CN106104141A - 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),其具有光入射面(19b)、非入光相反面(19d)以及光出射面(19a);棱镜片(20),其具有基材(20a)、入光侧棱镜部(42)以及出光侧棱镜部(43),入光侧棱镜部(42)形成于基材(20a)的入光侧板面(20a1),具有入光侧单位棱镜(42a),出光侧棱镜部(43)形成于基材(20a)的出光侧板面(20a2),具有出光侧单位棱镜(43a);以及入射角控制结构(AIC),其是将第1出光侧倾斜面(43a1)、第1入光侧倾斜面(42a1)以及第2入光侧倾斜面(42a2)各自相对于基材(20a)的板面所成的倾斜角度(θ1)、(θ2)、(θ4)设为使得光对第1出光侧倾斜面(43a1)的入射角(φ6)成为包含布鲁斯特角的角度范围的大小而成的。
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逐渐从现有的布劳恩管向液晶面板、等离子显示面板等薄型的显示面板转移,使得图像显示装置的薄型化成为可能。液晶显示装置中使用的液晶面板自身不发光,因此,另外需要背光源装置作为照明装置,背光源装置根据其构造大体分为正下型和边光型。边光型的背光源装置具备导光板和光学构件,导光板对来自配置于端部的光源的光进行引导,光学构件对来自导光板的光赋予光学作用而将其作为均匀的面状光提供给液晶面板,作为一例,已知下述专利文献1所述的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2009-276708号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述的专利文献1中记载了:在导光板的出光侧配置棱镜片,并将该棱镜片的折射率和棱镜面的倾斜角度设为规定的数值范围,由此,抑制P偏振成分的衰减。另外,在专利文献1中记载了:在棱镜片的导光板侧的面上形成倾斜槽,利用其倾斜角度使来自导光板的出射光对棱镜片的入射角变大。
然而,如上所述,即使采用了将棱镜片的折射率和棱镜面的倾斜角度设为规定的数值范围且在棱镜片的导光板侧的面上形成倾斜槽的方法,根据来自导光板的出射光的出射角度的不同,仍有可能无法充分抑制P偏振成分的衰减,而尚有改善的余地。
本发明是鉴于上述的状况而完成的,其目的在于提高光的利用效率。
用于解决问题的方案
本发明的照明装置具备:光源;导光板,其呈方形的板状,外周端面之中的呈对边的一对端面中的任意一方设为从上述光源发出的光入射的光入射面而另一方设为来自上述光源的光不入射的非入光相反面,而且其一方板面设为使光出射的光出射面;棱镜片,其相对于上述导光板配置在上述光出射面侧,具有基材、入光侧棱镜部以及出光侧棱镜部,上述基材具有透光性,上述入光侧棱镜部形成于上述基材的板面中的入射来自上述导光板的光的入光侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的入光侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述出光侧棱镜部形成于使光出射的出光侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的出光侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述出光侧板面是上述基材的与上述入光侧板面相反一侧的板面;以及入射角控制结构,其用于控制光对第1出光侧倾斜面的入射角,上述第1出光侧倾斜面在上述出光侧单位棱镜中相对于顶部配置在上述非入光相反面侧,上述入射角控制结构是将上述第1出光侧倾斜面、第1入光侧倾斜面以及第2入光侧倾斜面各自相对于上述基材的板面所成的倾斜角度设为使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为包含布鲁斯特角的角度范围的大小而成的,上述第1入光侧倾斜面在上述入光侧单位棱镜中相对于顶部配置在上述光入射面侧,上述第2入光侧倾斜面在上述入光侧单位棱镜中相对于顶部配置在上述非入光相反面侧。
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。从光出射面出射的光入射到在配置于导光板的光出射面侧的棱镜片的基材的入光侧板面上配置的构成入光侧棱镜部的各入光侧单位棱镜,然后,在透射过基材后从配置于基材的出光侧板面的构成出光侧棱镜部的各出光侧单位棱镜出射。
具体来说,来自导光板的出射光虽然入射到在入光侧单位棱镜中相对于顶部配置在光入射面侧的第1入光侧倾斜面,但此时会以基于第1入光侧倾斜面的倾斜角度的角度折射。透射过入光侧单位棱镜的光在入光侧单位棱镜中相对于顶部配置在非入光相反面侧的第2入光侧倾斜面被全反射,由此,一边基于第2入光侧倾斜面的倾斜角度使其附带角度一边使其前往基材和出光侧单位棱镜。透射过基材和出光侧单位棱镜的光从在出光侧单位棱镜中相对于顶部配置在非入光相反面侧的第1出光侧倾斜面出射时,以基于第1出光侧倾斜面的倾斜角度的角度折射,由此,使其附带角度从而使其前进方向接近基材的板面的法线方向。
在此,在入射角控制结构中,入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面和第2入光侧倾斜面的各倾斜角度以及出光侧单位棱镜的第1出光侧倾斜面的倾斜角度设为使得光对第1出光侧倾斜面的入射角成为包含布鲁斯特角的角度范围的大小,因此,透射过出光侧单位棱镜而前往第1出光侧倾斜面的光对第1出光侧倾斜面的入射角成为包含布鲁斯特角的角度范围。因此,前往第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分几乎不会被第1出光侧倾斜面反射而衰减,而会以高效率从第1出光侧倾斜面出射。而且,预先由入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面和第2入光侧倾斜面基于各自的倾斜角度使提供给出光侧单位棱镜的光附带了角度,因此,与以往相比,能够根据来自导光板的出射光的出射角度恰当地抑制P偏振成分的衰减。由此,能够使光的利用效率高。
作为本发明的照明装置的实施方式,优选以下的构成。
(1)上述入射角控制结构是以使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为上述第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分的反射率为1%以下的角度范围的方式构成的。这样,透射过出光侧单位棱镜而前往第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分会以更高的效率从第1出光侧倾斜面出射,因此能够使光的利用效率更高。
(2)上述棱镜片的折射率设为1.585,上述入射角控制结构是以使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为28°~34.5°的角度范围的方式构成的。在将棱镜片的折射率设为1.585的情况下,光对第1出光侧倾斜面的布鲁斯特角为约32.2°。如上所述,通过以使得光对第1出光侧倾斜面的入射角成为包含上述布鲁斯特角的28°~34.5°的角度范围的方式构成入射角控制结构,第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,从而能够使光的利用效率更高。
(3)上述棱镜片的折射率设为1.49,上述入射角控制结构是以使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为28°~37°的角度范围的方式构成的。在将棱镜片的折射率设为1.49的情况下,光对第1出光侧倾斜面的布鲁斯特角为约33.9°。如上所述,通过以使得光对第1出光侧倾斜面的入射角成为包含上述布鲁斯特角的28°~37°的角度范围的方式构成入射角控制结构,第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,从而能够使光的利用效率更高。
(4)上述入光侧单位棱镜的上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度与上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度相比形成得相对较小,而上述出光侧单位棱镜具有相对于其顶部配置在上述光入射面侧的第2出光侧倾斜面,并且上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度与上述第2出光侧倾斜面的上述倾斜角度相比形成得相对较小。在导光板内传播的光和从导光板出射的光具有从光入射面侧朝向非入光相反面侧前进的成分。对此,在入光侧单位棱镜和出光侧单位棱镜中,均相对于顶部配置在非入光相反面侧的第2入光侧倾斜面和第1出光侧倾斜面的各倾斜角度与均相对于顶部配置在光入射面侧的第1入光侧倾斜面和第2出光侧倾斜面的各倾斜角度相比相对较小,因此,这些第2入光侧倾斜面和第1出光侧倾斜面的延面距离相对较大。因此能够利用第2入光侧倾斜面和第1出光侧倾斜面更高效地使从导光板出射而入射到棱镜片的光附带角度。由此,能够进一步提高光的利用效率。
(5)上述出光侧单位棱镜的上述第2出光侧倾斜面的上述倾斜角度与在上述第2入光侧倾斜面被全反射的光相对于上述基材的板面所成的角度相比形成得相对较大。在入光侧单位棱镜的第2入光侧倾斜面被全反射的光会一边以相对于基材的板面而成规定的角度的方式附带角度一边前往基材和出光侧单位棱镜。在此,出光侧单位棱镜的第2出光侧倾斜面的倾斜角度与在第2入光侧倾斜面被全反射的光的上述角度相比相对较大,因此,能避免在第2入光侧倾斜面被全反射的光直接照射到第2出光侧倾斜面的事态。由此,能避免产生第2出光侧倾斜面所致的反射光、第2出光侧倾斜面的透射光,因此,来自棱镜片的出射光进一步均匀化,从而能够进一步提高光的利用效率。
(6)上述棱镜片的折射率设为1.49~1.585的数值范围,上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~80°的角度范围并且上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为36°~49°的角度范围,而上述出光侧单位棱镜的上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为46°~61°的角度范围。这样,利用倾斜角度设为50°~80°的角度范围的入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面和倾斜角度设为36°~49°的角度范围的第2入光侧倾斜面预先使向第1出光侧倾斜面入射的光附带角度,由此,该光对倾斜角度设为46°~61°的角度范围的第1出光侧倾斜面的入射角成为包含布鲁斯特角的28°~37°的角度范围。由此,第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,因此能够使光的利用效率更高。特别是,在来自导光板的出射光相对于光出射面的法线所成的角度大的情况下是优选的。
(7)上述棱镜片的折射率设为1.585,上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~80°的角度范围并且上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为36°~48°的角度范围,而上述出光侧单位棱镜的上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~60°的角度范围。这样,利用倾斜角度设为50°~80°的角度范围的入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面和倾斜角度设为36°~48°的角度范围的第2入光侧倾斜面预先使向第1出光侧倾斜面入射的光附带角度,由此,该光对倾斜角度设为50°~60°的角度范围的第1出光侧倾斜面的入射角成为包含布鲁斯特角(约32.2°)的28°~34.5°的角度范围。由此,第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,因此能够使光的利用效率更高。特别是,在来自导光板的出射光相对于光出射面的法线所成的角度大的情况下是优选的。
(8)上述棱镜片的折射率设为1.49,上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~80°的角度范围并且上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为37°~49°的角度范围,而上述出光侧单位棱镜的上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为46°~61°的角度范围。这样,利用倾斜角度设为50°~80°的角度范围的入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面和倾斜角度设为37°~49°的角度范围的第2入光侧倾斜面预先使向第1出光侧倾斜面入射的光附带角度,由此,该光对倾斜角度设为46°~61°的角度范围的第1出光侧倾斜面的入射角成为包含布鲁斯特角(约33.9°)的28°~37°的角度范围。由此,第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,因此能够使光的利用效率更高。特别是,在来自导光板的出射光相对于光出射面的法线所成的角度大的情况下是优选的。
(9)上述出光侧单位棱镜的上述第2出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为65°~80°的角度范围。在入光侧单位棱镜的第2入光侧倾斜面被全反射的光会一边以相对于基材的板面而成规定的角度的方式附带角度一边前往基材和出光侧单位棱镜。在此,出光侧单位棱镜的第2出光侧倾斜面的倾斜角度设为65°~80°的角度范围,因此,其与在第2入光侧倾斜面被全反射的光相对于基材的板面所成的角度相比相对较大。因此,能避免在第2入光侧倾斜面被全反射的光直接照射到第2出光侧倾斜面的事态。由此,能避免产生第2出光侧倾斜面所致的反射光、第2出光侧倾斜面的透射光,因此,来自棱镜片的出射光进一步均匀化,从而能够进一步提高光的利用效率。
(10)上述导光板的与上述光出射面相反一侧的板面设为相反板面,并且在该相反板面上配置有出光反射棱镜部,上述出光反射棱镜部是将以与上述光入射面并行的形式延伸的单位反射棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述单位反射棱镜在相对于其顶部靠上述光入射面侧具有出光反射倾斜面,该出光反射倾斜面相对于上述相反板面所成的倾斜角度设为比从45°减去上述导光板的临界角后的数值小的大小。首先,从光源发出而入射到光入射面的光在光入射面上以成为导光板的临界角以上的折射角的方式折射。其后,在导光板内传播而在光出射面被全反射的光会在构成出光反射棱镜部的单位反射棱镜的出光反射倾斜面上全部进行全反射,而不会透射过出光反射倾斜面。由此,前往光出射面的光的前进方向被均一化。然后,在出光反射倾斜面被全反射而前往光出射面的光中除了直接从光出射面出射的光以外,还包含在光出射面上再次进行全反射的光。在该光出射面上再次进行全反射的光接下来会在以后的单位反射棱镜的出光反射倾斜面被全反射,从而最终从光出射面出射。也就是说,在光出射面的出射光中包含不少在出光反射倾斜面被多次全反射的光,这种光对光出射面的入射角均是接近临界角的大小。由此,光出射面的出射光的出射角被均一化,因此,从导光板前往棱镜片并入射到入光侧单位棱镜的光的入射角被均一化。从而能够利用棱镜片对光高效地赋予聚光作用。
