CN1275081C - 照明装置和液晶显示装置 - Google Patents

照明装置和液晶显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1275081C
CN1275081C CNB031472958A CN03147295A CN1275081C CN 1275081 C CN1275081 C CN 1275081C CN B031472958 A CNB031472958 A CN B031472958A CN 03147295 A CN03147295 A CN 03147295A CN 1275081 C CN1275081 C CN 1275081C
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
guide plate
emitting component
light guide
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB031472958A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1475846A (zh
Inventor
杉浦琢郎
山下龙麿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Publication of CN1475846A publication Critical patent/CN1475846A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1275081C publication Critical patent/CN1275081C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133616Front illuminating devices

Abstract

本发明提供一种照明装置和液晶显示装置。是出射光的均一性优良、且可以均一地而且明亮地照明大面积的低功耗的照明装置。该前光源(照明装置)把沿着导光板(12)的入光面(12a)的方向的中间导光体(13)的长度形成为比沿着入光面(12a)的方向的长度向发光元件(15)一侧延长,与上述入光面(12a)相向的中间导光体(13)的侧端面被当作用来向导光板(12)出射向导光板(12)出射发光元件(15)的光的出射面,把与该出射面(13k)相反一侧的外侧面(13j)当作用来反射在该中间导光体(13)的内部传播的光的反射面,在中间导光体的外侧面(13j)上,设置已形成了多个剖面楔子状的沟(13b)的棱镜面(13a),和在棱镜面(13a)的表面上形成的反射膜(17),棱镜面(13a)被设置为与中间导光体(13)的上述发光元件一侧的端面(13g)离开一个间隔。

Description

照明装置和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及照明装置和液晶显示装置,特别是涉及即便是用1灯光源也可以提高出射光量的分布的均一性的照明装置以及使用它的液晶显示装置的构成。
背景技术
以往,反射式液晶显示装置的前光源,可以使用由光源、中间导光体、导光板和把一体保持它们的内面变成为反射性的壳体等构成的单元。
图13A的立体图示出了现有的液晶显示装置,图13B是从观察一侧看在图13A中所示的液晶显示装置中所具备的前光源时的俯视图。示于这些图中的液晶显示装置,由液晶显示单元120、配置在该液晶显示单元120的前面一侧上的前光源110构成。液晶显示单元120,虽然细节未予图示,但是,被作成为反射从其前面一侧入射进来的光进行显示的反射式的液晶显示单元,在彼此相向地配置的上基板121和下基板122之间挟持有液晶层123,并采用对该液晶层的取向状态进行控制的办法,使光的透过状态变化以进行显示。
前光源110的构成为具备平板状的导光板112、配设在该导光板112的侧端面(入光面)112a上的棒状的中间导光体113、由配设在该中间导光体113的一个端面(图示左侧端面)113g上的白色LED(发光二极管)等的点光源构成的发光元件115。导光板112的上表面一侧被制作成彼此平行地俯视为条带状地形成了剖视图为楔子状的多个棱镜沟114的反射面112c,下表面则被制作成出射用来照明液晶显示单元120的照明光的出射面112b。各个棱镜沟114用平缓斜面部分114a和陡急斜面部分114b形成。平缓斜面部分114a的倾斜角作成为5度以上35度以下的范围的恒定值,陡急斜面部分114b的倾斜角作成为在比平缓斜面部分114a还陡急的倾斜角内是恒定值。棱镜沟114的步距在反射面112c的面内定为是恒定的。此外,棱镜沟114的深度也被形成为在反射面112c的面内是恒定的。中间导光体113的外侧面113a的长度和导光板112的入光面112a的长度被作成为同一长度,中间导光体113的端面113g和导光板112的发光元件115一侧的边端面112g则被作成为一个面。在中间导光体113的外侧面(与导光板112一侧相反的一侧)113a上,沿着外侧面113a的长度方向(从发光元件115的一侧的端面113g一侧朝向它的相反的一侧的端面113h),形成有棱镜面113f,结果变成为可以反射在中间导光体113内部进行传播的光以使其传播方向变化。
因此,在图13所示的前光源110中,采用把从发光元件115出射的光通过中间导光体113的端面导往导光体113内部,借助于棱镜面113f使其传播方向变化,从导光板112的侧端面112a被导往导光板112内,并用已形成了棱镜沟的导光板112的上表面的反射面(内面)一侧反射该光的办法,改变光的传播方向,结果变成为从导光板112出射面(上表面)朝向液晶显示单元120进行照射。
发明内容
(发明要解决的课题)
在便携式信息终端(个人数字助理)或便携游戏机等的便携电子设备中,由于电池驱动时间对其使用情况有很大影响,故在用做它们的显示部分的液晶显示装置中,以前光源的低功耗化为目的,如图13所示的前光源110那样,人们一直使用仅仅具备1灯的发光元件115的1灯型的前光源。就是说,企图借助于发光元件的省略,来实现低功耗化。此外,伴随着便携电子设备的小型化,人们还要求把前光源110的板厚薄型化到1mm左右以下。
但是,在这样的1灯型的前光源的情况下,要用薄型的导光板和1灯的发光元件的组合均一且明亮地对具有对角几个英寸以上的宽阔的面积的显示区域进行照明几乎是不可能的。即,在图13所示的前光源110中,在作成为在单侧设置发光元件115的构成的情况下,虽然为了向导光板均一地导入来自该发光元件115的光,首先,必须借助于中间导光体113在导光板112的侧端面长度方向上使入射光均一化,但是,由于借助于该中间导光体113使向导光板112入射的入射光均一化本身是困难的,故要在出射面112b的整个面上得到均一的出射光是困难的,无辉度不均匀地均一地照射液晶显示单元120的显示区域是困难的,而且,有时候还会降低显示的观看性。为此,在特别显著的情况下,在导光板112的发光元件115一侧的边端面112g附近就会产生图13B所示的那样的平面视图为长方形的暗的部分128,因而常常会产生出射光的波动的问题,使得液晶显示装置的观看性降低。
另外,在中间导光体113的另一方的端面113h(图示右侧)上也设置有发光元件的2灯型的前光源的情况下,虽然因借助于从端面113g一侧的发光元件出射的光补偿导光板112的左侧端面112g附近的光量而变得明亮起来,但是与1灯型比,功耗增大。
如上所述,尽管对把1灯的发光元件用做光源的前光源的要求日益高涨,但是本身是薄型,同时可以均一地且明亮地照明大的面积的前光源却尚未实现。
本发明就是为解决上述的课题而发明的,目的之一在于提供可以均一地且明亮地照明大面积的低功耗的照明装置。
此外,本发明的另一个目的在于提供出射光的均一性优良,可以均一地而且明亮地照明大面积的低功耗的照明装置。
此外,本发明的另一个目的在于提供具备上述照明装置,高辉度且显示品质优良的液晶显示装置。
(解决课题的手段)
为了实现上述目的,本发明人锐意研究和探讨的结果,得知:在现有的照明装置中之所以会产生上述那样的问题,是因为从发光元件出射后向中间导光体入射的光,越是接近于直线前进方向(中间导光体的长度方向)的光(直线前进入射光)光量越强(越多),越是偏离开直线前进方向的光(斜向入射光)光量越弱(越少),而且,由于该斜向入射光处于发光元件附近,故即便是该斜向入射光在中间导光体的外侧面的反射面处反射后向导光板入射,由于光量弱,故在导光板的发光元件一侧附近也会产生暗的部分。
此外,本发明人进一步锐意研究和探讨的结果,发现:采用作成为对于发光元件附近的光量弱的斜向入射光来说,可以减小向导光板的入射,对于光量强的直线前进出射光来说则可以增多向导光板入射的构成的办法,就可以解决上述课题。
就是说,为了实现上述目的,本发明采用以下的构成。
本发明的照明装置,是具备导光板、沿着该导光板的一侧端面配设的中间导光体、配设在该中间导光体的长度方向的端面上的发光元件,上述导光板把要导入光的侧端面当作入光面,通过上述中间导光体从上述导光板的入光面向导光板内部导入从上述发光元件出射的光,从上述导光板的一面侧出射在上述导光板内部传播的光的照明装置,
