CN1273854C - 图像显示装置和正面光学组件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是使反射型液晶显示装置的对比度提高。技术方案是使从垂直于导光板(32)的方向看设置在导光板(32)上的截面为V沟状的光学图形(39)，相对于导光板(32)内的光行进方向具有倾斜，被光学图形(39)反射的光射向里面侧并向斜向反射。

Description

图像显示装置和正面光学组件
技术领域
本发明涉及图像显示装置和正面光学组件，尤其涉及在对比度方面出色的图像的反射型图像显示装置和在该图像显示装置中使用的正面光学组件。
背景技术
图1是已知的现有技术反射型液晶显示面板2的结构概要剖面图。该反射型液晶显示面板2通过将液晶层6夹在2个玻璃衬底4、5之间来密封，在里面侧的玻璃衬底5的表面上设置反射板7，根据需要，在表面侧的玻璃衬底4上配置偏光板(未图示)。但是，如果通过该液晶显示面板2，则可调制反射来自太阳和室内照明等的外光8的光来显示图像。即，在变成导通(显示状态)的象素中，入射到液晶显示面板2上的外光8通过液晶层6到达反射板7，由反射板7反射的外光8再通过液晶层6向液晶显示面板2的前方射出，在观察者9处被识别。与此相对，在变成截止(非显示状态)的象素中，即使入射到液晶显示面板2上的外光8通过液晶层6到达反射板7，由反射板7反射的反射光一边被液晶层6吸收，一边使偏光方向旋转90°由偏光镜屏蔽而不向液晶显示面板2的前方射出。其结果是，通过象素的导通、截止的分布(光调制)生成图像。
反射型液晶显示面板2利用上述外光(太阳光、室内照明等)生成象素，因此，在外光变暗时不能生成图像，为了能在暗处看见反射型液晶显示，需要从前方照明液晶显示面板。
因此，如图2所示，通过在反射型液晶显示面板2的前面设置正面光学组件3作为反射型液晶显示装置1，即使在暗处也能生成图像。在图2的反射型液晶显示装置1中使用的正面光学组件3上，由聚碳酸脂树脂和甲基丙烯酸合成树脂等透明而折射率大的树脂制成的导光板10的表面上形成截面为三角波状的光学图形11。在与导光板10的端面(将其称为光入射端面12)对置的位置上，沿该光入射端面12配设光源13。
但是，如图2所示，在使光源13照明时，从光源13射出的光14从光入射端面12入射到导光板10内部，在导光板10的表面和里面之间一边反复进行全反射一边从光源13的近侧向远侧传输。该过程中，以导光板10的光学图形11向大致垂直的方向被反射的光14通过导光板10的里面并从导光板10的里面射出。这样，从导光板10的里面大致整个面均匀射出的光14照明液晶显示面板2，即使在暗处也能生成图像。通过液晶显示面板2被反射并返回的光14透射导光板10被观察者9识别。
作为用于使封闭在导光板内的光从导光板的里面射出的光学图形，不限于上述三角波形的图形，也可以是在导光板表面上形成的V沟状的图形和在导光板的里面突出的截面矩形状的图形等。
图3是说明在反射型液晶显示装置中使用的光源构成的图。使该光源13在透明并由光折射率的树脂构成的光棒15的两端对置地设置发光二极管这样的发光元件16，由反射构件17(它兼作光棒15的固定支撑物)遮蔽光棒15的上面、下面和背面，同时，用漫射板18遮蔽光棒15的前面。该光源13沿光入射端面12配置以便和导光板10的光入射端面12对向。在光源13中，从发光元件16射出的光从光棒15的两端面进入光棒15内，通过反射构件17的反射传到光棒15内，逐渐地从光棒15的前面射出。这样，从光棒15的前面大致均匀射出的光通过漫射板18漫射后，进入导光板10的光入射端面12中。
图4是说明在反射型液晶显示装置中使用的另一结构的光源的图。在该光源13中，沿着导光板10的光入射端面12并列几个乃至多个发光元件16，将从各发光元件16射出的光导入导光板10内。
如上所述，导入导光板10内部的光14一边在导光板10的表面和里面之间反复进行全反射一边传到导光板10内，如图5所示，通过光学图形11的斜面被反射并指向导光板10的里面，通过导光板10的里面并照明液晶显示面板2。或者，通过光学图形11的一个斜面后，通过相对的另一个斜面再进入导光板10的内部，接着由光学图形11反射后指向导光板10的里面，通过导光板10的里面并照明液晶显示面板2。
如上所述，从光源13导向导光板10的光经漫射板18漫射后导入导光板10，或者从各发光元件16射出的光直接导入导光板10，因此，光的漫射情况大。即，如图3或图4所示，以导光板10的光入射端面12的长的方向为x轴，以与光入射端面12垂直的方向为y轴，以导光板10的厚度方向为z轴(以下同样定义并使用x轴、y轴、z轴)，在导光板10的内部，从导光板10上面看到的(xy面内的)光的方向性在图6(a)的x轴方向上漫射，从导光板10侧面看见的(yz面内的)光的方向性也在图6(b)的x轴方向上漫射。因此，从导光板10的里面射出的出射光的方向性也在图6(c)(d)的x轴方向上漫射。这里，图6(c)是从导光板10侧面看到出射光的(yz面内的)方向性，图6(d)是从光入射端面12侧看见导光板10的(zx面内的)方向性。
对于反射型液晶显示装置的结构，存在上述结构，但对于上述反射型液晶显示装置，要求高的光利用率和对比度的性能，这种要求随着反射型液晶显示装置的普及进行，利用领域扩大也相继严格起来。下面，针对该光利用率和对比度对其现状和要求标准进行说明。
(关于光利用率)
首先，说明光利用率。在携带电话机这样的携带终端和移动计算机等中使用液晶显示装置的情况正在增加。在这些携带用设备中，为了保持电池驱动时间长，而要求降低耗电量。为了减小耗电量，而减小元件和电路的耗电量是很重要的，但光利用率的提高也变成的重要的因素。可不降低液晶显示装置的画面亮度、抑制光源的功率，以便使光利用率提高，由此可降低耗电量。
与透射型液晶显示装置相比，反射型液晶显示装置的最大好处在于耗电量低。是因为在透射型液晶显示装置中作为耗电量最大的构成元件的光学组件(背光组件)在存在外光时是不需要的。因此，在要求耗电量低的携带用设备中，反射型液晶显示装置的利用正在扩大。
但是，即使在上述反射型液晶显示装置中，在暗处也有必要照明正面光学组件，反射型液晶显示装置中，不要背光的效果差。因此，即使在反射型液晶显示装置中，也要求以较低耗电量照明的正面光学组件，提高光利用率变得越发必要。
这里，在考虑现有的反射型液晶显示装置的原理时，在室外使用反射型液晶显示装置时，用来自太阳光的光(平行光)作为外光的情况很多。该外光由于使用组合了液晶显示装置的设备的地点和时间不特定，因此，根据地点和时间入射到液晶显示装置中的外光方向不一定，来自液晶显示装置的反射光的方向也变得各种各样。
但是，最容易看液晶显示装置或者看的频度最高的方向是以垂直于显示装置的画面的方向为中心±10°～±20°附近的方向。这样，为更好地作到反射型液晶显示装置的可视性，需要使光向与外光方向无关的画面垂直的方向上反射，因此，如图7(a)所示，通过用反射板7使光8漫射反射来扩大视野角度，通常从与画面大致垂直的方向看到图像。但是，在通过反射板7过大地进行光漫射时，光过于扩展切液晶显示装置的整个画面变暗。因此，通常，如图7(b)所示，使光漫射到以与画面垂直的方向为中心的±20°～±30°左右。
