光型的面光源装置中,在光源的侧方设置导光板,来自光源的光从导光板的侧面(入光面)入射至导光板内。向导光板入射的光在导光板的对置的一对主面反复反射,沿与入光面近似正交的方向(导光方向)在导光板内前进。在导光板内前进的光从导光板受到光学作用,被引导为随着在导光板内前进,一点一点地从出光面射出。通过这样,防止来自导光板的出光面的射出光量沿着导光方向大幅偏离。作为具体的导光板的结构的一个例子,可以通过使光散射剂分散在导光板内,利用光散射剂使在导光板内前进的光的行进方向变化,使沿着导光方向的来自导光板的各位置的光一点一点地射出。
然而,在现状的边缘光型的面光源装置中,射出光量沿着导光方向没有充分均一化,存在的倾向是,从出光面中靠近光源的区域射出的光的光量局部地增多。这样的倾向的另一方面,对装入有面光源装置的显示装置的显示面进行观察的观察者,能够敏感地感知在与面光源装置的出光面的中央对应的显示面上的中央区域显示的像的明亮度的上升,但难以感知在与面光源装置的出光面的缘部对应的显示面上的缘部区域显示的像的明亮度的上升。
即,从出光面中靠近光源的区域射出的光的光量局部地增多,不仅从确保射出光量沿着导光方向的均一性的观点而言不理想,而且从有效利用由光源发出的有限光量的光的观点而言也不理想。所以,如果能抑制从出光面中靠近光源的区域射出的光的光量,同时增大从出光面中远离光源的中央的区域射出的光的光量,则是非常优选的。
本发明是考虑到这点而完成的,其目的在于提供一种能够使观察者所感知的明亮度有效上升的显示装置、面光源装置以及导光板。
另外,最近随着以发光二极管为代表的、发出笔直性良好的光的光源的开发,边缘光型面光源装置也在适用于尺寸比笔记本电脑大的显示装置,例如家庭用的电视机。然而,在使用了将发光二极管以线状并列而成的光源的情况下,确认了在成为与光源对面的入光面附近的显示面(发光面)上的区域,会产生明亮度(更严格来讲是亮度)的面内偏差。更具体而言,在成为入光面附近的显示面(发光面)上的区域,发现了沿着发光二极管的排列方向,以与发光二极管的排列间距同一间距,反复形成明部和暗部。
另外,确认了在使用将沿着导光方向延伸的线状棱镜设置在出光侧的导光板的情况下,这样的明亮度的面内偏差更为显著。具体而言,发现了在使用带有棱镜的导光板的情况下,在显示面(发光面)上,确认了明亮度的面内偏差的区域的比例增大。
并且,预测今后随着发光二极管的发光强度的改善,通过拓宽发光二极管的配置间隔,减少使用的发光二极管的数量,据此存在显示装置实现低成本化的倾向。预想随着这样的倾向,成为上述的入光面附近的显示面(发光面)上的区域内的明亮度的面内偏差,可以更明确且在更广的区域内确认。
如果利用本发明所涉及的导光板,由并列排列的多个点状发光体构成光源的情况下的、成为入光面附近的显示面(发光面)上的区域内的明亮度的面内偏差变得不明显,则是非常优选的。
发明内容
本发明所涉及的第一导光板,具有:出光面;背面,与所述出光面对置;至少一个入光面,由所述出光面与所述背面之间的侧面的一部分构成;以及相反面,由所述侧面的一部分构成并沿着第一方向与一个入光面对置,所述导光板包括:
主体部;以及
多个第一单位光学单元,在与所述第一方向交叉的排列方向并列,排列在所述主体部的一侧面上,各个第一单位光学单元在与其排列方向交叉的方向延伸,
在从所述主体部的一侧面的法线方向观察所述出光面的情况下,所述出光面中的所述第一单位光学单元占据的比例,在中央区域大于端部区域,
其中,所述中央区域包含所述一侧面上的所述入光面与所述相反面之间的中央,沿着与所述第一方向正交的第二方向在所述一侧面的两端部间延伸;所述端部区域包含所述一侧面上的所述入光面侧的端部,沿着所述第二方向在所述一侧面上的两端部间延伸。
本发明所涉及的第一导光板也可以还包括设置在所述主体部的所述一侧面上的所述多个第一单位光学单元之间的多个第二单位光学单元。在这样的本发明所涉及的第一导光板中,也可以是在从所述主体部的一侧面的法线方向观察所述出光面的情况下,所述出光面中的所述第二单位光学单元占据的比例,在所述中央区域小于所述端部区域。
在本发明所涉及的第一导光板中,也可以是所述第一单位光学单元沿着其排列方向的宽度,在从所述一侧面上的所述入光面侧的端部到所述一侧面上的所述入光面与所述相反面之间的中央之间的至少一个区间变化,使得从所述入光面侧的端部的一侧向所述中央的一侧变大。
本发明所涉及的第二导光板,具有:出光面;背面,与所述出光面对置;至少一个入光面,由所述出光面与所述背面之间的侧面的一部分构成;以及相反面,由所述侧面的一部分构成并沿着第一方向与一个入光面对置,包括:
主体部;以及
多个第一单位光学单元,在与所述第一方向交叉的排列方向并列,排列在所述主体部的一侧面上,各个第一单位光学单元在与其排列方向交叉的方向延伸,
所述第一单位光学单元沿着其排列方向的宽度,从所述一侧面上的所述入光面侧的端部到所述一侧面上的所述入光面与所述相反面之间的中央之间的至少一个区间变化,使得从所述入光面侧的端部的一侧向所述中央的一侧变大。
本发明所涉及的第二导光板也可以还包括设置在所述主体部的所述一侧面上的所述多个第一单位光学单元之间的多个第二单位光学单元。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,所述至少一个区间也可以是所述一侧面上的从所述入光面侧的端部开始的区间。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是在所述一侧面上的所述中央的、所述第一单位光学单元的高度相对于该第一单位光学单元沿着所述排列方向的宽度之比,大于在所述一侧面上的所述入光面侧的端部的、所述第二单位光学单元的高度相对于该第二单位光学单元沿着所述排列方向的宽度之比。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述中央的截面中,所述第一单位光学单元的出光侧面中的、与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的角度,大于在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述入光面侧的端部的截面或者端面中,所述第二单位光学单元的出光侧面中的、与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的角度。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面中,所述第一单位光学单元的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的出光面角度,在从所述第一单位光学单元的所述出光侧面上的、与所述主体部的所述一侧面离得最远的前端部,到与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部之间的至少一处或者至少一个区域变化,且该变化仅是出光面角度从所述前端部的一侧向所述基端部的一侧增大的变化。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面中,所述第二单位光学单元的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的出光面角度,在从所述第二单位光学单元的所述出光侧面上的、与所述主体部的所述一侧面离得最远的前端部,到与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部之间为固定,或者在从所述第二单位光学单元的所述出光侧面上的所述前端部,到所述基端部之间的至少一处或者至少一个区域变化,且该变化仅是出光面角度从所述前端部的一侧向所述基端部的一侧增大的变化。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是所述第一单位光学单元在所述一侧面上从入光面侧的端部延伸到相反面侧的端部。在该导光板中,也可以是在所述一侧面上的所述中央的、所述第一单位光学单元的沿着所述排列方向的宽度,比在所述一侧面上的所述入光面侧的端部的、所述第一单位光学单元的沿着所述排列方向的宽度大。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是所述第二单位光学单元设置在所述一侧面上的包含所述入光面侧的端部的区域。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是所述第二单位光学单元在所述第一单位光学单元的所述排列方向并列排列,所述多个第一单位光学单元的各个第一光学单元和所述多个第二单位光学单元的各个第二光学单元互相平行地以直线状延伸。在该导光板中,也可以是沿着所述排列方向的所述第一单位光学单元的排列间距,为配置在相邻的两个第一单位光学单元之间的第二单位光学单元的排列间距的整数倍,所述整数为2以上。另外,在这样的导光板中,也可以是与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面的、所述第二单位光学单元的截面形状,在该第二单位光学单元的所述一侧面上不与所述第一单位光学单元接触的部分,沿着该第二单位光学单元的长边方向相同。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述中央的截面的所述第一单位光学单元的截面形状中的、包含与所述主体部的所述一侧面离得最远的前端部的区域的形状,在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面的、所述第二单位光学单元的截面形状相同。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是所述多个第一单位光学单元在所述一侧面上的所述中央,在所述排列方向没有间隙地排列。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是所述第二单位光学单元至少设置在包含所述一侧面上的所述入光面侧的端部的端部区域,该端部区域沿着与所述第一方向正交的第二方向在所述一侧面的两端部间延伸。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,也可以是在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述中央的截面的所述第一单位光学单元的截面形状,具有两边位于从与所述主体部的所述一侧面离得最远的出光侧面上的前端部起与所述主体部的所述一侧面最接近的所述出光侧面上的各基端部之间的五边形形状、或者对该五边形形状的一个以上的角进行倒角而成的形状,在位于所述出光侧面的所述前端部与各基端部之间的所述两边中、所述前端部侧的一边的出光面角度为大于10°且30°以下,所述基端部侧的一边的出光面角度为大于30°且60°以下。
在本发明所涉及的第一或者第二导光板中,所述主体部也可以包含由树脂构成的主部、分散在所述主部中的扩散成分。
本发明所涉及的面光源装置中,包括:
任意一个上述本发明所涉及的第一及第二导光板;以及
光源,与所述导光板的所述入光面对置配置。
在本发明所涉及的面光源装置中,也可以是所述导光板的所述一个入光面构成第一入光面,并且所述导光板的所述相反面构成第二入光面,所述光源包含与所述第一入光面对置配置的第一光源、与所述第二入光面对置配置的第二光源。
在本发明所涉及的面光源装置中,也可以是所述导光板的所述出光面构成第一出光面,并且所述导光板的所述背面构成第二出光面。
在本发明所涉及的面光源装置中,所述光源也可以包含在与所述入光面对置的位置并列的多个点状发光体。
本发明所涉及的显示装置中,包括:
任意一个上述的本发明所涉及的面光源装置;以及
液晶显示面板,与所述面光源装置对置配置。
本发明所涉及的显示装置还可以包括控制装置,
所述光源包含在与所述入光面对置的位置并列的多个点状发光体,所述控制装置控制各点状发光体的输出,根据应该显示的图像来调节各点状发光体的输出。
根据本发明,能够防止出光面中从光源附近的区域射出的光的光量变得过多,由此能够确保从包含出光面的中央的区域射出的光的光量较多。其结果是,能够在显示装置的显示面的中央对像进行明亮地显示,能够使观察者感知的像的明亮度有效上升。
附图说明
图1是用于说明本发明所涉及的一个实施方式的图,是示出显示装置和面光源装置的简要结构的剖视图;
图2是用于说明图1的面光源装置的作用的图;
图3是示出装入图1的面光源装置的导光板的立体图;
图4是从出光面的一侧与光源一起示出图3的导光板的俯视图;
图5是示出在沿着图4的V-V线的截面的导光板的图;
图6是示出在沿着图4的VI-VI线的截面的导光板的图;
图7是示出在沿着图4的VII-VII线的截面的导光板的图;
图8是示出将导光板的一部分切下的局部立体图,是用于说明导光板的作用的图;
图9是从第一方向示出图8所示的导光板的图;
图10是从主体部的一侧面的法线方向示出图8所示的导光板的图;
图11是示出图8中的点A1、点B1和点C1通过的面的图;
图12是示出图8中的点A2、点B2和点C2通过的面的图;
图13(a)~(c)是用于说明在入光面附近的导光板的作用的图,是示出向导光板的主体部入射的光源光的光路的图。其中,图13(a)是从出光面的一侧示出省略了单位光学单元的导光板的俯视图。图13(b)是从与出光面和入光面这两个方向正交的方向、即从侧方示出省略了单位光学单元的导光板的图。图13(c)是从入光面的一侧示出省略了单位光学单元的导光板的图;
