CN106574754B - 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);棱镜片(42);出光反射部(41);棱镜部(43);凹型双凸透镜部(44),其构成为在第1方向上离光入射面(19b)近的一侧,凹型柱面透镜(44a)在第2方向上的占有比率相对高,而在离光入射面(19b)远的一侧,凹型柱面透镜(44a)在第2方向上的占有比率相对低;以及平坦状部(45),其以在第2方向上与凹型柱面透镜(44a)相邻的形式配置,并且在第1方向上离光入射面(19b)近的一侧,平坦状部(45)在第2方向上的占有比率相对低,而在离光入射面(19b)远的一侧,平坦状部(45)在第2方向上的占有比率相对高。
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,以电视接收装置为代表的图像显示装置的显示元件正在从以往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,而能实现图像显示装置的薄型化。液晶显示装置由于其使用的液晶面板本身不发光,因此另外需要作为照明装置的背光源装置,背光源装置根据其结构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,其引导来自配置于端部的光源的光;以及光学构件,其对来自导光板的光赋予光学作用使其作为均匀的面状光向液晶面板供应,作为该装置的一例,已知在下述专利文献1中记载的装置。在该专利文献1中,通过在导光板的光出射面排列配置多个透镜状的突条而使导光板具有聚光功能,由此不使用棱镜片地实现亮度的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2005-71610号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述专利文献1中,虽然通过设置于导光板的光出射面的突条会实现出射光的正面亮度的提高,但另一方面,存在易于发生亮度不匀的问题。即,在上述专利文献1中,由于多个点状光源沿着导光板的光入射面的长边方向空开间隔排列配置,因此,在导光板中的光入射面的附近,来自光出射面的出射光存在易于在点状光源的排列方向上以亮部和暗部排列的形式出现亮度不匀的倾向。而另一方面,通过上述突条会进一步提高上述亮部的亮度,因此在光入射面的附近更易于发生亮度不匀。
本发明是基于上述这种情况而完成的,其目的在于抑制发生亮度不匀。
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,其外周端面中的呈对边的一对端面中的至少任一方为从上述光源发出的光所入射的光入射面,并且一个板面为使光出射的光出射面,而且另一个板面为相反板面;出光侧各向异性聚光部,其相对于上述导光板配置于出光侧,是将沿着第1方向延伸的出光侧单位聚光部以沿着第2方向排列多个的形式配置而成的,上述第1方向是沿着上述导光板的上述外周端面中的呈对边并且不包含上述光入射面的一对端面的方向,上述第2方向是沿着上述导光板的上述外周端面中的包含上述光入射面的上述一对端面的方向;出光反射部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的一侧,并且用于反射在上述导光板内传播的光而促进该光从上述光出射面出射,是将沿着上述第2方向延伸的单位反射部以沿着上述第1方向空开间隔排列多个的形式配置而成的;棱镜部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的一侧,是将沿着上述第1方向延伸的单位棱镜以沿着上述第2方向排列多个的形式配置而成的;双凸透镜部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的另一侧,是将沿着上述第1方向延伸的柱面透镜以沿着上述第2方向排列多个的形式配置而成的,并且构成为在上述第1方向上离上述光入射面近的一侧上述柱面透镜在上述第2方向上的占有比率相对高,而在离上述光入射面远的一侧上述柱面透镜在上述第2方向上的占有比率相对低;以及平坦状部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的另一侧,并且沿着上述第1方向和上述第2方向是平坦的,在上述第2方向上以与上述柱面透镜相邻的形式配置,并且在上述第1方向上离上述光入射面近的一侧在上述第2方向上的占有比率相对低,而在离上述光入射面远的一侧在上述第2方向上的占有比率相对高。
这样,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,在该过程中被出光反射部反射。构成该出光反射部的单位反射部沿着第2方向延伸并且以沿着第1方向空开间隔排列多个的形式配置,因此能反射在导光板内沿着第1方向行进的光,能促进该光从光出射面出射。通过棱镜部和双凸透镜部中的至少任一方分别对来自光出射面的出射光中的至少一部分赋予各向异性聚光作用。即,棱镜部和双凸透镜部是分别将沿着第1方向延伸的单位棱镜和柱面透镜以沿着第2方向排列多个的形式配置的构成,因此会由单位棱镜和柱面透镜中的至少任一方对来自光出射面的出射光中的至少一部分在第2方向上选择性地赋予聚光作用。
另一方面,未被出光反射部反射而在导光板内沿着第1方向传播的光被棱镜部和双凸透镜部全反射,从而在第2方向上扩散并在导光板内传播。特别是,双凸透镜部包括柱面透镜,因此被该柱面透镜全反射的光在第2方向上易于向更大的范围扩散。
从导光板的光出射面出射的光被相对于导光板配置于出光侧的出光侧各向异性聚光部赋予各向异性聚光作用。即,出光侧各向异性聚光部是将沿着第1方向延伸的出光侧单位聚光部以沿着第2方向排列多个的形式配置的构成,所以,从出光侧单位聚光部出射的光会在作为出光侧单位聚光部的排列方向的第2方向上被选择性地赋予聚光作用。在此,构成双凸透镜部的柱面透镜虽然对出光反射部的反射光如上所述赋予各向异性聚光作用,但是该被赋予了各向异性聚光作用的光在出光侧各向异性聚光部中在第2方向上不易聚光,反倒在第2方向上易于扩散。另一方面,以在第2方向上与柱面透镜相邻的形式配置的平坦状部几乎不会对出光反射部的反射光赋予特定的光学作用,因此,对经由平坦状部向出光侧各向异性聚光部出射的光来说,被棱镜部赋予的各向异性聚光作用成为被支配性地赋予的聚光作用,从而其易于被出光侧各向异性聚光部在第2方向上赋予聚光作用。因而,存在如下倾向:双凸透镜部的柱面透镜在第2方向上的占有比率越高且平坦状部在第2方向上的占有比率越低,出光侧各向异性聚光部的出射光在第2方向上的亮度不匀越易于被缓和,但亮度越易于降低,而另一方面,存在如下倾向:平坦状部在第2方向上的占有比率越高且柱面透镜在第2方向上的占有比率越低,出光侧各向异性聚光部的出射光在第2方向上的亮度不匀越不易被缓和,但亮度越易于提高。
并且,如上所述,双凸透镜部和平坦状部设置成在第1方向上离光入射面近的一侧,柱面透镜在第2方向上的占有比率相对高且平坦状部在第2方向上的占有比率相对低,而在第1方向上离光入射面远的一侧,柱面透镜在第2方向上的占有比率相对低且平坦状部在第2方向上的占有比率相对高,所以在有可能发生由光源导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面近的一侧,通过被设为相对高的占有比率的双凸透镜部的柱面透镜,使出光侧各向异性聚光部的出射光在第2方向上不易发生亮度不匀,而在本来就不易发生由光源导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面远的一侧,通过被设为相对高的占有比率的平坦状部,使出光侧各向异性聚光部的出射光的亮度更高。如此,对于出光侧各向异性聚光部的出射光,不仅能缓和亮度不匀还能实现亮度的提高。
作为本发明的实施方式,优选如下构成。
(1)上述出光反射部和上述棱镜部配置于上述导光板的上述相反板面侧,而上述双凸透镜部配置于上述导光板的上述光出射面侧。这样,构成配置于导光板的相反板面侧的出光反射部的单位反射部所反射的光中的至少一部分被棱镜部赋予各向异性聚光作用且去往光出射面,被该处所配置的双凸透镜部赋予各向异性聚光作用并出射。与假如将出光反射部配置于光出射面侧的情况相比,直至出光反射部所反射的光从光出射面出射为止的光路变得简单并且不易发生光的损失,因此不易发生亮度降低。
(2)上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为90°~100°的范围。这样,与假如将柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面的出射光的亮度。
(3)上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为100°。这样,与假如将柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,最能提高来自光出射面的出射光的亮度。
(4)上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为120°~160°的范围。这样,与假如将柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面的出射光的亮度。
(5)上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为133°~140°的范围。这样,与假如将柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能进一步提高来自光出射面的出射光的亮度。
(6)具备反射构件,上述反射构件以与上述导光板的上述相反板面相对的形式配置并且具有使光反射的反射面,上述出光反射部和上述棱镜部配置于上述导光板的上述光出射面侧,而上述双凸透镜部配置于上述导光板的上述相反板面侧。这样,构成配置于导光板的光出射面侧的出光反射部的单位反射部所反射的光中的至少一部分一度去往相反板面,在该处被双凸透镜部赋予各向异性聚光作用且出射,然后被反射构件反射,从而再次入射到相反板面并去往光出射面,在该处被棱镜部赋予各向异性聚光作用并出射。这样,直至出光反射部所反射的光从光出射面出射为止的光路变得复杂,特别是,光会受到从相反板面侧向反射构件出射时以及从反射构件侧向相反板面入射时的至少2次折射作用。出光反射部的反射光中的未被棱镜部赋予各向异性聚光作用的光通过上述2次折射作用而在第2方向上易于扩散,因此在第2方向上光良好地被混合,因而来自光出射面的出射光在第2方向上更不易发生亮度不匀。
(7)上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为135°~155°的范围。这样,与假如将柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面的出射光的亮度。
(8)上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为150°。这样,与假如将柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,最能提高来自光出射面的出射光的亮度。
(9)上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为110°。这样,与假如将柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面的出射光的亮度。
(10)上述双凸透镜部的上述柱面透镜设为呈凹型。这样,与假如将柱面透镜设为呈凸型的情况相比,在导光板内传播的光以超过临界角的入射角向柱面透镜的呈曲面状的界面入射的概率高,因此光不易从该界面出射。由此,在导光板内传播的光易于被柱面透镜全反射并且在第2方向上易于扩散,因而在第2方向上更不易发生亮度不匀。
(11)上述双凸透镜部的上述柱面透镜设为呈凸型。这样,与假如将柱面透镜设为呈凹型的情况相比,在导光板内传播的光以不超过临界角的入射角向柱面透镜的呈曲面状的界面入射的概率高,因此光易于从该界面出射。
(12)上述出光反射部和上述棱镜部配置于上述导光板的上述相反板面侧,而上述双凸透镜部配置于上述导光板的上述光出射面侧,构成上述双凸透镜部的上述柱面透镜包括相对低的第1柱面透镜和相对高的第2柱面透镜,在上述第1柱面透镜与上述出光侧各向异性聚光部之间空开有间隙。这样,通过在多个柱面透镜所包括的第1柱面透镜与出光侧各向异性聚光部之间空开间隙,出光侧各向异性聚光部不易贴紧于双凸透镜部。由此,能抑制该照明装置的出射光发生亮度不匀。
(13)上述双凸透镜部和上述平坦状部设置成:随着在上述第1方向上远离上述光入射面,上述柱面透镜在上述第2方向上的占有比率连续逐渐减少,而上述平坦状部在上述第2方向上的占有比率连续逐渐增加。这样,与假如使双凸透镜部的柱面透镜在第2方向上的占有比率和平坦状部在第2方向上的占有比率阶梯性地变化的情况相比,能更好地抑制发生亮度不匀,另外,对于亮度的提高也是更优选的。
(14)上述出光反射部的上述单位反射部包括在上述第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部。首先,单位反射部存在反射光量于其表面积的大小成正比的倾向,所以为了得到所需的反射光量,必须将表面积的大小设为与其相应的值。在此,若将单位反射部以在第2方向上在导光板的整个长度范围内延伸的形式形成,则要将单位反射部的表面积设为上述值时,就无法将单位反射部在导光板的板面的法线方向上的尺寸增大到一定尺寸以上。与此相比,若使单位反射部包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部,则在将单位反射部的表面积设为上述值时,能相对地增大单位反射部在导光板的板面的法线方向上的尺寸。因而,例如在通过树脂成形制造导光板并在其光出射面和相反板面中的一侧将出光反射部一体成形的情况下,易于在光出射面和相反板面中的一侧按设计的形状形成构成单位反射部的分割单位反射部。由此,能适当地发挥出光反射部的光学性能。
此外,在将单位反射部以在第2方向上在导光板的整个长度范围内延伸的形式形成的情况下,虽然通过削减在第1方向上排列的单位反射部的数量,能调整将各单位反射部的表面积相加而得到的总面积,但是这样会导致在第1方向上排列的单位反射部的排列间隔变大,因此有可能发生亮度不匀。关于该点,若使单位反射部包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部,则无需变更在第1方向上排列的单位反射部的数量和排列间隔,所以,该照明装置的出射光不易发生亮度不匀。
(15)上述出光反射部的上述单位反射部通过将构成上述棱镜部的上述单位棱镜中的顶部侧局部切去而形成为沿着上述第2方向开口的形态。若将单位反射部设为沿着第2方向不开口而具有沿着第1方向的侧面的形态,则有可能会由于光被该沿着第1方向的侧面折射或者反射而导致棱镜部的聚光性能劣化。关于该点,以通过将单位棱镜中的顶部侧局部切去从而使单位反射部成为沿着第2方向开口的形态的方式形成有出光反射部,因此能良好地发挥棱镜部的聚光性能,由此能进一步提高该照明装置的出射光的亮度。
其次,为了解决上述问题,本发明的显示装置具备:上述所记载的照明装置;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,照明装置的出射光不易发生亮度不匀且为高亮度,所以能实现显示质量优良的显示。
发明效果
根据本发明,能抑制发生亮度不匀。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的液晶显示装置的概略构成的分解立体图。
图2是表示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是表示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是表示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附近放大后的截面图。
图6是导光板的俯视图。
图7是将导光板中的光入射面侧的端部附近和相反端面侧的端部附近放大后的俯视图。
图8是导光板的仰视图。
图9是图6的A-A线截面图。
图10是图6的B-B线截面图。
图11是图6的C-C线截面图。
图12是图6的D-D线截面图。
图13是表示光对棱镜片入射的角度与光从棱镜片出射的角度的关系的坐标图。
图14是表示在比较实验1中导光板的单位棱镜的顶角与棱镜片的出射光的相对亮度的关系的坐标图。
图15是表示在比较实验2中使比较例1、2的各导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图16是表示在比较实验3中从光出射面侧拍摄比较例1、2和实施例1的各导光板的照片和亮度不匀的判断结果的表。
图17是表示在比较实验4中使比较例2和实施例1的各导光板在第1方向上靠光入射面的位置的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图18是表示在比较实验4中使比较例2和实施例1的各导光板在第1方向上的中央位置的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图19是表示在比较实验4中使比较例2和实施例1的各导光板在第1方向上靠相反端面的位置的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图20是表示在比较实验5中形成比较例3和实施例1的各导光板的出光反射部的单位反射部的高度尺寸的坐标图。
图21是表示在比较实验5中从比较例3和实施例1的各导光板的第1位置到第5位置的单位反射部的高度尺寸和单位反射部的形状再现性的表。
图22是本发明的实施方式2的导光板的仰视图。
图23是图22的A-A线截面图。
图24是图22的B-B线截面图。
图25是图22的C-C线截面图。
图26是图22的D-D线截面图。
