CN1201193C - 显示装置及导光板 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置及光导板。从线光源(12)经过侧面(14a)入射到导光板(14)内的光，被形成各个沟(18)的壁面(18a)反射，并被照射到液晶板单元(16)上。以临界角以下的入射角达到壁面(18a)的光虽透过该壁面(18a)，但该透过光的一部分通过另一方壁面(18b)再次入射到导光板(14)内，其他部分达不到壁面(18b)而直接向外方传播。通过使一度泄漏到外方的光经过壁面(18b)再次取入导光板(14)内，使画面亮度提高。另外，通过降低该壁面(18b)的高度(Hb)来降低通过该壁面(18b)反射到非本意方向的光量，进而抑制因该反射光造成的对比度的降低。

Description

显示装置及导光板
发明领域
本发明涉及一种显示装置及导光板，特别涉及，例如具有上表面形成有沟的导光板的前光照式显示装置及该导光板。
背景技术
以往的这种显示装置，例如有图6所示的液晶显示装置1。如该图所示，该液晶显示装置1包含线光源2、在该线光源2的长度方向沿着侧表面3a配置的导光板3、以及配置在导光板3的下表面3b侧的反射型液晶板4。
在导光板3的上表面3c形成有和侧面3a平行的多个线状棱镜5。各棱镜5，5，…的长度方向截面呈山状，与侧面3a对峙的侧斜面5a，5a，…起反射面的作用。即，从线光源2经过侧面3a入射到导光板3内的光，按该图的虚线箭头6所示，被各个反射面5a反射，从下表面3b射出。该射出光被照射到液晶板4，被设置在该液晶板4的底部的反射层4a反射到上方后，通过导光板3从上表面3c射出。
另外，其他的现有技术，有取代上述的山状棱镜5，5，…，而使用形成有多个图7所示长度方向截面约呈V字状的细长沟7的导光板8的液晶显示装置1a。在该导光板8中，各个沟7是起棱镜的作用。的。即，从线光源2经过侧表面8a入射到导光板8内的光，按该图的虚线箭头9所示，被与各个沟7的侧面8a对峙的侧斜面7a反射，从下表面8b被射出。该射出光和上述相同，被照射到液晶板4，被反射层4a反射到上方后，通过导光板8从上表面8c射出。
但是，上述图6所示的现有技术，如图8中点划线箭头6a所示，以临界角以下的入射角度θ达到各反射面5a的光会透过该反射面5a而泄漏到外方，所以存在导光板3的射出效率(从下表面3b射出的光量对从侧面3a入射的光量之比)低，进而降低画面亮度的问题。
另一方面，同样，图7所示的现有技术，光从各反射面7a泄漏，该泄漏光如图9的点划线箭头9a所示，应该通过和该反射面7a一起构成沟7的其他面7b，再次入射到导光板8内，再次向着和虚线箭头9所示的光相同的方向照射，加以再次利用。因而，图7的现有技术，和图6的现有技术比，可以提高画面亮度。但是，透过反射面7a达到面7b的光并不一定全部通过该面7b再次入射到导光板8内，该光的一部分按图9的双点划线箭头9b所示，被该面7b反射(表面反射)，再被反射面7a反射后，向画面的正面方向(该图的上方)行进。这样，前光照式液晶显示装置1a，光向画面的正面方向一产生泄漏，该泄漏的光就会与向与其相同方向射出的原来的光(图7中追踪箭头9所示轨迹的光)重叠，降低了画面对比度。
发明内容
本发明的主要目的是，提供一种提高画面亮度并能抑制对比度降低的显示装置或导光板。
第1发明的显示装置，具有在上表面形成有沟的导光板的前光照式显示装置，其特征在于，该沟具有接受从导光板侧面入射的光的第1面，和接受透过第1面的光的第2面；第2面的高度比第1面的高度低；沟18的长度方向截面约呈V字状，在构成V字状的两个壁面18a、18b中，与导光板14的侧面14a对峙侧的壁面18a相对于导光板14的下表面14b形成一个锐角α，而另一壁面18b相对于导光板14的下表面14b略呈直角；通过使由各沟18夹着导光板14的上表面14c的各个区间向侧面14a侧或线光源12侧倾斜，使靠近侧面14a或线光源12的一侧低，而远离侧面14a或线光源12的一侧高，使每个沟18的壁面18b的高度Hb低于壁面18a的高度Ha，每个上表面14c和各个沟18的壁面18a之间形成的角度γ是相同的；各个沟18的深度随着远离侧面14a而变深，使相当于该沟18的深度的壁面18a的高度Ha随着远离侧面14a而逐渐变高，随之，壁面18b的高度Hb也随着远离侧面14a而逐渐变高。