(11)上述基材包括未拉伸膜。这样,与假如将双轴拉伸膜用作基材的情况相比,能避免在光透射过基材时偏振发生紊乱。由此,能够使光的P偏振成分更高效地从第1出光侧倾斜面出射,从而能够使光的利用效率更高。
(12)具备偏振控制片,上述偏振控制片以介于上述导光板与上述棱镜片之间的形式配置,具有偏振控制片基材、导光板侧棱镜部以及棱镜片侧棱镜部,上述偏振控制片基材具有透光性,上述导光板侧棱镜部形成于入射来自上述导光板的光的导光板侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的导光板侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述导光板侧板面是上述偏振控制片基材的上述导光板侧的板面,上述棱镜片侧棱镜部形成于使光出射的棱镜片侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的棱镜片侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述棱镜片侧板面是上述偏振控制片基材的上述棱镜片侧的板面,在上述导光板侧单位棱镜和上述棱镜片侧单位棱镜中夹着各自的顶部配置的各对偏振控制倾斜面相对于上述偏振控制片基材的板面所成的倾斜角度彼此相同,且形成得比上述棱镜片的上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面相对于上述基材的板面所成的倾斜角度还小。这样,来自导光板的出射光入射到在偏振控制片的偏振控制片基材的导光板侧板面上配置的构成导光板侧棱镜部的各导光板侧单位棱镜,然后,在透射过偏振控制片基材后从在偏振控制片基材的棱镜片侧板面上配置的构成棱镜片侧棱镜部的各棱镜片侧单位棱镜出射。
在此,一般来说,入射光的S偏振成分相对于棱镜的倾斜面的反射率具有入射角越增大则越增加的倾向。对此,光对在偏振控制片所具有的导光板侧单位棱镜和棱镜片侧单位棱镜中夹着各自的顶部配置的各对偏振控制倾斜面的入射角与光对棱镜片的入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面的入射角相比相对较大。因此,入射光的S偏振成分相对于导光板侧单位棱镜和棱镜片侧单位棱镜的各偏振控制倾斜面的反射率比入射光的S偏振成分相对于入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面的反射率高,因而能够在各偏振控制倾斜面上使S偏振成分以更高的效率反射而回到导光板侧。回到该导光板侧的光在到再次前往棱镜片侧为止的期间会被反射等,从而其一部分被转换为P偏振成分。由此,能够使提供给棱镜片的光的S偏振成分增加,从而能够使光的利用效率更高。而且,导光板侧单位棱镜和棱镜片侧单位棱镜的各偏振控制倾斜面的倾斜角度彼此相同,因此,从导光板出射的光的出射角与从偏振控制片出射的光的出射角大致平行。由此,能得到与使来自导光板的光直接入射到棱镜片的情况下相同的光学作用,因此,不易由于之间隔着偏振控制片而导致光产生损失,从而能够将光的利用效率保持得高。
(13)上述导光板的与上述光出射面相反一侧的板面设为相反板面,上述照明装置具备漫反射片,上述漫反射片以与上述相反板面接触的形式配置,并且使来自上述相反板面的光漫反射。这样,被棱镜片的各单位棱镜反射从而回到导光板侧的光的S偏振成分会在漫反射片被漫反射,从而其一部分被转换为P偏振成分。由此,能够使提供给棱镜片的光的S偏振成分增加,从而能够使光的利用效率更高。
其次,为了解决上述问题,本发明的显示装置具备:上面所述的照明装置;以及显示面板,其利用来自上述照明装置的光进行显示。
根据这种构成的显示装置,照明装置的出射光的利用效率高,因此能够实现高亮度且显示质量优异的显示。
发明效果
根据本发明,能够提高光的利用效率。
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略构成的分解立体图。
图2是示出构成液晶显示装置的背光源装置的概略构成的分解立体图。
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7是图6所示的棱镜片的放大截面图。
图8是表示棱镜片上的光的入射角与S偏振成分的反射率以及P偏振成分的反射率的关系的坐标图。
图9是示出棱镜片的折射率n1、光对第1出光侧倾斜面的入射角φ6、第1出光侧倾斜面的出射光相对于基材的板面的法线方向所成的角度φ8、来自导光板的出射光的出射角φ0、第1入光侧倾斜面相对于基材的板面所成的倾斜角度θ1、第2入光侧倾斜面相对于基材的板面所成的倾斜角度θ2以及第1出光侧倾斜面相对于基材的板面所成的倾斜角度θ4的关系的表。
图10是表示变更了第2出光侧倾斜面相对于基材的板面所成的倾斜角度θ5的情况下的第1方向上的亮度角度分布的坐标图。
图11是表示在比较实验1中使来自棱镜片的出射光要透射的偏振板的透射轴的角度在0°~180°的范围内变化时的偏振板的出射光的亮度的变化的坐标图。
图12是示出本发明的实施方式2的导光板、偏振控制片以及棱镜片的截面构成的截面图。
图13是图12所示的偏振控制片的放大截面图。
图14是示出本发明的实施方式3的导光板和棱镜片的截面构成的截面图。
具体实施方式
<实施方式1>
通过图1至图11来说明本发明的实施方式1。在本实施方式中,示例出液晶显示装置10。此外,在一部分附图中示出X轴、Y轴和Z轴,各轴方向被描画成各附图中示出的方向。另外,上下方向以图3至图5为基准,且将该图上侧设为表侧并且将该图下侧设为里侧。
如图1所示,液晶显示装置10整体上在俯视时呈长方形,是将触摸面板14、护罩面板(保护面板,护罩玻璃)15以及壳体16等部件组装到作为骨干部件的液晶显示单元LDU而成的。液晶显示单元LDU具有:液晶面板(显示面板)11,其在表侧具有显示图像的显示面DS;背光源装置(照明装置)12,其配置在液晶面板11的里侧,朝向液晶面板11照射光;以及框架(箱体构件)13,其从表侧即与背光源装置12侧相反的一侧(显示面DS侧)按压液晶面板11。触摸面板14和护罩面板15均从表侧收纳在构成液晶显示单元LDU的框架13内,并且外周部分(包括外周端部)由框架13从里侧支承。触摸面板14相对于液晶面板11在表侧配置于空开规定的间隔的位置,并且里侧(内侧)的板面为与显示面DS呈相对状的相对面。护罩面板15相对于触摸面板14以与其重叠的形式配置在表侧,并且里侧(内侧)的板面为与触摸面板14的表侧的板面呈相对状的相对面。此外,在触摸面板14与护罩面板15之间设置有防反射膜AR(参照图5)。壳体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的构成部件之中,框架13的一部分(后述的环状部13b)、护罩面板15以及壳体16构成了液晶显示装置10的外观。本实施方式的液晶显示装置10可用于便携电话(包括智能手机等)、笔记本电脑(包括平板型笔记本电脑等)、便携型信息终端(包括电子书、PDA等)、数码相框、便携型游戏机、电子墨水纸等各种电子设备(未图示)。因此,构成液晶显示装置10的液晶面板11的屏幕大小为几英寸~十几英寸左右,一般是被分类为小型或者中小型的大小。
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:玻璃制的一对基板11a、11b,其在俯视时呈长方形,并大致透明且具有优异的透光性;以及液晶层(未图示),其介于两个基板11a、11b间,包含液晶分子,液晶分子是随着加电场而光学特性会发生变化的物质,两个基板11a、11b在维持液晶层的厚度这么大的间隙的状态下由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),其呈环绕显示区域的边框状,并且不显示图像。在两个基板11a、11b的外表面侧,如图5所示,贴附有一对偏振板11c、11d,该一对偏振板11c、11d是偏振方向相互正交(相差90°)的所谓正交尼科尔配置。也就是说,该液晶面板11是在不通电时(不向像素电极施加电压时)为黑显示的常黑模式。一对偏振板11c、11d之中,里侧(棱镜片20侧)的偏振板11d的偏振方向与X轴方向(第1方向)一致,而表侧(出光侧,观察者侧)的偏振板11c的偏振方向与Y轴方向(第2方向)一致。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。
两个基板11a、11b之中,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相对的一面侧),作为开关元件的TFT(Thin Film Transistor:薄膜晶体管)和像素电极排列设置有多个,并且在这些TFT和像素电极的周围,环绕地配设有呈格子状的栅极配线和源极配线。在各配线中,从未图示的控制电路提供有规定的图像信号。配置在由栅极配线和源极配线包围的方形的区域中的像素电极包括ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)或者ZnO(Zinc Oxide:氧化锌)这样的透明电极。
另一方面,在CF基板11a中,在与各像素对应的位置排列设置有多个彩色滤光片。彩色滤光片为R、G、B这三种颜色交替排列的配置。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上,设置有与阵列基板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,在两个基板11a、11b的内面侧,分别形成有用于使液晶层所包含的液晶分子取向的取向膜。
然后,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同样呈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:LED(Light Emitting Diode:发光二极管)17,其是光源;LED基板(光源基板)18,其上安装有LED17;导光板19,其对来自LED17的光进行引导;反射片(反射构件)40,其使来自导光板19的光反射;棱镜片20,其是在导光板19上层叠配置的光学片的一种;遮光框架21,其从表侧按压导光板19;底座22,其收纳LED基板18、导光板19、棱镜片20以及遮光框架21;以及散热构件23,其以与底座22的外表面接触的形式装配。该背光源装置12设为将LED17(LED基板18)以偏置的形式配置在其外周部分之中的短边侧的一端部的单侧入光方式的边光型(侧光型)。
如图2、图3以及图5所示,LED17是利用树脂材料将LED芯片密封到固定于LED基板18的基板部上的构成。安装于基板部的LED芯片的主发光波长为1种,具体来说,使用的是发蓝色单色光的LED芯片。另一方面,在密封LED芯片的树脂材料中,分散混合有被从LED芯片发出的蓝色光激励而发出规定颜色的光的荧光体,整体上大致发白色光。此外,作为荧光体,例如能够从发黄色光的黄色荧光体、发绿色光的绿色荧光体以及发红色光的红色荧光体之中适当组合使用,或者单独使用其中任意1种。该LED17设为与对LED基板18的安装面相反一侧的面成为发光面17a的所谓顶面发光型。
如图2、图3以及图5所示,LED基板18呈沿着Y轴方向(导光板19和底座22的短边方向)延伸的长条的板状,以其板面并行于Y轴方向和Z轴方向的姿势即与液晶面板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设为如下姿势:其板面的长边方向与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是与X轴方向一致的。LED基板18的朝向内侧的板面(安装面18a)与导光板19的其中一短边侧的端面(后述的光入射面19b)在X轴方向上空开规定的间隔并配置为相对状。因此,LED17及LED基板18与导光板19的排列方向是与X轴方向大致一致的。该LED基板18的长度尺寸设为与导光板19的短边尺寸大致相同的程度或比其大,且该LED基板18装配在后述的底座22的短边侧的一端部。
如图5所示,在LED基板18之中的内侧即朝向导光板19侧的板面(与导光板19相对的面)上表面安装有上述的构成的LED17,该板面为安装面18a。LED17在LED基板18的安装面18a上沿着其长度方向(Y轴方向)空开规定的间隔且成一列(直线)地并列配置有多个。即,可以说LED17是在背光源装置12的短边侧的一端部中沿着短边方向间断地并列配置有多个。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上,形成有沿着Y轴方向延伸并且横穿LED17组而将相邻的LED17彼此串联连接的含有金属膜(铜箔等)的配线图案(未图示),通过将在该配线图案的两端部形成的端子部连接到外部的LED驱动电路,能将驱动电力提供给各LED17。另外,LED基板18的基材与底座22同样为金属制,在其表面上隔着绝缘层形成有已述的配线图案(未图示)。此外,作为LED基板18的基材所使用的材料,也能使用陶瓷等绝缘材料。
导光板19含有折射率远高于空气并大致透明且透光性优异的合成树脂材料(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同样是在俯视时呈大致长方形的平板状,其板面与液晶面板11的板面(显示面DS)是并行的。导光板19的板面的长边方向与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是与Z轴方向一致的。如图3和图4所示,导光板19在底座22内配置在液晶面板11和棱镜片20的正下位置,其外周端面之中的一短边侧的端面与配置在底座22的短边侧的一端部中的LED基板18的各LED17分别呈相对状。因此,LED17(LED基板18)与导光板19的排列方向是与X轴方向一致的,而棱镜片20(液晶面板11)与导光板19的排列方向(重叠方向)是与Z轴方向一致的,两个排列方向相互正交。并且,导光板19具有如下功能:使由LED17沿着X轴方向(LED17与导光板19的排列方向)朝向导光板19发出的光从短边侧的端面导入,并且使该光一边在内部传播一边朝向棱镜片20侧(表侧,光出射侧)立起而从板面出射。
