專利名稱：光學(xué)元件和平面照明單元以及液晶顯示單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件，還涉及均具有這種光學(xué)元件的平面照明單元、平面發(fā)光單元以及液晶顯示單元。本發(fā)明更具體地涉及可增強正面亮度的光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
近年來，液晶顯示單元已經(jīng)應(yīng)用到個人計算機和手持式終端中。液晶顯示單元包括液晶面板，其中在兩個玻璃襯底之間放置了一對電極并在電極之間放置了液晶。當(dāng)在電極之間施加電壓時，液晶面板會改變液晶的定向，從而顯示出字符或圖像。
然而，由于液晶本身并不發(fā)光，因此尤其在黑暗處很難看見所顯示的字符和圖像。因此，在通常的液晶顯示單元中，在液晶面板的背面設(shè)有照明單元。照明單元所發(fā)出的光通過液晶面板到達使用者的眼睛，從而照亮了液晶面板上的字符或圖像。這樣，設(shè)于液晶面板的液晶背面或與屏幕相反一側(cè)上的照明單元稱為背光部分。
參見圖6，背光部分20包括冷陰極管21和光導(dǎo)板22。冷陰極管21是線性發(fā)光元件。光導(dǎo)板22傳播由線性發(fā)光元件所發(fā)出的光以形成平面光，該平面光朝向液晶面板27而離開光導(dǎo)板22。液晶面板27和背光部分20構(gòu)成了液晶顯示單元28。光導(dǎo)板22包括光入射面23、出射面24、反射面25和端面26。液晶面板27朝向光導(dǎo)板22的出射面24。
具體地說，冷陰極管21所發(fā)出的光通過光入射面23進入光導(dǎo)板22。光朝向與光入射面23相對的端面26傳播，同時輪流在出射面24和反射面25上重復(fù)進行全反射。反射面25的形狀是不均勻的。反射面25還包括用于將光引向端面26的光導(dǎo)向部分和用于將光朝向出射面24反射的光反射部分。因此，當(dāng)經(jīng)由光入射面23進入到光導(dǎo)板22中的光到達反射面25的光反射部分時，光就通過反射面25的光反射部分而朝向出射面24反射，并通過出射面24從光導(dǎo)板22中離開而朝向液晶面板27傳播。另一方面，到達反射面25的光導(dǎo)向部分的光被全反射并被引向與光入射面23相對的端面26或光入射面23。當(dāng)被引向端面26或光入射面23的光到達反射面25的光反射部分，光就朝向出射面24反射，并經(jīng)由出射面24從光導(dǎo)板22中離開而朝向液晶面板27傳播。
在液晶顯示單元28中，在多數(shù)情況下是從其正面來觀看顯示。因此在背光部分中，需要正面方向上的亮度或正面亮度最大。“正面亮度”指液晶顯示單元的屏幕的垂直方向上的亮度。
當(dāng)光導(dǎo)板22將用作線性發(fā)光單元的冷陰極管21所發(fā)出的光轉(zhuǎn)化成平面光并且該平面光離開光導(dǎo)板22時，從光導(dǎo)板22中射出的光包括所有入射角度等于或小于臨界角的光，該臨界角由光導(dǎo)板22的折射率或空氣的折射率來確定。因此，光并不必垂直于出射面24而傳播。實際上，基本垂直于出射面24而傳播的光是離開光導(dǎo)板22的出射面24的全部光的一小部分。應(yīng)注意的是，發(fā)光單元僅發(fā)出光，而照明單元可發(fā)出光、反射光或折射光。
為了增強正面亮度，已經(jīng)提出了在光導(dǎo)板和液晶面板之間放置用作光學(xué)元件的亮度增強膜。
日本未審查的專利出版物No.2002-107515公開了一種發(fā)光單元，其中在光導(dǎo)板上放置了棱鏡板。通常以在平表面上相互平行地放置多個棱鏡部分的方式來形成棱鏡板。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，棱鏡板以這樣的方式形成，即各棱鏡部分的突起部分在其遠(yuǎn)端具有平面形狀，并且基本上平行于屏幕。因此，棱鏡板在截面上為梯形形狀。各棱鏡部分均放置成平行于用作光源的冷陰極熒光燈“CCFL”。
CCFL是線性光源，離開光導(dǎo)板的光持續(xù)存在于垂直于CCFL的平面中。因此，為了使出射光能基本上垂直于出射面而傳播，各棱鏡部分均僅形成為平行于CCFL。
