專利名稱：液晶顯示裝置及表面發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置及表面發(fā)光裝置，具體涉及一種使用前光源作為表面發(fā)光裝置的反射型或透反射型液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
反射型或透反射型液晶顯示裝置具有液晶單元，該液晶單元包括一對(duì)相對(duì)的基板和位于所述相對(duì)基板之間的液晶層，且具有利用外部光來顯示圖象的所謂反射模式顯示功能。該類型的裝置設(shè)置有前光源，其是表面發(fā)光裝置，用于將光從液晶單元的顯示側(cè)供給到該液晶單元，以便即使當(dāng)外部光微弱時(shí)顯示相同的反射模式。
所述前光源主要由基本平行于液晶單元顯示側(cè)設(shè)置的光導(dǎo)和將光引入該光導(dǎo)端部的邊沿光(側(cè)光)部分構(gòu)成的。來自該邊沿光部分的光通過光導(dǎo)傳輸，并在光導(dǎo)內(nèi)通過將其傳播方向變?yōu)榕c該液晶單元相對(duì)的光導(dǎo)的下側(cè)，而被引入到該液晶單元中，即液晶單元的顯示側(cè)。
當(dāng)這種前光源用于顯示裝置，如使用有限電池容量工作的蜂窩式電話時(shí)，就需要該前光源來保持低功率消耗。減小功率消耗需要增加的有效光量。也就是說，增加發(fā)射光總量中用于顯示的有效光可以減小功率的消耗量。
本發(fā)明的主題是通過在表面發(fā)光裝置中的光導(dǎo)和光產(chǎn)生部件之間設(shè)置提高光效率的部件，從而增加在表面發(fā)光裝置發(fā)射的所有光中用于有效顯示的光量，從而提高從光產(chǎn)生部件發(fā)射到光導(dǎo)的光的效率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述考慮完成了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有表面發(fā)光裝置，如前光源的液晶顯示裝置，能夠增加所發(fā)射光的總量中有效地用于顯示的光量，以及與其使用的表面發(fā)光裝置。
本發(fā)明的液晶顯示裝置是這樣一種液晶顯示裝置，其包含具有反射部件的液晶單元和用于將光供給到所述液晶單元的表面發(fā)光裝置，所述表面發(fā)光裝置包括光導(dǎo)，其具有反射棱鏡面和與所述反射棱鏡面相對(duì)的光發(fā)射面，其中入射光在所述光導(dǎo)內(nèi)傳輸，所述的傳輸光在所述反射棱鏡面上反射，且該反射光從所述光發(fā)射面發(fā)射到所述液晶單元；光產(chǎn)生部件，用于產(chǎn)生發(fā)射到所述光導(dǎo)的光；以及提高光效率的部件，其設(shè)置在所述光導(dǎo)和所述光產(chǎn)生部件之間，用于提高從所述光產(chǎn)生部件發(fā)射到所述光導(dǎo)的光的效率。
此外，本發(fā)明的表面發(fā)光裝置包括光導(dǎo)，其具有反射棱鏡面和與所述反射棱鏡面相對(duì)的光發(fā)射面，其中入射光在所述光導(dǎo)內(nèi)傳輸，所述的傳輸光在所述反射棱鏡面上反射，且反射光從所述光發(fā)射面發(fā)射到所述液晶單元；光產(chǎn)生部件，用于產(chǎn)生發(fā)射到所述光導(dǎo)的光；以及提高光效率部件，其設(shè)置在所述光導(dǎo)和所述光產(chǎn)生部件之間，用于提高從所述光產(chǎn)生部件發(fā)射到所述光導(dǎo)的光的效率。
這些結(jié)構(gòu)使得可以增加光產(chǎn)生部件發(fā)射的光中有效用于顯示的光，以及減小為獲得顯示所需的光量而需要的電功率。結(jié)果，這些結(jié)構(gòu)可以減小液晶顯示裝置的功率消耗。
依照本發(fā)明，所述提高光效率的部件優(yōu)選具有設(shè)置在光導(dǎo)側(cè)面中的反射偏振片，和設(shè)置在反射偏振片與光產(chǎn)生部件之間的延遲板。
依照本發(fā)明，所述延遲板優(yōu)選設(shè)置為，使得在所述反射偏振片上反射的光改變所述反射偏振片內(nèi)偏振軸的線性偏振光。
依照本發(fā)明，該偏振軸的方向優(yōu)選與該光導(dǎo)內(nèi)的反射棱鏡面的凹槽方向平行。
依照本發(fā)明，光產(chǎn)生部件優(yōu)選具有光源，和用于傳輸所述光源發(fā)射的光饋送到所述光導(dǎo)端部的光導(dǎo)部件，所述光導(dǎo)部件具有抗散射的形狀，減小了來自所述光導(dǎo)端部的入射光的散射。
