JP4154876B2

JP4154876B2 - Lighting panel and display device using the same

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Publication number: JP4154876B2
Application number: JP2001235820A
Authority: JP
Inventors: 勝樋口
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: KR100483190B1; CN100383635C; KR20030013323A; CN1690808A; CN1401936A; JP2003045216A; CN100385305C

Abstract

PURPOSE: To improve utilization efficiency of light, and increase luminance, of the illumination panel as a back light that is arranged on the back face side of the liquid crystal panel. CONSTITUTION: The surface of the light guide plate 32 of the illumination panel is made a light-exit face 33 and the back face is made an optical face 35. The optical face 35 has a structure in which a set of optical elements that are provided with a curvature face 35a, a flat face 35b, and a slanted face 35c continuously in order from the light-entrance face side (left side in the figure 3) toward the opposite side is provided continuously in many sets. The flat face 35b is made in parallel with the light-exit face 35. The height H of the slanted face 35c to the flat face 35b within the same set becomes gradually taller from the light-entrance face 34 side toward the opposite side. And the lights that are shown by the arrow A, B and C as a representative are irradiated finally in the direction nearly perpendicular from the light-exit face 33 after reflected by either of the slanted faces 35c.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は照明パネルおよびそれを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶表示装置は、液晶表示パネル自体が自己発光能力を有していないため、液晶表示パネルの裏面側にバックライトとして照明パネルが配置されている。図１３は従来のこのような液晶表示装置の一例の一部の側面図を示したものである。この液晶表示装置は、液晶表示パネル１と、その観察する側の表面とは反対側の裏面に配置された照明パネル１１とを備えている。
【０００３】
液晶表示パネル１は、表面側ガラス基板２と裏面側ガラス基板３とがほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して貼り合わされ、両ガラス基板２、３とシール材とにより囲まれた空間に液晶（図示せず）が封入され、表面側ガラス基板２の表面に表面側偏光板４が貼り付けられ、裏面側ガラス基板３の裏面に裏面側偏光板５が貼り付けられた構造となっている。
【０００４】
照明パネル１１は、液晶表示パネル１の裏面側に設けられた導光板１２を備えている。導光板１２は、平面方形状であって、液晶表示パネル１と対向する表面を光が出射する出射面１３とされ、所定の一端面（図１３では左端面）を光が入射する入射面１４とされ、出射面１３に対して裏側の裏面を入射面１４側からその反対側に向かうに従って導光板１２の厚さが漸次薄くなるように傾斜された傾斜面１５とされた構造となっている。
【０００５】
導光板１２の傾斜面１５には反射板１６が貼り付られている。導光板１２の入射面１４と対向する位置には冷陰極管（光源）１７が設けられている。冷陰極管１７を覆う反射シート１８の一端部は導光板１２の入射面１４側の表面に貼り付けられ、他端部は反射板１６の入射面１４側の裏面に貼り付けられている。
【０００６】
そして、冷陰極管１７から出た光および反射シート１８によって反射された光は、導光板１２の入射面１４に入射される。この入射光は、導光板１２内を入射面１４側からその反対側に向かって進行し（導光され）、反射板１６によって反射され、導光板１２の出射面１３から出射されて液晶表示パネル１の裏面に入射され、液晶表示パネル１をその裏面側から照射する。すると、液晶表示パネル１の表面から液晶表示パネル１の表示駆動に応じた画像光が出射される。
【０００７】
ところで、上記従来の液晶表示装置では、導光板１２の出射面１３から発せられる光量を均一化して、液晶表示パネル１の表面から発せられる輝度分布を均一化することができるようになっている。次に、これに説明する。導光板１２の傾斜面１５には、黒色のインクによる多数の点状の調光パターンが、その点状の黒色パターン密度が入射面１４側からその反対側に向かうに従って漸次小さくなるように、設けられている。
【０００８】
これにより、導光板１２内を進行する光を反射板１６で導光板１２の傾斜面１５側から出射面１３側に向けて反射させるとともに、冷陰極管１７から遠ざかるにつれて光量が減少しても、点状の黒色パターン密度が小さくなることにより、導光板１２の出射面１３から発せられる光量が均一化される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、導光板１２の傾斜面１５に黒色のインクによる多数の点状の調光パターンを設けているため、この調光パターンに光が吸収され、光利用効率が悪く、輝度が低下するという問題があった。
この発明の課題は、光利用効率を良くすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る照明パネルは、一端面を光が入射する入射面とされ、表面を前記入射面に入射されて導かれた光を出射する出射面とされた導光板と、該導光板の入射面に対向して配置された光源とを備え、前記導光板の裏面は、前記出射面側と反対方向に向けて漸次下降する断面が円弧状とされ、前記入射面に入射され前記出射面で反射された光を前記入射面側とは反対側に向けて前記出射面と平行な面に沿うような低角度で反射する曲面と、前記曲面で反射された光を前記出射面側に向けて反射する傾斜面と、前記曲面と前記傾斜面との間に形成され、前記入射面側から入射された光を前記出射面との間で反射を繰り返させて、該光の少なくとも一部を直接あるいは前記曲面で反射させたうえ前記傾斜面により前記出射面側に導くための平面と、からなり且つ前記入射面側に前記曲面が位置するように設けられた光学要素が多数連続して設けられた面となっていることを特徴とするものである。請求項２に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記光学要素の前記傾斜面の高さは前記入射面側に位置するものよりもその反対側に位置するものの方が大きくなっていることを特徴とするものである。請求項３に記載の発明に係る照明パネルは、請求項２に記載の発明において、前記光学要素の前記傾斜面の高さは前記入射面側からその反対側に向かうに従って漸次大きくなっていることを特徴とするものである。請求項４に記載の発明に係る照明パネルは、請求項３に記載の発明において、前記入射面側からｎ番目の前記光学要素の傾斜面の前記平面に対する高さはａｎ（ｎ＋１）／２（ただし、ａは任意の数）であることを特徴とするものである。請求項５に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記導光板の厚さは、前記入射面側からその反対側に向かうに従って漸次厚くなった後に漸次薄くなっていることを特徴とするものである。請求項６に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記各導光要素の前記傾斜面の前記出射面と平行な面に対する傾斜角度は４０〜５０°程度であることを特徴とするものである。請求項７に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記各導光要素の前記傾斜面の前記出射面と平行な面に対する傾斜角度は４０〜５０°程度の範囲内において前記入射面側からその反対側に向かうに従って漸次大きくなっていることを特徴とするものである。請求項８に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記各光学要素の長さは同じであることを特徴とするものである。請求項９に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記各光学要素の長さは少なくともその一部が異なっていることを特徴とするものである。請求項１０に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記各光学要素の長さは２０〜５００μｍ程度であることを特徴とするものである。請求項１１に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記曲面の曲率半径は０．１〜２．０ｍｍ程度であることを特徴とするものである。請求項１２に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１に記載の発明において、前記導光板の裏面に反射層が設けられていることを特徴とするものである。請求項１３に記載の発明に係る照明パネルは、請求項１２に記載の発明において、前記反射層は前記導光板の裏面に設けられた金属膜からなることを特徴とするものである。請求項１４に記載の発明に係る表示装置は、表示パネルの裏面側に照明パネルが配置された表示装置において、前記照明パネルは、一端面を光が入射する入射面とされ、表面を前記入射面に入射されて導かれた光を出射する出射面とされた導光板と、該導光板の入射面に対向して配置された光源とを備え、前記導光板の裏面は、前記出射面側と反対方向に向けて漸次下降する断面が円弧状とされ、前記入射面に入射され前記出射面で反射された光を前記入射面側とは反対側に向けて前記出射面と平行な面に沿うような低角度で反射する曲面と、前記曲面で反射された光を前記出射面側に向けて反射する傾斜面と、前記曲面と前記傾斜面との間に形成され、前記入射面側から入射された光を前記出射面との間で反射を繰り返させて、該光の少なくとも一部を直接あるいは前記曲面で反射させたうえ前記傾斜面により前記出射面側に導くための平面と、からなり且つ前記入射面側に前記曲面が位置するように設けられた光学要素が多数連続して設けられた面となっていることを特徴とするものである。請求項１５に記載の発明に係る表示装置は、請求項１４に記載の発明において、前記導光板の裏面に反射層が設けられていることを特徴とするものである。請求項１６に記載の発明に係る表示装置は、請求項１５に記載の発明において、前記反射層は前記導光板の裏面に設けられた金属膜からなることを特徴とするものである。表示パネルの表面側に照明パネルが配置され、前記表示パネル内またはその裏面側に反射手段が設けられた液晶表示装置において、前記照明パネルは、一端面を光が入射する入射面とされ、表面を前記入射面に入射されて導かれた光を出射する出射面とされた導光板と、該導光板の入射面に対向して配置された光源とを備え、前記導光板の裏面は、前記出射面側と反対方向に向けて漸次下降する断面が円弧状とされ、前記入射面に入射され前記出射面で反射された光を前記入射面側とは反対側に向けて前記出射面と平行な面に沿うような低角度で反射する曲面と、前記曲面で反射された光を前記出射面側に向けて反射する傾斜面と、前記曲面と前記傾斜面との間に形成され、前記入射面側から入射された光を前記出射面との間で反射を繰り返させて、該光の少なくとも一部を直接あるいは前記曲面で反射させたうえ前記傾斜面により前記出射面側に導くための平面と、からなり且つ前記入射面側に前記曲面が位置するように設けられた光学要素が多数連続して設けられた面となっていることを特徴とするものである。請求項１８に記載の発明に係る表示装置は、請求項１７に記載の発明において、前記反射手段は金属膜からなる反射層であることを特徴とするものである。請求項１９に記載の発明に係る表示装置は、請求項１７に記載の発明において、前記反射手段は前記導光板の前記光学要素が多数連続して設けられた面に貼り付けられた反射板であることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の側面図を示したものである。この液晶表示装置は、液晶表示パネル２１と、その観察する側の表面とは反対側の裏面に配置された照明パネル３１と、両パネル２１、３１間に配置された拡散板４１とを備えている。
【００１２】
液晶表示パネル２１は、表面側ガラス基板２２と裏面側ガラス基板２３とがほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して貼り合わされ、両ガラス基板２２、２３とシール材とにより囲まれた空間に液晶（図示せず）が封入され、表面側ガラス基板２２の表面に表面側偏光板２４が貼り付けられ、裏面側ガラス基板２３の裏面に裏面側偏光板２５が貼り付けられた構造となっている。
【００１３】
液晶表示パネル２１は、アクティブマトリクス型、単純マトリクス型、セグメント型等のいずれであってもよく、また、その表示方式も、ＴＮ（ツィステッドネマティック）方式、ＳＴＮ（スーパーツィステッドネマティック）方式、ＥＣＢ（複屈折効果）方式、動的散乱効果方式、強誘電性液晶を用いる方式等の光の透過率を制御する方式であればいずれであってもよい。
【００１４】
照明パネル３１は、液晶表示パネル２１の裏面側に設けられた導光板３２を備えている。導光板３２は、平面方形状であって、液晶表示パネル２１と対向する表面を光が出射する出射面３３とされ、所定の一端面（図１では左端面）を光が入射する入射面３４とされ、出射面３３と対向する表面が光学面３５とされている。この光学面３５は、図１に示すように、全体的には、出射面３３に対して裏側の裏面を基本的には入射面３４側からその反対側に向かうに従って導光板３２の厚さが漸次厚くなった後に漸次薄くなるように湾曲された、所謂、船底型のプロファイルを有するものであるが、この光学面３５の形状が、本発明の最大の特徴をなすものであって、その詳細は後述する。
【００１５】
導光板３２の光学面３５には反射板３６が貼り付られている。導光板３２の入射面３４と対向する位置には冷陰極管（光源）３７が設けられている。冷陰極管３７を覆う反射シート３８の一端部は導光板３２の入射面３４側の表面に貼り付けられ、他端部は反射板３６の入射面３４側の裏面に貼り付けられている。
【００１６】
次に、導光板３２の光学面３５について、図２を参照して説明する。光学面３５は、入射面３４側（図２では左側）からその反対側に向かって曲面３５ａ、平面３５ｂおよび傾斜面３５ｃの順で連続して設けられた１組の光学要素が多数連続して設けられた面となっている。平面３５ｂは出射面３３と平行な面となっている。
【００１７】
曲面３５ａ、平面３５ｂおよび傾斜面３５ｃからなる１組の光学要素の長さは２０〜５００μｍ程度とされ、入射面３４から遠ざかるにつれて漸次大きくすると透過効率が良好となるが、生産性の面から、同一の寸法に設定しても実用上は殆ど問題はない。傾斜面３５ｃの平面３５ｂに対する傾斜角度は同一であり、４０〜５０°程度の範囲の適切な範囲に設定される。傾斜面３５ｃの平面３５ｂに対する高さＨは、入射面３４側からその反対側に向かうに従って漸次大きくなっている。傾斜面３５ｃの高さＨは、典型的には、最大で２０〜５０μｍ程度であるが、導光板３２の平面サイズにより適切な値に設定されるもので、この値に限定されるものではない。
【００１８】
曲面３５ａの長さは同じである。平面３５ｂの長さは、入射面３４側からその反対側に向かうに従って漸次短くなっている。すなわち、平面３５ｂの長さは、傾斜面３５ｃの高さＨが高くなるにつれ、短くなっている。
【００１９】
各光学要素は、導光板３２の入射面３４側から、曲面３５ａ、平面３５ｂおよび傾斜面３５ｃの順で配列され、その曲面３５ａは、その入射面３４側（図２の左側）の隣の光学要素の傾斜面３５ｃに連続して設けられている。曲面３５ａは、限定する意味ではないが、典型的には、その断面が円弧状とされ、その曲率半径は、例えば、０．１〜２．０ｍｍ程度となっている。このように、曲面３５ａは、図２において右下がりとなっている。
【００２０】
ここで、一例として、入射面３４側からｎ番目の、傾斜面３５ｃの平面３５ｂに対する高さＨは、ａｎ（ｎ＋１）／２（ただし、ａは任意の数、ｎは自然数で入射面３４側の最初の傾斜面３５ｃは１である。）となっている。このように、傾斜面３５ｃの平面３５ｂに対する高さＨを入射面３４側からその反対側に向かうに従って漸次高くすることにより、出射面３３における明るさの均一性を図ることが可能となっており、さらに、上述の如く、光学面３５を、図１に示すように、入射面３４側からその反対側に向かうに従って導光板３２の厚さが漸次厚くなった後に漸次薄くなるように湾曲された、船底型となしているのも出射面３３における明るさの均一性をより向上するためである。
【００２１】
また、図１において、入射面３４の出射面３３に対する角度は、通常、９０°とすればよい。しかしながら、光取込み効率をより良好なものとするためにこの角度を９０゜よりもやや小さくしてもよい。すなわち、入射面３４から導光板３２に入射された光が直進して入射面３４と反対側の光学面３５の傾斜面３５ｃにて直接反射されるようにすると、その領域のみが明るくなり、他の領域が暗くなるので、入射光が、出射面３３および光学面３５の曲面３５ａと平面３５ｂで反射を繰り返しながら進行するよう、入射面３４を出射面３３に対して、多少、角度をもたせると光取込み効率が向上する。通常、この角度は、８０゜以上９０゜未満とされるが、逆に、１００゜以下９０゜未満としてもよく、要は、冷陰極管３７から導光板３２に入射された光が導光板３２の傾斜面３５ｃで直接反射される確率が低減されるようにすればよい。
【００２２】
以上のような構造の導光板３２は、アクリル樹脂等の光透過性の高い透明な樹脂を材料とした射出（圧縮）成形により製造することができる。また、図１に示す反射板（反射層）３６は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等からなる金属板を導光板３２の光学面３５にその基本的な側面形状に沿う形状に湾曲させて貼り付けてもよいが、導光板３２の光学面３５にＡｌ、Ａｇ、Ｃｒ等を蒸着してなる金属膜によって形成するようにしてもよい。
【００２３】
ここで、この実施形態の液晶表示装置は透過兼反射型であるので、透過型として使用する場合と反射型として使用する場合における主として導光板３２の作用について、図３および図４を参照して説明する。ただし、図３および図４では、導光板３２の厚さは適当としており、また図１に示す反射板３６は省略している。
【００２４】
まず、この実施形態の液晶表示装置を透過型として使用する場合には、図３において代表として矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示すように、図１に示す入射面３４に入射された光が導光板３２内を進行する。このうちの矢印Ａで示す光は、傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３にほぼ垂直な方向に角度変換され、出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。
【００２５】
矢印Ｂで示す光は、出射面３３で反射され、曲面３５ａに入射される。この場合、曲面３５ａは出射面３３と平行ではなく、図３において右下がりとなっているので、曲面３５ａに入射された光は、入射方向よりも浅い角度となるように反射され、換言すれば、出射面３３または平面３５ｂと平行な方向に近づいて進行する。このため、矢印Ｂで示す光は各光学要素の傾斜面３５ｃに当たるようになる。
【００２６】
このように、各光学要素に入射面３４と反対側に向かって下降する曲面３５ａを設けているのは、各光学要素の入射面３４に入射された矢印Ｂの光を進行方向に平行な方向に近づけて傾斜面３５ｃに確実に入射させるためである。そして、傾斜面３５ｃに入射された光は、当該傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３にほぼ垂直な方向に角度変換され、出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。
【００２７】
矢印Ｃで示す光は、平面３５ｂでの反射と出射面３３での反射の繰り返しにより、導光板３２内を入射面３４側とは反対側につまり図３において右方向に進行する。そして、この進行する光は、最終的には、矢印Ａで示す光の場合と同様に、傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射されるか、あるいは、矢印Ｂで示す光の場合と同様に、曲面３５ａで反射された後に同一組の傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。
【００２８】
このように、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す光は、最終的には、いずれかの傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。従って、図１に示す入射面３４に入射された光のほとんどすべては、最終的には、いずれかの傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。
【００２９】
しかも、この場合、各光学要素の傾斜面３５ｃの平面３５ｂに対する高さＨは、図１に示す入射面３４側の反対側に向かうに従って漸次高くなっている。従って、傾斜面３５ｃの面積は、入射面３４側からその反対側に向かうに従って漸次大きくなっている。
【００３０】
これにより、入射面３４から遠ざかるにつれて光量が減少しても、傾斜面３５ｃの面積が大きくなることにより、出射面３３から発せられる光量が均一化される。しかも、この場合、入射面３４に入射された光のほとんどすべてをいずれかの傾斜面３５ｃで反射させて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射させているので、光利用効率を良くし、輝度を高めることができる。
