[发明专利]光学元件,照明设备和液晶显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件，尤其是光漫射元件，用于无源(非自身发光)显示装置例如液晶显示装置的照明设备。

背景技术

图13a是示出了液晶显示装置28和照亮液晶显示装置的照明设备23的组件结构的示例性截面示意图。

液晶显示设备28具有上部和下部透明基板36，分别具有偏光器32和34，以及位于上部和下部透明基板36之间的液晶层37。

照明设备(背光单元)23具有导光板22，它从光源20接收光并从其面向液晶显示设备28的光接收表面的上表面发射光。一个反射器26位于导光板22的下侧。亮度增强膜29位于导光板22的上侧，以将从导光板22发射的光垂直引导到液晶显示装置28的光接收表面。一个散射板30位于亮度加强膜29的上侧，以散射通过亮度增强膜29的光。因此，亮度增强膜29和散射板30把光从导光板22有效且均匀地传输到液晶显示装置28。

图13b示出了液晶显示装置28和照明设备23的另一组件，类似于图13a中所示。但在图13b所示的组件中，散射板30靠近导光板22。通过散射板30散射的光通过两个作为亮度加强膜的棱镜板38和40，从而形成垂直于液晶显示装置28的光接收表面的光。

关于该液晶显示装置的照明设备，已经提出采用在行上并排设置多个圆柱形凹面的双凸透镜板，以有效地将光从导光板引导到液晶显示装置(参见日本专利申请公开号No.Hei06-201904)。

也有提出采用在行上并排设置多个圆柱形凸面的双凸透镜板，以提供用于照亮液晶显示装置的均匀的光(参见日本专利申请No.Hei09-145932)。

还提出采用具有多个圆柱形凸面的双凸透镜板，以减少所使用的上述棱镜板的数目，从而减少照明装置的成本(参见日本专利申请No.2005-216030)。

尽管在照明装置中采用双凸透镜板已经如上面所述被提出，双凸透镜板还存在下列问题。

图15a示出了圆柱形凸透镜片断80，图15b示出了具有多个如图15a所示的圆柱形凸透镜片断80的双凸透镜板82。图16示出了光从光源84照射到双凸透镜板82时的状态。正如从图16可以理解的，穿过双凸透镜板82的光在垂直于组成取凸透镜板82的每个圆柱形凸透镜片断80纵向方向的方向上散射，但是基本上不在平行于每个透镜片断80的纵向方向的方向上散射。即，光源84的图像的形成如附图标记86所示。

发明内容

本发明是根据上述情况做出。相应地，本发明的一个目标是提供一种光学元件，它具有多个拉长透镜表面，所述透镜表面具有凸或凹的弓形横截面，正如上面描述的双凸透镜板的情况，且它不仅在垂直于每个透镜表面的纵向方向的方向上具有散射性，并且在平行于该方向的方向上也具有散射性。

本发明提供了一种光学元件，其具有发光表面，所述发光表面发射散射的光。多个平行的拉长透镜表面在发光表面上并排设置成行。拉长透镜表面分别具有弓形横截面。拉长透镜表面的弯曲横截面的高度在拉长透镜表面的纵向方向上连续且重复地变化。

应该注意的是，正如在本说明书中使用的，术语“弓形”包括凸和凹的弓形横截面配置。当拉长透镜表面具有凹弓形横截面时，术语“弓形横截面高度”指的是由横截面限定的凹槽深度。

在这种光学元件中，不像上面描述的常规双凸透镜板那样，拉长透镜表面的弓形横截面的高度在拉长透镜表面的纵向方向上连续且重复地变化。因此，从发光表面发射的光不仅在垂直于拉长透镜表面的纵向方向的方向上散射，而且在平行于该方向的方向上散射。

具体来说，拉长透镜表面可形成为使得每个拉长透镜表面的弓形横截面的高度在透镜表面的纵向方向上呈正弦变化。

更具体地说，拉长透镜表面可设置成正弦波，所述正弦波由每个相邻拉长透镜表面对形成，它们彼此在相位、周期和振幅中的至少一个方面存在不同。

上面描述的光学元件可以具有与发光表面相对的相时表面，且总体上具有板的形状。

光学元件可设置如下。所述相对表面具有多个平行的第二拉长透镜表面，它们在所述相对表面上并排排列成行。每个第二拉长透镜表面均具有一个弓形横截面，并且在发光表面上垂直于拉长透镜表面的纵向方向的方向上延伸。第二拉长透镜表面的弓形横截面的高度在第二拉长透镜表面的纵向方向上连续且重复地变化。

上述每个拉长透镜表面的横截面可以为凸弓形或凹弓形。

另外，本发明提供了采用上述光学元件的照明设备。

该照明设备可具有导光板，其中所述光学元件位于导光板的发光表面处并与之平行。

导光板和光学元件可一起整体模制成型。