专利名称：背光装置和显示设备的制作方法
技术领域：
这里描述的实施例一般地涉及显示设备及在该显示设备中使用的背光装置。
背景技术：
作为一种不要求专用眼镜等的三维图像显示系统，已知一种其中在例如液晶显示器或者等离子体显示器的显示面板上提供光束方向性控制元件的系统。在这种系统中，来自显示面板的光束受光束方向性控制元件控制，以使光束到达观察者眼睛的位置。已知这种系统是一种可以通过把常见显示面板和光束方向性控制元件组合而相对容易实施的系统。光束方向性控制元件通常包括视差屏障或者双凸透镜，并控制光束以便依据观察角方向可以观看不同的图像。但是，这种系统不利之处在于三维图像的分辨率被降低，并且二维图像的视觉质量有可能被降低。因此，正在开发控制背光的光束方向的方向性背光技术。例如，一种已知的方法包括在光束方向性控制元件的背表面上排列点光源，并通过经时分驱动切换光源的照射位置来改变背光处的方向性的方向。还存在一种已知结构，其中线光源被排列在光束方向性控制兀件的背表面上，并且线光源的排列角度相对于光束方向性控制元件的边缘线方向倾斜。利用这种结构，可以为显示面板的列方向上的各个行提供不同的方向性。其中每个线光源均由被分隔的导光板形成的结构是线光源的一个例子。
发明内容
实施例的目的是提供一种能够以简单的结构提高方向性的数量的背光装置，以及显示设备。—般地，根据一个实施例，一种背光装置包括光源、导光板、光束控制器和方向性控制元件。导光板形成有多个散射来自光源的光的散射部分。光束控制器被配置成发射多个线性光束。方向性控制元件具有多个光学开口。光学开口沿第二方向延伸，并沿垂直于第二方向的第一方向排列。光束控制器发射沿相对于第二方向倾斜的第三方向延伸的线性光束。导光板具有第一区域和第二区域，在第一区域中沿第三方向形成散射部分，在第二区域中不形成散射部分，第一区域和第二区域沿第一方向交替排列。根据上述背光装置，可以利用简单的结构提高方向性的数量。根据另一个实施例，一种显示设备包括显示面板；和背光装置，包括光源；导光板，形成有多个散射来自光源的光的散射部分；光束控制器，被配置成发射多个线性光束；和方向性控制元件，具有多个光学开口，其中光学开口沿垂直于第二方向的第一方向排列并沿第二方向延伸，光束控制器发射沿相对于第二方向倾斜的第三方向延伸的线性光束，并且导光板具有第一区域和第二区域，在第一区域中沿第三方向形成散射部分，在第二区域中不形成散射部分，第一区域和第二区域沿第一方向交替排列。
图I示出了根据第一实施例的显示设备和背光装置；图2是说明性示图，示出了由于根据第一实施例的背光装置中的散射特性所致的光束的散射；
图3是根据第一实施例的背光装置中的散射部分的排列的说明性示图；图4是根据第一实施例的背光装置中的各向异性散射元件的排列的说明性示图；图5是根据第一实施例的背光装置中的各向异性散射元件的排列的说明性示图；图6是根据第一实施例的背光装置中的散射区域中的节距的说明性示图；图7示出了根据第一实施例的第一修改例子的显示设备和背光装置；图8示出了根据第二实施例的散射部分的图案；图9不出了根据第三实施例的散射部分的图案；图10示出了根据第四实施例的散射部分的图案；图11示出了根据第四实施例的第一修改例子的散射部分的图案；图12示出了根据第四实施例的第二修改例子的散射部分的图案；图13示出了根据第四实施例的第三修改例子的散射部分的图案；图14不出了根据第五实施例的散射部分的图案；图15示出了根据第五实施例的散射部分的图案的变化；图16示出了根据第六实施例的背光装置；图17示出了根据第六实施例的第一修改例子的狭缝阵列的排列；图18示出了根据第六实施例的第二修改例子的狭缝阵列的排列；图19示出了根据第六实施例的第三修改例子的狭缝阵列的排列；图20示出了根据第六实施例的第四修改例子的狭缝阵列的排列；和图21示出了根据第七实施例的开口。
具体实施例下面将参考附图详细地描述实施例。在下面的实施例中，用相同的附图标记指示的部件类似地工作，因此将适当地不重复其冗余描述。第一实施例将参考图I到图6描述根据第一实施例的背光装置和显示设备。图I示出了根据第一实施例的显示设备的结构例子。这个实施例的显示设备包括显示面板50和背光装置60。从观察者侧观察，背光装置60设置在显示面板50的背面。背光装置60包括透镜片(lenticular sheet)40、各向异性散射元件30、导光板20和光源10。透镜片40被设置在显示面板50的背面，并且各向异性散射元件30和导光板20被按此顺序设置在透镜片40的背面。显示面板50是透射型显示面板，具有在其显示表面上按矩阵排布的像素。例如，可以使用液晶面板。