【００３１】
一方、この実施形態の液晶表示装置を反射型として使用する場合には、図４において代表として矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示すように、自然光や室内光等の外光が出射面３３に入射される。ただし、この場合、出射面３３での屈折は無視する。また、矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光は、互いに平行な光であり、図４において右上から左下に向かって出射面３３に対して入射角ｄで入射する光である。
【００３２】
さて、矢印Ｄで示す外光は、平面３５ｂで反射され、出射面３３から出射される。この場合、平面３５ｂでの反射は正反射である。従って、矢印Ｄで示す外光は、平面３５ｂに対して入射角ｄで入射し、反射角ｄで反射され、その反射角度は２ｄである。
【００３３】
矢印Ｅで示す外光は、曲面３５ａのうちの図４において右側で反射され、出射面３３から出射される。この場合、曲面３５ａは図４において右下がりとなっているので、曲面３５ａでの反射角ｅは平面３５ｂでの反射角２ｄよりも小さくなる。
【００３４】
矢印Ｆで示す光は、曲面３５ａのうちの図４において左側で反射され、出射面３３から出射される。この場合も、曲面３５ａは図４において右下がりとなっているが、曲面３５ａの各点における接線の平面３５ｂに対する角度が図４において左側に向かうに従って漸次大きくなるので、曲面３５ａの左側での反射角ｆは曲面３５ａの右側での反射角ｅよりも小さくなる。
【００３５】
このように、図４において右上から左下に向かって互いに平行して出射面３３に入射する矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光は、正反射されるかこの正反射のときの反射角度よりも小さい反射角度で反射されて出射面３３から出射される。この場合、曲面３５ａでの反射角度は図４において左側に向かうに従って漸次小さくなるので、曲面３５ａで反射されて出射面３３から出射される外光の出射面３３の法線に対する角度は図４において左側に向かうに従って漸次小さくなる。
【００３６】
従って、出射面３３に入射される矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光が互いに平行であっても、出射面３３から出射される矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光は、出射面３３に垂直な方向に対して図２のやや左側に集光される。
【００３７】
次に、図１に示す液晶表示装置を透過型として使用する場合について説明する。冷陰極管３７を点灯させると、冷陰極管３７から出た光および反射シート３８によって反射された光は、導光板３２の入射面３４に入射される。この入射光は、図３において代表として矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示すように、導光板３２内を進行する。
【００３８】
そして、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す光は、上述の如く、最終的には、いずれかの傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。従って、入射面３４に入射された光のほとんどすべては、最終的には、いずれかの傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。
【００３９】
しかも、この場合、図２に示すように、傾斜面３５ｃの同一組の平面３５ｂに対する高さＨは、入射面３４側からその反対側に向かうに従って漸次高くなっている。従って、傾斜面３５ｃの面積は、入射面３４側からその反対側に向かうに従って漸次大きくなっている。
【００４０】
これにより、冷陰極管３７から遠ざかるにつれて光量が減少しても、傾斜面３５ｃの面積が大きくなることにより、出射面３３から発せられる光量が均一化される。しかも、この場合、入射面３４に入射された光のほとんどすべてをいずれかの傾斜面３５ｃで反射されて出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射させているので、光利用効率を良くし、輝度を高めることができる。
【００４１】
導光板３２の出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射された光は、拡散板４１を透過しつつ拡散された後に液晶表示パネル２１の裏面に入射され、液晶表示パネル２１をその裏面側から照射する。すると、液晶表示パネル２１の表面から液晶表示パネル２１の表示駆動に応じた画像光が出射される。
【００４２】
以上のように、図１に示す液晶表示装置を透過型として使用する場合、照明パネル３１による光利用効率を良くし、輝度を高めることができる上、輝度を均一にすることができるので、表示品質を向上することができる。
【００４３】
一方、この液晶表示装置を反射型として使用する場合には、冷陰極管３７を点灯させず、外光を利用する。すなわち、液晶表示パネル２１の表面にその表面側から入射された外光は、液晶表示パネル２１を透過し、拡散板４１を透過しつつ拡散され、導光板３２の出射面３３に入射され、反射板３６で反射される。
【００４４】
この反射光は、上記とは逆に、導光板３２の出射面３３から出射され、拡散板４１を透過しつつ拡散され、液晶表示パネル２１の裏面に入射され、液晶表示パネル２１をその裏面側から照射する。すると、液晶表示パネル２１の表面から液晶表示パネル２１の表示駆動に応じた画像光が出射される。
【００４５】
ここで、この液晶表示装置を反射型として実際に使用する場合について説明する。実際の使用状態では、液晶表示パネル２１の画面の上端側が図１の右端側であると、一般に、図１の右上から左下に向かってくる外光を主として取込むように液晶表示パネル２１を傾け、液晶表示パネル２１の画面の正面方向つまり画面に垂直な方向あるいはそれよりもやや下側(図１では左側)の方向から画面を目視することが多い。
【００４６】
そこで、図１の右上から左下に向かってくる外光を主として取込むように液晶表示パネル２１を傾けると、液晶表示パネル２１および拡散板４１をそのまま透過した外光は、図４において代表として矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示すように、導光板３２の出射面３３に入射される。ただし、この場合も、出射面３３での屈折は無視する。また、矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光は、互いに平行な光である。
【００４７】
導光板３２の出射面３３に入射された矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光は、上述の如く、正反射されるかこの正反射のときの反射角度よりも小さい反射角度で反射されて出射面３３から出射される。この場合、曲面３５ａでの反射角度は図４において左側に向かうに従って漸次小さくなるので、曲面３５ａで反射されて出射面３３から出射される外光の出射面３３の法線に対する角度は図４において左側に向かうに従って漸次小さくなる。
【００４８】
従って、出射面３３に入射される矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光が互いに平行であっても、出射面３３から出射される矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示す外光は、出射面３３に垂直な方向に対して図４のやや左側に集光される。そして、これらの外光が拡散板４１および液晶表示パネル２１をそのまま透過すると、液晶表示パネル２１の画面の正面方向つまり画面に垂直な方向よりもやや下側（図１では左側）の方向に画像光が集光されて出射される。
【００４９】
このように、この液晶表示装置を反射型として実際に使用するとき、図１の右上から左下に向かってくる外光を基にして、液晶表示パネル２１の画面の正面方向つまり画面に垂直な方向よりもやや下側（図１では左側）の方向に画像光を集光させて出射することができる。この場合の画像光の出射方向は目視方向であり、従って明るい画像が得られる。
【００５０】
ところで、拡散板４１は、透過型として使用するときも反射型として使用するときも、透過光および反射光の面内均一性を向上し、これにより視野角を調整し、また反射型として使用するとき、二重写りを軽減するためのものである。
【００５１】
なお、拡散板４１の表面をフィラー材料等により凸凹形状とした場合には、この凸凹形状により、外光を取り込む入射角度および入射範囲が全方位に広がり、高い拡散性から二重写りをより一層軽減することができる。
【００５２】
また、拡散板４１を用いずに、液晶表示パネル２１の裏面側偏光板２５を裏面側ガラス基板２３に貼り付けるための粘着剤中に接着剤と屈折率の異なるフィラーを混入し、粘着剤に拡散機能を持たせるようにしてもよい。また、このような拡散機能を有する粘着剤を用い、且つ、拡散板４１を用いるようにしてもよい。
【００５３】
また、一般的な拡散板４１の代わりに、図５に示すような透過兼拡散板４２を用いるようにしてもよい。この透過兼拡散板４２は、無色の透明樹脂等からなる透過層４３と白色の透明樹脂等からなる拡散層４４とが交互に配置されたものからなっている。
【００５４】
この場合、透過兼拡散板４２の厚さは一定であるが、透過層４３および拡散層４４は共に透過兼拡散板４２の板面に対して同一方向に（この場合、図５において右上側から左下側に向かって）適宜に傾斜されている。また、図５において拡散層４４の右上部とその右側の拡散層４４の左下部とは左右方向において接しているか重なっている。
【００５５】
そして、図３に示すように、透過型として使用するとき、導光板３２の出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射された光は、図５において矢印で示すように（ただし、透過兼拡散板４２の表面での屈折は無視する。）、透過兼拡散板４２の拡散層４４で拡散されて透過兼拡散板４２の表面から出射される。
【００５６】
この場合、図５において拡散層４４の右上部とその右側の拡散層４４の左下部とは左右方向において接しているか重なっているので、導光板３２の出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射された光のすべては、透過兼拡散板４２のいずれかの拡散層４４で確実に拡散される。
【００５７】
一方、反射型として使用するとき、図６において実線の矢印で示すように（ただし、透過兼拡散板４２の表面および裏面での屈折は無視する。）、右上から左下に進行して来た外光は、透過兼拡散板４２の透過層４３を透過する。
【００５８】
この透過光は、図４において矢印で示すように、導光板３２の光学面３５で反射される。この反射光は、図６において点線の矢印で示すように（ただし、透過兼拡散板４２の裏面および表面での屈折は無視する。）、透過兼拡散板４２の拡散層４４で拡散されて透過兼拡散板４２の表面から出射される。
【００５９】
この場合も、図６において拡散層４４の右上部とその右側の拡散層４４の左下部とは左右方向において接しているか重なっているので、導光板３２の出射面３３から出射された光のすべては、透過兼拡散板４２のいずれかの拡散層４４で確実に拡散される。
【００６０】
ここで、導光板３２の光学面３５は、図２に示すものに限定されるものではない。例えば、図２を参照して説明すると、各光学要素の傾斜面３５ｃの平面３５ｂに対する傾斜角度は、４０〜５０°程度の範囲内において、入射面３４側からその反対側に向かうに従って漸次大きくなるようにしてもよい。
【００６１】
また、曲面３５ａ、平面３５ｂおよび傾斜面３５ｃからなる各光学要素の長さは異なるようにしてもよい。例えば、曲面３５ａおよび平面３５ｂの長さを一定とし、傾斜面３５ｃの高さＨが異なることにより、曲面３５ａ、平面３５ｂおよび傾斜面３５ｃからなる１組の光学要素の長さが異なるようにしてもよい。ただし、この場合も、曲面３５ａ、平面３５ｂおよび傾斜面３５ｃからなる１組の光学要素の長さは２０〜５００μｍ程度の範囲内とする。
【００６２】
なお、上記第１実施形態では、図１に示すように、液晶表示パネル２１の裏面側に照明パネル３１を配置し、両パネル２１、３１間に拡散板４１を配置した場合について説明したが、これに限らず、図７に示すこの発明の第２実施形態のように、液晶表示パネル２１の表面側に照明パネル３１を配置し、両パネル２１、３１間に拡散板４１を配置するようにしてもよい。
【００６３】
ただし、この場合、照明パネル３１の導光板３２の出射面３３は裏面側とされ、光学面３５は表面側とされている。また、導光板３２の光学面３５には反射板は設けられていない。さらに、液晶表示パネル２１の裏面側には平板状の反射板４５が設けられている。
【００６４】
次に、図７に示す液晶表示装置を透過型として使用する場合について説明する。冷陰極管３７を点灯させると、冷陰極管３７から出た光および反射シート３８によって反射された光は、導光板３２の入射面３４に入射される。この入射光のほとんどすべては、上記第１実施形態の場合と同様に、導光板３２の出射面３３からそのほぼ垂直な方向に出射される。
【００６５】
この出射光は、拡散板４１を透過しつつ拡散され、液晶表示パネル２１を透過し、反射板４５で反射される。この反射光は、液晶表示パネル２１の裏面に入射され、液晶表示パネル２１をその裏面側から照射する。すると、液晶表示パネル２１の表面から液晶表示パネル２１の表示駆動に応じた画像光が出射される。この画像光は、拡散板４１を透過しつつ拡散され、次いで導光板３２を透過する。そして、この透過画像光が目視される。
【００６６】
一方、図７に示す液晶表示装置を反射型として使用する場合には、冷陰極管３７を点灯させず、外光を利用する。すなわち、導光板３２の光学面３５にその表面側から入射された外光は、導光板３２を透過し、拡散板４１を透過しつつ拡散され、液晶表示パネル２１を透過し、反射板４５で反射される。
【００６７】
この反射光は、液晶表示パネル２１の裏面に入射され、液晶表示パネル２１をその裏面側から照射する。すると、液晶表示パネル２１の表面から液晶表示パネル２１の表示駆動に応じた画像光が出射される。この画像光は、拡散板４１を透過しつつ拡散され、次いで導光板３２を透過する。そして、この透過画像光が目視される。
【００６８】
ところで、図７に示す液晶表示装置では、透過型として使用するときも反射型として使用するときも、光が液晶表示パネル２１を２回透過するので、偏光板を表面側か裏面側のいずれかの１枚としてよい。また、反射板４５を用いずに、裏面側ガラス基板２３の内面に設けられた電極を反射性金属によって形成するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、光源として冷陰極管（線光源）を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、発光ダイオード（点光源）を用いるようにしてもよい。例えば、図８に示すように、図１または図７に示す液晶表示装置の導光板３２の入射面３４の長手方向の中央部に対向する位置に１個の発光ダイオード５１を配置してもよい。
【００７０】
ところで、線光源である冷陰極管３７の場合、冷陰極管３７から出た光によって導光板３２の入射面３４を均一に照射することができる。これに対し、点光源である発光ダイオード５１の場合、発光ダイオード５１から出た光によって導光板３２の入射面３４を均一に照射することはできない。
【００７１】
このため、発光ダイオード５１を用いる場合、図９において一点鎖線で示すように、導光板３２の出射面３３に対して垂直で入射面３４に対して平行な仮想面Ｇにおいては、発光ダイオード５１から出た光のうち、実線の矢印で示すように、平坦な入射面３４に垂直に入射された光は出射面３３に対して垂直な方向に出射されるが、それ以外の光は、点線の矢印で示すように、斜め方向に出射される。
【００７２】
従って、図８に示すように、導光板３２の出射面３４のうち、発光ダイオード５１とほぼ対向する符号Ｍで示す領域の両側における符号Ｎで示す領域の輝度が大きく低下し、光利用効率が悪い上、輝度ムラが発生してしまう。この結果、液晶表示パネルに表示ムラが発生してしまう。
【００７３】
そこで、次に、このような輝度ムラが発生しないようにすることができるこの発明の第３実施形態について説明する。図１０はこの発明の第３実施形態としての液晶表示装置を説明するために示す一部の模式的平面図である。
【００７４】
この実施形態の液晶表示装置では、基本的には、図８に示す場合と同様に、導光板３２の入射面３４の長手方向の中央部に対向する位置に１個の発光ダイオード５１が配置されている。ただし、この場合、導光板３２の光学面を形成する各光学要素の傾斜面３５ｃは、その長手方向にサインカーブ状（波形状）に凸凹する面となっている。
【００７５】
各光学要素の傾斜面３５ｃの波形形状は、一例として、振幅をＡとしたとき、波長λは２Ａπのサインカーブとするのが適切であるが、これに限らず、波長λは、振幅Ａの１倍から１０倍程度とすることができる。
【００７６】
これにより、図１１において一点鎖線で示すように、発光ダイオード５１から出た光は、実線の矢印で示すように、入射面３４に垂直に入射された光はもちろんのこと、それ以外の光も、各光学要素の傾斜面３５ｃによって、導光板３２の出射面３３に対して垂直な仮想面Ｇに対して、平行な方向に反射される。
【００７７】
従って、発光ダイオード５１から出た光によって導光板３２の入射面３４を均一に照射することができなくても、導光板３２の出射面３４から均一に出射され、光利用効率が良く、輝度も均一化される。この結果、液晶表示パネルに表示ムラが発生しないようにすることができる。なお、上記において、導光板３２の入射面３４も傾斜面３５ｃと同様な波形形状とすることも可能であるが、導光板３２に入射される光量に粗密が生じないように留意する必要がある。
【００７８】
また、上記第３実施形態では、発光ダイオード５１を１個配置した場合について説明したが、これに限らず、複数個配置するようにしてもよい。この場合、発光ダイオード自体に色のバラツキがあっても、導光板３２の傾斜面３５ｃの波形形状により、それが認識されにくいようにすることができる。
【００７９】
また、図１２に示すこの発明の第４実施形態のように、複数の異なる発光色の発光ダイオード、例えば赤色発光、緑色発光および青色発光の３つの発光ダイオード５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂを配置するようにしてもよい。この場合、３つの発光ダイオード５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂを適宜に点滅させることにより、発光ダイオード単体の発光色以外の色を混色により得ることができる。
【００８０】
また、図１２に示す構成の場合、フィールドシーケンシャル表示手段と組み合わせることにより、カラーフィルタを用いることなく、カラー表示を行うようにすることもできる。
【００８１】
すなわち、１画素がＲ画素、Ｇ画素およびＢ画素によって構成され、このうちの例えばＲ画素およびＧ画素を明状態とするとき、まず、Ｒ画素のみを透過可能状態として発光ダイオード５１Ｒを一定時間点灯させ、次いでＧ画素のみを透過可能状態として発光ダイオード５１Ｇを一定時間点灯させると、残像現象により、Ｒ画素とＧ画素が同時に明状態となったように目視される。この場合、カラーフィルタ無しでカラー表示を行うことができるので、高透過率となり、低消費電力化が可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る照明パネルおよび表示装置によれば、前記導光板の裏面は、前記出射面側と反対方向に向けて漸次下降する断面が円弧状とされ、前記入射面に入射され前記出射面で反射された光を前記入射面側とは反対側に向けて前記出射面と平行な面に沿うような低角度で反射する曲面と、前記曲面で反射された光を前記出射面側に向けて反射する傾斜面と前記曲面と前記傾斜面との間に形成され、前記入射面側から入射された光を前記出射面との間で反射を繰り返させて、該光の少なくとも一部を直接あるいは前記曲面で反射させたうえ前記傾斜面により前記出射面側に導くための平面と、からなり且つ前記入射面側に前記曲面が位置するように設けられた光学要素が多数連続して設けられた面となっているので、導光板の入射面に入射されて導かれた光の一部を光学要素のうちの曲面で入射面側とは反対側に向けて出射面と平行な面に対して該平行面に沿うような低角度で反射させ、この反射された光を同一の光学要素の傾斜面で出射面側に向けて反射させることにより、結果的には、入射面に入射された光のほとんどすべてをいずれかの傾斜面で出射面側に向けて反射させることができ、従って光利用効率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の側面図。
【図２】図１に示す導光板の光学面を説明するために示す図。
【図３】図２に示す光学面を有する導光板の透過型として使用する場合の作用を説明するために示す図。
【図４】図２に示す光学面を有する導光板の反射型として使用する場合の作用を説明するために示す図。
【図５】一般的な拡散板の代わりに用いる透過兼拡散板の透過型として使用する場合の作用を説明するために示す図。
【図６】透過兼拡散板の反射型として使用する場合の作用を説明するために示す図。
【図７】この発明の第２実施形態としての液晶表示装置の要部の側面図。
【図８】図１または図７に示す場合において、光源として発光ダイオードを用いる場合の問題点を説明するために示す平面図。
【図９】図８に示す場合の光の進行状態を説明するために示す図。
【図１０】この発明の第３実施形態としての液晶表示装置を説明するために示す一部の模式的平面図。
【図１１】図１０に示す場合の光の進行状態を説明するために示す図。
【図１２】この発明の第４実施形態としての液晶表示装置を説明するために示す一部の模式的斜視図。
【図１３】従来の液晶表示装置の一例の一部の側面図。
【符号の説明】
２１液晶表示パネル
３１照明パネル
３２導光板
３３出射面
３４入射面
３５光学面
３５ａ曲面
３５ｂ平面
３５ｃ傾斜面
３６反射板
３７冷陰極管
３８反射シート
４１拡散板
４２透過兼拡散板
５１発光ダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting panel and a display device using the same.
[0002]
[Prior art]
For example, in a liquid crystal display device, since the liquid crystal display panel itself does not have a self-luminous ability, an illumination panel is disposed as a backlight on the back side of the liquid crystal display panel. FIG. 13 shows a partial side view of an example of such a conventional liquid crystal display device. The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 1 and an illumination panel 11 arranged on the back surface opposite to the surface on the observation side.