图27是表示在比较实验6中使比较例4、5的各导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图28是表示在比较实验7中单位棱镜的顶角与棱镜片的出射光的相对亮度的关系的坐标图。
图29是表示在比较实验8中使比较例5和实施例2的各导光板在第1方向上靠光入射面的位置的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图30是表示在比较实验8中使比较例5和实施例2的各导光板在第1方向上的中央位置的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图31是表示在比较实验8中使比较例5和实施例2的各导光板在第1方向上靠相反端面的位置的出射光透射过棱镜片而得到的出射光在第2方向上的亮度角度分布的坐标图。
图32是表示将本发明的实施方式3的导光板在第1方向上靠光入射面的位置沿着第2方向截断的截面构成的截面图。
图33是表示将导光板在第1方向上的中央位置沿着第2方向截断的截面构成的截面图。
图34是表示将导光板在第1方向上靠相反端面的位置沿着第2方向截断的截面构成的截面图。
图35是表示将本发明的实施方式4的导光板、反射片和棱镜片沿着第2方向截断的截面构成的截面图。
图36是表示将本发明的实施方式5的导光板在第1方向上靠光入射面的位置沿着第2方向截断的截面构成的截面图。
图37是表示将导光板在第1方向上的中央位置沿着第2方向截断的截面构成的截面图。
图38是表示将导光板在第1方向上靠相反端面的位置沿着第2方向截断的截面构成的截面图。
图39是本发明的实施方式6的导光板的俯视图。
图40是本发明的实施方式7的导光板的俯视图。
图41是本发明的实施方式8的导光板的俯视图。
图42是本发明的实施方式9的导光板的俯视图。
图43是本发明的实施方式10的导光板的俯视图。
图44是本发明的实施方式11的导光板的俯视图。
图45是本发明的实施方式12的导光板的俯视图。
图46是本发明的实施方式13的导光板和LED基板的俯视图。
具体实施方式
<实施方式1>
根据图1至图21说明本发明的实施方式1。在本实施方式中,例示液晶显示装置10。此外,在各附图的一部分示出X轴、Y轴和Z轴,各轴方向被描绘为各附图中所示的方向。另外,关于上下方向,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整体上俯视时呈长方形,是将触摸面板14、罩面板(保护面板、罩玻璃)15和壳体16等部件组装到作为基础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,其配置于液晶面板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和罩面板15均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)由框架13从里侧支撑。触摸面板14相对于液晶面板11配置于表侧的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。罩面板15相对于触摸面板14以与其重叠的形式配置于表侧,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与罩面板15之间,夹设有防反射膜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的构成部件中的框架13的一部分(后述的环状部13b)、罩面板15和壳体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例如用于智能电话等电子设备,其画面尺寸例如是5英寸左右。
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:一对基板11a、11b,其由玻璃制成,俯视时呈长方形并且为大致透明,具有优良的透光性;以及液晶层(未图示),其介于两基板11a、11b之间,包含作为随着施加电场而光学特性发生变化的物质的液晶分子,两基板11a、11b在维持液晶层的厚度的量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:显示图像的显示区域(由后述的板面遮光层32包围的中央部分);以及呈包围显示区域的边框状并且不显示图像的非显示区域(与后述的板面遮光层32重叠的外周部分)。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),作为开关元件的TFT(ThinFilm Transistor:薄膜晶体管)和像素电极排列设置有多个,并且呈格子状的栅极配线和源极配线以包围的方式配设于这些TFT和像素电极的周围。从未图示的控制电路对各配线供应规定的图像信号。配置于被栅极配线和源极配线包围的方形的区域的像素电极包括ITO(Indium Tin Oxide:铟锡氧化物)或者ZnO(Zinc Oxide:氧化锌)这样的透明电极。
另一方面,在CF基板11a的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三色交错排列的配置。在各彩色滤光片之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所包含的液晶分子取向的取向膜。此外,在两基板11a、11b的外面侧分别贴附有偏振板11c、11d(参照图5)。
接下来,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同样俯视时呈长方形的大致块状。如图2至图4所示,背光源装置12具备:作为光源的LED(Light Emitting Diode:发光二极管)17;安装有LED17的LED基板(光源基板)18;引导来自LED17的光的导光板19;反射来自导光板19的光的反射片(反射构件)40;层叠配置于导光板19上的光学片(出光侧各向异性聚光部、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的外面接触的形式装配的散热构件23。该背光源装置12设为LED17(LED基板18)以偏置的形式配置于其外周部分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和图5所示,LED17为通过树脂材料将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,具体地说,使用发出蓝色的单色光的芯片。另一方面,在密封LED芯片的树脂材料中分散混合有被从LED芯片发出的蓝色的光激励而发出规定的颜色的光的荧光体,整体上大致发出白色光。此外,作为荧光体,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选择并组合使用或者单独地使用任意一种。该LED17设为与对LED基板18安装的面相反的一侧的面成为发光面17a的所谓的顶面发光型。
如图2、图3和图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,在使其板面与Y轴方向及Z轴方向平行的姿态即与液晶面板11及导光板19的板面正交的姿态下收纳于底座22内。即,该LED基板18为如下姿态: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朝向其内侧的板面(安装面18a)相对于导光板19的一短边侧的端面(光入射面19b、光源相对端面)在X轴方向上空开规定的间隔并配置为相对状。因而,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比其大,并安装于后述的底座22的短边侧的一端部。
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的相对面),如图5所示,表面安装有上述构成的LED17,此处设为安装面18a。在LED基板18的安装面18a中沿着其长边方向(Y轴方向)空开规定的间隔且成一列(直线)地排列配置有多个LED17。即,可以说在背光源装置12的短边侧的一端部沿着短边方向间断排列配置有多个LED17。相邻的LED17之间的排列间隔(排列间距)大致相等。另外,在LED基板18的安装面18a中,形成有沿着Y轴方向延伸并且横穿LED17群而将相邻的LED17彼此串联连接的包括金属膜(铜箔等)的配线图案(未图示),形成于该配线图案的两端部的端子部连接到外部的LED驱动电路,从而能将驱动电力供应到各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,还能使用陶瓷等绝缘材料。
导光板19包括折射率与空气相比充分高且大致透明而透光性优良的合成树脂材料(例如PMMA等丙烯酸树脂等)。如图2和图6所示,导光板19与液晶面板11同样俯视时为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)平行。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与Z轴方向一致。如图3和图4所示,导光板19在底座22内配置于液晶面板11和光学片20的正下方位置,其外周端面中的一短边侧的端面与配置于底座22的短边侧的一端部的LED基板18的各LED17分别呈相对状。因而,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)朝向导光板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以朝向光学片20侧(表侧、光出射侧)的方式立起而从板面出射。
如图3和图4所示,呈平板状的导光板19的板面中的朝向表侧(出光侧)的板面(与液晶面板11或光学片20的相对面)成为使内部的光朝向光学片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)呈长条状的一对短边侧的端面中的一方(图3所示的左侧)端面与LED17(LED基板18)空开规定的空间呈相对状,其成为从LED17发出的光所入射的光入射面19b,换言之,成为与LED17相对的LED相对端面(光源相对端面)。光入射面19b平行于沿着Y轴方向和Z轴方向的面,为与光出射面19a大致正交的面。另外,LED17和光入射面19b(导光板19)的排列方向与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相反一侧的另一端面(与光入射面19b呈对边的端面)为相反端面(非入光相反面)19d,而与光入射面19b及相反端面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)分别为侧端面19e。一对侧端面19e平行于沿着X轴方向(LED17和导光板19的排列方向)和Z轴方向的面。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个端面即相反端面19d和一对侧端面19e分别为与LED17不相对的LED非相对端面(光源非相对端面)。从LED17通过作为导光板19的外周端面的光入射面19b入射到导光板19内的光被后述的反射片40反射,或者被光出射面19a、相反板面19c和其它外周端面(相反端面19d和各侧端面19e)全反射,从而在导光板19内高效地传播。在将导光板19的材料设为PMMA等丙烯酸树脂的情况下,折射率为1.49左右,因此临界角例如成为42°左右。此外,以下将沿着导光板19的外周端面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、侧端面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和相反端面19d)的方向(Y轴方向)设为“第2方向”,而且将导光板19的板面的法线方向(与第1方向及第2方向均正交的方向)设为“第3方向”。
如图3和图4所示,导光板19的板面中的朝向里侧(与光出射侧相反的一侧)的板面(与反射片40或底座22的底板22a的相对面)、换言之与光出射面19a相反一侧的板面为相反板面19c。在该相反板面19c以覆盖其大致整个范围的形式设置有反射片40,反射片40能反射来自导光板19的光而使该光向表侧即光出射面19a侧立起。换言之,反射片40以夹在底座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的相反板面19c相对并且使光反射的反射面(反射镜面)40a。反射片40的反射面40a呈银色并且能使光进行镜面反射,例如是在合成树脂制的膜基材的表面蒸镀金属薄膜(例如银薄膜)而成的。如图5所示,该反射片40中的导光板19的光入射面19b侧的端部于光入射面19b相比朝向外侧即LED17侧延伸,通过该延伸部分反射来自LED17的光,从而能提高光向光入射面19b入射的效率。
如图3和图7所示,在导光板19的相反板面19c设有用于反射在导光板19内传播的光并促进该光从光出射面19a出射的出光反射部41。出光反射部41与导光板19设置为一体,为此,例如只要通过注射模塑成形制造导光板19,在该成形模具中的用于使相反板面19c成形的成形面上预先形成用于转印出光反射部41的转印形状即可。如图9所示,出光反射部41是将沿着第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)的槽状的单位反射部(单位出光反射部)41a沿着第1方向(X轴方向)空开间隔排列配置(间断配置)多个而成的。单位反射部41a具有:在第1方向上配置于LED17侧(光入射面19b侧)的主反射面41a1;以及在第1方向上配置于与LED17侧相反的一侧(相反端面19d侧)的再入射面41a2。主反射面41a1为倾斜面并为上坡,在第1方向上随着去往与LED17侧相反的一侧(相反端面19d侧)而逐渐接近光出射面19a(远离相反板面19c)。再入射面41a2为倾斜面并为下坡,在第1方向上随着去往与LED17侧相反的一侧而逐渐远离光出射面19a(接近相反板面19c)。优选主反射面41a1相对于光出射面19a或相反板面19c所形成的倾斜角度θs1例如设为40°~50°的范围,在图9中图示设为45°左右的情况。优选再入射面41a2相对于光出射面19a或相反板面19c所形成的倾斜角度θs2设为例如70°~85°的范围,在图9中图示设为80°左右的情况。即,主反射面41a1的上述倾斜角度θs1小于再入射面41a2的上述倾斜角度θs2。并且,该单位反射部41a利用在第1方向上配置于光入射面19b侧的主反射面41a1使光反射,由此能产生相对于光出射面19a的入射角不超过临界角的光而促进该光从光出射面19a出射。另一方面,单位反射部41a所具有的再入射面41a2在相对于主反射面41a1的入射角不超过临界角的光透射过主反射面41a1时,能使该透射光再次入射到导光板19内。沿着第1方向排列的多个单位反射部41a配置为:在第1方向上越远离光入射面19b(LED17),其高度尺寸(在第3方向上的尺寸)越逐渐变大并且主反射面41a1和再入射面41a2的面积(表面积)越逐渐变大。由此,来自光出射面19a的出射光被控制为在光出射面19a的面内成为均匀的分布。此外,单位反射部41a配置为:在第1方向上的排列间隔(排列间距)与离LED17的距离无关,而大致恒定。
如图2至图4所示,光学片20与液晶面板11及底座22同样俯视时呈长方形。光学片20相对于导光板19的光出射面19a以与其重叠的形式配置于表侧(出光侧)。即,光学片20以介于液晶面板11与导光板19之间的方式配置,从而透射来自导光板19的出射光并且对该透射光赋予规定的光学作用且使其朝向液晶面板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),能在大致整周的范围内从表侧按压导光板19的外周部分。该遮光框架21由合成树脂制成并且设为表面例如呈黑色的形态,从而具有遮光性。遮光框架21以其内端部21a在整周上介于导光板19的外周部分和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,将它们分割为在光学上独立。由此,能阻挡从LED17发出且未射入导光板19的光入射面19b的光或从相反端面19d和侧端面19e漏出的光直接射入液晶面板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(一对长边部以及与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及LED基板18重叠的短边部从表侧覆盖导光板19的端部和LED基板18(LED17)并且以将一对长边部之间桥接的形式形成。另外,该遮光框架21通过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例如包括铝板或电镀锌钢板(SECC)等导热率优良的金属板,如图3和图4所示,包括:与液晶面板11同样俯视时呈长方形的底板22a;以及从底板22a的各边(一对长边和一对短边)的外端分别朝向表侧立起的侧板22b。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,而底板22a的LED基板18侧的端部为以带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的截面形状呈大致L字型,包括从导光板支撑部22a1的端部弯曲并朝向里侧立起的立起部38;以及从立起部38的立起顶端部弯曲并朝向与导光板支撑部22a1侧相反的一侧突出的收纳底部39。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(靠导光板支撑部22a1的中央)的位置。长边侧的侧板22b以从收纳底部39的突出顶端部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安装有LED基板18,该侧板22b构成基板安装部37。基板安装部37具有与导光板19的光入射面19b呈相对状的相对面,在该相对面安装有LED基板18。LED基板18以与安装有LED17的安装面18a相反的一侧的板面经由双面胶带等基板固定构件25与基板安装部37的内侧的板面接触的形式固定。安装后的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微小的间隙。另外,在底座22的底板22a的里侧的板面,安装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供应驱动电力的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包括铝板等导热性优良的金属板,如图3所示,为沿着底座22的短边侧的一端部延伸的形态,具体地说,为沿着收纳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的截面形状呈大致L字型,包括与基板收纳部22a2的外面平行且与该外面连接的第1散热部23a以及与和基板收纳部22a2相连的侧板22b(基板安装部37)的外面平行的第2散热部23b。第1散热部23a呈沿着Y轴方向延伸的细长的平板状,与X轴方向及Y轴方向平行的朝向表侧的板面抵接于基板收纳部22a2的收纳底部39的外面的大致整个长度范围。第1散热部23a通过螺钉构件SM螺钉紧固于收纳底部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螺合的螺钉孔28。由此,从LED17产生的热经由LED基板18、基板安装部37和基板收纳部22a2向第1散热部23a传递。此外,螺钉构件SM以沿着第1散热部23a的延伸方向间断排列多个的形式安装于第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,与Y轴方向及Z轴方向平行的朝向内侧的板面与基板安装部37的外侧的板面之间空开规定的间隙且配置为相对状。