近年來，有機場致發(fā)光元件(在下文中稱為有機EL元件)已經(jīng)獲得了迅猛發(fā)展，并且已經(jīng)提出了將有機EL元件應(yīng)用到液晶顯示單元的背光部分中。在背光部分中使用的有機EL元件以發(fā)光部分或有機發(fā)光層連續(xù)地設(shè)置成平面形狀的方式來形成。因此，不再需要光導(dǎo)板，結(jié)果得到了較薄的顯示單元。
同樣，當(dāng)將作為平面發(fā)光元件的有機EL元件用于背光部分時，需要增強背光部分的正面亮度。因此，與線性發(fā)光元件和光導(dǎo)板的使用類似，提出了使用亮度增強膜。
然而，平面有機EL元件發(fā)出的光與線性發(fā)光元件經(jīng)由光導(dǎo)板所發(fā)出的光不同，其具有各向同性的發(fā)光特征。這種各向同性的發(fā)光特征與出射光的亮度相關(guān)，意味著出射光方向上的亮度僅依賴于該方向和光出射面的法線之間的角度或稱為傾角，而與元件的方位角無關(guān)，元件的方位角通過將方向垂直投影到出射面上來限定。
如果亮度增強膜具有與在上述專利出版物No.2002-107515中所用亮度增強膜類似的形狀，那么在垂直于棱鏡縱向上傳播的光將會垂直于出射面而折射。然而，在平行于棱鏡縱向上傳播的光則不會產(chǎn)生折射。結(jié)果，亮度增強膜不能有效地增強亮度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種能夠有效地增強具有各向同性的發(fā)光特征的平面發(fā)光元件的亮度的光學(xué)元件，以及提供具有這種光學(xué)元件的平面照明單元、平面發(fā)光單元和液晶顯示單元。
本發(fā)明具有下述特征。光學(xué)元件可聚集由具有各向同性的發(fā)光特征的平面發(fā)光元件所發(fā)出的光。該光學(xué)元件包括入射面和多個突起部分。入射面形成在光學(xué)元件的一側(cè)上，用于允許光進入到光學(xué)元件中。入射面朝向平面發(fā)光元件。突起部分形成在光學(xué)元件的另一側(cè)上，各突起部分均具有截頭錐體的形狀。
本發(fā)明還具有另一特征。平面照明單元包括平面發(fā)光元件和光學(xué)元件。平面發(fā)光元件具有出射面，光從該出射面處各向同性地離開。光學(xué)元件放置在出射面上以聚集光。光學(xué)元件包括入射面和多個突起部分。入射面形成在光學(xué)元件的一側(cè)上，用于允許光進入到光學(xué)元件中。入射面朝向平面發(fā)光元件。突起部分形成在光學(xué)元件的另一側(cè)上，各突起部分均具有截頭錐體的形狀。
本發(fā)明還具有另一特征。平面發(fā)光單元包括平面發(fā)光元件和光學(xué)元件。平面發(fā)光元件具有出射面，光從該出射面處各向同性地離開。光學(xué)元件放置在出射面上以聚集光。光學(xué)元件包括入射面和多個突起部分。入射面形成在光學(xué)元件的一側(cè)上，用于允許光進入到光學(xué)元件中。入射面朝向平面發(fā)光元件。突起部分形成在光學(xué)元件的另一側(cè)上。各突起部分均具有截頭錐體的形狀。
本發(fā)明還具有另一特征。液晶顯示單元包括背光部分和液晶面板。背光部分包括平面發(fā)光元件和光學(xué)元件。平面發(fā)光元件具有出射面，光從該出射面處各向同性地離開。光學(xué)元件放置在出射面上以聚集光。光學(xué)元件包括入射面和多個突起部分。入射面形成在光學(xué)元件的一側(cè)上，用于允許光進入到光學(xué)元件中。入射面朝向平面發(fā)光元件。突起部分形成在光學(xué)元件的另一側(cè)上。各突起部分均具有截頭錐體的形狀。液晶面板置于突起部分的附近，光經(jīng)由液晶面板到達使用者的眼睛。
從下述介紹中并結(jié)合以示例方式闡述了本發(fā)明的原理的附圖，可以清楚本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點。