[0003]
In the liquid crystal display panel 1, the front glass substrate 2 and the back glass substrate 3 are bonded together through a substantially rectangular frame-shaped sealing material (not shown), and are surrounded by the glass substrates 2 and 3 and the sealing material. A structure in which liquid crystal (not shown) is sealed in the open space, the front-side polarizing plate 4 is attached to the surface of the front-side glass substrate 2, and the back-side polarizing plate 5 is attached to the back side of the back-side glass substrate 3. It has become.
[0004]
The illumination panel 11 includes a light guide plate 12 provided on the back side of the liquid crystal display panel 1. The light guide plate 12 has a planar rectangular shape, and is a light exit surface 13 through which light exits from the surface facing the liquid crystal display panel 1, and an incident surface 14 through which light enters a predetermined one end surface (left end surface in FIG. 13). The rear surface of the light guide plate 12 is inclined with respect to the light exit surface 13 so that the thickness of the light guide plate 12 gradually decreases from the light incident surface 14 side toward the opposite side. .
[0005]
A reflective plate 16 is attached to the inclined surface 15 of the light guide plate 12. A cold cathode tube (light source) 17 is provided at a position facing the incident surface 14 of the light guide plate 12. One end portion of the reflection sheet 18 covering the cold cathode tube 17 is attached to the surface on the incident surface 14 side of the light guide plate 12, and the other end portion is attached to the back surface of the reflection plate 16 on the incident surface 14 side.
[0006]
Then, the light emitted from the cold cathode tube 17 and the light reflected by the reflection sheet 18 are incident on the incident surface 14 of the light guide plate 12. The incident light travels (guides light) in the light guide plate 12 from the incident surface 14 side toward the opposite side, is reflected by the reflecting plate 16, and is emitted from the output surface 13 of the light guide plate 12 to be liquid crystal display panel. The liquid crystal display panel 1 is irradiated from the back side. Then, image light corresponding to display driving of the liquid crystal display panel 1 is emitted from the surface of the liquid crystal display panel 1.
[0007]
By the way, in the conventional liquid crystal display device, the amount of light emitted from the emission surface 13 of the light guide plate 12 can be made uniform, and the luminance distribution emitted from the surface of the liquid crystal display panel 1 can be made uniform. Next, this will be described. The inclined surface 15 of the light guide plate 12 is provided with a large number of dot-shaped dimming patterns made of black ink so that the density of the dot-shaped black patterns gradually decreases from the incident surface 14 side toward the opposite side. It has been.
[0008]
Thereby, the light traveling in the light guide plate 12 is reflected by the reflection plate 16 from the inclined surface 15 side of the light guide plate 12 toward the emission surface 13 side, and the light amount decreases as the distance from the cold cathode tube 17 decreases. By reducing the dot-like black pattern density, the amount of light emitted from the exit surface 13 of the light guide plate 12 is made uniform.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional liquid crystal display device, since a large number of dot-like light control patterns with black ink are provided on the inclined surface 15 of the light guide plate 12, light is absorbed by the light control pattern, and the light use efficiency is improved. There was a problem that the luminance was lowered.
An object of the present invention is to improve light utilization efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The illumination panel according to the first aspect of the present invention is a light guide plate in which one end surface is an incident surface on which light is incident, and the surface is an output surface that emits light that has been incident on and guided to the incident surface; A light source disposed opposite to the incident surface of the light guide plate, and the back surface of the light guide plate has an arc-shaped cross section that gradually descends in a direction opposite to the exit surface side, and is incident on the incident surface. Is The light reflected by the exit surface A curved surface reflecting at a low angle along a plane parallel to the exit surface toward the side opposite to the entrance surface side; , An inclined surface that reflects the light reflected by the curved surface toward the exit surface; It is formed between the curved surface and the inclined surface, and the light incident from the incident surface side is repeatedly reflected from the exit surface, and at least a part of the light is reflected directly or by the curved surface. Moreover, for guiding to the exit surface side by the inclined surface Plane and And the curved surface is positioned on the incident surface side. The optical element is a surface in which a large number of optical elements are continuously provided. A lighting panel according to a second aspect of the present invention is the lighting panel according to the first aspect, wherein the height of the inclined surface of the optical element is located on the opposite side of that on the incident surface side. The feature is that it is larger. According to a third aspect of the present invention, in the lighting panel according to the second aspect, the height of the inclined surface of the optical element gradually increases from the incident surface side toward the opposite side. It is characterized by. A lighting panel according to a fourth aspect of the present invention is the lighting panel according to the third aspect, wherein the height of the inclined surface of the nth optical element from the incident surface side with respect to the plane is an (n + 1) / 2 ( However, a is an arbitrary number). The lighting panel according to a fifth aspect of the present invention is the lighting panel according to the first aspect, wherein the thickness of the light guide plate gradually increases from the incident surface side toward the opposite side and then gradually decreases. It is characterized by being. A lighting panel according to a sixth aspect of the present invention is the lighting panel according to the first aspect, wherein an inclination angle of the inclined surface of each light guide element with respect to a plane parallel to the emission surface is about 40 to 50 °. It is characterized by this. A lighting panel according to a seventh aspect of the present invention is the lighting panel according to the first aspect, wherein an inclination angle of the inclined surface of each light guide element with respect to a plane parallel to the emission surface is in a range of about 40 to 50 °. It is characterized by gradually increasing from the incident surface side toward the opposite side. The lighting panel according to the invention described in claim 8 is characterized in that, in the invention described in claim 1, the lengths of the optical elements are the same. A lighting panel according to a ninth aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, at least a part of each of the optical elements has a different length. A lighting panel according to a tenth aspect of the present invention is the lighting panel according to the first aspect, wherein the length of each optical element is about 20 to 500 μm. An illumination panel according to an eleventh aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to the first aspect, the curvature radius of the curved surface is about 0.1 to 2.0 mm. A lighting panel according to a twelfth aspect of the present invention is the lighting panel according to the first aspect, wherein a reflective layer is provided on the back surface of the light guide plate. A lighting panel according to a thirteenth aspect of the present invention is the lighting panel according to the twelfth aspect of the present invention, wherein the reflective layer is made of a metal film provided on the back surface of the light guide plate. In the display device according to the fourteenth aspect of the present invention, in the display device in which the illumination panel is disposed on the back side of the display panel, the illumination panel has one end surface as an incident surface on which light is incident, and the front surface is the incident surface. A light guide plate that is an output surface that emits light that is incident on and guided by a surface, and a light source that is disposed to face the incident surface of the light guide plate, and the rear surface of the light guide plate is on the output surface side The cross section that gradually descends in the opposite direction is arcuate and is incident on the incident surface. The light reflected by the exit surface A curved surface reflecting at a low angle along a plane parallel to the exit surface toward the side opposite to the entrance surface side; , An inclined surface that reflects the light reflected by the curved surface toward the exit surface; It is formed between the curved surface and the inclined surface, and the light incident from the incident surface side is repeatedly reflected from the exit surface, and at least a part of the light is reflected directly or by the curved surface. Moreover, for guiding to the exit surface side by the inclined surface Plane and And the curved surface is positioned on the incident surface side. The optical element is a surface in which a large number of optical elements are continuously provided. A display device according to a fifteenth aspect of the present invention is the display device according to the fourteenth aspect, wherein a reflective layer is provided on the back surface of the light guide plate. According to a sixteenth aspect of the present invention, in the display device according to the