如图3和图4所示,呈平板状的导光板19的板面之中的朝向表侧的板面(与液晶面板11、棱镜片20相对的面)是使内部的光朝向棱镜片20和液晶面板11侧出射的光出射面19a。导光板19的与板面相邻的外周端面之中,沿着Y轴方向(LED17的排列方向,LED基板18的长边方向)呈长条状的一对短边侧的端面中的一方(图3所示的左侧)端面如图5所示与LED17(LED基板18)空开规定的空间而呈相对状,该端面是从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是并行于Y轴方向和Z轴方向的面,且是与光出射面19a大致正交的面。另外,LED17与光入射面19b(导光板19)的排列方向是与X轴方向一致的,并行于光出射面19a。导光板19的外周端面的一对短边侧的端面之中,与上述的光入射面19b相反一侧的另一方端面(与光入射面19b呈对边的端面)为来自LED17的光不入射的非入光相反面19d。非入光相反面19d是与光入射面19b并行的。而另一方面,与光入射面19b和非入光相反面19d这两者相邻的一对长边侧的端面(呈对边并且不包含光入射面19b的一对端面)分别为来自LED17的光不入射的非入光侧面19e。一对非入光侧面19e为与X轴方向(LED17与导光板19的排列方向)和Z轴方向并行的面。如图2所示,导光板19的外周端面之中的除了光入射面19b以外的3个端面即非入光相反面19d和一对非入光侧面19e分别为与LED17不相对的LED非相对端面(光源非相对端面)。在将导光板19的材料设为PC(聚碳酸酯)等树脂的情况下,折射率为1.59左右,因此,临界角例如为38.97°左右。从LED17发出而入射到导光板19的光入射面19b的光在光入射面19b上以成为导光板19的临界角(38.97°)以上的折射角的方式折射。因此,从光入射面19b引入到导光板19内的光对光出射面19a或者相反板面19c的入射角必定在临界角以上,因此会被光出射面19a或者相反板面19c全反射,从而在导光板19内传播。此外,以下,将沿着导光板19的外周端面之中的呈对边并且不包含光入射面19b的一对端面(长边侧的端面,非入光侧面19e)的方向(X轴方向)设为“第1方向”,将沿着呈对边并且包含光入射面19b的一对端面(短边侧的端面,光入射面19b和非入光相反面19d)的方向(Y轴方向)设为“第2方向”。
在导光板19的板面之中的与光出射面19a相反一侧的相反板面19c上,如图3和图4所示,以将其大致整个范围覆盖的形式设置有能使来自导光板19的光反射而向表侧即光出射面19a侧立起的反射片40。换言之,反射片40是以夹在底座22的底板22a与导光板19之间的形式配置的。反射片40具有反射面40a,反射面40a与导光板19的相反板面19c相对并且使光反射。如图5所示,该反射片40之中的在导光板19的光入射面19b侧的端部是比光入射面19b向外侧即LED17侧延伸的,通过利用该延伸部分使来自LED17的光反射,能够提高光向光入射面19b的入射效率。在导光板19的相反板面19c上,如图3和图5所示,设置有出光反射棱镜部41,反射面40a用于使在导光板19内传播的光反射而促使其从光出射面19a出射。出光反射棱镜部41是将在导光板19的相反板面19c中沿着第2方向(Y轴方向)延伸并且截面形状呈大致三角形(大致V字型)的槽状的单位反射棱镜41a沿着第1方向(X轴方向)间断地排列多个的形式配置而成的。单位反射棱镜41a具有光反射倾斜面41a1和并行面41a2,光反射倾斜面41a1相对于与导光板19的板厚方向即与第1方向和第2方向这两者正交的方向(Z轴方向)呈倾斜状,并行面41a2是与导光板19的板厚方向并行的,其中通过在出光反射倾斜面41a1上使光反射,能产生对光出射面19a入射角不超过临界角的光而促使其从光出射面19a出射。沿着第1方向排列的多个单位反射棱镜41a配置为随着在第1方向上远离LED17(光入射面19b)而其排列间隔(排列间距)逐渐变小并且出光反射倾斜面41a1和并行面41a2的面积逐渐变大。由此,控制来自光出射面19a的出射光使其在光出射面19a的面内成为均匀的分布。此外,在沿着第1方向排列的多个单位反射棱镜41a中,出光反射倾斜面41a1相对于相反板面19c所成的倾斜角度θ7被保持为恒定。
如图2至图4所示,棱镜片20与液晶面板11和底座22同样在俯视时呈长方形。棱镜片20以从表侧(光出射侧)覆盖导光板19的光出射面19a的形式配置并配置为介于液晶面板11与导光板19之间,由此,使来自导光板19的出射光透射过并且一边对该透射光赋予聚光作用一边使其朝向液晶面板11出射。此外,关于棱镜片20,在后面详细说明。
如图3和图4所示,遮光框架21形成为以仿照导光板19的外周部分(外周端部)的形式延伸的大致框状(边框状),能在大致整周上从表侧按压导光板19的外周部分。该遮光框架21为合成树脂制,并且表面设为例如呈黑色的形态,从而具有遮光性。遮光框架21是以其内端部21a在整周上介于导光板19的外周部分及LED17与液晶面板11及棱镜片20的各外周部分(外周端部)之间的形式配置的,它们隔开为在光学上独立。由此,能够阻挡从LED17发出而未入射到导光板19的光入射面19b的光或从非入光相反面19d和非入光侧面19e漏出的光直接入射到液晶面板11和棱镜片20的各外周部分(特别是端面)。另外,遮光框架21之中,俯视时与LED17及LED基板18不重叠的3个边部(一对长边部以及与LED基板18侧相反一侧的短边部)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及LED基板18重叠的短边部是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的。另外,该遮光框架21由未图示的螺丝构件等固定机构固定于后述的底座22。
底座22例如包括铝板、电镀锌钢板(SECC)等热传导率优异的金属板,图3和图4所示,包括:底板22a,其与液晶面板11同样在俯视时呈长方形;以及侧板22b,其从底板22a的各边(一对长边和一对短边)的外端分别朝向表侧立起。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,而其LED基板18侧的端部为带台阶状地向里侧鼓出的基板收纳部22a2。如图5所示,该基板收纳部22a2的截面形状呈大致L字型,包括:立起部38,其从导光板支撑部22a1的端部弯曲而朝向里侧立起;以及收纳底部39,其从立起部38的立起前端部弯曲而朝向与导光板支撑部22a1侧相反的一侧突出。该立起部38的从导光板支撑部22a1的端部弯曲的位置与导光板19的光入射面19b相比位于与LED17侧相反的一侧(偏靠导光板支撑部22a1的中央)。长边侧的侧板22b从收纳底部39的突出前端部弯曲形成而向表侧立起。并且,在与该基板收纳部22a2相连的短边侧的侧板22b上装配有LED基板18,该侧板22b构成了基板装配部37。基板装配部37具有与导光板19的光入射面19b呈相对状的相对面,在该相对面上装配有LED基板18。LED基板18的与安装有LED17的安装面18a相反一侧的板面以经由双面胶带等基板固定构件25连接的形式固定到基板装配部37的内侧的板面。装配后的LED基板18与构成基板收纳部22a2的收纳底部39的内侧的板面之间具有稍稍的空隙。另外,在底座22的底板22a的里侧的板面上,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优异的金属板,如图3所示,设为如下形态:沿着底座22的短边侧的一端部延伸,具体来说,沿着收纳LED基板18的基板收纳部22a2延伸。如图5所示,散热构件23的截面形状呈大致L字型,其包括:第1散热部23a,其与基板收纳部22a2的外表面并行且与该外表面接触;以及第2散热部23b,其并行于与基板收纳部22a2相连的侧板22b(基板装配部37)的外表面。第1散热部23a呈沿着Y轴方向延伸的细长的平板状,其并行于X轴方向和Y轴方向的朝向表侧的板面与基板收纳部22a2的收纳底部39的外表面沿大致整个长度抵接。第1散热部23a由螺丝构件SM紧固于收纳底部39,具有供螺丝构件SM插通的螺丝插通孔23a1。另外,在收纳底部39中形成有与螺丝构件SM螺合的螺丝孔28。由此,从LED17发出的热经由LED基板18、基板装配部37以及基板收纳部22a2传递到第1散热部23a。此外,螺丝构件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呈沿着Y轴方向延伸的细长的平板状,其并行于Y轴方向和Z轴方向的朝向内侧的板面与基板装配部37的外侧的板面之间空开规定的空隙并配置为相对状。
然后,说明构成液晶显示单元LDU的框架13。框架13包括铝等热传导率优异的金属材料,如图1所示,整体上以仿照液晶面板11、触摸面板14以及护罩面板15的各外周部分(外周端部)的形式延伸,呈俯视时为长方形的大致框状(边框状)。作为框架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之间以夹着的形式保持有相互层叠的液晶面板11、棱镜片20以及导光板19。另一方面,框架13从里侧支承触摸面板14和护罩面板15的各外周部分,而以介于液晶面板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之间能确保规定的空隙,因此,例如在外力作用于护罩面板15时,即使触摸面板14追随护罩面板15发生了变形而向液晶面板11侧挠曲,发生了挠曲的触摸面板14也不易干扰液晶面板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,其是仿照液晶面板11、触摸面板14以及护罩面板15的各外周部分的;环状部(筒状部)13b,其与框状部13a的外周端部相连,并且分别从外周侧环绕触摸面板14、护罩面板15以及壳体16;以及装配板部13c,其从框状部13a朝向里侧突出而装配于底座22和散热构件23。框状部13a具有与液晶面板11、触摸面板14以及护罩面板15的各板面并行的板面,呈大致板状,并且形成为俯视时为长方形的框状。在框状部13a中,外周部分13a2与内周部分13a1相比,板厚相对较厚,在两者的边界位置形成有台阶(间隙)GP。框状部13a之中,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从里侧支承护罩面板15的外周部分。如此,框状部13a的表侧的板面会在大致整个范围内被护罩面板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的热等而温度上升了,液晶显示装置10的使用者也难以直接接触框架13的露出部位,因此,在安全方面是优异的。在框状部13a的内周部分13a1的里侧的板面上,如图5所示,固定有缓冲材料29,缓冲材料29用于缓冲并从表侧按压液晶面板11的外周部分,而在内周部分13a1的表侧的板面上固定有第1固定构件30,第1固定构件30用于缓冲并固定触摸面板14的外周部分。这些缓冲材料29和第1固定构件30在内周部分13a1中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的表侧的板面上固定有第2固定构件31,第2固定构件31用于缓冲并固定护罩面板15的外周部分。这些缓冲材料29和各固定构件30、31是一沿着框状部13a之中的除了四角的角部以外的各边部分别延伸的形式配置的。另外,各固定构件30、31例如包括基材具有缓冲性的双面胶带。
如图3和图4所示,环状部13b整体上呈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的外周缘朝向表侧突出;以及第2环状部35,其从框状部13a的外周部分13a2的外周缘朝向里侧突出。换言之,呈短方筒状的环状部13b的在其轴线方向(Z轴方向)上的大致中央部的内周面与框状部13a的外周缘在整周上是相连的。第1环状部34是以在整周上环绕相对于框状部13a而配置在表侧的触摸面板14和护罩面板15的各外周端面的形式配置的。第1环状部34的内周面与触摸面板14及护罩面板15的各外周端面呈相对状,而外周面露出到该液晶显示装置10的外部从而构成了液晶显示装置10的侧面侧的外观。另一方面,第2环状部35从外周侧环绕相对于框状部13a而配置在里侧的壳体16的表侧的端部(装配部16c)。第2环状部35的内周面与后述的壳体16的装配部16c呈相对状,而外周面露出到该液晶显示装置10的外部从而构成了液晶显示装置10的侧面侧的外观。在第2环状部35的突出前端部形成有截面呈钩型的框架侧卡止爪部35a,壳体16卡止于该框架侧卡止爪部35a,从而能将壳体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之中的外周部分13a2朝向里侧突出,并且呈沿着框状部13a的各边部延伸的板状,其板面与框状部13a的板面是大致正交的。装配板部13c是按框状部13a的每个边部分别配置的。在框状部13a之中的LED基板18侧的短边部中配置的装配板部13c是以其朝向内侧的板面与散热构件23的第2散热部23b的外侧的板面接触的形式装配的。该装配板部13c由螺丝构件SM紧固于第2散热部23b,具有供螺丝构件SM插通的螺丝插通孔13c1。另外,在第2散热部23b中形成有与螺丝构件SM螺合的螺丝孔36。由此,从第1散热部23a传递到第2散热部23b的来自LED17的热在传递到装配板部13c之后被传递到整个框架13,由此,能高效地散热。另外,可以说该装配板部13c是经由散热构件23间接固定到底座22的。另一方面,在框状部13a之中的与LED基板18侧相反一侧的短边部和一对长边部中分别配置的各装配板部13c是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丝构件SM分别紧固的。在这些装配板部13c中形成有供螺丝构件SM插通的螺丝插通孔13c1,而在各侧板22b中形成有与螺丝构件SM螺合的螺丝孔36。此外,各螺丝构件SM是以沿着每个装配板部13c的延伸方向间断地排列多个的形式装配到各装配板部13c的。
接着,说明组装于上述的框架13的触摸面板14。如图1、图3以及图4所示,触摸面板14是使用者用于输入液晶面板11的显示面DS的面内的位置信息的位置输入装置,是在呈长方形并大致透明且具有优异的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。具体来说,触摸面板14与液晶面板11同样具有在俯视时呈长方形的玻璃制的基板,在其朝向表侧的板面上形成有构成所谓投影型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,矩阵状地并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的端子部(未图示),通过将未图示的柔性基板连接到该端子部,而从触摸面板驱动电路基板向构成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的外周部分的内侧的板面由已述的第1固定构件30以相对的状态固定到框架13的框状部13a的内周部分13a1。
然后,说明组装于上述的框架13的护罩面板15。如图1、图3以及图4所示,护罩面板15是以从表侧覆盖触摸面板14的整个范围的形式配置的,由此实现了对触摸面板14和液晶面板11的保护。护罩面板15从表侧覆盖框架13的框状部13a的整个范围,并且构成了液晶显示装置10的正面侧的外观。护罩面板15包括在俯视时呈长方形并大致透明且具有优异的透光性的玻璃制的板状基材,优选包括强化玻璃。作为护罩面板15所使用的强化玻璃,优选使用例如通过对板状的玻璃基材的表面实施化学强化处理而在表面具备了化学强化层的化学强化玻璃。该化学强化处理是指例如通过离子交换将玻璃材料所包含的碱金属离子置换为离子半径更大的碱金属离子从而实现板状的玻璃基材的强化的处理,其结果是,形成的化学强化层成为残留有压缩应力的压缩应力层(离子交换层)。由此,护罩面板15的机械强度和耐冲击性能高,因此能够更可靠地防止配置在其里侧的触摸面板14和液晶面板11损毁或损伤。
如图3和图4所示,护罩面板15与液晶面板11及触摸面板14同样在俯视时呈长方形,其俯视时的大小比液晶面板11和触摸面板14大一圈。因此,护罩面板15具有从液晶面板11和触摸面板14的各外周缘在整周上檐状地向外侧伸出的伸出部分15EP。该伸出部分15EP呈环绕液晶面板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,其内侧的板面由已述的第2固定构件31以相对的状态固定到框架13的框状部13a的外周部分13a2。另一方面,护罩面板15之中的与触摸面板14呈相对状的中央部分隔着防反射膜AR层叠在触摸面板14表侧。
