CN1936421A - 光控制板及面光源装置 - Google Patents

Abstract

光控制板(14)设置在包含光源部(13a)的面光源装置(10a)中。该光控制板(14)包括：具有向出射侧突出而配置的许多透镜单元(141)的出射侧透镜部(141a)；以及设于入射侧的透光部(143)及反射部(144)。透光部(143)和反射部(144)交互配置，从垂直于入射侧的板面(14S)的方向看，透光部(143)占有光控制板(14)的40％～60％的面积。

Description

光控制板及面光源装置

技术领域

本发明涉及用于液晶显示装置等的照明的光控制板及面光源装置。

背景技术

众所周知，这样的光控制板由多个直角棱镜并行排列而成。

但问题是在由直角棱镜并行排列成的片上会不必要地在大出射角方向大量地出射光。

再有，以下的说明中述及的入射角度、出射角度均为相对于板面(将光控制板作为整体看时的表面)的角度，表示板面上的法线与光的进入方向构成的角度。

为了防止该不必要地在大出射角方向出射的光，在出射侧设透镜，在入射侧配置对应于出射侧的透镜的遮光部，例如专利文献1～4中所述。

但是即便是专利文献1～4中所述的透镜板，也存在这样的问题，即若未以适当的形状来形成透镜和遮光部，则会不必要地在大出射角方向大量地出射光，且光的利用效率恶化。

并且，专利文献1～4中所述的透镜板存在这样的问题，其入射侧均形成为平面，与具有平坦表面的其他光学片等叠合时会出现牛顿环。

而且，还有这样的问题，若要提高光的利用效率，只靠出射侧的透镜和入射侧的遮光部其效果是有限的，不能满足对更高电平的要求。

还有这样的问题，设于入射侧的遮光部必须对应于出射侧的透镜位置进行正确的位置对准，在制造上存在困难。

专利文献1：特开平8-95038号公报

专利文献2：特开平10-241434号公报

专利文献3：特开2000-284268号公报

专利文献4：特开2005-221619号公报

发明内容

本发明的课题是提供能够将照明光在必要的范围聚光的光控制板及面光源装置。

并且，本发明的第2课题是提供不产生牛顿环且生产性良好的光控制板及面光源装置。

本发明的光控制板的特征在于，在设有包含光源部的直下型的面光源装置的、具有将来自光源部的光均匀化和/或聚光的板面的光控制板中设有：在出射侧突出地配置有许多透镜单元的出射侧透镜部；设在入射侧的透射部；以及占有入射侧的透射部以外区域的反射部，透射部使得来自光源部的光透过，且反射部使得来自光源部的光反射，透射部和反射部交互地配置，从垂直于入射侧的板面的方向看时，光控制板的全部面积中透射部占40％～60％的面积。

本发明的光控制板的特征在于，若设上述出射侧透镜部的透镜单元的排列节距为P、从上述透射部的表面到上述出射侧透镜部的透镜单元顶点的厚度为t、光控制板材料的折射率的平均值为n，则满足如下关系：

sin^-1(1/n)≤tan^-1(P/t)。

本发明的光控制板的特征在于，上述出射侧透镜部的透镜单元由长轴垂直于板面的椭圆柱的一部分或长轴垂直于板面的旋转椭圆体的一部分形成。

本发明的光控制板的特征在于，上述出射侧透镜部的透镜单元的长径是短径的1.5倍以上3.0倍以下。

本发明的光控制板的特征在于，上述透射部中形成具有向入射侧突出的透镜形状的入射侧透镜部。

本发明的光控制板的特征在于，若设上述出射侧透镜部的透镜单元的排列节距为P、从上述透射部的表面到上述出射侧透镜部的透镜单元顶点的厚度为t、光控制板材料的折射率的平均值为n、上述入射侧透镜部的高度为h、上述透射部的端部中的上述入射侧透镜部的透镜表面的切线与板面之间的夹角为θ、上述开口率为R，则满足如下关系：

sin^-1(1/n)-θ≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/(t-h)}。

本发明的光控制板的特征在于，若设上述出射侧透镜部的透镜单元的排列节距为P、从上述透射部的表面到上述出射侧透镜部的透镜单元顶点的厚度为t、光控制板形成材料的折射率的平均值为n、上述开口率为R时，则满足如下关系：

sin^-1(1/n)≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/t}。

本发明的光控制板的特征在于，上述反射部比上述透射部向入射侧突出。

本发明的光控制板的特征在于，上述反射部以印刷或转印来形成。

本发明的光控制板的特征在于，在入射侧设置由许多凸部和将上述凸部夹持的许多凹部构成的凹凸形状，上述透镜单元的顶点和上述凹部的中央配置成从垂直于板面的方向看时相叠合的位置，反射层形成在凸部上。

本发明的光控制板的特征在于，上述凸部从上述凹部的突出量是5μm以上60μm以下。

本发明的光控制板的特征在于，上述反射层将光扩散反射。

本发明的光控制板的特征在于，上述透镜单元和上述凸部及上述凹部一体化成型。

本发明的光控制板的特征在于，若设入射侧的表面积为Si、出射侧的表面积为So，则满足0.8＜Si/So＜1.2的关系。

本发明的光控制板的特征在于，上述凸部与上述凹部的边界附近的棱线形成平缓的曲面，上述反射层也在上述棱线的曲面上形成。

本发明的光控制板的特征在于，上述凹部形成为包含向入射侧突出的曲面的形状。

本发明的光控制板的特征在于，上述凹部的曲面形状的中央附近的切线与板面构成的角度小，位置靠近上述凸部的切线与板面构成的角度大。

本发明的光控制板的特征在于，上述凹部的曲面形状是椭圆柱形状的一部分。

本发明的光控制板的特征在于，上述透镜单元的顶点和上述凸部的中央配置成从垂直于板面的方向看时处于相叠合的位置，反射层形成凹部。

本发明的光控制板的特征在于，上述凹部的从上述凸部起始的深度是5μm以上60μm以下。

本发明的光控制板的特征在于，上述凹部的出射侧的宽度比入射侧窄。

本发明的光控制板的特征在于，上述凸部中形成疏水层。

本发明的光控制板的特征在于，上述凸部具有包含向入射侧突出的曲面的形状。

本发明的光控制板的特征在于，上述凸部的曲面形状中，其中央附近的切线与板面构成的角度小，位置靠近上述凹部的切线与板面构成的角度大。

本发明的光控制板的特征在于，上述凸部的曲面形状是椭圆柱的一部分。

本发明的面光源装置的特征在于，从背面照明透射型显示部的面光源装置中设有：包含多个光源的光源部；将来自光源部的光均匀化和/或会聚的、具有板面的光控制板，光控制板上设有：包含突出于出射侧而配置的许多透镜单元的出射侧透镜部；设于入射侧的透射部；以及占有入射侧的透射部以外的区域的反射部，透射部使得来自光源部的光透过，反射部使得来自光源部的光反射，透射部和反射部交互地配置，从垂直于入射侧的板面的方向看时，在光控制板全面积中透射部占40％～60％的面积。

本发明的面光源装置的特征在于，面光源装置中，上述光控制板主要控制使用状态中的上述透射型显示部画面上下方向的光。

本发明的面光源装置的特征在于，面光源装置中还设有具有光扩散作用的扩散片。

本发明的面光源装置的特征在于，面光源装置中还设有主要在与上述光控制板主要控制的光的方向垂直的方向上控制光的第2光控制板。

本发明的面光源装置的特征在于，面光源装置中，面光源装置所包含的片中的至少一个中添加了赋予光扩散效果的颗粒。

本发明的面光源装置的特征在于，面光源装置中，在比上述光控制板更靠近上述光源侧的位置设有比上述光控制板更具刚性的高刚性片。

本发明的面光源装置的特征在于，面光源装置中，上述光控制板在其反射部中与上述高刚性片接合。

附图说明

图1表示本发明第1实施形态的包含面光源装置的透射型显示装置的实施例。

图2是表示光控制板的透视图。

图3是将光控制板用图2中箭头所示的S1-S2截面截取的剖视图。

图4是说明条件2的示图。

图5是说明条件4的示图。

图6表示本实施例的光控制板上大入射角入射光的行进方向。

图7表示本发明第2实施形态的包含面光源装置的透射型显示装置的实施例1。

图8是表示光控制板的透视图。

图9是将光控制板用图8中箭头所示的S1-S2截面截取的剖视图。

图10说明入射到光控制板中的光的行进方向。

图11表示本发明的包含面光源装置的透射型显示装置的实施例2。

图12是按凸部的从凹部起始的突出量T表示的相对于出射角度的发射亮度的分布。

图13是将本发明第3实施形态的光控制板用图8中箭头所示的S1-S2截面截取的剖视图。

图14说明入射到比较例的光控制板的光的行进方向。

图15说明入射到本实施例的光控制板的光的行进方向。

图16表示本实施例的光控制板和比较例的光控制板在垂直方向上的亮度分布。

图17表示本发明第4实施形态的包含面光源装置的透射型显示装置的实施例1。

图18是表示光控制板的透视图。

图19是将光控制板用图18中箭头所示的S1-S2截面截取的剖视图。

图20(a)、(b)、(c)表示反射层形成方法的其他例。

图21说明入射到光控制板的光的行进方向。

图22(a)、(b)表示一例具有出射侧宽度比入射侧宽度窄的凹部的光控制板。

图23是本发明第5实施形态的光控制板用图18中箭头所示的S1-S2截面截取的剖视图。

图24(a)、(b)、(c)表示反射层形成方法的其他例。

图25说明入射到比较例的光控制板的光的行进方向。

图26说明入射到本实施例的光控制板的光的行进方向。

图27表示采用本实施例的光控制板和比较例的光控制板的面光源装置的垂直方向上的亮度分布。

具体实施方式

第1实施形态

将照明光高效率地会聚到需要的范围内之目的和不产生牛顿环而改善生产性之目的，通过优化在出射侧及入射侧设置的透镜形状、反射部等的尺寸关系而得到实现。

实施例

图1表示本发明的包含面光源装置的透射型显示装置的实施例。

再有，包含图1在内的以下所示各图为示意图，为便于理解对各部件的大小、形状作了适当夸大。

本实施例中的透射型显示装置10设有LCD(Liquid Crystal Display)面板11、反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16、第2光控制板17，它从背面照明在LCD面板11上形成的图像信息而进行显示。再有，从背面照明LCD面板11的面光源装置10a由反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16、第2光控制板17构成。