在这个实施例中透镜片40被用作方向性控制元件。形成光学开口的多个柱状透镜被排列在透镜片40上。透镜片40上的柱状透镜均具有沿第二方向82延伸的边缘线，并且沿第一方向81按照使其边缘线平行的方式排列。第一方向81和第二方向82相互垂直。在显示面板50上，行方向上的像素沿着第一方向81排列，而列方向上的像素沿着第二方向82排列。各向异性 散射元件30被用作光束控制器，并被设置在透镜片40和导光板20之间。各向异性散射元件30在特定方向上具有比其他方向更高的散射性质。在图I中，与第三方向83相同的方向84被指示为散射角最大的方向的例子。例如，可以使用沿第三方向83具有比沿着除了第三方向83以外的方向更高的散射性质的各向异性散射元件30。具有较大散射性质的方向(特定方向)不限于第三方向83。具有较大散射性质的方向可以是这样一个方向，其中从各向异性散射元件30发射的光束交叠从而在透镜片40的入射平面上沿第三方向83大致直线地连接。例如，各向异性散射元件30是具有凹陷和凸出部分的由合成树脂制成的元件。凹陷和凸出部分指具有多个沟槽和弯曲形状的形状。由于散射性质随着凹陷和凸出的程度更大而增加，沿第三方向83的凹陷和凸出的程度大于其他方向。导光板20具有长方体形状，具有例如平行于第二方向82的边缘，并且设置在各向异性散射元件30的背面。导光板20由例如弹性树脂制成的透明衬底形成。从光源10发射的光束入射在导光板20上并在导光板20中被全反射并通过其传播。导光板20具有区域21 (第一区域)和区域22 (第二区域)，在区域21中形成了散射部分23，在区域22中不形成散射部分。第一和第二区域沿着第一方向81交替排列。这些区域沿着第三方向83延伸。例如，散射部分23可以按点图案排列，如图I中所示。点状散射部分23沿着第三方向83直线排列并形成区域21，散射部分23在区域21中形成。其中形成了散射部分23的区域21在导光板20的平面内沿第一方向81具有恒定宽度，并沿第一方向81以相等间隔排列。在这个实施例中LED被用于光源10。光源10设置在导光板20的平行于第二方向82的一个边缘上。接着将描述根据这个实施例的背光装置60的操作。在这个实施例的背光装置中，从光源10发射的光束入射在导光板20的边缘上，并在导光板20中被全反射，并通过导光板20传播。到达散射部分23的光被散射部分23散射，并且全反射条件未被满足。结果，光从导光板20朝向各向异性散射元件30发射。因此，光从存在散射部分23的部分被发射，但是没有光从其他部分被发射。换句话说，在导光板20中被部分提取的光从导光板20被发射。图2是根据本实施例的背光装置60的剖视图。如图2中所示，入射在各向异性散射元件30上的光束由于其各向异性散射特性而被沿着第三方向83散射。散射光束11被引导到透镜片40的入射平面。光束沿第三方向83的宽度是光束宽度34。光束宽度34取决于透镜片40与各向异性散射元件20之间的距离。图3示出了散射部分23在第三方向83上的点间隔。散射部分23的点间隔Ps 24小于光束宽度34。结果，Htt邻光束11的光束12与光束11交叠，从而在透镜片40的入射平面沿第三方向83大致直线地被连接，如图2中所示。入射在透镜片40上的线性光束被透镜片40以多个方向上的方向性扩散。方向性的方向的数量由第二方向82和第三方向83之间的角度差确定，第二方向82是透镜片40的边缘线方向，第三方向83是线性光束的倾斜方向。方向性的方向的数量由显示面板50的像素宽度限定。例如，如果方向性的方向的数量是四，则第三方向83被倾斜成使得对应于显示面板50的列方向上的四个像素的宽度被分配给透镜片40的每一柱状透镜沿第一方向81的宽度。在这种情况下，方向性的一个方向被分配给一行，因此，在显示面板50中，方向性的四个方向被分别分配给四行。