第2发明的导光板，在上表面形成有沟并且从一侧面入射光的导光板，其特征在于，该沟具有接受所入射的光的第1面，和接受透过第1面的光的第2面；第2面的高度比第1面的高度低；沟18的长度方向截面约呈V字状，在构成V字状的两个壁面18a、18b中，与导光板14的侧面14a对峙侧的壁面18a相对于导光板14的下表面14b形成一个锐角α，而另一壁面18b相对于导光板14的下表面14b略呈直角；通过使由各沟18夹着导光板14的上表面14c的各个区间向侧面14a侧或线光源12侧倾斜，使靠近侧面14a或线光源12的一侧低，而远离侧面14a或线光源12的一侧高，使每个沟18的壁面18b的高度Hb低于壁面18a的高度Ha，每个上表面14c和各个沟18的壁面18a之间形成的角度γ是相同的；各个沟18的深度随着远离侧面14a而变深，使相当于该沟18的深度的壁面18a的高度Ha随着远离侧面14a而逐渐变高，随之，壁面18b的高度Hb也随着远离侧面14a而逐渐变高。
第1发明中，从导光板侧面入射的光被第1面反射。以临界角以下的入射角度达到第1面的光透过该第1面泄漏到外方，但该泄漏到外方的光通过第2面再次入射到导光板内，再次向着本来想射出的方向射出，加以再次利用。但是，达到第2面的光并不是全部被该第2面再次入射到导光板内，该光的一部分通过该第2面反射。因此，受该反射光的影响，有时会降低画面对比度。但是，第2面的高度比第1面的高度低，所以透过第1面的光中，透过该第1面的上侧部分的光，碰不到第2面而直行。即，因达到第2面的光量受到限制，所以被该第2面反射到非本意方向的光量被降低。
但是，因第2面的高度比第1面的高度低，所以透过该第1面达到第2面的光量受到限制。因此，被该第2面反射到非本意方向的光量被降低。
沟是呈线状延伸的，该线状沟也可以在宽度方向上隔开间隔地形成多个。此时，最好使形成各沟的第1面及第2面的至少一方的高度随着远离作为入射面的侧面而变高。这样，在远离入射面的部位，即入射光的强度低的部位，可以增大被第1面反射的光量或通过第2面再次入射到导光板内的光量，从而使离开该入射面的部位也能得到和临近入射面的部位相同的亮度。
第2发明和第1发明相同，从导光板的一侧面入射的光被第1面反射。以临界角以下的入射角度达到第1面的光，透过该第1面泄漏到外方，该泄漏的光通过第2面再次入射到导光板内。达到第2面的光的一部分被该第2面反射。但是，第2面的高度比第1面的高度低，所以被该第2面反射的光量受到限制。
根据这些发明，从第1面泄漏到外方的光，应该通过第2面再次入射到导光板内，再次向着本来想射出的方向射出，加以再次利用。另一方面，透过第1面的光的一部分被第2面反射，但因第2面的高度比第1面的高度低，所以被该第2面反射的光量被降低。即，通过再次利用透过第1面的光，具有可以提高画面亮度和抑制以透过该第1面的光被第2面反射为起因的对比度的降低的效果。
本发明的上述目的、其他目的、特征及优点，通过参照附图进行的以下实施例的详细说明会更加明了。
附图说明
图1是从横向观察本发明的一实施例的液晶显示装置时的概略构成图。
图2是用曲线表示图1实施例中，相对于距导光板的入射面的距离的各壁面的高度尺寸的图解图。
图3是表示图1实施例中入射到导光板的光的轨迹的图解图。
图4是表示不同于图3的其他的光的轨迹的图解图。
图5是表示用于制造图1实施例的导光板的成型用模具的制造过程的图解图。
图6是从横向观察以往的液晶显示装置时的概略构成图。
图7是不同于图6的其他现有例的概略构成图。
图8是表示图6的现有技术中入射到导光板的光的轨迹的图解图。
图9是表示图7的现有技术中入射到导光板的光的轨迹的图解图。
【实施例】
参照图1，该实施例的前光照式液晶显示装置10包含线光源12、在该线光源12的长度方向沿着一侧面14a配置的导光板14、以及配置在导光板14的下表面14b侧的板状液晶板16。
