CN100591985C - 面发光装置、光学元件以及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了面发光装置、光学元件以及液晶显示装置。当使用光源(12)、(12)的各中心间距离L、光学元件(15)的折射率n、光学元件的厚度d、从光源中心到光学元件为止的距离W、空气的折射率n₀、相对于光学元件的射入角θ₁、光学元件中的折射角θ₂、光源的直径D、以及与光学元件的亮度分布形成层(18)的外表面相接触的切线和与光轴正交的面所形成的最大切线角度a，通过(1)n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)、(2)n₀sinθ₁＝nsinθ₂、(3)x＝Wtanθ₁+dtanθ₂来计算光源的分割图像在光轴正交方向上距离光源的移动距离x时，最大切线角度a满足x＞L/2-D/2。

Description

面发光装置、光学元件以及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及面发光装置、光学元件以及液晶显示装置。尤其涉及在光源之间重叠光源的分割图像并抑制亮度不均的技术领域。

背景技术

目前，作为文字处理机或膝上式的个人计算机等的显示装置，可以采用包括背光(面发光装置)的液晶显示装置。作为这样的液晶显示装置用的面发光装置，为了响应轻型化以及薄型化的要求，端面照光式的背光成为了主流，该端面照光式(edge-light-type)的背光在透明板体(导光板)的一侧配置荧光管这样的线状光源，在导光板上配置液晶显示面板。

但是，随着近年来电视用途等的液晶显示装置的大型化，在端面照光式的背光中大多亮度不足，从而多采用在液晶显示面板的正下方配置线状光源的直下式的背光。

图32是表示现有技术中的直下式的背光装置1的概略构成的立体图。背光装置1包括荧光管等光源(线状光源)2、2…以及反射板3和扩散板4。

作为光源(线状光源)2、2…，例如可以采用冷阴极荧光管(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp)等，并形成为向规定的方向延伸的圆柱状。

反射板3是为了再利用被扩散板4等反射的光或来自光源2、2…的未到达扩散板4的光而配置的。

扩散板4是具有至少1mm以上厚度的光学元件，该扩散板4由于使透明基材中任意地含有与该透明基材的折射率不同的树脂体，从而提高了扩散性以及散射性，该扩散板4被用作用于抑制正面亮度分布偏差的光学元件。

背光装置1中，在夹着光源2、2…的彼此相对的两侧上，分别配置有反射板3以及扩散板4。

在这样的背光装置1中，从光源2、2…射出的光可以从扩散板4出光，但是当光源2、2…和扩散板4的距离缩短，或者光源2、2…之间的距离增长时，如图33所示，在光源2、2…的正上方位置背光装置1的照射光束的亮度增高，在光源2、2…之间的位置背光装置1的照射光束的亮度降低，从而导致正面亮度分布的均一性降低，产生亮度偏差。

为了抑制这样的亮度偏差，公开有以下的技术(例如，参照日本特开平5-333333号公报、日本特开平6-250178号公报、日本特开平10-283818号公报、日本特开2004-6256号公报)：如图34所示，在光源2、2…和扩散板4之间配置棱镜片或双凸透镜片(lenticular lens sheet)等光学片(光学元件)5，或者配置棱镜片或双凸透镜片等光学片5来代替扩散板4。此外，图34示出了配置光学元件(棱镜片)5来代替图33的扩散板4的例子。

光学元件(棱镜片)5一般是用作亮度提高片(sheet forimproving luminance)的光学元件，该光学元件(棱镜片)5具有在正面或背面以等间隔连续设置的、例如三角形状的多个线状突起(棱镜)。这些线状突起作为亮度分布形成层5a而发挥作用，该亮度分布形成层5a用于抑制从光源2、2…射出的光的光轴方向的亮度偏差。

光学元件5被配置，以便作为亮度分布形成层5a而发挥作用的线状突起的棱线方向与光源2、2、…的长度方向一致。如图34所示，通过采用光学元件5，出光的照射光束被分割为多个光源的分割图像2A、2A、…，从而抑制正面亮度分布的偏差(variation)。此外，在图34中，示出了通过光学元件5而使光源的分割图像2A、2A、…增加为光源2、2、…的两倍的例子。

但是，在上述现有的面发光装置1中，存在如果光源2、2、…和光学元件5之间的距离发生变化，则容易发生很大的亮度不均的问题。距离的变化例如会由于以下原因产生：各部分的加工精度或组装精度、或者由于温度变化等环境变化导致光学元件的变形。

例如，如图35所示，当光源2、2、…的中心和光学元件5的距离为H时，在可以分别获得对于各光源2、2、…的分割图像2A、2A、…的均一的正面亮度分布的面发光装置中，在光学元件5的设计距离H变化了ΔH时，导致变为易于发生如图36所示的亮度不均的状态。

在面发光装置1中，在保持设计上的距离H的状态下，光源2的分割图像2A与相邻光源2的分割图像2A不重叠，由于距离H变化时，正面亮度分布急剧变化，从而导致发生该亮度不均。即，如果距离H变化ΔH，则导致各光源2、2、…的分割图像2A、2A、…重叠，从而变为对正面亮度分布产生急剧变化且易于发生亮度不均的状态。

因此，为了获得如图35所示的均一的正面亮度分布，设计了光源2、2、…和光学元件5之间的距离，但是，该设计自由度非常狭窄。

此外，随着近年来的液晶显示装置的大屏幕化，面发光装置(背光装置)也大型化。因此，以实现正面亮度分布均一化为目的而配置的棱镜片或双凸透镜片等光学元件也大型化。

但是，如果这些光学元件大型化，则容易发生由于自重导致的弯曲或翘曲等，难以在光学元件的整个面上稳定且固定地保持光学元件和光源之间的距离。因此，光学元件和光源之间的距离上就会产生偏差，如图36所示，会导致阻碍正面亮度分布的均一化，并易于发生亮度不均。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了面发光装置、光学元件以及液晶显示装置，其可以确保正面亮度分布的均一化，且即使光源和光学元件之间的距离发生变化，也可以抑制亮度不均的发生。

为了解决上述课题，面发光装置、光学元件以及液晶显示装置包括最大切线角度a，其中，对于最大切线角度a，当将相邻位置的光源的各中心间距离设为L，将光学元件的折射率设为n，将光学元件的厚度设为d，将从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离设为W，将空气层的空气折射率设为n₀，将从光源射出并射入光学元件的光相对于光轴方向的射入角设为θ₁，将射入光学元件的光在光学元件中的折射角设为θ₂，将光源的直径设为D，将在与亮度分布形成层的构造部的长度方向正交的截面形状中，与亮度分布形成层的外表面接触的切线、和与光轴正交的面所形成的角度设为切线角度φ，将切线角度φ中最大的切线角度设为最大切线角度a，将切线角度φ中光源的分割图像到达L/2的切线角度设为b，将L/W设定为1.9～3.5，并通过(1)n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)、(2)n₀sinθ₁＝nsinθ₂、(3)x＝Wtanθ₁+dtanθ₂，算出光源的分割图像在与光轴正交方向上距离光源的移动距离x的情况下，最大切线角度a满足x＞L/2-D/2，并且，在光学元件中，具有大于等于切线角度b(其中，b大于等于56°)的切线角度φ的构造部截面形状的外表面部分的构造部截面形状的排列方向成分相对于亮度分布形成层的构造部截面形状的外表面的构造部截面形状的排列方向成分的比例是10％～30％。