接着，将描述本实施例的有益效果的一个例子。在根据本实施例的背光装置中，其中形成并直线排列散射部分23的区域和其中不形成散射部分23的区域被设置在导光板20上，通过使用散射部分23的排列和各向异性散射元件30的散射性质实现线光源，并且具有沿多个方向的方向性的光束被透镜片40发射。线性光束的倾斜和节距(pitch)能够通过只改变散射部分23的排列和各向异性散射元件30的散射方向来改变。结果能够很容易地增加具有方向性的光束的数量。为了在其中排列点光源的前述常规技术中增加方向性的数量，有必要也增加排列在透镜片40的背表面上的LED光源的数量并改变光源的安装条件。此外，如果方向性的最大角度被固定，则有必要减小光源的宽度而不改变透镜片40的透镜部分的节距。但是，在实践中很难使LED光源更小。另一方面，在本实施例中，散射部分23可以通过例如丝网印刷形成。已知这种方法简单且便宜，并且在散射部分23的形状方面还具有高度灵活性。线性光束的宽度对应于形成散射部分23的区域的宽度。因此，也容易减小线性光束的宽度。因此能够增加光束的方向性的数量而不受光源10的大小或者安装条件的限制，并且不增加光源10的数量。而且，为了在其中排列点光源的前述常规技术中减少光源的数量，可以考虑增加透镜片40的透镜节距的方法和增加线性光束倾斜方向上光源之间的间隔的方法。但是，如果透镜节距增加，则在发射有向光的角度范围恒定的条件下，光源与透镜片40之间的距离增加。此外，透镜可能具有产生杂散光的形状。如果光源之间的间隔增力口，则光源与各向异性散射元件之间的距离需要增大以便使用各向异性散射元件的散射特性使点状光源直线连续。结果，背光装置变得更大。换句话说，产生了副作用。在本实施例中，可以很容易地增加光束的方向性的数量而不产生这种不利影响。与其中由分割的导光板形成线光源的常规技术相比，光束的方向性可被增加而无需分割导光板。由于上面提到的原因，根据本实施例的背光装置能够以简单的结构增加方向性的数量。图4和图5是说明各向异性散射元件30的凸出部分36的取向和设置的剖视图。图4是如上述图I中所示各向异性散射元件30设置在导光板20和透镜片40之间的示图。各向异性散射元件30的凸出部分36和透镜片40的凸出部分被设置成朝向导光板20。具体来说，如果导光板20是平行平板，则能够通过把各向异性散射元件30的凸出部分36设置成朝向导光板20来防止各向异性散射元件30和导光板20之间的紧密附着并减小附着不均匀性。结果可以提高图像的视觉质量。类似地，优选地把透镜片40设置成使得其凸出部分朝向各向异性散射兀件30。图5是各向异性散射元件30被设置在透镜片40和显示面板50之间的示图。以相同的方式，通过防止导光板20、透镜片40和各向异性散射元件30的平坦表面之间的紧密附着能够提高图像质量。但是，如果导光板20、各向异性散射元件30和透镜片40不具有平坦表面，则凸出部分可以朝向任一侧。尽管在本实施例中主要说明了各向异性散射元件30被设置在导光板20和透镜片40之间的例子，但是各向异性散射元件30也可以被设置在透镜片40和显示面板50之间，如图5中所示。此外，尽管说明了透镜片40被用作方向性控制元件的例子，但是也可以使用例如棱镜阵列(prism array)或者蝇眼透镜(fly-eye lens)的光学元件。在棱镜阵列的情况下，每一个棱镜均形成一光学开口。在蝇眼透镜的情况下，组成蝇眼透镜的单个透镜中的每一个均形成一光学开口。或者，可以使用液晶透镜或者液体透镜作为方向性控制元件，所述 液晶透镜或者液体透镜可被控制成具有多个光学开口。具体来说，使用散布有聚合物的液晶的透镜可被使用。后一情况可被适当地应用于2D和3D之间的切换。如上所述，散射部分23可通过丝网印刷形成，并且其材料不限于白墨水或者包括钛氧化物(TiO2)等的紫外线敏感树脂。或者，例如具有反射特性的银的材料可被应用于散射部分23。此外，前面的方法不限于丝网印刷。导光板20可以具有带有通过切削或者激光束加工形成的凹槽的结构。散射部分23的形状不限于点状形状，并且可以是圆形、椭圆形、矩形，等等。尽管给出了 LED被用于光源10的例子，但是光源10可以是自发发光元件，例如等离子体产生元件、有机EL或者CCFL。此外，尽管说明了光源10被设置在导光板20的平行于第二方向82的一个边缘上的例子，但是光源10也可以设置在导光板20的垂直于第二方向82的另一边缘上。