CN1690808A - 照明屏及搭载了该照明屏的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的照明屏及搭载了该照明屏的显示装置，导光体(32)具有入射面(34)、在与上述入射面(34)对置的侧形成的边缘(32a)、发射从上述入射面(34)导入的光的发射面(33)和、具有与上述发射面(33)对置的面的光学面(35)。上述光学面(35)连接多个光学元件构成，各光学元件将从上述入射面(34)导入的部分光朝上述边缘(32a)侧以沿着平行于上述发射面(33)的小角度折射的曲面(35a)，以及将在该曲面(35a)折射的光向上述发射面(33)侧折射的倾斜面(35c)。

Description

照明屏及搭载了该照明屏的显示装置

本申请是申请日为2002年8月2日、发明名称为“照明屏及搭载了该照明屏的显示装置”、申请号为02142922.7的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及照明屏及搭载了该照明屏的显示装置，特别是涉及具有聚光从光源或外部导入的入射光并发射的聚光功能的照明屏。

背景技术

例如，液晶显示装置由于液晶显示屏本身没有自身发光能力，所以在液晶显示屏的里面侧作为里面光配置有照明屏。图24是表示现有的这样的液晶显示装置的一例的部分侧视图。该液晶显示装置具有液晶显示屏1、配置在与该观察的侧的表面相反侧的里面的照明屏11。

液晶显示屏1的结构为表面侧玻璃基板2和里面侧玻璃基板3经几乎方形的密封材料(未图示)粘贴，在由两玻璃基板2、3和密封材料所围的空间封入液晶(未图示)，在表面侧玻璃基板2的表面粘贴表面侧偏光板4，在里面侧玻璃基板3的里面粘贴里面侧偏光板5。

照明屏11具有设置在液晶显示屏1的里面侧的导光板12。导光板12为平面方形状，将与液晶显示屏1对置的表面作为发射光的发射面13，将规定的一端面(图24中为左端面)作为入射光的入射面14，将发射面13的里面作为随着从入射面14侧朝向与该入射面14对置侧的边缘12a侧，导光板12的厚度逐渐变薄地倾斜的倾斜面15。

在导光板12的倾斜面15粘贴有反射板16。在与导光板12的入射面14对置的位置设有冷阴极管(光源)17。覆盖冷阴极管17的反射薄板18的一端部粘贴在导光板12的入射面14侧的表面，另一端部粘贴在反射板16的入射面14侧的里面。

从冷阴极管17发出的光和反射薄板18反射的光入射到导光板12的入射面14。该入射光在导光板12内从入射面14侧向边缘12a侧行进(导光)，被反射板16反射，从导光板12的发射面13发射并入射到液晶显示屏1的里面，从其里面侧照射液晶显示屏1。这样，从液晶显示屏1的表面发射对应了液晶显示屏1的显示驱动的图象光。

但是，上述现有的液晶显示装置中，可使从导光板12的发射面13发出的光量均匀，使从液晶显示屏1的表面发出的亮度分布均匀。接着，对此进行说明。在导光板12的倾斜面15，黑色墨水的多个点状调光图形设置为该点状黑色图形密度随着离入射面14渐远而逐渐变小，换言之，与入射面14的距离成正比，入射光的吸收率降低。

即，在冷阴极管17的附近，由于在导光板12的反射板16反射、从发射面13向液晶显示屏1发射的光的强度高，所以为了增大在反射板16反射的光的吸收率而增大在导光板12的倾斜面15形成的黑色图形密度，但随着远离冷阴极管17，反射板16反射的光的强度降低，所以为了使其吸收率逐渐变小而逐渐降低在导光板12的倾斜面15形成的黑色图形密度，这样，使从导光板12的发射面13发射的光的强度在整个面均匀。

但是，上述现有的液晶显示装置由于在导光板12的倾斜面15设置黑色墨水的多个点状调光图形，所以光被该调光图形吸收，光利用效率差，亮度降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供光利用效率好的照明屏。

本发明提供的一种液晶显示装置用照明屏，具有：入射面34；发射面33；导光板32，具有由多个分别含有将从上述入射面34导入的光向上述发射面34侧折射的倾斜面35c的光学元件构成的光学面35；以及光源37、61，与上述导光板32的入射面34对置配置，其特征在于：上述导光板32的各倾斜面35c在其纵向成为波形形状。

本发明提供的另一种液晶显示装置用照明屏，具有：光源37、61；导光板32，具有导入从上述光源37发射的光的入射面34、在与上述入射面34对置的侧形成的边缘32a、发射从上述入射面34导入的光的发射面33和、具有与上述发射面33对置的面的光学面35；配置在上述导光板32的发射面侧的光学薄板51，其特征在于：上述光学薄板51原样穿透从上述导光板32的发射面33向几乎垂直于该发射面33的方向发射的光，将从上述导光板32的发射面33朝上述边缘32a向倾斜方向发射的光变换为从上述光学薄板51的表面向几乎垂直于上述导光板32)的发射面33的方向发射的光。

