CN105074325A - 照明装置和显示装置 - Google Patents
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Abstract
背光源装置(12)具备:LED(17);导光板(19),其具有与LED(17)相对的光入射面(19b)和光出射面(19a);柱面透镜光栅部(42),其是以沿着第2方向排列多个沿着第1方向延伸的柱面透镜(42a)的形式配置而成的;第1棱镜片(43),其相对于柱面透镜光栅部(42)配置在表侧,是以沿着第2方向排列多个第1单位棱镜(43a)的形式配置而成的,第1单位棱镜(43a)沿着第1方向延伸,截面形状为大致三角形;第2棱镜片(44),其配置在柱面透镜光栅部(42)与第1棱镜片(43)之间,是以沿着第2方向排列多个第2单位棱镜(44a)的形式配置而成的,第2单位棱镜(44a)沿着第1方向延伸,截面形状为大致三角形,且第2单位棱镜(44a)的顶角(θv2)大于第1单位棱镜(43a)的顶角(θv1)。
Description
技术领域
本发明涉及照明装置和显示装置。
背景技术
近年来,以电视接收装置为首的图像显示装置的显示元件从以往的布劳恩管转化为液晶面板、等离子显示器面板等薄型的显示面板,能进行图像显示装置的薄型化。在液晶显示装置中,其所使用的液晶面板自身不发光,因此另外还需要作为照明装置的背光源装置,背光源装置根据其机理大致分为直下型和边光型。边光型的背光源装置具备:导光板,其对来自配置于端部的光源的光进行引导;以及光学构件,其对来自导光板的光施加光学作用形成均匀的面状的光来提供给液晶面板,作为其一个例子,已知下述专利文献1记载的技术方案。在该专利文献1中公开了如下构成:在导光板的光出射面排列配置有多个柱面透镜而使导光板具有聚光功能,并且在光出射面侧配置有棱镜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/050121号
发明内容
发明要解决的问题
在上述专利文献1中,使设于导光板的光出射面的柱面透镜与配置在光出射面上的棱镜片的聚光方向一致,由此提高聚光作用。然而,在谋求进一步提高背光源装置的亮度的情况下,在上述构成中有可能聚光作用不足,还有改善的余地。
本发明是基于上述情况而完成的,其目的在于谋求提高亮度。
用于解决问题的方案
本发明的照明装置具备:光源;导光板,其为方形的板状,其外周端面中的成为对边的一对端面中的至少任一方为与上述光源相对的光入射面,并且一方板面为使光出射的光出射面;柱面透镜光栅部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧,其中柱面透镜在沿着上述导光板的上述外周端面中成为对边并且不包括上述光入射面的一对端面的第1方向上延伸,上述多个柱面透镜以在沿着上述导光板的上述外周端面中的包括上述光入射面的上述一对端面的第2方向上排列的方式配置;第1各向异性聚光部,其相对于上述柱面透镜光栅部配置在与上述导光板侧相反的一侧,是以沿着上述第2方向排列多个第1单位棱镜的形式配置而成的,上述第1单位棱镜沿着上述第1方向延伸,截面形状为大致三角形;以及第2各向异性聚光部,其以介于上述柱面透镜光栅部与上述第1各向异性聚光部之间的形式配置,是以沿着上述第2方向排列多个第2单位棱镜的形式配置而成的,上述第2单位棱镜沿着上述第1方向延伸,截面形状为大致三角形,且上述第2单位棱镜的顶角大于上述第1单位棱镜的顶角。
首先,从光源发出的光入射到导光板的光入射面,在导光板内传播后从光出射面出射。在导光板的光出射面侧配置有柱面透镜光栅部,而且在相对于柱面透镜光栅部与导光板侧相反的一侧配置有第2各向异性聚光部和第1各向异性聚光部,利用该柱面透镜光栅部、第2各向异性聚光部和第1各向异性聚光部对光出射面的出射光在沿着导光板的外周端面中的成为对边并且不包括光入射面的一对端面的第1方向上几乎不施加聚光作用,而在沿着导光板的外周端面中的包括光入射面的一对端面的第2方向上施加聚光作用。
详细地说,柱面透镜光栅部是以沿着第2方向排列多个沿着第1方向延伸的柱面透镜的形式配置的构成,因此具有在柱面透镜内使光全反射而使光沿着作为其延伸方向的第1方向行进,使光在第1方向上扩散的作用,并且在光从柱面透镜出射时能在作为柱面透镜的排列方向的第2方向上选择性地施加聚光作用。第1各向异性聚光部和第2各向异性聚光部是以沿着第2方向排列多个分别沿着第1方向延伸的第1单位棱镜和第2单位棱镜的形式配置的构成,因此能在使光从第1单位棱镜和第2单位棱镜出射时,在作为第1单位棱镜和第2单位棱镜的排列方向的第2方向上选择性地施加聚光作用。
在此,在第1各向异性聚光部中,第1单位棱镜的顶角小于第2单位棱镜的顶角,因此与第2各向异性聚光部相比使更多的光回归反射并且将出射光的出射角度范围限制得更窄,具有最强的聚光作用。而柱面透镜光栅部的聚光作用最弱。因此,如果来自柱面透镜光栅部的出射光直接入射到第1各向异性聚光部,该入射的光容易被构成第1各向异性聚光部的第1单位棱镜回归反射,有可能导致光的利用效率不充分。关于这一点,在柱面透镜光栅部与第1各向异性聚光部之间隔着第2各向异性聚光部,该第2各向异性聚光部具有顶角比第1单位棱镜大的第2单位棱镜,因此出射光的出射角度范围比第1各向异性聚光部大并且比柱面透镜光栅部窄,由此能对第1各向异性聚光部提供更多在第1单位棱镜中不发生回归反射而出射的光。由此,能提高光的利用效率并且提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度。
本发明的照明装置优选如下构成的实施方式。
(1)在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为90°,而在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为92°~160°的范围。这样,对具有顶角为90°的第1单位棱镜的第1各向异性聚光部组合具有顶角为92°~160°的范围的第2单位棱镜的第2各向异性聚光部,从而与假设将第2单位棱镜的顶角设为小于92°的值或者大于160°的值的情况相比,能提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度。
(2)在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为97°~115°的范围。这样,能进一步提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度,与例如不使用第2各向异性聚光部的情况相比,能使出射光的亮度提高5%以上。
(3)在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为100°~115°的范围。这样,能进一步提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度,与例如不使用第2各向异性聚光部的情况相比,能使出射光的亮度提高10%以上。
(4)在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为110°,而在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为78°~100°的范围。这样,将具有顶角为78°~100°的范围的第1单位棱镜的第1各向异性聚光部组合到具有顶角为110°的第2单位棱镜的第2各向异性聚光部来使用,由此与假设使第1单位棱镜的顶角为小于78°的值或者大于100°的值的情况相比,能提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度。
(5)在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为82°~96°的范围。这样,能进一步提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度,与例如不使用第2各向异性聚光部的情况相比,能使出射光的亮度提高5%以上。
(6)在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为90°,而在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为110°。这样,能最大限度地提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度,与例如不使用第2各向异性聚光部的情况相比,能使出射光的亮度提高15%以上。
(7)上述柱面透镜光栅部一体地设于上述导光板的上述光出射面。这样,在导光板内传播的光从光出射面出射之前的阶段,在柱面透镜内发生全反射而沿着作为柱面透镜的延伸方向的第1方向行进而在第1方向上扩散,因此来自光出射面的出射光不容易发生亮度不均匀。另外,与假设将柱面透镜光栅部设为与导光板分体的部件的情况相比,部件个数减少,因此适合于谋求低成本化等。
(8)具备反射构件,上述反射构件具有与上述导光板的与上述光出射面相反的一侧的板面相对的反射面,并且用上述反射面来反射来自上述导光板侧的光,在上述导光板的与上述光出射面相反的一侧的板面和上述反射构件的上述反射面中的至少任一方设有反射部,上述反射部反射光而使光从上述光出射面出射,上述反射部的面积随着在上述第1方向上远离上述光源而变大。这样,从光入射面入射到导光板内的光被反射构件的反射面反射等而在导光板内传播。在导光板内传播的光在其中途被反射部反射而促进从光出射面的出射,上述反射部设于导光板的与光出射面相反的一侧的板面和反射构件的反射面中的至少任一方。反射部为在第1方向上随着远离光源而面积变大的构成,因此来自光出射面的出射光量在第1方向上被均匀化。
接下来,为了解决上述问题,本发明的显示装置具备上述记载的照明装置以及利用来自上述照明装置的光进行显示的显示面板。
根据这种构成的显示装置,照明装置的出射光的亮度高,因此能实现显示质量良好的显示。
本发明的显示装置优选如下构成的实施方式。
(1)上述显示面板具有沿着上述第1方向和上述第2方向各有多个的按矩阵状排列配置的像素,上述第1各向异性聚光部以上述第1单位棱镜的延伸方向相对于上述第1方向倾斜15°以内的角度的形式配置。这样,使第1单位棱镜的延伸方向相对于作为像素的排列方向的第1方向倾斜,由此,像素的排列和第1单位棱镜的排列不容易发生干扰,从而能抑制莫尔条纹。在此,第1单位棱镜的延伸方向相对于第1方向的倾斜角度越大,莫尔条纹抑制效果越高,而来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度有降低的趋势。对于这一点,通过使第1单位棱镜的延伸方向相对于作为像素的排列方向的第1方向倾斜15°以内的角度来谋求兼顾莫尔条纹抑制效果和亮度提高效果。
(2)上述第1各向异性聚光部以上述第1单位棱镜的延伸方向相对于上述第1方向倾斜10°以内的角度的形式配置。这样,能确保足够的莫尔条纹抑制效果并且进一步提高来自第1各向异性聚光部的出射光的亮度,与例如不使用第2各向异性聚光部的情况相比,能使出射光的亮度提高5%以上。
(3)上述显示面板能举例示出液晶面板。这种显示装置能作为液晶显示装置应用于各种用途,例如能应用于智能电话、平板型个人计算机的显示器等。
发明效果
