專利名稱：導(dǎo)光板主體、導(dǎo)光板、背照射光組件及其液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)光板主體、導(dǎo)光板、背照射光組件，以及使用這些部件構(gòu)成的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
如果舉例來說，在先技術(shù)中所公知的液晶顯示裝置可以如圖8所示，在液晶顯示元件101的上下兩個面處配置有一對偏振光板102、103，同時，在下側(cè)偏振光板103的下面?zhèn)忍庍€配置有背照射光組件。對于大多使用在諸如筆記本型計算機等等處的液晶顯示裝置，為了能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化、低電力消耗化，通常采用邊緣光照型背照射光組件作為前述的背照射光組件。
這種邊緣光照型背照射光組件通常可以如圖8所示，將通過反射板107集光得到的、由光源111給出的光束，按照由導(dǎo)光板109的一個端面導(dǎo)入至導(dǎo)光板109內(nèi)的方式實施照明。在前述導(dǎo)光板109的底面處，還通過諸如絲沙印刷等方式形成有擴散反射層110，而且在導(dǎo)光板109的底面?zhèn)鹊鹊忍帲€配置有不使由前述導(dǎo)光板109處漏出的光束不產(chǎn)生作用、而是對其實施有效利用的反射板108。在前述下側(cè)偏振光板103與導(dǎo)光板109之間，配置有為了能夠有效利用光源111給出的光束而對偏振光實施選擇分離的亮度提高用濾波器104，在該亮度提高用濾波器104的下側(cè)處還配置在位于液晶顯示元件的顯示區(qū)域處的有效角度范圍內(nèi)對光束實施集束或擴散用的棱鏡型薄膜105，而且在該棱鏡型薄膜105的下側(cè)處還配置有降低背照射光強度起伏用的擴散板106(請參見圖8)。
具有如圖8所示構(gòu)成形式的液晶顯示裝置，由于采用著具有亮度提高用濾波器和棱鏡型薄膜的構(gòu)成形式，所以存在有構(gòu)成復(fù)雜而使制造效率低下，部件數(shù)目比較多而使制造成本高等問題。另外，也難以獲得良好的耐用性能。
因此，為了能夠解決這些問題，已經(jīng)有人提出了在液晶顯示元件的內(nèi)面?zhèn)忍?，依次配置呈楔形的?dǎo)光板、全息象板、λ/4相位差板、反射板的液晶顯示裝置(比如說可以參見專利文獻1)。這種液晶顯示裝置是按照使由光源入射至導(dǎo)光板處的光束為平行光束，而且衍射角大體為90°的方式設(shè)計的。
專利文獻1日本特開平11-281978號公報發(fā)明內(nèi)容然而，使由光源入射至導(dǎo)光板處的光束為平行光束，存在有比較大技術(shù)困難，所以采用由前述專利文獻記載的技術(shù)，難以獲得良好的偏振光分離功能，存在有難以高效率地對不需要的偏振光成分實施再利用的技術(shù)問題。
更進一步地，在位于液晶顯示元件的顯示面處的顯示有效角度范圍內(nèi)的光束照射功能也不夠良好。
本發(fā)明就是解決前述技術(shù)問題用的發(fā)明，本發(fā)明的目的就是提供出能夠通過簡單的構(gòu)成形式以減少部件數(shù)目，且能夠使制造容易以降低成本，同時還可以在位于液晶顯示元件的顯示面處的顯示有效角度范圍內(nèi)實施效率良好的光束照射的導(dǎo)光板主體，導(dǎo)光板，背照射光組件以及液晶顯示裝置。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)前述目的，本發(fā)明提供了下述技術(shù)解決方案。
本發(fā)明提供的一種導(dǎo)光板主體，可以具有光出射端面和與光出射端面相對的底面，在該底面處形成有剖面呈三角形狀的溝槽部分或/和突條部分，而且構(gòu)成溝槽部分或/和突條部分的傾斜面與光出射端面之間的交叉角度(銳角)被設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)。
如果采用本發(fā)明的這種構(gòu)成形式，可以使構(gòu)成位于導(dǎo)光板主體的底面處的溝槽部分或/和突條部分的傾斜面，與光出射端面之間的交叉角度(銳角)設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)，所以可以可靠地對由導(dǎo)光板主體的光出射端面處出射的光束擴散角度(角度范圍)實施控制。因此，如果采用使用著這種導(dǎo)光板主體的液晶顯示裝置，可以在位于液晶顯示元件的顯示面處的顯示有效角度范圍內(nèi)實施效率良好的光束照射。而且，由于不再使用棱鏡型薄膜對出射光束的擴散角度實施控制，所以還可以通過簡單的構(gòu)成形式以減少部件數(shù)目，從而可以提供出一種與在先技術(shù)相比更為薄型化的背照射光組件，并且可以提供出一種價格低廉、薄型且低電力消耗的液晶顯示裝置。
在此，還可以使前述交叉角度為設(shè)定在位于39.5～47.5°的范圍之內(nèi)的兩種以上不同的角度。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以進一步減少光出射端面處出射的光束強度起伏，形成為更加均勻的面光源。
在此，還可以將交叉角度設(shè)定在39.5～44.5°或45.5～47.5°的范圍之內(nèi)。當(dāng)交叉角度位于超過44.5°但小于45.5°的范圍內(nèi)時，光束的擴散角度將比較小。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以使溝槽部分或/和突條部分的寬度位于0.01～5mm(毫米)的范圍之內(nèi)，位于0.01～1mm(毫米)的范圍之內(nèi)更好些。
