光源装置、显示单元以及电子设备的制作方法

光源装置、显示单元以及电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过视差屏障方式能够实现立体视觉的光源装置和显示单元以及电子设备。所述显示单元包括：显示图像的显示部；和向所述显示部出射图像显示用的光的光源装置，所述光源装置包括一个或多个第一光源、导光板和光学元件，第一光源发射第一照明光，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
【专利说明】光源装置、显示单元以及电子设备
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本发明技术包含于2012年7月31日向日本专利局提交的日本在先专利申请N0.2012-169218所公开的内容相关的主题，在此将该日本在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种通过视差屏障方式能够实现立体视觉的光源装置和显示单元以及电子设备。
【背景技术】
[0004]作为不用配戴特殊眼镜而用肉眼就能够实现立体视觉的立体显示方式中的一种，视差屏障方式的立体显示单元是已知的。在立体显示单元中，视差屏障设置为面向二维显示面板的前面(显示面侧)。在视差屏障的一般构造中，遮蔽来自二维显示面板的显示图像光的遮蔽部和使显示图像光透过的条纹状开口部(狭缝部)在水平方向上交替配置。
[0005]在视差屏障方式中，在空间上彼此隔开的立体视觉用的视差图像(在两个视点的情况下，右眼用视差图像和左眼用视差图像)显示在二维显示面板上，并且该视差图像在水平方向上由视差屏障隔开以实现立体视觉。当视差屏障中的狭缝宽度等适当设定时，在观察者从预定位置和预定方向观察立体显示单元的情况下，来自不同视差图像的光线经由狭缝部分别进入观察者的右眼和左眼。
[0006]需要指出的是，在例如将透射型液晶显示面板用作二维显示面板的情况下，视差屏障可以设置在二维显示面板的背面(参见日本专利N0.3565391中的图10和日本专利申请未审查公开N0.2007-187823中的图3)。在这种情况下，视差屏障设置在透射型液晶显示面板和背光源之间。在视差屏障方式的立体显示单元中，专门用于三维显示的部件，即，视差屏障是必须的；因此，与用于二维显示的通常的显示单元相比，需要更多的部件和这些部件所需的更大的空间。

【发明内容】

[0007]希望提供一种使用导光板能够实现等价于视差屏障的功能并且能够获得具有所需的亮度角向分布的照明光的光源装置和显示单元以及电子设备。
[0008]根据本发明的实施方案，提供了一种光源装置，包括:发射第一照明光的一个或多个第一光源；导光板，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域；和光学元件，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
[0009]根据本发明的实施方案，提供了一种显示单元，包括:显示图像的显示部；和向所述显示部出射图像显示用的光的光源装置，所述光源装置包括一个或多个第一光源、导光板和光学兀件，第一光源发射第一照明光，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
[0010]根据本发明的实施方案，提供了一种配置有显示单元的电子设备，所述显示单元包括:显示图像的显示部；和向所述显示部出射图像显示用的光的光源装置，所述光源装置包括一个或多个第一光源、导光板和光学元件，第一光源发射第一照明光，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
[0011]在根据本发明实施方案的光源装置、显示单元和电子设备中，来自第一光源的第一照明光被散射区域散射而从导光板出射。因此，导光板对于第一照明光具有视差屏障的功能。换句话说，导光板等价地起到视差屏障的功能，其中散射区域起到开口部(狭缝部)的功能。因此，可以进行三维显示。此外，从导光板出射的第一照明光的亮度角向分布被光学元件改变。
[0012]在根据本发明实施方案的光源装置、显示单元和电子设备中，导光板具有使第一照明光散射的多个散射区域；因此，导光板对于第一照明光等价地具有视差屏障的功能。此夕卜，设置了使从导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变的光学元件；因此，可以获得具有所需的亮度角向分布的照明光。
[0013]可以理解的是，不论上述的概括描述还是下面的详细描述都是示例性的，并且旨在提供对所要求保护的技术的进一步解释。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]附图提供了对本发明技术的进一步理解，其包含在本说明书中并构成本说明书的一部分。这些附图示出了实施方案并且与说明书一起用于解释本发明技术的原理。
[0015]图1是示出根据本发明第一实施方案的显示单元的构造例的断面图。
[0016]图2是示出显示部的像素构造的例子的平面图。
[0017]图3是示出当只有第一光源保持ON(打开)状态时光线的出射状态的例子的断面图。
[0018]图4是示出当只有第一光源保持ON(打开)状态时面内发光图案的例子的平面图。
[0019]图5是示出当只有第二光源保持ON(打开)状态时光线的出射状态的例子的断面图。
[0020]图6是示出当只有第二光源保持ON(打开)状态时面内发光图案的例子的平面图。
[0021]图7是示出当第一光源设置在顶侧和底侧时散射区域的第一构造例的说明图。
[0022]图8是示出当第一光源设置在顶侧和底侧时散射区域的第二构造例的说明图。
[0023]图9是示出当仅设置一个第一光源时散射区域的构造例的说明图。
[0024]图10是示出当第一光源设置在左侧和右侧时散射区域的构造例的说明图。
