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CN102007434A - 光分布控制面板、用于在可移动单元上安装的显示装置、光分布控制薄板、光学构件、照明装置和显示装置 - Google Patents

光分布控制面板、用于在可移动单元上安装的显示装置、光分布控制薄板、光学构件、照明装置和显示装置 Download PDF

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CN102007434A
CN102007434A CN2009801135501A CN200980113550A CN102007434A CN 102007434 A CN102007434 A CN 102007434A CN 2009801135501 A CN2009801135501 A CN 2009801135501A CN 200980113550 A CN200980113550 A CN 200980113550A CN 102007434 A CN102007434 A CN 102007434A
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CN
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light distribution
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angle
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CN2009801135501A
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Inventor
依田润
多久岛道子
佐野知巳
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Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Priority claimed from JP2008177103A external-priority patent/JP5214351B2/ja
Priority claimed from JP2008177121A external-priority patent/JP5297107B2/ja
Priority claimed from JP2008198408A external-priority patent/JP5276376B2/ja
Priority claimed from JP2009002968A external-priority patent/JP2010160360A/ja
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Abstract

提供了一种当光分布控制面板被应用于安装在可移动单元上的显示装置时能够抑制在可移动单元中的玻璃表面上的反射的光分布控制面板，和一种其中使用光分布控制面板的用于安装在可移动单元上的显示装置。光分布控制面板(1)包括用作由透光材料制成的板状或者薄板状基础材料的基体(7)，并且基体(7)具有在与基体(7)的背光(11)侧相反的一个表面上形成的、用于光分布控制的多个凸形部分(2)。该多个凸形部分(2)被定位成平行于彼此地延伸。光分布控制面板(1)包括用于抑制从基体(7)的在光源侧上的表面入射的光的、从凸形部分(2)的表面的至少一部分(一个侧表面(6))的出射的光透射/反射抑制部分(具有比另一个侧表面(5)的表面更高的粗糙度的一个侧表面(6)的表面)。

Description

光分布控制面板、用于在可移动单元上安装的显示装置、光分布控制薄板、光学构件、照明装置和显示装置
技术领域
本发明涉及一种光分布控制面板、一种用于在可移动单元上安装的显示装置、一种光分布控制薄板(sheet)、一种光学构件、一种照明装置和一种显示装置。更加具体地，本发明涉及一种能够控制光分布的光分布控制面板，和一种用于在可移动单元上安装的显示装置。特别地，本发明涉及一种用于沿着特定方向有效地从光源发射光的光分布控制薄板，以及在其中使用该薄板的一种光分布控制面板和一种显示装置。另外，本发明涉及一种能够被适当地用于观察角度控制的光学构件。进而，本发明涉及在其中使用这种光学构件的一种照明装置和一种显示装置。
背景技术
控制光的光分布方向的光分布控制面板在传统上是已知的(见例如日本专利公开No.2000-193809(在下文中被称作专利文献1))。专利文献1公开了一种由透光材料制成的薄板状光分布控制面板，目的在于朝向特定方向有效地引导光而不削弱光的柔和，其中具有微小形状的、用于光分布控制的光控制装置(例如，是具有三角形截面形状的线性突起的棱镜)在光源侧上的一个表面上形成，并且具有进一步微小的形状的第二光控制装置(例如微小棱镜、衍射光栅或者扩散表面)在棱镜的一个表面上形成。在专利文献1中，假设光分布控制面板主要使用于室外照明设施中。
另外，近年来，已经在很多情形中在以车辆为典型代表的可移动单元上安装了一种用于向驾驶员等呈现各种信息的显示装置，例如汽车导航系统等。这种显示装置通常位于在驾驶员座椅前面的仪表板上。在一些情形中，根据用于放置挡风玻璃的角度，在显示装置上显示的图像被在车辆的挡风玻璃上反射。在夜间期间，反射图像在视觉上得以清楚地识别，这可以产生驾驶障碍。
在这些情况下，例如，日本专利公开No.2001-305312(在下文中被称作专利文献2)公开了一种液晶显示面板，其中光学元件位于背光和液晶面板之间，并且光学元件包括具有第一和第二主要表面的遮光罩膜和在这个遮光罩膜的第一主要表面上堆叠并且被固定于此的偏振膜。在这个液晶显示面板中，光学元件中的遮光罩产生对于规定的出射角度范围控制经过遮光罩薄膜的光的行进方法的效果，并且因此，朝向右和左侧表面的方向的、经过液晶面板的光的不必要的出射得到抑制。偏振膜的存在增强了经过液晶面板的光的亮度。另外，在这个显示面板中，能够通过相对于来自背光的光改变在遮光罩膜中的遮光罩的角度而控制经过液晶面板的光的出射角度范围。
专利文献1还公开了一种板状或者薄板状光分布控制薄板，其中如上所述，具有微小形状的、用于光分布控制的第一光控制装置被设于光源侧上的一个表面上，并且具有进一步微小的形状的第二光控制装置被设于光控制装置的至少一个表面上。在这个光分布控制薄板中，用作第一光控制装置的棱镜或者衍射光栅折射从薄板外入射的光，由此控制经过薄板的光的出射方向。另外，作为第二光控制装置的实例描述了非常小的棱镜、非常小的锥形突起或者光扩散表面。与第一光控制装置一起地，这个第二光控制装置朝向第一光控制装置希望沿其控制光的方向分布光，并且增强了经过薄板的光的光分布特性。
采用观察角度控制技术的光学构件也已被用于显示器例如液晶显示器从而防止在移动电话的显示器或者个人计算机的显示器处的窥视，如在如上所述防止在汽车导航的面板上的反射的情形中。在这种光学构件中，来自显示器的光仅仅被发射到特定的观察角度范围。
这种光学构件包括在非专利文献1中公开的遮光罩。在这个遮光罩中，沿着一个方向布置多个光阻挡板，同时各个主要表面面向彼此。根据遮光罩，能够阻挡以特定的或者更大的角度入射到遮光罩的光。
然而，在非专利专利文献1中公开的遮光罩阻挡了具有一定角度的光即以小的入射角入射到遮光罩的光的一部分，在所述角度下的光透射是期望的。结果，为了增加包括这个遮光罩的显示器的亮度，要求增加光源的输出。
在另一方面，作为用于照明设施的面板，专利文献1公开了一种具有如上所述在其中布置的多个棱镜元件的面板。图51示意入射到具有在其中布置的多个棱镜元件的传统面板的光的路径。图51(A)示意沿着垂直于出射平面的方向入射到面板的光L的路径。图51(B)示意以浅角度从图中下侧入射的光L的路径。图51(C)示意以深角度从图中下侧入射的光L的路径。图51(D)示意以浅角度从图中上侧入射的光L的路径。图51(E)示意以深角度从图中上侧入射的光L的路径。
如在图51中所示，这个面板包括出射平面，以及交替地设置的多个第一表面和多个第二表面。第一表面A和第二表面B沿着相对于出射平面C倾斜的不同的表面被设置。由第一表面A相对于出射平面形成的倾斜角度小于由第二表面B相对于出射平面形成的倾斜角度。另外，相邻的第一表面A和第二表面B以及出射平面构成棱镜元件。
如在图51中所示，在这个面板中，通过使用棱镜元件以改变光分布，光未被沿着图中的向上方向出射。在这个面板中，如在图51(E)中所示，以深角度从图中上侧入射的光被第二表面B反射并且被沿着图中向上方向出射。为了防止这点，在于专利文献1中公开的面板上执行用于粗糙化第二表面B的处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开No.2000-193809
专利文献2：日本专利公开No.2001-305312
非专利文献1：“利用Shin-Etsu VCF的观察控制技术(ViewControl Technology by Shin-Etsu VCF)”，Monthly Display，May issueof 2006，pp.62-69
发明内容
本发明所要解决的问题
如已经描述地，近年来，已经在以车辆为典型代表的可移动单元上安装了显示装置从而显示各种信息。例如，显示装置包括车辆的汽车导航系统的显示装置、用于向驾驶员呈现关于车辆驾驶的信息的显示装置等。这些显示装置例如位于车辆的前侧上的仪表板上。如上所述，由显示装置显示的内容可以在邻近于仪表板是挡风玻璃上反射。这种反射不是可取的，因为反射阻碍了车辆驾驶员的观察。因此，考虑了以上光分布控制面板的使用从而抑制这种反射。然而，专利文献1公开了假设其主要在室外照明设施中使用的光分布控制面板的一个实例。专利文献1没有公开用于抑制如上所述在可移动单元上安装的显示装置的玻璃表面上的反射的、光分布控制面板的优选条件和构造。
图52是示出在其中使用遮光罩膜的液晶显示装置的显示表面中的亮度的曲线图。该图是示出使用遮光罩膜的效果的一个实例的曲线图。如由图中虚线示意地，当没有使用遮光罩膜时，经过液晶面板的光从前方朝向左右方向几乎对称地以宽的出射角度展开。在另一方面，如由图中实线示意地，当使用遮光罩膜时，经过液晶面板的光仅仅以窄的出射角度展开，并且光的光分布特性得以增强。这个出射角度即光在该角度下到达的观察角度是根据遮光罩的布置间隔、遮光罩的角度和遮光罩的厚度(沿着光轴方向的长度)而确定的。
然而，在于专利文献2中公开的液晶显示面板中，遮光罩膜阻挡来自背光的光。因此，显示装置的前亮度降低，并且另外，光的使用效率是显著地低的并且面板显示表面的亮度不足。因此，应该增加背光的亮度，并且需要用于防止液晶显示面板的消耗电力增加和温度增加的装置。
在另一方面，在于专利文献1中公开的光分布控制薄板中，第二光控制装置朝向由第一光控制装置控制的方向控制入射到第二光控制装置的光的出射。因此，光的使用效率得以增强并且能够维持前亮度是高的。如从薄板前方看到的亮度分布的峰值移动到已经从前方朝向右方或者左方移位的位置。换言之，亮度分布的峰值沿着第一光控制装置希望沿其控制光的方向移位。
然而，在这个光分布控制薄板中，光还沿着与第一光控制装置希望沿其控制光的方向不同的方向经过。因此，光还被发射到基本上并不需要的观察角度。相应地，即便在显示面板中使用了这个光分布控制薄板，也预期不能完全地防止向上发射并且不能足够地防止在车辆的挡风玻璃上的反射。
在另一方面，在非专利文献1中公开的遮光罩阻挡具有光透射被期望的角度的光的一个部分。结果，为了增加包括这个遮光罩的显示器的亮度，要求增加光源的输出。
另外，为了将在专利文献1中公开的面板应用于显示器，要求将每一个棱镜元件的周期降低为几百个微米的量级。用于粗糙化具有这种周期的棱镜元件的第二表面的处理是困难的或者要求高度复杂的处理技术。
本发明已经得以作出以解决以上问题，并且本发明的一个目的在于提供一种光分布控制面板，当该光分布控制面板被应用于在可移动单元上安装的显示装置时能够抑制在可移动单元中的玻璃表面上的反射，和一种用于在其中使用该光分布控制面板的可移动单元上安装的显示装置。
另外，本发明的另一个目的在于实现光分布控制以获得较高的前亮度并且降低到不必要的观察角度的发射。
进而，本发明的又一个目的在于提供一种具有观察角度控制功能并且具有高的光使用效率的光学构件。而且，本发明进一步的目的在于提供在其中使用这种光学构件的一种照明装置和一种显示装置。
另外地，本发明进一步的目的在于提供一种光学构件，该光学构件控制光的出射方向、具有高的光使用效率并且能够易于加工。另外，本发明进一步的目的在于提供在其中使用这种光学构件的一种照明装置和一种显示装置。
用于解决所述问题的方案
根据本发明的光分布控制面板涉及这样一种光分布控制面板，该光分布控制面板包括由透光材料制成的板状或者薄板状基础材料，并且该基础材料具有在基础材料的、与光源侧相反的一个表面上形成的、用于光分布控制的多个凸形部分。该多个凸形部分被定位成平行于彼此地延伸。该光分布控制面板包括光透射抑制部分，该光透射抑制部分用于抑制从基础材料在光源侧上的表面入射的光的、从凸形部分的表面的至少一部分的出射。
利用这种构造，沿着与光分布控制面板中的凸形部分延伸的方向垂直的方向，经过并且从光分布控制面板出射的光的光分布能够被控制为在右侧和左侧上是不同的。例如，在沿着与凸形部分延伸的方向垂直的以上方向上在横截面中位于在凸形部分和基础材料的表面之间的边界部分处的相对端处的角部部分的一个角部部分侧的凸形部分的区域中，具有降低的光亮度(强度)的低亮度区域得以形成的观察角度能够被相对地增加，而在该凸形部分的、在另一角部部分侧上的区域中，具有降低的光亮度(强度)的低亮度区域得以形成的的观察角度能够被相对地降低。
在以上光分布控制面板中，光透射抑制部分可以包括在凸形部分的表面上形成的光吸收层。在此情形中，光吸收层能够吸收从凸形部分的表面出射的光的至少一部分，并且因此，能够降低沿着从凸形部分的表面出射的光被释放的方向的光的亮度。结果，关于通过在此处形成光吸收层的区域出射的光，能够有效地增加形成低亮度区域的区域的观察角度。