接下来,说明构成液晶显示单元LDU的框架13。框架13包括铝等导热率优良的金属材料,如图1所示,整体上呈以仿照液晶面板11、触摸面板14和罩面板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)。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的外周部分并且与构成背光源装置12的底座22之间以夹着的形式保持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从里侧支承触摸面板14和罩面板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,能在液晶面板11与触摸面板14之间确保规定的间隙,因此,例如即使在外力作用于罩面板15时触摸面板14追随罩面板15而以向液晶面板11侧挠曲的方式变形的情况下,挠曲的触摸面板14也不易对液晶面板11产生干扰。
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,其仿照液晶面板11、触摸面板14和罩面板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分别从外周侧包围触摸面板14、罩面板15和壳体16;以及安装板部13c,其从框状部13a朝向里侧突出并安装于底座22和散热构件23。框状部13a具有与液晶面板11、触摸面板14及罩面板15的各板面平行的板面,呈大致板状,并且形成为俯视时为长方形的框状。框状部13a的外周部分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从里侧支承罩面板15的外周部分。这样,框状部13a的表侧的板面在大致整个范围内被罩面板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,液晶显示装置10的使用者也不易与框架13的露出部位直接接触,因此在安全方面是优良的。如图5所示,在框状部13a的内周部分13a1的里侧的板面固定有用于缓冲且从表侧按压液晶面板11的外周部分的缓冲材料29,而在内周部分13a1的表侧的板面固定有用于缓冲且固定触摸面板14的外周部分的第1固定构件30。该缓冲材料29和第1固定构件30在内周部分13a1配置于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的表侧的板面固定有用于缓冲且固定罩面板15的外周部分的第2固定构件31。该缓冲材料29和各固定构件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,各固定构件30、31包括例如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棱筒状,具有第1环状部34和第2环状部35,第1环状部34从框状部13a的外周部分13a2的外周缘朝向表侧突出,第2环状部35从框状部13a的外周部分13a2的外周缘朝向里侧突出。换言之,框状部13a的外周缘在整周上与呈短棱筒状的环状部13b的轴线方向(Z轴方向)的大致中央部的内周面连接。第1环状部34以在整周上包围相对于框状部13a配置于表侧的触摸面板14和罩面板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从外周侧包围相对于框状部13a配置于里侧的壳体16的表侧的端部(安装部16c)。第2环状部35的内周面与后述的壳体16的安装部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的突出顶端部形成有截面呈钩型的框架侧卡止爪部35a,壳体16卡止到该框架侧卡止爪部35a,从而能将壳体16保持为安装状态。
如图3和图4所示,安装板部13c从框状部13a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的板面大致正交。安装板部13c是按框状部13a的每个边部分别配置的。框状部13a中的配置于LED基板18侧的短边部的安装板部13c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安装。该安装板部13c由螺钉构件SM螺钉紧固于第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形成有与螺钉构件SM螺合的螺钉孔36。由此,从第1散热部23a传递到第2散热部23b的来自LED17的热在传递到安装板部13c后被传递到整个框架13,由此能高效地散热。另外,可以说该安装板部13c是经由散热构件23间接地固定于底座22的。另一方面,框状部13a中的分别配置于与LED基板18侧相反的一侧的短边部和一对长边部的各安装板部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钉构件SM分别紧固的。在这些安装板部13c形成有供螺钉构件SM插通的螺钉插通孔13c1,而在各侧板22b形成有与螺钉构件SM螺合的螺钉孔36。此外,各螺钉构件SM是以沿着各安装板部13c各自的延伸方向间断排列多个的形式安装于各安装板部13c的。
接着,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良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。具体地说,触摸面板14具有与液晶面板11同样俯视时呈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的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),在基板的面内以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),该端子部连接到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,未图示的柔性基板连接到该端子部,从而从触摸面板驱动电路基板对形成触摸面板图案的触摸面板用透明电极部供应电位。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。
接下来,说明组装于上述框架13的罩面板15。如图1、图3和图4所示,罩面板15以从表侧覆盖触摸面板14的整个范围的形式配置,由此,实现了对触摸面板14和液晶面板11的保护。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。罩面板15包括俯视时呈长方形并大致透明且具有优良的透光性的玻璃制的板状的基材,优选包括强化玻璃。作为罩面板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从而在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,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,罩面板15的机械强度和耐冲击性能高,所以能更可靠地防止配置于其里侧的触摸面板14和液晶面板11损毁或者损伤。
如图3和图4所示,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。因而,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以檐状向外侧伸出的伸出部分15EP。该伸出部分15EP呈包围液晶面板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,罩面板15中的与触摸面板14呈相对状的中央部分隔着防反射膜AR层叠于触摸面板14的表侧。
如图3和图4所示,在罩面板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罩面板15的内侧的板面从而与该板面设置为一体。此外,在设置板面遮光层32时,例如能采用丝网印刷、喷墨印刷等印刷方式。板面遮光层32除了形成于罩面板15中的伸出部分15EP的整个范围以外,还形成于比伸出部分15EP靠内侧而在俯视时分别与触摸面板14及液晶面板11的各外周部分重叠的部分的整个范围。因而,板面遮光层32会以包围液晶面板11的显示区域的形式配置,因此能遮挡显示区域外的光,从而能提高在显示区域中显示的图像的显示质量。
接下来,说明组装于上述框架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和图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、安装板部13c、底座22和散热构件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包括大致平坦的底部16a;从底部16a的外周缘朝向表侧立起并且截面呈弯曲形状的曲部16b;以及从曲部16b的外周缘朝向表侧大致笔直地立起的安装部16c。在安装部16c形成有截面呈钩型的壳体侧卡止爪部16d,该壳体侧卡止爪部16d卡止到框架13的框架侧卡止爪部35a,由此能将壳体16相对于框架13保持为安装状态。
如图3所示,在设为上述这种构成的背光源装置12所具备的导光板19上设有出光反射部41,出光反射部41用于反射在导光板19内传播的光而促进该光从光出射面19a出射。被该出光反射部41反射的光仅在第1方向上被选择性地赋予聚光作用,并且相对于光出射面19a的入射角易于成为临界角以下,从而促进光的出射。后面详细说明与该出光反射部41有关的详细构成等。
此外,本实施方式的背光源装置12具备用于使该出射光在第2方向(Y轴方向)上聚光的构成,以下说明其原因和构成。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出光反射部41的单位反射部41a反射,从而相对于光出射面19a的入射角成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反射从而能以从正面方向即光出射面19a沿着其法线方向去往表侧的方式实现聚光。然而,出光反射部41虽然在第1方向上对反射光赋予聚光作用,但是在第2方向上几乎不会对反射光赋予聚光作用,因此来自光出射面19a的出射光的亮度有可能产生各向异性。因此,在本实施方式中,通过下面所示的构成实现在第2方向上的聚光。即,如图2所示,光学片20包括对透射光在第2方向上选择性地赋予聚光作用的具有聚光各向异性的1个棱镜片(出光侧各向异性聚光部)42,而在导光板19的相反板面19c设有对被出光反射部41反射的光在第2方向上选择性地赋予聚光作用的具有聚光各向异性的棱镜部(相反板面侧棱镜部)43。
另一方面,LED17在第2方向即导光板19的光入射面19b的长边方向上空开间隔排列配置有多个,因此,从各LED17入射到光入射面19b的光在第1方向上离光入射面19b近的一侧往往会混合不充分,光出射面19a的出射光在第2方向上易于发生亮度不匀。因此,在本实施方式中,通过下面所示的构成实现缓和在出射光中可能产生的第2方向上的亮度不匀。即,如图2所示,在导光板19的相反板面19c设有使在导光板19内传播的光以在第2方向上扩散的方式进行全反射的棱镜部43,而在导光板19的光出射面19a设有使在导光板19内传播的光以在第2方向上扩散的方式进行全反射的凹型双凸透镜部(双凸透镜部、光出射面侧双凸透镜部)44。接下来,详细说明棱镜片42、棱镜部43和凹型双凸透镜部44。
如图2和图10所示,棱镜片42包括:片基材42b,其呈片状;以及出光侧单位棱镜(出光侧单位聚光部)42a,其形成于片基材42b中的与来自导光板19的出射光所入射的入光侧板面42b1相反的一侧(出光侧)的出光侧板面42b2并且具有聚光各向异性。片基材42b由大致透明的合成树脂制成,具体地说,例如包括PET等热可塑性树脂材料,其折射率例如为1.667左右。出光侧单位棱镜42a一体地设置于片基材42b中的作为表侧(出光侧)的板面的出光侧板面42b2。出光侧单位棱镜42a包括作为一种光固化性树脂材料的大致透明的紫外线固化性树脂材料,在制造棱镜片42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使片基材42b贴靠于该模具的开口端,从而将未固化的紫外线固化性树脂材料以与出光侧板面42b2接触的形式配置,在该状态下经由片基材42b对紫外线固化性树脂材料照射紫外线,由此能使紫外线固化性树脂材料固化而将出光侧单位棱镜42a一体地设置于片基材42b。形成出光侧单位棱镜42a的紫外线固化性树脂材料例如为PMMA等丙烯酸树脂,其折射率例如为1.59左右。出光侧单位棱镜42a以从片基材42b的出光侧板面42b2沿着第3方向(Z轴方向)朝向表侧(出光侧)突出的形式设置。该出光侧单位棱镜42a的沿着第2方向(Y轴方向)截断的截面形状呈大致三角形(大致山形),并且其沿着第1方向(X轴方向)直线地延伸,在出光侧板面42b2沿着第2方向排列配置有多个。出光侧单位棱镜42a的宽度尺寸(在第2方向上的尺寸)在第1方向上的整个长度范围内保持恒定。各出光侧单位棱镜42a的截面形状呈大致等腰三角形,具有一对斜面42a1并且其顶角θv1为大致直角(90°)左右。沿着第2方向并列的多个出光侧单位棱镜42a的顶角θv1、底面42a2的宽度尺寸及高度尺寸全部大致相同,相邻的出光侧单位棱镜42a之间的排列间隔也大致恒定而以等间隔排列。
在光从导光板19侧入射到这种构成的棱镜片42时,如图10所示,该光从在导光板19的光出射面19a与棱镜片42的片基材42b之间具有的空气层入射到片基材42b的入光侧板面42b1,因此在其界面上根据入射角而折射。在透射过片基材42b的光从片基材42b的出光侧板面42b2入射到出光侧单位棱镜42a时也依然在界面根据入射角的不同而被折射。并且,透射过出光侧单位棱镜42a的光在到达出光侧单位棱镜42a的斜面42a1时,若其入射角超过临界角则被全反射而回到片基材42b侧(被回射),而若入射角不超过临界角则在界面上折射并出射。从出光侧单位棱镜42a的斜面42a1出射的光中的、去往相邻的出光侧单位棱镜42a的光入射到该出光侧单位棱镜42a内而回到片基材42b侧。由此,来自出光侧单位棱镜42a的出射光在第2方向上被限制为行进方向接近正面方向,因而在第2方向上被选择性地赋予聚光作用。
接着,说明配置于导光板19的相反板面19c侧的棱镜部43。棱镜部43是与导光板19一体形成的。为了将棱镜部43与导光板19设置为一体,例如只要通过注射模塑成形制造导光板19,在该成形模具中的用于形成相反板面19c的成形面预先形成用于转印棱镜部43的转印形状即可。如图2、图7和图10所示,棱镜部43是将沿着第1方向(X轴方向)延伸的单位棱镜(相反板面侧单位棱镜)43a以沿着第2方向(Y轴方向)排列多个的形式配置于相反板面19c而成的。单位棱镜43a以从相反板面19c沿着第3方向(Z轴方向)朝向表侧(出光侧)突出的形式设置。单位棱镜43a的沿着第2方向截断的截面形状呈大致三角形(大致山形)并且沿着第1方向直线地延伸。单位棱镜43a的宽度尺寸(在第2方向上的尺寸)在第1方向上的整个长度范围内保持恒定。各单位棱镜43a的截面形状呈大致等腰三角形,具有一对斜面43a1并且其顶角θv2优选设为钝角(超过90°的角度),具体地说优选设为100°~150°的范围,最优选为140°左右。即,单位棱镜43a的顶角θv2与出光侧单位棱镜42a的顶角θv1相比相对较大。沿着第2方向并列的多个单位棱镜43a的顶角θv2、底面的宽度尺寸及高度尺寸全部大致相同,相邻的单位棱镜43a之间的排列间隔也大致恒定而按等间隔排列。