LCD面板11由透射型的液晶显示元件形成，它是能够进行30英寸、800×600点显示的透射型显示部件。LCD面板11将沿发光管13的长度方向的方向用作水平方向，并以发光管13的排列方向用作垂直方向。

发光管13是形成背光的光源部13a的线光源冷阴极管，本实施例中相隔约75mm等间隔地并行排列6支。发光管13的背面设有反射板12。

反射板12设在发光管13的与光控制板14相反的一侧(后侧)的整个面上，将向后侧行进的照明光扩散反射后向光控制板14方向(出射方向)行进，具有使入射光照度接近均匀的作用。

乳白板16是具有无指向性的光扩散特性的扩散片，配置在光控制板14的光源侧。本实施例中的乳白板16是其抗弯曲变形强度(弯曲刚性)和抗扭曲变形强度(扭曲刚性)均高于光控制板14的高刚性片。而且，光控制板14的反射部144通过接合层(未图示)与该乳白板16接合。从而，光控制板14的强度能够由乳白板16增补。再有，若光控制板14具有充分的强度，则未必一定要设乳白板16。

第2光控制板17是配置在光控制板14和LCD面板11之间的双凸透镜透镜板，其出射侧由许多透镜单元并行排列而成。第2光控制板17的透镜单元在水平方向并行排列，控制光的主方向是水平方向。从而，第2光控制板17在与后述的光控制板14控制光的主方向(垂直方向)正交的方向即水平方向上实施光的控制。

图2及图3表示光控制板14。

光控制板14具有板面14S，它是使得从发光管13出射的光的亮度不匀降低而均匀化并在所需的出射角度范围内将出射光会聚的透镜板。该光控制板14包括：设在出射侧的具有许多将光会聚后出射的许多透镜单元141的出射侧透镜部141a；以及设在入射侧的透射部(也称为光透射部)143及反射部144。透镜单元141形成为连续的椭圆柱的一部分，光控制板14的出射侧表面上并行排列了许多该透镜单元141。透镜单元141的排列方向与发光管13的排列方向相一致(见图1)。

本实施例的光控制板14用平均折射率为n＝1.53的透明的MS(甲基丙烯酸苯乙烯：丙烯树脂和笨乙烯树脂的共聚物)树脂压出成型而一体地形成。

这样，用压出法进行光控制板14的成型来将两面同时赋型，从而能够改善生产性。另外，光控制板14的入射侧和出射侧用相同材料形成，从而使得吸水率和线膨胀系数成为相等。因此，即便有温度及湿度的变化，入射侧和出射侧的行为也基本相同，不会只在一个面上发生大的变形和翘曲等，从而能够提高环境耐受性。

再有，光控制板14不限于用MS制造，也适合选用具有光透过性的其他热可塑性树脂。而且，光控制板14也可用紫外线固化树脂和电离射线固化树脂等的光固化树脂制造。

图3是将光控制板14用图2中箭头所示的S1-S2截面截取的剖视图。另外，图3的上方为出射侧。

在图3所示的截面中，透镜单元141是形状为长径A1＝400μm、短径B1＝200μm的椭圆柱的一部分的出射侧透镜部，以节距300μm并行排列，其长轴垂直于光控制板14的板面。

在光控制板14的入射侧，形成由许多凸部142和由凸部142夹持的凹部143构成的凹凸形状141b。而且，在凸部142设有反射部144，凹部143成为让光透过的透射部。

凸部142设置成从凹部143的顶点起到反射部144的表面的突出量Δh＝30μm，其宽度W2＝171μm。

凹部143位于由凸部142夹持的部分，它是光可透过的透射部。

从垂直于板面14S的法线方向即垂直于板面14S的方向看时，凹部143配置成位于其中心与透镜单元141的顶点相叠合的位置，其宽度W1＝129μm，其形状是向入射侧突出的曲面形状。从入射侧的法线方向看时，凹部143的面积比占光控制板14总面积的43％。再有，从入射侧的法线方向即垂直于入射侧的板面14S的方向看时该凹部143占有的面积比设为开口率R。

本实施例的凹部143的曲面形状是长径A2＝100μm、短径B2＝50μm的椭圆柱的一部分，它形成入射侧透镜部143a，该透镜部143a的高度h＝5μm，其长轴成为与光控制板14的板面平行的方向。另外，凹部143的端部处透镜表面的切线与板面构成的角度θ＝20°。

再有，透镜单元141的顶点和凹部143的透镜形状的顶点之间的距离为t＝430μm。

反射部144形成在凸部142的入射侧表面，具有将照明光扩散反射的扩散反射面。另外，凸部142具有侧面142a。本实施例的反射部144是将采用作为颜料的氧化钛的白色油墨在凸部142的入射侧表面印刷而形成的。使用上述白油墨，不被反射的光能扩散透过，因此能够提高光的利用效率。若该反射部144不设置成白色油墨等的扩散反射面而是采用铝或银等的反射面，则多少会有些光被吸收掉，光的利用效率不理想。而且，若采用这些金属，会有因氧化而产生黑化和反射率降低的现象，必须设置用于防护的保护涂层等，成本会因此而增加。因此，该反射部144最好设置成白色油墨等的扩散反射面。再有，除了印刷之外，也可用转印来形成反射部144。

这里，光控制板14最好能满足以下的各条件。

(条件1)与凹部143相当的透射部，优选成从入射侧的法线方向看时所占的面积比(开口率)为40％以上60％以下是为了不发生如下情况：从倾斜方向来的光或者入射到透镜单元141的顶部附近的平坦部分而向倾斜方向出射，或者在透镜单元141的端部处全反射而在与透镜单元141的相反一侧折射后向倾斜方向出射，从而使得会聚性降低。另外，凸部142(反射部144)的宽度如果过大，则会使光控制板14的光透过率极度降低，造成光的利用效率变差，以设为40以上为理想。

                              表1

开口率(％)	70	60	50	40	30
						正面亮度	×	△	○	◎	◎
视场角	◎	◎	○	△	×

上述的表1中，◎：最佳、○：适当、△：可用，×：不可用

上述表1是表示开口率和正面亮度及视场角之间的关系。

若开口率低于40％，则会造成视场角狭窄而不适用，若开口率高于60％，则正面亮度会过分降低而不适合使用。因此，开口率最好设为40％以上60％以下。

本实施例中的凹部143占有使开口率R＝43％的面积，满足上述的条件1。

(条件2)透镜单元141的节距为P、从光透射部143的表面到透镜单元141的顶点的厚度为t、光控制板的材料的折射率为n时，光控制板14最好满足：Sin^-1(1/n)≤tan^-1(P/t)的关系。若满足该条件，就能够使得入射到凹部143的中央后、向配置在跟与入射的凹部143叠合的位置处的透镜单元141邻接的透镜单元141行进的光不直接出射。

图4是说明条件2的示图。

若透镜单元141的顶点和凹部143的透镜形状的顶点之间的距离t增大，就不满足上述条件2，入射到凹部143的中央后向配置在跟与该入射的凹部143叠合的位置的透镜单元141A邻接的透镜单元141B(以下称为邻接透镜单元)行进的光直接出射的可能性就变大。

但是通过满足该条件2，从邻接透镜单元141B出射的光就大体上不出现。

本实施例中，n＝1.53，P＝0.3mm，t＝0.33mm，将它们代入上式中，就满足如下的条件2：

sin^-1(1/1.53)≤tan^-1(0.3/0.33)

40.8°(左边)＝42.3°(右边)

(条件3)光控制板14的出射侧透镜部141a的透镜单元141的长径最好是短径的1.5倍以上3.0倍以下。通过满足该条件，能够提高会聚效果。再有，若低于1.5倍则不具有会聚性，若高于3.0倍则全反射后以大出射角度出射的光会增加。