在所附權(quán)利要求中具體地闡述了本發(fā)明中的被認(rèn)為是新穎的特征。通過參考對現(xiàn)有優(yōu)選實施例的下述介紹以及附圖，可以最佳地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，在附圖中
圖1A是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的液晶顯示單元的示意性截面圖；圖1B是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的液晶顯示單元的亮度增強膜的放大頂視圖；圖1C是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的液晶顯示單元的亮度增強膜的放大截面圖；圖2是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的液晶顯示單元的放大截面圖；圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的液晶顯示單元的亮度增強膜的放大頂視圖；圖4是顯示了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的液晶顯示單元的亮度增強膜的放大頂視圖；圖5是顯示了根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的液晶顯示單元的亮度增強膜的放大頂視圖；和圖6是顯示了現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示單元的示意性截面圖。
具體實施例方式
下面將參考圖1A，1B，1C和圖2來介紹根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的液晶顯示單元。在第一實施例中，采用透射式液晶顯示單元1作為液晶顯示單元。
如圖1A所示，液晶顯示單元1包括液晶面板2和背光部分3。在液晶面板2中放置了多個具有紅色、藍色和綠色濾光器中的一種的像素，從而形成了點陣。這樣，液晶面板2可顯示出字符或圖像。
仍參見圖1A，背光部分3包括有機場致發(fā)光元件4(在下文中稱為有機EL元件4)和亮度增強膜5。有機EL元件4用作平面發(fā)光元件，亮度增強膜5用作光學(xué)元件。
有機EL元件4通過在玻璃襯底上依次層壓透明電極、有機層和金屬電極來形成。透明電極由ITO(氧化錫銦)制成。
當(dāng)在有機EL元件4的透明電極和金屬電極之間施加電壓時，形成于有機層中的發(fā)光層就會發(fā)光。在該實施例中，發(fā)光層構(gòu)成為發(fā)光色為白色。發(fā)光層所發(fā)出的光經(jīng)由玻璃襯底而離開到有機EL元件4的外部中。
在該實施例中，有機EL元件4形成為使得兩個電極和由有機化合物制成的有機層均為平面形狀。當(dāng)在電極之間施加電壓時，在發(fā)光層的各點上都同時發(fā)出相同顏色的光。因此，在該實施例中，有機EL元件4是平面發(fā)光元件。
亮度增強膜5由透明樹脂制成，并在一側(cè)上具有用作入射面6的平表面。入射面6允許光進入到亮度增強膜5中。在該實施例中，入射光和入射面6的法線方向之間的角度定義為入射角。亮度增強膜5在另一側(cè)上具有正對面8并朝向液晶面板2。在正對面8上延伸出多個突起部分7。入射面6和有機EL元件4的玻璃襯底緊密地接觸。也就是說，入射面6設(shè)置成朝向平面發(fā)光元件。
從正對面8中延伸出來的突起部分7均具有截頭圓錐體的形狀。各突起部分7的基面均處于同一平面上。也就是說，各突起部分7的基面均處于正對面8上。正對面8與入射面6平行。
參見圖1B，所有突起部分7均具有相同的形狀，并放置成使得在正對面8中任一突起部分7都被六個其它突起部分7所包圍。
參見圖1C，各突起部分7均具有頂面9，其為突起部分7的遠(yuǎn)端表面并與正對面8平行。各突起部分7的頂面9與其相應(yīng)基面的面積比為25％。在連接基面周邊和頂面周邊的直線中，最短的直線稱為斜線。穿過基面的中心并垂直于正對面8(因而也垂直于入射面6)的直線稱為垂直線。在這種情況下，斜線和垂直線之間的角度φ為12.5°。
現(xiàn)在將參考圖2來介紹液晶顯示單元1的操作。