图14是用于说明光学片的制造方法和光学片的成型装置的示意图;
图15是示出装入图14的成型装置的成型用模具的模具面的俯视图;
图16是用于说明装入图14的成型装置的成型用模具的制造方法的图;
图17是用于说明装入图14的成型装置的成型用模具的制造方法的图;
图18是与图4对应的图,是从出光面的一侧示出导光板的一个变形例的俯视图;
图19是与图5对应的图,是示出在主切断面的导光板的其他变形例的图;
图20是与图5对应的图,是示出在主切断面的导光板的又一其他变形例的图;
图21是与图3对应的图,是示出在主切断面的导光板的又一其他变形例的图;
图22是与图6对应的图,是示出沿着图21的XXII-XXII线的截面的图;
图23是与图1对应的图,是示出面光源装置的一个变形例的剖视图;
图24是与图4对应的图,是从出光面的一侧示出装入图1的面光源装置的导光板的俯视图;
图25是示出样品A所涉及的导光板的主切断面的单位光学单元的截面形状的图;
图26是示出样品B所涉及的导光板的主切断面的单位光学单元的截面形状的图;
图27是示出样品C所涉及的导光板的主切断面的单位光学单元的截面形状的图。
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的一个实施方式。另外,在本说明书的附图中,为了易于图示和理解的方便,适当将比例尺和横纵的尺寸比等从实物进行了变更或夸张。
图1~图17是用于说明本发明所涉及的一个实施方式的图。其中,图1是示出液晶显示装置和面光源装置的简要结构的剖视图,图2是用于说明面光源装置的作用的剖视图。图3是示出面光源装置所包含的导光板的立体图,图4是从出光面的一侧示出导光板的俯视图,图5~7是示出导光板的主切断面的剖视图。图8~图12是用于说明导光板的作用的图,图13是用于说明入光面附近的来自光源的光的光路的图。并且,图14~图17是用于说明制造导光板的方法的图。此外,图1和图2的导光板在沿着图3的X-X线的截面示出。
如图1所示,显示装置10包括:液晶显示面板15;配置在液晶显示面板15的背面侧,从背面侧以面状对液晶显示面板15进行照射的面光源装置20;以及控制液晶显示面板15和面光源装置20的控制装置18。显示装置10具有显示面11。
图示的液晶显示面板15具有:配置在出光侧的上偏振光板13;配置在入光侧的下偏振光板14;以及配置在上偏振光板13与下偏振光板14之间的液晶盒(LCD cell)12。其中,液晶盒12这一部件具有:由玻璃等构成的一对支持板;配置在支持板间的液晶;以及在形成一个像素的每个区域,利用电场来控制液晶分子的取向的电极。控制装置18控制每个像素的液晶分子的取向。其结果是,液晶显示面板15作为在每个像素控制来自面光源装置20的光的透过及断开的遮光器起作用,通过选择来自面光源装置20的面状光并使其透过,从而形成图像。对于液晶显示面板15的细节在各种已知文献(例如“平板显示器大辞典(内田龙男、内池平树监修)”2001年工业调查会发行)都有所记载,此处省略进一步的详细说明。
接下来,说明面光源装置20。面光源装置20是具有以面状发出光的发光面21,从背面侧对液晶显示面板15进行照明的装置。如图1所示,面光源装置20构成作为边缘光型的面光源装置,具有导光板30;配置在导光板30的侧方的光源24a、24b。导光板30具有:由液晶显示面板15侧的主面构成的出光面31;由与出光面31对置的另一个主面构成的背面32;以及在出光面31与背面32之间延伸的侧面。而且,由导光板30的侧面的一部分形成至少一个入光面,与该入光面对置配置有光源24a、24b。另外,由侧面的一部分形成与一个入光面33对置的相反面34,从这一个入光面33入射至导光板30的光,大致沿第一方向(导光方向)在导光板30内被引导,其中,第一方向将这一个入光面33与这一个入光面33所对置的相反面34连接。此外,面光源装置20还有:与导光板30的背面32对置配置的反射片22;与导光板30的出光面31对置配置的光学片26。
此外,在图示的例子中,与液晶显示装置10的显示面11和面光源装置20的发光面21一起,导光板30的出光面31形成为四边形形状。即,导光板30整体上构成作为具有一对主面(出光面31及背面32)的四边形板状的部件。所以,被围在一对主面间的侧面包含4个面。而且,如图1所示,侧面中的在第一方向对置的2个面为入光面33、34。换言之,上述的一个入光面作为第一入光面33起作用,与这一个入光面对置的相反面作为第二入光面34起作用。而且,如图1所示,与第一入光面33对置设置第一光源24a,与第二入光面34对置设置第二光源24b。该导光板30以在与将2个入光面33、34连接的第一方向正交的第二方向延伸、且通过第一方向的2个入光面33、34的中央位置Pc的面为中心,具有对称的结构。
第一光源24a和第二光源24b例如能以线状的冷阴极管等荧光灯、点状的LED(发光二极管)、白炽电灯等各种形态构成。在本实施方式中,各个第一光源24a和第二光源24b由沿着对应的入光面33、34的长边方向并列配置的许多点状发光体,具体而言为许多发光二极管(LED)构成。此外,在图3中,示出了成为一光源24a的许多点状发光体25的配置位置。控制装置18构成为能够与其他点状发光体的输出独立地调节各点状发光体25的输出、即各点状发光体25的点亮及熄灭、和/或各点状发光体25的点亮时的明亮度。
反射片22是将从导光板30的背面32射出的光反射,再次使其入射至导光板30内的部件。反射片22可以由白色的散射反射片、金属等具有较高反射率的材料所构成的片、作为表面层包含由具有较高反射率的材料所构成的薄膜(例如金属薄膜)的片等构成。
光学片26是用于使从入光侧入射的光的行进方向变化并从出光侧射出,集中提高正面方向的亮度的片状部件。在图1和图2所示的例子中,光学片26具有多个单位棱镜27,多个单位棱镜27沿着片材面上的一个方向(排列方向),具体而言为将上述的导光板30的入光面33(34)与该入光面33(34)所对置的相反面34(33)连接的第一方向并列排列。单位棱镜27在光学片30的片材面上,在与其排列方向正交的方向以直线状延伸。单位棱镜27在与其长边方向正交的截面,具有三角形的截面形状。由单位棱镜27的截面三角形的顶角形成的顶部28向入光侧,即导光板30的一侧突出。
此外,在本说明书,“片”、“膜”、“板”等用语仅在于称呼的差异,彼此并没有区别。因此,例如“片”这一概念也包含可以称为膜或板的部件。
另外,在本说明书中,“片材面(板面、膜面)”是指在整体且大局观察成为对象的片状的部件的情况下,成为对象的片状部件的与平面方向一致的面。而且,在本实施方式中,导光板30的板面、光学片26的片材面、反射片22的片材面、液晶显示面板的面板面,显示装置10的显示面11、以及面光源装置20的发光面21互相平行。并且,在本说明书中,“正面方向”是相对于面光源装置20的发光面21的法线的方向nd(例如参照图2及图5~图7),在本实施方式中,与显示装置10的显示面11的法线方向、导光板30的板面的法线方向、整体且大局观察的情况下的导光板30的出光面31的法线方向等一致。
并且,在本说明书,“单位光学单元”、“棱镜”、“透镜”这样的用语意味着具有对于光能够带来各种光学作用(例如反射、折射)的形状的单元(光学单元)。另外,“单位光学单元”、“棱镜”及“透镜”等用语作为光学单元仅在于称呼上的差异,彼此并没有区别。
接下来,主要参照图2~图4,进一步详细说明导光板30。如图2和图3所示,导光板30具有:形成为板状的主体部40;形成于主体部40的一侧面(出光侧面)41上的多个第一单位光学单元(单位形状单元、单位棱镜)50和多个第二单位光学单元(单位形状单元、单位棱镜)55。主体部40构成作为具有一对平行的主面的平板状的部件。而且,由位于不与光学片26对面的一侧的主体部40的另一侧面42构成导光板30的背面32。
如图2所示,主体部40具有由树脂构成的主部44;分散在主部44中的扩散成分45。此处所述的扩散成分45是指对于在主体部40内前进的光,利用反射、折射等,能够带来使该光的行进路线方向变化的作用的成分。例如可以通过由与构成主部44的材料具有不同的折射率的材料构成扩散成分45、或者由能够给光带来反射作用的材料构成扩散成分45,得到这样的扩散成分45的光扩散功能(光散射功能)。作为与构成主部44的材料具有不同的折射率的扩散成分45,可以例举金属化合物、含有气体的多孔物,还有单纯的气泡。此外,在图2以外的图中,省略扩散成分45。
接下来,说明设在主体部40的一侧面41上的第一单位光学单元50及第二单位形单元。第二单位光学单元55在主体部40的一侧面41上设在第一单位光学单元之间。尤其是在本实施方式中,第二单位光学单元55设在主体部40的一侧面41中的未配置第一单位光学单元50的全部区域上。所以,导光板30的出光面31仅由第一单位光学单元50的出光侧面51以及第二单位光学单元55的出光侧面56构成。下面,首先说明第一单位光学单元50,之后说明第二单位光学单元55。
如图3及图4所示,多个第一单位光学单元50沿着与第一方向交叉且与主体部40的一侧面41平行的排列方向,排列在主体部40的一侧面41上。各第一单位光学单元50以线状延伸,使得在主体部40的一侧面41上与其排列方向交叉。
尤其是在本实施方式中,多个第一单位光学单元50在主体部40的一侧面41上,在与第一方向正交的第二方向(排列方向)并列排列。另外,如图5~图7所示,各第一单位光学单元50在与主体部的一侧面的法线方向(在本实施方式中相当于“正面方向”)nd及其排列方向(本实施方式中相当于第二方向”)这两个方向平行的截面(以下仅称为“主切断面”),具有构成为与主体部40的一侧面41离得最远的部分的前端部51a,包含该前端部51a相连而成的棱线RL。如图4所示,在从正面方向观察的情况下,各第一单位光学单元50配置在一侧面上,使其棱线RL互相平行。更详细而言,如图4所示,各第一单位光学单元50的棱线RL沿着第一方向以直线状延伸。在本实施方式中,多个第一单位光学单元50互相为相同的构成。各第一单位光学单元50在一侧面41上从入光面33一侧的端部位置Pe延伸到相反面34一侧的端部位置Pe。
第一单位光学单元50的沿着其排列方向的宽度Wa,在从一侧面41上的入光面侧的端部位置Pe、到一侧面41上的入光面33与相反面34之间的中央位置Pc之间的至少一个区间变化,使其从入光面侧的端部位置Pe一侧向中央位置Pc一侧变大。在本实施方式中,第一单位光学单元的50的沿着其排列方向的宽度Wa的变化,仅是从入光面侧的端部位置Pe一侧向中央位置Pc一侧变大的变化。
并且,在图4所示的例子中,第一单位光学单元50的沿着其排列方向的宽度Wa在一侧面41上始终持续变化,使其随着从各入光面侧的端部位置Pe到中央位置Pc而逐渐变大。第一单位光学单元50的沿着其排列方向的宽度Wa可以从各入光面侧的端部位置Pe向中央位置Pc以一定的比例变化,但在图3及图4所示的例子中,随着接近一侧面41上的各入光面侧的端部位置Pe附近,变化率增大。即,在正视下,第一单位光学单元50的轮廓为曲线状。
通过这样,第一单位光学单元50在主体部40的一侧面41上的中央位置Pc的、沿着排列方向的宽度Wa(参照图5),比第一单位光学单元50在一侧面41上的入光面侧的端部位置Pe的、沿着所述排列方向的宽度Wa(参照图7)要大。尤其是在本实施方式中,如图4及图5所示,在主体部40的一侧面41的中央位置Pc,相邻的第一单位光学单元50互相接触。即,在主体部40的一侧面41的中央位置Pc,第一单位光学单元50在排列方向没有间隙地并列。所以,在主体部40的一侧面41的中央位置Pc不存在第二单位光学单元55。
利用以上这样的第一单位光学单元50的宽度Wa的变动,在从出光面31一侧从主体部40的一侧面41的法线方向nd观察导光板30的情况下,出光面31中的第一单位光学单元50占据的区域的比例,在中央区域Ac大于端部区域Ae,其中,中央区域Ac包含一侧面41上的中央位置Pc,沿着与第一方向正交的第二方向在一侧面的两端部间延伸;端部区域Ae包含一侧面41上的入光面侧的端部位置Pe,沿着第二方向在一侧面上的两端部间延伸。此外,因此,第二单位光学单元55至少设置在包含一侧面41上的入光面侧的端部位置Pe的端部区域Ae,该端部区域Ae沿着与第一方向正交的第二方向,在一侧面41的两端部间延伸。
接下来,进一步说明在图5~图7所示的截面,即与第一单位光学单元50的排列方向(第二方向)和主体部40的一侧面41(导光板30的板面)的法线方向nd这两个方向平行的主切断面的,第一单位光学单元50的截面形状。在图3所示的第一单位光学单元50中,沿着第一方向,不仅沿着排列方向(第二方向)的宽度Wa会变动,而且沿着主体部40的一侧面41的法线方向nd的从这一侧面41起的高度Ha也会变动。尤其是在本实施方式中,第一单位光学单元40的高度Ha随着其宽度Wa增加而提高,随着其宽度Wa减少而降低。
即,第一单位光学单元50的沿着正面方向nd的高度Ha,在从一侧面41上的入光面侧的端部位置Pe、到一侧面41上的入光面33与相反面34之间的中央位置Pc之间的至少一个区间变化,使其从入光面侧的端部位置Pe一侧向中央位置Pc一侧提高。在本实施方式中,第一单位光学单元的50的沿着正面方向nd的高度Ha的变化,仅是从入光面侧的端部位置Pe一侧向中央位置Pc一侧提高的变化。