其特征在于:沿着上述导光板的入光面的方向,中间导光体向上述发光元件一侧延长,且中间导光体的长度形成为比所述导光板沿该方向的长度要长,把与上述导光板的一侧端面相向的上述中间导光体的侧端面,当作用来向导光板出射上述发光元件的光的出射面,把与该出射面相反一侧的外侧面当作用来反射在该中间导光体的内部传播的光的反射面。
本发明的照明装置,由于作成为上述构成,故结果变成为沿着上述导光板的入光面的方向的中间导光体比上述导光板向上述发光元件一侧突出得更多,即便是在中间导光体的一方的端面上设置发光元件的1灯型,对于从上述发光元件向中间导光体入射的光之内发光元件附近发光量弱的入射光来说,由于即便是在上述中间导光体的突出部分的反射面处进行反射向导光板入射的光也将减小,而对于光量强的直线前进入射光来说,则因在中间导光体内部进行传播,在反射面处反射再从与中间导光体的反射面相向的面(中间导光体的出射面)出射而向导光板入射得多,所以与把中间导光体的发光元件一侧的端面和导光板的发光元件一侧的边端面作成为一个面的现有的照明装置比较,可以减少在导光板的发光元件一侧的边端面附近产生的暗的部分,可以提高从导光板的一个侧面(导光板的出射面)出射的出射光的均一性,而且可以明亮地进行照射,因此可以变成为低功耗。
在本发明的照明装置中,也可以在上述中间导光体的外侧面上,设置已形成了多个剖面为楔子状的沟的棱镜面,和在该棱镜面的表面上形成的反射膜,或者,也可以设置已形成了多个微小凹凸的凹凸面,和在该凹凸面上形成的反射膜。此外,上述反射膜,也可以在既是上述中间导光体的外侧面,又是未形成发光元件一侧的端面和棱镜面或凹凸面之间的棱镜面或凹凸面的部分上设置。已形成了多个上述微小凹凸的凹凸面的剖面形状,既可以是具有连续的斜率的连续形状,也可以是曲面的斜率被形成为不连续的形状。
从上述发光元件向中间导光体入射的光,在中间导光体内部传播,在被上述棱镜面或凹凸面反射后,从与棱镜面或凹凸面相向的面(中间导光体的出射面)出射。倘采用上述构成,由于在上述棱镜面或凹凸面上已形成了反射膜,故可以提高棱镜面或凹凸面的反射率,可以增加向与棱镜面或凹凸面相向的面(中间导光体的出射面)方向反射的光量。特别是对于来自发光元件的直线前进入射光来说,可以增加向导光板的入光面方向反射的光量,增加向导光板入射的直线前进入射光量,结果是可以提高照明装置的辉度。
此外,在本发明的照明装置中,上述中间导光体的棱镜面或凹凸面,理想的是与上述中间导光体的上述发光元件一侧的端面离开一个间隔地设置。
在使沿着上述导光板的入光面的方向的中间导光体的长度形成为从沿着上述导光板的入光面的方向的长度向延长到上述发光元件一侧的本发明的照明装置中,如上所述,与现有的照明装置比较虽然可以减小在导光板的发光元件一侧的边端面附近产生的暗的部分,但是,取决于要在中间导光体的突出部分的外侧面上设置的棱镜面或凹凸面的形成条件,例如,要设置在上述中间导光体的外侧面上的棱镜面或凹凸面一直被设置到该中间导光体的上述发光元件一侧的端面为止的情况下(换句话说,在棱镜面或凹凸面与发光元件靠近的情况下),尽管来自发光元件的斜向入射光的光量弱,但是因在上述棱镜面或凹凸面处反射后向上述中间导光体的出射面方向反射变成为斜向反射光。
在这些斜向反射光之内,由于那些从与中间导光体的出射面之间的交点或从该交点向与发光元件一侧相反的一侧出射的光,虽然变成为斜向入射光向导光板入射,但是,从上述交点向发光元件一侧出射的斜向反射光不向导光板入射,故有时候将产生使通过上述交点的斜向入射光向边界倾斜的明暗,在导光板的发光元件一侧的边端面附近产生三角形形状的暗的部分,此外,从上述交点向发光元件一侧出射的斜向反射光,有时候在导光板的边端面附近扩散,产生亮线,使感观性(画面美观性)降低。
如上所述,由于上述中间导光体的棱镜面或凹凸面与上述中间导光体的上述发光元件一侧的端面离开一个间隔地设置,故来自发光元件的入射光,向未形成棱镜面或凹凸面的外侧面(发光元件与棱镜面或凹凸面之间的外侧面)入射,变成为向中间导光体内送出的成分后出射,在中间导光体内部传播,被上述棱镜面或凹凸面反射,从中间导光体的出射面后变成为直线前进入射光向导光板入射。此外,来自发光元件的直线前进入射光,在中间导光体内部传播,被棱镜面或凹凸面反射后,从中间导光体的出射面出射变成为直线前进光向导光板入射。
这样一来,由于可以避免斜向入射光向导光板入射,而且,还可以避免从交点向发光元件一侧出射的斜向反射光的产生,故在导光板的发光元件一侧的边端面附近不会产生暗的部分,可以得到可以改善斜向方向的辉度不均匀,可以改善起因于斜向反射光的亮线的产生,感观性(画面美观性)也好的装置。倘采用这样的照明装置,即便是1灯型,也可以得到出射光的均一性优良、可以均一地而且明亮地照明大面积,低功耗的照明装置。
此外,在本发明的照明装置中,要设置在上述中间导光体的外侧面上的棱镜面或凹凸面的形成开始位置,在把上述导光板的发光元件一侧的边端面的延长线一直引到上述中间导光体的外侧面为止时的上述延长线设为零位置,把比所述延长线更往外侧的发光元件一侧设为负(-)位置,把发光元件一侧的相反一侧设为正(+)位置的情况下,定为-1mm以上+0.5mm以下的范围,在可以改善起因于从中间导光体出射的斜向反射光的斜向方向的辉度不均匀或亮线的产生,可以防止在导光板的发光元件一侧的边端面附近产生长方形的暗的部分这一点上是理想的。
把要设置在上述中间导光体的外侧面上的棱镜面或凹凸面的形成开始位置定为-0.5mm以上+0.5mm以下的范围,在可以改善起因于从中间导光体出射的斜向反射光的斜向方向的辉度不均匀或亮线的产生,可以防止在导光板的发光元件一侧的边端面附近产生的暗的部分,可以提高从导光板出射的出射光的均一性这些点上是更为理想的,如果是0mm(上述导光板的发光元件一侧的边端面的延长线上边)则在可以进一步提高上述效果这一点上是更为理想的。
此外,在本发明的照明装置中,要设置在上述中间导光体的外侧面上的剖面楔子状的沟的步距,被形成为随着向与发光元件一侧相反一侧前进而指数函数性地或2次函数性地减小,在可以效率良好地向导光板供给从中间导光体出射的光,此外,还可以提高从中间导光体出射的光的均一性,因此,可以提高从导光板的出射面出射的光量、提高其均一性这些点上是理想的。
此外,在本发明的照明装置中,要设置在上述中间导光体的外侧面上的剖面楔子状的沟的深度,被形成为随着向与发光元件一侧相反一侧前进而指数函数性地或3次函数性地增加,这在可以使中间导光体的长度方向上的出射光量的均一化这一点上是理想的。
此外,在本发明的照明装置中,上述剖面楔子状的沟,具有用来反射光的一对斜面,构成上述沟的2个斜面所构成的角度,被作成为105度以上115度以下,这在可以增大向导光板的入光面出射的光量,进一步提高发光元件的利用效率以实现辉度高的照明装置的点上是理想的。上述2个斜面所构成的角度,若不足105度,则将降低来自中间导光体的出射光的均一性,而若超过了115度,则将降低照明装置的辉度,是不理想的。
此外,在本发明的照明装置中,在上述导光板的射出光的一面侧或与该一面侧相反的面侧,俯视为条带状地形成有用平缓斜面部分和具有比该平缓斜面部分更陡急的倾斜角度的陡急斜面部分形成的多个棱镜沟,这在导光板面内出射光量是均一的,而且光源的利用效率高,可以得到高辉度的照明装置这些点上是理想的。
此外,在本发明的照明装置中,上述导光板的棱镜沟的延伸方向,也可以定为与上述入光面进行交叉的方向。另外,当用该照明装置进行照明的被照明物具有规定的间隔的周期性的形状或花纹(规则的图形)的情况下,由于可以防止因导光板的棱镜沟和上述被照明物的形状或花纹进行光学性地干涉而产生莫尔花纹,故理想的是作成为使得依赖于被照明物的规定的间隔的周期性的形状或花纹(规则的图形)的步距地设定棱镜沟的延伸方向之间的交叉角,以便棱镜沟的延伸方向与被照明物的规则图形的反复重复方向不会变成为平行。
其次,本发明的液晶显示装置,其特征在于:具备上述任何一种构成的本发明的照明装置,和用该照明装置照明的液晶显示单元。
本发明的液晶显示装置,归因于具备本发明的照明装置,即便是在把照明装置的发光元件定为1灯的情况下,由于亮度的均一性是良好的,故显示的观看性是良好的,因此,可以得到高画质且显示品质优良、低功耗的液晶显示装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的液晶显示装置的立体构成图。
图2是图1所示的液晶显示装置的平面构成图。
图3是图2所示的液晶显示装置的III-III线剖视图。
图4剖面构成图扩大示出了图2所示的中间导光体。
图5是图1所示的前光源的部分剖视图。
图6的平面构成图示出了图2所示的液晶显示单元的像素群。
图7的平面构成图扩大示出了有源矩阵型的液晶显示单元的像素。
图8是沿图7的VIII-VIII线的剖视图。
图9的平面构成图扩大示出了把棱镜面设置在中间导光体的突出部分的外侧面上的类型的前光源的中间导光体。
图10的平面构成图扩大示出了在本实施方式的前光源中所具备的中间导光体的另一个例子。
图11是本身为本发明的实施方式2的液晶显示装置的立体构成图。
图12平面构成图扩大示出了在实施方式3中所具备的前光源的主要部分。
图13A是现有的构成的液晶显示装置的立体图,图13B是图13A所示的前光源的平面图。