或者，光源10可以设置在导光板20的所有边缘上。在本实施例中，其中形成散射部分23的区域21在第一方向81上的排列节距25被说明为在导光板20的平面内相等。但是排列节距25不限于在平面内相等，并且可以在平面内不均匀。例如，其中形成散射部分23的区域21在第一方向81上靠近光源10处的排列节距25可以与远离光源10的位置附近的排列节距251不同，如图6中所示。通过采样对应于光束的方向性的图像，可以在显示面板50的每一个观察点观察到正常的图像。第一实施例的第一修改例子接着，图7示出了根据第一实施例的第一修改例子的背光装置和显示设备的结构例子。根据这个修改例子的显示装置包括显示面板50和背光装置601。根据这个修改例子的背光装置601与上述第一实施例的不同在于其透镜片401的边缘线方向的倾斜、柱状透镜的排列方向、各向异性散射元件301的散射方向，以及导光板201内的区域21和区域22的延伸方向。在这个修改例子中，透镜片401的边缘线方向是第二方向821，并且柱状透镜的排列方向是第一方向811。这两个方向都不同于显示面板50的像素的排列方向并被倾斜。各向异性散射元件301的散射性质最大的方向是第三方向831，其不同于第二方向821。导光板201具有长方体形状，具有平行于第三方向831的边缘。第二方向821不与导光板201的边缘平行。如这个修改例子中给出的那样，透镜片401的边缘线方向只需要不同于各向异性散射元件301的散射性质最大的方向，并且无需与显示面板50的像素的排列方向相同。即，在第二方向821与第三方向831不同的条件下，无论第二方向821是哪个方向，透镜片401都如第一实施例那样能够对光束给予方向性。依据背光装置601的制造精确度和安装环境，可以确定透镜片401的边缘线方向。此后，将使用导光板20采用如图I中那样具有平行于第二方向82的边缘的长方体形状的例子描述实施例。实施例也可以应用于图7中所示的结构例子。第二实施例接着，将参考图8描述根据第二实施例的背光装置和显示设备。图8是示出应用于根据本实施例的导光板202的散射部分23的结构例子的俯视图。这个实施例与上述第一实施例不同在于散射部分23的排列。
在上述第一实施例中，点状散射部分23被沿着第三方向83直线排列。但是在本实施例中，散射部分具有点状形状，但是不以限制在沿着第三方向83的特定直线上的方式排列。即，在本实施例中，散射部分23在区域21中随机排列。例如，点状散射部分23在其中形成散射部分23的区域21中以锯齿形方式排列，如图8中所示。锯齿形排列不遵循任何规则而是随机的。除了上面描述的那些以外，这个实施例的结构和操作与上述第一实施例中相同。在本实施例中，散射部分23的图案的自由度被提高，并且通过随机排列散射部分23，沿第三方向83线性光束31的亮度的均匀性可被提高。点的形状可以是圆形、椭圆、矩形，等等，不被特别限定。在导光板202内不同的点形状可被混和。第三实施例接着，将参考图9描述根据第三实施例的背光装置和显示设备。图9示出应用于根据本实施例的导光板203的散射部分23的结构例子的俯视图。这个实施例与上述第一实施例不同在于散射部分23的形状。在上述第一实施例中，点状散射部分23被沿着第三方向83直线排列。但是，在本实施例中，散射部分23是直线的形式，并排列在形成散射部分23的区域21中。散射部分23的形状与其中形成散射部分23的区域21的形状相同。S卩，散射部分23的直线图案沿着第一方向81排成一行，并沿着第三方向83延伸。在这种情况下,其在第一方向81上的宽度是恒定的。除了上面描述的那些以外，这个实施例的结构和操作与上述第一实施例中相同。在本实施例中，散射部分23以直线图案的形式形成。直线图案比点状形状更简单，并且线性光束31在第一方向81上的宽度更容易控制，结果，线性光束的宽度的均匀性可以提高，并且例如可以减小由宽度变化引起的显示不均匀。直线图案不限于与其中形成散射部分23的区域21是相同形状，并且在其中形成散射部分23的区域21中可以形成多个直线图案。第四实施例接着，将参考图10描述根据第四实施例的背光装置和显示设备。图10是示出应用于根据本实施例的导光板204的散射部分23的结构例子的俯视图。