CN102282415A - 导光体、隐蔽构造体以及具有它们的照明装置、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供导光体、隐蔽构造体以及具有它们的照明装置、显示装置，该隐蔽构造体将形成在导光板的光偏转面上的光偏转元件隐蔽，并且不使画面的视场角变形且能够提高正面方向的亮度。本发明的照明装置包括：光源、将从光源入射的光从射出面射出的导光体、以及隐蔽构造体，在与该导光体的射出面相对置的面上，将从光源入射的光向射出面引导的光偏转元件沿第一方向和第二方向二维方向规则地形成。隐蔽构造体具有将沿二维方向规则地形成的光偏转元件隐蔽的功能，该隐蔽构造体将入射的光变换为相对于所述第一方向以向角度(θ)的方向倾斜的线状光。

Description

导光体、隐蔽构造体以及具有它们的照明装置、显示装置

技术领域

本发明涉及具有主要用于照明光路控制的导光体及隐蔽构造体的照明装置以及显示装置。

背景技术

在最近的大型液晶电视或平板显示器等中，主要采用直下型方式的照明装置和边缘灯方式的照明装置。直下型方式的照明装置是将多个冷阴极管、LED(Light Emitting Diode)规则地配置在面板的背面来作为光源。在液晶面板等图像显示元件与光源之间使用光散射性较强的扩散板，以便看到作为光源的冷阴极管、LED。

另一方面，边缘灯方式的照明装置中，将多个冷阴极管、LED配置在被称为导光板的透光性板的端面。通常，在导光板的射出面(与图像显示元件相对置的面)相反侧的面(光偏转面)上，形成将从该导光板的端面入射的入射光有效地向射出面引导的光偏转元件。作为形成于光偏转面的光偏转元件，例如提出印刷有白色的点图形、或赋予透镜形状的元件等用于有效地向射出面引导的各种光偏转元件。

然而，由于边缘灯方式是只在导光板的端面配置光源的构造，因而光源设置数量有限。因此随着液晶显示装置的大型化，将显示器整体变亮也变得越发困难，因此提高亮度的光学片的作用非常重要。

作为提高液晶显示画面的亮度的手段，广泛地使用美国3M公司注册商标的增光膜(Brightness Enhancement Film：BEF)作为透镜片。图28至图30表示下述专利文献1、2所记载的增光膜。图28是概略地表示配设有面光源182、作为使从光源182射出的光入射的增光膜的BEF185、以及液晶面板184。如图18所示，BEF185是将截面三角形状的单位棱镜187沿一个方向周期性地排列在透明基体材料186上所形成的光学薄膜。该单位棱镜187构成为比光的波长大的尺寸(间距)。

BEF185能够将来自“轴外(off-axis)”的光聚光，并使该光朝向观察者地转换方向(redirect)到“轴上(on-axis)”或者使该光朝向观察者循环(recycle)”。即在使用液晶显示装置时(观察时)，BEF185能够通过降低轴外亮度来增大轴上亮度。在此所说的“轴上”是与图28中观察者的视场方向F′一致的方向，通常是相对于液晶面板184的显示画面的法线方向侧。

另外，在使用BEF185所代表的透镜片时，通过将在透明基体材料上涂敷有扩散粉的扩散薄膜配置在导光板与透镜片之间，由此能够抑制从导光板射出的光斑。

此外，当在透镜片与液晶面板之间配置有扩散薄膜的情况下，能够降低由棱镜片引起的射出光的旁瓣(side lobe)，并且能够防止在规则地排列的透镜与液晶像素之间产生的莫尔干涉条纹。

另外，边缘灯方式所使用的导光板，如上所述，在与射出面相反侧的面具有光偏转面，在光偏转面上形成白色的点图形或微透镜(凹型、凸型)、其他透镜形状的光偏转元件。

然而，无论何种光偏转元件，都是由规则地、或者具有规则性的疑似不规则地排列的反射层或构造物所形成的，因此存在与上述BEF102所代表的透镜片相互干扰(莫尔干涉条纹)的问题，和由于能够透视到光偏转面的光偏转元件而能看到亮斑的问题。作为其解决手段通常采用在导光板与透镜片之间使用专利文献4所示的扩散薄膜的方法。

另外，BEF185是提高正面方向的亮度的最有效的透镜片之一，然而在超过20英寸的中型乃至大型的液晶显示装置中，存在仅依靠BEF185的聚光性会使亮度不足的现状。作为进行一步提高液晶显示装置的亮度的方法之一，例如可列举出将BEF185配置在两枚织物上的方法，但会产生使液晶显示装置的视场角变得极狭的问题。与笔记本个人计算机或便携式信息终端等相比，作为电视用途的液晶显示装置，由于也会从正面方向以外的方向进行观察，因此需要足够的视场角，特别是在画面水平方向上需要足够的视场角。

因此，存在为了隐蔽形成于光偏转面的光偏转元件使其不被透视到，不得不配置几乎不具有聚光性的扩散薄膜的问题，以及存在在使用1枚BEF185作为聚光性的光学片的构成中，得不到液晶显示装置所需要的亮度的问题。

另外，作为不使用上述的扩散薄膜而隐蔽光偏转元件的方法，在专利文献5和专利文献6中公开有通过将棱镜片相对于光偏转元件排列的方向倾斜，来进行光偏转元件的隐蔽的方法。在专利文献5中是采用以下构成：将棱镜片在相对于光偏转元件排列的方向以15度以上75度以下的范围倾斜，并且将棱镜片在相对于液晶显示装置的像素也以15度以上75度以下的范围倾斜的构成。另外在专利文献6中采用以下构成：将光偏转元件排列的方向与棱镜片的顶棱在10度以上且70度以下的范围交叉的构成。

然而，在专利文献5中虽然记载了将棱镜片相对于液晶显示装置的像素在15度以上75度以下的范围内，特别是作为最佳角度以63.5度或26.5度倾斜时，光偏转元件的隐蔽性为最佳，但却使得棱镜片相对于液晶显示装置的像素排列以较大的角度倾斜。相对于液晶显示装置的像素排列倾斜是指相对于画面的垂直、水平方向倾斜，因此产生液晶显示装置的显示亮度上下非对称或左右非对称地变形的问题。并且与棱镜片不倾斜的情况相比，还存在降低正面亮度的问题。

另一方面，在专利文献6中公开了在为六角配置、即连结导光板的处于最接近的光偏转元件的形状为正三角形的情况下，优选将连结最接近的光偏转元件的直线(导光板上的虚拟直线)与透镜片的直线状顶棱以30度进行交叉。例如在参照专利文献6的图6的情况下，透镜片的直线状顶棱的方向为相对于垂直方向±30度的方向以及水平方向三种方向。然而，根据本发明人的实验，确认了在专利文献6的构成中，在将透镜片的直线状顶棱做成水平方向的情况下，无法获得足够的隐蔽性，另外，如上所述，在将透镜片的直线状顶棱做成相对于垂直方向+30度的方向的情况下，如上所述还会产生液晶显示装置的显示亮度变形，并且正面亮度下降的问题。

另外，由于近年的液晶电视用的导光板实现了薄型化，并且光偏转元件的配置间隔增大，因此只依靠在专利文献5或专利文献6表示的构成则会产生隐蔽性不足，而从画面上看到由光偏转元件引起的亮斑的问题。因此，边缘灯方式的照明装置要求兼具高聚光性、和不能看到光偏转元件的高隐蔽性的光学片，而且液晶显示装置要求高亮度且水平视场角较宽，而显示亮度不变形的照明装置。

专利文献1：日本特公平1-37801号公报

专利文献2：日本特开平6-102506号公报

专利文献3：日本特表平10-506500号公报

专利文献4：日本特开2004-295080号公报

专利文献5：日本特开平6-265732号公报

专利文献6：日本特开平6-281934号公报

发明内容

本发明是为了解决上述那样以往的问题所做出的，其目的在于提供一种具有导光体及隐蔽构造体的照明装置，以及使用了该照明装置的显示装置，通过将形成于导光板的光偏转面的光偏转元件进行隐蔽来降低亮斑，并且不使显示装置的显示亮度产生较大变形地提高正面方向的亮度。

本发明为了解决上述问题，而采取以下手段。即，第一发明是一种照明装置，至少包括：光源；导光体，其具有入射面，从所述光源射出的光入射到该入射面；射出面，所述入射光从该射出面朝向观察者侧射出；以及将入射光向所述射出面引导的光偏转面；反射片，其对从与所述射出面相反一侧的面射出的光进行反射并向所述导光体引导；以及隐蔽构造体，所述照明装置的特征在于，在所述光偏转面具备将入射到所述导光体的光向所述射出面侧引导的光偏转元件，所述光偏转元件以二维排列来配置，该二维排列由以第一间距P₁且大致等间隔地沿第一方向排列、并且以第二间距P₂且大致等间隔地沿与所述第一方向大致正交的第二方向排列而成，所述隐蔽构造体具有第一主面和第二主面，在所述第一主面上至少具有沿一个方向排列的线状透镜，所述第一线状透镜延伸的方向相对于任意的方向X以5度以上45度以下的范围倾斜地配置，所述方向X与所述第一方向或所述第二方向中的任意方向一致。

第二发明的照明装置，其特征在于，所述方向X与所述第二方向一致，所述第一线状透镜延伸的方向与所述方向X所成的夹角θ₁通过以下的公式1来定义。

[算式1]

${\mathrm{\θ}}_1={\tan }^{-1}\left(\frac{P_2}{3*P_1}\right)\±10\left[\mathrm{deg}\right]$ …(式1)

第三发明的照明装置，其特征在于，所述导光体的折射率是n₀，其厚度是t，所述第一线状透镜的折射率是n₁，截面形状是具有带有圆弧的顶部和弯曲侧面的凸型柱面透镜形状，所述弯曲侧面的任意点的切线与所述第一主面所成的夹角，随着从所述顶部到第一主面而逐渐增大，其最大角α用以下的公式2定义，在此sinθ_i由以下的公式3和公式4决定。

[算式2]

$\mathrm{\α}\≥{\tan }^{-1}\left\{\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}\right\}$ …(式2)

[算式3]

$\sin {\mathrm{\θ}}_i=n_0\sin \left({\tan }^{-1}\left(\frac{r_1}{2t}\right)\right)$ …(式3)

[算式4]

$r_1=\frac{3*P_1}{2*\cos {\mathrm{\θ}}_1}$ …(式4)

第四发明的照明装置，其特征在于，所述方向X与所述第一方向一致，所述第一线状透镜延伸的方向与所述方向X所成的夹角θ₂通过以下的公式5来定义。

[算式5]

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{P_1}{3*P_2}\right)\±10\left[\mathrm{deg}\right]$ …(式5)

第五发明的照明装置，其特征在于，所述导光体的折射率是n₀，其厚度是t，所述第一线状透镜的折射率是n₁，截面形状是具有带有圆弧的顶部、和弯曲侧面的凸型柱面透镜形状，所述弯曲侧面的任意点的切线与所述第一主面所成的夹角，从所述顶部到第一主面逐渐增大，其最大角α用以下的公式6定义，在此sinθ_i通过以下的公式7和公式8确定。

[算式6]

$\mathrm{\α}\≥{\tan }^{-1}\left\{\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}\right\}$ …(式6)

[算式7]

$\sin {\mathrm{\θ}}_i=n_0\sin \left({\tan }^{-1}\left(\frac{r_2}{2t}\right)\right)$ …(式7)

[算式8]

$r_2=\frac{3*P_2}{2*\cos {\mathrm{\θ}}_2}$ …(式8)

