光學片層疊體，照明裝置和顯示裝置的製作方法

2023-09-18 04:43:25 2

專利名稱：光學片層疊體，照明裝置和顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學片層疊體，和具有該光學片層疊體的照明裝置和顯示裝置， 該光學片層疊體可應用於從背面照亮(例如)透射型液晶面板的照明裝置等。
背景技術：
近年來，由於諸如功耗低和小型化的一些優點、低價格化等，液晶顯示器正在替代曾經是顯示裝置的主流的CRT(陰極射線管，Cathode RayTube)。存在著通過在(例如)顯示圖像時所採用的照明方法來分類的一些種類的液晶顯示器，典型的一種是通過設置在液晶平板的背面的光源來顯示圖像的透射型液晶顯示器。在這種顯示裝置中，期望的是擴展色彩再現範圍。作為一種擴展色彩再現範圍的方法，提出了使用三原色(藍，綠，紅)發光二極體(LED)替代冷陰極螢光燈(CCFL)來作為光源。還提出了不但使用三原色LED，還使用四原色或六原色LED以擴展色彩範圍。此外， 提出了使用對其施加了螢光粉的藍色發光二極體作為白光光源。具體地，市面上有對其施加了黃色螢光粉的藍色發光二極體和對其施加了綠色和紅色螢光粉的藍色發光二極體。下面，在本說明書中，包含這種螢光粉並發出白光的LED稱為白光LED。在使用CCFL或LED作為光源的實例中，有必要在平面內使亮度分布和色彩分布均勻化。在照明裝置相對較小的情況下，可使用側光式導光板。在照明裝置相對較大且需要較大光量的情況下，其中直接設置光源的直下式是主流。作為在直下式中抑制亮度不均勻性(luminancenon-uniformity)和色彩不均性(color unevenness)的方法,提出了一種在光源上設置其中添加了填料(filler)的散射板的方法(日本未審專利申請公開第Sho 54-155244號)。作為另一種方法，例如，提出了一種使用其截面形狀在一個方向上相同的板的方法(日本未審專利申請公開第2005-326819號)。例如，除了圖18A中示出的一種LED 100，還提出了一種如圖18B所示的一種廣角 LED 200，其中，通過在如圖18B中所示的LED 100上設置由特定透明樹脂製成的蓋子110 來改變光分布。圖19示出了具有蓋子的廣角LED 200的光分布和不具有蓋子的LED 100的光分布的實例。圖19中的LEDl和LED2指示具有蓋子的廣角LED 200的光分布，圖19中的BARE (裸露)指示不具有蓋子的LED 100的光分布。根據圖19可知，廣角LED 200中， 向正面方向發射的光量被抑制，而傾斜發射的光量增加。也就是說，廣角LED 200所具有的光強度最大值不是在正面方向而是在傾斜方向。因此，在將廣角LED 200應用於照明裝置的情況下，在一定程度上能抑制平面內的亮度不均勻性。廣角LED 200的光分布根據蓋子 110的形狀和折射係數而改變。

發明內容
相對於使用CCFL作為照明裝置的光源的情況，在使用三原色LED或白光LED作為照明裝置的光源的情況下，難以抑制平面內的亮度不均勻性和色彩不均性。這是由LED是點光源，尤其在三原色LED的情況下白光必須通過混合三種顏色產生造成的，而CCFL發射白光。例如，在日本未審專利申請公開號第Sho 54-155244號的情況下，尤其是當LED用作光源時，從光源到散射板的距離必須設置為相對較長，並且存在照明裝置變厚的缺點。另一方面，在日本未審專利公開第2005-326819號的情況下，雖然CCFL作為線狀光源是有效的， 但LED作為點光源具有諸如亮度不均勻性和色彩不均性的缺點。使用廣角LED 200的方法也具有這樣的缺點，即，使每個LED 100設置有蓋子110，處理的數量增加，即使蓋子110的形狀和折光率是最佳的，仍會限制從光源到散射板的距離的縮短，照明裝置在一定程度上變厚。
因此，期望提供一種可降低點光源造成的亮度不均勻性和色彩不均性的光學片層疊體，及具有該光學片層疊體的照明裝置和顯示裝置。根據本發明實施方式的一種光學片層疊體，包括兩個矩形光學片，其重疊設置在沿第一方向排列並且沿與第一方向交叉的第二方向排列的多個點光源上。每個光學片被設置為使得光學片的長邊方向與第一方向和第二方向均交叉成一非直角。兩個光學片中的作為設置於點光源側的光學片的第一光學片具有在與第一方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第一立體結構；另一方面，兩個光學片中的作為設置於點光源相對側的光學片的第二光學片具有在與第二方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第二立體結構。第二立體結構具有比第一立體結構從垂直入射光產生更多返回光(return light)的形狀。根據本發明實施方式的一種照明裝置包括沿第一方向排列並且沿與第一方向交叉的第二方向排列的多個點光源；光學片層疊體，包括重疊設置在多個點光源上的兩個矩形光學片，每個光學片被設置為使得光學片的長邊方向與第一、第二方向交叉成一非直角。 包括在作為本發明實施方式的照明裝置中的兩個光學片具有與包括在上述光學片層疊體中的兩個光學片的那些組件相同的組件。根據本發明實施方式的一種顯示裝置，包括顯示面板，基於圖像信號被驅動；照明裝置，對顯示面板進行照明。包括在作為本發明實施方式的顯示裝置中的照明裝置具有與上述照明裝置的那些組件相同的組件。在本發明實施方式的光學片層疊體、照明裝置和顯示裝置中，從點光源側重疊形成有在與點光源的排列方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第一立體結構的第一光學片、以及形成有在與點光源的另一個排列方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第二立體結構的第二光學片。此外，第二立體結構具有比第一立體結構從垂直入射光產生更多返回光的形狀。因此，在折射並穿過第一立體結構的光中的垂直入射到第二光學片、被第二立體結構反射並變成向點光源側傳播的返回光的光的比例增加。在本發明實施方式的光學片層疊體、照明裝置和顯示裝置中，第二立體結構具有比第一立體結構從垂直入射光產生更多返回光的形狀。因此，在折射並穿過第一立體結構的光中的垂直入射到第二光學片、被第二立體結構反射並變成向點光源側傳播的返回光的光的比例增加。由於由第一立體結構形成的光源分割像被第二立體結構抵消，所以由點光源導致的亮度不均勻性和色彩不均性降低。從以下描述，本發明的其他的和更進一步目的、特徵和優點將更為充分地顯現。


圖1為示出根據本發明的實施方式的一種照明裝置的結構的截面圖。
圖2為示出圖1的照明裝置的實例的展開的透視圖。圖3為示出圖1的照明裝置的第一變形例的展開的透視圖。圖4為示出圖1的照明裝置的第二變形例的展開的透視圖。圖5為圖1的不均性消除片的凸部的截面圖。圖6為示出圖1的照明裝置的第三變形例的展開的透視圖。圖7為示出圖1的照明裝置的第四變形例的展開的透視圖。圖8A和圖8B為示出圖1的不均性消除片的結合的截面圖和透視圖。

圖9A至圖9C為示出圖1的照明裝置的第五變形例的截面圖。圖10為示出圖1的照明裝置的第六變形例的截面圖。圖11為表示根據一個實例的照明裝置的結構和對應於該結構的亮度不均勻性的測量結果及判定結果的對應圖。圖12為表示根據該實例的照明裝置的結構和對應於該結構的亮度不均勻性的測量結果及判定結果的對應圖。圖13為表示根據該實例的照明裝置的結構和對應於該結構的亮度不均勻性的測量結果及判定結果的對應圖。圖14為表示根據該實例的照明裝置的結構和對應於該結構的亮度不均勻性的測量結果及判定結果的對應圖。圖15為表示根據該實例的照明裝置的結構和對應於該結構的亮度不均勻性的測量結果及判定結果的對應圖。圖16為表示根據該實例的照明裝置的結構和對應於該結構的亮度不均勻性的測量結果及判定結果的對應圖。圖17為表示根據該實例的照明裝置的結構和對應於該結構的亮度不均勻性的測量結果及判定結果的對應圖。圖18A和圖18B為示出每個實例中的點光源的示意性結構實例的截面圖。圖19為示出圖18A和圖18B的點光源的光分布實例的分布圖。圖20為示出每個實例的凸部IlA和12A的截面形狀的截面圖。圖21為示出多種散射板和每種散射板的總透光率的對應圖。圖22為示出每種不同填料的總透光率的示圖。圖23為示出多種散射板，每種散射板的總透光率，亮度和亮度不均勻性的測量和判定結果的對應圖。圖24為示出根據圖1的照明裝置的應用實例的顯示裝置實例的截面圖。圖25為示出圖24的顯示裝置的變形例的截面圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細描述本發明的實施方式。將按照如下順序給出描述。1.實施方式結構操作與效果2.變形例