根据本发明,能谋求亮度的提高。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的液晶显示装置的概要构成的分解立体图。
图2是示出构成液晶显示装置的背光源装置的概要构成的分解立体图。
图3是示出液晶显示装置的沿着长边方向(第1方向,X轴方向)的截面构成的截面图。
图4是示出液晶显示装置的沿着短边方向(第2方向,Y轴方向)的截面构成的截面图。
图5是将图3的LED附近放大的截面图。
图6是概略表示液晶面板的像素排列的俯视图。
图7是示出构成液晶显示装置的背光源装置的沿着短边方向(第2方向,Y轴方向)的截面构成的截面图。
图8是示出在变更了柱面透镜光栅部的柱面透镜的切线角的情况下从光出射面侧拍摄导光板的照片和亮度不均匀的判断结果的表。
图9是表示在变更了柱面透镜光栅部的柱面透镜的切线角的情况下的第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图10是表示光对第1棱镜片的入射角与来自第1棱镜片的光的出射角的关系的坐标图。
图11是表示在比较实验1中,将第1棱镜片的第1单位棱镜的顶角固定为90°,而且使第2棱镜片中的第2单位棱镜的顶角在80°~160°的范围内变化时的第1棱镜片的出射光的亮度的变化的坐标图。
图12是表示在比较实验2中,将第2棱镜片的第2单位棱镜的顶角固定为110°,而且使第1棱镜片中的第1单位棱镜的顶角在70°~130°的范围内变化时的第1棱镜片的出射光的亮度的变化的坐标图。
图13是表示在比较实验3的比较例中,使第1单位棱镜的顶角为90°的第1棱镜片的出射光、使第2单位棱镜的顶角为80°的第2棱镜片的出射光以及导光板的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图14是表示在比较实验3的实施例1中,使第1单位棱镜的顶角为90°的第1棱镜片的出射光、使第2单位棱镜的顶角为160°的第2棱镜片的出射光以及导光板的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图15是表示在比较实验3的实施例2中,使第1单位棱镜的顶角为90°的第1棱镜片的出射光、使第2单位棱镜的顶角为110°的第2棱镜片的出射光以及导光板的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图16是本发明的实施方式2的第1棱镜片和第2棱镜片的放大俯视图。
图17是表示在比较实验4中,使第1棱镜片的第1单位棱镜相对于第2棱镜片的第2单位棱镜的倾斜角在0°~45°的范围内变化时的第1棱镜片的出射光的亮度变化的坐标图。
图18是示出本发明的实施方式3的背光源装置的沿着短边方向(第2方向,Y轴方向)的截面构成的截面图。
图19是示出本发明的实施方式4的背光源装置的沿着短边方向(第2方向,Y轴方向)的截面构成的截面图。
具体实施方式
<实施方式1>
根据图1至图15说明本发明的实施方式1。在本实施方式中,举例示出了液晶显示装置10。此外,各附图的一部分示出了X轴、Y轴和Z轴,各轴方向描绘为在各附图中所示的方向。另外,在上下方向上以图3至图5为基准,且设该图上侧为表侧并且设该图下侧为里侧。
如图1所示,液晶显示装置10整体上在俯视时为长方形,是对作为主干部件的液晶显示单元LDU组装有触摸面板14、盖面板(保护面板,保护玻璃)15和外壳16等部件而成的。液晶显示单元LDU具有:液晶面板(显示面板)11,其具有在表侧显示图像的显示面DS;背光源装置(照明装置)12,其配置于液晶面板11的里侧,向液晶面板11照射光;框架(箱体构件)13,其从液晶面板11即与背光源装置12侧相反的一侧(显示面DS侧)进行按压。触摸面板14和盖面板15一起被从表侧收纳于构成液晶显示单元LDU的框架13内,并且外周部分(包括外周端部)被框架13从里侧支撑。触摸面板14配置在相对于液晶面板11在表侧隔开规定间隔的位置,并且里侧(内侧)的板面是与显示面DS成相对状的相对面。盖面板15以在表侧与触摸面板14重叠的形式配置,并且里侧(内侧)的板面为与触摸面板14的表侧板面成相对状的相对面。此外,在触摸面板14与盖面板15之间设有防反射膜AR(参照图5)。外壳16以从里侧覆盖液晶显示单元LDU的形式组装于框架13。液晶显示装置10的构成部件中的框架13的一部分(后述的环状部13b)、盖面板15和外壳16构成液晶显示装置10的外观。本实施方式的液晶显示装置10应用于例如平板型个人计算机等电子设备,其画面尺寸例如为20英寸程度。
首先,详细说明构成液晶显示单元LDU的液晶面板11。如图3和图4所示,液晶面板11具备:玻璃制成的一对基板11a、11b,其在俯视时为长方形,并且大致透明,具有良好的透光性;以及液晶层(未图示),其介于两基板11a、11b间,含有作为光学特性随着施加电场而变化的物质的液晶分子,两基板11a、11b在维持着液晶层的厚度量的间隙的状态下被未图示的密封材料贴合。该液晶面板11具有:显示区域(被后述的板面遮光层32包围的中央部分),其显示图像;以及非显示区域(与后述的板面遮光层32重叠的外周部分),其成为包围显示区域的边框状,并且不显示图像。此外,液晶面板11的长边方向与X轴方向一致,短边方向与Y轴方向一致,而且厚度方向与Z轴方向一致。
两基板11a、11b中的表侧(正面侧)为CF基板11a,里侧(背面侧)为阵列基板11b。在阵列基板11b的内面侧(液晶层侧,与CF基板11a的相对面侧)并排设有多个作为开关元件的TFT(ThinFilmTransistor:薄膜晶体管)和像素电极,并且在这些TFT和像素电极的周围以包围它们的方式配设有成格子状的栅极配线和源极配线。从未图示的控制电路对各配线提供规定的图像信号。配置在被栅极配线和源极配线包围的方形区域中的像素电极包括ITO(IndiumTinOxide:氧化铟锡)或者ZnO(ZincOxide:氧化锌)这样的透明电极。
另一方面,在CF基板11a上与各像素对应的位置并排设有多个彩色滤光片。彩色滤光片为R、G、B三色交替排列的配置。在各彩色滤光片间形成有用于防止混色的遮光层(黑矩阵)。在彩色滤光片和遮光层的表面设有与阵列基板11b侧的像素电极相对的相对电极。该CF基板11a为比阵列基板11b小一圈的大小。另外,在两基板11a、11b的内面侧分别形成有用于使液晶层中包含的液晶分子取向的取向膜。此外,在两基板11a、11b的外表面侧分别贴附有偏振板11c、11d(参照图5)。
在该液晶面板11中,由R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的3色着色部和与它们相对的3个像素电极的组构成作为显示单位的1个单位像素PX,如图6所示,多个该单位像素PX沿着两基板11a、11b的板面即沿着显示面DS(X轴方向和Y轴方向)按矩阵状排列配置。单位像素PX包括:具有R的着色部的红色像素、具有G的着色部的绿色像素、具有B的着色部的蓝色像素。该各种颜色的像素在液晶面板11的板面中沿着行方向(X轴方向)反复并排配置而构成像素群,多个该像素群沿着列方向(Y轴方向)并排配置。因此,可以说单位像素PX是沿着X轴方向和Y轴方向带有一定的周期性地分别排列配置多个的周期性结构物。此外,图6概略表示液晶面板11中的单位像素PX的排列。
接着,详细说明构成液晶显示单元LDU的背光源装置12。如图1所示,背光源装置12整体上与液晶面板11同样在俯视时为长方形的大致块状。如图2至图4所示,背光源装置12具备:作为光源的LED(LightEmittingDiode:发光二极管)17;安装有LED17的LED基板(光源基板)18;对来自LED17的光进行引导的导光板19;对来自导光板19的光进行反射的反射片(反射构件)40;层叠配置在导光板19上的光学片(第1各向异性聚光部、第2各向异性聚光部、光学构件)20;从表侧按压导光板19的遮光框架21;收纳LED基板18、导光板19、光学片20和遮光框架21的底座22;以及以与底座22的外表面相接触的形式装配的散热构件23。该背光源装置12以LED17(LED基板18)偏置于其外周部分中的短边侧的一端部的形式配置,是单侧入光方式的边光型(sidelight型)。
如图2、图3和图5所示,LED17是在固着于LED基板18的基板部上利用树脂材料密封LED芯片的构成。安装于基板部的LED芯片的主发光波长为1种,具体地说,使用发出蓝色的单色光的LED芯片。另一方面,在密封LED芯片的树脂材料中,分散配合有被从LED芯片发出的蓝色光激发而发出规定颜色的光的荧光体,整体上产生大体白色的光。此外,荧光体例如能从发出黄色光的黄色荧光体、发出绿色光的绿色荧光体和发出红色光的红色荧光体中适当地组合使用,或者也可以单独使用任1个。在该LED17中,与对LED基板18的安装面相反的一侧的面为发光面17a,是所谓顶面发光型。
如图2、图3和图5所示,LED基板18沿着Y轴方向(导光板19和底座22的短边方向)延伸,为长条的板状,将其板面以与Y轴方向和Z轴方向平行的姿势即以与液晶面板11和导光板19的板面正交的姿势收纳在底座22内。也就是说,该LED基板18为如下姿势:板面的长边方向与Y轴方向一致,短边方向与Z轴方向一致,而且与板面正交的板厚方向与X轴方向一致。LED基板18的朝向内侧的板面(安装面18a)相对于导光板19的一方短边侧的端面(光入射面19b,光源相对端面)在X轴方向上隔开规定间隔地相对状地配置。因此,LED17及LED基板18与导光板19的排列方向与X轴方向大致一致。该LED基板18的长度尺寸为与导光板19的短边尺寸大致相同的程度或者略大,装配于后述的底座22的短边侧的一端部。
如图5所示,在LED基板18中的内侧即朝向导光板19侧的板面(与导光板19相对的面)表面安装有上述构成的LED17,在此设为安装面18a。多个LED17在LED基板18的安装面18a以沿着其长度方向(Y轴方向)隔开规定间隔成一列状(直线地)排列配置。也可以说是多个LED17在背光源装置12的短边侧的一端部沿着短边方向间断地排列配置。相邻的LED17间的排列间隔(排列间距)大致相等。另外,在LED基板18的安装面18a形成有配线图案(未图示),上述配线图案沿着Y轴方向延伸并且横穿LED17群而将相邻的LED17彼此串联连接,包括金属膜(铜箔等),形成于该配线图案的两端部的端子部与外部的LED驱动电路连接,由此能对各LED17提供驱动电力。另外,LED基板18的基材与底座22同样由金属制成,在其表面隔着绝缘层形成有上述配线图案(未图示)。此外,LED基板18的基材所使用的材料也可以是陶瓷等绝缘材料。
导光板19包括折射率与空气相比足够高且大致透明的透光性良好的合成树脂材料(例如PMMA等丙烯酸树脂等)。如图2所示,导光板19与液晶面板11同样在俯视时大体为长方形的平板状,其板面与液晶面板11的板面(显示面DS)平行。在导光板19中,其板面的长边方向与X轴方向一致,短边方向与Y轴方向一致,且与板面正交的板厚方向与Z轴方向一致。如图3和图4所示,导光板19配置在底座22内的液晶面板11和光学片20的正下方位置,其外周端面中的一方短边侧的端面与配置在底座22的短边侧的一端部的LED基板18的各LED17分别成相对状。因此,LED17(LED基板18)和导光板19的排列方向与X轴方向一致,而光学片20(液晶面板11)和导光板19的排列方向(重叠方向)与Z轴方向一致,两个排列方向相互正交。并且,导光板19具有如下功能:将从LED17沿着X轴方向(LED17和导光板19的排列方向)向导光板19发出的光从短边侧的端面导入,并且使该光在内部传播并朝向光学片20侧(表侧,光出射侧)立起而从板面出射。
