專利名稱：液晶顯示器件和便攜式終端設備的背光單元的制作方法
發(fā)明的領域本發(fā)明涉及液晶顯示器件的背光單元，更具體地涉及便攜式終端設備的背光單元。
由于是非發(fā)光性的器件，液晶顯示器需要光源。按照明方法可以把液晶顯示器分為反射型LCD和透射型LCD。在反射型LCD中，來自液晶板前側(面向觀察者側)的入射光反射到液晶板上，從而可以看到反射光。
如圖1所示，透射型LCD101設有液晶板102和設置在液晶板102的后側的背光單元103。
背光單元103從液晶板后側向液晶板102發(fā)光，在前側的觀察者可以看到透過液晶板102的光。
背光單元103設有光源單元104、光導板105、第一透鏡膜106a、第二透鏡膜106b、第一漫射器107aA、第二漫射器107b、反射器108、帶狀反射器109和支框101，如圖1及2所示。
光源單元104設有點光源111，由白色發(fā)光二極管(LED)等形成；光導件113，由透射性材料制造，用于引導沿細長的方向從點光源111發(fā)出的光，然后經(jīng)出光面112(見圖1)以帶狀光出射，出光面112是一個側面；以及一個反射器部件114，該反射器部件114覆蓋三個側面，只留下光導件113的出光面112，所以如圖2所示該部件的截面的大體上為U字形。
光導板105由透射性材料制造的一種扁平部件形成，并且這樣設置以使作為光導板105的一側端面的115側在光源單元104出光面112的對面。在光導板105中，入射光115側的端面接收從光源單元104發(fā)出的帶狀光，所述光在大體上垂直于入射光115側的端面的光反射表面116上被反射，并且區(qū)域光從光反射表面116對面的光輻射表面117向設置在背光單元103前面的液晶板102輻射。
第一透鏡膜106a和第二透鏡膜106b聚焦由設置在光導板105前側的光輻射表面117發(fā)出的光，并且確保預定的照度。
第一漫射器107a和第二漫射器107b分別設置在第一透鏡膜106a與液晶板102之間及第二透鏡膜106b與光導板105之間，校正照度彌散并且提高照度一致性。
反射器108設置在光導板105的后側，接收從光導板105發(fā)出的光，并且把接收的光向光導板105反射。
帶狀反射器109這樣布置以使它對著光導板105的三個側端面，只留下與光源單元104相對的入射光105側的端面。
支框110是一個托盤狀的部件，反射108放在其底部，帶狀反射器109粘接在其內(nèi)壁上，而光源單元104及光導板105、第一透鏡膜106a、第二透鏡膜106b、第一漫射器107a和第二漫射器107b做成薄片迭放并且固定在反射器108上。
光導板105的光反射表面116可有諸如壓紋或磨砂類的不規(guī)則表面，或者，例如，經(jīng)網(wǎng)板印刷的高反光性圓點形材料的不規(guī)則表面。
如上所述的用帶有粗糙表面的光導板105的后表面從光源單元104反射和漫射入射光的技術公開于日本專利公報2000-155309號上。
然而，由于從光源單元104入射到光導板105的光反射表面116上的入射光在該表面上受到不規(guī)則的反射，它的定向性不大。因此，如上所述，如果不使用第一透鏡膜106a和第二透鏡膜106b，就不能保證預定的照度。
如果室外使用液晶顯示器時有足夠的環(huán)境光，從節(jié)省能源的角度可能希望熄滅點光源111，而只接通裝有背光單元103的移動電話之類電子設備內(nèi)的電源。點光源111可能因故障熄滅。
如上所述，在只希望用環(huán)境光的情況下，問題是來自液晶板102側面的環(huán)境光在通過多個透鏡膜時受到衰減，從而即使環(huán)境光在光反射表面116有效地受到反射，其強度也弱得不足以為液晶板102照明。
為了解決此問題，日本專利公報平11-295714號提出通過把光導板的后表面轉變成棱鏡表面以提高反射光的定向性的技術。
然而，這種為光導板105的后表面設的棱鏡表面，只在從帶光源入射的光被向前(向液晶板側)反射時，才能提高預定方向上的照明光的定向性。
換言之，該棱鏡表面用于沿帶光源的細長方向聚焦散射的光。因此，由一對傾斜面形成凸起沿帶光源的細長方向反復地形成在棱鏡表面。換言之，這些棱鏡的形成使得其棱線方向垂直于帶光源的細長方向。