而且，若高于3.0倍，即使开口率为50％左右时从邻接透镜单元出射的光也增多，倾斜方向(大出射角度方向)的亮度变高，从而也会造成对比度的降低。

本实施例中，透镜单元141的长径A1＝400μm，短径B1＝200μm，满足该条件3。

(条件4)入射侧透镜部的高度为h、透射部143的端部中的入射侧透镜表面的切线与板面的夹角为θ、开口率为R时，光控制板14最好满足如下关系：

sin^-1(1/n)-θ≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/(t-h)}。

通过满足该条件，可以防止：入射到凹部143的端部后，向配置在跟与凹部143叠合的位置处的透镜单元141邻接的透镜单元141行进的光从该邻接透镜单元141的中央(顶点附近)出射。

(条件5)再有，透射部143未必一定形成为出射侧透镜部，也可将透射部143平坦地形成。

这种情况下，开口率设为R时光控制板14满足如下关系：

sin^-1(1/n)≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/t}。

图5是说明条件4的示图。

若透镜单元141的顶点和凹部143的透镜形状的顶点之间的距离t变大，则不能满足该条件4，光入射到凹部143的端部附近后向邻接透镜单元141B行进而直接出射的可能性就会增大。

但是若满足该条件4，就大体上没有从邻接透镜单元141B出射的光。

本实施例中，n＝1.53，θ＝20°，R＝43％，P＝0.3mm，t＝0.33mm，h＝0.005mm，将它们代入上式，就能以如下形式满足条件4：

sin^-1(1/1.53)-20°≤tan^-1{(2-0.43)×0.5×0.3/(0.33-0.005)}

20.8°(左边)≤35.9°(右边)

图6表示在本实施例的光控制板14上以大入射角入射的光的行进方向。

就光线A而言，因为满足上述条件1，光不从邻接透镜单元141向倾斜方向出射而被再利用。

而且，就光线B而言，因为满足上述条件2、3，光不从透镜单元141的中央出射，而是回到光源侧被再利用。

这里，为了确认本实施例的效果，与设有作为比较例的在出射侧由许多顶角90度的棱镜形状并行排列而成的亮度提升薄膜(BEF：住友3M株式会社制)的面光源装置作了比较。

并且，通过将光控制板14及比较例的光控制板分别单独配置在发光管13上的装置作出评价。

本实施例的光控制板14中，扩散半值角成为约30度，具有高会聚性，依然出射无亮度不匀的照明光。

另一方面，比较例中，扩散半值角为约40度，扩散角60度以上的部分中亮度有不自然的提升，亮度不匀变大。

依据本实施例，在出射侧设置透镜单元141，在入射侧设置进行扩散反射的反射部144，因此，即使与乳白板16重叠也不会发生牛顿环，能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚。

另外，光控制板14用同一材料一体成型，且入射侧和出射侧的表面积大致相等，因此实现了高的环境耐受性。

而且，将光控制板14通过压出成型而一体化，且通过在凸部142印刷反射部144而形成，因此能够改善生产性。

还有，由于满足了将设在出射侧及入射侧的透镜形状、反射部等的尺寸关系优化的上述条件1～4，能够提高光的会聚性，并使得向需要的范围出射的光增加。

(变形例)

本发明并不限于以上说明的实施例，可以有各种变形和变更，它们也同样属于本发明的范围。

(1)本实施例中，以将线光源并列而构成的面光源装置为例作了说明，但是本发明并不以此为限，例如，也可以是采用点光源的面光源装置。

(2)本实施例中，光控制板14以将同一截面形状在一个方向延伸的许多透镜单元并行排列而成的双凸透镜透镜板为例，但并不以此为限，例如，也可以将透镜单元在二维方向排列的透镜阵列(所谓复眼透镜)片用作光控制板。再有，这时可在从光控制板的法线方向看时与透镜单元相叠合的位置处设透射部，在其余的部分设反射部。

(3)本实施例中，光控制板14以在出射侧并行排列一种透镜单元为例进行说明，但并不以此为限，例如，也可在出射侧组合多种透镜单元加以配置。

(4)本实施例中，可在面光源装置中使用的各种光学片中的至少一个中添加赋予光扩散作用的光扩散颗粒来调节扩散特性。

根据本发明，能够取得以下的效果。

(1)由于设有出射侧透镜部、占有从入射侧的法线方向即垂直于入射侧的板面的方向看时的面积比即开口率为40％以上60％以下的面积的透射部以及与透射部交替设置的反射部，能够不使来自倾斜方向的光到达出射侧透镜部的顶部附近的平坦部分，或者在出射侧透镜部的端部被全反射的光到达，能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚。

(2)光控制板满足Sin^-1(1/n)≤tan^-1(P/t)的关系，因此使得入射到透射部的中央后行进到跟配置在与该透射部叠合的位置处的出射侧透镜部邻接的出射侧透镜部的光不能直接出射。因此，能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚。

(3)出射侧透镜部的透镜单元是由其长轴垂直于板面的椭圆柱的一部分或其长轴垂直于板面的旋转椭圆体的一部分形成，容易以简单的方式制造的透镜形状，依然可取得高会聚效果。

(4)出射侧透镜部的透镜单元的长径是短径的1.5倍以上3.0倍以下，因此能够更加提高会聚效果。

(5)透射部上形成向入射侧突出的透镜形状即入射侧透镜部，即使是以大入射角入射的光，也能会聚到需要的范围。

(6)光控制板满足Sin^-1(1/n)-θ≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/(t-h)}的关系，因此可防止入射到透射部的端部后行进到跟配置在与该透射部叠合的位置的出射侧透镜部邻接的出射侧透镜部的光从该邻接的出射侧透镜部的中央(顶点附近)出射，能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚。

(7)光控制板满足sin^-1(1/n)≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/t}的关系，因此能够防止入射到透射部的端部后行进到跟配置在以该透射部叠合的位置的出射侧透镜部邻接的出射侧透镜部的光从该邻接的出射侧透镜部的中央(顶点附近)出射，能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚。

(8)反射部比透射部更向入射侧突出，因此反射部的形成容易实现。另外，能够防止牛顿环的发生。

(9)反射部以印刷或转印方式形成，因此反射部的形成容易实现。

(10)光控制板主要控制使用状态中的透射型显示部画面上下方向的光，因此能够将在垂直方向扩展的光汇集从而提高正面亮度。另外，一般的显示装置中，希望比垂直视场角更加展扩水平视场角，因此能够适用于很多显示装置。

(11)由于设置至少一片具有光扩散作用的扩散片，因此能够降低亮度不匀。

(12)由于设置在与光控制板对光作主要控制的方向垂直的方向对光作主要控制的第2光控制板，能够在垂直方向和水平方向中任一方向在光的出射范围进行控制。

(13)对面光源装置所包含的板中的至少一个添加赋予光扩散效果的颗粒，因此能够降低亮度不匀。

(14)在比光控制板更接近光源侧处设置比光控制板更具刚性的高刚性片，因此即使光控制板的刚性低下，也能从整体上提高刚性，得到平面度高的面光源装置。

(15)光控制板的反射部与上述高刚性片接合，因此即使光控制板的刚性低下，也能得到平面度高的面光源装置。

第2实施形态

本实施形态在图1至图6所示第1实施形态中附加了以下的结构，其他部分与第1实施形态大致相同。

并且，相对于光控制板总面积的入射侧的透射部占有面积，也与第1实施形态大致相同。

将照明光在需要的范围内高效率地会聚、提高环境耐受性以及改善生产性之目的，通过将入射侧的形状设计成凹凸形状而实现。

实施例1

图7表示本发明的包含面光源装置的透射型显示装置的实施例1。

另外，包含图7在内的以下各图是示意图，为便于理解对各部分的大小、形状作了适当夸大。

本实施例中的透射型显示装置10设有：LCD(Liquid CrystalDisplay)面板11、反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16，LCD面板11上形成的图像信息从背面照明而加以显示。另外，从背面照明LCD面板11的面光源装置10a由反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16构成。

LCD面板11由透射型的液晶显示元件形成，能够进行30英寸、800×600点的显示。LCD面板11将沿着发光管13的长度方向的方向用作水平方向，发光管13的排列方向用作垂直方向。

发光管13是形成背光的光源部13a的作为线光源的冷阴极管，本实施例中，以约75mm间隔等间隔并行排列6支。发光管13的背面设有反射板12。

反射板12设置在发光管13的以光控制板14相反的一侧(后侧)的整个面上，向后侧行进的照明光被扩散反射而使之朝向光控制板14方向(出射方向)，具有使得入射光照度接近均匀的功能。

乳白板16是具有无指向性的光扩散特性的扩散板，配置在光控制板14的光源侧。

图8是光控制板14的透视图。

光控制板14具有板面14S，它是可降低从发光管13出射的光的亮度不匀而使之均匀化并在所需的出射角度范围内会聚出射光的透镜板。该光控制板14包括：具有设在出射侧的、将光会聚后出射的许多透镜单元141的出射侧透镜部141a；设在入射侧的透射部143；以及反射部144。透镜单元141具有连续椭圆柱的一部分的形状，光控制板14的出射侧表面上并行排列许多透镜单元141。透镜单元141的排列方向与发光管13的排列方向一致(参照图7)。