附图说明

图1是本发明的实施例1的液晶显示装置的主要部分的侧视图。

图2是说明图1所示的导光板的光学面的图。

图3是说明从具有图2所示的光学面的导光板的入射面入射的光的折射作用的图。

图4是说明具有图2所示的光学面的导光板的光学面的反射作用的图。

图5是说明对代替图1所示的扩散板的穿透兼扩散板入射了垂直光的光的穿透作用的图。

图6是说明对代替图1所示的扩散板的穿透兼扩散板入射了倾斜光时的光的穿透作用的图。

图7是说明具有图2所示的光学面的导光板的、发射面的发射光的图。

图8是本发明的实施例2的液晶显示装置的主要部分的侧视图。

图9是表示图8所示的光学薄板的变形例1的放大侧视图。

图10是表示图8所示的光学薄板的变形例2的放大侧视图。

图11是表示图8所示的光学薄板的变形例3的放大侧视图。

图12是表示图8所示的光学薄板的变形例4的放大侧视图。

图13是表示图8所示的光学薄板的变形例5的放大侧视图，说明光学薄板的另一第4例的图。

图14是本发明的实施例3的液晶显示装置的主要部分的侧视图。

图15是本发明的实施例4的液晶显示装置的主要部分的侧视图。

图16是说明从点光源入射到导光板的光的、从虚拟面Q发射的状态的图。

图17是说明本发明的实施例5的液晶显示装置的部分模式向视图。

图18是说明图17所示的实施例中，从点光源入射到导光板的光的、从虚拟面Q发射的状态的图。

图19是本发明的实施例6的液晶显示装置的主要部分的侧视图。

图20是说明图19所示的聚光薄板的作用的图。

图21是表示图19所示的照明屏的变形例1的图。

图22是表示图19所示的照明屏的变形例2的图。

图23是说明本发明的实施例5的液晶显示装置的部分模式向视图。

图24是现有的液晶显示装置的一例的部分侧视图。

具体实施方式

<第一实施例>

图1是表示本发明的实施例1的液晶显示装置的主要部分的侧视图。该液晶显示装置具有液晶显示屏21，配置在与其观察侧的表面相反侧的里面的照明屏31和，配置在两个屏21、31间的扩散板41。

液晶显示屏21的结构为表面侧玻璃基板22和里面侧玻璃基板23经几乎方形的密封材料(未图示)粘贴，对由两个玻璃基板22、23和密封材料所围的空间封入液晶(未图示)，在表面侧玻璃基板22的表面粘贴表面侧偏光板24，在里面侧玻璃基板23的里面粘贴里面侧偏光板25。

液晶显示屏21可以是有效矩阵形、单纯矩阵形、扇形等任一个，其显示方式可以是TN(twisted nematic)方式、STN(super twistednematic)方式、ECB(复折射效果)方式、动态散乱效果方式、采用强介质液晶的方式等，只要是控制光的穿透率的方式即可。

照明屏31具有设置在液晶显示屏21的里面侧的导光板32。导光板32为平面方形状，将与液晶显示屏21对置的表面作为发射光的发射面33，将规定的一端面(图1中为左端面)作为入射光的入射面34，将与发射面33对置的表面作为光学面35。另外，将与入射面34对置的面作为边缘32a。如图1所示，光学面35整体具有将发射面33的里面侧的里面弯曲成导光板32的厚度基本上随着入射面34侧向边缘32a侧而逐渐变厚之后又逐渐变薄的，所谓船底形的外形，其光学面的形状是本发明的最大特征，以后再具体说明。

在导光板32的光学面35形成反射层36。在与导光板32的入射面34对置的位置设有作为光源的冷阴极管37。覆盖冷阴极管37的反射薄板38的一端部粘贴在导光板32的入射面34侧的表面，另一端部粘贴在反射板36的入射面34侧的里面。

接着，根据图2说明导光板32的光学面35。光学面35是连续设置了多个从入射面34(图2中左侧)向边缘32a侧，按照曲面35a、平面35b和倾斜面35c的顺序连续设置的1组光学元件的面。平面35b成为发射面33的平行面。

曲面35a、平面35b和倾斜面35c构成的1组光学元件的长度为20～500μm左右，若随着远离入射面34而逐渐变大，则穿透效率变好，但设定为同一尺寸，也可以得到相应效果。

平面35b成为平行于发射面33的面。相对于倾斜面35c的平面35b的倾斜角度相同，设定为40～50°左右范围内的适当角度。倾斜面35c对平面35b的高度H随着远离入射面34逐渐变大。典型的倾斜面35c的高度H最大是20～50μm左右，但根据导光板32的平面大小设定为适当值，并没有限定其值。

曲面35a的长度相同。平面35b的长度随着远离入射面34逐渐变短。即，倾斜面35c的高度H与入射面24的距离成比例增大，并且，平面35b的长度与入射面34的距离成比例变短。因此，在倾斜面35c反射(折射)，朝发射面33的光量与离入射面34的距离成比例以指数函数增大。

各光学元件从导光板32的入射面34侧，按曲面35a、平面35b和倾斜面35c的顺序排列，其曲面35a与其入射面34侧(图2的左侧)相邻的光学元件的倾斜面35c连续设置。不限定曲面35a，但典型的是曲面的截面为圆弧状，其曲率半径例如为0.1～2.0mm左右。像这样，曲面35a在图2中右下倾斜。

在此，作为一例，从入射面34侧第n个倾斜面35c对平面35b的高度H为an(n+1)/2(其中，a为任意数、n为自然数、入射面34侧的最初倾斜面35c为1)。像这样，通过使倾斜面35c对平面35b的高度H随着远离入射面34而逐渐变大，可以实现发射面33的亮度均匀性，如上所述，如图1所示，使光学面35成为导光板32的厚度随着从入射面34侧向边缘32a侧逐渐变厚之后再逐渐变薄地弯曲的船底形也是为了提高发射面33的亮度均匀性。