如果采用這種構(gòu)成形式，由于可以使溝槽部分或/和突條部分的寬度位于前述范圍之內(nèi)，所以可以良好地防止導(dǎo)光板主體底面處的光束衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象出現(xiàn)。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以使溝槽部分或/和突條部分按照沿其長度方向不連續(xù)的方式形成。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以進一步減少光出射端面處出射的光束強度起伏，形成為更加均勻的面光源。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以使溝槽部分或/和突條部分按照其平面形狀呈圓弧形狀的方式形成。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以進一步使溝槽部分或/和突條部分按照其平面形狀呈圓弧形狀的方式形成，所以即使對于采用點光源作為光源使用的場合，也可以減少光出射端面處出射的光束強度起伏。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以使導(dǎo)光板主體的剖面形狀呈矩形形狀。
如果采用這種構(gòu)成形式，由于可以使其剖面形狀呈矩形形狀，所以可以使導(dǎo)光板主體的制作更容易。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以使導(dǎo)光板主體的剖面形狀呈楔形形狀。
如果采用這種構(gòu)成形式，由于可以使導(dǎo)光板主體的剖面形狀呈楔形形狀，所以可以增大光束的利用效率。而且，通過使導(dǎo)光板主體的剖面形狀呈楔形形狀，還可以產(chǎn)生出空間間隙，從而可以將電氣回路等等配置在該空間間隙處，使液晶顯示裝置進一步薄型化。
本發(fā)明的導(dǎo)光板具有如上所述的導(dǎo)光板主體；以及與導(dǎo)光板主體的光出射端面相對的偏振光分離組件。
如果采用本發(fā)明的這種構(gòu)成形式，可以通過諸如偏振光分離組件等等獲得由諸如P偏振光等等特定偏振光成分構(gòu)成的出射光束。
在此，還可以使偏振光分離組件為擴散型全息衍射元件。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以采用擴散型全息衍射元件作為偏振光分離組件，所以可以獲得良好的偏振光分離性能。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以采用浮雕擴散型全息衍射元件為擴散型全息衍射元件。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以采用浮雕擴散型全息衍射元件為擴散型全息衍射元件，這種浮雕(レリ—フ)型全息衍射元件可以通過諸如模塑成型和擠壓成型等方式容易地實施制作，所以還進一步具有能夠提高可生產(chǎn)性的技術(shù)優(yōu)點。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以使擴散型全息衍射元件為由折射率比導(dǎo)光板主體的折射率大的材料構(gòu)成的元件。
如果采用這種構(gòu)成形式，由于可以使全息衍射元件為由折射率比導(dǎo)光板主體的折射率大的材料構(gòu)成的元件，所以對于由光出射端面處出射的光束擴散角度(角度范圍)比較小的場合，也可以通過使該出射光束由這種擴散型全息衍射元件透射的方式對該出射光束的擴散角度實施擴散，從而可以在位于液晶顯示元件的顯示面處的顯示有效角度范圍內(nèi)實施效率良好的光束照射。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以使偏振光分離組件為線型格網(wǎng)元件對于這種場合，由于可以采用線型格網(wǎng)元件作為偏振光分離組件，所以可以獲得非常良好的偏振光分離性能。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以進一步具有與位于除了作為導(dǎo)光板主體的光入射端面的一個端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面相對配置著的，將S偏振光成分中的至少一部分變換為P偏振光成分并實施反射的偏振光方向變換組件。
如果采用這種構(gòu)成形式，由于還可以具有配置在位于除了導(dǎo)光板主體的光入射端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面處的，將S偏振光成分中的至少一部分變換為P偏振光成分并實施反射的偏振光方向變換組件，所以可以不使S偏振光成分無效而是將其變換為P偏振光成分并作為照明光束加以利用，從而可以顯著提高光束的利用效率。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以進一步具有與位于除了作為導(dǎo)光板主體的光入射端面的一個端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面相對配置著的λ/4相位差板和鏡面反射板，并且可以將λ/4相位差板配置在導(dǎo)光板主體與鏡面反射板之間。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以通過λ/4相位差板相對導(dǎo)光板主體配置有鏡面反射板，所以可以通過λ/4相位差板和鏡面反射板的作用，將所到達的S偏振光變換為P偏振光并實施反射，使其再次入射至導(dǎo)光板主體內(nèi)，將這種反射后的P偏振光作為照明光束加以利用，從而可以進一步提高光束的利用效率。