第六发明的照明装置，其特征在于，对于所述隐蔽构造体，所述线状透镜的基于排列方向的截面形状具有带有圆弧的顶部和从所述顶部到所述第一主面的弯曲线，且是所述截面形状的任意点的切线与所述第一主面所成的夹角随着从所述顶部到所述第一主面而逐渐增大的凸弯曲形状，所述线状透镜，将从所述射出面射出的光的一部分以相对于所述第一方向沿着角度θ的方向的方式，呈线状地朝所述第一主面的法线方向变换并射出，所述线状透镜的所述截面形状中各点的切线与所述第一主面所成夹角的最大角度是α，所述线状透镜的折射率是n₁，所述导光体的厚度是t，折射率是n₀，当设定所述光偏转元件中配置在所述光源附近的所述光偏转元件的平均直径或宽度为D时，满足以下的公式9和公式10，在此公式10中所示的变量L由公式11决定，公式11中所示的角度θ_i与所述线状透镜的最大角α存在公式12的关系。

[算式9]

P₁*sinθ-R≤0[mm]    …(式9)

[算式10]

0.5*P₂-2*L*sinθ-R≤0.1[mm]    …(式10)

[算式11]

L＝T*tan(sin^-1(sinθ_i/n₀))    …(式11)

[算式12]

$\tan \mathrm{\α}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}$ …(式12)

第七发明的照明装置，其特征在于，具备如下的所述隐蔽构造体，当在所述隐蔽构造体的所述第二主面侧，以使射出光的主轴与该第二主面的法线方向大致一致的方式配置射出近朗伯光的点光源的情况下，从所述第二主面入射的光中，被朝所述第一主面的法线方向变换并射出的光被变换成以上述点光源的正上方为中心沿所述线状透镜的排列方向扩展的线状光，所述线状光的峰值亮度位置位于所述点光源的正上方。

第八发明的照明装置，其特征在于，具备如下的所述隐蔽构造体，所述线状光的峰值亮度位置存在于所述点光源的正上方以外的位置，当设定所述点光源的正上方亮度为L₀，峰值亮度为L₁时，L₁/L₀是200％以下。

第九发明的照明装置，其特征在于，所述线状透镜的截面形状通过以下的公式13来定义。

在此公式13是将所述线状透镜的单位透镜间距标准化为1时的公式，z是所述线状透镜的高度方向的位置函数，r是所述线状透镜的宽度方向位置变量。

[算式13]

$z=\frac{r^2/R}{1+\sqrt{1-(1+k){(r/R)}^2}}+A{r}^2+B{r}^4+C{r}^6$ …(式13)

并且

-1≤k≤1

-10＜1/R＜10

-5＜A＜5

-30＜B＜30

-30＜C＜30

第十发明的照明装置，其特征在于，所述第二间距P₂与所述第一间距P₁之比即P₂/P₁被设定在1.4＜P₂/P₁＜2.2的范围。

第十一发明的照明装置，其特征在于，所述第一间距P₁与所述第二间距P₂之比即P₁/P₂被设定在1.4＜P₁/P₂＜2.2的范围。

第十二发明的照明装置，其特征在于，所述光偏转元件以二维排列来配置，该二维排列由以所述第一间距P₁的n倍沿所述第一方向排列，并且以所述第二间距P₂的m倍沿与所述第一方向大致正交的所述第二方向排列而形成，n或m是随机选择从1到10的整数值所形成的。

第十三发明的照明装置，其特征在于，所述光偏转元件形成以下配置：连结接近的三点的该光偏转元件而描绘出的三角形为大致正三角形的六角配置，或者从六角配置中去除任意的所述光偏转元件的配置。

第十四发明的照明装置，其特征在于，在所述隐蔽构造体的第一主面侧具备分离构造体，所述分离构造体具有第三主面和第四主面，在所述第三主面上至少配置沿一个方向排列的分离透镜，将从所述第四主面入射的光的一部分以沿着所述第二方向的方式，呈点状或线状地向所述第三主面的法线方向变换并射出。

第十五发明的照明装置，其特征在于，在第一至第十四的发明中的任意一项所述的照明装置的观察者侧，具有雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片。

第十六发明的显示装置，其特征在于，具有第一至第十五发明中的任意一项所述的照明装置、和规定显示图像的图像显示元件。

第十七发明的显示装置，其特征在于，所述光学扩散片具有偏振光分离反射功能。

第十八发明的显示装置，其特征在于，所述显示元件根据像素单位内的透过/遮光来规定显示图像。

根据本发明，能够提供一种具有导光体及隐蔽构造体的照明装置，以及使用了该照明装置的显示装置，具有将形成于导光板的光偏转面的光偏转元件进行隐蔽的隐蔽性，并且不使显示装置的显示亮度变形地提高正面方向的亮度。

附图说明

图1是作为本发明的第一实施方式的显示装置的剖视示意图。

图2是光偏转元件的配置例。

图3是光偏转元件的另一配置例。

图4是作为本发明的第一实施方式的隐蔽构造体的俯视图和剖视图。

图5是本发明的凸型柱面透镜的排列方向剖视图。

图6是说明本发明的公式1的图。

图7是表示不倾斜的凸型柱面透镜的效果的图。

图8是表示本发明的隐蔽构造体的效果的图。

图9是说明本发明的公式2～公式4的图。

图10是表示不倾斜的凸型柱面透镜的效果的图。

图11是表示本发明的隐蔽构造体的效果的图。

图12是说明本发明的公式6～公式8的图。

图13中，(a)是说明倾斜角θ为0度的情况下显示装置的视场角特性的图。(b)是说明基于隐蔽构造体的显示装置的视场角变形的图。

图14中，(a)是说明减少基于分离构造体的视场角变形的图。(b)是说明本发明的显示装置的视场角特性的图。

图15是作为本发明的第二实施方式的隐蔽构造体的俯视图和剖视图。

图16是说明本发明的公式9和公式10的图。

图17是说明本发明的公式9和公式10的图。

图18是表示不倾斜的凸型柱面透镜的效果的图。

图19是表示本发明的隐蔽构造体的效果的图。

图20是表示朗伯光入射到本发明的隐蔽构造体时的效果的图。

图21是说明凸型柱面透镜形状的图。

图22是说明凸型柱面透镜形状的图。

图23中，(a)是说明凸型柱面透镜形状的图。(b)是说明凸型柱面透镜形状的图。

图24是表示隐蔽构造体的其他实施例的立体图。

图25是表示隐蔽构造体的其他实施例的立体图。

图26是表示隐蔽构造体的其他实施例的立体图。

图27是表示隐蔽构造体的其他实施例的立体图。

图28是表示BEF的配置的一个例子的剖视示意图。

图29是BEF的立体图。

图30是表示光强度与相对于视场方向的角度的关系的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，基于附图对本发明的第一实施方式进行详细地说明。

图1是具有本发明的第一实施方式的隐蔽构造体8的照明装置3，以及具备该照明装置3的显示装置1的概略剖视图，各部位的缩略图与实际不一致。

图1所示的显示装置1具备图像显示元件2、面临该图像显示元件2的光入射侧配置的照明装置3。

照明装置3的构成至少包括：面临图像显示元件2的光入射侧配置的光学扩散片28、分离构造体20、本发明的隐蔽构造体8、导光体7、光源6以及反射板5。

作为光源6例如可列举出点光源。作为点光源可列举出LED(发光二极管)，作为LED可列举出白色LED或由作为光的三原色的红色、绿色、蓝色的芯片构成的RGB-LED等。另外光源6是以CCFL(冷阴极管)为代表的荧光管。图1中示出光源6配置在导光体7的对置的两个端面的例子，然而不限于此，有时也可以只配置在一个端面，或者配置在四个端面等。另外导光体7的形状也可以不是图1所示的平板形状而是楔形状等。

导光体7的观察者侧F是射出面，在与射出面相反侧的面上形成光偏转面17。在光偏转面17上形成有将来自光源6的入射光向射出面侧偏转的光偏转元件18，作为光偏转元件18，例如印刷有白色扩散反射点。另外作为其他的例子可列举出凹型、或凸型的微透镜形状或棱镜形状等构造物。

通常导光体7是透明板，因此这样的光偏转元件18能够从观察者侧F看到。另外，与直下型背光灯不同，来自导光体7的射出光的光斑较多，与均匀的扩散光有较大差异。因此，在边缘灯型的照明装置3中，通常在导光体7的射出面侧使用具有较强的扩散性的扩散薄膜等，以此隐蔽该光偏转元件18，并且降低射出光的光斑。然而，这样的扩散薄膜几乎不具有向观察者侧F聚光的特性。

图2中示出形成于导光体7的光偏转面17的光偏转元件18的配置例。虽然在图2中光偏转元件18的形状是用圆形表示的，然而不限于此，也可以是椭圆形状和棱镜形状、多边形状等。

光偏转元件18形成以P₁的间距沿第一方向排列，并以P2的间距沿第二方向排列的二维配置。其中第一方向和第二方向可以相对于显示装置1的垂直视场方向以及水平视场方向任意地选择。

图3中示出光偏转元件18的配置的其他例子。光偏转元件18与上述同样，是以P₁的间距沿第一方向排列、并以P₂的间距沿第二方向排列的二维配置，但黑圆部可以任意地去除。即，在去除黑圆部之前，与图2所示的光偏转元件18的配置完全相同，光偏转元件18被规则地配置，但目的在于通过去除任意选择的黑圆部，成为疑似不规则的配置。特别是在光偏转元件18的排列间距为与隐蔽构造体8、分离构造体20等构造间距相等到接近隐蔽构造体8、分离构造体20等构造间距的2～3倍左右的值的情况下，能够抑制光偏转元件18与配置在导光体7的光射出面侧的隐蔽构造体8、分离构造体20等产生莫尔干涉条纹。其中，第一方向的排列间距用P₁的整数(n)倍设定，第二方向的排列间距用P₂的整数(m)倍设定。其中，n和m被设定成从1到10的范围的整数。当n和m超过10时，由于光偏转元件18的间隔过大而能够看到亮斑，因此不是优选的。

在本发明的照明装置3中配置图4所示的隐蔽构造体8。图4是隐蔽构造体8的俯视图和剖视图。隐蔽构造体8在透光性的基体材料13的第一主面13a上配置线状透镜14。在此作为线状透镜14可列举出例如棱镜或凸型柱面透镜等。以下，作为线状透镜14，对具有带圆弧的顶部和弯曲侧面的凸型柱面透镜14的情况进行说明。另外也可以在基体材料13的第二主面13b上具有微透镜19。导光体7的光射出面通常是平坦面，因此通过在隐蔽构造体8的第二主面13b上具有微透镜19，由此能够防止导光体7与隐蔽构造体8的光学密合。另外也可以将第二主面13b进行表面粗糙化，在表面粗糙化的情况下也可以不具有微透镜19。

光从光源6入射到导光体7，当从观察者侧F观察导光体7时，光偏转元件18被看成点状。这是由于在导光体7中传导的光，被光偏转元件18扩散反射，该被扩散反射的光的一部分向观察者侧F偏转而被观察到。而且在导光体7的射出面配置隐蔽构造体8，在从观察者侧F观察时，光在相对于与任意的方向X正交的方向Y倾斜角度θ的方向上线状化(图4中M)而被看到。即，是由于通过形成于隐蔽构造体8的第一主面13a的凸型柱面透镜14，而将从导光体7射出的光的一部分朝第一主面13a的法线方向，即观察者侧F变换并射出。而且当从观察者侧F观察到该射出的光时，如图4所示，被看成相对于方向Y倾斜了角度θ的线状光M。

凸型柱面透镜14将从导光体7射出的光变换成线状光M并射出し，线状光M的延伸的方向与凸型柱面透镜14排列的方向大致一致。因此，凸型柱面透镜14向相对于任意的方向X倾斜角度θ的方向延伸，并在相对于方向Y倾斜角度θ的方向上排列。其中θ的方向在图4中被图示为从任意的方向Y向下，但也可以是向上的θ。