因此，在面发光装置、光学元件以及液晶显示装置中，相邻位置的各光源的至少一部分的分割图像重叠。

本发明的面发光装置包括：多个光源，各个光源形成为向规定方向延伸的圆柱状，在向同一方向延伸的状态下被配置在同一平面上；光学元件，具有透光性，并形成有亮度分布形成层，亮度分布形成层用于抑制从多个光源射出的光在光轴方向上的亮度偏差；以及反射面，以夹着多个光源的方式位于光学元件的相对侧，空气层位于反射面和光学元件之间，并且，反射面用于反射从光源射出的光，在面发光装置中，光学元件的亮度分布形成层由向光源的长度方向延伸且向光轴方向突出的多个构造部构成，在面发光装置中，包括：光学元件，包括最大切线角度a，其中，对于最大切线角度a，当将相邻位置的光源的各中心间距离设为L，将光学元件的折射率设为n，将光学元件的厚度设为d，将从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离设为W，将空气层的空气折射率设为n₀，将从光源射出并射入光学元件的光相对于光轴方向的射入角设为θ₁，将射入光学元件的光在光学元件中的折射角设为θ₂，将光源的直径设为D，将在与亮度分布形成层的构造部的长度方向正交的截面形状中，与亮度分布形成层的外表面接触的切线、和与光轴正交的面所形成的角度设为切线角度φ，将切线角度φ中最大的切线角度设为最大切线角度a，将切线角度φ中光源的分割图像到达L/2的切线角度设为b，将L/W设定为1.9～3.5，并通过下面的条件式(1)至条件式(3)，算出光源的分割图像在与光轴正交方向上距离光源的移动距离x的情况下，最大切线角度a满足x＞L/2-D/2，并且，在光学元件中，具有大于等于切线角度b(其中，b大于等于56°)的切线角度φ的构造部截面形状的外表面部分的构造部截面形状的排列方向成分相对于亮度分布形成层的构造部截面形状的外表面的构造部截面形状的排列方向成分的比例是10％～30％，

n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)……(1)

n₀sinθ₁＝nsinθ₂……(2)

x＝Wtanθ₁+dtanθ₂……(3)。

本发明的光学元件形成有亮度分布形成层，亮度分布形成层用于抑制从多个光源射出的光在光轴方向上的亮度偏差，各个光源形成为向规定方向延伸的圆柱状且在向同一方向延伸的状态下被配置在同一平面上，亮度分布形成层由向光源的长度方向延伸且向光轴方向突出的多个构造部构成，光学元件包括：最大切线角度a，当将相邻位置的光源的各中心间距离设为L，将光学元件的折射率设为n，将光学元件的厚度设为d，将从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离设为W，将空气层的空气折射率设为n₀，将从光源射出并射入光学元件的光相对于光轴方向的射入角设为θ₁，将射入光学元件的光在光学元件中的折射角设为θ₂，将光源的直径设为D，将在与亮度分布形成层的构造部的长度方向正交的截面形状中，与亮度分布形成层的外表面接触的切线、和与光轴正交的面所形成的角度设为切线角度φ，将切线角度φ中最大的切线角度设为最大切线角度a，将切线角度φ中光源的分割图像到达L/2的切线角度设为b，将L/W设定为1.9～3.5，并通过下面的条件式(1)至条件式(3)，算出光源的分割图像在与光轴正交方向上距离光源的移动距离x的情况下，最大切线角度a满足x＞L/2-D/2，并且，在光学元件中，具有大于等于切线角度b(其中，b大于等于56°)的切线角度φ的构造部截面形状的外表面部分的构造部截面形状的排列方向成分相对于亮度分布形成层的构造部截面形状的外表面的构造部截面形状的排列方向成分的比例是10％～30％，

n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)……(1)

n₀sinθ₁＝nsinθ₂……(2)

x＝Wtanθ₁+dtanθ₂……(3)。

本发明的液晶显示装置包括：多个光源，各个光源形成为向规定方向延伸的圆柱状，在向同一方向延伸的状态下被配置在同一平面上；光学元件，具有透光性，并形成有亮度分布形成层，亮度分布形成层用于抑制从多个光源射出的光在光轴方向上的亮度偏差，亮度分布形成层由向光源的长度方向延伸且向光轴方向突出的多个构造部构成；反射面，以夹着多个光源的方式位于光学元件的相对侧，空气层位于反射面和光学元件之间，并且，反射面用于反射从光源射出的光；以及液晶面板，用于显示图像，并照射有从多个光源射出的光，在液晶显示装置中，包括：光学元件，包括最大切线角度a，其中，对于最大切线角度a，当将相邻位置的光源的各中心间距离设为L，将光学元件的折射率设为n，将光学元件的厚度设为d，将从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离设为W，将空气层的空气折射率设为n₀，将从光源射出并射入光学元件的光相对于光轴方向的射入角设为θ₁，将射入光学元件的光在光学元件中的折射角设为θ₂，将光源的直径设为D，将在与亮度分布形成层的构造部的长度方向正交的截面形状中，与亮度分布形成层的外表面接触的切线、和与光轴正交的面所形成的角度设为切线角度φ，将切线角度φ中最大的切线角度设为最大切线角度a，将切线角度φ中光源的分割图像到达L/2的切线角度设为b，将L/W设定为1.9～3.5，并通过下面的条件式(1)至条件式(3)，算出光源的分割图像在与光轴正交方向上距离光源的移动距离x的情况下，最大切线角度a满足x＞L/2-D/2，并且，在光学元件中，具有大于等于切线角度b(其中，b大于等于56°)的切线角度φ的构造部截面形状的外表面部分的构造部截面形状的排列方向成分相对于亮度分布形成层的构造部截面形状的外表面的构造部截面形状的排列方向成分的比例是10％～30％，

n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)……(1)

n₀sinθ₁＝nsinθ₂……(2)