另外，在本發(fā)明的這種構(gòu)成形式中，還可以進一步具有與位于除了作為導(dǎo)光板主體的光入射端面的一個端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面相對配置著的擴散反射板。
如果采用這種構(gòu)成形式，由于還可以在與位于除了導(dǎo)光板主體的光入射端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面處配置有擴散反射板，所以可以使到達該擴散反射板處的S偏振光成分中的一部分變換為P偏振光成分，并將這種反射后的P偏振光作為照明光束加以利用，進一步提高光束的利用效率。
本發(fā)明的背照射光組件具有如上所述的導(dǎo)光板；以及配置在該導(dǎo)光板的端面?zhèn)忍幍墓庠础?br> 在此，還可以進一步具有配置在比該光源更位于外側(cè)位置處的反射板。
如果采用這種構(gòu)成形式(背照射光組件)，還可以對于由導(dǎo)光板的光出射端面處出射的光束擴散角度(角度范圍)實施控制。因此，如果采用具有這種背照射光組件的液晶顯示裝置的構(gòu)成形式，可以在位于液晶顯示元件的顯示面處的顯示有效角度范圍內(nèi)實施效率良好的光束照射。而且，由于不再使用棱鏡型薄膜對出射光束的擴散角度實施控制，所以還可以通過簡單的構(gòu)成形式減少部件數(shù)目，從而可以提供出一種與在先技術(shù)相比更為薄型化的背照射光組件。
在此，還可以采用彼此相互分離配置著的若干個點光源作為光源；而且可以使溝槽部分或/和突條部分在導(dǎo)光板主體的底面處，按照與各點光源相對應(yīng)的、沿點光源的配置方向彼此分離配置的方式形成為若干組，使構(gòu)成各組的溝槽部分或/和突條部分環(huán)繞相對應(yīng)的各點光源的形式按照分別大體呈圓弧形狀的方式配置。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以提供出一種在采用若干個點光源作為光源時，也可以減少光出射端面處出射的光束強度起伏的背照射光組件。
本發(fā)明的液晶顯示裝置可以按照采用如上所述的背照射光組件的方式構(gòu)成。
另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造另一種液晶顯示裝置，可以具有液晶單元；配置在該液晶單元的上下兩個側(cè)面處的一對偏振光板；以及配置在前述下側(cè)偏振光板的下面?zhèn)忍幍摹⑷缟纤龅谋痴丈涔饨M件。
如果采用這種構(gòu)成形式(液晶顯示裝置)，可以對由導(dǎo)光板主體的光出射端面處出射的光束擴散角度(角度范圍)實施控制，所以可以在位于液晶顯示元件的顯示面處的顯示有效角度范圍內(nèi)實施效率良好的光束照射。而且，由于不再使用棱鏡型薄膜對出射光束的擴散角度實施控制，所以還可以通過簡單的構(gòu)成形式減少部件數(shù)目。因此，可以提供出一種與在先技術(shù)相比更為薄型化且低電力消耗的液晶顯示裝置。
在此，還可以使形成在導(dǎo)光板底面處的溝槽部分或/和突條部分的形狀，形成在導(dǎo)光板底面處的溝槽部分或/和突條部分的密度，或形成在導(dǎo)光板底面處的溝槽部分或/和突條部分的形狀和密度，按照位于導(dǎo)光板底面處的位置不同而不同的方式構(gòu)成。
如果采用這種構(gòu)成形式，還可以進一步容易地提高依次透射過背照射光組件的導(dǎo)光板、下側(cè)偏振光板后的光束在下側(cè)偏振光板內(nèi)的光束強度分布的均勻性。
如果采用如上所述的本發(fā)明，可以對由導(dǎo)光板主體的光出射端面處出射的光束擴散角度(角度范圍)實施控制。因此，如果采用使用著這種導(dǎo)光板主體的背照射光組件的液晶顯示裝置，可以在位于液晶顯示元件的顯示面處的顯示有效角度范圍內(nèi)實施效率良好的光束照射。而且，由于不再使用棱鏡型薄膜對出射光束的擴散角度實施控制，所以還可以通過簡單的構(gòu)成形式減少部件數(shù)目，從而可以提供出一種與在先技術(shù)相比更為薄型化的背照射光組件，并且可以提供出一種價格低廉、薄型且低電力消耗的液晶顯示裝置。


圖1為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的液晶顯示裝置的一種實施形式用的示意性側(cè)視圖。
圖2為說明導(dǎo)光板中偏振光方向變換組件和偏振光分離組件等的作用的示意性側(cè)視圖。
圖3為表示導(dǎo)光板主體和反射板用的示意性底視圖。
圖4為表示導(dǎo)光板的一個變形實例用的示意性側(cè)視圖。
圖5為表示通過模擬計算方式，對采用如圖1所示構(gòu)成形式的背照射光組件時到達導(dǎo)光板光出射端面的光束的相對光強度實施計算的結(jié)果用的示意性曲線性，其中圖5(a)表示的是交叉角度為48°時的實例，圖5(b)表示的是交叉角度為47°時的實例，圖5(c)表示的是交叉角度為46°時的實例，圖5(d)表示的是交叉角度為44°時的實例，圖5(e)表示的是交叉角度為40°時的實例，圖5(f)表示的是交叉角度為39°時的實例。
圖6為表示導(dǎo)光板的一個變形實例用的示意性底視圖(也是反射板的示意性底視圖)。
圖7為表示導(dǎo)光板的一個變形實例用的示意性側(cè)視圖。
圖8為表示在先技術(shù)中的液晶顯示裝置用的示意性側(cè)視圖。
附圖中的附圖標(biāo)記的含義為1……液晶顯示裝置；2……液晶單元；3……偏振光板(上側(cè))；4……偏振光板(下側(cè))；5……背照射光組件；6……光源；7……反射板；10……導(dǎo)光板主體；10L……導(dǎo)光板主體的光入射端面；10R……導(dǎo)光板主體的右端面；11……偏振光分離組件；12……偏振光方向變換組件；13……λ/4相位差板；14……鏡面反射板；21……溝槽部分；22……傾斜面；23……突條部分；24……傾斜面；51……導(dǎo)光板主體的光出射端面；52……導(dǎo)光板主體的底面；60……液晶顯示元件；70……導(dǎo)光板；160……光源部。