并且,在本实施方式中,如图5~图7所示,第一单位光学单元50的沿着正面方向nd的高度Ha在一侧面41上始终持续变化,使其随着从各入光面侧的端部位置Pe到中央位置Pc而逐渐提高。另外,在图3及图4所示的例子中,第一单位光学单元的沿着正面方向nd的高度Ha的变化率,随着接近一侧面41上的各入光面侧的端部位置Pe附近而增大。即,在侧视下(从第二方向观察的情况下),如图2所示,第一单位光学单元50的棱线RL的轮廓为曲线状。即,在本实施方式中,第一单位光学单元50在主体部40的一侧面41上的中央位置Pc的、沿着正面方向nd的高度Ha(参照图5),高于第一单位光学单元50在一侧面41上的入光面侧的端部位置Pe的、沿着正面方向nd的高度Ha(参照图7)。
这样,沿着一侧面41上的第一方向从各入光面侧的端部位置Pe到中央位置Pc,第一单位光学单元50的主切断面的截面形状如图7~图5所示,宽度Wa及高度Ha都化。另外,如图5~图7所示,在本实施方式中,第一单位光学单元50的主切断面的截面形状中的、包含与主体部40的一侧面41离得最远的前端部51a的区域的形状,与该截面的第一方向的位置无关,为同一形状。更详细而言,在主体部40的一侧面41上的从一个端部位置Pe到中央位置Pc的范围,第一单位光学单元50在横切第一方向的某一位置的主切断面的截面形状,包含第一单位光学单元50在横切与该某一位置相比与第一方向的端部位置Pe相邻的位置的主切断面的截面形状。换言之,第一单位光学单元50的主切断面的截面形状,随着主切断面的位置沿着第一方向从端部位置Pe向中央位置Pc而变化,使得在逐渐与主体部40的一侧面41相邻的基端部侧添上新的部分。
优选的是这样沿着第一方向变形的第一单位光学单元50在切断面的截面形状,在包含一侧面41上的中央位置Pc在二方向延伸的中央区域Ac,沿着正面方向的高度Ha相对于沿着排列方向(第二方向)的宽度Wa之比(Ha/Wa)比较大。具体而言优选的是,第一单位光学单元50在横切中央位置Pc的主切断面的、沿着正面方向的高度Ha相对于沿着排列方向(第二方向)的宽度Wa之比(Ha/Wa)为0.25以上、0.6以下。本申请发明人反复探讨,发现了利用这样的第一单位光学单元50,在与观察者最易于感知到明亮度的显示面11的中央区域对应的中央区域Ac,如后所述,第一单位光学单元50能够发挥优良的聚焦功能和光取出功能,使明亮度有效上升。
另一方面,优选的是在包含一侧面41上的端部位置Pe并在第二方向延伸的端部区域Ae,对于第一单位光学单元50的沿着正面方向的高度Ha相对于沿着排列方向(第二方向)的宽度Wa之比(Ha/Wa)比较小。具体而言优选的是,在横切端部区域Ae内的主切断面的、例如横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的,第一单位光学单元50的高度Ha相对于宽度Wa之比(Ha/Wa),小于在横切中央区域Ac内的主切断面的、例如横切中央位置Pc的主切断面(或者端面)的,第一单位光学单元50的高度Ha相对于宽度Wa之比。利用这样的第一单位光学单元50,如后所述,能够防止在与由观察者难以感知到明亮度的显示面11的端部区域对应的导光板30的端部区域Ae过于明亮。
并且,本申请发明人发现了优选的是,第一单位光学单元50在横切端部区域Ae内的主切断面的、例如横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的,沿着正面方向的高度Ha相对于沿着排列方向(第二方向)的宽度Wa之比(Ha/Wa)为大于0且比较小的值,具体而言是0.05以上、0.3以下。利用这样的第一单位光学单元50,如后所述,能够有效防止在导光板30的出光面31中的与光源24a、24b对面的入光面33、34附近的区域,产生明亮度的不均匀。
另外优选的是,在主切断面中第一单位光学单元50的出光侧面51相对于主体部的一侧面所成的角度即出光面角度θa,在包含主体部40的一侧面41上的中央位置Pc并在第二方向延伸的中央区域Ac为比较大的角度。具体而言优选的是,出光面角度θa为大于30°、60°以下的区域Waa(参照图5)占据沿着第一单位光学单元50的排列方向(本实施方式中为第二方向)的第一单位光学单元50的整个宽度Wa中的与70%以上、100%以下的宽度对应的外轮廓51上的区域。即,优选的是在出光面角度θa为大于30°、60°以下的区域投影在正面方向nd的情况下,占据第一单位光学单元50的整个宽度Wa中的70%以上100%以下。本申请发明人反复探讨,发现了在正视下(从正面方向观察导光板30的出光面31的情况下),在第一单位光学单元50的出光侧面(外轮廓)51占据的区域中的70%以上、100%以下的区域中,在第一单位光学单元50的出光面角度为大于30°、60°以下的情况下,如后所述,对于沿着第一单位光学单元50的排列方向(第二方向)的光的分量,能够发挥优良的聚焦功能。
另一方面,优选的是在包含一侧面41上的端部位置Pe并在第二方向延伸的端部区域Ae,出光面角度θa为比较小的角度。具体而言优选的是,第一单位光学单元50在横切端部区域Ae内的主切断面的、例如横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的出光面角度θa(尤其是在基端部51b的出光面角度θa),小于第一单位光学单元50在横切中央区域Ac内的主切断面的、例如横切中央位置Pc的主切断面(或者端面)的出光面角度θa(尤其是在基端部51b的出光面角度θa)。利用这样的第一单位光学单元50,如后所述,能够防止在与由观察者难以感知到明亮度的显示面11的端部区域对应的导光板30的端部区域Ae过于明亮。
并且,本申请发明人发现了优选的是,第一单位光学单元50在横切端部区域Ae内的主切断面的、例如横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的出光面角度θa为大于0且比较小的值,具体而言是大于10°、30°以下。利用这样的第一单位光学单元50,如后所述,能够有效防止在导光板30的出光面31中与光源24a、24b对面的入光面33、34附近的区域,产生明亮度的不均匀。
此外,此处所述的出光面角度θa如上所述,是在导光板30的主切断面,第一单位光学单元50的出光侧面(外轮廓)51相对于主体部40的一侧面41所成的角度。如图5~图7所示的例子所示,在第一单位光学单元50的主切断面的外轮廓(出光侧面)51形成为折线状的情况下,在构成折线的各直线部与主体部40的一侧面41之间形成的角度(严格来讲是形成的2个角中较小的角度(劣角的角度))为出光面角度θa。另一方面,如后述的变形例所述,在第一单位光学单元50的主切断面的外轮廓(出光侧面)51包含曲线而构成的情况下,将由该曲线构成的外轮廓51的切线TL与主体部40的一侧面41之间形成的角度(严格来讲,将形成的2个角中较小的角度(劣角的角度))特定作为出光面角度θa。此外,后述的第二单位光学单元55相关的出光面角度θa也与第一单位光学单元50相关的出光面角度θa同样地特定。
另外,在本实施方式中,第一单位光学单元50的出光面角度θa,在第一单位光学单元50的出光侧面51上的从与主体部40的一侧面41离得最远的前端部51a、到与主体部40的一侧面41最接近的基端部51b之间的至少一处或者至少一个区域变化。尤其是在本实施方式中,出光面角度θa从前端部51a一侧向基端部51b一侧变打,出光面角度θa不变小。
如上所述,在本实施方式中,在主体部40的一侧面41上的从一个端部位置Pe到中央位置Pc的范围,第一单位光学单元50在横切第一方向的某一位置的主切断面的截面形状,包含第一单位光学单元50在横切与该某一位置相比与第一方向的端部位置Pe相邻的位置的主切断面的截面形状。换言之,第一单位光学单元50的主切断面的截面形状,随着主切断面的位置沿着第一方向从端部位置Pe向中央位置Pc而变化,使得在逐渐与主体部40的一侧面41相邻的基端部侧添上新的部分。在这样的结构中,第一单位光学单元50的出光侧面51中的基端部51b的出光面角度θa,可以随着沿着第一方向从端部位置Pe向中央位置Pc而逐渐增大。同样,相对于第一单位光学单元50的所述的宽度Wa的高度Ha之比(Ha/Wa),也可以随着沿着第一方向从端部位置Pe向中央位置Pc而逐渐增大。
在这种情况下,第一单位光学单元50防止在由观察者难以感知到明亮度的端部区域Ae过于明亮,在中央区域Ac发挥优良的聚焦功能和光取出功能,能够使在中央区域Ac的明亮度有效上升。此外,能够有效防止在导光板30的出光面31中的与光源24a、24b对面的入光面33、34附近的区域,产生明亮度的不均匀。
另外,作为图3~图7所示的一个具体例的第一单位光学单元50,在沿着第一方向横切端部位置Pe的主切断面(参照图7)以外的导光板30的主切断面,为一边位于主体部40的一侧面41上,并且两边位于外轮廓41上的前端部51a与各端部51b之间的五边形形状、或者对该五边形形状的一个以上的角进行了倒角的形状。另外,在图示的例子中,以使正面方向亮度有效上升;以及给沿着第二方向的面内的亮度的角度分布赋予对称性为目的,第一单位光学单元50的主切断面的截面形状以正面方向nd为中心,具有对称性。
即,如图5和图6所示,各第一单位光学单元50的出光侧面51由以正面方向为中心对称地构成的一对折面37、38构成。一对折面37、38互相连接,围成前端部51a(棱线RL)。各折面37、38具有:配置在前端部51a侧的缓斜面(第一倾斜面)37a、38a;从主体部40一侧与缓斜面37a、38a连接的陡斜面(第二倾斜面)37b、38b。一对缓斜面37a、38a互相连接,围成棱线RL(前端部51a)。另外,一对缓斜面37a、38a具有以正面方向nd为中心的对称结构,并且一对陡斜面37b、38b也具有以正面方向nd为中心的对称结构。
另一方面,如图7所示,第一单位光学单元50在主体部40的一侧面41上的入光面侧的端部,仅由缓斜面(第一倾斜面)37a、38a围成,不包含陡斜面(第二倾斜面)37b、38b。即,第一单位光学单元50的端面形状为由缓斜面(第一倾斜面)37a、38a和主体部40的一侧面41上围成的三角形、或者对该三角形的角进行倒角的形状。
而且,在图5和图6所示的第一单位光学单元50中,在缓斜面37a、38a的出光面角度θa1为大于10°、30°以下,在陡斜面37b、38b的出光面角度θa2为能够发挥优良的聚焦功能和光取出功能的大于30°、60°以下。相对于第一单位光学单元50的宽度Wa的高度Ha之比(Ha/Wa)在横切中央位置Pc的主切断面(或者端面)为0.25以上、0.6以下,在横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)为0.05以上、0.3以下。
此外,本说明书的“五边形形状”或者“三角形”不仅包括严格意义上的五边形形状、三角形,还包含含有制造技术的限制、成型时的误差等的近似五边形形状、近似三角形。另外,同样,本说明书中使用的其他形状、特定几何学条件的用语,例如“平行”、“正交”、“对称”及“整数倍”等用语并不限于严格意义上的定义,可以解释为含有可以期待同样的光学功能程度的误差。
接下来,说明第二单位光学单元55。如上所述,第二单位光学单元55在相邻的2个第一单位光学单元之间,配置在主体部40的一侧面上。尤其是在本实施方式中,第二单位光学单元55配置在主体部40的一侧面45上之中的未设置第一单位光学单元50的区域的整个范围。而且,从第一单位光学单元50的宽度Wa的上述变动形态,第二单位光学单元55设在主体部40的一侧面41上的包含入光面33、34侧的端部位置Pc的区域。
在本实施方式中,如图3和图4所示,多个第二单位光学单元55沿着与第一方向交叉且与主体部40的一侧面41平行的方向,在主体部40的一侧面41上排列。各第二单位光学单元55以线状延伸,使得在主体部40的一侧面41上与其排列方向交叉。尤其是,多个第二单位光学单元55与第一单位光学单元50沿着同一排列方向配置。所以,在本实施方式中,多个第二单位光学单元55沿着与第一方向正交的第二方向配置。另外,在本实施方式中,各第二单位光学单元55沿着与其排列方向正交的第一方向以直线状延伸。即,各个多个第一单位光学单元50和各个多个第二单位光学单元55互相平行地以直线状延伸。
接下来,主要参照图6及图7,进一步说明在与第一单位光学单元50的排列方向(第二方向)和主体部40的一侧面41(导光板30的板面)的法线方向nd这两个方向平行的导光板的主切断面,第二单位光学单元55的截面形状。如上所述,第一单位光学单元50随着沿着第一方向从端部位置Pe向中央位置Pc,逐渐其宽度Wa变宽,高度Ha变高。最终,在排列方向相邻的2个第一单位光学单元50在中央位置Pc接触。因此,沿着第一方向以直线状延伸的第二单位光学单元55随着沿着第一方向从端部位置Pe向中央位置Pc,被第一单位光学单元50覆盖。换言之,第二单位光学单元55在第一方向以直线状延伸,直到与第一单位光学单元相碰的位置。
此时,从图6及图7可知,第二单位光学单元55在第一方向延伸,而不使主切断面的截面形状变化。严格表达,导光板的主切断面的第二单位光学单元55的截面形状,在该第二单位光学单元55在主体部40的一侧面41上不与第一单位光学单元50接触的范围,沿着该第二单位光学单元的长边方向相同。
因此,说明在主体部40的一侧面41上不与第一单位光学单元50接触的第二单位光学单元55的主切断面的截面形状。如上所述,第一单位光学单元50的宽度Wa随着沿着第一方向从端部位置Pe向中央位置Pc而逐渐变大。利用这样的第一单位光学单元50的宽度Wa的变动,在从出光面31一侧从主体部40的一侧面41的法线方向nd观察导光板30的情况下,出光面31中的第二单位光学单元55占据的区域的比例在端部区域Ae大于中央区域Ac,其中,端部区域Ae包含一侧面41上的入光面侧的端部位置Pe,沿着第二方向在一侧面41上的两端部间延伸;中央区域Ac包含一侧面41上的中央位置Pc,沿着第二方向在一侧面41上的两端部间延伸。
