CN101142442A - 照明装置和液晶显示装置 - Google Patents

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CN101142442A CNA2005800491322A CN200580049132A CN101142442A CN 101142442 A CN101142442 A CN 101142442A CN A2005800491322 A CNA2005800491322 A CN A2005800491322A CN 200580049132 A CN200580049132 A CN 200580049132A CN 101142442 A CN101142442 A CN 101142442A
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Abstract

本发明涉及一种照明装置和使用该照明装置的液晶显示装置，该照明装置用作前光源或背光源，通过不降低整个亮度而改善LED附近的亮度不均。该照明装置(10)具有设置在导光板的光入射面上的光源，其中，具有如下结构的导光板(20)；在光出射面上或该光出射面的相对面上形成有通过偏振将光反射或发射出该导光板的棱镜(25)；在其他的面上形成有对光进行定向及放大的柱状透镜(26)。

Description

照明装置和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种使用照明装置的液晶显示装置，并且更具体地涉及一种使用由具有柱状透镜和棱镜的导光板构成的照明装置的液晶显示装置。
背景技术
近年来，在个人计算机中使用的液晶显示装置在颜色显示、高亮度以及高分辨率方面要求具有更高的显示质量。液晶显示装置基本上由液晶面板和照明装置构成，所述照明装置是照明器具。液晶面板分为透射型和反射型，透射型液晶面板在其背面具有照明装置，而反射型液晶面板在其前面具有照明装置。
图7是示出了常规透射型液晶面板的截面图。如图7所示，在透射型液晶面板中，偏光器(polarizer)214组合在玻璃基板210和玻璃基板212之间。总线(bus line)形成于玻璃基板212上。液晶220密封在玻璃基板212和玻璃基板218之间。滤色器(color filter)224夹在玻璃基板218和玻璃基板222之间。偏光器228夹在玻璃基板222和玻璃基板226之间。
在透射型液晶面板中，滤色器和液晶夹在偏光器之间；而在反射型液晶面板中，偏光器214由诸如反射镜之类的反射板代替。在任一液晶面板中，当线性偏振光通过液晶时，相位会由于其特性而被调制，并随后所述线性偏振光通过滤色器，并当所述线性偏振光通过或被拦截时，可以产生白色和黑色的显示。当多块所述点排列时，就会产生字符信息或图像信息。另一方面，因为液晶是光接收型装置，在液晶上不能仅通过视觉识别上述信息。
为了解决所述问题，通常，在透射型液晶面板的情况下，作为照明器具的照明装置设置在背面(后部)；而在反射型液晶面板的情况下，照明装置设置在前面(前部)。因为反射型液晶面板由日光或室内光照亮，在这种状况下不需要任何照明装置。然而，除非反射型液晶面板并不设置在这种照明环境下，类似透射型液晶面板所述液晶面板也需要照明装置。所述照明装置由点光源和导光板构成，并且从诸如LED之类点光源发射出的光进入导光板，并随后投射至液晶面板的整个表面。
LED设置在导光板的端面上，而导光板形成为使所述导光板的底面(光出射面的相对面)具有角度。由于破坏了全发射条件，从导光板的顶面(光出射面)泄漏的LED光发射通过设置在所述导光板上的棱镜片。通常，每2英寸使用3-4个LED。因为在LED之间不存在光，因此在日语中称为眼球的亮度不均匀特别会在LED的附近产生，LED光入射到该LED上，并且所述眼球形成为在LED的前面上亮度较高，而在LED之间亮度较低。在LED的附近，因为全反射条件不能被很好地控制而很难对亮度进行调节，并且在LED的附近，存在诸如产生低发光率之类的问题。
接下来，例如专利文件1公开了以下技术，即其中棱镜形成在光出射面或光出射面的相对面上，而粗糙面(散射面)形成在棱镜面的相对面上以防止在LED的附近产生低发光率。
然而，因为光由光的粗糙面散射，因此存在以下问题，即尽管亮度不均，仍能够改善LED的附近产生的整个低发光率的问题。
而且，专利文件2公开了另一个技术，即不完全地改变导光板的光出射面或光出射面的相对面的锥角(taper angle)以防止在LED的附近产生低发光率。
然而，在锥角变化的位置会产生发生线条出现的问题，由此降低了显示质量。
而且，专利文件3公开了另一个技术，即提供具有透镜的导光板，所述透镜排列在两侧面上，并在所述导光板的光出射面上提供光偏振装置，在光出射面的相对面上提供光反射装置，从而保证发射光适当的分布。
但是，在上述的结构中，存在不能用作前光源的问题。
专利文献1：JP特开2004-006326号公报
专利文献2：JP特开2002-216530号公报
专利文献3：JP特开2003-114432号公报
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种照明装置和使用该照明装置的液晶显示装置，所述照明装置通过不降低整个亮度而改善LED附近的亮度不均匀被用作前光源或背光源。
为了获得上述目的，本发明的一个方面的特性存在于一种照明装置中，该照明装置包括：光源，设置在导光板的光入射面上；棱镜，通过偏振将光反射或发射出该导光板，该棱镜形成在光出射面上或该光出射面的相对面上；以及柱状透镜，定向及放大光，该柱状透镜设置在另一面上。