具體實施例方式
作為本發(fā)明一種實施形式的液晶顯示裝置示出在圖1中。在圖1中，參考標(biāo)號1表示的是液晶顯示裝置。液晶顯示裝置1可以具有液晶顯示元件60、導(dǎo)光板70和光源部160。導(dǎo)光板70和光源部160構(gòu)成為邊緣光照型背照射光組件5。
液晶顯示元件60可以由液晶單元2、偏振光板3和4構(gòu)成。偏振光板3和4分別配置在液晶單元2的上下兩側(cè)處。
在位于液晶顯示元件60下側(cè)的偏振光板4的下面?zhèn)忍?，設(shè)置著導(dǎo)光板70。導(dǎo)光板70可以具有導(dǎo)光板主體10、偏振光分離組件11和偏振光方向變換組件12。
導(dǎo)光板主體10為其上側(cè)面構(gòu)成為光出射端面51的板狀部件，并且配置在偏振光板4的下側(cè)處。在該導(dǎo)光板主體10的光出射端面51上，疊層整體形成著偏振光分離組件11。在本實施形式中，是采用浮雕擴散型全息衍射元件作為這種偏振光分離組件11的，所以這種偏振光分離組件11具有對P偏振光實施透射且對S偏振光實施反射的功能。而且，這種擴散型全息衍射元件可以采用其折射率比導(dǎo)光板主體10更高的材料制作。
光源部160配置在作為導(dǎo)光板主體10的光入射端面的左端面10L側(cè)。光源部160可以具有光源6和反射板7。光源6朝著導(dǎo)光板主體10的左端面10L實施配置，反射板7配置在比光源6更靠近外側(cè)的位置處。而且，由光源部160給出的光束可以由左端面10L入射至導(dǎo)光板主體10內(nèi)。
正如圖2所示，在導(dǎo)光板主體10的底面52處還形成有若干個突條部分23。突條部分23可以由兩個傾斜面24形成，其剖面呈三角形狀。突條部分23的各個傾斜面24與光出射端面51間的交叉角度(銳角)(α)，可以設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)。
突條部分23可以如圖3所示，呈大體沿左端面10L的延長方向延伸的構(gòu)成形式。在本實施形式中，突條部分23呈沿其長度方向不連續(xù)的構(gòu)成形式。換句話說就是，在突條部分23的延伸過程中形成有若干個平坦部分，突條部分23由沿長度方向分離配置著的若干個突條片23a構(gòu)成。各個突條部分23的內(nèi)側(cè)可以朝向光源6側(cè)方向彎曲，呈圓弧形狀。而且，這種突條部分23可以沿由光源6離開的方向上形成有若干個。
正如圖1和圖2所示，在導(dǎo)光板主體10的下面?zhèn)群陀叶嗣?0R側(cè)，配置有能夠至少將S偏振光成分中的一部分變換成P偏振光并實施反射的偏振光方向變換組件12。在本實施形式中，是采用λ/4相位差板13和鏡面反射板14作為偏振光方向變換組件12的。換句話說就是，在導(dǎo)光板主體10的下面?zhèn)群陀叶嗣?0R側(cè)，分別通過λ/4相位差板13配置有鏡面反射板14。
如圖1所示的液晶單元2是通過框形密封材料將形成有定向膜的上下一對透明基板(比如說為玻璃板，塑料板等等)，接合在諸如ITO(銦錫的復(fù)合氧化物)和氧化錫等等的透明電極上，并且在這兩個透明基板之間由框形密封材料圍繞出的區(qū)域內(nèi)，封裝入液晶材料的。定向膜可以采用在先的液晶顯示裝置中所使用的定向膜，比如說除了可以為諸如聚酰亞胺、聚酰胺等等的高分子膜之外，還可以為諸如氧化硅、氧化鋁等等的無機膜，這種高分子膜和無機膜可以通過諸如摩擦等等方式形成為定向膜，還可以通過諸如對碳化硅實施斜向蒸鍍的方式形成這種定向膜。而且，還可以在諸如氧化硅、氧化鋁等等的無機膜上疊層形成絕緣膜，或是疊層形成諸如遮光膜、彩色濾光膜等等。還可以在透明電極與透明基板之間疊層形成用于防止堿溶出的無機膜(比如說諸如氧化硅、氧化鋁等等)，或是疊層形成有遮光膜、彩色濾光膜等等。在本實施形式中，是采用90°偏轉(zhuǎn)的TN型液晶顯示元件作為這種液晶單元2的。
上下一對偏振光板3、4可以按照使彼此的透射軸正交的方式配置，而且這兩個偏振光板3、4的透射軸還可以按照與液晶單元2中的液晶分子定向方向平行的方式配置。
在液晶顯示裝置1中，由光源6給出的光束將如圖2所示，由導(dǎo)光板主體10的左端面10L入射至導(dǎo)光板主體10內(nèi)。在這時，由光源6給出的一部分光束，將由于反射板7的反射而由導(dǎo)光板主體10的左端面10L入射至導(dǎo)光板主體10內(nèi)。這種入射光束為具有S偏振光成分、P偏振光成分的非偏振光。
入射至導(dǎo)光板主體10的入射光中的P偏振光成分，將如圖2所示，到達導(dǎo)光板主體10的底面52處，由位于該底面52的突條部分23處的傾斜面24產(chǎn)生正反射，其中朝向上方向反射并由光出射端面51出射的部分，將原封不動地通過偏振光分離組件11，入射至下側(cè)偏振光板4內(nèi)。在這時，由于形成在導(dǎo)光板主體10的底面52處的突條部分23的傾斜面24，與光出射端面51間的交叉角度(α)被設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)(請參見圖2)，所以可以對由導(dǎo)光板主體10的光出射端面51出射的光束擴散角度(角度范圍)實施良好控制，進而可以使通過這種角度控制后的光束入射至下側(cè)偏振光板4內(nèi)。
由于下側(cè)偏振光板4的透射軸與P偏振光成分的偏振光方向相吻合，所以入射至下側(cè)偏振光板4處的P偏振光，將可以按照不產(chǎn)生任何光損失的方式透射過下側(cè)偏振光板4，入射至液晶單元2內(nèi)并作為照射光束使用。在這時可以對由導(dǎo)光板主體10的光出射端面51出射的光束擴散角度實施良好控制，進而可以相對該液晶顯示裝置的顯示面，使用位于能夠?qū)嵤┯行э@示的角度范圍內(nèi)的光束實施良好的照射。