这个实施例与上述第一实施例不同在于散射部分23的形状的平面内分布。在上述第一实施例中，点状散射部分23的平面内分布未被特别限定。但是，在本实施例中，在导光板204内，其中形成散射部分23的区域21的宽度28沿第一方向81是恒定的。此外，随着散射部分23更靠近光源，散射部分23沿第三方向83的宽度变得更小。如上所述，光源10设置在导光板204的平行于第二方向82的一个边缘上。靠近光源10的散射部分23沿第三方向83具有宽度270。远离光源10的散射部分23沿第三方向83具有宽度271。宽度270小于宽度271。宽度270和宽度271的变化量可以从下述值确定，这些值被优化以使通过各向异性散射元件30的线性光束31的亮度在例如光源10的光分布特性和导光板204的光分布特性的条件下在第三方向上变得大致均匀。除了上面描述的那些以外，这个实施例的结构和操作与上述第一实施例中相同。如上所述，在本实施例的背光装置中，从光源10发射的光束入射在导光板204的边缘上，并在导光板204中被全反射并通过导光板204传播。然后，到达散射部分23的光被散射部分23散射，并且全反射条件不被满足。结果，光被从导光板204朝各向异性散射元件30发射。从散射部分23朝各向异性散射元件30发射的光的量取决于散射部分23的 面积。从光源10发射的光的量是有限的，因此有必要使靠近光源10的光的全反射分量保持，以使光到达导光板204中远离光源10的区域。通过使靠近光源10的散射部分23沿第三方向83的宽度更小以及其面积更小，可以使被散射部分23发射的光的量在靠近光源10的区域和在远离光源10的区域相等。其中形成散射部分23的区域21的宽度28在导光板204内恒定。因此，从各向异性散射元件30发射的线性光束具有均匀的宽度。结果，平面内均匀性可被提高而对背光装置发射的光束的方向性无任何负面影响。第四实施例的第一修改例子接着，将参考图11描述根据第四实施例的第一修改例子的背光装置和显示设备。图11是示出应用于根据本修改例子的导光板204-1的散射部分23和光源10及13的结构例子的俯视图。第一修改例子与上述第四实施例不同在于光源(光源10和13)的排列和散射部分23的形状和排列。在上述第四实施例中，光源10设置在导光板204的平行于第二方向82的一个边缘上。相比之下，在这个修改例子中，除了光源10以外，还在导光板204-1的平行于第二方向82的另一边缘上排列了光源13。由于导光板204-1具有上述长方体形状，光源10和光源13被排列在导光板204-1的相对边缘上。光源10沿着第二方向82的位置对应于光源13沿着第二方向82的位置。因此，光源10被排列为与光源13相对。如上所述，散射部分23具有点状形状。在这个修改例子中，靠近光源10的散射部分23沿第三方向83的宽度270小于远离光源10的散射部分23沿第三方向83的宽度271。类似地，在光源13附近，靠近光源13的散射部分23沿第三方向83的宽度270小于远离光源13的散射部分23沿第三方向83的宽度271。因此，在靠近导光板204-1的中心处沿第三方向83的点宽度271最大。除了上面描述的那些以外，这个修改例子的结构和操作与上述第四实施例中相同。在这个修改例子中，即使在光源被排列在导光板204-1两侧上以改善背光装置的亮度的情况下，平面内亮度的均匀性也可被保障。尽管在这个修改例子中描述了光源被排列在彼此相对的边缘上，具体来说，在导光板204-1平行于第二方向82的边缘上，但是排列不限于此。例如，光源可以被排列在与第二方向82垂直的边缘上。在这种情况下，散射部分23的图案的排列和效果与上面描述的类似。此外，光源可被设置 在导光板204-1的四个边缘上，或者，可以按L形排列在垂直于第二方向82的一个边缘上和平行于第二方向82的一个边缘上。第四实施例的第二修改例子接着，将参考图12描述根据第四实施例的第二修改例子的背光装置和显示设备。图12是示出应用于根据本修改例子的导光板204-2的散射部分23和光源10和13的结构例子的俯视图。这个修改例子与上述第一修改例子(第四实施例的第一修改例子)不同在于光源10和13的排列。在上述第一修改例子中，光源10和光源13被排列为彼此相对。相比之下，光源10的位置和光源13的位置在本修改例子中沿第二方向82不相互对应。