當(dāng)在有機EL元件4的陽極和陰極之間施加電壓時，有機EL元件4會發(fā)出光。因此，白色光從玻璃襯底10中射出。
有機EL元件4的發(fā)光層11形成為平面形狀?？梢哉J(rèn)為，大量的發(fā)光點連續(xù)地設(shè)置，從而形成了平面發(fā)光層11。各發(fā)光點所發(fā)出的光圍繞發(fā)光點在各個方向上均勻地發(fā)射出。從發(fā)光點發(fā)出的一部分光直接朝向玻璃襯底10傳播，而其它部分的光在經(jīng)過金屬電極反射之后才朝向玻璃襯底10傳播。由于這些發(fā)光點在平面形狀內(nèi)連續(xù)地設(shè)置，因此光在由玻璃襯底10所形成的平面內(nèi)的各個方向上從玻璃襯底10中射出。
在發(fā)光點在平面形狀內(nèi)連續(xù)地設(shè)置的這種有機EL元件4中，總的來說，在其邊緣部分以外的有機EL元件4中，光在有機EL元件4與玻璃襯底10的法線形成了角度(或傾角)θ的方向上的亮度I(θ)在大多數(shù)情況下可由有機EL元件4的構(gòu)成元件的光學(xué)質(zhì)量來表達，如下所述I(θ)＝I0cos1/4θ (1)其中I0是在玻璃襯底10的法線方向上的亮度。當(dāng)傾角θ在0°到80°的范圍內(nèi)(包括0°和80°在內(nèi))變化時，如果亮度的實測值和由方程式(1)所確定的值之間的差異處于由方程式(1)所確定的值的20％以內(nèi)，那么亮度I(θ)就可由方程式(1)來估算。因此，有機EL元件4在某一方向上的亮度僅依賴于傾角，而與方位角無關(guān)。也就是說，有機EL元件4具有各向同性的發(fā)光特征。
從方程式(1)中還可以理解，即使在與光從中離開的出射面的法線方向形成為傾斜的方向上，離開有機EL元件4的光的亮度也相對較高。也就是說，離開有機EL元件4的光的方向分布在相對于玻璃襯底10的平面為較寬的角度范圍內(nèi)。在出射光的方向上，沿玻璃襯底10的法線方向上射出的光的比率相對較低。
上述亮度增強膜5置于這種有機EL元件4的玻璃襯底10上。下面將在這種狀態(tài)下來介紹光路。如圖2所示，發(fā)光層11所發(fā)出的光經(jīng)由玻璃襯底10進入到亮度增強膜5中。在這種情況下，亮度增強膜5的折射率大于空氣的折射率。另外，亮度增強膜5與玻璃襯底10在其入射面6上緊密接觸。因此，在玻璃襯底10中的玻璃襯底10和空氣之間的界面處被全反射的光可能在玻璃襯底10和亮度增強膜5之間的界面處進入到亮度增強膜5中。
當(dāng)突起部分7的頂面9投影在亮度增強膜5的入射面6上時，就形成了頂面9的投影面或第一投影面。如圖2中的箭頭A所示，從有機EL元件4進入第一投影面并基本上垂直于入射面6而傳播的光直接穿過突起部分7的頂面9并離開亮度增強膜5。在這種情況下，光幾乎不產(chǎn)生折射。因此，沿著大致垂直于亮度增強膜5的入射面6的方向而離開有機EL元件4的光在大致垂直于亮度增強膜5的入射面6的方向上穿過亮度增強膜5。
因此，截頭圓錐體形狀的突起部分7的頂面9以這樣的方式形成，即離開有機EL元件的光沿基本上垂直于第一投影面或入射面6的方向傳播，并以很小的方向變化而穿過頂面9。在這一方面，截頭圓錐體形的突起部分7與形成于出射光控制板上的四邊形截頭棱錐體形的突起部分具有不同的操作和效果，該四邊形截頭棱錐體形的突起部分在日本未審查的專利出版物No.2000-148032中有介紹。
以相對于有機EL元件的出射面的垂直方向形成一定角度而從有機EL元件4進入到第一投影面中的光到達形成于亮度增強膜5中的突起部分7的斜面12中，如圖2中的箭頭B所示。應(yīng)當(dāng)注意的是，斜面12是將截頭圓錐體形的突起部分7的頂面9和基面連接在一起的表面。這種光在斜面12上折射，從而接近亮度增強膜5的入射面6的垂直方向。也就是說，以相對于入射面6形成一定角度而進入到亮度增強膜5的入射面6中的光在形成于亮度增強膜5中的突起部分7的斜面12上聚集起來，從而接近入射面6的垂直方向。由于突起部分7形成為截頭圓錐體的形狀，因此對于入射面內(nèi)各個方向上的光來說都可實現(xiàn)相同的效果。