在正面光学组件3照明时，从这种背景向与液晶显示装置的画面垂直的方向返回反射光，有必要使图8(a)中的正面光学组件的出射光的角度τ相对于液晶显示面板的垂线在20°～30°以内射出。如图8(b)所示，以比该角度大角度τ射出的光由于倾斜地反射而损失。
因此，在要提高图像显示装置的光利用率的情况下，不仅要简单地提高从导光板射出的光的比例，而且要考虑在以与液晶显示装置的画面垂直的方向为中心在±20°～±30°范围内射出的光的比例。
(关于对比度)
在正面光学组件中，图像以外的光向液晶显示面板和相对侧射出时，正面光学组件的光直接进入观察者的眼睛，因此，液晶显示装置的画面在显示黑色时画面变白，画质的对比度(白色显示的亮度/黑色显示的亮度)显著下降。例如，如图2所示，在液晶显示装置1中使用正面光学组件3的情况下，如图5所示，通过三角状的光学图形11向里面侧反射的光14在导光板10的里面被反射时，图5所示的光19从导光板10的表面射出，该光在进入观察者的眼睛时画面变白且可见，成为对比度下降的原因。此外，如图5所示的光20，透射光学图形11的斜面且由另一个斜面(往往通过成形时倒角变圆)反射的光也成为图像对比度下降的原因。
如上所述，在反射型液晶显示装置这样的图像显示装置中，提高光利用率和对比度这两个特性是十分必要的。
发明内容
鉴于上述背景技术，本发明的目的是进一步提高反射型图像显示装置的对比度。
本发明第一方面是提供一种正面光学组件，其具有光源和导光板，该导光板封闭来自上述光源的光，并使所述的光扩大成平面状，从被照射物侧的光出射面射出后，由被照射物反射的光向观察者侧透射，其特征在于：从垂直于上述导光板的方向看，在上述导光板内的各位置上导光板内的光行进方向大体朝一个方向，在所述导光板的光出射面或其相反面上，在含有垂直于所述光出射面的方向的至少一个平面内，形成用于使光从所述光出射面射出的凹凸图案，以使夹着垂直于所述光出射面的方向的两侧上每一光强度都形成极大值。
本发明第二方面是提供一种图像显示装置，由权利要求1或2所述的正面光学组件和反射型图像显示屏构成，其特征在于：具有从上述导光板的光出射面射出的光的极大值的两个方向的间隔角度比所述反射型图像显示屏的反射漫射角度小。
本发明第三方面是提供一种图像显示装置，由权利要求1或2所述的正面光学组件和反射型图像显示屏构成，其特征在于：与所述图像显示屏的所述正面光学组件相对的表面是光的正反射面。
本发明第四方面是提供一种正面光学组件，具有：光源和导光板，该导光板封闭来自上述光源的光，并使所述的光扩大成平面状，从被照射物侧的光出射面射出后，由被照射物反射的光向观察者侧透射，其特征在于：从垂直于上述导光板的方向看，在上述导光板内的各位置上导光板内的光行进方向大体朝一个方向，在导光板的光出射面或其相反面上通过反射或折射导光板内的光而形成用于使光从光出射面射出的凹凸图案，在垂直于该光行进方向的平面内，为了使从所述光出射面射出的光的方向性为最大值的方向相对于和导光板的光出射面垂直的方向具有10°以上30°以下的角度，而从垂直于该光出射面的方向看，相对与导光板内的光行进方向正交的方向倾斜设置有所述凹凸图案。
本发明第五方面是提供一种正面光学组件，具有：光源和导光板，该导光板封闭来自上述光源的光，并使所述的光扩大成平面状，从被照射物侧的光出射面射出后，由被照射物反射的光向观察者侧透射，其特征在于：从垂直于上述导光板的方向看，在上述导光板内的各位置上导光板内的光行进方向大体朝一个方向，在所述导光板的光出射面或其相反面上形成有通过反射或折射导光板内的光而用于使光从光出射面射出的出射图案面、和向观察者侧射出光的干扰光发生面，在垂直于该光行进方向的平面内，使向观察者侧射出的光的方向性为最大的方向形成垂直于所述光出射面的方向的角度，与向被照射物侧射出的光的方向性为最大的方向形成垂直于所述光出射面的方向的角度不一致，从垂直于该光出射面的方向看，所述出射图案面和干扰光发生面相互地倾斜。
本发明第六方面是提供一种正面光学组件，具有：光源和导光板，该导光板封闭来自上述光源的光，并使所述的光扩大成平面状，从被照射物侧的光出射面射出后，由被照射物反射的光向观察者侧透射，其特征在于：在上述导光板的光出射面或者其相反侧面中，形成用于反射导光板内的光的凹凸图形，从垂直于上述导光板的方向看，在上述导光板内的各位置上，导光板内的光行进方向大体上朝一个方向，在垂直于该光行进方向的平面内，形成有所述光出射面，以使将通过上述凹凸图形而反射并从所述光出射面射出的光的方向性为最大的方向形成垂直于所述光出射面和相反面的方向的角度，与由所述光出射面反射而从所述光出射面和相反面向观察者侧射出的光的方向性为最大的方向形成垂直于所述光出射面和相反面的方向的角度不同。
本发明第七方面是提供一种正面光学组件，具有：光源和导光板，该导光板封闭来自上述光源的光，并使所述的光扩大成平面状，从被照射物侧的光出射面射出后，由被照射物反射的光向观察者侧透射，其特征在于：从垂直于上述导光板的方向看，导光板内的行进方向大致地朝多个方向，在所述导光板的光出射面或其相反面上，在含有垂直于所述光出射面的方向的至少一个平面内形成用于使光从光出射面射出的凹凸图案，以使夹着垂直于所述光出射面方向的两侧上每个光强度形成极大值。
根据本发明的第一图像显示装置，由反射型图像显示面板和配置在其前面的正面光学组件组成，其特征在于：在包含与上述图像显示面板的画面垂直的方向的至少一个平面内，从上述正面光学组件射出的光产生的上述图像显示面板的图像的对比度在夹着与图像显示面板的画面垂直的方向的两侧各具有至少一个极小值。
在本发明的第一图像显示装置中，图像对比度通过夹住与图像显示面板的画面垂直的方向在其两侧具有至少一个极小值，因此，由图像显示面板和正面光学组件产生的噪声光集中在对比度为极小的区域内，在其部分正面(与图像显示装置的画面垂直的方向)中，噪声光变少，图像的对比度部分。这样，可提高通常在观看图像显示装置时的正面图像的对比度，提高画质。
在本发明第一图像显示装置的实施例中，从上述正面光学组件射出且由上述图像显示面板的表面反射的光的大部分是正反射光。在该实施例中，光在图像显示面板的表面上被正反射，因此，由图像显示面板的表面反射的光也在和正面光学组件的图像显示面板侧的表面上的反射光相同的方向上被反射。这样，图像显示面板的正面上的噪声光也从图像显示装置的正面向朝外的方向反射，使图像对比度降低。
以前，为了减少外光的反射光，在图像显示面板的表面上进行防眩处理，在施加这种防眩处理时，如本发明那样使光倾斜于正面光学组件射出的情况下，光在图像显示面板的表面上不会倾斜地进行菲涅耳反射，使噪声光在与画面垂直的方向上漫射的结果是对比度下降。这样，如本实施例，希望在图像显示面板的表面上不进行防眩处理，使光为正反射光。但是，在抑制外光产生的反射的情况下，最好在图像显示装置上形成不漫射的AR涂层。