即,第二单位光学单元55在与观察者最容易感知到明亮度的中央区域Ac相比位于光源24a、24b的附近的端部区域Ae,以较高的比率配置。从这点而言优选的是,第二单位光学单元55的在主切断面的截面形状;与横切上述的端部区域Ae的主切断面(或者端面)的、第一单位光学单元50的在主切断面的截面形状同样。
具体而言优选的是,主切断面的第二单位光学单元55的沿着正面方向的高度Hb相对于沿着排列方向的宽度Wb之比(Hb/Wb)比较小。具体而言优选的是,在任意的主切断面的、尤其是横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的第二单位光学单元55的高度Hb相对于宽度Wb之比(Hb/Wb),小于在中央区域Ac的、尤其是横切中央位置Pc的主切断面的第一单位光学单元50的高度Ha相对于宽度Wa之比。利用这样的第二单位光学单元55,能够防止在与由观察者难以感知到明亮度的显示面11的端部区域对应的导光板30的端部区域Ae过于明亮。
另外优选的是,在任意的主切断面的、尤其是横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的第二单位光学单元55的沿着正面方向的高度Hb相对于沿着排列方向(第二方向)的宽度Wb之比(Hb/Wb)为0以上且比较小的值,具体而言是0.05以上、0.3以下。利用这样的第一单位光学单元50,如后所述,能够有效防止在导光板30的出光面31中与光源24a、24b对面的入光面33、34附近的区域,产生明亮度的不均匀。
更优选的是,第二单位光学单元55的出光面角度θa为比较小的角度。具体而言优选的是,在任意的主切断面的、尤其是横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的第二单位光学单元55的出光面角度θa(尤其是在基端部51b的出光面角度θa),小于在中央区域Ac的、尤其是横切中央位置Pc的主切断面的第一单位光学单元50的出光面角度θa(尤其是在基端部51b的出光面角度θa)。利用这样的第二单位光学单元55,如后所述,能够防止在与由观察者难以感知到明亮度的显示面11的端部区域对应的导光板30的端部区域Ae过于明亮。
另外发现了优选的是,在任意的主切断面的、尤其是横切端部位置Pe的主切断面(或者端面)的第二单位光学单元55的出光面角度θa为0以上且比较小的值,具体而言是大于10°、30°以下利用这样的第二单位光学单元55,如后所述,能够有效防止在导光板30的出光面31中与光源24a、24b对面的入光面33、34附近的区域,产生明亮度的不均匀。
如图6及图7所示,在导光板的主切断面,第二单位光学单元55的出光侧面56相对于主体部40的一侧面41所成的出光面角度θa,在第二单位光学单元55的出光侧面(外轮廓)51上的从与主体部40的一侧面41离得最远的前端部(顶部)56a到与主体部40的一侧面41最接近的基端部(端部)56b之间可以是一定的。即,第二单位光学单元55的出光侧面可以由从前端部(顶部)56a分别延伸到各基端部56b的一对平坦的倾斜面构成。或者,在导光板的主切断面,第二单位光学单元55的出光侧面56相对于主体部40的一侧面41所成的出光面角度θa,在从第二单位光学单元56的出光侧面56上的前端部56a到基端部56b之间的至少一处或者至少一个区域变化,且该变化仅是出光面角度θa从前端部56a一侧向基端部56b一侧增大的变化,也可以是出光面角度θa从前端部56a一侧向基端部56b没有减小地变化。
作为图示的一个具体例的第二单位光学单元55的主切断面的截面形状,与主切断面的第一单位光学单元50中的、包含与主体部40的一侧面41离得最远的前端部51a的区域的形状相同。尤其是在本实施方式中,第二单位光学单元55的主切断面的截面形状,与在主体部40的一侧面41上的横切入光面侧的端部位置的主切断面或者端面的第一单位光学单元50的形状相同。即,在图7所示的,通过一个画面上的端部位置Pe的导光板的主切断面(或者端面)中,第一单位光学单元50和第二单位光学单元55具有同一截面形状。
所以,如图6及图7所示,主切断面的第二单位光学单元55不包含陡斜面(第二倾斜面)37b、38b,为由缓斜面(第一倾斜面)37a、38a和主体部40的一侧面41上围成的三角形,或者对该三角形的角进行倒角而成的截面形状。另外,主切断面的第二单位光学单元55的截面形状以正面方向nd为中心具有对称性。而且,在图6所示的第二单位光学单元55中,在缓斜面37a、38a的出光面角度θa1为大于10°、30°以下。第二单位光学单元55的高度Hb相对于宽度Wb之比(Hb/Wb)为0.05以上、0.3以下。
另外,沿着排列方向(第二方向)的第一单位光学单元50的排列间距Pa,为配置在相邻的两个第一单位光学单元50之间的第二单位光学单元55的排列间距Pb的整数倍,该整数为2以上,作为具体例为5倍。利用这样的形态,即使产生第一单位光学单元50的排列间距Pa与第二单位光学单元55的排列间距Pb引起的干涉条纹,由于该干涉条纹的空间频率较低,即由于构成干涉条纹的明暗条纹的间距较小,因此能使该干涉条纹难以用目视确认。
另外,关于导光板30的其他具体的尺寸,作为一个例子可以设定如下。首先,可以使第一单位光学单元50的排列间距Pa为25μm以上、200μm以下,可以使第二单位光学单元55的排列间距Pb为5μm以上、20μm以下。另外优选的是,在第一单位光学单元50和第二单位光学单元55的主切断面的外轮廓51、56折线为对弯曲部进行倒角而成的形状的情况下,在主切断面,倒角处的曲率半径的值为该单位光学单元的宽度的值以下。这是因为在倒角的部分的曲率半径比单位光学单元的宽度的值大的情况下,单位光学单元无法发挥期待的功能。另一方面,主体部40的厚度可以为0.5mm~6mm。
接下来,说明由以上这样的结构构成的导光板的制造方法的一个例子。在下面的例子中,利用使用了图14所示的成型装置60的赋形,将第一单位光学单元50和第二单位光学单元55形成于基体材料86上,制作导光板30。作为第一单位光学单元50和第二单位光学单元55的形成所使用的材料,可以使用成型性良好并且容易取得且具有优良的透光性的树脂,例如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯类的反应型树脂(电离辐射线固化型树脂等)。作为基体材料86,可以使用具有优良的机械特性、光学特性、稳定性和加工性等并且可廉价取得的材料,例如将以丙烯酸、苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯腈等一个以上作为主成分的透明树脂(构成主部44的材料),与构成扩散成分45的材料一起按出而成的片状的材料。另外,作为扩散成分45,作为一个例子可以使用平均粒径(由体积相当法算出的粒径、即体积相当径的算术平均)为0.5~100μm左右的二氧化硅、氧化铝、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、硅酮树脂等透明物质。
首先,说明成型装置60。如图14所示,成型装置60具有具有近似圆柱状的外轮廓的成型用模具70。在与成型用模具70的圆柱的外周面(侧面)相应的部分形成圆筒状的模具面(凹凸面)72。由圆柱状构成的成型用模具70具有通过圆柱的外周面的中心的中心轴线CA,换言之具有通过圆柱的横截面的中心的中心轴线CA。成型用模具70以中心轴线CA为旋转轴线进行旋转(参照图5),构成作为使作为成型品的导光板30成型的辊模具。
另外,如图14所示,成型装置60还具有:供给以带状延伸的基体材料86的成型用基体材料供给装置62;向供给的片材材料86与成型用模具70的模具面72之间供给具有流动性的材料87的材料供给装置64;以及使基体材料86与成型用模具70的凹凸面72之间的材料87固化的固化装置66。固化装置66可以根据成为固化对象的材料87的固化特性而适当构成。
另外,在图15中平面化地示出了成型用模具70的模具面72沿着与中心轴线CA平行的方向切开。模具面72形成有与第一单位光学单元50对应的第一槽部73、与第二单位光学单元55对应的第二槽部74。这样的第一槽部73和第二槽部74可以制作如下。
首先,如图16所示,使由圆柱状构成的模具用基体材料81以其中心轴线CA为中心旋转,使刀具75在与中心轴线CA正交的方向移动,使刀具75切入模具用基体材料81内。而且,在刀具75切入模具用基体材料81内的状态下,以中心轴线CA为中心使模具用基体材料81继续旋转,并且使刀具75在与中心轴线CA平行的方向移动。其结果是,可以在模具用基体材料81的外周面以螺旋状形成截面形状一定的槽。在图16所示的状态下,形成第二槽74的一条槽在模具用基体材料81的外周面上没有间隙地形成。
在通过这样形成螺旋状的槽时,在形成预定匝数量的槽后,即在使刀具75沿着中心轴线CA移动且模具用基体材料81旋转预定次数后,使刀具75沿着中心轴线CA继续移动,并且使刀具75沿着与中心轴线CA正交的方向相对于模具用基体材料81移动。该移动在模具用基体材料81转半圈的期间,使刀具75向切入模具用基体材料81的方向移动;在之后的模具用基体材料81转半圈的期间,使刀具75向离开模具用基体材料81的方向移动。这样通过将刀具75不仅沿着与中心轴线CA平行的方向,而且沿着与中心轴线CA正交的方向,与旋转中的模具用基体材料81接近或者离开,能够以预定匝数对1条的比例来形成槽深度变动的第一槽73。制作用于对上述的导光板30的第一单位光学单元50和第二单位光学单元55进行赋形的模具70的情况下,以5条对1条的比例,使刀具75在与中心轴线CA平行的正交的方向移动。
另外,如图16和图17所示,刀具75的刃76的外轮廓(刀头形状)包含与通过中央位置Pc的主切断面的第一单位光学单元50的外轮廓51相同的部分。即,刀具75的刃76在刃前端76a侧包含与一对缓斜面37a、38a对应的一对第一刃部77a、78a,并且在与第一刃部77a、78a连接的位置包含与一对陡斜面37b、38b对应的一对第二刃部77b、78b。而且,如图16所示,在制作用于对第二单位光学单元55进行赋形的第二槽部74期间,刀具75在仅有第一刃部77a、78a切入基体材料81的状态下,维持向模具用基体材料81的切入量。另一方面,在制作用于对第一单位光学单元50进行赋形的第一槽部73期间,刀具75在不仅第一刃部77a、78a,而且第二刃部77b、78b也切入模具用基体材料81的状态下,使向模具用基体材料81的切入量变动。
如上所述,可以将第一槽部73和第二槽部74形成在模具用基体材料81。在本方法中,具有互不相同的槽形状的第一槽部73和第二槽部74,通过仅使用一个刀具75就能形成。此外,在本方法中,在将第一槽部73和第二槽部74形成在模具用基体材料81时,由于不必在中途变更刀具,因此,不必多次对刀具75相对于模具用基体材料81进行定位。据此,能够将第一槽部73和第二槽部74高精度形成在模具用基体材料81。另外,利用通过这样得到的模具70,能够高精度制作第一单位光学单元50和第二单位光学单元55,能够稳定给导光板30赋予期待的光学特性。
接下来,说明使用这样的成型装置60制作光学片40的方法。首先,从成型用基体材料供给装置62供给以带状延伸的基体材料86。供给的基体材料86如图14所示,被送入成型用模具70,被成型用模具70与一对辊68保持得与模具70的凹凸面72对置。
另外,如图14所示,随着基体材料86的供给,从材料供给装置64向基体材料86与成型用模具70的模具面72之间供给具有流动性的材料87。该材料87形成第一单位光学单元50和第二单位光学单元55。此处,“具有流动性”是指向成型用模具70的模具面72供给的材料87,具有可以进入模具面72的凹部(未图示)内程度的流动性。另外,在以下的说明中,作为一个例子,说明材料供给装置64供给电离辐射线固化型树脂的例子。作为电离辐射线固化型树脂,例如可以选择通过照射紫外线(UV)而固化的UV固化型树脂、通过照射电子束(EB)而固化的EB固化型树脂。
之后,基体材料86在与模具70的模具面72之间被电离辐射线固化型树脂充满的状态下,通过与固化装置66对置的位置。此时,从固化装置66辐射与电离辐射线固化型树脂87的固化特性相应的电离辐射线,电离辐射线透过基体材料86照射在电离辐射线固化型树脂87。在电离辐射线固化型树脂87为紫外线固化型树脂的情况下,固化装置66例如由高压水银灯等紫外线照射装置构成。其结果是,填充在模具面72与基体材料86之间的电离辐射线固化型树脂87固化,由固化的电离辐射线固化型树脂构成的第一单位光学单元50和第二单位光学单元55形成在基体材料86上。
之后,如图14所示,基体材料86从模具70离开,随此,在模具面72的凹部内成型的第一单位光学单元50和第二单位光学单元55与基体材料86一起在图中右方的辊68部从模具60分离。通过这样,能够得到上述的导光板30。
此外,在上述的制造方法中,基体材料86也可以不与模具70的表面72接触。在这种情况下,由与第一单位光学单元50和第二单位光学单元55同一材料87构成的片状部(基台部)形成在基体材料86上,由基体材料86和该片状部(基台部)构成主体部40。利用这样的方法,可以有效防止成型的第一单位光学单元50和第二单位光学单元55在脱模时,局部残留在模具70的凹部内。