在以上光分布控制面板中，光透射抑制部分可以包括在凸形部分的表面上形成并且具有与构成凸形部分的材料的折射率不同的折射率的、不同折射率层。在此情形中，通过调节不同折射率层的折射率，能够改变从凸形部分的表面出射的光的出射方向。因此，当不存在不同折射率层时沿着通过形成不同折射率层的区域出射的光传播的方向的光的亮度能够得以降低。结果，沿着这个方向，能够有效地增加在该角度下形成低亮度区域的区域的观察角度。
在以上光分布控制面板中，沿着垂直于凸形部分沿其延伸的方向的方向，该凸形部分可以具有三角形类形状横截面。该光透射抑制部分可以抑制从与在横截面中位于在凸形部分和基础材料的表面之间的边界部分处的两个角部部分中的任何一个连续的一个侧表面在凸形部分中的光的出射。
在此情形中，该凸形部分能够用作棱镜。因此，通过调节在凸形部分的横截面中位于在凸形部分和基础材料的表面之间的边界部分处的角部部分的角度以及与该角部部分连续的侧表面的形状，从在光分布控制面板中形成凸形部分的表面(与基础材料的光源侧相反的一个表面)出射的光的光分布特性能够得以控制。通过使用光透射抑制部分以抑制从与一个角部部分连续的侧表面出射的光，沿着从与该一个角部部分连续的侧表面出射的光被释放的方向的光的亮度能够得以降低。因此，沿着这个方向，能够有效地增加形成低亮度区域的区域的观察角度。
在以上光分布控制面板中，该光透射抑制部分可以包括光源侧光吸收层，该光源侧光吸收层在基础材料的光源侧表面上形成以阻挡当光源侧表面是平坦的时从光源侧表面入射到基础材料的光的、从该一个侧表面出射的光的路径的至少一部分。在此情形中，该光源侧光吸收层能够吸收将入射到一个侧表面的光的至少一部分。因此，沿着从该一个侧表面出射的光被释放的方向的光的亮度能够得以降低。结果，沿着这个方向，能够有效地增加形成低亮度区域的区域的观察角度。
在以上光分布控制面板中，该光透射抑制部分可以包括凹槽，该凹槽在基础材料的光源侧表面上形成以与当光源侧表面是平坦的时从光源侧表面入射到基础材料的光的、从该一个侧表面出射的光的路径相交叉。
在此情形中，将入射到一个侧表面的光的至少一部分能够在凹槽的侧表面处被反射或者折射。因此，沿着从该一个侧表面出射的光被释放的方向的光的亮度能够得以降低。结果，沿着这个方向，能够有效地增加形成低亮度区域的区域的观察角度。
在以上光分布控制面板中，在该凸形部分中，该一个侧表面的粗糙度可以大于与该两个角部部分中的另一个角部部分连续的另个一侧表面的粗糙度。在此情形中，从一个侧表面出射的光能够在该一个侧表面处散射。因此，沿着从该一个侧表面出射的光被释放的方向的光的亮度能够得以降低。结果，沿着这个方向，能够有效地增加形成低亮度区域的区域的观察角度。
在以上光分布控制面板中，在与一个角部部分连续的一个侧表面的粗糙度A和与另一个角部部分连续的另一个侧表面的粗糙度B之间的比率(A/B)可以是3或者更大并且3000或者更小。在此情形中，能够更加可靠地散射从一个侧表面出射的光。
另外，确定在一个侧表面的表面粗糙度A和另一个侧表面的粗糙度B之间的比率(A/B)的数值范围的原因在于，当显示装置位于玻璃表面附近时，通过将该一个侧表面侧设为玻璃表面侧，以上数值范围允许抑制从用于向其应用以上光分布控制面板的安装在可移动单元上的显示装置到达可移动单元的玻璃表面(例如，在驾驶员座椅处的玻璃表面)的光量。因此，能够足够地抑制显示内容在玻璃表面上的反射。在此指出，比率(A/B)优选地被设为50或者更大并且1000或者更小。
在以上光分布控制面板中，该两个角部部分中的该另一个角部部分可以具有5°或者更大并且40°或者更小的角度α，并且该一个角部部分可以具有60°或者更大并且90°或者更小的角度β。在此情形中，沿着与光分布控制面板中的凸形部分延伸的方向垂直的方向，经过光分布控制面板并且从其出射的光的光分布能够被可靠地控制为在右侧和左侧上是不同的。
另外，角度α的角度范围得以确定的原因在于，当光分布控制面板被应用于在可移动单元上安装的以上显示装置时，如上所述的角度范围允许防止由显示装置显示的图像在玻璃表面上反射并且将显示装置的前亮度的降低抑制为可接受的范围。注意角度α优选地被设为10°或者更大并且30°或者更小。
进而，角度β的角度范围得以确定的原因在于，当光分布控制面板被应用于在可移动单元上安装的以上显示装置时，如上所述的角度范围允许将光从光分布控制面板到玻璃表面侧的泄漏抑制为足够低的水平。注意角度β优选地被设为60°或者更大并且90°或者更小。
在以上光分布控制面板中，基础材料可以具有1.4或者更大并且1.6或者更小的折射率。
在此指出，基础材料的折射率被设为1.4或者更大并且1.6或者更小的原因在于，具有这种折射率的材料通常能够以低的成本获得，这对于抑制光分布控制面板的成本增加而言是有效的。在此指出该材料可以具有1.4或者更大并且1.5或者更小的折射率。
另外，该光分布控制面板可以具有70％或者更大的光透射率。在此指出光分布控制面板的光透射率被设为70％或者更大的原因在于，当例如以上光分布控制面板被应用于显示装置时，通过将光分布控制面板中的光吸收率抑制为是低的，能够抑制以固定的水平维持显示装置的显示表面中的亮度所要求的光源的输出。例如，当以上光分布控制面板被应用于液晶显示器装置时，如果光分布控制面板具有低的光透射率，则需要使得背光装置的输出(亮度)是足够大的以覆盖光分布控制面板中的损失从而保证显示表面的充分亮度。通过如上所述增加光分布控制面板的光透射率，能够降低光分布控制面板中的这种光损失，这能够导致背光的亮度降低。结果，能够降低液晶显示器装置(显示装置)的功率消耗，并且因此，能够实现节电的和有效率的显示装置。在此指出光透射率可以被设为80％或者更大。
在以上光分布控制面板中，凸形部分沿着与凸形部分延伸的方向垂直的方向的宽度可以是20μm或者更大并且500μm或者更小。另外，宽度的下限可以被设为50μm或者更大并且宽度的上限优选地被设为100μm或者更小。在此情形中，假设光分布控制面板被应用于例如在可移动单元上安装的显示装置等，则凸形部分的宽度(间距)能够被降低为小于或者等于人眼的分辨率。因此，关于已经经过光分布控制面板的光，人辨识凸形部分的存在和关于通过使用光显示的显示内容的不适感能够得到抑制。另外，通过将以上宽度设为100μm或者更小，人难以辨识凸形部分的存在，并且因此，能够可靠地获得以上效果。
在此指出间距的下限被设为20μm的原因在于，在合理的范围上，降低被用于制造光分布控制面板的模具的制造成本和制造时间。
以上光分布控制面板涉及一种用于在可移动单元例如车辆上安装的显示装置的光源的光分布控制面板。当以如此方式在于可移动单元上安装的显示装置的光源中使用本发明的光分布控制面板时，本发明的效果是特别显著的。
根据本发明的、用于在可移动单元上安装的显示装置包括：光源；以上光分布控制面板；和显示单元。该光分布控制面板位于光源上。该显示单元在光分布控制面板上安装。利用这种构造，当在可移动单元上安装显示装置时，通过调节光分布控制面板的布置(凸形部分延伸的方向)，其中从显示装置出射的光的到达不被期望的方向能够被构造成低亮度区域。因此，由于从显示装置出射的光引起的缺陷(例如，显示图像在挡风玻璃上的反射)能够得以减轻。
用于在可移动单元上安装的以上显示装置可以位于邻近于可移动单元中的玻璃表面的位置处，并且用于在可移动单元上安装的显示装置可以被如此定位，使得与凸形部分延伸的方向垂直的方向匹配朝向玻璃表面的方向。在此情形中，朝向玻璃表面的方向能够被构造成低亮度区域，并且因此，由显示装置显示的图像在玻璃表面上的反射能够得到抑制。
根据本发明的光分布控制面板涉及这样一种光分布控制面板，该光分布控制面板包括由透光材料制成的板状或者薄板状基础材料，并且该基础材料具有在基础材料的、在光源侧上的一个表面上形成的、用于光分布控制的多个凸形部分。该多个凸形部分被定位成平行于彼此并且沿着与凸形部分延伸的方向垂直的方向每一个均具有三角形类形状横截面。该基础材料具有1.4或者更大并且1.6或者更小的折射率。该光分布控制面板具有70％或者更大的光透射率。在此指出光透射率在这里指的是具有400nm或者更大并且700nm或者更小的波长的光的透射率。在该凸形部分中，在横截面中位于在凸形部分和基础材料的表面之间的边界部分处的两个角部部分中的一个角部部分具有60°或者更大并且90°或者更小的角度β，并且另一个角部部分具有5°或者更大并且40°或者更小的角度α。在该凸形部分的表面的、与该一个角部部分连续的一个侧表面的粗糙度A和该凸形部分的表面的、与该另一个角部部分连续的另一个侧表面的粗糙度B之间的比率(A/B)是3或者更大并且3000或者更小。
利用这种构造，沿着与光分布控制面板中的凸形部分延伸的方向垂直的方向，经过光分布控制面板并且从其出射的光的光分布能够被控制为在右侧和左侧上是不同的。例如，在该凸形部分的、在一个角部部分侧上的区域中，具有降低的光亮度(强度)的低亮度区域的观察角度能够被相对地增加，而在该凸形部分的、在该另一个角部部分侧上的区域中，具有降低的光亮度(强度)的低亮度区域的观察角度能够被相对地降低。在此情形中，如与其中朝向应该形成低亮度区域的区域行进的光只是被阻挡的构造相比，经过光分布控制面板的光的强度能够得以维持。
在此指出基础材料的折射率被设为1.4或者更大并且1.6或者更小的原因在于，通常能够以低的成本获得的材料具有以上的折射率范围。在此指出基础材料可以具有1.45或者更大和1.55或者更小的折射率。
另外，光分布控制面板的光透射率被设为70％或者更大的原因在于，从光源例如背光发射的光能够得以有效地充分使用，这允许降低所安装的光源的亮度和功率节约。在此指出光透射率可以被设为80％或者更大。
进而，如上所述角度α的角度范围得以确定的原因在于，如已经描述地，当根据本发明的光分布控制面板被应用于在可移动单元上安装的显示装置时，这个角度范围允许防止图像在挡风玻璃上的反射并且允许在不降低在光分布控制面板的前侧上的亮度(前亮度)的情况下的光分布。
而且，如上所述角度β的角度范围得以确定的原因在于，如已经描述地，这个角度范围允许充分地抑制光到挡风玻璃的泄漏。在此指出角度优选地被设为70°或者更大并且90°或者更小。
另外地，在一个侧表面的表面粗糙度A和另一个侧表面的粗糙度B之间的比率(A/B)的数值范围得以确定的原因在于，如上所述，这个数值范围允许充分地抑制光到挡风玻璃侧的泄漏。在此指出比率(A/B)优选地被设为50或者更大并且100或者更小。
在以上光分布控制面板中，凸形部分沿着与凸形部分延伸的方向垂直的方向的宽度可以是20μm或者更大并且500μm或者更小。另外，该宽度优选地被设为100μm或者更小。在此情形中，假设光分布控制面板被应用于，例如，在可移动单元上安装的显示装置，则凸形部分的宽度(间距)能够被降低为小于或者等于人眼的分辨率。因此，关于已经经过光分布控制面板的光，人辨识凸形部分的存在和关于通过使用光显示的显示内容的不适感能够得到抑制。另外，通过将以上宽度设为100μm或者更小，人难以辨识凸形部分的存在，并且因此，能够可靠地获得以上效果。
在此指出间距的下限被设为20μm的原因在于，当间距被设为小于20μm时，需要庞大的模具制造成本和制造时间并且以实际制造成本的制造变得困难。
以上光分布控制面板涉及一种用于在可移动单元例如车辆上安装的显示装置的光源的光分布控制面板。当以如此方式在于可移动单元上安装的显示装置的光源中使用本发明的光分布控制面板时，本发明的效果是特别显著的。
根据本发明的、用于在可移动单元上安装的显示装置包括：光源；以上光分布控制面板；和显示单元。该光分布控制面板位于光源上。该显示单元在光分布控制面板上安装。利用这种构造，当在可移动单元上安装显示装置时，通过调节光分布控制面板的布置(凸形部分延伸的方向)，从显示装置出射的光的到达不被期望的方向能够被构造成低亮度区域。因此，由于从显示装置出射的光引起的缺陷(例如，显示图像在挡风玻璃上的反射)能够得以减轻。
用于在可移动单元上安装的以上显示装置可以位于邻近于可移动单元中的玻璃表面的位置处，并且用于在可移动单元上安装的显示装置可以被如此定位，使得与凸形部分延伸的方向垂直的方向匹配朝向玻璃表面的方向。在此情形中，朝向玻璃表面的方向能够被构造成低亮度区域，并且因此，由显示装置显示的图像在玻璃表面上的反射能够得到抑制。
另外，根据本发明的光分布控制薄板涉及这样一种光分布控制薄板，该光分布控制薄板在透光薄板状基础材料上包括一个或者多个线性凸形部分。该凸形部分具有至少两个光分布控制表面，每一个光分布控制表面相对于基础材料的表面形成不同的锐角或者直角。该光分布控制薄板包括设于该两个光分布控制表面中的、相对于基础材料的表面形成大的角度的光分布控制表面的区域的至少一部分上的光控制部件。
进而，根据本发明的光学构件包括：第一透镜阵列；第二透镜阵列；和光阻挡部分阵列。该第一透镜阵列具有沿着一个方向布置的多个第一透镜元件。该第二透镜阵列具有沿着一个方向布置的多个第二透镜元件。该光阻挡部分阵列具有在其间以一定间隔沿着一个方向布置的多个光阻挡部分。该多个第一透镜元件每一个均具有凸形入射表面。该多个第二透镜元件每一个均具有凸形出射表面。该第一透镜阵列将一部分入射光聚集在该多个光阻挡部分之间的并且将该一部分入射光耦合到第二透镜阵列，并且至少部分地将相对于该多个第一透镜元件的光轴以比由该一部分入射光的入射方向相对于光轴形成的角度更大的角度入射的不同部分的入射光耦合到该多个光阻挡部分中的任何一个。
根据本发明的光学构件，在入射光中，相对于第一透镜元件的光轴以小的角度入射的光的一个部分在光阻挡部分之间由第一透镜阵列聚集并且被从第二透镜阵列出射。在另一方面，相对于第一透镜元件的光轴以大的角度入射的入射光被光阻挡部分阻挡。另外，因为第二透镜元件具有凸形出射表面，所以被耦合到第二透镜阵列的光相对于第二透镜元件的光轴被以小的角度出射。相应地，在本光学构件中，所出射的光提供小的观察角度并且相对于第二透镜元件的光轴以小的角度出射的光的使用效率得以增强。
在本发明的光学构件中，该光阻挡部分优选地不位于该多个第一透镜元件的光轴上和该第二透镜元件的光轴上。另外，在本发明的光学构件中，该光阻挡部分优选地位于在相邻的第一透镜元件之间的边界和在相邻的第二透镜元件之间的边界之间。进而，该多个第一透镜元件的光轴匹配该多个第二透镜元件的光轴。能够将柱面透镜用作该多个第一透镜元件和该多个第二透镜元件。
另外，本发明涉及一种照明装置。这个照明装置包括：光源；和光引导板，该光引导板用于将从光源发射的光引导到以上光学构件。在此指出该光引导板包括任何部件，如果该部件具有光引导功能，并且例如包括扩散板。
进而，本发明还涉及一种显示装置。这个显示装置包括：以上照明装置；和用于接收从照明装置出射的光并且出射光的液晶面板。