符号说明:
10、50、60-前光源(照明装置);20-液晶显示单元(被照明物);12-导光板;12a-侧端面(入光面、一侧端面);12b-下面(出射面、一面);12c-上面(反射面、其他面);12d-侧端面(末端面、其他的侧端面);12g-边端面;12h-边端面;13-中间导光体;13a、83a-棱镜面;13b、83b-楔子状的沟;13b1、13b2-斜面;13g  面;12h-端面;14-棱镜沟;14a-平缓斜面部分;14b-陡急斜面部分;14d-顶部;15-发光元件;17-反射膜;20-液晶显示单元;θ1-平缓斜面部分的倾斜角度;θ2-陡急斜面部分的倾斜角度;d-棱镜沟的深度;P-棱镜沟的步距;d3-楔子状的沟的深度;P3-楔子状的沟的步距;L-导光板的发光元件一侧的边端面的延长线;M-棱镜面或凹凸面的形成开始位置;a-两个斜面所构成的角度。
具体实施方式
以下,参看附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
[液晶显示装置的全体构成]
图1是本发明的实施方式1的液晶显示装置的立体构成图,图2是图1所示的液晶显示装置的平面构成图,图3是图2所示的液晶显示装置的III-III线剖视图。本实施方式的液晶显示装置,如图1至图3所示,其构成为具备:前光源(照明装置)10、配置在其背面一侧(图示的下面一侧)的反射式液晶显示单元20。
前光源10,如图1所示,其构成为具备:大体上平板状的透明的导光板12、沿着其侧端面(一侧端面)12a配置的中间导光体13、配置在该中间导光体13的长度方向的一方的端面13g上的发光元件15、使得把上述中间导光体13、发光元件15和导光板12的侧端部覆盖起来那样地,从中间导光体13一侧开始粘附上的壳体(遮光体)19。在该中间导光体13的长度方向之内,那些要配设发光元件15的一侧的端部,比沿着导光板12的侧端面12a的长度方向的长度形成得更长,中间导光体13的端面13g和导光板12的发光元件一侧的边端面12g未被形成为同一个面。
就是说,在本实施方式的前光源10中,把发光元件15和中间导光体13当作光源,把导光板12的侧端面12a当作导光板的入光面。此外,如图2所示,在导光板12的外面一侧(图示的上表面一侧)上,对已配设上中间导光体13的入光面12a恰好倾斜倾斜角α地排列形成多个棱镜沟14。另外,在图1和图2中,标号12d是与导光板12的入光面12a相反一侧的侧端面(末端面)。
液晶显示单元20的构成为具备相向地配置的上基板21和下基板22,在图1中用虚线表示的矩形形状的区域20D定为液晶显示单元20的显示区域,此外如图2所示,在显示区域20D内矩阵状地形成有像素20c。
上述构成的液晶显示装置,在液晶显示单元20的显示区域20D上边配置导光板12,变成为可以透过该导光板12观看液晶显示单元20的显示。此外,在不能得到外光的暗的地方处,就使发光元件15亮灯,从导光板12的入光面12a通过该中间导光体13向导光板内部导入从该发光元件15出射的光,并使该光从导光板12的图示的下面(一面)12b向液晶显示单元20出射,照明液晶显示单元20。
其次,参看附图对本实施方式的液晶显示装置的各个部分的构成详细地进行说明。
[前光源]
前光源10的导光板12,是配置在液晶显示单元20的显示区域上边从下表面12b一侧向液晶显示单元20出射从发光元件15出射的光的平板状的构件,由透明的聚丙烯树脂等构成。如图3的部分剖视图所示,导光板12的图示上表面(另一面,换句话说,与液晶显示单元20相反一侧的面),被制作成已把剖面视图为楔子状的棱镜沟14形成为彼此平行地俯视为条带状的的反射面12c,图示下表面(与液晶显示单元20相向的面),则被定为出射用来照明液晶显示单元20的照明光的出射面12b。
棱镜沟14,由于是由对反射面12c的基准面S倾斜地形成的一对斜面部分构成的纵剖面楔子状的沟,故这些斜面部分的一方,被当作平缓斜面部分14a,另一方则被当作被形成为比该平缓斜面部分14a更陡急的倾斜角度的陡急斜面部分14b。此外,如图1和图2所示,棱镜沟14被倾斜地形成为这样的方向:其延长方向和导光板12的侧端面12a进行交叉。然后,借助于反射面12c陡急斜面部分14b使在图3中从右侧向左侧在导光板12内部进行传播的光向出射面12b一侧反射,使之向配置在导光板2的背面一侧上的液晶显示单元20出射。
此外,在前光源10中,图3所示的平缓斜面部分14a的倾斜角度θ1被定为对反射面12c基准面S为1度以上5度以下的范围,陡急斜面部分14b的倾斜角度θ2,则被定为41度以上45度以下的范围。采用定为这样的范围的办法,就可以效率良好地向液晶显示单元20出射在导光板12面内传播的光,就可以构成可进行明亮的显示的液晶显示装置。在平缓斜面部分14a的倾斜角度θ1的范围不足1度的情况下,前光源的平均辉度降低,而超过了5度的情况下,则不能使导光板面内的出射光量均一化。此外,在陡急斜面部分14b的倾斜角度θ2的范围不足41度的情况下,和超过45度的情况下,被陡急斜面部分14b反射的光的传播方向和出射面12b的法线方向之间的偏移增大,来自出射面12b的出射光量(就是说,前光源10的辉度)降低,因此是不理想的。所谓反射面12c基准面S,是含有导光板12的相邻的棱镜沟14、14间的顶部14d的面。
此外,在本实施方式的前光源10中,棱镜沟14的步距(棱镜沟14的顶部14d的间隔或底顶部的间隔),在导光板的反射面12c面内被作成为恒定。此外,在本实施方式的前光源10的情况下棱镜沟14的深度d(基准面S与棱镜沟14的底顶部之间的距离)在反射面12c的面内也被作成为恒定。
另外,上述棱镜沟14的深度d并非一定要在反射面12c的面内作成为恒定不可,即便是使之变化形成棱镜沟14也不超出本发明的技术范围。此外,即便是使每一个棱镜沟14的倾斜角度θ1和θ2变化地形成棱镜沟14,也不超出本发明的技术范围。
此外,棱镜沟14,如图2所示,理想的是被形成为使得由棱镜沟14与入光12a所构成的角度形成的棱镜沟14的倾斜角α变成为0度以上15度以下的范围。此外,上述倾斜角α更为理想的是被作成为6.5以上8.5以下,采用作成为这样的范围的办法,就可以制作成难于产生莫尔花纹而且出射光的均一性优良的前光源。
作为构成导光板12的材料,除去聚丙烯系树脂之外,还可以使用聚碳酸酯系树脂、环氧树脂、聚烯烃系树脂等的全光线透过率高的树脂材料或玻璃等。
此外,导光板12,由于其板厚形成得越厚则作为导光体全体越可以使出射光量均一化,故理想的是作成为0.8mm以上的板厚,更为理想的是作成为1.0mm以上。此外,若板厚在1.2mm以上,由于辉度与1.0mm到1.5mm的板厚的导光板没有大的变化,故从前光源10的薄型化的观点看,可把板厚的上限定为1.5mm。
中间导光体13,是被作成为沿着导光板12的入光面12a的四方柱状的透明构件。沿着导光板12的入光面的方向的中间导光体的长度,被形成为从沿着导光板12的入光面12a方向的长度延长到发光元件一侧,就是说,比导光板12更往发光元件一侧突出出来,把发光元件15配置到该突出出来的一侧的端面13g上。
图4的平面构成图扩大示出了该中间导光体13。如图1和图4所示,与导光板12的入光面12a相向的中间导光体13的侧端面,被当作用来向导光板12出射从发光元件15出射的光的出射面13k,与该出射面13k相反一侧的外侧面13j则被当作用来反射在中间导光体13的内部传播的光的反射面。
此外,如图4所示,中间导光体13的外侧面13j,被制作成彼此平行地形成了多个平面视图(横剖面)楔子状的沟13b的棱镜面13a,从发光元件15出射的光,在中间导光体13的内部,在中间导光体13的长度方向上传播,在楔子状的沟13b内面处反射后向导光板12一侧出射。楔子状的沟13b,具有用来反射光的成对的斜面13b1、13b2。
棱镜面13a被设置为与中间导光体13的发光元件一侧的端面13g离开一个间隔。该棱镜面13a的发光元件一侧的形成开始位置M,在把导光板12的发光元件一侧的边端面12g的延长线L一直引到中间导光体13的外侧面为止时的上述延长线L设为零位置,把比所述延长线更往上的发光元件一侧设为-位置,把发光元件一侧的相反一侧设为+位置的情况下,根据先前所说的理由,理想的是定为-1mm以上+0.5mm以下的范围,更为理想的是作成为-0.5mm以上+0.5mm以下的范围,最为理想的是作成为0mm(导光板12的发光元件一侧的侧端面12g的延长线L上边)。
该楔子状的沟13b的深度d3,根据先前所说的理由被形成为朝向与发光元件一侧相反一侧指数性地或3次函数性地增加,在本实施方式中,被形成为越是远离发光元件15形成的沟就越深(越是远离发光元件的沟13b就越向中间导光体13的内侧突出),以便可以均一地向导光板12的侧端面12a照射光。
此外,该楔子状的沟13b的步距P3(或沟13的底顶部间的间隔),根据先前所说的理由,被形成为朝向与发光元件一侧相反一侧指数性地或2次函数性地减少,在本实施方式中,越是远离发光元件15步距P3就被形成得越小,可以提高从导光板12的出射面13k出射的光量及其均一性。
此外,构成楔子状的沟13b的2个斜面13b1、13b2所构成的角度a根据先前所说的理由,理想的是形成为在105度以上115度以下。斜面13b1的角度b、斜面13b2的角度c,理想的是分别作成为37.5度以上32.5度以下。此外,这些斜面13b1的角度b和角度13b2的角度c既可以是同一大小也可以是不同的大小。
