发明名称 前方照明装置及具备其之反射型液晶显示装置
摘要 本发明所相关之前方照明装置,系于反射型液晶显示装置等之被照明物全面上配置使用者,其具有光源及导光体。该导光体具备:入射面,将来自光源的光(光源光)予以入射;第1出射面,向被照明物将光予以出射:以及第二出射面,与第1出射面相对向,将来自被照明物之反射光予以出射。该第2出射面系将倾斜部与平坦部交互配置成阶梯状。来自上述第1出射面向被照明物出射之光源光由被照明物反射、该反射光自上述第1出射面经由上述平坦部到达观察者侧。此时,上述光源光之中与平坦部平行的成分被上述倾斜部反射,而向被照明物照射。因此,本发明可提供光源光的利用效率已提升之更明亮之前方照明装置。
申请公布号 TW505812 申请公布日期 2002.10.11
申请号 TW087103965 申请日期 1998.03.17
申请人 夏普股份有限公司 发明人 泽山 丰;角田 行广;增田 岳志;海老 毅
分类号 G02F1/1335 主分类号 G02F1/1335
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种前方照明装置,其特征在于:具有配置于光源及被照明物前方之导光体;上述导光体具备:来自光源的光所入射之入射面;第1出射面,向被照明物将光射出;及第2出射面,将来自被照明物之光射出;除此之外,上述第2出射面为:主要系将来自光源之光向第1出射面予以反射之倾斜部,与主要系将来自被照明物之反射光予以透过之平坦部,系形成为交互配置之梯状。2.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中若设上述导光体为第1导光体,则进一步具备将来自上述第1出射面之出射光之亮度分布予以平均化之第2导光体。3.如申请专利范围第2项之前方照明装置,其中第2导光体具备:第1表面,与第1导光体之第1出射面相对;及第2表面,与上述第1表面相对,将来自第1导光体通过第1表面而射入之光,向被照明物射出;除此之外,上述第1表面与第2表面系被形成为:自第1导光体之第2出射面之各倾斜部至上述第2表面之距离成大致一致。4.如申请专利范围第3项之前方照明装置,其中第1导光体之折射率与第2导光体之折射率系大致相等。5.如申请专利范围第3项之前方照明装置,其中第1导光体与第2导光体系被形成为一体。6.如申请专利范围第3项之前方照明装置,其中具备第3导光体,其系光学机构,系于上述第2导光体之第2表面,抑制来自第1导光体之第2出射面之光于第2表面被反射。7.如申请专利范围第6项之前方照明装置,其中上述光学机构为防止反射膜。8.如申请专利范围第6项之前方照明装置,其中上述光学机构系由具有与上述第2导光体之折射率相等之折射率之黏接剂黏接于第2导光体。9.如申请专利范围第2项之前方照明装置,其中第2导光体系使来自第1导光体之第1出射面之出射光散乱之光散乱体。10.如申请专利范围第9项之前方照明装置,其中上述光散乱体系为仅将来自特定角度范围入射之光予以散乱之各向异性散乱体,来自第1导光体之出射光所入射至第2导光体的角度范围之至少一部份系包含于上述特定角度范围内。11.如申请专利范围第9项之前方照明装置,其中上述光散乱体系为前方散乱体。12.如申请专利范围第2项之前方照明装置,其中上述第2导光体系为予以抑制来自第1导光体之第2出射面之光于该第1导光体之第1出射面反射之光学机构。13.如申请专利范围第12项之前方照明装置,其中上述光学机构系为防止反射膜。14.如申请专利范围第12项之前方照明装置,其中上述光学机构系藉由具有与上述第2导光体之折射率大致相等之折射率之黏接剂黏接于第2导光体。15.如申请专利范围第2项之前方照明装置,其中于第1导光体与第2导光体之间,被导入予以缓和存在于这些导光体间之光学性界面之折射率差之填充剂。16.如申请专利范围第15项之前方照明装置,其中更具备:于光源与入射面之间,使自入射面向第1导光体之第1出射面直接入射之光变成大约没有的范围内,予以限制来自光源的光的开散之光限制机构。17.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中上述入射面存在于导光体之侧面。18.如申请专利范围第17项之前方照明装置,其中上述倾斜部在与第1出射面垂直之平面上的投影总和系与入射面在上述平面上的投影大致相等。19.如申请专利范围第17项之前方照明装置,其中上述入射面与上述第1出射面系被配置为形成钝角。20.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中更具备使来自光源的光仅入射至上述入射面之聚光机构。21.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中上述倾斜部在上述第1出射面投影面积总和比上述平坦部在上述第1出射面投影面积总和小。22.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中上述平坦部系与上述第1出射面成平行或对上述第1出射面成具有10以下之倾斜角。23.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中设导光体之折射率为n2,与上述倾斜部相接之外部介质之折射率为n1,自光源向倾斜部入射的光之入射角为,则满足不等式:≧arcsin(n1/n2)。