fifteenth aspect, the reflective layer is made of a metal film provided on the back surface of the light guide plate. In a liquid crystal display device in which an illumination panel is disposed on the front surface side of the display panel, and reflection means is provided in the display panel or on the back surface side thereof, the illumination panel has one end surface as an incident surface on which light is incident, A light guide plate that is an exit surface that emits light that is guided and incident on the incident surface, and a light source that is disposed to face the incident surface of the light guide plate. The section that gradually descends in the direction opposite to the exit surface side is an arc, and is incident on the entrance surface. The light reflected by the exit surface A curved surface reflecting at a low angle along a plane parallel to the exit surface toward the side opposite to the entrance surface side; , An inclined surface that reflects the light reflected by the curved surface toward the exit surface; It is formed between the curved surface and the inclined surface, and the light incident from the incident surface side is repeatedly reflected from the exit surface, and at least a part of the light is reflected directly or by the curved surface. Moreover, for guiding to the exit surface side by the inclined surface Plane and And the curved surface is positioned on the incident surface side. The optical element is a surface in which a large number of optical elements are continuously provided. Claim 18 In the display device according to the invention described in Item 17, in the invention described in Item 17, the reflection means is a reflection layer made of a metal film. According to a nineteenth aspect of the present invention, in the display device according to the seventeenth aspect, the reflecting means is a reflecting plate attached to a surface on which a large number of the optical elements of the light guide plate are continuously provided. It is characterized by being.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a side view of a main part of a liquid crystal display device as a first embodiment of the present invention. The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 21, an illumination panel 31 disposed on the back surface opposite to the surface on the observation side, and a diffusion plate 41 disposed between the panels 21 and 31. Yes.
[0012]
In the liquid crystal display panel 21, the front glass substrate 22 and the back glass substrate 23 are bonded together through a substantially rectangular frame-shaped sealing material (not shown), and are surrounded by the glass substrates 22 and 23 and the sealing material. A structure in which liquid crystal (not shown) is sealed in the open space, the front side polarizing plate 24 is attached to the surface of the front side glass substrate 22, and the back side polarizing plate 25 is attached to the back side of the back side glass substrate 23. It has become.
[0013]
The liquid crystal display panel 21 may be any one of an active matrix type, a simple matrix type, a segment type, and the display method is also a TN (twisted nematic) method, STN (super twisted nematic) method, ECB. Any method may be used as long as it controls the light transmittance, such as a (birefringence effect) method, a dynamic scattering effect method, or a method using a ferroelectric liquid crystal.
[0014]
The illumination panel 31 includes a light guide plate 32 provided on the back side of the liquid crystal display panel 21. The light guide plate 32 has a planar rectangular shape, and is a light exit surface 33 through which light exits from the surface facing the liquid crystal display panel 21, and an incident surface 34 through which light enters a predetermined one end surface (left end surface in FIG. 1). The surface facing the emission surface 33 is an optical surface 35. As shown in FIG. 1, the optical surface 35 generally has a thickness of the light guide plate 32 as the back surface on the back side with respect to the output surface 33 is basically from the incident surface 34 side toward the opposite side. Although it has a so-called ship bottom type profile that is curved so as to become gradually thinner after being gradually thickened, the shape of the optical surface 35 is the greatest feature of the present invention. Will be described later.
[0015]
A reflective plate 36 is attached to the optical surface 35 of the light guide plate 32. A cold cathode tube (light source) 37 is provided at a position facing the incident surface 34 of the light guide plate 32. One end portion of the reflection sheet 38 covering the cold cathode tube 37 is attached to the surface on the incident surface 34 side of the light guide plate 32, and the other end portion is attached to the back surface of the reflection plate 36 on the incident surface 34 side.
[0016]
Next, the optical surface 35 of the light guide plate 32 will be described with reference to FIG. The optical surface 35 includes a large number of a set of optical elements continuously provided in the order of the curved surface 35a, the flat surface 35b, and the inclined surface 35c from the incident surface 34 side (left side in FIG. 2) to the opposite side. It is a provided surface. The flat surface 35 b is a surface parallel to the emission surface 33.
[0017]
The length of a set of optical elements composed of the curved surface 35a, the flat surface 35b, and the inclined surface 35c is about 20 to 500 μm, and the transmission efficiency is improved by gradually increasing the distance from the incident surface 34. Even if the same dimensions are set, there is almost no problem in practical use. The inclination angle of the inclined surface 35c with respect to the flat surface 35b is the same, and is set to an appropriate range of about 40 to 50 °. The height H of the inclined surface 35c with respect to the flat surface 35b gradually increases from the incident surface 34 side toward the opposite side. The height H of the inclined surface 35 c is typically about 20 to 50 μm at the maximum, but is set to an appropriate value depending on the planar size of the light guide plate 32, and is not limited to this value. .
[0018]
The length of the curved surface 35a is the same. The length of the flat surface 35b is gradually shortened from the incident surface 34 side toward the opposite side. That is, the length of the flat surface 35b becomes shorter as the height H of the inclined surface 35c increases.
[0019]
Each optical element is arranged in the order of the curved surface 35a, the flat surface 35b, and the inclined surface 35c from the incident surface 34 side of the light guide plate 32, and the curved surface 35a is the optical next to the incident surface 34 side (left side in FIG. 2). It is continuously provided on the inclined surface 35c of the element. Although the curved surface 35a is not limited, typically, the cross section thereof has an arc shape, and the curvature radius thereof is, for example, about 0.1 to 2.0 mm. Thus, the curved surface 35a is downwardly inclined in FIG.
[0020]
Here, as an example, the height H of the nth inclined surface 35c from the incident surface 34 side with respect to the flat surface 35b is an (n + 1) / 2 (where a is an arbitrary number, n is a natural number, and the incident surface 34 side) The first inclined surface 35c is 1). As described above, by gradually increasing the height H of the inclined surface 35c with respect to the flat surface 35b from the incident surface 34 side toward the opposite side, it is possible to achieve uniformity in brightness on the emission surface 33. Furthermore, as described above, as shown in FIG. 1, the optical surface 35 is curved so that the thickness of the light guide plate 32 gradually increases from the incident surface 34 side toward the opposite side and then gradually decreases. The reason for the bottom shape is that the uniformity of brightness on the exit surface 33 is further improved.
[0021]
Further, in FIG. 1, the angle of the incident surface 34 with respect to the output surface 33 is usually 90 °. However, this angle may be slightly smaller than 90 ° in order to improve the light capture efficiency. That is, if the light incident on the light guide plate 32 from the incident surface 34 goes straight and is directly reflected by the inclined surface 35c of the optical surface 35 opposite to the incident surface 34, only that region becomes brighter, When the incident surface 34 is slightly inclined with respect to the output surface 33 so that the incident light travels while being repeatedly reflected by the curved surface 35a and the flat surface 35b of the output surface 33 and the optical surface 35. Light capture efficiency is improved. Normally, this angle is not less than 80 ° and less than 90 °, but conversely, it may be not more than 100 ° and less than 90 °. In short, light incident on the light guide plate 32 from the cold cathode tube 37 is the light guide plate 32. The probability of being directly reflected by the inclined surface 35c may be reduced.
[0022]
The light guide plate 32 having the above-described structure can be manufactured by injection (compression) molding using a transparent resin having a high light transmittance such as an acrylic resin. Further, the reflecting plate (reflecting layer) 36 shown in FIG. 1 is affixed by bending a metal plate made of Al, Ag, Cr or the like to the optical surface 35 of the light guide plate 32 in a shape along the basic side surface shape. However, the optical surface 35 of the light guide plate 32 may be formed of a metal film formed by vapor-depositing Al, Ag, Cr or the like.
[0023]
Here, since the liquid crystal display device of this embodiment is a transmissive / reflective type, the operation of the light guide plate 32 mainly when used as a transmissive type and when used as a reflective type will be described with reference to FIGS. explain. However, in FIGS. 3 and 4, the thickness of the light guide plate 32 is appropriate, and the reflection plate 36 shown in FIG. 1 is omitted.
[0024]