图1中，相对于入射面34的发射面33的角度通常90°即可。但是，为了得到更好的取光效率，也可以使该角度略小于90°。即，若从入射面34入射到导光板32的光直进，在入射面34和相反侧的光学面35的倾斜面35c直接反射(折射)，则只有该区域变亮，其它区域变暗，所以为使入射光在发射面33和光学面35的曲面35a和平面35b边重复反射边行进，若入射面34相对于发射面33具有一定角度，则可以提高取光效率。通常，该角度为大于80°、小于90°，但也可以相反是小于100°、小于90°，关键是减少从冷阴极管37入射到导光板32的光在导光板32的倾斜面35c直接反射的比率即可。

上述结构的导光板32可以利用以丙稀树脂等光穿透性好的透明树脂为材料的发射压缩成形制造。另外，图1所示的反射层36可以将Al、Ag、Cr等构成的金属箔沿着其外形的形状弯曲粘贴到导光板32的光学面35，但也可以利用通过喷镀或蒸镀等在导光板32的光学面35成Al、Ag、Cr等膜的金属膜形成。导光板32的边缘32a为了防止光泄漏，最好尽量薄，也可以根据需要在外面形成反射层。

在此，由于该实施例的液晶显示装置为穿透兼反射型，所以首先根据图3说明作为穿透型采用时的导光板32的作用。其中，图3中导光板32的厚度适当，省略了图1所示的反射层36。

将该实施例的液晶显示装置作为穿透型采用时，如在图3中作为代表箭头A、B、C所示，入射到图1所示的入射面34的光在导光板32内行进。其中箭头A所示的光在倾斜面35c反射，将角度变换为几乎垂直于发射面33的方向，从发射面33向几乎垂直的方向发射。

箭头B所示的光在发射面33反射并入射到曲面35a。此时，曲面35a与发射面33不平行，在图3中右下倾斜，所以入射到曲面35a的光以比入射方向略小的角度反射，向接近平行于同组的平面35b的方向行进。因此，箭头B所示的光入射到与反射的曲面35a同一阻的倾斜面35c。

像这样，在光学元件设置朝与入射面34相反侧下降的曲面35a是为了使在各光学元件的曲面35a反射的箭头B的光的行进方向接近平行于同一组的平面35b的方向并可靠入射到同一组的倾斜面35c。接着，入射到倾斜面35c的光在该倾斜面35c反射，角度变换为几乎垂直于发射面33的方向，从发射面33向几乎垂直的方向发射。

箭头C所示的光通过在平面35b的反射和在发射面33的重复反射，在导光板32内向入射面34侧至边缘32a侧的方向，即图3中的右方向行进。接着，该行进的光最终与箭头A所示的光相同，从在倾斜面35c反射的发射面33向几乎垂直的方向发射，或与箭头B所示的光相同，在曲面35a反射之后，在同一组的倾斜面35c反射，从发射面33向几乎垂直的方向发射。

像这样，箭头A、B、C所示的光最终在某个倾斜面35c反射，从发射面33向几乎垂直的方向发射。此时，各光学元件的倾斜面35c对平面35b的高度H从图1所示的入射面34侧向边缘32a侧逐渐变高。从而，倾斜面35c的面积从入射面34侧向边缘32a侧逐渐变大。这样，即使光量随着远离入射面34而减少，也由于倾斜面35c的面积变大，所以从发射面33发出的光量均匀。

下面，说明将图1所示的液晶显示装置作为反射型采用时的照明屏31的作用。

如图4中作为代表箭头D、E、F所示，外光入射到发射面33。此时，忽视在发射面33的折射。另外，箭头D、E、F所示的外光是相互平行的光，在图4中从右上方向左下方，对发射面33以入射角d入射的光。

另外，箭头D所示的外光在平面35b(实际上，在反射层36的该位置对应的部分反射，但为了简化说明，以导光板32的位置进行说明。以下，对于其它位置也是相同的。)反射，从发射面33发射。此时，在平面35b的反射为正反射。因此，箭头D所示的外光对于平面35b以入射角d入射，以反射角d反射，其反射角度为2d。

箭头E所示的外光在曲面35a中的图4中在右侧反射，从发射面33发射。此时，曲面35a在图4中右下倾斜，在曲面35a的反射角k比平面35b的反射角2d还小。

箭头F所示的光在曲面35a中的图4中在左侧反射，从发射面33发射。此时，曲面35a在图4中右下倾斜，但在曲面35a的各点的连接线的平面35b的角度在图4中随着向左侧逐渐变大，所以在曲面35a的左侧的反射角f比在曲面35a的右侧的反射角e还小。

像这样，图4中，从右上向左下相互平行入射到发射面33的箭头D、E、F所示的外光正反射，或以比该正反射时的反射角度小的反射角度反射并从发射面33发射。此时，在曲面35a的反射角度在图4中随着靠左逐渐变小，所以在曲面35a反射并从发射面33发射的外光对于发射面33的法线的角度在图4中随着靠左逐渐变小。

从而，即使入射到发射面33的箭头D、E、F所示的外光相互平行，从发射面33发射的箭头D、E、F所示的外光对于与发射面33垂直的方向，在图4的略左侧聚光。

下面说明将图1所示的液晶显示装置作为穿透型采用的情况。若点亮冷阴极管37，则从冷阴极管37发出的光和反射薄板38发射的光入射到导光板32的入射面34。该入射光如图3中作为代表箭头A、B、C所示，在导光板32内行进。