在护罩面板15之中的包括上述的伸出部分15EP在内的外周部分的内侧(里侧)的板面(朝向触摸面板14侧的板面)上,如图3和图4所示,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例如包括呈黑色的涂料等遮光性材料,通过将该遮光性材料印刷到护罩面板15的内侧的板面而与该板面设置为一体。此外,在设置板面遮光层32时,例如能够采用丝网印刷、喷墨印刷等印刷方法。板面遮光层32不仅形成在护罩面板15之中的伸出部分15EP的整个范围内,还形成在比伸出部分15EP靠内侧而与触摸面板14及液晶面板11的各外周部分在俯视时分别重叠的部分的整个范围内。因此,板面遮光层32会以环绕液晶面板11的显示区域的形式配置,因此能够遮挡显示区域外的光,从而能够使显示区域所显示的图像的显示质量高。
然后,说明组装于上述的框架13的壳体16。壳体16包括合成树脂材料或者金属材料,如图1、图3以及图4所示,呈朝向表侧开口的大致碗型,从里侧覆盖框架13的框状部13a、装配板部13c、底座22以及散热构件23等构件,并且构成了液晶显示装置10的背面侧的外观。壳体16包括:底部16a,其大致平坦;曲部16b,其从底部16a的外周缘朝向表侧立起,并且截面呈弯曲形状;以及装配部16c,其从曲部16b的外周缘朝向表侧大致笔直地立起。在装配部16c中形成有截面呈钩型的壳体侧卡止爪部16d,通过使该壳体侧卡止爪部16d卡止于框架13的框架侧卡止爪部35a,能将壳体16相对于框架13保持为装配状态。
在此,再次详细说明棱镜片20。该棱镜片20在表里两侧分别具备棱镜部42、43,从而能够对光高效地赋予聚光作用。如图2和图6所示,棱镜片20包括:基材20a,其呈膜状;入光侧棱镜部42,其形成于基材20a之中的入射来自导光板19的光的入光侧板面20a1;以及出光侧棱镜部43,其形成于基材20a之中的使光朝向液晶面板11出射的出光侧板面20a2。该棱镜片20为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、TAC(三醋酸纤维素)等透光性优异的合成树脂制。棱镜片20的折射率设为包含在1.49~1.585的范围内的数值。因此,棱镜片20的临界角设为39.12°~42.16°的角度范围,而棱镜片20的布鲁斯特角设为32.2°~33.9°的角度范围。该基材20a包括在制造过程中不会被拉伸的未拉伸膜,因此,避免了在光透射过基材20a时偏振发生紊乱。
如图2和图6所示,入光侧棱镜部42一体地设置于入光侧板面20a1,入光侧板面20a1是基材20a的里侧的板面,与导光板19的光出射面19a相对,从而从光出射面19a出射的光入射到入光侧板面20a1。入光侧棱镜部42包括从基材20a的入光侧板面20a1沿着Z轴方向朝向里侧(导光板19侧)突出的多个入光侧单位棱镜42a。入光侧单位棱镜42a沿着X轴方向切断的截面形状呈大致三角形状(大致山型)并且沿着Y轴方向直线延伸,在入光侧板面20a1中沿着X轴方向排列配置有多个。也就是说,入光侧单位棱镜42a以与导光板19的光入射面19b并行的形式延伸并且沿着与其延伸方向正交的方向排列配置有多个。如图6和图7所示,各入光侧单位棱镜42a中夹着顶部具有一对入光侧倾斜面42a1、42a2,该一对入光侧倾斜面42a1、42a2均相对于基材20a的板面(入光侧板面20a1,X轴方向)呈倾斜状。一对入光侧倾斜面42a1、42a2之中,相对于顶部配置在光入射面19b侧(图6和图7所示的左侧)的是第1入光侧倾斜面42a1,相对于顶部配置在非入光相反面19d侧(图6和图7所示的右侧)的是第2入光侧倾斜面42a2。第2入光侧倾斜面42a2相对于基材20a的板面所成的倾斜角度θ2与第1入光侧倾斜面42a1的该倾斜角度θ1相比相对较小。因此,第2入光侧倾斜面42a2的从底部至顶部的延面距离比第1入光侧倾斜面42a1的从底部至顶部的延面距离大。各入光侧单位棱镜42a将一对入光侧倾斜面42a1、42a2的倾斜角度θ1、θ2保持为恒定并沿着X轴方向延伸,因此,在X轴方向上的任何位置,各入光侧倾斜面42a1、42a2的倾斜角度θ1、θ2均不变。沿着X轴方向排列的多个入光侧单位棱镜42a的各入光侧倾斜面42a1、42a2的倾斜角度θ1、θ2、顶角θ3、底边的宽度尺寸和高度尺寸全部大致相同,相邻的入光侧单位棱镜42a间的排列间隔也大致恒定而等间隔地排列。
如图2和图6所示,出光侧棱镜部43一体地设置于出光侧板面20a2,出光侧板面20a2是基材20a的表侧的板面,与液晶面板11的里侧的偏振板11d相对,从而使光朝向该偏振板11d出射。出光侧棱镜部43包括从基材20a的出光侧板面20a2沿着Z轴方向朝向表侧(液晶面板11侧)突出的多个出光侧单位棱镜43a。出光侧单位棱镜43a沿着X轴方向切断的截面形状呈大致三角形状(大致山型)并且沿着Y轴方向直线延伸,在出光侧板面20a2中沿着X轴方向排列配置有多个。也就是说,出光侧单位棱镜43a以与导光板19的光入射面19b并行的形式延伸并且沿着与其延伸方向正交的方向排列配置有多个。如图6和图7所示,各出光侧单位棱镜43a中夹着顶部具有一对出光侧倾斜面43a1、43a2,该一对出光侧倾斜面43a1、43a2均相对于基材20a的板面(出光侧板面20a2,X轴方向)呈倾斜状。一对出光侧倾斜面43a1、43a2之中,相对于顶部配置在非入光相反面19d侧(图6和图7所示的右侧)的是第1出光侧倾斜面43a1,而相对于顶部配置在光入射面19b侧(图6和图7所示的左侧)的是第2出光侧倾斜面43a2。第1出光侧倾斜面43a1相对于基材20a的板面所成的倾斜角度θ4与第2出光侧倾斜面43a2的该倾斜角度θ5相比相对较小。因此,第1出光侧倾斜面43a1的从底部至顶部的延面距离比第2出光侧倾斜面43a2的从底部至顶部的延面距离大。各出光侧单位棱镜43a将一对出光侧倾斜面43a1、43a2的倾斜角度θ4、θ5保持为恒定并沿着X轴方向延伸,因此,在X轴方向上的任何位置,各出光侧倾斜面43a1、43a2的倾斜角度θ4、θ5均不变。出光侧单位棱镜43a的底边的宽度尺寸和高度尺寸与入光侧单位棱镜42a的底边的宽度尺寸和高度尺寸相比均相对较大。沿着X轴方向排列的多个出光侧单位棱镜43a的各出光侧倾斜面43a1、43a2的倾斜角度θ4、θ5、顶角θ6、底边的宽度尺寸和高度尺寸全部大致相同,相邻的出光侧单位棱镜43a间的排列间隔也大致恒定而等间隔地排列。
当从导光板19将光提供给这种构成的棱镜片20时,会起到如下作用。即,来自导光板19的出射光具有在第1方向上从光入射面19b侧朝向非入光相反面19d侧前进的成分,因此,首先,入射到在入光侧单位棱镜42a中相对于顶部配置在光入射面19b侧的第1入光侧倾斜面42a1。入射到该第1入光侧倾斜面42a1的光以基于第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1的角度折射。透射过入光侧单位棱镜42a的光在入光侧单位棱镜42a中相对于顶部配置在非入光相反面19d侧的第2入光侧倾斜面42a2被全反射。由此,一边基于第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2使其附带角度一边使其前往基材20a和出光侧单位棱镜43a。透射过基材20a和出光侧单位棱镜43a的光从在出光侧单位棱镜43a中相对于顶部配置在非入光相反面19d侧的第1出光侧倾斜面43a1出射时,以基于第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4的角度折射,由此,使其附带角度从而使其前进方向接近基材20a的板面的法线方向(正面方向)。
在此,上述的构成入光侧棱镜部42的入光侧单位棱镜42a和构成出光侧棱镜部43的出光侧单位棱镜43a具有用于控制光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角的入射角控制结构AIC。如图7所示,该入射角控制结构AIC是将第1出光侧倾斜面43a1、第1入光侧倾斜面42a1以及第2入光侧倾斜面42a2的各倾斜角度θ1、θ2、θ4设为使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角成为包含布鲁斯特角的角度范围这样的大小而成的。此外,所谓布鲁斯特角,是指光所包含的P偏振成分的反射率为0的入射角。
通过该入射角控制结构AIC能够得到以下的作用和效果。即,如图7所示,使得透射过出光侧单位棱镜43a而前往第1出光侧倾斜面43a1的光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角成为包含布鲁斯特角的角度范围。因此,前往第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分几乎不会被第1出光侧倾斜面43a1反射而衰减,而会以高效率从第1出光侧倾斜面43a1出射。而且,预先由入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1和第2入光侧倾斜面42a2基于各自的倾斜角度θ1、θ2使提供给出光侧单位棱镜43a的光附带了角度,因此,与以往那种不具备入光侧单位棱镜的构成相比,能够根据来自导光板19的出射光的出射角度恰当地抑制P偏振成分的衰减。并且,光对各单位棱镜42a、43a的入射面是与X轴方向及Z轴方向并行的面,与液晶面板11的里侧的偏振板11d的偏振方向也是并行的。因此,往第1出光侧倾斜面43a1的入射光的P偏振成分当从第1出光侧倾斜面43a1出射时,会几乎不会有损失地透射过里侧的偏振板11d。由此,光的利用效率高。
具体来说,优选第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围而第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2设为36°~49°的角度范围。另外,优选入光侧单位棱镜42a的顶角θ3(θ3A+θ3B)设为51°~94°的角度范围。另一方面,第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4设为46°~61°的角度范围。通过如上述这样设定各倾斜面42a1、42a2、43a1的各倾斜角度θ1、θ2、θ4,光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角会成为包含折射率设为1.49~1.585的范围的棱镜片20的布鲁斯特角(32.2°~33.9°)的28°~37°的角度范围。由此,第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下而极小,因此能够使光的利用效率高。
说到各倾斜面42a1、42a2、43a1的倾斜角度θ1、θ2、θ4的更具体的角度范围,则例如在将棱镜片20的折射率设为1.585的情况下,优选第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围,第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2设为36°~48°的角度范围,第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4设为50°~60°的角度范围。这样,光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角成为包含折射率设为1.585的棱镜片20的布鲁斯特角(32.2°)的28°~34.5°的角度范围,从而第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下。除此以外,例如在将棱镜片20的折射率设为1.49的情况下,优选第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围,第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2设为37°~49°的角度范围,第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4设为46°~61°的角度范围。这样,光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角成为包含折射率设为1.49的棱镜片20的布鲁斯特角(33.9°)的28°~37°的角度范围,从而第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下。
而且,优选第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为65°~80°的角度范围。该第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5与在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光相对于基材20a的板面而成劣角的角度φ9相比相对较大,因此,能避免在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光直接照射到第2出光侧倾斜面43a2的事态。由此,能避免产生第2出光侧倾斜面43a2所致的反射光、第2出光侧倾斜面43a2的透射光,因此,来自棱镜片20的出射光被均匀化。另外,优选出光侧单位棱镜43a的顶角θ6(θ6A+θ6B)设为39°~69°的角度范围。该出光侧单位棱镜43a的顶角θ6设为锐角。
接着,详细说明在上述的具备入射角控制结构AIC的棱镜片20提供光的导光板19中用于使光从光出射面19a出射的出光反射棱镜部41。如图6所示,出光反射棱镜部41的构成单位反射棱镜41a的出光反射倾斜面41a1相对于相反板面19c所成的倾斜角度θ7设为比从45°减去导光板19的临界角(38.97°)后的数值小的大小。具体来说,优选出光反射倾斜面41a1的倾斜角度θ7为6.03°以下,更优选设为0.5°~3°的角度范围。如果将出光反射倾斜面41a1的倾斜角度θ7设为这样的值,则在导光板19内传播而在光出射面19a被全反射的光必定会在单位反射棱镜41a的出光反射倾斜面41a1被全反射而前往光出射面19a。若说明其原因的话,由于光对单位反射棱镜41a的出光反射倾斜面41a1的入射角为从光出射面19a上的反射角(与光出射面19a上的入射角相同的值)减去出光反射倾斜面41a1的倾斜角度θ7后的大小,其中的光出射面19a上的反射角的最小值为从90°减去导光板19的临界角(38.97°)后的值,因此,光对出光反射倾斜面41a1的入射角必定会超过临界角。因此,不会产生透射过出光反射倾斜面41a1的光,由此,前往光出射面19a的光的前进方向被均一化。
并且,通过将出光反射倾斜面41a1的倾斜角度θ7设为上述这样的值,在出光反射倾斜面41a1被全反射而前往光出射面19a的光中,除了包含直接从光出射面19a出射的光以外,还会包含在光出射面19a上再次进行全反射的光。其原因是,由于在出光反射倾斜面41a1被全反射的光相对于光出射面19a所成的入射角为从光出射面19a上的反射角(与光出射面19a上的入射角相同的值)减去出光反射倾斜面41a1的倾斜角度θ7的2倍的值后的大小,其中的光出射面19a上的反射角的最小值为从90°减去导光板19的临界角(38.97°)后的值,因此,光对光出射面19a的入射角不一定超过临界角,有时也会不超过临界角。在该光出射面19a上再次进行全反射的光接下来会在以后的单位反射棱镜41a的出光反射倾斜面41a1被全反射,从而最终从光出射面19a出射。也就是说,在光出射面19a的出射光中包含不少在出光反射倾斜面41a1被多次全反射的光,这种光对光出射面19a的入射角均是接近临界角的大小(稍大于临界角的大小)。因此,光出射面19a的出射光的出射角均在例如70°~80°的角度范围内,因此,从导光板19前往棱镜片20并入射到入光侧单位棱镜42a的光的入射角被均一化。从而能够利用棱镜片20对光高效地赋予聚光作用。