當(dāng)突起部分7的斜面12投影在亮度增強膜5的入射面6上時，就形成了斜面12的投影面，或第二投影面。與從有機EL元件4進入第一投影面并直接穿過突起部分7的光的量相比，從有機EL元件4進入第二投影面并直接穿過突起部分7的光的量較少。如圖2中的箭頭C所示，從有機EL元件4進入第二投影面并直接穿過突起部分7的光經(jīng)由相對于亮度增強膜5的入射面6成傾斜的突起部分7的斜面12而產(chǎn)生折射，從而接近入射面6的垂直方向。
當(dāng)采用亮度I(θ)由方程式(1)表示的有機EL元件作為光源時，在計算機上利用光線跟蹤法來模擬突起部分7的頂面9與其基面的面積比和有機EL元件的正面亮度的相對值之間的關(guān)系。正面亮度的相對值代表在使用亮度增強膜5的狀態(tài)下的正面亮度與在未使用亮度增強膜5的狀態(tài)下的在入射面6法線方向上的正面亮度之間的比值。表1顯示了模擬結(jié)果。在此模擬中，亮度增強膜5的入射面6的法線與突起部分7的斜線之間的角度設(shè)定為12.5°。
表1

從表1中可以理解，與突起部分7是面積比為0％的圓錐形狀時的情況相比，當(dāng)突起部分7的頂面9相對于其基面的面積比處于從1％到46％的范圍內(nèi)(包括1％和46％在內(nèi))時，正面亮度得到增強。當(dāng)面積比處于從20％到30％的范圍內(nèi)(包括20％和30％在內(nèi))時，突起部分7的效果得到進一步增強。
正面亮度的相對值還取決于入射面6的法線和突起部分7的斜線之間的角度。
當(dāng)采用亮度I(θ)由方程式(1)表示的有機EL元件作為光源時，在計算機上利用光線跟蹤法來模擬入射面6的法線與突起部分7的斜線相交所成的角度φ和正面亮度的相對值之間的關(guān)系。表2顯示了模擬結(jié)果。在此模擬中，亮度增強膜5的突起部分7的頂面9與突起部分7的基面的面積比設(shè)定為25％。
表2

從表2中可以理解，與突起部分7為圓錐形狀的情況相比，當(dāng)入射面6的法線與突起部分7的斜線之間的角度處于從7.5°到27°的范圍內(nèi)(包括7.5°和27°在內(nèi))時，正面亮度得到增強。當(dāng)入射面6的法線與突起部分7的斜線之間的角度處于從10°到15°的范圍內(nèi)(包括10°和15°在內(nèi))時，突起部分7的效果得到進一步增強。
在該實施例中可得到下述有利效果。
(1)亮度增強膜與有機EL元件的玻璃襯底緊密地接觸。因此，玻璃襯底和亮度增強膜之間的界面處的臨界角大于玻璃襯底和空氣之間的界面處的臨界角。因此，在玻璃襯底和空氣之間的界面處全折射且不從玻璃襯底處出射到空氣中的一部分光進入到亮度增強膜中。因此，在有機EL元件所發(fā)出的光中，大量的光通過亮度增強膜而射出到有機EL元件之外。
(2)突起部分具有平行于入射面的頂面。因此，從有機EL元件出射面中沿大致垂直于出射面的方向上射出的光并不在穿過突起部分時產(chǎn)生折射，而是照原樣沿基本上垂直于出射面的方向上射出。因此，在以具有與出射面的垂直方向形成所需角度而離開有機EL元件的光中，與具有圓錐形或棱錐形突起部分的亮度增強膜相比，其方向在這種亮度增強膜上發(fā)生改變的光的量下降。
(3)突起部分具有相對于入射面為傾斜的斜面。因此，已經(jīng)到達斜面的光產(chǎn)生折射，從而接近入射面的法線方向。這樣，以相對于出射面形成某一角度而離開有機EL元件的光也接近于出射面的垂直方向。這種光增強了正面亮度。
(4)突起部分具有截頭圓錐體的形狀。因此，當(dāng)在斜面上聚集光時不存在定向特性。也就是說，從入射面的任意方向到達斜面的光會同等地產(chǎn)生折射，從而接近入射面的垂直方向。因此，尤其在用作具有各向同性的發(fā)光特征的平面發(fā)光元件的有機EL元件中，可以有效地增強有機EL元件的正面亮度。
(5)具有截頭圓錐體形狀的突起部分的亮度增強膜與有機EL元件緊密地接觸，從而形成了平面照明單元。因此，可以得到正面亮度相對較高的平面照明單元。
(6)具有截頭圓錐體形狀的突起部分的亮度增強膜與有機EL元件緊密地接觸，從而形成了平面照明單元，可采用該平面照明單元作為液晶顯示單元的背光部分。因此，構(gòu)成液晶顯示單元的液晶面板的正面亮度得到增強。這樣就可以得到在顯示的正面視野中能非常好地識別顯示的液晶顯示單元。