在另一方面，入射至導(dǎo)光板主體10的入射光中的S偏振光成分，將如圖2所示，到達構(gòu)成導(dǎo)光板主體10的下側(cè)面的光出射端面51處，并由于偏振光分離組件11的存在而產(chǎn)生反射，在由導(dǎo)光板主體10的光出射端面51與底面52間重復(fù)進行反射之后，再由導(dǎo)光板主體10的右端面10R處出射，通過偏振光方向變換組件12的反射再次進入至導(dǎo)光板主體10內(nèi)。在本實施形式中，是采用λ/4相位差板13和鏡面反射板14作為偏振光方向變換組件12的，所以由導(dǎo)光板主體10的右端面10R出射的S偏振光，在通過λ/4相位差板13時將變換為右旋圓偏振光，該右旋圓偏振光將由鏡面反射板14實施反射，并且在實施反射時變換成左旋圓偏振光，該左旋圓偏振光在再次透射過λ/4相位差板13時將變換成P偏振光成分，所以由導(dǎo)光板主體10的右端面10R出射的S偏振光，將由λ/4相位差板13和鏡面反射板14變換成P偏振光后，再次入射至導(dǎo)光板主體10內(nèi)。這種再入射的P偏振光將由位于導(dǎo)光板主體10的底面52處的突條部分23產(chǎn)生向上方向的反射，由光出射端面51出射，并將原封不動地通過偏振光分離組件11，入射至下側(cè)偏振光板4內(nèi)。
而且，入射至導(dǎo)光板主體10的入射光中的S偏振光成分中的一部分，在透射過導(dǎo)光板主體10的底面52之后，將由配置在導(dǎo)光板主體10的下面?zhèn)忍幍钠窆夥较蜃儞Q組件12實施反射，再次入射至前述導(dǎo)光板主體10內(nèi)。在本實施形式中，是采用λ/4相位差板13和鏡面反射板14作為偏振光方向變換組件12的，所以由導(dǎo)光板主體10的下面?zhèn)瘸錾涞腟偏振光，在通過λ/4相位差板13時將變換為右旋圓偏振光，該右旋圓偏振光將由鏡面反射板14實施反射，并且在實施反射時將變換成左旋圓偏振光，該左旋圓偏振光在再次透射過λ/4相位差板13時將變換成P偏振光成分，所以由導(dǎo)光板主體10的下面?zhèn)瘸錾涞腟偏振光，將由λ/4相位差板13和鏡面反射板14變換成P偏振光后，再次入射至導(dǎo)光板主體10內(nèi)。
在這種導(dǎo)光板主體10內(nèi)，由其右端面10R和下側(cè)面再次入射的P偏振光，將通過位于導(dǎo)光板主體10的底面52處的突條部分23實施朝向上方向的反射，由光出射端面51出射，并將原封不動地通過偏振光分離組件11，入射至下側(cè)偏振光板4內(nèi)。采用這種方式，可以不使S偏振光成分成為無效成分，而是可以將其變換為P偏振光成分并作為照射光束實施利用，所以可以顯著提高光束的利用效率。在這時可以如上所述，將形成在導(dǎo)光板主體10的底面52處的突條部分23的傾斜面24，與光出射端面51間的交叉角度(α)設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)，所以可以對由導(dǎo)光板主體10的光出射端面51出射的光束擴散角度(角度范圍)實施良好控制，并且可以使通過這種角度控制后的光束入射至下側(cè)偏振光板4內(nèi)。
而且在本實施形式中，是在導(dǎo)光板主體10的底面52處形成有剖面呈三角形狀的突條部分23的，然而也可以不采用這種突條部分23，而是采用形成有剖面呈三角形狀的溝槽部分21(請參見圖4)，或是采用在導(dǎo)光板主體10的底面52處，同時形成有剖面呈三角形狀的突條部分23和剖面呈三角形狀的溝槽部分21的構(gòu)成形式。
在本發(fā)明中，對于采用突條部分23、溝槽部分21中至少一種的構(gòu)成形式的場合，需要使構(gòu)成這種突條部分23的兩個傾斜面24，以及構(gòu)成這種溝槽部分21的兩個傾斜面22，按照相對光出射端面51沿特定范圍角度傾斜的形式實施配置。換句話說就是，構(gòu)成位于導(dǎo)光板主體10的底面52處的溝槽部分21的傾斜面22和突條部分23用的傾斜面24，與光出射端面51間的交叉角度(銳角)(α)需要被設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)，設(shè)定在39.5～44.5°或45.5～47.5°的范圍之內(nèi)更好些。而且，這種交叉角度(α)表示的是傾斜面24、22的延長面與光出射端面51間的交叉角度(銳角)(請參見圖2和圖4)。
下面參考圖5，對需要將交叉角度α限定在特定角度范圍的原因進行說明。
圖5為表示通過模擬計算方式，對采用如圖1所示構(gòu)成形式的背照射光組件、到達導(dǎo)光板主體的光出射端面51處的光束(反射光束)的相對光強度，與交叉角度(α)間呈種種變化時通過計算機實施計算的結(jié)果用的示意性曲線圖。在這種計算機模擬計算中，是采用光強度角度分布呈正規(guī)曲線分布的光源作為光源6，并且是對由導(dǎo)光板主體10的左端面10L(光入射端面)入射的光束由底面52實施正反射后達到光出射端面51處的光量實施評估的。在這時，是按照將空氣中的光源強度的角度分布半幅度值取為45°的方式實施模擬計算的。
在圖5中，縱軸的“入射角”表示的是到達光出射端面51時的光束方向，與相對光出射端面51的法線方向(垂直方向)間的夾角。而且在圖5中，實線表示的是P偏振光的反射光產(chǎn)生的光強度分布，虛線表示的是S偏振光的反射光產(chǎn)生的光強度分布。
而且，圖5(a)表示的是交叉角度α為48°時的實例，圖5(b)表示的是交叉角度α為47°時的實例，圖5(c)表示的是交叉角度α為46°時的實例，圖5(d)表示的是交叉角度α為44°時的實例，圖5(e)表示的是交叉角度α為40°時的實例，圖5(f)表示的是交叉角度α為39°時的實例。