x＝Wtanθ₁+dtanθ₂……(3)。

因此，本发明的面发光装置、光学元件以及液晶显示装置中，由于相邻位置的各光源的至少一部分的分割图像重叠，所以可以确保正面亮度分布的均一性，并可抑制亮度不均。

附图说明

图1是表示液晶显示装置的概略立体图，此外，图2至图31均为表示用于实施本发明的面发光装置、光学元件以及液晶显示装置的优选实施例的图；

图2是表示从光源射出的光的路径和各部分的位置关系等的概念图；

图3是表示亮度分布形成层的构造部中的切线角度(tangentialangle)的概念图；

图4是表示从一个光源射出光的状态下的正面亮度分布的曲线图；

图5是和图6以及图7一起表示正面亮度分布的例子的图，图5是表示顶点为略带弧度的大致三角形状的例子的概念图；

图6是表示在倾斜部具有阶梯部(shoulder)的例子的概念图；

图7是表示倾斜部的倾斜呈阶段性变化的例子的概念图；

图8是表示光源和光学元件之间的距离发生变化时，光透过扩散板之前的正面亮度分布的曲线图；

图9是表示在光源的分割图像(split image)重叠部分很少的情况下，光源和光学元件之间的距离变化时，光透过扩散板之前的正面亮度分布的曲线图；

图10是表示光源的分割图像在与光轴正交的方向上距离光源的移动距离的具体例子的概念图；

图11是表示亮度分布形成层的切线角度和光源的分割图像的移动距离之间关系的曲线图；

图12是表示光源的分割图像移动至相邻光源时的正面亮度分布的曲线图；

图13是表示亮度分布形成层的最大切线角度和光源的分割图像的移动距离之间关系的曲线图；

图14是表示在光源和光学元件之间的距离是设计上的距离时，从光源射出的光透过扩散板的状态下的正面亮度分布的曲线图；

图15是在光源的分割图像重叠很少的情况下，当光源和光学元件之间的距离是设计上的距离时，从光源射出的光透过扩散板的状态下的正面亮度分布的曲线图；

图16是示出了关于亮度不均的发生率低的采样，表示切线角度和其比率的曲线图；

图17是示出了关于亮度不均的发生率高的采样，表示切线角度和其比率的曲线图；

图18是表示从多个光源射出的光透过光学元件的状态下的正面亮度分布的曲线图；

图19是表示亮度分布形成层的构造部的一例的概念图；

图20是关于图19所示的亮度分布形成层，表示切线角度和其比率的曲线图；

图21是关于图19以及图20的例子，表示从多个光源射出的光透过光学元件的状态下的正面亮度分布的曲线图；

图22是表示通过包装部件包装光学元件、扩散板以及光学元件体而形成的光学元件包装体的概念图；

图23是表示接合光学元件和扩散板而形成的光学元件包装体的概念图；

图24是具有多角形形状的亮度分布形成层的例子的示意图；

图25是具有两个多角形形状的构造部的亮度分布形成层的例子的示意图；

图26是具有两个多角形形状的构造部的其它亮度分布形成层的例子的示意图；

图27是具有两个多角形形状的构造部的光学元件以及成形该光学元件的金属模的示意图；

图28是具有三个多角形形状的构造部的亮度分布形成层的例子的示意图；

图29是具有三个多角形形状的构造部的其它亮度分布形成层的例子的示意图；

图30是点亮具有图26所示的亮度分布形成层的光学元件中的一个光源时的正面亮度分布的模拟结果的示意图；

图31是表示点亮具有图26所示的亮度分布形成层的光学元件中的所有光源时的正面亮度分布的模拟结果的曲线图；

图32是表示现有技术中的面发光装置的概略立体图；

图33是表示在现有技术的面发光装置中，光源和扩散板的距离变短时的正面亮度分布的一例的概念图；

图34是表示现有技术中的面发光装置中的正面亮度分布的一例的概念图；

图35是表示在现有技术的面发光装置中，将光源和光学元件配置为设计上的距离时的正面亮度分布的一例的概念图；以及

图36是用于说明现有技术中的面发光装置中的问题点的概念图。

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本发明的面发光装置、光学元件以及液晶显示装置的优选实施例进行说明。

将面发光装置10用作液晶显示装置50用的直下式背光(backlight)装置(参照图1)。

面发光装置10是在框体11中配置所需要的各个部分而形成的，其包括多个光源(线状光源)12、12…、反射板13、扩散板14、光学元件(光学板)15以及光学元件体16。

作为光源12、12…，可以采用例如，冷阴极荧光管或热阴极荧光管等荧光管。光源12、12…形成为圆柱状，其在沿如图1所示的Y方向延伸的状态下被配置在反射板13上。光源12、12…在反射板13和光学元件15之间，以平行状态在图1所示的X方向上被分隔，且被相等间隔地配置。

这样，在面发光装置10中，多个光源12、12…在反射面13a上等间隔的配置，且可以在配置状态下确保均一性，因此，当从光源12、12…射出的光到达后述的液晶显示面板时，难以产生依存于光源12、12…的配置状态的局部亮度不均。

将反射板13相对于光源12、12…侧的面形成作为反射面13a。从光源12、12…射出的光的一部分通过反射面13a向光学元件15反射。作为反射板13，只要是具有反射光的性质即可，可以采用例如铝制、PET(聚对苯二甲酸乙酯)制、聚碳酸酯制等的各种材料。

扩散板14被配置在与光源12、12…相对的一侧，扩散板14与光源12、12…夹着光学元件15。扩散板14具有以下功能：扩散透过光学元件15并射入的光，并使向正面方向射出的照射光束的亮度分布、即正面亮度分布均一化。此外，在面发光装置10中，也可以采用厚度较薄的扩散片(diffuser sheet)来代替扩散板14。

作为扩散板14，可以采用例如聚苯乙烯、环烯烃聚合物、丙烯基、聚碳酸酯制的扩散板，扩散片用于辅助光的扩散，作为扩散片，可以采用例如在PET基材上涂敷填充粒子的扩散片。此外，虽然只要有扩散板14以及扩散片中的一种即可，但是也可以层叠扩散板14以及扩散片而加以使用。

在扩散板14的出光面侧配置有未图示的液晶显示面板。

光学元件15配置在光源12、12…与扩散板14之间。光学元件15例如是具有透光性的棱镜片或双凸透镜片等，在基材17的光射出面侧，例如一体地形成有亮度分布形成层18。

基材17是由丙烯酸类树脂、聚对苯二甲酸乙酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚碳酸酯、苯乙烯基类树脂、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂等透明的合成树脂制的板材形成。此外，基材17可以形成为片状或薄膜状，但是，因为如果由刚性高的板材形成基材17，则难以发生当将基材17配置于框体11内时的挠曲、翘曲、热变形等，并且与光源12之间的Z方向上的距离也难以变化，所以，更优选这种方式。此外，基材17的厚度没有特别的限制，即使是片或薄膜这样的厚度，只要可以确保规定的刚性即可。

亮度分布形成层18具有抑制从光源12射出的光的正面方向(Z方向)上的亮度偏差的功能。亮度分布形成层18由以图1所示的Y方向为棱线方向的多个构造部18a、18a…构成，该构造部18a、18a…在X方向上以规定间距连续地排列。构造部18a向图1所示的Z方向、即从光源12射出的光的光轴方向突出，外表面形成为曲面形状或多角形形状。当构造部18a形成为曲面形状时，例如为非球面形状。

构造部18a、18a…的排列间距和光源12、12…的排列间距没有关系，构造部18a、18a…以微小的间距排列。

此外，亮度分布形成层18可以通过与基材17一体成形而形成，也可以是在基材17上转印由紫外线硬化树脂形成的亮度分布形成层18而形成，或者也可以通过加压成形将亮度分布形成层18接合于基材17而构成。

光学元件体16构成为包括例如扩散片、棱镜片、反射偏振器等各种光学元件中的一种或多种。当由多种光学元件构成光学元件体16时，将这些多种光学元件配置为层叠状。光学元件体16配置在光学元件15的相对侧，并且，光学元件体16与光学元件15之间夹着扩散板14。

在如上述形成的面发光装置10中，将反射板13和光学元件15之间的空间形成作为空气层19。

在面发光装置10中，当从光源12、12…射出光时，所射出的光依次透过光学元件15、扩散板14以及光学元件体16而照射到液晶显示面板上。这时射出的光的一部分被反射板13的反射面13a反射而朝向光学元件15。

射入光学元件15的光被该光学元件15的射入面折射，进而从光学元件15射出时也被折射，并朝向扩散板14。射入扩散板14的光被扩散并出光(extract)，经过光学元件体16到达液晶显示面板。