3.實例實施方式結構 圖1示出了根據本發明的實施方式的照明裝置1的截面結構。照明裝置1具有設置在一個平面IOA內的多個點光源10，不均性消除片11和 12(光學片)，散射件13，稜鏡片14和反射片15。將反射片15設置成在點光源10的背面與多個點光源10相對。在點光源10側上並且在關於點光源10正對著的反射片15的這一側上依次設置不均性消除片11和12，散射件13，以及稜鏡片14。下面，將描述點光源10， 散射件13，稜鏡片14和反射片15，之後，將描述不均性消除片11和12。點光源10例如，每個點光源10可以是一個或多個單色(同一顏色)LED，發射紅光(R)，綠光 (G)或藍光(B)的單個LED，或者分別發射R、G和B三原色光的多個LED。如圖2所示，點光源10被設置在以非直角的角度與矩形不均性消除片11的長邊 IlX的方向(長邊方向Ll)和短邊Ily的方向(短邊方向Ls)均交叉的方向(排列方向L1) 上。如圖2所示，點光源10還被設置在以非直角的角度與排列方向L1交叉並且與不均性消除片11的長邊方向k和短邊方向Ls均交叉的方向(排列方向L2)上。即，在使用不均性消除片11的長邊方向k作為X軸並使用不均性消除片11的短邊方向Ls作為Y軸的XY 坐標系中，多個點光源10被二維地設置在僅以預定角度傾斜的方向上。點光源10的排列方向L1和L2是指兩個方向以最短距離連接特定的點光源10 (下文中，稱為「點光源A」)和設置在點光源A周圍的其它多個點光源10中最靠近點光源A的點光源10 (當存在多個最靠近點光源A的點光源10時，則為他們中的一個)的線段的方向 (為了方便，稱為方向La)；以及以最短距離連接點光源A和當從點光源A看時在與方向La 交叉的方向上存在的多個其他點光源10中的最靠近點光源A的另一點光源10的線段的方向(為了方便，稱為方向Lb)。因此，方向L1對應於(例如)方向LA，方向L2對應於(例如) 方向Lb。根據不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4(稍後對其進行描述) 設置點光源10的排列方向L1和L2。例如，如圖3所示，在不均性消除片11的稜線方向和不均性消除片12的稜線方向與圖2中的那些方向相反的情況下，則點光源10的排列方向 L1和L2也設置為與圖2中的那些方向相反。也就是說，在本實施方式中，在圖2和圖3任意一種情況下，排列方向L1和延伸方向L3彼此平行或近似平行，且排列方向L2和延伸方向 L4彼此平行或近似平行。如上所述，點光源10的排列方向L1和L2和矩形不均性消除片11的長邊方向k和短邊方向Ls成非直角的角度。該角度通過點光源10的排列矩陣來確定並且不限於特定的角度。從防止亮度的不均勻性的觀點來看，較優地，儘可能同方向地設置點光源10。排列方向L1和長邊方向k之間形成的角度優選的是在30度以上60度以下的範圍內，更優選的是 36度以上54度以下的範圍內，更進一步，優選的是約45度。點光源10的排列根據照明裝置1和具有該照明裝置1的顯示裝置的大小而稍微變化。點光源10的排列還在通過局部控制點光源10的光發射來提供抑制顯示屏的黑暗部分中的不必要的光發射的功能時根據確定點光源10的電路上的塊數的方式而變化。
在每個點光源10由發射R、G或B光的單個LED或由分別發射R、G和B三原色光的多個LED來構造的情況下，根據上述規則一個顏色一個顏色地來規定排列方向。排列的線段可以根據LED的排列變為Z字形。在這種情況下，可通過平均化將Z字形線變成直線。排列方向L1上的多個點光源10的節距P3優選的是等於排列方向L2上的多個點光源10的節距P4，但可以不同於節距P4。該多個點光源10的節距表示排列方向L1或L2上點光源10的間隔(距離)。在每個點光源10由發射R、G或B光的單個LED或由分別發射R、G或B三原色光的多個LED 來構造的情況下，根據上述規則一個顏色一個顏色地來規定節距。例如，散射件13是具有通過在相對較厚的板狀透明樹脂中散布散射材料(填料) 而形成的散射層的高硬度厚光學片，或是通過在相對較薄的膜狀透明樹脂上塗敷含有光散射材料的透明樹脂而形成的薄光學片。散射件13具有散射來自點光源10的光並使來自稜鏡片14的光返回的功能。在散射件13由高硬度光學片來構造的情況下，散射件13還用作支撐其它的光學片(例如，不均性消除片11和12以及稜鏡片14)的支撐件。散射件13 可以是通過在相對較厚的板狀透明樹脂中散布散射材料(填料)而形成的散射件和通過在相對較薄的膜狀透明樹脂上塗敷含有散射材料的透明樹脂(粘合劑)而形成的散射件的結合。例如，使用諸如PET、丙烯酸或聚碳酸酯的透光熱塑性樹脂作為板狀或膜狀透明樹月旨。光散射層的厚度為(例如)Imm以上5mm以下。光散射材料是由平均顆粒直徑在(例如)0. 5μπι以上10 μ m以下的顆粒製成，該光散射材料以佔整個光散射層重量的0. 1重量份以上至10重量份以下的範圍散布在透明樹脂中。例如，可以使用有機填料、無機填料等作為這種光散射材料。空心顆粒也可用作光散射材料。當光散射層變得薄於Imm時，光散射劣化，並且還可能在由外框(未示出)支持散射件13時不能保證該光學片的硬度。如果光散射層變得厚於5mm，則當散射件13被來自光源的光加熱時，其變得難以散熱，從而存在散射件13被彎曲的可能性。在光散射材料的平均顆粒直徑處於0. 5 μ m以上10 μ m以下的範圍內且光散射材料以佔整個光散射層重量的 0. 1重量份以上至10重量份以下的範圍散布在透明樹脂中的情況下，則光散射件的效果有效地改良，並且亮度不均勻性通過結合不均性消除片11和12而有效地解決。儘管沒有示出，但散射片可設置在散射件13和稜鏡片14之間作為不同於散射件 13的構件。例如，散射片是通過在相對較薄的膜狀透明樹脂上塗敷含有散射材料的透明樹脂而形成的薄光學片。散射片具有對穿過散射件13等的光進行散射的功能。稜鏡片14稜鏡片14是(例如)如圖2所示的薄光學片，其中，在預定方向上延伸的多個凸部14A排列在上部面(光出射側上的面)。稜鏡片14使得從底部面進入的光中的在凸部 14A的排列方向上的分量朝著垂直於底部面的方向被折射並穿過，因此，可以提高方向性並改善正面亮度。儘管(例如)圖2中凸部14A具有三角形稜鏡形狀(其頂部是尖銳的)， 但頂部可以是圓形的或彎曲的。儘管圖2示出了凸部14A在與不均性消除片11和12的凸部IlA和12A(後面將進行描述)的延伸方向L3和L4交叉的方向上延伸，但它們可以在平行於或近似平行於不均性消除片12的凸部12A的延伸方向L4的方向上延伸。在從稜鏡片14的底部面側進入的光中，在凸部14A的排列方向上的分量不容易穿過凸部14A。為了解決亮度不均勻性，通過利用此特性並適當改變凸部14A的排列方向，則亮度不均勻性能夠減輕。可以使用多個稜鏡片14。具體地，在使用兩個稜鏡片14的情況下，從提高方向性和改善正面亮度的觀點來看，優選的是將這兩個稜鏡片14的凸部14A的排列方向設置為使得彼此垂直或近似垂直。兩個稜鏡片14可設置為使得這兩個稜鏡片14 的凸部14A的延伸方向與不均性消除片11和12的凸部IlA和12A的延伸方向彼此交叉。 在這種情況下，在稜鏡片14中，在凸部14A的延伸方向上的光不容易通過，此外，在不均性消除片11和12的延伸方向上的光也不容易通過，從而亮度不均勻性減輕。