如图4所示，凸型柱面透镜14配置在相对于方向X以角度θ倾斜延伸的方向，作为倾斜角度θ的范围是5度至45度，或者-5度到-45度。其中，方向X与作为上述光偏转元件18的排列方向的第一方向，或第二方向中的任意方向一致。

在此，在角度θ小于5度的情况下，与凸型柱面透镜14延伸的方向和方向X大致平行的情况无太大区别。作为产生光偏转元件18的提高隐蔽性效果的足够的、而非大致平行的角度θ是5度以上。另一方面，配置光偏转元件18的第一方向与第二方向大致正交，由于方向X与第一方向及第二方向的任意方向一致，因此角度θ的最大值是45度。

图5是隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14排列的方向的剖视图。凸型柱面透镜14的弯曲侧面的任意点的切线与第一主面13a所成的夹角，从凸型柱面透镜14的顶部到第一主面13a逐渐增大，将其最大角度设为最大角α。在此利用图22来说明最大角α的定义。图22是本发明的凸型柱面透镜14的形状的剖视图。最大角α是连接凸型柱面透镜14和第一主面13a相接的点Pa和从点Pa朝向顶部的任意的点Pb的直线、与第一主面13a所成的夹角。其中定义第一主面13a上的点Pa与点Pb的距离相对于单位透镜间距PL₁为5％。凸型柱面透镜14的形状是在凸型柱面透镜14的剖面上的任意点的切线与第一主面13a所成的夹角在顶部约为0度，且随着趋近第一主面13a而变大的弯曲形状。因此单位透镜在与第一主面13a相接的点上的切线与第一主面13a所成的夹角最大，但在评价透镜的折射面的性能的情况下，不是考虑在某1点的角度，而是优选考虑有限区域的平均角度。本发明人在评价凸型柱面透镜14的线状化功能和聚光性等时，依据光学模拟结果和实验结果判断为将最大角α设为从单位透镜与第一主面13a相接的点到相对于单位透镜间距PL₁为5％左右的区域的角度最为恰当，如此进行定义。

其中，在上述的方向X与以间距P₂排列光偏转元件18的第二方向一致的情况下，凸型柱面透镜14的延伸方向与方向X所成的夹角θ₁，通过以下的公式1来定义。

[算式14]

${\mathrm{\θ}}_1={\tan }^{-1}\left(\frac{P_2}{3*P_1}\right)\±10\left[\mathrm{deg}\right]$ …(式1)

使用图6～图8对公式1进行说明。图6是说明基于凸型柱面透镜14的光偏转元件18的线状化的图。当在导光体7的射出面侧配置具有相对于第二方向向倾斜θ₁的方向延伸的凸型柱面透镜14的隐蔽构造体8时，光偏转元件18被变换为向沿相对于第一方向以θ₁倾斜的方向扩展的线状光M。如上所述，从导光体7的入射面入射的光，在导光体7内部传导，借助光偏转元件18将去路偏转，并从射出面射出。从导光体7射出的射出光，不仅向射出面的法线方向，而且是向所有的角度射出，但在从射出面侧(观察者侧F)观察时，由于看到向射出面的法线方向射出的光，因此光偏转元件18被看成点状。然后当将隐蔽构造体8配置在导光体7的射出面时，向射出面的法线方向以外射出的光的一部分，被凸型柱面透镜14向射出面的法线方向偏转。此时，从观察者侧F观察时，如图6所示，可看到变换为朝向凸型柱面透镜14的排列方向的线状光M。

在图7中说明凸型柱面透镜14延伸的方向与方向X一致的情况下的效果。

由于方向X与第二方向一致，因此点状的光偏转元件18被变换为向第一方向延伸的线状光M1。如图7所示，向第一方向排列的光偏转元件18的线状光重叠，成为向第一方向延伸的长线状光N₁(图7中被单点划线包围的长线状光)，该长线状光N₁为以排列间距P₂/2沿第二方向排列。

在图8中示出当凸型柱面透镜14延伸的方向相对于方向X以角度θ₁倾斜时的、基于光偏转元件18的线状化的效果。当凸型柱面透镜14延伸的方向相对于方向X以角度θ₁倾斜时，则光偏转元件18被线状化的方向也以角度θ₁倾斜。此时，用粗实线表示的光偏转元件18A和光偏转元件18B被凸型柱面透镜14线状化，各个线状光M连接的方向成为通过公式1所定义的角度θ₁。因此，相对于第一方向以角度θ₁倾斜的长线状光N₂向相对于第二方向以角度θ₁倾斜的方向排列，该排列间距为P₁*sin(θ₁)。

在此，将图7与图8进行比较，可以看出通过连接多个线状光而形成的长线状光N₁与N₂的排列间距不同。即，由于凸型柱面透镜14延伸的方向相对于方向X以角度θ₁倾斜，能够缩短长线状光N的排列间隔。长线状光N的线宽度与光偏转元件18的宽度(直径)大致一致。因此，缩短长线状光N的排列间距，在从观察者侧F观察隐蔽构造体8的射出面的情况下，会增加射出面内的亮部(线状光N占据面内的区域)，提高了光偏转元件18的隐蔽性。

作为用于缩短相对于第一方向而向倾斜角度θ₁的方向延伸的长线状光N₂的排列间隔的条件，是上述的图8所示的长线状光N₂的排列间隔P₁*sin(θ₁)比图7所示的长线状光N₁的排列间隔P₂/2短的条件。凸型柱面透镜14的倾斜角度是5度以上且45度以下的范围， 因此，第二方向的间距P₂优选为相对于第一方向的间距P₁为

倍以上。

为使光偏转元件18A和光偏转元件18B形成线状，且相连形成一条长线状光N₂所需的凸型柱面透镜14的最大角α通过以下的公式2来定义。

[算式15]

$\mathrm{\α}\≥{\tan }^{-1}\left\{\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}\right\}$ …(式2)

在此，公式2所示的sinθ_i通过以下的公式3来定义，公式3所示的r₁通过公式4来定义。

[算式16]

$\sin {\mathrm{\θ}}_i=n_0\sin \left({\tan }^{-1}\left(\frac{r_1}{2t}\right)\right)$ …(式3)

[算式17]

$r_1=\frac{3*P_1}{2*\cos {\mathrm{\θ}}_1}$ …(式4)

使用图9对公式2～公式4进行说明。另外，在此为了简化说明，而将第二主面13b设为平坦面并省略微透镜18。形成于导光体7的光偏转面17的光偏转元件18以P₁的间距沿第一方向排列，并且以P₂的间距沿第二方向排列。连结光偏转元件18A和光偏转元件18B的直线与第一方向所成的夹角是θ₁，根据角度θ₁与第一方向的排列间距P₁来计算光偏转元件18A与光偏转元件18B的距离r₁。其中，当将在借助光偏转元件18A改变了去路的光当中、以从该光偏转元件18A离开r₁/2的距离到达导光体7的光射出面且射出的光设为E₁时，向隐蔽构造体8的第二主面的入射角度θ_i根据导光体7的折射率n₀和厚度t以及P₁/2求出。算式2规定了为使以入射角θ_i入射的光朝正面方向折射所需的凸型柱面透镜14的最大角α。在此n₁是凸型柱面透镜14的折射率。

当然在导光体7内部传导的光，存在于所有方向。在图9中主要图示了从光偏转元件18A朝向18B的一个方向的光的动作，但也同样存在被光偏转元件18B偏转而朝向18A的方向的光。因此线状光M以各个光偏转元件18为中心被向两侧线状化，因此入射到光偏转元件18A的光通过使以离开r₁/2的距离从导光体7射出的光向正面方向折射，由此基于光偏转元件18A的线状光M与基于光偏转元件18B的线状光M重叠，而成为1条长线状光N₂。

构成隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14，是由带有圆弧的顶部和弯曲侧面形成的球面或非球面形状。顶部的切线角度约为0度，与第一主面13a的最大角是α，从顶部开始越接近第一主面13a切线角度越大。另外凸型柱面透镜14沿相对于方向X倾斜角度θ₁的方向延伸。当凸型柱面透镜14与第一主面13a的接点处的最大角α满足公式2时，则图8所示光偏转元件18A和光偏转元件18B以线状扩展，并通过连接而形成长线状光N₂。

而且本发明的照明装置3，在隐蔽构造体8的射出面侧还具有分离构造体20和光学扩散片28，因此能够得到基于分离构造体2的光的分离效果，以及基于扩散性光学片28的扩散效果。因此由隐蔽构造体8形成的长线状光N₂的排列间距越短，越能够减少由光偏转元件18引起的亮斑。

其中，分离构造体20在透光性的基体材料23的第三主面23a侧具有分离透镜24，第四主面23b可以是平坦面，或者也可以是表面粗糙化的面，或者也可以具有如形成于隐蔽构造体8的第二主面13a侧那样的微透镜19，也可以相应地进行粗糙化。分离透镜24具有将入射的光向第一方向或第二方向分离，和/或线状化的功能，例如可列举出三棱镜、弯曲棱镜或者柱面透镜等。如上所述，通过隐蔽构造体8，二维地排列的光偏转元件18被变换为长线状光N。分离构造体20通过将长线状光N向第一方向或第二方向分离、和/或线状化，从而得到二维的扩散效果。

并且另一方面，为了提高照明装置3的亮度，构成分离构造体20的分离透镜24优选是聚光性高的透镜，优选是顶角从70度～110度范围的三棱镜24。三棱镜24的顶部可以带有圆弧。这是由于通过带有圆弧，使入射的光并非完全的分离，而是部分扩散、线状化后射出，从而提高光偏转元件18的隐蔽性。其中带有圆弧时，优选为三棱镜24的单位间距的20％以下，更优选为10％以下。这是由于在超过20％而带有圆弧的情况下，虽然提高了隐蔽性，但会大大损害三棱镜24的聚光性。

另外作为分离透镜24，也可以是侧面弯曲的弯曲棱镜。

由于弯曲棱镜兼顾高聚光性和扩散性，能够提高正面亮度并且进一步提高隐蔽性。作为弯曲棱镜的弯曲侧面，弯曲侧面的各点的切线与分离构造体20的第一主面23a所成的夹角优选为在20度～70度的范围变化，更优选为60度～30度的范围。当低于20度时，则扩散性、聚光性均减弱，另一方面当超过70度时，虽然扩散性较强聚光性却降低。

此外作为分离透镜24也可以是凸型柱面透镜形状。这是由于，与上述的三棱镜形状、以及弯曲棱镜相比，虽然聚光性下降但扩散性较强，因此光偏转元件18的隐蔽性提高。

而且作为显示装置1，例如在列举出液晶电视的例子的情况下，优选将画面水平方向设为比画面垂直方向宽的视场。因此优选为聚光性高的分离透镜24沿画面水平方向延伸，且沿画面垂直方向排列。

而且光学扩散片28的雾度值优选为30％以上且85％以下。这是由于，当雾度值为30％以下时，则用于降低由光偏转元件18引起的亮斑所需的扩散性能不足，另一方面当超过85％时，由于扩散性过强，虽然能够有效地减少亮斑，但照明装置3的亮度却大幅下降。在此作为雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片28可列举出通常的上扩散片。上扩散片作为以BEF为代表的三棱镜的保护而使用，并且以抑制由三棱镜产生的旁瓣为目的而使用。另外作为其他的例子可列举出以DBEF-D(3M公司)为代表的带扩散层的偏振光分离反射片。此外，在此所列举的雾度值是依据JIS K7136的测量值。