如图10所示,这种构成的棱镜部43对在导光板19内传播而到达相反板面19c的光如下赋予光学作用。即,在到达相反板面19c的光以临界角以下的入射角入射到单位棱镜43a的斜面43a1的情况下,该光中的至少一部分被斜面43a1折射从而在第2方向上选择性地聚光并出射。从单位棱镜43a出射的光在被反射片40的反射面40a反射后再次到达相反板面19c时,入射到单位棱镜43a的斜面43a1,至少一部分光在该处折射从而在第2方向上选择性地聚光。这样被棱镜部43赋予了聚光作用的光在棱镜片42中在第2方向上易于聚光,由此,棱镜片42的出射光的正面亮度被进一步提高。此外,在被单位棱镜43a的斜面43a1折射的光的一部分中存在未被赋予上述那样的各向异性聚光作用的光,这种光有时会被赋予在第2方向上扩散那样的光学作用。另一方面,在到达相反板面19c的光以超过临界角的入射角入射到单位棱镜43a的斜面43a1的情况下,被斜面43a1全反射。被单位棱镜43a的斜面43a1全反射的光以在第2方向上扩散的方式行进并在导光板19内传播,因此,其后被出光反射部41反射而从光出射面19a出射的光在第2方向上不易发生亮度不匀。
接下来,说明配置于导光板19的光出射面19a侧的凹型双凸透镜部44。凹型双凸透镜部44是与导光板19一体形成的。为了将凹型双凸透镜部44与导光板19设置为一体,例如只要通过注射模塑成形制造导光板19,在该成形模具中的用于成形光出射面19a的成形面中预先形成用于转印凹型双凸透镜部44的转印形状即可。如图2、图6和图10所示,凹型双凸透镜部44是将沿着第1方向(X轴方向)延伸的凹型柱面透镜(柱面透镜、光出射面侧柱面透镜)44a沿着第2方向(Y轴方向)排列多个的形式配置于光出射面19a而成的。凹型柱面透镜44a以使光出射面19a沿着第3方向(Z轴方向)向里侧凹陷的形式设置,为凹型透镜。凹型柱面透镜44a的沿着第2方向截断的截面形状呈半圆形状且呈沿着第1方向延伸的槽状,其表面为凹型的圆弧状面44a1。凹型柱面透镜44a在将其圆弧状面44a1的基端部44a2处的切线Ta相对于第2方向所成的角度θt设为“切线角”时,该切线角θt例如为70°左右。此外,后面重新说明凹型双凸透镜部44的详细构成。
如图10所示,这种构成的凹型柱面透镜44a对在导光板19内传播而到达光出射面19a的光如下赋予光学作用。即,在到达光出射面19a的光以超过临界角的入射角入射到凹型柱面透镜44a的圆弧状面44a1的情况下,被圆弧状面44a1全反射,从而以在第2方向上扩散的方式行进并在导光板19内传播。在此,凹型柱面透镜44a例如与凸型的柱面透镜相比,光对圆弧状面44a1的入射角超过临界角的概率高,因此易于使光全反射,因而能使光在第2方向上更好地扩散。另外,被圆弧状面44a1的圆弧状面44a1全反射的光与被单位棱镜43a的斜面43a1全反射的光相比,在第2方向上向更大的范围扩散。由此,其后被出光反射部41反射而从光出射面19a出射的光在第2方向上更不易发生亮度不匀。另一方面,在到达光出射面19a的光以临界角以下的入射角入射到凹型柱面透镜44a的圆弧状面44a1的情况下,该光中的至少一部分被圆弧状面44a1折射从而在第2方向上被选择性地赋予聚光作用并朝向棱镜片42出射。此外,被凹型柱面透镜44a赋予了各向异性聚光作用的光在棱镜片42中在第2方向上不易聚光,反倒在第2方向易于扩散,因此虽然会改善棱镜片42的出射光的亮度不匀,但是无助于正面亮度的提高。
如上所示,从LED17发出而入射到导光板19的光入射面19b的光如图9和图10所示在第1方向上以朝向相反端面19d侧行进的形式在导光板19内传播的过程中,被配置于相反板面19c的棱镜部43和配置于光出射面19a的凹型双凸透镜部44全反射,从而在第2方向上向大范围扩散。由此,在导光板19内传播的光在作为LED17的排列方向的第2方向上更好地混合,因此,其后从光出射面19a出射的出射光在第2方向上不易发生亮度不匀。另一方面,关于在导光板19内传播的过程中被出光反射部41反射的光,至少其一部分被棱镜部43和凹型双凸透镜部44中的任一方或者双方在第2方向上选择性地赋予聚光作用,然后从光出射面19a出射。此时,关于被凹型双凸透镜部44赋予了各向异性聚光作用的光,虽然存在在棱镜片42中在第2方向上不易聚光的可能性,但是关于未被凹型双凸透镜部44赋予各向异性聚光作用而被棱镜部43赋予了各向异性聚光作用的光,在棱镜片42中在第2方向上易于聚光,因此能提高棱镜片42的出射光的正面亮度。
此外,如图10所示,棱镜片42如已述的那样出光侧单位棱镜42a的顶角θv1小于单位棱镜43a的顶角θv2,因此与棱镜部43相比,使更多的光回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。而另一方面,在供应到棱镜片42的光中包含在导光板19的相反板面19c被棱镜部43赋予了各向异性聚光作用的光,所以在构成棱镜片42的出光侧单位棱镜42a中被回射的比例变低,从而会从出光侧单位棱镜42a高效地出射。由此,光的利用效率变得更高,对提高背光源装置12的出射光的亮度是优选的。
在此,为了获知对供应给棱镜片42的光如何赋予角度才会有助于棱镜片42的出射光的正面亮度的提高,而如下进行了验证。即,基于斯涅尔定律计算对棱镜片42的片基材42b的入光侧板面42b1入射的光的入射角与从出光侧单位棱镜42a的斜面42a1出射的光的出射角的关系,将其结果在图13中示出。作为具体的计算方法,首先根据光对入光侧板面42b1的入射角求出光从入光侧板面42b1的出射角,接着,根据光从入光侧板面42b1的出射角与光对出光侧板面42b2和出光侧单位棱镜42a的底面42a2的入射角相等这一点,求出光从出光侧板面42b2和出光侧单位棱镜42a的底面42a2的出射角(参照图10)。并且,根据光从出光侧板面42b2和出光侧单位棱镜42a的底面42a2的出射角与光对出光侧单位棱镜42a的斜面42a1的入射角相等这一点,求出光从出光侧单位棱镜42a的斜面42a1的出射角(参照图10)。此外,片基材42b和出光侧单位棱镜42a的各折射率以及出光侧单位棱镜42a的顶角θv1如已述的那样,另外,将外部的空气层的折射率设为“1.0”进行了计算。在图13中,将纵轴设为光对片基材42b的入光侧板面42b1的入射角(单位为“°”),将横轴设为光从出光侧单位棱镜42a的斜面42a1的出射角(单位为“°”),出射角0°是与正面方向平行的光的出射角。根据图13可知,为了将光从出光侧单位棱镜42a的斜面42a1的出射角设为例如±10°的范围,只要将光对片基材42b的入光侧板面42b1的入射角设为23°~40°的范围即可。即,若供应给棱镜片42的光、即从导光板19的光出射面19a出射的光的出射角设为23°~40°的范围,则来自棱镜片42的出光侧单位棱镜42a的出射光会以相对于正面方向成为±10°的范围的出射角出射,在实现出射光的正面亮度的提高上是有用的。在本实施方式中,被导光板19的棱镜部43赋予了各向异性聚光作用的光存在较多地包含从光出射面19a出射时的出射角成为23°~40°的范围的光的倾向,而被凹型双凸透镜部44赋予了各向异性聚光作用的光存在较多地包含从光出射面19a出射时的出射角成为23°~40°的范围外的光的倾向。
此外,以往是在导光板的光出射面设置突条,通过该突条实现出射光的正面亮度的提高,但另一方面,存在易于发生亮度不匀的问题。即,在上述以往的情况下,由于多个点状光源沿着导光板的光入射面的长边方向空开间隔排列配置,所以在导光板中的光入射面的附近,来自光出射面的出射光存在易于在点状光源的排列方向上以亮部和暗部排列的形式出现亮度不匀的倾向。而另一方面,通过上述突条会进一步提高上述亮部的亮度,因此在光入射面的附近更易于发生亮度不匀。在此,例如若代替突条而设置柱面透镜,则能缓和上述亮度不匀,但是由于柱面透镜会较多地产生无助于棱镜片的聚光的光,所以有可能发生正面亮度降低这一新的问题。
因此,如图7、图10至图12所示,本实施方式的导光板19在设为如下构成上具有特征:在光出射面19a设有凹型双凸透镜部44以及平坦状部45,并且它们在第2方向上的占有比率根据在第1方向上的位置而变化。具体地说,凹型双凸透镜部44构成为:在第1方向上离光入射面19b近的一侧(离相反端面19d远的一侧),凹型柱面透镜44a的宽度尺寸(在第2方向上的尺寸)即在第2方向上的占有比率相对高,而在离光入射面19b远的一侧(离相反端面19d近的一侧),凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对低。平坦状部45沿着第1方向(X轴方向)和第2方向(Y轴方向)设为平坦的形状,配置于导光板19的光出射面19a中的凹型双凸透镜部44的非形成区域。平坦状部45以与构成凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a在第2方向上相邻的形配置有多个。即,凹型柱面透镜44a和平坦状部45以在第2方向上交错排列的形式配置于导光板19的光出射面19a。并且,平坦状部45在第1方向上离光入射面19b近的一侧(离相反端面19d远的一侧)的宽度尺寸即在第2方向上的占有比率相对低,而在离光入射面19b远的一侧(离相反端面19d近的一侧),在第2方向上的占有比率相对高。
更具体地说,如图7、图10至图12所示,凹型柱面透镜44a的宽度尺寸即在光出射面19a中在第2方向上的占有比率随着在第1方向上远离光入射面19b并接近相反端面19d而连续逐渐减少,相反地,随着在第1方向上远离相反端面19d并接近光入射面19b而连续逐渐增加。在导光板19的第1方向上的光入射面19b侧的端部(端位置),凹型柱面透镜44a的上述占有比率最大,例如是70%~90%左右,而在相反端面19d侧的端部,上述占有比率最小,例如是10%~30%左右,另外,在第1方向上的中央部,上述占有比率例如是50%左右。而且,凹型柱面透镜44a形成为其高度尺寸(在第3方向上的尺寸)根据在第1方向上的位置而变化。具体地说,凹型柱面透镜44a的高度尺寸即从光出射面19a凹陷的深度随着在第1方向上远离光入射面19b并接近相反端面19d而连续逐渐减少,相反地,随着在第1方向上远离相反端面19d并接近光入射面19b而连续逐渐增加。即,凹型柱面透镜44a的高度尺寸根据在第1方向上的位置而与宽度尺寸同样地变化。因而,凹型柱面透镜44a的表面积(圆弧状面44a1的面积)也根据在第1方向上的位置而与宽度尺寸及高度尺寸同样地变化。另外,凹型柱面透镜44a以在第1方向上远离光入射面19b并接近相反端面19d时成为上坡,相反地,在远离相反端面19d并接近光入射面19b时成为下坡的方式形成朝向光入射面19b侧(LED17侧)前倾的倾斜状。另一方面,平坦状部45的宽度尺寸即在光出射面19a中在第2方向上的占有比率随着在第1方向上接近光入射面19b并远离相反端面19d而连续逐渐减少,相反地,随着在第1方向上接近相反端面19d并远离光入射面19b而连续逐渐增加。在导光板19的第1方向上的光入射面19b侧的端部(端位置),平坦状部45的上述占有比率最小,例如为10%~30%左右,而在相反端面19d侧的端部,上述占有比率最大,例如为70%~90%左右,另外,在第1方向上的中央部,上述占有比率例如为50%左右。这样,在光出射面19a的第1方向上的中央部,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率与平坦状部45的该占有比率相互大致相等。
如已述的那样,凹型双凸透镜部44虽然对出光反射部41的反射光赋予各向异性聚光作用,但是被赋予了该各向异性聚光作用的光在棱镜片42中在第2方向上不易聚光,反倒在第2方向上易于扩散。另一方面,在第2方向上以与凹型柱面透镜44a相邻的形式配置的平坦状部45几乎不会对出光反射部41的反射光赋予特定的光学作用,因此,对经由平坦状部45向棱镜片42出射的光来说,被棱镜部43赋予的各向异性聚光作用成为被支配性地赋予的聚光作用,从而其易于被棱镜片42在第2方向上赋予聚光作用。因而,存在如下倾向:凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率越高且平坦状部45在第2方向上的占有比率越低,棱镜片42的出射光在第2方向上的亮度不匀越易于被缓和,但亮度越易于降低,而另一方面,存在如下倾向:平坦状部45在第2方向上的占有比率越高且凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率越低,棱镜片42的出射光在第2方向上的亮度不匀越不易被缓和,但亮度越易于提高。
并且,如上所述,凹型双凸透镜部44和平坦状部45设置成在第1方向上离光入射面19b近的一侧,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对高且平坦状部45在第2方向上的占有比率相对低,而在第1方向上离光入射面19b远的一侧(离相反端面19d近的一侧),凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对低且平坦状部45在第2方向上的占有比率相对高,所以在有可能发生由被设为沿着光入射面19b排列多个的配置的LED17导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面19b近的一侧,通过被设为相对高的占有比率的凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a,使棱镜片42的出射光在第2方向上不易发生亮度不匀,而在本来就不易发生由LED17导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面19b远的一侧,通过被设为相对高的占有比率的平坦状部45,使棱镜片42的出射光的亮度变得更高。如此,关于棱镜片42的出射光,不仅能缓和亮度不匀还能实现亮度的提高。
接着,为了获知在将光出射面的整个范围设为平坦状部的导光板中使构成配置于相反板面侧的棱镜部的单位棱镜的顶角变化时亮度如何变化,而进行了比较实验1。在该比较实验1中,使用在光出射面的整个范围设置平坦状部并且在相反板面设置出光反射部和棱镜部的导光板,在使构成该棱镜部的单位棱镜的顶角在90°~160°的范围内变化时,随着该顶角的变化,对使从导光板的光出射面出射的光透射过层叠配置于该导光板的出光侧的棱镜片而得到的出射光的亮度如何变化进行测定,将其结果在图14中示出。该比较实验1中使用的导光板除了光出射面的整个范围设为平坦状部这一点以外,与在本段落之前说明的相同。另外,比较实验1中使用的棱镜片与在本段落之前说明的相同。在图14中,横轴是单位棱镜的顶角(单位为“°”),纵轴是棱镜片的出射光的相对亮度(单位为“%”)。图14的纵轴所示的出射光的相对亮度是将使来自如下导光板(以下称为比较例2的导光板)的出射光透射过棱镜片而得到的亮度值作为基准(100%)的相对值:在该导光板中,在光出射面的整个范围设置包括宽度尺寸在整个长度范围内保持恒定的多个凹型柱面透镜的凹型双凸透镜部,并且将构成设置于相反板面的棱镜部的单位棱镜的顶角设为100°。此外,将比较实验1中使用的导光板中特别是单位棱镜的顶角为100°的导光板作为比较例1。
说明比较实验1的实验结果。根据图14可知,若将在比较实验1中使用的导光板的单位棱镜的顶角设为90°~100°的范围或者设为120°~160°的范围,则与比较例2的导光板相比相对亮度至少提高5%以上。其中,若单位棱镜的顶角设为90°~100°的范围或者设为133°~140°的范围,则与比较例2的导光板相比相对亮度至少提高10%以上。并且,若单位棱镜的顶角设为100°,则成为最高亮度,与比较例2的导光板相比相对亮度提高18%左右。若如该比较实验1那样,在导光板的光出射面的整个范围配置平坦状部,则平坦状部不会对光赋予特定的光学作用,因此作为对导光板的出射光赋予的光学作用,棱镜部的各向异性聚光作用成为支配性的聚光作用。因而,优选构成棱镜部的单位棱镜的顶角为90°~100°的范围或者为120°~160°的范围,在其中的120°~160°的范围内更优选为133°~140°的范围。并且,构成棱镜部的单位棱镜的顶角最优选为100°。该倾向在对导光板19的光出射面19a设置宽度尺寸根据在第1方向上的位置而变化的凹型双凸透镜部44和平坦状部45的情况下也是同样的。
接下来,为了获知将光出射面的整个范围设为平坦状部的导光板与将光出射面的整个范围设为双凸透镜部的导光板在亮度分布上如何不同,而进行了比较实验2。在该比较实验2中,将使用了在光出射面的整个范围设置平坦状部并且在相反板面设置出光反射部和棱镜部且将单位棱镜的顶角设为100°的导光板的情况作为比较例1,将使用了在光出射面的整个范围设置包括宽度尺寸在第1方向上在整个长度范围内保持恒定的多个凹型柱面透镜的凹型双凸透镜部并且将构成设置于相反板面的棱镜部的单位棱镜的顶角设为100°的导光板的情况作为比较例2,针对使这些比较例1、2的各导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光测定了亮度分布并将其结果在图15中示出。在图15中,将纵轴设为来自棱镜片的出射光的相对亮度(无单位),将横轴设为在第2方向上相对于正面方向的角度(单位为“°”)。图15的纵轴的相对亮度是在比较例1、2的各导光板中将在正面方向(角度为0°)的亮度值作为基准(1.0)的相对值。此外,在图15中,用实线示出的坐标图表示比较例1,用虚线示出的坐标图表示比较例2。另外,在比较实验2中使用的棱镜片与在本段落之前说明的相同。
说明比较实验2的实验结果。根据图15,比较例1与比较例2相比,棱镜片的出射光在第2方向上的正面亮度较高。具体地说,可知使来自比较例1的导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光与使来自比较例2的导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光相比,相对多地包含相对于正面方向的行进方向为±5°的角度范围的光量,而相对少地包含相对于正面方向的行进方向为±5°~±40°的角度范围的光量。即,使来自比较例1的导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光与比较例2相比,向正面方向的聚光程度较高。由此,如比较实验1的图14所示,光出射面的整个范围为平坦状部并且单位棱镜的顶角为100°的比较例1与光出射面的整个范围为凹型双凸透镜部并且单位棱镜的顶角为100°的比较例2相比,能得到提高18%左右的相对亮度的效果。
