CN101182913A - 发光型显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发光型显示装置(4)，其能够用较少数量的光源(21、22、…)维持均匀并且较高的亮度。本发明的发光型显示装置(4)包括发光型液晶显示屏(5)以及从其后用照明光(F1)照亮发光型液晶显示屏(5)的表面发射光源器件(1)，其中表面发射光源器件(1)在整个表面上沿法线方向朝着正面发射准直光(F1)，并且光散射元件(7)放置在发光型液晶显示屏(5)的正面，用于透射进入背面的入射光(F2)同时各向同性地散射光(F2)。

Description

发光型显示装置
技术领域
本发明涉及发光型显示装置。
背景技术
众所周知这样的发光型显示装置(4’)，例如图7中所示的，表面发射光源器件(1’)放置在发光型液晶显示屏的背面(5)，并且各向同性地朝着正面发射照明光(F1’)的器件被用作表面发射光源器件(1’)(参考专利文献1：日本未审查专利公开(Kokai)号7-141908：第0012段和图1)。
然而，现有技术的发光型显示装置(4’)的问题在于彩色图像的对比度和色调依赖于从正面方向或倾斜的方向观看而显著变化。
为了解决该问题，建议将观看角度补偿层(未示出)和发光型液晶显示屏结合起来，观看角度补偿层使得能够以与从正面观看的对比度和色调可比的对比度和色调水平从倾斜的方向观看彩色图像，但是这并不是令人满意的解决方案。
发明内容
因此，本发明人进行了深入的研究，以便开发一种发光型显示装置(4)，不管从正面方向还是倾斜的方向观看，其用相似的对比度和色调示出彩色图像，并且因此已经完成了本发明。
本发明提供了一种发光型显示装置(4)，包括发光型液晶显示屏(5)以及从其后用照明光(F1)照亮发光型液晶显示屏(5)的表面发射光源器件(1)，其中表面发射光源器件(1)在整个表面上沿法线方向朝着正面发射准直光(F1)，并且光散射元件(7)放置在发光型液晶显示屏(5)的正面，用于透射进入背面的入射光(F2)同时各向同性地散射光(F2)。图1示意性地示出了本发明的发光型显示装置(1)的一个示例。
本发明的发光型显示装置(1)用可比的对比度和色调水平显示彩色图像，而不管是从正面方向还是倾斜的方向观看。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的发光型显示装置(4)的示例的截面图。
图2是示意性地示出在表面发射光源器件(1)的第一实施例中的偏转板(3)和光源(21，22，...)的截面图。
图3是示意性地示出在表面发射光源器件(1)的第一实施例中的偏转板(3)的截面图。
图4是示意性地示出在表面发射光源器件(1)的第一实施例中的偏转板(3)和光源(21，22，...)的截面图。
图5是示意性地示出在表面发射光源器件(1)的第一实施例中的偏转板(3)的截面图。
图6是示意性地示出测量从表面发射光源器件(1)发出的光(F1)的亮度的方向的框图。
图7是示意性地示出现有技术的发光型显示装置(4’)的示例的截面图。
(标号的简要说明)
1：表面发射光源器件
21，22...：光源
L：光源之间的距离
F11，F22，...：来自光源的光
F1：准直光
F1’：照明光
F2：入射光
3：偏转板
a：法线
A0，A1，A2，...，A29：  区域
d：光源与偏转板之间的距离
αn，β n：来那个倾斜面与法线(a)形成的角度
4：发光型显示装置
5：发光型液晶显示屏
51：液晶层
52：背面偏振器
53：正面偏振器
54：液晶单元
55：透明电极
56：透明电极
6：灯箱
7：光散射元件
具体实施方式
图1中所示的本发明的发光型显示装置(4)包括发光型液晶显示屏(5)，表面发射光源器件(1)以及光散射元件(7)。
发光型液晶显示屏(5)显示彩色图像并且如图1所示，包括液晶单元(54)和分别放置在液晶单元(54)的正面和背面的一对偏振器(52、53)  。
液晶单元(54)包括由液晶材料形成的液晶层(51)以及分别放置在液晶层(51)的正面和背面的一对透明电极(55、56)。
组成液晶层(51)的液晶材料可以具有介电常数中的正或负各向异性。当没有电压施加到透明电极板(55、56)上时，液晶层(51)的液晶材料可以沿平行或垂直于透明电极的方向对准。