[0025]图11是示出从第一光源出射的光的亮度角向分布和从第二光源出射的光的亮度角向分布的例子的断面图。[0026]图12是示出从第一光源出射的光的亮度角向分布或从第二光源出射的光的亮度角向分布的例子的说明图。
[0027]图13是示出反棱镜的构造例的断面图。
[0028]图14是示出通过反棱镜片改变光的亮度角向分布的例子的断面图。
[0029]图15是示出通过反棱镜片改变光的亮度角向分布的例子的说明图。
[0030]图16是示出从第一光源出射的光的亮度角向分布的例子的平面图和断面图。
[0031]图17是示出在第一区域中从第一光源出射的光的亮度角向分布的例子的特性图。
[0032]图18是示出在第二区域中从第一光源出射的光的亮度角向分布的例子的特性图。
[0033]图19是示出在第三区域中从第一光源出射的光的亮度角向分布的例子的特性图。
[0034]图20是示出当仅设置一个第一光源时通过反棱镜片改变光的亮度角向分布的例子的断面图。
[0035]图21是示出当仅设置一个第一光源时通过反棱镜片改变光的亮度角向分布的例子的说明图。
[0036]图22是示出当第一光源设置在顶侧和底侧时散射区域的图案和反棱镜的棱线之间的关系的平面图。
[0037]图23是示出当第一光源设置在左侧和右侧时散射区域的图案和反棱镜的棱线之间的关系的平面图。
[0038]图24是面内发光图案的观察方向的说明图。
[0039]图25是示出在散射区域的图案和反棱镜的棱线互相直交的情况下，当从正面方向观察导光板时发光状态的放大平面图。
[0040]图26是示出在散射区域的图案和反棱镜的棱线不互相直交的情况下，当从正面方向观察导光板时发光状态的第一例子的放大平面图。
[0041]图27是示出在散射区域的图案和反棱镜的棱线不互相直交的情况下，当从正面方向观察导光板时发光状态的第二例子的放大平面图。
[0042]图28是示出通过将散射区域的图案和反棱镜的棱线配置为互相直交而获得的效果的断面图。
[0043]图29是示出从第一光源出射的光在水平方向上的亮度角向分布的例子的特性图。
[0044]图30是示出从第一光源出射的光在垂直方向上的亮度角向分布的例子的特性图。
[0045]图31是示出从第二光源出射的光在水平方向上的亮度角向分布的例子的特性图。
[0046]图32是示出从第二光源出射的光在垂直方向上的亮度角向分布的例子的特性图。
[0047]图33是示出根据第二实施方案的显示单元的构造例的断面图。
[0048]图34是示出向上棱镜的构造例的断面图。[0049]图35是示出根据第三实施方案的显示单元的构造例的断面图。
[0050]图36是示出根据第四实施方案的显示单元的构造例的断面图。
[0051]图37是示出根据第五实施方案的显示单元的第一构造例的断面图。
[0052]图38是示出根据第五实施方案的显示单元的第二构造例的断面图。
[0053]图39是示出散射区域的图案的变形例的平面图。
[0054]图40是示出电子设备的例子的外观图。
【具体实施方式】
[0055]下面将参考附图详细描述本发明的一些实施方案。需要指出的是，将按以下顺序进行描述。
[0056]1.第一实施方案
[0057]其中将反棱镜片设置作为使光的亮度角向分布改变的光学元件的构造例
[0058]2.第二实施方案
[0059]其中将向上棱镜片设置作为使光的亮度角向分布改变的光学元件的构造例
[0060]3.第三实施方案
[0061]反棱镜片的位置的变形例
[0062]4.第四实施方案
[0063]其中设置有反射元件的构造例
[0064]5.第五实施方案
[0065]第二光源的变形例
[0066]6.其他实施方案
[0067]电子设备的构造例等
[0068](1.第一实施方案)
[0069][显示单元的整体构造]
[0070]图1示出了根据本发明第一实施方案的显示单元的构造例。该显示单元包括显示图像的显示部I和设置在显示部I的背面侧并向显示部I发射图像显示用的光的光源装置。该光源装置包括第一光源2 (2D/3D-显示用光源)、导光板3和第二光源7 (2D-显示用光源)。导光板3具有面向显不部I的第一内部反射面3A和面向第二光源7的第二内部反射面3B。该显示单元还包括设置在显示部I和导光板3之间的反棱镜片50。需要指出的是，该显示单元包括显示所需的显示部I用的控制电路等；然而，该控制电路等具有与显示用的一般控制电路等相似的构造，并且在此将不对其进行描述。此外，该光源装置包括控制第一光源2和第二光源7的0N(打开)和OFF(关闭)状态的控制电路(未不出)。
[0071]需要指出的是，在本实施方案中，在显示部I的显示面(配置像素的面)或平行于导光板3的第二内部反射面3B的面内中的第一方向(垂直方向)称作Y方向，与第一方向直交的第二方向(水平方向)称作X方向。
[0072]该显示单元能够在全屏的二维(2D)显示模式和全屏的三维(3D)显示模式之间任意地和选择性地进行切换。通过切换将要在显示部I上显示的图像数据的控制以及第一光源2与第二光源7的0N/0FF切换控制，在二维显示模式和三维显示模式之间进行切换。图3示意性地示出了当只有第一光源2保持0N(打开)状态时来自光源装置的光线的出射状态，并且对应于三维显示模式。图4示出了当只有第一光源2保持ON(打开)状态时从导光板3出射的光的面内发光图案的例子。图5示意性地示出了当只有第二光源7保持ON(打开)状态时来自光源装置的光的出射状态，并且对应于二维显示模式。图6示出了当只有第二光源7保持在ON(打开)状态时从导光板3出射的光的面内发光图案的例子。需要指出的是，如将在后面描述的图7?图10等中所示的，第一光源2可以设置在任意不同的位置。图4和图6示出了当第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面和第二侧面上时的构造例。图1、图3和图5示出了彼此面对地设置在导光板3中的水平方向(X方向)上的第三侧面和第四侧面上时的第一光源2 ;然而，仅是虚拟地示出第一光源2的位置，用于说明光线的出射状态。