本实施例的光控制板14用折射率1.49的透明的PMMA(PolymethylMethacrylate：丙烯树脂)压出而一体成型。

光控制板14的成型中，通过用压出法同时在两面赋型，能够改善生产性。另外，由于光控制板14的入射侧和出射侧用相同材料形成，吸水率和线膨胀系数成为相等。因此，即使有温度及湿度的变化，入射侧和出射侧的行为基本相同，不会只在一个面上发生大的变形或翘曲等，能够提高环境耐受性。

再有，光控制板14并不限于PMMA材料，也可适当选用具有光透过性的其他热可塑性树脂。另外，光控制板14可通过采用紫外线固化树脂的称为紫外线成型的方法来制作。

图9是将光控制板14用图8中箭头所示的51-52截面截取的剖视图。另外，图9中的上方为出射侧。

在图9所示的截面中，透镜单元141具有长径为400μm、短径为200μm的椭圆柱的一部分形状，它们以节距300μm并行排列，椭圆的长轴垂直于光控制板14的板面。

在光控制板14的入射侧形成由许多凸部142和夹持凸部142的凹部143构成的凹凸形状141b。另外，凸部142上设有反射部144，凹部143成为让光透过的透射部。

凹部143的中心配置成从垂直于板面14S的法线方向看时与透镜单元141的顶点叠合的位置，其宽度为150μm。

凸部142设置成使得夹持凹部143的部分从凹部143的突出量为50μm，其宽度为150μm。

另外，光控制板14的厚度为350μm。

这里，凸部142从凹部143的突出量设为T，最好在5μm≤T≤60μm的范围。在后述的以印刷形成反射层144为前提的场合，突出量T的下限值是由能够不进行特别的掩模处理等而印刷的界限值确定的值。并且，由于若有来自凸部142的侧面142a的照明光入射，该光就直接以大出射角度出射(参照图10的光线D)，因此突出量T的上限值就取决于对这样的光的容许量范围。

图12通过凸部142从凹部143的突出量T表示发射亮度相对于出射角度的分布。图12中，曲线T1是凸部142的突出量为5μm时的情形，曲线T2是凸部142的突出量为30μm时的情形，曲线T3是凸部142的突出量为60μm时的情形，曲线14是凸部142的突出量为90μm时的情形，作为比较例，曲线P是多个截面形状为直角等边三角形的直角棱镜并行排列而成的板片的情形。

曲线T1～T3具有理想的分布：与比较例相比，出射角度小的范围的发射亮度高，而出射角度大的范围(不需要的范围)的发射亮度的提升则低于比较侧。再有，用于该曲线T1～T3的测定的光控制板14中，其反射层144均容易形成。

与此形成对照，用于曲线14的测定的光控制板14中，虽然其反射层144也容易形成，但是在出射角度大的范围(不需要的范围)内会发生与比较例相同程度的发射亮度提升。

这样，凸部142的突出量T最好在5μm≤T≤60μm的范围内。

反射层144形成在凸部142的入射侧表面，成为将照明光扩散反射的扩散反射面。本实施例的反射层144，以采用氧化钛的白色油墨作为颜料印刷在凸部142的入射侧表面上而形成。使用上述白油墨，不被反射的光就被扩散而透过，因此光的利用效率高。若该反射层144不采用白色油墨等的扩散反射面而设计成采用铝和银等的反射面，则总有一些光被吸收掉，光的利用效率不高。并且，若使用这些金属，还会因氧化而黑化或产生反射率降低的现象，为此还需要设置防护涂层等，从而成本会增加。因此，该反射层144最好采用白色油墨等的扩散反射面。

图10说明入射到光控制板14的光的行进方向。

如光线A及光线B所示，入射到凹部143的光以小出射角度(接近板面的法线方向的方向)出射。

另外，如光线C所示，朝向凸部142的入射侧的面而到达的光被反射层144反射，然后返回到光源侧被再利用。

再有，如光线D所示，入射到凸部142的侧面142a的光向不需要的大出射角度方向出射，但是如先前说明过的那样，凸部142的突出量T被限制在适当的范围，因此这样的光仅为少量，问题不大。

依据本实施例，在出射侧配置透镜单元141，在入射侧设置进行扩散反射的反射层144，因此即使与乳白板16叠合也能不发生牛顿环地将照明光在需要的范围内高效率地会聚。另外，光控制板14用同一材料一体成型，且入射侧和出射侧的表面积大致相等，因此实现了高的环境耐受性。而且，将光控制板14压出而一体成型，且在凸部142上以印刷方式形成反射层144，因此能够改善生产性。

实施例2

图11表示包含本发明的面光源装置的透射型显示装置的实施例2。

实施例2的光控制板24中，将实施例1的光控制板14的凸部142的形状作了改良而成为凸部242。因此，与前述的实施例1具有相同功能的部分均在附图标记的末尾采用相同符号，并适当省略重复的说明。

凸部242中，实施例1的凸部142处与凹部143的边界附近的棱线被修圆而成为平缓的曲面242b。并且，反射层244也在该曲面242b上形成。通过设置该曲面242b，能够将与实施例1的凸部142的侧面142a相当的部分大体上消除。而且，曲面242b中形成进行扩散反射的反射层244，另外由于其形状为曲面，如光线E所示，即使能够进入的光也不会如图10中光线D所示地进入，而是被反射层244扩散反射，将其一部分再利用。因此，能够进一步减少以不需要的大出射角度出射的光。

依据本实施例，设有曲面242b，其上设反射层244，因此能够进一步提高会聚率及光的利用效率。

(变形例)

本发明不限于以上说明的实施例，也可包括各种变形和变更，它们均属于本发明的范围内。

(1)各实施例中，以并行排列线光源而形成的面光源装置为例作了说明，但并不以此为限，例如，也可以是采用点光源的面光源装置。

(2)各实施例中，光控制板是将一种透镜单元在出射侧并行排列而成的板为例，但并不以此为限，也可以是将多种透镜单元组合而设置在出射侧。

(3)各实施例中，以配置一个光控制板在上下方向进行光的控制为例，但并不以此为限，例如，也可设置与进行上下方向光控制的光控制板相同的光控制板来进行左右方向的控制。

(4)各实施例中，若存在因受吸水性和导热性的影响而使光控制板变形的问题，则可设置成在入射侧的表面积为Si、出射侧的表面积设为So时满足0.8＜Si/So＜1.2的关系。满足上式就是使得受吸水性和导热性的影响的入射侧的表面积和出射侧的表面积大体上相等。因此，即使存在温度及湿度的变化，入射侧和出射侧受到大致相同的影响，从而不会仅在一个面上发生变形或翘曲等，能够提高其环境耐受性。

根据本发明，能够取得以下的效果。

(1)透镜单元的顶点和凹部的中央配置在从板面的法线方向看时相叠合的位置，凸部上有反射层形成，因此能够不发生牛顿环地将照明光在需要的范围内高效率地会聚，且能够改善其生产性。

(2)由于反射层将光扩散反射，光的利用效率提高，另外不需要保护涂层等，生产性得到改善。

(3)凸部自凹部的突出量为5μm以上60μm以下，能够减少朝不需要的方向出射的光，但还是能够容易地通过印刷来形成反射层。

(4)透镜单元和凸部及凹部被一体化成型，因此生产性良好，且能够提高环境耐受性。

(5)入射侧的表面积设为Si、出射侧的表面积设为So时，满足0.8＜Si/So＜1.2的关系，因此能够提高环境耐受性。

(6)凸部与凹部的边界附近的棱线形成为平缓的曲面，反射层也在棱线的曲面上形成，因此能够将向不需要的方向出射的光基本消除。

第3实施形态

本实施形态在图1至图6所示的第1实施形态中附加了以下的结构，其他部分与第1实施形态大致相同。

并且，相对于光控制板总面积的入射侧的透射部占有面积与第1实施形态大致相同。

将照明光在需要的范围内高效率地会聚、提高环境耐受性以及改善生产性之目的，通过将入射侧的形状设计成凹凸形状并将凹部设计成曲面得以实现。

实施例

图7表示本发明的包含面光源装置的透射型显示装置的实施例。

再有，包括图7在内的以下所示的各图均为示意图，为便于理解将各部分的大小、形状作了适当夸大。

本实施例中的透射型显示装置10设有LCD(Liquid Crystal Display)面板11、反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16，它是将LCD面板11上形成的图像信息通过从背面照明进行显示的装置。再有，将LCD面板11从背面照明的面光源装置10a由反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16构成。

LCD面板11由透射型的液晶显示元件形成，能够进行30英寸、800×600点的显示。LCD面板11将沿发光管13的长度方向的方向用作水平方向，将发光管13的排列方向用作垂直方向。

发光管13是形成背光的光源部13a的作为线光源的冷阴极管，本实施例中，以约75mm间隔等间隔并行排列6支。发光管13的背面设有反射板12。

反射板12设置在发光管13的与光控制板14相反的一侧(后侧)的整个面上，使得向后侧行进的照明光扩散反射朝向光控制板14方向(出射方向)，并具有使得入射光照度接近均匀的作用。