如上所述,在构成作为辊型的成型用模具70以其中心轴线CA为中心旋转一圈的期间,在模具70的模具面72上依次实施:将具有流动性的材料87供给至模具70内的工序、使供给至模具70内的材料87在模具70内固化的工序、从模具70排出固化的材料87的工序,可以得到光学片40。
接下来,说明由以上这样的结构构成的显示装置10的作用。
首先,如图2所示,由构成光源24b、24b的发光体25发出的光经由入光面33、34入射至导光板30。在图2中,作为一个例子,示出了光从第一光源24a经由第一入光面33入射至导光板30的例子。下面,基于该图2所示的例子说明面光源装置20和显示装置10的作用。其中,导光板30具有以第一方向的中央位置Pc为中心的对称结构。另外,第一光源24a和第二光源24b在第一方向夹着导光板30对称地构成。并且,光学片26等面光源装置20的其他构成单元以及液晶显示面板15也同样具有对称性。随着这样的结构的对称性,对于从第二光源24b经由第二入光面34入射至导光板30的光,以下的说明也同样适用。
如图2所示,向导光板30入射的光L21、L22在导光板30的出光面31和背面32反射,尤其因构成导光板30的材料与空气的折射率之差引起而反复进行全反射,向将导光板30的入光面33与相反面(另一个入光面)34连接的第一方向(导光方向)前进。
其中,在导光板30的主体部40内分散有扩散成分45。因此,如图2所示,在导光板30内前进的光L21、L22由于扩散成分45,行进方向不规则地变更,有时以不到全反射临界角的入射角度入射至出光面31及背面32。在这种情况下,该光可以从导光板30的出光面31和背面32射出。从出光面31射出的光L21、L22朝向配置在导光板30的出光侧的光学片26。另一方面,从背面32射出的光被配置在导光板30的背面的反射片22反射,再次入射至导光板30内并在导光板30内前进。
在导光板30内行进的光、与分散在导光板30内的扩散成分45的相碰,在导光板30内的沿着导光方向的各区域产生。因此,在导光板30内前进的光一点一点地从出光面31射出。据此,能够使从导光板30的出光面31射出的光的沿着导光方向(第一方向)的光量分布在某一程度上均一化。
另外,如图5~图7所示,导光板30的出光面31由相对于主体部40的一侧面41倾斜的单位光学单元50、55的出光侧面51、56构成。其中,第一单位光学单元50的高度相对于主切断面的宽度Wa之比(Ha/Wa)比较大。而且,在该比的值(Ha/Wa)为0.25以上、0.6以下的情况下,对于被该出光面31全反射并在导光板30内前进的光、以及经由该出光面31从导光板30出来的光,能极有效地带来光学作用。另外,由于第一单位光学单元50的高度之比相对于宽度Wa比较大,因此出光面角度θa具有比较大的出光侧面51。而且,利用出光面角度θa为大于30°、60°以下的陡斜面37b、38b,对于被该陡斜面37b、38b全反射并在导光板30内前进的光、以及经由该陡斜面37b、38b从导光板30出来的光,能极有效地带来光学作用。首先,说明对于被出光面31全反射并在导光板30内前进的光带来的作用。
在图5和图6中,在出光面31和背面32反复进行全反射,在导光板30内前进的光L51、L52的光路,在导光板30的主切断面内示出。如上所述,导光板30的出光面31由第一单位光学单元50的出光侧面51和第二单位光学单元55的出光侧面56构成。其中,第一单位光学单元50的出光侧面51包含:夹着主体部40的一侧的面41的法线方向nd互相向相反侧倾斜的一对缓斜面37a、38a;夹着主体部40的一侧的面41的法线方向nd互相向相反侧倾斜的一对陡斜面37b、38b。另外,第二单位光学单元55的出光侧面56包含夹着主体部40的一侧的面41的法线方向nd互相向相反侧倾斜的一对缓斜面37a、38a。而且,如图5和图6所示,在导光板30内向出光面31前进并入射至出光面31的光L51、L61、L62在较多的情况下,在主切断面以一侧面41的法线方向nd为基准,向与该光的行进方向向相反侧倾斜的倾斜面入射。
其结果是,如图5和图6所示,在导光板30内前进的光L51、L61、L62在出光面31进行全反射较多的情况下,沿着第二方向的分量降低。即,导光板30的出光面31限制在导光板30内被引导的光仅向第二方向的一定侧继续前进。尤其是,该作用由在主切断面的截面形状的、高度相对于宽度之比为比较大的0.25以上、0.6以下的第一单位光学单元50显著带来,换言之,若用出光面角度θa进行特定,则由具有比较大的大于30°、60°以下的出光面角度θa的陡斜面37b、38b显著带来。若光L51、L61入射至出光面角度θa为比较大的大于30°、60°以下的第一单位光学单元50的陡斜面37b、38b,则该光的沿着第二方向的分量由于在陡斜面37b、38b的全反射,容易朝向相反侧。即,入射至陡斜面37b、38b的光L51、L61在该陡斜面37b、38b全反射,产生使全反射的光的第二方向的行进路线相反的倾向。
通过这样,利用导光板30的出光面31、尤其是构成出光面31的一部分的陡斜面37b、38b,限制在某一发光点以放射状发出的光原样在第二方向继续扩展。即,即使是从光源24a、24b的发光体25向相对于第一方向大幅倾斜的方向发光并入射至导光板30内的光,也能限制其向第二方向的移动,主要向第一方向前进。据此,从导光板30的出光面31射出的光的沿着第二方向的光量分布,可以根据光源24a、24b的结构(例如发光体25的排列)、发光体25的输出来调节。
在本实施方式中,第一单位光学单元50尽管在该其间排列有第二单位光学单元,但是沿着第二方向并列配置的。因此,能够有效限制在导光板30内被引导的光在第二方向仅向一侧继续前进。
另外,第一单位光学单元50的宽度Wa,尤其是由第一单位光学单元50的陡斜面37b、38b构成的部分的宽度(将陡斜面37b、38b正投影于主体部40的一侧面41上的部分的沿着排列方向(第二方向)长度),随着沿着第一方向从光源24a、24b离开而变大。另外,由此,在正视下第一单位光学单元50在主体部40的一侧面41上占据的区域的比例,尤其是在正视下第一单位光学单元50的陡斜面37b、38b在主体部40的一侧面41上占据的区域的比例,随着沿着第一方向从光源24a、24b离开而增大。因此,在从光源24a、24b离开的区域,有效限制在导光板30内被引导的光向第二方向的移动;另一方面,在光源24a、24b的附近,使由发光体25发出的光沿着第二方向的移动成为可能。利用这样的形态,也能够有效抑制产生与构成光源24a、24b的发光体25的排列相应的明亮度的不均匀。
接下来,说明对于通过出光面31从导光板30射出的光带来的作用。如图5和图6所示,经由出光面31从导光板30射出的光L51、L61、L63,在构成导光板30的出光面31的第一单位光学单元50的出光侧面51和第二单位光学单元55的出光侧面56进行折射。利用该折射,在主切断面向从正面方向nd倾斜的方向前进的光L51、L61、L63的行进方向(射出方向),主要与在通过导光板30内时的光的行进方向相比弯曲,使得相对于正面方向nd所成的角度减小。利用这样的作用,单位光学单元50对于沿着与导光方向正交的第二方向的光的分量,能够将透过光的行进方向集中至正面方向nd侧。即,单位光学单元50对于沿着与导光方向正交的第二方向的光的分量,带来聚焦作用。通过这样,从导光板30射出的光的射出角度,在导光板30的与单位光学单元50的排列方向平行的面内,集中至以正面方向为中心的较窄的角度范围内。
此外,这样的对于沿着第二方向的分量的聚焦作用,由在主切断面的截面形状的、高度相对于宽度之比为比较大的0.25以上、0.6以下的第一单位光学单元50显著带来,换言之,若用出光面角度θa进行特定,则由具有比较大的大于30°、60°以下的出光面角度θa的陡斜面37b、38b显著带来。出光面角度θa为大于30°、60°以下的陡斜面37b、38b,将包含较多沿着第二方向前进的分量并向从正面方向nd大幅倾斜的方向前进的光的行进方向,有效集中至正面方向nd。另一方面,陡斜面37b、38b将无法将行进方向向正面方向集中的光、例如仅略微包含本来在第二方向前进的分量的光反射,不使其从导光板30的出光面31射出。典型地如图5所示,使在导光板的主切断面,在正面方向nd或者相对于正面方向nd仅略微倾斜的方向前进的光L52循环反射。利用以上这样的作用,出光面角度θa为比较大的大于30°、60°以下的陡斜面37b、38b对光的沿着第二方向的分量,发挥优良的聚焦功能。
在本实施方式中,第一单位光学单元50的宽度Wa,尤其是由第一单位光学单元50的陡斜面37b、38b构成的部分的宽度(将陡斜面37b、38b正投影于主体部40的一侧面41上的部分的沿着排列方向(第二方向)长度),随着沿着第一方向从光源24a、24b离开而变大。另外,由此,在正视下第一单位光学单元50在主体部40的一侧面41上占据的区域的比例,尤其是在正视下第一单位光学单元50的陡斜面37b、38b在主体部40的一侧面41上占据的区域的比例,随着沿着第一方向从光源24a、24b离开而增大。尤其是,在主体部40的一侧面41上的中央位置Pc,没有设置第二单位光学单元55,仅设置第一单位光学单元50。因此,能够使观察者最容易感知到明亮度的变动的显示面11的中央的明亮度有效上升。
另外,并且利用在主切断面的截面形状的、高度相对于宽度之比(Ha/Wa)为比较大的0.25以上、0.6以下的第一单位光学单元50,与第二单位光学单元55、一侧面41平行的平坦面相比,能够促进具有第二方向分量的光从导光板30的取出。构成光源24a、24b的发光体25不仅向与第一方向平行的方向发光,而且大致以第一方向为中心辐射地发光。结果是在导光板30内,存在较多具有第二方向的分量的光。尤其是,在光源24a、24b不是线状的冷阴极管,而是构成作为点状发光体25的集合的情况下,该倾向尤为显著。而且,利用高度相对于宽度之比(Ha/Wa)为比较大的0.25以上、0.6以下的第一单位光学单元50,换言之,若用出光面角度θa进行特定,则利用具有比较大的大于30°、60°以下的出光面角度θa的陡斜面37b、38b,能够促进具有第二方向分量的光从导光板30的出光面31射出。下面,参照图8~图12,说明第一单位光学单元50所涉及的光取出功能。
在图8~图12中示出入射至导光板30的出光面31的2个光。其中,在图8中图示了入射至出光面31中第一单位光学单元50的陡斜面38b的光L81、入射至第二单位光学单元55的缓斜面37b的光L82。另外,在图9及图10中分别从第一方向和正面方向示出了图8的立体图所示的导光板30与2个光L81、L82。图8~图10所示的2个光L81、82在导光板30内向互相平行的方向前进。
图8~图10所示的光中,对于入射至出光面31中第一单位光学单元50的陡斜面38b的光L81在该陡斜面38b是进行折射还是全反射,必须特定在与陡斜面38b正交且包含直到陡斜面38b的光L81的光路的面向界面的入射角度θe,基于斯涅耳定律来进行探讨。具体而言,特定在包含光L81入射的陡斜面38b上的入射点B1、直到入射点B1的光L81的某一通过点A1、从该通过点A1向包含陡斜面38b的平面上垂下的垂线与该平面的交叉点(垂线的脚的位置)C1的面,即图11所示的面向陡斜面38b的入射角度θe,探讨该角度是否为全反射临界角度以上。
同样,图8~图10所示的光中,对于入射至出光面31中第二单位光学单元55的缓斜面38a的光L82在该缓斜面38a是进行折射还是全反射,必须特定在与缓斜面38a垂直且包含直到缓斜面38a的光L82的光路的面向界面的入射角度θe,基于斯涅耳定律来进行探讨。具体而言,特定在包含光L82入射的缓斜面38a上的入射点B2、直到入射点B2的光L82的某一通过点A2、从该通过点A2向包含缓斜面38a的平面上垂下的垂线与该平面的交叉点(垂线的脚的位置)C2的面,即图12所示的面向缓斜面38a的入射角度θe,探讨该角度是否为全反射临界角度以上。
从图9可知,另外如图11及图12所示,存在的倾向是与具有第二方向分量的光L82向缓斜面37a、38a前进的情况下的通过点A2与交叉点C2之间的长度la2相比,在主体部40内前进的光L81向陡斜面37b、38b前进的情况下的通过点A1与交叉点C1之间的长度la1更长。此外,从图10可知,另外如图11及图12所示,存在的倾向是与在主体部40内前进的光L82向缓斜面37a、38a前进的情况下的交叉点C2与入射点B2之间的长度lb2相比,在主体部40内前进的光L81向陡斜面37b、38b前进的情况下的交叉点C1与入射点B1之间的长度lb1更短。其结果是,虽然会根据作为对象的光的第二方向分量的大小,但对于一般在导光板内前进的光,如图11及图12所示,与在主体部40内前进的光L82向缓斜面37a、38a前进的情况相比,在主体部40内前进的光L81向陡斜面37b、38b前进的情况下的,向出光面31的入射角度θe容易更大。
从这点可知,如图11所示,若具有比较大的第二方向的分量的光L81入射至出光面31中的陡斜面37b、38b,则不容易全反射,而从导光板30射出。此时,经由单位光学单元50的陡斜面37b、38b射出的光L81的沿着第二方向的分量,如参照图5和图6已经说明的,另外如图9所示,从陡斜面37b、38b带来聚焦作用。即,利用在陡斜面37b、38b的折射,在主切断面,光的行进方向相对于正面方向nd所成的角度易于减小。另一方面,如图12所示,即使入射至出光面31的缓斜面37a、38a的光L82具有较大的第二方向分量(即,即使在正视下,该光的行进方向相对于第一方向大幅倾斜),由此,该光L82不会难以在缓斜面37a、38a全反射,反而容易全反射。