长线状光N₂的线宽度大致与光偏转元件18的直径相等，因此长线状光N₂的排列间距优选是光偏转元件18的直径的两倍以下。这是由于，在超过两倍排列长线状光N₂的情况下，即便实施基于分离构造体20的分离效果和基于光学扩散片28的扩散效果，也将看到长线状光N₂的亮斑。另一方面，在图7所示的线状光N₁的排列间距为光偏转元件18的直径的两倍以下的情况下，角度θ₁亦可是0度。本发明将配置成点状的光偏转元件18变换成线状光M，并通过与某个方向相邻的线状光M连接而形成长线状光N。之所以如此形成的目的在于，通过进而使长线状光N的排列间隔为光偏转元件18的直径的两倍以下，能够利用配置在隐蔽构造体8的射出面侧的分离构造体20的光分离效果、以及光学扩散片28的扩散效果而降低由光偏转元件18引起的亮斑。

至此对方向X与光偏转元件18所排列的第二方向一致的情况进行了说明，接下来，对方向X与光偏转元件18所排列的第一方向一致的情况进行说明。

在方向X与光偏转元件18所排列的第一方向一致时，凸型柱面透镜14延伸的方向与方向X所成的夹角θ₂由以下的公式5来定义。

[算式18]

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{P_1}{3*P_2}\right)\±10\left[\mathrm{deg}\right]$ …(式5)

使用图10～图11对公式5进行说明。图10是表示方向X与光偏转元件18所排列的第一方向一致，且凸型柱面透镜14延伸的方向与方向X一致的情况下的效果的图。由于凸型柱面透镜14延伸的方向与第一方向一致，如图10所示，光偏转元件18向第二方向线状化。通过基于相邻的光偏转元件18的线状光M相连接而形成的长线状光N₃，以P₁/2的间距沿第一方向配置。

图11表示凸型柱面透镜14延伸的方向相对于方向X倾斜θ₂的情况。当凸型柱面透镜14延伸的方向相对于方向X，即相对于第一方向倾斜角度θ₂时，则光偏转元件18被线状化的方向相对于第二方向倾斜角度θ₂。因此，长线状光N₄相对于第一方向以θ₂的角度排列，其排列间隔为P₂*Sin(θ₂)。如上所述，在长线状光N₄的排列间距为光偏转元件18的直径的两倍以下的情况下，由光偏转元件18引起的亮斑会下降。另一方面，如图10所示，在长线状光N₃以P₁/2的间距沿第一方向排列，且此时P₁/2小于光偏转元件18的直径的两倍时，θ₂可以是0度。

在此，为使光偏转元件18C和光偏转元件18D线状化，且相连接所需的凸型柱面透镜14的最大角α由以下的公式6来定义。

[算式19]

$\mathrm{\α}\≥{\tan }^{-1}\left\{\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}\right\}$ …(式6)

其中，公式6中所示的sinθ_i由以下的公式7来定义，且公式7中所示的r₂由公式8来定义。

[算式20]

$\sin {\mathrm{\θ}}_i=n_0\sin \left({\tan }^{-1}\left(\frac{r_2}{2t}\right)\right)$ …(式7)

[算式21]

$r_2=\frac{3*P_2}{2*\cos {\mathrm{\θ}}_2}$ …(式8)

使用图12对公式6～公式8进行说明。另外，在此为了简化说明而将第二主面13b设为平坦面并省略微透镜18。形成于导光体7的光偏转面17的光偏转元件18以P₁的间距沿第一方向排列，并且以P₂的间距沿第二方向排列。连结光偏转元件18C和光偏转元件18D的直线与第二方向所成的夹角是θ₂，根据角度θ₂与第二方向的排列间距P₂来计算光偏转元件18C与光偏转元件18D的距离r₂。其中，当将在借助光偏转元件18C被改变了去路的光当中、以从该光偏转元件18C离开r₂/2的距离到达导光体7的光射出面且射出的光设为E₂时，向隐蔽构造体8的第二主面的入射角度θ_i由导光体的折射率n₀和厚度t以及P₂/2求出。

公式6规定了用于使以入射角θ_i入射的光向正面方向折射所需的凸型柱面透镜14的最大角α。在此n₁是凸型柱面透镜14的折射率。

凸型柱面透镜14由带有圆弧的顶部和弯曲侧面形成。顶部的切线角度是0度，与第一主面13a的接点处的最大角是α，从顶部到第一主面13a，切线角度逐渐增大。另外凸型柱面透镜14向相对于方向X倾斜角度θ₂的方向延伸。

当凸型柱面透镜14与第一主面13a的接点处的最大角α满足公式6时，如图11所示光偏转元件18C与光偏转元件18D以线状扩展、相连接，由此形成长线状光N₄，因此通过分离构造体20的光分离效果和光学扩散片28的扩散效果提高光偏转元件18的隐蔽性，降低由光偏转元件18引起的亮斑。

至此，对方向X与第一方向或第二方向一致时由凸型柱面透镜14的倾斜角度带来的提高隐蔽性的效果进行了说明，但各个倾斜角度θ₁或θ₂优选为5度以上且45度以下，或者-5度以上且-45度以下的范围。并且如公式1和公式5所示，倾斜角度θ₁、θ₂由光偏转元件18所排列的第一方向的排列间距P₁和第二方向的排列间距P₂决定。

在构成本发明的显示装置1的导光体7的光偏转面17上形成的光偏转元件18，如图2所示，由以间距P₁沿第一方向配置、且以间距P₂沿第二方向配置的二维排列形成。此时P₁与P₂之比，在第二方向的间距P₂大于第一方向的间距P₁的情况下，设定在1.4＜P₂/P₁＜2.2范围，另一方面，在第二方向的间距P₂小于第一方向的间距P₁的情况下，优选为1.4＜P₁/P₂＜2.2。进而优选为连结接近的三个光偏转元件18的三角形状成为近似正三角形的六角配置。即P₁/P₂、或者P₂/P₁约为1.73。

通过使光偏转元件18的配置接近六角配置，在光偏转面17的面内的纵向、横向以及倾斜方向，光偏转元件18间的距离均接近相同而没有较大差异，因此易降低亮斑。

当光偏转元件18的二维排列是第二方向的间距P₂大于第一方向的间距P₁的六角配置，而且在第一方向与显示装置1的画面水平方向一致的情况下，由公式1定义的凸型柱面透镜14的倾斜角度θ₁大约为30度。另一方面在第二方向与显示装置1的画面水平方向一致的情况下，由公式5定义的凸型柱面透镜14的倾斜角度θ₂大约为10度。如上所述，当凸型柱面透镜14的倾斜角度增大时，将产生显示装置1的视场角特性变形的问题。然而在构成本发明的显示装置1的照明装置3中，由于在隐蔽构造体8的射出面侧还具有分离构造体20和光学扩散片28，因此具有消除显示装置1的视场角特性的变形的特征。

如上所述，优选为分离构造体20通过使聚光性高的分离透镜24在透光性的基体材料23的第三主面23a侧沿显示装置1的画面水平方向延伸，并沿画面垂直方向排列而成。通过具备这样的分离构造体20，由此由隐蔽构造体8造成的视场的变形被大幅降低。特别是相比构成隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14的聚光性，提高构成分离构造体20的分离透镜24的聚光性，由此视场角特性的基于分离构造体20的聚光性可支配，其结果能够消除变形，因此是优选的。

而且通过具有雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片28，由此进一步降低隐蔽构造体8造成的视场的变形。

图13(a)是在本发明的显示装置1中，使构成隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14沿画面垂直方向延伸，并沿画面水平方向排列的情况下视场角测量结果的例子。此时，在照明装置3的导光体7的射出面侧按以下顺序配置隐蔽构造体8、作为分离构造体20的BEF(3M公司)、作为光学扩散片28的DBEF-D(3M公司)。另一方面图13(b)是以将凸型柱面透镜14延伸的方向相对于画面垂直方向倾斜30度的方式排列的情况下视场角测量结果的例子。照明装置3构成为在导光体7的射出面侧只配置隐蔽构造体8。由于凸型柱面透镜14被配置为相对于画面垂直方向倾斜30度，因此看到显示装置1的视场角有较大变形。接着图14(a)是在图13(b)的构成中增加了BEF的情况的视场角测量结果的例子。可看出虽然仍有若干变形，但与图13(b)相比显示装置1的视场角的变形被降低。另外，图14(b)是在图14(a)上进一步增加了DBEF-D的情况下的视场角测量结果的例子。虽然只在隐蔽构造体8上发生了较大的视场角变形，但能够通过配置分离构造体20和光学扩散片28得到几乎不产生视场角的变形的显示装置1。另外，图13、图14所示的视场角测量装置基于EZContrast(ELDIM公司)的产品。

构成本发明的隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14，相对于方向X以由公式1定义的倾斜角度θ₁，或者由公式5定义的倾斜角度θ₂的角度倾斜排列。方向X分别与光偏转元件18所排列的第一方向、或者第二方向一致，第一方向和第二方向与显示装置1的画面垂直方向或画面水平方向的任意方向一致。因此换句话说，凸型柱面透镜14能够相对于显示装置1的画面垂直方向或画面水平方向的任意方向，以由公式1定义的倾斜角度θ₁，或者由公式5定义的倾斜角度θ₂的角度倾斜配置。另一方面，构成分离构造体20的分离透镜24优选沿显示装置1的画面水平方向延伸，并沿画面垂直方向排列。即，凸型柱面透镜14与分离透镜24以交叉的方式配置，凸型柱面透镜14相对于显示装置1的画面垂直方向，或画面水平方向的任意方向倾斜排列，而分离透镜24沿画面垂直方向排列。

另外，作为如此将两个透镜交叉配置，且将至少一方的透镜相对于画面垂直方向或画面水平方向倾斜排列的在先文献，可列举出USP5280371(Honeywell公司)。然而，USP5280371是以减少规则地排列的透镜与具有周期构造的像素的莫尔干涉条纹为目的的技术。另一方面本发明的隐蔽构造体8和分离构造体20的配置的目的在于，隐蔽形成于导光体7的光偏转元件18，减少画面的亮斑。因此，目的完全不同，所得到的效果也不同。另外，在隐蔽构造体8、以及分离构造体20与图像显示元件2之间配置光学扩散片28。由于光学扩散片28的雾度值为30％以上且85％以下，因此使隐蔽构造体8和分离构造体20的周期性的排列散乱，从而防止与显示元件2的周期构造发生莫尔干涉条纹。因此构成隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14的倾斜，并不能有助于防止本发明的显示装置1的莫尔干涉，因此可以说与上述的在先文献是完全不同的技术。

至此，对凸型柱面透镜14相对于显示装置1的画面垂直方向或画面水平方向倾斜的情况进行了说明。然而虽然光偏转元件18所排列的第一方向和第二方向，可以相对于显示装置1的画面垂直方向和水平方向进行任意地选择，但作为其他例子，也可以将第一方向和第二方向相对于垂直方向和水平方向倾斜由公式1定义的角度θ₁，或由公式5定义的θ₂。在这种情况下，凸型柱面透镜14延伸的方向被设定为显示装置1的垂直方向或水平方向的任意方向。通过使基于构成本发明的隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14的线状光M延伸的方向和光偏转元件18所排列的第一方向倾斜角度θ₁或角度θ₂倾斜来提高光偏转元件18的隐蔽性是本发明的主旨，向显示装置1的垂直方向或水平方向倾斜，可实施在凸型柱面透镜14或光偏转元件18的排列中。

(第二实施方式)

至此对本发明的第一实施方式进行了说明。作为一个例子，描述了当形成于导光体7的光偏转面17的光偏转元件18是六角配置，且第一方向与显示装置1的画面水平方向一致的情况下，由公式1定义的凸型柱面透镜14的倾斜角度θ₁适合大约30度。然而当倾斜角度θ增大时，与倾斜角度θ为0度的情况相比，会产生显示装置1的正面亮度降低的问题。构成本发明的隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14的倾斜角度θ被设定为5度以上且45度以下，或者-5度以上且-45度以下的范围，然而为了通过隐蔽光偏转元件18来降低亮斑，获得更高亮度的显示装置1，而优选将凸型柱面透镜14的倾斜角度θ设定得较小。