接着,为了获知在将光出射面的整个范围设为平坦状部的导光板、将光出射面的整个范围设为凹型双凸透镜部的导光板以及在光出射面19a使凹型双凸透镜部44和平坦状部45混合存在的导光板19中在来自光出射面的出射光中是否发生亮度不匀,而进行了比较实验3。在该比较实验3中,分别使用在上述比较实验2中说明的比较例1、2的导光板,并且将在光出射面19a设置根据在第1方向上的位置而使在第2方向上的占有比率发生变化的凹型双凸透镜部44和平坦状部45并且在相反板面19c设置出光反射部41和棱镜部43的导光板19用作实施例1。实施例1的导光板19设置成:在第1方向上离光入射面19b近的一侧,构成凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对高,且平坦状部45在第2方向上的占有比率相对低,而在第1方向上离光入射面19b远的一侧,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对低,且平坦状部45在第2方向上的占有比率相对高,其详细构成与在比较实验1之前的段落中说明的相同。另外,实施例1的构成配置于导光板19的相反板面19c的棱镜部43的单位棱镜43a的顶角θv2为100°。并且,在比较实验3中,在使用了比较例1、2和实施例1的各导光板的各背光源装置中,在使来自LED的光入射到导光板的光入射面并且使光从光出射面出射的状态下,从光出射面侧拍摄照片并基于该照片判断有无亮度不匀,将该实验结果在图16的表中示出。此外,此处使用的背光源装置除了比较例1、2和实施例1的各导光板以外与在比较实验1之前的段落中说明的相同。在图16中记载有在使光从比较例1、2和实施例1的各导光板的光出射面出射的状态下从光出射面侧拍摄的照片以及基于该照片的亮度不匀的判断结果。此外,图16所示的照片拍摄的是导光板的光出射面中的特别是光入射面侧的部分,为在该图下侧配置LED的配置。
说明比较实验3的实验结果。根据图16,在比较例1的导光板中观察到亮度不匀,而在比较例2和实施例1的导光板中几乎无法观察到亮度不匀。具体地说,比较例1的导光板是光出射面的整个范围为平坦状部且完全没有设置凹型双凸透镜部的构成,因此,在导光板内传播的光在第2方向上的扩散程度低,这导致了来自光出射面的出射光在第2方向(LED的排列方向)上以亮部和暗部交错排列的形式发生了亮度不匀。与此相比,比较例2和实施例1的导光板均是在光出射面设有凹型双凸透镜部的构成,所以,能通过该凹型双凸透镜部使得在导光板内传播的光在第2方向上良好地扩散,因而来自光出射面的出射光不易发生第2方向上的亮度不匀。在此,比较比较例2与实施例1可知,在亮度不匀的程度上几乎没有差别。实施例1与比较例2相比,虽然凹型双凸透镜部44在光出射面19a中的占有面积变低,但是在有可能发生由LED17的配置(多个LED17沿着光入射面19b间断排列的配置)导致的亮度不匀的光入射面19b的附近,构成凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a的宽度尺寸即在第2方向上的占有比率充分地变高,因此能充分地得到通过凹型双凸透镜部44使在第1方向上光入射面19b的附近在导光板19内传播的光向第2方向扩散的作用,因而能够与比较例2同等地缓和在第2方向上的亮度不匀。
接下来,为了获知在光出射面的整个范围设有包括宽度尺寸在整个长度范围内保持恒定的多个凹型柱面透镜的凹型双凸透镜部的情况以及在光出射面19a设有根据在第1方向上的位置而使在第2方向上的占有比率发生变化的凹型双凸透镜部44和平坦状部45的情况下亮度分布如何不同,而进行了比较实验4。在比较实验4中,分别使用在上述比较实验2中说明的比较例2的导光板和在上述比较实验3中说明的实施例1的导光板19,针对使这些比较例2和实施例1的各导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光,测定了亮度分布并将其结果在图17至图19中示出。在比较例2和实施例1的各导光板中的在第1方向上靠光入射面的位置、中央位置以及靠相反端面的位置这3处进行该亮度分布的测定,将靠光入射面的位置的测定结果在图17中示出,将中央位置的测定结果在图18中示出,将靠相反端面的位置的测定结果在图19中示出。在图17至图19中,将纵轴设为来自棱镜片的出射光的相对亮度(无单位),将横轴设为在第2方向上相对于正面方向的角度(单位为“°”)。图17至图19中的纵轴的相对亮度是在比较例2和实施例1的各导光板中将在正面方向(角度为0°)的亮度值作为基准(1.0)的相对值。此外,在图17至图19中,是用虚线示出的坐标图表示比较例2,用实线示出的坐标图表示实施例1。另外,在比较实验4中使用的棱镜片与在本段落之前说明的相同。
说明比较实验4的实验结果。根据图17至图19可知,实施例1的导光板19与比较例1的导光板相比,在第1方向上的任一位置上正面亮度均相对高。并且,比较图17与图18可知,与在第1方向上靠光入射面的位置相比,第1方向上的中央位置与实施例1的正面亮度相比更高。而且,比较图18与图19可知,与第1方向上的中央位置相比,在第1方向上靠相反端面的位置与实施例1的正面亮度相比更高。即,在实施例1的导光板19中,越远离光入射面19b且越接近相反端面19d,正面亮度越提高,可以说这是与凹型柱面透镜44a的宽度尺寸的变化成反比的倾向。具体地说,凹型柱面透镜44a的宽度尺寸(在第2方向上的占有比率)在第1方向上的光入射面19b侧的端位置为最大,在相反端面19d侧的端位置为最小,所以是如下倾向:该宽度尺寸越减少,使导光板19的出射光透射过棱镜片42而得到的出射光的正面亮度越提高。并且,通过使宽度尺寸如上变化的凹型柱面透镜44a在第1方向上的光入射面19b侧增大宽度尺寸,能很好地抑制在第2方向上发生亮度不匀,并且在本来就不易发生这种亮度不匀的第1方向上的中央位置或相反端面19d侧缩小宽度尺寸,能提高棱镜片42的出射光的正面亮度。并且,测定使实施例1的来自导光板19的出射光透射过棱镜片42而得到的出射光的亮度值时发现,与使用了比较例2的导光板的情况相比,提高9%左右。
在此,详细说明配置于导光板19的相反板面19c的出光反射部41与棱镜部43的关系。如图7和图10所示,构成出光反射部41的单位反射部41a是将构成棱镜部43的单位棱镜43a中的顶部43a2侧局部切去而形成的。因此,在单位棱镜43a中的与顶部43a2侧相反的一侧的底部侧部分没有通过切去而形成单位反射部41a,成为单位反射部41a的非形成部位。该单位反射部41a的高度尺寸(在第3方向上的尺寸)小于单位棱镜43a的高度尺寸。根据这种构成,如图7所示,单位反射部41a虽然沿着第2方向延伸,但是没有成为在第2方向上在导光板19的整个长度范围内连续的构成,在中途多次中断。即,可以说单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS。而且,单位反射部41a通过将单位棱镜43a中的顶部43a2侧局部切去从而形成为沿着第2方向向侧方开口的形态。构成该单位反射部41a的分割单位反射部41aS的数量与构成棱镜部43的单位棱镜43a的总数一致。另外,单位反射部41a在第2方向上的中央位置与单位棱镜43a的顶部43a2在第2方向上的配置大致一致。而且,在第1方向上排列的各单位反射部41a在第1方向上越远离光入射面19b(LED17),高度尺寸(深度尺寸)越逐渐变大(参照图3),因此在第1方向上越远离光入射面19b,宽度尺寸(在第2方向上的形成范围)越逐渐变大。因而,如图8所示,在第1方向上配置于光入射面19b侧的单位反射部41a的宽度尺寸相对小并且其表面积相对小,而在第1方向上配置于相反端面19d侧的单位反射部41a的宽度尺寸相对大并且其表面积相对大。
上述单位反射部41a存在反射光量与其表面积的大小成正比的倾向,所以为了得到所需的反射光量,必须将表面积的大小设为与其相应的值。这对于出光反射部41也是同样的,为了通过出光反射部41得到所需的反射光量,整个出光反射部41的表面积(将各单位反射部41a的表面积相加得到的总面积)的大小也需要设为与其相应的值。在此,若将单位反射部以在第2方向上在导光板19的整个长度范围内延伸的形式形成,则要将单位反射部的表面积设为上述值时,就无法将单位反射部在第3方向上的增大到一定尺寸以上。与此相比,若使单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS,则在将单位反射部41a的表面积设为上述值时,能相对增大单位反射部41a在第3方向上的尺寸。因而,在通过树脂成形制造导光板19并在其相反板面19c将出光反射部41一体成形时,易于在相反板面19c中按设计的形状形成构成单位反射部41a的分割单位反射部41aS。由此,能适当地发挥出光反射部41的光学性能。此外,若将单位反射部以在第2方向上在导光板19的整个长度范围内延伸的形式形成,则虽然能通过削减在第1方向上排列的单位反射部的数量来调整将各单位反射部的表面积相加得到的总面积,但是这样会导致在第1方向上排列的单位反射部的排列间隔变大,因此有可能发生亮度不匀。关于该点,若使单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS,则无需变更在第1方向上排列的单位反射部41a的数量和排列间隔,所以背光源装置12的出射光不易发生亮度不匀。而且,单位反射部41a通过将单位棱镜43a中的顶部43a2侧局部切去从而形成为沿着第2方向开口的形态,因此能良好地发挥棱镜部43的聚光性能。具体地说,若将单位反射部设为沿着第2方向不开口而具有沿着第1方向的侧面的形态,则有可能会由于光被该沿着第1方向的侧面折射或者反射而导致棱镜部的聚光性能劣化。关于该点,单位反射部41a通过将单位棱镜43a中的顶部43a2侧局部切去从而成为沿着第2方向开口的形态,因此能良好地发挥棱镜部43的聚光性能,由此能进一步提高背光源装置12的出射光的亮度。
接着,为了获知构成出光反射部41的单位反射部41a的形状再现性会根据棱镜部43的有无发生怎样的变化,而进行了比较实验5。在该比较实验5中,将在相反板面19c设有出光反射部41和棱镜部43的导光板19作为实施例1,将在相反板面设有出光反射部但没有设置棱镜部的导光板作为比较例3。该比较实验5的实施例1的导光板19与上述比较实验3的实施例1的导光板19相同。比较实验5的比较例3的导光板除了不具有棱镜部这一点以外,具有与实施例1的导光板19同样的结构。因此,设置于比较例3的导光板的单位反射部以在第2方向(Y轴方向)上在导光板的整个长度范围内连续(中途无中断地)延伸的形式设置并且在该第1方向(X轴方向)上的设置数量与设置于实施例1的导光板19的单位反射部41a的该设置数量相同。并且,在该比较实验5中,针对比较例3的导光板和实施例1的导光板19,测定了构成与在第1方向上的位置相应的出光反射部的单位反射部的高度尺寸,将其结果在图20中示出。并且,在该比较实验5中,将比较例3和实施例1的各导光板在第1方向上大致六等分时产生的区分位置从离光入射面近的一侧按顺序设为第1位置、第2位置、第3位置、第4位置和第5位置,判断各位置的单位反射部41a的形状再现性的好或不好,将其结果在图21中示出。在图20中,将纵轴设为单位反射部的高度尺寸(单位为“μm”),将横轴设为各导光板在第1方向上的位置。在图20的横轴的第1方向上的位置中,图20的左端表示各导光板的光入射面的位置,该图右端表示各导光板的相反端面的位置。在图21中,示出从第1位置到第5位置的单位反射部的高度尺寸和单位反射部的形状再现性的判断结果。基于通过光学模拟得到的导光板的出射光的配光分布(理论值)与实际上树脂成形的导光板的出射光的配光分布(实测值)之间存在何种程度的背离来判断该单位反射部的形状再现性,若上述背离超过可允许的基准,则判断为“形状再现性不好”,若上述背离没有超过可允许的基准,则判断为“形状再现性好”。
说明比较实验5的实验结果。根据图20可知,实施例1的导光板19和比较例3的导光板均形成为随着从光入射面侧接近相反端面侧,单位反射部的高度尺寸逐渐变大。另一方面,根据图20可知,实施例1的导光板19所设置的单位反射部41a的高度尺寸形成为一般比比较例3的导光板所设置的单位反射部的高度尺寸大。其原因是,比较例3的导光板所设置的单位反射部为在第2方向上在导光板的整个长度范围内连续延伸的形态,而实施例1的导光板19所设置的单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS,以下详细地说明该原因。首先,单位反射部的表面积与单位反射部的反射光量处于相互成正比的关系,所以为了得到所需的反射光量,必须将单位反射部的表面积的大小设为与目标反射光量相应的值。在此,在比较例3的导光板中,单位反射部在第2方向上在导光板的整个长度范围内连续延伸,因此,要将单位反射部的表面积设为上述值时,就无法将单位反射部的高度尺寸增大得足够多。与此相比,在实施例1的导光板中,单位反射部41a是包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS的构成,所以在将单位反射部41a的表面积设为上述值时,能相对增大单位反射部41a的高度尺寸。根据上述原因,实施例1的导光板19所设置的单位反射部41a的高度尺寸形成为一般大于比较例3的导光板所设置的单位反射部的高度尺寸。
接着,根据图21可知,当单位反射部的高度尺寸成为超过大致3μm的大小时,单位反射部的形状再现性变得良好。并且,在比较例3的导光板中,在第1位置到第4位置单位反射部的形状再现性均不好,在第5位置该形状再现性良好。而另一方面,在实施例1的导光板19中,在第2位置到第5位置,单位反射部41a的形状再现性均良好,在第1位置该形状再现性还算良好。其原因是,实施例1的导光板19所设置的多个单位反射部41a的大部分为超过作为单位反射部的形状再现性的好或不好的基准值的3μm的高度尺寸,而比较例2的导光板所设置的多个单位反射部的大部分为不超过上述基准值(3μm)的高度尺寸。如上所示,通过如实施例1那样,在导光板19的相反板面19c设置出光反射部41以及棱镜部43,并且使构成出光反射部41的单位反射部41a包括多个分割单位反射部41aS,能充分地增大单位反射部41a的高度尺寸,因此在通过树脂成形制造导光板19时,易于在该相反板面19c按设计的形状形成构成单位反射部41a的分割单位反射部41aS。由此,能适当地发挥出光反射部41的光学性能。此外,在比较例3的导光板中,为了增大单位反射部的高度尺寸,例如可以考虑通过削减在第1方向上排列的单位反射部的数量而将各单位反射部的表面积相加得到的总面积调整为恒定的值。但是,这样会导致在第1方向上排列的单位反射部的排列间隔变大,因此有可能在导光板的出射光中发生亮度不匀。关于该点,若如实施例1的导光板19那样,使单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS,则无需变更在第1方向上排列的单位反射部41a的数量和排列间隔,所以在导光板19的出射光中不易发生亮度不匀。
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,其呈方形的板状,其外周端面中的呈对边的一对端面中的至少任一方为从LED17发出的光所入射的光入射面19b,并且一个板面为使光出射的光出射面19a,而且,另一个板面为相反板面19c;棱镜片(出光侧各向异性聚光部)42,其相对于导光板19配置于出光侧,是将沿着第1方向延伸的出光侧单位棱镜(出光侧单位聚光部)42a以沿着第2方向排列多个的形式配置而成的,上述第1方向是沿着导光板19的外周端面中的呈对边并且不包含光入射面19b的一对端面的方向,上述第2方向是沿着导光板19的外周端面中的包含光入射面19b的一对端面的方向;出光反射部41,其配置于导光板19的光出射面19a和相反板面19c中的一侧,并且用于反射在导光板19内传播的光而促进该光从光出射面19a出射,是将沿着第2方向延伸的单位反射部41a以沿着第1方向空开间隔排列多个的形式配置而成的;棱镜部43,其配置于导光板19的光出射面19a和相反板面19c中的一侧,是将沿着第1方向延伸的单位棱镜43a以沿着第2方向排列多个的形式配置而成的;凹型双凸透镜部44,其配置于导光板19的光出射面19a和相反板面19c中的另一侧,是将沿着第1方向延伸的凹型柱面透镜(柱面透镜)44a以沿着第2方向排列多个的形式配置而成的,并且构成为在第1方向上离光入射面19b近的一侧,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对高,而在离光入射面19b远的一侧,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对低;以及平坦状部45,其配置于导光板19的光出射面19a和相反板面19c中的另一侧,并且沿着第1方向和第2方向是平坦的,以在第2方向上与凹型柱面透镜44a相邻的形式配置,并且在第1方向上离光入射面19b近的一侧,在第2方向上的占有比率相对低,而在离光入射面19b远的一侧,在第2方向上的占有比率相对高。
这样,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,在该过程中被出光反射部41反射。构成该出光反射部41的单位反射部41a沿着第2方向延伸并且以沿着第1方向空开间隔排列多个的形式配置,因此能反射在导光板19内沿着第1方向行进的光,促进该光从光出射面19a出射。通过棱镜部43和凹型双凸透镜部44中的至少任一方分别对来自光出射面19a的出射光中的至少一部分赋予各向异性聚光作用。即,棱镜部43和凹型双凸透镜部44是分别将沿着第1方向延伸的单位棱镜43a和凹型柱面透镜44a以沿着第2方向排列多个的形式配置的构成,所以会通过单位棱镜43a和凹型柱面透镜44a中的至少任一方对来自光出射面19a的出射光中的至少一部分在第2方向上选择性地赋予聚光作用。
另一方面,未被出光反射部41反射而在导光板19内沿着第1方向传播的光被棱镜部43和凹型双凸透镜部44全反射,从而在第2方向上扩散并在导光板19内传播。特别是,凹型双凸透镜部44包括凹型柱面透镜44a,因此被该凹型柱面透镜44a全反射的光在第2方向上易于向更大的范围扩散。