而且,在本实施方式中,第一单位光学单元50的宽度Wa,尤其是由第一单位光学单元50的陡斜面37b、38b构成的部分的宽度(将陡斜面37b、38b正投影于主体部40的一侧面41上的部分的沿着排列方向(第二方向)长度),随着沿着第一方向从光源24a、24b离开而变大。另外,由此,在正视下第一单位光学单元50在主体部40的一侧面41上占据的区域的比例,尤其是在正视下第一单位光学单元50的陡斜面37b、38b在主体部40的一侧面41上占据的区域的比例,随着沿着第一方向从光源24a、24b离开而增大。尤其是,在主体部40的一侧面41上的中央位置Pc,没有设置第二单位光学单元55,仅设置第一单位光学单元50。因此,防止从出光面31中的光源附近的端部区域(包含第一方向的入光面33、34侧的端部位置Pe,沿着第二方向在出光面31的两端部间延伸的区域)Ae射出的光的光量过多,由此,能够确保从出光面31的包含中央位置Pc的中央区域(包含第一方向的中央位置Pc,沿着第二方向在出光面31的两端部间延伸的区域)Ac射出的光的光量较多。其结果是,能够在显示装置10的显示面11的中央明亮地显示像。即,不仅能够使从导光板30的出光面31射出的光的沿着第一方向的光量分布均一化,而且有效利用由光源24a、24b发出的光,使观察者感知的像的明亮度有效上升。
此外,为了特定包含第一方向的端部位置Pe的端部区域Ae,需要决定端部区域Ae的沿着第一方向的长度。基本上,决定端部区域Ae的沿着第一方向的长度,使得该端部区域Ae不与包含第一方向的中央位置Pc的中央区域Ac重叠即可。但是,鉴于上述的作用效果,优选的是设定端部区域Ae的沿着第一方向的长度,使得端部区域Ae为显示装置10的显示面11中的、与观察者难以感知到像的明亮度的变化的部分对面的区域。作为具体例,可以设定端部区域Ae的沿着第一方向的长度,使其为导光板30的出光面31的沿着第一方向的全长的30%。
另一方面,可以设定中央区域Ac的沿着第一方向的长度,使中央区域Ac占据出光面31中的端部区域Ae以外的全区域;或者可以设定中央区域Ac,使其为显示装置10的显示面11中的、与观察者易于感知到像的明亮度的变化的部分对面的区域。作为具体例,可以设定在第一方向以中央位置Pc为中心拓宽的中央区域Ac的第一方向的长度,为导光板30的出光面31的沿着第一方向的全长的40%。
如上所述,从导光板30的出光面,尤其是第一单位光学单元50的出光侧面51带来光学作用,在导光板30内被引导的光经由出光面31从导光板30射出。最终从导光板30的出光面31射出的光L21、L22如图2所示,入射至光学片26。如上所述,光学片26具有顶角向导光板30侧突出的截面三角形的单位棱镜27。如图2所示,单位棱镜27的长边方向与导光板30所涉及的导光方向(第一方向)交叉的方向、尤其是在本实施方式中与导光方向正交的第二方向平行。另外存在的倾向是,因构成导光板30的材料与空气的折射率差引起的,从导光板30的出光面31射出的光的第一方向分量的射出角度(射出光的第一方向分量与导光板30的板面的法线方向nd所成的角度)θc在特定的角度范围(例如65°~85°)内偏向。
由此,如图2所示,能够设计光学片26,使得从导光板30的出光面31射出的光大多透过光学片26的单位棱镜27的一个棱镜面27a并入射至该单位棱镜27,之后在该单位棱镜27的另一个棱镜面27b全反射。利用在单位棱镜27的棱镜面27b的全反射,在图2的截面(与第一方向和正面方向nd这两个方向平行的截面)中向从正面方向nd倾斜的方向前进的光L21、L22弯曲,使其行进方向相对于正面方向nd所成的角度减小。利用这样的作用,单位棱镜27对于沿着第一方向(导光方向)的光的分量,能够将透过光的行进方向集中在正面方向nd侧。即,光学片26对于沿着第一方向的光的分量,带来聚焦作用。
此外,这样利用光学片26的单位棱镜27使其行进方向大幅变化的光主要是向单位棱镜27的排列方向即第一方向前进的分量,与向由导光板30的出光面31聚焦的第二方向前进的分量不同。所以,利用光学片26的单位棱镜27的光学作用,能够不损害由导光板30的单位光学单元50、55上升的正面方向亮度,并且提高正面方向亮度。
如上所述,在面光源装置20中,使沿着第一方向(导光方向)的射出光量的分布均一化,并且提高正面方向亮度,从发光面21以面状发出光。面光源装置20的发出光之后入射至液晶显示面板15。液晶显示面板15使来自面光源装置20的光选择性透过每个像素。据此,液晶显示装置10的观察者能够观看到图像。
另外,如上所述,入射至导光板30内的光由出光面31、主要是由第一单位光学单元50的出光侧面51所构成的导光板30的出光面31限制向第二方向的移动,向第一方向前进。即,由构成光源24a、24b的许多发光体25分别发出的光,主要从导光板30的出光面31中的、位于第二方向的预定的范围内且在第一方向延伸的特定的区域内射出。所以,与显示在显示装置10的显示面11的图像相应地,控制装置18可以调节各发光体25的输出。
例如,在显示装置10的显示面11内的某一区域什么也不显示的情况下,换言之,在显示装置10的显示面11内的某一区域进行黑显示的情况下,可以使向与显示面10的该区域对应的导光板30的出光面31的区域供给光的点状发光体25熄灭。在这种情况下,能够解决因来自面光源装置20的照明光无法被显示面板15完全断开而引起的对比度的下降的以往的不理想。另外,能够节约用电量,从节能的观点也是优选的。
并且,不限于进行黑显示的例子,通过与显示在显示面11的图像对应地调节各点状发光体25的输出的程度,可以不仅取决于显示面板15地调节显示的图像的各区域的明亮度。在这样的例子中,能够提高显示的像的对比度,并且能够实现节能。
另外,由于最近对环境问题的关心提高,发光二极管作为构成光源的发光体受到瞩目。发光二极管在能量效率的观点而言,与至此作为构成光源的发光体而广泛普及的冷阴极管相比非常好。然而,本申请发明人通过开发面光源装置,发现了在将由发光二极管等构成的点状发光体以线状排列形成光源,替换由以往的面光源装置的冷阴极管构成的光源来使用的情况下,在导光板的出光面中的入光面附近的区域、或者导光板的出光面的与该区域对应的面光源装置的发光面或者显示装置的显示面的区域,会产生明亮度的不均匀,即产生亮度面内偏差。
根据本申请发明人的调查,在使用了将由发光二极管等构成的点状发光体以线状并列而成的光源的情况下,在成为与光源对面的入光面附近的导光板出光面上的区域会产生明暗的不均匀,更具体而言,在成为入光面附近的导光板出光面上的区域,沿着点状发光体的排列方向(第二方向),明部及暗部以与点状发光体的排列间距同一间距反复形成。
另外,最近,沿着导光方向(第一方向)以直线状延伸的棱镜在与导光方向正交的方向(第二方向)并列的导光板正在普及。该棱镜在与长边方向正交的截面具有直角三角形,期待对于与其排列方向平行的光的分量带来聚焦作用。而且,通过本申请发明人的研究,发现了在将期待这样的聚焦作用的单位棱镜设置在导光板的情况下,在导光板的出光面中的入光面附近区域产生的明亮度的沿着第二方向的不均匀更为显著,进一步详细而言,明亮度的沿着第二方向的不均匀的产生区域的范围较广。
另一方面,确认了利用上述的本实施方式,能够有效抑制产生这样的不理想。产生这样的现象的原因的细节不明,下面说明通过本申请发明人的研究而推定的原因。下面,利用本实施方式,说明在与光源对面的入光面附近区域产生亮度的面内偏差的推定原因,还有使这样的亮度的面偏差不明显的推定原因。但是,本发明不限于以下的推定。
构成与导光板30的入光面33、34对面配置的光源24a、24b的点状发光体(例如发光二极管)如图13(a)~(c)所示,以放射状放出光。此外,在图13(a)~(c)中,示出了光从点状发光体25的一个发光点25a,以导光方向为中心以放射状放出的例子。所以,在某一发光点25a发光并向导光板30光,为在图13(a)~(c)中由虚线所示的呈圆锥状拓宽的光通量LF。另外,在图13(a)~(c)中,分别示出从正面方向、第二方向(单位光学单元50、55的排列方向)以及第一方向(单位光学单元50、55的长边方向)观察同一光路的状态。但是,在图13(a)~(c)中,为了易于理解和方便,省略了第一单位光学单元50和第二单位光学单元55。
如图13(a)~(c)所示,由于光在导光板内以放射状放出,因此在导光板30的入光面33、34最近能直接入射(从光源25a、25b入射至导光板30后,不在背面32反射,直接入射至出光面31)至导光板30的出光面31(图示为主体部40的出光侧面41)的光,为不包含较多沿着点状发光体25的排列方向、即第二方向的分量的光(换言之,不怎么向第二方向前进的光)L131。另一方面,由于从点状发光体25以放射状发出的光中,包含较多沿着第二方向的分量的光(换言之,大多向第二方向前进的光)L133仅略微包含第一方向分量,因此在从入光面33、34较远离的位置P3,能够直接入射至导光板30的出光面31(图示为主体部40的出光侧面41)。
从这点可知,从一个点状发光体25以放射状发出的光能够直接入射的区域A1在从正面方向观察的情况下,如图13(a)所示,为在从第一方向与作为对象的一个点状发光体25对面的位置P1,最接近这一个点状发光体25的曲线CL围住的区域(以下也称为明区域)。尤其是,如在市场上出售的边缘光型面光源装置中通常的使用形态那样的,在从一个点状发光体发出的光以导光方向(第一方向)为中心以放射状的区域前进的情况下,该放射状光LF能够直接入射的明区域A1,为在从第一方向与作为对象的一个点状发光体25对面的位置P1取得极值的抛物线CL所围住的区域。
所以,导光板30的入光面33、34附近的出光面31中,在与在第二方向相邻的2个点状发光体25的中间位置对面并沿着导光方向(第一方向)延伸的区域(以下也称为暗区域)A2,从以放射状放出光的点状发光体25入射至导光板30内的光不会在背面等反射,不会直接到达。其结果是来自该暗区域A2的出光量与来自相邻的区域A1的出光量相比显著下降,区域A1中,从以放射状放出光的点状发光体25入射至导光板30内的光能够直接到达。
认为以上内容是在与由点状发光体25构成的光源对面的入光面附近,沿着点状发光体的排列方向,明暗的条纹以与点状发光体的排列间距同一间距产生的原因。
另外,在不包含较多第二方向分量的光(例如图13(a)~(c)的光L131),入射至具有比较大的出光面角度、具体而言为能够发挥折射所导致的优良的聚焦特性的45°左右的出光面角度的出光面的情况下,反复所谓的循环反射这样的全反射,转换行进方向,朝向背面(参照图5的光L52)。即,该光L131的第二方向分量与图5所示的光L52的光路同样不会大幅变化,向第一方向前进。其结果是,入射至明区域A1的该光L131不会扩散至第二方向。即,限制入射至明区域A1的该光L131朝向暗区域A2。
不仅如此,与在上述的本实施方式中从陡斜面37b、38b受到的作用同样,利用具有45°左右的出光面角度的出光面的反射,约束略微倾斜的光(例如图13(a)~(c)的光L132)向第二方向的移动。所以,在以聚焦为目的使用了设置有出光面角度比较大的棱镜的导光板的情况下,推定产生沿着点状发光体的排列方向(第二方向)的亮度的面内偏差的区域确认为更大的区域。
并且,预测今后随着发光二极管的发光强度的改善,通过拓宽发光二极管的配置间隔,减少使用的发光二极管的数量,据此存在显示装置实现低成本化的倾向。预想随着这样的发光二极管的配置间隔拓宽的倾向,在上述的光源附近的亮度的面内偏差能更明了且在更宽的区域下确认。
另一方面,根据本实施方式,第一单位光学单元50的宽度Wa随着从主体部40的一侧面41上的中央位置Pc向入光面侧的端部位置Pe而逐渐变细,在入光面侧的端部位置Pe最窄。随着这样的第一单位光学单元50的宽度Wa的变动,在主体部40的一侧面41上设置有第二单位光学单元55的区域在入光面侧的端部位置Pe最大,随着沿着第一方向从光源24a、24b离开而减小。本申请发明人进行专心研究,确认了利用高度相对于宽度之比(Hb/Wb)处于不为0的比较小的特定的范围(0.05以上0.3以下)的第二单位光学单元55,换言之,若用出光面角度θa进行特定,则利用具有比较小的大于10°、30°以下的出光面角度θa的缓斜面37a、38a,如图7所示,从点状发光体25经由入光面33入射至导光板30的光中,能够使在入光面33的极附近直接入射至出光面31的光L71、L72向第二方向有效扩散,光L71、L72几乎没有第二方向分量且具有较多沿着与正面方向nd平行的方向的分量。其结果是,根据本实施方式,能够使成为入光面33、34附近的出光面31上的区域的明暗不均匀变得不明显。
另外,在本实施方式中,对于第一单位光学单元50的主切断面的高度Ha相对于宽度Wa之比(Ha/Wa),随着从第一方向的中央位置Pc向光源24a、24b接近而减小。而且,在入光面侧的端部位置Pe的第一单位光学单元50的主切断面的截面形状,与第二单位光学单元55的主切断面的截面形状相同。所以,在入光面33、34相邻的位置的导光板30的出光面31,仅有具有比较小的大于10°、30°以下的出光面角度θa的缓斜面37a、38a构成。其结果是,根据本实施方式,能够使几乎没有第二方向分量形成局部的明区域A1的光极其有效地向第二方向扩散,据此,能够使成为入光面33、34附近的出光面31上的区域的明暗不均匀极其有效地变得不明显。