在TN(扭曲向列)模式、STN(超级扭曲向列)模式或n单元模式的液晶显示屏中，当没有电压施加到透明电极(55、56)两端时，具有介电常数中正各向异性的液晶材料平行于透明电极对准。
在VA(垂直配向)模式的液晶显示屏(5)中，当没有电压施加到透明电极(55、56)两端时，具有介电常数中正各向异性的液晶材料垂直于透明电极对准。
当电压施加到放置在两侧的透明电极(55、56)两端时，组成液晶层(51)的液晶材料改变对准方向。
放置在液晶单元(54)的正面和背面的偏振器(52、53)允许在平行于偏振器(52、53)的透射轴的平面里极化的振动平面保持不变的光成分从其透射，但是隔离振动平面垂直于极化方向的成分，并且例如可以由具有以对准的配置施加到其上的诸如碘之类的二色材料的聚乙烯醇膜形成。偏振器(52、53)通常与由诸如三乙酰基纤维素(TAC)的透明树脂制成的支撑板(未示出)一起使用，支撑板附接到其的一面或两面。
液晶显示屏(5)可以具有滤色片(未示出)。提供滤色片使得能够显示彩色图像。滤色片可以放置在背面偏振器(52)的背面、背面偏振器(5 1)和背面透明电极(55)之间、正面透明电极(56)和正面偏振器(53)之间，或正面偏振器(53)的正面上。
液晶显示屏(5)可以具有对比度补偿层(未示出)，其目的在于改进从正面观看时的对比度和色调。在液晶显示屏(5)是STN模式时，对比度补偿层可以由聚碳酸酯的单轴拉伸膜形成，在液晶显示屏(5)是IPS模式时，对比度补偿层可以由环烯树脂的双轴拉伸膜形成。
表面发射光源器件(1)在整个表面上沿法线方向朝着正面发射准直光(F1)，并且例如如图1所示，包括多个放置在平面内并且由间隔(L)彼此分开的光源(21、22、...)，并且偏转板(3)放置在该多个光源(21、22、...)的前面，用于改变来自该多个光源(21、22、...)的光(F11、F12)的方向，并且配置偏转板(3)以便将来自该多个光源(21、22、...)中的两个相邻光源(21、22)的光(F11、F12)沿法线方向(a)在光源(21、22)之间的整个表面上引向正面。
表面发射光源器件(1)包括在平面内以相等间隔(L)放置的杆形光源(21、22、...)。光源(21、22、...)之间的间隔(L)通常在15mm到150mm的范围。例如，对于光源(21、22、...)，可以使用诸如荧光灯(冷阴极射线管)的直管构造光源或诸如LED的点光源。
该多个光源(21、22、...)放置在灯箱(6)中。灯箱(6)通常在其内侧具有反射面。
偏转板(3)设在该多个光源(21、22、...)的正面。偏转板(3)一般是由诸如透明树脂或透明玻璃的透明材料制成的板构成。
透明树脂可以是聚碳酸酯树脂、ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂)、异丁烯酸酯树脂、PMMA树脂(聚甲基丙烯酸甲酯)、MS树脂(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂)、聚苯乙烯树脂、AS树脂(丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂)、或者诸如聚乙烯或聚丙烯的聚烯烃树脂。偏转板(3)可以包括分散在其中的光散射材料。
偏转板(3)的厚度通常在0.1mm到15mm，优选地在0.5mm到10mm，更优选地在1mm到5mm。
偏转板(3)通常被放置以便覆盖所有光源(21、22)。光源(21、22)与偏转板(3)之间的距离(d)一般在5mm到50mm。
组成偏转板(3)以便将两个光源(21、22)发出的光(F1、F12)在两个相邻光源(21、22)之间的整个表面上沿法线方向(a)引向正面。
(第一实施例)
图2和3示意性地示出了构成表面发射光源器件(1)的偏转板(3)的第一实施例。采用偏转板(3)的表面发射光源器件(1)由多个荧光灯(21、22、...)组成，光源以30mm的间隔(L)放置。偏转板(3)放置在离荧光灯(21、22、...)21mm的距离(d)处。偏转板(3)由折射率为1.57、厚度为2mm的透明树脂形成。
偏转板(3)在其整个表面上是平的，光进入其表面，即光源侧的表面，如图2所示。