依照本發(fā)明，所述光導(dǎo)優(yōu)選具有抗散射的形狀，減小了來自所述光導(dǎo)端部的入射光的散射。


圖1是示出依照本發(fā)明實(shí)施方案1的液晶顯示裝置的一種配置的視圖；圖2是出示依照本發(fā)明實(shí)施方案1的液晶顯示裝置的平面視圖；
圖3是圖2中X部分的放大圖；圖4是示出依照本發(fā)明實(shí)施方案2的液晶顯示裝置一部分的一種配置的視圖；圖5是示出依照本發(fā)明實(shí)施方案2的液晶顯示裝置一部分的另一種配置的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖在下面詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施方案。
(實(shí)施方案1)圖1是示出依照本發(fā)明實(shí)施方案1的液晶顯示裝置的一種配置的視圖。這里將解釋液晶顯示裝置為反射型液晶顯示裝置的情形。在圖1中，實(shí)際存在如電極和濾色器這樣的電子元件，但為了解釋簡便省略掉了對(duì)它們的描述。
圖1中所示的液晶顯示裝置主要由液晶單元2和前光源1構(gòu)成，所述前光源1是將光供給到液晶單元2的表面發(fā)光裝置。
前光源1設(shè)置有由作為光源的LED 10a組成的光產(chǎn)生部件，和光棒(光導(dǎo))10，所述光棒是將LED 10a發(fā)射的光發(fā)射到光導(dǎo)的光導(dǎo)部件，其將在以后描述。如圖2所示，在所述光產(chǎn)生部件中，LED 10a設(shè)置在光棒10端部的兩側(cè)。所述光產(chǎn)生部件意在通過光棒10，將如LED 10a的點(diǎn)光源的光變形為線光源的光，并發(fā)射所述光到光導(dǎo)的端部。對(duì)于該光產(chǎn)生部件，如果其至少允許發(fā)射線性光源的光，則除了包含LED 10a和光棒10的結(jié)構(gòu)外的任意的結(jié)構(gòu)也可接受。
在光棒10的表面上形成反射膜。所述反射膜可以使用物理方法，如濺射來形成。在該情形中，為了將所述光從光棒10供給到光導(dǎo)12，就有必要在與光導(dǎo)12相對(duì)的區(qū)域的反射膜上形成裂縫。
此外，所述前光源具有在其中一個(gè)主表面上具有反射棱鏡面12a，而在另一個(gè)主表面上具有光發(fā)射面12b的光導(dǎo)12。該光導(dǎo)12具有在反射棱鏡面12a上交替重復(fù)的突起和凹陷的形狀。在該例子中，所述形狀由平緩斜面L和陡峭斜面S的組合形成，所述平緩斜面在光導(dǎo)延伸的方向上具有相對(duì)平緩斜度的相對(duì)大的區(qū)域，所述陡峭斜面在光導(dǎo)延伸的方向上具有相對(duì)陡峭斜度的相對(duì)小的區(qū)域。形成在相鄰?fù)黄鹬g的凹槽的縱向方向(凹槽方向)被設(shè)計(jì)成與光導(dǎo)12延伸的方向大致成直角。
將用于增加在光產(chǎn)生部件發(fā)射的光總量中的有效用于顯示的光的提高光效率部件11設(shè)置在所述光產(chǎn)生部件與光導(dǎo)板12之間。在該實(shí)施方案中，提高光效率部件11由設(shè)置在光導(dǎo)側(cè)的反射偏振片11b和設(shè)置在反射偏振片11b與光產(chǎn)生部件之間的延遲板11a構(gòu)成。
這里，液晶單元偏振片的吸收軸優(yōu)選在液晶面板的平面內(nèi)垂直于該光導(dǎo)的凹槽方向。就是說，穿過上述偏振片的光的振動(dòng)方向優(yōu)選平行于上述的凹槽方向。這就增加了有效用于顯示的光量。在該情形中，用于液晶單元顯示的光優(yōu)選僅為上述振動(dòng)方向中的光。
液晶單元2主要由彼此相對(duì)設(shè)置的一對(duì)玻璃基板20和23、以及位于其間的液晶層22構(gòu)成。在一個(gè)玻璃基板20上接觸液晶層22的區(qū)域內(nèi)設(shè)置作為反射部件的反射層21。對(duì)于該反射層21，可以使用金屬薄膜等，可以使用物理方法，如濺射，將所述金屬薄膜形成在玻璃基板20上。
在另一個(gè)玻璃基板23上不接觸液晶層22的表面上設(shè)置偏振片24?？梢酝ㄟ^將偏振片粘貼到玻璃基板23的表面上來設(shè)置偏振片24。對(duì)于液晶單元2，可以使用與那些用于反射型或透反射型液晶顯示裝置相似的液晶單元。
在這種結(jié)構(gòu)中的液晶單元2以距離前光源1預(yù)定的距離設(shè)置。就是說，液晶單元2和前光源1設(shè)置為，使得液晶單元2的偏振片24的表面與前光源1的光發(fā)射面12b相對(duì)。
