专利名称：光控制板、面光源装置以及透射型图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光控制板、面光源装置以及透射型图像显示装置。
背景技术：
在液晶显示装置等透射型图像显示装置中，作为输出液晶显示部的背光的光源之 一例使用直下式面光源装置。作为典型的面光源装置，利用在光漫射板之类的光控制板的 背面侧排列有多个光源的装置。在这种面光源装置中，能够通过增加所配置的光源数而使 发光面容易提高亮度，但另一方面却存在亮度均勻度较低之类的问题。特别是，因在光源正 上方附近的亮度变高而发生的周期性亮度不均就是问题，而因面光源装置的薄型化、或者 为了降低耗电的光源数的削减使得上述周期性亮度不均成为更大的问题。因而，为了确保亮度均勻度，例如在JP特开平6-273760号公报(专利文献1)中， 在作为光控制板之一例的光漫射板上对应于与光源的距离而形成有光量修正图案。同样， 在JP特开2004-127680号公报(专利文献2)中，通过在光漫射板的光源侧面的光源正上 方附近的一部分设置截面呈锯齿状的棱镜，来分散光量较多的光源正上方附近的光。但是，在如专利文献1的光量修正图案以及专利文献2的截面呈锯齿状的棱镜那 样，使其对于与光源位置的距离持有依赖关系的背光构成中，因光漫射板之类的光控制板 的错位及发热所引起的变形等，而导致亮度均勻度恶化。因而，本发明的目的在于，提供一种能够更稳定地抑制亮度不均的光控制板、包含 该光控制板的面光源装置以及透射型图像显示装置。本发明涉及的光控制板是一种使从第一面入射的光能够从位于与第一面相反侧 的第二面出射的光控制板，其中，在第二面上形成有沿第一方向延伸且在与第一方向正交 的第二方向上并列配置的多个凸状部，当在凸状部与第一方向正交的截面上，设通过该凸 状部在上述第二方向上的两端的轴线为X轴，设在X轴上通过两端的中心并与X轴正交 的轴线为Z轴，并设凸状部的X轴方向的长度为wa时，在上述截面上凸状部的轮廓形状 在-0. 475wa彡χ彡0. 475wa的范围内，可由满足式(1)的ζ (χ)来表示，ζΒ (χ) -0. Olwa ^ ζ (χ)彡 ζΒ (χ) +0. Olwa. . . (1)其中，在式⑴中ζΒ (χ) = z0 (x) Xr(r是大于等于0. 95且小于等于1. 05的常数)， Z0(X)用式⑵来表示。(式(2)中，ha是大于等于0.27wa且小于等于1.02wa的常数，ka是大于等于-0.38
发明内容
Sha —在这一构成中，由于凸状部具有上述Z(X)所表示的截面形状，所以能够更稳定地 降低从光控制板出射的光的亮度不均。本发明涉及的面光源装置具备本发明涉及的光控制板；相互间隔开进行配置， 并对光控制板的第一面供给光的多个光源。该面光源装置由于具备本发明涉及的光控制板，所以能够更稳定地降低从光控制 板出射的光的亮度不均。本发明涉及的透射型图像显示装置具备本发明涉及的光控制板；相互间隔开进 行配置，并对光控制板的第一面供给光的多个光源；以及由从多个光源输出并通过光控制 板的光来进行照明以显示图像的透射型图像显示部。在该透射型图像显示装置中，由于具备本发明涉及的光控制板，所以能够用稳定 地抑制了亮度不均的光来照明透射型图像显示部。因而，可以稳定地显示没有亮度不均的 图像。
图1是示意性地表示本发明涉及的透射型图像显示装置一实施方式之构成的截 面图。图2是图1所示的透射型图像显示装置上所用的光漫射板之放大图。图3是表示与凸状部的延伸方向正交的截面形状之一例的图。图4是示出表示图3所示的凸状部截面形状的轮廓线之容许变动幅度的图。图5是表示来自凸状部的输出光的希望强度分布的图。图6是表示强度分布的测定方法之一例的图。图7是表示用于凸状部设计的模拟模型的图。图8是表示凸状部设计之一工序的图。图9是表示邻接的两个光源间的强度分布之一例的图。图10是表示邻接的两个光源间的强度分布之他例的图。图11是表示邻接的两个光源间的强度分布之其他例的图。图12是表示与凸状部的延伸方向正交的截面形状之一例的图。图13是示出表示图12所示的凸状部截面形状的轮廓线满足的条件的图。图14是表示图12所示的凸状部的形状例1的Ztl(X)的图。图15是表示形状例1的轮廓线满足的条件的图。图16是表示图12所示的凸状部的形状例2的Ztl(X)的图。图17是表示形状例2的轮廓线满足的条件的图。图18是表示与凸状部的延伸方向正交的截面形状之他例的图。图19是示出表示图18所示的凸状部截面形状的轮廓线满足的条件的图。图20是表示图18所示的凸状部的形状例3的Ztl(X)的图。图21是表示形状例3的轮廓线满足的条件的图。图22是表示图18所示的凸状部的形状例4的Ztl(X)的图。图23是表示形状例4的轮廓线满足的条件的图。
