TWI507784B - 照明裝置、顯示裝置 - Google Patents

Description

照明裝置、顯示裝置

本發明主要係有關於用於照明光路控制之照明裝置及顯示裝置。詳細說明之，係有關於具有製程比以往簡單化而且實現高效率、高亮度之導光體之邊光方式的照明裝置及具有照明裝置的顯示裝置。

最近由液晶電視所代表的平板顯示器等，主要採用正下型方式的照明裝置中、與邊光方式的照明裝置。在正下型方式的照明裝置，將複數個冷陰極管或LED(Light Emitting Diode)規則地配置於面板的背面，作為光源。在液晶面板等之影像顯示元件與光源之間，採用使用光散射性強的擴散板，以免光源之冷陰極管或LED被辨認出來的構造。

另一方面，邊光方式的照明裝置係將複數個冷陰極管或LED配置於被稱為導光板之透光性板的端面(入射面)。一般，在位於與導光板之射出面(與影像顯示元件相對向的面)係相反側的面(光偏向面)，形成將從導光板之端面所射入的光高效率地導向射出面的光偏向元件。現在，作為形成於光偏向面之光偏向元件的構造，一般已知白色墨水被印刷成線狀或點狀的構造(例如，日本特開平1-241590號公報、日本特開平3-6525號公報)。

在導光板中，因為光源配置於透明板的端面，所以在光源附近之區域進行導光的光量多，在遠離光源之區域進行導光的光量相對地變少。因此，藉由以在接近光 源的位置係光偏向元件之密度(每單位面積之光偏向元件的個數)變低，而且在遠離光源之位置其密度變高的方式配置光偏向元件，設計從射出面均勻地射出光的導光板。在日本特開平3-6525號公報，關於光偏向元件之疏密配置方法(藉由調整光偏向元件之大小、位置、形狀或密度等，配置光偏向元件的方法)，記載在改變光偏向元件之大小下以固定間距配置的方法，或不改變光偏向元件之大小而逐漸改變配置間距的方法。以現在之印刷方式所製作之導光板大部分係採用一面改變光偏向元件之大小一面以固定間距配置的方法所製造。可是，因為射入白色點的光係大致無控制地被擴散反射，所以射出效率低。又，亦不能忽略白色墨水所造成之光吸收。

因此，在最近，提議藉噴墨法將微透鏡形成於導光板之光偏向面的方法或藉雷射剝蝕法形成光偏向元件的方法等。與白色墨水相異，因為利用導光板的樹脂與空氣之折射率差所造成的反射、折射、透過，所以光吸收係幾乎不會發生。因此，可得到光射出效率比白色墨水高的導光板。

可是，藉噴墨法或雷射剝蝕法之光偏向元件的形成係與白色墨水之印刷一樣，因為在進行平板成形後，以別的步驟形成導光板，所以製作步驟數並不會減少。反而，藉由噴墨法或雷射剝蝕法之步驟係週期時間比白色墨水之印刷步驟更長、又設備之起始費用高等高成本的問題。

因此，亦提議在藉射出成形法或擠壓成形法形成導 光板，並對光偏向元件進行射出成形時、擠壓成形時直接賦形的方法(例如，日本特開2000-89033號公報)。因為與導光板之成形時亦同時形成光偏向元件，所以步驟數減少，而可實現低成本化。可是，在局部地變更光偏向元件的密度並配置光偏向元件時，難如上述之印刷方式的導光板般逐漸改變光偏向元件的大小，因此，採用藉由不改變光偏向元件的大小而逐漸改變配置間距，局部地調整光偏向元件之密度(調整疏密)的方法的情況較多。

可是，逐漸改變光偏向元件之配置間距的方法係必須在光偏向面內改變二方向的配置間距，配置設計及根據配置設計的模具製作變得很複雜。為了使配置設計變得容易，在採用將二方向中一方向(與導光板之入射面平行的方向：X方向)的配置間距設為定值，而僅改變另一方(與導光板之入射面正交的方向：Y方向)之配置間距的方法的情況，發生如下所示的問題。即，在以光源附近的疏區域(光偏向元件之密度低的區域)為基準決定X方向之間距的情況時，因為X方向的間距變大，所以在遠離光源的密區域無法充分提高密度，而從導光板之射出面所射出的光量就減少。另一方面，在以遠離光源的密區域(光偏向元件之密度高的區域)為基準決定X方向之間距的情況，因為X方向的間距變小，所以在光源附近的疏區域必須使Y方向的間距變大。於是在疏區域的光偏向元件被排列於與X方向平行的直線上而被辨認出來。

在日本特開2003-43266號公報，揭示形成在X方向、 Y方向都以固定間距配置點(光偏向元件)的帶狀區域，並將光偏向元件之密度高的帶狀區域配置於遠離光源的位置之光偏向元件的形成方法。可是，在採用這種配置的情況下，因為在帶狀區域內光偏向元件係固定地配置，所以在帶狀區域內之接近光源處與遠離處所射出之光量發生差異，而被辨認出帶狀區域的界線。為了解決此問題，需要使帶狀區域之Y方向的寬度小儘量小至無法被人眼所辨認，結果，帶狀區域的個數變得龐大，而無法使配置設計及根據配置設計的模具製作變得簡單。

又，在藉由將光偏向元件之X方向的配置間距設為定值，並變更Y方向的配置間距，而局部調整光偏向元件之密度(調整疏密)，來配置光偏向元件的情況時，亦發生另一個課題。第14A圖及第14B圖表示在構成導光板之側端面中彼此位於相反側之2個側端面，配置一個或複數個光源，在X方向固定地配置光偏向元件，僅在Y方向局部地調整光偏向元件之密度(調整疏密)，來對光偏向元件產生圖案(產生疏密圖案)之情況的面內亮度分布。從端面所射入之光在導光板內擴大成放射狀，由於複數個光源之重疊的影響或在未配置光源之端面之光的反射或漏光等的影響，在面內左右發生三角形之亮度低的區域G。

發生上述之暗的區域D係在面照明上不佳。因此，以往之導光板難在X方向以固定間距配置光偏向元件，而需要增加局部地產生之暗部區域之光偏向元件等的設計，而使光偏向元件之配置設計變得複雜。

本發明係為了解決如上述所示之以往的問題而開發的，目的在於提供一種具有可比以往更易於製作而且亮度均勻性高、射出效率高之導光體的照明裝置及使用照明裝置的顯示裝置。

本發明係為了解決上述的問題，而講求如以下所示的手段。

本發明之第1形態的照明裝置係具有：透光性的導光體，其係具有第1主面、位於與該第1主面係相反側的第2主面、及連接該第1主面與該第2主面之4個側端面，該4個側端面的至少一個是入射面；複數個光源，係在該入射面所延伸之第1方向設置成面臨該入射面；複數個光偏向元件，係獨立地設置於該第1主面，使從該入射面射入且在該導光體內進行導光的光朝向該第2主面偏向，並具有凹狀或凸狀的點形狀；及光路控制元件，係設置於該第2主面，並在與該第1方向大致正交的第2方向延伸，用以限制在該導光體內部進行導光之光的光路。表示每單位面積之該光偏向元件存在之個數的光偏向元件密度D係隨著在該第2方向從該入射面至配置該光偏向元件之位置的距離增大而增大；該光偏向元件的配置圖案係在該第2方向被分割成複數個區域；在一個區域內，在該第1方向之該光偏向元件的排列間距係大致定值，而在該第2方向之該光偏向元件的排列間距係以愈遠離該入射面愈小的方式變化；在該複數個區域間，在該第1方向之該光偏向元件的排列間距係不連續地變化，而且愈遠離該 入射面的該區域愈小；在該第2方向之該光偏向元件的排列間距係在該區域間不連續地變化，而且接近該入射面之第1區域的該排列間距係比遠離該入射面之第2區域的該排列間距更小。

若依據本發明之第1形態的照明裝置，因為形成於導光板的第1主面之光偏向元件係配置成從入射面至配置光偏向元件之位置的距離愈增大而光偏向元件密度D愈增大，所以可得到面整體均勻地發光的照明裝置。進而，因為在第2主面形成在Y方向(第2方向)所延伸的光路控制元件，所以可抑制局部性之明暗部之發生，得到面整體均勻地發光的照明裝置。又，因為光偏向元件的配置圖案係在Y方向被分割成複數個區域，並在各區域內規定成X方向的排列間距係定值，Y方向的排列間距係具有調整光偏向元件之密度的疏密圖案，所以在各區域內亦可均勻地發光。而且，在各區域間之光偏向元件的配置係被設定成遠離光源的區域之X方向的配置間距比接近光源的區域之X方向的配置間距小。進而，被設定成相對於遠離光源的區域之Y方向的配置間距，接近光源的區域之Y方向的配置間距較小。因此，可易於製作一面防止光偏向元件被辨認出一面提高導光體之射出效率的配置。

在本發明之第1形態的照明裝置，表示每單位面積之該光偏向元件存在之個數的光偏向元件密度D係主要藉第1函數F(y)與第2函數S(y)之2個函數的相加來表示根據從該入射面至設置該光偏向元件之位置的距離y之密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)；該第1函數F(y)係相對該距 離y單調遞減；該第2函數S(y)係在相對該距離y重複減少增加數次下，各週期之最大振幅的絕對值係單調遞減較佳。

即，本發明之第1形態的照明裝置係具有：透光性的導光體，其係具有第1主面、位於與該第1主面係相反側的第2主面、及連接該第1主面與該第2主面之4個側端面，該4個側端面的至少一個是入射面；複數個光源，係在該入射面所延伸之第1方向設置成面臨該入射面；複數個光偏向元件，係獨立地設置於該第1主面，使從該入射面射入且在該導光體內進行導光的光朝向該第2主面偏向，並具有凹狀或凸狀的點形狀；及光路控制元件，係設置於該第2主面，並在與該第1方向大致正交的第2方向延伸，用以限制在該導光體內部進行導光之光的光路。表示每單位面積之光偏向元件存在之個數的光偏向元件密度D係主要藉第1函數F(y)與第2函數S(y)之2個函數的相加來表示根據從入射面至設置光偏向元件之位置的距離y之密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)；該第1函數F(y)係相對距離y單調遞減；該第2函數S(y)係在相對距離y重複減少增加數次下，各週期之最大振幅的絕對值係單調遞減。

若依據本發明之第1形態的照明裝置，因為在導光體的第2主面形成在Y方向所延伸的光路控制元件，所以可抑制局部性之明暗部之發生，得到面整體均勻地發光的照明裝置。而且，配置於第1主面之光偏向元件之密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)係藉相對從入射面至配置光偏 向元件之位置的距離y單調遞減之第1函數F(y)與重複減少增加之第2函數S(y)之的相加所表示，各週期之最大振幅的絕對值係單調遞減。因此，可得到一面保持面整體之亮度均勻性，一面局部性地提高亮度的照明裝置。