在上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示器中，如圖2所示，LED 10a發(fā)射的光在所述光棒內(nèi)部的光棒10的反射膜上反射，并通過提高光效率部件11發(fā)射到光導(dǎo)12。
來自前光源的光進(jìn)入光導(dǎo)12的端部。光導(dǎo)12使所述入射光在內(nèi)部傳輸。在該傳輸過程中，光在光導(dǎo)12的陡峭斜面S上反射，其傳輸方向被徹底改變，并從底面(光發(fā)射面12b)發(fā)射到液晶單元12。
前光源1發(fā)射的光穿過該偏振片24，玻璃基板23和液晶層22，在反射層21上反射，穿過液晶層22，玻璃基板23和偏振片24，并進(jìn)一步穿過前光源1的光導(dǎo)12，并發(fā)射到外部。以這種方式，執(zhí)行反射模式顯示。
隨后，將解釋前光源1的提高光效率部件11的功能。圖2是示出依照本發(fā)明實(shí)施方案1的液晶顯示裝置的平面視圖，圖3是圖2中X部分的放大圖。
由LED 10a發(fā)射的以及光棒10發(fā)射到光導(dǎo)12的光穿過提高光效率部件11的延遲板11a，進(jìn)一步穿過該反射偏振片11b并進(jìn)入光導(dǎo)12的端部。此時(shí)，反射偏振片11b反射一部分已經(jīng)穿過延遲板11a的光。所述反射光穿過延遲板11a并進(jìn)入到光棒10中。入射到光棒10上的光在反射膜上反射，并穿過延遲板11a，進(jìn)一步穿過反射偏振片11b并進(jìn)入到光導(dǎo)12的端部。
這里，將利用圖3更加詳細(xì)地描述上述功能。
光棒10發(fā)射的光a包含多種光分量。當(dāng)光a進(jìn)入反射偏振片11b時(shí)，光a被分成兩個(gè)偏振分量穿過反射偏振片11b的光和在反射偏振片11b上反射的光。在圖3中，它們分別對(duì)應(yīng)平行于紙平面(用箭頭表示)的分量和垂直于紙平面(用包含黑點(diǎn)的雙圓圈表示)的分量。
已經(jīng)穿過反射偏振片11b的光被偏振，且該偏振光進(jìn)入光導(dǎo)12的端部。在反射偏振片11b上所反射的光具有與入射到光導(dǎo)12上的光的振動(dòng)方向相反的振動(dòng)方向。
延遲板11a將在反射偏振片11b上反射的光從線性偏振光變形為圓偏振光。所述圓偏振光的光d進(jìn)入光棒10，并在反射膜上反射。所述延遲板11a設(shè)置為，使得借助該延遲板11a，將反射膜上反射的光e從圓偏振光變形為線性偏振光。
如果這里獲得的線性偏振光f的偏振方向與反射偏振片1b的偏振軸相同，則這里所獲得的相同的線性偏振光f就穿過反射偏振片11b，并進(jìn)入光導(dǎo)12的端部中。
因此，依照該實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)使得從光棒10發(fā)射到光導(dǎo)12的光變?yōu)楣鈈和光f的總和。而且，如果所述光的振動(dòng)方向與有效用于液晶單元顯示的光的振動(dòng)方向相同，則用于液晶單元顯示的光量就增加。就是說，意味著入射到光導(dǎo)12上的光量增加了。因此，這就使得可以增加前光源1所發(fā)射的光總量中有效用于顯示的光，并由此減小用于獲得顯示所需光量的功率。結(jié)果，可以減小該液晶顯示裝置的功率消耗。
在該情形中，延遲板11a優(yōu)選設(shè)置為，使得所述光改變?cè)谒龇瓷淦衿?1b內(nèi)偏振軸的線性偏振光。因此，穿過延遲板11a之后所獲得的線性偏振光的光軸與反射偏振片11b的偏振軸對(duì)準(zhǔn)，從而最大化光的增加。然而，線性偏振光的光軸不必總是與反射偏振片11b的偏振軸對(duì)準(zhǔn)。
而且，當(dāng)反射偏振片11b的偏振軸方向平行于反射棱鏡面12a的凹槽方向時(shí)，光導(dǎo)12發(fā)射的光量達(dá)到最大，因此希望按這種方式設(shè)置反射偏振片11b和光導(dǎo)12。
(實(shí)施方案2)本實(shí)施方案將描述下述情形，其中可以增加前光源1發(fā)射的光總量中有效用于顯示的光，減小為獲得顯示所需的光量的功率，以及減小入射到光導(dǎo)12上的光的散射，以將光有效地發(fā)射到液晶單元。
圖4是出示依照本發(fā)明實(shí)施方案2的液晶顯示裝置一部分的一種配置的視圖。在圖4中，與圖2中相同的組件用與圖2中相同的參考標(biāo)記表示，并省略對(duì)它們的詳細(xì)描述。
在圖4中，光棒30在其底面具有V形凹槽31。該V形凹槽31具有將作為光源的LED 10a發(fā)射的光引導(dǎo)到光導(dǎo)12的功能。這里對(duì)V形凹槽31的數(shù)量和形狀沒有具體的限制。此外，在光導(dǎo)12的入射光側(cè)上的端部上形成有棱鏡12c，所述棱鏡具有抗散射的形狀，以減小入射光的散射。
