CN101680611A - 光学部件与使用该光学部件的照明装置、显示装置和电视接收装置 - Google Patents

光学部件与使用该光学部件的照明装置、显示装置和电视接收装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供光学部件与使用该光学部件的照明装置、显示装置和电视接收装置。本发明的光学部件包括：对光源(12)的出射光进行扩散的扩散层(13)；按照周期(T1)排列在Y方向延伸的多个第一凸部(15a)，使来自扩散层(13)的入射光折射并会聚的第一聚光层(15)；具有与邻接的第一凸部(15a)的边界相对的多个第一反射部(14a)，对扩散层(13)的出射光进行反射的第一反射层(14)；按照周期(T2)排列在X方向延伸的多个第二凸部(17a)，使来自第一聚光层(15)的入射光折射并会聚的第二聚光层(17)；和具有与邻接的第二凸部(17a)的边界相对的多个第二反射部(16a)，对第一聚光层(15)的出射光进行反射的第二反射层(16)。

Description

光学部件与使用该光学部件的照明装置、显示装置和电视接收装置
技术领域
本发明涉及光学部件、照明装置、显示装置和电视接收装置。
背景技术
专利文献1中公开有以往的照明装置。该照明装置包括对光源的出射光进行扩散的扩散板，在扩散板的出射侧设置有透镜片。透镜片由双凸透镜片构成，排列有具有圆柱面的多个双凸透镜(半圆锥状透镜)。
入射透镜片的扩散光在圆柱面折射，出射光被会聚到与扩散板的表面大致正交的方向。由此，当观看与照明装置相对配置的显示面板时，能够确保显示面板正面的规定的视野角的光量，有效地利用光源的出射光。
此外，从邻接的双凸透镜的边界附近到达圆柱面的光的一部分以大的入射角入射圆柱面并反射。该反射光从与反射位置相对的部分相对于与扩散板的表面正交的方向以大角度出射。因此，具有与邻接的双凸透镜的各边界相对的多个反射部的反射片配置在扩散板与透镜片之间。
由此，到达邻接的双凸透镜的边界附近的光被向扩散板的方向反射，并从其它位置入射透镜片。因此，能够减少从透镜片相对于与扩散板的表面正交的方向以大角度出射的无用的光，更有效地利用光源的出射光。
专利文献1：特开2006-208930号公报(第3页-第10页，图1)
发明内容
但是，根据上述以往的照明装置，双凸透镜的周期方向的出射角被会聚到规定范围，但是双凸透镜的延伸方向的出射角变大。图5表示照明装置的出射光的亮度分布。纵轴表示亮度，横轴表示双凸透镜的周期方向的视野角(单位：°，图中实线A)和双凸透镜的延伸方向的视野角(单位：°，图中虚线B0)。
根据该图，例如在显示面板的左右方向，光被集中在规定的视野角范围，光量变大。但是，在显示面板的上下方向，即使移动视野角，光量的变化也小。因此，有在上下方向的视角大的范围出射无用的光，正面的光量减少，无法充分有效地利用光的问题。
本发明的目的是提供能够更有效地利用光源的出射光的光学部件和使用该光学部件的照明装置。此外，本发明的目的是提供包括能够更有效地利用光源的出射光的照明装置的显示装置和电视接收装置。
为了达到上述目的，本发明的光学部件的特征在于，包括：
扩散层，该扩散层对光源的出射光进行扩散；
第一聚光层，该第一聚光层配置在上述扩散层的出射侧，并且按照规定周期排列有在一个方向延伸的多个第一凸部，利用第一凸部使来自上述扩散层的入射光折射并会聚；
第一反射层，该第一反射层具有与邻接的第一凸部的边界相对并按照与第一凸部的周期相同的周期排列的多个第一反射部，配置在上述扩散层与第一聚光层之间并利用第一反射部对上述扩散层的出射光进行反射；
第二聚光层，该第二聚光层配置在第一聚光层的出射侧，并且按照规定周期排列有在第一凸部的周期方向延伸的多个第二凸部，利用第二凸部使来自第一聚光层的入射光折射并会聚；和
第二反射层，该第二反射层具有与邻接的第二凸部的边界相对并按照与第二凸部的周期相同的周期排列的多个第二反射部，配置在第一聚光层与第二聚光层之间并利用第二反射部对第一聚光层的出射光进行反射。