在本发明的第一图像显示装置的另一个实施例中，通过上述正面光学组件后垂直入射到上述图像显示面板上的光的反射光方向性是在与该垂直方向的极大值不同的方向上具有极大值的方向；反射光方向性为极大值的上述方向与垂直于上述图像显示面板的方向之间形成的角度近似等于从上述正面光学组件的光反射面射出的光的出射光强度为极大值的方向与垂直于上述图像显示面板的方向之间形成的角度。这样，由外光引起的噪声光和由正面光学组件引起的噪声光在相同方向上射出，并且，图像在垂直于图像显示面板的方向上对比度为极大，因此，通过外光时和使用正面光学组件时都能得到良好的画质。
而且，图像显示面板的反射光方向性即漫射特性在垂直方向以外具有极大值，并且，如果该方向是和正面光学组件的出射光强度为极大值的方向大致相同的角度，则在垂直于画面的方向上图像亮度保持大的值。如果象这样组合到正面光学组件的反射光中并作出液晶显示面板的漫射特性，则可提高反射型图像显示装置的特性。作为其目标，正面光学组件的出射光强度的极大值方向彼此之间的角度如果为2θa，则希望图像显示面板的漫射特性的极大值间的角度2θL为θa～3θa。
本发明涉及的第二图像显示装置，由反射型图像显示面板和配置在其前面的正面光学组件组成，其特征在于：从垂直于上述正面光学组件的方向看，在上述正面光学组件内的各位置上正面光学组件内的光行进方向大致朝一个方向，在与光行进方向垂直的截面内通过正面光学组件的上述反射型图像显示面板的图像的对比度在垂直于正面光学组件的方向上最高，并在相对于垂直方向10°以上30°以下的范围内具有至少一个对比度的极小值。
本发明涉及的第二图像显示装置，在光行进方向的垂直截面内，中央的对比度高。即，对正面光学组件，上述反射型图像显示面板的图像的对比度在垂直于正面光学组件的方向上最高，因此，在图像显示装置的正面容易看到画质良好的图像。
为了不使图像乃至画质的对比度下降，希望噪声光都不向正面光学组件的表面侧(和图像显示面板相反的方向)射出。但是，通常，为了在以垂直于液晶显示装置的画面方向为中心的预定视野范围内看见画面，实际上，即使光漏向正面光学组件的表面侧时，也要考虑极力抑制在该范围内射出的噪声光，从正面光学组件表面射出的光的方向可以在该范围内。在本发明涉及的图像显示装置中，在相对于和正面光学组件垂直的方向10°以上30°以下的范围内具有至少一个对比度的极小值，因此，噪声光向该方向会聚，由于噪声光使正面图像的对比度下降。特别是，对比度最小的方向相对于垂直方向变成10°以下时，正面图像的对比度下降且画质下降(参考图7(b))。在对比度的极小值变成30°以上时，出射到正面的图像的光减少，因此，正面图像的对比度下降。这样，如果在相对于和正面光学组件垂直的方向10°以上30°以下的范围内具有至少一个对比度的极小值，则可获得良好的对比度。
本发明涉及的第三实施例的图像显示装置，由反射型图像显示面板和配置在其前面的正面光学组件组成，其特征在于：在上述正面光学组件的大致任意的位置，在垂直于连接相应位置和光源的方向的平面中，在相应位置上通过正面光学组件的上述反射型图像显示面板的图像的对比度在垂直于正面光学组件的方向上最高，并相对于垂直方向在10°以上30°以下的范围内具有至少一个对比度的极小值。
本发明涉及的第三图像显示装置，从光源方向看，中央的对比度高。即，对正面光学组件，上述反射型图像显示面板的图像的对比度在垂直于正面光学组件的方向上最高，在图像显示装置的正面容易看到画质良好的图像。在相对于和正面光学组件垂直的方向10°以上30°以下的范围内具有至少一个对比度的极小值，因此，噪声光向该方向会聚，难以由于噪声光而使正面图像的对比度下降。这里，在对比度最小的方向相对于垂直方向变成10°以下时，正面图像的对比度下降且画质下降。在对比度的极小值变成30°以上时，出射到正面的图像的光减少，因此，正面图像的对比度下降。这样，如果在相对于和正面光学组件垂直的方向10°以上30°以下的范围内具有至少一个对比度的极小值，则可获得良好的对比度。
本发明涉及的第一正面光学组件，具有光源和导光板，配置在反射型图像显示面板的前面，其特征在于：在包含垂直于上述导光板的光出射面的方向的至少一个平面内，从上述光源照射后从上述导光板的光出射面射出的光的出射光强度在夹住与导光板的光出射面垂直的方向的两侧各具有至少一个极大值。
本发明涉及的第一正面光学组件，从导光板的光超声波射出的光的出射光强度因夹住和导光板的光出射面垂直的方向在其两侧具有至少各一个极大值，因此，即使导光板内的光被导光板的被照射物侧的表面反射，也能减少向垂直于正面光学组件的方向射出的噪声光，在和反射型图像显示装置同时使用的情况下，可提高从正面看到的图像的对比度，得到良好的画质。
本发明涉及的第一正面光学组件的实施例，具有从上述导光板的光出射面射出的光的最大值的方向角比作为被照射物的图像显示装置的反射漫射角度小，因此，噪声光的出射方向相对于和正面光学组件垂直的方向为大角度且向正面的光减少，其结果是，可抑制正面对比度的下降。但是，噪声光的出射角度太接近垂直方向，对比度也下降。这样，希望垂直于导光板的光出射面的方向和从该光出射面射出的光的出射光强度为极大值的方向之间的角度在10°以上30°以下。
本发明涉及的第二正面光学组件，具有：光源、和封闭来自上述光源的光并使所述的光扩大成平面状向被照射物侧射出后由被照射物反射的光向观察者侧透射的导光板，其特征在于：从垂直于上述导光板的方向看，在上述导光板内的各位置上导光板内的光行进方向大体朝一个方向，在垂直于该光行进方向的平面内，向被照射物侧射出的光的方向性为最大值的方向相对于和导光板垂直的方向具有10°以上30°以下的角度。
本发明涉及的第二正面光学组件，例如用线状光源和点光源将在一个方向上一致的光导入导光板内，在涉及的正面光学组件中，在垂直于该光行进方向的平面内，向被照射物侧(例如，液晶显示面板侧)射出的光的方向性为最大值的方向相对于和导光板垂直的方向具有10°以上30°以下的角度，因此，在和反射型图像显示面板一起使用时，可得使正面图像的对比度变好。
本发明涉及的第二正面光学组件的实施例中，在导光板的光出射面或其相反侧面上，通过使导光板内的光反射或折射形成用于使光从光出射面射出的凹凸图形，从垂直于该光出射面的方向看，所述凹凸图形相对于与导光板内的光行进方向垂直的方向倾斜配置凹凸图形。这样，通过经凹凸图形反射，在一个方向上一致地导入导光板内的光相对于垂直方向具有向被照射物侧射出的光的方向性为最大值的方向相对于和导光板垂直的方向具有10°以上30°以下的角度。
本发明涉及第三正面光学组件，具有：光源、和封闭来自上述光源的光并使所述的光扩大成平面状向被照射物侧射出后由被照射物反射的光向观察者侧透射的导光板，其特征在于：从垂直于上述导光板的方向看，在上述导光板内的各位置上导光板内的光行进方向大体朝一个方向，在垂直于该光行进方向的平面内，向观察者侧射出的光的方向性为最大的方向与向被照射物侧射出的光的方向性为最大的方向不一致。