乳白板16是具有无指向性的光扩散特性的扩散板，配置在光控制板14的光源侧。

图8是表示光控制板14的透视图。

光控制板14是具有板面14S的、使得发光管13出射的光的亮度不匀降低并均匀化同时在所需的出射角度范围内将出射光会聚的透镜板。该光控制板14包括：设在出射侧的具有将光会聚并出射的许多透镜单元141的出射侧透镜部141a；以及设在入射侧的透射部143及反射部144。透镜单元141具有连续椭圆柱的一部分的形状，光控制板14的出射侧表面由许多透镜单元141并行排列而形成。透镜单元141的排列方向与发光管13的排列方向相一致(参照图7)。

本实施例的光控制板14用折射率1.49的透明PMMA(PolymethylMethacrylate：丙烯树脂)压出而一体成型。

用压出法进行光控制板14的成型可同时在两面赋型，能够改善生产性。另外，由于光控制板14的入射侧和出射侧由相同材料形成，吸水率和线膨胀系数成为相等。因此，即使有温度及湿度的变化，入射侧和出射侧的行为也基本相同，不会仅在一个面上发生变形或翘曲等，从而能够提高其环境耐受性。

再有，光控制板14并不限于PMMA材料，也可适当选用具有光透过性的其他热可塑性树脂。另外，光控制板14可通过采用紫外线固化树脂的称为紫外线成型的方法制作。

图13是将光控制板14用图8中箭头所示的51-52截面截取的剖视图。另外，图13中的上方成为出射侧。

在图13所示的截面中，透镜单元141具有长径为400μm、短径为200μm的椭圆柱的一部分形状，它们以节距300μm并行排列，该椭圆的长轴垂直于光控制板14的板面。

光控制板14的入射侧形成由许多凸部142和凸部142夹持的凹部143构成的凹凸形状141b。并且，凸部142上设有反射部144，凹部143成为让光透过的透射部。

凹部143配置在向板面14S的法线方向看时其中心与透镜单元141的顶点叠合的位置，其宽度为150μm，其形状成为向入射侧凸出的曲面形状。本实施例的凹部143的曲面形状是长径为100μm、短径为50μm的椭圆柱的一部分形状，该椭圆的长轴平行于光控制板14的板面。

凸部142设在凹部143夹持的部分，其从凹部143的顶点起始的突出量为50μm，其宽度为150μm。

另外，光控制板14的厚度是350μm。

这里，若设凸部142的从凹部143的顶点起始的突出量为T，则最好该量在5μm≤T≤60μm的范围。若以后述的印刷形成反射层144为前提，则突出量T的下限值由不进行特别的掩模处理等就能够印刷的界限值决定。至于突出量T的上限值，考虑到来自凸部142的侧面142a的照明光入射时直接以大出射角度出射，因此该值根据对这种光的容许量的范围加以确定。

反射层144形成在凸部142的入射侧表面，成为将照明光扩散反射的扩散反射面。本实施例的反射层144，通过以使用氧化钛的白色油墨作为颜料在凸部142的入射侧表面印刷来形成。使用上述白油墨，不被反射的光扩散而透过，因此可提高光的利用效率。若该反射层144不施加白色油墨等的扩散反射面而设置采用铝或银等的反射面，则就会有一些光被吸收掉，光的利用效率不好。另外，若使用这些金属，会因氧化而黑化或产生反射率降低的现象，必须设置用于防护的保护涂层等，成本会因此而增加。因此，该反射层144最好采用白色油墨等的扩散反射面。

这里，为了说明在凹部143的入射侧设置凸曲面形状的理由，举出凹部不是曲面形状而设计成与板面平行的平面的比较例。

图14说明入射到比较例的光控制板514的光的行进方向。

图14所示的比较例中，除了凹部为平面以外，其他部分与本实施例的光控制板14相同。

凹部543成为平面的场合，如光线A所示，以大的入射角入射到凹部543的两端附近(近凸部的位置)的光，不到达从所入射的凹部543在板面的法线方向上行进的位置上的某个透镜单元，而是到达其邻接透镜单元，以大于本来预定的方向的大出射角度出射。如光线A所示，为了使邻接透镜单元的出射光少，减薄板的厚度是有效的。但是板的厚度一旦减薄，就会出现制造上的困难，另外，环境耐受性也会恶化。因而，不减薄板的厚度，为了消除如光线A所示的行进光，本实施例的光控制板14中，将凹部143做成向入射侧突出的曲面形状。

图15说明本实施例的入射到光控制板14的光的行进方向。

光线B是以与图14所示的光线A相同的角度入射的光，但是由于凹部143做成向入射侧突出的曲面形状，光控制板14内中的光线的行进方向改变，在从入射的凹部向板面14S的法线方向行进的位置上的某个透镜单元141出射。而且，该光线的出射角度变小，光被更有效地会聚。

再有，本实施例的光控制板14的凹部143的曲面形状是椭圆柱的一部分形状，该椭圆的长轴在与光控制板14的板面平行的方向上。其理由是凹部143的中央附近的形状最好不给接近平行于板面14S的方向为在凹部的中央附近入射的光带来影响，而在接近凸部142的位置处曲率变大，从而抑制向不需要的方向出射的光，并将更多的向需要的方向的光会聚。换言之，凹部143的曲面形状优选成：其中央附近的切线与板面14S构成的角度小，在接近凸部142的位置的切线与板面14S构成的角度大。因此，凹部143的曲面形状不限于椭圆柱，例如，也可形成为：中央附近为与板面14S平行的平面，其两端附近为向入射侧突出的曲面。

图16表示本实施例的光控制板14和比较例的光控制板514的垂直方向中的亮度分布。另外，图16所示的亮度中，以比较例的光控制板514的出射角度的0度位置的亮度作为基准值，以相对于该基准值的比率(相对亮度)表示。

比较例的光控制板514在出射角度±50度附近存在不需要的亮度峰值，而本实施例的光控制板14已将这种情况消除。另外，由于在该不需要的方向(成为大出射角度的方向)出射的光被会聚到成为更小出射角度的方向，因此也能够提升出射角度0度附近的亮度。

依据本实施例，在出射侧配置透镜单元141，在入射侧设置进行扩散反射的反射层144，因此即使与乳白板16重叠也不会发生牛顿环，能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚。

并且，光控制板14用同一材料一体成型，且入射侧和出射侧的表面积大致相等，因此具有高的环境耐受性。而且，光控制板14通过压出成型而制成一体，且在凸部142上印刷反射层144而形成，从而能够改善生产性。

还有，凹部143的形状设计成包含向入射侧突出的曲面的形状，因此能够抑制在大出射角度方向出射而形成的不自然的亮度峰值，能够增加向需要的范围出射的光。

(变形例)

本发明并与限定于以上说明的实施例，各种变形和变更均属于本发明的范围内。

(1)本实施例中，以将线光源并行排列而成的面光源装置为例地作了说明，但并不以此为限，例如，也可以是采用点光源的面光源装置。

(2)本实施例中，光控制板是将一种透镜单元在出射侧并行排列的示例，但并不以此为限，也可以是将多种透镜单元在出射侧组合的配置。

(3)本实施例中，给出了将单个光控制板配置成可在上下方向进行光控制的示例，但并不以此为限，例如，也可以再设置一个与进行上下方向光控制的光控制板相同的光控制板进行左右方向的控制。

(4)本实施例中，若存在受到吸水性和导热性的影响而发生光控制板变形的问题，则可以设置成满足0.8＜Si/So＜1.2的关系，其中Si为入射侧的表面积，So为出射侧的表面积。满足上式就是使得受吸水性和导热性的影响的入射侧的表面积和出射侧的表面积大致相等。因此，即使有温度及湿度的变化，入射侧和出射侧也会受到大致相同的影响，不会仅在一个面上发生变形或翘曲等，能够提高其环境耐受性。另外，关于表面积的评价，例如，可以根据图13所示的截面形状所表现的形状进行评价。

根据本发明，可取得如下的效果。

(1)透镜单元的顶点和凹部的中央配置成从板面的法线方向看时处于相叠合的位置，凸部上形成反射层，凹部形成为包含向入射侧凸出的曲面的形状，从而能够不发生牛顿环地将照明光在需要的范围内高效率地会聚，且能够改善其生产性。另外，能够抑制向不需要的方向出射的光，且能够向需要的方向会聚更多的光。

(2)就凹部的曲面形状而言，其中央附近的切线与板面构成的角度小，凸部附近位置的切线与板面构成的角度大，因此能够不对入射到凹部的中央附近的光带来影响地抑制出射到不需要的方向的光，并在需要的方向上会聚更多的光。

(3)由于凹部的曲面形状是椭圆柱一部分的形状，因此能够不对入射到凹部中央附近的光带来影响地抑制向不需要的方向出射的光，并在需要的方向会聚更多的光。

(4)由于反射层将光扩散反射，因此能够提高光的利用效率，并且不需要保护涂层等，从而可改善生产性。

(5)凸部的从凹部的顶点起始的突出量是5μm以上60μm以下，因此减少了向不需要的方向出射的光，但还是能够容易地通过印刷来形成反射层。

(6)透镜单元和凸部及凹部被一体化成型，因此生产性良好，并能够提高环境耐受性。

(7)入射侧的表面积设为Si、出射侧的表面积设为So时满足0.8＜Si/So＜1.2的关系，因此能够提高环境耐受性。

第4实施形态

本实施形态中在图1至图6所示第1实施形态中附加了以下结构，其他部分与第1实施形态大体相同。

另外，相对于光控制板总面积入射侧透射部占有的面积也与第1实施形态大致相同。

本发明提供能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚且容易制造的光控制板及面光源装置之目的，通过将入射侧的形状设计成凹凸形状并在凹部设置反射层得以实现。