而且，根据本发明的光学构件包括：第一棱镜阵列；和第二棱镜阵列。该第一棱镜阵列具有入射平面以及多个第一表面和多个第二表面。该多个第一表面和该多个第二表面被交替地设置。该第二棱镜阵列具有出射平面以及多个第三表面和多个第四表面。该多个第三表面和该多个第四表面被交替地设置。相邻的第一表面和第二表面沿着相对于入射平面倾斜并且相互交叉的表面延伸。由该多个第一表面相对于入射平面形成的倾斜角度小于由该多个第二表面相对于入射平面形成的倾斜角度。相邻的第一表面和第二表面以及入射平面构成棱镜元件。相邻的第三表面和第四表面沿着相对于出射平面倾斜并且相互交叉的表面延伸。由该多个第三表面相对于出射平面形成的倾斜角度小于由该多个第四表面相对于出射平面形成的倾斜角度。相邻的第三表面和第四表面以及出射平面构成棱镜元件。第一棱镜阵列和第二棱镜阵列被隔开从而第一表面面对第三表面并且第二表面面对第四表面。第一棱镜阵列的折射率和第二棱镜阵列的折射率大于在第一棱镜阵列和第二棱镜阵列之间的介质的折射率。本发明的光学构件能够沿着限制的方向发射光。另外，朝向除了该方向之外的方向传播的光量，即，损失是小的。进而，这个光学构件消除了对于用于表面粗糙化的处理的需要。
在本发明的光学构件中，由第四表面相对于出射平面形成的角度是优选地85°或者更小。该介质可以是空气层。第一棱镜阵列的折射率优选地低于第二棱镜阵列的折射率。
另外，本发明的照明装置包括本发明的以上光学构件。进而，本发明的显示装置包括本发明的以上光学构件。
本发明的效果
根据本发明，光强度的降低能够得以抑制并且能够沿着特定的观察角度方向形成低亮度区域。因此，特别地当本发明被应用于在可移动单元上安装的显示装置时，图像在相邻玻璃表面等上的反射能够得以有效地抑制。
另外，根据本发明，光强度的降低能够得以抑制并且能够沿着特定的观察角度方向形成低亮度区域。因此，特别地当本发明被应用于在可移动单元上安装的显示装置时，图像在邻近玻璃表面等上的反射能够得以有效地抑制。
进而，根据本发明，该光分布控制薄板具有线性凸形部分，该线性凸形部分具有相对于基础材料的表面形成不同的角度的两个光分布控制表面。该光分布控制薄板包括被设于前面的两个光分布控制表面中的、相对于前面的基础材料表面形成大的角度的光分布控制表面的至少部分的区域处的光控制部件。因此，高的前亮度得以维持，并且另外，向右或者左视野的光分布特性得以增强并且向另一视野，即，不必要的观察角度的发射几乎得到抑制。
而且，根据本发明，提供一种具有观察角度控制功能和高的光使用效率的光学构件。另外地，根据本发明，提供在其中使用这个光学构件的一种照明装置和一种显示装置。
另外，根据本发明，提供一种光学构件，该光学构件控制光的出射方向、具有高的光使用效率并且能够易于加工。另外，根据本发明，提供在其中使用这种光学构件的一种照明装置和一种显示装置。
附图简要说明
图1是示意根据本发明的光分布控制面板的第一实施例的概略透视图。
图2是图1所示光分布控制面板的概略侧视图。
图3是在其中使用图1和2所示的光分布控制面板的显示装置的概略图表。
图4是为在其上安装图3所示的显示装置的可移动单元的一个实例的车辆的概略图表。
图5是图4所示的车辆的仪表板的概略图表。
图6是示意根据本发明的光分布控制面板的第二实施例的概略侧视图。
图7是示意图6所示的光分布控制面板的修改的概略侧视图。
图8是示意根据本发明的光分布控制面板的第三实施例的概略侧视图。
图9是示意图8所示的光分布控制面板的修改的概略侧视图。
图10是根据本发明的光分布控制面板的概略局部横截面视图。
图11是示意在其中使用图10所示的光分布控制面板的显示装置的构造的概略横截面视图。
图12是被用于模拟的光学系统的概略图表。
图13是示出当另一个角部部分的角度α是15°时的模拟结果的曲线图。
图14是示出当另一个角部部分的角度α是20°时的模拟结果的曲线图。
图15是示出当另一个角部部分的角度α是25°时的模拟结果的曲线图。
图16是示出当另一个角部部分的角度α是30°时的模拟结果的曲线图。
图17是光分布控制面板的分解透视图，该光分布控制面板是本发明的一个实施例。
图18是在以上光分布控制面板中使用的光分布控制薄板的部分剖切端视图。
图19是通过实例示意在以上光分布控制面板的前面的观察角度和亮度之间的关系的概略图表。
图20是光分布控制薄板的部分剖切端视图，该光分布控制薄板是本发明的另一个实施例。
图21示意当模拟本发明的光分布控制面板时在观察角度和亮度之间的关系，其中由第一光分布控制表面和基础材料表面形成的角度α是30°。
图22示意当模拟本发明的光分布控制面板时在观察角度和亮度之间的关系，其中由第一光分布控制表面和基础材料表面形成的角度α是25°。
图23示意当模拟本发明的光分布控制面板时在观察角度和亮度之间的关系，其中由第一光分布控制表面和基础材料表面形成的角度α是20°。
图24示意当模拟本发明的光分布控制面板时在观察角度和亮度之间的关系，其中由第一光分布控制表面和基础材料表面形成的角度α是15°。
图25示意当使用本发明的光分布控制面板和并不包括光控制部件的、作为参考实例的光分布控制面板时在观察角度和亮度之间的关系。
图26是光分布控制薄板的部分剖切端视图，该光分布控制薄板是本发明的又一个实施例。
图27是光分布控制薄板的凸形部分的放大端视图，该光分布控制薄板是本发明的进一步的实施例。
图28是光分布控制薄板的凸形部分的放大端视图，该光分布控制薄板是本发明的进一步的实施例。
图29概略地示意根据一个实施例的光学构件。
图30示意入射到根据一个实施例的光学构件的光的路径。
图31示意在根据一个实施例的光学构件中在出射角度和光透射率之间的关系。
图32概略地示意根据另一个实施例的光学构件。
图33概略地示意根据又一个实施例的光学构件。
图34概略地示意根据进一步的实施例的光学构件。
图35概略地示意根据进一步的实施例的光学构件。
图36概略地示意根据进一步的实施例的光学构件。
图37概略地示意根据一个实施例的显示装置。
图38概略地示意根据另一个实施例的显示装置。
图39概略地示意根据一个实施例的光学构件。
图40示意入射到根据一个实施例的光学构件的光的路径。
图41示意由图40(D)所示的光束相对于与根据一个实施例的光学构件的各个表面垂直的线形成的角度。
图42是示出在第二棱镜阵列中由第三表面相对于出射平面形成的角度α2和图41所示的光束从出射平面出射的角度之间的关系的曲线图。
图43示意入射到根据一个实施例的光学构件的光的路径。
图44示意由图43(D)和(E)所示的光束相对于与根据一个实施例的光学构件的各个表面垂直的线形成的角度。
图45是示出在图44所示的光束入射到入射平面的角度和从出射平面出射图44所示的光束的角度之间的关系的曲线图。
图46是示出在图44所示的光束入射到入射平面的角度和从出射平面出射图44所示的光束的角度之间的关系的曲线图。
图47是示出在图44所示的光束入射到入射平面的角度和从出射平面出射图44所示的光束的角度之间的关系的曲线图。
图48示意与根据本发明的实例的光学构件有关的光亮度的角度分布。
图49概略地示意根据一个实施例的显示装置。
图50概略地示意根据另一个实施例的显示装置。
图51示意入射到在其中布置多个棱镜元件的传统面板的光的路径。
图52示意在其中使用遮光罩膜的、作为传统实例的液晶显示面板中在观察角度和亮度之间的关系。
具体实施方式
将在下文中参考附图描述本发明的实施例。在以下附图中，相同或者相应的部分由相同的参考字符表示，并且其说明将不予重复。
(第一实施例)
将在下文中参考图1到5描述根据本发明的光分布控制面板、显示装置和在其上安装该显示装置的、用作可移动单元的车辆。
如在图1和2中所示，根据本发明的光分布控制面板1包括由透光树脂制成的基体7和在基体7的表面上形成的多个凸形部分2。该多个凸形部分2被形成为平行于彼此地延伸。在此指出，该多个凸形部分2可以每一个均被形成为线性地延伸。如在图2中所示，沿着与凸形部分2延伸的方向垂直的方向的横截面具有三角形轮廓。假设角度β示意在一个凸形部分2的一个角部部分4中的角度。另外，假设角度α示意在凸形部分2的与以上一个角部部分4相对地定位的另一个角部部分3中的角度。假设一个侧表面6示意凸形部分2的、位于一个角部部分4和顶角之间的侧表面。另外，假设另一个侧表面5示意凸形部分2的、位于另一个角部部分3和顶角之间的另一个侧表面。假设间距P示意在一个凸形部分2中在一个角部部分4和另一个角部部分3之间的距离。另外，假设厚度T示意基体7的厚度。
以上光分布控制面板1的特征构造总结如下：光分布控制面板1包括用作由透光材料制成的板状或者薄板状基础材料的基体7，并且基体7具有在基体7的与光源(背光11)侧相反的一个表面上形成的、用作用于光分布控制的凸形成形部分的多个凸形部分2。如在图1中所示，该多个凸形部分2被定位成相互平行地延伸。光分布控制面板1包括光透射/反射抑制部分(一个侧表面6的表面具有比另一个侧表面5的表面更高的粗糙度)，该光透射/反射抑制部分用于抑制从基体7的在光源侧的表面入射的光的、从凸形部分2的表面的至少一部分(一个侧表面6)的出射。换言之，光透射/反射抑制部分(一个侧表面6的表面具有比另一个侧表面5的表面更高的粗糙度)抑制从如下的侧表面(一个侧表面6)透射或者反射光，即，该侧表面(一个侧表面6)与位于在横截面中的基体7的表面和凸形部分2之间的边界部分处的两个角部部分(一个角部部分4和另一个角部部分3)中的任何一个(一个角部部分4)连续。
沿着与凸形部分2延伸的方向垂直的方向，该多个凸形部分2每一个均具有三角形状横截面形状。虽然凸形部分2可以具有如在图1中所示的三角形截面形状，但是一个侧表面6和另一个侧表面5中的至少一个可以具有弯曲部分。即使在这种情形中，凸形部分2也具有三个角部部分，即一个角部部分4、另一个角部部分3和顶角，并且因此，凸形部分2被描述成具有三角形类形状。在此指出，三角形类形状在这里指的是这样的横截面形状，其中，如上所述在凸形部分2的横截面中存在三个角部部分，并且一个侧表面6和另一个侧表面5之一可以包括弯曲部分、凹形部分、凸形部分等。
基体7具有1.4或者更大并且1.6或者更小的折射率。光分布控制面板1具有70％或者更大的光透射率。在凸形部分2中，是位于在以上横截面中的基体7的表面和凸形部分2之间的边界部分处的两个角部部分中的另一个角部部分的另一个角部部分3具有5°或者更大并且40°或者更小的角度α，并且是一个角部部分的一个角部部分4具有60°或者更大并且90°或者更小的角度β。在凸形部分2的表面中的与一个角部部分4连续的一个侧表面6的粗糙度A和在凸形部分2的表面中的与另一个角部部分3连续的另一个侧表面5的粗糙度B之间的比率(A/B)是3或者更大并且3000或者更小。
利用这种构造，沿着与光分布控制面板1中的凸形部分2延伸的方向垂直的方向，经过光分布控制面板1并且从其出射的光的光分布(亮度分布)能够被控制为在右侧和左侧上是不同的，如在将在以后描述的图3中所示。另外，如与其中朝向应该形成低亮度区域的区域传播的光被简单地阻挡的构造相比，经过光分布控制面板1的光的强度的降低能够得到抑制。
在以上光分布控制面板1中，是凸形部分2的在与凸形部分2延伸的方向垂直的方向上的宽度的间距P是20μm或者更大并且500μm或者更小。优选地，间距P被设为100μm或者更小。在此情形中，假设光分布控制面板1例如被应用于显示装置10，该显示装置10用于安装在如将在以后描述的可移动单元上，则对于已经通过光分布控制面板1的光，人辨识凸形部分2的存在和关于显示内容的不适感能够得到抑制。这是因为，凸形部分2的宽度(间距P)能够被减小为小于或者等于人眼的分辨率。另外，当以上间距P被设为100μm或者更小时，人难以辨识凸形部分2的存在，并且因此，能够可靠地获得以上效果。
下面，将在下文中描述用于通过使用模具而通过模制来制造以上光分布控制面板1的方法。
在用于制造光分布控制面板1的方法中，首先制备其中具有凹形部分的模具，该凹形部分相应于光分布控制面板1的表面形状。由将构成光分布控制面板1的树脂制成的薄膜被设于这个模具和相对的表面板之间。在这种状态中，由树脂制成的薄膜被加热。此后，通过挤压将被模具和相对表面板夹住的、由树脂制成的、被加热的薄膜而执行模制。在冷却之后，从模具移除由树脂制成的薄膜。结果，获得了图1等所示的光分布控制面板1。
作为一种用于加热由树脂制成的薄膜的方法，能够任意地采用一种用于在模具和相对表面板之间夹住由树脂制成的薄膜并且然后加热由树脂制成的薄膜的方法、一种用于预先在非接触状态中仅仅加热由树脂制成的薄膜的方法等。能够利用直接地置于模具和相对表面板下面的加热器等加热由树脂制成的薄膜。然而，还能够通过使用被引入模具和相对表面板中的加热功能(将加热器等置于模具和相对表面板内)加热由树脂制成的薄膜。
由树脂制成的薄膜优选地被加热从而高于或者等于使得树脂开始被液化的温度。如上所述由树脂制成的薄膜被加热从而高于或者等于使得树脂开始被液化的温度，并且然后经受加压处理以利用模具和相对表面板挤压由树脂制成的薄膜。结果，通过使用其中树脂被液化的现象，按照模具的表面形成的凹形部分的形状能够被转印到由树脂制成的薄膜的表面。以如此方式，能够制造根据本发明的光分布控制面板1。
作为将构成光分布控制面板1的树脂，在较窄的温度范围中熔化并且当被冷却时快速地固化的树脂的使用是优选的，因为生产量得以增加。相应地，聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺等是适当的。虽然由树脂制成的薄膜的厚度不受特别地限制，但是该厚度优选地被设为20μm或者更大，并且更加优选地100μm或者更大。
能够通过使用任何在传统上众所周知的方法制造被用于形成光分布控制面板1的模具。例如，能够通过使用包括以下步骤的方法制造模具：通过模制形成树脂模具；在基板上通过镀而在树脂模具上形成由金属材料制成的层；和，移除树脂模具。
此时，能够通过例如加工制造在通过模制形成树脂模具的步骤中使用的母模具。具体地，例如在底板上形成厚NiP(磷化镍)镀层。然后，利用切削刀具对镀层的表面进行切削加工，该切削刀具具有与光分布控制面板1的表面形状(凸形部分2的横截面形状)相应的尖端形状。以如此方式，能够形成以上母模具。作为母模具，能够使用精确的微结构。在此情形中，利用母模具制造的子模具也是一种精确的微结构。因此，能够在由树脂制成的薄膜上执行具有高的尺寸精度的细微模制。另外，因为通过使用模具进行模制，所以能够以良好的再现性一体地模制出模制本体。进而，还能够将模制本体的表面粗糙度(Ra)抑制为10nm或者更小。