如图3和图4所示,成平板状的导光板19的板面中的朝向表侧的板面(与液晶面板11、光学片20相对的面)为使内部的光向光学片20和液晶面板11侧出射的光出射面19a。如图5所示,导光板19的与板面相邻的外周端面中的沿着Y轴方向(LED17的排列方向,LED基板18的长边方向)成长条状的一对短边侧的端面中的一方(图3所示的左侧)端面,隔开一定空间与LED17(LED基板18)成相对状,这就是供从LED17发出的光入射的光入射面19b,换言之,是与LED17相对的LED相对端面(光源相对端面)。光入射面19b是沿着Y轴方向和Z轴方向平行的面,是与光出射面19a大致正交的面。另外,LED17和光入射面19b(导光板19)排列方向与X轴方向一致,与光出射面19a平行。导光板19的外周端面的一对短边侧的端面中的与上述光入射面19b相反的一侧的另一方端面(与光入射面19b成为对边的端面)为反对端面19d,而与光入射面19b和反对端面19d两者相邻的一对长边侧的端面(成为对边并且不包括光入射面19b的一对端面)分别为侧端面19e。一对侧端面19e是沿着X轴方向(LED17和导光板19的排列方向)和Z轴方向平行的面。如图3和图4所示,导光板19的外周端面中的除了光入射面19b以外的3个端面即反对端面19d和一对侧端面19e都是不与LED17相对的LED非相对端面(光源非相对端面)。从LED17向作为导光板19的外周端面的光入射面19b入射而到达导光板19内的光被后述的反射片40反射,或者在光出射面19a、反对板面19c和其它外周端面(反对端面19d和各侧端面19e)发生全反射而高效地在导光板19内传播。在导光板19的材料为PMMA等的丙烯酸树脂的情况下,折射率为1.49程度,因此临界角为例如42°程度。此外,以下将沿着导光板19的外周端面中的成为对边并且不包括光入射面19b的一对端面(长边侧的端面,侧端面19e)的方向(X轴方向)设为“第1方向”,将沿着成为对边并且包括光入射面19b的一对端面(短边侧的端面,光入射面19b和反对端面19d)的方向(Y轴方向)设为“第2方向”。
如图3和图4所示,在导光板19的板面中的与光出射面19a相反的一侧的反对板面19c上,以覆盖其大致整个区域的形式设置有反射片40,该反射片40对来自导光板19的光进行反射并能使该光向表侧即光出射面19a侧立起。换言之,反射片40以被夹在底座22的底板22a与导光板19之间的形式配置。反射片40具有与导光板19的反对板面19c相对并且使光反射的反射面40a,能使反射面40a的反射光在导光板19内高效地传播。如图5所示,该反射片40中的导光板19的光入射面19b侧的端部比光入射面19b向外侧即向LED17侧延伸突出,利用该延伸突出部分反射来自LED17的光,由此能提高光对光入射面19b的入射效率。如图3和图5所示,在导光板19的反对板面19c设有反射部41,该反射部41用于对在导光板19内传播的光进行反射,促使该光从光出射面19a出射。反射部41是沿着第1方向(X轴方向)间断地排列配置多个单位反射部41a而成的,该单位反射部41a在导光板19的反对板面19c沿着第2方向(Y轴方向)延伸,并且截面形状为大致三角形(大致V字型)的槽状。单位反射部41a具有:倾斜面41a1,其相对于导光板19的板厚方向为倾斜状,即相对于与第1方向和第2方向双方正交的方向(Z轴方向)为倾斜状;以及平行面41a2,其与导光板19的板厚方向平行,由其中的倾斜面41a1使光反射,产生对光出射面19a的入射角不超过临界角的光,促进从光出射面19a的出射。单位反射部41a配置为在第1方向上随着远离LED17(光入射面19b)而其排列间隔(排列间距)逐渐变小,并且倾斜面41a1和平行面41a2的面积逐渐变大。由此,控制为来自光出射面19a的出射光在光出射面19a的面内均匀分布。
如图2至图4所示,光学片20与液晶面板11和底座22同样在俯视时为长方形。光学片20以从表侧(光出射侧)覆盖导光板19的光出射面19a的形式配置,配置为夹在液晶面板11和导光板19之间,由此能透过来自导光板19的出射光并且对该透过光施加规定的光学作用而使其向液晶面板11出射。此外,后面详细说明光学片20。
如图3和图4所示,遮光框架21形成为以仿效导光板19的外周部分(外周端部)的形状延伸的大致框状(边框状),能从表侧在大致整周上按压导光板19的外周部分。该遮光框架21由合成树脂制成,并且表面例如呈黑色的形态而具有遮光性。遮光框架21以其内端部21a在整周上介于导光板19的外周部分及LED17与液晶面板11及光学片20的各外周部分(外周端部)之间的形式配置,使得它们被光学独立地分隔开。由此,能遮挡从LED17发出而不入射到导光板19的光入射面19b的光、从反对端面19d和侧端面19e漏出的光,使其不会直接入射到液晶面板11和光学片20的各外周部分(特别是端面)。另外,遮光框架21中的俯视时与LED17及LED基板18不重叠的3个边部(一对长边部和与LED基板18侧相反的一侧的短边部)具有从底座22的底板22a立起的部分和从里侧支撑框架13的部分,而俯视时与LED17和LED基板18重叠的短边部以从表侧覆盖导光板19的端部和LED基板18(LED17)并且在一对长边部间架桥的形式形成。另外,该遮光框架21利用未图示的螺钉构件等固定单元固定于后述的底座22。
底座22包括例如铝板、镀锌钢板(SECC)等热传导率良好的金属板,如图3和图4所示,包括:底板22a,其与液晶面板11同样在俯视时为长方形;以及侧板22b,其从底板22a的各边(一对长边和一对短边)外端分别向表侧立起。底座22(底板22a)的长边方向与X轴方向一致,短边方向与Y轴方向一致。底板22a的大部分为从里侧(与光出射面19a侧相反的一侧)支撑导光板19的导光板支撑部22a1,而LED基板18侧的端部为按台阶状向里侧鼓出的基板收纳部22a2。如图5所示,该基板收纳部22a2的截面形状为大致L字型,包括:立起部38,其从导光板支撑部22a1的端部弯曲而向里侧立起;以及收纳底部39,其从立起部38的立起顶端部弯曲而向与导光板支撑部22a1侧相反的一侧突出。该立起部38的从导光板支撑部22a1的端部弯曲的位置位于比导光板19的光入射面19b靠与LED17侧相反的一侧(导光板支撑部22a1的中央靠近)的位置。长边侧的侧板22b从收纳底部39的突出顶端部以向表侧立起的方式弯曲形成。并且,在与该基板收纳部22a2相连的短边侧的侧板22b装配有LED基板18,该侧板22b构成基板装配部37。基板装配部37具有与导光板19的光入射面19b成相对状的相对面,在该相对面装配有LED基板18。LED基板18的与安装有LED17的安装面18a相反的一侧的板面以通过双面胶带等基板固着构件25相接的形式固定于基板装配部37的内侧的板面。装配好的LED基板18与成为基板收纳部22a2的收纳底部39的内侧板面之间具有微小的间隙。另外,在底座22的底板22a的里侧的板面装配有:用于控制液晶面板11的驱动的液晶面板驱动电路基板(未图示)、对LED17提供驱动电力的LED驱动电路基板(未图示)、用于控制触摸面板14的驱动的触摸面板驱动电路基板(未图示)等。
散热构件23包括铝板等热传导性良好的金属板,如图3所示,为沿着底座22的短边侧的一端部延伸的形态,详细地说是沿着收纳LED基板18的基板收纳部22a2延伸的形态。如图5所示,散热构件23的截面形状为大致L字型,包括:第1散热部23a,其与基板收纳部22a2的外表面平行且与该外表面接触;以及第2散热部23b,其与连接到基板收纳部22a2的侧板22b(基板装配部37)的外表面平行。第1散热部23a为沿着Y轴方向延伸的细长的平板状,与X轴方向和Y轴方向平行的朝向表侧的板面在大致整个长度上抵接于基板收纳部22a2的收纳底部39的外表面。第1散热部23a利用螺钉构件SM拧紧固定到收纳底部39,具有供螺钉构件SM插通的螺钉插通孔23a1。另外,在收纳底部39形成有与螺钉构件SM螺合的螺孔28。由此,从LED17发出的热经过LED基板18、基板装配部37和基板收纳部22a2传递到第1散热部23a。此外,螺钉构件SM以沿着第1散热部23a的延伸方向间断地排列多个的形式装配于第1散热部23a。第2散热部23b为沿着Y轴方向延伸的细长的平板状,与Y轴方向和Z轴方向平行的朝向内侧的板面与基板装配部37的外侧板面之间隔开规定间隙并且相对状配置。
接着,说明构成液晶显示单元LDU的框架13。框架13包括铝等热传导率良好的金属材料,如图1所示,整体上为以仿效液晶面板11、触摸面板14和盖面板15的各外周部分(外周端部)的形式延伸的俯视时为长方形的大致框状(边框状)。框架13的制造方法例如采用冲压加工等。如图3和图4所示,框架13以如下方式进行保持:从表侧按压液晶面板11的外周部分,并且在与构成背光源装置12的底座22之间夹着相互层叠的液晶面板11、光学片20和导光板19。另一方面,框架13从里侧支撑着触摸面板14和盖面板15的各外周部分,以介于液晶面板11与触摸面板14的外周部分之间的形式配置。由此,在液晶面板11与触摸面板14之间确保规定的间隙,因此在例如对盖面板15施加外力作用时,即使在触摸面板14随着盖面板15向液晶面板11侧挠曲变形的情况下,挠曲的触摸面板14也不容易干扰到液晶面板11。
如图3和图4所示,框架13具有:框状部(框架基部,边框状部)13a,其仿效液晶面板11、触摸面板14和盖面板15的各外周部分;环状部(筒状部)13b,其与框状部13a的外周端部相连,并且从外周侧分别包围触摸面板14、盖面板15和外壳16;以及装配板部13c,其从框状部13a向里侧突出,装配于底座22和散热构件23。框状部13a为大致板状,具有与液晶面板11、触摸面板14和盖面板15的各板面平行的板面,并且在俯视时形成为长方形的框状。在框状部13a中,外周部分13a2与内周部分13a1相比板厚较厚,在两者的边界位置形成有台阶(间隙)GP。框状部13a中的内周部分13a1介于液晶面板11的外周部分与触摸面板14的外周部分之间,而外周部分13a2从里侧支撑盖面板15的外周部分。这样,框状部13a的表侧的板面在大致整个区域上被盖面板15覆盖,因此表侧的板面几乎不会露出到外部。由此,即使框架13由于来自LED17的热等而温度上升,液晶显示装置10的使用者也不容易直接接触到框架13的露出部位,因此安全方面良好。如图5所示,在框状部13a的内周部分13a1的里侧的板面固着有用于对液晶面板11的外周部分进行缓冲并且从表侧进行按压的缓冲件29,而在内周部分13a1的表侧的板面固着有用于对触摸面板14的外周部分进行缓冲并固定的第1固着构件30。这些缓冲件29和第1固着构件30在内周部分13a1配置在俯视时相互重叠的位置。另一方面,在框状部13a的外周部分13a2的表侧的板面固着有用于对盖面板15的外周部分进行缓冲并固定的第2固着构件31。该缓冲件29和各固着构件30、31以沿着框状部13a中的除了四角的角部以外的各边部分别延伸的形式配置。另外,各固着构件30、31包括例如基材具有减震性的双面胶带。