本发明涉及的第三正面光学组件，例如用光源和点光源将在一个方向上一致的光导入导光板内，向被观察者侧射出的光的方向性为最大的方向和向被照射物侧射出的光的方向性为最大的方向(以反向)不一致，因此，在照射被照射物并由被照射物反射后，在向被观察者侧射出的光(图像)的方向性为最大的方向上，向直接观察者侧射出且产生的噪声光难以射出，可使从方向性为最大的方向看到的图像对比度变好。
本发明涉及的第三正面光学组件的实施例，在上述导光板的光出射面或其相反的侧面中，通过反射或者折射导光板内的光，形成用于使光从光出射面射出的出射图形面和使光向观察者侧射出的噪声发生面，从垂直于该光出射面的方向看，上述出射图形面和噪声发生面相互倾斜。即，出射图形面通过其倾角向被照射物侧射出光，噪声发生面通过其倾角向观察者侧射出光。
本发明涉及的第四正面光学组件，具有：光源、和封闭来自上述光源的光并使所述的光扩大成平面状向被照射物侧射出后由被照射物反射的光向观察者侧透射的导光板，其特征在于：在上述导光板的光出射面或者其相反侧面中，形成用于反射导光板内的光的凹凸图形，从垂直于上述导光板的方向看，在上述导光板内的各位置上，导光板内的光行进方向大体上朝一个方向，在垂直于该光行进方向的平面内，透射通过上述凹凸图形反射的导光板的被照射物侧表面的光的方向性为最大的方向与被导光板的被照射物侧表面再次反射并向观察者侧射出的光的方向性为最大的方向不一致，并且，在垂直于上述光行进方向的平面内，通过凹凸图形向观察者侧射出的光的方向性为最大的方向与向被照射物侧射出的光的方向性为最大的方向不一致。
本发明涉及的第四正面光学组件，例如用光源和点光源将在一个方向上一致的光导入导光板内，向被观察者侧射出的光的方向性为最大的方向和向被照射物侧射出的光的方向性为最大的方向(以反向)不一致，因此，被通过凹凸图形反射的导光板的被照射物侧表面再次反射并向向观察者侧射出的噪声光照射被照射物并在被被照射物反射后，难以在向观察者侧射出的光(图像)的方向性为最大的方向上射出，可使在方向性为最大的方向上看到的图像的对比度变好。进一步，在垂直于光行进方向的平面内，通过凹凸图形被反射并向观察者侧射出的噪声光和向被照射物侧射出的光的方向性为最大的方向不一致(反向)，因此，在照射被照射物并被被照射物反射之后，难以在向观察者侧射出的光(图像)的方向性为最大的方向上射出，可使在方向性为最大的方向上看到的图像的对比度变好。
本发明涉及的第四正面光学组件的实施例中，在上述导光板的被照射物侧形成比导光板折射率低的层，在垂直于上述光行进方向的平面上看，导光板和上述低折射率层的边界面为平坦，而上述低折射率层和空气的边界面变成缓慢倾斜的凹凸。根据本实施例，在从正面光学组件射出后，被低折射率曾和空气的边界面反射并成为噪声光的光在垂直于光行进方向的平面内相对于和画面垂直的方向倾斜射出，因此，难以和图像的光重合，可提高正面图像的对比度。
本发明涉及的第五正面光学组件，具有：光源、和封闭来自上述光源的光并使所述的光扩大成平面状向被照射物侧射出后由被照射物反射的光向观察者侧透射的导光板，其特征在于：从垂直于上述导光板的方向看，导光板内的行进方向大致一致地朝多个方向。
本发明涉及的第五正面光学组件，由于导光板内的行进方向在多个方向上大致一致，通过将凹凸图形配置成相对于各光的行进方向倾斜，任意光经凹凸图形被反射后，被导光板的光出射面反射而变成噪声光的情况下，可以倾斜方向射出，可防止正面图像的对比度下降。
本发明涉及的第六正面光学组件，具有：光源、和封闭来自上述光源的光并使所述的光扩大成平面状向被照射物侧射出后由被照射物反射的光向观察者侧透射的导光板，其特征在于：在上述导光板外周面中至少一部分中设置光吸收装置。
在本发明涉及的第六正面光学组件中，由于在导光板外周面中至少一部分中设置光吸收装置，可防止到达导光板外周面的光源的光经导光板外周面反射后成为噪声光，可防止由于噪声光引起的图像对比度下降。
本发明涉及的第七正面光学组件，具有：光源、和封闭来自上述光源的光并使所述的光扩大成平面状向被照射物侧射出后由被照射物反射的光向观察者侧透射的导光板，其特征在于：在上述导光板外周面中的至少一部分中，设置使到达导光板外周面的光向导光板外部射出的装置。
本发明涉及的第七正面光学组件中，由于在上述导光板外周面中的至少一部分中设置使光向导光板外部射出的装置，可防止到达导光板外周面的光源的光经导光板外周面反射后成为噪声光，可防止由于噪声光引起的图像对比度下降。
本发明涉及的第八正面光学组件，具有：光源、和封闭来自上述光源的光并使所述的光扩大成平面状向被照射物侧射出后由被照射物反射的光向观察者侧透射的导光板，其特征在于：在上述导光板的光出射面或其相反侧面上，通过成形形成用于反射或折射导光板内的光的凹凸图形，将成形上述导光板时的浇口位置隔着形成上述凹凸图形的区域配置在与光源相反的侧上。
本发明涉及的第八正面光学组件中，由于通过在成形上述导光板时的浇口位置夹住形成上述凹凸图形的区域配置在和光源相反的侧上，在成形导光板时，从远离光源一侧向光源侧注入树脂。其结果是，在导光板的凹凸图形中，在靠近光源一侧产生的经凹凸图形反射的噪声光难以向观察者侧射出，可提高图像的对比度。
尽可能组合本发明以上说明的构成要素。
附图说明
图1是表示反射型液晶显示面板结构的概略剖面图；
图2是表示现有反射型液晶显示装置的立体图；
图3是表示在现有反射型液晶显示装置中使用的光源构成的分解立体图；
图4是表示在现有反射型液晶显示装置中使用的另一光源的立体图；
图5是表示在以上反射型液晶显示装置的正面光学组件中使用的导光板中的光的动作图；
图6(a)(b)示出了入射到导光板中的光的方向性，(c)(d)示出了从导光板里面射出的出射光的方向性；
图7(a)示出了通过由液晶显示面板的反射板使光漫射反射扩大视角的情况，(b)示出了在使光垂直入射到液晶显示面板中时的反射光的方向性；
图8(a)(b)示出了来自正面光学组件的光出射角度τ和光的方向性的关系；
图9通过本发明的一个实施例示出了反射型液晶显示装置的结构的分解立体图；
图10说明了在以上反射型液晶显示装置中使用的光源构造和光的工作情况；
图11表示向和光源33的前面(x方向)形成的角度为α的方向射出的光的强度分布图；
图12(a)示出了在入射到导光板内部之后的光在xy平面中的方向性，(b)示出了在yz平面上的方向性；
图13(a)是表示设在导光板上面的光学图形形状的立体图，(b)是说明使用该导光板的液晶显示装置的原理的图；
图14(a)(b)(c)是入射到光学图形的光的动作的概略图，分别表示在yz平面、zx平面、xy平面中的样子；
图15是表示液晶显示装置的特性图，(a)示出了经正面光学组件的光学图形反射并向着导光板的里面的光的出射光强度的角度分布，(b)示出了经导光板的里面反射并向着导光板表面的噪声光的光强度分布，(c)示出了了液晶显示面板的光漫射特性，(d)示出了从以正面光学组件照明的液晶显示面板射出的光的出射光强度分布，(e)示出了正面光学组件照明时的S/N比(画质的对比度)；
图16是表示透射将截面作成V沟状的光学图形的出射图形面后，由再反射面反射而成噪声光的样子的立体图；
图17(a)(b)表示入射到光学图形并从光学图形向导光板的表面侧射出的光的动作，是zy平面和xz平面中的说明图；