例 如，稜鏡片14可以是通過利用諸如一種或多種熱塑性樹脂材料的具有透光性的樹脂材料一體形成的，或者通過將能量線(諸如紫外線)可固化樹脂轉移在諸如PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)的透明的基材上形成的。考慮到控制光發射方向的功能，優選的是使用具有1.4以上折射率的熱塑性樹月旨。這種材料的實例包括聚碳酸酯樹脂、諸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯樹脂)的丙烯酸樹月旨、諸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的聚烯烴樹脂、諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯的聚酯樹月旨、諸如MS(聚甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物)的無定形共聚物聚酯樹脂、聚苯乙烯樹月旨、聚氯乙烯樹脂、環烯烴樹脂、聚氨酯樹脂、天然橡膠樹脂、人造橡膠樹脂以及這些樹脂的任意組合。反射片15設置在僅以預定間隙與包括多個點光源10的面IOA相分離的位置 (參考圖1)，並具有位於點光源10側的反射面。優選地，反射面具有單向反射(regular reflection)功能，而且還具有漫反射(diffusereflection)功能。為形成單向反射和漫反射的功能，可以使用通過將樹脂著色成白色而獲得的反射面。在這種情況下，優選的是獲得高光線反射特性。這種材料的實例包括聚碳酸酯樹脂和聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂。例如，優選地，在反射片15的反射面中，正對著點光源10的每個區域具有平坦面， 未對著點光源10的每個區域(與相鄰點光源10之間的每個區域對著的區域)完全地或部分地由點狀的散射件製成。在這種情況下，當光線落在點狀散射件上時，趨向於出現漫射的反射，光容易從點光源10之間射出，使得亮度不均勻性降低。優選地，使用矽樹脂或諸如二氧化矽或二氧化鈦的透明或白色材料作為點狀散射件的材料。散射件的大小優選地約為 0. Iymg lOOym。如圖2所示，不均性消除片11是具有這種上部面(光出射側上的面)的薄光學片，即，該上部面上設置了在平行或近似平行於點光源10的排列方向L1的方向(延伸方向 L3)上延伸的多個凸部11A(第一立體結構)。另一方面，不均性消除片12是具有這種上部面(光出射側上的面)的薄光學片，即，該上部面上設置了在平行或近似平行於點光源10 的排列方向L2的方向(延伸方向L4)上延伸的多個凸部12A(第二立體結構)。也就是說， 凸部IlA的延伸方向L3與凸部12A的延伸方向L4彼此交叉。不均性消除片11和12可以由(例如)與稜鏡片14的材料相同的材料製成。不均性消除片12中可包含光散射材料。凸部IlA相對於凸部12A具有擁有容易通過來自點光源10側的入射光的光學特性的立體結構。凸部12A相對於凸部IlA具有擁有難以通過來自點光源10的入射光的光學特性的立體結構。具體地，凸部12A具有比凸部IlA從垂直入射光產生更多返回光的形狀。在不均性消除片11的立體結構的延伸方向L3平行或近似平行於點光源10的排列方向L1並且不均性消除片12的立體結構的延伸方向L4平行或近似平行於點光源10的排列方向L2的情況下，實現了良好的不均狀態。在這種情況下，優選地，排列方向L1和延伸方向L3之間的角度ej未示出)，或者，排列方向L2和延伸方向L4之間的角度θ2(未示出)，為10度以下。優選地，延伸方向L3和延伸方向L4之間形成的角度θ3(未示出)是在從60度以上120度以下的範圍內。當角度Q1超過10度時，排列方向L1和延伸方向L3上的亮度不均勻性劣化。當角度θ 2超過10度時，排列方向L2和延伸方向L4的亮度不均勻性劣化。當角度θ 3超過該範圍時，延伸方向L3和延伸方向L4變得接近於彼此平行，使得不均性消除片11和12的長邊方向k和短邊方向Ls上的亮度不均勻性劣化。將考慮在本實施方式的照明裝置1和將該照明裝置1安裝在其上的顯示裝置中使用線狀光源(未示出)替代點光源10的情況。通常，例如，如日本未審專利申請公開第 2006-140124中所公開的，認為優選的是設置立體結構在特定方向上延伸的光學片或散射板，使得該特定方向平行於線狀光源的縱向方向。另一方面，在本實施方式的照明裝置1和將該照明裝置1安裝在其上的顯示裝置中，在不均性消除片11中立體結構的延伸方向L3平行或近似平行於點光源10的排列方向 L1並且不均性消除片12的立體結構的延伸方向L4平行或近似平行於點光源10的排列方向L2的情況下，這樣，確保了良好的不均狀態。存在這樣的情況，即，在延伸方向L3稍微偏離點光源10的排列方向L1並且延伸方向L4稍微偏離點光源10的排列方向L2時實現了良好的不均狀態。凸部12A比凸部IlA從垂直入射光產生更多返回光的表述大體意味著，當使來自點光源10側的光垂直入射到不均性消除片12時不均性消除片12的總透光率(JIS K 7361)低於當使來自點光源10側的光垂直入射到不均性消除片11時不均性消除片11的總透光率。具體地就數值而言，近似等價於，凸部IlA和12A滿足表達式(1)和(2)並且還滿足表達式⑶。
P3/H > 1. 3... (1)P4/H > 1. 3... (2)20%> Ttl_Tt2 > 5%…(3)P3表示在點光源10的排列方向L1上的節距；P4表示在點光源10的排列L2方向上的節距；H表示點光源10和不均性消除片11之間的距離；Ttl指示當使來自點光源10側的光垂直入射到不均性消除片11時不均性消除片11的總透光率(％ ) ；Tt2指示當使來自點光源10側的光垂直入射到不均性消除片12時不均性消除片12的總透光率(％ )。在不均性消除片11和12中不包含諸如填料的散射劑並且在不均性消除片11和 12上存在散射板的情況下，可對凸部IlA和12A作如下規定。凸部IlA和12A滿足表達式 (4)和(5)，並且還滿足表達式(6)和(7)。P3/H > 1. 3... (4)P4/H > 1. 3... (5)0. 1 ( R2/P2 < VP1 < 0. 4... (6)0. 02 < VP1-R2ZP2 < 0. 1... (7)P1表示在多個凸部IlA的排列方向上的節距；P2表示在多個凸部12A的排列方向上的節距；札表示如圖5所示的凸部IlA上的頂部IlR的曲率；R2表示凸部12A上的頂部12R的曲率。圖5示出了凸部IlA和12A的截面形狀交迭的實例。圖5中的(^表示由接觸凸部IlA的切線T1和平行於不均性消除片11的背面的平面T2所形成的角，圖5中的Φ2 表示由接觸凸部12Α的切線T3和平行於不均性消除片11的背面的平面T2所形成的角。
在φ 1和φ 2均小於39°的情況下，在垂直入射到不均性消除片11和12的背面的光中的穿過凸部IlA和12Α的表面的光的比例顯著多於被凸部IlA和12Α反射並變為返回光的光的比例。在Φ1和Φ2均大於59°的情況下，儘管垂直入射到不均性消除片11和 12的背面的光完全被凸部IlA和12Β中的一個的表面反射，但反射光穿過凸部IlA和12Α 的另一表面，並且傳輸光不會再次進入凸部IlA和12Α。因此，同樣在這種情況下，在垂直入射到不均性消除片11和12的背面的光中的穿過不均性消除片11和12的光的比例顯著多於被不均性消除片11和12反射並變成返回光的光的比例。表達式⑷和(5)的上限和下限由通過下述表達式(6)獲得的不均率 (unevenness ratio)來規定，並且被設置在不均率不超過3%的範圍內。3%的不均率是人類不能視覺地識別顯示不均性(或不用擔心顯示不均性)的上限，是顯示質量的指標之一。不均率(％)=((最大亮度-最小亮度)/平均亮度)X 100··· (6)優選地，C^1和Φ2從凸部IlA和12Α的頂部向底部平穩增大。例如，如圖5所示， 在凸部IlA具有三角形稜鏡(具有在平行於點光源10的排列方向L1的方向上延伸的頂部 11R)的立體結構的情況下，在頂部IlR的兩側，斜面IlS從頂部IlR平滑地延續，優選地，頂部IlR具有向光出射側凸出的凸部形狀，而斜面IlS是平面。