实施例

图17表示包含本发明的面光源装置的透射型显示装置的实施例。

另外，包括图17在内的以下所示各图均为示意图，为便于理解将各部分的大小、形状作了适当夸大。

本实施例中的透射型显示装置10设有LCD(Liquid Crystal Display)面板11、反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16，它是将LCD面板11上形成的图像信息从背面照明来进行显示的装置。再有，将LCD面板11从背面照明的面光源装置10a由反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16构成。

LCD面板11由透射型的液晶显示元件形成，能够进行30英寸、800×600点的显示。LCD面板11将沿着发光管13的长度方向的方向用作水平方向，将发光管13的排列方向用作垂直方向。

发光管13是形成面光源装置10a的光源部13a的作为线光源的冷阴极管，本实施例中以约75mm间隔等间隔地并行排列6支。发光管13的背面设有反射板12。

反射板12设置在发光管13的与光控制板14相反的一侧(后侧)的整个面上，将向后侧行进的照明光扩散反射，然后向光控制板14的方向(出射方向)行进，具有使入射光照度接近均匀的作用。

乳白板16是具有无指向性的光扩散特性的扩散板，配置在光控制板14的光源侧。

图18是表示光控制板14的透视图。

光控制板14具有板面14S，它是使得发光管13出射的光的亮度不匀降低并均匀化、同时在所需的出射角度范围内将出射光会聚的透镜板。该光控制板14包括：设在出射侧的、具有将光会聚并出射的许多透镜单元141的出射侧透镜部141a；以及设在入射侧的透射部142及反射部144。透镜单元141形成为连续椭圆柱的一部分的形状，光控制板14的出射侧表面由许多该透镜单元141并行排列而配置成。透镜单元141的排列方向与发光管13的排列方向相一致(参照图17)。

本实施例的光控制板14通过将折射率1.49的透明的PMMA(Polmethyl Methacrylate：丙烯树脂)压出成型而一体成型。

用压出法进行光控制板14的成型而同时在两面赋型，从而能够改善生产性。另外，由于光控制板14的入射侧和出射侧用相同材料形成，吸水率和线膨胀系数成为相等。因此，即使存在温度及湿度的变化，入射侧和出射侧的行为也基本相同，不会仅在一个面上发生变形或翘曲等，能够提高其环境耐受性。

还有，光控制板14的材料并不限于PMMA，也可适当选用具有光透过性的其他热可塑性树脂。另外，光控制板14也可通过采用紫外线固化树脂的称为紫外线成型的方法来制造。

图19是将光控制板14用图18中箭头所示的51-52截面截取的剖视图。再有，图19中的上方成为出射侧。

在图19所示的截面中，透镜单元141具有长径为400μm、短径为200μm的椭圆柱的一部分形状，它以节距300μm并行排列，椭圆的长轴垂直于光控制板14的板面。

在光控制板14的入射侧形成由许多凸部142和凸部142夹持的凹部143构成的凹凸形状141b。另外，凹部143内设有反射部144，凸部142成为让光透过的透射部。

凸部142配置成其中心从板面14S的法线方向看时位于与透镜单元141的顶点相叠合的位置，其宽度位150μm。

凹部143设置成在凸部142夹持的部分中从凸部142起始的深度D＝50μm，其宽度为150μm。

另外，光控制板14的厚度为300μm。

这里，凹部143的从凸部142起始的深度D优选为：5μm≤D≤60μm的范围。深度D的下限值(5μm)是由能够形成后述的反射层144的界限值确定的值。另外，深度D的上限值(60μm)是考虑到将从凸部142的入射面入射的需要光遮挡、视场角变窄、油墨干燥性变差、生产性变差等情况而确定的值。

反射层144在凹部143内形成，成为将照明光扩散反射的扩散反射面。本实施例的反射层144通过将采用氧化钛的白色油墨作为颜料残留在凹部143内、且不使之留在凸部142的表面来形成。使用上述的白油墨可将不被反射的光扩散透过，因此可提高光的利用效率。

若该反射层144不采用白色油墨等的扩散反射面，而设置成采用铝或银等的反射面，则会有一些光被吸收掉，光的利用效率不良。另外，使用这些金属时，会有因氧化而黑化或发生反射率降低的现象，需要设置用于防护的保护涂层等，成本会因此而增加。因此，该反射层144最好采用白色油墨等的扩散反射面。

反射层144形成时，使得只将白色油墨残留在凹部143内而不在凸部142的表面残留，在光控制板14的入射侧整个面上涂敷白色油墨后，可进行挤压(擦拭)。

图20(a)、(b)、(c)表示反射层144的形成方法的其他例。

图20(a)、(b)、(c)所示的反射层144的形成方法是不进行挤压的方法。首先，将只有反射层144形成前的光控制板14的形状的板成型(图20(a))。接着，只在与凸部142的板面平行的面(最突出的面)通过印刷来设置不沾油墨的疏水层145。该疏水层145的形成(分开涂敷)，由于凸部142的突出而能够简单地进行(图20(b))。最后，通过将板的入射侧的整个面浸入反射层用的油墨后再直接将板提升，在有疏水层145形成的部分就不会上油墨，而只在凹部143残留油墨。为了实现疏水性，可使用氟化乙烯树脂系的油墨。

再有，作为疏水层145所必需的疏水特性，最好表示水的接触角60度以上的疏水性。这里，水的接触角的评价方法采用JIS R3257的基板玻璃表面的润湿性试验方法中所述的静滴法。

这样，或者通过进行挤压，或者通过设置疏水层145，反射层144的形成不难实现。另外，由于能够按照凹部143的深度来调节反射层144的厚度，能够简单地增加反射层144的厚度，从而能够简单地提高反射层144的反射率。反射层的反射率依赖于层厚，以印刷形成反射层144的场合，为了保证高反射率，需要反复进行数回～数十回的印刷，这是不现实的。但是如本实施例所示，通过在凹部143内形成反射层144，就可简单地使高反射率得到保证。

图21说明入射到光控制板14的光的行进方向。

如光线A及光线B所示，入射到凸部142的光以小出射角度(与接近板面的法线方向的方向)出射。

并且，如光线C所示，到达反射层144的光被反射层144反射，然后返回到光源侧被再利用。

再有，如光线D所示，入射到凸部142后被反射层144的侧面阻挡的光，可能向不需要的方向反射。该现象在反射层144增加了厚度时发生。若会因如光线D那样的光造成恶劣影响，则可将凹部的宽度尺寸设置成出射侧的宽度比入射侧的宽度窄。

图22(a)、(b)表示一例具有出射侧的宽度比入射侧的宽度窄的凹部的光控制板。

图22(a)所示的例是在截面形状成为约一半椭圆柱的形状的凹部中形成反射层144A的光控制板14A。

图22(b)所示的例是在截面形状成为大致的梯形形状的凹部中形成反射层144B的光控制板14B。

如图22(a)、(b)所示，凹部的宽度尺寸设计成出射侧的宽度比入射侧的宽度窄，从而即便是接近反射层144A、反射层144B而倾斜入射的光线E、光线F等光线也能出射，而不会被反射层144A、反射层144B的侧面阻挡。

(变形例)

本发明并不限于以上说明的实施例，可能存在各种变形和变更，它们也同样属于本发明的范围。

(1)本实施例中，以并行排列线光源而形成的面光源装置为例作了说明，但并不以此为限，例如，也可为采用点光源的面光源装置。

(2)本实施例中，示出一例将一种透镜单元在出射侧并行排列的光控制板，但并不以此为限，也可将多种透镜单元在出射侧组合配置。

(3)本实施例中，给出了将光控制板配置成能够进行上下方向的光控制的示例，但并不以此为限，例如，也可再配置一个与进行上下方向的光控制的光控制板相同的光控制板来进行左右方向的光控制。

根据本发明，可取得如下的效果。

(1)透镜单元的顶点和凸部的中央配置在从板面的法线方向看时相叠合的位置，由于凹部中形成了反射层，能够将照明光在需要的范围内高效率地会聚，且能够容易地制造。

(2)由于反射层将光扩散反射，因此光的利用效率高，另外，由于不需要保护涂层等，能够提高生产性。

(3)由于凹部的从凸部起始的深度为5μm以上60μm以下，能够容易地进行反射层的形成。而且，能够容易地增加反射层的厚度，从而容易形成高反射率的反射层。

(4)由于透镜单元和凸部及凹部一体化成型，因此生产性良好，且环境耐受性高。

(5)由于凹部出射侧的宽度比入射侧窄，即使是在接近反射层的位置处入射到凸部的光，也能够不被反射层阻挡地出射，能够将光高效率地会聚。

(6)由于在凸部形成了疏水层，即使不进行挤压等处理也容易仅在凹部形成反射层。

第5实施形态

本实施形态在图1至图6所示的第1实施形态中附加了以下的结构，其他部分与第1实施形态大致相同。

另外，相对于光控制板总面积的入射侧透射部占有面积也与第1

实施例大致相同。

将照明光在需要的范围内高效率地会聚、提高环境耐受性并改善生产性之目的，通过将入射侧的形状设计成凹凸形状并将凸部设计成曲面得以实现。

实施例

图17表示包含本发明的面光源装置的透射型显示装置的实施例。

再有，包括图17在内的以下所示的各图是示意图，为便于理解，对各部分的大小、形状作了适当夸大。

本实施例中的透射型显示装置10设有：LCD(Liquid CrystalDisplay)面板11、反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16，它是将LCD面板11上形成的图像信息从背面照明而进行显示的装置。另外，将LCD面板11从背面照明的面光源装置10a，由反射板12、发光管13、光控制板14、乳白板16构成。