因此，從光導板發(fā)出的光的最強照度的方向還是以預定的角度沿偏離所述帶光源的方向傾斜。
因此，為了會聚這些照明光并且使照明光具有最強照度的方向到達垂直于出光面的方向，在光導板和液晶板之間需要有透鏡膜。透鏡膜的棱鏡表面制成使其棱線的方向平行于帶光源的細長方向。
然而，如上所述，環(huán)境光在透鏡膜中衰減。
在該專利申請公開的技術中，沒有打算利用環(huán)境光，所以沒有為利用環(huán)境光而設計在光導板后表面上的棱鏡表面。
因此，即使環(huán)境光到達光導板的棱鏡表面沒有受太大衰減，也不能有效地向前反射，并且難于利用該環(huán)境光作照明光。
迄今尚末提出向前輻射光源發(fā)出的光同時又能夠有效地向前反射從前側進入的入射光的光導板，并且這種想法本身還沒有過。既利用光源發(fā)出的光也利用環(huán)境光用作照明是不容易的。
因此，問題在于當點光源111未點亮時不能夠使用顯示器并且難于達到高照度。
如上所述，因為在光導板與液晶板之間需要設置多個透鏡膜，存在零部件的數(shù)量增加，有礙于薄型化、小型化及不利于降低成本的問題。
鑒于上述情況提出本發(fā)明，本發(fā)明旨在提供一種背光，其中使液晶板上的顯示即使在點光源熄滅時也能夠利用環(huán)境光并達到高照度，同時提供帶有這種背光的LCD及帶有這種LCD的便攜式終端設備。
還有，本發(fā)明另一個目的是提供一種零部件數(shù)量減少的背光，保持高照度，薄型化和小型化背光，同時還可以降低成本，并且提供帶有這種背光的LCD及帶有這種LCD的便攜式終端設備。
圖14是截面圖示出與本發(fā)明另一個實施例的背光等效的光導板構形；圖15是透視圖示出作為使用根據(jù)本發(fā)明的背光的電子設備的便攜式信息終端；圖16是透視圖示出作為使用根據(jù)本發(fā)明的背光的電子設備的移動電話；優(yōu)選實施方案的詳細描述下面參照附圖所示實施例說明本發(fā)明。本領域普通技術人員會認識到可以使用本發(fā)明的技術完成許多不同的實施，所以本發(fā)明不限于這些用于說明目的所示的實施例。
下面說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
首先將描述等效于本發(fā)明一個實施方案的背光。
等效于該實施例的背光設有光源單元；光導板和反射器。光源單元從其側面發(fā)出大體上為帶狀的光。光導板接收從該光源發(fā)出的光，并且把接收的光反射到設在其背面的棱鏡表面的前表面。反射器設置在光導板的棱鏡表面對面，用于把來自棱鏡表面的光反射到前表面。該棱鏡表面有多個反射區(qū)和多個透射區(qū)。各反射區(qū)把入射光向前表面反射。各透射區(qū)透射環(huán)境光，同時環(huán)境光從反射器反射并穿過該透射部分到達前表面。
與光導板后表面相對的表面與至少一個反射區(qū)之間的夾角大于該表面與至少一個透射區(qū)之間的夾角。從而環(huán)境光主要到達棱鏡表面的透視區(qū)并且用作照明光。
因此，來自液晶板的環(huán)境光可以很好地被用作為液晶板照明并且可以提高照度。
由于取消了設在常規(guī)型背光的光導板前側的透鏡膜，來自液晶板的環(huán)境光液無太大衰減地到達光導板，即使環(huán)境光相對很弱。因此，環(huán)境光可以用作可靠的照明光。
在環(huán)境光足夠強時，觀察者甚至可以關掉光源單元觀看液晶板的顯示。因此等效于該實施例的背光可以起節(jié)能作用。即使由于故障關閉光源單元時，觀察者也可以觀看液晶板的顯示。
由于不需要在光導板和液晶板之間設置聚焦用的透鏡膜，可以減少零部件的數(shù)量并且降低背光的成本。
下面參照


等效于本發(fā)明的一個實施例的背光。
等效于本發(fā)明的一個實施例的背光設有光源單元2、光導板3、反射器4、帶狀反射器5、漫射器6和支框7，如圖3和4所示。
光源單元2設有由白色發(fā)光二極管制成的點光源8；桿狀光導9，該桿狀光導9把點光源光導板8發(fā)出的光從桿狀光導9的出光面9a向光導板3輻射；以及一個U字形的反射部件1，如圖3和7所示。