然后,说明如上述这样设定构成入射角控制结构AIC的各倾斜面42a1、42a2、43a1的各倾斜角度θ1、θ2、θ4的依据。在进行该说明时,如图7所示,将来自导光板19的出射光的出射角设为φ0,光对将第1入光侧倾斜面42a1的入射角设为φ1,将在第1入光侧倾斜面42a1上折射的光的折射角设为φ2,将入射到第2入光侧倾斜面42a2的光相对于基材20a的板面(第1方向)所成的角度设为φ3,将在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光相对于基材20a的板面而成优角的角度设为φ4,将光对出光侧单位棱镜43a的底面(基材20a的入光侧板面20a1)的入射角和出射角设为φ5,将光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角设为φ6,将在第1出光侧倾斜面43a1上折射的光的折射角设为φ7,将第1出光侧倾斜面43a1的出射光相对于基材20a的板面的法线方向所成的角度设为φ8。另外,将在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光相对于基材20a的板面而成劣角的角度设为φ9。另外,将棱镜片20的折射率设为n1。另外,入光侧单位棱镜42a和出光侧单位棱镜43a的各倾斜面42a1、42a2、43a1、43a2的各倾斜角度θ1、θ2、θ4、θ5是如上所述的。另外,将入光侧单位棱镜42a的顶角θ3分为第1入光侧倾斜面42a1相对于基材20a的法线方向所成的角度θ3A和第2入光侧倾斜面42a2相对于基材20a的法线方向所成的角度θ3B。同样,将出光侧单位棱镜43a的顶角θ6分为第1出光侧倾斜面43a1相对于基材20a的法线方向所成的角度θ6A和第2出光侧倾斜面43a2相对于基材20a的法线方向所成的角度θ6B。
基于上述的前提,φ1~φ8分别由φ1=φ0-θ1、φ2=Arcsin(sinφ1/n1)、φ3=90°-(θ1+φ2)、φ4=φ3+2×θ3B=φ3+180°-2×θ2、φ5=φ4-90°=90°-φ6-θ6A、φ6=90°-(φ5+θ6A)、φ7=Arcsin(sinφ1×n1)、φ8=90°-(φ7+θ6A)、φ9=180°-φ4=90°-φ5表示。另外,θ2、θ3B、θ4分别由θ2=90°-θ3B=(180°+φ3-φ4)/2、θ3B=φ4/2、θ4=90°-θ6A表示。在此,当作为初始条件给出n1=1.49~1.585、φ0=70°~80°、θ1=50°~80°、φ6=28°~37°、φ8=-3°~3°时,能够从上述各式算出θ2=36°~49°、θ4=46°~61°(参照图9)。初始条件之中,φ6的角度范围是包含布鲁斯特角(32.2°~33.9°)并且入射光的P偏振成分对第1出光侧倾斜面43a1的反射率成为1%以下的条件。另外,初始条件之中,φ0的角度范围是以在往导光板19的光出射面19a的光中入射角稍微超过临界角的光包含得多为前提的,这是基于已述的构成出光反射棱镜部41的单位反射棱镜41a的出光反射倾斜面41a1的倾斜角度θ7的设计(设为比从45°减去导光板19的临界角后的数值小的大小的设计)的。另外,初始条件之中,φ8的角度范围设定成使来自棱镜片20的出射光的前进方向接近正面方向(基材20a的板面的法线方向)而能得到足够高的正面亮度。
更具体地说,图9示出作为初始条件给出n1、φ0、θ1、φ6、φ8的各值并算出第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2和第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4的结果。如图9所示,当作为初始条件给出n1=1.585、φ0=70°~80°、θ1=50°~80°、φ6=28°~34.5°、φ8=-3°~3°时,能够从上述各式算出θ2=36°~48°、θ4=50°~60°。其中的φ6的角度范围是包含布鲁斯特角(32.2°)并且入射光的P偏振成分对第1出光侧倾斜面43a1的反射率成为1%以下的条件。参照图8来说明其依据。图8是表示在折射率为1.585的棱镜片20中光的入射角(单位为“°”)与S偏振成分的反射率及P偏振成分的反射率(单位均为“%”)的关系的图。根据图8,P偏振成分的反射率随着光的入射角从0°增大而逐渐减小,当入射角变为作为布鲁斯特角的32.2°时其为0%,然后转为增加,当入射角变为40°时其为100%。其中可知,在夹着作为布鲁斯特角的32.2°的28°~34.5°的角度范围内,P偏振成分的反射率为1%以下。另一方面,S偏振成分的反射率具有随着光的入射角从0°增大而一直逐渐增加的倾向,当入射角变为40°时其为100%,在几乎整个角度范围内与P偏振成分的反射率相比相对较大。另外,当作为与上述不同的初始条件给出n1=1.49、φ0=70°~80°、θ1=50°~80°、φ6=28°~37°、φ8=-3°~3°、时,能够从上述各式算出θ2=37°~49°、θ4=46°~61°。其中的φ6的角度范围是包含布鲁斯特角(33.9°)并且入射光的P偏振成分对第1出光侧倾斜面43a1的反射率成为1%以下的条件。
接着,使用图10来说明将出光侧单位棱镜43a的第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设定为65°~80°的角度范围的依据。图10是表示在使第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5变化时的棱镜片20的出射光的亮度角度分布的图。具体来说,在图10中记载了将第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为60°、65°、70°、80°的各个情况下的棱镜片20的出射光的亮度角度分布,该图的纵轴设为来自棱镜片20的出射光的相对亮度(无单位),横轴设为相对于正面方向的角度(单位为“°”)。图10的纵轴的相对亮度是以将第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为60°的情况下的正面方向(角度0°)的亮度值为基准(1.0)的相对值。根据图10可知,在将第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为65°、70°、80°的情况下,在棱镜片20的出射光中,沿着正面方向前进的光(相对于正面方向的角度为0°的光)包含得更多,并且沿着相对于正面方向而大为倾斜的方向前进的光包含得不太多。而另一方面,在将第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为60°的情况下,在棱镜片20的出射光中,沿着正面方向前进的光包含得相对较少,并且沿着相对于正面方向而大为倾斜的方向前进的光包含得相对较多。具体来说,在将第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为60°的情况下,在棱镜片20的出射光中,相对于正面方向的角度为-60°~-90°的角度范围或20°~60°的角度范围的光即旁瓣光包含得多,因此,出射光的正面亮度即棱镜片20的聚光性能相对较低。之所以成为这种结果是因为,当将第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为60°时,该数值会比在入光侧单位棱镜42a的第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光相对于基材20a的板面而成的劣角的角度φ9小。在这样的角度设定中,在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光会直接照射到出光侧单位棱镜43a的第2出光侧倾斜面43a2,因此,会由于第2出光侧倾斜面43a2而产生反射光、第2出光侧倾斜面43a2的透射光,这些光成为沿着相对于正面方向而大为倾斜的方向前进的旁瓣光而致使正面亮度下降。因此,将第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为比在入光侧单位棱镜42a的第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光相对于基材20a的板面而成劣角的角度φ9大的65°~80°的角度范围,由此,能够避免在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光直接照射到出光侧单位棱镜43a的第2出光侧倾斜面43a2,因此能够使光的利用效率和正面亮度高。
然后,为了获知至此所说明的在表里两侧具备棱镜部42、43的棱镜片20与仅在里侧具备棱镜部的棱镜片的亮度的透射轴角度依赖性和偏振度如何变化,而进行了下述的比较实验1。在该比较实验1中,将在通过双轴拉伸法制造的基材的入光侧板面(导光板侧的板面)上设置有棱镜部的构成的棱镜片作为比较例1,将在包括未拉伸膜的基材的入光侧板面(导光板侧的板面)上设置有棱镜部的构成的棱镜片作为比较例2,将在包括未拉伸膜的基材20a的入光侧板面20a1上设置有入光侧棱镜部42并在出光侧板面20a2上设置有出光侧棱镜部43的构成的棱镜片20作为实施例1。实施例1的棱镜片20与本段落以前所说明的棱镜片相同。比较例1、2的各棱镜片的各棱镜部是与本段落以前所说明的入光侧棱镜部42同样的构成。另外,比较例2的棱镜片的基材是与本段落以前所说明的基材20a同样的构成。并且,在比较实验1中,测定了使来自导光板19的光透射过上述的比较例1、2和实施例1的各棱镜片并使该透射光透射过偏振板而得到的出射光的亮度,然后使偏振板的透射轴角度变化而测定了该出射光的亮度。具体来说,偏振板设定为在其透射轴为90°时,偏振板的透射轴与光对棱镜片的入射面即P偏振成分(第1方向)是平行的,在偏振板的透射轴为0°、180°时,偏振板的透射轴与S偏振成分(第2方向)是平行的,在比较实验1中,一边使上述偏振板从透射轴为0°旋转到透射轴为180°为止一边测定出射光的亮度,图11示出其测定结果。在图11中,将纵轴设为比较例1、2和实施例1的以最小亮度值为基准(1.0)的相对亮度(无单位),将横轴设为偏振板的透射轴的角度(单位为“°”)。并且,比较例1、2和实施例1的各棱镜片的偏振度是基于从图11所示的实验结果得到的最大亮度值和最小亮度值算出的。具体来说,在将偏振度设为ρ,将最大亮度值设为Imax,将最小亮度值设为Imin时,偏振度通过ρ=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)的算式来求出。偏振度的算出结果分别是,比较例1的偏振度为6%,比较例2的偏振度为9.3%,实施例1的偏振度为16.5%。
说明比较实验1的实验结果。从图11可知,实施例1和比较例2的各棱镜片的亮度分布为大致对称形状,而比较例1的棱镜片的亮度分布为非对称形状。可以想到这是因为,在比较例1的棱镜片中,基材是通过双轴拉伸法制造的,因此,在光透射过基材时偏振状态容易发生紊乱。由此,在比较例1的棱镜片中,偏振板的透射轴为90°且P偏振成分的透射光量为最大时的亮度值是最低的,偏振度为6%也是最低的。而另一方面,在实施例1和比较例2的各棱镜片中,基材均包括未拉伸膜,因此,基材的透射光的偏振状态不易发生紊乱,由此,偏振板的透射轴为90°时的亮度值比比较例1高,另外,偏振度也比比较例1高。在此,若将实施例1和比较例2进行比较,则实施例1的棱镜片20与比较例2的棱镜片相比,偏振板的透射轴为90°时的亮度值相对较高,另外,偏振度也相对较高。可以想到这是因为,实施例1的棱镜片20能够利用在表里两侧具备的棱镜部42、43(入射角控制结构AIC)使来自导光板19的出射光所包含的P偏振成分以更高的利用效率朝向偏振板出射。
如以上所说明的,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,其呈方形的板状,外周端面之中的呈对边的一对端面中的任意一方设为从LED17发出的光入射的光入射面19b而另一方设为来自LED17的光不入射的非入光相反面19d,而且,其一方板面设为使光出射的光出射面19a;棱镜片20,其相对于导光板19配置在光出射面19a侧,具有基材20a、入光侧棱镜部42以及出光侧棱镜部43,基材20a具有透光性,入光侧棱镜部42形成于基材20a的板面中的入射来自导光板19的光的入光侧板面20a1,是将以与光入射面19b并行的形式延伸的入光侧单位棱镜42a以排列多个的形式配置而成的,出光侧棱镜部43形成于使光出射的出光侧板面20a2,是将以与光入射面19b并行的形式延伸的出光侧单位棱镜43a以排列多个的形式配置而成的,出光侧板面20a2是基材20a的与入光侧板面20a1相反一侧的板面;入射角控制结构AIC,其用于控制光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6,第1出光侧倾斜面43a1在出光侧单位棱镜43a中相对于顶部配置在非入光相反面19d侧,入射角控制结构AIC是将第1出光侧倾斜面43a1、第1入光侧倾斜面42a1以及第2入光侧倾斜面42a2,各自相对于基材20a的板面所成的倾斜角度θ1、θ2、θ4设为使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含布鲁斯特角的角度范围的大小而成的,第1入光侧倾斜面42a1在入光侧单位棱镜42a中相对于顶部配置在光入射面19b侧,第2入光侧倾斜面42a2在入光侧单位棱镜42a中相对于顶部配置在非入光相反面19d侧。
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。从光出射面19a出射的光入射到在配置于导光板19的光出射面19a侧的棱镜片20的基材20a的入光侧板面20a1上配置的构成入光侧棱镜部42的各入光侧单位棱镜42a,然后,在透射过基材20a后从配置于基材20a的出光侧板面20a2的构成出光侧棱镜部43的各出光侧单位棱镜43a出射。
具体来说,来自导光板19的出射光虽然入射到在入光侧单位棱镜42a中相对于顶部配置在光入射面19b侧的第1入光侧倾斜面42a1,但此时会以基于第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1的角度折射。透射过入光侧单位棱镜42a的光在入光侧单位棱镜42a中相对于顶部配置在非入光相反面19d侧的第2入光侧倾斜面42a2被全反射,由此,一边基于第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2使其附带角度一边使其前往基材20a和出光侧单位棱镜43a。透射过基材20a和出光侧单位棱镜43a的光从在出光侧单位棱镜43a中相对于顶部配置在非入光相反面19d侧的第1出光侧倾斜面43a1出射时,以基于第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4的角度折射,由此,使其附带角度从而使其前进方向接近基材20a的板面的法线方向。