例如，如圖5中所示，在凸部 12A具有三角形稜鏡(具在平行於點光源10的排列方向L2的方向上延伸頂部12R)的立體結構的情況下，在頂部12R的兩側，斜面12S從頂部12R平滑地延續，優選地，頂部12R具有向光出射側凸出的凸部形狀，而斜面12S是平面。在該實例中，在每個凸部IlA和12A具有如圖5所示的立體結構的情況下，當斜面 IlS和12S的傾斜角彼此相等時，自然地，頂部IlR的高度高於頂部12R的高度。凸部IlA和12A不限於如實例所示的形狀，而可在滿足表達式(1)至(5)的範圍內變形。當在從平面IOA的法線方向看不均性消除片11時從點光源10垂直入射到不均性消除片11的光通過全反射而產生向點光源10側傳播的返回光的返回光產生部分al (第一部分)佔凸部IlA的比率被設置為K1，而在從平面IOA的法線方向看不均性消除片12時從點光源10垂直入射到不均性消除片12的光通過全反射而產生向點光源10側傳播的返回光的返回光產生部分bl (第二部分)佔凸部12A的比率被設置為K2時，優選地，K2大於 Kl0例如，在凸部IlA具有如圖5所示的立體結構的情況下，如圖5所示，返回光產生部分al對應於斜面11S，凸部IlA中不同於返回光產生部分al的部分a2對應於頂部11R。 例如，在凸部12A具有如圖5所示的立體結構的情況下，如圖5所示，返回光產生部分bl對應於斜面12S，凸部12A中不同於返回光產生部分bl的部分b2對應於頂部12R。根據斜面 IlS和12S的傾斜角和形狀以及頂部IlR和12R的表面形狀，也可以不滿足該對應關係。操作和效果下面，將描述本實施方式的照明裝置1的操作和效果。在本實施方式的照明裝置1中，從點光源10發射的光的亮度不均勻性通過不均性消除片11和12來降低，作為結果的光被散射件13散射以減少方向性。之後，作為結果的光被在此處調節正面亮度和方向性的稜鏡片14會聚。本實施方式中， 從點光源10側依次層疊了不均性消除片11 (其中有在平行於點光源10的排列方向L1的方向上延伸的多個凸部11A)和不均性消除片12(其中有在平行於點光源10的排列方向L2的方向上延伸的多個凸部12A)。因此，從多個點光源10發射的光中在平行於點光源10的排列方向L1的方向上的亮度不均勻性被不均性消除片11降低，並且在平行於點光源10的排列方向L2的方向上的亮度不均勻性被不均性消除片12降低。從不均性消除片11的背面進入的光線幾乎是直線光，而進入到不均性消除片12 的光是已被不均性消除片U折射和漫射的散射光。為使得在平行於排列方向L1和延伸方向L3的方向上的返回光的量與在平行於排列方向L2和延伸方向L4的方向上的返回光的量彼此相等，要求不均性消除片12中產生返回光的能力高於不均性消除片11中產生返回光的能力。因此，在兩個能力都相同的(典型地，在不均性消除片11中的凸部IlA的形狀和材料與不均性消除片12的凸部12A的形狀和材料是相同的)的情況下，具有大量直線入射光的不均性消除片11的不均性消除效果要高於具有較少直線入射光的不均性消除片12的不均性消除效果。同樣地，不均性消除片12中產生返回光的能力低於不均性消除片11的產生返回光的能力的情況下，具有大量直線入射光的不均性消除片11的不均性消除效果要高於具有較少直線入射光的不均性消除片12的不均性消除效果。結果，諸如不均性僅在排列方向L1和延伸方向L3上消失而在排列方向L2和延伸方向L4上的不均性不會消失的現象以及諸如僅在排列方向L1和延伸方向L3上的點光源10上面的部分變得異常暗的現象出現。另一方面，在此實施方式中，不均性消除片12中的凸部12A具有這樣的立體結構， 該立體結構具有相對強於不均性消除片11中的凸部IlA的光會聚效果的光會聚效果(也就是說，滿足表達式(1)至(5))，並且凸部12A具有從垂直入射光產生更多地返回光的形狀。根據這種配置，使不均性消除片11的不均性消除效果和不均性消除片12的不均性消除效果幾乎相同。因此，防止了諸如不均性僅在排列方向L1和延伸方向L3上消失而在排列方向L2和延伸方向L4上的不均性不會消失的現象和諸如僅在排列方向L1和延伸方向L3上的點光源10上面的部分變得異常暗的現象。降低了由點光源10導致的亮度不均勻性和色彩不均性。在此實施方式中，在不均性消除片11的立體結構的延伸方向L3平行或近似平行於點光源10的排列方向L1且不均性消除片12的立體結構的延伸方向L4平行或近似平行於點光源10的排列方向L2的情況下，能達到良好的不均性狀態。優選地，排列方向L1和延伸方向L3之間形成的角度Q1或排列方向L2和延伸方向L4之間形成的角度92為10度以下。優選地，延伸方向L3和延伸方向L4之間形成的角度θ 3的角處於60度以上120度以下的範圍內。當角度Q1超過10度時，在排列方向L1和延伸方向L3上的亮度不均勻性劣化。當角度θ 2超過10度時，在排列方向L2和延伸方向L4上的亮度不均勻性劣化。當角度θ 3超過該範圍時，延伸方向L3和延伸方向L4彼此變得接近平行，使得在不均性消除片 11和12的長邊方向k和短邊方向Ls上的亮度不均勻性劣化。在該實施方式中，在不均性消除片11和12中的至少一個包括光散射劑的情況下， 由點光源10導致的亮度不均勻性和色彩不均性通過光散射劑的散射效果而被降低。添加光散射劑的量優選地是微量。例如，在使光散射劑包含在厚度為2mm且其兩個面是平面的 透明板中的情況下，優選地，當使光垂直入射到添加了光散射材料的透明板時，總透光率具有處於81 %以上93%以下的範圍內的值。上限值是透明板中總透光率的界限值，而下限值是被規定為返回光產生效果不會嚴重受到光散射劑的添加的影響的程度的值。通常，當P3/H或P4/H增大時，平面內的亮度不均勻性出現。存在兩種P3/H或P4/H 會增大的情況。一種情況是點光源10與不均性消除片11之間的距離H變窄以減少厚度， 另一種情況是點光源10的數量減少(點光源10的節距P3和P4變小)並且發光減少。本實施方式的顯示裝置適合於這兩種情況。變形例儘管在前述實施方式中使用了兩個不均性消除片11和12，但可以使用三個或更多個不均性消除片。當使用三個或更多個不均性消除片時，更容易控制點光源10的光，從降低亮度不均勻性的觀點來看這是適合的。但是，在使用三個或更多個不均性消除片的情況下，優選地，設置在更加遠離點光源10的位置處的光學片比設置在更加靠近點光源10的位置處的光學片具有更多的返回光。在使用三個或更多個不均性消除片的情況下，至少一個不均性消除片的立體結構的延伸方向平行或近似平行於點光源10的排列方向U。此外， 優選地，至少一個其餘的不均性消除片的立體結構的延伸方向平行於或近似平行於點光源 10的排列方向L2。在這種情況下，排列方向L1和L2上的亮度不均勻性降低。在一種變形例中，優選地，三個或更多個不均性消除片中的一個具有在平行或近似平行於不均性消除片11和12的長邊方向k或短邊方向Ls的方向上延伸的立體結構。在這種情況下，在該方向上的不均性降低。例如，如圖6所示，在不均性消除片12和散射件13 之間，可以設置具有在不均性消除片11的短邊方向Ls上延伸的多個立體結構(凸部16A) 的不均性消除片16和具有在不均性消除片11的長邊方向k上延伸的多個立體結構(凸部17A)的不均性消除片17。在前述實施方式中，設置在點光源10正上方的各種光學片(例如，不均性消除片 11和12、散射件13和稜鏡片14)結構上彼此獨立。在利用相對較厚的散射板作為散射件 13並利用該散射件13作為支撐件的情況下，例如，如圖7所示，各種光學元件可以用柔性膜18覆蓋。在這種情況下，即使當膨脹和收縮量根據點光源10正上方的各個光學片的溫度變化而彼此不同時，各個光學片也能保持照明裝置1的外框(未示出)中而不會造成每個光學片中的皺紋。當如圖7所示不均性消除片11和12設置在散射件13的背面(點光源10側上的面)和柔性膜18之間時，則不需要為防止彎曲或變形而增加不均性消除片11 和12的硬度。因此，不均性消除片11和12可以薄到與在散射件13上部面上設置不均性消除片11和12的情況下的厚度相同的程度。通過這種結構，在不均性消除片11和12隻是被設置在散射件13以下的情況下，照明裝置1同樣變薄。