例如，光源10和光源13沿第二方向82交替排列。散射部分23的图案类似于第一修改例子。除了上面描述的那些以外，这个修改例子的结构和操作与上述第一修改例子中相同。在这个修改例子中，通过个别控制光源10和13中的每一个，光源10和光源13可以针对小的区域而被调整。因此，平面内均匀性可以被进一步提高。第四实施例的第三修改例子接着，将参考图13描述根据第四实施例的第三修改例子的背光装置和显示设备。图13是示出应用于根据本修改例子的导光板204-3的散射部分23和光源10和13的结构例子的俯视图。这个修改例子与上述第二修改例子(第四实施例的第二修改例子)不同在于光源10和13的排列以及散射部分23的形状和排列。在上述第二修改例子中，光源10和光源13沿第二方向82交替排列，但是光源10和13以及散射部分23的位置未被限定。相比之下，在这个修改例子中，散射部分23被排列成对应于光源10和13中的每一个，并且沿着第一方向81直线排列。即，被排列成对应于光源10和13中的每一个的散射部分23形成一行。在对应于光源10的行中，靠近光源10的散射部分23沿第三方向83的宽度小于远离光源10的散射部分23沿第三方向83的宽度2711。类似地，在对应于光源13的行中，靠近光源13的散射部分23沿第三方向83的宽度小于远离光源13的散射部分23沿第三方向83的宽度2712。除了上面描述的那些以外，这个修改例子的结构和操作与上述第一修改例子中相同。这个修改例子可以被适当地应用于光源10和13具有高方向性的情况，S卩，来自光源10和13的光不沿第二方向82大量散射，并且光源10和13具有方向性沿第一方向81较高的光分布特性的情况。结果，平面内均匀性可被提高。在图13中，光束14和15分别是从光源10和13发射的具有高方向性的光束的例子。第五实施例接着，将参考图14描述根据第四实施例的背光装置和显示设备。图14是示出应用于根据本实施例的导光板205的散射部分23的结构例子的俯视图。这个实施例与上述第四实施例不同在于散射部分23的形状和平面内分布。在上述第四实施例中，当散射部分23更靠近光源时，散射部分23沿第三方向83的宽度变得更小。但是，在本实施例中，散射部分23的宽度不变化，但是区域21内的散射部分23的密度(点密度)变化。在更靠近光源10的区域21中，散射部分23的点密度更低。注意，其中形成散射部分23的区域21沿第一方向81的宽度28在导光板205内恒定。
为了改变点密度，使靠近光源10的沿垂直于第一方向81的方向的点间隔29更大，远离光源10的区域中更小。除了上面描述的那些以外，本实施例的结构和操作与上述第四实施例中相同。在本实施例中，利用上述结构，可以使通过各向异性散射元件30的线性光束沿第三方向83的亮度均匀化。第五实施例的第一修改例子图15是示出应用于根据本实施例的第一修改例子的导光板205-1的散射部分23的结构例子的俯视图。在图14中所示的例子中，在其中形成散射部分23的区域21中，散射部分23被沿着第三方向83直线 形成。但是，如图15中所示，在靠近光源10的区域和与其远离的区域之间，散射部分23的点形状可被改变，并且除了如上所述依据光源10的光分布特性和安装条件改变散射部分23的点密度以外，散射部分23可被随机排列。此外，从靠近光源10的区域到与其远离的区域，沿第二方向82的点面积的总和沿着第一方向81被逐渐改变。图15中所示的曲线图示出了导光板205-1中点面积的平面内分布，其中水平轴代表导光板205-1沿第一方向81的坐标,并且垂直轴代表在坐标位置沿第二方向的点面积的和。利用这种结构，散射部分23的图案的自由度被增加，并且针对使亮度均匀化的优化变得更容易。第六实施例接着，将参考图16描述根据第六实施例的背光装置和显示设备。图16是示出根据本实施例的背光装置606和显示设备的结构例子的剖视图。本实施例与上述第五实施例的不同在于设置了狭缝阵列9代替各向异性散射元件30作为光束控制器。S卩，在本实施例中，透镜片40被设置在显示面板50的背面，并且狭缝阵列9和导光板20被按此顺序设置在透镜片40的背面。狭缝阵列9具有多个沿着第三方向83延伸并沿着第一方向81排列的狭缝90。遮光部分91被设置在狭缝90之间。