在此,在入射角控制结构AIC中,入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1和第2入光侧倾斜面42a2的各倾斜角度θ1、θ2以及出光侧单位棱镜43a的第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4设为使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含布鲁斯特角的角度范围的大小,因此,透射过出光侧单位棱镜43a而前往第1出光侧倾斜面43a1的光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含布鲁斯特角的角度范围。因此,前往第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分几乎不会被第1出光侧倾斜面43a1反射而衰减,而会以高效率从第1出光侧倾斜面43a1出射。而且,预先由入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1和第2入光侧倾斜面42a2及与各自的倾斜角度θ1、θ2、θ4使提供给出光侧单位棱镜43a的光附带了角度,因此,与以往相比,能够根据来自导光板19的出射光的出射角度恰当地抑制P偏振成分的衰减。由此,能够使光的利用效率高。
另外,入射角控制结构AIC是以使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率为1%以下的角度范围的方式构成的。这样,透射过出光侧单位棱镜43a而前往第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分会以更高的效率从第1出光侧倾斜面43a1出射,因此能够使光的利用效率更高。
另外,棱镜片20的折射率设为1.585,入射角控制结构AIC是以使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为28°~34.5°的角度范围的方式构成的。在将棱镜片20的折射率设为1.585的情况下,光对第1出光侧倾斜面43a1的布鲁斯特角为约32.2°。如上所述,通过以使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含上述布鲁斯特角的28°~34.5°的角度范围的方式构成入射角控制结构AIC,第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,从而能够使光的利用效率更高。
另外,棱镜片20的折射率设为1.49,入射角控制结构AIC是以使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为28°~37°的角度范围的方式构成的。在将棱镜片20的折射率设为1.49的情况下,光对第1出光侧倾斜面43a1的布鲁斯特角为约33.9°。如上所述,通过以使得光对第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含上述布鲁斯特角的28°~37°的角度范围的方式构成入射角控制结构AIC,第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,从而能够使光的利用效率更高。
另外,入光侧单位棱镜42a的第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2与第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1相比形成得相对较小,而出光侧单位棱镜43a具有相对于其顶部配置在光入射面19b侧的第2出光侧倾斜面43a2,并且第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4与第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5相比形成得相对较小。在导光板19内传播的光和从导光板19出射的光具有从光入射面19b侧朝向非入光相反面19d侧前进的成分。对此,在入光侧单位棱镜42a和出光侧单位棱镜43a中,均相对于顶部配置在非入光相反面19d侧的第2入光侧倾斜面42a2和第1出光侧倾斜面43a1的各倾斜角度θ2、θ4与均相对于顶部配置在光入射面19b侧的第1入光侧倾斜面42a1和第2出光侧倾斜面43a2的各倾斜角度θ1、θ5相比相对较小,因此,该第2入光侧倾斜面42a2和第1出光侧倾斜面43a1的延面距离相对较大。因此,能够利用第2入光侧倾斜面42a2和第1出光侧倾斜面43a1更高效地使从导光板19出射而入射到棱镜片20的光附带角度。由此,能够进一步提高光的利用效率。
另外,出光侧单位棱镜43a的第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5与在第2入光侧倾斜面42a2进行被全反射的光相对于基材20a的板面所成的角度φ9相比形成得相对较大。在入光侧单位棱镜42a的第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光会一边以相对于基材20a的板面而成规定的角度φ9的方式附带角度一边前往基材20a和出光侧单位棱镜43a。在此,出光侧单位棱镜43a的第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5与在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光的上述角度φ9相比相对较大,因此,能避免在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光直接照射到第2出光侧倾斜面43a2的事态。由此,能避免产生第2出光侧倾斜面43a2所致的反射光、第2出光侧倾斜面43a2的透射光,因此,来自棱镜片20的出射光进一步均匀化,从而能够进一步提高光的利用效率。
另外,棱镜片20的折射率设为1.49~1.585的数值范围,入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围并且第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2设为36°~49°的角度范围,而出光侧单位棱镜43a的第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4设为46°~61°的角度范围。这样,利用倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围的入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1和倾斜角度θ2设为36°~49°的角度范围的第2入光侧倾斜面42a2预先使向第1出光侧倾斜面43a1入射的光附带角度,由此,该光对倾斜角度θ4设为46°~61°的角度范围的第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含布鲁斯特角的28°~37°的角度范围。由此,第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,因此能够使光的利用效率更高。特别是,在来自导光板19的出射光相对于光出射面19a的法线所成的角度大的情况下是优选的。
另外,棱镜片20的折射率设为1.585,入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围并且第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2设为36°~48°的角度范围,而出光侧单位棱镜43a的第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4设为50°~60°的角度范围。这样,利用倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围的入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1和倾斜角度θ2设为36°~48°的角度范围的第2入光侧倾斜面42a2预先使向第1出光侧倾斜面43a1入射的光附带角度,由此,该光对倾斜角度θ4设为50°~60°的角度范围的第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含布鲁斯特角(约32.2°)的28°~34.5°的角度范围。由此,第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,因此能够使光的利用效率更高。特别是,在来自导光板19的出射光相对于光出射面19a的法线所成的角度大的情况下是优选的。
另外,棱镜片20的折射率设为1.49,入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1的倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围并且第2入光侧倾斜面42a2的倾斜角度θ2设为37°~49°的角度范围,而出光侧单位棱镜43a的第1出光侧倾斜面43a1的倾斜角度θ4设为46°~61°的角度范围。这样,利用倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围的入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1和倾斜角度θ2设为37°~49°的角度范围的第2入光侧倾斜面42a2预先使向第1出光侧倾斜面43a1入射的光附带角度,由此,该光对倾斜角度θ4设为46°~61°的角度范围的第1出光侧倾斜面43a1的入射角φ6成为包含布鲁斯特角(约33.9°)的28°~37°的角度范围。由此,第1出光侧倾斜面43a1的光的P偏振成分的反射率成为1%以下,因此能够使光的利用效率更高。特别是,在来自导光板19的出射光相对于光出射面19a的法线所成的角度大的情况下是优选的。
另外,出光侧单位棱镜43a的第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为65°~80°的角度范围。在入光侧单位棱镜42a的第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光会一边以相对于基材20a的板面而成规定的角度的方式附带角度一边前往基材20a和出光侧单位棱镜43a。在此,出光侧单位棱镜43a的第2出光侧倾斜面43a2的倾斜角度θ5设为65°~80°的角度范围,因此,其与在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光相对于基材20a的板面所成的角度相比相对较大。因此,能避免在第2入光侧倾斜面42a2被全反射的光直接照射到第2出光侧倾斜面43a2的事态。由此,能避免产生第2出光侧倾斜面43a2所致的反射光、第2出光侧倾斜面43a2的透射光,因此,来自棱镜片20的出射光进一步均匀化,从而能够进一步提高光的利用效率。
另外,导光板19的与光出射面19a相反一侧的板面设为相反板面19c,并且在该相反板面19c上配置有出光反射棱镜部41,出光反射棱镜部41是将以与光入射面19b并行的形式延伸的单位反射棱镜41a以排列多个的形式配置而成的,单位反射棱镜41a在相对于其顶部靠光入射面19b侧具有出光反射倾斜面41a1,该出光反射倾斜面41a1相对于相反板面19c所成的倾斜角度θ7设为比从45°减去导光板19的临界角后的数值小的大小。首先,从LED17发出而入射到光入射面19b的光在光入射面19b上以成为导光板19的临界角以上的折射角的方式折射。其后,在导光板19内传播而在光出射面19a被全反射的光在构成出光反射棱镜部41的单位反射棱镜41a的出光反射倾斜面41a1上全部进行全反射,而不会透射过出光反射倾斜面41a1。由此,前往光出射面19a的光的前进方向被均一化。并且,在出光反射倾斜面41a1进行全反射而前往光出射面19a的光中,除了包含直接从光出射面19a出射的光以外,还包含在光出射面19a上再次进行全反射的光。在该光出射面19a上再次进行全反射的光接下来会在以后的单位反射棱镜41a的出光反射倾斜面41a1被全反射,从而最终从光出射面19a出射。也就是说,在光出射面19a的出射光中,包含不少在出光反射倾斜面41a1被多次全反射的光,这种光对光出射面19a的入射角均是接近临界角的大小。由此,光出射面19a的出射光的出射角被均一化,因此,从导光板19前往棱镜片20并入射到入光侧单位棱镜42a的光的入射角被均一化。从能够利用棱镜片20对光高效地赋予聚光作用。
另外,基材20a包括未拉伸膜。这样,与假如将双轴拉伸膜用作基材20a的情况相比,能避免在光透射过基材20a时偏振发生紊乱。由此,能够使光的P偏振成分从第1出光侧倾斜面43a1更高效地出射,从而能够使光的利用效率更高。
另外,本实施方式的液晶显示装置(显示装置)10具备:上述的构成的背光源装置12;以及液晶面板(显示面板)11,其利用来自背光源装置12的光进行显示。根据这种构成的液晶显示装置10,背光源装置12的出射光的利用效率高,因此,能够实现高亮度且显示质量优异的显示。
<实施方式2>
通过图12或者图13来说明本发明的实施方式2。在该实施方式2中,示出追加了偏振控制片44的情况。此外,对于与上述的实施方式1同样的结构、作用以及效果,省略重复的说明。
在本实施方式的导光板119与棱镜片120之间,如图12所示,以介于两者之间的形式配置有偏振控制片44。偏振控制片44包括:偏振控制片基材44a,其呈膜状;导光板侧棱镜部45,其配置在偏振控制片基材44a之中的导光板119侧,形成于入射来自导光板119的光的导光板侧板面44a1;以及棱镜片侧棱镜部46,其配置在偏振控制片基材44a之中的棱镜片120侧,形成于使光朝向棱镜片120出射的棱镜片侧板面44a2。优选该偏振控制片44为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、TAC(三醋酸纤维素)等透光性优异的合成树脂制,设为与棱镜片120相同的材料。偏振控制片44的折射率设为包含在1.49~1.585的范围内的数值。该偏振控制片基材44a包括在制造过程不会被拉伸的未拉伸膜,因此,避免了在光透射过偏振控制片基材44a时偏振发生紊乱。