如图3和图4所示,环状部13b整体上在俯视时为长方形的短方筒状,具有:第1环状部34,其从框状部13a的外周部分13a2的外周缘向表侧突出;以及第2环状部35,其从框状部13a的外周部分13a2的外周缘向里侧突出。换言之,在成短方筒状的环状部13b中,框状部13a的外周缘在整周上连接到环状部13b的轴线方向(Z轴方向)上的大致中央部的内周面。第1环状部34以在整周上包围配置在框状部13a的表侧的触摸面板14和盖面板15的各外周端面的形式配置。第1环状部34的内周面与触摸面板14及盖面板15的各外周端面为相对状,而外周面从该液晶显示装置10的外部露出,构成液晶显示装置10的侧面侧的外观。另一方面,第2环状部35从外周侧包围配置在框状部13a里侧的外壳16的表侧的端部(装配部16c)。第2环状部35的内周面与后述的外壳16的装配部16c为相对状,外周面露出到该液晶显示装置10的外部,构成液晶显示装置10的侧面侧的外观。在第2环状部35的突出顶端部形成有截面为钩型的框架侧卡止爪部35a,将外壳16卡止于该框架侧卡止爪部35a,从而将外壳16保持为装配状态。
如图3和图4所示,装配板部13c从框状部13a中的外周部分13a2向里侧突出,并且为沿着框状部13a的各边部延伸的板状,其板面与框状部13a的板面大致正交。装配板部13c在框状部13a的每个边部分别独立配置。框状部13a中的配置在LED基板18侧的短边部的装配板部13c以使其朝向内侧的板面与散热构件23的第2散热部23b的外侧板面接触的形式装配。该装配板部13c利用螺钉构件SM拧紧固定到第2散热部23b,具有供螺钉构件SM插通的螺钉插通孔13c1。另外,在第2散热部23b中形成有与螺钉构件SM螺合的螺孔36。由此,从第1散热部23a向第2散热部23b传递的来自LED17的热传递到装配板部13c再向框架13整体传递,由此高效地进行散热。另外,可以说该装配板部13c通过散热构件23间接地固定于底座22。另一方面,框状部13a中的分别配置在与LED基板18侧相反的一侧的短边部和一对长边部的各装配板部13c分别以其朝向内侧的板面与底座22的各侧板22b的外侧的板面接触的形式由螺钉构件SM进行拧紧固定。在这些装配板部13c中形成有供螺钉构件SM插通的螺钉插通孔13c1,而在各侧板22b中形成有与螺钉构件SM螺合的螺孔36。此外,各螺钉构件SM以沿着各装配板部13c各自的延伸方向间断地排列多个的形式装配于各装配板部13c。
接下来,说明组装于上述框架13的触摸面板14。如图1、图3和图4所示,触摸面板14是供使用者输入液晶面板11的显示面DS的面内的位置信息的位置输入装置,是在长方形并且大致透明的具有良好透光性的玻璃制的基板上形成规定的触摸面板图案(未图示)而成的。详细地说,触摸面板14具有与液晶面板11同样在俯视时为长方形的玻璃制的基板,在其朝向表侧的板面形成有构成所谓投射式静电电容方式的触摸面板图案的触摸面板用透明电极部(未图示),在基板的面内按矩阵状排列配置有多个触摸面板用透明电极部。在触摸面板14的短边侧的一端部形成有端子部(未图示),该端子部与从构成触摸面板图案的触摸面板用透明电极部引出的配线的端部连接,对该端子部连接有未图示的柔性基板,由此从触摸面板驱动电路基板对作为触摸面板图案的触摸面板用透明电极部提供电位。如图5所示,触摸面板14的外周部分的内侧板面被上述第1固着构件30在与框架13的框状部13a的内周部分13a1相对的状态下固着。
接着,说明组装于上述框架13的盖面板15。如图1、图3和图4所示,盖面板15以从表侧覆盖触摸面板14的整个区域的形式配置,由此谋求触摸面板14和液晶面板11的保护。盖面板15从表侧覆盖框架13的框状部13a的整个区域,并且构成液晶显示装置10的正面侧的外观。盖面板15包括俯视时为长方形并且大致透明的具有良好透光性的玻璃制的板状基材,优选包括强化玻璃。优选盖面板15所使用的强化玻璃采用例如对板状的玻璃基材的表面实施化学强化处理而使表面具备化学强化层的化学强化玻璃。该化学强化处理是指例如将玻璃材料中包含的碱金属离子通过离子交换与离子半径比它大的碱金属离子进行置换,由此谋求板状的玻璃基材的强化的处理,其结果是使所形成的化学强化层成为留有压缩应力的压缩应力层(离子交换层)。由此,盖面板15的机械强度和抗冲击性能变高,因此能可靠地防止配置于其里侧的触摸面板14和液晶面板11破损或者划伤。
如图3和图4所示,盖面板15与液晶面板11及触摸面板14同样在俯视时为长方形,其在俯视时的大小比液晶面板11和触摸面板14大一圈。因此,盖面板15具有从液晶面板11和触摸面板14的各外周缘在整周上按帽形向外侧伸出的伸出部分15EP。该伸出部分15EP为包围液晶面板11和触摸面板14的长方形的大致框状(大致边框状),如图5所示,其内侧的板面被上述第2固着构件31以与框架13的框状部13a的外周部分13a2相对的状态固定。另一方面,盖面板15中的与触摸面板14为相对状的中央部分隔着防反射膜AR层叠于触摸面板14表侧。
如图3和图4所示,在盖面板15中的包括上述伸出部分15EP的外周部分的内侧(里侧)的板面(朝向触摸面板14侧的板面)形成有遮挡光的板面遮光层(遮光层,板面遮光部)32。板面遮光层32包括例如呈黑色的涂料等遮光性材料,将该遮光性材料印刷到盖面板15的内侧的板面而一体地设于该板面。此外,在设置板面遮光层32时,例如能采用网版印刷、喷墨印刷等印刷手段。板面遮光层32除了盖面板15中的伸出部分15EP的整个区域以外还形成于如下范围:在伸出部分15EP的内侧,俯视时与触摸面板14和液晶面板11的各外周部分分别重叠的部分。因此,板面遮光层32以包围液晶面板11的显示区域的形式配置,因此能遮挡显示区域外的光,从而能提高显示于显示区域的图像的显示质量。
接着,说明组装于上述框架13的外壳16。外壳16包括合成树脂材料或者金属材料,如图1、图3和图4所示,为向表侧开口的大致碗型(大致bowl型),从里侧覆盖框架13的框状部13a、装配板部13c、底座22和散热构件23等构件,并且构成液晶显示装置10的背面侧的外观。外壳16包括:大体平坦的底部16a;曲部16b,其从底部16a的外周缘向表侧立起,并且截面为弯曲形状;以及装配部16c,其从曲部16b的外周缘向表侧大致笔直地立起。在装配部16c形成有截面为钩型的外壳侧卡止爪部16d,该外壳侧卡止爪部16d卡止于框架13的框架侧卡止爪部35a,由此能将外壳16对框架13保持为装配状态。
另外,本实施方式的背光源装置12具备用于使来自导光板19的光出射面19a的出射光在第2方向(Y轴方向)上聚光的构成,以下说明其理由和构成。如图3和图5所示,在导光板19内传播的光在其中途被构成反射部41的单位反射部41a的倾斜面41a1反射而立起,从而使得对光出射面19a的入射角为临界角以下而出射,在第1方向(X轴方向)上被单位反射部41a立起而实现向正面方向的聚光,即实现从光出射面19a向沿着其法线方向朝向表侧的方向聚光。然而,反射部41在第1方向上对反射光施加聚光作用,在第2方向上几乎不对反射光施加聚光作用,因此有可能使来自光出射面19a的出射光的亮度产生各向异性。因此,在本实施方式中利用如下所示的构成来谋求第2方向上的聚光。即,如图2所示,在导光板19的光出射面19a设有柱面透镜光栅部42,该柱面透镜光栅部42是以沿着第2方向排列多个沿着第1方向延伸的柱面透镜(单位聚光部)42a的形式配置而成的,并且光学片20包括以沿着第2方向排列多个沿着第1方向延伸的单位棱镜43a、44a的形式配置而成的2个棱镜片43、44。接着,详细说明柱面透镜光栅部42和2个棱镜片43、44。
首先,说明柱面透镜光栅部42。如图7所示,通过如下方式构成柱面透镜光栅部42:以使多个柱面透镜42a的延伸方向(长度方向)大致平行的形式沿着第2方向排列多个柱面透镜42a,柱面透镜光栅部42在导光板19的光出射面19a中沿着第1方向延伸,为大致半圆柱状。柱面透镜光栅部42一体地设于导光板19。为了使柱面透镜光栅部42一体地设于导光板19,只要例如通过注射模塑成形来制造导光板19,在其成型模具的成形面预先形成有用于转印柱面透镜光栅部42的转印形状即可。柱面透镜42a的沿着与延伸方向(第1方向)正交的排列方向(第2方向)切断的截面形状为大致半圆形状(鱼板型),在柱面透镜42a内的光以临界角以上的入射角入射到成圆弧状的外表面(界面)的情况下,使该光在成圆弧状的外表面发生全反射而在柱面透镜42a内沿着第1方向行进,由此能使光在第1方向上扩散。由此,能减少由来自光出射面19a的出射光而产生的亮度不均匀。该亮度不均匀抑制效果根据柱面透镜42a的形状而不同,以下举出具体例进行说明。
具体地说,例如图7所示,设柱面透镜42a的呈圆弧状的外表面的基端部42a1处的切线Ta相对于第2方向所成的角度θt为“切线角”,分别准备具备包括切线角θt为20°、30°、40°、60°、70°的柱面透镜42a的柱面透镜光栅部42的导光板19,进行如下实验:在使LED17点亮而从各导光板19出射光的状态下从光出射面19a侧拍摄照片,基于该照片判断有无亮度不均匀,图8表示出了其实验结果。图8记载了在从切线角θt为20°、30°、40°、60°、70°的各导光板19出射光的状态下从光出射面19a侧拍摄的照片和基于该照片的亮度不均匀的判断结果。根据图8可知,切线角θt越小,在LED17的正上方位置与LED17间的位置处明暗的差越大,容易被视觉识别为亮度不均匀,而切线角θt越大,在LED17的正上方位置与LED17间的位置处明暗的差越小,不容易被视觉识别为亮度不均匀。具体地说,使切线角θt为20°、30°时,判断为“有亮度不均匀”,使切线角θt为40°、60°、70°时,判断为“无亮度不均匀”。这样,从防止亮度不均匀的观点出发,优选柱面透镜42a的切线角θt为40°以上。关于本实施方式的柱面透镜光栅部42,也是柱面透镜42a的切线角θt为40°以上(例如70°等)的构成。
另一方面,如图7所示,在柱面透镜42a内的光以临界角以下的入射角入射到呈圆弧状的外表面的情况下,该光被外表面折射而出射,由此会在第2方向上选择性地施加聚光作用。因此,第2方向为柱面透镜42a的聚光方向。此时,能使通过柱面透镜42a的焦点的光在圆弧状的外表面发生折射而作为与正面方向大致平行的光而出射。由此,能得到将来自光出射面19a的出射光中的朝向第2方向的光选择性地立起而使其行进方向朝向(趋向)正面方向的聚光效果。该聚光效果不怎么根据柱面透镜42a的形状而发生大的变化。具体地说,例如分别准备具备包括柱面透镜42a的切线角θt为15°、30°、47.5°、60°、70°的柱面透镜42a的柱面透镜光栅部42的导光板19,进行测定各导光板19的出射光的亮度的实验,将其实验结果表示为图9的坐标图。图9所示的坐标图是各导光板19的出射光在第2方向上的亮度角度分布。在图9中,设纵轴为来自导光板19的出射光的相对亮度(无单位),横轴为相对于第2方向上的正面方向的角度(单位为“°”)。图9中的纵轴的相对亮度是以正面方向(角度0°)的亮度值为基准(1.0)的相对值。根据图9可知,切线角θt为15°时亮度角度分布最平缓,但除此以外亮度角度分布大体同等,与切线角θt的大小无关。换言之,可以说只要在导光板19的光出射面19a设置柱面透镜光栅部42,都能与柱面透镜42a的形状(切线角θt)无关地得到一定程度以上的聚光效果。