[0073]显示部I使用例如透射型液晶显示面板等透射型二维显示面板构成。例如，如图2所示，显示部I包括由例如R (红色)像素I IR、G (绿色)像素IlG和B (蓝色)像素IlB等构成的多个像素11，并且多个像素11以矩阵形式排列。显示部I根据图像数据通过从一个像素11到另一个像素11调节来自光源装置的各色的光来显示二维图像。显示部I在基于三维图像数据的多个立体图像和基于二维图像数据的图像之间任意地和选择性地切换将要显示的图像。需要指出的是，三维图像数据是例如包括对应于三维显示中的多个视角方向的多个立体图像的数据。例如，在进行双眼式的三维显示的情况下，三维图像数据是包括右眼显示用和左眼显示用的立体图像的数据。在三维显示模式中进行显示的情况下，例如，在一个屏幕中生成和显示包括多个条纹状的立体图像的合成图像。
[0074]第一光源2 使用例如 CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp)等突光灯或LED (Light Emitting Diode)构成。第一光源2从导光板3的侧面将第一照明光LI (参照图3)照射到其内部。一个或多个第一光源2设置在导光板3的一个或多个侧面上。例如，在导光板3具有矩形平面形状的情况下，导光板3具有四个侧面，只需要在四个侧面的一个或多个上设置一个或多个第一光源2。图1示出了其中第一光源2设置在导光板3的彼此面对的两个侧面上的构造例。响应于在二维显示模式和三维显示模式之间的切换，控制第一光源2的0N(打开)/0FF(关闭)。更具体地，在显示部I显示基于三维图像数据的图像的情况下(在三维显示模式的情况下)，控制第一光源2的打开，而在显示部I显示基于二维图像数据的图像的情况下(在二维显示模式的情况下)，控制第一光源2的关闭或打开。
[0075]第二光源7设置为面向导光板3的第二内部反射面3B。第二光源7从不同于第一光源2照射第一照明光LI的方向将第二照明光LlO照射向导光板3。更具体地，第二光源7从外侧(导光板3的背面)将第二照明光LlO照射向第二内部反射面3B(参照图5)。第二光源7可以是面状光源。例如，可以考虑内置诸如CCFL或LED等发光体并且使用扩散从发光体出射的光的光扩散板的构造。响应于在二维显不模式和三维显不模式之间的切换，控制第二光源7的0N(打开)/0FF(关闭)。更具体地，在显示部I显示基于三维图像数据的图像的情况下(在三维显示模式的情况下)，控制第二光源7的关闭，而在显示部I显示基于二维图像数据的图像的情况下(在二维显示模式的情况下)，控制第二光源7的打开。
[0076]导光板3由例如丙烯酸类树脂等的透明塑料板构成。导光板3的除了第二内部反射面3B之外的全部表面都是完全透明的。例如，在导光板3具有矩形平面形状的情况下，第一内部反射面3A和四个侧面都是完全透明的。
[0077]整个第一内部反射面3A是镜面加工的，在导光板3的内部使在满足全反射条件的入射角下入射的光线以全内反射的方式被反射，并且使全反射条件以外的光线出射到外部。
[0078]第二内部反射面3B具有散射区域31和全反射区域32。如后面将要描述的，通过在导光板3的表面上进行激光加工和喷砂加工等将光散射特性添加到散射区域31中。在三维显示模式时，在第二内部反射面3B上，散射区域31和全反射区域32对来自第一光源2的第一照明光LI分别起到视差屏障的开口部(狭缝部)和遮蔽部的作用。在第二内部反射面3B上，散射区域31和全反射区域32配置为形成对应于视差屏障的构造的图案。换句话说，全反射区域32配置为对应于视差屏障中的遮蔽部的图案，而散射区域31配置为对应于视差屏障中的开口部的图案。需要指出的是，作为视差屏障的屏障图案，例如，可以使用诸如条纹状图案等各种图案的任意一种，在该条纹状图案中，在水平方向上并排配置有大量垂直的长狭缝状的开口部，在该开口部之间配置有遮蔽部，然而视差屏障的屏障图案没有具体限制。图4示出了在垂直方向上延伸的多个散射区域31以条纹状并排配置的情况下，从导光板3出射的光(从第一光源2出射的光L20(参照图3))的面内发光图案的例子。
[0079]第一内部反射面3A和第二内部反射面3B的全反射区域32以全内反射的方式反射在满足全反射条件的入射角ΘI下入射的光线(以全内反射的方式反射在大于预定临界角α的入射角Θ I下入射的光线)。因此，通过在第一内部反射面3Α和第二内部反射面3Β的全反射区域32之间的全内反射，将在满足全反射条件的入射角Θ I下从第一光源2入射的第一照明光LI导向侧面方向。此外，如图5所示，全反射区域32使来自第二光源7的第二照明光LlO透过并且作为全反射条件以外的光线向第一内部反射面3Α出射。
[0080]需要指出的是，临界角α表示如下:
[0081]sina =n0/nl
[0082]其中导光板3的折射率是nl，导光板3的外侧的介质(空气层)的折射率是η0?η1) ο角a和Θ I是相对于导光板的表面的法线的角度。满足全反射条件的入射角Θ I 为 Θ 1> a。
[0083]如图3所示，散射区域31散射和反射来自第一光源2的第一照明光LI并且使第一照明光LI的一部分或全部作为全反射条件以外的光线(即，出射光线L20)向第一内部反射面3A出射。
[0084]反棱镜片50设置为面向导光板3的第一照明光LI出射的预定侧(设置显示部I的一侧)。反棱镜片50包括多个反棱镜51。反棱镜片50通过改变从导光板3出射的第一照明光LI (出射光线L20)的亮度角向分布和第二照明光LlO的亮度角向分布而使从导光板3出射的光最优化，从而使从导光板3出射的光具有所需的亮度角向分布。通过反棱镜片50使光的亮度角向分布最优化将在后面详细描述。
[0085][显示单元的基本操作]