这里，线光源12是冷阴极管。导光板14是具有透光性的丙稀(PMMA)树脂制品，在其上表面14c形成有多个后述的线状沟18(但是，为便于说明，图1是把各沟经放大后表示的，所以图示的沟18的数量比实际的少)，该沟18相对于侧面14a平行延伸，并且在宽度方向上(该图的左右方向)隔开一定间隔(间距)P。液晶板16是底部具有反射层16a的反射型板，虽未详细图示，但在玻璃基板上顺序层叠有该反射层16a、液晶层、滤色片、玻璃板和偏光板。
各沟18的长度方向截面约呈V字状。形成各沟18的2个壁面18a和18b中，与导光板14的侧面14a对峙侧的壁面18a相对于导光板14的下表面14b形成一定角度α。另一壁面18b相对于导光板14的下表面14b略呈直角(因后述的树脂成型时的冲压斜度的关系，该角度比直角稍大)。
每个沟18的壁面18b的高度Hb比壁面18a的高度Ha低。具体讲，通过使由各沟18，18，…夹着导光板14的上表面14c的各个区间向侧面14a侧倾斜(即，使侧面14a一侧低)，使每个沟18的壁面18b的高度Hb低于壁面18a的高度Ha。上表面14c相对于导光板14的下表面14b的的倾斜角度β在各个沟18，18，…间是一定的。换言之，上表面14c和各个沟18的壁面18a形成的角度γ是一定的。
通过使各个沟18的深度随着远离侧面14a而变深，使相当于该沟18的深度的壁面18a的高度Ha随着远离侧面14a而逐渐变高。随之，使壁面18b的高度Hb也随着远离侧面14a而逐渐变高。图2是用曲线表示相对于距侧面14a的距离L的各壁面18a及壁面18b的高度Ha及Hb的变化。
该图是所使用的导光板14的一个事例，其垂直于侧面14a的方向(图1中的左右方向)的尺寸是56.56[mm]，沿着侧面14a(线光源12)的长度方向(图1中的纸面的表里方向)的尺寸是74.23[mm]，厚度尺寸t是1[mm]。该图的曲线X表示壁面18a的高度Ha相对于距离L的变化，曲线Y表示壁面18b的高度Hb相对于距离L的变化。根据这些曲线X及Y可知，壁面18a的高度Ha随着距侧面14a的距离L的变大，而在3.5[μm]～6.9[μm]的范围内呈指数函数地变大。另一方面，壁面18b的高度Hb在各个距离L时比壁面18a的高度Ha低约3.4[μm]，即根据各距离L而在0.1[μm]～3.5[μm]的范围内呈指数函数变化。各个沟18，18，…间的间距P为一百几十[μm]～几百[μm]左右。
根据这种构成的液晶显示装置1，各个沟18作起棱镜作用。即，从线光源12经过侧面14a入射到导光板14内的光按图1虚线箭头20所示，直接达到与该侧面14a对峙一侧的各壁面18a，18a，…并被反射，从导光板14的下表面14b射出。这样，该射出光被照射到液晶板16上，透过上述的液晶层等，被反射层16a反射到上方后，再次透过液晶层。透过该液晶层的光通过导光板14从上表面14c射出。
但是，以临界角以下的入射角度θ达到各壁面18a的光，透过该壁面18a泄漏到外方。该泄漏的光中，从壁面18a的下侧部分(和另一方壁面18b的高度Hb大约相同高度的部分)泄漏的光按图3的点划线箭头20a所示，通过壁面18b再次入射到导光板16内。再次入射到该导光板16的光，应该再次向着和虚线箭头20所示光相同的方向照射(即，应该被其他沟18的壁面18a反射)，加以再次利用。这样，通过将一度泄漏到导光板16外方的光再次取入导光板16内加以再次利用，可以提高画面亮度。
另外，达到壁面18b的光并不是全部通过该壁面18b再次入射到导光板16内，该光的一部分按图3的双点划线箭头20b所示，被该壁面18b反射，进步被壁面18a反射后，向画面的正面方向(该图的上方)行进。向大约沿着上表面16c的方向直线行进。这样，光向画面的正面方向一产生泄漏，该泄漏的光和向与其相同方向射出的原来的光(图17中追踪箭头20所示轨迹的光)重叠，降低了画面对比度。
但是，因壁面18b的高度Hb比壁面18a的高度Ha低，所以透过壁面18a的光中，透过该壁面18a的上侧部分(大概比壁面18b的高度Hb高的部分)的光，按图4的点划线箭头20c所示，达不到另一方壁面18b，而沿着导光板14的上表面14a向外方直线传播。即，达到壁面18b的光量受到限制，所以被该壁面18b反射到非本意方向的光量被降低，进而可以抑制因该非本意的反射光造成的画面对比度的降低。