接下来,说明构成光学片20的棱镜片43、44。在本实施方式中,如图2所示,光学片20中包括2个棱镜片43、44,配置在与导光板19侧相反的一侧(表侧)的棱镜片为第1棱镜片(第1各向异性聚光部)43,配置在导光板19侧而介于第1棱镜片43与导光板19之间的棱镜片为第2棱镜片(第2各向异性聚光部)44。如图7所示,第1棱镜片43包括:呈片状的第1基材43b;以及第1单位棱镜43a,其形成于出光侧板面43b2,具有聚光各向异性,上述出光侧板面43b2是第1基材43b中的与来自第2棱镜片44的光入射的入光侧板面43b1相反的一侧(光出射侧)板面。第1基材43b由大致透明的合成树脂制成,具体地说例如包括PET等热塑性树脂材料,其折射率例如为1.667程度。第1单位棱镜43a一体地设于作为第1基材43b的表侧的板面的出光侧板面43b2。第1单位棱镜43a包括作为光固化性树脂材料的一种的大致透明的紫外线固化性树脂材料,在制造第1棱镜片43时,例如在成形用的模具内填充未固化的紫外线固化性树脂材料,然后将第1基材43b贴紧该模具的开口端,从而将未固化的紫外线固化性树脂材料以与出光侧板面43b2接触的形式配置,在该状态下隔着第1基材43b对紫外线固化性树脂材料照射紫外线而使紫外线固化性树脂材料固化,能将第1单位棱镜43a一体地设于第1基材43b。成为第1单位棱镜43a的紫外线固化性树脂材料例如是PMMA等丙烯酸树脂,其折射率例如为1.59程度。第1单位棱镜43a以从第1基材43b的出光侧板面43b2沿着Z轴方向向表侧(与第2棱镜片44侧相反的一侧)突出的形式设置。该第1单位棱镜43a的沿着第2方向(Y轴方向)切断的截面形状为大致三角形(大致山形),并且沿着第1方向(X轴方向)直线延伸,在出光侧板面43b2沿着第2方向排列配置有多个。各第1单位棱镜43a的截面形状为大致等腰三角形状,具有一对斜面43a1,并且其顶角θv1为大致直角(90°)程度。沿着第2方向排列的多个第1单位棱镜43a的顶角θv1、底面43a2的宽度尺寸和高度尺寸全部大致相同,相邻的第1单位棱镜43a间的排列间隔也大致固定地等间隔排列。
在光从第2棱镜片44侧入射到这种构成的第1棱镜片43时,如图7所示,该光从第2棱镜片44的第2单位棱镜44a与第1棱镜片43的第1基材43b之间所具有的空气层入射到第1基材43b的入光侧板面43b1,因此在其界面根据入射角而发生折射。透过第1基材43b的光从第1基材43b的出光侧板面43b2入射到第1单位棱镜43a时,也会被界面根据入射角而折射。然后,透过第1单位棱镜43a的光到达第1单位棱镜43a的斜面43a1时,如果其入射角超过临界角就会发生全反射而返回第1基材43b侧(回归反射),而如果入射角不超过临界角,就会在界面发生折射并出射。从第1单位棱镜43a的斜面43a1出射的光中的朝向相邻的第1单位棱镜43a的光入射到该第1单位棱镜43a内而返回到第1基材43b侧。由此,在第2方向上,来自第1单位棱镜43a的出射光的行进方向被限制而靠近正面方向,从而在第2方向上选择性地施加聚光作用。
如图7所示,第2棱镜片44包括:呈片状的第2基材44b;以及第2单位棱镜44a,其形成于出光侧板面44b2,并且具有聚光各向异性,该出光侧板面44b2是第2基材44b中的与来自导光板19的光入射的入光侧板面44b1相反的一侧(第1棱镜片43侧)的板面。第2基材44b由大致透明的合成树脂制成,具体地说例如包括PET等热塑性树脂材料,其折射率例如为1.667程度。在本实施方式中,第2基材44b具有与第1基材43大致相同的折射率。第2单位棱镜44a一体地设于作为第2基材44b的表侧板面的出光侧板面44b2。第2单位棱镜44a包括作为光固化性树脂材料的一种的大致透明的紫外线固化性树脂材料,在制造第2棱镜片44时,例如将未固化的紫外线固化性树脂材料填充到成形用的模具内,并且将第2基材44b贴紧该模具的开口端,从而将未固化的紫外线固化性树脂材料以与出光侧板面44b2接触的形式配置,在该状态下隔着第2基材44b对紫外线固化性树脂材料照射紫外线而使紫外线固化性树脂材料固化,能将第2单位棱镜44a一体地设于第2基材44b。成为第2单位棱镜44a的紫外线固化性树脂材料例如是PMMA等丙烯酸树脂,其折射率例如为1.59程度。在本实施方式中,第2单位棱镜44a具有与第1单位棱镜43a大致相同的折射率。第2单位棱镜44a以从第2基材44b的出光侧板面44b2沿着Z轴方向向表侧(与导光板19侧相反的一侧)突出的形式设置。该第2单位棱镜44a的沿着第2方向(Y轴方向)切断的截面形状为大致三角形(大致山形),并且沿着第1方向(X轴方向)直线延伸,在出光侧板面44b2沿着第2方向排列配置有多个。各第2单位棱镜44a的截面形状为大致等腰三角形状,具有一对斜面44a1,并且其顶角θv2为钝角,具体地说为110°程度。也就是说,第2单位棱镜44a的顶角θv2大于第1单位棱镜43a的顶角θv1。沿着第2方向排列的多个第2单位棱镜44a的顶角θv2、底面的宽度尺寸和高度尺寸全部大致相同,相邻的第2单位棱镜44a间的排列间隔也大致固定地等间隔排列。在本实施方式中,第2单位棱镜44a的宽度尺寸和排列间隔与第1单位棱镜43a大致相同,而高度尺寸小于第1单位棱镜43a。
在光从导光板19侧入射到这种构成的第2棱镜片44时,如图7所示,该光从导光板19的柱面透镜光栅部42与第2棱镜片44之间所具有的空气层入射到第2基材44b的入光侧板面44b1,因此在其界面根据入射角而折射。透过第2基材44b的光在从第2基材44b的出光侧板面44b2入射到第2单位棱镜44a时仍然在界面根据入射角而折射。然后,在透过第2单位棱镜44a的光到达第2单位棱镜44a的斜面44a1时,如果其入射角超过临界角则会发生全反射而返回第2基材44b侧(进行回归反射),而如果入射角不超过临界角则会被界面折射并出射。从第2单位棱镜44a的斜面44a1出射的光中的朝向相邻的第2单位棱镜44a的光入射到该第2单位棱镜44a内并返回第2基材44b侧。由此,在第2方向上,来自第2单位棱镜44a的出射光的行进方向被限制而靠近正面方向,从而在第2方向上选择性地施加聚光作用。
如图7所示,上述那样构成第2棱镜片44的第2单位棱镜44a与构成第1棱镜片43的顶角θv1大致为90°的第1单位棱镜43a相比,顶角θv2较大,因此对出射光施加的聚光作用比第1单位棱镜43a弱。详细地说,各单位棱镜43a、44a内的光在从各斜面43a1、44a1出射时,存在朝向相邻的各单位棱镜43a、44a的光,这种光入射到相邻的各单位棱镜43a、44a内并返回各基材43b、44b侧,其返回的光量有如下趋势:顶角超过90°越多则返回光量越少。因此,与第1单位棱镜43a相比,第2单位棱镜44a的上述返回光量较少。另一方面,来自各单位棱镜43a、44a的出射光量有如下趋势:顶角超过90°越多则出射光量越多,因此在第2单位棱镜44a中比第1单位棱镜43a多,而该出射光中含有更多行进方向相对于正面方向所成的角度大的光。
这样,与第1棱镜片43相比,第2棱镜片44对出射光施加的聚光作用较弱,而与设于导光板19的光出射面19a的柱面透镜光栅部42相比,聚光作用较强。其理由是构成柱面透镜光栅部42的柱面透镜42a的外表面为呈圆弧状的曲面,因此与第2棱镜片44的第2单位棱镜44a的斜面44a1相比,有出射光容易扩散的趋势。也就是说,在本实施方式中,是对来自导光板19的出射光在第2方向上选择性地施加聚光作用的聚光结构相互层叠的3层结构,并且随着靠近导光板19而对出射光施加的聚光作用变弱,相反,随着远离导光板19而对出射光施加的聚光作用变强。并且,在第2棱镜片44中,为了使向第1棱镜片43提供的出射光多包含不在第1棱镜片43中发生回归反射而是出射的光,第2单位棱镜44a的顶角θv2大于第1单位棱镜43a的顶角θv1,具体地说,第1单位棱镜43a的顶角θv1为约90°,而第2单位棱镜44a的顶角θv2为约110°。
在此,为了了解对第1棱镜片43提供的光带有何种角度会有助于提高第1棱镜片43的出射光的正面亮度,如下那样进行了验证。即,基于斯涅尔定律计算对第1棱镜片43的第1基材43b的入光侧板面43b1入射的光的入射角与从第1单位棱镜43a的倾斜面43a1出射的光的出射角之间的关系,其结果表示为图10。具体的计算方法是,首先根据光对入光侧板面43b1的入射角求出来自入光侧板面43b1光的出射角,然后根据来自入光侧板面43b1的光的出射角等于光对出光侧板面43b2和第1单位棱镜43a的底面43a2的入射角,求出来自出光侧板面43b2和第1单位棱镜43a的底面43a2的光的出射角。然后,根据来自出光侧板面43b2和第1单位棱镜43a的底面43a2的光的出射角等于对第1单位棱镜43a的倾斜面43a1的光的入射角,求出来自第1单位棱镜43a的倾斜面43a1的光的出射角。此外,第1基材43b和第1单位棱镜43a的各折射率以及第1单位棱镜43a的顶角θv1如上述那样,另外设外部的空气层的折射率为“1.0”来进行计算。在图10中,设纵轴为对第1基材43b的入光侧板面43b1的光的入射角(单位为“°”),横轴为来自第1单位棱镜43a的倾斜面43a1的光的出射角(单位为“°”),出射角0°为与正面方向平行的光的出射角。根据图10可知,来自第1单位棱镜43a的倾斜面43a1的光的出射角例如为±10°的范围,对第1基材43b的入光侧板面43b1的光的入射角为23°~40°的范围即可。也就是说,如果对第1棱镜片43提供的光即从第2棱镜片44的第2单位棱镜44a出射的光的出射角为23°~40°的范围,则来自第1棱镜片43的第1单位棱镜43a的出射光相对于正面方向带有±10°的范围的出射角而出射,有助于谋求提高出射光的正面亮度。接着,为了得知使第1单位棱镜43a和第2单位棱镜44a的各顶角θv1、θv2变化时出射光的正面亮度如何变化而分别进行了比较实验1、2。
首先,说明比较实验1。在比较实验1中,将第1棱镜片43的第1单位棱镜43a的顶角θv1固定为90°,而且使第2棱镜片44的第2单位棱镜44a的顶角θv2在80°~160°的范围内变化来测定第1棱镜片43的出射光的亮度,其实验结果表示为图11。详细地说,在比较实验1中,分别准备第2单位棱镜44a的顶角θv2为80°、90°、95°、100°、105°、110°、115°、120°、130°、132.5°、135°、137.5°、140°、145°、150°、160°的第2棱镜片44,对各第2棱镜片44在表侧配置具备顶角θv1为90°的第1单位棱镜43a的第1棱镜片43,在里侧配置具备柱面透镜光栅部42的导光板19,然后使LED17点亮来测定来自第1棱镜片43的出射光的亮度。在图11中,设纵轴为来自第1棱镜片43的出射光的相对亮度(单位为“%”),横轴为第2棱镜片44的第2单位棱镜44a的顶角θv2(单位为“°”)。图11中的纵轴的相对亮度是以不使用第2棱镜片44的情况(在具备柱面透镜光栅部42的导光板19上直接层叠第1棱镜片43的情况)下的亮度值为基准(100%)的相对值。此外,第2单位棱镜44a的顶角为80°、90°的第2棱镜片44是比较例。
说明比较实验1的实验结果。根据图11所示的坐标图,可以说在第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°的情况下,如果使第2单位棱镜44a的顶角θv2为92°~160°的范围(第1单位棱镜43a的顶角θv1与第2单位棱镜44a的顶角θv2之差为2°~70°的范围),则与不使用第2棱镜片44的情况相比,能提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度。详细地说,当使第2单位棱镜44a的顶角θv2为90°或者80°,小于92°时,与不使用第2棱镜片44的情况相比出射光的亮度降低,失去了使用第2棱镜片44的意义。另一方面,当第2单位棱镜44a的顶角θv2超过140°时,出射光的亮度有缓缓降低的趋势,160°的出射光的亮度为大致100%,因此认为当超过160°时,与不使用第2棱镜片44的情况相比出射光的亮度降低。认为其原因是:与不使用第2棱镜片44的情况相比,通过使第2单位棱镜44a的顶角θv2为92°~160°的范围,则在来自第2单位棱镜44a的出射光中包含更多出射角为23°~40°的范围的光。接着,研究第2单位棱镜44a的顶角θv2的更优选的数值范围,首先设为97°~115°的范围(第1单位棱镜43a的顶角θv1与第2单位棱镜44a的顶角θv2之差为7°~25°的范围),可知出射光的亮度与不使用第2棱镜片44的情况相比提高了5%以上。接下来,设第2单位棱镜44a的顶角θv2为100°~115°的范围(第1单位棱镜43a的顶角θv1与第2单位棱镜44a的顶角θv2之差为10°~25°的范围),则出射光的亮度与不使用第2棱镜片44的情况相比提高了10%以上,更加优选。然后,设第2单位棱镜44a的顶角θv2为110°,则出射光的亮度与不使用第2棱镜片44的情况相比提高了约16%,得到了最大的亮度,是最优选的。