接着，如上所述，箭头A、B、C所示的光最终在某个倾斜面35c反射，从发射面33向几乎垂直的方向发射。从而，入射到入射面34的几乎所有光最终在某个倾斜面35c反射，从发射面33向几乎垂直的方向发射。

此时，如图2所示，倾斜面35c对同一组的平面35b的高度H从入射面34侧向边缘32a侧逐渐变高。从而，倾斜面35c的面积从入射面34侧向边缘32a侧逐渐变大。

这样，即使光量随着远离冷阴极管37而减少，也由于倾斜面35c的面积变大，所以从发射面33发出的光量均匀。此时，入射到入射面34的几乎所有光在某个倾斜面35c反射，从发射面33向几乎垂直的方向发射，所以光利用效率高，可以提高亮度。

从导光板32的发射面33向几乎垂直的方向发射的光边穿透扩散板41扩散之后入射到液晶显示屏21的里面，并从其里面侧照射液晶显示屏21。这样，从液晶显示屏21的表面发射对应液晶显示屏21的显示驱动的图象光。

如上所述，在将图1所示的液晶显示装置作为穿透型采用时，照明屏31的光利用效率高，可以提高亮度，而且可以使亮度均匀，所以可以提高显示品质。

另一方面，在将该液晶显示装置作为反射型采用时，不点亮冷阴极管37而利用外光。即，在液晶显示屏21的表面从其表面侧入射的外光穿透液晶显示屏21，边穿透扩散板41边扩散，入射到导光板32的发射面33，在反射板36反射。

与上述相反，该反射光从导光板32的发射面33发射，边穿透扩散板41边扩散，入射到液晶显示屏21的里面，从其里面侧照射液晶显示屏21。这样，从液晶显示屏21的表面发射对应液晶显示屏21的显示驱动的图象光。

在此，说明将该液晶显示装置作为反射型实际采用的情况。实际使用状态中，在液晶显示屏21的画面的上端侧位于图1的右端侧时，一般大多是为了主要取得图1的从右上向左下的外光而倾斜液晶显示屏21，从液晶显示屏21的画面正向，即与画面垂直的方向，或略下侧(图1中左侧)的方向观看画面。

因此，若为了主要取得图1的从右上向左下的外光而倾斜液晶显示屏21，则原样穿透液晶显示屏21和扩散板41的外光如图4中作为代表箭头D、E、F所示，入射到导光板32的发射面33。此时也忽视在发射面33的折射。另外，箭头D、E、F所示的外光是相互平行的光。

入射到导光板32的发射面33的箭头D、E、F所示的外光如上所述，正反射或以比该正反射时的反射角度还小的反射角度反射，并从发射面33发射。此时，在曲面35a的反射角度在图4中随着靠左逐渐变小，所以在曲面35a反射，从发射面33发射的外光相对于发射面33的法线的角度在图4中随着靠左逐渐变小。

因此，即使入射到发射面33的箭头D、E、F所示的外光相互平行，从发射面33发射的箭头D、E、F所示的外光对于垂直于发射面33的方向在图4的略左侧聚光。接着，若这些外光原样穿透扩散板41和液晶显示屏21，则图象光在液晶显示屏21的画面正向，即比垂直画面方向略下侧(图1中左侧)的方向聚光并发射。

像这样，在将该液晶显示装置作为反射型实际采用时，可以基于图1的从右上向左下的外光，在液晶显示屏21的画面正向，即比垂直于画面的方向略下侧(图1中左侧)的方向聚光并发射图象光。此时的图象光的发射方向为观看方向，从而得到较亮图象。

扩散板41在作为穿透型采用的情况下、在作为反射型采用的情况下都提高穿透光和反射光的面内均匀性，这样调整视野角，还有，在作为反射型采用时，用于减轻二重映现。

另外，在利用填充材料，使扩散板41的表面等成为凸凹形状时，利用该凸凹形状，取入外光的入射角和入射范围扩展到全方位，利用高扩散性，可以进一步减轻二重映现。

另外，也可以不采用扩散板41，在用于将液晶显示屏21的里面侧偏光板25粘贴到里面侧玻璃基板23的黏合剂中混入折射率与黏合剂不同的填充剂，使黏合剂具有扩散功能。另外，也可以采用具有这样的扩散功能的黏合剂，并采用扩散板41。

另外，也可以代替一般的扩散板41而采用图5所示的穿透兼扩散板42。该穿透兼扩散板42通过交互配置无色透明树脂等构成的穿透层43和白色透明树脂等构成的扩散层44构成。

此时，穿透兼扩散板42的厚度一定，但穿透层43和扩散层44都对于穿透兼扩散板42的板面向同一方向(此时，图5中从右上侧向左下侧)适当倾斜。另外，图5中，扩散层44的右上部及其右侧的扩散层44的左下部在右方向连接或重合。

如图3所示，在作为穿透型采用时，从导光板32的发射面33向几乎垂直的方向发射的光如图5的箭头所示(其中，忽视在穿透兼扩散板42的表面的折射)，在穿透兼扩散板42的扩散层44扩散并从穿透兼扩散板42的表面发射。

此时，由于在图5中扩散层44的右上部及其右侧的扩散层44的左下部在左右方向连接或重合，所以从导光板32的发射面33向几乎垂直的方向发射的所有光在穿透兼扩散板42的某个扩散层44可靠扩散。