偏转板(3)在两个相邻光源(21、22)之间的间隔中被分成30个区域(Am，m＝0，1，2，...，29)。每个区域Am的长度为1000μm(1mm)。
如图3所示，在位于两个光源(21、22)附近的区域(A0(m＝0))中的光出现表面是平的，正位于其下的光源(21、22)发出的光被沿偏转板(3)的法线方向(a)直接引向正面。
在两个相邻的光源(21、22)之间的间隔中的29个区域(Am，m＝1，2，...，29)中，偏转板(3)的光出现表面由棱镜构成，每个棱镜具有相同的三角截面。每个区域(A1，A2，...，A29)包括20个以50μm的间隔(p)放置的棱镜。在每个区域(A1，A2，...，A29)中，棱镜的三角截面的两个倾斜面与法线(a)形成角度(α n、β n)，如表1所示。
表1
    n     αn(°)     βn(°)     n     αn(°)     βn(°)
    123456789101112131415     85.180.576.172.068.064.460.957.654.551.749.046.544.141.939.9     24.224.825.426.126.827.728.629.630.732.033.334.736.338.139.9     1617181920212223242526272829     38.136.334.733.332.030.729.628.627.726.826.125.424.824.2     41.944.146.549.051.754.557.660.964.468.072.076.180.585.1
在位于两个光源(21、22)之间的间隔中的所有区域(A1，A2，...，A29)中，来自两个光源(21、22)的光(F11、F12)作为准直光(F1)沿偏转板(3)的法线方向(a)向正面发射。
(第二实施例)
图4和5示意性地示出了偏转板(3)的第二实施例。采用偏转板(3)的表面发射光源器件(1)由多个荧光灯(21、22、...)组成，该多个荧光灯作为光源以30mm的间隔(L)放置。偏转板(3)放置在离荧光灯(21、22)21mm的距离(d)处。偏转板(3)由反射率为1.49、厚度为2mm的透明树脂形成。
偏转板(3)在其整个表面上是平的，光进入其表面，即光源测的表面，如图4所示。
在两个相邻的光源(21、22)之间的间隔中，偏转板(3)的光出现表面由29个棱镜构成，每个棱镜具有相同的三角截面，如图5所示，棱镜的三角截面的两个倾斜面与法线(a)形成表2中示出的角度(αn、βn，n＝1，2，...，29)。
表2
    n     αn(°)   βn(°)   n     αn(°)     βn(°)
    123456789101112131415     84.479.174.169.565.160.957.153.450.146.944.041.338.836.634.4   19.219.720.320.921.622.323.224.125.226.427.729.230.832.534.4   1617181920212223242526272829     32.530.829.227.726.425.224.123.222.321.620.920.319.719.2     36.638.841.344.046.950.153.457.160.965.169.574.179.184.4
棱镜使得将来自两个光源(21、22)的光(F11、F12)作为准直光(F1)在两个光源(21、22)之间的整个区域上沿偏转板(3)的法线方向(a)引向正面成为可能。
(第三实施例)
作为第三实施例，参考这样的构造：599个棱镜被放置在偏转板(3)中两个相邻光源(21、22)之间的光出现表面上，每个棱镜具有三角截面，如图4和图5所示。通过公式(1)和(2)计算棱镜的三角截面的两个倾斜面与法线(a)形成的角度(αn、βn：n＝1，...，529)。
αn(°)＝-1.50*10-7*n3+3.23*10-4*n2-0.2503*n+90  (1)
βn(°)＝-1.50*10-7*(600-n)3+3.23*10-4*(600-n)2-0.2503*(600-n)+90    (2)
棱镜使得将来自两个光源(21、22)的光(F11、F12)作为准直光(F1)在两个光源(21、22)之间的整个区域上沿偏转板(3)的法线方向(a)引向正面成为可能。