将在下文中具体地描述用于通过使用以上模制来制造模具的方法。首先，通过使用具有凸形部分的模具(母模具)执行模制例如注塑以制造具有凹凸部分的树脂模具。树脂模具是由聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚碳酸酯等制成的。接着，形成导电基板以覆盖树脂模具的顶部部分，并且然后，对树脂模具抛光或者研磨。由于这个抛光或者研磨，树脂模具的基础部分被移除，由此实现其中在导电基板的表面上形成由树脂制成的图案的状态。换言之，具有作为基部的导电基板的树脂模具得以形成。
此后，通过使用导电基板作为镀电极执行电铸以在树脂模具上沉积金属材料层。根据需要通过抛光或者研磨获得了规定厚度的金属材料层，并且然后，通过湿法蚀刻或者等离子体灰化移除树脂模具。结果，获得了具有作为基部的导电基板并且具有以规定图案在导电基板的表面上形成的金属材料层的模具。在这个模具中，导电基板被用作模具的底座(基部)，并且因此，形成底座所要求的电铸时间能够得以节省。另外，因为没有通过电铸形成底座，所以由于内部应力在模具中仅仅发生小量的翘曲。
还能够通过使用另一种方法制造以上模具。将在下文中具体地描述该方法。
首先，通过使用具有凸形部分的模具(母模具)执行模制以制造树脂模具。接着，通过化学镀在树脂模具上形成金属材料层。此后，通过湿法蚀刻或者等离子体灰化移除树脂模具。结果，获得了模具。
以如此方式使用图1和2所示的光分布控制面板1，使得形成凸形部分2的一侧与面对用作显示装置的光源部分的背光11的一侧相反地定位。更加具体地，在如在图3中所示的显示装置10中使用光分布控制面板1。将参考图3描述显示装置10的结构。
如在图3中所示，显示装置10包括用作光源的背光11、显示单元12，和位于这些背光11和显示单元12之间的光分布控制面板1。如在图2中所示，光分布控制面板1被如此定位，使得其凸形部分2与面对背光11的一侧相反地定位(即，在显示单元12一侧上)。换言之，光分布控制面板1位于背光11上，并且显示单元12被安装在光分布控制面板1上。
背光11可以被如此构造，使得扩散板和亮度辅助膜位于光分布控制面板1一侧上。另外，例如LCD单元能够被用作显示单元12。LCD单元包括例如液晶盒、位于液晶盒的前表面和后表面中的每一个上的相差板，和位于每一个相差板的外周表面上的偏振板。液晶盒具有如此结构，其中，液晶和用于驱动液晶的薄膜晶体管位于被定位成在其间置入间隔器地面向彼此的两个玻璃基板之间。在此指出，具有另一种构造的单元可以被用作显示单元12，如果该单元透过并且使用来自背光11的光。另外，作为光分布控制面板1的不同的布置，光分布控制面板1可以位于显示单元12上(显示单元12的、与背光11一侧上的表面(后表面)相反的表面上)。
利用这种构造，通过适当地调节光分布控制面板1的凸形部分2(见图2)的形状(具体地，角度α、角度β、间距P以及一个侧表面6和另一个侧表面5的表面粗糙度等)，沿着与凸形部分2延伸的方向交叉的方向的光强度分布能够受到控制。因此，能够使得其中亮度相对于在显示装置10的正面的亮度的比例达到例如规定的数值(例如，0.3或者更小)的低亮度区域26和27(角度θ1和θ2的数值)的范围在沿着与凸形部分2延伸的方向交叉的方向上的相对的端侧上是不同的。具体地，如在图3中所示，能够使得示意低亮度区域26的分布范围的角度θ2大于示意另一个低亮度区域27的分布范围的角度θ1。在此指出，在图3中，呈现大于以上规定的相对亮度数值的亮度的区域被示意成亮度保证区域25。
图3所示的显示装置10是在车辆30上安装的、用于在可移动单元上安装的显示装置，例如，如在图4和5中所示，车辆30是可移动单元的一个实例。将参考图4和5描述在其上安装图3所示的、根据本发明的显示装置10的车辆30。
参考图4和5，在车辆30中，用于驾驶员的向前检查的挡风玻璃31位于驾驶室的前部中。仪表板33位于挡风玻璃31下面。显示装置10位于仪表板33的、面对座位32的一个部分处。显示装置10包括例如汽车导航系统的显示单元、显示与车辆驾驶有关的信息的显示单元例如速度计等。于在车辆30上安装的显示装置10中，光分布控制面板1的凸形部分2被定位成沿着水平方向延伸并且凸形部分2的形状受到控制。因此，能够抑制在挡风玻璃31上反射由显示装置10显示的内容。换言之，如在图4中所示，在用作可移动单元的车辆30中，显示装置10位于与用作玻璃表面的挡风玻璃31邻近的位置处，并且显示装置10被如此定位，使得与构成显示装置10的光分布控制面板1的凸形部分2(见图2)延伸的方向垂直的方向面对挡风玻璃31。以如此方式，具有降低的、从显示装置10出射的光亮度的低亮度区域26位于图4所示的显示装置10的挡风玻璃31一侧上，并且因此，能够降低从显示装置10出射到挡风玻璃31一侧的光的亮度。结果，由显示装置10显示的内容在挡风玻璃31上的反射能够得以减轻。
(第二实施例)
将参考图6描述根据本发明的光分布控制面板的第二实施例。
图6所示的光分布控制面板1具有基本上类似于图1和2所示的光分布控制面板的结构。然而，图6所示的光分布控制面板1不同于图1和2所示的光分布控制面板之处在于，在于基体7的、与光源(例如，图2所示的背光11)侧相反的一个表面上形成的凸形部分2的一个侧表面6的表面上形成黑色膜8。同样利用这种构造，能够获得类似于图1和2所示的光分布控制面板的效果。换言之，图6所示的以上光分布控制面板1作为光透射抑制部分包括用作在与一个角部部分4连续的一个侧表面6上形成的光吸收层的黑色膜8。因此，黑色膜8能够吸收从一个侧表面6出射的光的至少一部分，并且因此，能够降低沿着从这一个侧表面6出射的光被释放的方向的光的亮度。结果，在这个方向上，能够有效地增加形成低亮度区域26(见图3)的区域的观察角度。
图6所示的光分布控制面板1的凸形部分2能够具有基本上类似于图1和2所示的光分布控制面板1的凸形部分2的形状。
下面，将简要地描述用于制造图6所示的光分布控制面板1的方法。能够通过使用与用于制造图1和2所示的光分布控制面板的方法基本上类似的制造方法来制造图6所示的光分布控制面板。另外，能够通过使用例如平版印刷术方法形成黑色膜8。
将参考图7描述图6所示的光分布控制面板的一种修改。
图7所示的光分布控制面板1具有基本上类似于图6所示的光分布控制面板的结构。然而，图7所示的光分布控制面板1包括具有与构成凸形部分2的材料不同的折射率的不同折射率层9，以替代图6所示的黑色膜8，作为在一个侧表面6上形成的膜。同样利用这种构造，能够获得类似于图6所示的光分布控制面板的效果。换言之，图7所示的光分布控制面板可以包括在与一个角部部分4连续的一个侧表面6上形成并且具有与构成凸形部分2的材料不同的折射率的不同折射率层9，作为光透射抑制部分。在此情形中，通过调节不同折射率层9的折射率，能够改变从一个侧表面6出射的光的出射方向。因此，当不存在不同折射率层9时在从这一个侧表面6出射的光被释放的方向上的光的亮度能够得以降低。结果，在这个方向上，能够有效地增加形成低亮度区域26(见图3)的区域的观察角度。
在此指出，能够通过使用与用于制造图6所示的光分布控制面板的方法基本上类似的制造方法来制造图7所示光的分布控制面板1。另外，图7所示的光分布控制面板1的凸形部分2能够具有与图1和2所示的光分布控制面板1的凸形部分2基本上类似的形状。
(第三实施例)
将参考图8描述根据本发明的光分布控制面板的第三实施例。
图8所示的光分布控制面板1具有与图1和2所示的光分布控制面板1基本上类似的结构。然而，图8所示的光分布控制面板1不同于图1和2所示的光分布控制面板1之处在于，在光源侧表面14上形成用于阻挡如由箭头13示意地朝向一个侧表面6传播的光的黑色膜8，光源侧表面14是基体7的后表面，该后表面被与基体7的形成凸形部分2的一侧上的表面相反地定位。黑色膜8被线性地形成以沿着一个侧表面6延伸。另外，黑色膜8的端在与位于凸形部分2的一个角部部分4正下方的、基体7的后表面上的位置相距距离L1处。进而，黑色膜8具有宽度W1。根据基体7的厚度、构成基体7和凸形部分2的材料的折射率等，这些距离L1和宽度W1得以适当地调节。同样利用这种构造，能够获得类似于图1和2所示光分布控制面板的效果。换言之，光分布控制面板1包括用作在光源侧表面14上形成的光源侧光吸收层的黑色膜8作为光透射抑制部分，以阻挡当基体7的光源侧表面14是平坦的时，从光源侧表面14入射到基体7的光的、从一个侧表面6出射的光路径的至少一部分。在此情形中，黑色膜8能够吸收将入射到一个侧表面6的光的至少一部分。因此，在从这一个侧表面6出射的光被释放的方向上的光的亮度能够得以降低。结果，在这个方向上，能够有效地增加形成低亮度区域26(见图3)的区域的观察角度。
图8所示光分布控制面板1的凸形部分2能够具有与图1和2所示光分布控制面板1的凸形部分2基本上类似的形状。另外，例如，用于液晶的黑色矩阵材料能够被用作黑色膜8。进而，距离L1能够例如被设为数值10μm，并且宽度W1能够被设为例如数值20μm。
在此指出，能够通过使用如下的方法制造图8所示光分布控制面板1，即，该方法用于通过平版印刷术、印刷方法等将黑色膜8形成在具有凸形部分2形成在其上的光分布控制面板的光源侧表面14上，该光分布控制面板是通过使用用于制造图1和2所示光分布控制面板1的方法来制造的。
将参考图9描述图8所示光分布控制面板的一种修改。
图9所示光分布控制面板1具有基本上类似于图8所示光分布控制面板1的结构。然而，图9所示光分布控制面板1不同于图8所示光分布控制面板1之处在于，在基体7的光源侧表面14中形成的结构是凹槽15，而不是黑色膜8。多个凹槽15被形成为在基体7的光源侧表面14中沿着凸形部分2的一个侧表面6线性地延伸。在如由箭头13示意地入射到一个侧表面6的光得以减少的位置处形成凹槽15。根据光分布控制面板1的形状、材料等适当地设定在凹槽15和光源侧表面14上的、位于凸形部分2的一个角部部分4正下方的位置之间的距离L2、凹槽15的宽度W2和凹槽15的深度D2。同样利用这种构造，能够获得类似于图8所示光分布控制面板的效果。换言之，图9所示光分布控制面板1包括在光源侧表面14中形成的凹槽15作为光透射抑制部分，以与当基体7的光源侧表面14是平坦的时从光源侧表面14入射到基体7的光的、从一个侧表面6出射的光的路径相交叉。在此情形中，能够在凹槽15的侧表面上反射或者折射将入射到一个侧表面6的光的至少一部分。因此，在从这一个侧表面6出射的光被释放的方向上的光的亮度能够得以降低。结果，在这个方向上，能够有效地增加形成低亮度区域的区域的观察角度。
图9所示光分布控制面板1的凸形部分2能够具有与图1和2所示光分布控制面板1的凸形部分2基本上类似的形状。另外，关于凹槽15，宽度W2能够被设为10μm，深度D2能够被设为20μm，并且距离L2能够被设为15μm。
在此指出，能够通过使用与用于制造图1和2所示光分布控制面板的方法基本上类似的方法制造图9所示光分布控制面板1。例如，首先制备模具，该模具具有与光分布控制面板1的凸形部分2相应的凹形部分形成在其中。另外，制备相对表面板，该相对表面板具有与图9所示凹槽15的形状相应的线性凸形部分形成在其上。然后，由将构成图9所示光分布控制面板1的树脂制成的薄膜被设于这些模具和相对表面板之间。在这种状态中，由树脂制成的薄膜被加热。此后，通过挤压将被模具和相对表面板夹住的、由树脂制成的、被加热的薄膜而执行模制。在冷却之后，从模具移除由树脂制成的薄膜。结果，获得了图9所示的光分布控制面板1。
(第四实施例)
将参考图10描述根据本发明的光分布控制面板101。
如在图10中所示，根据本发明的光分布控制面板101包括由透光树脂制成的基体107和在基体107的表面上形成的多个凸形部分102。该多个凸形部分102被形成为相互平行地延伸。在此指出，该多个凸形部分102可以被形成为沿着与图1纸张垂直的方向线性地延伸。另外，在基体107的表面上的凸形部分102能够具有任何二维形状例如直线形状、在中间某处具有弯曲部分的形状等。沿着与凸形部分102延伸的方向垂直的方向的横截面具有三角形轮廓，如在图10中所示。假设角度α示意在一个凸形部分102的另一个角部部分103中的角度。另外，假设角度β示意在凸形部分102的与以上另一个角部部分103相对地定位的一个角部部分104中的角度。假设另一个侧表面105示意凸形部分102的、位于另一个角部部分103和顶角之间的侧表面。另外，假设一个侧表面106示意凸形部分102的、位于一个角部部分104和顶角之间的另一个侧表面。假设间距P示意在一个凸形部分102中在另一个角部部分103和一个角部部分104之间的距离。另外，假设厚度T示意基体107的厚度。
以上光分布控制面板101的特征构造总结如下：光分布控制面板101包括用作由透光材料制成的板状或者薄板状基础材料的基体107，并且基体107具有在基体107的光源(背光111)侧上的一个表面上形成的、用作用于光分布控制的线性和凸形成形部分的多个凸形部分102。该多个凸形部分102被定位成相互平行地延伸，并且在与凸形部分102延伸的方向垂直的方向上，每一个凸形部分102均具有三角形类横截面形状。虽然凸形部分102可以具有如在图1中所示的三角形横截面形状，但是另一个侧表面105和一个侧表面106中的至少一个可以具有弯曲部分。即使在这种情形中，凸形部分102也具有三个角部部分，即另一个角部部分103、一个角部部分104和顶角，并且因此，凸形部分102被描述成具有三角形类形状。在此指出，三角形类形状在这里指的是其中在如上所述凸形部分102的横截面中存在三个角部部分的横截面形状，并且另一个侧表面105和一个侧表面106之一可以包括弯曲部分、凹形部分、凸形部分等。基体107具有1.4或者更大并且1.6或者更小的折射率。光分布控制面板101具有70或者更大的光透射率。在凸形部分102中，是在以上横截面中位于在凸形部分102和基体107的表面之间的边界部分处的两个角部部分中的另一个角部部分的另一个角部部分103具有5°或者更大并且40°或者更小的角度α，并且是一个角部部分的一个角部部分104具有60°或者更大并且90°或者更小的角度β。在凸形部分102的表面中的、与另一个角部部分103连续的另一个侧表面105的粗糙度A和凸形部分102的表面中的、与一个角部部分104连续的一个侧表面106的粗糙度B之间的比率(A/B)是3或者更大并且3000或者更小。
利用这种构造，在与光分布控制面板101中的凸形部分102延伸的方向垂直的方向上，经过光分布控制面板101并且从其出射的光的光分布(亮度分布)能够被控制为在右侧和左侧上是不同的，如在将在以后描述的图11中所示。另外，如与其中朝向应该形成低亮度区域的区域传播的光被简单地阻挡的构造相比，能够抑制经过光分布控制面板101的光的强度降低。