[0086]在显示单元在三维显示模式下进行显示的情况下，显示部I显示基于三维图像数据的图像，并且对第一光源2和第二光源7进行三维显示用的ON (打开)/OFF (关闭)控制。更具体地，如图3所示，第一光源2控制为0N(打开)状态，而第二光源7控制为OFF(关闭)状态。在这种状态下，来自第一光源2的第一照明光LI以全内反射的方式在导光板3中的第一内部反射面3A和第二内部反射面3B的全反射区域32之间重复反射，从而从设置第一光源2的侧面导向面向该侧面的另一侧面，然后从该另一侧面出射。另一方面，来自第一光源2的第一照明光LI的一部分被导光板3的散射区域31散射和反射，从而透过导光板3的第一内部反射面3A并从导光板3出射。在这种情况下从导光板3出射的光(从第一光源2出射的光L20(参照图3))的面内发光图案例如如图4所示。因此，使导光板3具有作为视差屏障的功能。换句话说，对于来自第一光源2的第一照明光LI，导光板3等价地起到视差屏障的功能，其中散射区域31起到开口部(狭缝部)的功能，而全反射区域32起到遮蔽部的功能。因此，等价地通过其中在显示部I的背面侧上设置视差屏障的视差屏障方式进行三维显示。
[0087]另一方面，当在二维显示模式下进行显示的情况下，显示部I显示基于二维图像数据的图像，并且对第一光源2和第二光源7进行二维显示用的ON(打开)/0FF(关闭)控制。更具体地，例如，如图5所示，第一光源2控制为OFF(关闭)状态，而第二光源7控制为ON(打开)状态。在这种情况下，来自第二光源7的第二照明光LlO透过第二内部反射面3B的全反射区域32，从而作为全反射条件以外的光线从导光板3的基本上整个第一内部反射面3A出射。在这种情况下从导光板3出射的光(从第二光源7出射的光)的面内发光图案例如如图6所示。换句话说，导光板3起到与通常的背光源相似的面状光源的功能。因此，等价地通过其中在显示部I的背面上设置通常的背光源的背光源方式进行二维显不O
[0088]需要指出的是，当仅打开第二光源7时，第二照明光LlO从导光板3的基本上整个表面出射；然而，如果需要，可以打开第一光源2。例如，在当仅打开第二光源7时与散射区域31对应的部分和与全反射区域32对应的部分之间的亮度分布存在差异的情况下，适当地调整第一光源2的照明状态(调整第一光源2的0N/0FF控制或发光量)，从而使整个亮度分布最优化。然而，例如，在当进行二维显示时在显示部I中的亮度被充分校正的情况下，仅需打开第二光源7。
[0089][散射区域31的具体构造例]
[0090]下面，将参照图7?图10描述散射区域31的具体构造例。图7?图10示出了在垂直方向上连续延伸的多个散射区域31以条纹状并排配置的情况下的构造例。通过在散射区域31中形成多个凹凸形状41将光散射特性添加到散射区域31中。此外，散射区域31具有其中凹凸形状41的密度随着距第一光源2的距离而变化的构造。在每个散射区域31的宽度在延伸方向上一致的情况下，当不论距第一光源2的距离怎样凹凸形状41的密度都一致时，从导光板3出射的光的量随着距第一光源2的距离的减小而增加，并且出射的光的亮度随着距第一光源2的距离的减小而增大。因此，面内亮度变得不均匀。当凹凸形状41的密度随着距第一光源2的距离而变化时，使得面内亮度的不均匀性减小。
[0091]图7示出了当第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面和第二侧面上时散射区域31的第一构造例。在这个构造例中，通过经由例如激光加工或喷砂加工等在与导光板3的各散射区域31对应的表面上形成多个非常小的凹凸形状41而将光散射特性添加到散射区域31中。此外，如图7所示，凹凸形状41的密度随着距各第一光源2的距离(距导光板3的第一侧面和第二侧面的距离)而变化。更具体地，凹凸形状41的密度随着距各第一光源2的距离的增大而增大。由于第一光源2设置在Y方向上的两个侧面上，所以各散射区域31被构造成在Y方向上的中央部分中具有凹凸形状41的最高密度。当光进入各散射区域31时，通过随着距各第一光源2的距离增大而增大凹凸形状41的密度，光施加到凹凸形状41上的可能性增大。当光施加到凹凸形状41上的可能性增大时，光被扩散和反射而从导光板3出射的可能性也增大。换句话说，亮度提高了。
[0092]图8示出了当第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面和第二侧面上时散射区域31的第二构造例。在这个构造例中，如图8所示，一个散射区域31作为整体形成为立体凸状图案。通过经由例如激光加工或喷砂加工等在立体图案的表面(界面)上形成多个非常小的凹凸形状41而将光散射特性添加到散射区域31中。象图7的构造例那样，凹凸形状41的密度随着距各第一光源2的距离(距导光板3的第一侧面和第二侧面的距离)而变化。
[0093]图9示出了当第一光源2仅设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面上时散射区域31的构造例。在这个构造例中，与图7的构造例不同，仅设置了一个第一光源2。由于第一光源2仅设置在Y方向上的第一侧面(上侧的侧面)上，因此凹凸形状41的密度随着距第一侧面的距离的减小而减小，并且随着距在Y方向上的第二侧面(下侧的侧面)的距离的减小而增大。需要指出的是，在这个构造例中，象图8的构造例那样，一个散射区域31也可以作为整体构造成立体凸状图案。
[0094]图10示出了当第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的水平方向(X方向)上的第三侧面和第四侧面上时散射区域31的构造例。在这个构造例中，与图7的构造例不同，由于第一光源2设置在X方向上，所以散射区域31被构造成在X方向上的中央部分中具有凹凸形状41的最高密度。此外，凹凸形状41的密度随着距在X方向上的第三侧面和第四侧面的距离的减小而减小。需要指出的是，在这个构造例中，象图8的构造例那样，一个散射区域31也可以作为整体构造成立体凸状图案。
[0095]需要指出的是，当从第一光源2出射的光的亮度分布通过图7?图10所示的任一种构造改善时，从第二光源7出射的光的亮度角向分布优选与从第一光源2出射的光的亮度角向分布接近。例如，象上述的散射区域31的构造那样，通过例如喷砂加工等优选在第二光源7的前表面上形成多个非常小的凹凸形状。