通过对棱镜和柱状透镜进行加工，不降低整个亮度，可以改善LED的附近的亮度不均匀。
本发明的另一个方面的特性在于一种液晶显示装置中，该液晶显示装置包括：照明装置，和液晶面板，其中该照明装置包括：光源，设置在导光板的光入射面上；棱镜，通过偏振将光反射或发射出该导光板，该棱镜形成在光出射面上或该光出射面的相对面上；以及柱状透镜，用于定向及放大光，该柱状透镜设置在另一面上。
在具有这种结构的液晶显示装置中，照明装置可被用作前光源和背光源。
本发明可以提供一种照明装置，所述照明装置不降低整个亮度而通过改善LED的附近的亮度不均匀被用作前光源或背光源，并且本发明还提供一种使用该照明装置的液晶显示装置。
附图说明
图1是示出了本发明的照明装置的实施例的实例的示图。
图2是示出了本实施例的导光板的形状的示图。
图3是示出了使用图2的导光板的照明装置的示图。
图4是示出了在导光板的光入射面中的棱镜阵列的结构的示图。
图5示出了使用反射型液晶面板的液晶显示装置的实施例。
图6示出了使用透射型液晶面板的液晶显示装置的实施例。
图7是示出了常规透射型液晶面板的截面图。
其中，附图标记说明如下：
10照明装置
20导光板
21LED光源
25棱镜
26柱状透镜阵列
27光入射面
28光出射面
29棱镜阵列
40反射型液晶面板
50透射型液晶面板
70液晶显示装置
201、212、218、222、226玻璃基板
214、228偏光器
220液晶
224滤色器
具体实施方式
在下文中，本发明的优选实施例将参考附图进行描述。同时，以下的说明指出了本发明的最佳模式，并且本领域的技术人员通过在权利要求的范围内修改或校正而可以容易地实施其它的实施例，从而以下的说明并不限制权利要求的专利范围。
图1是示出了本发明的照明装置的实施例的实例的示图。图2是示出了本实施例的导光板的形状的示图。图3是示出了使用图2的导光板的照明装置的示图。
如图1所示，照明装置包括：LED光源21，所述LED光源21是点光源；以及导光板20。在图1中，导光板20由棱镜25和柱状透镜阵列26构成，其中所述棱镜25具有完全反射入射至导光板20上的入射光以出射来自导光体的光的作用，所述柱状透镜阵列26具有为完全由棱镜面25反射至形成有棱镜25的面的相对面的光定向及放大该光的作用。在这种构造中，构成柱状透镜的面作为光出射面，而构成棱镜的面作为光出射面的相对面。尽管在图1示出的照明装置中，棱镜形成在光出射面的相对面上，然而棱镜也可以形成在光出射面上。
多个LED光源21以特定的间隔设置在导光板20的光入射面27上。如图1所示，棱镜25沿与入射光的取向方向基本垂直的方向形成，棱镜25的脊线沿与光的取向方向基本垂直的方向形成，且所述棱镜25的多条脊线沿光的取向方向连续平行地排列。棱镜25的形状是不等边三角形，且一个斜边角为0.1-50°。因为斜边角随着接近LED光源而增大，因此光可以在光出射面的相对面的任意位置进行反射，从而光从光出射面发射出导光板。
从LED光源21发射的光从导光板20的光入射面27进入，而部分所述光到达形成在底面上的棱镜25。到达棱镜25的光完全由棱镜25反射，并通过形成在导光板的光出射面上的柱状透镜阵列26进行定向及放大，并随后被发射。而且，部分光直接到达柱状透镜阵列26，并被定向及放大，随后从光出射面发射出导光板。
形成在光出射面的相对面上的棱镜是不等边三角形，并因为斜边角(oblique side angle)根据到LED光源21的距离而改变，因此任何棱镜25可以将光沿基本垂直于导光板的光出射面的方向发射。因此，棱镜25的面并不需要设置有任何反射板，而这对降低制造成本非常有效。
柱状透镜26形成在光出射面上，并沿进入导光板的光的取向方向延伸，从而其脊线沿光的取向方向形成。在柱状透镜26中，其光出射面以凸出的形状弯曲。为了便于加工，所述曲线可以是结合有直线的伪曲线。所述柱状的形状能够定向及放大光，并将光发射出导光板20，由此防止低发光率。
如图2所示，作为导光板的实例，因为由光入射面27和光出射面28形成的角设定为小于90°，因此入射光在光出射面的靠近光入射面的区域中光出射量增加。由此，使用所述导光板20能够使图3示出的照明装置10在光进入导光板20之后消除黑暗部分。特别是，改善了LED附近的亮度不均。特别是，因为从导光板20直接发射至光出射面的光量提高，因此在导光板20中可以防止光进行散射，由此防止产生低发光率。
图4是示出了在导光板的光入射面中的棱镜阵列的结构的示图。在棱镜阵列29中，其脊线沿导光体的光入射面的较小的宽度方向形成，即沿光出射面和光出射面的相对面的方向形成。而且，在柱状透镜26及棱镜阵列中，其脊线沿光入射面的较小的宽度方向形成。因而，在光进入导光板20之后可有效地消除黑暗部分。
图5示出了使用反射型液晶面板的液晶显示装置的实施例。如图5所示，所述实施例是反射型液晶显示装置70，所述显示装置70使用本实施例的导光板20作为前光源，所述前光源是照明装置10。
图6示出了使用透射型液晶面板的液晶显示装置的实施例。如图6所示，所述实施例是透射型液晶显示装置70，所述显示装置70使用本实施例的导光板20作为背光源，所述背光源是照明装置10。
使用本实施例的照明装置10对液晶显示装置70进行构造，可以以较低的成本提供确保均匀分布和高亮度的液晶显示装置70。
如本发明的实施例所示出的，沿光的取向方向延伸的柱状透镜26沿相对于光的取向方向垂直的方向连续平行地形成在导光板20的光出射面上，并且在相对于入射至导光体的入射光的取向方向垂直的方向上，棱镜25沿该光的取向方向连续平行地形成在光出射面的相对面上。因而可被用作背光源或前光源。