在本發明之第1形態的照明裝置，將該距離y的最大值設為Ymax，在0<y/Ymax<0.9之範圍內，該第1函數F(y)之微分值dF(y)/dy的變動量係該微分值dF(y)/dy之平均值的2倍以下較佳。

藉此，可將面整體之亮度均勻性抑制至所要之範圍。

在本發明之第1形態的照明裝置，將從該入射面至位於與該入射面係相反側之側端面的距離設為L，該第2函數S(y)之減少增加的重複週期係0.7×L/2.5~1.2×L/2.5之範圍內較佳。

藉此，可一面保持面整體之亮度均勻性，一面將亮度的尖峰值位置設定於面中心。

在本發明之第1形態的照明裝置，在將該第2函數S(y)之微分值dS(y)/dy成為0的位置設為yλi(i=1、2、…、n)時，滿足0.01×F(yλi)<|S(yλi)|<0.1×F(yλi)較佳。

藉此，可與面整體之亮度均勻性同時使複數個局部性提高亮度的區域之亮度的不均變小。

在本發明之第1形態的照明裝置，將在垂直於該第1主面且與該第1方向平行的面剖開該光偏向元件時之截面形狀的切線、與該第1主面所構成之最大角度設為θd，將在垂直於該第1主面且與該第1方向平行的面剖開該 光路控制元件時之截面形狀的切線、與該第1主面所構成之最大角度設為θL，將該導光體的折射率設為n時，該光路控制元件之最大角度θL係滿足以下之數學式(1)的範圍較佳。

若依據本發明之第1形態的照明裝置，將在形成於導光體之第2主面的光路控制元件之截面形狀的最大切線角度θL設定於數學式(1)之範圍，並控制導光體內部之光的行進路線，藉此，可得到面整體之亮度均勻性提高，而且朝向面之正面方向高效率地發光的照明裝置。

本發明之第1形態的照明裝置係具有設置於與該導光體之該第1主面相對向之位置的反射片較佳。藉此，藉由使從導光體之第1主面向外側所漏出的光再向導光體射入，而光的利用效率提高。

本發明之第1形態的照明裝置係具有設置於與該導光體之該第2主面相對向的位置之至少一片以上的透過性光學片較佳。本發明之第1形態的照明裝置，係藉構成導光體之光偏向元件與與光路控制元件控制射出光，但是為了進而得到所要之亮度或擴散性，亦可具有透過性光學片。在想聚光以提高亮度的情況，例如亦可配置代表稜鏡片之聚光片。或者，在想使從導光體所射出之射出光擴散，以擴大視野的情況，亦可配置擴散片或擴散板。

本發明之第2形態的顯示裝置係具有：複數個像素；影像顯示元件，係因應於該複數個像素之各個的透過或 遮光，規定顯示像素；及上述之第1形態的照明裝置。

因為第1形態的照明裝置係面內亮度均勻性高，而且可局部性地提高所要之區域的亮度，所以適合作為顯示裝置之背光。尤其，作為顯示裝置，按照像素單位因應於透過或遮光來規定顯示影像的顯示裝置較佳。

若依據本發明之形態，將控制在導光體內之光之導光的光路控制元件設置於導光體的第2主面，並將高效率地進行導光之光導向第2主面的光偏向元件設置於第1主面。又，該光偏向元件係被分割成複數個區域。將光偏向元件配置成在區域內之X方向之光偏向元件的密度成為定值，又，在區域內之Y方向之光偏向元件的密度局部地變低或變高(疏密配置)。若依據這種構成，可提供具有比以往更易於製作而且亮度均勻性高、射出效率高之導光體的照明裝置，及可提供使用該照明裝置的顯示裝置。

(第1實施形態)

以下，根據圖面，詳細說明本發明之實施形態。

第1圖係本發明之實施形態之照明裝置3的示意剖面圖。在以下之說明所使用的各圖面，作成為了可認識各構件的大小，適當地變更各構件的縮小比例尺。

照明裝置3構成為至少包含導光體7、光源6。又，亦可包含反射板(反射片)5與至少一片以上的透過性光學片8。

作為光源6，例如可列舉點光源6。作為點光源6，可 列舉LED(發光二極體)，作為LED，可列舉白色LED或由發出光之三原色的紅光、綠光、藍光之晶片所構成的RGB-LED等。在導光體7之4個側端面中至少一個端面7L(入射面)的延伸方向(X方向、第1方向)配置複數個這些點光源6。在第1圖，例示光源6配置於導光體7的一面入射面7L，但是本發明係未限定為此構成，亦可採用配置於在構成導光體之複數個端面位於彼此相反之位置的二個端面的構成。又，亦可光源6係代表CCFL(冷陰極管)的螢光管或面光源。又，亦可導光體7的形狀不是如第1圖所示的平板形狀，而是楔形狀等。

導光體7具有光偏向面7a(第1主面)與射出面7b(第2主面)。射出面7b係在導光體7中設置於觀察者側F(接近觀察者的位置)，並將光偏向面7a形成於與射出面7b相反側的面。光偏向面7a由平坦面與光偏向元件18所構成。光偏向元件18使在導光體7內部進行導光之光的角度偏向從射出面7b所射出之角度。作為光偏向元件18，列舉凹型、凸型之微透鏡形狀、或稜錐形狀等在平面上離散地配置之點狀的構造物。

又，在上述的平坦面，亦可賦予遠比光偏向元件18微細的凹凸17(未圖示)。微細之凹凸17的高度(從光偏向面7a至凹凸17之頂部的距離)係光偏向元件18之高度(從光偏向面7a至光偏向元件18之頂部的距離)的1/10以下較佳。凹凸17的高度超過光偏向元件18之高度的1/10時，大為影響導光體7之面亮度均勻性而不佳。微細的凹凸17離散地以點狀配置於光偏向面7a之平坦面上較佳。亦 可微細之凹凸17的形狀是不定形。若隔著間隔配置光偏向元件18，有在從觀察者側F觀察導光體7時辨認出光偏向元件18之各個的情況。這是由於在導光體7內部進行導光之光中導光角度被光偏向元件18偏向的光從射出面7b射出，所以觀察者觀察到光偏向元件18發光，並觀察到平坦面為暗。因此，藉由將複數個微細的凹凸17配置於光偏向元件18之間，因為未配置光偏向元件18的平坦部亦被觀察到發光，所以可抑制辨認出光偏向元件18的各個。又，因為微細的凹凸17係使光偏向成僅靠配置於導光體7的光偏向元件18未完全起動之導光方向朝向射出面7b，即，使被引導至導光體7的光中無法導向射出面7b的光偏向，亦可從射出面7b射出光，所以導光體7的射出效率亦提高。

又，亦可微細的凹凸17是筋狀的凹凸。而，微細之凹凸17所延伸的方向係與X方向大致正交的方向(Y方向、第2方向)較佳。其理由係為了輔助後述之形成於導光體7的射出面7b之光路控制元件19的功能。

又，亦可微細的凹凸17是筋狀的凹凸，其延伸方向係X方向。在微細的凹凸17在X方向延伸的情況，因為使光偏向成僅靠光偏向元件18未完全起動之導光方向朝向射出面7b，即，使被引導至導光體7的光中無法導向射出面7b的光偏向，而可從射出面7b射出光，所以導光體7的射出效率提高。

另一方面，光路控制元件19形成於導光體7的射出面7b。光路控制元件19係引導從光源6經由入射面7L射入導 光體7的光，具有控制從射出面7b所射出之光的效果。光路控制元件19具有在一方向延伸的稜鏡形狀或雙凸透鏡形狀，其延伸方向係與X方向大致正交的方向(Y方向)。在此，「大致正交的方向」係表示X方向與Y方向之夾角為90度(正交)±10度之範圍(從100度至80度之範圍)。即，光路控制元件19所延伸的方向係與從光源6所射出之光的光軸方向大致一致。亦可發生在導光體7之製法上所產生的角度偏差，又亦可為了在將具有規則性構造之板或薄片等配置於導光體7的射出面7b側(接近射出面7b的位置)時抑制波紋而使角度傾斜。此時，若光路控制元件19所延伸之方向相對於X方向係90度±10度之範圍，則不會大為損失後述之本發明的實施形態之照明裝置3的特性。

亦可本發明之實施形態的照明裝置3係因應於其使用目的，在導光體7的光偏向面7a側(接近光偏向面7a的位置)具有反射板5。從光源6經由入射面7L在導光體7內進行導光的光係被形成於光偏向面7a的光偏向元件18偏向後從射出面7b所射出，但是一部分的光未被光偏向元件18反射，而折射透過。因此，藉由在光偏向面7a具有反射板5，因為具有使從光偏向面7a所射出之光再射入導光體7的效果，所以可增加向觀察者側F所射出之光量。反射板5的構成係無特別限定，例如將一般所使用之白色反射板5或鏡面反射板5用作反射板5。又，亦可使用被賦予稜鏡形狀的構造反射板5。

進而，亦可本發明之實施形態的照明裝置3係在導光體7的射出面7b側具有1片以上的透過性光學片8。作為透 過性光學片8，可因應於本發明之實施形態之照明裝置3的使用目的，適當地配置具有使從導光體7之射出面7b所射出的光擴散、聚光、吸收，或使偏光分離之功能的薄片。

以下，詳述構成本發明之實施形態之照明裝置3的導光體7。

第2A圖係導光體7的立體圖。第2B圖及第2D圖係導光體7之側視圖。

光偏向元件18形成於導光體7的光偏向面7a。作為光偏向元件18的形狀，亦可是正圓、或楕圓微透鏡形狀或代表稜錐形狀之多角稜鏡形狀。又，光偏向元件18的形狀係凹狀或凸狀都可。在第2A圖~第2C圖，圖示光偏向元件18是凹狀之楕圓微透鏡形狀的情況。

第3圖係從光偏向面7a側觀察導光體7的上視圖。使用第3圖，詳細說明形成於導光體7的光偏向面7a之光偏向元件18的配置。

複數個光偏向元件18形成於構成本發明之實施形態的照明裝置3之導光體7的光偏向面7a。表示每單位面積之光偏向元件18存在的個數之光偏向元件密度D係在入射面7L的延伸方向(X方向)為大致定值，另一方面，密度D係在Y方向配置光偏向元件18的位置愈遠離入射面7L愈大。即，採取愈接近入射面7L光偏向元件18愈疎，愈遠離入射面7L光偏向元件18愈密之疎密分布(包含密度高的部分與密度低的部分之光偏向元件18的密度分布)。