[0096][通过反棱镜片50使光的亮度角向分布最优化]
[0097]通过图7?图10中的任意的上述构造，使得由于距第一光源2的距离而导致的面内亮度分布的不均勻性降低。另一方面，从导光板3出射的光的亮度角向分布取决于散射区域31中凹凸形状41的粗糙度可以从所需的状态变化。例如，如图11和图12所示，从第一光源2出射的光不向正面方向照射而使正面亮度降低。换句话说，从第一光源2出射的光具有如下的亮度角向分布，其中在倾斜方向上的亮度高于在相对于导光板3的表面的法线方向上的亮度。图12示出了如图11所示的从第一光源2出射的光在Y方向上角度Y Θ处的亮度角向分布。此外，图12示出了当第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面和第二侧面上时光的亮度角向分布。需要指出的是，当第二光源7具有其中按上述方式从第二光源7出射的光的亮度角向分布与从第一光源2出射的光的亮度角向分布接近的构造时，亮度角向分布可以按相似的方式变化。
[0098]例如，如图16?图19所示，亮度角向分布可以随着面内的位置而变化。图17示出了如图16所示的在Y方向上的上部分(第一区域71A)中从第一光源2出射的光的亮度角向分布的例子。图18示出了如图16所示的在中央部分(第二区域71B)中从第一光源2出射的光的亮度角向分布的例子。图19示出了如图16所示的在Y方向上的下部分(第三区域71C)中从第一光源2出射的光的亮度角向分布的例子。象图12那样，在图17?图19中示出了在Y方向上角度Y Θ处的亮度角向分布。此外，图17?图19示出了当第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面和第二侧面上时的亮度角向分布。
[0099]如图13?图15所不,反棱镜片50通过将从导光板3出射的光转向正面方向(相对于导光板3的表面的法线方向)而降低上述的亮度角向分布的变化。如图13所示，反棱镜片50的各反棱镜51包括第一斜面53、第二斜面54以及在第一斜面53和第二斜面54的交叉处形成的棱线52。如图13和图14所示，从导光板3出射的光的前进方向在反棱镜51的第一斜面53和第二斜面54上通过折射和全反射作用而改变。
[0100]如上所述，在第一光源2和第二光源7的每一个中，从导光板3出射的光具有如下的亮度角向分布，其中在倾斜方向上的亮度高于在相对于导光板3的表面的法线方向上的亮度。反棱镜片50使得从导光板3出射的光的亮度角向分布变化，以至少提高在法线方向上的亮度，从而改善在第一光源2和第二光源7的每一个中的光的亮度角向分布。更优选地，反棱镜片50使得从导光板3出射的光的亮度角向分布变化，以降低在倾斜方向上的亮度。因此，在经过反棱镜片50后的出射的光如图15中的虚线所示具有其中在正面方向上的亮度最高的亮度角向分布。
[0101]需要指出的是，尽管上面描述了当第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面和第二侧面上时反棱镜片50的效果，但是当第一光源2彼此面对地设置在水平方向(X方向)上的第三侧面和第四侧面上时(参照图10)获得了相似的效果。
[0102]此外，例如，如图20和图21所示，当仅设置一个第一光源2时的光的亮度角向分布也可以改善。图20和图21示出了当第一光源2仅设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面上时的例子。在这种情况下，从导光板3出射的光如图21中的实线所示具有其中在倾斜方向上的亮度在设置第一光源2那侧的相对侧上高的亮度角向分布。此夕卜，在这种情况下，反棱镜片50使得从导光板3出射的光的亮度角向分布变化，以至少提高在法线方向上的亮度，从而改善亮度角向分布。更优选地，反棱镜片50使得从导光板3出射的光的亮度角向分布变化，以降低在倾斜方向上的亮度。因此，在经过反棱镜片50后的出射的光如图21中的虚线所示具有其中在正面方向上的亮度最高的亮度角向分布。
[0103]按上述方式，通过反棱镜片50可实现光的亮度角向分布的最优化，并且在这种情况下，不仅在如图22所示的其中第一光源2彼此面对地设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上的第一侧面和第二侧面上的情况下，而且在如图23所示的其中第一光源2彼此面对地设置在水平方向(X方向)上的第三侧面和第四侧面上的情况下，反棱镜片50中的各棱镜的棱线52与各散射区域31的延伸方向都优选互相直交。
[0104]当反棱镜片50中的各棱镜的棱线52与各散射区域31的延伸方向不互相直交时，在通过第一光源2进行3D显示的情况下，不必要的区域发射光，从而导致串扰增加。此外，为了抑制串扰，优选的是，反棱镜片50在其材料中不包括诸如烟雾等体积散射物，并且棱镜面和更接近显示部I的平面为近似镜面。[0105]图25示出了在反棱镜片50中的各棱镜的棱线52与各散射区域31的延伸方向互相直交的情况下，当从正面方向上观察导光板3时第一光源2的发光状态的放大视图。在图25中，只有与散射区域31对应的部分发射光。另一方面，图26和图27示出了当反棱镜片50中的各棱镜的棱线52与各散射区域31的延伸方向不互相直交时,第一光源2的发光状态的放大视图。在图26和图27中，与散射区域31对应的部分以外的不必要区域发射光。在这种状态下，当进行3D显示时发生串扰。需要指出的是，图25?图27都示出了如图24所示的从相对于反棱镜片50的表面的法线方向观察的状态。