另一方面，在作为反射型采用时，如图6的实线箭头所示(忽视穿透兼扩散板42的表面和里面的折射。)，从右上向左下行进的外光穿透穿透兼扩散板42的穿透层43。

该穿透光如图4中的箭头所示，在导光板32的光学面35反射。该反射光如图6的虚线箭头所示(忽视穿透兼扩散板42的里面和表面的折射。)，在穿透兼扩散板42的扩散层44扩散，并从穿透兼扩散板42的表面发射。

此时，也由于在图6中扩散层44的右上部及其右侧的扩散层44的左下部在左右方向连接或重合，所以从导光板32的发射面33发射的所有光在穿透兼扩散板42的某个扩散层44可靠扩散。

在此，导光板32的光学面35不限定于图2所示的光学面。例如，参照图2进行说明，平面35b对各光学元件的倾斜面35c的倾斜角度在40～50°左右范围内，从入射面34侧向边缘32a侧逐渐变大。

另外，由曲面35a、平面35b和倾斜面35c构成的各光学元件的长度也可以不同。例如，通过将曲面35a和平面35b的长度设为一定，将倾斜面35c的高度H设为不同，使曲面35a、平面35b和倾斜面35c构成的1组光学元件的长度不同。但是，此时曲面35a、平面35b和倾斜面35c构成的1组光学元件的长度在20～500μm左右范围内。

但是，如箭头A、B、C所示的光，最终在某个倾斜面35c反射，从发射面33向几乎垂直的方向发射的光不是几乎所有入射到图1所示的入射面34的光，而是其中一部分。即，在曲面35a和平面35b反射的部分光原样从发射面33发射。

因此，如图7中的一点划线所示，对于导光板32的发射面33和入射面34都垂直的虚拟面P中，在倾斜面35c反射的光如实线箭头所示，从发射面33向几乎垂直的方向发射，但在曲面35a和平面35b反射的部分光如虚线箭头所示，从导光板32的发射面33朝远离其入射面34的侧向倾斜方向发射。

从而，可以将入射到入射面34的几乎所有光从发射面33发射，可以得到良好的光利用效率，另外，根据倾斜面35c的面积的不同，可以使在倾斜面35c反射并从发射面33发射的光量均匀。但是，如图7的虚线箭头所示，有从导光板32的发射面33朝远离其入射面34的侧向倾斜方向发射的光，若聚集该光，则液晶显示屏21的正面的峰值亮度更大，可以进一步提高光利用效率。下面示出可以聚集从导光板32的发射面33朝远离其入射面34的侧向倾斜方向发射的光的实施例。

实施例2

图8是表示本发明实施例2的液晶显示装置的主要部分的侧视图。与实施例1同样，该液晶显示装置具有液晶显示屏21、配置在与其观察侧的表面相反侧的里面的照明屏31。但是，在本实施例的液晶显示屏21和照明屏31之间，代替实施例1的扩散板41配置光学薄板51。本实施例的特征是该光学薄板51的功能，以下重点说明作为其特征的部分。另外，以下说明中对于与实施例1相同的结构要素附上同一标号省略说明。

光学薄板51为平面方形，将与液晶显示屏21对置的表面作为平面52，将与平面52相反侧的里面作为光学面53。光学面53由以一定间距形成的截面几乎为梯形的槽的两倾斜面53b、53d、上边的平面53a和、两槽间的平面53c构成。即，光学面53成为连续设置多个从光学板32的入射面34侧向边缘32a侧依次连续设置平面53a、倾斜面53b、平面53c和、倾斜面53d的1组光学元件的面。该光学面53的形状对于图8的纸面在垂直方向完全相同，换言之，截面几乎梯形的所有槽对于光学薄板51的宽度方向的两侧面垂直地、在整个宽度延伸。

平面52、53a、53c成为与导光板32的发射面33平行的面。对倾斜面53b的平面52(与导光板32的发射面33平行的面)的倾斜角度相同，成为与平面52几乎垂直的面或接近垂直面的倾斜面。倾斜面53d对于平面52的倾斜角度相同，设定为30~50°左右范围内的适当角度。

平面53a、倾斜面53b、平面53c和倾斜面53d构成的1组光学元件的长度与液晶显示屏21的像素间距几乎相同，或同像素间距的整数部分之一。如上述结构的光学薄板51可以通过以丙稀树脂等光穿透性好的透明树脂作为材料的发射压缩成形来制造。

光学薄板51具有将从导光板32的发射面33朝边缘32a侧向倾斜方向发射的光聚集在液晶显示屏21的正面侧的功能，接着，根据图9说明该光学薄板51的作用。如图9中作为代表箭头J、K、L所示，从图8所示的导光板32的发射面33发射的光穿透光学薄板51。其中，箭头J、K所示的光如图7中的实线箭头所示，从导光板32的发射面33向几乎垂直的方向发射，入射到光学薄板51的平面53a、53c，原样穿透光学薄板51，从光学薄板51的平面52向几乎垂直的方向发射。

如图7的虚线箭头所示，箭头L所示的光从导光板32的发射面33从入射面34侧朝边缘32a侧向倾斜方向发射，入射到光学薄板51的倾斜面53b，在倾斜面53d反射，在光学薄板51的平面52向几乎垂直的方向变换角度，从光学薄板51的平面52向垂直方向发射。

像这样，箭头J、K、L所示的光从光学薄板51的平面52向与其几乎垂直的方向发射。从而，入射到导光体32的入射面34的大部分光最终从光学薄板51的平面52向几乎垂直的方向发射。其结果，可以提高液晶显示屏21的正面的峰值亮度，可以得到良好的光利用效率。