从导光板19的光出射面19a出射的光被相对于导光板19配置于出光侧的棱镜片42赋予各向异性聚光作用。即,棱镜片42是将沿着第1方向延伸的出光侧单位棱镜42a以沿着第2方向排列多个的形式配置的构成,所以,从出光侧单位棱镜42a出射的光在作为出光侧单位棱镜42a的排列方向的第2方向上被选择性地赋予聚光作用。在此,构成凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a虽然对出光反射部41的反射光如上所述赋予各向异性聚光作用,但是该被赋予了各向异性聚光作用的光在棱镜片42中在第2方向上不易聚光,反倒在第2方向上易于扩散。另一方面,以在第2方向上与凹型柱面透镜44a相邻的形式配置的平坦状部45几乎不会对出光反射部41的反射光赋予特定的光学作用,因此,对经由平坦状部45向棱镜片42出射的光来说,被棱镜部43赋予的各向异性聚光作用成为被支配性地赋予的聚光作用,从而其易于被棱镜片42在第2方向上赋予聚光作用。因而,存在如下倾向:凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率越高且平坦状部45在第2方向上的占有比率越低,棱镜片42的出射光在第2方向上亮度不匀越易于被缓和,但亮度越易于降低,而另一方面,存在如下倾向:平坦状部45在第2方向上的占有比率越高且凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率越低,棱镜片42的出射光在第2方向上亮度不匀越不易被缓和,但亮度越易于提高。
并且,如上所述,凹型双凸透镜部44和平坦状部45设置成在第1方向上离光入射面19b近的一侧,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对高且平坦状部45在第2方向上的占有比率相对低,而在第1方向上离光入射面19b远的一侧,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率相对低且平坦状部45在第2方向上的占有比率相对高,所以在有可能发生由LED17导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面19b近的一侧,通过被设为相对高的占有比率的凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a,使棱镜片42的出射光在第2方向上不易发生亮度不匀,而在本来就不易发生由LED17导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面19b远的一侧,通过被设为相对高的占有比率的平坦状部45,使棱镜片42的出射光的亮度更高。如此,对于棱镜片42的出射光,不仅能缓和亮度不匀还能实现亮度的提高。
另外,出光反射部41和棱镜部43配置于导光板19的相反板面19c侧,而凹型双凸透镜部44配置于导光板19的光出射面19a侧。这样,构成配置于导光板19的相反板面19c侧的出光反射部41的单位反射部41a所反射的光中的至少一部分被棱镜部43赋予各向异性聚光作用并去往光出射面19a,被该处所配置的凹型双凸透镜部44赋予各向异性聚光作用并出射。与假如将出光反射部配置于光出射面19a侧的情况相比,直至出光反射部41所反射的光从光出射面19a出射为止的光路变得简单,并且不易发生光的损失,因此不易发生亮度降低。
另外,棱镜部43的单位棱镜43a的顶角θv2设为90°~100°的范围。这样,与假如将凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面19a的出射光的亮度。
另外,棱镜部43的单位棱镜43a的顶角θv2设为100°。这样,与假如将凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,最能提高来自光出射面19a的出射光的亮度。
另外,棱镜部43的单位棱镜43a的顶角θv2设为120°~160°的范围。这样,与假如将凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面19a的出射光的亮度。
另外,棱镜部43的单位棱镜43a的顶角θv2设为133°~140°的范围。这样,与假如将凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能进一步提高来自光出射面19a的出射光的亮度。
另外,凹型双凸透镜部44的凹型柱面透镜44a设为呈凹型。这样,与假如将柱面透镜设为呈凸型的情况相比,在导光板19内传播的光以超过临界角的入射角向凹型柱面透镜44a的呈曲面状的界面入射的概率高,因此光不易从该界面出射。由此,在导光板19内传播的光易于被凹型柱面透镜44a全反射并且在第2方向上易于扩散,因而在第2方向上更不易发生亮度不匀。
另外,凹型双凸透镜部44和平坦状部45设置成:随着在第1方向上远离光入射面19b,凹型柱面透镜44a在第2方向上的占有比率连续逐渐减少,而平坦状部45在第2方向上的占有比率连续逐渐增加。这样,与假如使凹型双凸透镜部的凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率和平坦状部在第2方向上的占有比率阶梯性地变化的情况相比,能更好地抑制发生亮度不匀,另外,对于亮度的提高也是更优选的。
另外,出光反射部41的单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS。首先,单位反射部41a存在反射光量与其表面积的大小成正比的倾向,所以为了得到所需的反射光量,必须将表面积的大小设为与其相应的值。在此,若将单位反射部以在第2方向上在导光板19的整个长度范围内延伸的形式形成,则要将单位反射部41a的表面积设为上述值时,就无法将单位反射部41a在导光板19的板面的法线方向上的尺寸增大到一定尺寸以上。与此相比,若使单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS,则在将单位反射部41a的表面积设为上述值时,能相对增大单位反射部41a在导光板19的板面的法线方向上的尺寸。因而,例如在通过树脂成形制造导光板19并在其光出射面19a和相反板面19c中的一侧将出光反射部41一体成形的情况下,易于在光出射面19a和相反板面19c中的一侧按设计的形状形成构成单位反射部41a的分割单位反射部41aS。由此,能适当地发挥出光反射部41的光学性能。
此外,若将单位反射部以在第2方向上在导光板19的整个长度范围内延伸的形式形成,则虽然能通过削减在第1方向上排列的单位反射部41a的数量来调整将各单位反射部41a的表面积相加得到的总面积,但是这样会导致在第1方向上排列的单位反射部41a的排列间隔变大,因此有可能发生亮度不匀。关于该点,若使单位反射部41a包括在第2方向上空开间隔断续排列的多个分割单位反射部41aS,则无需变更在第1方向上排列的单位反射部41a的数量和排列间隔,所以在该背光源装置12的出射光中不易发生亮度不匀。
另外,出光反射部41的单位反射部41a通过将构成棱镜部43的单位棱镜43a中的顶部43a2侧局部切去从而形成为沿着第2方向开口的形态。在单位反射部41a设为沿着第2方向不开口而具有沿着第1方向的侧面的形态的情况下,有可能会由于光被沿着该第1方向的侧面折射或者反射而导致棱镜部43的聚光性能劣化。关于该点,以通过将单位棱镜43a中的顶部43a2侧局部切去从而使单位反射部41a成为沿着第2方向开口的形态的方式形成有出光反射部41,因此能良好地发挥棱镜部43的聚光性能,由此能进一步提高该背光源装置12的出射光的亮度。
另外,本实施方式的液晶显示装置(显示装置)10具备:上述背光源装置12;以及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的出射光不易发生亮度不匀且成为高亮度,所以能实现显示质量优良的显示。
<实施方式2>
根据图22至图31说明本发明的实施方式2。在该实施方式2中,示出将出光反射部141及棱镜部143与凹型双凸透镜部144及平坦状部145的配置颠倒过来的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图22至图24所示,本实施方式的导光板119是在光出射面119a侧配置出光反射部141和棱镜部143、在相反板面119c侧配置凹型双凸透镜部(相反板面侧双凸透镜部)144和平坦状部145而成的,表里的板面19a、19c中的各结构物的配置与上述实施方式1所记载的导光板19相反。这些出光反射部141、棱镜部143、凹型双凸透镜部144和平坦状部145除了导光板119的表里的板面119a、119c的配置以外,与上述实施方式1所记载的构成为相同的构成。虽然是重复的内容,但若进行补充说明,则如图22、图24至图26所示,凹型双凸透镜部144和平坦状部145设置成在相反板面119c中在第2方向上的占有比率根据在第1方向上的位置而变化,在第1方向上离光入射面119b近的一侧,凹型柱面透镜(相反板面侧柱面透镜)144a的上述占有比率相对高且平坦状部145的上述占有比率相对低,而在第1方向上离光入射面119b远的一侧(离相反端面119d近的一侧),凹型柱面透镜144a的上述占有比率相对低且平坦状部145的上述占有比率相对高。
如图24所示,在构成配置于导光板119的相反板面119c的凹型双凸透镜部144的多个凹型柱面透镜144a与反射片140之间空开规定的间隙C1。该间隙C1为介于导光板119的相反板面119c与反射片140之间并且折射率为约1.0的空气层。该间隙C1的高度尺寸(在第3方向上的尺寸)根据第2方向(X轴方向)上的位置而变化,具体地说,该高度尺寸随着在第2方向上从凹型柱面透镜144a的中央位置接近两端位置而减少并且其变化率依赖于凹型柱面透镜144a的曲率。而且,如图24至图26所示,间隙C1的高度尺寸根据在第1方向(Y轴方向)上的位置而变化,具体地说,该高度尺寸随着在第1方向上远离光入射面119b并接近相反端面119d而减少,并且其变化率与凹型柱面透镜144a的高度尺寸的变化率相同。另外,平坦状部145以与反射片140的反射面140a接触的状态配置。
在本实施方式中,出光反射部141配置于导光板119的光出射面119a侧,因此能得到如下作用。即,当入射到导光板119的光入射面119b的光在导光板119内沿着第1方向朝向相反端面119d侧传播的过程中到达光出射面119a时,其一部分被配置于该处的出光反射部141反射而去往相反板面119c侧。在被出光反射部141反射而到达相反板面119c的光在该处以临界角以下的入射角向凹型柱面透镜144a的圆弧状面144a1入射的情况下,该光被圆弧状面144a1折射并朝向在与反射片140之间具有的间隙C1出射。在向间隙C1出射的光被反射片140的反射面140a反射后再次到达相反板面119c时,入射到凹型柱面透镜144a的圆弧状面144a1,在该处再次被折射后,去往光出射面19a而从此处出射。这样经由间隙C1出入相反板面119c的光的一部分每次在出入时,会被凹型柱面透镜144a赋予各向异性聚光作用,即在第2方向上选择性地被赋予聚光作用,而未被赋予该各向异性聚光作用的光每次在出入时会被赋予在第2方向上扩散那样的光学作用。未被该凹型柱面透镜144a赋予各向异性聚光作用的光在出入相反板面119c时通过所受到的2次折射而在第2方向上向大范围扩散,因此光在第2方向上被良好地混合,因而来自光出射面119a的出射光在第2方向上更不易发生亮度不匀。另外,被凹型柱面透镜144a赋予了各向异性聚光作用的光在棱镜片142中在第2方向上不易聚光,反倒在第2方向上易于扩散,因此虽然会改善棱镜片142的出射光的亮度不匀,但是无助于正面亮度的提高。
接着,为了获知在如本实施方式那样在光出射面侧配置出光反射部和棱镜部并在相反板面侧配置凹型双凸透镜部的导光板中,将导光板的相反板面的整个范围设为平坦状部的情况以及设为凹型双凸透镜部的情况下棱镜片的出射光的亮度分布如何不同,而进行了比较实验6。在该比较实验6中,将相反板面的整个范围为平坦状部的导光板作为比较例4,将相反板面的整个范围为凹型双凸透镜部的导光板作为比较例5,针对使这些比较例4、5的各导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光,测定了亮度分布并将其结果在图27中示出。比较例4的导光板设为将在已述的比较实验2中说明的比较例1的导光板的表里的板面中的各结构物的配置颠倒过来的构成,并且构成棱镜部的单位棱镜的顶角为140°。比较例5的导光板设为将在已述的比较实验2中说明的比较例2的导光板的表里的板面中的各结构物的配置颠倒过来的构成,并且构成棱镜部的单位棱镜的顶角为140°。另外,棱镜片的构成与上述实施方式1所记载的相同。在图27中,将纵轴设为来自棱镜片的出射光的相对亮度(无单位),将横轴设为在第2方向上相对于正面方向的角度(单位为“°”)。图27中的纵轴的相对亮度是在比较例4、5的各导光板中将在正面方向(角度为0°)的亮度值作为基准(1.0)的相对值。此外,在图27中,用实线示出的坐标图表示比较例4,用虚线示出的坐标图表示比较例5。
说明比较实验6的实验结果。根据图27,比较例4与比较例5相比,棱镜片的出射光在第2方向上的正面亮度更高。具体地说,可知使来自比较例4的导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光与使来自比较例5的导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光相比,相对多地包含相对于正面方向行进方向为±10°的角度范围的光量,而相对少地包含相对于正面方向行进方向为±20°~±40°的角度范围的光量。即,使来自比较例4的导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光与比较例5相比,向正面方向的聚光程度更高。认为其原因是,当如比较例5那样在相反板面的整个范围配置凹型双凸透镜部时,被该凹型双凸透镜部赋予了各向异性聚光作用的光在棱镜片中在第2方向上不易聚光,因此正面亮度相对低。而另一方面,当如比较例4那样在相反板面的整个范围配置平坦状部时,平坦状部不会对光赋予特定的光学作用,因此,作为对导光板的出射光赋予的光学作用,棱镜部带来的各向异性聚光作用成为支配性的。并且,认为该出射光在棱镜片中在第2方向上易于聚光,因此正面亮度相对高。
接下来,为了获知在如上述比较实验6的比较例4那样将导光板的相反板面在整个范围内设为平坦状部后,使构成棱镜部的单位棱镜的顶角变化的情况下亮度如何变化,而进行了比较实验7。在该比较实验7中,在使用在比较实验6中说明的比较例4的导光板并且使构成该棱镜部的单位棱镜的顶角在90°~160°的范围内变化时,随着该顶角的变化,测定使从导光板的光出射面出射的光透射过层叠配置于该导光板的出光侧的棱镜片而得到的出射光的亮度如何变化,将其结果在图28中示出。在图28中,横轴是单位棱镜的顶角(单位为“°”),纵轴是棱镜片的出射光的相对亮度(单位为“%”)。图28的纵轴所示的出射光的相对亮度是将使在比较实验6中说明的比较例5的导光板的出射光透射过棱镜片而得到的出射光的亮度值作为基准(100%)的相对值。
说明比较实验7的实验结果。根据图28可知,若单位棱镜的顶角设为102°~112°的范围或者设为132°~156°的范围,则与比较实验6的比较例5相比相对亮度更高。其中,若单位棱镜的顶角设为110°或者设为135°~155°的范围,则与比较例5相比相对亮度提高5%以上。并且,若单位棱镜的顶角设为150°,则成为最高亮度,与比较例5相比,相对亮度提高13%左右。当如该比较实验7那样在导光板的相反板面的整个范围配置平坦状部时,平坦状部不会对光赋予特定的光学作用,因此,作为对导光板的出射光赋予的光学作用,棱镜部带来的各向异性聚光作用成为支配性的。因而,优选构成棱镜部的单位棱镜的顶角设为110°或者135°~155°的范围,而且更优选设为140°~150°的范围。该倾向在对导光板119的相反板面119a设置宽度尺寸根据在第1方向上的位置而发生变化的凹型双凸透镜部144和平坦状部145的情况下也是同样的。
接着,为了获知在将构成凹型双凸透镜部的凹型柱面透镜的宽度尺寸设为恒定的情况以及使该宽度尺寸根据在第1方向上的位置而发生变化的情况下亮度分布如何不同,而进行了比较实验8。在比较实验8中,将配置于相反板面的凹型柱面透镜的宽度尺寸在第1方向上在整个长度范围内保持恒定宽度的导光板作为比较例5,将配置于相反板面119c的凹型柱面透镜144a的宽度尺寸随着在第1方向上远离光入射面119b而连续逐渐减少的导光板119作为实施例2,测定各自的亮度分布而将其结果在图29至图31中示出。在比较例5和实施例2的各导光板中的在第1方向上靠光入射面的位置、中央位置以及靠相反端面的位置这3处进行该亮度分布的测定,将靠光入射面的位置的测定结果在图29中示出,将中央位置的测定结果在图30中示出,将靠相反端面的位置的测定结果在图31中示出。比较例5的导光板如在比较实验6中说明的那样。实施例2的导光板119为如下构成:在相反板面119c设置有在第2方向上的占有比率根据在第1方向上的位置而发生变化的凹型双凸透镜部144和平坦状部145,并且在光出射面119a设置有出光反射部141和棱镜部143。实施例2的导光板119设置成:在第1方向上离光入射面119b近的一侧,构成凹型双凸透镜部144的凹型柱面透镜144a在第2方向上的占有比率相对高且平坦状部145在第2方向上的占有比率相对低,而在第1方向上离光入射面119b远的一侧凹型柱面透镜144a在第2方向上的占有比率相对低且平坦状部145在第2方向上的占有比率相对高,其详细构成与在比较实验6之前的段落中说明的相同。另外,实施例2的构成配置于导光板119的光出射面119a的棱镜部143的单位棱镜143a的顶角为140°。在图29至图31中,将纵轴作为来自棱镜片的出射光的相对亮度(无单位),将横轴作为在第2方向上相对于正面方向的角度(单位为“°”)。图29至图31的纵轴的相对亮度是在比较例5和实施例2的各导光板中将在正面方向(角度为0°)的亮度值作为基准(1.0)的相对值。此外,在图29至图31中,用虚线示出的坐标图表示比较例5,用实线示出的坐标图表示实施例2。