在以上光分布控制面板101中，是凸形部分102的在与凸形部分102延伸的方向垂直的方向上的宽度的间距P是20μm或者更大并且500μm或者更小。优选地，间距P被设为100μm或者更小。在此情形中，假设光分布控制面板101例如被应用于显示装置110，该显示装置110用于安装在如将在以后描述的可移动单元上，则对于已经经过光分布控制面板101的光，人辨识凸形部分102的存在和关于显示内容的不适感能够得到抑制。这是因为，凸形部分102的宽度(间距P)能够被降低为小于或者等于人眼的分辨率。另外，当以上间距P被设为100μm或者更小时，人难以辨识凸形部分102的存在，并且因此，能够可靠地获得以上效果。
图10所示光分布控制面板101被以如此方式使用，使得形成凸形部分102的一侧位于用作显示装置的光源部分的背光111侧上。更加具体地，在如在图11中所示的显示装置110中使用光分布控制面板101。将参考图11描述显示装置110的结构。
如在图11中所示，显示装置110包括用作光源的背光111、显示单元112，和位于这些背光111和显示单元112之间的光分布控制面板101。光分布控制面板101被如此定位，使其凸形部分102面对背光111侧。换言之，光分布控制面板101位于背光111上，并且显示单元112被安装在光分布控制面板101上。背光111可以被如此构造，使得扩散板和亮度辅助膜位于光分布控制面板101侧上。另外，例如LCD单元能够被用作显示单元112。LCD单元包括例如液晶盒、位于液晶盒的前表面和后表面中的每一个上的相差板，和位于每一个相差板的外周表面上的偏振板。液晶盒具有如此结构，其中液晶和用于驱动液晶的薄膜晶体管位于被定位成在其间置入间隔器地面向彼此的两个玻璃基板之间。在此指出，具有另一种构造的单元可以被用作显示单元112，如果该单元透过并且使用来自背光111的光。另外，作为光分布控制面板101的布置，可以采用不同的布置(例如，其中光分布控制面板101位于显示单元112上(显示单元112的、与面对背光111的一侧相反的表面上)的构造)。
利用这种构造，通过适当地调节光分布控制面板101的凸形部分102(见图1)的形状(具体地，角度α、角度β、间距P，以及另一个侧表面105和一个侧表面106的表面粗糙度等)，在与凸形部分102延伸的方向交叉的方向上的光强度分布能够受到控制。因此，能够使得其中亮度相对于在显示装置110的正面的亮度的比例达到例如规定的数值(例如，0.3或者更小)的低亮度区域126和27(角度θ1和θ2的数值)的范围在沿着与凸形部分102延伸的方向交叉的方向上的相对的端侧上是不同的。具体地，如在图11中所示，能够使得示意低亮度区域126的分布范围的角度θ2大于示意另一个低亮度区域127的分布范围的角度θ1。在此指出，在图11中，呈现大于以上规定的相对亮度数值的亮度的区域被示意成亮度保证区域125。
图11所示显示装置110是在车辆30上安装的、用于在可移动单元上安装的显示装置，例如，如在图4和5中所示，车辆30是可移动单元的一个实例。将参考图4和5描述在其上安装图11所示的、根据本发明的显示装置110的车辆30。
参考图3和4，如已经描述地，在车辆30中，用于驾驶员的向前检查的挡风玻璃31位于驾驶室的前部中。仪表板33位于挡风玻璃31下面。显示装置110位于仪表板33的、面对座位32的一个部分处。显示装置110包括例如汽车导航系统的显示单元、显示与车辆驾驶有关的信息的显示单元例如速度计等。于在车辆30上安装的显示装置110中，光分布控制面板101的凸形部分102被定位成沿着水平方向延伸并且凸形部分102的形状受到控制。因此，能够抑制在挡风玻璃31上反射由显示装置110显示的内容。换言之，如在图11中所示，在用作可移动单元的车辆30中，显示装置110位于与用作玻璃表面的挡风玻璃31邻近的位置处，并且显示装置110被如此定位，使得与构成显示装置110的光分布控制面板101的凸形部分102延伸的方向垂直的方向面对挡风玻璃31。以如此方式，具有降低的、从显示装置110出射的光亮度的低亮度区域126位于图5所示的显示装置110的挡风玻璃31一侧上，并且因此，能够降低从显示装置110出射到挡风玻璃31一侧的光的亮度。结果，由显示装置110显示的内容在挡风玻璃31上的反射能够得以减轻。
(实例)
执行以下模拟实验以检查根据本发明的光分布控制面板的效果。
(关于实验系统)
作为在模拟实验中采取的系统，使用这样一种光学系统，其中根据本发明的光分布控制面板101被如此定位，使得凸形部分102面对背光111的正面(光发射侧)，如在图12中所示。图12是被用于模拟的光学系统的概略图表。使得在光分布控制面板101中的凸形部分102的另一个角部部分的角度α和一个角部部分的角度β是不同的，并且对于沿着由箭头113示意的方向通过光分布控制面板101出射的光的每一个观察角度计算相对亮度。在此指出，如在图12中所示，相对于箭头113在右方向的观察角度被定义为“+”并且相对于箭头113在左方向的观察角度被定义为“-”。
具体地，在另一个角部部分的角度α固定并且另一个角部部分的角度α被设为15°、20°、25°、和30°的状态下，一个角部部分的角度β被改变为30°、75°、80°、85°和90°。
在此指出，构成光分布控制面板的材料的折射率被设为1.53。另外，光分布控制面板的基体107(见图10)的厚度T被设为200μm。进而，是凸形部分102(见图10)的宽度的间距P被设为100μm。而且，另一个侧表面105的粗糙度Ra被设为5nm，并且一个侧表面106的粗糙度Ra被设为1500nm。
(模拟的细节)
对于其中使用如上所述具有不同凸形部分102的光分布控制面板101的光学系统计算相对亮度的观察角度分布。
(结果)
图13到16是示出以上模拟的结果的曲线图。在图13到16中，水平轴线示意如从光分布控制面板101的中央部分看的观察角度(单位：°)。例如，在水平轴线中0°的观察角度指的是如从图12所示箭头113一侧看的定向(光分布控制面板101的正面)。另外，在图13到16中，竖直轴线示意相对亮度数值。
在图13到16中，在图例中的黑色圆示意从背光111直接地发射的光的亮度分布，并且其它图例示意另一个角部部分的角度β。如在图13中所示，发现当角度α是15°时，在观察角度大于大约45°的区域中，相对亮度能够被极度地降低。如在图14中所示，发现当另一个角部部分的角度α是20°时，在观察角度大于+35°的区域中，相对亮度能够被足够地降低。如在图15中所示，当另一个角部部分的角度α是25°时，在观察角度大于+30°的区域中，相对亮度能够得以降低。如在图16中所示，当另一个角部部分的角度α是30°时，在观察角度大于+20°的区域中，相对亮度能够得以降低。如上所述，发现随着角度α增加，其中相对亮度能够被抑制为低的观察角度的范围扩大。另外，还发现随着角度β降低，相对亮度的峰值位置趋向于向观察角度的负侧移动。
如上所述，通过控制另一个角部部分的角度α和一个角部部分的角度β，低亮度区域的范围能够得以改变。这个结果示出，根据本发明的光分布控制面板，获得了具有足以抑制在用于安装在可移动单元上的显示装置中的玻璃表面上的反射的范围的低亮度区域，并且亮度的降低能够在其他区域(亮度保证区域)中得到抑制。
(第五实施例)
图17所示光分布控制面板201也被称作面板状光分布控制部件，并且具体地是一种液晶显示面板。这个光分布控制面板201包括用作光源的背光230、显示图像的液晶面板220、和控制来自背光230的光的光分布并且朝向液晶面板220发射光的光分布控制薄板210。
光分布控制薄板10在透光板状或者薄板状基础材料211的一个表面上具有线性凸形部分212，并且被称作所谓的棱镜薄板或者棱镜阵列。在图17所示光分布控制面板201中，光分布控制薄板210位于背光230和液晶面板220之间从而凸形部分212面对背光230侧。然而，在本发明中，光分布控制薄板10可以位于液晶面板220的显示表面上从而凸形部分212面对液晶面板220侧。背光230和液晶面板220的构造不受特别地限制，并且通过实例示意了在传统的液晶显示面板中使用的、各种类型的已知背光和液晶面板。
在本发明中的线性凸形部分212指的是线性延伸的和细长的凸形部分212，并且意味着至少一个并且优选地多个凸形部分212被平行地置放。光分布控制面板201包括凸形部分212，凸形部分212具有优选地与如在图17中所示的薄板宽度(相应于图中薄板的深度)相同的长度和宽度。凸形部分212的长度不必与薄板宽度相同，并且根据其预期使用例如背光的结构等而被适当地设计。另外，在基础材料211的周边上，光分布控制薄板210可以具有其中基础材料211被暴露的区域。优选地，如在图中所示，在其间不带任何间隙地定位相邻的凸形部分212。然而，可以在相邻的凸形部分212之间提供间隙，并且可以以规则的间隔定位相邻的凸形部分212。
在这个光分布控制薄板210中，基础材料211和凸形部分212例如由透光材料例如玻璃、聚碳酸酯树脂和聚酰亚胺树脂成一体地形成。特别地，要求微小的凸形部分212以应对液晶面板220的分辨率的增加。为了实现这点，适当地使用如下的树脂材料，即，该树脂材料允许通过使用具有微小转印图案形成在其上的模具而转印。
图17所示光分布控制薄板210具有如在图18中所示的三角形侧端表面(横向截面)，并且在光分布控制薄板210的侧表面上具有两个光分布控制表面，即，第一光分布控制表面213和第二光分布控制表面214。由第一光分布控制表面213和基础材料211的表面(在下文中被称作“基础材料表面”)形成的角度α不同于由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β，并且角度α和角度β中的任何一个形成直角或者锐角并且另一个形成锐角。例如，在图18所示光分布控制薄板210中，由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α小于由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β。
此外，在本发明的光分布控制薄板210中，相对于基础材料表面形成较大角度的光分布控制表面，即，在所示意的实例中的第二光分布控制表面214包括光控制部件215。这个光控制部件215抑制第二光分布控制表面214的光透射和反射，并且降低不必要的观察角度中的亮度。这个光控制部件215不受特别地限制，如果光控制部件215是抑制透射和反射的膜。例如，光控制部件215由吸收可视光区域中的光的黑色膜或者抗反射膜例如氧化硅膜形成。当光控制部件215由黑色膜形成时，可以通过例如沉积石墨形成光控制部件215。当光控制部件215由抗反射膜形成时，可以通过例如溅射氧化硅形成光控制部件215。另外，通过在具有以上微小转印图案被形成在其中的模具的必要区域中形成黑色膜，转印图案也能够得以转印。关于这个光控制部件215，仅仅降低不必要的观察角度中的亮度是不足的，并且期望将亮度几乎抑制为零。相应地，如在专利文献2中公开的光扩散表面是不足的，并且如上所述的、吸收光的黑色膜或者抗反射膜例如氧化硅膜是理想的。当然，任何构造都是可能的，如果光控制部件215能够将不必要的观察角度中的亮度几乎抑制为零。
理想的是，优选地在整个第二光分布控制表面214之上形成这个光控制部件215。然而，这个光控制部件215可以在该区域的一个部分上形成，如果光控制部件215能够降低在不必要的观察角度中的亮度，并且理想地能够将不必要的观察角度中的亮度几乎抑制为零。
图19中的实线A示意以下情形，其中，使用了具有在整个第二光分布控制表面214之上设置的光控制部件215的、本发明的光分布控制薄板210。虚线C示意其中使用光分布控制薄板210的情形，在光分布控制薄板210中，由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α等于由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β(其中不存在光控制部件215的情形)。交替的长和短虚线B示意其中使用光分布控制薄板210的情形，在光分布控制薄板210中，由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α不同于由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β，并且第二光分布控制表面214并不具有光控制部件215。在图19中，竖直轴线示意相对亮度，并且水平轴线示意从前面的观察角度，并且示意从第一光分布控制表面213并且沿着负观察角度(由图18中的箭头示意的出射方向)的方向出射光。
如由图19中的虚线C示意地，当角度α等于角度β时，即，在具有对称的第一光分布控制表面213和第二光分布控制表面214的光分布控制薄板210中，获得了如从前面看到地、对称的亮度分布。通过使得角度α和角度β是不同的，亮度分布向观察角度的任何一侧，即，图中的负观察角度侧移位，如由图中交替的长和短虚线B示意地。然而，在此情形中，如在图中所示，在正观察角度中，即，在不必要的观察角度侧上的亮度较高，并且不能足够地防止在车辆的挡风玻璃上的反射。
当如在本发明中第二光分布控制表面214包括由光阻挡膜或者抗反射膜形成的光控制部件215时，亮度分布的中心轴线向一个视野侧移位并且向另一视野侧尾随的光被切割，尽管没有产生如在其中使用遮光罩膜的情形中切割(成形)光展开的效果。换言之，当使用具有图18所示结构的光分布控制薄板10时，亮度分布向负观察角度移位，并且另外，能够从正观察角度，特别地，小的观察角度降低亮度，并且能够使得例如25°或者30°者更大的观察角度中的亮度几乎接近零，如由图19中的实线A示意地。结果，当在汽车导航系统中的液晶显示面板中使用光分布控制薄板210时，不必要的向上出射能够得以消除并且在挡风玻璃上的反射能够得以防止。