下面將參考圖3來介紹根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的液晶顯示單元。在第二實施例中，也采用透射式液晶顯示單元1作為液晶顯示單元，形成于亮度增強膜5中的突起部分7具有規(guī)則六邊形截頭棱錐體的形狀，其基面具有六條邊。另外，在第二實施例中將只介紹第二實施例和第一實施例之間的差異。在第二實施例中使用與第一實施例相同的標(biāo)號來表示相同或類似的部件，并略去重復(fù)的描述。
突起部分7形成為規(guī)則六邊形截頭棱錐體的形狀，并設(shè)置在正對面8上以使任一突起部分7與包圍該任一突起部分7的其它六個突起部分7相接觸。因此，突起部分7完全地覆蓋了正對面8。
在該實施例中，可基本上獲得第一實施例的上述效果(1)到(3)、(5)和(6)。另外還可得到下述有利效果。
(7)形成于亮度增強膜中的突起部分具有規(guī)則六邊形截頭棱錐體的形狀。因此，亮度增強膜的正對面被相同形狀的突起部分完全地覆蓋住。
下面將參考圖5來介紹根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的液晶顯示單元。在第三實施例中，也采用透射式液晶顯示單元1作為液晶顯示單元，形成于亮度增強膜5中的突起部分7具有規(guī)則四邊形截頭棱錐體的形狀，其基面具有四條邊。另外，在第三實施例中將只介紹第三實施例和第一實施例之間的差異。在第三實施例中使用與第一實施例相同的標(biāo)號來表示相同或類似的部件，并略去重復(fù)的描述。
在該實施例中，亮度增強膜的正對面同樣被相同形狀的突起部分完全覆蓋住。
在該實施例中，可基本上獲得第一和第二實施例的上述效果(1)到(3)和(5)到(7)。另外還可得到下述有利效果。
(8)在圖5中，突起部分7通過彼此直角相交的兩對凹槽來限定界限。因此，當(dāng)通過剪切平面膜的表面來制造亮度增強膜5時，與突起部分7形成為其它形狀的情況相比，亮度增強膜5可較簡單地制造出來。
在本發(fā)明中還可實施下述替代性實施例。
在第一實施例中，突起部分具有截頭圓錐體的形狀。另外在第二實施例中，突起部分具有規(guī)則六邊形截頭棱錐體的形狀。突起部分的形狀并不限于截頭圓錐體和規(guī)則六邊形截頭棱錐體。在這些實施例的一個替代性實施例中，突起部分的形狀可以是除截頭圓錐體和規(guī)則六邊形截頭棱錐體之外的截頭體。當(dāng)突起部分具有截頭體的形狀時，可以基本上獲得與第一和第二實施例類似的效果。
在第二實施例中，正對面被規(guī)則六邊形截頭棱錐體形狀的突起部分完全地覆蓋住。也就是說，形狀種類的數(shù)目是單數(shù)。然而，形狀種類的數(shù)目并不局限于單數(shù)。在第二實施例的一個替代性實施例中，形狀種類的數(shù)目是復(fù)數(shù)。例如，如圖4所示，正對面被規(guī)則八邊形截頭棱錐體形狀的突起部分和規(guī)則四邊形截頭棱錐體形狀的突起部分完全地覆蓋住。在這種情況下，可以基本上獲得與第二實施例類似的效果。
在第一實施例中，采用有機EL元件作為具有各向同性的發(fā)光特征的平面發(fā)光元件。然而，這種平面發(fā)光元件并不限于有機EL元件。在第一實施例的一個替代性實施例中，可采用無機EL元件作為平面發(fā)光元件。在這種情況下，可以基本上獲得與使用有機EL元件的情況類似的效果。
在第一實施例中，采用包括有機EL元件和亮度增強膜的平面照明單元作為液晶顯示單元的背光部分。然而，平面照明單元并不限于液晶顯示單元的背光部分。在第一實施例的一個替代性實施例中，采用平面照明單元作為照明單元。在這種情況下，該照明單元用作平面照明單元，其具有很高的正面亮度。
在第一實施例中，有機EL元件的發(fā)光色為白色。然而有機EL元件的發(fā)光色并不局限于白色。在第一實施例的替代性實施例中，有機EL元件的任何發(fā)光色都將是可行的。
在第一實施例中，有機EL元件從玻璃襯底側(cè)發(fā)光，稱為底部發(fā)光型。然而，有機EL元件并不限于底部發(fā)光型。在第一實施例的一個替代性實施例中，有機EL元件從與玻璃襯底側(cè)相對的一側(cè)發(fā)光，稱為頂部發(fā)光型。
頂部發(fā)光型有機EL元件是以這樣的方式來形成的，即在襯底上依次層壓金屬電極、有機發(fā)光層和透明電極，并用透明密封件來密封透明電極。在這種類型的有機EL元件中，發(fā)光層所發(fā)出的光通過密封件側(cè)而離開。
