TWI464459B - A light control board, a surface light source device, and a transmission type image display device - Google Patents

A light control board, a surface light source device, and a transmission type image display device Download PDF

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Description

光控制板，面光源裝置及透過型影像顯示裝置
本發明係關於光控制板，面光源裝置及透過型影像顯示裝置。
在液晶顯示裝置等透過型影像顯示裝置，作為液晶顯示部的輸出背光之光源之一例使用著直下型面光源裝置。作為典型的面光源裝置，利用在稱為光擴散板之光控制板的背面側排列了複數光源者。在這樣的面光源裝置，藉由增加配置的光源數可以容易使發光面高亮度化，相反地會有亮度均勻度很低的問題。特別是在光源的正上方附近亮度變高所以會有週期性的發光不均勻性之問題，隨著面光源裝置的薄型化、或低耗電量化之光源數削減而使得前數周期性的發光不均勻性問題變得更為嚴重。
在此，為了確保亮度均勻性，例如在日本特開平6-273760號公報(專利文獻1)，在作為光控制板之一例之光擴散板上對應於與光源之距離而形成光量補正圖案。同樣地，在日本特開2004-127680號公報(專利文獻2)，藉由在光擴散板的光源側面之光源正上方附近之一部分設置剖面為鋸齒狀的稜鏡，散射光量多的光源正上方附近的光。
但是，如專利文獻1之光量補正圖案以及專利文獻2之剖面鋸齒狀稜鏡那樣，在與光源位置之距離具有依存關係的背光構成，會隨著稱為光擴散板之光控制板的位置偏移或者熱導致的變形等，而使得亮度均勻性惡化。
在此，本發明，目的在於提供可以更安定而抑制發光不均勻性的光控制板、面光源裝置及利用該面光源裝置的透過型影像顯示裝置。
相關於本發明之光控制板，係由第1面入射的光可以由位置在與第1面相反側的第2面射出的光控制板，其特徵為：延伸於第1方向，同時在正交於前述第1方向的第2方向上並列配置的複數凸狀部被形成於第2面，於凸狀部之正交於第1方向之剖面，以第2方向之通過前述剖面的兩端之軸線為x軸，於x軸上通過前述兩端的中心正交於x軸的軸為z軸時，於前述剖面之凸狀部的輪廓形狀滿足下列式(1)之z(x)所表示之光控制板，
0.95×z0 (x)≦z(x)≦1.05×z0 (x)‧‧‧(1)
其中，於前述式(1)，
(式(2)中，wa 為前述凸狀部之x軸方向的長度，ha =0.525wa 、ka =-0.4)。
在此構成，凸狀部具有以前述z(x)所表示的剖面形狀，所以可更安定地減低由本發明的光控制板所射出的光之發光不均勻性。
相關於本發明之面光源裝置，具備相關於本發明之光控制板，及相互離間地被配置，對光控制板之第1面供給光的複數光源。
此面光源裝置，具備相關於本發明之光控制板，所以可更安定地減低由光控制板射出的光之發光不均勻性。
相關於本發明之透過型影像顯示裝置，具備：相關於本發明之光控制板，及相互離間地被配置，對此光控制板的第1面供給光的複數光源、以及藉由從複數光源輸出而通過光擴散板的光來照明而顯示影像的透過型影像顯示部。
在此透過型影像顯示裝置，具備相關於本發明之光控制板，所以能夠以安定而使發光不均勻性被抑制的光來照明透過型影像顯示部。因而，可以安定而顯示發光不均勻性方面優異的影像。
根據本發明，可以提供可更安定而抑制發光不均勻性的光控制板以及包含該光控制板之面光源裝置及透過型影像顯示裝置。
以下，參照圖面說明本發明之光控制板、面光源裝置及透過型影像顯示裝置之實施型態。又，於圖面之說明對同一要素賦予同一符號，省略重複說明。此外，圖面之尺寸比率，未必與所說明的一致。