關於在X方向之光偏向元件密度D是定值的情況之以往的問題點與本發明的解決手段將後述。

在此，光偏向元件18的配置圖案係如第3圖所示被分割成複數個區域。在第3圖，作為一例，表示將區域分割成區域a~c之3個區域的情況，但是本發明係未限定為此構成，分割數及區域的大小係可由設計者適當地選擇。

又，在區域a~c中2個區域a、b，接近入射面7L之區域a相當於第1區域，遠離入射面7L之區域b相當於第2區域。在2個區域b、c，接近入射面7L之區域b相當於第1區域，遠離入射面7L之區域c相當於第2區域。

在1個區域內，光偏向元件18係在X方向以固定的間距配置。另一方面，光偏向元件18之Y方向的間距係從入射面7L至光偏向元件18的距離愈遠愈小，光偏向元件密度D愈大。以第3圖之區域a為例說明之，光偏向元件18之X方向的間距係在任何位置都是Pxa。另一方面，光偏向元件18之Y方向的間距係從接近入射面7L的位置往遠離入射面7L的位置變化成Py(a1)、Py(a2)、…Py(an)，光偏向元件18愈遠離入射面7L的位置光偏向元件18的間距愈小。而，在區域b，光偏向元件18之X方向的間距係在任何位置都是Pxb，區域b的間距Pxb比區域a的間距Pxa小。即，在區域a與區域b的界線，X方向的間距係不連續地變化，在區域b之在X方向所排列的每一行之光偏向元件18的個數係比區域a的更多。依此方式，藉由使光偏向元件18之X方向的間距在各區域變化，可抑制光偏向元件18的被辨認性，而得到高亮度的照明裝置3。

又，在2個區域的界線，以在遠離入射面7L的區域中最接近界線的位置之Y方向的間距比在接近入射面7L的區域中最接近界線的位置之Y方向的間距的方式設定光偏向元件18的間距。具體而言，在區域a與區域b的界線，以間距Py(b1)比間距Py(an)更大的方式設定間距。即，在同一區域內光偏向元件18之在Y方向的間距係連續地變化，但是在2個區域的界線，在Y方向的間距係不連續地變化。另一方面，在各區域之接近入射面7L的位置之Y方向的間距，即靠近接近入射面7L之界線(包含在第3圖之規定區域a之左側的鏈線)之Y方向的間距(指第3圖之Py(a1)、Py(b1)及Py(c1))的大小係無特別限制。又，在各區域中遠離入射面7L的位置之Y方向的間距，即靠近遠離入射面7L之界線(包含在第3圖之規定區域c之右側的鏈線)之Y方向的間距(指第3圖之Py(an)、Py(bn)及Py(cn))的大小係無特別限制。

在此，說明算出光偏向元件密度D的範圍。作為算出光偏向元件密度D所使用的面積範圍，若限定為微小之範圍，則具有密度D根據密度D之設定位置而異的可能性，反之，若將算出光偏向元件密度D所使用的面積範圍擴大至廣大的範圍，則很多的密度D係與其設定位置無關，而被平均化。例如，在第4圖，表示關於光偏向元件18之X方向的排列與光偏向元件密度D之算出面積範圍的模式圖。在本實施形態，因為在同一區域內在X方向排列間距Px係定值，所以光偏向元件密度D係定值，算出該密度D之範圍係與X方向之長度不相依。另一方面，在Y方向排 列間距Py係在同一區域內隨著配置光偏向元件18的位置遠離入射面7L而變小。因此，根據相鄰之光偏向元件18間的距離決定光偏向元件密度D。即，根據第4圖之點線所包圍之範圍決定光偏向元件密度D。在第4圖，將區域a與區域b之界線部的面積設為R(m)。因此，在區域a與區域b之界線部，配置於區域a之光偏向元件18與配置於區域b的光偏向元件18之在Y方向的間隔係以光偏向元件密度D連續變化的方式被算出。

其次，以下使用圖面，說明光偏向元件18的被辨認性。從光源6向導光體7所射入之光係在導光體內部進行導光後，藉光偏向元件18使光的行進路線偏向，再自射出面7b射出光。因此，從觀察者側F詳細觀察導光體7時，一個個光偏向元件18發光而被辨認出。為了抑制這種光偏向元件18的被辨認性，一般係代表擴散片或稜鏡片所之透過性光學片8配置於導光體7的射出面7b，但是根據光偏向元件18的配置，可能有即使配置透過性光學片8，光偏向元件18亦被辨認出的情況。

第5A圖係光偏向元件18難被辨認出之配置的一例。在第5A圖，簡單地將光偏向元件18的配置圖示成X方向、Y方向的間距都是定值(分別為Px、Py)。光偏向元件18之X方向的間距Px與Y方向的間距Py之比Py/Px係0.2以上至1.0以下之範圍較佳。這是由於Py/Px被設定於此範圍時，例如在將作為透過性光學片8的擴散片載置於導光體7之光射出面7b的情況，如第5B圖所示，藉被光偏向元件18所擴散之光產生的擴散圖像18g彼此重疊，而可抑制光 偏向元件18的被辨認性。

第6A圖係Py/Px≒0.1之情況的例子。在這種配置的情況，即使將作為透過性光學片8的擴散片載置於導光體7之光射出面7b，亦如第6B圖所示，藉被光偏向元件18所擴散之光產生的擴散圖像18g在Y方向重疊，但是在X方向發生間隙。結果，因為光偏向元件18被辨認出為在Y方向延伸的線狀光，所以不佳。

另一方面，第7A圖係Py/Px≒1.1之情況的例子。在這種配置的情況，即使將作為透過性光學片8的擴散片載置於導光體7之光射出面7b，亦如第7B圖所示，藉被光偏向元件18所擴散之光產生的擴散圖像18g在X方向重疊，但是在Y方向發生間隙。結果，因為光偏向元件18被辨認出為在X方向延伸的線狀光，所以不佳。

本發明之實施形態的導光體7之光偏向元件18的配置圖案係被分割成複數個區域，在區域內在X方向以既定間距配置光偏向元件18，而在Y方向係以愈遠離入射面7L間距愈小的方式配置光偏向元件18。此時，以X方向之間距與Y方向之間距的比成為0.2以上至1.0以下之範圍的方式分割區域，決定X方向之間距，並改變Y方向之間距，藉此，可抑制光偏向元件18的被辨認性。

其次，以下使用圖面，說明在本發明之實施形態的照明裝置3實現高亮度的構造。第8圖表示以不將光偏向元件18之配置圖案分割成複數個區域的方式配置光偏向元件18之情況的例子。此時，X方向之間距係以在接近入射面7L之位置的光偏向元件密度D為基準所設定。隨著 配置光偏向元件18的位置遠離入射面7L，Y方向之間距Py(i)逐漸變小，但是因為間距Px大，所以即使在最遠離入射面的位置，光偏向元件密度D亦不會變大。即，無法從射出面7b射出從入射面7L射入導光體7的光，而很多光從與在導光體7之入射面7L反側的面漏出。因此，因為無法得到高亮度的照明裝置3而不佳。

另一方面，第9圖表示以不將光偏向元件18之配置圖案分割成複數個區域的方式配置光偏向元件18之情況的別的例。X方向之間距係以最遠離入射面7L之位置的光偏向元件密度D為基準所設定。在以這種間距配置光偏向元件18的情況，因為可從射出面7b射出從入射面7L射入導光體7之光的大部分，所以可得到高亮度的照明裝置3。可是，因為在接近入射面7L的位置之Y方向的間距變成很大，所以在上述之光偏向元件18的被辨認性上成為大的問題。即，因為光偏向元件18被辨認出為在X方向所延伸之線狀光而不佳。

構成本發明之實施形態的照明裝置3之導光體7之光偏向元件18的配置圖案係被分割成複數個區域，在區域內X方向係被以既定間距配置，在Y方向被配置成配置光偏向元件18的位置愈遠離入射面7L光偏向元件18的間距愈小。而且，被設定成在接近入射面7L的區域X方向的間距變大，並從接近入射面7L的區域朝向遠離入射面7L的區域間距逐漸變小。因此，可抑制光偏向元件18的被辨認性，得到高亮度的照明裝置3。進而，亦可各個區域具有在X方向所分割之複數個區域。這是為了藉由在X方 向分割在Y方向所排列之複數個區域的各個，而可更高精度地減少面亮度不均。

此外，關於光偏向元件18之X-Y方向的排列圖案，在本實施形態的導光體7，如第10A圖所示，使光偏向元件18在Y方向排列成使光偏向元件18之X方向的行在X方向交互地錯開各排列間距Px的1/2。可是，光偏向元件18的配置圖案係未限定如此。例如，如第10B圖所示，亦可以在X方向不錯開的方式使光偏向元件18整列排列。或者，如第10C圖所示，亦可以在X方向逐個稍微錯開的方式排列光偏向元件18。或亦可隨機地設定光偏向元件18在X方向的偏移。反而，若考慮設置於導光體7的射出面7b側之別的透過性光學片8，關於在X方向所排列之光偏向元件18，藉由採用鄰近的光偏向元件18隨機地偏移的構造，因為不會發生波紋而較佳。

形成於構成本發明之實施形態的照明裝置3之導光體7的光偏向面7a之光偏向元件18係採取配置光偏向元件18的位置愈接近入射面7L愈疎(密度低)，其位置愈遠離入射面7L愈密(密度高)的疏密分布。在將本發明之實施形態的照明裝置3應用於液晶顯示器等之背光的情況，一面保持某基準內之面內亮度均勻性一面提高面中心亮度較佳。本發明者係專心地再三檢討該疏密配置(藉由調整光偏向元件之大小、位置、形狀、或密度等，配置光偏向元件的構造及方法)的結果，發現得到在不會犠牲照明裝置3之面內亮度均勻性下，提高面中心亮度之疏密分布的手法。

以D表示存在每單位面積之形成於導光體7之光偏向面7a的光偏向元件18之個數的光偏向元件密度。主要藉第1函數F(y)與第2函數S(y)的兩個函數相加來表示根據與配置最近光源6之入射面7L的距離y之密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)。在此，第1函數F(y)係相對距離y單調遞減，第2函數S(y)係在相對距離y重複減少增加數次下，各週期之最大振幅的絕對值單調遞減，藉此，可得到在保持面內亮度均勻性下，提高面中心亮度之照明裝置3。使用第11圖，說明該效果。