图18是方法说明图，说明了在具有和光入射端面平行设置的光学图形的正面光学组件中，经导光板的里面反射后从导光板的表面射出的噪声光相对直立在导光板中的垂线具有大角度的方法；
图19(a)(b)示出了图18的结构中，从正面光学组件射出的噪声光的方向的立体图和平面图；
图20(a)示出了了在图18所示的结构中，经正面光学组件的光学图形反射的导光板的里面反射后射向导光板表面的噪声光的zy平面中的光强度分布，(b)示出了其液晶显示面板的光漫射特性，(c)示出了从以正面光学组件照明的液晶显示面板射出的光的出射光强度分布；
图21(a)(b)是在本发明的正面光学组件中从正面光学组件射出的噪声光的方向的立体图和平面图；
图22(a)(b)(c)是光学图形的各种形态的说明图；
图23(a)(b)是光学图形的不同的截面形状；
图24是另一结构的光源构造的概略平面图；
图25是再一个结构的光源构造的一部分截断的立体图；
图26是再一个结构的光源构造的的概略平面图；
图27(a)是根据本发明另一个实施例的正面光学组件结构的平面图，(b)是扩大(a)的K部分示出的平面图；
图28是根据本发明再一个实施例的反射型液晶显示装置用的正面光学组件的平面图；
图29是上述正面光学组件中的光源部分的作用说明图；
图30(a)(b)是再图28的正面光学组件中，说明由光学图形的斜面反射的光的动作的立体图和平面图；
图31(a)是根据本发明的再一个实施例的正面光学组件的平面图，(b)是扩大(a)的M部分示出的平面图；
图32是设在上述正面光学组件中的光学图形的立体图；
图33(a)(b)(c)(d)是上述光学图形的正面图、背面图、侧面图和下面图；
图34(a)(b)是以上的作用说明图；
图35是图32所示的光学图形的变形例的立体图；
图36是图32所示的光学图形的另一个变形例的下面图；
图37(a)是本发明的再一个实施例的立体图，(b)是其光学图形的上部角面的形状；
图38(a)是本发明的再一个实施例的立体图，(b)是剖面图；
图39是图38所示的正面光学组件的作用说明图；
图40(a)(b)是本发明的再一个实施例的正面光学组件结构的立体图和远离光源侧的端面图；
图41(a)(b)是说明从和光源相反侧入射到光学图形中的光的动作的导光板剖面图和光学图形的平面图；
图42(a)示出了在成形导光板时的树脂注入方向，(b)示出了从靠近光源侧注入树脂后射出成形的导光板的光学图形的剖面图，(c)是从远离光源侧注入树脂后射出成形的导光板的光学图形的剖面图；
图43(a)(b)是用于说明一致光反射的另一个方法的导光板的正面图和剖面图。
具体实施方式
(第一实施例)
图9是根据本发明一个实施例的反射型液晶显示装置41的结构的分解立体图。该液晶显示装置41在反射型液晶显示面板42的前面侧上配置正面光学组件31。反射型液晶显示面板42是将液晶层45夹在表面和里面的玻璃衬底43、44之间，在里面侧的玻璃衬底44的前面设置光漫射用的反射板46。正面光学组件31由导光板32、光源33和棱镜板34构成。
光源33，将点光源变换成线状光源并射出光，由发光二极管等发光元件35、作成楔状的光导管36、正反射板37构成。发光元件35和光导管36的端面对向配置，正反射板37和光导管36的背面对向配置。
但是，如图10所示，在该光源33中，光L1从发光元件35射出，从发光元件35射出的光L1从光导管36的端面进入光导管36内，在光导管36的前面和背面之间反复进行全反射并进入光导管36的前端侧。从光导管36的背面漏向外部的光L1经正反射板37正反射、再次回到光导管36内部。这样，在光导管36内部传播光L1时，由光导管36的背面反射、入射到光导管36的前面中的光L1的入射角逐渐变小，入射到光导管36的前面中的光L1的入射角小于全反射的临界角时，到达光导管36的前面的光L1从光导管36的前面射出。其结果是，如图10所示，光L1从光导管36的大致整个前面大致均匀地向相对于光导管36的前面成角度α的方向倾斜地射出。
图11是和光源33的前面(或者光导管36的前面)所成角度为α时，表示向α(0＜α＜180°)方向射出的光的强度分布图。从图11可见，从光源33射出的光具有30°以内的窄方向性，显然，相对于光导管36的前面向大致α＝10°～40°的方向射出。
该光源33通过将棱镜板34夹在中间配置成和导光板32的端面(光入射端面38)对向，光导管36的前面和棱镜板34和导光板32的光入射端面38平行。
棱镜板34使作成截面三角形状的棱镜的图形沿光源33的纵向反复配设，通过各图形的棱镜作用使通过的光线偏向。但是，具有窄方向性并从光源33的前面射出的光L1在通过棱镜板34时受到折射作用，如图10所示，向相对于棱镜板34大致垂直的方向射出，从光入射端面38入射到导光板32内。因此，如图12(a)所示，从光入射端面38入射到导光板32内部之后的光L1在导光板32的宽度方向(图12的x轴方向)上具有窄方向性，如图12(b)所示，在导光板32的厚度方向(图12的z轴方向)上具有比它还宽的方向性。
导光板32由聚碳酸脂树脂和异丁烯树脂等因透明而折射率高的树脂形成，在其表面(观察者侧的表面)上，形成多个将一对截面V沟状的光学图形39并列成八字状的光学图形39对。图13(a)示出了设置在导光板32上面的光学图形39的形状的立体图。如图14(a)所示，光学图形39作成V沟状截面，远离光源33侧的斜面(以下称为再入射面)51b的倾斜角大，靠近光源33侧的斜面(以下称为出射图形面)51a的倾斜角小。在平面视图中，各光学图形39相对于光入射端面38仅倾斜β，相邻光学图形39彼此之间向相反方向倾斜并作为整体成为非八字形的之字形。图光学图形39最好如图13(a)那样连续，但象图9那样不连续地跳跃设置也无妨碍。
但是，从光源33入射到导光板32中的光L1在到达截面为V沟状的光学图形39的出射图形面51a时，如图14(a)(b)(c)所示，入射到出射图形面51a中的光L1通过该出射图形面51a被全反射并射向导光板32的里面侧。射向导光板32的里面侧的光L2透射导光板32的里面时，入射到反射型液晶显示面板42中，照明反射型液晶显示面板42。与此相对，通过光学图形39的出射图形面51a被反射并射向导光板32的里面侧的光在导光板32的里面被反射时，反射的光L3从导光板32的表面射出成为噪声光。
但是，从y轴方向看在导光板32的里面反射的噪声光L3时，从导光板32的表面射出的噪声光L3的方向和现有导光板32相比明显倾斜。目前，由光学图形39反射后的光的动作如图14(a)(b)(c)所示。图14(a)示出了从侧面看到的导光板32的yz平面的状态，图14(b)示出了从和光入射端面38垂直的方向看的zx平面的状态，图14(c)示出了从表面侧看到的导光板32的状态。光L1在被光学图形39的出射图形面51a反射后，在从y轴方向看由导光板32的里面反射并从表面射出的噪声光L3时，光学图形39倾斜成八字状，因此，如图14(a)(b)(c)所示，被光学图形39的出射图形面51a反射的光相对于直立在导光板32里面的垂线成γ角向斜下方反射。其结果是，由导光板32的里面反射的光仅倾斜γ，从导光板32的表面射出的噪声光L3从垂直于画面的方向仅倾斜γ。