[0106]下面将参照图28说明如图25?图27所示的发光状态由于反棱镜片50中的各棱镜的棱线52和各散射区域31的延伸方向之间的关系而不同的理由。图28示出了在导光板3中的平行于散射区域31的图案的方向上的A-A’截面(参照图22)上的光线的行为。图28示出了当上侧光源2-2和下侧光源2-1设置在导光板3中的垂直方向(Y方向)上时的例子。在图28中，从下侧光源2-1出射的光线L21由实线表示，而从上侧光源2-2出射的光线L22由虚线表示。当光从这两个方向进入时，从导光板3出射的光在两个方向上具有峰值。通过将各反棱镜51的棱线52与各散射区域31的延伸方向设置为互相直交，从下侧光源2-1出射的光和从上侧光源2-2出射的光在保持彼此平行的同时向正上方向出射。因此，当各反棱镜51的棱线52与各散射区域31的延伸方向不互相直交时，从下侧光源2-1出射的光线L21和从上侧光源2-2出射的光线L22不在图案正上方出射，并且发光状态变为图26或图27所示的状态。
[0107][效果]
[0108]如上所述，在根据本实施方案的显示单元中，散射区域31和全反射区域32设置在导光板3的第二内部反射面3B上,并且导光板3使来自第一光源2的第一照明光LI和来自第二光源7的第二照明光LlO选择性地从其出射；因此，导光板3等价地起到视差屏障的功能。因此，与现有技术中的视差屏障方式的立体显示单元相比，减少了部件的数量，并且可以实现空间节省。
[0109]此外，在根据本实施方案的显示单元中，由于在各散射区域31中的凹凸形状41的密度分布随着距第一光源2的距离而变化，所以通过改善三维显示时的亮度分布可实现面内亮度分布的均匀化。此外，由于反棱镜片50被包括作为使从导光板3出射的光的亮度角向分布变化的光学元件；因此，通过减少由设置在散射区域31中的凹凸形状41引起的光的亮度角向分布的变化可获得具有所需的亮度角向分布的照明光。
[0110][反棱镜片50的效果的验证]
[0111]为了验证反棱镜片50的效果，对以下两点进行了测量。作为反棱镜片50，使用顶角为65°和间距为18μηι的反棱镜片。
[0112](I)验证通过具有经由喷砂加工在散射区域31中形成的多个凹凸形状41的导光板3和反棱镜片50的组合,从导光板3出射的光的光分布方向是否转向正面方向。
[0113](2)验证通过使用其中第二光源7的表面被进行与对散射区域31进行的相似的喷砂加工的导光板,光经过反棱镜片50后的光分布方向是否转向正面方向。
[0114]图29示出了从第一光源2出射的光在水平方向(X方向)上的亮度角向分布。图30示出了从第一光源2出射的光在垂直方向(Y方向)上的亮度角向分布。在图29和图30中，同时不出了从第一光源2出射的光在经过反棱镜片50后的亮度角向分布以及在未设置反棱镜片50的情况下从第一光源2出射的光的亮度角向分布。如图29和图30所不,可以确认从第一光源2出射的光在经过反棱镜片50后转向正面方向。
[0115]图31示出了从第二光源7出射的光在水平方向(X方向)上的亮度角向分布。图32示出了从第二光源7出射的光在垂直方向(Y方向)上的亮度角向分布的例子。在图31和图32中，同时示出了从第二光源7出射的光在经过反棱镜片50后的亮度角向分布以及在未设置反棱镜片50的情况下从第二光源7出射的光的亮度角向分布。如图31和图32所不，可以确认从第二光源7出射的光的亮度角向分布基本上与从第一光源2出射的光的亮度角向分布相同，并且从第二光源7出射的光在经过反棱镜片50后转向正面方向。
[0116](2.第二实施方案)
[0117]接下来，下面将描述根据第二实施方案的显示单元。需要指出的是，使用与根据第一实施方案的显示单元相同的附图标记表示相同的部件，并且将不再对其进行描述。
[0118]图33示出了根据本发明第二实施方案的显示单元的构造例。该显示单元包括作为光学元件的向上棱镜片50A，代替图1的显示单元中的反棱镜片50。
[0119]象第一实施方案中的反棱镜片50那样，向上棱镜片50A通过将从导光板3出射的光转向正面方向而减少上述的光的亮度角向分布的变化。向上棱镜片50A包括多个向上棱镜51A。如图34所不，各向上棱镜51A包括第一斜面53A、第二斜面54A以及在第一斜面53A和第二斜面54A的交叉处形成的棱线52A。如图34所示，从导光板3出射的光的前进方向在各向上棱镜51A的第一斜面53A和第二斜面54A处至少通过折射作用改变。
[0120](3.第三实施方案)
[0121]接下来，下面将描述根据本发明第三实施方案的显示单元。需要指出的是，使用与根据第一和第二实施方案的显示单元相同的附图标记表示相同的部件，并且将不再对其进行描述。
[0122]图35示出了根据第三实施方案的显示单元的构造例。在图1的显示单元中，反棱镜片50和显示部I间隔开设置；然而，在根据本实施方案的显示单元中，反棱镜片50和显示部I贴合在一起。
[0123]对在反棱镜片50和显示部I以这种方式贴合在一起的情况下的效果进行验证。在进行3D显示的情况下，对在反棱镜片50和显示部I贴合在一起的情况下的串扰量以及在反棱镜片50和显示部I未贴合在一起的情况下的串扰量进行测量。可以确认，与在反棱镜片50和显示部I未贴合在一起的情况下相比，在反棱镜片50和显示部I贴合在一起的情况下的串扰量减少了约12.6%?8.8%，因为通过将显示部I和反棱镜片50贴合在一起减少了空气界面。
[0124](4.第四实施方案)
[0125]接下来，下面将描述根据本发明第四实施方案的显示单元。需要指出的是，使用与根据第一至第三实施方案的显示单元相同的附图标记表示相同的部件，并且将不再对其进行描述。
[0126]图36示出了根据第四实施方案的显示单元的构造例。该显示单元与图1的显示单元的不同之处在于，该显示单元还包括具有反射部61的透明或半透明的基板60。基板60在来自第一光源2的光的出射方向的相对侧(面向显示部I那侧的相对侧)上设置为面向导光板3。反射部61具有将来自第一光源2的光反射回导光板3的作用，从而不使来自第一光源2的光在最初出射方向的相反方向上出射。反射部61设置在与散射区域31对应的位置。通过设置反射部61可以提高光的利用效率。
[0127]反射部61由例如在基板60上形成的金属膜构成。作为形成反射部61的金属，优选诸如Al或Ag等具有良好的分光特性的高反射率的金属。如图36中的构造例所示的，基板60可以与导光板3间隔开设置，或者可以设置为使得反射部61和散射区域31彼此粘合。此外，金属膜可以直接形成在与导光板3的散射区域31对应的表面部分上，而不是将反射部61形成在基板60上。此外，反射部61可以由诸如白色油墨等散射树脂而不是金属膜制成。