说明比较实验8的实验结果。根据图29至图31可知,实施例2的导光板119与比较例5的导光板相比,在第1方向上的任一位置上正面亮度均相对高。并且,比较图29与图30可知,第1方向上的中央位置与在第1方向上靠光入射面的位置相比,实施例2的正面亮度更高。而且,比较图30与图31可知,在第1方向上靠相反端面的位置与第1方向上的中央位置相比,实施例2的正面亮度更高。即,在实施例2的导光板119中,越远离光入射面119b并接近相反端面119d,正面亮度越提高,可以说这是与凹型柱面透镜144a的宽度尺寸的变化成反比的倾向。具体地说,凹型柱面透镜144a的宽度尺寸(在第2方向上的占有比率)在第1方向上在光入射面119b侧的端位置为最大,在相反端面119d侧的端位置为最小,所以是如下倾向:该宽度尺寸越减少,使导光板119的出射光透射过棱镜片142而得到的出射光的正面亮度越提高。并且,通过使宽度尺寸如上变化的凹型柱面透镜144a在第1方向上的光入射面119b侧增大宽度尺寸,能很好地抑制在第2方向上的亮度不匀的发生,并且在本来就不易发生这种亮度不匀的第1方向上的中央位置或相反端面119d侧缩小宽度尺寸,能提高棱镜片142的出射光的正面亮度。并且,测定使实施例2的来自导光板119的出射光透射过棱镜片142而得到的出射光的亮度值时发现,与使用比较例5的导光板的情况相比,提高8%左右。
如以上说明的那样,根据本实施方式,具备以与导光板119的相反板面119c相对的形式配置并且具有使光反射的反射面的反射构件,出光反射部141和棱镜部143配置于导光板119的光出射面119a侧,而凹型双凸透镜部144配置于导光板119的相反板面119c侧。这样,构成配置于导光板119的光出射面119a侧的出光反射部141的单位反射部141a所反射的光中的至少一部分一度去往相反板面119c,在该处被凹型双凸透镜部144赋予各向异性聚光作用并出射,然后被反射构件反射,从而再次入射到相反板面119c并去往光出射面119a,在该处被棱镜部143赋予各向异性聚光作用并出射。这样,直至出光反射部141所反射的光从光出射面119a出射为止的光路变得复杂,特别是光会受到从相反板面119c侧向反射构件出射时和从反射构件侧向相反板面119c入射时的至少2次折射作用。出光反射部141的反射光中的未被棱镜部143赋予各向异性聚光作用的光通过上述2次折射作用而在第2方向上易于扩散,因此光在第2方向上良好地混合,因而来自光出射面119a的出射光在第2方向上更不易发生亮度不匀。
另外,棱镜部143的单位棱镜143a的顶角θv2设为135°~155°的范围。这样,与假如将凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面119a的出射光的亮度。
另外,棱镜部143的单位棱镜143a的顶角θv2为150°。这样,与假如将凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,最能提高来自光出射面119a的出射光的亮度。
另外,棱镜部143的单位棱镜143a的顶角θv2设为110°。这样,与假如将凹型柱面透镜在第2方向上的占有比率设为恒定的情况相比,能充分地提高来自光出射面119a的出射光的亮度。
<实施方式3>
根据图32至图34说明本发明的实施方式3。在该实施方式3中,示出设置凸型双凸透镜部46来代替上述实施方式1所记载的凹型双凸透镜部44的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图32所示,在本实施方式的导光板219的光出射面219a设有凸型双凸透镜部(双凸透镜部、光出射面侧双凸透镜部)46。凸型双凸透镜部46是将沿着第1方向(X轴方向)延伸的凸型柱面透镜(柱面透镜、光出射面侧柱面透镜)46a以沿着第2方向(Y轴方向)排列多个的形式配置而成的。凸型柱面透镜46a以从光出射面219a沿着第3方向(Z轴方向)朝向表侧(出光侧)突出的形式设置,设为凸型透镜。凸型柱面透镜46a呈轴线方向与第1方向一致的大致半圆柱状,其朝向里侧的表面为呈圆弧状的凸型的圆弧状面46a1。凸型柱面透镜46a的沿着与延伸方向(第1方向)正交的并列方向(第2方向)截断的截面形状呈大致半圆形状(拱型)。凸型柱面透镜46a的宽度尺寸(在第2方向上的尺寸)在第1方向上在整个长度范围内保持恒定。该凸型柱面透镜46a在将其圆弧状面46a1的基端部46a2处的切线Ta相对于第2方向所成的角度θt设为“切线角”时,该切线角θt例如为70°左右。
这种构成的凸型柱面透镜46a起到与上述实施方式1所记载的凹型柱面透镜44a(参照图10至图12)大致同样的光学作用。即,在到达光出射面219a的光以超过临界角的入射角向凸型柱面透镜46a的圆弧状面46a1入射的情况下,被圆弧状面46a1全反射,从而以在第2方向上向大范围扩散的方式行进并在导光板219内传播。由此,在第2方向上不易发生亮度不匀,另一方面,在到达光出射面219a的光以临界角以下的入射角向凸型柱面透镜46a的圆弧状面46a1入射的情况下,该光被圆弧状面46a1折射并朝向棱镜片出射。
如图32至图34所示,构成凸型双凸透镜部46的凸型柱面透镜46a的宽度尺寸(在第2方向上的尺寸)形成为根据在第1方向上的位置而发生变化。具体地说,凸型柱面透镜46a的宽度尺寸即在光出射面219a中在第2方向上的占有比率随着在第1方向上远离光入射面并接近相反端面而连续逐渐减少,相反地,随着在第1方向上远离相反端面并接近光入射面而连续逐渐增加。在导光板219的第1方向上的光入射面侧的端部(端位置),凸型柱面透镜46a的上述占有比率最大,例如是70%~90%左右,而在相反端面侧的端部,上述占有比率最小,例如是10%~30%左右,另外,在第1方向上的中央部,上述占有比率例如是50%左右。而且,凸型柱面透镜46a的高度尺寸(在第3方向上的尺寸)形成为根据在第1方向上的位置而变化。具体地说,凸型柱面透镜46a的高度尺寸即从光出射面219a突出的高度随着在第1方向上远离光入射面并接近相反端面而连续逐渐减少,相反地,随着在第1方向上远离相反端面并接近光入射面而连续逐渐增加。即,凸型柱面透镜46a的高度尺寸与宽度尺寸同样根据在第1方向上的位置而变化。因而,凸型柱面透镜46a的表面积(圆弧状面46a1的面积)也与宽度尺寸及高度尺寸同样根据在第1方向上的位置而变化。
在导光板219的光出射面219a中的凸型双凸透镜部46(凸型柱面透镜46a)的非形成区域中,形成有沿着第1方向(X轴方向)和第2方向(Y轴方向)为平坦的形状的平坦状部245。平坦状部245以与凸型柱面透镜46a在第2方向上相邻的形式配置有多个。即,凸型柱面透镜46a和平坦状部245以在第2方向上交错排列的形式配置于导光板219的光出射面219a。平坦状部245的宽度尺寸(在第2方向上的尺寸)形成为根据在第1方向上的位置而变化。具体地说,平坦状部245的宽度尺寸即在光出射面219a中的在第2方向上的占有比率随着在第1方向上接近光入射面并远离相反端面而连续逐渐减少,相反地,随着在第1方向上接近相反端面并远离光入射面而连续逐渐增加。在导光板219的第1方向上的光入射面侧的端部(端位置),平坦状部245的上述占有比率最小,例如是10%~30%左右,而在相反端面侧的端部,上述占有比率最大,例如是70%~90%左右,另外,在第1方向上的中央部,上述占有比率例如是50%左右。
这样,凸型双凸透镜部46和平坦状部245设置成:关于在导光板219c的光出射面219a中的在第2方向上的占有比率,在第1方向上离光入射面近的一侧,凸型柱面透镜46a的占有比率相对高且平坦状部245的占有比率相对低,而在第1方向上离光入射面远的一侧,凸型柱面透镜46a的占有比率相对低且平坦状部245的占有比率相对高,所以在有可能发生由未图示的LED导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面近的一侧,通过被设为相对高的占有比率的凸型柱面透镜46a,使未图示的棱镜片的出射光在第2方向上不易发生亮度不匀,而在本来就不易发生由LED导致的亮度不匀的第1方向上离光入射面远的一侧,通过被设为相对高的占有比率的平坦状部245,使棱镜片的出射光的亮度更高。如此,关于棱镜片的出射光,不仅能缓和亮度不匀还能实现亮度的提高。
如以上说明的那样,根据本实施方式,凸型双凸透镜部46的凸型柱面透镜46a设为呈凸型。这样,与将柱面透镜设为呈凹型的情况相比,在导光板219内传播的光以不超过临界角的入射角向凸型柱面透镜46a的呈曲面状的界面入射的概率高,因此光易于从该界面出射。
<实施方式4>
根据图35说明本发明的实施方式4。在该实施方式4中,示出从上述实施方式3变更了凸型双凸透镜部346的构成的情况。此外,对与上述实施方式3相同的结构、作用和效果省略重复的说明。
如图35所示,本实施方式的凸型双凸透镜部346的凸型柱面透镜346a包括:高度尺寸相对小的第1凸型柱面透镜(第1柱面透镜)346aA;以及高度尺寸相对大的第2凸型柱面透镜(第2柱面透镜)346aB。这些第1凸型柱面透镜346aA和第2凸型柱面透镜346aB的宽度尺寸的变化率、高度尺寸的变化率及切线角等与上述实施方式3所记载的凸型柱面透镜46a相同。即,第1凸型柱面透镜346aA的截面形状与第2凸型柱面透镜346aB的截面形状呈相似的形状。
第2凸型柱面透镜346aB的底面的宽度尺寸及高度尺寸与第1凸型柱面透镜346aA相比较大,具体地说,是第1凸型柱面透镜346aA的底面的宽度尺寸及高度尺寸的各自约2倍左右。因而,第2凸型柱面透镜346aB的顶部346aB1配置于比第1凸型柱面透镜346aA的顶部346aA1相对高的位置(离棱镜片342近的位置),并且以与棱镜片342的里侧(导光板319侧)的板面接触的形式配置。而另一方面,第1凸型柱面透镜346aA的顶部346aA1配置于比第2凸型柱面透镜346aB的顶部346aB1相对低的位置(离棱镜片342远的位置),并且以在与棱镜片342的里侧的板面之间空开间隙C2的形式配置。即,第1凸型柱面透镜346aA被保持为与棱镜片342的里侧的板面非接触的状态。由此,导光板319与棱镜片342的接触面积与上述实施方式3相比减少,并且在导光板319与棱镜片342之间产生的间隙C2中存在空气层,从而使导光板319与棱镜片342不易贴紧。平坦状部345以被夹于在第2方向上相邻的第1凸型柱面透镜346aA与第2凸型柱面透镜346aB之间的形式配置。
如以上说明的那样,根据本实施方式,出光反射部341和棱镜部343配置于导光板319的相反板面319c侧,而凸型双凸透镜部346配置于导光板319的光出射面319a侧,构成凸型双凸透镜部346的凸型柱面透镜346a包括相对低的第1凸型柱面透镜(第1柱面透镜)346aA和相对高的第2凸型柱面透镜(第2柱面透镜)346aB,在第1凸型柱面透镜346aA与棱镜片342之间空开间隙C2。这样,通过在多个凸型柱面透镜346a所包括的第1凸型柱面透镜346aA与棱镜片342之间空开间隙C2,棱镜片342不易贴紧到凸型双凸透镜部346。由此,能抑制该背光源装置312的出射光发生亮度不匀。
<实施方式5>
根据图36至图38说明本发明的实施方式5。在该实施方式5中,示出设置与上述实施方式3同样的凸型双凸透镜部446来代替上述实施方式2所记载的凹型双凸透镜部144。此外,对与上述实施方式2、3同样的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图36至图38所示,本实施方式的导光板419是在相反板面419c侧配置出光反射部441和棱镜部443并在光出射面419a侧配置凸型双凸透镜部446和平坦状部445而成的,表里的板面219a、219c中的各结构物的配置与上述实施方式3所记载的导光板219相反。这些出光反射部441、棱镜部443、凸型双凸透镜部446和平坦状部445除了导光板419中的表里的板面419a、419c的配置以外,为与上述实施方式3所记载的同样的构成。这样,导光板419的相反板面419c通过设置凸型双凸透镜部446而成为凹凸形状,由此,在沿着第2方向排列的多个凸型柱面透镜446a与未图示的反射片之间空开规定的间隙。
<实施方式6>
根据图39说明本发明的实施方式6。在该实施方式6中,示出从上述实施方式1变更了凹型双凸透镜部544和平坦状部545在第2方向上的占有比率的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图39所示,本实施方式的凹型双凸透镜部544构成为:光出射面519a中的凹型柱面透镜544a在第2方向上的占有比率在相反端面519d侧的端部为大致0%。平坦状部545在光出射面519a中在第2方向上的占有比率设为在相反端面519d侧的端部为大致100%。这种构成对于在导光板519的相反端面519d侧亮度更有可能不足的情况是特别有用的。
<实施方式7>
根据图40说明本发明的实施方式7。在该实施方式7中,示出从上述实施方式6变更了凹型双凸透镜部644和平坦状部645在第2方向上的占有比率的情况。此外,对与上述实施方式1、6同样的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图40所示,本实施方式的凹型双凸透镜部644构成为:光出射面619a中的凹型柱面透镜644a在第2方向上的占有比率在相反端面619d侧的端部为大致0%,而在光入射面619b侧的端部为大致100%。平坦状部645设为在光出射面619a中在第2方向上的占有比率在相反端面619d侧的端部为大致100%,而在光入射面619b侧的端部为大致0%。这种构成对与在导光板619的相反端面619d侧亮度更有可能不足并且在光入射面619b侧更有可能发生亮度不匀的情况是特别有用的。
<实施方式8>
根据图41说明本发明的实施方式8。在该实施方式8中,示出从上述实施方式7变更了凹型双凸透镜部744和平坦状部745在第2方向上的占有比率的情况。此外,对与上述实施方式1、7同样的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图41所示,本实施方式的凹型双凸透镜部744设为:光出射面719a中的凹型柱面透镜744a在第2方向上的占有比率随着在第1方向上远离光入射面719b而连续逐渐减少,在到达相反端面719d侧的端部跟前的阶段成为0%。因而,凹型双凸透镜部744在第1方向上的形成范围未遍及导光板719的整个长度,具体地说,设为从光入射面719b侧的端部至到达相反端面719d跟前的位置。而另一方面,平坦状部745设为在光出射面719a中在第2方向上的占有比率随着在第1方向上远离光入射面719b而连续逐渐增加,在到达相反端面719d侧的端部跟前的阶段达到100%。这种构成对在导光板719的相反端面719d侧亮度有可能进一步不足的情况是特别有用的。
<实施方式9>
根据图42说明本发明的实施方式9。在该实施方式9中,示出从上述实施方式1变更了凹型双凸透镜部844和平坦状部845在第2方向上的占有比率的变化的方法的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图42所示,本实施方式的凹型双凸透镜部844(凹型柱面透镜844a)和平坦状部845设置成规定各自的宽度的两侧缘SE在俯视时呈大致圆弧状。具体地说,凹型双凸透镜部844和平坦状部845的上述两侧缘SE形成为相对于将各侧缘SE的在第1方向上的两端位置彼此连接得到的假想线L(在图42中用双点划线图示出)而在凹状柱面透镜844a侧穿过。通过这种构成,也能与上述实施方式1同样很好地兼顾亮度的提高和亮度不匀的抑制。
<实施方式10>
根据图43说明本发明的实施方式10。在该实施方式10中,示出从上述实施方式1变更了凹型双凸透镜部944和平坦状部945在第2方向上的占有比率的变化方式的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图43所示,本实施方式的凹型双凸透镜部944(凹型柱面透镜944a)和平坦状部945设置成规定各自的宽度的两侧缘SE在俯视时呈大致圆弧状。具体地说,凹型双凸透镜部944和平坦状部945的上述两侧缘SE形成为相对于将各侧缘SE在第1方向上的两端位置彼此相连得到的假想线L(在图43中用双点划线图示出)而在平坦状部945穿过。通过这种构成,也能与上述实施方式1同样很好地兼顾亮度的提高和亮度不匀的抑制。
<实施方式11>
根据图44说明本发明的实施方式11。在该实施方式11中,示出从上述实施方式1变更了凹型双凸透镜部1044和平坦状部1045在第2方向上的占有比率的变化方式的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图44所示,本实施方式的凹型双凸透镜部1044(凹型柱面透镜1044a)和平坦状部1045的规定各自的宽度的两侧缘SE在俯视时呈两级倾斜状。具体地说,凹型双凸透镜部1044和平坦状部1045在光出射面1019a中在第2方向上的占有比率根据第1方向的位置而变化的变化率在中途被变更。由此,凹型双凸透镜部1044和平坦状部1045的上述两侧缘SE包括相对于第1方向的倾斜角度相对大的第1倾斜侧缘SE1和相对于第1方向的倾斜角度相对小的第2倾斜侧缘SE2。第1倾斜侧缘SE1与第2倾斜侧缘SE2的边界位置与第1方向上导光板1019的中央位置大致一致。通过这种构成,也能与上述实施方式1同样很好地兼顾亮度的提高和亮度不匀的抑制。
<实施方式12>
根据图45说明本发明的实施方式12。在该实施方式12中,示出从上述实施方式1变更了凹型双凸透镜部1144和平坦状部1145在第2方向上的占有比率的变化方式的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图45所示,本实施方式的凹型双凸透镜部1144和平坦状部1145的规定各自的宽度的两侧缘SE俯视时呈多级台阶状。凹型双凸透镜部1144设置成:导光板1119的光出射面1119a中的凹状柱面透镜1144a在第2方向上的占有比率随着在第1方向上远离光入射面1119b并接近相反端面1119d而阶梯性地逐渐减少。平坦状部1145设置成:上述占有比率随着在第1方向上远离光入射面1119b并接近相反端面1119d而阶梯性地逐渐增加。因而,凹型双凸透镜部1144和平坦状部1145的上述两侧缘SE为平行于第1方向的部分和平行于第2方向的部分交错相连的构成。在本实施方式中,凹型双凸透镜部1144和平坦状部1145设为各自的宽度尺寸以5级增减。通过这种构成,也能与上述实施方式1同样很好地兼顾亮度的提高和亮度不匀的抑制。