接下来说明比较实验2。在比较实验2中,将第2棱镜片44的第2单位棱镜44a的顶角θv2固定为110°,然后使第1棱镜片43的第1单位棱镜43a的顶角θv1在70°~130°的范围内变化,测定第1棱镜片43的出射光的亮度,其实验结果表示为图12。详细地说,在比较实验2中,分别准备第1单位棱镜43a的顶角θv1为70°、80°、85°、90°、95°、100°、110°、120°、130°的第1棱镜片43,对各第1棱镜片43在里侧配置具备顶角θv2为110°的第2单位棱镜44a的第2棱镜片44,在其更里侧配置具备柱面透镜光栅部42的导光板19,然后使LED17点亮来测定来自第1棱镜片43的出射光的亮度。在图12中,设纵轴为来自第1棱镜片43的出射光的相对亮度(单位为“%”),横轴为第1棱镜片43的第1单位棱镜43a的顶角θv1(单位为“°”)。图12中的纵轴的相对亮度是以不使用第2棱镜片44的情况(在具备柱面透镜光栅部42的导光板19上直接层叠第1棱镜片43的情况)的亮度值为基准(100%)的相对值。此外,第1单位棱镜43a的顶角θv1为70°、110°、120°、130°的第1棱镜片43是比较例。
说明比较实验2的实验结果。根据图12所示的坐标图,在设第2单位棱镜44a的顶角θv2为110°的情况下,可以说如果设第1单位棱镜43a的顶角θv1为78°~100°的范围(第1单位棱镜43a的顶角θv1与第2单位棱镜44a的顶角θv2之差为10°~32°的范围),则与不使用第2棱镜片44的情况相比,能提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度。详细地说,在第1单位棱镜43a的顶角θv1为70°而小于78°的情况、第1单位棱镜43a的顶角θv1为110°、120°、130°而大于100°的情况下,与不使用第2棱镜片44的情况相比出射光的亮度均会降低,失去了使用第2棱镜片44的意义。接着,研究第1单位棱镜43a的顶角θv1的更优选的数值范围,如果设为82°~96°的范围(第1单位棱镜43a的顶角θv1与第2单位棱镜44a的顶角θv2之差为14°~28°的范围),则可知出射光的亮度与不使用第2棱镜片44的情况相比提高了5%以上。并且,如果第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°,则出射光的亮度与不使用第2棱镜片44的情况相比提高了约16%,能得到最大的亮度,为最优选。
接着,为了详细研究上述比较实验1、2的实验结果而进行了比较实验3。在比较实验3中,在设第1单位棱镜43a的顶角θv1和第2单位棱镜44a的顶角θv2为特定值的情况下测定第1棱镜片43的出射光和第2棱镜片44的出射光的亮度,其实验结果表示为图13至图15。详细地说,在比较实验3中,将使用第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°的第1棱镜片43和第2单位棱镜44a的顶角θv2为80°的第2棱镜片44的方案作为比较例,将使用第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°的第1棱镜片43和第2单位棱镜44a的顶角θv2为160°的第2棱镜片44的方案作为实施例1,将使用第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°的第1棱镜片43和第2单位棱镜44a的顶角θv2为110°的第2棱镜片44的方案作为实施例2。然后,在比较例和实施例1、2中分别将第2棱镜片44配置在具备柱面透镜光栅部42的导光板19上,然后使LED17点亮来测定来自第2棱镜片44的出射光的亮度,再将第1棱镜片43配置在第2棱镜片44上并使LED17点亮来测定来自第1棱镜片43的出射光的亮度。另外,还测定与上述分开的具备柱面透镜光栅部42的导光板19的出射光的亮度,其结果在比较例和实施例1、2中共用。图13示出比较例的实验结果,图14示出实施例1的实验结果,图15示出实施例2的实验结果。在图13至图15中,设纵轴为来自导光板19、第1棱镜片43和第2棱镜片44的出射光的相对亮度(无单位),横轴为第2方向上的相对于正面方向的角度(单位为“°”)。图13至图15中的纵轴的相对亮度是以不使用第2棱镜片44的情况(在具备柱面透镜光栅部42的导光板19上直接层叠有第1棱镜片43的情况)的亮度值为基准(1.0)的相对值。
说明比较实验3的实验结果。首先,说明比较例,在图13中用间隔宽的虚线表示的坐标图表示导光板19的出射光,在该图中用间隔窄的虚线表示的坐标图表示第2单位棱镜44a的顶角θv2为80°的第2棱镜片44的出射光,在该图中用实线表示的坐标图为第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°的第1棱镜片43的出射光。根据图13可知,比较例的第2棱镜片44的出射光与导光板19的出射光相比,其中包含较多行进方向相对于正面方向为±40°以上的角度的光,包含较少±40°以下的角度的光。如上述那样,第1棱镜片43的出射光的正面亮度有与第2棱镜片44的出射光中的出射角为±23°~±40°的范围的光量成比例的趋势。并且,在该比较例中,与对第1棱镜片43提供第2棱镜片44的出射光的情况相比,对第1棱镜片43直接提供导光板19的出射光会使行进方向相对于正面方向处于±23°~±40°的范围的光的光量变多,因此如果使用第2棱镜片44,会导致第1棱镜片43的出射光的正面亮度降低的结果。
接下来,说明实施例1,在图14中用间隔宽的虚线表示的坐标图表示导光板19的出射光,在该图中用间隔窄的虚线表示的坐标图表示第2单位棱镜44a的顶角θv2为160°的第2棱镜片44的出射光,在该图中用实线表示的坐标图表示第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°的第1棱镜片43的出射光。根据图14可知,实施例1的第2棱镜片44的出射光与导光板19的出射光相比,其中包含行进方向相对于正面方向为±20°~±60°的角度的光略多,包含±20°以下的角度、±60°以上的角度的光略少,但是差别不太大。因此,第1棱镜片43的出射光的正面亮度与不使用第2棱镜片44的情况大体相同。
接着,说明实施例2,在图15中用间隔宽的虚线表示的坐标图表示导光板19的出射光,在该图中用间隔窄的虚线表示的坐标图表示第2单位棱镜44a的顶角θv2为110°的第2棱镜片44的出射光,在该图中用实线表示的坐标图表示第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°的第1棱镜片43的出射光。从图15可知,实施例2的第2棱镜片44的出射光与导光板19的出射光相比,其中包含行进方向相对于正面方向为±10°~±40°的角度的光较多,特别是包含±20°~±40°的角度的光更多,而包含±40°以上的角度的光较少。这样,对第1棱镜片43提供的第2棱镜片44的出射光中包含更多±20°~±40°的角度的光,因此第1棱镜片43的出射光中包含较多相对于正面方向的角度为±10°的范围的光,出射光的正面亮度高。
如以上说明的那样,本实施方式的背光源装置(照明装置)12具备:LED(光源)17;导光板19,其为方形的板状,其外周端面中的成为对边的一对端面19b、19d中的至少任一方为与LED17相对的光入射面19b,并且一方板面为使光出射的光出射面19a;柱面透镜光栅部42,其配置于导光板19的光出射面19a侧,包括多个在沿着导光板19的外周端面中的成为对边并且不包括光入射面19b的一对端面19e的第1方向上延伸的柱面透镜42a,该多个柱面透镜42a以在沿着导光板19的外周端面中的包括光入射面19b的一对端面19b、19d的第2方向上排列的形式配置;第1棱镜片(第1各向异性聚光部)43,其相对于柱面透镜光栅部42配置在与导光板19侧相反的一侧,是以沿着第2方向排列多个第1单位棱镜43a的形式配置而成的,该第1单位棱镜43a沿着第1方向延伸,截面形状为大致三角形;以及第2棱镜片(第2各向异性聚光部)44,其以介于柱面透镜光栅部42与第1棱镜片43之间的形式配置,是以沿着第2方向排列多个第2单位棱镜44a的形式配置而成的,该第2单位棱镜44a沿着第1方向延伸,截面形状为大致三角形,且第2单位棱镜44a的顶角θv2大于第1单位棱镜43a的顶角θv1。
首先,从LED17发出的光入射到导光板19的光入射面19b,在导光板19内传播后从光出射面19a出射。在导光板19的光出射面19a侧配置有柱面透镜光栅部42,而且在相对于柱面透镜光栅部42与导光板19侧相反的一侧配置有第2棱镜片44和第1棱镜片43,利用该柱面透镜光栅部42、第2棱镜片44和第1棱镜片43对光出射面19a的出射光在沿着导光板19的外周端面中的成为对边并且不包括光入射面19b的一对端面19e的第1方向上几乎不施加聚光作用,而在沿着导光板19的外周端面中的包括光入射面19b的一对端面19b、19d的第2方向上施加聚光作用。
详细地说,柱面透镜光栅部42是以沿着第2方向排列多个沿着第1方向延伸的柱面透镜42a的形式配置的构成,因此具有在柱面透镜42a内使光全反射而使光沿着作为其延伸方向的第1方向行进,使光在第1方向上扩散的作用,并且在光从柱面透镜42a出射时能在作为柱面透镜42a的排列方向的第2方向上选择性地施加聚光作用。第1棱镜片43和第2棱镜片44是以沿着第2方向排列多个沿着第1方向延伸的第1单位棱镜43a和第2单位棱镜44a的形式配置的构成,因此能在使光从第1单位棱镜43a和第2单位棱镜44a出射时,在作为第1单位棱镜43a和第2单位棱镜44a的排列方向的第2方向上选择性地施加聚光作用。
在此,在第1棱镜片43中,第1单位棱镜43a的顶角θv1小于第2单位棱镜44a的顶角θv2,因此与第2棱镜片44相比使更多的光回归反射并且将出射光的出射角度范围限制得更窄,具有最强的聚光作用。而柱面透镜光栅部42的聚光作用最弱。因此,如果来自柱面透镜光栅部42的出射光直接入射到第1棱镜片43,该入射的光容易被成为第1棱镜片43的第1单位棱镜43a回归反射,有可能导致光的利用效率不充分。关于这一点,在柱面透镜光栅部42与第1棱镜片43之间隔着第2棱镜片44,该第2棱镜片44具有顶角θv2大于第1单位棱镜43a的顶角θv1的第2单位棱镜44a,因此出射光的出射角度范围比第1棱镜片43大并且比柱面透镜光栅部42窄,由此能对第1棱镜片43提供更多在第1单位棱镜43a中不发生回归反射而出射的光。由此,能提高光的利用效率并且提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度。