根据所需要的光分布特性，由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α以及由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β每一个均被适当地设定。通过改变这些角度α和角度β，使得黑暗区域得以形成的观察角度，即，使得亮度几乎变为零的角度能够得以调节。在此指出，在亮度降低的观察角度中的亮度趋向于依赖于形成光控制部件215的准确度，可以说，光控制部件215的光透射程度(光阻挡程度)和光反射程度。通过以良好的准确度形成光控制部件215，在不必要的观察角度中的亮度几乎接近零。当光控制部件215的光阻挡性能和光反射性能退化时，亮度并不变为零。如还能够根据以下模拟看到地，为了在不必要的观察角度侧上将亮度抑制为零，较小的角度，即，由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α优选地被设为5°或者更大并且40°或者更小，并且较大的角度，即，由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β优选地被设为60°或者更大并且小于90°。通过在这个范围内调节角度α和角度β，在大于所期观察角度的角度(一侧)的范围中的亮度能够被几乎抑制为零。
当然，在本发明的光分布控制薄板210中，凸形部分212可以如在图18中所示不仅位于光源侧上而且还如在图20中所示位于与光源侧相反的一侧上。同样在此情形中，在相对于基础材料表面形成大角度β的第二光分布控制表面214上形成光控制部件215。
图21到24示意当模拟本发明的光分布控制面板201时在观察角度和亮度之间的关系，其中分别地改变了由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α和由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β。所述的图示意其中分别地由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α被设为30°、25°、20°和15°，并且由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β被设为70°、75°、80°、85°和90°的情形。在每一图中，由BL示意的线示意背光光源。另外，作为参考，图25示意其中使用了本发明的光分布控制薄板210(本发明的产品：α＝25°、β＝85°)的情形与其中使用了不包括光控制部件215的光分布控制薄板(参考实例1：α＝25°、β＝85°)的情形和其中使用了具有相等的角度α和角度β的光分布控制薄板(参考实例2：160°棱镜)的情形的比较。假设光分布控制薄板210具有图18所示的构造，材料具有折射率1.53，基础材料211具有200μm的厚度，凸形部分212具有100μm的宽度(间距)，并且第二光分布控制表面214具有为零的光透射率，利用从凸形部分212侧散发的光执行模拟。
根据这个模拟，理解到在本发明的光分布控制薄板210中，在25°或者更大的出射角度的范围中，亮度几乎变为零，而不依赖于由第一光分布控制表面213和基础材料表面形成的角度α以及由第二光分布控制表面214和基础材料表面形成的角度β。
例如，在用于安装在可移动单元上的显示装置，例如，图5所示汽车导航系统的显示装置10、例如速度计这样的显示装置10等中使用本发明的光分布控制面板201。如上所述，本发明的光分布控制薄板210允许亮度分布的峰值从几乎光分布控制面板201的正面向必要的观察角度侧移位并且允许在不必要的观察角度侧上的亮度几乎接近零。相应地，防止了在汽车导航系统的显示装置10和构成显示单元的显示装置10例如速度计和用于显示发动机的旋转速度的所谓的转速计上显示的图像在挡风玻璃上的反射，这有助于安全驾驶。
虽然已经在以上实施例中描述了其中凸形部分212具有三角形端表面的情形，但是，例如，如果凸形部分212具有相对于基础材料211形成角度α的第一光分布控制表面213和相对于基础材料211形成角度β的第二光分布控制表面214，则凸形部分212可以被形成为具有基本梯形的端表面，其中如在图26中所示，凸形部分212在光出射侧上具有第三光分布控制表面216。同样在此情形中，通过在相对于基础材料211形成大的角度的第二光分布控制表面214上形成光控制部件215，在不必要的观察角度中的亮度能够被几乎抑制为零。另外，在此情形中，第三光分布控制表面216优选地朝向光出射方向以防止向不必要的观察角度的发射。
第一光分布控制表面213和第二光分布控制表面214一般地被形成为具有平坦的形状，如在图17和18中所示。然而，第一光分布控制表面213和第二光分布控制表面214不必被形成为具有平坦的形状。例如，光分布控制表面213和214中的每一个均可以被形成为如在图27中所示的膨胀凸形，或者如在图28中所示成凹形地凹进。另外，虽然未示出，但是光分布控制表面中的任何一个能够是膨胀的并且另一个光分布控制表面能够是凹进的。在此指出，在这些情形中相对于基础材料211形成的角度α或者β指的是由基础材料表面和如在图中所示在第一光分布控制表面213和第二光分布控制表面214中的每一个的中心点218中的切线(切平面)形成的角度。
虽然已经在以上实施例中描述了作为包括背光230的图像显示面板的光分布控制面板201，但是还能够在本发明中使用自发光图像显示面板(未示出)。不像通过使用以上背光230在液晶显示面板220上显示图像的显示板那样，自发光图像显示面板并不要求背光230并且允许通过使用设于图像显示面板内的发光体作为光源而显示图像。本发明的光分布控制薄板210也能够被应用于这种自发光图像显示面板，并且也能够被应用于其中将有机材料(有机电致发光)用作发光体的有机EL面板和其中将无机材料(无机电致发光)用作发光体的无机EL面板这两者。光分布控制薄板210位于自发光图像显示面板的图像显示表面侧上。此时，光分布控制薄板210能够被如此定位，使得凸形部分212面对图像显示表面侧或者光发射侧。如上所述，在本发明中使用的图像显示面板在广义上包括各种类型的图像显示面板例如其中使用背光光源的液晶面板，包括有机EL面板和无机EL面板的自发光显示面板。通过组合图像显示面板和本发明的光分布控制薄板，能够进一步增强光分布特性。
(第六实施例)
图29概略地示意根据一个实施例的光学构件。在此指出，在光学构件的第一透镜阵列中布置多个第一透镜元件的方向在下文中将被称作x方向。另外，从第一透镜阵列朝向第二透镜阵列的方向将被称作z方向，并且与x方向和z方向正交的方向将被称作y方向。图29(A)示意如沿着y方向看到的光学构件，并且图29(B)示意如沿着x方向看到的光学构件。
图29所示光学构件310包括第一透镜阵列312、第二透镜阵列314和光阻挡部分阵列316。第一透镜阵列312和第二透镜阵列314例如是柱面透镜阵列，即，所谓的柱面光栅式透镜。在光学构件310中，光阻挡部分阵列316被设于第一透镜阵列312和第二透镜阵列314之间。
第一透镜阵列312包括多个第一透镜元件312a。该多个第一透镜元件312a被沿着一个方向即沿着x方向布置。第一透镜元件312a每一个均包括凸形入射表面312b。换言之，第一透镜元件312a在光阻挡部分阵列316和这个第一透镜元件312a之间的边界的相反侧上具有凸形表面。在本实施例中，每一个第一透镜元件312a均是柱面透镜。
第二透镜阵列314包括多个第二透镜元件314a。该多个第二透镜元件314a也被沿着一个方向布置。在本实施例中，该多个第二透镜元件314a也被沿着x方向布置。换言之，沿着与布置多个第一透镜元件312a的方向相同的方向布置第二透镜元件314a。第二透镜元件314a每一个均包括凸形出射表面314b。换言之，第二透镜元件314a在光阻挡部分阵列316和这个第二透镜元件314a之间的边界的相反侧上具有凸形表面。在本实施例中，每一个第二透镜元件314a也均是柱面透镜。
光阻挡部分阵列316具有多个光阻挡部分316a。在本实施例中，该多个光阻挡部分316a每一个均具有板状形状。该多个光阻挡部分316a在其间带有间隔地被沿着一个方向布置。在本实施例中，沿着与布置多个第一透镜元件312a的方向相同的方向布置该多个光阻挡部分316a。另外，该多个光阻挡部分316a沿着与布置该多个光阻挡部分316a的方向相交叉的表面延伸。在本实施例的光阻挡部分阵列316中，透射入射光的部件例如树脂填充在相邻光阻挡部分316a之间的空间316b。
在本实施例中，多个第一透镜元件312a的周期、多个第二透镜元件314a的周期和多个光阻挡部分316a的周期全部是相同的。另外，光阻挡部分316a被设于在相邻透镜元件312a之间的边界和在相邻第二透镜元件314a之间的边界之间。进而，沿着布置这些第一透镜元件312a的方向在相邻的第一透镜元件312a之间的边界的位置匹配沿着布置这些第二透镜元件314a的方向在相邻第二透镜元件314a之间的边界的位置。换言之，第一透镜元件312a的光轴匹配第二透镜元件314a的光轴。
将在下文中详细描述入射到本光学构件的光的路径。在图30中，实线示意入射到光学构件310的光中的、平行于第一透镜元件312a的光轴Z1入射的光L1(沿着0°入射方向的光)的路径。另外，虚线示意入射到光学构件310的光中的、相对于光轴Z1以小的角度入射的光L2的路径。进而，点线示意入射到光学构件310的光中的、相对于第一透镜元件312a的光轴以大的角度入射的光L3的路径。
如在图30中所示，入射到光学构件310的光中的、相对于光轴Z1以小的角度入射的光L1和L2由第一透镜元件312a聚集在空间316b处并且被耦合到第二透镜元件314a。到达第二透镜元件314a的光被出射以相对于第二透镜元件314a的光轴Z2形成小的角度。
在另一方面，入射到光学构件310的光中的、比光L1和光L2相对于光轴Z1形成较大角度的光L3被耦合到光阻挡部分316a。相应地，光L3被光阻挡部分316a阻挡并且不被耦合到第二透镜元件314a。
以如此方式，在光学构件310中，相对于第一透镜元件312a的光轴Z1以小的角度入射的入射光能够被耦合到第二透镜阵列314，而不被光阻挡部分316a阻挡。另外，入射到第二透镜阵列314的光被出射从而出射方向相对于光轴Z2形成小的角度。相应地，光学构件310能够使得观察角度变窄，并且能够降低由于光阻挡部分316a引起的不必要的光损失，这能够增强光的使用效率。
在图31中，水平轴线示意光的出射角度，并且竖直轴线示意在以特定出射角度出射的光的功率和入射到光学构件的光的功率之间的比率。由图31中的实线示意的特征是关于具有透镜阵列的光学构件即本实施例的光学构件的特性，并且由点线示意的特征是关于不带透镜阵列的传统光学构件的特性。
对于具有以下参数的光学构件，获得了图31所示的关于本实施例的光学构件的特征：
在光轴上第一透镜元件的厚度：0.3mm；
第一透镜元件和第二透镜元件：柱面透镜；
第一透镜元件的入射表面和第二透镜元件的出射表面的曲率：0.5mm；
第一透镜元件的出射表面和第二透镜元件的入射表面的形状：平坦的；
第一透镜元件和第二透镜元件的周期：0.6mm；
在第一透镜元件和第二透镜元件之间的距离：1.2mm；
第一透镜元件的材料：聚碳酸酯(折射率：1.59)；
第二透镜元件的材料：聚碳酸酯(折射率：1.59)；
光阻挡部分的厚度：50μm；
光阻挡部分的长度：1mm；
光阻挡部分的周期：0.6mm；
光阻挡部分的材料：黑色硅酮橡胶；并且
在光阻挡部分之间的空间的材料：硅酮橡胶(折射率：1.43)。
如从图31清楚地，在本实施例的光学构件中，相对于第二透镜元件的光轴以大的角度出射的光具有小的透射率，并且相对于第二透镜元件的光轴以小的角度出射的光具有大的透射率。相应地，在本光学构件中，如与传统的光学构件相比，具有小的出射角度的光的使用效率能够得以增强。
以上已经描述了本发明的适当的实施例。在本发明的光学构件中，在相邻光阻挡部分之间的间隔、在相邻第一透镜元件之间的间隔和在相邻第二透镜元件之间的间隔优选地是相等的。另外，第一透镜元件和第二透镜元件在z-x平面中优选地具有正光焦度。
进而，在布置相邻第一透镜元件的方向上的边界位置优选地匹配在布置相邻第一透镜元件的方向上的光阻挡部分的位置。在此指出，其中在第一透镜元件的光轴上定位光阻挡部分的方式不是优选的，因为相对于第一透镜元件的光轴以小的角度入射的光被阻挡。在布置相邻第一透镜元件的方向上的边界位置可以稍微地从在布置相邻第一透镜元件的方向上的光阻挡部分的位置移位。
而且，第一透镜元件的形状和第二透镜元件的形状可以是彼此相同或者不同的。光阻挡部分在z方向上的长度可以等于从第一透镜阵列到第二透镜阵列的距离，或者可以比这个距离更短。为了有效率地阻挡相对于第一透镜元件的光轴以大的角度入射的光，光阻挡部分在z方向上的长度需要至少是从第一透镜阵列到第二透镜阵列的距离的大约一半。
光阻挡部分在入射光的波长(例如，400到700nm)中优选地具有0％的透射率。即便光阻挡部分具有大约10％的透射率，也获得了本光学构件的所期效果。
另外，多个光阻挡部分的周期可以是多个第一透镜元件的周期和多个第二透镜元件的周期的N倍(N是1或者更大的整数)。在图32所示光学构件310A中，在光阻挡部分阵列316的一部分中，相邻的两个光阻挡部分316a的周期(间隔)是多个第一透镜元件312a的周期和多个第二透镜元件314a的周期的两倍。在这个光学构件310A中，相对于第一透镜元件312a的光轴Z1以大的角度入射的光L经过具有双倍周期的空间316b并且相对于第二透镜元件的光轴Z2被以大的角度出射。然而，光量是可以忽略的。
进而，多个光阻挡部分的周期可以部分地不同于多个第一透镜元件的周期和多个第二透镜元件的周期。在图33所示光学构件310B中，一个光阻挡部分316a向与该光阻挡部分316a相邻的另两个光阻挡部分316a的一个光阻挡部分侧偏离。在这个光学构件310B中，相对于第一透镜元件312a的光轴Z1以小的角度入射的光L的一部分被光阻挡部分316a阻挡。然而，光量是可以忽略的。
而且，布置多个第二透镜元件的方向可以不同于布置多个第一透镜元件的方向和布置多个光阻挡部分的方向。在图34所示光学构件310C中，布置多个第二透镜元件314a的方向相对于布置多个第一透镜元件312a的方向和布置多个光阻挡部分316a的方向倾斜。即使在这个光学构件310C中，相对于第一透镜元件312a的光轴以小的角度入射的光L1也能够被耦合到第二透镜阵列。在另一方面，相对于第一透镜元件312a的光轴以大的角度入射的光L3能够被光阻挡部分316a阻挡。
另外地，光阻挡部分可以相对于第一透镜元件的光轴倾斜。在图35所示光学构件310D中，光阻挡部分316a相对于第一透镜元件312a的光轴Z1倾斜。达近似2°的倾斜角度是可接受的。同样在这个光学构件310D中，相对于光轴Z1以小的角度入射的光L1的大部分能够被耦合到第二透镜阵列314。在另一方面，相对于光轴Z1以大的角度入射的光L3的大部分能够被光阻挡部分316a阻挡。