换句话说，遮光部分91和狭缝90被沿着第一方向81交替排列。沿第一方向81，狭缝90被设置在与其中形成散射部分23的区域21相对的位置。除了上面描述的那些以外，本实施例的结构和操作与上述第一实施例中相同。在本实施例中，通过使用狭缝阵列9可以获得线性光束，因此可以提高方向性。这是因为遮光部分91能够覆盖除了那些用于线性光束的部分以外的部分以防止不期望位置处的光泄漏的效果所致。利用这种结构，例如能够防止作为导光板20上的非预期损坏的结果而产生额外的光或者光泄漏，并且，能够以高精确度形成光束图案。此外，通过排列其中形成散射部分23的区域21以对应于狭缝阵列9的相应狭缝90，能够提高光源10的光使用效率。利用遮光部分91朝向导光板的表面具有反射特性并且在从观察者看来在导光板的背表面提供了反射器的结构，遮光部分91可以重新使用光。因此，光使用效率能够被进一步地提闻。尽管其中形成散射部分23的区域21最好被排列在与各狭缝90对应的位置，但是只要光能够通过狭缝90输出，这些位置不一定和对应狭缝90的位置对齐。但是，期望这些位置在光源10的光使用效率不显著降低的范围内。
第六实施例的第一修改例子接着，将参考图17描述根据第六实施例的第一修改例子的背光装置606-1和显示设备。这个修改例子与上述第六实施例不同在于在狭缝阵列9和透镜片40之间添加了各向异性散射元件30。各向异性散射元件30具有与上述第一实施例中那些相同的特性。在这个修改例子中，狭缝阵列9被设置为与导光板20紧密接触。在这种情况下，可以由在通过例如溅射诸如铝和银的具有反射特性的材料的方法形成导光板20的遮光部分91的位置形成的薄膜形成狭缝阵列9。除了上面描述的那些以外，这个修改例子的结构和操作与上述第六实施例中相同在这个修改例子中，狭缝90被在导光板20上直接形成。因此能够防止狭缝90对不齐，并提高产生线性光束的精确度。用于形成遮光部分91的方法不限于溅射。例如，如果导光板20由热敏材料制成，则丝网印刷可被应用于具有反射特性的材料。或者，狭缝阵列9可被形成，然后附着到导光板20以便与其集成。第六实施例的第二修改例子图18是示出根据本实施例的第二修改例子的背光装置606-2的结构例子的剖视图。如图18中所示，狭缝阵列9被直接排列在各向异性散射元件30朝向导光板20的一侧上。第六实施例的第三修改例子图19是示出根据本实施例的第三修改例子的背光装置606-3的结构例子的剖视图。如图19中所示，狭缝阵列9可在透明衬底92上形成，透明衬底92是用于间隙调整的厚衬底。设定透明衬底92的厚度以保持各向异性散射元件30和导光板20之间的间隙。在图19中，狭缝90在朝向各向异性散射元件30的一侧上形成。这个结构帮助在导光板20和遮光部分91之间提供空气层，因而提高通过导光板20传播的光的全反射概率。因此，光源10的光使用效率可被提高。例如，尽管如果用于遮光部分91的材料是铝则导致大约2%的光损耗，但是利用这种结构能够防止该光损耗。狭缝90可以在朝向导光板20的一侧上交替形成。第六实施例的第四修改例子图20是示出根据本实施例的第四修改例子的背光装置606-4的结构例子的剖视图。如图20中所示，可在透镜片40和各向异性散射元件30之间设置狭缝阵列9。在图20中，狭缝90被示出直接在各向异性散射元件30朝向透镜片40的一侧上形成。此外，在图20的结构中，很清楚狭缝90可在图19中的用于间隙调整的衬底中形成。第七实施例接着，将参考图21描述根据第七实施例的背光装置和显示设备。图21是示出根据本实施例的背光装置607和显示设备的结构例子的剖视图。本实施例与上述第六实施例不同在于光束控制器的结构。即，提供了具有与上述各向异性散射元件30的特性类似的特性的混和各向异性散射元件37作为光束控制器。混和各向异性散射元件37被设置在透镜片40和导光板20之间。以上述第六实施例中的狭缝阵列9的狭缝90被形成为具有各向异性散射元件30的特性的方式来获取混和各向异性散射元件37。狭缝90在与各向异性散射元件30相同的表面上形成，并且狭缝90和遮光部分91沿着第一方向81交替排列。例如可以通过下面的方法形成混和各向异性散射元件37。首先，合成树脂被引入具有各向异性散射结构的部分和平坦部分被交替排列的模具，并在其中被模制。接着，银薄膜被施加于平坦部分。