第11圖係表示本發明之實施形態的照明裝置3之亮度分布的圖。第11圖係為了注意藉本發明之實施形態之光偏向元件18的配置手法所造成之面中心亮度的差，而表示從光源6所射出之光之在光軸方向的亮度剖面分布。第11圖之橫向(X軸)係與入射面7L的距離y，縱向(Y軸)表示亮度。又，在第11圖的例子，構成導光體7之4個側端面中的一個面對應於入射面7L。作為在照明裝置3之最佳的亮度分布，如以線A所示，在全部的位置亮度相同，但是要得到在面內全部的位置亮度都相同的照明裝置3一般係困難的。又，在顯示器，即使從照明裝置3整個面所發出之光量係均勻，亦藉由應用畫面中心之亮度高的照明裝置3，而在人眼觀察畫面時可看到亮的顯示器。因此，面中心位置之亮度最亮的照明裝置3較佳。因此，一般設定面內亮度均勻性的基準，設計將光偏向元件18配置成在該基準內面中心之亮度最高的照明裝置。關於面內亮度均勻性的基準，係由使用者適當地設定，但是常 在面內之多點亮度測量根據最大亮度與最小亮度的比評估。在以下的說明，參照第11圖，對亮度測量點，將入射面7L的位置設為0，並將與入射面7L相反側之側端面的位置設為L時，說明L/10的位置、L×3/10的位置、L×5/10的位置(面中心)、L×7/10的位置、L×9/10的位置這5點。

在以往之光偏向元件18的疏密配置(包含密度高的部分與密度低的部分之光偏向元件18的配置)，光偏向元件密度函數D(y)之倒數函數1/D(y)係相對距離y單調遞減。即，成為上述的第1函數F(y)。藉由依此方式配置光偏向元件18，如第11圖的線B所示，成為面中心(L×5/10之位置)的亮度最高之拋物線狀的亮度分布。在這種分布，可得到面中心位置(L×5/10)之亮度比線A高的照明裝置3。此時，以在L/10、L×9/10的位置成為最小值，其最大值與最小值之比成為80%以上的方式配置光偏向元件18。

若依據本發明者們所發現之光偏向元件18的疏密配置，光偏向元件密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)係藉由將相對距離y單調遞減之第1函數F(y)與相對距離y重複減少增加之第2函數S(y)相加來表示。因此，如線C所示，成為在面中心位置(L×5/10)以外亦發生尖峰值的分布，在第11圖，舉一例說明發生3個尖峰值之光偏向元件18的配置，但是本發明係未限定為此例。根據第2函數S(y)的週期，可任意選擇尖峰值的值數。此時，在畫面中心位置(L×5/10)成為亮度的最大值，確認亮度比以往之亮度分布的線B高。進而，最大值與最小值之比係與線B一樣可確保80%以上。

其次，說明構成光偏向元件密度函數D(y)之倒數函數1/D(y)的第1函數F(y)。第1函數F(y)係相對距離y單調遞減，在本函數單獨時，被設計成可得到如線B所示之拋物線狀的亮度分布。即，這是由於藉由將重複減少、增加之第2函數S(y)與可得到拋物線狀之亮度分布的第1函數F(y)相加，可將最大尖峰值位置設定於面中心位置(L×5/10)。因此，將距離y的最大值設為Ymax，在0<y/Ymax<0.9之範圍內，第1函數F(y)之微分值dF(y)/dy的變動量係微分值dF(y)/dy之平均值的2倍以下較佳。這是由於超過2倍時無法得到所要之拋物線亮度分布。尤其，在有4面入射面7L之側端面中僅一面的導光體7得到如畫面中心位置(L×5/10)成為亮度的最大值之拋物線狀的亮度分布的情況，在畫面中心位置(L×5/10)之第1函數F(y)之微分值dF(y)/dy的變動量與該微分值dF(y)/dy之平均值大致相等較佳。在此，說明上述之範圍係y/Ymax<0.9的理由。如第9圖所示，在構成導光體7之4個側端面中一個面是入射面7L的情況，一般係將反射片貼於位於與入射面7L相反之側端面或將反射板設置於接近位於與入射面7L相反之側端面的位置。因此，需要以在Ymax附近之光偏向元件18的配置不滿足該條件的方式設計光偏向元件18。根據以上的理由，將上述之範圍決定成y/Ymax<0.9。又，在構成導光體7之4個側端面中一個面是入射面7L的情況，Ymax係等於位於與入射面7L相反之面的位置L。在導光體7的入射面例如是彼此位於相反側之雙面的情況，Ymax的位置成為面中心位置(L×5/10)。

其次，說明構成光偏向元件密度函數D(y)之倒數函數1/D(y)的第2函數S(y)。如上述所示，可因應需要任意地設定尖峰值位置的個數，但是尤其如第9圖所示得到3個山形狀較佳。而且，為了使最大尖峰值位置對應於面中心位置(L×5/10)，第2函數S(y)之減少增加的重複週期係0.7×L/2.5~1.2×L/2.5之範圍較佳。該重複週期偏離該範圍時，最大尖峰值位置就偏離面中心位置(L×5/10)，成為不合乎本發明之目標的結果。最佳的條件係1×L/2.5。即，以對自入射面7L，與入射面7L相反側之面的位置L，可得到2.5週期之振幅的方式配置光偏向元件18較佳。此時，亦可構成2.5週期之5個半週期(0.5週期×5)的各個係相異。

而，若提高在光偏向元件密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)之第2函數S(y)的貢獻度，亮度尖峰值的振幅變大，而可更局部性地提高亮度，但是另一方面，面內亮度均勻性受損。因此，在將第2函數S(y)之微分值dS(y)/dy成為0的位置設為yλi(i=1、2、…、n)時，滿足0.01×F(yλi)<|S(yλi)|<0.1×F(yλi)較佳。這是由於在比該範圍大的情況，亮度尖峰值的振幅變成過大，結果，面內亮度均勻性變差。以第9圖為例，L/10、L×5/10、L×9/10之位置的亮度變高，但是L×3/10、L×7/10之位置的亮度降低。

在具有根據這種光偏向元件密度D決定光偏向元件18之疏密配置的導光體7之本發明之實施形態的照明裝置3，可一面保持亮度均勻性，一面提高面中心亮度。而且，光偏向元件18的配置圖案被分割成複數個區域，在 區域內的X方向以固定的間距配置光偏向元件18，在Y方向以愈遠離入射面7L間距愈小的方式配置光偏向元件18。因此，可抑制光偏向元件18的被辨認性，得到高亮度的照明裝置3。進而，亦可一個個區域具有在X方向亦被分割的區域。其理由係藉由在X方向分割區域，而可更高精度地減少面亮度不均。

另一方面，光路控制元件19形成於導光體的射出面7b。光路控制元件19係在Y方向所延伸之稜鏡形狀或雙凸透鏡形狀，並在X方向以固定的間距排列。此時，亦可光路控制元件19隔著間隙排列。第2A圖~第2C圖係圖示光路控制元件19是雙凸透鏡的情況。光路控制元件19控制在導光體7內進行導光之光的行進路線與從射出面7b所射出之光的射出方向。以下，說明上述之在導光體7之X方向的光偏向元件密度D是定值的情況之以往的問題點與本發明的解決手段。

第12A圖及第12B圖係圖示在未設置光路控制元件19的導光體7在內部進行導光之光的動作。第12A圖係從射出面7b側所觀察的平面圖，第12B圖係從入射面7L所觀察的側視圖。第12A圖及第12B圖係簡單地圖示將一個光源6配置於導光體7之入射面7L的情況。

在未設置光路控制元件19的情況，從光源6所射出之光係從入射面7L射入導光體7，並一面在導光體內部成放射狀地擴大一面進行導光。在此，第14A圖係表示未設置光路控制元件19之導光體7之面亮度分布的圖，例如將導光體7之兩邊長邊用作入射面7L。在未設置光路控制元件 19之導光體7，如第14A圖所示，發生三角形狀的暗部G。其原因在於，如第12A圖所示，由從光源6射入導光體7的光成放射狀地擴大並在導光體內進行導光這件事所引起，而從複數個光源6所射出之光的重疊，及從未配置光源6之短邊的側端面往外部的漏光等所造成。因此，以往，在設計光偏向元件18的配置時，難使X方向之光偏向元件密度D變成定值，而具有不僅Y方向，在X方向亦必須進行光偏向元件18之疏密設計(以包含密度高之部分與低之部分的方式配置光偏向元件18的設計)的問題。

第13A圖及第13B圖係圖示在設置光路控制元件19的導光體7在內部進行導光之光的動作。第13A圖係從射出面7b側所觀察的平面圖，第13B圖係從入射面7L所觀察的側視圖。

從光源6射入入射面7L的光係藉光路控制元件19的傾斜面使其反射角度偏向，而不會成放射狀地擴大，並朝向Y方向進行導光。第14B圖係表示設置光路控制元件19之導光體7之面亮度分布的圖，因為從光源6射入入射面7L的光不會成放射狀地擴大，並朝向Y方向進行導光，所以如第14A圖所示暗部G係不會發生。又，從未配置光源6之短邊的側端面往外部的漏光亦幾乎沒有，而可得到高效率的照明裝置3。

構成本發明之實施形態的照明裝置3之導光體7的光偏向元件密度D具有在Y方向愈接近入射面光偏向元件18的密度愈低，愈遠離入射面光偏向元件18之密度愈高的疏密圖案。在X方向，光偏向元件18的密度係定值。光 偏向元件18的配置圖案係被分割成複數個區域，在區域內之X方向的光偏向元件18係被以固定的間距配置，Y方向的光偏向元件18係被配置成愈遠離入射面7L間距愈小。而且，在X方向之光偏向元件18的間距亦被設定成愈接近入射面7L的區域愈大，愈遠離入射面7L的區域愈小。因此，可抑制光偏向元件18的被辨認性，得到高亮度的照明裝置3。進而，因為光路控制元件19形成於射出面7b，所以抑制以往在X方向之光偏向元件密度D是定值的情況所產生之暗部G的發生，而可得到亮度均勻性高之照明裝置3。

依此方式，藉控制在導光體7內部進行導光之光之行進路線的功能，抑制上述之暗部G的發生，而提高亮度均勻性，而進而應用於液晶顯示器之背光的情況，例如可對本發明之實施形態的照明裝置3賦與在3D顯示器之掃描背光的功能。又，因為可藉光源6的開、關控制照明裝置3所發光之區域，所以亦可有助於藉局部減光使液晶顯示器節能化。

作為光路控制元件19的形狀，亦可是在Y方向延伸並在X方向所排列之截面是三角形的稜鏡、多角稜鏡、或這些稜鏡的尖端帶圓形的形狀。在光路控制元件19具有稜鏡形狀的情況，從射出面7b所射出之光被聚光，而可得到高亮度的照明裝置3。