图15示出了上述液晶显示装置的特性。图15(a)示出了通过正面光学组件31的光学图形39被反射并射向导光板32里面的光的出射光强度的角度分布图。图15(b)～(e)分别是和图15(a)的出射光强度分布特性对应的特性，图15(b)示出了通过导光板32的里面被反射并射向导光板32表面的噪声光L3的光强度分布，图15(c)示出了液晶显示面板42的光漫射特性，图15(d)示出了从在正面光学组件31中被照明的液晶显示面板42射出的光L2的出射光强度分布。而且，图15(e)是正面光学组件31照明时的S/N比(图像的对比度)，是在由液晶显示面板42反射后，向前面侧射出的图像的光L2与由导光板32的里面反射并向前面侧射出的噪声光L3的比。
液晶显示装置41的正面光学组件31照明时(非外光)的对比度由来自反射型液晶显示面板42的反射光(图像)和由导光板32里面反射的反射光的S/N比决定，但对于由导光板32的里面反射并从那里射出的噪声光L3的特性(图15(b))容易受到由光学图形39反射的光的出射光强度角度分布的影响，由液晶显示面板42反射的图像(图15(d))难以受到从导光板32的里面射出的光L2的出射光强度角度分布的影响，由于液晶显示面板42的漫射特性，即使其漫射有些变化也不会太改变特性。其结果是，通过由于用配置成八字状的光学图形39而使从光的行进方向(y轴方向)看被光学图形39反射的光的方向倾斜弯曲，如图15(a)～(e)所示，在相对于导光板32的表面降低在垂直方向上射出的光的强度时，可提高垂直方向的S/N比。
具体地说，通过正面光学组件31照明液晶显示面板42时，照明液晶显示面板42的照明光通过由液晶显示面板42的反射板46漫射反射，透射导光板32后，向垂直于液晶显示装置41的画面的方向强烈射出。即，如图13(b)所示，生成图像的光L6向包含垂直于画面的方向的大致预定的范围(最好，在夹住垂直于画面的方向的±10°～±30°的范围)射出，在该范围内，容易识别图像。另一方面，从光的行进方向(y轴方向)看时，由正面光学组件31的光学图形39反射的光L2向左右斜向反射，因此，在导光板32的里面被反射的噪声光L3向左右斜向反射。但是，在从上述光的行进方向看导光板32内的光L1时，其漫射具有很窄的方向性。因此，通过适当设置光学图形39的配置，该噪声光L3即使从导光板32的表面射出在图像射出的角度范围内也不重合。其结果是，在包含垂直于正面光学组件31的画面的方向的某个程度的区域内，可看见不含噪声光L3的图像(光L6)，可看见S/N大且对比度好的优质图像。与此相对，在看见图像的适当范围以外的方向上生成图像的光L6到达得少，相反，噪声光L3集中，因此，S/N非常小，非常不清楚。
从正面光学组件31射出的光的倾斜度变大，如图15(a)所示的光的最大值间隔(角度)2θa比图15(c)所示的液晶显示面板的漫射角度2θb大时，光几乎在液晶显示装置的正面(垂直于画面的方向)上行进。这样，如图15(a)(c)，希望具有从导光板32的光出射面射出的光的最大值方向的角度(正面光学组件出射光最大值方向的倾角)比作为被照射物的图像显示装置的反射漫射角度小。因此，在从导光板32的光出射面射出的光的出射光最大值方向的倾角过小时，对比度低的区域过于接近垂直于画面的方向，对比度高的范围2θa变窄。因此，正面光学组件的出射光最大值方向的倾角θa在不在10°以上时难以看见图像，希望完全在15°以上25°以下的程度，至少在10°以上30°以下的程度。
考虑从光学图形39漏向直接表面侧的的噪声光L4。图16表示是入射到光学图形39上并从光学图形39向导光板32的表面53a侧射出的光的动作的立体图，图17(a)(b)是表示从和导光板32的zy平面平行的侧面看的图和从与导光板32的xz平面平行的面看的图。如图16和图17(a)(b)所示，透射截面为V沟状的光学图形39的出射图形面51a的光从和光源相反的侧的再入射面51b入射到再一导光板32中，但不从再入射面51b入射到导光板32、由再入射面51b反射时，变成向导光板32的表面53a射出的噪声光L4。在这种情况下，光学图形39相对于x轴方向仅倾斜β，因此，在经再反射面51b被反射时，从y轴方向看时，噪声光L4向从z轴方向倾斜的方向射出。
如上所述，看液晶显示装置41的范围在以垂直于画面的方向为中心±10°～±30°左右，因此，经导光板32的里面53b反射的噪声光和经光学图形39的再入射面51b反射的噪声光入射到该范围内时，使图像与光源的光混合并使图像的对比度大大降低。
与此相对，在本发明的正面光学组件31中，经导光板32的光学图形的再反射面51b反射的噪声光L4通过夹住z轴方向向其两侧倾斜射出，但是，其倾角由光学图形39的配置角度β决定，因此，如果决定光学图形39的配置角度β为射出的噪声光L4的倾角在30°以上，则可避免由噪声光造成的图像的对比度下降。这样，根据使用本发明的正面光学组件31的液晶显示装置41，可得到对比度高的画质。
此外，即使具有和光入射端面38平行设置的(β＝0)的光学图形48的现有正面光学组件，如图18所示，通过浅化光学图形48并减小出射图形面的倾角，可使由导光板47的里面反射并从导光板47表面射出的噪声光L5相对于直立在导光板47上的垂线具有大角度。图19(a)(b)是从这种正面光学组件射出的噪声光L5的方向的立体图和平面图。图20(a)示出了由这种正面光学组件的光学图形48反射的导光板47的里面反射并射向导光板47表面的噪声光L5的yz平面中的光强度分布，图20(b)示出了从在正面光学组件中被照明的液晶显示面板的光漫射特性，图20(c)示出了从在正面光学组件中被照明的液晶显示面板的光的出射光强度分布。
在这种情况下，如图19和图20(a)所示，大部分光通过光学图形48相对于z轴方向大大倾斜地被反射，因此，如图20(c)所示，垂直于画面的方向(z轴方向)的亮度变得非常小，同时，光几乎向光源侧(在yz平面内光源侧的区域)射出，存在看见图像的范围(视野角)变窄的缺点。
通过这种结构，如图20(a)所示，因光的最大值不只是一个位置，而使通过正面光学组件反射后射出的范围窄。进一步，在光的最大值是1个位置的情况下，通过液晶显示面板反射的光的强度在垂直于正面光学组件的方向上急剧变化，难以看到图像。
对此，在本发明的正面光学组件31的情况下，如图21(a)(b)所示，由导光板32的光学图形39反射的光从z轴方向看向x轴方向移动，因此，噪声光L3作为全体看见时变成靠近z方向的光，从垂直于画面的方向容易看见，视野角比较宽。
如果本发明的正面光学组件这样的光的最大值处于多个位置，则希望光的反射范围变大。进一步，由液晶显示面板反射的光的强度也缓慢变化，因此容易看见画面。
在本发明的液晶显示装置41中，如果光在液晶显示面板42的表面上正反射，则在从正面光学组件31射出后，由液晶显示面板42的正面反射并变成噪声光的光也向视野角外射出，因此可能会使图像的对比度下降。