结果，可以获得混和各向异性散射元件37。除了上面描述的那些以夕卜，本实施例的结构和操作与上述第六实施例中相同。利用这种结构，部件的数量和树脂材料可被减少，并且可使背光装置更薄且更简单。而且，各向异性散射能力也能被提高，并且能够实现具有更均匀的平面内特性的背光装置。根据上述至少一个实施例的背光装置，导光板形成有多个散射来自光源的光的散射部分。光束控制器被配置成发射多个线性光束。方向性控制元件具有多个光学开口。光学开口沿第二方向延伸并沿垂直于第二方向的第一方向排列。光束控制器发射沿相对于第 二方向倾斜的第三方向延伸的线性光束。导光板具有第一区域和第二区域，在第一区域中沿第三方向形成散射部分，在第二区域中不形成散射部分，第一区域和第二区域沿第一方向交替排列。因此，背光装置能够以简单的结构增加方向性的数量。虽然已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅通过举例给出，并非旨在限制本发明的范围。实际上，这里描述的新颖的实施例可以用各种其他形式来具体实施；此外，不偏离本发明的精神，可以在这里描述的实施例的形式上做出各种省略、替换和变化。预期所附权利要求及其等同物覆盖落入本发明的精神和范围内的这些形式或者修改。
权利要求
1.一种背光装置，包括 光源； 导光板，形成有多个散射来自光源的光的散射部分； 光束控制器，被配置成发射多个线性光束；和 方向性控制元件，具有多个光学开口，其中 光学开口沿垂直于第二方向的第一方向排列并沿第二方向延伸， 光束控制器发射沿相对于第二方向倾斜的第三方向延伸的线性光束，并且导光板具有第一区域和第二区域，在第一区域中沿第三方向形成散射部分，在第二区域中不形成散射部分，第一区域和第二区域沿第一方向交替排列。
2.如权利要求I所述的背光装置，其中 光束控制器是各向异性散射部件，沿预定方向具有比所述预定方向以外的方向更高的散射性质。
3.如权利要求2所述的背光装置，其中 散射部分具有点状形状，并且，散射部分在第三方向上的点间隔等于或者小于被每一散射部分发射并被各向异性散射部件散射的光在第三方向上的宽度。
4.如权利要求2所述的背光装置，其中 预定方向是第二方向。
5.如权利要求I所述的背光装置，其中 散射部分具有点状形状，并且 第一区域沿第一方向的宽度在导光板内恒定，并且散射部分沿第三方向的宽度随着散射部分更靠近光源而更小。
6.如权利要求I所述的背光装置，其中 散射部分具有点状形状，并且 第一区域沿第一方向的宽度在导光板内恒定，并且随着第一区域更靠近光源，第一区域具有更小的散射部分密度。
7.如权利要求I所述的背光装置，其中 光束控制器具有多个沿第三方向延伸并沿第一方向排列的狭缝。
8.如权利要求7所述的背光装置，其中 散射部分被排列在与狭缝相对的位置。
9.一种显示设备，包括 显示面板；和 背光装置，包括 光源； 导光板，形成有多个散射来自光源的光的散射部分； 光束控制器，被配置成发射多个线性光束；和 方向性控制元件，具有多个光学开口，其中 光学开口沿垂直于第二方向的第一方向排列并沿第二方向延伸， 光束控制器发射沿相对于第二方向倾斜的第三方向延伸的线性光束，并且 导光板具有第一区域和第二区域，在第一区域中沿第三方向形成散射部分，在第二区域中不形成散射部分，第一区域和第二区域沿第一方向交替排列 。
全文摘要
本发明涉及背光装置和显示设备。根据一个实施例，一种背光装置包括光源、导光板、光束控制器和方向性控制元件。导光板形成有多个散射来自光源的光的散射部分。光束控制器被配置成发射多个线性光束。方向性控制元件具有多个光学开口。光学开口沿第二方向延伸，并沿垂直于第二方向的第一方向排列。光束控制器发射沿相对于第二方向倾斜的第三方向延伸的线性光束。导光板具有第一区域和第二区域，在第一区域中沿第三方向形成散射部分，在第二区域中不形成散射部分，第一区域和第二区域沿第一方向交替排列。
文档编号G02F1/13357GK102654259SQ20111023911
公开日2012年9月5日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年3月4日
发明者上原伸一, 柏木正子, 马场雅裕 申请人:株式会社东芝