光路控制元件19的截面形狀係球面、或是非球面的彎曲雙凸透鏡形狀較佳。這是由於藉彎曲雙凸透鏡形狀使從射出面7b所射出之光聚光，不僅可得到高亮度的照 明裝置3，而且可抑制在入射面7L附近所發生之光源不均。即，複數個光源6以固定的間隔配置於導光體7的入射面7L，但是在入射面7L附近發生由光源6之配置間隔所引起的光源不均。作為球面、或是非球面的彎曲雙凸透鏡形狀之截面輪廓的切線角度，相對導光體7的面採用各種角度。因此，因為藉彎曲雙凸透鏡在導光體7之內部所反射的導光係被以各種角度反射，所以可抑制光源不均。

進而，光路控制元件19具有降低光偏向元件18之被辨認性的功能。在將本發明之實施形態的照明裝置3應用於顯示器用背光的情況，光偏向元件18被辨認為點狀係不佳。在光路控制元件19是稜鏡的情況，藉光偏向元件18所擴散之光所產生的圖像係被分裂。例如在光路控制元件19是三角稜鏡的情況，一個光偏向元件18的圖像係被分裂成2個圖像。因此，易於降低光偏向元件18的被辨認性。另一方面，在光路控制元件19是彎曲雙凸透鏡的情況，因為點狀之光偏向元件18的圖像形成線狀，所以光偏向元件18的被辨認性容易降低。

光路控制元件19係在Y方向延伸，並在X方向以固定間隔或隨意的間隔所排列。此時，亦可將平坦面的間隙設置於彼此相鄰的光路控制元件19之間。若是具有光路控制元件19所排列之間距的10%以下之寬度的間隙，對上述之暗部G的抑制功能、或發光面之區域控制功能、光偏向元件18之辨認出性的降低無影響。具有光路控制元件19所排列之間距的5%以下之寬度的間隙更佳。藉由設置這種間隙，因為可延長導光體7之成形用模具的壽命， 而且抑制成形不良的發生，所以較佳。

作為光偏向元件18的形狀，是凹形、或凸形的微透鏡形狀或稜錐形狀等在平面上離散地配置之點狀的構造物較佳。這是由於易抑制上述之光偏向元件18的被辨認性。第2A圖~第2C圖、第3圖係圖示作為本發明之一例所示之具有大致橢圓形的底面，而且以凹形之微透鏡形狀所形成的光偏向元件18。在橢圓形之長軸與短軸的方向無限制，但是短軸方向與Y方向一致特別佳。

在本發明之實施形態的導光體7，凹形、或凸形的微透鏡形狀或稜錐形狀等之點狀的光偏向元件18離散地配置於其光偏向面7a上。在Y方向延伸並在X方向所排列之稜鏡形狀或雙凸透鏡形狀的光路控制元件19形成於射出面7b。

以上，說明本發明之實施形態的各個效果，以下，使用圖面與數學式說明根據相互作用之新的效果。

將點狀的光偏向元件18在垂直於光偏向面7a且與X方向平行的面剖開是時之截面形狀的切線、與光偏向面7a所構成之最大角度設為θd，將光路控制元件19在垂直於射出面7b且與X方向平行的面剖開時之截面形狀的切線、與射出面7b所構成之最大角度設為θL，將導光體7的折射率設為n時，藉由光路控制元件19之最大角度θL滿足以下之數學式(1)的範圍，而從射出面7b高效率地射出已射入導光體7的光，而可提高照明裝置3的光利用效率。

從光源6射入導光體7的光係以三維的光路在導光體7內部進行導光。將入射面7L的延伸方向設為X方向，將與入射面7L正交的方向設為Y方向，將導光體7之光偏向面7a的法線方向，即導光體7的厚度方向設為Z方向時，若在XY平面觀察在導光體7內部進行導光的光，其射出效率及射出角度係根據光偏向元件18之在XY平面的截面形狀所決定。另一方面，若在XY平面觀察在導光體7內部進行導光的光，藉光偏向元件18之在XY平面的截面形狀使其光路偏向的光係藉形成於射出面7b的光路控制元件19更加偏向。即，為了從射出面7b高效率地射出已射入導光體7的光，需要不僅考慮光偏向元件18之在XY平面的截面形狀，而且還要考慮光偏向元件18之在XY平面的截面形狀與光路控制元件19之在XZ平面之截面形狀的相互作用。

第15圖表示在XZ平面之光偏向元件18的最大切線角度θd與光路控制元件19之最大切線角度θL的關係。表示射入光偏向元件18的光線k根據最大切線角度θd反射，射入光路控制元件19的光線k根據最大切線角度θL折射後射出之狀態。考慮光線k相對X方向以α之角度射入光偏向元件18的情況。此時，為了使光線k反射，根據光偏向元件18與空氣之折射率差的全反射條件係以以下的數學式(2)表示。說明滿足該全反射條件之光線k的行動。

前進路線以被光偏向元件18反射後朝向射出面7b前進的方式所變化的光線k係藉光路控制元件19折射而透 過。此時，相對在導光體7內部的光k與Z軸的夾角θp，使從導光體7所射出之光線k與Z軸的夾角θa變小。即，為了藉光路控制元件19使光朝向Z方向聚光，光路控制元件19之最大切線角度θL必須滿足以下的數學式(3)。

在此，若考慮α是最大之角度的情況，則成為以下的數學式(4)。

藉由形成滿足該數學式(4)的光路控制元件19，因為藉光偏向元件18所反射之光線k係藉光路控制元件19朝向Z方向聚光並射出，所以照明裝置3的亮度提高。

最好藉光路控制元件19折射並射出之光線k與Z軸的夾角θa是0度。此時的條件係滿足以下的數學式(5)較佳。

除了數學式(5)的右式之「±α」以外的數學式係藉光路控制元件19折射並射出之光線k與Z軸的夾角θa成為0度的數學式。在此，光線k的入射角α係作為最大值。可是，以光偏向元件18所反射之光線k的入射角α是0度以上，因為是以數學式(2)所示之角度的範圍，所以光路控制元件19的最大切線角度θL係被設定於自最佳角度±α之間較佳。

另一方面，在光路控制元件19之最大切線角度θL過大的情況，因為向光路控制元件19射入的光線k在光路控 制元件19與空氣的界面發生全反射，所以不佳。在此，若考慮光線k之入射角α是0度的情況，光路控制元件19的最大切線角度θL係滿足以下的數學式(6)較佳。

光路控制元件19的最大切線角度θL不滿足數學式(5)時，因為射入光路控制元件19之最大切線角度θL的光線k係無法透過而被反射，所以不佳。更佳係即使在光線k的入射角α是以數學式(2)所求得之最大角度的情況，在光路控制元件19與空氣的界面亦不會發生全反射，而滿足以下的數學式(7)更佳。

在此，說明光路控制元件19之最大切線角度θL、及光偏向元件18之最大切線角度θd的算出方法。在光路控制元件19是如第16圖所示之彎曲雙凸透鏡形狀的情況，最大切線角度係在相鄰之光路控制元件19之谷部的角度，隨著從谷部往彎曲雙凸透鏡的頂部而切線角度變小。即，因為切線角度係在彎曲雙凸透鏡的輪廓上連續地變化，所以以相鄰之光路控制元件19之谷部的一點討論最大切線角度係困難的。因此，如以下所示規定最大切線角度θL的定義。即，將彎曲雙凸透鏡的間距設為PL時，形成連接相鄰之光路控制元件19之谷部的點、與在從該點在X方向僅相距PL×1/10的位置之光路控制元件19之截面輪廓上之點的線，將所形成之連線與X方向的角度規定為最大切線角度θL。關於光偏向元件18之最大切線角 度θd，亦一樣地規定。將光偏向元件18之X方向的寬度設為Pd時，形成連接光偏向面7a與光偏向元件18(凹凸17)的切點、和在從該切點在X方向僅相距Pd×1/10的位置之光偏向元件18之截面輪廓上之點的線，將所形成之連線與X方向的角度規定為最大切線角度θd。

作為本發明之實施形態之導光體7的材料，使用代表由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)之丙烯酸樹脂、或PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、COP(環烯烴聚合物)、PAN(聚丙烯腈共聚物)、AS(丙烯腈-苯乙烯共聚物)等之透明樹脂。作為形成本發明之實施形態之導光體7的方法，使用在技術領域所周知之擠壓成形法、射出成型法、或熱壓成型法。藉這種方法，將導光體7、光偏向元件18及光路控制元件19一體成形。或者，亦可以上述的製造方法使平板的導光體7成形後，使用印刷法、UV硬化樹脂、放射線硬化樹脂等形成光偏向元件18及光路控制元件19。

本發明之實施形態的導光體7係使用上述之製造方法中尤其是擠壓成形法，將光偏向元件18及光路控制元件19一體成形較佳。藉此，用以製作導光體7之步驟數減少，又因為是藉滾筒對滾筒(roll to roll)的成形，所以量產性高。因為形成於本發明之實施形態之導光體7的光偏向元件18具有一維方向的疏密圖案，所以使滾筒模具之寬度方向與一維方向的疏密方向一致較佳，藉由使用在滾筒模具之環繞方向以大致固定之間隔形成疏密圖案的滾筒模具，能以無縫實現導光體7的成形。

(第2實施形態)

以下，根據圖面，說明本發明之別的實施形態。第17圖表示將本發明之實施形態的照明裝置3應用於顯示裝置1之背光的例子。在以下之說明所使用的各圖面，為了將各構件設為可認識的大小，適當地變更各構件的縮小比例尺。第17圖所示的顯示裝置1具有影像顯示元件2、與配置成面臨影像顯示元件2之光入射側的照明裝置3。照明裝置3係構成為至少包含配置成面臨影像顯示元件2之光入射側的擴散性光學片8c、聚光片8b、擴散片8a、導光體7、光源6及反射板5。

作為擴散片8a，列舉將擴散珠塗敷於透明之基材上的擴散片8a。擴散片8a係使形成於導光體7之光偏向面7a的光偏向元件18模糊化，以抑制被辨認性，而且藉由擴散珠發揮與微透鏡相同之效果，而具有使從導光體7所射出之光朝向觀察者側F聚光的功能。或者，亦可是規則地或不規則地配置聚光性更高之大致半球形形狀之微透鏡的微透鏡片。

作為聚光片8b，列舉一般截面是三角形、頂角是約90度的稜鏡片(prism lens sheet)。稜鏡片8b係往觀察者側F之聚光性很高的光學片之一，被廣為使用。尢其，配置成構成稜鏡片材7b(prism sheet)之三角稜鏡的延伸方向與形成於導光體7之射出面7b的光路控制元件19正交較佳，但是方向係可根據顯示裝置1的利用形態適當地選擇。一般，顯示裝置1要求寬的水平視野。因為稜鏡片材7b(prism sheet)係藉由使視野變窄來提高觀察者側F的亮 度，所以三角稜鏡係在畫面水平方向延伸並在畫面垂直方向排列較佳。