First, when the liquid crystal display device of this embodiment is used as a transmission type, as shown by arrows A, B, and C as representative in FIG. 3, light incident on the incident surface 34 shown in FIG. Proceed through 32. Of these, the light indicated by the arrow A is reflected by the inclined surface 35c, converted into an angle substantially perpendicular to the exit surface 33, and emitted from the exit surface 33 in the substantially perpendicular direction.
[0025]
The light indicated by the arrow B is reflected by the emission surface 33 and is incident on the curved surface 35a. In this case, since the curved surface 35a is not parallel to the exit surface 33 and is downwardly inclined in FIG. 3, the light incident on the curved surface 35a is reflected at an angle shallower than the incident direction, in other words. Then, it travels in a direction parallel to the exit surface 33 or the plane 35b. For this reason, the light indicated by the arrow B hits the inclined surface 35c of each optical element.
[0026]
Thus, each optical element is provided with the curved surface 35a that descends toward the opposite side of the incident surface 34 because the light of the arrow B incident on the incident surface 34 of each optical element is parallel to the traveling direction. It is for making it inject into the inclined surface 35c reliably. Then, the light incident on the inclined surface 35 c is reflected by the inclined surface 35 c, undergoes angle conversion in a direction substantially perpendicular to the emission surface 33, and is emitted from the emission surface 33 in the substantially perpendicular direction.
[0027]
The light indicated by the arrow C travels in the light guide plate 32 on the side opposite to the incident surface 34 side, that is, in the right direction in FIG. 3 due to repetition of reflection on the flat surface 35b and reflection on the emission surface 33. Then, this traveling light is finally reflected by the inclined surface 35c and emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction as in the case of the light indicated by the arrow A, or the arrow B In the same manner as in the case of the light shown by (2), after being reflected by the curved surface 35a, it is reflected by the same set of inclined surfaces 35c and is emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction.
[0028]
As described above, the light indicated by the arrows A, B, and C is finally reflected by any one of the inclined surfaces 35c and is emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction. Accordingly, almost all of the light incident on the incident surface 34 shown in FIG. 1 is finally reflected by one of the inclined surfaces 35c and is emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction.
[0029]
In addition, in this case, the height H of the inclined surface 35c of each optical element with respect to the flat surface 35b gradually increases toward the opposite side of the incident surface 34 shown in FIG. Therefore, the area of the inclined surface 35c gradually increases from the incident surface 34 side toward the opposite side.
[0030]
As a result, even if the amount of light decreases as the distance from the incident surface 34 increases, the amount of light emitted from the exit surface 33 is made uniform by increasing the area of the inclined surface 35c. In addition, in this case, almost all of the light incident on the incident surface 34 is reflected by one of the inclined surfaces 35c and emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction, thereby improving the light utilization efficiency. Brightness can be increased.
[0031]
On the other hand, when the liquid crystal display device of this embodiment is used as a reflection type, as shown by arrows D, E, and F as representative in FIG. 4, external light such as natural light and room light is incident on the emission surface 33. The In this case, however, refraction at the exit surface 33 is ignored. The external light indicated by the arrows D, E, and F is light that is parallel to each other, and is incident on the light exit surface 33 at an incident angle d from the upper right to the lower left in FIG.
[0032]
Now, the external light indicated by the arrow D is reflected by the flat surface 35 b and emitted from the emission surface 33. In this case, the reflection on the plane 35b is regular reflection. Therefore, the external light indicated by the arrow D is incident on the plane 35b at the incident angle d, reflected at the reflection angle d, and the reflection angle is 2d.
[0033]
External light indicated by an arrow E is reflected on the right side in FIG. 4 of the curved surface 35 a and is emitted from the emission surface 33. In this case, since the curved surface 35a is downwardly inclined in FIG. 4, the reflection angle e on the curved surface 35a is smaller than the reflection angle 2d on the flat surface 35b.
[0034]
The light indicated by the arrow F is reflected on the left side in FIG. 4 of the curved surface 35 a and is emitted from the emission surface 33. Also in this case, the curved surface 35a is downwardly inclined in FIG. 4, but the angle of the tangent line at each point of the curved surface 35a with respect to the plane 35b gradually increases toward the left side in FIG. The angle f is smaller than the reflection angle e on the right side of the curved surface 35a.
[0035]
As described above, the external light indicated by the arrows D, E, and F entering the emission surface 33 in parallel with each other from the upper right to the lower left in FIG. 4 is regularly reflected or more than the reflection angle at the time of this regular reflection. The light is reflected at a small reflection angle and emitted from the emission surface 33. In this case, since the reflection angle at the curved surface 35a gradually decreases toward the left side in FIG. 4, the angle of the external light reflected from the curved surface 35a and emitted from the emission surface 33 with respect to the normal line of the emission surface 33 in FIG. It becomes smaller gradually toward the left side.
[0036]
Therefore, even if the external light indicated by the arrows D, E, and F incident on the emission surface 33 is parallel to each other, the external light indicated by the arrows D, E, and F emitted from the emission surface 33 is incident on the emission surface 33. The light is collected on the left side of FIG. 2 with respect to the vertical direction.
[0037]
Next, the case where the liquid crystal display device shown in FIG. 1 is used as a transmission type will be described. When the cold cathode tube 37 is turned on, the light emitted from the cold cathode tube 37 and the light reflected by the reflection sheet 38 are incident on the incident surface 34 of the light guide plate 32. This incident light travels in the light guide plate 32 as shown by arrows A, B, and C as representative in FIG.
[0038]
As described above, the light indicated by the arrows A, B, and C is finally reflected by any one of the inclined surfaces 35c and is emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction. Therefore, almost all of the light incident on the incident surface 34 is finally reflected by any one of the inclined surfaces 35c and is emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction.
[0039]
In addition, in this case, as shown in FIG. 2, the height H of the inclined surface 35c with respect to the same set of planes 35b gradually increases from the incident surface 34 side toward the opposite side. Therefore, the area of the inclined surface 35c gradually increases from the incident surface 34 side toward the opposite side.
[0040]
As a result, even if the amount of light decreases as the distance from the cold cathode tube 37 increases, the amount of light emitted from the exit surface 33 is made uniform by increasing the area of the inclined surface 35c. In addition, in this case, almost all of the light incident on the incident surface 34 is reflected by one of the inclined surfaces 35c and emitted from the emission surface 33 in the substantially vertical direction, thereby improving the light utilization efficiency. Brightness can be increased.
[0041]
The light emitted from the emission surface 33 of the light guide plate 32 in the substantially vertical direction is diffused while being transmitted through the diffusion plate 41 and then incident on the back surface of the liquid crystal display panel 21. Irradiate. Then, image light corresponding to display driving of the liquid crystal display panel 21 is emitted from the surface of the liquid crystal display panel 21.
[0042]
As described above, when the liquid crystal display device shown in FIG. 1 is used as a transmission type, the light utilization efficiency by the lighting panel 31 can be improved, the luminance can be increased, and the luminance can be made uniform. Quality can be improved.
[0043]
On the other hand, when this liquid crystal display device is used as a reflection type, the cold cathode tube 37 is not lit but external light is used. That is, external light incident on the surface of the liquid crystal display panel 21 from the surface side is transmitted through the liquid crystal display panel 21, diffused while passing through the diffusion plate 41, is incident on the output surface 33 of the light guide plate 32, and is reflected. Reflected by the plate 36.
[0044]
Contrary to the above, the reflected light is emitted from the emission surface 33 of the light guide plate 32, diffused while passing through the diffusion plate 41, is incident on the back surface of the liquid crystal display panel 21, and the liquid crystal display panel 21 is returned to the back surface side. Irradiate from. Then, image light corresponding to display driving of the liquid crystal display panel 21 is emitted from the surface of the liquid crystal display panel 21.
[0045]
Here, the case where this liquid crystal display device is actually used as a reflection type will be described. In an actual use state, when the upper end side of the screen of the liquid crystal display panel 21 is the right end side of FIG. 1, generally, the liquid crystal display panel 21 is tilted so as to mainly capture external light coming from the upper right to the lower left of FIG. In many cases, the screen is visually observed from the front direction of the screen of the liquid crystal display panel 21, that is, from the direction perpendicular to the screen or slightly lower (left side in FIG. 1).