但是，若根据图9进行说明，光学薄板51的光学面53最好具有用于原样穿透箭头J、K所示的光的平面53a、53c、用于入射箭头L所示的光的倾斜面53b和、用于反射该入射的箭头L所示的光的倾斜面53d。从而，光学薄板51的光学面53例如图10所示，也可以是具有平面53a、倾斜面53b和倾斜面53d的面，还有例如图11所示，也可以是具有倾斜面53b、平面53c和倾斜面53d的面。

例如图12所示，用于反射入射到倾斜面53b的光的倾斜面53d也可以是圆弧状的曲面。在这样的情况下，由于可以聚光倾斜面53d反射的光，从平面52向与其几乎垂直的方向发射，所以可以进一步提高液晶显示屏21的正面的峰值亮度。

例如图13所示，标号53a所示的面也可以是对平面53c(与导光板32的发射面33平行的面)的倾斜角度小于20°左右的倾斜面。例如，若将对倾斜面53a的平面53c的倾斜角度设为20°，将光学薄板51(其材料为丙稀树脂)的折射率设为1.49，则如图13中的箭头所示，从导光板32的发射面33向与其垂直的方向发射并入射到倾斜面53a的光从平面52以与其垂直线的角度θ(10.06°)发射。另外，若将角度θ＝±10°左右以内定义为几乎垂直的方向，则倾斜面53a对于平面53c的倾斜角度也可以小于20°左右。

接着，说明将图9所示的液晶显示装置作为穿透型采用的情况。若点亮冷阴极管37，则从冷阴极管37发出的光和反射薄板38反射的光入射到导光板32的入射面34，在导光板32内行进，在导光板32的光学面35反射。

如图7中的实线箭头所示，在导光板32的光学面35反射的部分反射光从发射面33向与其几乎垂直的方向发射，如图9中的作为代表箭头J、K所示，原样穿透光学薄板51的平面53a、53c的部分，从光学薄板51的平面52向与其几乎垂直的方向发射。

如图7中虚线箭头所示，在导光板32的光学面35反射的大部分剩余的反射光从导光板32的发射面33朝远离其入射面34的侧向倾斜方向发射，如图9中作为代表箭头L所示，入射到光学薄板51的倾斜面53b并在倾斜面53d反射，从光学薄板51的平面52向与其几乎垂直的方向发射。

该实施例2的情况下，从冷阴极管37发出并入射到导光板32的入射面34的大部分光最终从光学薄板51的平面52向与其几乎垂直的方向发射。此时，如图2所示，倾斜面35c的高度H与离入射面34的距离成比例增大，平面35b的长度与离入射面34的距离成比例变短，所以在倾斜面35c反射并朝发射面33的光量与离入射面34的距离成比例以指数函数增大。这样，即使光量随着远离冷阴极管37而减少，也由于从发射面33发出的光量均匀，所以光利用效率高，可以提高亮度，并且还可以使亮度均匀。

从光学薄板51的平面52向与其几乎垂直的方向发射的光入射到液晶显示屏21的里面，从其里面侧照射液晶显示屏21。这样，从液晶显示屏21的表面发射对应液晶显示屏21的显示驱动的图象光。

如上所述，在将图8所示的液晶显示装置作为穿透型采用时，可以提高照明屏31的光利用效率，可以提高亮度，并且还可以使亮度均匀，所以可以提高显示品质。

另一方面，在将该液晶显示装置作为反射型采用时，不点亮冷阴极管37而利用外光。即，在液晶显示屏21的表面从其表面侧入射的外光穿透液晶显示屏21，穿透光学薄板51，入射到导光板32的发射面33，并在反射层36反射。此时，自然光和室内光等外光几乎不变换角度地穿透对应光学薄板41的平面53a、53c的部分。

该反射光与上述相反，从导光板32的发射面33发射，穿透光学薄板51，入射到液晶显示屏21的里面，从其里面侧照射液晶显示屏21。这样，从液晶显示屏21的表面发射对应了液晶显示屏21的显示驱动的图象光。此时，可以利用光学薄板51减轻二重映现。

实施例3

如图1和图8所示，上述实施例1和实施例2说明了在液晶显示屏21的里面侧配置了照明屏31的情况，但不限于此，如图14所示的本发明的实施例3，也可以在液晶显示屏21的表面侧配置照明屏31。

此时，照明屏31的导光板32的发射面33作为里面侧，光学面35作为表面侧。另外，在导光板32的光学面35设置反射层36。在液晶显示屏21和照明屏31之间配置与实施例2同样的光学薄板51。光学薄板51中，其平面52与液晶显示屏21对置。在液晶显示屏21的里面侧设有平板状的反射板55。

下面说明将图14所示的液晶显示装置作为穿透型采用的情况。一点亮冷阴极管37，从冷阴极管37发出的光和反射薄板38反射的光就入射到导光板32的入射面34。与上述实施例2同样，该入射光的大部分从导光板32的发射面33发射之后，从光学薄板51的平面52向与其几乎垂直的方向发射。

该发射光穿透液晶显示屏21并在发射板55反射。该反射光入射到液晶显示屏21的里面，从其里面照射液晶显示屏21。从液晶显示屏21的表面发射对应显示驱动的图象光。该图象光穿透光学薄板51并穿透导光板32。这样，可以看见该穿透图象光。