桿狀光導9用透射性材料諸如丙烯樹脂制造，并且與光導板3相對的對置表面9b的側面上規(guī)則地形成楔形的凹部9c，如圖6和7所示。
反射部件11由鋁之類的金屬及在其表面上施加白色膜用于反光的樹脂制造，而后粘貼到桿狀光導9上，使反射部件蓋住桿狀光導9的三個側面，而保留出光面9a。
在光導9和反光部件11結合部的外面形成帶有凹部9c的接合處，在該接合處中形成包含空氣的棱鏡空間12。
光導板3由例如用丙烯樹脂制造的平板形成。如圖8所示，將光導板3這樣設置，以使其側面13在光源單元2的桿狀光導9的出光面9a的對面。光導板3從側面13受光并且把接收的光從后表面14向前表面反射。
與所述光導板3后表面14相對的前表面15與反射區(qū)17之間的夾角大于該前表面與透射區(qū)18之間的夾角。
如圖11所示，反射區(qū)17從側面13反射入射光”S”，以便用光”R”為液晶板16照明，并且該區(qū)相對前表面15傾斜例如大約40至50°。
如圖13所示，透射區(qū)18從前表面透射大部分的環(huán)境光并且傳遞某些環(huán)境光。反射器4向前表面15反射光，從而把光用于為液晶板16照明。透射區(qū)18例如以少許角度相對前表面15傾斜。
以預定的間距p(例如p＝100微米)交替地形成反射區(qū)17和透射區(qū)18，如圖5所示。后表面4的形成使得其棱線的方向平行于桿狀光導9的細長方向X，如圖5所示。
沒有在反射區(qū)17反射的光還在反射器4被反射并透過透射區(qū)18向前表面15傳送。
反射器4設置在光導板3的后表面對面并且把來自光導板3的光向前表面15反射。
帶狀反射器5這樣設置，以環(huán)繞光導板3的三面，而保留與光源單元2相對的面13并且反射從光導板3的所述這三個面漏掉的光。
漫射器6設置在光導板3與液晶板16之間，校正照明的發(fā)散并且提高照度的一致性。
反射器4放在支框7的底部，帶狀反射器5粘貼在其內(nèi)壁上，光源單元2和層疊的光導板3及漫射器6放置并且固定在反射器4上。
等效于本實施例的背光1通過設置在透射型液晶板16的后側上形成液晶顯示器21。背光1向液晶板16輻射照明光，還從液晶板16的前表面向液晶板16反射環(huán)境光，使之為觀察者可視。即使未點亮點光源8，還反射經(jīng)過液晶板16透射的環(huán)境光，并且用于為液晶板16照明。
液晶板16設有其上形成有多個透明的像素電極的基板；以幾個微米的間隙固定在該基板對面的對置基板，在對置基板上形成彩色層(濾色器)；填充在該間隙中的液晶層；和設置在所述基板外側和在對置基板外側的一對偏轉板。
接下來說明等效于該實施例的背光1的運作。
如圖3和圖9所示，從點光源8發(fā)出的光在桿狀光導9內(nèi)傳播并且到達桿狀光導9與反射部件11之間的邊界210。該光的一部分在桿狀光導9與反射部件11之間的邊界表面22被反射，該光的另一部分在桿狀光導9與空間12之間的邊界表面23被反射，并且該光的再一部分在所述邊界表面23偏轉，并且該光全部從出光面9a射出，沿細長的方向”X”行進并且入射在側面13上成為大體上均勻的帶光。
如圖10和11所示，來自光導板3側面13的入射光”S”到達反射區(qū)17，并且該光的多數(shù)在反射區(qū)17向沿圖11所示的”R”方向向前表面15反射。
到達反射區(qū)17的光的很少部分從反射區(qū)17透射成為漏光”T”。然而該漏光被反射器4反射至前表面15反射而用來照明。
上述被反射至前表面15的”R”方向光基本上是均勻的，并且在基本上與前表面15的法線一致的方向上具有較高的照度。
光”R”在漫射器6中透射以校正照度的發(fā)散，并且用來為液晶板16照明。在光透過漫射器6時，在后表面14的棱線和液晶板16的圖像元件之間產(chǎn)生的邊緣干擾，也就是邊紋，在從觀察者側觀看時基本上消失了。
下面說明點光源8未點亮的情況。
如圖12和13所示，當環(huán)境光從液晶板16側到達背光時，它首先在漫射器6中被透射。在此時，環(huán)境光透射后的強度的衰減量很小。該透射光從前表面15入射至光導板3上，并且進一步地，主要到達后表面14的透射區(qū)18.