如图12所示,导光板侧棱镜部45一体地设置于导光板侧板面44a1,导光板侧板面44a1是偏振控制片基材44a的里侧的板面,与导光板119的光出射面119a相对,从而从光出射面119a出射的光入射到导光板侧板面44a1。导光板侧棱镜部45包括从偏振控制片基材44a的导光板侧板面44a1沿着Z轴方向朝向里侧(导光板119侧)突出的多个导光板侧单位棱镜45a。导光板侧单位棱镜45a沿着X轴方向切断的截面形状呈大致三角形状(大致山型)并且沿着Y轴方向直线延伸,在导光板侧板面44a1中沿着X轴方向排列配置有多个。也就是说,导光板侧单位棱镜45a以与导光板119的光入射面(省略图示)并行的形式延伸并且沿着与其延伸方向正交的方向排列配置有多个。如图13所示,各导光板侧单位棱镜45a中夹着顶部具有一对导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2,该一对导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2均相对于偏振控制片基材44a的板面(导光板侧板面44a1,X轴方向)呈倾斜状。一对导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2之中,相对于顶部配置在光入射面侧(图12和图13所示的左侧)的是第1导光板侧偏振控制倾斜面45a1,而相对于顶部配置在未图示的非入光相反面侧(图12和图13所示的右侧)的是第2导光板侧偏振控制倾斜面45a2。第1导光板侧偏振控制倾斜面45a1相对于偏振控制片基材44a的板面所成的倾斜角度θ8与第2导光板侧偏振控制倾斜面45a2的该倾斜角度θ9相同,具体来说,优选设为22°左右。也就是说,导光板侧单位棱镜45a的截面形状为等腰三角形。另外,导光板侧单位棱镜45a的顶角θ10优选设为136°左右。将该顶角θ10除以2后的值(68°左右)与各导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2相对于偏振控制片基材44a的板面的法线方向所成的角度相等,并且比来自导光板119的出射光的出射角φ0(70°~80°)小。因此,来自导光板119的出射光几乎不会直接照射到相对于顶部配置在非入光相反面侧的第2导光板侧偏振控制倾斜面45a2。各导光板侧单位棱镜45a将一对导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2的倾斜角度θ8、θ9保持为恒定并沿着X轴方向延伸,因此,在X轴方向上的任何位置,各导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2的倾斜角度θ8、θ9均不变。沿着X轴方向排列的多个导光板侧单位棱镜45a的各导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2的倾斜角度θ8、θ9、顶角θ10、底边的宽度尺寸和高度尺寸全部大致相同,相邻的导光板侧单位棱镜45a间的排列间隔也大致恒定而等间隔地排列。
如图12所示,棱镜片侧棱镜部46一体地设置于棱镜片侧板面44a2,棱镜片侧板面44a2是偏振控制片基材44a的表侧的板面,与棱镜片120相对,从而使光朝向该入光侧棱镜部142出射。棱镜片侧棱镜部46包括从偏振控制片基材44a的棱镜片侧板面44a2沿着Z轴方向朝向表侧(棱镜片120侧)突出的多个棱镜片侧单位棱镜46a。棱镜片侧单位棱镜46a沿着X轴方向切断的截面形状呈大致三角形状(大致山型)并且沿着Y轴方向直线延伸,在棱镜片侧板面44a2中沿着X轴方向排列配置有多个。也就是说,棱镜片侧单位棱镜46a以与导光板119的光入射面(省略图示)并行的形式延伸并且沿着与其延伸方向正交的方向排列配置有多个。如图13所示,各棱镜片侧单位棱镜46a中夹着顶部具有一对棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2,该一对棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2均相对于偏振控制片基材44a的板面(棱镜片侧板面44a2,X轴方向)呈倾斜状。一对棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2之中,相对于顶部配置在非入光相反面侧(图13所示的右侧)的是第1棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1,而相对于顶部配置在光入射面侧(图13所示的左侧)的是第2棱镜片侧偏振控制倾斜面46a2。第1棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1相对于偏振控制片基材44a的板面所成的倾斜角度θ11与第2棱镜片侧偏振控制倾斜面46a2的该倾斜角度θ12相同。也就是说,棱镜片侧单位棱镜46a的截面形状为等腰三角形。而且,各棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2的倾斜角度θ11、θ12是与各导光板侧偏振控制倾斜面45a1、45a2的倾斜角度θ8、θ9相同的值,具体来说,优选设为22°左右。另外,棱镜片侧单位棱镜46a的顶角θ13优选设为136°左右。将该顶角θ13除以2后的值(68°左右)与各棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2相对于偏振控制片基材44a的板面的法线方向所成的角度相等,并且比来自导光板119的出射光的出射角φ0(70°~80°)小。而且,这4个偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12与棱镜片120的构成入光侧棱镜部142的入光侧单位棱镜142a的第1入光侧倾斜面142a1相对于基材120a的板面所成的倾斜角度θ1相比相对较小(参照图12)。各棱镜片侧单位棱镜46a将一对棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2的倾斜角度θ11、θ12保持为恒定并沿着X轴方向延伸,因此,在X轴方向上的任何位置,各棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2的倾斜角度θ11、θ12均不变。棱镜片侧单位棱镜46a的底边的宽度尺寸和高度尺寸与导光板侧单位棱镜45a的底边的宽度尺寸和高度尺寸分别是相同的。沿着X轴方向排列的多个棱镜片侧单位棱镜46a的各棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1、46a2的倾斜角度θ11、θ12、顶角θ13、底边的宽度尺寸和高度尺寸全部大致相同,相邻的棱镜片侧单位棱镜46a间的排列间隔也大致恒定而等间隔地排列。
当从导光板119将光提供给这种构成的偏振控制片44时,会起到如下作用。即,来自导光板119的出射光(出射角为φ0的出射光)入射到偏振控制片44的构成导光板侧棱镜部45的各导光板侧单位棱镜45a的第1导光板侧偏振控制倾斜面45a1。将此时的入射角设为φ10。入射到第1导光板侧偏振控制倾斜面45a1的光以基于第1导光板侧偏振控制倾斜面45a1的倾斜角度θ8的角度折射。将此时的折射角设为φ11。透射过导光板侧单位棱镜45a的光透射过偏振控制片基材44a和棱镜片侧单位棱镜46a,入射到第1棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1。将此时的入射角设为φ12。入射到第1棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1的光一边以基于第1棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1的倾斜角度θ11的角度折射一边朝向棱镜片120侧出射。将此时的折射角设为φ13。另外,将第1棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1的出射光相对于偏振控制片基材44a的板面的法线方向所成的角度设为φ14。
在此,由于第1导光板侧偏振控制倾斜面45a1的倾斜角度θ8与第1棱镜片侧偏振控制倾斜面46a1的倾斜角度θ9是相同的,因此,上述的φ10~φ14之中,φ11和φ12彼此相同并且φ10和φ13彼此相同。因此,偏振控制片44的出射光的出射角φ14与导光板119的出射光的出射角φ0相同。这意味着偏振控制片44的出射光具有与来自导光板119的出射光同样的亮度角度分布。因此,能得到与使来自导光板119的光入射到直接棱镜片120的情况下相同的光学作用,因此,不易由于之间隔着偏振控制片44而导致光产生损失,从而能够将光的利用效率保持得高。
接着,说明使偏振控制片44的各单位棱镜45a、46a所具有的4个偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12与棱镜片120的构成入光侧棱镜部142的入光侧单位棱镜142a的第1入光侧倾斜面142a1相对于基材120a的板面所成的倾斜角度θ1相比相对较小的技术意义。一般来说,入射光的S偏振成分相对于棱镜的倾斜面的反射率具有入射角越增大则越增加的倾向(参照图8)。对此,根据上述的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12的角度设计,光对在偏振控制片44所具有的导光板侧单位棱镜45a和棱镜片侧单位棱镜46a中夹着各自的顶部配置的各对偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2的入射角与光对棱镜片120的入光侧单位棱镜142a的第1入光侧倾斜面142a1的入射角相比相对较大。因此,入射光的S偏振成分对导光板侧单位棱镜45a和棱镜片侧单位棱镜46a的各偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2的反射率比入射光的S偏振成分对入光侧单位棱镜142a的第1入光侧倾斜面142a1的反射率高,因而能够在各偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2上使S偏振成分以更高的效率反射而使其回到导光板119侧。回到该导光板119侧的光在到再次前往棱镜片120侧为止的期间会被反射等,从而其一部分被转换为P偏振成分。由此,能够使提供给棱镜片120的光的S偏振成分增加。从而,能够使光的利用效率更高。使用与上述的实施方式1的比较实验1同样的方法算出了与导光板119之间隔着本实施方式的偏振控制片44的棱镜片120的出射光的偏振度,其值为27.4%。该值比实施方式1的比较实验1的实施例1的偏振度(16.54%)高。
如以上所说明的,根据本实施方式,具备偏振控制片44,偏振控制片44以介于导光板119与棱镜片120之间的形式配置,具有偏振控制片基材44a、导光板侧棱镜部45以及棱镜片侧棱镜部46,偏振控制片基材44a具有透光性,导光板侧棱镜部45形成于入射来自导光板119的光的导光板侧板面44a1,是将以与光入射面并行的形式延伸的导光板侧单位棱镜45a以排列多个的形式配置而成的,导光板侧板面44a1是偏振控制片基材44a的导光板119侧的板面,棱镜片侧棱镜部46形成于使光出射的棱镜片侧板面44a2,是将以与光入射面并行的形式延伸的棱镜片侧单位棱镜46a以排列多个的形式配置而成的,棱镜片侧板面44a2是偏振控制片基材44a的棱镜片120侧的板面,在导光板侧单位棱镜45a和棱镜片侧单位棱镜46a中夹着各自的顶部配置的各对偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2相对于偏振控制片基材44a的板面所成的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12彼此相同,且形成得比棱镜片120的入光侧单位棱镜142a的第1入光侧倾斜面142a1相对于基材120a的板面所成的倾斜角度θ1还小。这样,来自导光板119的出射光入射到在偏振控制片44的偏振控制片基材44a的导光板侧板面44a1上配置的构成导光板侧棱镜部45的各导光板侧单位棱镜45a,然后,在透射过偏振控制片基材44a后从在偏振控制片基材44a的棱镜片侧板面44a2上配置的构成棱镜片侧棱镜部46的各棱镜片侧单位棱镜46a出射。
在此,一般来说,入射光的S偏振成分相对于棱镜的倾斜面的反射率具有入射角越增大则越增加的倾向。对此,光对在偏振控制片44所具有的导光板侧单位棱镜45a和棱镜片侧单位棱镜46a中夹着各自的顶部配置的各对偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2的入射角φ10与光对棱镜片120的入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1的入射角φ1相比相对较大。因此,入射光的S偏振成分对导光板侧单位棱镜45a和棱镜片侧单位棱镜46a的各偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2的反射率比入射光的S偏振成分对入光侧单位棱镜42a的第1入光侧倾斜面42a1的反射率高,因而能够在各偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2上使S偏振成分以更高的效率反射而使其回到导光板119侧。回到该导光板119侧的光在到再次前往棱镜片120侧为止的期间会被反射等,从而其一部分被转换为P偏振成分。由此,能够使提供给棱镜片120的光的S偏振成分增加,从而能够使光的利用效率更高。而且,导光板侧单位棱镜45a和棱镜片侧单位棱镜46a的各偏振控制倾斜面45a1、45a2、46a1、46a2的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12彼此相同,因此,从导光板119出射的光的出射角与从偏振控制片44出射的光的出射角大致平行。由此,能得到与使来自导光板119的光直接入射到棱镜片120的情况下相同的光学作用,因此,不易由于之间隔着偏振控制片44而导致光产生损失,从而能够将光的利用效率保持得高。
<实施方式3>
通过图14来说明本发明的实施方式3。在该实施方式3中,示出将上述的实施方式1所述的反射片变更为漫反射片47的情况。此外,对于与上述的实施方式1同样的结构、作用以及效果,省略重复的说明。
在本实施方式的导光板219的相反板面219c侧,如图14所示,配置有使光漫反射的漫反射片47。漫反射片47包括表面呈白色的发泡树脂材料。在存在于导光板219内的光中包含S偏振成分的情况下,该S偏振成分会由于漫反射片47而进行漫反射,从而其一部分被转换为P偏振成分。因此,能够在利用漫反射片47使由于利用棱镜片220而回到导光板219侧的S偏振成分漫反射而转换为P偏振成分之后,使其再次前往棱镜片220,因而提供给棱镜片220的光的P偏振成分会增加。因此能够使光的利用效率更高。
如以上所说明的,根据本实施方式,导光板219的与光出射面219a相反一侧的板面设为相反板面219c,具备以与相反板面219c接触的形式配置并且使来自相反板面219c的光漫反射的漫反射片47。这样,在棱镜片220的各单位棱镜242a、243a上反射从而回到导光板219侧的光的S偏振成分会在漫反射片47被漫反射,从而其一部分被转换为P偏振成分。由此,能够使提供给棱镜片220的光的S偏振成分增加,从而能够使光的利用效率更高。
<其它实施方式>
本发明不限于通过上述记载和附图说明的实施方式,例如以下实施方式也包含在本发明的技术范围内。
(1)在上述的各实施方式中,示例了以使得第1出光侧倾斜面所致的P偏振成分的反射率成为1%以下的方式设定光对第1出光侧倾斜面的入射角φ6的情况,但也能以使得第1出光侧倾斜面所致的P偏振成分的反射率为超过1%的值等1%以外的值的方式设定光对第1出光侧倾斜面的入射角φ6。在该情况下,只要基于实施方式1所述的算式适当变更棱镜片的各单位棱镜的各倾斜面的倾斜角度即可。
(2)在上述的各实施方式中,示例了将棱镜片的折射率设为1.49~1.585的数值范围的情况,但本发明也包含棱镜片的折射率设为低于1.49的值的方式、设为超过1.585的值等的方式。另外,也可以将棱镜片的折射率设为1.49~1.585的数值范围之中的1.49、1.585以外的数值。在这些情况下,只要基于实施方式1所述的算式计算棱镜片的各单位棱镜的各倾斜面的倾斜角度,并将其适当变更为该计算结果即可。
(3)在上述的各实施方式中,示例了将棱镜片的出射光的出射角φ8设为±3°的情况,但棱镜片的出射光的出射角φ8也可以设定为超过±3°的值等±3°以外的值。另外,关于棱镜片的出射光的出射角φ8的角度范围,上限值的绝对值与下限值的绝对值也可以是不同的大小。在这些情况下,只要基于实施方式1所述的算式计算棱镜片的各单位棱镜的各倾斜面的倾斜角度,并将其适当变更为该计算结果即可。