換句話說就是，當(dāng)交叉角度(α)超過47.5°時，將具有如圖5(a)所示的相對比較小的光強度，即相對該液晶顯示裝置的顯示面，難以使用位于能夠?qū)嵤┯行э@示的角度范圍內(nèi)的光束實施良好的照射(光束的利用效率低)。在另一方面，當(dāng)交叉角度(α)小于39.5°時，將使如圖5(f)所示的、相對光出射端面51的法線方向(垂直方向)呈比較大偏差的出射光增加，即難以對出射光束的擴散角度實施控制。對于交叉角度(α)位于39.5～47.5°的范圍之內(nèi)的場合，可以由圖5(b)、圖5(c)、圖5(d)、圖5(e)清楚看出，能夠效率良好地獲得對光束擴散角度實施良好控制的光束，因此相對液晶顯示裝置的顯示面，能夠使用位于能夠?qū)嵤┯行э@示的角度范圍內(nèi)的光束實施良好的照射。特別是對于將交叉角度(α)設(shè)定在39.5～44.5°或45.5～47.5°的范圍之內(nèi)的場合，能夠效率良好地獲得對光束擴散角度實施非常良好控制的光束，因此相對液晶顯示裝置的顯示面，能夠使用位于能夠?qū)嵤┯行э@示的角度范圍內(nèi)的光束實施非常良好的照射。其中，將交叉角度(α)設(shè)定在40～44°或46～47°的范圍之內(nèi)時更好些。當(dāng)交叉角度(α)位于超過44.5°但小于45.5°的范圍內(nèi)時，雖然光束的擴散角度比較小，但仍然能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
在本發(fā)明中，還可以按照使交叉角度(α)位于39.5～47.5°的范圍之內(nèi)，更好些是位于39.5～44.5°或45.5～47.5°的范圍之內(nèi)，且呈兩種以上不同角度的方式實施設(shè)定。如果更具體的講就是，還可以采用其交叉角度為42°的突條部分與其交叉角度為46.5°的突條部分交替并列配置的構(gòu)成形式，采用其交叉角度為42°的溝槽部分、其交叉角度為43°的溝槽部分和其交叉角度為46°的溝槽部分依次交替并列配置的構(gòu)成形式等等。而且，還可以使一個溝槽部分和突條部分中的一側(cè)傾斜面的交叉角度α，與其另一側(cè)傾斜面的交叉角度α彼此不同。如果采用這種構(gòu)成形式，還將具有能夠降低光出射端面處的出射光束的強度起伏的優(yōu)點。
溝槽部分21的寬度、突條部分23的寬度可以設(shè)定在0.01～5mm(毫米)的范圍之內(nèi)，設(shè)定在0.01～1mm(毫米)的范圍之內(nèi)更好些。當(dāng)其小于0.01mm(毫米)時，在導(dǎo)光板主體10的底面52處將會產(chǎn)生光衍射現(xiàn)象和光干涉現(xiàn)象而使性能惡化，當(dāng)其超過5mm(毫米)時，與交叉角度α的設(shè)定范圍相關(guān)的溝槽部分深度和突條部分高度也必然比較大，進而會增大導(dǎo)光板主體10的厚度，難以實現(xiàn)薄型化。而且，當(dāng)在其寬度超過5mm(毫米)時，還會容易出現(xiàn)諸如摩爾條紋等等的強度起伏。
對于溝槽部分21、突條部分23的平面形狀，本發(fā)明并沒有特殊限制，可以為諸如圓弧形、波浪形等等的曲線形狀，也可以為直線形狀等等。而且，對于如圖3所示的構(gòu)成實例，沿長度方向不連續(xù)延伸的各個突條部分23、23、23、23、23，是按照使各個突條部分23上不連續(xù)形成的突條片23a分別配置在同一圓弧(線)上的方式形成的，然而本發(fā)明并不僅限于這種配置形式，比如說還可以按照使沿其長度方向不連續(xù)延伸的各個突條部分23、23、23、23、23上的突條片23a，分別形成在不同的圓弧(線)上的方式(彼此形成有偏置的方式)形成，換句話說就是，各突條部分23中按照不連續(xù)方式形成的各個突條片23a，還可以按照沿與各突條片23a的長度方向(比如說沿圓弧或直線的方向)交叉的方向上彼此偏置的方式形成。對于其平面形狀呈直線形狀的場合也與此相類似，沿其長度方向不連續(xù)延伸的突條部分23……上的各突條片23a，可以不配置在同一直線上。對于采用溝槽部分21的場合，也可以采用類似的變形構(gòu)成形式。
對于采用點光源(比如說發(fā)光二極管等等)作為光源6的場合，溝槽部分21、突條部分23的平面形狀呈如圖3所示的圓弧形狀比較好。換句話說就是，采用其內(nèi)側(cè)彎曲形成為朝向光源6側(cè)的圓弧形狀比較好。如果采用這種構(gòu)成形式，即使對于采用點光源作為光源6的場合，也可以減少由光出射端面出射光束的強度起伏。
而且，對于采用兩個點光源作為光源6的場合，可以如圖6所示，采用在導(dǎo)光板主體10的底面52中位于由一個點光源6A給出的光束的入射方向前方位置處，配置有由呈包繞著該點光源6A(大體位于中心處)的圓弧形狀的突條部分23……構(gòu)成的第一突條部分組71，而且配置有由呈包繞著另一點光源6B(大體位于中心處)的圓弧形狀的突條部分23……構(gòu)成的第二突條部分組72的構(gòu)成形式。
對于采用三個以上點光源作為光源6的場合，也可以采用類似的構(gòu)成形式。而且不言而喻，對于這些構(gòu)成形式中，均可以采用溝槽部分組取代突條部分組。
當(dāng)在導(dǎo)光板主體10的底面52處形成溝槽部分21或/和突條部分23時，還可以采用使該底面52不剩余有平坦面的構(gòu)成形式(溝槽部分和突條部分呈沿其寬度方向連續(xù)形成的構(gòu)成形式)，然而從減少由光出射端面出射光束的強度起伏的角度上看，采用溝槽部分21或/和突條部分23在導(dǎo)光板主體10的底面52處還剩余有平坦面的構(gòu)成形式更好些。換句話說就是，采用溝槽部分21或/和突條部分23沿其寬度方向不連續(xù)的構(gòu)成形式更好些(請參見圖1、圖2、圖4)。