如圖8A和圖8B所示，通過由結合部19使不均性消除片11和12的周緣與散射件 13的周緣彼此結合，不均性消除片11和12和散射件13可以在結構上一體化。在通過結合部19將不均性消除片11和12與散射件13彼此結合的情況下，柔性膜18是非必要的。通過結合周緣，在顯示屏上不會看到結合部19。優選地，熱粘合或超聲粘合用作將散射件13的周緣與不均性消除片11和12的周緣相結合的方法。在這種情況下，他們以高產出率結合而不需要中間劑。尤其，在不均性消除片11和12和散射件13由熱塑性樹脂(例如，聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸)製成時，結合強度通過粘附增加。特別地，優選地是在對他們進行擠壓的同時將不均性消除片11、12結合。為了在不存在皺紋或鬆弛的狀態中使不均性消除片U和12與散射件13結合，不均性消除片11 和12必須具有一定程度的厚度和硬度。但是，增加不均性消除片11和12的厚度與照明裝置1的厚度和成本上的減小相矛盾。因此，通過在拉緊在不均性消除片11和12的同時將不均性消除片11和12與散射件13結合，則不均性消除片11和12在沒有皺紋或鬆弛的情況下被結合。 類似地，通過由結合部(未示出)來使散射件13的周緣和稜鏡片14的周緣彼此相結合，可以結合稜鏡片14和散射件13。在這種情況下，即使當稜鏡片14比較薄，也不容易出現皺紋和鬆弛。通過在施加相等的張力或壓力的同時將不均性消除片11和12結合在點光源10側的散射件13並將稜鏡片14結合至正對著點光源10的這一側，則可以結合不均性消除片11和12、散射件13、稜鏡片14。從散射件13不輕易彎曲的觀點來看，這種情況也是適合的。在與上述類似的方式中，可以通過結合部(未示出)將散射件13的周緣和不均性消除片11和12的周緣相結合來結合不均性消除片11和12和散射件13。此外，通過由結合部(未示出)使散射件13的周緣和稜鏡片14的周緣彼此結合，可以結合稜鏡片14 和散射件13。在與上述類似的方式中，不需要增加不均性消除片11和12和稜鏡片14的硬度來防止彎曲和扭曲，使得不均性消除片11和12和稜鏡片14變薄。因此，在將不均性消除片11和12設置在散射件13的正下方的情況下，照明裝置1也變薄。例如，如圖9A所示，不均性消除片11可以加厚以具有硬度並用作支撐件。如圖9B 所示，不均性消除片12可以加厚以具有硬度並用作支撐件。如圖9C所示，通過由結合部 21使不均性消除片11的周緣和不均性消除片12的周緣結合，可以結合不均性消除片11和 12。在如圖9A至9C所示使用不均性消除片11和12作為支撐件的情況下，從支撐件的硬度的觀點看，任意光學片的厚度優選地為Imm以上。通過使用不均性消除片11和12 作為支撐件，不必增加另一不均性消除片的硬度，並且照明裝置1變薄。在如圖9A至9C所示使用不均性消除片11或12作為支撐件的情況下，散射件13 不用必須是用作支撐件的散射板，而可以是薄散射片。在散射件13是薄散射片的情況下， 優選地，通過使填料包含在不均性消除片11或12中來增加散射性。例如，如圖10所示，支撐件22可以設置在不均性消除片11和12與點光源10之間。結果，沒必要增加不均性消除片11和12的硬度，使得不均性消除片11和12變薄。例如，支撐件22由透過塑料材料製成。優選地，支撐件22根據(例如)點光源10 的布置和光分布以及從點光源10到支撐件22的高度而包括微量的光散射劑。在這種情況下，由點光源10導致的亮度不均勻性和色彩不均性降低。光散射劑的添加量優選地是微量。例如，優選地，添加量具有在使光垂直入射到厚度為2mm、其兩側均為平面、且對其添加了光散射材料的透明板時使總透光率在81%以上93%以下的範圍內的值。93%作為上限是透明板的透光率界限值，81%作為下限值是其中返回光產生效果不會嚴重受到散射劑的添加的影響的範圍的下限值。作為支撐件22的材料，可以應用具有一定硬度的任何透明樹脂。例如，聚甲基丙烯酸甲酯、環烯烴聚合物、zeonoHZeon公司的註冊商標)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等是適合的。尤其，從亮度的觀點來看，聚甲基丙烯酸甲酯、環烯烴聚合物、 zeonor等適合作為支撐件22的材料。從硬度的觀點來看，支撐件22的厚度優選地是Imm 以上。 類似地，如在圖10的情況中，散射件13不必是用作支撐件的散射板，而可以是薄散射片。在散射件13是薄散射片的情況下，優選地，通過使填料包含在不均性消除片11或 12中來增加散射性。實例現在將描述本實施方式的照明裝置1的實例。如圖11至圖17示出了在改變照明裝置1中不均性消除片11和12的結構及點光源10與不均性消除片11之間的距離H時獲得的例子1至68的亮度不均勻性的測量結果和判定。通過從點光源10側起在點光源10上依次設置不均性消除片11、不均性消除片 12、散射件13、稜鏡片14和反射型偏振分離元件(未示出)並在點光源10的後面設置反射片15來製作了例子1至68。在例子1至12、42至47、51至56和60至65中，未經諸如加蓋處理的白光LED (圖 18A)用作點光源10，節距P3和P4設置為30mm。白光LED具有由如圖19中「裸露」指示的光分布。在例子13至24中，分別發出R、G和B三原色光的LED用作點光源10，而節距P3 和P4設置為40mm。在例子1至24中，未將填料添加至不均性消除片11和12，總透光率約 80%的散射板用作散射板13。在例子25至34中，分別發出R、G和B三原色光的LED用作點光源10，而節距P3、P4設置為40mm。在例子25至34中，填料被添加至不均性消除片12， 而散射片用作散射片13。在例子35至41、48至50、57至59和66至68中，通過對白光LED加蓋而獲得的廣角LED (圖18B)用作點光源10。在例子35至38、48、49、57、58、66和67中，具有如圖19 中的「LED1」指示的光分布的廣角LED用作廣角LED，節距P3、P4設置為26mm。在例子39至 41,50,59和68中，具有如圖19中的「LED2」指示的光分布的廣角LED用作廣角LED，節距 P3、P4 設置為 26mm。在例子1至41中，由點光源10的排列方向L1和L2和不均性消除片11和12中立體結構的延伸方向L3和L4形成的角度被設置為45度。由不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向k形成的角度被設置為45度。下述描述中，將描述在由排列方向L1和L2、延伸方向L3和L4與不均性消除片11的長邊方向k 形成的角度中具有較小絕對值的角度。在從不均性消除片11的長邊側！^看時，順時針方向上的角度描述為「 + 」，逆時針方向的角度描述為「_」。具體地，由不均性消除片11的長邊Lx 與排列方向L3和延伸方向L4形成的角度為+45度，而由不均性消除片11的長邊Lx與排列方向L2和延伸方向L4形成的角度為-45度。在描述中，在例子1至41中，排列方向L1為 +45度，排列方向L2為-45度，延伸方向L3為+45度，延伸方向L4為-45度。圖15、圖16和圖17示出了通過使用利用幾乎不具有不均性的單個白光LED的例子1、2、5、7、9、11、35、36和39的結構，通過改變LED的排列方向L1和L2並改變不均性消除片11和12中立體結構的延伸方向L3和L4而獲得的例子42至68。圖15示出了在排列方向L1為+45度而排列方向L2為-45度的狀態中作為改變延伸方向L3和L4的角度的結果的例子42至50。圖16示出了在排列方向L1為+52. 5度而排列方向L2為-52. 5度的狀態中作為改變延伸方向L3和L4的角度的結果的例子51至59。圖17示出了在排列方向L1為 +60度而排列方向L2為-60度的狀態中作為改變延伸方向L3和L4的角度的結果的例子60 至68。