另外,在第1棱镜片43中,第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°,而在第2棱镜片44中,第2单位棱镜44a的顶角θv2为92°~160°的范围。这样,对具有顶角θv1为90°的第1单位棱镜43a的第1棱镜片43组合具有顶角θv2为92°~160°的范围的第2单位棱镜44a的第2棱镜片44,从而与假设将第2单位棱镜44a的顶角θv2设为小于92°的值或者大于160°的值的情况相比,能提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度。
另外,在第2棱镜片44中,第2单位棱镜44a的顶角θv2为97°~115°的范围。这样,能进一步提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度,与例如不使用第2棱镜片44的情况相比,能使出射光的亮度提高5%以上。
另外,在第2棱镜片44中,第2单位棱镜44a的顶角θv2为100°~115°的范围。这样,能进一步提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度,与例如不使用第2棱镜片44的情况相比,能使出射光的亮度提高10%以上。
另外,在第2棱镜片44中,第2单位棱镜44a的顶角θv2为110°,而在第1棱镜片43中,第1单位棱镜43a的顶角θv1为78°~100°的范围。这样,对具有顶角θv2为110°的第2单位棱镜44a的第2棱镜片44组合具有顶角θv1为78°~100°的范围的第1单位棱镜43a的第1棱镜片43而使用,由此与假设第1单位棱镜43a的顶角θv1为小于78°的值或者大于100°的值的情况相比,能提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度。
另外,在第1棱镜片43中,第1单位棱镜43a的顶角θv1为82°~96°的范围。这样,能进一步提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度,与例如不使用第2棱镜片44的情况相比,能使出射光的亮度提高5%以上。
另外,在第1棱镜片43中,第1单位棱镜43a的顶角θv1为90°,而在第2棱镜片44中,第2单位棱镜44a的顶角θv2为110°。这样,能最大限度地提高来自第1棱镜片43的出射光的亮度,与例如不使用第2棱镜片44的情况相比,能使出射光的亮度提高15%以上。
另外,柱面透镜光栅部42一体地设于导光板19的光出射面19a。这样,在导光板19内传播的光从光出射面19a出射之前的阶段,在柱面透镜42a内发生全反射而沿着作为柱面透镜42a的延伸方向的第1方向行进而在第1方向上扩散,因此来自光出射面19a的出射光不容易发生亮度不均匀。另外,与假设将柱面透镜光栅部42设为与导光板19分体的部件的情况相比,部件个数减少,因此适合于谋求低成本化等。
另外,具备反射片(反射构件)40,其具有与导光板19的与光出射面19a相反的一侧的反对板面(板面)19c相对的反射面40a,并且用反射面40a反射来自导光板19侧的光,在导光板19的与光出射面19a相反的一侧的反对板面19c和反射片40的反射面40a中的至少任一方设有反射部41,该反射部41反射光而使光从光出射面19a出射,反射部41的面积随着在第1方向上远离LED17而变大。这样,从光入射面19b入射到导光板19内的光被反射片40的反射面40a反射等而在导光板19内传播。在导光板19内传播的光在其中途被反射部41反射而促进从光出射面19a的出射,反射部41设于导光板19的与光出射面19a相反的一侧的反对板面19c和反射片40的反射面40a中的至少任一方。反射部41为在第1方向上随着远离LED17而面积变大的构成,因此来自光出射面19a的出射光量在第1方向上被均匀化。
另外,本实施方式的液晶显示装置(显示装置)10具备上述构成的背光源装置12和利用来自背光源装置12的光进行显示的液晶面板(显示面板)11。根据这种构成的液晶显示装置10,背光源装置12的出射光的亮度高,因此能实现显示质量良好的显示。
另外,显示面板是在一对基板11a、11b间封入液晶而成的液晶面板。这种显示装置作为液晶显示装置10能应用于各种用途,能应用于例如智能电话、平板型个人计算机的显示器等。
<实施方式2>
利用图16或者图17说明本发明的实施方式2。在该实施方式2中,示出变更了第1棱镜片143的配置的技术方案。此外,对与上述实施方式1同样的结构、作用和效果省略重复的说明。
如图16所示,本实施方式的第1棱镜片143以其第1单位棱镜143a的延伸方向(棱线)相对于第1方向(X轴方向)和第2方向(Y轴方向)两者倾斜的姿势配置。因此,第1棱镜片143的第1单位棱镜143a的基端部143a1和顶点部按规定的倾斜角度θc与第2棱镜片144的第2单位棱镜144a的基端部144a1和顶点部交叉,即按规定的倾斜角度θc与第1方向交叉。在此,如在上述实施方式1中已经说明的那样,液晶面板中具备的单位像素PX(参照图6)是沿着第1方向和第2方向具有固定的周期性而按矩阵状排列配置多个的周期性结构物。本实施方式的第1棱镜片143的第1单位棱镜143a的排列为相对于作为周期性结构物的单位像素PX的排列方向即第1方向倾斜的平面配置。由此,第1单位棱镜143a的排列不容易对单位像素PX的排列造成干扰,从而在液晶面板的显示图像中不容易产生称为莫尔条纹的干涉条纹,并且能得到高的显示质量。
在如上述那样将第1棱镜片143相对于第2棱镜片144(单位像素PX的排列)倾斜地平面配置时,为了得知其倾斜角度θc的大小与棱镜片143的出射光的亮度的相关性,进行了以下示出的比较实验4。在比较实验4中,使第1棱镜片143的第1单位棱镜143a相对于第2棱镜片144的第2单位棱镜144a所成的倾斜角度θc在0°~45°的范围内变化,测定第1棱镜片143的出射光的亮度,其实验结果表示为图17。详细地说,在比较实验4中,以使第1单位棱镜143a的上述倾斜角度θc为0°、2.5°、5°、7.5°、10°、15°、20°、25°、45°的方式分别将第1棱镜片143配置于第2棱镜片144,在第2棱镜片144的里侧配置有具备柱面透镜光栅部的导光板(未图示),然后使LED点亮,测定来自第1棱镜片143的出射光的亮度。在图17中,设纵轴为来自第1棱镜片143的出射光的相对亮度(单位为“%”),横轴为第1棱镜片143的第1单位棱镜143a的倾斜角度(单位为“°”)。图17中的纵轴的相对亮度是以不使用第2棱镜片144的情况(在具备柱面透镜光栅部的导光板上直接层叠第1棱镜片143的情况)的亮度值为基准(100%)的相对值。此外,在比较实验4中,第1棱镜片143的第1单位棱镜143a的顶角θv1为90°,第2棱镜片144的第2单位棱镜144a的顶角θv2为110°。
说明比较实验4的实验结果。根据图17可知,第1单位棱镜143a的倾斜角度θc越大,第1棱镜片143的出射光的亮度越低,相反,倾斜角度θ越小则出射光的亮度越高。其中,如果倾斜角度θc为15°以下,则亮度值为100%以上,因此通过使用第2棱镜片144能得到亮度提高效果,体现出了使用第2棱镜片144的意义。特别是如果倾斜角度θc为10°以下,则亮度值为105%以上,与不使用第2棱镜片144的情况相比能得到5%以上的亮度提高效果,而且如果倾斜角度θc为7.5°以下,亮度值为110%以上,与不使用第2棱镜片144的情况相比能得到10%以上的亮度提高效果,是更加优选的。而如果倾斜角度θc为15°以上,则亮度值为100%以下,也就是说与不使用第2棱镜片144的情况相比亮度降低,失去了使用第2棱镜片144的意义。另一方面,可知上述倾斜角度θc越大,莫尔条纹抑制效果越高,反之倾斜角度θc越小,莫尔条纹抑制效果越低。因此可以认为如果倾斜角度θc设定为5°~10°的范围,就能确保高的亮度并且得到足够的莫尔条纹抑制效果。
如以上说明的那样,根据本实施方式,液晶面板具有沿着第1方向和第2方向按矩阵状排列配置多个的单位像素(像素)PX,第1棱镜片143以使第1单位棱镜143a的延伸方向相对于第1方向倾斜15°以内的角度的形式配置。这样,使第1单位棱镜143a的延伸方向相对于作为单位像素PX的排列方向的第1方向倾斜,单位像素PX的排列与第1单位棱镜143a的排列不容易发生干扰,由此能抑制莫尔条纹。在此,第1单位棱镜143a的延伸方向相对于第1方向的倾斜角度越大,莫尔条纹抑制效果越高,而来自第1棱镜片143的出射光的亮度有降低的趋势。关于这一点,使第1单位棱镜143a的延伸方向相对于作为单位像素PX的排列方向的第1方向倾斜15°以内的角度,由此能谋求兼顾莫尔条纹抑制效果和亮度提高效果。
另外,第1棱镜片143以第1单位棱镜143a的延伸方向相对于第1方向倾斜10°以内的角度的形式配置。这样,能确保足够的莫尔条纹抑制效果,并且进一步提高来自第1棱镜片143的出射光的亮度,例如与不使用第2棱镜片144的情况相比,能使出射光的亮度提高5%以上。
<实施方式3>
利用图18说明本发明的实施方式3。在该实施方式3中,示出变更了第1单位棱镜243a的高度尺寸和宽度尺寸(排列间隔)的技术方案。此外,对与上述实施方式1同样的结构、作用和效果省略重复的说明。
如图18所示,在本实施方式的第1棱镜片243中,第1单位棱镜243a的高度尺寸为与第2单位棱镜244a的高度尺寸大致相同的程度,而第1单位棱镜243a的宽度尺寸(排列间隔)比第2单位棱镜244a的宽度尺寸小。因此,第1棱镜片243中的第1单位棱镜243a的排列个数比第2棱镜片244中的第2单位棱镜244a的排列个数多。在这种构成中,也能得到与上述实施方式1的记载同样的作用和效果。
<实施方式4>
利用图19说明本发明的实施方式4。在该实施方式4中,示出了变更第1棱镜片343和第2棱镜片344的构成的技术方案。此外,对与上述实施方式1同样的结构、作用和效果省略重复的说明。
如图19所示,本实施方式的第1棱镜片343是第1单位棱镜343a和第1基材343b由相同的材料一体形成的构成。同样,第2棱镜片344是第2单位棱镜344a和第1基材344b由相同的材料一体形成的构成。第1棱镜片343和第2棱镜片344例如包括聚碳酸酯(PC),其折射率为1.59程度。在这种构成中,也能得到与上述实施方式1的记载同样的作用和效果。
<其它实施方式>
本发明不限于利用上述记载和附图说明的实施方式,例如如下实施方式也包含于本发明的技术范围。
(1)在上述各实施方式中,示出了柱面透镜光栅部一体地设于导光板的光出射面的构成,但是也可以采用如下构成:将柱面透镜光栅部设为与导光板分体的部件,该设为分体部件的柱面透镜光栅部以重叠在导光板的光出射面上的形式配置。在这种情况下,优选作为分体部件的柱面透镜光栅部的材料的折射率为与成为导光板的材料的折射率相同。而且,优选使分体部件的成为柱面透镜光栅部的材料与成为导光板的材料相同。
(2)在上述各实施方式中,举例示出了第1棱镜片的第1单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸(排列间隔)全部相等的技术方案,但是也可以包括两种以上高度尺寸和宽度尺寸中的至少任一方不同的第1单位棱镜的构成。此时,如果使各第1单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸随机化,也能得到莫尔条纹抑制效果。在这种情况下,只要组合于上述实施方式2记载的构成,即使令第1棱镜片的第1单位棱镜的倾斜角度更小也能得到足够的莫尔条纹抑制效果,这样就能维持较高的出射光的亮度。