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图63是表示实施例15中模拟2之结果的图。图64是表示基于实施例15中模拟3之结果的强度分布的图。图65是表示实施例16中模拟1之结果的图。图66是表示实施例16中模拟2之结果的图。图67是表示基于实施例16中模拟3之结果的强度分布的图。图68是表示实施例17中模拟1之结果的图。图69是表示实施例17中模拟2之结果的图。图70是表示基于实施例17中模拟3之结果的强度分布的图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的光控制板、面光源装置以及透射型图像显示装置之实 施方式进行说明。此外，在附图的说明中对相同要素附加相同附图标记，并省略重复说明。 另外，附图的尺寸比率不一定与说明中的相一致。(第一实施方式)图1是示意性地表示本发明涉及的透射型图像显示装置一实施方式之构成的截 面图。图1中将透射型图像显示装置进行分解来表示。图2是图1所示的透射型图像显示 装置中包含的面光源装置所具有的光漫射板(光控制板)之放大图，表示光漫射板的截面 构成。在图2中为了便于说明，还示意性地表示邻接的两个光源。作为透射型图像显示部10，例如可列举在液晶单元11的两面配置有直线偏光板 12、13的液晶显示面板。在该情况下，透射型图像显示装置1是液晶显示装置(或者液晶电 视)。液晶单元11和偏光板12、13能够采用在以往的液晶显示装置等透射型图像显示装置 上所用的部件。作为液晶单元11，可例示TFT型、STN型等公知的液晶单元。面光源装置20是所谓的直下式面光源装置20，并具有包含被并列配置的多个光 源31的光源部30。各光源31是指在与多个光源31的排列方向正交的方向上延伸的线状 光源，可例示如荧光灯(冷阴极线灯)那样的直管状光源。多个光源31以各光源31的中 心轴线位于同一平面Pl内的方式隔开间隔来进行配置，在设邻接的两光源31、31的中心轴 线间的距离为L时，距离L例如为IOmm 150mm。在此，虽然光源31为线状，但亦可以采用 如LED那样的点状光源等。此外，为了便于说明，图1中所示的平面Pl为假想的平面。多个光源31最好是如图1所示地配置在灯箱32内，灯箱32的内面32a最好是形 成为光反射面。由此，从各光源31所输出的光可靠地输出到透射型图像显示部10 —侧，因 此可以有效地利用来自各光源31的光。在本实施方式中，设光源部30具有上述理想构成 的灯箱32来进行说明。面光源装置20具有在光源部30的前面侧(图1中为上侧)、亦即透射型图像显示 部10 —侧相对于光源31间隔开进行配置的作为光控制板的光漫射板40。如后所述，在设 上述光漫射板40与多个光源31之间的间隔距离为D时，间隔距离D例如为3mm 50mm。 在面光源装置20中，为了谋求薄型化而使L/D大于等于1. 5，最好是L/D大于等于2，更理 想的是L/D大于等于2.5，这样来选择邻接的两光源31、31间的距离L以及间隔距离D。光漫射板40是为了将各光源31的像不投影到透射型图像显示部10上，而用于将 来自光源部30的光、亦即来自各光源31的直接光以及在灯箱32的内面32a反射后的反射
7光朝向透射型图像显示部10进行漫射照射。光漫射板40之厚度Cl1通常是大于等于0. Imm 且小于等于5mm，最好是大于等于0. 5mm且小于等于3mm，更理想的是大于等于0. 8mm且小 于等于2mm。光漫射板40由透明材料构成。透明材料的折射率通常大于等于1. 48且小于等于 1. 62或者大于等于1. 56且小于等于1. 62，作为透明材料可例示透明树脂、透明玻璃。另外， 作为透明树脂，可例示聚碳酸酯树脂(折射率1. 59)、MS树脂(甲基丙烯酸甲基-苯乙烯 共聚体树脂)(折射率1· 56 1. 59)、聚苯乙烯树脂(折射率1· 59)等。在采用透明树脂材料作为透明材料时，还能够在该透明树脂材料中添加紫外线吸 收剂、防带电剂、防氧化剂、加工稳定剂、阻燃剂、润滑剂等添加剂。这些添加剂能够分别单 独或者使2种以上组合起来使用。作为紫外线吸收剂，例如可列举苯并三唑系紫外线吸收剂、二苯甲酮系紫外线吸 收剂、氰基丙烯酸酯系紫外线吸收剂、丙二酸酯系紫外线吸收剂、草酰苯胺系紫外线吸收 剂、三嗪系紫外线吸收剂等，最好是苯并三唑系紫外线吸收剂、三嗪系紫外线吸收剂。透明树脂材料，虽然通常不会添加光漫射剂作为添加剂而使用，但若是无损本发 明目的的微小量，则也可以添加光漫射剂而使用。作为光漫射剂，通常采用拆射率与主要构成光漫射板40的如上所述的透明材料 不同的粉末，并使其分散在透明材料中而使用。作为这种光漫射剂，例如采用苯乙烯树脂粒 子、甲基丙烯酸树脂粒子等有机粒子、碳酸钾粒子、二氧化硅粒子等无机粒子，其粒子径通 胃力 0. 8 μ m 50 μ m。另外，还能够为了降低波纹而将光源31 —侧的面设为具有光漫射性的面。例如， 既可以用包含被称之为粗糙化剂的细微粒子的表皮层而构成光源31 —侧的面，也可以对 光源31 —侧的面实施浮雕加工、喷射加工，还可以涂覆包含粗糙化剂以及粘接剂的涂覆液 而形成粗糙层。