光学图形39的平面形状如果是反射光L1的斜面相对于非光入射端面38且x轴方向倾斜，则可如图22(a)那样离散且随机配置作成直线状的光学图形39可，可如图22(b)那样离散且规则地配置作成直线状的光学图形39，可如图22(c)那样配置作成三角形状的光学图形39。如图23(a)所示，光学图形39的截面形状可以在整个导光板32的光出射面53a中设置的三角波状截面，可如图23(b)所示，在导光板32的里面设置的矩形截面。在图23(a)的截面三角波状的图形中，由于导光板32的下面的反射引起对比度下降，但是，通过使该光从z轴方向向x轴方向倾斜可提高画面垂直方向上的对比度。在图23(b)的截面矩形状的光学图形39中，在导光板32成形时在光学图形39的基部生成带圆形的曲线部，在该曲线部中，由于光反射，存在对比度下降的担心，但在这种情况下，通过使光学图形39相对于x轴方向倾斜，可抑制对比度的下降。此外，光学图形39如果远离光源且密分布，则可使画面的亮度均匀。
从以上说明可见，如果从光源33向导光板32导入的光大致朝垂直于光入射端面38的方向上，则通过使来自垂直于该方向的面的光学图形39倾斜，可提高对比度。因此，作为光源33，最好可射出平行化的光。例如，如图24所示，通过将从发光元件35射出的光L1作成非球面状并由放射面状的反射板52反射使光平行化。图25所示的是以用柱面透镜54使发光元件35的光平行化。图26是将发光元件35多个并列以便可通过密封树脂的透镜作用射出平行光。
第二实施例
图27(a)是根据本发明另一个实施例的正面光学组件结构的平面图。在该正面光学组件61中，在导光板32的光出射面的区域外，在角部的1个位置上埋入比较小的光源33(所谓点光源)，在和光出射面对向的表面区域中，作成V沟状的光学图形39复数且多个设置。光学图形39以光源33为中心配置在圆周上，且如图27(b)所示，每个光学图形39以光源33为中心相对于圆周具有倾角β。因此光学图形39配置成离光源33越远光学图形39的图形密度越大。
和反射型液晶显示面板42一起使用这种正面光学组件61的情况对于由反射型液晶显示面板42反射的图像向垂直于画面的方向射出的情况，由光学图形39反射的光向与半径方向r垂直的方向倾斜反射，因此，由导光板32里面反射的噪声光从导光板32倾斜射出，成为视野外的光。其结果是，和第一实施例同样，可实现高对比度。
根据该正面光学组件61，光以光源33为中心仅向半径方向一直扩大，导光板32的各个位置上的光的方向性极高，如第一实施例中说明的正面光学组件那样，和将点光源变换成一部分线光源的方式相比可逐段不同地提高对比度。
第三实施例
图28是根据本发明另一个实施例的反射型液晶显示装置用的正面光学组件62的结构的平面图。在该正面光学组件62中，通过在经光导管36将从发光元件35射出的光变成线状光源的光源33前配置棱镜板34，将在y轴方向上大致一致的平行光入射到导光板32的光入射端面38。另一方面，在导光板32的光入射端面38中，设置有棱镜板34的图形周期的2倍周期的棱镜图形64。在导光板32的上面，配置几个乃至多个和x轴方向平行的光学图形63。
但是，在该正面光学组件62中，从棱镜板34射出的平行光L1在入射到64上时，如图29所示，通过64的斜面的倾角向不同的方向折射后进入导光板32内。因此，从其表面侧看导光板32时，在导光板32内和2方向一致的窄方向性的光L1行进。如图30(a)(b)所示，这些光L1由光学图形63的斜面(出射图形面51a)反射时，其反射光射向导光板32的里面(光出射面)，但该光L1也以比较大地向外偏离z轴方向的倾斜方向反射。因此，即使该光L2由导光板32的里面反射并成为噪声光，从z轴方向向大大倾斜的视野角外射出，难以使图像的对比度下降。同样地，透射导光板32的出射图形面51a并由再入射面51b反射成为噪声光L5的情况下，较大地偏离z轴方向朝视野角外射出，难以使图像的对比度下降。这样，在该实施例中，可得到和第一实施例的情况相同的作用效果。
第四实施例
图31(a)示出了根据本发明另一个实施例的正面光学组件的平面图。该正面光学组件71和根据第二实施例的正面光学组件(参照图27)相同，在导光板32的角部的1个位置上埋入比较小的光源33，在导光板32的表面上，以光源33为中心在圆周上凹设光学图形72，各光学图形72配置成向着其位置和光源33连接的方向(以光源33为中心的半径方向)。
图32是根据该实施例的光学图形72的形状的立体图，图33(a)(b)(c)(d)是光学图形72的正面图、背面图、侧面图和下面图。该光学图形72将出射图形面51a和再入射面51b所夹的V沟状的光学图形为基础，从V沟状的光学图形72的两端面73下端向光学图形72的底面74中央缓慢倾斜。这样，从正面看该光学图形72时，成为使象棋的车上下反转的形状，鸟嘴状的噪声发生面75从该再入射面51b的上部向后方延伸。因此，光学图形72的底面74和噪声发生面75相对导光板32的表面向两侧倾斜。
根据这种形状的光学图形72，如图34(a)所示，入射到反射图形面51a中的光L11由反射图形面51a反射并向导光板32的里面侧大致垂直地反射，透过里面大致垂直地入射到液晶显示面板中。透过反射图形面51a的光L14从再入射面51b再入射到导光板32内，因此，光损失减少，光利用率提高。
与此相对，再入射面51b和底面74之间的角落以及再入射面51b的上部的角在模具加工时和成形时带塌边且圆形，因此，光L12和L13入射到这里时，露相导光板32的表面侧，存在使图像的对比度下降的担心。
但是，如图34(a)(b)所示，根据该光学图形72，入射到光学图形72的底面74中的光L12通过底面74斜向(向x轴方向倾斜)射出，因此，即使变成噪声光也不进入视野角内，不使正面图像的对比度下降。入射到再入射面51b上部的光也通过噪声发生面75斜向(向x轴方向倾斜)射出，因此，即使变成噪声光也不进入视野角内，不使正面图像的对比度下降。
在这种情况下，由发射图形面51a反射后，经导光板32的里面反射的光是不倾斜地几乎垂直地被反射的噪声光，入射到液晶显示面板中的光也变成垂直光，因此，亮度变高。
如图35所示，上述光学图形72即使不连续也无妨碍。这时，如图36所示，反射图形面51a和再入射面51b即使是弯曲的曲面也不妨碍。
第四实施例
图37(a)是根据本发明另一个实施例的正面光学组件的导光板32的下面的形状的立体图，图37(b)示出了设在导光板32的下面的光学图形81的上部角面形状图。在该实施例中，在导光板32的下面设置矩形截面的光学图形81，光学图形81的上部角面82在光学图形81的纵向上倾斜，一对作成三角形状的光学图形81成为V沟状。因此，由该上部角面82反射的光L15也向斜横向反射，可防止图像对比度的下降。
第五实施例