此外，各壁面18a及18b的各高度尺寸Ha及Hb随着远离侧面14a而逐渐变高，所以即使在远离该侧面14a的部位，也能得到和接近侧面14a的部位相同的亮度。具体讲，从线光源12发射的光随着传播距离的变长而衰减。因此，位于远离入射面即侧面14a的位置处的壁面18a，远离线光源12接受的光的强度低。与此相同，透过该壁面18a泄漏到外方的光的强度，即壁面18b接受的光的强度也随着从侧面14a而变低。因此，如该实施例所示，位于远离侧面14a的位置处的壁面18a及18b，通过增大各自的高度尺寸Ha及Hb，即光的反射面积及取入面积，来弥补与距该侧面14a的距离L相应的光的衰减成分。这样，即使在远离入射面即侧面14a的部位，也能得到和接近侧面14a的部位相同的亮度，进而能够获得画面整体上的均一亮度分布。
该实施例的导光板14是通过树脂成型(例如注射成型)而形成的，用于该树脂成型的成型用模具可以用图5所示工序制造。即，如图5(a)所示，准备用作模具材料的长方形金属体30。
如图5(b)所示，利用具有第1刀头32、第2刀头34及第3刀头36的刀具38，沿着和金属体30的一面30a的一侧缘30b平行的方向(该图中的纸面的表里方向)来切削该一面30a。此时，通过使用第1刀头32进行切削，形成与导光板14的壁面18a相对应的部分40，通过使用第2刀头34进行切削，形成与导光板14的上表面14c相对应的部分42。按该图中的箭头44所示，使刀具38的位置在和一侧缘30b垂直的方向上仅移动和上述间距P相同的距离，在此状态下反复进行同样的切削作业。
切削深度D是一定的。该深度D和最深的沟18的深度，即最高的壁面18a的高度Ha是相同的。刀具38的第2刀头34的宽度尺寸W，和由导光板14的上表面14c的各沟18，18，…夹着的区间中的最狭窄区间(图1的右端区间)的宽度尺寸W’是相同的。第1刀头32和第2刀头34与导光板14的上表面14c和壁面18a形成的角度γ是相同的。
这样，只隔开一定间隔P反复进行切削作业，就生成图5(b)的斜线46所示的所谓切削剩余部分。因此，在该隔开一定间隔P的切削作业基本(即必要次数)结束后，进行去除切削剩余部分46的第2次切削作业。
即，如图5(c)所示，对第1次切削作业切削得到的每个凹状部分48，使刀具38的位置在箭头50所示方向上只移动规定量，同时根据该移动量沿箭头52所示方向下降刀具38的位置。通过在此状态下进行切削，形成与(第1次切削作业时切削剩余的)剩余的上表面14c相对应的部分42以及与壁面18b相对应的部分54。于是，在切削完毕所有切削剩余部分46后，就完成了图5(d)所示的成型用模具56。
从以上说明可知，根据该实施例的液晶显示装置10，从线光源12经过侧面14a入射到导光板14内的光，被作为反射面的壁面18a反射，并被照射到液晶板16上。以临界角以下的入射角度θ达到该壁面18a的光透过该壁面18a泄漏到外方，但该泄漏的光的一部分通过另一方壁面18b再次入射到导光板16内，为提高亮度加以再利用。另一方面，达到该壁面18b的光的一部分被该壁面18b反射到非本意的方向，但由于该壁面18b的高度Hb比壁面18a的高度Ha低，所以因该壁面18b产生的反射的光量被降低。因此，可以抑制因该反射光造成的对比度的降低。
表1所示是该实施例的优点和上述图6及图7的各现有技术的对比结果。
[表1]
   亮度   对比度 薄型化(板厚)
  图6现有技术(山状棱)     ×     ○     ×
  图7现有技术(沟状棱)     ○     ×     ○
  本实施例     ○     ○     ○
由该表1可知，根据图6的现有技术，虽可以得到高对比度，但不能得到充分的亮度。而另一方面，根据图7的现有技术，可以得到高亮度，但对比度低。与此相对，根据该实施例，即可得到高亮度，又能得到高的对比度。即，能够实现兼备图6及图7的各现有技术之优点的液晶显示装置10。