另一方面，在将图14所示的液晶显示装置作为反射型采用时，不点亮冷阴极管37而利用外光。即，在导光板32的光学面35从其表面入射的外光穿透导光板32，穿透光学薄板41，穿透液晶显示屏21，并在反射板55反射。

该反射光入射到液晶显示屏21的里面，从其里面侧照射液晶显示屏21。这样，从液晶显示屏21的表面发射对应显示驱动的图象光。该图象光穿透光学薄板51并穿透导光板32。这样，可以看见该穿透图象光。

但是，图14所示的液晶显示装置中，在作为穿透型采用时和作为反射型采用的时，由于光都2次穿透液晶显示屏21，所以偏光板也可以是表面侧或里面侧的一个。另外，也可以不采用反射板55，由反射性金属形成设置在里面侧玻璃基板23的里面的显示像素用电极。

实施例4

上述各实施例说明了作为光源采用了冷阴极管等线光源的情况，但不限于此，也可以采用发光二极管等点光源。图15是在与液晶显示装置的导光板32的入射面34的纵向的中央部对置的位置配置了1个发光二极管51。若沿着入射面34的纵向并列配置多个发光二极管51，则可以得到与线光源相同的亮度。

但是，在作为线光源的冷阴极管37的情况下，可以利用冷阴极管37发出的光均匀照射导光板32的整个入射面34。与此不同，在作为点光源的发光二极管51的情况下，不能利用从发光二极管61发出的光均匀照射导光板32的入射面34。

因此，在采用发光二极管61的情况下，图16中的一点划线所示的、与导光板32的发射面33垂直、与入射面34平行的虚拟面Q中，如实线箭头所示，从发光二极管61发出的光中只有垂直入射到平坦的入射面34的光向与发射面33垂直的方向发射，此外的光以倾斜于虚拟面Q的角度照射。即，从点光源发射的光中的垂直入射到入射面34以外的光如虚线箭头所示，在虚拟面Q的面内向左右倾斜方向发射。

从而，如图15所示，在导光板32的发射面34中，与发光二极管51几乎对置的标号M所示的区域的两侧的标号N所示的亮度降低很多，光利用效率差，而且产生亮度不匀。其结果，在液晶显示屏产生显示不匀。

因此，下面说明可以避免产生这样的亮度不匀的本发明的实施例5。

实施例5

图17是说明本发明的实施例5的液晶显示装置的部分模式平面图。

本实施例的液晶显示装置基本上与图15所示的情况同样，在与液晶显示装置的导光板32的入射面34的纵向中央部对置的位置配置了1个发光二极管61。但此时，形成导光板32的光学面的各光学元件的倾斜面35c成为向其纵向(与入射面34平行的方向)波形形状凸凹的面。各光学元件的倾斜面35c的波形形状作为一例在振幅为a时，波长λ为2aπ的正弦曲线较适当，但不限于此，波长λ可以是振幅a的1倍至10倍。

像这样，若各光学元件的倾斜面35c为波形形状，则在图18的一点划线所示的虚拟面Q(与发射面33的发射侧的入射面34平行的一面)中，如实线箭头所示，从发光二极管61发出的光不仅是垂直入射到入射面34的光，倾斜入射到入射面34的部分光也垂直入射到各光源元件的波形形状的倾斜面35c。由于像这样垂直入射到倾斜面35c的光向与导光板32的发射面33垂直的方向反射，所以目视方向的发射光的强度变大，并且从导光板32的发射面33发射的发射光的强度均匀。

图17所示的实施例中，在导光板32形成的波形形状的倾斜面35c的中心线形成为与入射面34平行的直线状，但不限于此，例如波形形状的倾斜面35c的中心线为以光源61为中心的弧形或椭圆形等，可以适当变更其外形。另外，各倾斜面34在导光板34的宽度方向，波的相位也可以错开，波的间距也可以不同。

在此，若更具体研究图18，则如虚线箭头所示，波形形状的各光学元件的倾斜面35c反射的光的其它部分在虚拟面Q面内向左右倾斜方向行进，所以只有该部分的光强度不均匀。

因此，下面说明从导光板32的发射面34可以进一步均匀发射光的本发明的实施例6。

实施例6

图16是表示本发明的实施例6的照明屏31的主要部分的向视图。该照明屏31中，在导光板32和光学薄板51之间配置聚光薄板62，在与导光板32的入射面34的纵向中央部对置的位置配置1个发光二极管61。

聚光薄板62为平面方形状，其结构为将与导光板32对置的面作为平面63，在该平面6上并列设置多个向垂直于导光板32的入射面34的方向延伸的单面凸透镜条部64。单面凸透镜条部64的表面也可以是截面圆形状，也可以是截面椭圆形状。这样结构的聚光薄板62可以利用以丙稀树脂等光穿透性好的透明树脂为材料的发射压缩成形来制造。聚光薄板62也可以将其平面63粘贴到导光板32的发射面33。

图18中，如实线箭头所示，如虚线箭头所示，在虚拟面Q内从导光板32的发射面33向其左右倾斜方向发射的光如图20的实线箭头所示，利用聚光薄板62的单面凸透镜条部64聚光到各凸透镜条部64的中央侧，向与聚光薄板62的平面63几乎垂直的方向发射。即，如图18的实线和虚线箭头所示，从导光板32的发射面33向与其入射面34平行的方向发射的光由聚光薄板62聚光，在虚拟面Q面内，朝与聚光薄板62的平面63几乎垂直的方向(与实线箭头平行的方向)侧折射。