[0046]
Therefore, when the liquid crystal display panel 21 is tilted so as to mainly capture the external light coming from the upper right to the lower left in FIG. 1, the external light transmitted through the liquid crystal display panel 21 and the diffusion plate 41 as it is is represented by an arrow in FIG. As indicated by D, E, and F, the light enters the light exit surface 33 of the light guide plate 32. However, also in this case, refraction at the exit surface 33 is ignored. Moreover, the external light shown by the arrows D, E, and F is light parallel to each other.
[0047]
As described above, the external light indicated by the arrows D, E, and F that are incident on the emission surface 33 of the light guide plate 32 is reflected regularly or reflected at a reflection angle smaller than the reflection angle at the time of regular reflection and emitted. The light is emitted from the surface 33. In this case, since the reflection angle at the curved surface 35a gradually decreases toward the left side in FIG. 4, the angle of the external light reflected from the curved surface 35a and emitted from the emission surface 33 with respect to the normal line of the emission surface 33 in FIG. It becomes smaller gradually toward the left side.
[0048]
Therefore, even if the external light indicated by the arrows D, E, and F incident on the emission surface 33 is parallel to each other, the external light indicated by the arrows D, E, and F emitted from the emission surface 33 is incident on the emission surface 33. The light is collected on the left side of FIG. 4 with respect to the vertical direction. Then, when these external lights are transmitted through the diffusion plate 41 and the liquid crystal display panel 21 as they are, the image is displayed in a slightly lower side (left side in FIG. 1) than the front direction of the screen of the liquid crystal display panel 21, that is, the direction perpendicular to the screen. Light is collected and emitted.
[0049]
Thus, when this liquid crystal display device is actually used as a reflection type, the front direction of the screen of the liquid crystal display panel 21, that is, the direction perpendicular to the screen, is based on the external light coming from the upper right to the lower left in FIG. The image light can be condensed and emitted in a slightly lower direction (left side in FIG. 1). In this case, the emission direction of the image light is a viewing direction, and thus a bright image is obtained.
[0050]
By the way, the diffuser plate 41 improves the in-plane uniformity of transmitted light and reflected light when used as a transmissive type or a reflective type, thereby adjusting the viewing angle and also being used as a reflective type. Sometimes it is for reducing double shots.
[0051]
In addition, when the surface of the diffusion plate 41 is made uneven by a filler material or the like, the uneven shape makes it possible to spread the incident angle and the incident range for taking in external light in all directions, and further enhance the double image due to high diffusibility. Can be reduced.
[0052]
Further, without using the diffusion plate 41, a filler having a refractive index different from that of the adhesive is mixed in the adhesive for attaching the back-side polarizing plate 25 of the liquid crystal display panel 21 to the back-side glass substrate 23. You may make it have a spreading | diffusion function. Further, an adhesive having such a diffusion function may be used, and the diffusion plate 41 may be used.
[0053]
Further, instead of the general diffusion plate 41, a transmission / diffusion plate 42 as shown in FIG. 5 may be used. The transmission / diffusion plate 42 is formed by alternately arranging a transmission layer 43 made of a colorless transparent resin or the like and a diffusion layer 44 made of a white transparent resin or the like.
[0054]
In this case, the thickness of the transmission / diffusion plate 42 is constant, but both the transmission layer 43 and the diffusion layer 44 are in the same direction with respect to the plate surface of the transmission / diffusion plate 42 (in this case, from the upper right side in FIG. 5). It is tilted appropriately (towards the lower left). In FIG. 5, the upper right portion of the diffusion layer 44 and the lower left portion of the right diffusion layer 44 are in contact with or overlap in the left-right direction.
[0055]
As shown in FIG. 3, when used as a transmission type, the light emitted from the emission surface 33 of the light guide plate 32 in the substantially vertical direction is indicated by an arrow in FIG. The refraction at the surface of the plate 42 is ignored.) The light is diffused by the diffusion layer 44 of the transmission / diffusion plate 42 and emitted from the surface of the transmission / diffusion plate 42.
[0056]
In this case, since the upper right part of the diffusion layer 44 and the lower left part of the right diffusion layer 44 in FIG. 5 are in contact with or overlap in the left-right direction, the light is emitted from the light emission surface 33 of the light guide plate 32 in the substantially vertical direction. All of the emitted light is reliably diffused by any diffusion layer 44 of the transmission / diffusion plate 42.
[0057]
On the other hand, when used as a reflection type, as indicated by solid line arrows in FIG. 6 (however, refraction on the front and back surfaces of the transmission / diffusion plate 42 is ignored), the outside that has progressed from the upper right to the lower left. The light passes through the transmission layer 43 of the transmission / diffusion plate 42.
[0058]
This transmitted light is reflected by the optical surface 35 of the light guide plate 32 as indicated by an arrow in FIG. This reflected light is diffused and transmitted by the diffusion layer 44 of the transmission / diffusion plate 42 as indicated by the dotted arrows in FIG. 6 (however, refraction on the back and front surfaces of the transmission / diffusion plate 42 is ignored). The light is emitted from the surface of the cum diffusion plate 42.
[0059]
Also in this case, since the upper right portion of the diffusion layer 44 and the lower left portion of the diffusion layer 44 on the right side in FIG. 6 are in contact with or overlap with each other in the left-right direction, all of the light emitted from the emission surface 33 of the light guide plate 32 is obtained. Is reliably diffused by any diffusion layer 44 of the transmission / diffusion plate 42.
[0060]
Here, the optical surface 35 of the light guide plate 32 is not limited to that shown in FIG. For example, referring to FIG. 2, the inclination angle of the inclined surface 35c of each optical element with respect to the flat surface 35b gradually increases from the incident surface 34 side toward the opposite side within a range of about 40 to 50 °. You may do it.
[0061]
Further, the lengths of the optical elements composed of the curved surface 35a, the flat surface 35b, and the inclined surface 35c may be different. For example, by making the lengths of the curved surface 35a and the flat surface 35b constant and the height H of the inclined surface 35c different, the length of a set of optical elements composed of the curved surface 35a, the flat surface 35b and the inclined surface 35c is made different. Also good. However, in this case as well, the length of a set of optical elements composed of the curved surface 35a, the flat surface 35b, and the inclined surface 35c is in the range of about 20 to 500 μm.
[0062]
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the illumination panel 31 is disposed on the back side of the liquid crystal display panel 21, and the diffusion plate 41 is disposed between the panels 21, 31. Not only this but the illumination panel 31 is arrange | positioned at the surface side of the liquid crystal display panel 21, and the diffusing plate 41 is arrange | positioned between both panels 21 and 31 like 2nd Embodiment of this invention shown in FIG. May be.
[0063]
However, in this case, the emission surface 33 of the light guide plate 32 of the illumination panel 31 is the back surface side, and the optical surface 35 is the front surface side. Further, no reflecting plate is provided on the optical surface 35 of the light guide plate 32. Further, a flat reflector 45 is provided on the back side of the liquid crystal display panel 21.
[0064]
Next, the case where the liquid crystal display device shown in FIG. 7 is used as a transmission type will be described. When the cold cathode tube 37 is turned on, the light emitted from the cold cathode tube 37 and the light reflected by the reflection sheet 38 are incident on the incident surface 34 of the light guide plate 32. Almost all of the incident light is emitted from the emission surface 33 of the light guide plate 32 in the substantially vertical direction, as in the case of the first embodiment.
[0065]
The emitted light is diffused while being transmitted through the diffusion plate 41, transmitted through the liquid crystal display panel 21, and reflected by the reflection plate 45. The reflected light is incident on the back surface of the liquid crystal display panel 21 and irradiates the liquid crystal display panel 21 from the back surface side. Then, image light corresponding to display driving of the liquid crystal display panel 21 is emitted from the surface of the liquid crystal display panel 21. The image light is diffused while passing through the diffusion plate 41, and then passes through the light guide plate 32. And this transmitted image light is visually observed.
[0066]
On the other hand, when the liquid crystal display device shown in FIG. 7 is used as a reflection type, the cold-cathode tube 37 is not turned on and external light is used. That is, external light incident on the optical surface 35 of the light guide plate 32 from the surface side is transmitted through the light guide plate 32, diffused through the diffuser plate 41, transmitted through the liquid crystal display panel 21, and reflected by the reflector 45. Reflected.
[0067]