此外,在中间导光体13的外侧面13j上遍及整个面地,就是说,在外侧面13j的已形成了棱镜面13a的部分和未形成棱镜面13a与发光元件15之间的棱镜面13a的非棱镜面部分13c上,形成有由Al或Ag等的高反射率的金属薄膜构成的反射膜17,借助于该反射膜17提高棱镜面13a的反射率以增加与棱镜面13a相向的出射面13k方向反射的光量,增加从入光面12a向导光板12内入射的光量。
中间导光体13,除去聚丙烯系树脂之外,还可以使用聚碳酸酯系树脂、环氧树脂等的光透过率高的树脂材料或玻璃等。此外,发光元件15,只要是可以配设在中间导光体13的端面部分上,就没有什么特别限制,可以使用白色LED(发光二极管)或有机EL元件等。
此外,如图1所示,在前光源10的中间导光体13一侧,粘附有壳体19。图5示出了包括该壳体19在内的前光源10的剖面构造。如图5所示,在壳体19的内面一侧,形成有由Al系或Ag系等的高反射率的金属薄膜构成的反射膜19a,采用用该反射膜19a反射从中间导光体13和导光板12的侧端部向外侧漏泄的光的办法,使之再次向中间导光体13入射,使得可以作为照明光加以利用。
在本实施方式的前光源10中,如图4所示,采用把沿着导光板12的入光面12a的方向的中间导光体13的长度形成为从沿着导光板12的入光面12a的方向的长度延长到发光元件15一侧,而且,把设置在中间导光体13的发光元件一侧的端面13的外侧面(反射面)13j上的棱镜面13a,和中间导光体13的发光元件一侧的端面13g离开一个间隔地设置的办法,从发光元件15出射的光E之内,发光元件附近的光量弱的斜向入射光(偏离直线前进方向的光)E1,向非棱镜部分13c(发光元件15与棱镜面13a之间的反射面13)入射,变成为向中间导光体内送出成分E2后出射,在中间导光体内部传播,被棱镜面13a反射后,从中间导光体13的出射面13k出射变成为直线前进入射光E3向导光板12入射。此外,在从发光元件15出射的光E之内,对于光量强的直线前进入射光(直线前进方向和接近直线前进方向的光)E4来说,在中间导光体内部传播,被棱镜面13a反射后从中间导光体13的出射面13k出射变成为直线前进入射光E3向导光板12入射。
另外,在把沿着导光板12的入光面12a的方向的中间导光体13的长度形成为从沿着导光板12的入光面12a的方向的长度延长到发光元件一侧,中间导光体13的外侧面的棱镜面,和中间导光体13的发光元件一侧的端面13g被形成为离开一个间隔的类型的前光源中,与现有的照明装置比较,虽然是导光板的发光元件一侧的边端面附近产生的暗的部分可以减少,但是,取决于要设置在中间导光体的突出部分13n的外侧面13j上的棱镜面13a的形成条件,例如,如图9所示,自在要设置在中间导光体13j上的棱镜面13a一直设置到中间导光体13的发光元件一侧的端面13g为止的情况下(换句话说可,在棱镜面13a与发光元件15靠近的情况下),来自发光元件15的斜向入射光E1的光量尽管弱,但是在棱镜面13a处反射后向中间导光体13的出射面方向反射变成为斜向反射光E5。
在这些斜向反射光E5之内,那些从导光板12的边端面12g和中间导光体13的出射面13k之间的交点F向与发光元件一侧相反一侧出射的反射光,虽然变成为斜向反射光E6向导光板12入射,但是,由于从上述交点F向发光元件一侧出射的斜向反射光E5不向导光板12入射,故有时候会产生使通过上述交点F的斜向入射光E6向边界倾斜的明暗,在导光板12的发光元件一侧的边端面附近产生三角状的暗的部分88,此外,从上述交点F向发光元件一侧出射的斜向反射光E5,常常在导光板12的边端面12g处进行扩散,产生亮线,使感观性(画面美观性)降低。
相对于此,在实施方式1的前光源10的情况下,采用把沿着导光板12的入光面12a的方向的中间导光体13的长度形成为从沿着导光板12的入光面12a的方向的长度延长到发光元件15一侧,而且,把设置在中间导光体13的发光元件一侧的端面13的外侧面(反射面)13j上的棱镜面13a,和中间导光体13的发光元件一侧的端面13g形成为离开一个间隔地设置的办法,就可以避免斜向入射光向导光板12入射,而且,还可以避免从导光板12的边端面12g与中间导光体13的出射面13之间的交点F向发光元件一侧出射的斜向反射光的产生,故在导光板的发光元件一侧的边端面附近不会产生暗的部分,可以得到可以改善斜向方向的辉度不均匀,可以改善起因于斜向反射光的亮线的产生,感观性(画面美观性)也好的装置。
因此,倘采用本实施方式的前光源10,即便是1灯型,也可以提供出射光的均一性优良,可以均一地而且明亮地照明大面积、低功耗的前光源。
另外,在本实施方式中,虽然说明的是在中间导光体13的长度方向的一方的端面上设置发光元件15的1灯型的前光源,但是,当然也可以在中间导光体13的两端部上设置发光元件15,在该情况下,中间导光体13的另一方的端面13h,也可以从导光板12的另一方的边侧端面12h向发光元件一侧突出出来,此外,棱镜面13a理想的是与中间导光体13的另一方的端面13h离开一个间隔地设置。
此外,在本实施方式中,虽然说明的是在中间导光体13的外侧面13j上,与端面13g离开一个间隔地设置棱镜面13a,在棱镜面13a的表面和非棱镜面13c的表面上设置反射膜17的情况,但是,即便是不设置棱镜面13a而代之以设置已形成了多个图10所示的那样的微小凹凸的凹凸面83a,在该凹凸面83a的表面和非凹凸面83c的表面(中间导光体13的突出部分的外侧面)上设置反射膜17的情况,也可以得到与本实施方式的情况同样的效果。该凹凸面83a由于是在外侧面13j上形成了多个剖面大体上圆弧状的沟83b的凹凸面,沟83b和沟83b的接合部则未变成为曲面的凹凸面,故横剖面形状被形成为曲面的斜率不连续。
此外,也可以用具有剖面形状具有连续的斜率的连续曲线的凹凸面来取代凹凸面83a,在该情况下,沟83b与沟83b的接合部也被作成为曲面。
在形成已形成了多个上述那样的微小凹凸的凹凸面83a的情况下,采用把该凹凸面83a的曲线的倾斜角(曲线的微小区间的切线斜率)作成为恒定范围的办法,就可以在把导光板12作成为俯视的状态下,把从中间导光体13向导光板12出射的出射光的扩展范围控制到规定范围内,可以得到理想的结果。用来使光有效地向导光板12一侧出射的中间导光体的扩散角,以极力接近于与导光板12的边端面12g平行的方向,或极力接近于对沿着已形成了中间导光体13的棱镜面83a的外侧面13j的长度方向的方向垂直的方向为好。
[液晶显示单元]
液晶显示单元20,是可进行彩色显示的反射式的无源矩阵型液晶显示单元,如图3所示,其构成为在相向地配置的上基板21和下基板22之间,挟持着液晶层23,在上基板21的内面一侧(液晶层23一侧),依次形成在图示的左右方向上延伸的俯视为长方形的多个透明电极26a、取向膜26b,在下基板22的内面一侧(液晶层23一侧),则依次形成反射层25、滤色片层29、多个俯视为长方形的透明电极28a和取向膜28b。
上基板21的透明电极26a和下基板22的透明电极28a,都被形成为长方形的平面形状,并被排列成俯视为条带状。此外,透明电极26a的延伸方向和透明电极28a的延伸方向,被形成为俯视彼此垂直相交。因此,就可以在一个透明电极26a和一个透明电极28a进行交叉的位置上形成液晶显示单元20的1个点,并使得与每一个点相对应地配置3色(红、绿、蓝)的滤色片之内的1色的滤色片。然后,发R(红)、G(绿)、B(蓝)色光的3点,如图3所示,构成液晶显示单元20的1个像素20c。此外,如图2所示,变成为在其俯视图中,在显示区域20D内矩阵状地配置多个像素20c的构成。
滤色片层29的构成为把红、绿、蓝色的每一个的滤色片29R、29G、29B周期地排列起来,各个滤色片,分别在对应的透明电极28a的下侧形成,在每一个像素20c上都配置一组滤色片29R、29G、29B。然后,采用对与每一个滤色片29R、29G、29B对应的电极进行驱动控制的办法,来控制像素20c的显示色。
在本实施方式的液晶显示装置中,在前光源10的导光板12上形成的棱镜沟14的延伸方向,被定为与液晶显示单元20的像素的排列方向进行交叉的方向。即,采用作成为使对液晶显示单元20提供周期性的花纹的滤色片层29的RGB的反复重复方向,和棱镜沟14的延伸方向不变成为平行的办法,就可以防止由两者的光学性的干涉所产生的莫尔花纹的发生。
图6的平面构成图扩大示出了图2所示的液晶显示单元20的相邻的像素群。如该图所示,在液晶显示单元20上在俯视为矩阵状地形成有多个像素20c,每一个像素20c,都具备一组红、绿、蓝的滤色片29R、29G、29B。因此,如图6所示,在本实施方式的液晶显示装置中,在图6中用2点锁线表示的前光源10的棱镜沟14的延伸方向,被配置为对液晶显示单元20的像素20c的排列方向(图示左右方向)恰好倾斜倾斜角β。
该棱镜沟14对像素20c的排列方向(图示左右方向)的倾斜角β,理想的是作成为超过0度不足15度的范围,更为理想的是在6.5度以上8.5以下的范围。采用作成为这样的范围的办法,就可以防止因与液晶显示单元20的像素的周期构造光学性地进行干涉而产生莫尔花纹。在上述范围外,则具有减少莫尔花纹的效果小的倾向。此外,上述倾斜角β更为理想的是定为6.5度以上8.5以下的范围。采用定为这样的范围的办法,就会进一步提高防止莫尔花纹的效果。另外,在不存在产生莫尔花纹的可能性的情况下,上述倾斜角度β也可以是0度。