图2示出了从光源12、12…射出的光的路径和各部分的位置关系等。

在图2中，将位于相邻位置的光源12、12的各中心间的距离设为L，将光学元件15的折射率设为n，将光学元件15的厚度设为d，将从光源12的中心到光学元件15的光轴P方向上的距离设为W，将空气层19的空气的折射率设为n₀，将从光源12射出且射入光学元件15的光相对于光轴P方向的射入角设为θ₁，将射入光学元件15的光在光学元件15中的折射角设为θ₂，将光源12的直径设为D。

此外，在图2中，扩大示出了亮度分布形成层18的构造部18a、18a…相对于光学元件15的基材17的尺寸比例，实际上，构造部18a、18a…的尺寸相对于基材17非常小。

此外，如图3所示，在与亮度分布形成层18的构造部18a、18a…的长度方向正交的截面形状上，将接触于构造部18a的外表面的切线S、和与光轴P正交的面Q所形成的角度设为切线角度φ。这时，如图2所示，在切线角度φ中，将最大的切线角度设为最大切线角度a，将光源12的分割图像12A距离光源12的、在与光轴P正交的方向上的移动距离为x。移动距离x是距离光源12端面的距离。

如果采用以上各要素(参数)，则在面发光装置10中，以下的数学式(1)至数学式(3)成立。

n₀sin(φ)＝nsin(φ-θ₂)……(1)

n₀sinθ₁＝nsinθ₂……(2)

x＝Wtanθ₁+dtanθ₂……(3)

通过采用数学式(1)至数学式(3)，通过将任意的切线角度φ代入数学式(1)算出折射角θ₂，通过将算出的折射角θ₂代入数学式(2)算出折射角θ₁，通过将算出的θ₁和θ₂代入数学式(3)算出移动距离x。因此，可以一个意义地确定与切线角度φ对应的移动距离x，使到达具有切线角度φ的亮度分布形成层18的切点的光的分割图像12A向相邻的光源12移动x。

这样，分割图像12A的移动距离x由切线角度φ确定，当在切线角度φ中，将光源12的分割图像12A到达L/2的切线角度设为b，在切线角度φ中，光源12的分割图像12A达到L、即相邻光源12的中心的切线角度为c时，满足

x＝L/2-D/2……(4)

的切线角度φ＝切线角度b。(L/2-D/2)为相邻光源12、12的各中心间中央的位置。因此，如果存在满足以下数学式(5)的切线角度φ，则相邻光源12、12的各分割图像12A、12A重叠。

x＞L/2-D/2……(5)

这样，由于满足数学式(5)的切线角度φ存在，所以相邻的光源12、12的各分割图像12A、12A重叠，这意味着如果在亮度分布形成层18中存在数学式(5)成立这样的最大切线角度a，则相邻的光源12、12的各分割图像12A、12A重叠。

在面发光装置10中，形成有光学元件15，以便在亮度分布形成层18中存在数学式(5)成立这样的最大切线角度a，相邻的光源12、12的各分割图像12A、12A重叠。

图4是表示在从单一光源12射出的光透过光学元件15时，在透过扩散板14之前的状态下的正面亮度分布的曲线图。

如图4所示，正面亮度分布具有大致三角形状的山型形状，即在光源12的正上方位置亮度电平(luminance level)为最大，朝向相邻的光源12的正上方位置亮度电平降低。此外，图4所示的正面亮度分布相对于三角形状的正面亮度分布，其形状稍有破坏，这种形状的破坏是基于被反射板13所反射的光的作用。

此外，从光源12射出时的正面亮度分布并不仅限于三角形状，也可以是例如顶点带有弧度的大致三角形状(参照图5)，在倾斜部分具有阶梯部的形状(参照图6)，倾斜部分的倾斜度阶段性变化的形状(参照图7)等。

图8是表示当多个光源12、12、…的分割图像12A、12A、…重叠时，光透过距离W变化时的扩散板14前的正面亮度分布状态的曲线图，图8示出了设计上的距离W时的正面亮度分布、以及与此相对，距离W变化±8％时的正面亮度分布。

图8所示的正面亮度分布是通过蒙特卡罗法，对由反射板13、光学元件15以基于光学特性的概率对从光源12、12、…输出的光进行反射、折射、散射时的状态进行模拟所得到的结果。

在图8中，一个光源12具有在该光源12的正上方位置上亮度电平最大，朝向相邻的其他光源12的正上方位置亮度电平降低的正面亮度分布，在相邻的两个光源12、12之间的位置上，该两个光源12、12的分割图像12A、12A重叠，各个正面亮度分布的一部分重叠。

在分割图像12A、12A不重叠的情况下，在光源12和光学元件15的距离W变化时，各光源12、12、…的正面亮度分布的范围宽度(在光源12、12、…的排列方向上的宽度)变动，因此，导致正面亮度分布发生很大变化。例如，当距离W大于设计上的距离W时，各光源12、12、…的正面亮度分布的范围宽度重叠，反之，当距离W小于设计上的距离W时，相邻的光源12、12、…之间位置(中间位置)上的亮度电平降低，从而导致正面亮度分布发生很大的变化。

但是，在面发光装置10中，由于光源12、12、…的分割图像12A、12A、…当为设计上的距离W时预先重叠，各个正面亮度分布的一部分相互重叠，因此，可以抑制与光源12、12、…和光学元件15的距离W的变化相对的亮度电平的变动，如图8所示，即使距离W发生变化，正面亮度分布的变化也很小，可以抑制亮度不均的发生。

此外，因为可以抑制由光源12、12、…和光学元件15的距离W的变化导致的亮度不均的发生，所以可以提高光学元件15在框体11中的配置自由度，并可实现提高各部分组装时的操作性。

而且，光源12、12、…的分割图像12A、12A、…重叠意味着正面亮度分布的范围宽度扩大，且具有即使距离W发生变化，正面亮度分布本身也难以变化的特性。

图9是表示光源12、12、…的分割图像12A、12A、…在光源12、12的中央部仅重叠很少部分时，光透过距离W发生变化时的扩散板14之前的正面亮度分布状态的曲线图，图9示出了设计上的距离W时的正面亮度分布、以及与此相对，距离W变化±8％时的正面亮度分布。

图9所示的正面亮度分布和图8所示一样，是通过蒙特卡罗法，对以基于光学特性的概率进行反射、折射、散射时的状态进行模拟所得到的结果。

如图9所示，即使在光源12、12、…的分割图像12A、12A、…仅重叠很少部分时，也可以确认：可以抑制与光源12、12、…和光学元件15的距离W的变化相对的亮度电平的变动，即使距离W发生变化，正面亮度分布的变化也小，可以抑制亮度不均的发生。因此，如上述，通过光源12、12、…的分割图像12A、12A、…的重叠以及分割图像12A、12A、…的扩大所带来的正面亮度分布的范围宽度的扩大，从而可以实现距离W的设计自由度的提高。

下面，示出了在面发光装置10中，用于抑制亮度不均的构成的具体例(参照图10至图21)。

一般，在薄型液晶显示装置中，光源(冷阴极荧光管)的直径为D＝3.0mm～4.0mm，相邻位置的光源的各中心间的距离L＝20mm～40mm，从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离W＝6.0mm～16.0mm。作为光学元件，可以使用可低价大量生产的工程塑料，光学元件的厚度d＝0.3mm～2.0mm，折射率n＝1.50～1.63。空气的折射率n₀大致为1.0。