(4)在上述的各实施方式中,示例了将来自导光板的出射光的出射角φ0设为70°~80°的角度范围的情况,但本发明也包含来自导光板的出射光的出射角φ0设为低于70°的值的方式、设为超过80°的值等的方式。另外,也可以将来自导光板的出射光的出射角φ0设为70°~80°的数值范围之中的70°、80°以外的数值。在这些情况下,只要基于实施方式1所述的算式计算来自导光板的出射光的出射角φ0,并将其适当变更为该计算结果即可。
(5)在上述的各实施方式中,示例了将第1入光侧倾斜面的倾斜角度θ1设为50°~80°的角度范围的情况,但本发明也包含第1入光侧倾斜面的倾斜角度θ1设为低于50°的值的方式、设为超过80°的值等的方式。另外,也可以将第1入光侧倾斜面的倾斜角度θ1设为50°~80°的数值范围之中的50°、80°以外的数值。在这些情况下,只要基于实施方式1所述的算式计算棱镜片的各单位棱镜的各倾斜面的倾斜角度,并将其适当变更为该计算结果即可。
(6)在上述的各实施方式中,示出了构成出光侧棱镜部的出光侧单位棱镜的底边的宽度尺寸和高度尺寸比构成入光侧棱镜部的入光侧单位棱镜的底边的宽度尺寸和高度尺寸大的方式,但本发明也包含前者与后者在底边的宽度尺寸和高度尺寸上相同的方式、后者与前者相比底边的宽度尺寸和高度尺寸较大的方式。
(7)在上述的各实施方式中,示出了构成棱镜片的基材与各棱镜部包括相同材料从而成为相同折射率的情况,但也可以使构成棱镜片的基材与各棱镜部包括不同的材料且使彼此的折射率大致相同。另外,也可以使构成棱镜片的基材与各棱镜部分别包括折射率相互不同的材料。
(8)在上述的实施方式2中,示出了构成偏振控制片的偏振控制片基材与各棱镜部包括相同材料从而成为相同折射率的情况,但也可以使构成偏振控制片的偏振控制片基材与各棱镜部包括不同的材料且使彼此的折射率大致相同。另外,也可以使构成偏振控制片的偏振控制片基材与各棱镜部分别包括折射率相互不同的材料。
(9)在上述的实施方式2中,示例了偏振控制片的构成各棱镜部的各单位棱镜的顶角θ10、θ13设为136°,各偏振控制倾斜面的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12设为22°的情况,但各偏振控制倾斜面的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12只要比棱镜片的构成入光侧棱镜部的入光侧单位棱镜的第1入光侧倾斜面的倾斜角度θ1小即可,因此,可以在满足该条件范围内适当变更各偏振控制倾斜面的倾斜角度θ8、θ9、θ11、θ12的具体值。
(10)上述的实施方式3所述的漫反射片所使用的具体材料可以适当变更。
(11)在上述的各实施方式中,示出了载置于导光板上的光学片仅包括1个棱镜片的构成,但也可以追加其它种类的光学片(例如扩散片、反射型偏振片等)。另外,也可以将棱镜片设为多个。
(12)在上述的各实施方式中,示出了沿着导光板的光入射面配置1个LED基板的构成,但本发明也包含沿着导光板的光入射面排列配置2个以上LED基板的构成。
(13)在上述的各实施方式中,示出了将导光板的短边侧的一端面作为光入射面并将LED基板配置呈与该光入射面为相对状的构成,但本发明也包含将导光板的长边侧的一端面作为光入射面并将LED基板配置呈与该光入射面为相对状的构成。在该情况下,只要使棱镜片的构成各棱镜部的各单位棱镜的延伸方向与导光板的长边方向一致,使各单位棱镜的排列方向与导光板的短边方向一致即可。
(14)在上述的各实施方式中,示出了导光板为长方形的情况,但导光板也可以是正方形。另外,导光板无需是完整的方形,也可以是切去了外周端部的一部分的构成。
(15)在上述的各实施方式中,示出了使用顶面发光型的LED的情况,但本发明也能应用于使用了与对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的情况。
(16)在上述的各实施方式中,作为触摸面板的触摸面板图案,示出了投影型静电电容方式的情况,但除此以外,本发明也能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情况。
(17)也可以将上述的各实施方式所述的触摸面板取代,而使用例如视差屏障面板(开关液晶面板),该视差屏障面板具有视差屏障图案,该视差屏障图案用于利用视差将液晶面板的显示面显示的图像分离,从而使观察者观察到立体图像(3D图像,三维图像)。另外,也可以将上述的视差屏障面板与触摸面板并用。
(18)也可以在上述的(17)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。
(19)除了上述的各实施方式以外,液晶面板的具体屏幕大小也可以适当变更。
(20)在上述的各实施方式中,示例了将液晶面板所具有的彩色滤光片的着色部设为R、G、B这3种颜色的情况,但也可以将着色部设为4种颜色以上。
(21)在上述的各实施方式中,示出了将LED用作光源的情况,但也可以使用有机EL等其它光源。
(22)在上述的各实施方式中,示出了框架为金属制的情况,但也可以使框架为合成树脂制。
(23)在上述的各实施方式中,示出了将实施了化学强化处理的强化玻璃用作护罩面板的情况,但当然也能使用实施了风冷强化处理(物理强化处理)的强化玻璃。
(24)在上述的各实施方式中,示出了将强化玻璃用作护罩面板的情况,但当然也能使用不是强化玻璃的通常的玻璃材料(非强化玻璃)、合成树脂材料。
(25)在上述的各实施方式中,示出了在液晶显示装置中使用了护罩面板的情况,但也可以将护罩面板省略。同样,也可以将触摸面板省略。
(26)在上述的各实施方式中,将TFT用作液晶显示装置的开关元件,但也能应用于使用了TFT以外的开关元件(例如薄膜二极管(TFD))的液晶显示装置,除了能应用于进行彩色显示的液晶显示装置以外,还能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),12...背光源装置(照明装置),17...LED(光源),19、119、219...导光板,19a、119a、219a...光出射面,19b...光入射面,19c、219c...相反板面,19d...非入光相反面,20、120、220...棱镜片,20a...基材,20a1...入光侧板面,20a2...出光侧板面,41...出光反射棱镜部,41a...单位反射棱镜,41a1...出光反射倾斜面,42、142...入光侧棱镜部,42a、142a、242a...入光侧单位棱镜,42a1、142a1...第1入光侧倾斜面,42a2...第2入光侧倾斜面,43...出光侧棱镜部,43a、243a...出光侧单位棱镜,43a1...第1出光侧倾斜面,43a2...第2出光侧倾斜面,44...偏振控制片,44a...偏振控制片基材,44a1...导光板侧板面,44a2...棱镜片侧板面,45...导光板侧棱镜部,45a...导光板侧单位棱镜,45a1...第1导光板侧偏振控制倾斜面,45a2...第2导光板侧偏振控制倾斜面,46...棱镜片侧棱镜部,46a...棱镜片侧单位棱镜,46a1...第1棱镜片侧偏振控制倾斜面,46a2...第2棱镜片侧偏振控制倾斜面,47...漫反射片,AIC...入射角控制结构,θ1...倾斜角度,θ2...倾斜角度,θ4...倾斜角度,θ5...倾斜角度,θ7...倾斜角度,φ6...入射角。
Claims (15)
1.一种照明装置,其特征在于,具备:
光源;
导光板,其呈方形的板状,外周端面之中的呈对边的一对端面中的任意一方设为从上述光源发出的光入射的光入射面而另一方设为来自上述光源的光不入射的非入光相反面,而且其一方板面设为使光出射的光出射面;
棱镜片,其相对于上述导光板配置在上述光出射面侧,具有基材、入光侧棱镜部以及出光侧棱镜部,上述基材具有透光性,上述入光侧棱镜部形成于上述基材的板面中的入射来自上述导光板的光的入光侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的入光侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述出光侧棱镜部形成于使光出射的出光侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的出光侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述出光侧板面是上述基材的与上述入光侧板面相反一侧的板面;以及
入射角控制结构,其用于控制光对第1出光侧倾斜面的入射角,上述第1出光侧倾斜面在上述出光侧单位棱镜中相对于顶部配置在上述非入光相反面侧,上述入射角控制结构是将上述第1出光侧倾斜面、第1入光侧倾斜面以及第2入光侧倾斜面各自相对于上述基材的板面所成的倾斜角度设为使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为包含布鲁斯特角的角度范围的大小而成的,上述第1入光侧倾斜面在上述入光侧单位棱镜中相对于顶部配置在上述光入射面侧,上述第2入光侧倾斜面在上述入光侧单位棱镜中相对于顶部配置在上述非入光相反面侧。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
上述入射角控制结构是以使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为上述第1出光侧倾斜面的光的P偏振成分的反射率为1%以下的角度范围的方式构成的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的照明装置,其中,
上述棱镜片的折射率设为1.585,
上述入射角控制结构是以使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为28°~34.5°的角度范围的方式构成的。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的照明装置,其中,
上述棱镜片的折射率设为1.49,
上述入射角控制结构是以使得光对上述第1出光侧倾斜面的入射角成为28°~37°的角度范围的方式构成的。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任意1项所述的照明装置,其中,
上述入光侧单位棱镜的上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度与上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度相比形成得相对较小,而上述出光侧单位棱镜具有相对于其顶部配置在上述光入射面侧的第2出光侧倾斜面,并且上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度与上述第2出光侧倾斜面的上述倾斜角度相比形成得相对较小。
6.根据权利要求5所述的照明装置,其中,
上述出光侧单位棱镜的上述第2出光侧倾斜面的上述倾斜角度与在上述第2入光侧倾斜面被全反射的光相对于上述基材的板面所成的角度相比形成得相对较大。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的照明装置,其中,
上述棱镜片的折射率设为1.49~1.585的数值范围,
上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~80°的角度范围并且上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为36°~49°的角度范围,而上述出光侧单位棱镜的上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为46°~61°的角度范围。
8.根据权利要求5至权利要求7中的任意1项所述的照明装置,其中,
上述棱镜片的折射率设为1.585,
上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~80°的角度范围并且上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为36°~48°的角度范围,而上述出光侧单位棱镜的上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~60°的角度范围。
9.根据权利要求5至权利要求7中的任意1项所述的照明装置,其中,
上述棱镜片的折射率设为1.49,
上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为50°~80°的角度范围并且上述第2入光侧倾斜面的上述倾斜角度设为37°~49°的角度范围,而上述出光侧单位棱镜的上述第1出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为46°~61°的角度范围。
10.根据权利要求6至权利要求9中的任意1项所述的照明装置,其中,
上述出光侧单位棱镜的上述第2出光侧倾斜面的上述倾斜角度设为65°~80°的角度范围。
11.根据权利要求1至权利要求10中的任意1项所述的照明装置,其中,
上述导光板的与上述光出射面相反一侧的板面设为相反板面,并且在该相反板面上配置有出光反射棱镜部,上述出光反射棱镜部是将以与上述光入射面并行的形式延伸的单位反射棱镜以排列多个的形式配置而成的,
上述单位反射棱镜在相对于其顶部靠上述光入射面侧具有出光反射倾斜面,该出光反射倾斜面相对于上述相反板面所成的倾斜角度设为比从45°减去上述导光板的临界角后的数值小的大小。
12.根据权利要求1至权利要求11中的任意1项所述的照明装置,其中,
上述基材包括未拉伸膜。
13.根据权利要求1至权利要求12中的任意1项所述的照明装置,其中,
具备偏振控制片,上述偏振控制片以介于上述导光板与上述棱镜片之间的形式配置,具有偏振控制片基材、导光板侧棱镜部以及棱镜片侧棱镜部,上述偏振控制片基材具有透光性,上述导光板侧棱镜部形成于入射来自上述导光板的光的导光板侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的导光板侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述导光板侧板面是上述偏振控制片基材的上述导光板侧的板面,上述棱镜片侧棱镜部形成于使光出射的棱镜片侧板面,是将以与上述光入射面并行的形式延伸的棱镜片侧单位棱镜以排列多个的形式配置而成的,上述棱镜片侧板面是上述偏振控制片基材的上述棱镜片侧的板面,
在上述导光板侧单位棱镜和上述棱镜片侧单位棱镜中夹着各自的顶部配置的各对偏振控制倾斜面相对于上述偏振控制片基材的板面所成的倾斜角度彼此相同,且形成得比上述棱镜片的上述入光侧单位棱镜的上述第1入光侧倾斜面相对于上述基材的板面所成的倾斜角度还小。
14.根据权利要求1至权利要求13中的任意1项所述的照明装置,其中,
上述导光板的与上述光出射面相反一侧的板面设为相反板面,
上述照明装置具备漫反射片,上述漫反射片以与上述相反板面接触的形式配置,并且使来自上述相反板面的光漫反射。
15.一种显示装置,其特征在于,具备:
权利要求1至权利要求14中的任意1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。
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