入射光的大部分在透射區(qū)18偏轉并且在反射器4處向前表面15反射。利用該光來為液晶板16照明。光導板3的透射率相對較高，并且環(huán)境光的衰減相對較小。
當點光源8發(fā)光時也是這樣進行的反射環(huán)境光并且照射液晶板16。
因此，來自液晶板16側的環(huán)境光也可以充分利用來為液晶板16照明，由此可以提高照度。
由于取消了設在常規(guī)型的背光光導板前側的透鏡膜，從液晶板16側面到達光導板3的環(huán)境光沒有太大的衰減，即使該環(huán)境光相對較弱。因此能夠可靠地利用環(huán)境光作照明光。
在環(huán)境光有足夠強度時，觀察者甚至可以在熄滅點光源8時觀看液晶板16上的顯示。因此，本發(fā)明可以起節(jié)能的作用。即使點光源8因故障未點亮，觀察者也可以觀看液晶板16上的顯示。
此外，因為光導板3的棱鏡表面優(yōu)化地設計為用于前光型，可以不加改變地就這樣用于在后表面14上反射環(huán)境光。
如上所述，因為不需要在光導板3與液晶板16之間設置多個會聚用的透鏡膜，可以減少零部件的數(shù)量，并且降低背光的成本。
由于用白色發(fā)光二極管作光源，使用熒光燈時所需的逆變器就不需要了，并且背光1和設有背光1的液晶顯示器21可以小型化并且減輕重量。
已經(jīng)參照附圖詳細地說明了本發(fā)明，然而具體的構形并不限于該實施例，即使進行了不超出本發(fā)明目的范圍的設計改變，仍然包括在本發(fā)明中。
例如，在上述的實施例中，說明了交替的棱鏡表面、陡峭傾斜的反射區(qū)17和稍有傾斜的透射區(qū)18的情況，然而，從光輻射表面照射的照明區(qū)的照度均勻性可以通過形成對稱的楔形溝17a作為反射部件，并且用平坦部件18a作透射部件而得到提高，如圖14所示，特別是把本發(fā)明用于光導和點光源設置在光導板兩個側端面相對側的情況時。
如圖15所示，諸如PDA之類的便攜式信息終端31可以作為電子設備使用設有本實施例所述的背光1的液晶顯示器21，在該便攜信息終端31中，與現(xiàn)有技術比照度提高了，甚至在背光未點亮時也可以使用該便攜信息終端。
除了便攜式信息終端之外，設有根據(jù)本發(fā)明的背光的液晶顯示器21也可以用于便攜式個人計算機和筆記本大小的個人計算機。
如圖16中所示，諸如移動電話41可以使用設有本實施例所述的背光的液晶顯示器21，在該移動電話41中，與現(xiàn)有技術比照度提高了，甚至在背光熄滅時也可以使用該移動電話。
上面說明了用白色發(fā)光二極管(LED)作光源單元2中的點光源8的情況，然而點光源并且不限于白色發(fā)光二極管，發(fā)其它顏色(例如紅色)光的發(fā)光二極管也可以使用，并且可以用白熾燈炮取代發(fā)光二極管。上面說明從點光源發(fā)出的光轉變成帶光用于照射的情況，然而也可以用熒光燈之類的線性光源。
在上述的實施例中，說明了后表面14的形成使得后表面14的棱線方向平行于光導桿9的細長方向”X”的情況，然而還可以將后表面14制成使后表面14的棱線方向為沿逆時針(換言之，向右上方)從桿狀光導9的細長方向”X”轉動預定的傾角θ的方向。在此情況下，例如，將傾角θ設定為23°。從而，在后表面14的棱線與液晶板16的圖像元件矩陣之間產(chǎn)生的邊紋可以確保大大降低。