光漫射板40既可以是单独的透明材料所构成的单层板，也可以是相互不同的透 明材料所构成的层经过叠压这一构造的多层板。在光漫射板40为多层板时，采用光漫射板 40的单面或两面通常形成有10 μ m 200 μ m、最好是形成20 μ m 100 μ m厚度的表皮层这 一构造，作为构成该表皮层的透明材料，最好是采用添加有紫外线吸收剂的材料。通过采用 这种构成，能够防止有可能包含于来自光源31或外部的光中的紫外线所造成的光漫射板 40的劣化。特别是，在采用荧光管等作为光源31时，能够防止来自荧光管的紫外线所造成 的劣化，所以最好是在光源31 —侧的面上形成有表皮层，此时在透射型图像显示部10 (例 如液晶面板)一侧的面上未形成表皮层，这在成本方面上更为理想。在采用添加有紫外线 吸收剂的材料作为构成表皮层的透明树脂材料时，其含有量以透明树脂材料作为基准，通 常是0. 5质量％ 5质量％，最好是1质量％ 2. 5质量％。还可以在光漫射板40的单面或两面涂覆有防带电剂。通过涂覆防带电剂，能够防 止静电所造成的灰尘的附着等，以防止因灰尘附着所造成的光线透射率降低。如图1以及图2所示，光漫射板40在光源部30 —侧具有大致平坦的第一面40a， 并且在透射型图像显示部10 —侧具有第二面40b。在第二面40b上形成有多个凸状部(光 学元件部)41。在形成有这种凸状部41的光漫射板40中，能够将厚度Cl1设为凸状部41的 顶部与第一面40a之间的距离。
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如图2所示，各凸状部41是在一个方向(第一方向)上延伸的线状光学元件。作 为光学元件，可例示透镜或棱镜。多个凸状部41在与其延伸方向大致正交的方向上并列配 置。虽然理想的是多个凸状部41遍及光漫射板40的两侧面40c、40d(参照图1)紧密地形 成，即邻接的凸状部41的端41a、41a在凸状部41的宽度方向上位于相同位置，但为了使制 作容易，还可以在多个凸状部41间设置小于等于凸状部41之宽度Wa的5%左右的大致平 坦的部位。与各凸状部41的延伸方向正交的截面形状在多个凸状部41间大致相同。此外， 如上所述，间隔距离D以及邻接两光源31、31间的距离L之比即L/D满足大于等于1. 5，最 好是L/D大于等于2、更理想的是L/D大于等于2. 5之类的条件，这样来选择间隔距离D及 距离L。图3是表示与凸状部的延伸方向正交的截面形状之一例的图，将一个凸状部放大 进行表示。采用如图3所示地设定的局部XZ坐标系来说明凸状部41的截面形状。构成xz 坐标系的χ轴是平行于多个凸状部41的排列方向(第二方向)的轴线，ζ轴是平行于板厚 方向(与第一以及第二方向正交的方向)的轴线。在设凸状部41的χ轴方向的长度为^时，该xz坐标系的xz面内的凸状部41的 轮廓线可由满足式(3)的Z(X)来表示。
权利要求
一种光控制板，使从第一面入射的光能够从位于与上述第一面相反侧的第二面出射，其特征在于在上述第二面上形成有沿第一方向延伸，并且在与上述第一方向正交的第二方向上并列配置的多个凸状部，当在上述凸状部与上述第一方向正交的截面上，设通过该凸状部在上述第二方向上的两端的轴线为x轴，设在上述x轴上通过上述两端的中心并与上述x轴正交的轴线为z轴，并设上述凸状部的x轴方向的长度为wa时，在上述截面上，上述凸状部的轮廓形状在 0.475wa≤x≤0.475wa的范围中，由满足式(1)的z(x)来表示，zB(x) 0.01wa≤z(x)≤zB(x)+0.01wa...(1)其中，在式(1)中，zB(x)＝z0(x)×r，r是大于等于0.95且小于等于1.05的常数，z0(x)由式(2)来表示， <mrow><msub> <mi>z</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>h</mi> <mi>a</mi></msub><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mrow><mn>8</mn><mi>h</mi> </mrow> <mi>a</mi></msub><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mi>x</mi> <msub><mi>w</mi><mi>a</mi> </msub></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><msub> <mi>k</mi> <mi>a</mi></msub><mo>+</mo><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub><mi>k</mi