根据该结构，光源的出射光入射扩散层并被扩散。扩散层的出射光入射第一聚光层，由多个第一凸部会聚在规定的视野角范围。从扩散层出射并向邻接的第一凸部的边界附近行进的光由第一反射层的各第一反射部反射而返回到扩散层一侧，从其它位置入射第一聚光层。第一聚光层的出射光入射第二聚光层，由多个第二凸部会聚在与第一聚光层正交的视野角范围。从第一聚光层出射并向第二凸部的边界附近行进的光由第二反射层的各第二反射部反射而返回到扩散层一侧，从其它位置入射第二聚光层。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，第二反射部的周期方向的宽度比第一反射部的周期方向的宽度窄。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，第一凸部的延伸方向轴与第二凸部的延伸方向轴所成的角度为90°±1°。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，第一反射层、第一聚光层、第二反射层和第二聚光层粘贴在被形成为板状的上述扩散层上。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，第一凸部和第二凸部是双凸透镜。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，第一凸部和第二凸部是棱镜。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，第一凸部是双凸透镜，第二凸部是棱镜。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，第一凸部是棱镜，第二凸部是双凸透镜。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，上述扩散层在基材中分散地含有扩散颗粒。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的光学部件中，上述扩散层的热膨胀系数比第一聚光层的热膨胀系数和第二聚光层的热膨胀系数大。
此外，本发明的照明装置的特征在于，包括：上述各结构的光学部件；安装上述光学部件的底座；和收容在上述底座内的正下方型光源。
此外，本发明的照明装置的特征在于，包括：上述各结构的光学部件；安装上述光学部件的底座；和收容在上述底座内的由边光式光源和导光板构成的面光源。
此外，本发明的显示装置的特征在于，包括：上述各结构的照明装置；和与上述照明装置相对配置的显示面板。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的显示装置中，上述显示面板是在一对基板间封入液晶而得到的液晶面板。
此外，本发明的电视接收装置的特征在于，包括上述结构的显示装置。
发明效果
根据本发明，第一聚光层的第一凸部与第二聚光层的第二凸部相互正交，在第一凸部的边界和第二凸部的边界设置有第一反射部、第二反射部，因此，能够使入射第一聚光层、第二聚光层的光没有浪费地在第一凸部、第二凸部的周期方向上在规定的视野角范围会聚。因此，能够有效地利用光源的出射光。
此外，根据本发明，第二反射部的周期方向的宽度比第一反射部的周期方向的宽度窄，因此，能够减少从第二聚光层以非常大的出射角出射的光，并且减少由于从第二反射层返回扩散层而衰减的光。因此，能够使正面的光量进一步增加。
此外，根据本发明，第一凸部的延伸方向轴与第二凸部的延伸方向轴所成的角度为90°±1°，因此，能够更可靠地有效地利用光源的出射光。
此外，根据本发明，第一反射层、第一聚光层、第二反射层和第二聚光层粘贴在被形成为板状的扩散层上，因此，能够防止由于第一反射层、第一聚光层、第二反射层和第二聚光层因光源的热等而延伸所产生的褶皱。
此外，根据本发明，第一凸部和第二凸部是柱面透镜或棱镜，因此，能够容易地实现向规定的视野角聚光的第一凸部和第二凸部。
此外，根据本发明，扩散层在基材中分散地含有扩散颗粒，因此能够容易地实现对光进行扩散的扩散层。
此外，根据本发明，扩散层的热膨胀系数比第一聚光层、第二聚光层的热膨胀系数大，因此，当周围被固定的光学部件由于光源的发热而热膨胀时光出射一侧的中央部成为凹陷。因此，能够避免显示面板与光学部件的接触。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式的显示装置的侧面截面图。
图2为表示本发明的第一实施方式的显示装置的照明装置的光学片组的立体图。
图3为表示本发明的第一实施方式的显示装置的照明装置的亮度分布的图。
图4为表示本发明的第二实施方式的显示装置的照明装置的光学片组的立体图。
图5为表示以往的显示装置的照明装置的亮度分布的图。
符号说明
1         显示装置
2         显示面板
3         照明装置
11        反射板
12        光源
13        扩散板
14        第一反射层