在本实施方式的液晶显示装置的情况下,如图2所示,由于被配置为使得前光源10的导光板侧端面12a与液晶显示单元20的像素的排列方向变成为平行,故虽然上述棱镜沟14的延伸方向和导光板侧端面12a所构成的角度α,和棱镜沟14的延伸方向与像素20c的排列方向所构成的角度β一致,但是,在上述导光板侧端面12a与像素20c的排列方向不平行的情况下,上述倾斜角α和β就将变成为不同的角度。在该情况下,为了减少莫尔花纹,可以使上述倾斜角α优先于倾斜角β地定为上述范围。当决定倾斜角β时,由于要决定棱镜沟14的延伸方向,故为了使导光板12的出射光量均一化,只要对于棱镜沟14的角度把导光板侧端面12a的角度调整为使得变成为上述倾斜角α的范围即可。
反射层25,由用聚丙烯树脂材料等构成的有机膜、和在该有机膜上边形成的Al或Ag等的高反射率的金属反射膜构成,在该反射膜25的表面上,设置有多个具有光反射性的多个凹部。上述有机膜,是用来把规定的表面形状赋予上述金属反射膜的膜。
本实施方式的液晶显示装置,由于归因于具备可以均一地高辉度地照明大面积的前光源10,而可以用高辉度且均一的亮度照射显示区域20D的整个面,故可以得到优良的显示品质。此外,在把照明装置的发光元件定为1灯的情况下,由于不会降低亮度的均一性,故显示的观看性是良好的,因此,也可以得到显示品质优良且低功耗的液晶显示装置。
[有源矩阵型液晶显示单元]
在上述实施方式中,虽然把液晶显示单元20作成为无源矩阵型,但是在本发明的液晶显示装置中也可以应用有源矩阵型的液晶显示单元。在该情况下,由于液晶显示单元20的平面构成也与图2所示的先前的实施方式的液晶显示单元20是同样的,故在以下的说明中,决定也同时使用图2。即,本构成的液晶显示单元,具备俯视为矩阵状地排列形成的多个像素20c。
图7示出了在本构成的液晶显示单元上形成的像素20c的平面构成图。图8示出了沿着图7的III-III线的剖面构成图。图7、8所示的液晶显示单元的构成为把液晶层33挟持在相向地配置的上基板31和下基板32之间,在上基板31的内面一侧(液晶层33一侧)上,具备俯视矩阵状地形成的多个大体上长方形的透明电极36,和在这些透明电极36的每一个上形成的像素开关用的晶体管元件T,在下基板32的内面一侧(液晶层33一侧)上,具备反射层35、在该反射层35上边形成的滤色片层39、在该滤色片层39上边的整个面上形成的透明电极38。此外,已形成了与R、G、B对应的3个透明电极36的区域,与1个像素20c对应。另外,在图7中,为了易于看图,把晶体管元件T画成了等效电路图。
用于开关上述透明电极36的晶体管元件T的一端一侧,被连接到透明电极36上,晶体管元件T的另外2端,则被连接到透明电极36之间的在图示的左右方向上延伸的扫描线G1至G3和在图示上下方向上延伸的信号线S1上。此外,在与下基板32的上述透明电极36对应的位置的滤色片层39上,分别配置滤色片39R、39G、39B,在下列的滤色片39R、39G、39B之间,俯视网格状地形成黑色矩阵39M。此外,图示虽然省略了,但是在上基板31的内面一侧也形成有俯视网格状的黑色矩阵,使得把透明电极36的周围包围起来,结果变成为从上面一侧入射的光不会向晶体管元件T或连接到其上边的扫描线或信号线入射。
此外,作为本例的液晶显示单元的反射层35,可以应用与在先前的实施方式中说明的构成同样的反射层25。
上述构成的液晶显示单元,采用借助于晶体管元件T控制透明电极36的电位,控制透明电极36与下基板32的透明电极38之间的液晶层33的光透过状态的办法,进行显示。
在有源矩阵型的液晶显示单元的情况下,由于使得把透明电极36包围起来那样地把遮光性的黑色矩阵形成为俯视为网格状,此外,还可以提高显示的对比度,故呈现出像素20c的周期性的花纹比无源矩阵型的液晶显示单元更为明了的倾向。就是说,变成为易于产生像素20c的周期性的排列和前光源10的棱镜沟14之间的光学性的干涉的倾向,但是,在本实施方式中,由于把棱镜沟14形成为使之在与像素20c的排列方向进行交叉的方向上延伸,故可以抑制上述干涉,可以有效地防止由莫尔花纹产生的观看性的降低。如上所述,在使用有源矩阵型的液晶显示单元构成本发明的液晶显示装置的情况下,也可以制作成在其显示区域中不会产生莫尔花纹,此外可进行均一且明亮的显示的、显示品质优良的液晶显示装置。
另外,图8示出了在反射层35上形成了滤色片层39的情况,但是,也可以作成为这样的构成:在下基板32一侧形成像素开关用的电极,同时该电极还兼用做反射层,在上基板31一侧则形成滤色片层。
(实施方式2)
其次,参看图11对本发明的实施方式2的液晶显示装置进行说明。图11是实施方式2的液晶显示装置的立体构成图。
在实施方式2的液晶显示装置中所具备的前光源50,与在实施方式1中使用的前光源10不同之处在于在导光板12上形成的棱镜沟54的延伸方向与入光面12a不进行交叉这一点,就是说,由于棱镜沟54的延伸方向与入光面12a平行这一点,故对于上述的构成来说,由于与图1至图3所示的前光源10的构成是同样的,故省略以下详细的说明。此外,液晶显示单元20,由于与图1至图3所示的液晶显示单元是同等的单元,故其详细的说明予以省略。另外,在本实施方式的液晶显示装置中具备的液晶显示单元中,在导光板12和液晶显示单元的上基板之间形成有扩散层(未画出来),以便使液晶显示单元所具有的规则性图形扩散为目视所不能识别的程度。该扩散层,例如,被叠层到设置在液晶显示单元的上基板上边的相位差板或偏振板上。
在本实施方式的前光源50中,由于设置在中间导光体13的外侧面13j上的棱镜面与中间导光体13的发光元件一侧的端面13g离开一个间隔,故即便是1灯型,也可以得到出射光的均一性优良、可以均一且明亮地照明大面积、低功耗的前光源。
本实施方式的液晶显示装置,由于具备上述构成的前光源50,故即便是把前光源的发光元件15作成为1灯的情况下,由于亮度的均一性是良好的,故显示的观看性是良好的,因此,可以得到高辉度且显示品质优良,低功耗的液晶显示装置。
(实施方式3)
其次,对本发明的实施方式3的液晶显示装置进行说明。图12的平面构成图扩大示出了在实施方式3的液晶显示装置中所具备的前光源的主要部分。
在实施方式3的液晶显示装置中具备的前光源60,与在实施方式1中使用的前光源10的不同之处在于在中间导光体13的突出部分13n的外侧面13j上也形成有棱镜面13a这一点,就是说,要设置在中间导光体13的外侧面上的棱镜面13a,一直设置到中间导光体13的发光元件一侧的端面13g为止(换句话说,棱镜面13a的发光元件一侧的形成开始位置,到端面13g的距离几乎是0),至于上述以外的构成,由于与图1至图3所示的前光源10的构成是同样的,故在以下省略其详细的说明。此外,液晶显示单元20,由于与图1至图3所示的液晶显示单元是同等的,故省略其详细的说明。
本实施方式的前光源60,由于为上述构成,结果变成为沿着导光板12的入光面12a的方向的中间导光体13比导光板12更往发光元件一侧突出出来。因此,即便是把发光元件15设置在中间导光体13的一方的端面13g上的1灯型,在从发光元件15向中间导光体13入射的光之内,对于那些在发光元件附近的光量弱的斜向入射光E1来说,即便是在中间导光体13的突出部分13n内的棱镜面13a处反射入射到导光板12上的光也将减少,对于光量强的直线前进入射光E4来说,则在中间导光体13内部传播,在棱镜面13a处反射后从中间导光体13的出射面13k出射后变成为直线前进入射光E3向导光板12入射的光增多。因此,与把图13所示的那样的中间导光体113的发光元件一侧的端面113g和导光板112的发光元件一侧的边端面112g作成为一个面的现有的前光源比较,可以减少在导光板12的发光元件一侧的边端面12g附近产生的暗的部分,可以提高从导光板12的出射面出射的出射光的均一性,而且可以明亮地进行照明,因而,可以变成为低功耗。
[实施例]
以下,用实施例更为详细地说明本发明。但是,以下的实施例并不是对本发明进行限定。
(实验例)
在本实验例中,在图11的液晶显示装置中,制作作为前光源50的导光板12,使用沿着入光面12a的方向(长度方向)的长度为66.2mm、沿着边端面12g的方向(宽度方向)的长度为48mm、厚度0.975mm的聚丙烯系树脂矩形板,此外,把要在该矩形板的反射膜12c上形成的棱镜沟14的步距作成为0.919mm,把平缓斜面部分14a的倾斜角度θ1作成为2.6度,把陡急斜面部分14b倾斜角度θ2作成为41度,作为发光元件15使用白色LED(日亚化学生产的NSCW215T),作为中间导光体13,使用沿着外侧面13j的方向(长度方向)的长度为68mm、沿着端面13g的方向(宽度方向)的长度为3mm、厚度0.9mm的聚丙烯系树脂制四方柱体,并形成为使得楔子状的沟13b的步距p3为0.36至0.24mm的范围,而且使得越是远离发光元件15步距就越小,把深度d3形成为使得在7.4到73.5微米的范围内,而且,使得越是远离发光元件15深度就越深,把斜面13b1、13b2的夹角a作成为110度,把斜面13b1的角度b作成为35度,把斜面13b2的角度c作成为35度,使要在中间导光体13的外侧面13j上形成的棱镜面13a的发光元件一侧的形成开始位置M在-1mm到+0.5mm的范围内进行变化的种种的前光源。在这里的棱镜面13a的发光元件一侧的形成开始位置M,是把上述导光板12的发光元件一侧的边端面12g的延长线L一直引到上述中间导光体13的外侧面13j为止时的上述延长线L设为零位置,把比所述延长线更往外侧的发光元件一侧设为-位置,把发光元件一侧的相反一侧设为+位置时的值。