Claims (16)

1.一种照明装置，其在导光板的光入射面上设置有光源，
其中，具有如下结构的导光板：在光出射面上或该光出射面的相对面上形成有通过偏振将光反射或发射出该导光板的棱镜；在其他的面上形成有对光进行定向及放大的柱状透镜。
2.根据权利要求1所述的照明装置，
其中，该柱状透镜沿相对于光取向方向基本垂直的方向的截面由曲线形成。
3.根据权利要求2所述的照明装置，
其中，该柱状透镜沿光取向方向的截面是由直线的组合构成的曲线形状。
4.根据权利要求2或3所述的照明装置，
其中，由该光入射面和该光出射面形成的角小于90°。
5.根据权利要求2或3所述的照明装置，
其中，在该光入射面上形成有棱镜阵列。
6.根据权利要求5所述的照明装置，
其中，该棱镜阵列的脊线沿该光入射面的较小宽度方向形成。
7.根据权利要求2或3所述的照明装置，
其中，所述柱状透镜形成在该光入射面上。
8.根据权利要求7所述的照明装置，
其中，该柱状透镜的脊线沿该光入射面的较小宽度方向形成。
9.一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：
照明装置和液晶面板，
该照明装置在导光板的光入射面上设置有光源，
其中，该照明装置具有如下结构的导光板：在光出射面上或该光出射面的相对面上形成有通过偏振将光反射或发射出该导光板的棱镜；在其他的面上形成有对光进行定向及放大的柱状透镜。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，
其中，该柱状透镜沿相对于光取向方向基本垂直的方向的截面由曲线形成。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，
其中，该柱状透镜沿相对于光取向方向基本垂直的方向的截面是由直线的组合构成的曲线形状。
12.根据权利要求10或11所述的液晶显示装置，
其中，由该光入射面和该光出射面形成的角小于90°。
13.根据权利要求10或11所述的液晶显示装置，
其中，在该光入射面上形成有棱镜阵列。
14.根据权利要求13所述的液晶显示装置，
其中，该棱镜阵列的脊线沿该光入射面的较小宽度方向形成。
15.根据权利要求10或11所述的液晶显示装置，
其中，所述柱状透镜形成在该光入射面上。
16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，
其中，该柱状透镜的脊线沿光入射面的较小宽度方向形成。
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