在上述將后表面14做成使后表面14的棱線方向為沿逆時針從桿狀光導9的細長方向”X”轉動預定的傾角θ的方向的情況下，還可以省略掉漫射器6。從而把環(huán)境光無衰減地導向光導板3，并且可以更加可靠地被用作照明光。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，當環(huán)境光從液晶板側入射到背光的光導板上時，環(huán)境光主要到達該光導板的棱鏡表面的透射區(qū)，部分射到光導板的入射光在透射區(qū)受到反射然后轉向光輻射表面?zhèn)?，一部分在在透射區(qū)受到偏轉，到達無源反射器，受無源反射器反射，經(jīng)過透射區(qū)透射，轉向光輻射表面?zhèn)龋丈湟壕О宀⑶矣米髡彰鞴狻?br> 因此來自液晶板的環(huán)境光也可以得到很好的利用為液晶板照明。因此可以提高照度。
由于取消了設在現(xiàn)有技術背光的光導板前側的透鏡膜，來自液晶板的環(huán)境入射光無太大衰減地到達光導板，即使環(huán)境光相對很弱。因此可以可靠地把環(huán)境光用作照明光。
在環(huán)境光足夠強的情況下，觀察者甚至可以關掉點光源觀看液晶板上的顯示。因此本發(fā)明起節(jié)能作用。即使由于故障未點亮點光源時，觀察者也可以觀看液晶板的顯示。
另外，就光導板的棱鏡表面而言，棱鏡表面已經(jīng)優(yōu)化設計，并且用于前光，不僅可以就這樣使用，而且這樣使用是最優(yōu)的。
如上所述，由于不需要在光導板和液晶板之間設置會聚用的多個透鏡膜，可以減少零部件數(shù)量并且降低成本。
由于用白色發(fā)光二極管作光源，使用熒光燈時所需的逆變器就不需要了，并且背光和設有背光的液晶顯示器以及帶有該液晶顯示器的電子設備可以小型化并且減輕重量。
顯然本發(fā)明不限于上述各實施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的保護范圍和精神的情況下進行修改和改變。
權利要求
1.液晶顯示器件的背光單元，包括光導板；設在光導板至少一側的至少一個光源單元；反射器，設置在光導板后表面的對面；和多個反射區(qū)和多個透射區(qū)，分別設在光導板的后表面上，其特征在于所述光導板后表面相對的表面與至少一個反射區(qū)之間的夾角大于該表面與至少一個透射區(qū)之間的夾角。
2.便攜式終端設備，包括如權利要求1所述的液晶顯示器件(LCD)的背光單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器件的背光單元，設有光導板；設在光導板至少一側的光源單元；無源反射器，設置在光導板后表面的對面；和多個反射區(qū)和多個透射區(qū)，分別設在光導板的后表面上，其特征在于，所述光導板后表面的對置面與至少一個反射區(qū)之間的夾角大于該表面與至少一個透射區(qū)之間的夾角。本發(fā)明的特征還在于便攜式的終端設備帶有該液晶顯示器件的背光單元。
文檔編號G02F1/13GK1467546SQ0214137
公開日2004年1月14日 申請日期2002年7月9日 優(yōu)先權日2002年7月9日
發(fā)明者馬場正武 申請人:Nec液晶技術株式會社