14a       第一反射部
15、25    第一聚光层
15a、25a  第一凸部
16        第二反射层
16a       第二反射部
17、27    第二聚光层
17a、27a  第二凸部
18        光学片组
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1为表示第一实施方式的显示装置的侧面截面图。显示装置1构成电视接收装置或个人计算机用显示器等，在显示面板2的背面侧相对配置有照明装置3。显示面板2是在一对基板间封入液晶而得到的液晶面板等。此外，显示面板2具有排列成矩阵状的像素，从照明装置3出射的光透过显示面板2的规定像素从而显示图像。
照明装置3背面侧由底座(未图示)覆盖。底座上安装有由扩散板13和光学片组18构成的光学部件，光源12收容在底座内。光源12由按照规定周期配置的多个柱状的荧光管构成。光源12也可以由蛇行的荧光管形成。反射板11配置在光源12的背面侧，对光源12的出射光进行反射并将其导向显示面板2的方向。扩散板13(扩散层)是在板状的基材中分散地含有许多扩散颗粒的透光性部件，对光源12的出射光进行扩散。
光学片组18由粘贴在扩散板13上的多个光学片构成。从扩散板13一侧开始依次设置有第一反射层14、第一聚光层15、第二反射层16、第二聚光层17，各自由粘接层(未图示)粘接。此外，扩散板13和光学片组18构成将从光源12入射的光以规定的亮度分布出射的光学部件。
图2为表示光学片组18的详细情况的立体图。第一聚光层15在X方向按照规定的周期T1排列有多个第一凸部15a。第一凸部15a是在Y方向延伸的具有圆柱面的双凸透镜。即，第一聚光层15是排列双凸透镜而形成的双凸透镜片。由此，从扩散板13向X方向扩展并入射第一聚光层15的光在第一凸部15a的圆柱面折射并被会聚。
第一反射层14配置在扩散板13与第一聚光层15之间，具有与邻接的第一凸部15a的边界相对并按照周期T1排列的多个第一反射部14a。从扩散板13出射并到达邻接的第一凸部15a的边界附近的光，由第一反射部14a向扩散板13的方向反射。该反射光由反射板11(参照图1)反射而从其它位置入射第一聚光层15。
通过第一凸部15a的边界附近而由圆柱面反射的光，会从与反射位置相对的部分相对于显示面板2的法线在X方向以大角度出射。利用第一反射部14a对通过第一凸部15a的边界附近的光进行反射，能够减少在X方向以大角度出射的光。
第二聚光层17在Y方向按照规定的周期T2排列有多个第二凸部17a。第二凸部17a是在X方向延伸的具有圆柱面的双凸透镜。即，第二聚光层17是排列双凸透镜而形成的双凸透镜片。由此，通过第一聚光层15从扩散板13向Y方向扩展并入射第二聚光层17的光在第二凸部17a的圆柱面折射并被会聚。
第二反射层16配置在第一聚光层15与第二聚光层17之间，具有与邻接的第二凸部17a的边界相对并按照周期T2排列的多个第二反射部16a。从第一聚光层15出射并到达邻接的第二凸部17a的边界附近的光，由第二反射部16a向扩散板13的方向反射。该反射光由反射板11(参照图1)反射而从其它位置入射第二聚光层17。
通过第二凸部17a的边界附近而由圆柱面反射的光，会从与反射位置相对的部分相对于显示面板2的法线在Y方向以大角度出射。利用第二反射部16a对通过第二凸部17a的边界附近的光进行反射，能够减少在Y方向以大角度出射的光。
此外，第二反射部16a的宽度W2比第一反射部14a的宽度W1窄。因此，由第二反射层16反射的光的光量比由第一反射层14反射的光的光量少。
在上述结构的显示装置1中，从光源12向扩散板13的方向出射的光入射扩散板13。从光源12向远离扩散板13的方向出射的光由反射板11反射并入射扩散板13。
扩散板13的入射光被扩散，扩散光入射第一聚光层15。扩散光的一部分在由第一反射层14的第一反射部14a反射、并由反射板11反射后从其它位置入射第一聚光层15。第一聚光层15的入射光在第一凸部15a的圆柱面折射，使X方向的出射角向显示面板2的法线方向靠近。
第一聚光层15的出射光入射第二聚光层17。第一聚光层15的出射光的一部分在由第二反射层16的第二反射部16a反射、并由反射板11反射后从其它位置入射第二聚光层17。第二聚光层17的入射光在第二凸部17a的圆柱面折射，使Y方向的出射角向显示面板2的法线方向靠近。