在圖15、圖16和圖17中，當不均性比率小於3%時，記下一個圈。當不均性比率在3%以上時，記下差號。當不均性比率小於2. 5%時，記下雙圈，其指示該例子比帶一個圈的例子具有更小的不均性。在例子1至34中，選擇了具有如圖20和圖21所示的截面形狀和光特性的凸部來作為不均性消除片11和12的凸部IlA和12A，並使用透光率約為80%的散射件13。在例子24至34中，選擇如圖22所示填料作為要被添加至不均性消除片12的填料。從圖11可了解以下內容。在使用不均性消除片11和12以及散射板的情況下，在其中當滿足P3/H> 1. 3、P4/H> 1. 3、20 > Ttl-Tt2 > 5時的例子5、7、9和11中，發現沒有不均性。當P3/H < 1. 3和P4/H < 1. 3時，即使不均性消除片11和12的形狀沒有改變時， 仍發現沒有不均性。在其中發現沒有不均性的例子5、7、9和11滿足0. 1 < R2/P2 < R1ZiP1 < 0. 4 和 0. 02 < VP1-VP2 1. 3P4/H > 1. 320%> Ttl-Tt2 > 5%相關表達式組BP3/H > 1. 3P4/H > 1. 30. 1 ( R2/P2 < VP1 < 0. 40. 02 < VP1-R2ZP2 1. 3、P4/H> 1. 3,20% > Ttl-Tt2 > 5%時，在例子30 至33中沒有發現不均性。類似地，滿足R2/P2 1. 3P4/H > 1. 320%> Ttl-Tt2 > 5%
相關表達式組BP3/H > 1. 3P4/H > 1. 30. 1 ( R2/P2 < VP1 < 0. 4ο. 02 < VP1-VP2 < 0. 1 從圖15可以理解，點光源10的排列方向L1和L2和不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4彼此近似平行。圖15中，由點光源10的排列方向L1和L2和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為士45度。在這種情況下，由不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4與不均性消除片11的長邊方向Lx的角度是士55度。也就是說，在由延伸方向L3和L4和排列方向 L1和L2形成的角度為10度以下的情況下，幾乎看不到不均性。然而，當由延伸方向L3和L4 和不均性消除片11的長邊方向LxB成的角度變成士57. 5度(也就是說，由延伸方向L3和 L4和排列方向L1和L2形成的角度為12. 5度)時，在例子42,43和45中，在可視覺地識別不均性的程度上出現劣化。類似地，當由延伸方向1^和1^4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度變成士35度(也就是說，本實例中，由延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2形成的角度為10 度)時，幾乎看不到不均性。然而，當由延伸方向「和1^4和不均性消除片11的長邊方向Lx 形成的角度變成士30度(也就是說，由延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2形成的角度為 15度)時，在例子45和46中，在可視覺地識別不均性的程度上出現劣化。如上所述，當由延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2形成的角度增大時，在點光源的排列方向L1和L2上減少不均性的效果降低，不均性變差。由排列方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度的絕對值不必是對稱的。例如，延伸方向L3可以為+40度，延伸方向L4可以為-50度。儘管沒有示出，但當由排列方向L1和延伸方向L3形成的角度以及由排列方向L2和延伸方向L4形成的角度為 10度以下時，由延伸方向L3和L4形成的角度的範圍在60度以上120度以下的範圍內，可通過任意組合來獲得幾乎不能發現不均性的狀態。根據圖15應該理解，在較寬的光分布中，無論由延伸方向「和1^4和不均性消除片 11的長邊方向Lx形成的角度如何，都幾乎看不到不均性。在較寬的光分布中，從LED傾斜地發射的光比從LED垂直地發射的光更強。因此，來自不均性消除片11和12的反射光的分布的在不均性消除片11和12的延伸方向L3和L4上的依存性小於通常光分布中的依存性。因此，由排列方向L1和L2和延伸方向L3和L4形成的角度可以設置在大於通常光分布中的角度的範圍內。但是，例如在例子48中，在由延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx 形成的角度為士 15度(也就是說，由延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2形成的角度為 30度)的情況下的不均性相比於在該角度是士45度(也就是說，由延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2形成的角度為0度)的情況下的不均性，當由排列方向L1和L2和延伸方向 L3和L4形成的角度較小時不均性較小。類似地，在例子49中，在由延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為士75度(也就是說，由延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2形成的角度為30度)的情況下的不均性相比於在該角度為士45度(也就是說，由延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2形成的角度為O度)的情況下的不均性，當排列方向L1和L2和延伸方向L3和 L4形成的角度較小時不均性較小。根據以上內容，還是在較寬光分布中，優選地，點光源10 的排列方向L1和L2和不均性消除片11的立體結構的延伸方向L3和L4彼此近似平行。
在例子37、38、40和41中，不均性變差到視覺上可識別的程度。此外在較寬光分布中，優選地，優選的形狀是通過其從垂直入射光產生的返回光與不均性消除片11相比來自不均性消除片12的更多的形狀。在例子45中，在由延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為士52. 5度或士35度的情況下的不均性小於在由延伸方向L3和L4和不均性消除片11 的長邊方向Lx形成的角度為士45度(也就是說，延伸方向L3和L4完全平行於排列方向L1 和「)的情況下的不均性。也就是說，在例子45中，當延伸方向「和「和排列方向L1*!^ 從平行稍微偏移時，不均性降低。如上所述，在使用線狀光源的情況下，立體結構的延伸方向優選地設置為平行於線狀光源。然而，關於實施方式中點光源10而言，發現當延伸方向L3和L4和排列方向L1和 L2彼此近似平行時幾乎觀察不到不均性，甚至存在當該方向從平行稍微偏移時不均性降低的情況。圖16示出了由不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度，以及當由點光源10的排列方向L1和L2與不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為士52. 5度時的不均性狀態。從圖16應該理解，當由點光源10的排列方向L1和L2與不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4形成的角度為10度以下且延伸方向L3和L4之間形成的角度在60度以上至120以下的範圍內時，幾乎觀察不到不均性。在圖16的實例中，當由延伸方向1^和1^4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為±60度時，排列方向L1和延伸方向L3之間形成的角度為7. 5度，排列方向L2和延伸方向L4之間形成的角度為10度以下，延伸方向L3和延伸方向L4之間形成的角度為120 度。