此外,为进行比较,还采用把中间导光体13的发光元件一侧的端面13g与导光板12的发光元件一侧的边端面12g作成为一个面,把大体上遍及中间导光体13的外侧面13j的整个面地形成棱镜面13a的办法,制作除去把棱镜面13a的发光元件一侧的形成开始位置M作成为0mm之外制作的前光源同样的前光源。
对把所制作的各种前光源分别配置到图11所示的液晶显示单元20上边,使前光源亮灯,从反射面12c一侧观察前光源时的画面美观性进行了研究。另外,作为液晶显示单元20,使用的是面方向的尺寸大约70mm×50mm的液晶显示单元。将结果示于下面的表1。
[表1]
  棱镜面的形成开始位置  感观(画面美观性)
M<-1mm  △亮线的产生(在导光板的边端面处产生的扩散)、没有长方形的暗的部分的产生
-1mm≤M≤-0.5mm  ○有若干亮线,无长方形的暗的部分产生
-0.5mm≤M≤+0.5mm  ◎美观性优良,无暗的部分产生,无亮线产生
  +0.5mm<M  ×暗线的产生
  M=0mm(但是,导光板的发光元件一侧的边端面和中间导光体的发光元件一侧的端面是同一个面) ×长方形的暗的部分的产生
由表1的结果可知,把导光板的发光元件一侧的边端面和中间导光体的发光元件一侧的端面作成为一个面,把要在中间导光体的外侧面上形成的棱镜面的形成开始位置M作成为0mm时的比较例的前光源,在导光板的边端面附近产生长方形的暗的部分,画面美观性不好。
此外,可知:具备把棱镜面的形成开始位置M形成得比0.5mm更大的中间导光体的前光源,结果就变成为棱镜面和发光元件之间的距离过远,而产生暗线,画面美观性不好。
此外,可知:具备在中间导光体的外侧面形成的把棱镜面的形成开始位置M形成得比-1mm更小的前光源,结果就变成为棱镜面和发光元件之间的距离过近,而产生亮线,但是,画面美观性比比较例的前光源好。
可知具备棱镜面的形成开始位置M作成为-1mm以上-0.5mm以下的中间导光体的前光源,尽管会出现若干亮线,但是没有发现长方形的暗的部分,画面美观性好。
可知具备棱镜面的形成开始位置M作成为-0.5mm以上+0.5mm以下的中间导光体的前光源,没有发现亮线和暗部分,画面美观性很好。
由以上的结果可知:把沿着导光板的入光面的方向的中间导光体的长度形成得从沿着上述导光板的入光面的方向的长度延长到上述发光元件一侧的前光源,与比较例比较可以改善画面美观性,此外,理想的是把要设置在中间导光体的外侧面上的棱镜面或凹凸面的形成开始位置作成为-1mm以上+0.5mm以下的范围,更为理想的是作成为-0.5mm以上+0.5mm以下的范围。
(发明的效果)
就如以上所详细说明的那样,倘采用本发明的照明装置,则可以提供可以均一地、而且明亮地照明大面积的低功耗的照明装置。
此外,倘采用本发明的液晶显示装置,则可以提供高辉度、且显示品质优良的液晶显示装置。

Claims (13)

1.一种照明装置,具备导光板、沿着该导光板的一侧端面配设的中间导光体、配设在该中间导光体的长度方向的端面上的发光元件,
所述导光板是把导入光的侧端面当作入光面,通过所述中间导光体从所述导光板的入光面向导光板的内部导入从所述发光元件出射的光,从所述导光板的一面侧出射在所述导光板内部传播的光,
其特征在于:沿着所述导光板的入光面的方向,中间导光体向所述发光元件一侧延长,且所述中间导光体的长度形成为比所述导光板沿该方向的长度要长,把与所述导光板的一侧端面相向的所述中间导光体的侧端面,当作用来向导光板出射所述发光元件的光的出射面,把与该出射面相反一侧的外侧面当作用来反射在该中间导光体的内部传播的光的反射面。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于:在所述中间导光体在外侧面上,设置已形成了多个剖面楔子状的沟的棱镜面,在该棱镜面的表面上形成的反射膜。
3.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于:在所述中间导光体的外侧面上,设置已形成了多个微小凹凸的凹凸面,和在该凹凸面上形成的反射膜。
4.根据权利要求2或3所述的照明装置,其特征在于:所述中间导光体的棱镜面或凹凸面,被设置为与所述中间导光体的所述发光元件一侧的端面离开一个间隔。
5.根据权利要求4所述的照明装置,其特征在于:要设置在所述中间导光体的外侧面上的棱镜面或凹凸面的形成开始位置,在把所述导光板的发光元件一侧的边端面的延长线一直引到所述中间导光体的外侧面为止时的所述延长线设为零位置,把比所述延长线更往外侧的发光元件一侧设为负位置,把发光元件一侧的相反一侧设为正位置的情况下,定为-1mm以上+0.5mm以下的范围。
6.根据权利要求4所述的照明装置,其特征在于:要设置在所述中间导光体的外侧面上的棱镜面或凹凸面的发光元件一侧的形成开始位置,在把所述导光板的发光元件一侧的边端面的延长线一直引到所述中间导光体的外侧面为止时的所述延长线设为零位置,把比所述延长线更往外侧的发光元件一侧设为负位置,把发光元件一侧的相反一侧设为正位置的情况下,定为-0.5mm以上+0.5mm以下的范围。
7.根据权利要求4所述的照明装置,其特征在于:要设置在所述中间导光体的外侧面上的棱镜面或凹凸面的发光元件一侧的形成开始位置,在把所述导光板的发光元件一侧的边端面的延长线一直引到所述中间导光体的外侧面为止时的所述延长线设为零位置,把比所述延长线更往外侧的发光元件一侧设为负位置,把发光元件一侧的相反一侧设为正位置的情况下,定为0mm。
8.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于:要设置在所述中间导光体的外侧面上的剖面楔子状的沟的步距,被形成为随着向与发光元件一侧相反一侧前进而指数函数性地或2次函数性地减小。
9.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于:要设置在所述中间导光体的外侧面上的剖面楔子状的沟的深度,被形成为随着向与发光元件一侧相反一侧前进而指数函数性地或3次函数性地增加。
10.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于:所述剖面楔子状的沟,具有用来反射光的成对的斜面,构成所述沟的2个斜面所构成的角度,被作成为105度以上115度以下。
11.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于:在所述导光板的射出光的一面侧或与该一面侧相反的面侧,俯视为条带状地形成有用平缓斜面部分和具有比该平缓斜面部分更陡急的倾斜角度的陡急斜面部分形成的多个棱镜沟。
12.根据权利要求11所述的照明装置,其特征在于:所述导光板的棱镜沟的延伸方向,定为与所述入光面进行交叉的方向。
13.一种液晶显示装置,其特征在于:
具备权利要求1所述的照明装置,和用该照明装置照明的液晶显示单元。
CNB031472958A 2002-07-17 2003-07-14 照明装置和液晶显示装置 Expired - Fee Related CN1275081C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002208207A JP4185721B2 (ja) 2002-07-17 2002-07-17 照明装置及び液晶表示装置
JP2002208207 2002-07-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1475846A CN1475846A (zh) 2004-02-18
CN1275081C true CN1275081C (zh) 2006-09-13

Family

ID=31184312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031472958A Expired - Fee Related CN1275081C (zh) 2002-07-17 2003-07-14 照明装置和液晶显示装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7040796B2 (zh)
JP (1) JP4185721B2 (zh)
KR (1) KR100574206B1 (zh)
CN (1) CN1275081C (zh)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4198975B2 (ja) * 2002-11-28 2008-12-17 アルプス電気株式会社 照明装置、導光体、及び液晶表示装置