而且，在導(dǎo)光板主體10的底面處形成的溝槽部分21和突條部分23的密度，也可以按照在面內(nèi)分布不均勻的方式形成。如果舉例來說可以如圖7所示，使溝槽部分21或/和突條部分23的個數(shù)密度，呈離光源6越遠(yuǎn)越高的構(gòu)成形式。對于這種場合，也可以使通過下側(cè)偏振光板4由液晶顯示元件60側(cè)透射出的光束強度分布，按照在偏振光板4的出射面處滿足實用條件的充分均勻的方式，容易地實施調(diào)整。
而且，在導(dǎo)光板主體10的底面處形成的溝槽部分21和突條部分23的形狀，也可以按照在面內(nèi)彼此不同的方式形成。如果舉例來說，可以按照與光源6間的距離相對應(yīng)的方式，使形成在底面上各位置處的各個溝槽部分21或/和突條部分23的形狀，比如說交叉角度α、溝槽部分深度、突條部分高度等等彼此不同。如果舉例來說，可以使溝槽部分21或/和突條部分23的交叉角度α，呈離光源6越遠(yuǎn)越大的構(gòu)成形式。即使對于這種場合，也可以使通過下側(cè)偏振光板4由液晶顯示元件60側(cè)透射出的光束強度分布，按照在偏振光板4的出射面處滿足實用條件的充分均勻的方式，容易地實施調(diào)整。而且，還可以按照使在底面處的溝槽部分21或/和突條部分23的密度，和溝槽部分21或和突條部分23的形狀兩方面均具有變化的方式實施形成。
在上述實施形式中，偏振光方向變換組件12是配置在導(dǎo)光板主體10的下面?zhèn)群陀叶嗣鎮(zhèn)鹊?，然而本發(fā)明并不僅限于這種配置形式，比如說還可以使偏振光方向變換組件12配置在除了作為導(dǎo)光板主體10的光入射端面的左端面10L和光出射端面51的其余四面中的至少一個側(cè)面處。
而且在上述實施形式中，是采用λ/4相位差板13和鏡面反射板14作為偏振光方向變換組件12的，然而本發(fā)明并不僅限于這種構(gòu)成形式，還可以采用擴散反射板作為偏振光方向變換組件12的構(gòu)成形式。換句話說就是，還可以采用在除了作為導(dǎo)光板主體10的光入射端面的左端面10L和光出射端面51之外的其余四面中的至少一個側(cè)面處，配置有擴散反射板的構(gòu)成形式。對于這種場合，由導(dǎo)光板主體10出射的S偏振光將由該擴散反射板12實施反射，形成為包含有S偏振光成分和P偏振光成分的非偏振光。換句話說就是，由導(dǎo)光板主體10出射的一部分S偏振光，將由擴散反射板12變換為P偏振光后，再次入射至導(dǎo)光板主體10內(nèi)。
而且在上述實施形式中，采用的是將光源6配置在導(dǎo)光板主體10的一個端面?zhèn)鹊臉?gòu)成形式，然而本發(fā)明并不僅限于這種構(gòu)成形式，比如說還可以將光源6配置在導(dǎo)光板主體10的四個端面中的任意兩個或三個端面?zhèn)鹊臉?gòu)成形式，或是采用配置在全部四個端面?zhèn)鹊臉?gòu)成形式。對于將光源6配置在導(dǎo)光板主體10的兩個端面?zhèn)鹊膱龊?，采用配置在彼此相對的兩個端面?zhèn)鹊男问礁眯?br> 而且在上述實施形式中，是采用TN型液晶顯示元件作為液晶單元2的，然而本發(fā)明并不僅限于這種構(gòu)成形式，比如說還可以采用諸如超扭曲向列相型(STN)液晶顯示元件，或是按直接利用偏振光成分的其它動作模式運行的液晶顯示元件。而且，也可以采用在STN型液晶顯示元件上疊層形成相位差板和其它液晶單元的、使顏色黑白化的FSTN型液晶顯示元件、DSTN型液晶顯示元件等等。而且，還可以采用將彩色濾波器組合在這種液晶顯示元件上以實現(xiàn)彩色化的彩色STN型液晶顯示元件等等。
在本發(fā)明中，導(dǎo)光板主體10可以按照本實施形式給出的、使光出射端面51與底面52呈平行形狀的構(gòu)成形式(剖面呈矩形形狀)，然而也可以采用光出射端面51與底面52呈非平行形狀配置著的、剖面呈楔形形狀的構(gòu)成形式。而且，本發(fā)明對導(dǎo)光板主體10的構(gòu)成材料并沒有特殊的限制，比如說可以采用丙稀樹脂等等。
而且，本發(fā)明對光源6并沒有特殊的限制，比如說可以采用點光源、線光源等等。而且如果舉例來說，可以采用發(fā)光二極管作為這種點光源。
而且，本發(fā)明對偏振光分離組件11并沒有特殊的限制，比如說可以采用擴散型全息衍射元件、線型格網(wǎng)元件等等。
本發(fā)明對可使用的全息衍射元件并沒有特殊的限制，比如說可以采用諸如丙稀類、聚乙烯咔唑類等等的光聚合物，諸如重鉻酸膠凝體、光抗蝕體、銀鹽等等的各種感光材料。還可以采用李普曼(LIPPMAN)型的體積相位類全息衍射元件，然而從能夠批量生產(chǎn)的角度考慮，采用浮雕型全息衍射元件更好些。換句話說就是，浮雕型全息衍射元件可以通過諸如模塑成型和擠壓成型等方式容易地實施制作，所以能夠提高可生產(chǎn)性。
線型格網(wǎng)元件是一種將金屬線按預(yù)定間隔配置而形成的元件，可以通過諸如對導(dǎo)光板主體10的整個光出射端面實施金屬蒸鍍和腐蝕處理的方式實施制作。而且，在這兒的線型格網(wǎng)元件可以按照美國專利第6122103號公報中公開的方法制作。
如果舉例來說，使用在本發(fā)明中的全息衍射元件11，可以按照フランク·ウイロ—スキ—(Frank Wyrowski)，オロフ·ブリンド—ル(Olof Bryngdahl)共著，“イタラテイブフ—リエトランスフオ—ムアルゴリズムアプライドツ—コンピユ—タ—ホログラフイ—(Iterative Fourier-transform algorithmapplied to computer Holography)”，ジヤ—ナルオブオプテイカムソサイエテイ—オブアメリカ(J.Opt.Soc.Am.A)，第5卷，第7號，美國，美國光學(xué)會(The Optical Society of America)，1988年7月，p.1058-1065中公開的方法制作出圖表。并且可以依據(jù)制作出的圖表數(shù)值數(shù)據(jù)，采用諸如日本特開2001-337584號公報中公開的電子線描畫裝置制作出母板，再使用這種母板批量生產(chǎn)全息衍射元件11。