棱鏡12c具有凹凸的形狀，減小了入射到光導(dǎo)12上的光的散射，且優(yōu)選進(jìn)行抗散射以使得將光變形為平行光。這使入射到光導(dǎo)12上的光指向到反射棱鏡面12a，其使在反射棱鏡面12a上反射的光垂直于光發(fā)射面12b，使光有效地發(fā)射到液晶單元中。
依照這種結(jié)構(gòu)，提高光效率部件11的功能與實(shí)施方案1的相同。因此，可以增加前光源1發(fā)射的總光量中有效用于顯示的光，減小為獲得顯示所需的光量的功率，并減小入射到光導(dǎo)12上的光的散射，從而將光有效地發(fā)射到液晶單元中。
圖5是示出依照本發(fā)明實(shí)施方案2的液晶顯示裝置一部分的另一種配置的視圖。在圖5中，與圖2中相同的組件用與圖2中相同的參考標(biāo)記表示，并省略掉對(duì)它們的詳細(xì)描述。
在圖5中，光棒40在其底面具有V形凹槽41。該V形凹槽41具有將來自作為光源的LED 10a的光引導(dǎo)到光導(dǎo)12的功能。對(duì)V形凹槽41的數(shù)量和形狀沒有具體的限制。此外，在光棒40的光發(fā)射面上形成棱鏡42，所述棱鏡具有抗散射的形狀，以減小入射到光導(dǎo)12上的光的散射。
棱鏡42具有凹凸形狀，減小了入射到光導(dǎo)12上的光的散射，并優(yōu)選進(jìn)行抗散射以使得將光變形為平行光。這使入射到光導(dǎo)12上的光指向到反射棱鏡面12a，其使在反射棱鏡面12a上反射的光垂直于光發(fā)射面12b，使光有效地發(fā)射到液晶單元中。
依照該結(jié)構(gòu)，提高光效率部件11的功能與實(shí)施方案1的相同。因此，可以增加前光源1發(fā)射的總光量中有效用于顯示的光，減小了為獲得顯示所需的光量的功率，并減小入射到光導(dǎo)12上的光的散射，從而將光有效地發(fā)射到液晶單元中。
本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方案1和2，而是可以以各種方式改進(jìn)實(shí)現(xiàn)。實(shí)施方案1和2所描述的情形是該液晶顯示裝置為反射型液晶顯示裝置的情形，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于具有反射模式和透射模式的透反射型液晶顯示裝置。
此外，上述的實(shí)施方案1和2所述的情形是其中反射膜設(shè)置在前光源1的光棒10上的情形，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于與光棒10的光導(dǎo)12相對(duì)設(shè)置的反射部件的情形。
如上所述，本發(fā)明提供了在表面發(fā)光裝置的光導(dǎo)與光產(chǎn)生部件之間的提高光效率部件，用于提高從光產(chǎn)生部件發(fā)射到光導(dǎo)的光的效率，由此增加了表面發(fā)光裝置發(fā)射的光總量中有效用于顯示的光。
該申請(qǐng)是以2002年5月17日申請(qǐng)的，日本專利申請(qǐng)2002-143489為基礎(chǔ)，其全部內(nèi)容在這里特別引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包含具有反射部件的液晶單元和用于將光供給到所述液晶單元的表面發(fā)光裝置，所述表面發(fā)光裝置包括光導(dǎo)，其具有反射棱鏡面和與所述反射棱鏡面相對(duì)的光發(fā)射面，其中入射光在所述光導(dǎo)內(nèi)傳輸，所述傳輸?shù)墓庠谒龇瓷淅忡R面上反射，且該反射光從所述光發(fā)射面發(fā)射到所述液晶單元；光產(chǎn)生部件，用于產(chǎn)生發(fā)射到所述光導(dǎo)的光；提高光效率的部件，其設(shè)置在所述光導(dǎo)和所述光產(chǎn)生部件之間，用于提高從所述光產(chǎn)生部件發(fā)射到所述光導(dǎo)的光的效率。
2.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設(shè)置在光導(dǎo)側(cè)面中的反射偏振片。
3.權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設(shè)置在所述反射偏振片和所述光產(chǎn)生部件之間的延遲板。