在圖16的所有例子中，幾乎觀察不到不均性。另一方面，當由延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為士62. 5度時，由排列方向L1和延伸方向L3形成的角度和排列方向L2和延伸方向L4形成的角度均為10度。然而，當由延伸方向形成的角度為125度(超過了 120度)時， 在圖16所示的例子55和56中，不均性變差到能視覺識別不均性的程度。如上描述，當由延伸方向L3和L4形成的角度超出60度以上至120度以下的範圍時，延伸方向L3和L4接近平行，不均性消除片11的長邊方向Lx或短邊方向Ls上的不均性變差。另一方面，當由延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為士30度時，由延伸方向L3和延伸方向L4形成的角度在60度以上至120度以下的範圍內。 但是，當延伸方向L3和L4距離排列方向L1和L2過遠時，則發現了其中不均性變差到可視覺地識別不均性的程度的例子(例如，例子52和55)。例如，將由延伸方向LjPL4形成的角度為士 45度的情況與該角為士 60度的情況彼此相比較。由排列方向L1和L2形成的角度為7. 5度，但在該角度為士45度的前一種情況中的不均性相對小於該角度為士60度的後一種情況中的不均性。此外，當由延伸方向L3和L4形成的角度為士52. 5度時，在所有的例子中都幾乎看不到不均性。因此，優選地，在延伸方向L3和L4之間形成的角度在60度以上至120度以下的範圍內，更優選地，在75度以上至105度以下的範圍內，進一步更優選地，近似是直角。該角適合於降低不均性消除片 11的長邊方向Lx和短邊方向Ls上不均性。延伸方向L3和L4之間的角度在60度以上至120度以下的範圍內。然而，當延伸方向L3和L4和排列方向L1和L2之間形成的角度較大時，延伸方向L3和L4變為不平行於賠率方向L1和L2,不均性變差。

由延伸方向1^和1^4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度的絕對值不用必須是對稱的。例如，在由延伸方向1^和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為+62. 5 度並且由延伸方向L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為-42. 5度的情況下， 由排列方向L1和延伸方向L3形成的角度和由排列方向L2和延伸方向L4B成的角度均為10 度以下，延伸方向L3和L4之間形成的角度在60度以上至120度以下的範圍內。在圖16所示的所有例子中，幾乎觀察不到不均性。圖17示出了由不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度，以及當點光源10的排列方向L1和L2與不均性消除片 11的長邊方向Lx形成的角度為士60度時的不均性狀態。從圖17應該理解，當由點光源10 的排列方向L1和L2與不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4形成的角度為 10度以下且延伸方向L3和L4之間形成的角度在60度以上至120度以下的範圍內時，幾乎觀察不到不均性。例如，在圖17中，當由延伸方向L3和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx形成的角度為士50度時，在圖17所示的所有例子60至68中幾乎觀察不到不均性。然而，當延伸方向1^和L4和不均性消除片11的長邊方向Lx之間形成的角度為士70度時，在例子60至 65中，不均性變差到可視覺地觀察到不均性的程度。從圖17應理解，在這兩種情況下，點光源10之間的角度和不均性消除片11和12的角度為10度。但是，不均性狀態根據由延伸方向L3和L4形成的角度而改變。從例子64和65可知，存在這樣的情況，即，點光源10的排列方向L1和L2與不均性消除片11和12的立體結構的延伸方向L3和L4彼此較不平行(在例子64中為士50度， 在例子65中為士30度)的情況相比於他們彼此平行的情況，不均性降低。從圖16和圖17，點光源10的排列方向L1和L2與不均性消除片11的長邊方向k 之間形成的角度不限於例子1至49中所示的士45度，而可通過點光源10的排列矩陣適當地自由設置。如上所述，點光源10的設置根據照明裝置1以及安裝有照明裝置1的顯示裝置的大小而稍稍變化。點光源10的設置還在通過局部控制點光源10的光發射而提供抑制顯示屏的黑暗部分中的不必要的光發射的功能時根據確定點光源10的電路上的塊的方法而變化。儘管未示出，例如，在排列方向1^和1^2與不均性消除片11的長邊方向k之間形成的角度為士30度的情況下，從對稱的觀點來看，其結果與圖17的結果相同。也就是說，在排列方向L1和L2與不均性消除片11的長邊方向k之間形成的角度可以為士45度以下。圖23示出了散射板1至8的總透光率，亮度和不均性性，當在點光源10上從點光源10側起依次層疊了不均性消除片11和12、散射板、稜鏡片14、反射型偏振分離器件並在點光源10的背面上設置了反射片15時獲得的亮度和亮度不均勻性，以及判定。從圖23應該理解，從不存在亮度不均勻性和色彩不均性的觀點來看，散射板1至7(透光率為60%至 85%)是適合的，而從亮度的觀點來看，散射板4至7(透光率為76%至85%)是優越的。應用實例接下來，將描 述將實施方式的照明裝置1應用至顯示裝置的情況。在下文中，將描述應用具有圖1中所示結構的照明裝置1的情況。顯然地，具有其他結構的照明裝置1也可應用於顯示裝置。圖24示出了根據應用實例的顯示裝置2的截面結構。顯示裝置2具有顯示面板 20和照明裝置1 (其中稜鏡片14被設置為與顯示面板20側相對)，並且顯示面板20的表面面向觀察者(未示出)側。顯示面板20具有層疊結構(儘管未示出)，該層疊結構具有在觀察側上的透明基板與在照明裝置1側的透明基板之間的液晶層。具體地，顯示面板20從觀察側起依次具有偏光板、透明基板、濾色器、透光電極、取向膜、液晶層、取向膜、透明像素電極、透明基板、偏光板。偏光板是一種光學快門裝置並且只允許在預定的振動方向上的光(偏振光)通過。將偏光板設置成使他們的偏光軸彼此相差90度。通過這種結構，使得從照明裝置1發射的光經液晶層穿過或被偏光板阻擋。透明基板是對可見光透明並由(例如)平板玻璃製成的基板。在照明裝置1側的透明基板上，作為驅動元件的TFT(薄膜電晶體)電連接至透明像素電極，形成了有源驅動電路。濾色器通過設置用於將從照明裝置1發射的光色分離為(例如)原色R、G和B的濾色器來構造。透明電極由(例如)ΙΤ0(氧化銦錫)製成並用作公共的對向電極。取向膜由諸如以聚醯亞胺為例的聚合材料製成，並在液晶上執行取向處理。液晶層由處於(例如)VA(垂直取向)模式、TN(扭曲向列)模式或STN(超扭曲向列)模式的液晶製成，並具有通過來自驅動電路的施加電壓逐像素地通過或阻擋來自照明裝置1的光。透明像素電極由(例如)ITO製成並用作每個像素的電極。接下來，將描述顯示裝置2的操作。從照明裝置1的點光源10發射的光被調節為具有期望的正面亮度、面內亮度分布、視角等的光，顯示面板20的背面用經調節的光來照射。施加於顯示面板20的背面的光被顯示面板20調製，作為結果的光作為圖像光從顯示面板20表面向觀察者側發射。在顯示裝置2中，在照明裝置1的不均性消除片11和12中滿足表達式(1)至(5)。 因此，施加於顯示面板20背面的照明光的亮度不均勻性和色彩不均性降低。這樣，提供了具有較高顯示質量的顯示裝置2。如圖25所示，在顯示裝置2中，可在不均性消除片11的上部面上設置通過集成地形成不均性消除片12和散射件13而獲得不均性消除片18來代替不均性消除片12和散射件13。儘管上面已通過實施方式、變形例以及應用實例描述了本發明，但本發明並不限於這些實施方式等，而是可以做出各種修改。例如，在前述實施方式等中，在照明裝置1和顯示裝置2中，已將不均性消除片11 和12、散射件13、稜鏡片14描述為包括在照明裝置1中的各種光學片。根據需要，不同於上述光學片的光學片可包括在照明裝置1中，或者包括在照明裝置1中的任意光學片可以被去除。本申請包含涉及於2010年2月24日向日本專利局提交的日本優先專利申請JP 2010-039269中公開的主題，其全部內容結合於此作為參考。本領域的技 術人員應該理解，根據設計要求和其他因素可以進行各種修改、組合、 子組合和改變，它們都在所附權利要求或其等效物的範圍內。