圖1係模式顯示相關於本發明之透過型影像顯示裝置之一實施型態之構成之剖面圖。圖1顯示分解顯示透過型影像顯示裝置。圖2係圖1所示之透過型影像顯示裝置所包含的面光源裝置具有的光擴散板(光控制板)之擴大圖。
作為透過型影像顯示部10，例如可以舉出於液晶胞11的兩面被配置直線偏光板12、13的液晶顯示面板。在此場合，透過型影像顯示裝置1為液晶顯示裝置(或者液晶電視)。液晶胞11、偏光板12、13可以使用從前的液晶顯示裝置等之透過型影像顯示裝置所使用者。作為液晶胞11例如可以例示TFT型、STN型等公知之液晶胞。
面光源裝置20，係所謂直下型面光源裝置20，具有包含被並列配置的複數光源31之光源部30。各光源31，係在正交於複數光源31的排列方向的方向上延伸的線狀光源，例如為螢光燈(冷陰極線燈)之類的直管狀之光源。複數之光源31係以各光源31的中心軸線位於同一平面P1內的方式隔開間隔而配置的，當鄰接的2個光源31，31之中心軸線間的距離為L的場合，距離L例如為10mm～150mm。此處，光源31為線狀，使用LED那樣的點光源等亦為可能。又，圖1所示的平面P1係為了說明上的方便而假設之平面。
複數之光源31，如圖1所示，最好被配置於燈箱32內，燈箱32的內面32a，最好被形成為光反射面。藉此，由各光源31輸出的光確實地被輸出至透過型影像顯示部10側，所以可以有效率地利用來自各光源31的光。在本實施型態，光源部30，係以具有前述較佳的構成的燈箱32者來進行說明。
面光源裝置20，係於光源部30之前面側(圖1中為上側)，亦即透過型影像顯示部10側具有對光源31隔開配置的作為光控制板之光擴散板40。如後述般，前述光擴散板40與複數光源31之間的間隔距離為D的場合，間隔距離D例如為3mm～50mm。在面光源裝置20，為了謀求薄型化，以L/D為2以上，較佳者為L/D為2.5以上的方式，選擇鄰接的2個光源31，31間的距離L以及間隔距離D。
光擴散板40，係以不把各光源31之像投影至透過型影像顯示部10的方式，而是使來自光源部30的光，亦即來自各光源31的直接光及以燈箱32的內面32a反射的反射光朝向透過型影像顯示部10擴散照射之用者。光擴散板40的厚度d1 例示約為2mm。
光擴散板40係由透明材料所構成。透明材料的折射率通常為1.56～1.62，作為透明材料可以例示透明樹脂材料、透明玻璃材料。此外，作為透明樹脂材料，例示了聚碳酸酯樹脂(折射率：1.59)、MS樹脂(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合樹脂)(折射率：1.56～1.59)、聚苯乙烯樹脂(折射率：1.59)等，由成本方面及吸濕率低的觀點來看，以聚苯乙烯樹脂為佳。
作為透明材料使用透明樹脂材料的場合，也可以於此透明樹脂材料添加紫外線吸收劑、帶電防止劑、氧化防止劑、加工安定劑、難燃劑、滑劑等添加劑。這些添加劑可分別單獨使用，或組合2種以上使用。
作為紫外線吸收劑，例如可舉出苯並***(benzotriazole)系紫外線吸收劑、苯甲酮(benzophenone)系紫外線吸收劑、氰基丙烯酸酯(cyanoacrylate)系紫外線吸收劑、丙二酸酯系紫外線吸收劑、草醯二苯胺系紫外線吸收劑、三氮六環系紫外線吸收劑等，較佳者為苯並***系紫外線吸收劑、三氮六環系紫外線吸收劑。
透明樹脂材料通常不添加作為添加劑之光擴散劑，但在本發明只要不是顯著有害於效果的程度之量，亦可添加使用光擴散劑。
如圖1及圖2所示，光擴散板40，於光源部30側具有幾乎平坦的第1面40a，同時於透過型影像顯示部10側具有第2面40b。於第2面40b，被形成複數的凸狀部41。在被形成這樣的凸狀部41的光擴散板40，厚度d1 ，係凸狀部41的頂部與第1面40a之間的距離。