例如，当L＝23.7mm时，若W＝11.7mm，D＝3.0mm，则如图10所示，如果光源的分割图像距离光源的、在与光轴正交方向上的移动距离x＝L/2-D/2＝10.35mm或＞10.35mm，则光源的分割图像重叠。

这时，如果设定d＝0.4mm、n＝1.585，则光学元件的切线角度φ与移动距离x为通过数学式(1)至数学式(3)的图11所示关系。如图11所示，x＝10.35mm的切线角度为b≒56°。因此，作为一般的薄型液晶显示装置所采用的参数，当L＝23.7mm、W＝11.7mm、D＝3.0mm、d＝0.4mm、n＝1.585、n₀＝1.0时，需要光学元件的亮度分布形成层是具有切线角度φ＝56°以上的最大切线角度a的形状。

如上述，因为可以确定所有的参数、即相邻位置的光源的各中心间的距离L、光学元件的折射率n、光学元件的厚度d、从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离W、空气层的空气的折射率n₀、光源的直径D，所以可以根据利用数学式(1)至数学式(3)所算出的切线角度来确定光学元件的亮度分布形成层所需要的形状。

表1示出了在液晶显示装置中，一般所采用的参数在如下所述的范围内时所算出的切线角度b的最大值(bmax)和最小值(bmin)，其中，一般所采用的参数的范围是L＝20mm～40mm、W＝6.0mm～16.0mm、D＝3.0mm～4.0mm、d＝0.3mm～2.0mm、n＝1.50～1.63。

例如，在L/W＝3.0的情况下，在L＝40mm、W＝13.3mm、D＝3.0mm时，(L/2-D/2)表示最大值，并且，在n＝1.50、d＝0.3mm时，表示最大值(bmax)。

表1

L/W	bmin(°)	bmax(°)
			1.5	40	54
1.6	43	56
			1.7	45	58
1.8	47	60
			1.9	48	62
2.0	50	63
			2.1	52	64
2.2	53	66
			2.3	55	67
2.4	56	68
			2.5	57	69
2.6	58	70
			2.7	59	71
2.8	60	71
			2.9	61	72
3.0	61	73
			3.1	62	73
3.2	63	74
			3.3	63	74
3.4	64	75
			3.5	64	75
3.6	65	76
			3.7	65	76
3.8	66	76
			3.9	66	77
4.0	67	77

如果在亮度分布形成层18中存在大于表1所示的切线角度b的最大切线角度a，则光源12、12、…的分割图像12A、12A、…重叠，在面发光装置10中，形成有光学元件15，以便在亮度分布形成层18中存在这样的、大于表1所示的切线角度b的最大切线角度a。

因此，在面发光装置10中，由于光源12、12、…的分割图像12A、12A、…重叠，因此，即使从光源12的中心到光学元件15为止的光轴P方向上的距离W发生变化，正面亮度分布的变化也很小，也可以抑制亮度不均的发生。

更优选的例子是：如图12所示，作为正面亮度分布，光源12的分割图像12A到达两个相邻的光源12、12的正上方位置。为了获得这样的正面亮度分布，只要满足x＝L-D/2的切线角度φ为最大切线角度a即可，因此，只要光源12的分割图像12A到达相邻光源12的中心的切线角度c与最大切线角度a相同即可。此外，图12所示的直线T表示相加各光源12、12、…的正面亮度分布而得到的正面亮度分布。

表2采用与算出表1的数值时相同的参数L＝20mm～40mm、W＝6.0mm～16.0mm、D＝3.0mm～4.0mm、d＝0.3mm～2.0mm、n＝1.50～1.63来表示切线角度c的最大值(cmax)和最小值(cmin)。

表2

L/W	cmin(°)	cmax(°)
			1.5	61	73
1.6	63	74
			1.7	64	75
1.8	65	76
			1.9	66	76
2.0	67	77
			2.1	67	78
2.2	68	78
			2.3	68	78
2.4	69	79
			2.5	69	79
2.6	70	80
			2.7	70	80
2.8	70	80
			2.9	71	80
3.0	71	81
			3.1	71	81
3.2	71	81
			3.3	72	81
3.4	72	81
			3.5	72	81
3.6	72	82
			3.7	72	83
3.8	72	84
			3.9	72	84
4.0	72	84

因此，如果在亮度分布形成层18中存在与表2所示的切线角度c相同的最大切线角度a，则光源12、12、…的分割图像12A、12A、…在各光源12、12、…之间的整个区域重叠。

此外，为了获得图12所示的正面亮度分布，当光源12的正上方位置的亮度电平为1时，需要该光源12的分割图像12A的、与相邻光源12之间的中央的亮度电平为大致一半的0.4～0.6程度，而且，相邻光源12的正上方的亮度电平大致为0。因此，需要光学元件15的最大切线角度a与表2所示的切线角度c大致相同，而且，在亮度分布形成层18上包括40％～60％的、切线角度为b以上且小于c的部分。如上述，切线角度b是光源12的分割图像12A到达L/2的角度，切线角度c是光源12的分割图像12A到达L的角度。

在面发光装置10中，形成有光学元件15，以便在亮度分布形成层18上存在与这样如表2所示的切线角度c大致相同的最大切线角度a，且在亮度分布形成层18上包括40％～60％的、切线角度为b以上且小于c的部分。

因此，在面发光装置10中，由于光源12、12、…的分割图像12A、12A、…在各光源12、12、…之间的整个区域重叠，因此，即使从光源12的中心到光学元件15为止的光轴P方向的距离W发生变化，正面亮度分布的变化也很小，也可以抑制亮度不均的发生。

图13是表示相对于从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离W＝1，光源的直径为D＝0.25、W/D＝4、光学元件的折射率n＝1.585、光学元件的厚度d＝0.4mm时，最大切线角度a和分割图像的移动距离x之间的关系的曲线图。

如图13所示，若移动距离x增大，则最大切线角度a的变化率也增大。如果相邻位置光源的各中心间的距离L比从光源中心到光学元件为止的光轴方向上的距离W的比、即L/W增大，则移动距离x也增大，因此，如果L/W增大，则与最大切线角度a的变化相对的移动距离x的变化量也增大。

这样，如果最大切线角度a的变化率增大，则难以形成亮度分布形成层。因此，如果L/W增大，则难以形成亮度分布形成层，且难以控制最大切线角度a。

可控制最大切线角度a的范围为L/W在2.5以下的范围，在表2中的L/W在2.5以下的范围中，可以适当抑制亮度不均的发生。

图14及图15表示从光源12射出的光透过光学元件15和扩散板14的状态下的正面亮度分布的曲线图。图14是与图8中的设计上的距离W时的正面亮度分布相对应的曲线图，图15是与图9中的设计上的距离W时的正面亮度分布相对应的曲线图。

如图14及图15所示，由于扩散板14的扩散作用，在透过扩散板14的状态下，正面亮度分布大致均一。

这样，通过采用扩散板14，可以实现正面亮度分布的均一化，并可防止亮度不均的发生。

如上述，通过采用扩散板14，可以实现正面亮度分布的均一化，因此，在从光源12、12、…射出的光透过扩散板14前的状态下，只要正面亮度分布的亮度电平的最大值和最小值不产生很大的差，就可以实现正面亮度分布的均一化。