The reflected light is incident on the back surface of the liquid crystal display panel 21 and irradiates the liquid crystal display panel 21 from the back surface side. Then, image light corresponding to display driving of the liquid crystal display panel 21 is emitted from the surface of the liquid crystal display panel 21. The image light is diffused while passing through the diffusion plate 41, and then passes through the light guide plate 32. And this transmitted image light is visually observed.
[0068]
By the way, in the liquid crystal display device shown in FIG. 7, light is transmitted twice through the liquid crystal display panel 21 when used as a transmission type or a reflection type, so that the polarizing plate is either on the front side or the back side. It is good as one piece. Moreover, you may make it form the electrode provided in the inner surface of the back surface side glass substrate 23 with a reflective metal, without using the reflecting plate 45. FIG.
[0069]
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a cold cathode tube (line light source) was used as a light source, you may make it use not only this but a light emitting diode (point light source). For example, as shown in FIG. 8, one light emitting diode 51 may be arranged at a position facing the central portion in the longitudinal direction of the incident surface 34 of the light guide plate 32 of the liquid crystal display device shown in FIG. 1 or 7. .
[0070]
By the way, in the case of the cold cathode tube 37 which is a line light source, the incident surface 34 of the light guide plate 32 can be uniformly irradiated by the light emitted from the cold cathode tube 37. On the other hand, in the case of the light emitting diode 51 which is a point light source, the incident surface 34 of the light guide plate 32 cannot be uniformly irradiated by the light emitted from the light emitting diode 51.
[0071]
For this reason, when the light emitting diode 51 is used, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 9, the virtual surface G is perpendicular to the emission surface 33 of the light guide plate 32 and parallel to the incident surface 34. Out of the emitted light, as indicated by the solid arrow, the light incident perpendicularly to the flat incident surface 34 is emitted in a direction perpendicular to the emitting surface 33, but the other light is a dotted line. As indicated by the arrow, the light is emitted in an oblique direction.
[0072]
Therefore, as shown in FIG. 8, the luminance of the region indicated by the symbol N on both sides of the region indicated by the symbol M that is substantially opposite to the light-emitting diode 51 on the emission surface 34 of the light guide plate 32 is greatly reduced, and the light utilization efficiency is increased. In addition to this, luminance unevenness occurs. As a result, display unevenness occurs in the liquid crystal display panel.
[0073]
Therefore, a third embodiment of the present invention capable of preventing such luminance unevenness from occurring will now be described. FIG. 10 is a partial schematic plan view for explaining a liquid crystal display device as a third embodiment of the present invention.
[0074]
In the liquid crystal display device of this embodiment, basically, one light emitting diode 51 is arranged at a position facing the central portion in the longitudinal direction of the incident surface 34 of the light guide plate 32, as in the case shown in FIG. ing. However, in this case, the inclined surface 35c of each optical element forming the optical surface of the light guide plate 32 is a surface that is uneven in a sine curve shape (wave shape) in the longitudinal direction.
[0075]
As an example of the waveform shape of the inclined surface 35c of each optical element, when the amplitude is A, it is appropriate that the wavelength λ is a sine curve of 2Aπ. However, the wavelength λ is not limited to this. It can be about 1 to 10 times.
[0076]
As a result, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 11, the light emitted from the light emitting diode 51 is not only the light incident perpendicularly to the incident surface 34 but also other light as indicated by the solid line arrow. The inclined surfaces 35c of the optical elements are reflected in a direction parallel to the virtual plane G perpendicular to the emission surface 33 of the light guide plate 32.
[0077]
Therefore, even if the incident surface 34 of the light guide plate 32 cannot be uniformly irradiated by the light emitted from the light emitting diode 51, the light is emitted uniformly from the output surface 34 of the light guide plate 32, the light use efficiency is high, and the luminance is also high. It is made uniform. As a result, display unevenness can be prevented from occurring in the liquid crystal display panel. In the above, the incident surface 34 of the light guide plate 32 can also have a waveform shape similar to that of the inclined surface 35c, but care must be taken so that the amount of light incident on the light guide plate 32 is not dense. .
[0078]
Moreover, although the said 3rd Embodiment demonstrated the case where the one light emitting diode 51 was arrange | positioned, you may make it arrange not only this but two or more. In this case, even if there is a color variation in the light emitting diode itself, it can be made difficult to recognize it due to the waveform shape of the inclined surface 35 c of the light guide plate 32.
[0079]
Further, as in the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 12, a plurality of light emitting diodes of different light emission colors, for example, three light emitting diodes 51R, 51G, 51B of red light emission, green light emission and blue light emission are arranged. May be. In this case, by appropriately blinking the three light emitting diodes 51R, 51G, and 51B, it is possible to obtain a color other than the light emission color of the single light emitting diode by color mixing.
[0080]
In the case of the configuration shown in FIG. 12, color display can be performed without using a color filter by combining with a field sequential display means.
[0081]
That is, one pixel is composed of an R pixel, a G pixel, and a B pixel. When, for example, the R pixel and the G pixel are in a bright state, first, the light emitting diode 51R is turned on for a certain period of time with only the R pixel being transmissive. Then, when the light emitting diode 51G is turned on for a certain period of time with only the G pixel being transmissive, the R pixel and the G pixel are visually observed at the same time due to the afterimage phenomenon. In this case, since color display can be performed without a color filter, high transmittance can be achieved and low power consumption can be achieved.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the illumination panel and the display device according to the present invention, the back surface of the light guide plate has an arcuate cross section that gradually descends in the direction opposite to the exit surface side, and is on the entrance surface. Incident The light reflected by the exit surface A curved surface reflecting at a low angle along a plane parallel to the exit surface toward the side opposite to the entrance surface side; , An inclined surface that reflects the light reflected by the curved surface toward the exit surface; It is formed between the curved surface and the inclined surface, and the light incident from the incident surface side is repeatedly reflected from the exit surface, and at least a part of the light is reflected directly or by the curved surface. Moreover, for guiding to the exit surface side by the inclined surface Plane and And the curved surface is positioned on the incident surface side. Optical element provided Since it is a surface provided with a lot of, A part of the light guided by being incident on the incident surface of the light guide plate is directed along the parallel surface with respect to the surface parallel to the output surface toward the opposite side to the incident surface side of the curved surface of the optical element. By reflecting at a low angle and reflecting the reflected light toward the exit surface by the inclined surface of the same optical element, the result is that almost all of the light incident on the entrance surface is either The light can be reflected toward the exit surface by the inclined surface, and thus the light use efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a main part of a liquid crystal display device as a first embodiment of the invention.
2 is a view for explaining an optical surface of the light guide plate shown in FIG. 1; FIG.
3 is a view for explaining the operation when the light guide plate having the optical surface shown in FIG. 2 is used as a transmission type. FIG.
4 is a view for explaining the operation when the light guide plate having the optical surface shown in FIG. 2 is used as a reflection type. FIG.
FIG. 5 is a view for explaining an operation when used as a transmission type of a transmission and diffusion plate used instead of a general diffusion plate.
FIG. 6 is a view for explaining the operation when used as a reflection type of a transmissive and diffusing plate.
FIG. 7 is a side view of a main part of a liquid crystal display device as a second embodiment of the present invention.
8 is a plan view for explaining a problem in the case of using a light emitting diode as a light source in the case shown in FIG. 1 or FIG.
FIG. 9 is a view for explaining a light traveling state in the case shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a partial schematic plan view for explaining a liquid crystal display device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 11 is a view for explaining a light traveling state in the case shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a partial schematic perspective view for explaining a liquid crystal display device as a fourth embodiment of the invention.
FIG. 13 is a side view of a part of an example of a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
21 LCD panel
31 Lighting panel
32 Light guide plate
33 Output surface
34 Incident surface
35 Optical surface
35a curved surface
35b plane
35c inclined surface
36 reflector
37 Cold cathode tube
38 Reflective sheet
41 Diffuser
42 Transmission and diffusion plate
51 Light emitting diode