LCD面板11由透射型的液晶显示元件形成，能够进行30英寸、800×600点的显示。LCD面板11将沿着发光管13的长度方向的方向用作水平方向，将发光管13的排列方向用作垂直方向。

发光管13是形成背光10a的光源部13a的线光源的冷阴极管，本实施例中，以约75mm间隔等间隔地并行排列6支。发光管13的背面设有反射板12。

反射板12设置在发光管13的与光控制板14相反的一侧(后侧)的整个面上，将向后侧行进照明光扩散反射而朝向光控制板14方向(出射方向)，并具有使入射光照度接近平均的作用。

乳白板16是具有无指向性的光扩散特性的扩散板，配置在光控制板14的光源侧。

图18是表示光控制板14的透视图。

光控制板14具有板面14S，它是使得发光管13出射的光的亮度不匀降低而均匀化、同时在所需的出射角度范围内将出射光会聚的透镜板。该光控制板14包括：具有设在出射侧的、将光会聚后出射的许多透镜单元141的出射侧透镜部141a；以及设在入射侧的透射部142及反射部144。透镜单元141形成为连续椭圆柱的一部分的形状，光控制板14的出射侧表面由许多该透镜单元141并行排列而成。透镜单元141的排列方向与发光管13的排列方向相一致(参照图17)。

本实施例的光控制板14通过用折射率1.49的透明FMMA(Polmethyl Methacrylate：丙烯树脂)的压出成型而一体成型。

这样，通过用压出法进行光控制板14的成型而同时在两面赋型，能够改善生产性。另外，由于光控制板14的入射侧和出射侧采用相同材料形成，其吸水率和线膨胀系数成为相等。因此，即使存在温度及湿度的变化，入射侧和出射侧的行为也基本相同，不会仅在一个面上发生变形或翘曲等，从而能够提高其环境耐受性。

另外，光控制板14并不限于PMMA材料，也可适当选用具有光透过性的其他热可塑性树脂。另外，光控制板14也可用紫外线固化树脂或电离射线固化树脂等的光固化树脂制作。

图23是将光控制板14用图18中箭头所示的S1-S2截面截取的剖视图。另外，图23中的上方为出射侧。

在图23所示的截面中，透镜单元141具有长径为400μm、短径为200μm的椭圆柱的一部分形状，它们以节距300μm并行排列，该椭圆的长轴垂直于光控制板14的板面。

在光控制板14的入射侧形成由许多凸部142和将凸部142夹持的凹部143构成的凹凸形状。并且，凹部143内设有反射部144，凸部142成为让光透过的透射部。

凸部142的中心配置在从板面14S的法线方向看时与透镜单元141的顶点叠合的位置，其宽度为150μm，其形状成为向入射侧凸起的曲面形状。本实施例的凸部142的曲面形状是长径为100μm、短径为50μm的椭圆柱的一部分形状，该椭圆的长轴方向与光控制板14的板面平行。

凹部143设置成：在将凸部142夹持的部分从凸部142的顶点到除去反射层144后的凹部143的底面的深度为50μm，其宽度为150μm。

另外，光控制板14的厚度是350μm。

这里，从凸部142的最突出的位置(顶点)到将反射层144除去后的凹部143的底面的深度最好在5μm≤D≤60μm的范围。深度D的下限值(5μm)是由能够形成后述的反射层144的界限值确定的值。另外，深度D的上限值(60μm)是为了不使从凸部142的入射面入射的需要光被遮挡、不使视场角变窄以及不使油墨的干燥恶化、生产性恶化而确定的值。

反射层144在凹部143内形成，成为将照明光扩散反射的扩散反射面。本实施例的反射层144这样形成：仅将采用氧化钛的白色油墨作为颜料残留在凹部143内，而不在凸部142的表面残留。使用上述白色油墨，由于不反射光被扩散透过，能够提高光的利用效率。

若该反射层144不设成白色油墨等的扩散反射面而设为采用铝或银等的反射面，总会有一部分光被吸收掉，光的利用效率变差。另外，若使用这些金属，会产生因氧化而黑化或反射率降低的现象，需要设置用于防护的保护涂层等，成本会因此而增加。因此，该反射层144最好设计成白色油墨等的扩散反射面。

反射层144形成时，为了只将白色油墨残留在凹部143内而不在凸部142的表面残留，可在光控制板14的入射侧整个面上涂敷白色油墨后进行挤压(擦拭)。

图24(a)、(b)、(c)表示反射层144的形成方法的其他例。

图24(a)、(b)、(c)所示的反射层144的形成方法是不进行挤压的方法。首先，将反射层144形成前的仅有光控制板14的形状的板成型(图24(a))。接着，仅在与凸部142的板面平行的面(最突出的面)上以印刷方式设置不沾油墨的疏水层145。该疏水层145的形成(分开涂敷)由于凸部142之突出而变得简单(图24(b))。最后，将板的入射侧的整个面浸入反射层用的油墨，然后直接向上提升，从而在有疏水层145形成的部分不会残留油墨，仅在凹部143残留油墨。为了实现疏水性，可使用氟化乙烯树脂系的油墨。

再有，作为疏水层145所需要的疏水特性，最好能显示水的接触角60度以上的疏水性。这里，水的接触角的评价方法按照JIS R3257的基板玻璃表面的润湿性试验方法中所述的静滴法进行。

这样，或者通过挤压或者通过设置疏水层145，可容易地形成反射层144。另外，反射层144的厚度能够按照凹部143的深度进行调节，能够简单地将反射层144的厚度增加，从而能够简单地提高反射层144的反射率。反射层的反射率依赖于其层厚，若以印刷方式形成反射层144，为了保证高反射率需要数回～数十回地反复进行印刷，这是不现实的。但是如本实施例所示，通过在凹部143内形成反射层144，能够简单地保证高反射率。

这里，为了说明将凸部142的入射侧设置成凸曲面形状的理由，举出凸部不设为曲面形状而设为与板面平行的平面的比较例。

图25说明入射到比较例的光控制板514的光的行进方向。

图25所示的比较例中，除了凸部形成为平面之外，其他部分与本实施例的光控制板14相同。

若凸部542形成为平面，如光线A所示，以大入射角入射到凸部542的光，不会到达位于从入射的凸部542沿板面的法线方向行进的位置的某个透镜单元，而是到达其邻接透镜单元，超出本来预定的方向以大出射角度出射。如光线A所示，为了减少从邻接透镜单元出射的光，将板的厚度减薄是有效果的。但是板的厚度一旦被减薄，制造上就会发生困难，并且环境耐受性也会恶化。因而，为了即便不减薄板的厚度，也能消除如光线A所示的行进光，本实施例的光控制板14中，将凸部142设计成向入射侧突出的曲面形状。

图26说明本实施例的入射到光控制板14的光的行进方向。

光线B是以与图25所示的光线A相同的角度入射的光，但是由于凸部142成为向入射侧突出的曲面形状，光控制板14内中的光线的行进方向改变，从入射的凸部开始沿板面14S的法线方向行进的位置处的某个透镜单元141出射。而且，该光线的出射角度变小，从而将光更有效地会聚。

再有，本实施例的光控制板14的凸部142的曲面形状是椭圆柱的一部分形状，其长轴设置成与光控制板14的板面14S平行的方向。其理由是凸部142的中央附近的形状是与板面14S差不多接近平行，这对于使得凸部的中央附近入射的光不受影响是理想的；而在接近凹部143的位置处曲率变大，从而能够抑制向不需要的方向出射的光，这对于在需要的方向会聚更多的光是理想的。换言之，凸部142的曲面形状最好是：其中央附近的切线与板面14S构成的角度小，在接近凹部143的位置的切线与板面14S构成的角度大。因此，凸部142的曲面形状并不限于椭圆柱，例如，也可形成为中央附近是与板面14S平行的平面而其两端附近向入射侧突出的曲面。

图27表示采用本实施例的光控制板14和比较例的光控制板514的面光源装置的垂直方向中的亮度分布。另外，图27所示的亮度以比较例的光控制板514的出射角度0度位置的亮度作为基准值，并以相对于该基准值的比率(相对亮度)示出。

比较例的光控制板514会在出射角度±50度附近造成不需要的亮度峰值，而本实施例的光控制板14将这种现象消除。另外，这种在不需要的方向(成为大出射角度的方向)出射的光被会聚到成为更小的出射角度的方向，因此也能够提高出射角0度附近的亮度。