擴散性光學片8c係為了抑制在聚光片8b與影像顯示元件2之間所產生之莫而波紋干涉紋的發生所配置。同時，在聚光片8b是稜鏡片8b的情況，具有減少因稜鏡片8b所產生之旁波瓣的功能。亦可擴散性光學片8c具有偏光分離反射功能。

影像顯示元件2係按照像素單位使光透過/遮光而顯示影像的元件較佳。作為影像顯示元件2，若使用按照像素單位使光透過/遮光而顯示影像的元件，則藉本發明之實施形態的照明裝置3，有效利用已提高對觀察者側F之亮度的光，而可使其顯示影像品質高的影像。

影像顯示元件2係液晶顯示元件較佳。液晶顯示元件係按照像素單位使光透過/遮光而顯示影像的代表性元件，和其他的顯示元件相比，可提高影像品質，而且降低製造費用。

本發明之實施形態的顯示裝置1係如上述所示，將具有已形成光路控制元件19之導光體7的照明裝置3應用於背光。因此，即使光偏向元件密度D在X方向是定值，亦因為不會發生以往之問題點的暗部G，所以可得到亮度均勻性高的顯示裝置1。又，因為光偏向元件18的配置圖案在Y方向分割成複數，而可得到高亮度且抑制光偏向元件18之被辨認性的顯示裝置1。而且，因為光偏向元件密度函數D的倒數函數1/D(y)係包含重複密度之增減的週期函數，所以可得到在保持畫面之亮度均勻性下畫面中心 亮度高的顯示裝置1。又，藉由光偏向元件18之X方向截面的最大切線角度θd與光路控制元件19之X方向截面的最大切線角度θL滿足以數學式(1)所示的條件，而可藉2個透鏡之相乘效果得到亮度高的顯示裝置1。

(第3實施形態)

已說明形成於構成本發明之實施形態的顯示裝置1之導光體7之射出面7b的光路控制元件19具有抑制光偏向元件18之被辨認性的功能，進而，使用第18圖，說明抑制光偏向元件18之被辨認性的顯示裝置1之別的形態。第17圖所示的顯示裝置1具有影像顯示元件2、與配置成面臨該影像顯示元件2之光入射側的照明裝置3。照明裝置3係構成為至少包含配置成面臨影像顯示元件2之光入射側的聚光片8b、導光體7、光源6及反射板5。擴散性光學片8c係因應於需要而配置，亦可適當地拆下。

在聚光片8b，將球面、或是非球面的彎曲雙凸透鏡形成於透光性之基材的表面。彎曲雙凸透鏡係在與形成於導光體7之光路控制元件19正交的方向延伸。又，光路控制元件19係球面、或是非球面的彎曲雙凸透鏡。在光路控制元件19是彎曲雙凸透鏡形狀的情況，因為藉光偏向元件18所擴散之光所產生的圖像形成線狀，所以具有抑制光偏向元件18之被辨認性的效果，這係如上述所示。藉彎曲雙凸透鏡將圖像形成線狀的方向係與彎曲雙凸透鏡的排列方向一致。本發明之實施形態的顯示裝置1係更具有設置於導光體7之射出面7b側(接近射出面7b的位置)的彎曲雙凸透鏡片8b。而且，以形成於彎曲雙凸透 鏡片8b之彎曲雙凸透鏡的延伸方向與形成於導光體7的射出面7b之彎曲雙凸透鏡19的延伸方向正交的方式配置這些彎曲雙凸透鏡。藉此，藉形成於導光體7的射出面7b之彎曲雙凸透鏡朝向X方向形成線狀之光偏向元件18的圖像進而藉彎曲雙凸透鏡片8b在Y方向形成，而形成二維的圖像(面狀化)。依此方式，因為將點狀的圖像變換成面狀的圖像，所以可大幅度抑制光偏向元件18的被辨認性。

彎曲雙凸透鏡片8b係使用UV樹脂或放射線硬化樹脂成形於透光性的基材上。作為彎曲雙凸透鏡片8b的材料，亦可使用PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、COP(環烯烴聚合物)、PAN(聚丙烯腈共聚物)、AS(丙烯腈-苯乙烯共聚物)等。藉在該技術領域所周知之擠壓成形法、射出成型法、或熱壓成型法製作彎曲雙凸透鏡片8b。又，亦可彎曲雙凸透鏡片8b係在其基材或彎曲雙凸透鏡之至少一方包含有擴散材料。

本發明之實施形態的顯示裝置1係在背光上利用具有照明裝置3，該照明裝置3係具有：已形成光路控制元件19的導光體7；及聚光片8b，係已形成與形成於導光體7之射出面7b之彎曲雙凸透鏡係正交的彎曲雙凸透鏡。因此，即使光偏向元件密度D在X方向是定值，亦不會發生以往之問題點的暗部G，又將光偏向元件18之點狀圖像變換成線狀圖像。因此，可得到大幅度抑制光偏向元件18的被辨認性而且亮度均勻性高的顯示裝置1。又，因為光 偏向元件18的配置圖案係在Y方向被分割成複數個，所以可得到亮度高而且抑制光偏向元件18之被辨認性的顯示裝置1。而且，因為光偏向元件密度函數D的倒數函數1/D(y)係包含重複密度之增減的週期函數，所以可得到在保持畫面之亮度均勻性下畫面中心亮度高的顯示裝置1。又，藉由光偏向元件18之X方向截面的最大切線角度θd與光路控制元件19之X方向截面的最大切線角度θL滿足以數學式(1)所示的條件，而可藉2個透鏡之相乘效果得到亮度高的顯示裝置1。

以上，說明了本發明之實施形態的照明裝置3及顯示裝置1，但是照明裝置3係不僅應用於顯示裝置1。即，作為具有將從光源6所射出的光高效率地聚光之功能的照明裝置3，亦可應用於例如照明機器等。

(實施例)

以下，根據實施例詳細說明本發明，但是本發明未僅限定於以下的實施例。

(第1實施例) (導光體的示意構成)

說明本實施例的導光體7。高度約50μm、寬度約150μm的彎曲雙凸透鏡19形成於導光體7的射出面7b。彎曲雙凸透鏡19係在Y方向延伸，並在X方向無間隙地排列。而且，在X方向截面之最大切線角度θL是約58度。

另一方面，在導光體7的光偏向面7a，如第20圖所示，設置具有橢圓形之底面而且形成凹形的橢圓微點18。底面係橢圓之凹形的橢圓微點18係橢圓長軸與X方向一 致，並離散地配置於光偏向面7a。橢圓微點18之長軸的長度(大小)係約200μm，短軸的長度(大小)係約100μm，透鏡的高度(因為是凹形，所以是深度)係約20μm。

導光體7的厚度係約3mm，平面大小係32英寸大小，構成導光體7之4個側端面中一個長邊是入射面7L。作為導光體7的材料，使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，並以擠壓成形製作導光體7。

(光偏向元件的配置)

以橢圓微點18的密度D係其位置愈接近入射面7L愈疎，其位置愈遠離入射面7L愈密的方式配置橢圓微點18(疏密配置)。橢圓微點18的配置圖案係在Y方向被分割成5個區域。在各區域，以橢圓微點18之X方向的間距Px和Y方向之間距Py的比Py/Px係位於約0.3~0.7之範圍的方式設計橢圓微點18的配置圖案。即，因為在各區域內橢圓微點18之X方向的間距Px係定值，所以配置橢圓微點18的位置愈遠離入射面7L，Y方向之間距Py愈小。因此，Py/Px係配置橢圓微點18的位置愈遠離入射面愈小，在Py/Px小至約0.3時切換成下一區域。此時，因為X方向的間距Px比在接近入射面7L之區域的間距更小，所以可使Y方向之間距Py變大。如上述所示，本發明者們以光學模擬和實際之試作樣品確認的結果，係橢圓微點18之X方向的間距Px和Y方向之間距Py的比之Py/Px的最佳範圍係位於0.2~1.0之範圍。在第6圖及第7圖，作為比較例，說明在Py/Px位於本發明之範圍外的情況，光偏向元件18如何被被辨認到，但是本實施例之Py/Px的範圍0.3~0.7 係足以使橢圓微點18之被辨認性降低的範圍。更藉區域的分割，在最遠離入射面7L之位置的橢圓微點密度D係約90%。藉此，可從射出面7b高效率地射出在導光體7內部進行導光的光。作為不分割區域的比較例，如第8圖所示，因為無法提高在最遠離光源6之位置的光偏向元件密度D，所以照明裝置3的效率降低。另一方面，在第9圖所示的比較例，在光源6附近的區域(接近光源6的區域)，光偏向元件18被辨認出為朝向X方向相連的線狀。順帶一提，在一般的印刷導光板，最遠離入射面之位置的印刷點密度係約將近70%。因此，無法高效率地射出在印刷導光板內部進行導光的光，而在導光體7從與入射面相反側之面所漏出的光變成很多。

橢圓微點18之密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)係藉相對與入射面之距離y單調遞減的第1函數F(y)和相對距離y重複減少增加之第2函數S(y)的相加所表示。首先，關於第1函數F(y)，以相對從入射面7L至與入射面7L相反側之面的距離，即導光體7之Y方向的長度L，在0<y/L<0.9之範圍內，在任何位置都使第1函數F(y)之微分值dF(y)/dy的變動量成為該微分值dF(y)/dy之平均值之2倍以下的方式設計橢圓微點18的配置。尤其，在光源附近(接近光源的位置)，藉由以第1函數F(y)之微分值dF(y)/dy成為比平均值更大，且在畫面中心附近與平均值相等的方式設計橢圓微點18的配置，而可得到如第11圖所示之畫面中心的亮度成為最高之彎曲的亮度分布。

其次，第2函數S(y)係為了如第11圖所示尖峰值位於 1/10L、5/10L、9/10L之3個位置，將其週期設為相對導光體7之Y方向的長度L其為1/2.5。使用第19圖，說明第2函數S(y)。在本實施例的導光體7，為了得到具有3個山形之尖峰值的亮度分布，第2函數S(y)之增減的重複週期係相對導光體7之長度L為2.5個週期較佳。可是，在將構成該2.5個週期之5個半週期(0.5週期×5)的長度分別設為λ1、λ2、…、λ5時，亦可各個半週期的長度相異。以從各個半週期之相加所求得的平均週期位於0.7×L/2.5~1.2×L/2.5之範圍內的方式設計橢圓微點18的配置較佳。