因此接下来，对将凸型柱面透镜14的倾斜角度θ设定得尽可能小的本发明的第二实施方式进行详细地说明。

本发明的第二实施方式，如图15所示，凸型柱面透镜14所排列的方向，以相对于第一方向成为倾斜角度θ的方式配置。而且虽然能够使第一方向与显示装置1的画面垂直方向或画面水平方向的任意方向一致，但特别优选第一方向与显示装置1的画面水平方向一致。如上所述，配置在隐蔽构造体8的射出面侧的分离构造体20的分离透镜24，优选沿显示装置1的画面水平方向延伸，且沿画面垂直方向排列。因此在第一方向与显示装置1的画面水平方向一致的情况下，凸型柱面透镜14与分离透镜24的交叉角为90-θ度。在使两种透镜交叉的情况下，以90度交叉的情况最能够提高正面亮度，因此通过减小倾斜角度θ能够提供高亮度的照明装置3、以及具有该照明装置3的显示装置1。

如在本发明的第一实施方式中说明的那样，光从光源6入射到导光体7，当从观察者侧F观察导光体7时，光偏转元件18被看成点状。而且将隐蔽构造体8配置在导光体7的射出面，在从观察者侧F观察时，可以看到光在相对于第一方向倾斜角度θ的方向上被线状化。即，从导光体7射出的光的一部分借助形成于隐蔽构造体8的第一主面的凸型柱面透镜14，被向第一主面13a的法线方向，即观察者侧F变换并射出，当从观察者侧F观察该射出的光时，如图15所示，看成相对于第一方向以角度θ倾斜的线状光M。其中θ的方向在图15中图示为从第一方向向下，然而也可以是从第一方向向上的θ。

第一方向与凸型柱面透镜14所排列的方向所成的夹角θ，通过以下的公式9和公式10的关系式来决定。

[算式22]

P₁*sinθ-R≤0[mm]    …(式9)

[算式23]

0.5*P₂-2*L*sinθ-R≤0.1[mm]    …(式10)

然而在此，L由以下的公式11来决定，角度θ_i与凸型柱面透镜14的最大角α之间通过以下的公式12的关系式来表示。

[算式24]

L＝T*tan(sin^-1(sinθ_i/n₀))    …(式11)

[算式25]

$\tan \mathrm{\α}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}$ …(式12)

下面，使用图16和图17对公式9～公式12进行详细地说明。

图16是表示光偏转元件18沿相对于第一方向倾斜角度θ的方向被线状化的图。其中当将光偏转元件18的宽度设为D，经由该光偏转元件18从导光体7射出的光通过凸型柱面透镜14而以L的长度被沿相对于第一方向倾斜θ的方向线状化时，优选为满足公式9和公式10双方的角度θ。

在此，被凸型柱面透镜14线状化的长度L根据公式11求出。下面使用图17说明公式11。图17是导光体7与隐蔽构造体8的剖视图。其中t是导光体7的厚度，n₀是导光体7的折射率。当将凸型柱面透镜14的截面中的最大角设为α时，角度θ_i与最大角α的关系用公式12表示。其中，n₁是凸型柱面透镜14的折射率。

如图17所示，线状化长度L表示从光偏转元件18E的中心到图中的光E₃的射出位置的距离。光E₃是入射到导光体7的光被光偏转元件18E偏转了去路而从导光体7的射出面射出的光当中，以入射角度θ_i入射到隐蔽构造体8，并利用凸型柱面透镜14的最大角α而变换向第一主面13a的法线方向的光。根据公式12确定利用凸型柱面透镜14的最大角α变换向第一主面13a的法线方向的入射角θ_i，从导光体7以该入射角θ_i的角度射出的光的位置根据公式11求出。其中，还需要正确地考虑导光体7的射出面与隐蔽构造体8的第二主面13b的距离，以及基体材料13的厚度，但由于与导光体7的厚度T相比非常小且影响很小，因此在此不进行考虑来说明。另外，由于线状光M以光偏转元件18E的中心为基点朝两个方向延伸而非朝单向延伸，因此线状光M的全体长度是L的两倍。

因此，如上述那样求出的长度L和倾斜角度θ、光偏转元件18向第一方向排列的间距P₁、光偏转元件18向第二方向排列的间距P₂以及光偏转元件18的宽度D的关系，满足公式9和公式10双方，由此得到隐蔽光偏转元件18，无亮斑的高亮度的照明装置3。

使用图18和图19对公式9～公式12进行更具体地说明。

图18表示基于凸型柱面透镜14的线状光M与第一方向所成的夹角θ。为0度时。由于线状光M向与第一方向大致一致的方向延伸，因此相邻的光偏转元件18的线状光M重叠，沿第一方向延伸的长线状光N₅以间距P₂/2向第二方向排列。其中在将光偏转元件18的宽度设为D时，虽然线状光M的粗细与D有若干差异但大体一致。而且长线状光N₅不存在的区域的第二方向的宽度a为P₂/2-D。

图19表示本发明的第二实施方式。线状光M从第一方向向以θ倾斜的方向延伸。其中在将光偏转元件18的宽度设为D时，图中b、即，在第一方向上相邻的光偏转元件18向角度θ方向线状化时的线状光间的宽度b，根据公式9的左边求出。本发明人发现在该值为0mm以下(在算式中，是0或负值)的情况下，由于在第一方向上相邻的线状光M重叠，因此可以作为第二方向上的宽度为Y，向第一方向延伸的长线状光N₆来看待。即，由于变换成宽度比图17所示的宽度D的线状光N₅大的线状光N₆，因此大幅度地提高光偏转元件18的隐蔽性。

其中，当公式9超过0mm时，以角度θ倾斜的线状光M被认为是单体，因此不能当作宽度较大的线状光N来看待，由于隐蔽性不足，因而无法获得无亮斑的高亮度的照明装置。

因此优选公式9是0mm以下，更优选为-D/5以下，以便至少光偏转元件18的宽度的大约20％以上的区域重叠。这是由于一个光偏转元件18的线状光M，在线宽度D上越靠近中心亮度越高。

借助凸型柱面透镜14被变换成从第一方向倾斜角度θ的线状光M，且宽度为Y而向第一方向延伸的长线状光N₆，以间距P₂/2向第二方向排列。此时在第二方向上相邻的线状光N₆间的距离c通过公式10的左边求出。本发明人发现在该值为0.1mm以下的情况下，能够得到看不到光偏转元件18的图案的照明装置3。

因此，在满足公式9和公式10双方的情况下，本发明的照明装置3成为将光偏转元件18隐蔽，且无亮斑的高亮度的照明装置3。

其中，当在导光体7的光偏转面17上形成的光偏转元件18，是例如印刷了具有白色的扩散反射性的墨水的情况下，是以P₁的间距沿第一方向排列，并以P₂的间距沿第二方向排列的二维排列，并且以接近设置有光源6的导光体7的光入射面的光偏转元件18较小，越远离光入射面的光偏转元件18越大的方式进行印刷。因此，光偏转元件18的宽度D在光偏转面17内不一样，而是具有一定的分布范围。例如在从观察者侧F观察导光体7时，在上下左右四个端面上设置有光源的照明装置3中，光偏转元件18越接近光偏转面17的中心越大，而越接近四个端面越小。在显示装置1中，由光偏转元件18引起的亮斑需要对整个画面进行抑制。因此为了在显示装置1的整个画面中抑制亮斑，而需要在大小不同的光偏转元件18当中，将形成于光源6附近的区域的宽度较小的光偏转元件18进行充分地隐蔽。因此，应用于公式9和公式10的光偏转元件18的宽度D，优选采用光偏转面17中形成于光源6附近的光偏转元件18的宽度D的平均值进行计算。具体而言，根据存在于从最接近光源6的光偏转元件18朝向画面中心直到相当于5～10间距量(1个间距，如果是第一方向则为P₁，如果是第二方向则为P₂)的区域的光偏转元件18的宽度D的平均值来求出。

在此，以下说明将从导光体7射出的光线状化的凸型柱面透镜14的形状。

凸型柱面透镜14由带有圆弧的顶部和弯曲侧面形成。在凸型柱面透镜14的排列方向的剖视图中，顶部的切线与第一主面13a所成的夹角是0度，从顶部到第一主面13a，切线角度逐渐增大。使用图20对提高光偏转元件18的隐蔽性的凸型柱面透镜14的性能进行说明。考虑在隐蔽构造体8的第二主面13b侧，配置射出近朗伯光饿点光源100的情况。此时，在以点光源的射出光的主轴与第二主面13b的法线方向大致一致的方式配置时，从第一主面13a向第一主面13a的法线方向射出的光，被变换为以点光源100的正上方为中心向凸型柱面透镜14的排列方向扩展的线状光M₀。然而，在图20中仅图示了借助凸型柱面透镜14而被向第一主面13a的法线方向偏转的光。虽未图示，但从凸型柱面透镜14射出的光，不仅有相对于第一主面13a沿法线方向射出的光，也有沿倾斜方向射出的光。

如图20所示，本发明的凸型柱面透镜14，优选为线状光M₀的峰值亮度位置处于点光源100的正上方的(图中用实线所示的亮度分布)凸型柱面透镜14。或者优选为当线状光M₀的峰值亮度位置处于点光源100的正上方以外的情况(图中用单点划线表示的亮度分布)下，当设定点光源100的正上方亮度为L₀、峰值亮度为L₁时，L₁/L₀为200％以下的凸型柱面透镜14。

峰值亮度位置不存在于点光源100的正上方，并且L₁/L₀超过200％的凸型柱面透镜14，即使将点光源100变换为线状光M₀，在峰值亮度位置的光强度也变得非常高，因此成为产生亮斑的重要因素。作为其极端的例子可列举出三棱镜，在第一主面13a配置有三棱镜的透镜片的第二主面13侧，与上述同样配置点光源100，当从第一主面侧观察时，点光源100只被分割成两个点光，因此隐蔽性未提高。

最优选为，线状光M₀的峰值亮度位置位于点光源100的正上方。由于光偏转元件18大致以等间距排列多个，因此当在导光体7的光射出面配置隐蔽构造体8时，多个光偏转元件18被线状化，并在面内产生多个线状光M，且其一部分重叠。此时，在为线状光M₀的峰值亮度位置存在于点光源100的正上方的形状的凸型柱面透镜14的情况下，即使线状光M重叠也不会产生较大的不均匀。但是当为在点光源100的正上方以外的场所具有强峰值亮度的凸型柱面透镜14的情况下，根据条件，一个光偏转元件18的峰值亮度位置与其他光偏转元件18的峰值亮度位置重叠，且重叠的点被看成亮度更强。即成为亮斑。

因此，当在点光源100的正上方具有峰值亮度，或在点光源100的正上方以外存在峰值亮度的情况下，为提高隐蔽性，如下的凸型柱面透镜14是优选的，即：光以峰值亮度与点光源的正上方亮度之比为200％以下的方式呈线状扩展。

获得上述那样的效果的凸型柱面透镜14，通过以下的公式13来定义。

其中，公式13是将凸型柱面透镜14的单位透镜间距标准化为1的公式，如图21所示，z是凸型柱面透镜14的高度方向的位置函数，r是宽度方向位置变量。在图21中，斜线部被定义为凸型柱面透镜的形状。在此，作为微调整，可以将由公式13定义的形状的凸型柱面透镜14在透镜的高度方向上或宽度方向上放大，或缩小。这是由于当各系数k、1/R、A、B、C的值不是设定值的情况下，会成为无法获得提高上述那样的隐蔽性的透镜效果的形状。或者，虽然提高隐蔽性但聚光性却降低，因此不是优选的。

[算式26]

$z=\frac{r^2/R}{1+\sqrt{1-(1+k){(r/R)}^2}}+A{r}^2+B{r}^4+C{r}^6$ …(式13)