Claims

A light guide plate having one end surface as an incident surface on which light is incident and a surface serving as an output surface from which light is incident and guided by the incident surface, and the light guide plate is disposed to face the incident surface of the light guide plate. A light source, and the back surface of the light guide plate has an arcuate cross section gradually descending in a direction opposite to the exit surface side, and the light incident on the entrance surface and reflected by the exit surface is transmitted to the entrance surface. the inclined surface for reflecting the curved surface reflects at low angles such as along a plane parallel with the emission surface toward the opposite side, the light reflected by the curved surface on the emission surface side to the side, the curved surface And the light incident from the incident surface side is repeatedly reflected from the exit surface, and at least a part of the light is reflected directly or by the curved surface. a plane for guiding the emission surface side by the inclined surface, and the incident surface consists Lighting panel that is characterized in that said curved surface is a surface on which the optical elements are provided continuously number provided so as to be located.

2. The illumination panel according to claim 1, wherein the height of the inclined surface of the optical element is larger on the opposite side than on the incident surface side. .

3. The illumination panel according to claim 2, wherein the height of the inclined surface of the optical element is gradually increased from the incident surface side toward the opposite side.

The height of the inclined surface of the nth optical element from the incident surface side with respect to the plane is an (n + 1) / 2 (where a is an arbitrary number). Lighting panel.

2. The lighting panel according to claim 1, wherein the thickness of the light guide plate gradually decreases from the incident surface side toward the opposite side and then gradually decreases.

2. The lighting panel according to claim 1, wherein an inclination angle of the inclined surface of each light guide element with respect to a plane parallel to the emission surface is about 40 to 50 °.

In the invention according to claim 1, an inclination angle of the inclined surface of each light guide element with respect to a plane parallel to the emission surface is within a range of about 40 to 50 ° from the incident surface side toward the opposite side. A lighting panel characterized by gradually increasing size.

2. The lighting panel according to claim 1, wherein the optical elements have the same length.

2. The lighting panel according to claim 1, wherein at least a part of each optical element is different in length.

The lighting panel according to claim 1, wherein each optical element has a length of about 20 to 500 μm.

2. The lighting panel according to claim 1, wherein a radius of curvature of the curved surface is about 0.1 to 2.0 mm.

2. The lighting panel according to claim 1, wherein a reflective layer is provided on the back surface of the light guide plate.

13. The lighting panel according to claim 12 , wherein the reflective layer is made of a metal film provided on the back surface of the light guide plate.

In the display device in which the illumination panel is arranged on the back side of the display panel, the illumination panel has one end surface as an incident surface on which light is incident, and the surface is incident on the incident surface and emits the guided light. And a light source disposed opposite to the incident surface of the light guide plate, and the rear surface of the light guide plate has an arc-shaped cross section that gradually descends in a direction opposite to the exit surface side. A curved surface that reflects light incident on the incident surface and reflected by the exit surface at a low angle along a plane parallel to the exit surface toward the opposite side of the entrance surface; and the curved surface An inclined surface that reflects the light reflected at the exit surface side and the curved surface and the inclined surface are formed, and the light incident from the entrance surface side is reflected between the exit surface And at least part of the light is reflected directly or by the curved surface. Wherein a plane for guiding the emission surface side, from it and the curved surface is an optical element provided to be located on the entrance surface side is a surface provided continuously number by the inclined surface Ue A display device characterized by that.

The display device according to claim 14, wherein a reflective layer is provided on a back surface of the light guide plate.

16. The display device according to claim 15, wherein the reflective layer is made of a metal film provided on a back surface of the light guide plate.

In a liquid crystal display device in which an illumination panel is disposed on the front surface side of the display panel, and reflection means is provided in the display panel or on the back surface side thereof, the illumination panel has one end surface as an incident surface on which light is incident, A light guide plate that is an exit surface that emits light that is guided and incident on the incident surface, and a light source that is disposed to face the incident surface of the light guide plate. The cross section gradually descending in the direction opposite to the exit surface side is arcuate, and the light incident on the entrance surface and reflected by the exit surface is directed in the direction opposite to the entrance surface side and parallel to the exit surface. such a curved surface that reflects at low angles such as along a surface, an inclined surface for reflecting light reflected toward the emission surface side in the curved surface, is formed between the curved surface and the inclined surface, the incident The light incident from the surface side is repeatedly reflected from the exit surface. So, the provided as a plan for the at least a portion of the light directly or the inclined surface upon which is reflected by the curved surface leading to the emission surface side, it and the curved surface on the incident side consists located A display device comprising a plurality of optical elements arranged continuously.

18. The display device according to claim 17, wherein the reflecting means is a reflective layer made of a metal film.

18. The display device according to claim 17, wherein the reflecting means is a reflecting plate attached to a surface on which a large number of the optical elements of the light guide plate are continuously provided.