如圖2所示，各凸狀部41，係延伸於一方向的線狀的光學元件。複數之凸狀部41，被並列配置於與其延伸方向約略正交的方向上。複數之凸狀部41，跨光擴散板40之一方側面(40c)至另一方側面(40d)為止之全面(參照圖1)被形成為很密。
正交於各凸狀部41之延伸方向的剖面形狀在複數之凸狀部41間為約略相同。又，以使隔開距離D及鄰接的2光源31，31間之距離L之比L/D為滿足2以上，較佳者為2.5以上的條件的方式選擇隔開距離D及距離L，如同前面所述。
圖3係顯示正交於凸狀部的延伸方向的剖面形狀之一例之圖，係擴大顯示一個凸狀部。使用如圖3所示地設定的局部的xz座標系來說明凸狀部41的剖面形狀。構成xz座標系的x軸係平行於複數凸狀部41的排列方向(第2方向)的軸線，z軸為平行於板厚方向(正交於第1及第2方向的方向)的軸線。
於此xz座標系的xz面，兩端41a，41a係位於x軸上，頂部41b位於z軸上，凸狀部41之剖面形狀具有對z軸為對稱的輪廓線。
此輪廓線係以滿足以下式(3)之z(x)來表示。
0.95×z0 (x)≦z(x)≦1.05×z0 (x)‧‧‧(3)
其中，於前述式(3)，
式(4)中，wa 為凸狀部41之x軸方向的長度，ha =0.525wa 、ka =-0.4。ha 對應於以z0 (x)表示凸狀部41的形狀的場合之凸狀部41的兩端41a，41a間之z軸方向的最大高度。在圖3，例示滿足式(3)的範圍內使z0 (x)在z方向僅伸縮特定倍(例如1倍)的形狀。
於式(3)，z(x)如圖4所示，在對某個寬幅wa 決定z0 (x)時，只要是通過在以0.95z0 (x)表示的輪廓線與以1.05z0 (x)表示的輪廓線之間的區域之輪廓線即可。
凸狀部41的寬幅wa ，因凸狀部41的成形很容易，通常在40μm以上，較佳者為250μm以上，被組入面光源裝置20或透過型影像顯示裝置1時，由於凸狀部41的模樣不容易由肉眼來確認，所以通常在800μm以下，較佳者為450μm以下。作為寬幅wa ，具體而言可例示wa =410μm、wa =400μm及wa =325μm，但wa 之值不以此為限。
光擴散板40，亦可為以單獨的透明材料構成的單層板，亦可為互異的透明材料所構成的層被層積而成的構造之多層板。光擴散板40為多層板的場合，光擴散板40的單面或雙面，通常為被形成10μm～200μm、較佳者為20μm～100μm厚之表皮層，作為構成此表皮層的透明樹脂材料最好是使用被添加紫外線吸收劑者。藉由相關的構成，可以防止由於光源或來自外部的光所含的紫外線導致光擴散板40的劣化，特別是作為光源使用螢光管等的場合，可以防止來自螢光管的紫外線導致之劣化，所以於第1面40a被形成表皮層為較佳，此時於第2面未被形成表皮層者由成本方面來看是更佳的。作為構成表皮層的透明樹脂材料使用被添加紫外線吸收劑者的場合，其含量以透明樹脂材料為基準通常為0.5質量%～5質量%，較佳為1質量%～2.5質量%。
光擴散板40，例如可以藉由從透明材料削出的方法來製造。此外，作為透明材料使用透明樹脂材料的場合，例如可以藉由射出成形法、押出成形法、沖壓成形法等方法來製造。
光擴散板40，於單面或雙面被塗佈防帶電劑亦可。藉由塗佈防帶電劑，可以防止由於靜電而使塵埃附著等，防止由於塵埃的附著而導致光線透過率的降低。
在包含光擴散板40之面光源裝置20及透過型影像顯示裝置1，由光源部30的各光源31所輸出的光，直接或者在燈箱32的內面32a反射而入射至光擴散板40。入射至光擴散板40的光，由第2面40b朝向透過型影像顯示部10照射。此時，因為在光擴散板40的第2面40b，被形成複數凸狀部41，所以光變成透過凸狀部41射出。凸狀部41，具有以前述z(x)表示的剖面形狀，所以因應於光的通過位置(射出位置)，光被折射至種種方向。藉由這樣的擴散作用，來自光源31的光被擴散，產生面狀的光，同時光源31的影像不會被投影於透過型影像顯示部10。