[0128]此外，可以设置减光滤镜代替具有反射部61的基板60。
[0129](5.第五实施方案)
[0130]接下来，下面将描述根据本发明第五实施方案的显示单元。需要指出的是，使用与根据第一至第四实施方案的显示单元相同的附图标记表示相同的部件，并且将不再对其进行描述。
[0131]在第一实施方案中，描述了如下这种例子，其中通过例如喷砂加工等在第二光源7的前表面上形成多个非常小的凹凸形状，从而使第二光源7出射的光的亮度角向分布与从第一光源2出射的光的亮度角向分布接近；然而，可以采用不同的构造。图37和图38示出了第二光源7的变形例。
[0132]图37中示出的第二光源7A是导光板方式的面光源，并且包括光源部81和导光板82。导光板82是棱镜导光板，并且包括在其底表面上的棱镜部83。棱镜部83由镜面构成。
[0133]图38中示出的第二光源7B是导光板方式的面光源，并且包括光源部91和导光板92。第二光源7B还包括在其光的出射侧上的第二反棱镜片93。第二光源7B是面状光源，并且具有均匀的面内亮度角向分布。第二反棱镜片93使得从第二光源7B出射的光的亮度角向分布与从第一光源2出射的光的亮度角向分布接近。
[0134]需要指出的是，在图38中，第二光源7B是边缘光方式的面光源；然而，第二光源7B可以是直接型的面光源。
[0135](6.其他实施方案)
[0136]尽管参考上述实施方案描述了本发明，但是本发明并不限于此，可以对其进行各种修改。例如根据上述各实施方案的显示单元适用于具有显示功能的各种电子设备。图40示出了作为这种电子设备的例子的电视机的外观构造。该电视机包括含有前面板210和滤光玻璃220的图像显示屏幕部200。
[0137]此外，在上述实施方案中，描述了其中散射区域31和全反射区域32设置在导光板3中的第二内部反射面3B上的构造例；然而，散射区域31和全反射区域32可以设置在第一内部反射面3A上。
[0138]此外，在上述实施方案中，作为使光的亮度角向分布改变的光学元件的例子，描述了反棱镜片50和向上棱镜片50A ;然而,可以使用包括至少通过折射作用改变入射光的前进方向的多个部分的任意其他光学兀件。例如，作为改变光的前进方向的部分，可以使用包括具有折射作用的多个透镜的透镜片。
[0139]在上述实施方案中，描述了其中在垂直方向上连续延伸的多个散射区域31以条纹状并排设置的构造例；然而，例如，如图39所示，散射区域31可以具有在垂直方向上断续延伸的图案。
[0140]在上述实施方案中，如图7等所示，通过在散射区域31的表面上形成多个凹凸形状41将光散射特性添加到散射区域31中；然而，散射区域31的表面可以用诸如白色油墨等具有光散射特性的材料涂布。
[0141 ] 本发明的技术可以具有以下构成。
[0142](I) 一种显示单元,包括:
[0143]显示图像的显示部；和
[0144]向所述显示部出射图像显示用的光的光源装置，所述光源装置包括一个或多个第一光源、导光板和光学元件，第一光源发射第一照明光，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
[0145](2)根据⑴所述的显示单元，其中
[0146]从所述导光板出射的第一照明光具有其中在倾斜方向上的亮度高于在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度的亮度角向分布，以及
[0147]所述光学元件使第一照明光在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度增大。
[0148](3)根据(I)或(2)所述的显示单元，其中所述光学元件包括多个部分，每个部分至少通过折射作用改变入射光的前进方向。
[0149](4)根据⑶所述的显示单元，其中
[0150]改变光的前进方向的部分由棱镜构成，每个棱镜具有第一斜面、第二斜面和棱线，所述棱线在第一斜面和第二斜面的交叉处形成，
[0151]所述多个散射区域中的每一个以构成在预定方向上连续延伸的图案或在预定方向上断续延伸的图案的方式设置，以及
[0152]所述各棱镜的棱线和所述各散射区域的延伸方向互相直交。
[0153](5)根据⑴?(4)中任一项所述的显示单元，其中
[0154]所述导光板具有多个侧面，
[0155]所述的一个或多个第一光源设置为面向所述导光板的一个或多个侧面，以及
[0156]所述各散射区域在其表面上具有提供光散射功能的多个凹凸形状，并且所述凹凸形状的密度随着距第一光源的距离而变化。
[0157](6)根据(5)所述的显示单元，其中在所述各散射区域中的凹凸形状的密度随着距第一光源的距离的增大而增大。
[0158](7)根据(I)?(6)中任一项所述的显示单元，还包括设置为面向所述导光板的第二光源，第二光源从不同于第一光源的光施加方向的方向将第二照明光施加向所述导光板，
[0159]其中所述光学元件使从所述导光板出射的第二照明光的亮度角向分布和第一照明光的亮度角向分布改变。
[0160](8)根据(7)所述的显示单元，其中
[0161 ] 第二照明光具有其中在倾斜方向上的亮度高于在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度的亮度角向分布，以及[0162]所述光学元件使第二照明光在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度增大。
[0163](9)根据(7)所述的显示单元，其中
[0164]所述显示部在基于三维图像数据的立体图像和基于二维图像数据的图像之间选择性地切换将要显示的图像，以及
[0165]当要在所述显示部上显示所述立体图像时，第二光源被控制为关闭，而当要在所述显示部上显示基于所述二维图像数据的图像时，第二光源被控制为打开。