图3表示照明装置3的出射光的亮度分布。纵轴表示亮度，横轴表示X方向的视野角(单位：°，图中实线A)和Y方向的视野角(单位：°，图中虚线B1)。根据该图，在X方向和Y方向光被集中在规定的视野角范围。因此，在从正面起视野角大的范围不会出射无用的光，能够有效地利用光以使显示面板2的正面的光量增加。
此外，第二反射部16a的宽度W2比第一反射部14a的宽度W1窄。由此，Y方向的亮度分布比X方向的亮度分布广，能够减少从第二聚光层17在Y方向以非常大的出射角出射的光。
由第二反射层16反射并返回到扩散板13的光由第一聚光层15、第一反射层14、扩散板13、反射板11反复进行反射和折射，由此，光强度极大地衰减。此外，由第二反射部16a反射并到达第一反射部14a的光由第一反射部14a反射。该第一反射部14a的反射光的一部分以大的入射角入射第一凸部15a的圆柱面，在X方向以非常大的出射角出射。
到达第二凸部17a的边界附近的光中包括出射角小的光。因此，当将第二反射部16a的宽度W2扩大时，出射角小的光也被反射，光强度衰减的光和由第一凸部15a反射的光增加。由此，显示面板2的正面的光量减少。因此，使第二反射部16a的宽度W2变窄，能够对在Y方向出射角非常大的光进行反射并且使显示面板2的正面的光量进一步增加。
根据本实施方式，第一聚光层15的第一凸部15a与第二聚光层17的第二凸部17a相互正交，在第一凸部15a的边界和第二凸部17a的边界设置有第一反射部、第二反射部14a、16a，因此，能够将入射第一聚光层、第二聚光层15、17的光没有浪费地利用，并使其在第一凸部15a的周期方向X和第二凸部17a的周期方向Y上在规定的视野角范围会聚。因此，能够有效地利用光源12的出射光。
此外，优选使第一凸部15a的延伸方向轴与第二凸部17a的延伸方向轴所成的角度为90°±1°。由此，能够可靠地有效地利用光源12的出射光。
接着，图4为表示第二实施方式的显示装置1的照明装置3的光学片组18的侧面截面图。为了说明方便，与上述的图1～图3所示的第一实施方式相同的部分标注相同的符号。本实施方式的第一聚光层、第二聚光层25、27是棱镜片。其它部分与第一实施方式同样。
第一聚光层25在X方向按照规定的周期T1排列有多个第一凸部25a。第一凸部25a是在Y方向延伸的棱镜。由此，从扩散板13向X方向扩展并入射第一聚光层25的光在第一凸部25a的表面向被会聚的方向折射。
第二聚光层27在Y方向按照规定的周期T2排列有多个第二凸部27a。第二凸部27a是在X方向延伸的棱镜。由此，通过第一聚光层25从扩散板13向Y方向扩展并入射第二聚光层27的光在第二凸部27a的表面向被会聚的方向折射。此外，第二反射部16a的宽度W2比第一反射部14a的宽度W1窄。
因此，与第一实施方式同样，第一聚光层25的第一凸部25a与第二聚光层27的第二凸部27a相互正交，在第一凸部25a的边界和第二凸部27a的边界设置有第一反射部、第二反射部14a、16a，因此，能够将入射第一聚光层、第二聚光层25、27的光没有浪费地利用，并使其在第一凸部25a的周期方向X和第二凸部27a的周期方向Y上在规定的视野角范围会聚。因此，能够有效地利用光源12的出射光。
此外，优选使第一凸部15a的延伸方向轴与第二凸部17a的延伸方向轴所成的角度为90°±1°。
在第一实施方式、第二实施方式中，使扩散板13为板状，但是也可以使其为片状。但是，更优选如第一实施方式、第二实施方式那样，在被形成为板状的扩散板3上粘贴第一反射层14、第一聚光层15(25)、第二反射层16和第二聚光层17(27)。即，将光学片组18粘贴在扩散板13上，能够防止由于光学片组18因光源12的热等而延伸所产生的褶皱。
此外，可以将第一实施方式的由双凸透镜构成的第一凸部15a(参照图2)与第二实施方式的由棱镜构成的第二凸部27a(参照图4)正交配置。也可以将第二实施方式的由棱镜构成的第一凸部25a(参照图4)与第一实施方式的由双凸透镜构成的第二凸部17a(参照图2)正交配置。
此外，更优选使扩散板13的热膨胀系数比第一聚光层、第二聚光层15(25)、17(27)各自的热膨胀系数大。即，由扩散板13和光学片组18构成的光学部件，周围被固定并与显示面板2相对，会由于光源12的发热而热膨胀。此时，因为扩散板13的热膨胀系数大，所以，光学部件以出射侧的中央部凹陷的方式弯曲，远离显示面板2。因此，能够避免显示面板2与光学部件的接触，从而避免由对显示面板2的机械应力引起的显示品质和可靠性的降低。
此外，显示面板2上设置有由源极线或栅极线构成的开口的狭缝。因此，有在显示面板2与第一反射层14之间产生干涉条纹的情况。当使第二反射部16a的宽度W2或第一反射部14a的宽度W1可变时，从显示面板2一侧看到的第一反射部14a的开口像变化。由此，通过使宽度W1、W2相同或者将其中一个扩大，能够避免干涉条纹的产生。