表面发射光源器件(1)发射的准直光(F1)在表面发射光源器件(1)的整个表面上具有这样的亮度：沿如图6中所示的法线方向(a)观察的亮度(L0)和沿与法线方向(a)成1 5度的角度方向观察的亮度(L15)满足关系(1)。
L0/2≥L15    (1)
表面发射光源器件(1)放置在发光型液晶显示屏(5)的背面。
组成本发明的发光型显示装置(4)的光散射元件(7)是透射入射光(F2)同各向同性地散射光(F2)的光学部件。
光散射元件(7)可以是例如光扩散板，其是通过在透明材料中均匀地散布光散射材料而形成的。所述透明材料可以是异丁烯酸酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂、聚丙烯树脂等。光散射材料可以是反射率不同于透明材料的颗粒。
光散射元件(7)也可以是光漫射扩散板，其形成是通过混合具有不同反射率并且相互不可溶的热塑材料，并且将混合的材料在熔化的状态铸造成板，之后对其进行冷却。
光散射元件(7)也可以是构造为透明材料形成的板上的精制无光面的光扩散板。例如，通过对透明板的表面进行喷砂处理以便靠粉末状的研磨材料使表面变粗糙，通过将包含细颗粒的涂料应用到透明板的表面以便从细颗粒形成凸起，或者通过机械加工过程在表面上形成微透镜阵列或微棱镜阵列，在透明板上形成精制无光面。
光散射元件(7)放置在发光型液晶显示屏(5)的正面，例如，在放置在组成发光型液晶显示屏(5)的液晶单元(54)的正面上的正面偏振器(53)的正面上。
在滤色镜放置在正面偏振器(53)的正面上的情况中，光散射元件(7)还可以执行滤色镜的功能。在支撑板设在正面偏振器(53)的正面上的情况中，光散射元件(7)还可以用作支撑板。
在本发明的发光型显示装置(4)中，由于发光型液晶显示屏(5)被表面发射光源器件(7)沿法线方向(a)向正面发射的准直光(F1)所照亮，由发光型显示装置(5)形成的图像发射由在整个表面上沿法线方向(a)朝着正面的准直光(F1)组成的光，以便进入光散射元件(7)。由于进入光散射元件(7)的准直光(F1)进入光散射元件(7)同时被各向同性地散射，本发明的发光型显示装置(4)使得用相似的对比度和色调观看彩色图像而不管是从正面方向还是倾斜方向观看成为可能。
结果，本发明的发光型显示装置(4)能够用相似的对比度和色调显示彩色图像而不管是从正面方向还是倾斜方向观看，同时不需要使用观看角度补偿层，在采用朝着正面各向同性地透射照明光(F1’)的表面发射光源器件(1’)的现有技术的发光型显示装置(4’)中，观看角度补偿层是用来用相似的对比度和色调显示彩色图像而不管是从正面方向还是倾斜方向观看。
对于观看角度补偿层，例如，可以采用结合TN模式的液晶显示屏使用的WV膜(FUJIFILM Corporation制造)、结合STN模式的液晶显示屏使用的LC膜(Nippon Oil Corporation制造)、结合IPS模式的液晶显示屏使用的双轴延迟膜、结合VA模式的液晶显示屏使用的组合A板和C板的延迟板，或者结合n单元模式的液晶显示屏使用的用于OCB的WV膜(FUJIFILM Corporation制造)。

Claims (2)

1.一种发光型显示装置(4)，包括发光型液晶显示屏(5)以及从其后用照明光(F1)照亮发光型液晶显示屏(5)的表面发射光源器件(1)，其中表面发射光源器件(1)在整个表面上沿法线方向朝着正面发射准直光(F1)，并且光散射元件(7)放置在发光型液晶显示屏(5)的正面，用于透射进入背面的入射光(F2)同时各向同性地散射光(F2)。
2.权利要求1的发光型显示装置(4)，其中表面发射光源器件(1)包括多个放置在平面内并且由间隔(L)彼此分开的光源(21、22、...)，并且偏转板(3)放置在该多个光源(21、22、...)的前面，用于改变来自该多个光源(21、22、...)的光(F11、F12)的方向，并且配置偏转板(3)以将来自该多个光源(21、22、...)中的两个相邻光源(21、22)的光(F11、F12)沿法线方向(a)在两个光源(21、22)之间的整个表面上引向正面。
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