當(dāng)使用這種類型的有機EL元件時，可設(shè)置亮度增強膜使其朝向密封件。
在上述實施例中，有機元件通過在玻璃襯底上依次層壓透明電極、有機層和金屬電極來形成。然而有機層的數(shù)量并不局限為1。在上述實施例的一個替代性實施例中，有機層的數(shù)量超過一個。
因此，這些示例和實施例被認(rèn)為是示例性的而非限制性的，本發(fā)明并不限于本文所給出的細(xì)節(jié)，而是可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于聚集由具有各向同性的發(fā)光特征的平面發(fā)光元件所發(fā)出的光的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括形成在所述光學(xué)元件的一側(cè)上的入射面，其用于允許光進入所述光學(xué)元件，所述入射面朝向所述平面發(fā)光元件；和多個形成在所述光學(xué)元件的另一側(cè)上的突起部分，各所述突起部分均具有截頭體的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，各所述突起部分均具有頂面和基面，所述頂面與所述基面的面積比處于包括1％和46％在內(nèi)的從1％到46％的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述面積比處于包括20％和30％在內(nèi)的從20％到30％的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，各所述突起部分均具有頂面、基面和斜線，所述頂面具有周邊，所述基面具有周邊和中心，所述斜線是連接所述頂面周邊和所述基面周邊的最短直線，所述斜線和穿過所述中心并垂直于所述入射面的直線之間的角度處于包括7.5°和27°在內(nèi)的從7.5°到27°的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述角度處于包括10°和15°在內(nèi)的從10°到15°的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述截頭體是截頭圓錐體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述截頭體是多邊形截頭棱錐體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述截頭棱錐體是規(guī)則的截頭棱錐體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述規(guī)則的截頭棱錐體具有基面，所述基面的邊數(shù)等于或大于六。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述規(guī)則的截頭棱錐體具有基面，所述基面的邊數(shù)等于四。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件的另一側(cè)被所述突起部分完全地覆蓋住。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述截頭體的形狀種類的數(shù)目是單數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述截頭體的形狀種類的數(shù)目是復(fù)數(shù)。