另外，在该实施例中，如上所述，通过使各壁面18a及18b的高度尺寸Ha及Hb随着远离侧面14a而逐渐变高，可以获得画面整体上的均一亮度分布。与此相同，图6的现有技术如果使各棱镜5(斜面5a)的高度尺寸随着远离侧面3a而变高，可以获得画面整体上的均一亮度分布(图6是这样的构成)。但是，将这种构成适用于图6的现有技术时，如该图夸张所示的那样，导光板3的上表面3c将必然***，相应地该导光板3自身的厚度(板厚)将增大，进而使液晶显示装置1的整体厚度增大。与此相对，该实施例是用沟18形成棱镜，所以即使使该沟18的深度即各壁面18a及18b的高度Ha及Hb变高，导光板14自身的厚度t也不会增大。即，如表1右栏所示，该实施例对将液晶显示装置10薄型化非常有效。这点对用沟7形成棱镜的图7的现有技术也相同。
在该实施例中，使作为再入射面的壁面18b相对于导光板14的下表面14c约形成直角，但并不受此限定。即，相对于导光板14的下表面14c，也可以倾斜地形成该壁面18b。
此外，用上述图2的曲线表示的各壁面18a及18b的各高度尺寸Ha及Hb的数值，毕竟仅是一个示例，并不能受此限定。
该实施例是通过树脂成型而形成了导光板14，但也可用其他方法形成。
另外，导光板14是采用丙稀树脂制的，也可以利用聚碳酸酯(PC)等其他具有透光性的树脂形成。线光源12使用的是冷阴极管，但并不受此限定，也可以使用例如将热阴极管等其他荧光灯、或发光二极管排列成线状得到的光源，或者将白炽灯或有机发光材料形成线状而得到的光源。
此外，将各沟18，18，…相对于入射面即侧面14a平行设置，但也可以相对于该侧面14a向倾斜方向延伸，换言之，也可以相对于液晶板16内未图示的液晶图形的排列方向，使向倾斜方向延伸地设置各沟18，18，…。这样，通过使各沟18，18，…的长度方向相对于液晶图形的排列方向而倾斜，可以防止因其两者的干涉造成的莫尔条纹的产生。

Claims (2)

1.一种显示装置，是具有在上表面形成有沟的导光板的前光照式显示装置，其特征在于：
所述沟具有接受从所述导光板的侧面入射的光的第1面，和接受透过所述第1面的光的第2面；
所述第2面的高度低于所述第1面的高度；
沟(18)的长度方向截面约呈V字状，在构成V字状的两个壁面(18a、18b)中，与导光板(14)的侧面(14a)对峙侧的壁面(18a)相对于导光板(14)的下表面(14b)形成一个锐角α，而另一壁面(18b)相对于导光板(14)的下表面(14b)略呈直角；
通过使由各沟(18)夹着导光板(14)的上表面(14c)的各个区间向侧面(14a)侧或线光源(12)侧倾斜，使靠近侧面(14a)或线光源(12)的一侧低，而远离侧面(14a)或线光源(12)的一侧高，使每个沟(18)的壁面(18b)的高度Hb低于壁面(18a)的高度Ha，每个上表面(14c)和各个沟(18)的壁面(18a)之间形成的角度γ是相同的；
各个沟(18)的深度随着远离侧面(14a)而变深，使相当于该沟(18)的深度的壁面(18a)的高度Ha随着远离侧面(14a)而逐渐变高，随之，壁面(18b)的高度Hb也随着远离侧面(14a)而逐渐变高。
2.一种导光板，在上表面形成有沟并且从一侧面入射光，其特征在于：
所述沟具有接受所述光的第1面，和接受透过所述第1面的光的第2面；
所述第2面的高度低于所述第1面的高度；
沟(18)的长度方向截面约呈V字状，在构成V字状的两个壁面(18a、18b)中，与导光板(14)的侧面(14a)对峙侧的壁面(18a)相对于导光板(14)的下表面(14b)形成一个锐角α，而另一壁面(18b)相对于导光板(14)的下表面(14b)略呈直角；
通过使由各沟(18)夹着导光板(14)的上表面(14c)的各个区间向侧面(14a)侧或线光源(12)侧倾斜，使靠近侧面(14a)或线光源(12)的一侧低，而远离侧面(14a)或线光源(12)的一侧高，使每个沟(18)的壁面(18b)的高度Hb低于壁面(18a)的高度Ha，每个上表面(14c)和各个沟(18)的壁面(18a)之间形成的角度γ是相同的；
各个沟(18)的深度随着远离侧面(14a)而变深，使相当于该沟(18)的深度的壁面(18a)的高度Ha随着远离侧面(14a)而逐渐变高，随之，壁面(18b)的高度Hb也随着远离侧面(14a)而逐渐变高。
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