并且

-1≤k≤1

-10＜1/R＜10

-5＜A＜5

-30＜B＜30

-30＜C＜30

使用图22对凸型柱面透镜14的形状进行更详细地说明。

图22是凸型柱面透镜14的排列方向上的剖视图。单位透镜间距用PL₁表示、高度用TL₁表示、与第一主面13a的最大角用α表示、顶部相符(Fitting)曲率半径用RL₁表示。

在此顶部相符曲率半径RL₁表示作为非球面形状的凸型柱面透镜14的顶部的曲率半径，在此定义为相对于单位透镜间距PL₁在10％的区域内的曲率半径。

另外最大角α如上所述，是将凸型柱面透镜14与第一主面13a相接的点Pa和从点Pa朝向顶部的任意点Pb连结的直线、与第一主面13a所成的夹角。

此时，顶部相符曲率半径RL₁优选为相对于单位透镜间距PL₁小于1/2倍。即，与球面透镜相比，优选为顶部的曲率半径减小的非球面透镜形状。这是由于能够提高凸型柱面透镜14的聚光性。

另一方面当顶部的曲率半径过小时，则成为单位透镜高度TL₁非常大的非球面形状，聚光性降低、隐蔽性也降低，因而不是优选的。因此顶部相符曲率半径RL₁优选为相对于单位透镜间距PL₁为0.1倍以上。

另外单位透镜高度TL₁优选为相对于单位透镜间距PL₁为0.3倍以上且小于1.0倍。这是因为当低于0.3倍时，聚光性偏低，而在1.0倍以上的情况下，不仅聚光性而且隐蔽性也降低。

本发明人通过光学模拟反复研究的结果发现，用于兼顾更高的聚光性和更高的隐蔽性的顶部相符曲率半径RL₁设定在相对于单位透镜间距PL₁为0.15倍～0.35倍的范围，并且将单位透镜高度TL₁设定在相对于单位透镜间距PL₁为0.4倍～0.7倍的范围的透镜形状是最佳的。

如图23(a)所示，本发明的凸型柱面透镜14的形状是凸弯曲形状，即：截面形状上各点的切线与第一主面13a所成的夹角在顶部约为0度，随着趋近第一主面13a角度逐渐增大，且最大角是α。

其中，以截面形状上各点的切线与第一主面所成的夹角为纵轴，以凸型柱面透镜14的间距方向的位置为横轴，在图23(b)中表示为坐标图。在坐标图中横轴的0是单位透镜的顶部的位置，横轴的0.5是单位透镜的弯曲侧面到达第一主面13的点。

在图23(b)中用坐标图表示本发明的凸型柱面透镜14的几个实施例。透镜1～透镜3是对于能够得到高聚光性和高隐蔽性的凸型柱面透镜14，将从顶部到第一主面13a的各点的切线与第一主面13a所成的夹角曲线描绘的例子。另一方面透镜4是对于虽能获得高聚光性但隐蔽性不足的透镜，将从顶部到第一主面13a的各点的切线与第一主面13a所成的夹角曲线描绘的例子。

获得高聚光性和高隐蔽性的凸型柱面透镜14由第一区域和第二区域形成，其中第一区域在顶部侧角度的变化率较大、第二区域在第一主面侧角度的变化率较小。而且图23(b)所示的坐标图的斜率大致为0的区域不存在。即，表示是在从顶部到达第一主面13a之间，没有接近直线的形状，在任何位置均弯曲，且越接近顶部曲率半径越小的弯曲形状。并且，角度的变化率较大的第一区域形成于顶部侧，角度的变化率较小的第二区域形成于第一主面侧，不存在直线区域，因此如上所述，成为具有将点状的光偏转元件18变换成隐蔽性提高的线状光M的功能的凸型柱面透镜14，能够兼顾高聚光性和高隐蔽性。

另一方面，当观察在图23(b)的坐标图中用实线曲线描绘的透镜4时，能够看到存在直线区域。这样的透镜形状虽能获得高聚光性但由于隐蔽性不高，因此不是优选的。优选为当进一步对图23(b)所示的坐标图取微分值时，角度的变化率较大的第一区域中，单位透镜的每1％宽度的角度变化在1.5度～4度左右的范围内变化，角度的变化率较小的第二区域中，单位透镜的每1％宽度的角度变化大约在0.5度～1.5度左右的范围内。单位透镜的每1％宽度的角度变化低于0.5度的区域中，由于角度变化小，即几乎成为直线区域，因此隐蔽性降低。

并且凸型柱面透镜14的最大角α，是提高基于隐蔽构造体8的光偏转元件18的隐蔽性的重要因素。为了得到高隐蔽性，最大角α优选为50度以上，更优选为60度以上。如算式9所示，凸型柱面透镜14的最大角α越大，则借助凸型柱面透镜14变换到第一主面的法线方向的线状光M的长度L就越大。线状光M的长度L越大，即使线状光M的方向与第一方向所成的夹角θ较小也能够获得高隐蔽性。线状光M与第一方向所成的夹角θ越小，照明装置3的亮度越高，因此角度θ优选设定为能够充分地隐蔽光偏转元件18的最小的角度。

然而，获得高隐蔽性的因素，也影响光偏转元件18的排列间距、导光体7的厚度等，本发明人用各种导光体7进行验证的结果，在凸型柱面透镜14的最大角α为60度以上的情况下，通过将角度θ设定在5～10度左右，从而得到了实现高隐蔽性的隐蔽构造体8。另一方面角度θ越大，显示装置1的亮度越低。作为一个例子，在将角度θ＝0度时的显示装置1的正面亮度设为1.00时，得到了以下结果：θ＝10度时正面亮度为0.99、θ＝15度时为0.98、θ＝20度时为0.96、θ＝30度时为0.93。因此优选以角度θ为5度～15度或者-5度～-15度的方式来决定凸型柱面透镜14的形状，更优选角度θ为5度～10度，或者-5度～-10度。

并且在凸型柱面透镜14的最大角α是50度以下的情况下，由于无法使角度θ成为15度以下，因此不是优选的。另一方面，当凸型柱面透镜14的最大角α超过80度时，虽提高隐蔽性但凸型柱面透镜14本身的聚光性却降低，其结果产生显示装置1的亮度降低的问题。因此，最大角α优选为80度以下。

至此，对借助隐蔽构造体8和分离构造体20将光偏转元件18线状化并进行分离，来提高光偏转元件18的隐蔽性的方法进行了说明，但通过还具有雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片28，能够提高光偏转元件18的隐蔽性。即，通过利用隐蔽构造体8和分离构造体20将被看成点状的光偏转元件18线状化、分离，能够提高隐蔽性，而在光偏转元件18的排列间距较大的情况下，在此至少第一方向的排列间距P₁和第二方向的排列间距P₂大到超过1mm的程度的情况下，存在看到基于隐蔽构造体8和分离构造体20的线状光M的情况。在这种情况下，通过还具有雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片28，通过将线状光稍微扩散来减少线状的亮斑，从而进一步提高光偏转元件18的隐蔽性。此外，雾度值是依据JIS K7136的测量值。

另外，作为获得高聚光性的分离构造体20，例如可列举三棱镜形状，三棱镜形状虽然能够获得高聚光性，却存在产生旁瓣的问题。在此由于具有雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片28，因此能够得到将射出光扩散且抑制旁瓣的效果。

另外，构成隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14以及构成分离构造体20的分离透镜24的间距，在与显示装置1的图像显示元件2的像素间距接近的情况下，有可能产生莫尔干涉条纹。然而本发明的显示装置1在液晶面板2和隐蔽构造体8以及分离构造体20之间配置雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片28。因此隐蔽构造体8及分离构造体20的周期构造通过扩散功能被散乱，因此能够抑制莫尔干涉条纹的产生。并且，通过将光学扩散片28夹在隐蔽构造体8及分离构造体20与图像显示元件2之间，由此能够在隐蔽构造体8及分离构造体20与图像显示元件2之间，至少产生相当于光学片28的厚度的量的空间距离，因此能够进一步抑制莫尔干涉条纹。

作为这样的雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片28，如上所述可列举出以DBEF-D(3M公司制)为代表的带扩散层的偏振光分离反射片。另外作为其他例子，可列举出棱镜保护用上扩散薄膜等。由于贺式值越高扩散性越强，因此光学扩散片28的雾度值优选为30％以上。另一方面却产生当扩散性较强时会大幅度地降低亮度的问题。因此，优选雾度值为85％以下。更优选为80％以下。

在本发明的显示装置1中，构成分离构造体20的三棱镜24的排列方向，可以选择显示装置1的垂直视场方向或者水平视场方向的任意方向，特别是从观察者观察显示装置1时，优选将三棱镜24沿画面的垂直视场方向排列。即优选第二方向与显示装置1的画面的垂直视场方向一致。

通常显示装置1优选具有一定范围的垂直视场和水平视场，但在举出电视用途作为特别大型的显示装置1时，优选水平视场较宽。三棱镜24的聚光性高，则与高出量相应地视场变窄。因此通过将三棱镜24沿垂直视场方向排列，虽然垂直视场变狭，但能保持较宽的水平视场从而能够获得高聚光性。

如图2所示，在构成本发明的显示装置1的导光体7的光偏转面17上形成的光偏转元件18，由以间距P₁沿第一方向配置、且以间距P₂沿第二方向配置的二维排列形成。此时P₁与P₂之比，在第二方向的间距P₂大于第一方向的间距P₁的情况下，设定在1.4＜P₂/P₁＜2.2范围，另一方面，在第二方向的间距P₂小于第一方向的间距P₁的情况下，优选为1.4＜P₁/P₂＜2.2。此外连结接近的三个光偏转元件18的三角形状优选是成为大致正三角形的六角配置。即P₁/P₂、或者P₂/P₁约为1.73。

通过使光偏转元件18的配置接近六角配置，在光偏转面17的面内的纵向、横向以及倾斜方向，光偏转元件18间的距离均接近相同而没有较大差异，因此易使亮斑均匀化。

光偏转元件18所排列的第一方向和第二方向，能够相对于显示装置1的画面垂直方向和水平方向而任意地选择，但作为另一个例子，也可以将第一方向和第二方向相对于垂直方向和水平方向以角度θ倾斜。在这种情况下，凸型柱面透镜14延伸的方向被设定为显示装置1的垂直方向或者水平方向的任意方向。通过将构成本发明的隐蔽构造体8的凸型柱面透镜14所形成的线状光的延伸的方向、和光偏转元件18所排列的第一方向以角度θ倾斜来获得上述那样的隐蔽性，因此显示装置1的垂直方向或者水平方向的倾斜，可以是凸型柱面透镜14也可以是光偏转元件18的排列。

本发明的隐蔽构造体8在第一主面13a具有线状透镜14，但还可以具有与线状透镜14交叉的第二线状透镜15。此时交叉角度可以是90度，或者可以以与第二方向平行的方式排列。如图24所示，第二线状透镜15优选以填埋多个线状透镜14的间隙的方式配置。作为第二线状透镜15可列举出三棱镜形状。这是因为能够利用线状透镜14提高隐蔽性，利用第二线状透镜15提高向正面方向的聚光性。并且作为第二线状透镜15可以是侧面弯曲的弯曲棱镜。由于弯曲棱镜兼具高聚光性和扩散性，因此提高正面亮度，并且借助高扩散性进一步提高隐蔽性。作为弯曲棱镜的弯曲侧面，弯曲侧面上各点的切线与隐蔽构造体8的第一主面13a所成的夹角优选在从20度到70度的范围变化，更优选从60度到30度的范围。当低于20度时则扩散性、聚光性均较弱，另一方面当超过70度时，虽然扩散性较强但聚光性却降低。然而，当第二线状透镜15相对于第一主面13a的面积所占的比例增多时，线状透镜14的隐蔽性会降低。因此，需要根据本发明的显示装置1所需的隐蔽性和聚光性来适宜地选择。第二线状透镜15相对于第一主面13a的面积所占的比例优选为60％以下，更优选为30％以下。