如上所述根据本实施方式,导光板30在主体部40的一侧面41上具有:能够发挥优良的光取出的功能和优良的聚焦功能的第一单位光学单元50、对于光源附近的光能够发挥优良的光扩散功能的第二单位光学单元55。而且,在从主体部40的一侧面41的法线方向nd观察出光面31的情况下的出光面31中的第一单位光学单元50占据的区域的比例,在中央区域Ac大于端部区域Ae,其中,中央区域Ac包含一侧面41上的中央Pc,沿着与第一方向正交的第二方向在一侧面41的两端部间延伸;端部区域Ae包含一侧面41上的入光面侧的端部Pe,沿着第二方向在一侧面上的两端部间延伸。另外,在从主体部40的一侧面的法线方向nd观察出光面31的情况下的出光面31中的第二单位光学单元55占据的区域的比例,在端部区域Ae大于中央区域Ac。
所以,根据本实施方式,能够防止从出光面31中的光源24a、24b附近的区域Ae射出的光的光量变多,由此能够确保从包含出光面31的中央Pc的区域Ac射出的光的光量较多其结果是,能够在显示装置10的显示面11的中央Pc明亮地显示像。即,能够使从出光面31射出的光的沿着第一方向的光量分布均一化,而且有效利用由光源24a、24b发出的光,使观察者感知的像的明亮度有效上升。
另外,通过在出光面31中的光源24a、24b附近的区域Ae,使光某种程度向第二方向扩散,并且之后限制光向第二方向的移动,能够使从出光面31发出的光的沿着第二方向的光量分布在第一方向的各位置均一化。这样的作用效果,在将并列排列的许多点状发光体(发光二极管)25作为光源24a、24b使用的情况下,尤其是在作为节能对策许多点状发光体25隔开某一程度的间隔而配置的情况下,能够使与点状发光体25的配置间隔对应产生的沿着第二方向的亮度不均匀有效地变得不明显。
另外,可以对上述的实施方式行进各种变更。下面,参照附图,说明变形的一个例子。在下面的说明所使用的附图中,使用对于与上述的实施方式的对应的部分所使用的附图标记同一附图标记,省略重复的说明。
在上述的实施方式中,示出了第一单位光学单元50遍及从第一方向的中央位置Pc到入光面33、34一侧的端部位置Pe的整个范围,使其截面形状逐渐变化的例子,但不限于此。作为一个例子,如图18所示,也可以在包含第一方向的中央位置Pc的区域内,第一单位光学单元50具有一定的截面形状。此外,图18是与图4对应的图,是从正面方向nd示出导光板的变形例的图。
另外,在上述的实施方式中,示出了第一单位光学单元50的截面形状的变化率变动,作为结果,正视下的第一单位光学单元50的轮廓以曲线状变化的例子,但不限于此。例如,如图18所示,也可以是第一单位光学单元50的截面形状的变化率为一定,正视下的第一单位光学单元50的轮廓以直线状变化。并且,也可以是第一单位光学单元50的截面形状的变化率在一个区间为一定,在其他一个区间变动。
并且,上述的实施方式的第一单位光学单元50和第二单位光学单元55的结构只不过是例举。作为一个例子,也可以在导光板的主切断面中,第一单位光学单元50和第二单位光学单元55的至少一个外轮廓51、56在至少一部分包含曲线。此外,已经进行了说明,但在导光板的主切断面的单位光学单元50、60的截面形状包含曲线的情况下,如图19和图20所示,出光面角度θa特定作为单位光学单元50、60的主切断面的外轮廓51、56的切线TL、与主体部40的一侧面41所成的角度,更严格来讲是形成的2个角中较小的角度(劣角的角度))的值。此外,图19和图20是与图5对应的图,是在通过中央位置Pc的主切断面示出导光板的变形例的图。
并且,在上述的实施方式中,示出了在主体部40(原文错:41)的一侧面41上没有间隙地相邻配置单位光学单元50、60的例子,但不限于此。例如,如图19所示,可以在相邻的2个单位光学单元间形成平坦部58,也可以如图20所示,在相邻的2个单位光学单元间形成凹部59。
并且,在上述的实施方式,在排列方向并列排列的第一单位光学单元50的导光方向的位置互相相同,但不限于此。例如,也可以是在正视下第一单位光学单元50的宽度最大的部分(最大的位置或者范围)的沿着第一方向的位置,在多个第一单位光学单元50中的至少2个以上之间不同。
并且,在上述的实施方式中,示出了通过在主体部40的一侧的面41上设置第一单位形状单元50和第二单位形状单元55,导光板30的出光面31包含相对于导光板30的板面倾斜的倾斜面37a、37b、38a、38b的例子,但不限于此。如图21和图22所示,也可以通过将具有与上述的导光板30的第一单位形状单元50及第二单位形状单元55分别相反而成的结构的第一槽和第二槽形成在主体部40的一侧面41,给导光板30赋予倾斜面37a、37b、38a、38b。即,在这个例子中,槽作为给光带来光学作用的单位光学单元起作用。
具体而言,准备与上述的导光板30的出光面31具有同一结构的凹凸的模具,利用使用该模具的赋形,能够形成包括主体部40、多个第一单位光学单元(第一槽)50、多个槽状的第二单位光学单元(第二槽)55的导光板30。第一单位光学单元(第一槽)50由在与第一方向交叉的排列方向并列并形成在所述主体部40的一侧面41上的多个槽构成,各个第一单位光学单元(第一槽)50在与其排列方向交叉的方向延伸;第二单位光学单元(第二槽)55形成于主体部40的一侧面41上的多个第一单位光学单元(第一槽)50之间。此时,通过将作为在上述实施方式中的突出部的第一单位光学单元相关的结构反转,能够适用于作为槽的第一单位光学单元50,同样,同将作为在上述实施方式的突出部的第二单位光学单元相关的结构反转,能够适用于作为槽的第二单位光学单元55。再这样的导光板30中,由第一单位光学单元(第一槽)50和第二单位光学单元(第二槽)55构成的倾斜面37a、37b、38a、38b,能够发挥与上述实施方式说明的光学功能同样的光学功能。
在图21和图22所示的例子中,槽状的第一单位光学单元50与上述的近似柱状的第一单位光学单元互补地构成,槽状的第二单位光学单元55与上述的近似柱状的第二单位光学单元互补地构成。在图21和图22中,对于与上述的实施方式对应的部分标注同一附图标记。
如图21和图22所示,在从主体部40的一侧面41的法线方向nd观察出光面31的情况下的出光面31中的第一单位光学单元(第一槽)50占据的比例,在中央区域Ac大于端部区域Ae,其中,中央区域Ac包含一侧面41上的入光面33与相反面34之间的中央Pc,沿着与第一方向正交的第二方向在一侧面41的两端部间延伸;端部区域Ae包含一侧面41上的入光面侧的端部Pe,沿着第二方向在一侧面上的两端部间延伸。另外,在从主体部40的一侧面41的法线方向nd观察出光面31的情况下的出光面31中的第二单位光学单元(第二槽)55占据的比例,在中央区域Ac小于端部区域Ae。另外,第一单位光学单元(第一槽)50的沿着其排列方向的宽度Wb,在从一侧面41上的入光面侧的端部Pe到一侧面41上的入光面33与相反面34之间的中央Pc之间的至少一个区间变化,使其从入光面侧的端部Pe一侧向中央Pc一侧变大。另一方面,第二单位光学单元(第二槽)55的沿着其排列方向的宽度Wb在不与第一单位光学单元50接触的区域为一定。
此外,在一侧面41上的中央Pc的第一单位光学单元(第一槽)50的沿着排列方向的、该第一单位光学单元(第一槽)50的高度(深度)Ha相对于宽度Wa之比,大于在一侧面41上的入光面侧的端部Pe的第二单位光学单元(第二槽)55的沿着排列方向的、该第二单位光学单元(第二槽)55的高度(深度)Hb相对于宽度Wb之比。并且,在与主体部41的一侧面41的法线方向nd和第一单位光学单元(第一槽)50的排列方向这两个方向平行,且通过一侧面上的中央Pc的截面,第一单位光学单元(第一槽)50的出光侧面51中的与主体部40的一侧面41最接近的基端部51b的出光侧面51相对于主体部40的一侧面41所成的角度,大于在与主体部40的一侧面41的法线方向nd和第一单位光学单元(第一槽)50的排列方向这两个方向平行,且通过一侧面41上的入光面侧的端部Pe的截面或者端面,第二单位光学单元(第二槽)55的出光侧面56中的与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部56b的出光侧面56相对于主体部40的一侧面41所成的角度。另外,与主体部40的一侧面41的法线方向nd和第一单位光学单元(第一槽)50的排列方向这两个方向平行,且通过一侧面41上的中央Pc的主切断面的第一单位光学单元(第一槽)50的截面形状中的,包含与主体部40的一侧面41离得最远的前端部(最深部)51a的区域的形状,与在主体部40的一侧面41的法线方向nd和第一单位光学单元(第一槽)50的排列方向这两个方向平行的主切断面的第二单位光学单元(第二槽)55的截面形状相同。
此外,在图21和图22所示的例子中,在主体部40的一侧面41上,作为槽的第一单位光学单元50和作为槽的第二单位光学单元55没有间隙地形成。所以,在图示的例子中,主体部40的一侧面41为由第一单位光学单元50和第二单位光学单元55的基端部51b、56b围成的面(虚拟面)。
并且,在上述的实施方式中,示出了导光板30的侧面中的对置的2个面33、34构成入光面的例子,但不限于此。例如,如图23所示的变形例所示,也可以仅有导光板30的侧面中的一个面33作为入光面起作用。在这样的变形例中,与面光源装置20的发光面21的法线方向nd和第一方向这两个方向平行的截面的、从导光板30射出的射出光的射出方向,相对于正面方向nd仅向一侧倾斜。因此,光学片26的单位棱镜27不必在与面光源装置20的发光面21的法线方向nd和第一方向这两个方向平行的截面具有对称的形状。在图23所示的变形例中,单位棱镜27包含使来自导光板30的光透过的透过面27a、经由透过面27a使入射至导光板30内的光全反射的反射面27b,反射面27b相对于正面方向nd倾斜,而透过面27a大致与正面方向nd平行延伸。
并且,在上述的实施方式中,示出了与在第一方向离开配置的2个入光面33、34对应,导光板30的出光面31以第一方向的中央位置Pc为中心具有对称结构的例子。然而,在导光板30只包含一个入光面33的情况下,导光板30的出光面31也可以具有非对称的结构。
作为一个例子,图24中,示出了合适装入图23的面光源装置20(显示装置10)的导光板30的一个例子。图24所示的导光板30在与唯一的入光面33对置的相反面34的附近,单位光学单元50的截面形状没有变化,这一点与参照图18说明的导光板不同。
并且,在上述的实施方式中,示出了通过使扩散分量45在主体部40内分散,入射至导光板30的光能够从导光板30射出的例子,但不限于这个例子。
作为一个例子,如图23所示,也可以使导光板30的出光面31和背面32互相相对倾斜。在图23所示的例子中,导光板30的背面32随着从入光面33向相反面34,具有相对于出光面32接近而倾斜的多个倾斜面32a、将相邻的2个倾斜面32a连结的台阶面32b。其中,台阶面32b在导光板30的板面的法线方向nd延伸。所以,在导光板30内从入光面33一侧向相反面34一侧前进的光的大多不会入射至背面32中的台阶面32b,而在倾斜面32a反射。因此,如图23所示,在光L231在出光面31和背面32反射并在导光板30内前进的情况下,该光L231向出光面31和背面32的入射角度由于反射而减小,不到全反射临界角。其结果是,在导光板30内前进的光L211在主体部40内不与扩散分量45相碰,在离开入光面33的区域从导光板30内射出。据此,能够实现沿着第一方向的射出光量的均一化。
并且,不限于上述的实施方式的例子,也可以将用于使入射至导光板30的光从导光板30射出的其他结构(其他光取出结构),代替已有的结构或者加上已有的结构来采用。作为使扩散分量45分散的结构、和使出光面31和背面32互相相对倾斜的结构以外的、光取出结构,例如可以例举使出光面31和背面32的至少一方的表面粗糙的结构、在背面32上设置白色散射层的图案的结构等。另外,在上述的实施方式中,示出了导光板30的背面32具有倾斜面32a和台阶面32b的例子,但不限于此,也可以省略台阶面32b,导光板30的背面32构成一个连续的平坦的倾斜面、一个连续的曲面。
并且,在上述的实施方式中,示出了光源24a、24b由沿着导光板30的入光面33、34的长边方向(第一方向)并列配置的多个点状发光体(LED)25构成的例子,但不限于此,也可以由能使用于边缘光型的面光源装置的各种光源,例如与导光板30的入光面33、34的长边方向平行延伸而配置的冷阴极管构成光源24a、24b。
并且,在上述的实施方式中,说明了配置在导光板30的出光侧的光学片26的一个例子,但上述的光学片26只不过是单纯的例举。也可以代替上述的光学片26而使用各种形态的光学片。例如,可以使用单位棱镜27在出光侧突出的光学片。另外,也可以使用单位棱镜27的截面形状三角形以外的形状,例如三角形以外的多边形、相当于椭圆的一部分的形状等的光学片。
并且,上述的面光源装置20和显示装置10的结构只不过是单纯的例举,可以进行各种变更。例如,也可以将具有使透过光扩散的功能的光扩散片,具有仅透过特定的偏振分量将除此之外的偏振分量反射的偏振分离功能的偏振分离片等,设在光学片26的出光侧。
并且,在上述的实施方式中,示出了与导光板30的背面32对置设置反射片22,从导光板30的背面32射出的光返回导光板30的例子,但不限于此。例如,也可以是导光板30的出光面31作为第一出光面起作用,导光板30的背面32作为第二出光面起作用。即,也可以构成两面发光的面光源装置。例如,可以通过与导光板30的出光面31对置配置的结构、具体而言将光学片26、液晶显示面板15等与导光板30的背面32对置配置,构成可两面显示的显示装置。在这样的例子中,也可以将导光板30的背面31与上述的出光面31相同地构成。另外,在该显示装置中,可以同时显示同一或者不同的图像。
另外,以上说明了对于上述的实施方式的若干变形例,但当然也可以适当组合多个变形例进行适用。