另外，沿着布置方向，在相邻第二透镜元件之间的边界位置可以不匹配在相邻第一透镜元件之间的边界位置。在图36所示光学构件310E中，沿着布置方向x在相邻第一透镜元件312a之间的边界位置匹配沿着x方向光阻挡部分316a的位置。在另一方面，沿着布置方向x在相邻第一透镜元件312a之间的边界位置并不匹配沿着布置方向x在相邻第二透镜元件314a之间的边界位置。即使在这个光学构件310E中，如果在两个边界位置之间的移位是轻微的，也能够从第二透镜阵列314出射相对于第一透镜元件312a的光轴Z1以小的角度入射的光L1的大部分，而相对于第一透镜元件312a的光轴Z1以大的角度入射的光L3的大部分能够被光阻挡部分316a阻挡。在另一方面，当在相邻第二透镜元件314a之间的边界位置位于第一透镜元件312a的光轴上时，从第二透镜阵列出射的光的出射角度变大。因此，这种方式不是优选的。
将在下文中描述其中使用以上光学构件的显示装置。图37所示显示装置320包括照明装置322和液晶面板324。照明装置322具有光学构件310、光引导板326、光源328和反射器330。在此指出，照明装置322可以不具有反射器330。在这个显示装置320中，入射到光引导板326的端表面的光入射到光学构件310。入射到光学构件310的光的一部分入射到液晶面板324的后表面，并且被从这个液晶面板324的表面出射。因为这个显示装置320包括光学构件310，所以其观察角度是小的。另外，因为显示装置320包括光学构件310，所以显示装置320具有高的光使用效率。
图38所示显示装置320A包括照明装置322A和液晶面板324。照明装置322A具有光学构件310、光源328和扩散板332。在显示装置320A中，来自光源的光被扩散板332扩散并且入射到光学构件310。入射到光学构件310的光的一部分入射到液晶面板324的后表面，并且被从这个液晶面板324的表面出射。因为类似于显示装置320，显示装置320A也包括光学构件310，所以其观察角度是小的。另外，显示装置320A也具有高的光使用效率。在此指出，在显示装置320和320A中，可以使用光学构件310A到310E中的任何一个替代光学构件310。
(第七实施例)
图39概略地示意如沿着与在光学构件410中布置棱镜元件的方向(x方向)和从入射平面朝向出射平面的方向(z方向)相交叉的方向(y方向)看到的光学构件410。
图39所示光学构件410包括第一棱镜阵列412和第二棱镜阵列414。第一棱镜阵列412是相对于第二棱镜阵列414位于光源侧上的构件。在这个光学构件410中，入射到第一棱镜阵列412的光被从第二棱镜阵列414出射。
第一棱镜阵列412具有入射平面412a、多个第一表面412b和多个第二表面412c。入射平面412a是来自光源的光入射的表面，并且基本上形成平面。
第一表面412b和第二表面412c被交替地设置。相邻的第一表面412b和第二表面412c分别地沿着与入射平面412a相交叉并且彼此相交叉的两个表面延伸。由第一表面412b相对于入射平面412a形成的角度α1小于由第二表面412c相对于入射平面412a形成的角度β1。在具有这种表面构造的第一棱镜阵列412中，入射平面412a以及相邻的第一表面412b和第二表面412c构成棱镜元件。在第一棱镜阵列412中，沿着一个方向(x方向)布置以如此方式构造的棱镜元件。以如此方式，第一棱镜阵列412具有多个棱镜元件，并且在布置棱镜元件的方向上的周期能够被设为近似几百微米。
第二棱镜阵列414具有出射平面414a、多个第三表面414b和多个第四表面414c。出射平面414a是入射到这个光学构件410的光从其出射到外部的表面，并且基本上形成平面。
第三表面414b和第四表面414c也被交替地设置。相邻的第三表面414b和第四表面414c分别地沿着与出射平面414a相交叉并且彼此相交叉的两个表面延伸。由第三表面414b相对于出射平面414a形成的角度α2小于由第四表面414c相对于出射平面414a形成的角度β2。在具有这种表面构造的第二棱镜阵列414中，出射平面414a以及相邻的第三表面414b和第四表面414c构成棱镜元件。在第二棱镜阵列414中，沿着一个方向(x方向)布置以如此方式构造的棱镜元件。以如此方式，第二棱镜阵列414具有多个棱镜元件，并且在布置棱镜元件的方向上的周期能够被设为近似几百微米。
第一棱镜阵列412和第二棱镜阵列414被隔开从而第一表面412b面对第三表面414b并且第二表面412c面对第四表面414c。在本实施例中，如此设置第一棱镜阵列412和第二棱镜阵列414，使得从第一棱镜阵列412的入射平面412a到其中第一表面412b与第二表面412c相交叉的一侧的距离t1和从第二棱镜阵列414的出射平面414a到其中第三表面414b与第四表面414c相交叉的一侧的距离t2的和变得小于在入射平面412a和出射平面414a之间的距离t。
介质416被设于以如此方式设置的第一棱镜阵列412和第二棱镜阵列414之间。能够将空气层或者粘结剂层用作介质416。第一棱镜阵列412的折射率n1和第二棱镜阵列414的折射率n2大于这个介质416的折射率n0。
在光学构件410中，如果第一棱镜阵列412与第二棱镜阵列414相同，则大多数入射光束被以等于入射角的角度出射。相应地，α1≠α2、β1≠β2和n1≠n2中的任何一个需要得以满足。
将在下文中描述入射到这种光学构件410的光的路径。图40示意入射到入射平面412a并且到达第一表面412b的光的路径。图40(A)示意以0°入射角入射到入射平面412a的光L的路径。图40(B)示意从布置棱镜元件的方向(x方向)的一侧到另一侧倾斜地、以小入射角(从图中上侧以浅角度)入射到入射平面412a的光L的路径。图40(C)示意从布置棱镜元件的方向的一侧到另一侧倾斜地、以大入射角(从图中上侧以深角度)入射到入射平面412a的光L的路径。图40(D)示意从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地、以小入射角(从图中下侧以浅角度)入射到入射平面412a的光L的路径。图40(E)示意从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地、以大入射角(从图中下侧以深角度)入射到入射平面412a的光L的路径。布置棱镜元件的方向的一侧在这里指的是在第一棱镜阵列412的一个棱镜元件中相对于第一表面412b定位第二表面412c的一侧。另外，布置棱镜元件的方向的另一侧指的是在第一棱镜阵列412的一个棱镜元件中相对于第二表面412c定位第一表面412b的一侧。
如在图40(A)、(B)和(C)中所示，以0°入射角入射到入射平面412a的光L以及从布置棱镜元件的方向(x方向)的一侧到另一侧倾斜地入射到入射平面412a的光L被从布置棱镜元件的方向的一侧到另一侧倾斜地从出射平面414a出射。
另外，如在图40(D)中所示，从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地以小入射角入射到入射平面412a的光L被从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地从出射平面414a以小出射角度出射。
在另一方面，如在图40(E)中所示，由于全反射，从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地以大角度入射到入射平面412a的光L并不到达第二棱镜阵列414。大多数光L在第一棱镜阵列412中重复全反射并且从入射平面412a逃逸。相应地，这个光学构件410允许对于从光源入射的光的出射方向进行控制。
图41示意由图40(D)所示的光束L相对于与光学构件410的各个表面垂直的直线形成的角度。图41示意光束L到入射平面412a的入射角度i、光束L从入射平面412a的出射角度θ1、光束L到第一表面412b的入射角度θ2、光束L从第一表面412b的出射角度θ3、光束L到第三表面414b的入射角度θ4、光束L从第三表面414b的出射角度度θ5、光束L到出射平面414a的入射角度θ6，和光束L从出射平面414a的出射角度θ7。
根据斯涅尔定律，如在以下表达式中描述了在入射角度i和出射角度θ7之间的关系：
sin(i)＝n1×sinθ1(1)
θ2＝θ1+α1
n1×sin(θ2)＝n0×sin(θ3)
θ4＝θ3-α1+α2
n0×sin(θ4)＝n2×sin(θ5)
θ6＝θ5-α2
n2×sin(θ6)＝sin(θ7)。
随着入射角度i增加直至θ2达到临界角度，出射角度θ7也被增加。因此，当到入射平面412a的入射角度i稍微小于使得到第一表面412b的光束的入射角度θ2达到临界角度的入射角度iR时，具有如在图40(D)中所示路径的光束L的出射角度θ7增加。这里，关于入射角度iR，以下关系表达式得以满足。
sin(iR)＝n1×sin(sin-1(n0/n1)-α1))
通过使用α1、n1、n2和n0作为参数，图42示意当i＝iR-0.1°时在α2和θ7之间的关系。如从图42清楚地，通过适当地选择参数，能够降低出射角度θ7。另外，如从图42清楚地，当关系n1＜n2得以满足时，能够降低出射角度θ7。进而，如从图42清楚地，当n0降低时，能够降低出射角度θ7。相应地，优选地将空气层用作介质416。
下面，将描述入射到入射平面412a并且到达第二表面412c或者第四表面414c的光的路径。图43示意入射到根据一个实施例的光学构件的光的路径，并且示意入射到入射平面412a并且到达第二表面412c或者第四表面414c的光的路径。图43(A)示意从布置棱镜元件的方向(x方向)的另一侧到一侧倾斜地、以小入射角(从图中下侧以浅角度)入射到入射平面412a的光L的路径。图43(B)示意从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地、以大入射角(从图中下侧以深角度)入射到入射平面412a的光L的路径。图43(C)示意从布置棱镜元件的方向的一侧到另一侧倾斜地、以小入射角(从图中上侧以浅角度)入射到入射平面412a的光L的路径。图43(D)和(E)示意从布置棱镜元件的方向的一侧到另一侧倾斜地、以大入射角(从图中上侧以深角度)入射到入射平面412a的光L的路径。
如在图43(A)和(B)中所示，从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地入射到入射平面412a的光L与入射角无关地被第二表面412c全反射，并且沿着从布置棱镜元件的方向的一侧到另一侧的倾斜方向被从出射平面414a出射。
在另一方面，如在图43(C)中所示，从布置棱镜元件的方向的一侧到另一侧倾斜地、以小入射角入射到入射平面412a的光L经过第一表面412b和介质416，并且到达第四表面414c。光L从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地被以大的出射角度出射。然而，因为很少的光遵循这种路径，所以这种发射光量是小的。
另外，如在图43(D)和(E)中所示，从布置棱镜元件的方向的一侧到另一侧倾斜地、以大入射角入射到入射平面412a的光L经过第一表面412b、介质416和第三表面414b，并且到达第四表面414c。光L从布置棱镜元件的方向的另一侧到一侧倾斜地、被以小出射角度从出射平面414a出射。在此指出，如根据与在图51(E)中通过表面B出射的光比较而清楚地，这种光的出射角度是小的。这是因为，入射光束的角度被第一棱镜阵列412改变，并且光束以浅角度入射到第二棱镜阵列414的第四表面414c，并且因此降低了出射光的出射角度。
以上已经参考图40和43描述了光学构件410中的光的路径。如根据在图40以及43和图51之间的比较而清楚地，在光学构件410中，引起损失的光量是小的。换言之，光学构件410具有高的光使用效率。另外，第二表面412c和第四表面414c不需要被粗糙化，并且因此，光学构件410能够易于加工。
图44示意由图43(D)和(E)所示的光L相对于与光学构件410的各个表面垂直的直线形成的角度。图44示意光束L到入射平面412a的入射角度j、光束L从入射平面412a的出射角度γ1、光束L到第一表面412b的入射角度γ2、光束L从第一表面412b的出射角度γ3、光束L到第三表面414b的入射角度γ4、光束L从第三表面414b的出射角度γ5、光束L到第四表面414c的入射角度γ6、光束L到出射平面414a的入射角度γ7，和光束L从出射平面414a的出射角度γ8。
根据斯涅尔定律，如在以下表达式中描述了在到入射平面412a的、图44所示的光束L的入射角度j和这个光束L从出射平面414a的出射角度γ8之间的关系：
sin(j)＝n1×sin(γ1)
γ2＝γ1-α1
n1×sin(γ2)＝n0×sin(γ3)
γ4＝γ3+α1-α2
n0×sin(γ4)＝n2×sin(γ5)
γ6＝180°-γ5-α2-β2
γ7＝β2-γ6
n2×sin(γ7)＝sin(γ8)。
图45到47是示出在到入射平面412a的、图44所示光束L的入射角度j和从出射平面414a的出射角度γ8之间的关系的曲线图。图45示意当α1＝15°时的关系。图46示意当α1＝20°时的关系。图47示意当α1＝25°时的关系。另外，图45到47示意当α2和β2被用作参数时的关系。当n1＝1.4、n2＝1.6并且n0＝1.0时获得了图45到47中的关系。
如根据图45到47清楚地，随着入射角j即从棱镜元件的一侧到另一侧倾斜地入射到入射平面412a的光L的入射角增加，出射角度γ8即从棱镜元件的另一侧到一侧倾斜地从出射平面414a出射的光L的出射角度也增加。
另外，如根据图45到47清楚地，由第四表面414c相对于出射平面414a形成的角度β2对于出射角度γ8具有最大的影响。相应地，角度β2优选地被设为85°或者更小。
在图48中，圆形图示意在入射到入射平面412a的光的亮度和入射角度之间的关系，并且四角形图示意在从出射平面414a出射的光的亮度和出射角度之间的关系。0°角度的方向指的是与入射平面412a和出射平面414a垂直的方向。具有负角度的光指的是沿着布置棱镜元件的方向从一侧到另一侧的倾斜方向传播的光。
利用具有以下参数的光学构件410获得了图48所示亮度的角度分布：
棱镜元件的周期：0.3mm；
α1＝17°；
β1＝89°；
α2＝16°；
β2＝76；