作为其他的例子如图25所示，第二线状透镜15可列举出柱面透镜形状。这是由于通过由第二线状透镜15使光偏转元件18向第二方向线状化，从而进一步提高隐蔽性。第二线状透镜15的柱面透镜形状可以是与线状透镜14相同形状，或者是与线状透镜14相似形的透镜形状。或者也可以是完全不同的透镜形状。

作为本发明的隐蔽构造体8的其他实施方式，如图26所示，也可以在线状透镜14的间隙形成微透镜16。或者如图27所示，可以以覆盖线状透镜14的形式形成微透镜16。微透镜16具有全方位对光进行扩散，并且全方位对光进行聚光的特征。因此借助线状透镜14将光偏转元件18相对于第一方向向角度θ线状化，并且借助微透镜16将光向全方位扩散从而提高隐蔽性。另一方面，线状透镜14发挥一个方向的聚光性，借助微透镜16发挥全方位的聚光性。在线状透镜14和微透镜16的组合中，特别是如在图27中所示的那样优选以覆盖线状透镜14的形式来形成微透镜16。这是因为不仅能够提高隐蔽性、聚光性这样的光学特性，而且借助以点状配置的微透镜16也能够提高耐擦性。

微透镜16相对于隐蔽构造体8的第一主面13a的面积所占的比例，为了获得足够的耐擦性而优选为2％以上，为了提高隐蔽性而更优选为10％以上。另一方面当微透镜16所占的面积增高时，会削弱基于线状透镜14的隐蔽性的提高效果。微透镜16所占的面积优选为60％以下，更优选为40％以下。

至此，对本发明的第一和第二实施方式的隐蔽构造体8进行了详细说明，但照明装置3的构成不限定于图1所示的构成。即，在本发明的实施方式中，描述了在导光板7上配置隐蔽构造体8，进一步在隐蔽构造体8上配置分离构造体20和光学扩散片28的例子，但不限于此。特别是在隐蔽构造体8中，不只是线状透镜14还通过增加第二线状透镜15来提高隐蔽性和聚光性。因此能够省略分离构造体20。或者可以省略光学扩散片28而置换成扩散板。

构成本发明的照明装置3的隐蔽构造体8，是通过在透光性的基体材料13的第一主面13a上形成线状透镜14和第二线状透镜15或微透镜16，在第二主面13b上用UV固化树脂或放射线固化树脂等将微透镜19成形，或者用PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)、PC(聚碳酸脂)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、COP(环烯烃聚合物)、PAN(聚丙烯腈聚合物)、AS(丙烯腈聚合物)等，并利用在该技术领域中公知的挤压成型法、注塑成型法或者热冲压成型法而一体地形成。第二主面13b也可以省略微透镜19而进行表面粗糙化。或者也可以采用隐蔽构造体8相同的制法来制作分离构造体20。

图像显示元件2优选是以像素单位透过/遮挡光来显示图像的元件。只要是以像素单位透过/遮挡光来显示图像的元件，利用本发明的照明装置3，就能够提高对观察者侧F的亮度，降低光强度的视角度依存性，进而有效地利用减少了光偏转元件18的可视性的光，能够显示图像品质较高的图像。

图像显示元件2优选是液晶显示元件。液晶显示元件是以像素单位透过/遮挡光来显示图像的代表性的元件，与其他显示元件相比，能够提高图像品质，并且能够降低制造成本。

以上，对本发明的照明装置3以及显示装置1进行了说明，然而本发明的照明装置3不只适用于显示装置1。即不难想像作为具有将从光源6射出的光有效地进行聚光的功能的照明装置3，也可以使用在例如照明设备等中。

以下，基于实施例对本发明进行了详细地说明，但本发明不限定于以下的实施例。

(实施例)

首先进行了本发明的隐蔽构造体8的验证。

根据算式13设计了形成于隐蔽构造体8的第一主面13a的凸型柱面透镜14。作成单位透镜的透镜宽度PL₁为50μm、透镜高度TL₁为28μm、顶部相符曲率半径为11μm、最大角α为68度的形状，并将其作为第一凸型柱面透镜14。

作为第二凸型柱面透镜14，是作成单位透镜的透镜宽度PL₁为50μm、透镜高度TL₁为24μm、顶部相符曲率半径为11.5μm、最大角α为58度的形状。

作为第三凸型柱面透镜14，是作成单位透镜的透镜宽度PL₁为50μm、透镜高度TL₁为20μm、顶部相符曲率半径为21μm、与第一主面13a所成夹角的最大角α为68度的形状。

作为第四凸型柱面透镜14，是作成单位透镜的透镜宽度PL₁为50μm、透镜高度TL₁为18μm、顶部相符曲率半径为25μm、与第一主面13a所成夹角的最大角α为68度的形状。

作为第五凸型柱面透镜14，是作成单位透镜的透镜宽度PL₁为50μm、透镜高度TL₁为33μm、顶部相符曲率半径为4.5μm、与第一主面13a所成夹角的最大角α为68度的形状。

作为第六凸型柱面透镜14，是作成单位透镜的透镜宽度PL₁为50μm、透镜高度TL₁为22μm、顶部相符曲率半径为4.5μm、与第一主面13a所成夹角的最大角α为53度的形状。

通过用聚碳酸酯树脂将上述第一～第六凸型柱面透镜14与基体材料13同时进行挤压成形而得到了隐蔽构造体8。其中在基体材料13的第二主面13b上形成了粗糙面。

作为分离构造体20准备了通过聚碳酸酯树脂的挤压成形所得到的顶角为90度的三棱镜片。三棱镜的间距是50μm、高度是24μm、前端是曲率半径大约1μm的带圆弧的形状。

另外作为光学扩散片28准备了3M公司制的DBEF-D。

导光体7是准备了丙烯树脂制的4mm厚的导光体7。在导光体7的光偏转面17上印刷白色的扩散反射性点作为光偏转元件，以在第一方向上的间距P₁大约为1.5mm、在第二方向上的间距P₂大约为26mm进行了二维的排列，并以连结最接近的三个光偏转元件18的形状大致成为正三角形的六角配置来排列。导光体7的四个端面中，在从观察者侧F观察相当于上下的长边的端面，设置多个白色LED作为光源6，并在导光体7的光偏转面17侧进一步设置白色的光反射板5。在此配置为：第一方向与配置LED6的导光体7的长边一致，第二方向与导光体7的短边一致。

形成于光偏转面17的光偏转元件18的大小为：越接近配置LED6的长边的端面越小，越靠近光偏转面17的中心越大，被配设在从最接近长边端面的光偏转元件18起向第二方向到相当于间距P₂的五个间距量的区域内的光偏转元件18的宽度的平均值D大约为0.45mm。

通过在导光体7的光射出面侧按照以下顺序层积：具有第一～第六凸型柱面透镜14的隐蔽构造体8、分离构造体20以及DBEF-D28，从而得到照明装置3。

此外在照明装置3的观察者侧设置液晶面板2，从而得到显示装置1。以使显示装置1的水平视场方向与第一方向一致，垂直视场方向と第二方向一致的方式配置。

改变第一～第六凸型柱面透镜14的线状化的方向与第一方向所成的夹角，实施了显示装置1的亮斑和正面亮度的评价。作为正面亮度的评价，使用拓普康(TOPCON)制的SR-3A(分光放射亮度计)进行了测量。其结果表示于表1和表2。

[表1]

[表2]

表1中示出关于第一凸型柱面透镜14～第三凸型柱面透镜14的、在使线状化的方向与第一方向所成的夹角θ从0度到40度变化时的正面亮度和光斑的评价结果。作为比较，以下表示代替隐蔽构造体8而配置惠和公司制的扩散薄膜(BS912)的情况下的评价结果。

正面亮度值＝429[cd/m²]

未产生由光偏转元件18引起的亮斑，因此亮斑评价为“○”。

看表1可知，在具有第一凸型柱面透镜14和第三凸型柱面透镜14的构成中，在角度θ为10度～15度的情况和30度的情况下，得到了未产生亮斑的良好的结果。并确认了在角度θ为10度的情况下，虽然亮度与角度θ为0度时几乎没有变化，但角度θ为30度时引起亮度较大的降低。然而即使在角度θ为30度的情况下，也得到了比配置扩散薄膜BS912时的正面亮度上升大约5％亮度的效果。

在具有第二凸型柱面透镜14的构成中，在角度θ为15度的情况和30度的情况下，得到了不产生亮斑的良好的结果。作为第一凸型柱面透镜14与第三凸型柱面透镜14的区别，由于单位透镜的最大角α是58度，因此不产生亮斑的角度θ为15度左右。

其结果，具有第一凸型柱面透镜14～第三凸型柱面透镜14的显示装置1，与以往的使用了扩散薄膜的构成相比，能够得到亮斑同等而正面亮度较高的构成。特别是具有第一凸型柱面透镜14的构成中，角度θ较小为10度，并且得到了比第三凸型柱面透镜14更高亮度的结果，因此是最好的透镜形状。另一方面，在角度θ为30度的情况下也得到了抑制亮斑的显示装置1，与配置有扩散薄膜BS912的构成相比，能够得到正面亮度也上升3～5％的亮度效果。

接着，表2中示出关于第四凸型柱面透镜14～第六凸型柱面透镜14的，在线状化的方向与第一方向所成的夹角θ从0度到40度变化时的正面亮度和光斑的评价结果。

具有第四凸型柱面透镜14的构成，亮斑是在角度θ为10度的情况和30度的情况下得到的结果，但正面亮度较低。在角度θ为10度的情况下，得到了与使用以往的扩散薄膜的构成大致同等的正面亮度。

具有第五凸型柱面透镜14的构成，是角度θ为0度时正面亮度高的透镜形状，但亮斑良好的角度θ是30度。与使用扩散薄膜的以往的构成相比虽然亮度高，但具有第一～第三凸型柱面透镜14的构成，在角度θ为10度乃至15度左右亮斑良好，因此进行比较而得到亮度低的结果。

具有第六凸型柱面透镜14的构成，得到了即使改变角度θ，也不能消除光偏转元件18引起的亮斑的结果。

根据以上的结果，在配置具有第一～第三凸型柱面透镜14的隐蔽构造体8的构成中，能够得到高亮度且不产生亮斑的显示装置1。另外由于基于凸型柱面透镜14的线状化的方向与第一方向所成的夹角θ为10度至15度左右，因此能够得到也不产生视场变形的良好的显示装置1。

另外在配置具有第五凸型柱面透镜14的隐蔽构造体8的构成中，虽然得到了比以往构成更高的亮度且不产生亮斑的显示装置1，但与具有第一～第三凸型柱面透镜14的构成相比亮度较低。

在此对第一凸型柱面透镜14与第二凸型柱面透镜14的隐蔽性的差异进行了验证。

在本实施例中使用的导光体7的厚度T是4mm、折射率n₀约为1.5。形成于光偏转面17的光偏转元件18是以间距P₁大约为1.5mm沿第一方向排列，间距P₂大约为2.6mm沿第二方向排列而成的二维排列，且是连结接近的三个光偏转元件18的形状大致为正三角形的六角配置。而且光源6附近的光偏转元件18的平均宽度D为大约0.45mm。

另一方面，具有第一和第二凸型柱面透镜14的隐蔽构造体8，由折射率大约为1.59的聚碳酸酯树脂挤压成型而成。第一凸型柱面透镜14的最大角α约为68度，第二凸型柱面透镜14的最大角α约为58度。

用公式9～公式12以及图18来验证第一和第二凸型柱面透镜14的线状化效果。即，图18表示的在第一方向上相邻的光偏转元件18相对于第一方向以角度θ倾斜而被线状化，对这两个线状光M的距离b、和被看成以角度θ倾斜的线状光M沿第一方向排列，且疑似第二方向的宽度为Y的长线状光N₆以间距P₂/2沿第二方向排列时两个长线状光N₆的距离c进行了计算。其结果表示于表3。