从而，即使从发光二极管61发出的光不能均匀照射导光板32的入射面34，从聚光薄板62的平面63也可以进一步均匀发射光，光利用效率好，亮度也均匀。其结果，可以避免在液晶显示屏产生显示不匀。另外，上述中，导光板32的入射面34也可以是与倾斜面35c相同的波形形状，但需要注意入射到导光板32的光量密度均匀。

另一方面，在将具有图19所示的照明屏31的液晶显示装置作为反射型采用时，由于在聚光薄板62的单面凸透镜条部64的表面没有顶角，所以取光效率很好。

图21表示实施例6的变形例。该实施例中，在导光板32的表面一体形成与图19所示的聚光薄板62相同结构的聚光部62A。另外，图22表示实施例6的另一变形例。该变形例中，在导光板32和聚光薄板62之间配置光学薄板51。聚光薄板62和光学薄板51分别与图19所示的相同。

另外，虽然没有图示，也可以是具有光学薄板51具有的功能，即将从导光板32的发射面33朝边缘32a侧向倾斜方向发射的光变换成与该发射面33几乎垂直的方向的功能和，聚光薄板62具有的功能，即，在与导光板32的入射面34平行的面内(虚拟面Q的面内)，将从导光板32的发射面33倾斜发射的光变换成与发射面33几乎垂直的方向的功能的光学薄膜。这样的光学薄膜不是限定实施例，例如密合图22的光学薄板41和聚光薄板52的各平面而一体化即可。

另外，在图19、图21和图22所示的情况下，也可以代替发光二极管61采用冷阴极管(线光源)。在这样的情况下，利用与聚光薄板62的导光体32的入射面34平行方向的聚光作用，可以进一步提高亮度。

另外，在作为光源采用发光二极管的情况下，也可以不限于1个，而配置多个。此时，即使发光二极管本身有色散，也可以利用导光板32的倾斜面35c的波形形状而识别。此时，作为发光二极管只要采用发光成3个原色的各色的发光二极管，就可以显示白色或全彩色。实施例7是这样的例子。

实施例7

图23是将多个不同发光色的发光二极管，例如发红色光、发绿色光和发蓝色光的3个发光二极管61R、61G、61B沿着导光板32的入射面34的纵向配置。此时，通过适当变暗3个发光二极管61R、61G、61B，利用混合颜色可以得到发光二极管单个发光色以外的颜色。

该实施例的情况下，通过与液晶显示屏的驱动同步地依次以发红色光、发绿色光、和发蓝色光的场序驱动控制单元组合，可以不用滤色器而进行全彩显示。即，最初将液晶显示屏的各像素分别以对应红色显示数据的等级驱动，以与此相同的时间点亮一定时间发光二极管61R，接着将液晶显示屏的各像素分别以对应绿色显示数据的等级驱动，以与此相同的时间点亮一定时间发光二极管61G，接着，将液晶显示屏的各像素分别以对应蓝色显示数据的等级驱动，以与此相同的时间点亮一定时间发光二极管61B，进行所谓的场序驱动，没有滤色器，也可以进行全彩显示。

如上所述，根据发明1，利用在导光板形成的曲面和具有倾斜面的光学面，即使在远离导光板的入射面的终端面也可以充分地将从入射面导入的光折射到导光板的发射面侧，从而可以提高光利用效率。

根据发明2，利用与入射面几乎平行的方向延伸的倾斜面，可以将从点光源导入的光向与入射面平行的方向折射，所以可以提高光利用效率。

根据发明3，由于利用光学薄板，将从导光板的发射面朝边缘侧倾斜方向发射的光变换为与导光板的发射面几乎垂直的方向，所以可以提高光利用效率。

Claims (5)

1.一种液晶显示装置用照明屏，具有：

入射面(34)；

发射面(33)；

导光板(32)，具有由多个分别含有将从上述入射面(34)导入的光向上述发射面(34)侧折射的倾斜面(35c)的光学元件构成的光学面(35)；以及

光源(37、61)，与上述导光板(32)的入射面(34)对置配置，

其特征在于：

上述导光板(32)的各倾斜面(35c)在其纵向成为波形形状。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置用照明屏，其特征在于：

上述光源(61)为点光源。

3.如权利要求1所述的照明屏，其特征在于：

上述光源(61)含有发红色光、发绿色光、以及发蓝色光的3种点光源(61R、61G、61B)。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置用照明屏，其特征在于：

上述各光学元件还含有将入射到上述入射面(34)的部分光向与上述入射面(34)侧相反侧的边缘(32a)侧对于平行于上述发射面(33)以沿着该平行面的小角度反射的曲面(32a)。

5.一种液晶显示装置用照明屏，具有：

光源(37、61)；

导光板(32)，具有导入从上述光源(37)发射的光的入射面(34)、在与上述入射面(34)对置的侧形成的边缘(32a)、发射从上述入射面(34)导入的光的发射面(33)和、具有与上述发射面(33)对置的面的光学面(35)；

配置在上述导光板(32)的发射面侧的光学薄板(51)，

其特征在于：上述光学薄板(51)原样穿透从上述导光板(32)的发射面(33)向几乎垂直于该发射面(33)的方向发射的光，将从上述导光板(32)的发射面(33)朝上述边缘(32a)向倾斜方向发射的光变换为从上述光学薄板(51)的表面向几乎垂直于上述导光板(32)的发射面(33)的方向发射的光。

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