t1＝0.25mm；
t2＝0.25mm；
t＝0.44mm；
介质416：空气层；
第一棱镜阵列的折射率：1.4；并且
第二棱镜阵列的折射率：1.6。
如在图48中所示，入射光的亮度具有关于与入射平面412a垂直的直线对称的角度分布。当这个入射光入射到光学构件410并且被从出射平面414a出射时，在出射光中降低了沿着布置棱镜元件的方向从另一侧到一侧的倾斜方向传播的分量，如在图48中所示。相应地，确认了光学构件410允许对于光的出射方向进行控制。
将在下文中描述其中使用以上光学构件的显示装置。图49所示显示装置420包括照明装置422和液晶面板424。照明装置422具有光学构件410、光引导板426、光源428，和反射器430。在此指出，照明装置422可以不具有反射器430。在这个显示装置420中，入射到光引导板426的端表面的光入射到光学构件410。入射到光学构件410的光的一部分入射到液晶面板424的后表面并且被从这个液晶面板424的表面出射。因为这个显示装置420包括光学构件410，所以其观察角度受到控制。另外，因为显示装置420包括光学构件410，所以显示装置420具有高的光使用效率。
图50概略地示意根据另一实施例的显示装置。图50所示显示装置420A包括照明装置422A和液晶面板424。照明装置422A具有光学构件410、光源428和扩散板432。在显示装置420A中，来自光源428的光被扩散板432扩散并且入射到光学构件410。入射到光学构件410的光的一部分入射到液晶面板424的后表面并且被从这个液晶面板424的表面出射。因为类似于显示装置420，显示装置420A也包括光学构件410，所以其观察角度受到控制。另外，显示装置420A也具有高的光使用效率。
应该理解，这里所公开的实施例和实例在在任何方面都是示意性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的条款而非以上说明书限定，并且旨在包括在与权利要求的条款等价的范围和含义内的任何修改。
工业适用性
本发明有利地被应用于在可移动单元上安装的显示装置，特别地，邻近于玻璃表面而定位的显示装置和在显示装置中使用的光分布控制面板。
参考符号的说明
1，101，201光分布控制面板；
2，102凸形部分；
3，103另一个角部部分；
4，104一个角部部分；
5，105另一个侧表面；
6，106一个侧表面；
7，107基体；
8黑色膜；
9不同折射率层；
10，110显示装置；
11，110，230背光；
12，112显示单元；
13，113箭头；
14光源侧表面；
15凹槽；
25，125亮度保证区域；
26，27，126，127低亮度区域；
30车辆；
31挡风玻璃；
32座位；
33仪表板；
210光分布控制薄板；
211基础材料；
212凸形部分；
213第一光分布控制表面；
214第二光分布控制表面；
215光控制部件；
220液晶面板；
310，410光学构件；
312第一透镜阵列；
312a第一透镜元件；
312b入射表面；
314第二透镜阵列；
314a第二透镜元件；
314b出射表面；
316光阻挡部分阵列；
316a光阻挡部分；
316b空间；
320，320A，420，420A显示装置；
324，424液晶面板；
326，426光引导板；
328，428光源；
330，430反射器；
332，432扩散板；
412第一棱镜阵列；
412a入射平面；
412b第一表面；
412c第二表面；
414第二棱镜阵列；
414a出射平面；
414b第三表面；
414c第四表面；
416介质；
422，422A照明装置

Claims (38)

1.一种光分布控制面板(1)，包括由透光材料制成的板状或者薄板状基础材料，
所述基础材料具有在所述基础材料的、与光源侧相反的一个表面上形成的、用于光分布控制的多个凸形部分(2)，
所述多个凸形部分(2)被定位成平行于彼此地延伸，并且
所述光分布控制面板(1)进一步包括光透射抑制部分(6)，所述光透射抑制部分用于抑制从所述基础材料的在所述光源侧的表面入射的光的、从所述凸形部分(2)的表面的至少一部分的出射。
2.根据权利要求1的光分布控制面板，其中
所述光透射抑制部分包括在所述凸形部分(2)的表面上形成的光吸收层(8)。
3.根据权利要求1的光分布控制面板，其中
所述光透射抑制部分包括不同折射率层(9)，所述不同折射率层在所述凸形部分(2)的表面上形成并且具有与构成所述凸形部分的材料的折射率不同的折射率。
4.根据权利要求1的光分布控制面板，其中
沿着与所述凸形部分延伸的方向垂直的方向，所述凸形部分(2)具有三角形类横截面，并且
所述光透射抑制部分抑制在所述凸形部分(2)中的所述光从与在所述横截面中位于所述凸形部分(2)和所述基础材料的表面之间的边界部分处的两个角部部分中的任何一个连续的一个侧表面(6)的出射。
5.根据权利要求4的光分布控制面板，其中
所述光透射抑制部分包括光源侧光吸收层(8)，所述光源侧光吸收层在所述基础材料的光源侧表面上形成，以阻挡当所述光源侧表面是平坦的时从所述光源侧表面入射到所述基础材料的光的、从所述一个侧表面出射的光的路径的至少一部分。
6.根据权利要求4的光分布控制面板，其中
所述光透射抑制部分包括凹槽(15)，所述凹槽在所述基础材料的光源侧表面上形成，以与当所述光源侧表面是平坦的时从所述光源侧表面入射到所述基础材料的光的、从所述一个侧表面出射的光的路径交叉。
7.根据权利要求4的光分布控制面板，其中
在所述凸形部分(2)中，所述一个侧表面(6)的粗糙度大于与所述两个角部部分中的另一个角部部分连续的另一个侧表面(5)的粗糙度。
8.根据权利要求7的光分布控制面板，其中
在所述一个侧表面的粗糙度A和所述另一个侧表面的粗糙度B之间的比率(A/B)是3以上3000以下。
9.根据权利要求4的光分布控制面板，其中
所述两个角部部分中的另一个角部部分(3)具有5°以上40°以下的角度α，并且所述一个角部部分(4)具有60°以上90°以下的角度β。
10.一种用于安装在可移动单元上的显示装置，包括：
光源(11)；
位于所述光源(11)上的根据权利要求1的光分布控制面板(1)；和
安装在所述光分布控制面板(1)上的显示单元(12)。
11.根据权利要求10的用于安装在可移动单元上的显示装置，其中
所述用于安装在可移动单元上的显示装置位于与可移动单元(30)中的玻璃表面邻近的位置处，并且
所述用于安装在可移动单元上的显示装置被如此定位，使得与所述凸形部分(2)延伸的方向垂直的方向匹配朝向所述玻璃表面的方向。
12.一种光分布控制面板(101)，包括由透光材料制成的板状或者薄板状基础材料，
所述基础材料具有在所述基础材料的、在光源侧的一个表面上形成的、用于光分布控制的多个凸形部分(102)，
所述多个凸形部分(102)被定位成平行于彼此地延伸，并且沿着与所述凸形部分延伸的方向垂直的方向，每一个所述凸形部分具有三角形类横截面，
所述基础材料具有1.4以上1.6以下的折射率，
所述光分布控制面板(101)具有70％以上的光透射率，
在所述凸形部分(102)中，在所述横截面中位于在所述凸形部分(102)和所述基础材料的表面之间的边界部分处的两个角部部分中的一个角部部分(104)具有60°以上90°以下的角度β，并且另一个角部部分(103)具有5°以上40°以下的角度α，并且
在与所述一个角部部分(104)连续的所述凸形部分(102)的表面的一个侧表面(106)的粗糙度A和与所述另一个角部部分(103)连续的所述凸形部分(102)的表面的另一个侧表面(105)的粗糙度B之间的比率(A/B)是3以上3000以下。
13.根据权利要求12的光分布控制面板，其中
所述凸形部分(102)的在与所述凸形部分(102)延伸的方向垂直的方向上的宽度是20μm以上500μm以下。
14.一种用于安装在可移动单元上的显示装置，包括：
光源(110)；
位于所述光源(110)上的根据权利要求1或者2的光分布控制面板(101)；和
安装在所述光分布控制面板(101)上的显示单元(112)。
15.根据权利要求14的用于安装在可移动单元上的显示装置，其中
所述用于安装在可移动单元上的显示装置位于与可移动单元(30)中的玻璃表面邻近的位置处，并且
所述用于安装在可移动单元上的显示装置被如此定位，使得与所述凸形部分(102)延伸的方向垂直的方向匹配朝向所述玻璃表面的方向。
16.一种光分布控制薄板(210)，包括在透光薄板状基础材料(211)上的一个或者多个线性凸形部分(212)，
所述凸形部分(212)具有至少两个光分布控制表面(213，214)，所述两个光分布控制表面每一个相对于所述基础材料(211)的表面形成不同的锐角或者直角，并且
所述光分布控制薄板(210)进一步包括光控制部件(215)，所述光控制部件被设于所述两个光分布控制表面(213，214)中的、相对于所述基础材料的所述表面形成大的角度的所述光分布控制表面(214)的区域的至少一部分上。
17.根据权利要求16的光分布控制薄板(210)，其中
所述光控制部件(215)被设于整个所述光分布控制表面(214)之上。
18.根据权利要求16的光分布控制薄板，其中
所述光控制部件(215)是黑色膜。
19.根据权利要求16的光分布控制薄板，其中
所述光控制部件(215)是抗反射膜。
20.根据权利要求16的光分布控制薄板，其中
所述凸形部分(212)具有三角形横截面。
21.根据权利要求16的光分布控制薄板，其中
由一个光分布控制表面(213)和所述基础材料的表面形成的角度是5°以上40°以下，并且由另一个光分布控制表面(214)和所述基础材料的表面形成的角度是60°以上90°以下。
22.一种光分布控制面板(201)，包括：
根据权利要求16的光分布控制薄板(210)；和
图像显示面板。
23.根据权利要求22的光分布控制面板，其中
所述图像显示面板是包括光源(230)和液晶显示面板(220)的显示面板。
24.根据权利要求22的光分布控制面板，其中
所述图像显示面板是自发光图像显示面板。
25.一种用于安装在可移动单元上的显示装置，包括根据权利要求22的光分布控制面板(201)。
26.一种光学构件(310)，包括：
具有沿着一个方向布置的多个第一透镜元件(312a)的第一透镜阵列(312)；
具有沿着一个方向布置的多个第二透镜元件(314a)的第二透镜阵列(314)；和
具有在其间以一定间隔沿着一个方向布置的多个光阻挡部分(316a)的光阻挡部分阵列(316)，其中
所述多个第一透镜元件(312a)每一个均具有凸形入射表面，
所述多个第二透镜元件(314a)每一个均具有凸形出射表面，并且
所述第一透镜阵列(312)将一部分入射光聚集在所述多个光阻挡部分(316a)之间并且将所述一部分入射光耦合到所述第二透镜阵列(314)，并且至少部分地将不同部分的入射光耦合到所述多个光阻挡部分(316a)中的任何一个，所述不同部分的入射光相对于所述多个第一透镜元件(312a)的光轴以比由所述一部分入射光的入射方向相对于所述光轴形成的角度更大的角度入射。
27.根据权利要求26的光学构件(310)，其中
所述光阻挡部分并不位于所述多个第一透镜元件(312a)的光轴上和所述多个第二透镜元件(314a)的光轴上。
28.根据权利要求27的光学构件(310)，其中
所述光阻挡部分(316)位于在相邻的所述第一透镜元件(312a)之间的边界和在相邻的所述第二透镜元件(314a)之间的边界之间。
29.根据权利要求26的光学构件(310)，其中
所述多个第一透镜元件(312a)的光轴匹配所述多个第二透镜元件(314a)的光轴。
30.根据权利要求26的光学构件(310)，其中
所述多个第一透镜元件(312a)和所述多个第二透镜元件(314a)是柱面透镜。
31.一种照明装置，包括：
根据权利要求26的光学构件(310)
光源(428)；和
用于将从所述光源(428)发射的光引导到所述光学构件(310)的光引导板(326)。
32.一种显示装置，包括：
根据权利要求31的照明装置；和
用于接收从所述照明装置出射的光并且出射所述光的液晶面板(324)。
33.一种光学构件(410)，包括：
具有入射平面(412a)以及交替地设置的多个第一表面(412b)和多个第二表面(412c)的第一棱镜阵列(412)；和
具有出射平面(414a)以及交替地设置的多个第三表面(414b)和多个第四表面(414c)的第二棱镜阵列(414)，其中
所述多个第一表面(412b)和所述多个第二表面(412c)中的相邻的第一表面(412b)和第二表面(412c)沿着相对于所述入射平面(412a)倾斜并且相互交叉的表面延伸，由所述多个第一表面(412b)相对于所述入射平面(412a)形成的倾斜角度小于由所述多个第二表面(412c)相对于所述入射平面(412a)形成的倾斜角度，并且相邻的第一表面(412b)和第二表面(412c)以及所述入射平面(412a)构成棱镜元件，
所述多个第三表面(414b)和所述多个第四表面(414c)中的相邻的第三表面(414b)和第四表面(414c)沿着相对于所述出射平面(414a)倾斜并且相互交叉的表面延伸，由所述多个第三表面(414b)相对于所述出射平面(414a)形成的倾斜角度小于由所述多个第四表面(414c)相对于所述出射平面(414a)形成的倾斜角度，并且相邻的第三表面(414b)和第四表面(414c)以及所述出射平面(414a)构成棱镜元件，
所述第一棱镜阵列(412)和所述第二棱镜阵列(414)被隔开从而所述第一表面(412b)面对所述第三表面(414b)并且所述第二表面(412c)面对所述第四表面(414c)，并且
所述第一棱镜阵列(412)的折射率和所述第二棱镜阵列(414)的折射率大于在所述第一棱镜阵列(412)和所述第二棱镜阵列(414)之间的介质(416)的折射率。
34.根据权利要求33的光学构件(410)，其中
由所述第四表面(414c)相对于所述出射平面(414a)形成的角度是85°以下。
35.根据权利要求34的光学构件，其中
所述介质(416)是空气层。
36.根据权利要求35的光学构件，其中
所述第一棱镜阵列(412)的折射率低于所述第二棱镜阵列(414)的折射率。
37.一种照明装置(422)，包括根据权利要求33的光学构件(410)。
38.一种显示装置(420)，包括根据权利要求33的光学构件(410)。
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