此时，第二反射部16a的宽度W2可以比第一反射部14a的宽度W1宽，但是，当使第二反射部16a的宽度W2比第一反射部14a的宽度W1窄时，如上所述能够使显示面板2的正面的光量增加。当使第二反射部16a的宽度W2与第一反射部14a的宽度W1相同时，能够实现部件的通用化。
在本实施方式中，对在扩散板13的背面侧配置有正下方型的光源12的照明装置3进行了说明，但其它结构也可以。即，也可以是在底座内收容有由边光式的光源和导光板构成的面光源的照明装置。
产业上的可利用性
根据本发明，能够利用于对液晶面板等显示面板进行照明的照明装置和使用该照明装置的电视接收装置和显示器等的显示装置。

Claims (15)

1.一种光学部件，其特征在于，包括：
扩散层，该扩散层对光源的出射光进行扩散；
第一聚光层，该第一聚光层配置在所述扩散层的出射侧，并且按照规定周期排列有在一个方向延伸的多个第一凸部，利用第一凸部使来自所述扩散层的入射光折射并会聚；
第一反射层，该第一反射层具有与邻接的第一凸部的边界相对并按照与第一凸部的周期相同的周期排列的多个第一反射部，配置在所述扩散层与第一聚光层之间并利用第一反射部对所述扩散层的出射光进行反射；
第二聚光层，该第二聚光层配置在第一聚光层的出射侧，并且按照规定周期排列有在第一凸部的周期方向延伸的多个第二凸部，利用第二凸部使来自第一聚光层的入射光折射并会聚；和
第二反射层，该第二反射层具有与邻接的第二凸部的边界相对并按照与第二凸部的周期相同的周期排列的多个第二反射部，配置在第一聚光层与第二聚光层之间并利用第二反射部对第一聚光层的出射光进行反射。
2.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
第二反射部的周期方向的宽度比第一反射部的周期方向的宽度窄。
3.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
第一凸部的延伸方向轴与第二凸部的延伸方向轴所成的角度为90°±1°。
4.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
第一反射层、第一聚光层、第二反射层和第二聚光层粘贴在被形成为板状的所述扩散层上。
5.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
第一凸部和第二凸部是双凸透镜。
6.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
第一凸部和第二凸部是棱镜。
7.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
第一凸部是双凸透镜，第二凸部是棱镜。
8.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
第一凸部是棱镜，第二凸部是双凸透镜。
9.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
所述扩散层在基材中分散地含有扩散颗粒。
10.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于：
所述扩散层的热膨胀系数比第一聚光层的热膨胀系数和第二聚光层的热膨胀系数大。
11.一种照明装置，其特征在于，包括：
权利要求1所述的光学部件；安装所述光学部件的底座；和收容在所述底座内的正下方型光源。
12.一种照明装置，其特征在于，包括：
权利要求1所述的光学部件；安装所述光学部件的底座；和收容在所述底座内的由边光式光源和导光板构成的面光源。
13.一种显示装置，其特征在于，包括：
权利要求11或权利要求12所述的照明装置；和与所述照明装置相对配置的显示面板。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于：
所述显示面板是在一对基板间封入液晶而得到的液晶面板。
15.一种电视接收装置，其特征在于：
包括权利要求13所述的显示装置。
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PB01 Publication
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