JP2004200128A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Koninkl Philips Electronics Nv 補助光源及びそれを用いたフロントライト
WO2004088403A1 (ja) * 2003-03-28 2004-10-14 Seiko Epson Corporation 空間光変調装置、この空間光変調装置を有するプロジェクタ、この空間光変調装置に用いる微細構造素子の製造方法、この方法により製造された微細構造素子
JP2005300673A (ja) * 2004-04-07 2005-10-27 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
US7581868B2 (en) * 2004-06-16 2009-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Backlight assembly and liquid crystal display apparatus having the same
TWI296343B (en) * 2004-07-16 2008-05-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Light guide plate and backlight system
KR101133756B1 (ko) * 2004-08-30 2012-04-09 삼성전자주식회사 도광판과 이를 구비한 백라이트 어셈블리 및 액정표시장치
TWI332096B (en) * 2004-10-29 2010-10-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Backlight module
US20060114366A1 (en) * 2004-12-01 2006-06-01 Au Optronics Corporation Flat-panel display apparatus
CN1797103A (zh) * 2004-12-30 2006-07-05 群康科技(深圳)有限公司 背光模组及液晶显示装置
JP2006202639A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Sony Corp バックライト装置
US20070045640A1 (en) 2005-08-23 2007-03-01 Erchak Alexei A Light emitting devices for liquid crystal displays
US7284893B2 (en) * 2005-03-09 2007-10-23 K-Bridge Electronics Co., Ltd. Light equalizing structure of backlight modules
JPWO2006100744A1 (ja) * 2005-03-18 2008-08-28 富士通株式会社 導光板および光源ユニット並びにディスプレイパネルユニットおよび電子機器
KR100653364B1 (ko) * 2005-10-18 2006-12-05 엘지전자 주식회사 광제공부 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
TWI335464B (en) * 2005-12-21 2011-01-01 Chimei Innolux Corp Protruding mechanism and backlight module using the same
KR100799676B1 (ko) * 2006-03-27 2008-02-01 한국성전(주) 도파로 시트를 구비한 휴대용 키패드
KR101255305B1 (ko) 2006-05-30 2013-04-15 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR100844763B1 (ko) * 2006-07-04 2008-07-07 삼성에스디아이 주식회사 액정 표시 장치의 백라이트 유니트
KR101149409B1 (ko) * 2006-11-09 2012-06-01 삼성전자주식회사 백라이트 유닛
TWM334259U (en) * 2007-06-11 2008-06-11 Upec Electronics Corp Lighting device
JP4785813B2 (ja) * 2007-10-18 2011-10-05 瑞儀光電股▲分▼有限公司 楔形導光板構造
JP2009128647A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
US20090185389A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Osram Sylvania Inc Light guide for a lamp
CN101932872B (zh) * 2008-02-01 2012-06-27 可乐丽股份有限公司 面光源元件和具备其的图像显示装置
US8654061B2 (en) 2008-02-12 2014-02-18 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Integrated front light solution
US8348490B2 (en) * 2008-02-25 2013-01-08 Mitsubishi Electric Corporation Planar light source device and method of manufacturing divided prism mold
JP2011526053A (ja) * 2008-06-04 2011-09-29 クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド プリズム前方光に対するエッジシャドウの減少方法
JP5359048B2 (ja) * 2008-06-20 2013-12-04 株式会社ニコン 偏芯測定装置および偏芯測定方法
US20100110724A1 (en) * 2008-10-24 2010-05-06 Scott Moncrieff Thin film light diffusion guide
KR101607287B1 (ko) * 2008-11-07 2016-04-12 삼성디스플레이 주식회사 도광판, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 표시장치
WO2010138762A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination devices for reflective displays
JP2011187285A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Toshiba Corp 発光装置
JP2011244930A (ja) * 2010-05-25 2011-12-08 Omron Corp 装飾装置を備えた遊技機
JP5702980B2 (ja) * 2010-09-30 2015-04-15 富士フイルム株式会社 液晶表示装置
JP2012164583A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Dainippon Printing Co Ltd 導光板、面光源装置、透過型表示装置
CN102122012A (zh) * 2011-02-23 2011-07-13 江苏金来顺光电科技有限公司 提高出光效率的导光板
CN102200232A (zh) * 2011-06-14 2011-09-28 周玉龙 防眩光的led灯管
JP5832210B2 (ja) 2011-09-16 2015-12-16 キヤノン株式会社 有機el素子
WO2013122728A1 (en) 2012-02-17 2013-08-22 3M Innovative Properties Company Anamorphic light guide
US9036964B2 (en) 2012-02-17 2015-05-19 3M Innovative Properties Company Optical light guide coupler
JP6151722B2 (ja) 2012-02-17 2017-06-21 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー バックライトシステム
TWI507783B (zh) 2012-09-12 2015-11-11 E Ink Holdings Inc 顯示裝置