在具備此光擴散板40的面光源裝置20，可以輸出發光不均勻性被抑制的光。進而，在面光源裝置20，對於L/D的變化，亮度均齊度的改變也被抑制。
接著，在包含光據散板40的透過型影像顯示裝置1，發光不均勻性被抑制的光可以照明透過型影像顯示部10，所以可謀求顯示品質的提高。
以上，針對本發明之實施型態加以說明，但本發明並不限於這些實施型態。例如，以光擴散板40來說明光控制板，但本發明不以此為限，只要是由複數光源輸出的光之調整平行於被配置複數光源的平面之平面內的亮度均勻性的光學零件即可。例如，光控制板，可以是在透明材料所構成的板之光的射出側，具有複數前述之凸狀部，而為稜鏡片或透鏡片等光學薄片或光學膜之亮度調整板。進而，於鄰接的凸狀部41的剖面形狀之端41a於凸狀部41的排列方向重疊，但於光擴散板40的剖面形狀，可以出現平坦部(例如由於製造誤差而產生的程度者)。
此外，在到目前為止的說明，具有光源部30的複數光源31，係隔著間隔L而幾乎等間隔地被配置的，但鄰接的2光源31，31間的距離亦可不同。在此場合，可以使用鄰接的2光源31，31間的間隔的平均距離Lm ，來定義光源31間的距離，及光源31與光控制板之間的距離之比。
在以上之說明，例示光擴散板40係使用一枚之例，但面光源裝置20亦可使用2枚以上，較佳者為具備重合3枚～4枚光擴散板40的狀態。2枚以上的光擴散板40，係以其第1面40a成為光源30側的方式被重合。此外，光擴散板40之中之至少2枚，最好是與在光擴散板40的凸狀部41的延伸方向(第1方向)相互正交。
[產業上利用可能性]
根據本發明，可以提供可更安定而抑制發光不均勻性的光控制板以及包含該光控制板之面光源裝置及透過型影像顯示裝置。
1．．．透過型影像顯示裝置
10．．．透過型影像顯示部
20．．．面光源裝置
30．．．光源部
31．．．光源
40．．．光擴散板(光控制板)
40a．．．第1面
40b．．．第2面
41c、41d．．．一對之側面
41．．．凸狀部
41a．．．凸狀部之端
41b．．．凸狀部之頂部
圖1係模式顯示相關於本發明之透過型影像顯示裝置之一實施型態之構成之剖面圖。
圖2係使用於圖1所示之透過型影像顯示裝置的光擴散板(光控制板)之剖面圖。
圖3係顯示光擴散板(光擴散板)具有的凸狀部的剖面形狀之圖。
圖4係顯示顯示凸狀部的剖面形狀的輪廓線所滿足之條件之圖。
31．．．光源
40．．．光擴散板(光控制板)
40a．．．第1面
41．．．凸狀部
41a．．．凸狀部之端
wa ．．．凸狀部41之x軸方向的長度
D．．．複數光源31之間的間隔距離
L．．．中心軸線間的距離

Claims (3)

  1. 一種光控制板，係為由第1面入射的光可以由位置在與前述第1面相反側的第2面射出，其特徵係為：延伸於第1方向同時在正交於前述第1方向的第2方向上並列配置的複數凸狀部，形成於前述第2面，於與前述凸狀部之前述第1方向正交之剖面處，以通過前述第2方向之前述剖面的兩端軸線作為為x軸，而於前述x軸上通過前述兩端的中心並正交於前述x軸的軸線作為z軸時，於前述剖面將前述凸狀部的輪廓形狀以滿足下列式(1)之z(x)所表示之光控制板，0.95×z0 (x)≦z(x)≦1.05×z0 (x)‧‧‧(1)其中，於前述式(1)， 式(2)中，wa 為前述凸狀部之x軸方向的長度，ha =0.525wa 、ka =-0.4。
  2. 一種面光源裝置，其特徵係具備：如申請專利範圍第1項所記載之光控制板；及相互離間地被配置，對前述光控制板之前述第1面供給光的複數光源。
  3. 一種透過型影像顯示裝置，其特徵係具備：如申請專利範圍第1項所記載之光控制板；及相互離間地被配置，對前述光控制板的前述第1面供給光的複數光源；以及藉由從複數之前述光源輸出而通過前述光控制板的光來照明而顯示影像的透過型影像顯示部。
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