14.一種平面照明單元，包括具有出射面的平面發(fā)光元件，光從所述出射面處各向同性地離開；設(shè)于所述出射面上以用于聚集光的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括形成在所述光學(xué)元件的一側(cè)上的入射面，其用于允許光進入所述光學(xué)元件，所述入射面朝向所述平面發(fā)光元件；和多個形成在所述光學(xué)元件的另一側(cè)上的突起部分，各所述突起部分均具有截頭體的形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的平面照明單元，其特征在于，所述截頭體是截頭圓錐體。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的平面照明單元，其特征在于，所述截頭體是多邊形截頭棱錐體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的平面照明單元，其特征在于，所述截頭棱錐體是規(guī)則的截頭棱錐體。
18.一種平面發(fā)光單元，包括具有出射面的平面發(fā)光元件，光從所述出射面處各向同性地離開；設(shè)于所述出射面上以用于聚集光的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括形成在所述光學(xué)元件的一側(cè)上的入射面，其用于允許光進入所述光學(xué)元件，所述入射面朝向所述平面發(fā)光元件；和多個形成在所述光學(xué)元件的另一側(cè)上的突起部分，各所述突起部分均具有截頭體的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的平面發(fā)光單元，其特征在于，所述截頭體是截頭圓錐體。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的平面發(fā)光單元，其特征在于，所述截頭體是多邊形截頭棱錐體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的平面發(fā)光單元，其特征在于，所述截頭棱錐體是規(guī)則的截頭棱錐體。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的平面發(fā)光單元，其特征在于，所述平面發(fā)光元件是有機場致發(fā)光元件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的平面發(fā)光單元，其特征在于，所述有機場致發(fā)光元件是底部發(fā)光型。
24.一種液晶顯示單元，包括背光部分，其包括具有出射面的平面發(fā)光元件，光從所述出射面處各向同性地離開；設(shè)于所述出射面上以用于聚集光的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括形成在所述光學(xué)元件的一側(cè)上的入射面，其用于允許光進入所述光學(xué)元件，所述入射面朝向所述平面發(fā)光元件；多個形成在所述光學(xué)元件的另一側(cè)上的突起部分，各所述突起部分均具有截頭體的形狀；和置于所述突起部分的附近的液晶面板，光經(jīng)由所述液晶面板到達使用者的眼睛。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的液晶顯示單元，其特征在于，所述截頭體是截頭圓錐體。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的液晶顯示單元，其特征在于，所述截頭體是多邊形截頭棱錐體。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的液晶顯示單元，其特征在于，所述的截頭棱錐體是規(guī)則的截頭棱錐體。
全文摘要
一種光學(xué)元件，其可聚集由具有各向同性的發(fā)光特征的平面發(fā)光元件所發(fā)出的光。該光學(xué)元件包括入射面和多個突起部分。入射面形成在光學(xué)元件的一側(cè)以允許光進入到光學(xué)元件中，并且朝向平面發(fā)光元件。突起部分形成在光學(xué)元件的另一側(cè)，各突起部分均具有截頭錐體的形狀。
文檔編號G02F1/13357GK1504774SQ200310122509
公開日2004年6月16日 申請日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者竹內(nèi)范仁, 磯谷文一, 三田泰哉, 仁井田英紀(jì), 一, 哉, 英紀(jì) 申請人:株式會社豐田自動織機