WO2014117330A1 (en) * 2013-01-30 2014-08-07 Nokia Corporation Cover, portable electronic device using the same and method for manufacturing the same
JP5804011B2 (ja) * 2013-09-20 2015-11-04 大日本印刷株式会社 透過型表示装置
US9316782B2 (en) * 2013-12-23 2016-04-19 Pixon Technologies Corp. Coverless linear light source light guide with hooded bracket
US20150177454A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Pixon Technologies Corp. Coverless linear light source light guide with light reflecting patterned surface
JP6327913B2 (ja) * 2014-04-08 2018-05-23 シチズン時計株式会社 Led照明装置
US20160131898A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-12 Himax Display, Inc. Projection display apparatus
JP5804216B2 (ja) * 2015-03-23 2015-11-04 大日本印刷株式会社 導光板、面光源装置、透過型表示装置
WO2017100721A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 Glotech Inc. Multicolor transparent displays
KR20170104715A (ko) * 2016-03-07 2017-09-18 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
JP2018042581A (ja) * 2016-09-12 2018-03-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 洗濯機用照明装置及びこれを備えた洗濯機
CN112394571A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 苏州大学 前光模组及具有其的液晶显示系统
EP4028691A4 (en) * 2019-09-12 2023-09-13 LEIA Inc. MULTI-VIEW BACKLIGHTING, MULTI-VIEW DISPLAY AND METHOD USING MULTI-BEAM REFLECTIVE ELEMENTS
US20220260771A1 (en) * 2020-04-24 2022-08-18 E Ink Holdings Inc. Front light module

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07130788A (ja) * 1993-09-09 1995-05-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
DE4419593A1 (de) * 1994-06-03 1995-12-07 Fresenius Ag Vorrichtung zum Messen des Drucks eines Mediums
US5506929A (en) * 1994-10-19 1996-04-09 Clio Technologies, Inc. Light expanding system for producing a linear or planar light beam from a point-like light source
JPH11271767A (ja) 1998-03-20 1999-10-08 Stanley Electric Co Ltd 照明付液晶表示装置
JP3301752B2 (ja) * 2000-03-31 2002-07-15 三菱電機株式会社 フロントライト、反射型液晶表示装置および携帯情報端末
US6565225B2 (en) * 2000-07-19 2003-05-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Bar-shaped light guide, beam lighting device using the bar-shaped light guide, and surface lighting device using the beam lighting device
JP2002075037A (ja) * 2000-09-05 2002-03-15 Minebea Co Ltd 面状照明装置
TW557373B (en) * 2000-10-25 2003-10-11 Lumileds Lighting Bv Illumination system and display device
JP3890192B2 (ja) * 2000-12-22 2007-03-07 Nec液晶テクノロジー株式会社 フロントライト、液晶表示装置及び電子機器
JP3944816B2 (ja) * 2001-01-31 2007-07-18 ミネベア株式会社 面状照明装置
JP2003031017A (ja) * 2001-07-13 2003-01-31 Minebea Co Ltd 面状照明装置
US20030031006A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-13 Kuo-Jui Huang Surface illuminating device
JP4671562B2 (ja) * 2001-08-31 2011-04-20 富士通株式会社 照明装置及び液晶表示装置
JP4001736B2 (ja) * 2001-10-23 2007-10-31 アルプス電気株式会社 面発光装置及び液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20040022515A1 (en) 2004-02-05
JP4185721B2 (ja) 2008-11-26
KR20040008082A (ko) 2004-01-28
KR100574206B1 (ko) 2006-04-27
US7040796B2 (en) 2006-05-09
JP2004055202A (ja) 2004-02-19
CN1475846A (zh) 2004-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1275081C (zh) 照明装置和液晶显示装置
CN1226640C (zh) 面光源装置、漫射板及液晶显示装置
CN1201189C (zh) 照明装置和使用该照明装置的液晶装置
JP4162900B2 (ja) 照明装置及び液晶表示装置
CN1234038C (zh) 照明装置和液晶显示装置
CN1196015C (zh) 光导装置、背景光装置以及液晶显示器装置
CN1258113C (zh) 照明装置、液晶装置和电子设备
CN1303459C (zh) 照明装置和液晶显示装置
CN101065609A (zh) 导光板、使用该导光板的面状照明装置和液晶显示装置
CN101029998A (zh) 面光源及使用该面光源的液晶显示装置
CN1696788A (zh) 液晶显示器
CN1193256C (zh) 包括隅角反射器阵列的显示器件
CN1839340A (zh) 背光装置和液晶显示装置
CN1758116A (zh) 白光产生单元、背光组件及液晶显示装置
CN1991237A (zh) 面状光源装置及使用了该装置的显示装置
CN1577005A (zh) 背光源组合体及具有该背光源组合体的液晶显示器
CN101061424A (zh) 液晶显示装置
CN1584705A (zh) 显示器件
CN1229676C (zh) 有源矩阵显示装置
CN1904650A (zh) 光学透镜、光学组件、背光部件、显示装置及其方法
CN1940603A (zh) 光学元件、其制造方法及显示装置
JP4627070B2 (ja) Led光源体、光源ユニットおよび液晶表示装置
CN1228672C (zh) 液晶显示装置及其制造方法
CN1285960C (zh) 照明装置和液晶显示装置
CN101038392A (zh) 液晶显示器的导光板及应用其的背光单元

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060913

Termination date: 20130714