24.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中于上述倾斜部表面设有使光反射之反射构件。25.如申请专利范围第24项之前方照明装置,其中设导光体之折射率为n2,与上述倾斜部相接之外部介质之折射率为n1,自光源向倾斜部入射的光之入射角为,则满足不等式:<arcsin(n1/n2)。26.如申请专利范围第24项之前方照明装置,其中于上述反射构件表面设有遮光构件。27.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中更具备:将来自第2出射面之平坦部的出射光与来自倾斜部的出射光的出射方向予以集中之补偿机构。28.如申请专利范围第27项之前方照明装置,其中上述补偿机构具备:第1表面,与导光体之第2出射面相对;及第2表面,与上述第1表面相对;除此之外,补偿机构之第1表面系交互配置有:倾斜面,与导光体之第2出射面之倾斜部大致成平行;及平坦面,与上述第2出射面之平坦部大致成平行;被形成为与上述第2出射面成互补之阶梯状;上述补偿机构之第2表面系被配置成与导光体之第1出射面成大约平行。29.如申请专利范围第27项之前方照明装置,其中于上述补偿机构中,主要为来自第2出射面之倾斜部的出射光所入射之区域,与主要为来自第2出射面之平坦部的出射光所入射之区域,具有互异之折射率。30.如申请专利范围第27项之前方照明装置,其中于上述补偿机构中,于主要为来自第2出射面之倾斜部的出射光所入射之区域中,设有折返元件。31.如申请专利范围第27项之前方照明装置,其中于上述补偿机构中,于主要为来自第2出射面之倾斜部之出射光所入射之区域中,设有遮光构件。32.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中更具备于光源与入射面之间;限制来自光源的光之开散之光控制机构。33.如申请专利范围第32项之前方照明装置,其中光控制机构系于自入射面向第2出射面之倾斜部直接入射的光之入射角比临界角还大的范围内,限制来自光源的光之开散。34.一种前方照明装置,其特征在于:具有配置于光源及被照明物前方之导光体;上述导光体具备:平面状之底面;与上述底面相对之表面;及来自光源的光所入射之入射面;上述表面系交互配置有:平坦部,对底面成大致平行;及倾斜部,对上述平坦部于同方向倾斜;被形成为阶梯状。35.如申请专利范围第1项之前方照明装置,其中形成于上述导光体之平坦部之间距与倾斜部之间距之和,系离上述入射面越远变成越小。36.一种前方照明装置,其特征为具有:第1导光体,其配置于被照明物前方,具有来自光源的光所入射之入射面,及向被照明物将光射出之二个出射面;第2导光体,将来自上述第1出射面之出射光之亮度分布予以平均化;上述第1导光体之二个出射面系配置于被照明物之前面之第1出射面及与该第1出射面对向配置之第2出射面;且上述第2出射面为:主要系将来自光源之光向第1出射面予以反射之倾斜部,与主要系将来自被照明物之反射光予以透过之平坦部,系形成为交互配置之形状者。37.一种反射型液晶显示装置,其特征在于:具备具有反射板之反射型液晶元件;除此之外,于上述反射型液晶元件前面配置有申请专利范围第1项之前方照明装置。38.如申请专利范围第37项之反射型液晶显示装置,其中反射型液晶元件具备扫描线;上述扫描线之间距与前方照明装置之第2出射面之平坦部之间距大约相等,于扫描线上方配置有平坦部。39.如申请专利范围第37项之反射型液晶显示装置,其中反射型液晶元件具备扫描线;与上述扫描线之间距相比较,前方照明装置之第2出射面之平坦部之间距与倾斜部之间距之和较小。40.如申请专利范围第37项之反射型液晶显示装置,其中反射型液晶显示装置具备扫描线;与上述扫描线之间距相比较,前方照明装置之第2出射面之平坦部之间距与倾斜部之间距之和较大。41.如申请专利范围第37项之反射型液晶显示装置,其中上述反射型液晶显示元件具备于表面具有凹凸部之反射板。42.如申请专利范围第41项之反射型液晶显示装置,其中上述反射板系为兼具驱动反射型液晶元件之液晶层之液晶驱动电极之反射电极,系邻接于该液晶层而设置。43.如申请专利范围第37项之反射型液晶显示装置,其中前方照明装置系被设置为可对反射型液晶元件开闭自如。44..一种反射型液晶显示装置,其特征在于:系于具有反射板之反射型液晶显示元件前面,具备申请专利范围第27项之前方照明装置者;上述补偿机构系对特定压力具有可挠性;除此之外,上述补偿机构及第2出射面各设有一对藉由互相接触而检知被施加压力之位置之位置检知机构。45.如申请专利范围第44项之反射型液晶显示装置,其中反射型液晶元件具备扫描线,上述位置检知机构包含形成于第2出射面之平坦部之透明电极;上述扫描线之间距与上述透明电极之间距大约相等,于扫描线上方配置有透明电极。图式简单说明:图1:本发明之一实施形态之反射型LCD之构造断面图。图2(a)、图2(b)、图2(c)为图1所示之反射型LCD所具备之前光的导光体形状表示图,图2(a)为自平坦部法线方向上方观看导光体之平面图,图2(b)为自入射面法线方向观看导光体之侧面图,图2(c)为于光源之长方向以法线之断面切断观看导光体之断面图。图3(a)、图3(b)、图3(c)系说明来自光源的光在导光体内之动向之说明图。图4系说明于反射型LCD之反射板所反射之光的动向之说明图。