4.權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述延遲板設(shè)置為，使得在所述反射偏振片上反射的光改變?cè)谒龇瓷淦衿衅褫S的線性偏振光。
5.權(quán)利要求2到4任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述偏振軸的方向與所述光導(dǎo)內(nèi)的所述反射棱鏡面的凹槽方向平行。
6.權(quán)利要求1到5任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光產(chǎn)生部件具有光源，和用于將所述光源發(fā)射的光傳輸饋送到所述光導(dǎo)端部的光導(dǎo)部件，所述光導(dǎo)部件具有抗散射的形狀，其減小來自所述光導(dǎo)端部的入射光的散射。
7.權(quán)利要求1到5任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光導(dǎo)具有抗反射的形狀，其減小來自所述光導(dǎo)端部的入射光的散射。
8.一種表面發(fā)光裝置，包括光導(dǎo)，其具有反射棱鏡面和與所述反射棱鏡面相對(duì)的光發(fā)射面，其中入射光在所述光導(dǎo)內(nèi)傳輸，所述傳輸?shù)墓庠谒龇瓷淅忡R面上反射，且所反射的光從所述光發(fā)射面發(fā)射到所述液晶單元；光產(chǎn)生部件，用于產(chǎn)生發(fā)射到所述光導(dǎo)的光；提高光效率的部件，其設(shè)置在所述光導(dǎo)和所述光產(chǎn)生部件之間，用于提高從所述光產(chǎn)生部件發(fā)射到所述光導(dǎo)的光的效率。
9.權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設(shè)置在光導(dǎo)側(cè)面中的反射偏振片。
10.權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設(shè)置在所述反射偏振片和所述光產(chǎn)生部件之間的延遲板。
11.權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述延遲板設(shè)置為，使得在所述反射偏振片上反射的光改變?cè)谒龇瓷淦衿衅褫S的線性偏振光。
12.權(quán)利要求9到11任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述偏振軸的方向與所述光導(dǎo)內(nèi)的所述反射棱鏡面的凹槽方向平行。
13.權(quán)利要求8到12任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光產(chǎn)生部件具有光源，和用于將所述光源發(fā)射的光傳輸饋送到所述光導(dǎo)端部的光導(dǎo)部件，所述光導(dǎo)部件具有抗散射的形狀，其減小來自所述光導(dǎo)端部的入射光的散射。
14.權(quán)利要求8到12任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光導(dǎo)具有抗反射的形狀，其減小來自所述光導(dǎo)端部的入射光的散射。
全文摘要
在具有表面發(fā)光裝置，如前光源的液晶顯示裝置中，為了增加發(fā)射光的總量中有效用于顯示的光量。光(a)通過穿過延遲板(11a)而變成線性偏振光的光分量。在反射偏振片(11b)中，只有反射偏振片(11b)的偏振軸分量的光(b)穿過反射偏振片(11b)進(jìn)入光導(dǎo)(12)的端部。作為除反射偏振片(11b)的偏振軸分量以外的分量的光，在反射偏振片(11b)上反射。在反射偏振片(11b)上反射的光通過穿過延遲板(11a)，從線性偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光。該圓偏振光(d)傳輸進(jìn)光棒(10)中，并在光棒(10)中的反射膜上被反射。反射光(e)通過延遲板(11a)從圓偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性偏振光。線性偏振光(f)穿過反射偏振片(11b)的偏振軸，以便進(jìn)入光導(dǎo)(12)的端部。
文檔編號(hào)G02F1/13363GK1653380SQ03811095
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者津田旭光, 高橋悟, H·P·M·胡克, 那須康介 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司