依据本实施例，在出射侧配置透镜单元141并在入射侧形成凹凸形状，并将凸部142设计成曲面，因此即使与乳白板16重叠也能够不发生牛顿环地将照明光在需要的范围内高效率地会聚。

另外，光控制板14采用同一材料一体成型，且在两面设置透镜形状等的凹凸形状，从而能够使得入射侧和出射侧的表面积成为接近的值，因此能够实现高的环境耐受性。而且，光控制板14通过压出成型而一体成型，并在凹部143形成反射层144，因此能够改善生产性。

还有，凸部142的形状设计成包含向入射侧突出的曲面的形状，因此能够抑制在大出射角度方向出射而产生的不自然的亮度峰值，可使得向需要的范围出射的光增加。

(变形例)

本发明不限定于以上说明的实施例，可以有各种变形和变更，它们也同样属于本发明的范围内。

(1)本实施例中，以将线光源并行排列而成的面光源装置为例作了说明，但并不以此为限，例如，也可为采用点光源的面光源装置。

(2)本实施例中，光控制板表示为将一种透镜单元在出射侧并行排列而成，但并不以此为限，也可配置成由多种透镜单元在出射侧组合而成。

(3)本实施例中，给出一例配置一个光控制板进行上下方向的光控制的情况，但并不以此为限，例如，也可再配置一个与进行上下方向的光控制的光控制板相同的光控制板进行左右方向的控制。

(4)本实施例中，若存在因吸水性和导热性的影响而造成光控制板的变形的问题，则可将入射侧的表面积Si、出射侧的表面积So设定为满足0.8＜Si/So＜1.2的关系。满足上式就是使受吸水性和导热性的影响的入射侧的表面积和出射侧的表面积成为大致相等。因此，即使有温度及湿度的变化，也能使入射侧和出射侧受到大致相同的影响，不会仅在一个面上发生变形或翘曲等，能够提高其环境耐受性。另外，表面积的评价，例如，可根据图23所示的截面形状所呈现的形状进行评价。

根据本发明，可取得如下的效果。

(1)透镜单元的顶点和凸部的中央配置在从板面的法线方向看时相叠合的位置，在凹部中形成反射层，凸部形成为包含向入射侧突出的曲面的形状，因此能够不发生牛顿环地将照明光在需要的范围内高效率地会聚，且能够改善其生产性。另外，能够抑制向不需要的方向出射的光，并能够在需要的方向会聚更多的光。

(2)凸部的曲面形状形成为在其中央附近的切线与板面构成的角度小，在凹部附近的位置的切线与板面构成的角度大，因此，对于在凸部的中央附近入射的光没有影响，但能够抑制向不需要的方向出射的光，在需要的方向会聚更多的光。

(3)凸部的曲面形状是椭圆柱的一部分形状，因此对于在凸部的中央附近入射的光没有影响，但能够抑制向不需要的方向出射的光，能够在需要的方向会聚更多的光。

(4)由于反射层将光扩散反射，光的利用效率提高。另外，为了扩散反射而使用的白色油墨不易受到因氧化带来的恶劣影响，因此不需要设置保护涂层等，能够提高生产性。

(5)从凸部的最突出的位置起始到除掉反射层后的凹部的底面的深度是5μm以上60μm以下，使得向不需要的方向出射的光减少，依然容易以印刷方式来形成反射层。

(6)由于透镜单元和凸部及凹部为一体化成型，具有良好的生产性，另外，能够提高环境耐受性。

(7)由于入射侧的表面积Si、出射侧的表面积So满足0.8＜Si/So＜1.2的关系，能够提高环境耐受性。

Claims (32)

1.设在包含光源部的直下型面光源装置中的、具有将来自光源部的光均匀化和/或使之会聚的板面的光控制板，其特征在于，

设有：具有向出射侧突出而配置的多个透镜单元的出射侧透镜部；

设于入射侧的透射部；以及

占有入射侧的透射部以外的区域的反射部，

透射部让来自光源部的光透过，而反射部使来自光源部的光反射，

这些透射部和反射部交互配置，从垂直于入射侧的板面的方向看时，透射部光占控制板总面积中40％～60％的面积。

2.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述出射侧透镜部的透镜单元的排列节距P、从上述透射部的表面到上述出射侧透镜部的透镜单元顶点的厚度t和形成光控制板的材料的折射率的平均值n，满足如下关系：

sin^-1(1/n)≤tan^-1(P/t)。

3.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述出射侧透镜部的透镜单元由其长轴垂直于板面的椭圆柱的一部分或其长轴垂直于板面的旋转椭圆体的一部分而形成。

4.权利要求3所述的光控制板，其特征在于，

上述出射侧透镜部的透镜单元的长径是短径的1.5倍以上3.0倍以下。

5.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述透射部中形成具有向入射侧突出的透镜形状的入射侧透镜部。

6.权利要求5所述的光控制板，其特征在于，

上述出射侧透镜部的透镜单元的排列节距P、从上述透射部的表面到上述出射侧透镜部的透镜单元顶点的厚度t、形成光控制板的材料的折射率的平均值n、上述入射侧透镜部的高度h、上述透射部的端部中的上述入射侧透镜部的透镜表面的切线与板面构成的角度θ和上述开口率R满足如下关系：

sin^-1(1/n)-θ≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/(t-h)}。

7.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述出射侧透镜部的透镜单元的排列节距P、从上述透射部的表面到上述出射侧透镜部的透镜单元顶点的厚度t、形成光控制板的材料的折射率的平均值n和上述开口率R满足如下关系：

sin^-1(1/n)≤tan^-1{(2-R)×0.5×P/t)}。

8.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述反射部比上述透射部更向入射侧突出。

9.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述反射部以印刷或转印方式形成。

10.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

在入射侧设有由多个凸部和将上述凸部夹持的多个凹部构成的凹凸形状，

上述透镜单元的顶点和上述凹部的中央配置在从垂直于板面的方向看时相叠合的位置，

反射层形成在凸部。

11.权利要求10所述的光控制板，其特征在于，

上述凸部的从上述凹部起的突出量是5μm以上60μm以下。

12.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述反射层将光扩散反射。

13.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述透镜单元和上述凸部及上述凹部一体化成型。

14.权利要求1所述的光控制板，

入射侧的表面积Si和出射侧的表面积So满足如下关系：

0.8＜Si/So＜1.2。

15.权利要求10所述的光控制板，其特征在于，

上述凸部与上述凹部之间的边界附近的棱线形成为平缓的曲面，

上述反射层也在上述棱线的曲面上形成。

16.权利要求10所述的光控制板，其特征在于，

上述凹部形成为包含向入射侧突出的曲面的形状。

17.权利要求16所述的光控制板，其特征在于，

上述凹部的曲面形状是，其中央附近的切线与板面构成的角度小，上述凸部附近位置处的切线与板面构成的角度大。

18.权利要求16所述的光控制板，其特征在于，

上述凹部的曲面形状是椭圆柱之一部分的形状。

19.权利要求1所述的光控制板，其特征在于，

上述透镜单元的顶点和上述凸部的中央配置在向垂直于板面的方向看时相叠合的位置，

反射层形成在凹部。

20.权利要求19所述的光控制板，其特征在于，

上述凹部的从上述凸部起的深度是5μm以上60μm以下。

21.权利要求19所述的光控制板，其特征在于，

上述凹部形成为其出射侧的宽度比入射侧窄。

22.权利要求19所述的光控制板，其特征在于，

上述凸部上形成疏水层。

23.权利要求19所述的光控制板，其特征在于，

上述凸部形成为包含向入射侧突出的曲面的形状。

24.权利要求23所述的光控制板，其特征在于，

上述凸部的曲面形状是其中央附近的切线与板面构成的角度小，上述凹部附近位置的切线与板面构成的角度大。

25.权利要求23所述的光控制板，其特征在于，

上述凸部的曲面形状是椭圆柱之一部分的形状。

26.将透过型显示部从背面照明的面光源装置，

设有具有多个光源的光源部；以及

具有将来自光源部的光均匀化和/或使之会聚的板面的光控制板，

光控制板设有：

具有向出射侧突出而配置的多个透镜单元的出射侧透镜部；

设于入射侧的透射部；以及

占据入射侧的透射部以外的区域的反射部，

透射部使来自光源部的光透过，反射部使来自光源部的光反射，

这些透射部和反射部交互配置，从垂直于入射侧的板面的方向看，透射部占有光控制板总面积中40％～60％的面积。

27.权利要求26所述的面光源装置，其特征在于，

上述光控制板主要控制使用状态中的上述透过型显示部的画面的上下方向的光。

28.权利要求26所述的面光源装置，其特征在于，

还包括具有光扩散作用的扩散板。

29.权利要求28所述的面光源装置，其特征在于，

还包括主要在与上述光控制板主要的光控制方向垂直的方向上控制光的第2光控制板。

30.权利要求29所述的面光源装置，其特征在于，

面光源装置所包含的板中的至少1块中被添加赋予光扩散效果的颗粒。

31.权利要求26所述的面光源装置，其特征在于，

在比上述光控制板更靠近上述光源的一侧设有其刚性高于上述光控制板的高刚性板。

32.权利要求31所述的面光源装置，其特征在于，

上述光控制板在其反射部中与上述高刚性板接合。

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