[0166](10)根据(9)所述的显示单元，其中当要在所述显示部上显示所述立体图像时，第一光源被控制为打开，而当要在所述显示部上显示基于所述二维图像数据的图像时，第一光源被控制为关闭或打开。
[0167](11)根据(I)?(10)中任一项所述的显示单元,还包括反射元件,所述反射元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧的相对侧并且使已经从所述导光板出射到所述光的出射侧的相对侧的第一照明光反射回所述导光板。
[0168](12) —种光源装置，包括:
[0169]发射第一照明光的一个或多个第一光源；
[0170]导光板，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域；和
[0171]光学元件，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
[0172](13) 一种设置有显示单元的电子设备，所述显示单元包括:
[0173]显示图像的显示部；和
[0174]向所述显示部出射图像显示用的光的光源装置，所述光源装置包括一个或多个第一光源、导光板和光学元件，第一光源发射第一照明光，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
[0175]本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求书或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。
【权利要求】
1.一种显示单元，包括: 显示图像的显示部；和 向所述显示部出射图像显示用的光的光源装置，所述光源装置包括一个或多个第一光源、导光板和光学元件，第一光源发射第一照明光，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
2.根据权利要求1所述的显示单元，其中 从所述导光板出射的第一照明光具有其中在倾斜方向上的亮度高于在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度的亮度角向分布，以及 所述光学元件使第一照明光在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度增大。
3. 根据权利要求1所述的显示单元，其中所述光学元件包括多个部分，每个部分至少通过折射作用改变入射光的前进方向。
4.根据权利要求3所述的显示单元，其中 改变光的前进方向的部分由棱镜构成，每个棱镜具有第一斜面、第二斜面和棱线，所述棱线在第一斜面和第二斜面的交叉处形成， 所述多个散射区域中的每一个以构成在预定方向上连续延伸的图案或在预定方向上断续延伸的图案的方式设置，以及 所述各棱镜的棱线和所述各散射区域的延伸方向互相直交。
5.根据权利要求1所述的显示单元，其中 所述导光板具有多个侧面， 所述的一个或多个第一光源设置为面向所述导光板的一个或多个侧面，以及所述各散射区域在其表面上具有提供光散射功能的多个凹凸形状，并且所述凹凸形状的密度随着距第一光源的距离而变化。
6.根据权利要求5所述的显示单元，其中在所述各散射区域中的凹凸形状的密度随着距第一光源的距离的增大而增大。
7.根据权利要求1所述的显示单元，还包括设置为面向所述导光板的第二光源，第二光源从不同于第一光源的光施加方向的方向将第二照明光施加向所述导光板， 其中所述光学元件使从所述导光板出射的第二照明光的亮度角向分布和第一照明光的亮度角向分布改变。
8.根据权利要求7所述的显示单元，其中 第二照明光具有其中在倾斜方向上的亮度高于在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度的亮度角向分布，以及 所述光学元件使第二照明光在相对于所述导光板的表面的法线方向上的亮度增大。
9.根据权利要求7所述的显示单元，其中 所述显示部在基于三维图像数据的立体图像和基于二维图像数据的图像之间选择性地切换将要显示的图像，以及 当要在所述显示部上显示所述立体图像时，第二光源被控制为关闭，而当要在所述显示部上显示基于所述二维图像数据的图像时，第二光源被控制为打开。
10.根据权利要求9所述的显示单元，其中当要在所述显示部上显示所述立体图像时，第一光源被控制为打开，而当要在所述显示部上显示基于所述二维图像数据的图像时，第一光源被控制为关闭或打开。
11.根据权利要求1所述的显示单元，还包括反射元件，所述反射元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧的相对侧并且使已经从所述导光板出射到所述光的出射侧的相对侧的第一照明光反射回所述导光板。
12.一种光源装置，包括: 发射第一照明光的一个或多个第一光源； 导光板，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域；和 光学元件，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出射的第一照明光的亮度角向分布改变。
13.—种配置有显示单元的电子设备，所述显示单元包括: 显示图像的显示部；和 向所述显示部出射图像显示用的光的光源装置，所述光源装置包括一个或多个第一光源、导光板和光学元件，第一光源发射第一照明光，所述导光板包括使第一照明光散射、然后从所述导光板出射的多个散射区域，所述光学元件面向所述导光板设置在所述导光板的光的出射侧并且使从所述导光板出`射的第一照明光的亮度角向分布改变。
【文档编号】F21S8/00GK103574403SQ201310291167
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】铃木守, 南胜 申请人:索尼公司