如果考虑扩散板14的作用，则根据扩散板14的作用而可以实现正面亮度分布的均一化的亮度电平的最大值和最小值的比为允许例如0.7以上的范围。

图16及图17是表示对合计23个采样，探讨了亮度不均的发生状态，在横轴上表示切线角度φ，在纵轴上表示在亮度分布形成层中包含该切线角度φ的比率的曲线图。

图16及图17和图13的数据一样，是表示相对于从光源的中心到光学元件为止的光轴方向上的距离W＝1，光源的直径D＝0.25、W/D＝4、光学元件的折射率n＝1.585、光学元件的厚度d＝0.4mm时，切线角度φ和该切线角度φ的比率之间的关系的曲线图。此外，光源各中心间的距离L比距离W的比、即L/W＝2.0，扩散板的光透过率为60％。

图16示出了11个采样(A～K)的相关数据，该11个采样是光透过扩散板之前的正面亮度分布中的亮度电平的最大值和最小值的比为0.7以上，亮度不均的发生率小，并确保了正面亮度分布的均一性的采样。

另一方面，图17示出了12个采样(L～W)的相关数据，该12个采样是光透过扩散板之前的亮度电平的最大值和最小值的比未满0.7，亮度不均的发生率高，且未能确保正面亮度分布的均一性的采样。

如图16所示，亮度不均的发生率低的数据表示：在所有采样的亮度分布形成层中包括具有切线角度b＝56°以上的切线角度φ的部分，且包括大致10％～30％切线角度φ中的切线角度b(＝56°)以上的部分(图16所示的R)。

另一方面，在图17所示的亮度不均的发生率高的数据中，除两个采样之外，可以由最大切线角度a小于切线角度b(＝56°)的采样(L、M、N、O、P、Q)、切线角度b以上的部分超过30％的采样(T、V、W)、或者切线角度b以上的部分小于10％的采样(R)构成。

如图16及图17所示，可以确认：当包括10％～30％切线角度φ中的切线角度b(＝56°)以上的部分时，光透过扩散板之前的正面亮度分布中的亮度电平的最大值和最小值的比为0.7以上，从而可以抑制亮度不均。因此，形成有光学元件15的亮度分布形成层18，以便包括10％～30％切线角度φ中的切线角度b以上的部分，从而可以抑制亮度不均。

图18表示从光源射出的光透过光学元件15及亮度分布形成层18的状态下的正面亮度分布。如图18所示，当使光源12的分割图像12A位于相邻光源12的正上方时(参照图12)，即使在未设置扩散板14的状态下，也可以确保正面亮度分布的均一性。但是，特别是当L/W为较大的值时，需要高精度地形成具有较大切线角度φ、例如切线角度b＝56°以上的切线角度φ的亮度分布形成层18。

但是，如上述，因为设置有用于扩散透过光学元件15的光的扩散板14，所以在光透过扩散板14之前的状态下，即使光源12的分割图像12A未到达相邻光源12的正上方位置，也可以在透过扩散板14的状态下，通过扩散板14的作用，使分割图像12A位于相邻光源12的正上方。因此，在设置有扩散板14时，可以不估计L/W的大小，而实现以高精度形成具有大切线角度φ的亮度分布形成层18的必要性降低，并便于制造光学元件15。

此外，在未设置有扩散板14时，虽然为了使光源12的分割图像12A相互连续地重叠，而优选使光学元件15的亮度分布形成层18中的构造部18a、18a、…的外表面形成为曲面形状，但是，在设置有扩散板14时，因为可以缩小分割图像12A的移动距离x，而且，即使分割图像12A不连续，也可以根据扩散板14的效果来形成平滑的(smooth)亮度分布，所以可以使构造部18a、18a、…的外表面形成为例如多角形形状或其外表面的一部分是平面状的形状，从而可以实现便于光学元件15的制造。

图19示出了例如当设置有扩散板14时，构造部18a、18a、…的至少一部分形成为平面状的光学元件15的例子。

在图19所示的例子中，构成为三个构造部18b、18c、18d为一组的构造体，该构造体连续且形成多个。

在图19所示的例子中，L/W＝2.0，在亮度分布形成层18中包括10％～15％切线角度b＝56°以上部分，在亮度分布形成层18中包括10％～20％切线角度0°的部分、即形成为相对于光轴正交的平面状的部分，且构造部18c以及构造部18d形成为多角形形状。

图20是表示关于图19所示的光学元件15，在横轴上表示切线角度φ，在纵轴上表示在亮度分布形成层18中包含该切线角度φ的比率的曲线图。如图20所示，如图19所示的光学元件15在亮度分布形成层18中包含10％～15％切线角度约为56°以上的部分。

图21示出了关于图19及图20的例子，从光源12、12、…射出的光透过扩散板14的状态下的正面亮度分布。这时，扩散板14的光的透过率是60％。如图21所示，可以确认：根据扩散板14的扩散作用而扩散光，从而可以确保正面亮度分布的均一性，并可抑制亮度不均。

因此，即使在使光学元件15的亮度分布形成层18的构造部18a、18a、…的外表面形成为多角形形状或其一部分为平面状的情况下，也可通过采用扩散板14来抑制亮度不均。

此外，在面发光装置10中，例如扩散片、棱镜片、反射偏振器等光学元件体16被配置在光学元件15的相对侧，光学元件体16和光学元件15夹着扩散板14，因此，被扩散板14扩散的光被光学元件体16进一步进行扩散、散射等，从而可以实现提高抑制亮度不均的效果。

下面，对使光学元件15和扩散板14一体化的构造、即光学元件包装体进行说明(参照图22及图23)。

如上述，虽然在面发光装置10中，从光源12、12、…侧依次配置有光学元件15、扩散板14以及光学元件体16，但是恐怕由于这些各部分的厚度而导致刚性降低，会发生翘曲或弯曲等，从而引起发生亮度不均。

为了防止这样的翘曲或弯曲的发生，可以构成包装体21，该包装体21通过以下方法形成：通过透明片或透明薄膜等包装部件20来包装光学元件15和扩散板14、或者光学元件15和扩散板14以及光学元件体16(参照图22)。

此外，例如，也可以通过紫外线硬化型树脂或压敏胶等接合光学元件15和扩散板14而构成光学元件包装体22(参照图23)。在这种情况下，也可以在接合光学元件15和扩散板14的基础上，使光学元件体16也接合于扩散板14上，从而构成光学元件包装体22。

通过构成光学元件包装体21或光学元件包装体22，可以增加厚度并提高刚性，从而防止翘曲或弯曲等的发生。

下面，示出了光学元件15的亮度分布形成层18的截面形状的例子(参照图24至图29)。

通过使光学元件15的亮度分布形成层18的截面形状(外表面的形状)形成为所期望的曲面形状，从而可以抑制亮度不均，但是，如上述，对于使亮度分布形成层18形成为曲面形状，大多存在加工困难的问题。于是，通过使如下述的多角形形状作为近似的曲面形状而形成亮度分布形成层18，可以在确保良好的加工性的基础上，抑制亮度不均的发生。