【表3】

从公式9求出的相邻两个线状光的距离b，在角度θ为0度的情况下，在光偏转元件18的宽度上完全重叠，而成为-D的值。随着角度θ增大，b的值也变大，并在16度时成为0。然后当角度θ为20度时，变为空出0.1mm的间隔，因此确认有亮斑。

另一方面，从公式10求出的，在第二方向上相邻的宽度为Y的长线状光N₆间的距离c根据凸型柱面透镜14的最大角α而改变，这是第一凸型柱面透镜14与第二凸型柱面透镜14的隐蔽性的差异。即，如表3所示，在最大角α为68度的第一凸型柱面透镜14的情况下，算式2成立的角度θ是8度以上，另一方面在最大角α是58度的第二凸型柱面透镜14的情况下，算式10成立的角度θ是11度以上。

因此，在具有最大角α为68度的第一凸型柱面透镜14的构成中，作为满足公式9和公式10双方的条件，角度θ是8度以上且16度以下的范围，另一方面在具有最大角α是58度的第二凸型柱面透镜14的构成中，角度θ为11度以上且16度以下的范围。

至此，对由凸型柱面透镜14的最大角α带来的光偏转元件18的隐蔽性进行了说明，但对隐蔽性有效的凸型柱面透镜14的参数不只是最大角α。如上所述包括凸型柱面透镜14的顶部相符曲率半径RL₁、高度TL₁，以及截面形状上各点的切线角度的变化率等在内，对于形成最佳的透镜形状非常重要。

另外，在本实施例中，在使用了导光体7和形成于该导光体7的光偏转面17上的光偏转元件18的条件中，计算了最佳的角度θ，当然必需注意只要导光体7或光偏转元件18改变，则最佳的角度θ也会改变。本发明人除了对在实施例中使用的导光体7以外，还对使用了多个导光体7的显示装置1的亮斑和正面亮度进行了评价。在导光体7的厚度为4mm且在第一方向上以间距P₁为大约1.1mm，P₂大约为1.9mm，光偏转元件18的宽度D为0.45mm的情况下，在使用了凸型柱面透镜14的最大角α为68度的隐蔽构造体8时，线状光与第一方向所成的夹角θ为5度以上，得到了无亮斑的高亮度的显示装置1。

这样即使改变导光体7的参数，通过具有满足公式9～公式12的角度θ、和提高隐蔽性和聚光性的凸型柱面透镜14，并且使最佳的分离构造体20与光学扩散片28分离，由此能够提供无亮斑且高亮度的照明装置3，以及具有该照明装置3的显示装置1。

附图标记说明：A、B、C…凸型柱面透镜形状式的系数；D…光偏转元件的宽度(直径)；E₁、E₂、E₃…入射光；F、F′…观察者侧；K…光；n、m…从1到10的整数；n₀…导光体的折射率；n₁…凸型柱面透镜的折射率；L…线状光的长度；M、M₀…线状光；N、N₀、N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆…长线状光；T…导光板的厚度；Pa…凸型柱面透镜与基体材料的切点；Pb…偏离Pa单位间距5％的点；P₁…第一方向的排列间距；P₂…第二方向的排列间距；PL₁…线状透镜的单位透镜间距；RL₁…顶部相符曲率半径；TL₁…线状透镜的高度；a、b、c、Y…说明隐蔽性的参数；α…线状透镜的最大角；θ…线状化光与第一方向所成的夹角；θ_i…向隐蔽构造体的入射角；1…显示装置；2…液晶面板；3…照明装置；5…反射板(反射片)；6…光源；7…导光板(导光体)；8…隐蔽构造体；9…液晶层；10、11…偏光板；13…基体材料；13a…第一主面；13b…第二主面；14…线状透镜；15…第二线状透镜；16…微透镜；17…光偏转面；18…光偏转元件；19…微透镜；20…分离构造体；23…基体材料；23a…第三主面；23b…第四主面；24…分离透镜；28…光学扩散片；100…点光源；182…液晶面板；184…面光源；185…BEF；186…透明部件；187…单位棱镜。

Claims (18)

1.一种照明装置，至少包括：

光源；

导光体，其具有入射面，从所述光源射出的光入射到该入射面；射出面，所述入射光从该射出面朝向观察者侧射出；以及将入射光向所述射出面引导的光偏转面；

反射片，其对从与所述射出面相反一侧的面射出的光进行反射并向所述导光体引导；以及

隐蔽构造体，

所述照明装置的特征在于，

在所述光偏转面具备将入射到所述导光体的光向所述射出面侧引导的光偏转元件，

所述光偏转元件以二维排列来配置，该二维排列由以第一间距P₁且大致等间隔地沿第一方向排列、并且以第二间距P₂且大致等间隔地沿与所述第一方向大致正交的第二方向排列而成，

所述隐蔽构造体具有第一主面和第二主面，

在所述第一主面上至少具有沿一个方向排列的线状透镜，

所述第一线状透镜延伸的方向被配置为相对于任意的方向X在5度以上45度以下的范围倾斜，

所述方向X与所述第一方向或所述第二方向中的任意方向一致。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述方向X与所述第二方向一致，

所述第一线状透镜延伸的方向与所述方向X所成的夹角θ₁通过以下的公式1来定义。

[算式27]

${\mathrm{\θ}}_1={\tan }^{-1}\left(\frac{P_2}{3*P_1}\right)\±10\left[\mathrm{deg}\right]$ …(式1)

3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，

所述导光体的折射率是n₀，其厚度是t，

所述第一线状透镜的折射率是n₁，截面形状是具有带有圆弧的顶部和弯曲侧面的凸型柱面透镜形状，

所述弯曲侧面的任意点的切线与所述第一主面所成的夹角，随着从所述顶部到第一主面而逐渐增大，其最大角α用以下的公式2定义，在此sinθ_i由以下的公式3和公式4决定。

[算式28]

$\mathrm{\α}\≥{\tan }^{-1}\left\{\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}\right\}$ …(式2)

[算式29]

$\sin {\mathrm{\θ}}_i=n_0\sin \left({\tan }^{-1}\left(\frac{r_1}{2t}\right)\right)$ …(式3)

[算式30]

$r_1=\frac{3*P_1}{2*\cos {\mathrm{\θ}}_1}$ …(式4)

4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述方向X与所述第一方向一致，

所述第一线状透镜延伸的方向与所述方向X所成的夹角θ₂通过以下的公式5来定义。

[算式31]

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{P_1}{3*P_2}\right)\±10\left[\mathrm{deg}\right]$ …(式5)

5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，

所述导光体的折射率是n₀，其厚度是t，

所述第一线状透镜的折射率是n₁，截面形状是具有带有圆弧的顶部和弯曲侧面的凸型柱面透镜形状，

所述弯曲侧面的任意点的切线与所述第一主面所成的夹角，随着从所述顶部到第一主面而逐渐增大，其最大角α用以下的公式6定义，在此sinθ_i通过以下的公式7和公式8确定。

[算式32]

$\mathrm{\α}\≥{\tan }^{-1}\left\{\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}\right\}$ …(式6)

[算式33]

$\sin {\mathrm{\θ}}_i=n_0\sin \left({\tan }^{-1}\left(\frac{r_2}{2t}\right)\right)$ …(式7)

[算式34]

$r_2=\frac{3*P_2}{2*\cos {\mathrm{\θ}}_2}$ …(式8)

6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

对于所述隐蔽构造体，所述线状透镜的基于排列方向的截面形状具有带有圆弧的顶部和从所述顶部到所述第一主面的弯曲线，且是所述截面形状的任意点的切线与所述第一主面所成的夹角随着从所述顶部到所述第一主面而逐渐增大的凸弯曲形状，

所述线状透镜，将从所述射出面射出的光的一部分以沿着相对于所述第一方向成角度θ的方向的方式，呈线状地朝所述第一主面的法线方向变换并射出，

所述线状透镜的所述截面形状中各点的切线与所述第一主面所成夹角的最大角度是α，所述线状透镜的折射率是n₁，

所述导光体的厚度是t，折射率是n₀，

当设定所述光偏转元件中配置在所述光源附近的所述光偏转元件的平均直径或宽度为D时，

满足以下的公式9和公式10，在此公式10中所示的变量L由公式11决定，公式11中所示的角度θ_i与所述线状透镜的最大角α存在公式12的关系。

[算式35]

P₁*sinθ-R≤0[mm]    …(式9)

[算式36]

0.5*P₂-2*L*sinθ-R≤0.1[mm]    …(式10)

[算式37]

L＝T*tan(sin^-1(sinθ_i/n₀))    …(式11)

[算式38]

$\tan \mathrm{\α}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sqrt{{n_1}^2-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i}-1}$ …(式12)

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

具备如下的所述隐蔽构造体，

当在所述隐蔽构造体的所述第二主面侧，以使射出光的主轴与该第二主面的法线方向大致一致的方式配置射出近朗伯光的点光源的情况下，

从所述第二主面入射的光中，朝所述第一主面的法线方向变换而被射出的光被变换成以上述点光源的正上方为中心且沿所述线状透镜的排列方向扩展的线状光，

所述线状光的峰值亮度位置位于所述点光源的正上方。

8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

具备如下的所述隐蔽构造体，

所述线状光的峰值亮度位置存在于所述点光源的正上方以外的位置，

当设定所述点光源的正上方亮度为L₀，峰值亮度为L₁时，L₁/L₀是200％以下。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述线状透镜的截面形状通过以下的公式13来定义，

在此公式13是将所述线状透镜的单位透镜间距标准化为1时的公式，

z是所述线状透镜的高度方向的位置函数，r是所述线状透镜的宽度方向位置变量。

[算式39]

$z=\frac{r^2/R}{1+\sqrt{1-(1+k){(r/R)}^2}}+A{r}^2+B{r}^4+C{r}^6$ …(式13)

并且

-1≤k≤1

-10＜1/R＜10

-5＜A＜5

-30＜B＜30

-30＜C＜30

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，所述第二间距P₂与所述第一间距P₁之比即P₂/P₁被设定为1.4＜P₂/P₁＜2.2的范围。

11.根据权利要求1至9中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，所述第一间距P₁与所述第二间距P₂之比即P₁/P₂被设定为1.4＜P₁/P₂＜2.2的范围。

12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述光偏转元件以二维排列来配置，该二维排列由以所述第一间距P₁的n倍沿所述第一方向排列，并且以所述第二间距P₂的m倍沿与所述第一方向大致正交的所述第二方向排列而形成，

n或m是随机选择从1到10的整数值所形成的。

13.根据权利要求1至12中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，所述光偏转元件如下配置：连结接近的三点的该光偏转元件而描绘出的三角形为大致正三角形的六角配置，或者从六角配置中去除任意的所述光偏转元件的配置。

14.根据权利要求1至13中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

在所述隐蔽构造体的第一主面侧具备分离构造体，

所述分离构造体具有第三主面和第四主面，

在所述第三主面上至少配置沿一个方向排列的分离透镜，将从所述第四主面入射的光的一部分以沿着所述第二方向的方式，呈点状或线状地向所述第三主面的法线方向变换并射出。

15.一种照明装置，其特征在于，在权利要求1～14中任意一项所述的照明装置的观察者侧，具有雾度值为30％以上且85％以下的光学扩散片。

16.一种显示装置，其特征在于，具有：

权利要求1～15中任意一项所述的照明装置；和

规定显示图像的图像显示元件。

17.根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，

所述光学扩散片具有偏振光分离反射功能。

18.根据权利要求16或17所述的显示装置，其特征在于，

所述显示元件根据像素单位内的透过/遮光来规定显示图像。

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