图38(a)(b)是根据本发明的另一个实施例的正面光学组件的斜视图和剖面图。在该正面光学组件83中，在导光板32的一个位置上设置小光源33(点光源)，光从点光源放射状地射出。因此，在从垂直于导光板32的方向看时，到达光学图形39所设各点的光在一个方向上一致。作成V沟状的各光学图形39配置成和连接该点和光源33的方向(以光源33为中心的半径方向)垂直。在导光板32的里面，形成比导光板32的折射率n0(例如1.59)小的折射率n1(例如1.40)的低折射率透明树脂层84。如图39所示，在与设置光学图形39的位置和光源33连接的方向垂直的截面中，导光板32的里面和透明树脂层84的界面平坦，透明树脂层84的下面(即，透明树脂层84和空气的界面)，形成为非屋脊状的比较浅的V沟状，透明树脂层84的图形倾斜角ε例如为7°左右。
但是，从光源33射出的光不进入透明树脂层84内，在导光板32的表面和里面之间反复进行全反射，达到光学图形39。在光到达光学图形39时，该光通过被光学图形39的斜面(发射图形51a)被反射，如图38(b)所示，相对于导光板32几乎垂直地向里面侧射出。这时，透过透明树脂层84的光折射(例如改变5°左右方向)后入射到液晶显示面板中。另一方面，如图39所示，因为透明树脂层84的下面是倾斜的，经透明树脂层84的下面反射的光相对于垂直于导光板32的方向斜向(例如向从垂线倾斜20°的方向)射出。这样，由透明树脂层84的下面反射的光L3不到达导光板32的垂直方向，不存在由于噪声光L3造成正面图像对比度下降的担心。
这里，在考虑导光板32的折射率n0和透明树脂层84折射率n1时，导光板32的折射率n0和透明树脂层84的折射率n1之差越大(n0＞n1)，在导光板32中导光的光量增加越多，但折射率比1.4小的树脂存在粘合力弱的倾向。对此，在导光板32的光源附近部分使导光板32的表面倾斜，通过增加光学图形形成区域中的导光板32的厚度、改善导光板中的厚度方向的方向性，可提高导光板32中导光的光的比例。
这种情况下，导光板32和透明树脂层84的折射率差小，因此，光不是在导光板32的里面和透明树脂层84之间的界面上被反射并向垂直于导光板32的方向反射，不存在由于经导光板32的里面被反射的噪声光而担心图像对比度下降的情况。
第六实施例
图40(a)(b)示出了根据本发明另一个实施例的正面光学组件结构的立体图和远离光源侧的端面图。在该正面光学组件91中，在导光板32的表面上形成光学图形39的有效区域93的外侧设置图形区域92，在有效区域93和图形区域92的外侧区域中设置光源33。对应有效区域93和液晶显示面板的图像区域，有需要射出均匀光的某个范围。
在一般的正面光学组件中，如图41(a)所示，截面V沟状的光学图形39在靠近光源的侧是缓斜面(反射图形面)51a，在远离光源的侧构成陡斜面(再入射面)51b。因此，从光源侧入射的光L11经斜面51a反射后射向导光板32的里面侧。与此相对，当光L21从和光源33相反的侧入射到光学图形39中时，如图41(a)所示，通过斜面51b的光L21经51a反射并向观察者侧射出，使图像的对比度下降。在光学图形配置成八字状时，例如通过由导光板32的侧面反射从本来的光行进方向仅稍微移动，如图41(b)的光L21a所示，光由光学图形39反射并向垂直于导光板32的上方射出。
从和该光源33相反的侧入射到光学图形39中的光从光源33射出，在导光板32内传播并到达导光板32的外周面，在导光板32外周的非光学图形39区域(导光板32的外周面和未形成光学图形39的有效区域外的区域)中被反射并返回光源33侧。因此，在该实施例的正面光学组件91中，导光板32的外周面中，除去位于光源33侧的端面，在两侧面和远离光源33侧的端面上涂黑色涂料94，以便不吸收到达导光板32的外周面向光源侧反射的光。在导光板32表面的有效区域93的外侧区域内密布光学图形39形成图形区域92，通过使到达图形区域92的光经图形区域92的光学图形39向导光板32的里面射出，使光不向光源侧反射。该出射光向有效区域93外射出，因此，不使图像的对比度下降。
因光也被在导光板32成形时注入针轨迹95反射，因此，最好如图40(a)所示，不使注射针的轨迹95隔着成光学图形39的区域，注入针轨迹95设置在和光源33相对侧上，而最好设置在光几乎不到达的地方例如光源侧的角部和光源附近的边缘上。
导光板32射出成形时的浇口进入光源33侧，从如图42(a)所示的FL1光源侧注入树脂时，远离图42(b)的光源33侧的斜面51b具有塌边且倒圆。这样，斜面51b带圆形，到达该光学图形39的光L31经斜面51b被反射并容易向导光板32的表面侧射出。另一方面，导光板32射出成形时的浇口在与光源33相反的侧，和如图42(a)所示的FL2这样的光源33相反的侧注入树脂，图42(c)这样的光源33侧的斜面51a带塌边且倒圆，但远离光源33侧的斜面51b形成陡的角度。这样，在斜面51a带倒圆时，到达光学图形39的光L32的一部分容易斜向射出，虽然亮度稍微下降，但可抑制对比度的下降。
因此，在该正面光学组件91中，通过夹住形成光学图形39的区域，将浇口位于和光源33相反侧的端面上，如图40(a)所示，96可在远离光源33侧的端面上。
在图40的实施例中，为了抑制光的反射，在导光板32的外周面上涂黑色涂料94，但也可用别的办法。即，如图43(a)(b)所示，在导光板32的外周部分作成坡度，当光源33的光L32到达导光板32的边缘时，光L32经该喇叭口部分97被反射后向导光板32的外部射出，不返回光源侧。不用说，可在该喇叭口部分97的表面涂黑色。如在导光板32的外周面和喇叭口部分上进行皱褶加工使光的吸收、出射变大，这种情况更好。
发明效果
根据本发明的图像显示装置，经正面光学组件的表面等反射而生成的噪声光可向斜向射出，因此，噪声光难以向图像的射出方向射出，可提高图像的对比度，可得到良好的画面。
为了不使图像乃至画面的对比度下降，而最好不使噪声光多次向前面光学组件的表面侧(与液晶显示面板2相反方向)。而且因通常是在与液晶显示装置的画面垂直的方向为中心±10°～±20°范围内看画面的，所以实际上，在前面光学组件的表面侧漏孔的场合，也能尽量抑制出射在该范围内的噪声光，也可以考虑使从前面光学组件的表面出射光的方向的该范围之外。

Claims (4)

1.一种正面光学组件，其具有光源和导光板，该导光板将从上述光源入射的光进行导光并出射，其特征在于：从上述光源入射到上述导光板的光的行进方向自平面看与光入射端面大致垂直的方向一致，在所述导光板的光出射面的相反面上，具有使在导光板内进行导光的光反射并导向光出射面的出射图案面的多个光学图案形成凹状，所述光学图案自与所述出射图案面的长度方向垂直的截面看形成V沟状，自平面看所述多个光学图案各自相对于所述光入射端面倾斜并配置成倾斜的方向交替相反的八字型，所述出射图案面反射的光相对于所述光出射面倾斜地入射。
2.根据权利要求1所述的正面光学组件，其特征在于：所述多个光学图案每两个相连，形成八字型。
3.根据权利要求1所述的正面光学组件，其特征在于：所述多个光学图案连续相连，形成之字型。
4.一种图像显示装置，其具有如权利要求1～3任意一项所述的正面光学组件和反射型图像显示面板构成，其特征在于，所述出射图案面反射的光中所述光出射面反射的光的强度成极大值的方向与所述液晶显示面板的图像出射的角度的范围不重合。
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