图24示出了具有这样多角形形状的亮度分布形成层18的一个例子100。

亮度分布形成层100构成为包括：外表面101，与光源的排列方向平行；以及外面102、102、103、103、…、107、107，以该外表面101为基准，随着靠近光源，其相对于光源的排列方向的倾斜角度逐渐增大。亮度分布形成层100以跨越二等分外表面101的点的中央线M为基准，在光源的排列方向上呈线对称的形状。因此，亮度分布形成层100形成为：当依次设定各外表面101、102、103、…相对于光源的排列方向的倾斜角度为s1、s2、s3、…s7时，s1＜s2＜s3＜…＜s7。

虽然亮度分布形成层100由13个具有不同角度的外表面(线段)形成，但是，外表面的数量并不仅限于13个，可以考虑光源间的距离L和光源的直径D等而任意地决定外表面的数量。

通过采用如图24所示的、截面形状为近似曲面形状的多角形形状的亮度分布形成层18，由于没有必要形成制作困难的曲面形状，因此可以确保光学元件的良好的加工性。

图25及图26示出了分割如图24所示的多角形形状而形成多个构造部的亮度分布形成层的例子200、300。

图25所示的亮度分布形成层200是通过多次交互排列两个构造部200a、200b而形成的。

构造部200a例如有七个外表面，由外表面201、202、202、203、203、204、204构成，构造部200b也例如有七个外表面，由外表面205、206、206、207、207、208、208构成。

外表面201、205与光源的排列方向平行，分别形成与亮度分布形成层100中的倾斜角度s1相同的倾斜角度。外表面202、203、204相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s3、s5、s7相同，外表面206、207、208相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s2、s4、s6相同。

这样，通过采用由分割亮度分布形成层100的形状的构造部200a、200b、200a、200b、…构成的亮度分布形成层200，从而由于构造部200a、200b的外表面的数量少，所以可易于进行光学元件的加工。

图26所示的亮度分布形成层300包括多次交互排列的两个构造部300a、300b。

构造部300a例如有六个外表面，由外表面301、301、302、302、303、303构成，构造部300b也例如有六个外表面，由外表面304、304、305、305、306、306构成。

外表面301、302、303相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s3、s5、s7相同，外表面304、305、306相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s2、s4、s6相同。

在构造部300a与300b之间，形成有与光源排列方向平行的平行面307。平行面307是相当于亮度分布形成层100的外表面101的面。

这样，通过采用由分割亮度分布形成层100的形状的构造部300a、300b、300a、300b、…构成的亮度分布形成层300，由于构造部300a、300b的外表面的数量少，所以可以易于进行光学元件的加工。

此外，在采用亮度分布形成层300时，如图27所示，在例如通过采用金属模1000的射出成形来形成光学元件时，在金属模1000中，在成形构造部300a和构造部300b的部分之间存在突部1001，但是，该突部1001在光源的排列方向上具有一定的宽度，因此刚性高。因此，突部1001难以发生变形，从而可以顺利地进行金属模1000的脱模，并可以实现提高成形后的亮度分布形成层300的加工精度。

图28及图29示出了分割为三个三角形形状的亮度分布形成层的例子400、500。

图28所示的亮度分布形成层400由依次多次排列三个构造部400a、400b、400c而形成。

构造部400a、400b、400c例如分别有五个外表面，构造部400a的外表面401、402、403相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s1、s3、s6相同，构造部400b的外表面404、405、406相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s1、s4、s7相同，构造部400c的外表面407、408、409相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s1、s2、s5相同。

这样，通过采用由分割亮度分布形成层100的形状的构造部400a、400b、400c构成的亮度分布形成层400，由于构造部400a、400b、400c的外表面的数量少，所以可以易于进行光学元件的加工。

图29所示的亮度分布形成层500通过依次多次排列三个构造部500a、500b、500c而形成。

构造部500a、500b、500c例如分别具有四个外表面，构造部500a的外表面501、502相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s3、s6相同，构造部500b的外表面503、504相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s4、s7相同，构造部500c的外表面505、506相对于光源排列方向的倾斜角度分别与亮度分布形成层100中的倾斜角度s2、s5相同。

在构造部500a、500b、500c之间，形成分别与光源排列方向平行的平行面507、507。平行面507、507是相当于亮度分布形成层100的外表面101的面。

这样，通过采用由分割亮度分布形成层100的形状的构造部500a、500b、500c构成的亮度分布形成层500，由于构造部500a、500b、500c的外表面的数量少，所以可以易于进行光学元件的加工。

此外，即使在采用亮度分布形成层500的情况下，也与采用亮度分布形成层300时一样，由于金属模的突部的刚性高，所以可以实现提高成形后的亮度分布形成层500的加工精度。

此外，上面示出了具有依次多次排列的两个或三个构造部的亮度分布形成层的例子，但是，多角形形状的分割数并不仅限于两个或三个，也可以是四个以上。这些构造是将多角形形状分割成多个构造部的构造，在光学特性上与未进行分割的亮度分布形成层100没有大的差别，可以任意选择考虑了加工性的构造。

图30是表示作为一例的、具有亮度分布形成层300的光学元件的正面亮度分布的模拟结果，是与图4对应的曲线图。

正面亮度分布具有如下述的大致山型的形状：在光源12的正上方位置亮度电平最大，朝向相邻的其它光源12、12、…的正上方位置亮度电平降低。

图31表示在图30中点亮全部光源时的正面亮度分布，是与图18对应的曲线图。

若将图30及图31所示结果与图4及图18所示结果进行比较，则虽然整体上产生了微小的亮度不均，但是，该亮度不均和依存于光源间距离L的光源不均不同，通过配置扩散板或扩散片等，可以控制亮度不均直至在实用中不存在问题。

在上述优选实施例中所示的各部分的具体形状以及构造，均为实施本发明时的具体化的一个例子，不能根据这些而对本发明的技术范围做限定性的解释。

Claims (20)

1.一种面发光装置，包括：多个光源，各个所述光源形成为向规定方向延伸的圆柱状，在向同一方向延伸的状态下被配置在同一平面上；光学元件，具有透光性，并形成有亮度分布形成层，所述亮度分布形成层用于抑制从多个所述光源射出的光在光轴方向上的亮度偏差；以及反射面，以夹着多个所述光源的方式位于所述光学元件的相对侧，空气层位于所述反射面和所述光学元件之间，并且，所述反射面用于反射从所述光源射出的光，在所述面发光装置中，所述光学元件的亮度分布形成层由向所述光源的长度方向延伸且向所述光轴方向突出的多个构造部构成，所述面发光装置的特征在于，包括：