權利要求
1.一種光學片層疊體，包括兩個矩形光學片，重疊設置在沿第一方向排列並且沿與所述第一方向交叉的第二方向排列的多個點光源上，其中，每個光學片被設置為使得光學片的長邊方向與所述第一方向和所述第二方向均交叉成一非直角；所述兩個光學片中的作為設置於所述點光源側的光學片的第一光學片具有在與所述第一方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第一立體結構；所述兩個光學片中的作為設置於所述點光源的相對側的光學片的第二光學片具有在與所述第二方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第二立體結構；並且所述第二立體結構具有比所述第一立體結構從垂直入射光產生更多返回光的形狀。
2.根據權利要求1所述的光學片層疊體，其中，所述第一立體結構的延伸方向與所述第一方向所成的角度小於等於10度，所述第二立體結構的延伸方向與所述第二方向所成的角度小於等於10度，所述第一立體結構的延伸方向與所述第二立體結構的延伸方向所成的角度大於等於60度且小於等於120度。
3.根據權利要求1所述的光學片層疊體，其中，所述第一立體結構與所述第二立體結構滿足以下表達式P3/H >1.3 P4/H >1.320%> Ttl-Tt2 > 5% 其中，P3表示所述點光源在所述第一方向上的節距； P4表示所述點光源在所述第二方向上的節距； H表示所述點光源與所述第一光學片之間的距離；Ttl表示當使光從所述點光源側垂直入射至所述第一光學片時所述第一光學片的總透光率(％ )；Tt2表示當使光從所述點光源側垂直入射至所述第二光學片時所述第二光學片的總透光率(％ )。
4.根據權利要求1所述的光學片層疊體，其中，所述第一立體結構具有在與所述第一方向平行的方向上延伸的第一頂部以及所述第一頂部的兩側的一對第一斜面；所述第二立體結構具有在與所述第二方向平行的方向上延伸的第二頂部以及所述第二頂部的兩側的一對第二斜面。
5.根據權利要求4所述的光學片層疊體，其中，所述第一頂部和所述第二頂部的表面是向光發射側凸出的曲面；並且所述第一斜面和所述第二斜面的表面是平面。
6.根據權利要求5所述的光學片層疊體，其中，當與所述第一頂部和所述第一斜面相接觸的切線T1與平行於所述光學片的背面的平面T2所成的角度被設定為Φ 與所述第二頂部和所述第二斜面相接觸的切線T3與所述平面T2所成的角度被設定為(^2時，所述Ct1 從所述第一頂部到所述第一斜面平穩增大，所述φ 2從所述第二頂部到所述第二斜面平穩增大。
7.根據權利要求4所述的光學片層疊體，其中，所述第一頂部的高度高於所述第二頂部的高度。
8.根據權利要求1所述的光學片層疊體，進一步包括位於所述第二光學片上的散射板。
9.根據權利要求8所述的光學片層疊體，其中，所述第一立體結構與所述第二立體結構滿足以下表達式P3/H >1.3 P4/H >1.30. 1 ≤ R2/P2 < VP1 < 0. 4 0. 02 < VP1-VP2 < 0. 1 其中，P1表示所述多個第一立體結構在排列方向上的節距； P2表示所述多個第二立體結構在排列方向上的節距； P3表示所述點光源在所述第一方向上的節距； P4表示所述點光源在所述第二方向上的節距； R1表示所述第一立體結構的頂部的曲率；並且 R2表示所述第二立體結構的頂部的曲率。
10.根據權利要求8所述的光學片層疊體，其中，所述散射板的透光率大於等於60%且小於等於85%。
11.根據權利要求1所述的光學片層疊體，其中，所述第一光學片或第二光學片包含光散射材料。
12.根據權利要求11所述的光學片層疊體，其中，所述第一光學片或第二光學片中所含的光散射材料的添加量是處於當光線垂直入射到2mm厚的雙面平坦且添加了等量光散射材料的透明板時使總透光率大於等於81%且小於等於93%的範圍內的值。
13.根據權利要求11所述的光學片層疊體，其中，所述第一光學片和所述第二光學片中的包括所述光散射材料的光學片的立體結構滿足以下表達式R/P < 0. 1P表示所述多個立體結構在排列方向上的節距； R表示所述光學片的立體結構的頂部的曲率。
14.根據權利要求8所述的光學片層疊體，進一步包括包圍所述兩個光學片和所述散射板的柔性膜。
15.根據權利要求8所述的光學片層疊體，其中，所述兩個光學片結合於所述散射板的周緣部。
16.根據權利要求1所述的光學片層疊體，其中，所述第一光學片具有大於等於Imm的厚度。
17.根據權利要求1所述的光學片層疊體，其中，所述第二光學片具有大於等於Imm的厚度；並且所述第一光學片結合於所述第二光學片的邊緣部。
18.根據權利要求1所述的光學片層疊體，進一步包括位於所述多個點光源和所述兩個光學片之間的透明支撐件。
19.一種照明裝置，包括沿第一方向排列並且沿與所述第一方向交叉的第二方向排列的多個點光源； 光學片層疊體，包括重疊設置在所述多個點光源上的兩個矩形光學片， 其中，每個光學片被設置為使得光學片的長邊方向與所述第一方向和所述第二方向均交叉成一非直角；所述兩個光學片中的作為設置於所述點光源側的光學片的第一光學片具有在與所述第一方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第一立體結構；所述兩個光學片中的作為設置於所述點光源的相對側的光學片的第二光學片具有在與所述第二方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第二立體結構；並且所述第二立體結構具有比所述第一立體結構從垂直入射光產生更多返回光的形狀。
20.—種顯示裝置，包括顯示面板，基於圖像信號被驅動；以及照明裝置，用於對所述顯示面板進行照明， 其中，所述照明裝置包括沿第一方向排列並且沿與所述第一方向交叉的第二方向排列的多個點光源； 光學片層疊體，包括重疊設置在所述多個點光源上的兩個矩形光學片， 其中，每個光學片被設置為使得光學片的長邊方向與所述第一方向和所述第二方向均交叉成一非直角；所述兩個光學片中的作為設置於所述點光源側的光學片的第一光學片具有在與所述第一方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第一立體結構；所述兩個光學片中的作為設置於所述點光源的相對側的光學片的第二光學片具有在與所述第二方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第二立體結構；並且所述第二立體結構具有比所述第一立體結構從垂直入射光產生更多返回光的形狀。
全文摘要
本發明提供了一種光學片層疊體，照明裝置和顯示裝置，該光學片層疊體，包括兩個光學片，重疊設置在沿第一方向和第二方向排列的多個點光源上，其中第一方向與第二方向交叉；其中，光學片的設置使得光學片的長邊方向與第一方向和第二方向均交叉成一非直角；被設置於點光源側的第一光學片具有在與第一方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第一立體結構；被設置於點光源側的相對側的第二光學片具有在與第二方向平行或近似平行的方向上延伸的多個第二立體結構；第二立體結構具有比第一立體結構從垂直入射光產生更多返回光的形狀。
文檔編號F21S8/00GK102162626SQ20111003988
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月17日 優先權日2010年2月24日
發明者太田榮治, 山北茂洋, 工藤泰之, 新開章吾, 村本穰, 石森拓 申請人:索尼公司