><mi>a</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <mn>16</mn> <msub><mi>k</mi><mi>a</mi> </msub> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>x</mi><msub> <mi>w</mi> <mi>a</mi></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow></mfrac><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>在式(2)中，ha是大于等于0.27wa且小于等于1.02wa的常数，ka是大于等于 0.38且小于等于0.00的常数。
2.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于，上述凸状部的折射率大于等于1.48 且小于等于1.62。
3.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于 上述凸状部的折射率大于等于1. 48且小于1. 50， 上述ha大于等于0. 34wa且小于等于1. 02wa, 上述ka大于等于-0. 38且小于等于-0. 06。
4.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于 上述凸状部的折射率大于等于1. 50且小于1. 52， 上述ha大于等于0. 33wa且小于等于0. 99wa, 上述ka大于等于-0. 35且小于等于-0. 06。
5.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于 上述凸状部的折射率大于等于1. 52且小于1. 54， 上述ha大于等于0. 3Iwa且小于等于0. 98wa, 上述ka大于等于-0. 33且小于等于-0. 05。
6.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于 上述凸状部的折射率大于等于1. 54且小于1. 56， 上述ha大于等于0. 30wa且小于等于0. 96wa, 上述ka大于等于-0. 30且小于等于-0. 05。
7.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于 上述凸状部的折射率大于等于1. 56且小于1. 58，上述ha大于等于0. 29wa且小于等于0. 94wa, 上述ka大于等于-0. 29且小于等于-0. 03。
8.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于 上述凸状部的折射率大于等于1. 58且小于1. 60， 上述ha大于等于0. 28wa且小于等于0. 92wa, 上述ka大于等于-0. 27且小于等于-0. 02。
9.根据权利要求1所述的光控制板，其特征在于上述凸状部的折射率大于等于1. 60且小于等于1. 62， 上述ha大于等于0. 27wa且小于等于0. 87wa, 上述ka大于等于-0. 27且小于等于0. 00。
10.一种面光源装置，其特征在于，具备权利要求1 9中任意一项所述的光控制板；以及相互间隔开进行配置，并对上述光控制板的上述第一面供给光的多个光源。
11.一种透射型图像显示装置，其特征在于，具备 权利要求1 9中任意一项所述的光控制板；相互间隔开进行配置，并对上述光控制板的上述第一面供给光的多个光源；以及 由从多个上述光源输出并通过上述光控制板的光来进行照明以显示图像的透射型图 像显示部。
全文摘要
本发明提供一种可以更稳定地抑制亮度不均的光控制板、包含该光控制板的面光源装置以及透射型图像显示装置。光控制板是使来自第一面的入射光能够从第二面出射的光控制板。在第二面上形成有沿第一方向延伸并在与第一方向正交的第二方向上并列的多个凸状部。当在凸状部的第一方向的正交截面上，设通过凸状部在第二方向上的两端的轴为x轴，设在x轴上通过两端的中心并与x轴正交的轴为z轴，并设凸状部的x轴方向的长度为wa时，上述截面上的凸状部的轮廓形状在-0.475wa≤x≤0.475wa的范围，可由z(x)＝(z0(x)×r)±0.01wa(r是0.95～1.05范围内的数)来表示，z0(x)可由下式表示，，其中，ha是大于等于0.27wa且小于等于1.02wa的常数，ka是大于等于-0.38且小于等于0.00的常数。
文档编号G02F1/13357GK101943367SQ20101022456
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者太田宽史 申请人:住友化学株式会社