其次，說明第2函數S(y)的振幅。第2函數S(y)之各半週期之最大振幅的絕對值係從光源6朝向遠離光源6的位置變小。這是由於第1函數F(y)相對與光源6的距離y單調遞減。此時，各半週期之最大振幅的位置係分別以yλ1、yλ2、…、yλ5表示，但是以各半週期之最大振幅的絕對值係在各位置成為第1函數F(y)之值的0.01~0.1倍的方式決定第2函數S(y)的各半週期之最大振幅的絕對值較佳，這係如上述所示。本實施例，以各半週期之最大振幅之絕對值的大小成為第1函數F(y)之在各位置的值之0.05倍的方式設計了橢圓微點18的配置。

(光偏向元件的形狀)

接著，詳細說明構成本實施例之導光體7的橢圓微點18。第20圖係表示本實施例之橢圓微點18的圖。橢圓微點18係配置成其長軸與X方向大致一致，短軸與Y方向大致一致。因此，Y方向截面，即橢圓微點18之短軸截面的形狀係與光源6之光軸正交的面，要從射出面7b高效率地 射出已射入導光體7的光，此短軸截面的形狀變的重要。在本實施例，將橢圓微點18的短軸截面形狀設為球面，但是亦可光偏向元件18之Y方向截面形狀是三角稜鏡形狀。因為與光源6之光軸正交的面成為直線，這是為了使射出光易朝向既定方向聚光。又，亦可三角稜鏡形狀的頂部帶圓角。另一方面，在光偏向元件18之Y方向截面形狀是球面、非球面之曲線的情況，射出光被射出至某程度寬的角度範圍。因此，具有易抑制光偏向元件18之被辨認性的優點。進而，作為在導光體7內部進行導光之光的射出效率，可得到與光偏向元件18的形狀係上述之稜鏡形狀的情況同等的性能。而，例如在將本發明之實施形態的照明裝置3用作液晶TV之背光的情況，藉配置於導光體7與顯示元件2之間的透過性光學片8，從導光體7所射出之光被擴散、聚光。因此，被射出至寬的角度範圍不會成為缺點。構成本發明之實施形態的導光體7之光偏向元件18的形狀係可配合其應用的狀況或目的，適當地選擇球面形狀或稜鏡形狀。

本實施例之光偏向元件18係如第20圖所示的橢圓微點18。此時，在將在Y方向截面形狀之切線與第1主面所構成的最大角度設為θdy時，本發明者們再三地檢討的結果，若是15度以上且70度以內，因為可從射出面7b高效率地射出在導光體7內部進行導光的光，所以較佳。而，進而將照明裝置3用作液晶TV之背光的情況，根據配置於導光體7與顯示元件2之間之透過性光學片8的構成，決定最大角度θdy之最佳範圍。說明如第17圖所示之擴散片 8a、聚光片8b及擴散性光學片8c配置於導光體7與顯示元件2之間的情況。

在第17圖，作為聚光片8b，使用三角稜鏡片，但是亦可使用雙凸透鏡片。導光體7之一個側端面是入射面7L，光源6的光軸係與Y方向平行。從導光體7所射出之光的尖峰值角度係射出比正面方向，即觀察者側F更向Y方向(在第17圖為右方向)傾斜的光。在此，聚光片8b的透鏡係在Y方向排列並朝向X方向延伸。即，因為是聚光片8b之透鏡面對從導光體7所射出之光的方向正交的方向，所以使從導光體7所斜射出之光朝向觀察者側F偏向，而正面亮度提高。尤其，在聚光片8b是頂角90度之三角稜鏡片的情況，使斜的入射光折射，而在正面方向聚光，正面入射光就被反射回來。因此，從導光體7所射出之光自正面方向斜傾斜時，可朝向正面方向高效率地聚光。因此，在聚光片8b的透鏡在X方向延伸並在Y方向排列的情況，在光偏向元件18之Y方向截面的最大切線角度θdy係即使在上述之範圍中亦小的角度較佳，15度以上且50度以下之範圍較佳。

另一方面，在聚光片8b之透鏡方向與第17圖相差90度的情況，即，在Y方向延伸且配置在X方向之透鏡的情況，因為聚光片8b的透鏡面與從導光體7所射出之光的方向平行，所以藉透鏡面無法使藉如上述所示之聚光片8b從導光體7所射出之射出光偏向。在此情況，可得到從導光體7所射出之射出光的尖峰值角度愈接近觀察者側F，亮度愈高的照明裝置3。因此，在聚光片8b的透鏡在Y方 向延伸並在X方向排列的情況，在光偏向元件18之Y方向截面的最大切線角度θdy係即使在上述之範圍中亦大的角度較佳，35度以上且70度以下之範圍較佳。

在本實施例的導光體7，4個側端面中一個長邊是入射面7L。即，在第17圖所示之顯示裝置1的剖面圖，X方向是畫面水平方向，Y方向是畫面垂直方向。在顯示裝置1，使畫面水平方向的視野角比畫面垂直方向的視野角更寬較佳。即，聚光片8b的配置方向係成為所構成之透鏡在畫面水平方向延伸，且在畫面垂直方向排列的方向較佳。因此，在本實施例，聚光片8b的透鏡係構成為在X方向延伸，並在Y方向排列。因此，將在光偏向元件18之Y方向截面的最大切線角度θdy設為30度。

(光偏向元件的形狀與光路控制元件的形狀)

其次，說明在橢圓微點18之X方向截面的形狀、與光路控制元件19之彎曲雙凸透鏡19的形狀。如上述所示，在橢圓微點18之X方向截面的最大切線角度θd與在彎曲雙凸透鏡19之X方向截面的最大切線角度θL係滿足數學式(1)較佳。在此，因為本實施例之導光體7係以PMMA所製作，所以其折射率係約1.49。在本實施例之橢圓微點18之X方向截面的形狀係採用其最大切線角度θd是25度的球面形狀。如上述所示，因為將在本實施例之彎曲雙凸透鏡19的最大切線角度θL設為約58度，所以在橢圓微點18之X方向截面的最大切線角度θd是約38度以下較佳。

(導光體的光學評估)

以配置依以上之方式決定並製作了光偏向元件18的形狀及配置、光路控制元件19的形狀之導光體7的液晶TV進行光學評估。液晶TV係從觀察者側F依序由液晶顯示元件2、上擴散片8c、聚光片8b、擴散片8a、導光體7及反射板5所構成。構成導光體7之4個側端面中一個長邊是入射面7L，複數個光源6配置於入射面7L。此外，作為第1比較例，準備一般所使用之印刷導光板。印刷導光板的射出面為平坦，並在光偏向面印刷由白色墨水所構成之點。在光學評估，使用分光放射亮度計SR-UL2(TOPCON製)，如第21圖所示在畫面內測量多點。測量點的個數係設為對畫面垂直方向之長度v按照10分之一刻度為9點，對畫面水平方向之長度h按照20分之一刻度為19點，共19×9=171點。關於亮度測量結果，算出畫面中心亮度(5^． v/10、10^． h/20的位置)、面內之亮度最低值與亮度最高值的比Min/Max、及171點的亮度積分值，並比較、評估第1實施例與比較例。在第22圖表示其結果。

與配置第1比較例之印刷導光板的情況相比，配置本實施例之導光體7的液晶TV係畫面中心亮度提高15%。另一方面，評估面內之亮度不均的Min/Max係本實施例為77%，第1比較例為78%，大致相等。即，即使面內之亮度不均係大致相等，亦可提高畫面中心亮度。進而，比較171點的亮度積分值時，藉由配置本實施例的導光體7，效率比第1比較例的印刷導光板提高10%。即，配置本實施例之導光體7的照明裝置3和配置第1比較例之印刷導光板的情況相比，光的利用效率高了10%。進而，因 為形成於本實施例之導光體7的光偏向面7a之橢圓微點18的疏密配置係設計成不會使亮度不均惡化且畫面中心亮度變高，所以得到在光的利用效率高了10%下，畫面中心亮度高了15%，而且亮度不均係與第1比較例同等的結果。

(第2實施例) (導光體的示意構成)

其次，說明第2實施例的導光體7。在本實施例之導光體7的光射出面7b，形成高度約50μm、寬度約150μm的彎曲雙凸透鏡19。彎曲雙凸透鏡19係在Y方向延伸，並在X方向無間隙地排列。而且，在X方向截面之最大切線角度θL是約58度。

另一方面，在導光體7的光偏向面7a，如第20圖所示，設置具有橢圓形之底面而且形成凹形的橢圓微點18。底面係橢圓之凹形的橢圓微點18係橢圓長軸與X方向一致，並離散地配置於光偏向面7a。橢圓微點18之長軸的長度(大小)係約200μm，短軸的長度(大小)係約90μm，透鏡的高度(因為是凹形，所以是深度)係約20μm。

導光體7的厚度係3mm，平面大小係40英寸大小，構成導光體7之4個側端面中一個長邊是入射面7L。作為導光體7的材料，使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，並以擠壓成形製作導光體7。

(光偏向元件的配置)

以橢圓微點18的密度D係其位置愈接近入射面7L愈疎，其位置愈遠離入射面7L愈密的方式配置橢圓微點18( 疏密配置)。橢圓微點18的配置圖案係在Y方向被分割成7個區域。可是，在本實施例，構成導光體7之4個側端面中位於彼此相反的2個側端面是入射面7L。光源6配置於該2個入射面7L。因此，在7個區域中第1個與第7個的區域、第2個與第6個的區域、第3個與第5個的區域，以光偏向元件18之X方向的間距Px、Y方向的間距Py係大致相等的方式設定橢圓微點18的配置圖案。而，第4個面中心的區域係以在畫面中心折回的方式設計橢圓微點18的配置圖案。在各區域，以橢圓微點18之X方向的間距Px與Y方向之間距Py的比Py/Px位於0.3~0.7之範圍的方式設計橢圓微點18的配置圖案。如上述所示，本發明者們以光學模擬和實際之試作樣品確認的結果，橢圓微點18之X方向的間距Px與Y方向之間距Py之比的Py/Px之最佳的範圍是0.2~1.0之範圍，本實施形態之Py/Px的範圍0.3~0.7係足以使橢圓微點18之被辨認性降低的範圍。

橢圓微點18之密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)係藉相對與入射面之距離y單調遞減的第1函數F(y)和相對距離y重複減少增加之第2函數S(y)的相加所表示。因為本實施例的導光體7具有彼此位於相反側的2個入射面，所以Ymax成為畫面中心位置，即L/2。首先，關於第1函數F(y)，以相對從入射面7L至最遠離之位置的距離，即導光體7之Y方向的中心位置L/2，在0<y/L<0.9之範圍內，在任何位置都使第1函數F(y)之微分值dF(y)/dy的變動量成為該微分值dF(y)/dy之平均值之2倍以下的方式設計橢圓微點18的配置。