实施例
下面,使用具体例更详细说明本发明,但本发明不限于以下的例子。
<面光源装置>
首先,准备样品A~C所涉及的面光源装置。各面光源装置是导光板、光源、反射片、光学片以与上述的形态同样的位置关系配置而成的结构。如下面说明的,在准备的样品A~C所涉及的面光源装置之间,使用的仅是导光板的单位光学单元的结构互不相同,而光源、反射片及光学片互相相同。
(导光板)
导光板具有主体部、排列在主体部的一侧面上的单位光学单元。导光板与上述的实施方式同样,对置的一对侧面分别构成入光面。即,与一对侧面对置,分别配置有后述的光源。
单位光学单元使丙烯类紫外线固化型树脂在主体部的一侧面上固化而制作。此时,在单位光学单元与构成主体部的基体材料之间,使与单位光学单元同一丙烯类紫外线固化型树脂固化,形成一定厚度的基台部。所以,主体部由对单位光学单元进行赋形时作为基体材料起作用的板材、基台部构成。主体部的背面与出光面平行,为厚度一定的平板状。基体材料为由含有作为扩散成分的光散射剂的聚甲基丙烯酸酯酸甲酯(PMMA)构成的板材。如上所述,在样品A~C所涉及的面光源装置之间,单位光学单元的结构不同。
在样品A所涉及的面光源装置中,与上述的实施方式同样,在主体部的一侧面上制作第一单位光学单元和第二单位光学单元。第一单位光学单元及第二单位光学单元的配置、结构与上述的实施方式同样。即,第一单位光学单元在中央位置Pc,在排列方向(第二方向)没有间隙地排列。而且,该第一单位光学单元如图3和图4所示,沿着导光方向(第一方向)从中央位置Pc向端部位置Pe,高度逐渐降低,且宽度逐渐变窄。另外,在第一单位光学单元的主切断面的截面形状也与上述的实施方式同样(参照图5~图7)。第二单位光学单元如图3和图4所示,在不与第一单位光学单元接触的范围沿着第一方向具有一定的截面形状。另外,在端部位置Pe,第一单位光学单元和第二单位光学单元的截面形状相同。在图25中,示出了在通过第一单位光学单元的中央位置Pc的主切断面的形状及各尺寸。在图26中,示出了在通过第一单位光学单元的端部位置Pe的主切断面(端面)的形状及各尺寸。此外,图26所示的形状及尺寸相当于在第二单位光学单元的主切断面的截面形状及各尺寸。
样品B所涉及的面光源装置的导光板,在省略了第二单位光学单元这点与样品A所涉及的面光源装置的导光板不同,其他与样品A所涉及的面光源装置的导光板为同一构成。即,在样品B所涉及的面光源装置,导光板具有主体部、设在主体部的一侧面上的第一单位光学单元,且该第一单位光学单元具有与样品A所涉及的面光源装置的导光板所包含的第一单位光学单元同一结构(图25及图26)。
样品C所涉及的面光源装置的导光板具有主体部、设在主体部的一侧面上的棱镜。棱镜在主体部的一侧面上,在第二方向没有间隙地并列。各棱镜沿着第一方向以直线状延伸。在图27中示出在该棱镜的主切断面的截面形状及各尺寸。在图25~图27中,使用与上述的图1~图24同样的附图标记。
(光源)
对于发光部的尺寸为1.6mm×0.8mm的许多LED芯片,使各LED芯片的0.8mm的边与导光板的厚度方向平行,以2.0mm的间距在入光面的长边方向(所述的第二方向)并列,构成光源。如上所述在导光板设置2个入光面,将排列多个LED芯片而成的所述光源与各入光面对置分别设置。2个光源在导光板的对应的入光面之间形成0.8mm的间隙而配置。
(反射片)
与导光板的背面对置,配置由厚度250μm的白色聚酯膜构成的反射片。
(光学片)
与导光板的出光面对置,配置作为所谓的棱镜片的光学片。光学片(棱镜片)在厚度125μm的聚酯膜上,由丙烯类紫外线固化型树脂形成多个单位棱镜而成。单位棱镜在与其长边方向正交的截面,具有顶角为65°的等腰三角形形状。该光学片与上述的实施方式的光学片同样,单位棱镜向导光板突出,且单位棱镜的排列方向与导光板的导光方向(第一方向)平行地配置。
<评价方法>
将光源发光的状态的面光源装置,从该面光源装置的发光面沿着该发光面的法线方向离开1m位置,用目视观察。确认在各面光源装置的发光面中的入光面附近的区域,是否观察到由明部和暗部的反复构成的明亮度的不均匀。对于明确观察有明亮度的不均匀的样品,在表1的“评价”的“目视判断”的栏标注“B”。另外,对于隐约观察到明亮度的不均匀的样品,在表1的“评价”的“目视判断”的栏标注“G”。并且,对于没有观察到明亮度的不均匀的样品,在表1的“评价”的“目视判断”的栏标注“VG”。
另外,在面光源装置的发光面的第一方向的中央位置测定正面方向亮度。在测定中使用亮度计BM-7(TOPCON公司制造)。将测定结果作为样品间的亮度比,如表1的“评价”的“亮度”栏所示。
[表1]
各样品的评价结果:
。
Claims (23)
1.一种导光板,具有:出光面;背面,与所述出光面对置;至少一个入光面,由所述出光面与所述背面之间的侧面的一部分构成;以及相反面,由所述侧面的一部分构成并沿着第一方向与一个入光面对置,所述导光板包括:
主体部;以及
多个第一单位光学单元,在与所述第一方向交叉的排列方向并列,排列在所述主体部的一侧面上,各个第一单位光学单元在与其排列方向交叉的方向延伸,
在从所述主体部的一侧面的法线方向观察所述出光面的情况下,所述出光面中的所述第一单位光学单元占据的比例,在中央区域大于端部区域,
其中,所述中央区域包含所述一侧面上的所述入光面与所述相反面之间的中央,沿着与所述第一方向正交的第二方向在所述一侧面的两端部间延伸;所述端部区域包含所述一侧面上的所述入光面侧的端部,沿着所述第二方向在所述一侧面上的两端部间延伸。
2.如权利要求1所述的导光板,其中,
还包括设置在所述主体部的所述一侧面上的所述多个第一单位光学单元之间的多个第二单位光学单元,
在从所述主体部的一侧面的法线方向观察所述出光面的情况下,所述出光面中的所述第二单位光学单元占据的比例,在所述中央区域小于所述端部区域。
3.如权利要求2所述的导光板,其中,
在所述一侧面上的所述中央的、所述第一单位光学单元的高度相对于该第一单位光学单元沿着所述排列方向的宽度之比,大于在所述一侧面上的所述入光面侧的端部的、所述第二单位光学单元的高度相对于该第二单位光学单元沿着所述排列方向的宽度之比。
4.如权利要求2所述的导光板,其中,
在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述中央的截面中,所述第一单位光学单元的出光侧面中的、与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的角度,大于在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述入光面侧的端部的截面或者端面中,所述第二单位光学单元的出光侧面中的、与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的角度。
5.如权利要求1所述的导光板,其中,
在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面中,所述第一单位光学单元的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的出光面角度,在从所述第一单位光学单元的所述出光侧面上的、与所述主体部的所述一侧面离得最远的前端部,到与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部之间的至少一处或者至少一个区域变化,且该变化仅是出光面角度从所述前端部的一侧向所述基端部的一侧增大的变化。
6.如权利要求2所述的导光板,其特征在于:
在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面中,所述第二单位光学单元的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的出光面角度,在从所述第二单位光学单元的所述出光侧面上的、与所述主体部的所述一侧面离得最远的前端部,到与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部之间为固定,或者在从所述第二单位光学单元的所述出光侧面上的所述前端部,到所述基端部之间的至少一处或者至少一个区域变化,且该变化仅是出光面角度从所述前端部的一侧向所述基端部的一侧增大的变化。
7.如权利要求1所述的导光板,其中,
所述第一单位光学单元在所述一侧面上从入光面侧的端部延伸到相反面侧的端部。
8.如权利要求7所述的导光板,其中,
在所述一侧面上的所述中央的、所述第一单位光学单元的沿着所述排列方向的宽度,比在所述一侧面上的所述入光面侧的端部的、所述第一单位光学单元沿着所述排列方向的宽度大。
9.如权利要求2所述的导光板,其中,
所述第二单位光学单元设置在所述一侧面上的包含所述入光面侧的端部的区域。
10.如权利要求2所述的导光板,其中,
所述第二单位光学单元在所述第一单位光学单元的所述排列方向并列排列,
所述多个第一单位光学单元的各个第一单位光学单元和所述多个第二单位光学单元的各个第二单位光学单元互相平行地以直线状延伸。
11.如权利要求10所述的导光板,其中,
沿着所述排列方向的所述第一单位光学单元的排列间距,为配置在相邻的两个第一单位光学单元之间的第二单位光学单元的排列间距的整数倍,所述整数为2以上。
12.如权利要求11所述的导光板,其中,
与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面中的、所述第二单位光学单元的截面形状,在该第二单位光学单元的所述一侧面上不与所述第一单位光学单元接触的部分中,沿着该第二单位光学单元的长边方向相同。
13.如权利要求2所述的导光板,其中,
在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述中央的截面的所述第一单位光学单元的截面形状中的、包含与所述主体部的所述一侧面离得最远的前端部的区域的形状,和在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行的主切断面中的、所述第二单位光学单元的截面形状相同。
14.如权利要求1所述的导光板,其中,
所述多个第一单位光学单元在所述一侧面上的所述中央,在所述排列方向没有间隙地排列。
15.如权利要求5所述的导光板,其中,
在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述中央的截面的所述第一单位光学单元的截面形状,具有两边位于从与所述主体部的所述一侧面离得最远的出光侧面上的前端部起与所述主体部的所述一侧面最接近的所述出光侧面上的各基端部之间的五边形形状、或者对该五边形形状的一个以上的角进行倒角而成的形状,
在位于所述出光侧面的所述前端部与各基端部之间的所述两边中、所述前端部侧的一边的出光面角度为大于10°且30°以下,所述基端部侧的一边的出光面角度为大于30°且60°以下。
16.一种面光源装置,其中包括:
权利要求1所述的导光板;以及
光源,与所述导光板的所述入光面对置配置。
17.一种显示装置,其中包括:
权利要求16所述的面光源装置;以及
液晶显示面板,与所述面光源装置对置配置。
18.如权利要求17所述的显示装置,其特征在于:
还包括控制所述光源的输出的控制装置,
所述光源包含在与所述入光面对置的位置并列的多个点状发光体,
所述控制装置构成为根据应该显示的图像来调节各点状发光体的输出。
19.一种导光板,具有:出光面;背面,与所述出光面对置;至少一个入光面,由所述出光面与所述背面之间的侧面的一部分构成;以及相反面,由所述侧面的一部分构成并沿着第一方向与一个入光面对置,所述导光板包括:
主体部;以及
多个第一单位光学单元,在与所述第一方向交叉的排列方向并列,排列在所述主体部的作为出光侧面的一侧面上,各个第一单位光学单元在与其排列方向交叉的方向延伸,
所述第一单位光学单元的沿着其排列方向的宽度,从所述一侧面上的所述入光面侧的端部到所述一侧面上的所述入光面与所述相反面之间的中央之间的至少一个区间变化,使得从所述入光面侧的端部的一侧向所述中央的一侧变大。
20.如权利要求19所述的导光板,其中,
还包括在所述主体部的所述一侧面上的所述多个第一单位光学单元之间设置的多个第二单位光学单元。
21.如权利要求19所述的导光板,其中,
所述至少一个区间是所述一侧面上的从所述入光面侧的端部开始的区间。
22.如权利要求20所述的导光板,其中,
在所述一侧面上的所述中央的、所述第一单位光学单元的高度相对于该第一单位光学单元沿着所述排列方向的宽度之比,大于在所述一侧面上的所述入光面侧的端部的、所述第二单位光学单元的高度相对于该第二单位光学单元沿着所述排列方向的宽度之比。
23.如权利要求20所述的导光板,其特征在于:
在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述中央的截面中,所述第一单位光学单元的出光侧面中的、与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的角度,大于在与所述主体部的所述一侧面的法线方向和所述第一单位光学单元的所述排列方向这两个方向平行,且通过所述一侧面上的所述入光面侧的端部的截面或者端面中,所述第二单位光学单元的出光侧面中的、与所述主体部的所述一侧面最接近的基端部的出光侧面相对于所述主体部的所述一侧面所成的角度。
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