<实施方式13>
根据图46说明本发明的实施方式13。在该实施方式13中,示出在上述实施方式1的基础上以夹着导光板1219的形式配置2组具有LED1217的LED基板1218的情况。此外,对与上述实施方式1相同的结构、作用和效果,省略重复的说明。
如图46所示,本实施方式的具有LED1217的LED基板1218以在第1方向(X轴方向)上从两侧夹着导光板1219的形式配置有2组。在这种配置构成中,导光板1219的外周端面中的一对短边侧的端面分别为来自LED1217的光所入射的光入射面1219b,而一对长边侧的端面1219e分别为被设定为来自LED1217的光不直接入射的非入光侧面。此外,在图46中,用双点划线图示出LED1217和LED基板1218。
随着将LED基板1218设为上述那样的配置,设置于导光板1219的光出射面1219a的凹型双凸透镜部1244和平坦状部1245成为如下构成。即,凹型双凸透镜部1244设置成:在第1方向上的各光入射面1219b侧,在光出射面1219a的第2方向上凹型柱面透镜1244a占有比率相对高,而在第1方向上的中央侧,凹型柱面透镜1244a的上述占有比率相对低。而另一方面,平坦状部1245设置成:在第1方向上的各光入射面1219b侧,上述占有比率相对低,而在第1方向上的中央侧,上述占有比率相对高。
具体地说,在凹型双凸透镜部1244中,随着在第1方向上远离各光入射面1219b并在第1方向上接近中央部(离各光入射面1219b最远的部分),光出射面1219a中的凹型柱面透镜1244a在第2方向上的占有比率(宽度尺寸)连续逐渐减少,相反地,随着在第1方向上远离中央部并接近各光入射面1219b,上述占有比率连续逐渐增加。在导光板1219的第1方向上的各光入射面1219b侧的端部(端位置),凹型柱面透镜1244a的上述占有比率最大,例如是70%~90%左右,而在第1方向上的中央部,上述占有比率最小,例如是10%~30%左右。而另一方面,平坦状部1245随着在第1方向上远离各光入射面1219b并在第1方向上接近中央部,上述占有比率连续逐渐增加,相反地,随着在第1方向上远离中央部并接近各光入射面1219b,上述占有比率连续逐渐减少。在导光板1219的第1方向上的各光入射面1219b侧的端部,平坦状部1245的上述占有比率最小,例如是10%~30%左右,而在第1方向上的中央部,上述占有比率最大,例如是70%~90%左右。凹型双凸透镜部1244和平坦状部1245的上述占有比率的变化率彼此相同。通过这种构成,也能与上述实施方式1同样很好地兼顾亮度的提高和亮度不匀的抑制。
<其它实施方式>
本发明不限于通过上述记述和附图说明的实施方式,例如下面的实施方式也包含在本发明的技术范围中。
(1)除了上述各实施方式以外,能适当地变更在导光板的相反板面或者光出射面的第2方向上凹型柱面透镜或者凸型柱面透镜的占有比率的具体的值。例如能将上述占有比率设为在第1方向上的光入射面侧的端部为90%~100%的范围或者为50%~70%的范围,在第1方向上的相反端面侧的端部为0%~10%的范围或者为30%~50%的范围。另外,关于在导光板的相反板面的第1方向上的中央部的第2方向上的占有比率,凹型柱面透镜或者凸型柱面透镜的上述占有比率与平坦状部的上述占有比率也可以是相互不同的大小。
(2)除了上述各实施方式以外,能适当地变更导光板的相反板面或者光出射面的第2方向上的平坦状部的占有比率的具体的值。例如能将上述占有比率设为在第1方向上的光入射面侧的端部为0%~10%的范围或者为30%~50%的范围,在第1方向上的相反端面侧的端部为90%~100%的范围或者为50%~70%的范围。
(3)除了上述各实施方式以外,关于在导光板的光出射面或者相反板面的第1方向上的中央部的第2方向上的占有比率,凹型柱面透镜或者凸型柱面透镜的上述占有比率与平坦状部的上述占有比率可以是相互不同的大小。在该情况下,上述占有比率彼此成为相等的位置会相对于在第1方向上的中央部而向光入射面侧和相反端面侧中的任一方偏离。
(4)在上述各实施方式中,示出了平坦状部与凹型柱面透镜或者凸型柱面透镜以在第2方向上交错地重复排列的形式配置的情况,但也能设为在第2方向上多个凹型柱面透镜或者凸型柱面透镜连续排列的配置,并且平坦状部设为夹于在第2方向上相邻的多个凹型柱面透镜群或者凸型柱面透镜群之间的配置。
(5)在上述各实施方式中,示出了在导光板的相反板面或者光出射面设有平坦状部的情况,但在各实施方式所记载的构成中,也能在导光板的相反板面和光出射面分别设置平坦状部。在该情况下,只要以使平坦状部介于构成棱镜部并且沿着第2方向排列的多个单位棱镜之间的形式配置即可。
(6)在上述各实施方式中,示出了构成棱镜部的单位棱镜的截面形状为等腰三角形的情况,但单位棱镜的截面形状能设为例如全部边的长度不同的不等边三角形或直角三角形等。
(7)除了上述各实施方式以外,能适当地变更构成棱镜部的单位棱镜的顶角、高度尺寸、宽度尺寸、在第2方向上的排列间隔等具体的值。同样能适当地变更构成棱镜片的出光侧单位棱镜的顶角、高度尺寸、宽度尺寸、在第2方向上的排列间隔等具体的值。
(8)除了上述各实施方式以外,能适当地变更构成凸型双凸透镜部或者凹型双凸透镜部的凸型柱面透镜或者凹型柱面透镜的切线角、高度尺寸、宽度尺寸、在第2方向上的排列间隔等具体的值。
(9)在上述各实施方式中,示出了出光反射部和棱镜部与导光板的相反板面或者光出射面设置为一体的构成,但也能采用如下构成:将出光反射部和棱镜部设为独立于导光板的独立部件,将该作为独立部件的出光反射部和棱镜部以重叠的形式配置于导光板的相反板面或者光出射面。在该情况下,优选将形成作为独立部件的出光反射部和棱镜部的材料的折射率设为与形成导光板的材料的折射率相同。而且,优选将形成作为独立部件的出光反射部和棱镜部的材料设为与形成导光板的材料相同。
(10)在上述各实施方式中,示出了凸型双凸透镜部或者凹型双凸透镜部和平坦状部与导光板的光出射面或者相反板面设置为一体的构成,但也能采用如下构成:将凸型双凸透镜部或者凹型双凸透镜部和平坦状部设为独立于导光板的独立部件,将该作为独立部件的凸型双凸透镜部或者凹型双凸透镜部和平坦状部以重叠的形式配置于导光板的光出射面或者相反板面。在该情况下,优选将形成作为独立部件的凸型双凸透镜部或者凹型双凸透镜部和平坦状部的材料的折射率设为与形成导光板的材料的折射率相同。而且,优选将形成作为独立部件的凸型双凸透镜部或者凹型双凸透镜部和平坦状部的材料设为与形成导光板的材料相同。
(11)还能将上述实施方式6至实施方式13中的任一个所记载的构成与实施方式2至实施方式5中的任一个所记载的构成进行组合。
(12)在上述各实施方式中,示出了反射片为对光进行镜面反射的类型的情况,但也可以将反射片设为对光进行漫反射的类型。
(13)在上述各实施方式中,示出了光学片仅包括1个棱镜片的构成,但也能追加其它种类的光学片(例如扩散片或反射型偏振片等)。另外,还能将棱镜片设为多个。
(14)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,但沿着导光板的光入射面排列2个以上的LED基板的配置构成也包括在本发明中。
(15)在上述实施方式4中,示出了第1凸型柱面透镜与第2凸型柱面透镜的截面形状为相似形状的构成,但第1凸型柱面透镜与第2凸型柱面透镜的截面形状为非相似形状的构成也包括在本发明中。具体地说,也可以设定为第1凸型柱面透镜的切线角或曲率与第2凸型柱面透镜的切线角或曲率不同。
(16)在上述实施方式4中,示出了凸型双凸透镜部包括高度尺寸不同的2种凸型柱面透镜的情况,但凸型双凸透镜部也能包括高度尺寸相互不同的3种以上的凸型柱面透镜。
(17)作为上述实施方式4的变形例,还能将第2凸型柱面透镜的顶部设为圆的形状。这样,能得到不易对棱镜片的里侧的板面造成划痕等的效果。
(18)在上述实施方式11中,例示了规定凹型柱面透镜和平坦状部的宽度的两侧缘在俯视时呈2级倾斜状的情况,但也能设为上述两侧缘在俯视时以3级以上的多级呈倾斜状的构成。
(19)在上述实施方式12中,例示了凹型柱面透镜和平坦状部的宽度尺寸根据在第1方向上的位置而以5级增减的情况,但也可以设为上述宽度尺寸根据在第1方向上的位置而以4级以下或者6级以上增减的构成。
(20)在上述各实施方式(实施方式13除外)中,示出了将导光板的短边侧的一端面作为光入射面,将LED基板与该光入射面配置为相对状的构成,但将导光板的长边侧的一端面设为光入射面,将LED基板与该光入射面配置为相对状的构成也包括在本发明中。在该情况下,只要使出光侧单位棱镜、单位棱镜和凸型柱面透镜(凹型柱面透镜)的延伸方向与导光板的短边方向一致,使出光侧单位棱镜、单位棱镜和凸型柱面透镜(凹型柱面透镜)的宽度方向(排列方向)与导光板的长边方向一致即可。
(21)作为上述实施方式13的变形例,将导光板的长边侧的一对端面分别设为光入射面,将一对LED基板与各光入射面分别配置为相对状的构成也包括在本发明中。
(22)在上述各实施方式中,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,导光板无需是完全的方形,也可以是外周端部的一部分被切去的构成。
(23)在上述各实施方式中,示出了使用顶面发光型的LED的情况,但在使用与相对于LED基板的安装面相邻的侧面为发光面的侧面发光型的LED的装置中也能应用本发明。
(24)在上述各实施方式中,作为触摸面板的触摸面板图案例示了投影型静电电容方式,除此以外,在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类型的装置中也能应用本发明。
(25)例如还能使用具有视差屏障图案的视差屏障面板(开关液晶面板)来代替上述各实施方式所记载的触摸面板,上述视差屏障图案用于通过视差将在液晶面板的显示面中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,还能并用上述视差屏障面板和触摸面板。
(26)还能在上述(25)所记载的视差屏障面板中形成触摸面板图案,使视差屏障面板兼有触摸面板功能。
(27)在上述各实施方式中,例示了将在液晶显示装置中使用的液晶面板的画面尺寸设为5英寸左右的情况,但也能将液晶面板的具体的画面尺寸适当地变更为5英寸以外。
(28)在上述各实施方式中,例示了将液晶面板具有的彩色滤光片的着色部设为R、G、B的3色,但也能将着色部设为4色以上。
(29)在上述各实施方式中,示出了将LED用作光源,但也能使用有机EL等其它光源。
(30)在上述各实施方式中,示出了框架由金属制成,但也能将框架设为由合成树脂制成。
(31)在上述各实施方式中,示出了使用实施了化学强化处理的强化玻璃作为罩面板的情况,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。
(32)在上述各实施方式中,示出了将强化玻璃用作罩面板,但当然也能使用强化玻璃以外的通常的玻璃材料(非强化玻璃)或合成树脂材料。
(33)在上述各实施方式中,示出了在液晶显示装置中使用罩面板的情况,但也能省略罩面板。同样还能省略触摸面板。另外,除此以外,能根据需要适当地省略液晶显示装置的各构成部件。
(34)在上述各实施方式中,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、312:背光源装置(照明装置);17、1217:LED(光源);19、119、219、319、419、519、619、719、1019、1119、1219:导光板;19a、119a、219a、319a、419a、519a、619a、719a、1019a、1119a、1219a:光出射面;19b、119b、619b、719b、1119b、1219b:光入射面;19c、119c、319c、419c:相反板面;40、140、340:反射片(反射构件);40a、140a、340a:反射面;41、141、341、441:出光反射部;41a:单位反射部、42、142、342:棱镜片(出光侧各向异性聚光部);42a:出光侧单位棱镜(出光侧单位聚光部);43、143、343、443:棱镜部;43a:单位棱镜;44、144、544、644、744、844、944、1044、1144、1244:凹型双凸透镜部(双凸透镜部);44a、144a、544a、644a、744a、844a、944a、1044a、1144a、1244a:凹型柱面透镜(柱面透镜);45、145、245、345、445、545、645、745、845、945、1045、1145、1245:平坦状部;46、346、446:凸型双凸透镜部(双凸透镜部);46a、346a、446a:凸型柱面透镜(柱面透镜);346aA:第1凸型柱面透镜(第1柱面透镜);346aB:第2凸型柱面透镜(第2柱面透镜);θv2:顶角;C1:间隙;C2:间隙。
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,其外周端面中的呈对边的一对端面中的至少任一方为从上述光源发出的光所入射的光入射面,并且一个板面为使光出射的光出射面,而且另一个板面为相反板面;
出光侧各向异性聚光部,其相对于上述导光板配置于出光侧,是将沿着第1方向延伸的出光侧单位聚光部以沿着第2方向排列多个的形式配置而成的,上述第1方向是沿着上述导光板的上述外周端面中的呈对边并且不包含上述光入射面的一对端面的方向,上述第2方向是沿着上述导光板的上述外周端面中的包含上述光入射面的上述一对端面的方向;
出光反射部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的一侧,并且用于反射在上述导光板内传播的光而促进该光从上述光出射面出射,是将沿着上述第2方向延伸的单位反射部以沿着上述第1方向空开间隔排列多个的形式配置而成的;
棱镜部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的一侧,是将沿着上述第1方向延伸的单位棱镜以沿着上述第2方向排列多个的形式配置而成的;
双凸透镜部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的另一侧,是将沿着上述第1方向延伸的柱面透镜以沿着上述第2方向排列多个的形式配置而成的,并且构成为在上述第1方向上离上述光入射面近的一侧上述柱面透镜在上述第2方向上的占有比率相对高,而在离上述光入射面远的一侧上述柱面透镜在上述第2方向上的占有比率相对低;以及
平坦状部,其配置于上述导光板的上述光出射面侧和上述相反板面侧中的另一侧,并且沿着上述第1方向和上述第2方向是平坦的,在上述第2方向上以与上述柱面透镜相邻的形式配置,并且在上述第1方向上离上述光入射面近的一侧在上述第2方向上的占有比率相对低,而在离上述光入射面远的一侧在上述第2方向上的占有比率相对高,
上述单位棱镜的沿着第2方向截断的截面形状为三角形,上述出光反射部的上述单位反射部通过将构成上述棱镜部的上述单位棱镜中的顶部侧局部切去而形成为沿着上述第2方向开口的形态。
2.根据权利要求1所述的照明装置,
上述出光反射部和上述棱镜部配置于上述导光板的上述相反板面侧,而上述双凸透镜部配置于上述导光板的上述光出射面侧。
3.根据权利要求2所述的照明装置,
上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为90°~100°的范围。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的照明装置,
上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为100°。
5.根据权利要求2所述的照明装置,
上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为120°~160°的范围。
6.根据权利要求2或权利要求5所述的照明装置,
上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为133°~140°的范围。
7.根据权利要求1所述的照明装置,
具备反射构件,上述反射构件以与上述导光板的上述相反板面相对的形式配置并且具有使光反射的反射面,
上述出光反射部和上述棱镜部配置于上述导光板的上述光出射面侧,而上述双凸透镜部配置于上述导光板的上述相反板面侧。
8.根据权利要求7所述的照明装置,
上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为135°~155°的范围。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的照明装置,
上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为150°。
10.根据权利要求7所述的照明装置,
上述棱镜部的上述单位棱镜的顶角设为110°。
11.根据权利要求1至权利要求10中的任一项所述的照明装置,
上述双凸透镜部的上述柱面透镜设为呈凹型。
12.根据权利要求1至权利要求10中的任一项所述的照明装置,
上述双凸透镜部的上述柱面透镜设为呈凸型。
13.根据权利要求12所述的照明装置,
上述出光反射部和上述棱镜部配置于上述导光板的上述相反板面侧,而上述双凸透镜部配置于上述导光板的上述光出射面侧,
构成上述双凸透镜部的上述柱面透镜包括相对低的第1柱面透镜和相对高的第2柱面透镜,
在上述第1柱面透镜与上述出光侧各向异性聚光部之间空开有间隙。
14.根据权利要求1至权利要求13中的任一项所述的照明装置,
上述双凸透镜部和上述平坦状部设置成:随着在上述第1方向上远离上述光入射面,上述柱面透镜在上述第2方向上的占有比率连续逐渐减少,而上述平坦状部在上述第2方向上的占有比率连续逐渐增加。
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中的任一项所述的照明装置;以及利用来自上述照明装置的光进行显示的显示面板。
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