其次，第2函數S(y)係為了如第11圖所示尖峰值位於1/10L、5/10L、9/10L之3個位置，將其週期設為相對導光體7之Y方向的長度L其為1/2.5。而且，第2函數S(y)之各半週期之最大振幅的絕對值係隨著遠離光源6而變小。因為本實施例的導光體7具有彼此位於相反側的2個入射面，所以最遠離光源6之位置成為畫面中心的位置。如上述所示，第2函數S(y)係以5個半週期表示，以各半週期之最大振幅的絕對值係在各位置成為第1函數F(y)之值的0.06倍的方式設置橢圓微點18的配置。

(光偏向元件的形狀)

接著，說明構成本實施例之導光體7的橢圓微點18。在構成本實施例之導光體7的4個側端面中將2個短邊作為入射面7L。即，在第17圖所示之顯示裝置1的剖面圖，Y方向是畫面水平方向，X方向是畫面垂直方向。因此，在本實施例，聚光片8b的透鏡係構成為在Y方向延伸，並在X方向排列。因此，將在光偏向元件18之Y方向截面的最大切線角度θdy設為60度。

(光偏向元件的形狀與光路控制元件的形狀)

其次，說明在橢圓微點18之X方向截面的形狀、與光路控制元件19之彎曲雙凸透鏡19的形狀。如上述所示，在橢圓微點18之X方向截面的最大切線角度θd與在彎曲雙凸透鏡19之X方向截面的最大切線角度θL係滿足數學式(1)較佳。在本實施例之橢圓微點18之X方向截面的形狀係採用其最大切線角度θd是25度的球面形狀。如上述所示，因為將在本實施例之彎曲雙凸透鏡19的最大切線 角度θL設為約58度，所以在橢圓微點18之X方向截面的最大切線角度θd是約38度以下較佳。

(導光體的光學評估)

以配置依以上之方式決定並製作了光偏向元件18的形狀及配置、光路控制元件19的形狀之導光體7的液晶TV進行光學評估。液晶TV係從觀察者側F依序由液晶顯示元件2、上擴散片8c、聚光片8b、擴散片8a、導光體7及反射板5所構成。構成導光體7之4個側端面中2個短邊是入射面7L，複數個光源6配置於2個入射面7L。此外，作為第2比較例，準備一般所使用之具有雙凸透鏡的印刷導光板。在印刷導光板的射出面形成彎曲雙凸透鏡，並在光偏向面印刷由白色墨水所構成之點。在光學評估，使用分光放射亮度計SR-UL2(TOPCON製)，如第21圖所示在畫面內測量多點。測量點的個數係設為對畫面垂直方向之長度v按照10分之一刻度為9點，對畫面水平方向之長度h按照20分之一刻度為19點，共19×9=171點。關於亮度測量結果，算出畫面中心亮度(5^． v/10、10^． h/20的位置)、面內之亮度最低值與亮度最高值的比Min/Max、及171點的亮度積分值，並比較、評估第2實施例與比較例。在第23圖表示其結果。

與配置是第2比較例之具有雙凸透鏡之印刷導光板的情況相比，配置本實施例之導光體7的液晶TV係畫面中心亮度提高10%。另一方面，評估面內之亮度不均的Min/Max係本實施例為81%，第1比較例為80%，大致相等。即，即使面內之亮度不均係大致相等，亦可提高畫 面中心亮度。進而，比較171點的亮度積分值時，藉由配置本實施例的導光體7，效率比第1比較例的印刷導光板提高5%。即，配置本實施例之導光體7的照明裝置3和配置是第1比較例之印刷導光板的情況相比，光的利用效率高了10%。進而，因為形成於本實施例之導光體7的光偏向面7a之橢圓微點18的疏密配置係設計成不會使亮度不均惡化且畫面中心亮度變高，所以得到在光的利用效率高了5%下，畫面中心亮度高了10%，而且亮度不均係與第1比較例同等的結果。

以上，根據實施例，詳細說明了本發明之實施形態的照明裝置3及顯示裝置1，但是本發明之實施形態的照明裝置3及顯示裝置1係未限定如此。在本實施例，詳細說明了光偏向元件18係凹形的情況，但是關於是凸形的情況亦一樣。又，說明了將本發明之實施形態的照明裝置3用作顯示裝置1之背光的情況，但是未限定如此。例如，亦可將本發明之實施形態的照明裝置3應用於照明器具。

本發明係可廣為應用於照明裝置及顯示裝置。

3‧‧‧照明裝置

5‧‧‧反射板(反射片)

6‧‧‧光源

7‧‧‧導光體

7a‧‧‧光偏向面

7b‧‧‧射出面

7L‧‧‧入射面

8‧‧‧透過性光學片

18‧‧‧光偏向元件

19‧‧‧光路控制元件

第1圖係本發明之實施形態之照明裝置的剖面模式圖。

第2A圖係本發明之實施形態的導光體的立體圖。

第2B圖係本發明之實施形態的導光體之自側端面所觀察的圖。

第2C圖係本發明之實施形態的導光體之自側端面所 觀察的圖。

第3圖係說明光偏向元件之配置圖案的圖。

第4圖係說明算出光偏向元件密度所需之面積的圖。

第5A圖係說明光偏向元件之被辨認性的圖。

第5B圖係說明光偏向元件之擴散圖像的圖。

第6A圖係說明光偏向元件之被辨認性的圖。

第6B圖係說明光偏向元件之擴散圖像的圖。

第7A圖係說明光偏向元件之被辨認性的圖。

第7B圖係說明光偏向元件之擴散圖像的圖。

第8圖係說明光偏向元件之配置圖案的圖。

第9圖係說明光偏向元件之配置圖案的圖。

第10A圖係說明光偏向元件之配置的圖。

第10B圖係說明光偏向元件之配置的圖。

第10C圖係說明光偏向元件之配置的圖。

第11圖係說明本發明之實施形態之面亮度不均與中心亮度的圖。

第12A圖係表示導光體內部之光之傳播的上視圖。

第12B圖係表示導光體內部之光之傳播的側視圖。

第13A圖係表示導光體內部之光之傳播的上視圖。

第13B圖係表示導光體內部之光之傳播的側視圖。

第14A圖係表示未設置光路控制元件之導光體之面亮度分布的圖。

第14B圖係表示本發明之實施形態的導光體之面亮度分布的圖。

第15圖係說明數學式1的圖。

第16圖係說明最大切線角度θL、θd之算出法的圖。

第17圖係本發明之實施形態之顯示裝置的剖面模式圖。

第18圖係本發明之實施形態之顯示裝置的剖面模式圖。

第19圖係本發明之實施形態之顯示裝置的剖面模式圖。

第20圖係用以說明本發明之實施例的圖。

第21圖係用以說明本發明之實施例的圖。

第22圖係用以說明本發明之實施例之實驗結果與比較例之實驗結果的表。

第23圖係用以說明本發明之實施例之實驗結果與比較例之實驗結果的表。

18‧‧‧光偏向元件

Claims (9)

1. 一種照明裝置，其特徵為：具有：透光性的導光體，係具有第1主面、位於與該第1主面係相反側的第2主面、及連接該第1主面與該第2主面的4個側端面，該4個側端面的至少一個是入射面；複數個光源，係在該入射面所延伸之第1方向設置成面臨該入射面；複數個光偏向元件，係獨立地設置於該第1主面，使從該入射面射入且在該導光體內進行導光的光朝向該第2主面偏向，並具有凹狀或凸狀的點形狀；及光路控制元件，係設置於該第2主面，並在與該第1方向大致正交的第2方向延伸，用以限制在該導光體內部進行導光之光的光路；表示每單位面積存在之該光偏向元件之個數的光偏向元件密度D係隨著在該第2方向從該入射面至配置該光偏向元件之位置的距離增大而增大；該光偏向元件的配置圖案係在該第2方向被分成不同的區域；在同一個區域內，在該第1方向之該光偏向元件的排列間距係大致定值，而在該第2方向之該光偏向元件的排列間距係以愈遠離該入射面愈小的方式變化；在該不同的區域間，在該第1方向之該光偏向元件的排列間距係不連續地變化，而且愈遠離該入射面的該區域愈小； 在該第2方向之該光偏向元件的排列間距係在該不同的區域間的交界不連續地變化，而且接近該入射面之第1區域的該第2方向的排列間距係比遠離該入射面之第2區域的該第2方向的排列間距更小。
2. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中關於表示每單位面積存在之該光偏向元件之個數的光偏向元件密度D，當以F(y)表示第1函數且以S(y)表示第2函數時主要藉由1/D(y)=F(y)+S(y)來表示根據從該入射面至設置該光偏向元件之位置的距離y之密度函數D(y)的倒數函數1/D(y)；該第1函數F(y)係相對該距離y單調遞減；該第2函數S(y)係相對該距離y重複減少增加數次，且各週期之最大振幅的絕對值係單調遞減。
3. 如申請專利範圍第1或2項之照明裝置，其中將該距離y的最大值設為Ymax，在0<y/Ymax<0.9之範圍內，該第1函數F(y)之微分值dF(y)/dy的變動量係該微分值dF(y)/dy之平均值的2倍以下。
4. 如申請專利範圍第1或2項之照明裝置，其中將從該入射面至位於與該入射面係相反側之側端面的距離設為L，該第2函數S(y)之減少增加的重複週期係0.7×L/2.5~1.2×L/2.5之範圍內。
5. 如申請專利範圍第1或2項之照明裝置，其中在將該第2函數S(y)之微分值dS(y)/dy成為0的位置設為yλi(i=1、2、...、n)時，滿足0.01×F(yλi)<|S(yλi)|<0.1×F(yλi)。
6. 如申請專利範圍第1或2項之照明裝置，其中 將該光偏向元件在垂直於該第1主面且與該第1方向平行的面剖開時之截面形狀的切線、與該第1主面所構成之最大角度設為θd，將該光路控制元件在垂直於該第1主面且與該第1方向平行的面剖開時之截面形狀的切線、與該第1主面所構成之最大角度設為θL，將該導光體的折射率設為n時，該光路控制元件之最大角度θL係滿足以下之數學式(1)的範圍，
7. 如申請專利範圍第1或2項之照明裝置，其中具有設置於與該導光體之該第1主面相對向之位置的反射片。
8. 如申請專利範圍第1或2項之照明裝置，其中具有設置於與該導光體之該第2主面相對向的位置之至少一片以上的透過性光學片。
9. 一種顯示裝置，其特徵為具有：複數個像素；影像顯示元件，係因應於該複數個像素之每一者的透過或遮光，規定顯示像素；及如申請專利範圍第1至8項中任一項之照明裝置。