图5为用以测定图2(a)至图2(c)所示之前光之光强度的测定系之说明图。图6为图2(a)至图2(c)所示之前光之光强度的测定结果表示图。图7(a)为来自发光型显示器之出射光与周围光之关系说明图,图7(b)为来自图1所示之反射型LCD之出射光与周围光之关系说明图。图8为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造断面图。图9(a)为表示图8所示之反射型LCD所具备之前光系统中,自导光体之倾斜部至上述前光系统之出射面为止之距离系均一之断面图,图9(b)系为用于比较,表示于图1所示之反射型LCD所具备之前光中,自倾斜部至前光之出射面为止之距离并非均一之断面图。图10(a)及图10(b)系各说明用以测定图9(a)及图9(b)所示之前光之照射光的亮度分布之测定系之表示图。图11(a)及图11(b)系各说明图9(a)及图9(b)所示之前光之照射光的亮度分布之测定结果之表示图。图12为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造断面图。图13为图12所示之反射型LCD所具备之前光系统之光的动向的模式图。图14为图12所示之反射型LCD所具备之前光系统之照射光之亮度分布之测定结果表示图。图15为本发明之其他实施形态之反射型LCD中,于像上产生斑点或晕开的原理说明图。图16为上述反射型LCD之导光体之倾斜部之部分放大断面图。于上述倾斜部上设有金属反射膜之构造。图17(a)至图17(e)为形成上述金属反射膜之步骤之断面图。图18为图16所示之导光体中,沿有金属反射膜之情况下之光的动向模式图。图19为图16所示之构造之变形例之断面图。图20为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造断面图。图21为上述反射型LCD之导光体与光学补偿板之间之光的动向之模式图。图22(a)、图22(b)、图22(c)为图20所示之构造之变形例之反射型LCD之构造表示图。图22(a)为此反射型LCD之断面图、图22(b)及图22(c)各为此反射型LCD之光学补偿板之构造例之断面图。图23为本发明之其他实施形态之反射型LCD所具备之触控面板之构造之断面图。图24为设于上述触控面板之反射电极之构造之说明图。图25为于上述触控面板中,用以检知笔所按压的位置之构造之平面图。图26为上述触控面板之一部份在被笔按压时之状态之断面图。图27为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造之断面图。图28系于图27所示之反射型LCD之导光体中,用以说明自入射面入射之光于倾斜部全反射之条件之说明图。图29为图27所示之反射型LCD所具备之棱镜片之导光特性之表示图。图30(a)及图30(b)为对图27所示之反射型LCD,可为了用以限制入射光之开散而使用之其他构造例之说明图。图31(a)、图31(b)、图31(c)为本发明之其他实施形态之反射型LCD所具备之导光体之构造,以及此导光体内之光的动向之断面图。图32为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造之断面图。图33为用以说明图32所示之反射型LCD之前光之入射面之倾角之条件之说明。图34为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造之立体图。图35为本发明之其他实施形态之照明装置之使用例之立体图。图36为图35所示之照明装置之使用例之平面图。图37为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造之断面图。图38(a)、图38(b)、图38(c)为图37所示之反射型LCD所具备之前光之导体的形状表示图,图38(a)为自平坦部法线上方观看导光体之平面图,图38(b)为自入射面法线方向观看导光体之断面图,图38(c)为于光源之长方向以法线之断面切断观看导光体之断面图。图39为图38所示之导光体之平坦部及倾斜部之构造说明图。图40(a)及图40(b)为来自光源之光在导光体内之动向说明图。图41为图37所示之反射型LCD所具备之前光之离光源之距离与亮度之关系表示图。图42为图37所示之反射型LCD所具备之前光之出射光之角度特性表示图。图43为图37所示之反射型LCD所具备之反射型液晶胞之构造之断面图。图44(a)至图44(e)为图43所示之反射型液晶胞之反射电极之形成方法之步骤图。图45为图43所示之反射型液晶胞之反射电极之反射率角度依存性表示图。图46为图43所示反射型液晶胞之其他例之断面图。图47为图43所示反射型液晶胞之画素、扫描线及信号线之构造之平面图。图48为图37所示反射型LCD所具备之前光之出射光之亮度及亮度分布特性表示图。图49为本发明之其他实施形态之反射型LCD之构造之断面图。图50(a)及图50(b)各为图49所示反射型LCD所具备之前光及习知之前光之照明光之亮度分布测定结果表示图。图51为习知之附辅助照明之反射型LCD之概略构造,及此反射型LCD之光的动向之断面图。图52为上述习知之反射型LCD之光的动向之断面图。
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