(3)在上述各实施方式中,举例示出了第2棱镜片的第2单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸(排列间隔)全部相等的技术方案,但是也可以是包括两种以上的、高度尺寸和宽度尺寸(排列间隔)中的至少任一方不同的第2单位棱镜的构成。
(4)除了上述各实施方式的附图记载的技术方案以外,各棱镜片的各基材的板厚、各单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸(排列间隔)等具体的大小也能适当地变更。同样,导光板的板厚、柱面透镜光栅部的柱面透镜的高度尺寸和宽度尺寸(排列间隔)等具体的大小也能适当变更。
(5)在上述实施方式2中,示出了为了使第1单位棱镜相对于第2棱镜片的第2单位棱镜倾斜而变更第1棱镜片的配置的情况,但是也可以使第1棱镜片和第2棱镜片的各单位棱镜相互平行,并且将它们相对于液晶面板的单位像素的排列(第1方向)倾斜地配置。而且,也可以使第1棱镜片和第2棱镜片的各单位棱镜与导光板的成为柱面透镜光栅部的柱面透镜平行,并且将它们相对于液晶面板的单位像素的排列倾斜配置。另外,也可以变更第2棱镜片的配置而使得第2单位棱镜相对于第1棱镜片的第1单位棱镜倾斜。
(6)除了上述实施方式1、3以外,还可以适当变更第1棱镜片的第1单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸(排列间隔)与第2棱镜片的第2单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸之间的关系。例如,也可以采用第1单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸与第2单位棱镜的高度尺寸和宽度尺寸相互不同的设计。
(7)除了上述实施方式4以外,也可以例如仅针对第1棱镜片用相同材料一体形成第1单位棱镜和第1基材,针对第2棱镜片如上述实施方式1那样用不同材料形成第2单位棱镜和第2基材。也可以相反,仅针对第2棱镜片用相同材料一体形成第2单位棱镜和第2基材,针对第1棱镜片如上述实施方式1那样用不同材料形成第1单位棱镜和第1基材。
(8)在上述各实施方式中,示出了在导光板的反对板面,作为用于使光出射的反射部的单位反射部形成为槽状的情况,但是也可以例如在反射片的表面印刷使光漫反射的单位反射部的图案,利用这些单位反射部来构成反射部。同样,也可以使导光板的反对板面为平坦的形状,并且对其印刷使光漫反射的单位反射部的图案,利用这些单位反射部来构成反射部。
(9)在上述各实施方式中,示出了光学片仅包括2个棱镜片的构成,但是也可以追加其它光学片(例如扩散片、反射型偏振片等)。
(10)在上述各实施方式中,示出了沿着导光板的光入射面配置1个LED基板的构成,但是沿着导光板的光入射面将2个以上LED基板并排配置的构成也包含于本发明。
(11)在上述各实施方式中,示出了将导光板的短边侧的一端面设为光入射面,与该光入射面相对状地配置有LED基板的技术方案,但是将导光板的长边侧的一端面设为光入射面,与该光入射面相对状地配置有LED基板的技术方案也包含于本发明。在这种情况下,只要使各棱镜片的各单位棱镜及导光板的柱面透镜光栅部的柱面透镜的延伸方向与导光板的短边方向一致,使各单位棱镜及柱面透镜的排列方向与导光板的长边方向一致即可。
(12)除了上述(11)以外,如下技术方案也包含于本发明:使导光板的短边侧的一对端面分别为光入射面,与各光入射面分别相对状地配置有一对LED基板;使导光板的长边侧的一对端面分别为光入射面,与各光入射面分别相对状地配置有一对LED基板。
(13)在上述各实施方式中,示出了使用顶面发光型的LED的情况,但是本发明也可以应用于使用将与LED基板的安装面相邻的侧面设为发光面的侧面发光型的LED的技术方案。
(14)在上述各实施方式中,举例示出了投射式静电电容方式的触摸面板图案作为触摸面板的触摸面板图案,除此以外,本发明也可以应用于采用了表面型静电电容方式、电阻膜方式、电磁感应方式等的触摸面板图案的技术方案。
(15)例如也可以使用视差屏障面板(开关液晶面板)来代替上述各实施方式所述的触摸面板,视差屏障面板具有用于利用视差来分离显示于液晶面板的显示面的图像而使观察者观察到立体图像(3D图像,三维图像)的视差屏障图案。另外,也可以同时采用上述视差屏障面板和触摸面板。
(16)也可以在上述(15)所述的视差屏障面板上形成触摸面板图案,使视差屏障面板兼有触摸面板功能。
(17)在上述各实施方式中,举例示出了液晶显示装置所使用的液晶面板的画面尺寸为20英寸程度的情况,但是液晶面板的具体画面尺寸也可以适当变更为20英寸以外。特别是在使画面尺寸为几英寸程度的情况下,适合应用于智能电话等电子设备。
(18)在上述各实施方式中,举例示出了液晶面板所具有的彩色滤光片的着色部为R、G、B这3色的技术方案,也可以使着色部为4色以上。
(19)在上述各实施方式中,示出了使用作为光源的LED的技术方案,也可以使用有机EL等其它光源。
(20)在上述各实施方式中,示出了框架由金属制成的技术方案,但是也可以由合成树脂制成框架。
(21)在上述各实施方式中,示出了盖面板采用实施了化学强化处理的强化玻璃的情况,但是当然也可以使用实施了风冷强化处理(物理强化处理)的强化玻璃。
(22)在上述各实施方式中,示出了盖面板采用强化玻璃的技术方案,但是当然也可以不使用强化玻璃而使用通常的玻璃材料(非强化玻璃)、合成树脂材料。
(23)在上述各实施方式中,示出了液晶显示装置中使用盖面板的情况,但是也可以省略盖面板。同样也可以省略触摸面板。
(24)在上述各实施方式中,举例示出了作为液晶显示装置所具备的背光源装置的边光型的背光源装置,但是使用直下型的背光源装置的技术方案也包含于本发明。
(25)在上述各实施方式中,使用TFT作为液晶显示装置的开关元件,但是也可以应用于使用了TFT以外的开关元件(例如薄膜二极管(TFD))的液晶显示装置,除了进行彩色显示的液晶显示装置以外,也可以应用于进行黑白显示的液晶显示装置。
附图标记说明
10:液晶显示装置(显示装置),11:液晶面板(显示面板),11a、11b:基板,12:背光源装置(照明装置),17:LED(光源),19:导光板,19a:光出射面,19b:光入射面,19c:反对板面(板面),19d:反对端面(包括光入射面的一对端面),19e:侧端面(不包括光入射面的一对端面),40:反射片(反射构件),40a:反射面,41:反射部,42:柱面透镜光栅部,42a:柱面透镜,43、143、243、343:第1棱镜片(第1各向异性聚光部),43a、143a、243a,343a:第1单位棱镜,44、144、244、344:第2棱镜片(第2各向异性聚光部),44a、144a、244a、344a:第2单位棱镜,PX:单位像素(像素),θv1:顶角,θv2:顶角。
Claims (13)
1.一种照明装置,其特征在于,具备:
光源;
导光板,其为方形的板状,其外周端面中的成为对边的一对端面中的至少任一方为与上述光源相对的光入射面,并且一方板面为使光出射的光出射面;
柱面透镜光栅部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧,其中柱面透镜在沿着上述导光板的上述外周端面中成为对边并且不包括上述光入射面的一对端面的第1方向上延伸,上述多个柱面透镜以在沿着上述导光板的上述外周端面中的包括上述光入射面的上述一对端面的第2方向上排列的方式配置;
第1各向异性聚光部,其相对于上述柱面透镜光栅部配置在与上述导光板侧相反的一侧,是以沿着上述第2方向排列多个第1单位棱镜的形式配置而成的,上述第1单位棱镜沿着上述第1方向延伸,截面形状为大致三角形;以及
第2各向异性聚光部,其以介于上述柱面透镜光栅部与上述第1各向异性聚光部之间的形式配置,是以沿着上述第2方向排列多个第2单位棱镜的形式配置而成的,上述第2单位棱镜沿着上述第1方向延伸,截面形状为大致三角形,且上述第2单位棱镜的顶角大于上述第1单位棱镜的顶角。
2.根据权利要求1所述的照明装置,
在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为90°,而在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为92°~160°的范围。
3.根据权利要求2所述的照明装置,
在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为97°~115°的范围。
4.根据权利要求2或者权利要求3所述的照明装置,
在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为100°~115°的范围。
5.根据权利要求1所述的照明装置,
在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为110°,而在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为78°~100°的范围。
6.根据权利要求5所述的照明装置,
在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为82°~96°的范围。
7.根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的照明装置,
在上述第1各向异性聚光部中,上述第1单位棱镜的顶角为90°,而在上述第2各向异性聚光部中,上述第2单位棱镜的顶角为110°。
8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的照明装置,
上述柱面透镜光栅部一体地设置于上述导光板的上述光出射面。
9.根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的照明装置,
具备反射构件,上述反射构件具有与上述导光板的与上述光出射面相反的一侧的板面相对的反射面,并且用上述反射面来反射来自上述导光板侧的光,
在上述导光板的与上述光出射面相反的一侧的板面和上述反射构件的上述反射面中的至少任一方设有反射部,上述反射部反射光而使光从上述光出射面出射,上述反射部的面积随着在上述第1方向上远离上述光源而变大。
10.一种显示装置,其特征在于,具备:
权利要求1至权利要求9中的任一项所述的照明装置;以及
显示面板,其利用来自上述照明装置的光进行显示。
11.根据权利要求10所述的显示装置,
上述显示面板具有沿着上述第1方向和上述第2方向各有多个的按矩阵状排列配置的像素,上述第1各向异性聚光部以上述第1单位棱镜的延伸方向相对于上述第1方向倾斜15°以内的角度的形式配置。
12.根据权利要求11所述的显示装置,
上述第1各向异性聚光部以上述第1单位棱镜的延伸方向相对于上述第1方向倾斜10°以内的角度的形式配置。
13.根据权利要求10至权利要求12中的任一项所述的显示装置,
上述显示面板是在一对基板间封入液晶而成的液晶面板。
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