所述光学元件，包括最大切线角度a，

其中，对于所述最大切线角度a，

当将相邻位置的所述光源的各中心间距离设为L，

将所述光学元件的折射率设为n，

将所述光学元件的厚度设为d，

将从所述光源中心到所述光学元件为止的光轴方向上的距离设为W，

将所述空气层的空气折射率设为n₀，

将从所述光源射出并射入所述光学元件的光相对于光轴方向的射入角设为θ₁，

将射入所述光学元件的光在所述光学元件中的折射角设为θ₂，

将所述光源的直径设为D，

将在与所述亮度分布形成层的构造部的长度方向正交的截面形状中，与所述亮度分布形成层的外表面接触的切线、和与所述光轴正交的面所形成的角度设为切线角度φ，

将所述切线角度φ中最大的切线角度设为最大切线角度a，

将所述切线角度φ中光源的分割图像到达L/2的切线角度设为b，

将L/W设定为1.9～3.5时，

通过下面的条件式(1)至条件式(3)，算出所述光源的分割图像在与所述光轴正交方向上距离光源的移动距离x的情况下，

所述最大切线角度a满足x＞L/2-D/2，

并且，在光学元件中，具有大于等于所述切线角度b的切线角度φ的构造部截面形状的外表面部分的构造部截面形状的排列方向成分相对于所述亮度分布形成层的构造部截面形状的外表面的构造部截面形状的排列方向成分的比例是10％～30％，其中，b大于等于56°，

n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)......(1)

n₀sinθ₁＝nsinθ₂......(2)

x＝Wtanθ₁+dtanθ₂......(3)。

2.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

将构成亮度分布层的多个构造部的大小和形状设定为相同。

3.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，所述面发光装置包括：

所述光学元件，包括满足x＝L-D/2的所述最大切线角度a。

4.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

以与所述光源夹着所述光学元件的方式，在所述光源的相对侧配置扩散板。

5.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

以与所述光源夹着所述光学元件的方式，在所述光源的相对侧配置扩散板，

在所述面发光装置中设置有光学元件包装体，所述光学元件包装体通过包装部件对所述扩散板和所述光学元件进行包装而形成。

6.根据权利要求5所述的面发光装置，其特征在于，

在所述包装部件内设置与所述光学元件不同的另外的至少一个光学元件。

7.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

以与所述光源夹着所述光学元件的方式，在所述光源的相对侧配置扩散板，

在所述面发光装置中设置有光学元件包装体，所述光学元件包装体通过接合所述扩散板和所述光学元件而形成。

8.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

所述亮度分布形成层的各构造部的外表面形成为曲面形状。

9.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

所述亮度分布形成层的各构造部的外表面形成为多角形形状。

10.根据权利要求9所述的面发光装置，其特征在于，

所述各构造部在所述光源的排列方向上形成为线对称的形状，且所述各构造部形成为：相对于所述光源排列方向的各外表面的倾斜角度随着接近所述光源而逐渐增大。

11.根据权利要求10所述的面发光装置，其特征在于，

在所述各构造部之间形成有与光轴正交的平面。

12.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

基材与亮度分布形成层形成为一体。

13.根据权利要求1所述的面发光装置，其特征在于，

分别通过不同的材料形成基材和亮度分布形成层，

在基材上接合亮度分布形成层。

14.根据权利要求13所述的面发光装置，其特征在于，

由聚对苯二甲酸乙酯形成所述基材，

由紫外线硬化树脂形成所述亮度分布形成层。

15.一种光学元件，形成有亮度分布形成层，所述亮度分布形成层用于抑制从多个光源射出的光在光轴方向上的亮度偏差，各个所述光源形成为向规定方向延伸的圆柱状且在向同一方向延伸的状态下被配置在同一平面上，所述亮度分布形成层由向所述光源的长度方向延伸且向所述光轴方向突出的多个构造部构成，所述光学元件的特征在于，

所述光学元件包括：最大切线角度a，当将相邻位置的所述光源的各中心间距离设为L，

将所述光学元件的折射率设为n，

将所述光学元件的厚度设为d，

将从所述光源中心到所述光学元件为止的光轴方向上的距离设为W，

将所述空气层的空气折射率设为n₀，

将从所述光源射出并射入所述光学元件的光相对于光轴方向的射入角设为θ₁，

将射入所述光学元件的光在所述光学元件中的折射角设为θ₂，

将所述光源的直径设为D，

将在与所述亮度分布形成层的构造部的长度方向正交的截面形状中，与所述亮度分布形成层的外表面接触的切线、和与所述光轴正交的面所形成的角度设为切线角度φ，

将所述切线角度φ中最大的切线角度设为最大切线角度a，

将所述切线角度φ中光源的分割图像到达L/2的切线角度设为b，

将L/W设定为1.9～3.5时，

通过下面的条件式(1)至条件式(3)，算出所述光源的分割图像在与所述光轴正交方向上距离光源的移动距离x的情况下，

所述最大切线角度a满足x＞L/2-D/2，

并且，在光学元件中，具有大于等于所述切线角度b的切线角度φ的构造部截面形状的外表面部分的构造部截面形状的排列方向成分相对于所述亮度分布形成层的构造部截面形状的外表面的构造部截面形状的排列方向成分的比例是10％～30％，其中，b大于等于56°，

n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)......(1)

n₀sinθ₁＝nsinθ₂......(2)

x＝Wtanθ₁+dtanθ₂......(3)。

16.根据权利要求15所述的面发光装置，其特征在于，

将构成亮度分布层的多个构造部的大小和形状设定为相同。

17.根据权利要求15所述的面发光装置，其特征在于，

基材与亮度分布形成层形成为一体。

18.根据权利要求15所述的面发光装置，其特征在于，

分别通过不同的材料形成基材和亮度分布形成层，

在所述基材上结合所述亮度分布形成层。

19.根据权利要求18所述的面发光装置，其特征在于，

由聚对苯二甲酸乙酯形成所述基材，

由紫外线硬化树脂形成所述亮度分布形成层。

20.一种液晶显示装置，包括：多个光源，各个所述光源形成为向规定方向延伸的圆柱状，在向同一方向延伸的状态下被配置在同一平面上；光学元件，具有透光性，并形成有亮度分布形成层，所述亮度分布形成层用于抑制从多个所述光源射出的光在光轴方向上的亮度偏差，所述亮度分布形成层由向所述光源的长度方向延伸且向所述光轴方向突出的多个构造部构成；反射面，以夹着多个所述光源的方式位于所述光学元件的相对侧，空气层位于所述反射面和所述光学元件之间，并且，所述反射面用于反射从所述光源射出的光；以及液晶面板，用于显示图像，并照射有从多个所述光源射出的光，所述液晶显示装置的特征在于，包括：

所述光学元件，包括最大切线角度a，

其中，对于所述最大切线角度a，

当将相邻位置的所述光源的各中心间距离设为L，

将所述光学元件的折射率设为n，

将所述光学元件的厚度设为d，

将从所述光源中心到所述光学元件为止的光轴方向上的距离设为W，

将所述空气层的空气折射率设为n₀，

将从所述光源射出并射入所述光学元件的光相对于光轴方向的射入角设为θ₁，

将射入所述光学元件的光在所述光学元件中的折射角设为θ₂，

将所述光源的直径设为D，

将在与所述亮度分布形成层的构造部的长度方向正交的截面形状中，与所述亮度分布形成层的外表面接触的切线、和与所述光轴正交的面所形成的角度设为切线角度φ，

将所述切线角度φ中最大的切线角度设为最大切线角度a，

将所述切线角度φ中光源的分割图像到达L/2的切线角度设为b，

将L/W设定为1.9～3.5时，

并通过下面的条件式(1)至条件式(3)，算出所述光源的分割图像在与所述光轴正交方向上距离光源的移动距离x的情况下，

所述最大切线角度a满足x＞L/2-D/2，

并且，在光学元件中，具有大于等于所述切线角度b的切线角度φ的构造部截面形状的外表面部分的构造部截面形状的排列方向成分相对于所述亮度分布形成层的构造部截面形状的外表面的构造部截面形状的排列方向成分的比例是10％～30％，其中，b大于等于56°，

n₀sin(a)＝nsin(a-θ₂)......(1)

n₀sinθ₁＝nsinθ₂......(2)

x＝Wtanθ₁+dtanθ₂......(3)。

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