而且，偏振光分離組件11也可以按照與導(dǎo)光板主體的光出射端面分離的方式設(shè)置。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的導(dǎo)光板主體、導(dǎo)光板、背照射光組件、液晶顯示裝置，并不僅限于上述特定的實施形式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還可以進行多種形式的改動。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光板主體，具有光出射端面和與前述光出射端面相對的底面，其特征在于，在前述底面處形成有剖面呈三角形狀的溝槽部分或/和突條部分，而且構(gòu)成前述溝槽部分或/和突條部分的傾斜面與前述光出射端面之間的交叉角度銳角設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板主體，其特征在于，前述交叉角度設(shè)定為39.5～47.5°的范圍之內(nèi)的兩種以上不同的角度。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板主體，其特征在于，前述溝槽部分或/和突條部分的寬度為0.01～5毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板主體，其特征在于，前述溝槽部分或/和突條部分按照沿其長度方向不連續(xù)的方式形成。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板主體，其特征在于，前述溝槽部分或/和突條部分按照其平面形狀呈圓弧形狀的方式形成。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板主體，其特征在于，其剖面形狀呈矩形形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板主體，其特征在于，其剖面形狀呈楔形形狀。
8.一種導(dǎo)光板，其特征在于，具有如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板主體，以及與前述導(dǎo)光板主體的光出射端面相對的偏振光分離組件。
9.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)光板，其特征在于，前述偏振光分離組件為擴散型全息衍射元件。
10.如權(quán)利要求9所述的導(dǎo)光板，其特征在于，前述擴散型全息衍射元件為浮雕擴散型全息衍射元件。
11.一種如權(quán)利要求9所述的導(dǎo)光板，其特征在于前述擴散型全息衍射元件由折射率比前述導(dǎo)光板主體的折射率大的材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)光板，其特征在于，前述偏振光分離組件為線柵元件
13.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)光板，其特征在，還具有與除了導(dǎo)光板主體的光入射端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面相對配置、將S偏振光成分中的至少一部分變換為P偏振光成分并實施反射的偏振光方向變換組件。
14.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)光板，其特征在于，還具有與位于除了導(dǎo)光板主體的光入射端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面相對配置的λ/4相位差板和鏡面反射板，并且將前述λ/4相位差板配置在前述導(dǎo)光板主體與前述鏡面反射板之間。
15.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)光板，其特征在于，還具有與除了導(dǎo)光板主體的光入射端面和光出射端面之外的剩余面中的至少一個側(cè)面相對配置的擴散反射板。
16.一種背照射光組件，其特征在于，具有如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)光板，以及配置在該導(dǎo)光板的端面?zhèn)鹊墓庠础?br> 17.如權(quán)利要求16所述的背照射光組件，其特征在于，還具有配置在比該光源更位于外側(cè)位置的反射板。
18.如權(quán)利要求16所述的背照射光組件，其特征在于，采用彼此相互分離配置的多個點光源作為前述光源，而且前述溝槽部分或/和突條部分在前述導(dǎo)光板主體的底面處，按照與前述各點光源相對應(yīng)、沿前述點光源的配置方向彼此分離配置的方式形成為多組，構(gòu)成前述各組的溝槽部分或/和突條部分環(huán)繞前述相對應(yīng)的各點光源的形式分別大體呈圓弧形狀配置。
19.一種液晶顯示裝置，其特征在于，用如權(quán)利要求16所述的背照射光組件構(gòu)成。
20.一種液晶顯示裝置，其特征在于，具有液晶單元；配置在該液晶單元的上下兩個側(cè)面處的一對偏振光板；以及配置在前述下側(cè)偏振光板的下表面?zhèn)鹊?、如?quán)利要求16所述的背照射光組件。
21.如權(quán)利要求20所述的液晶顯示裝置，其特征在于，形成在前述導(dǎo)光板底面的溝槽部分或/和突條部分的形狀、形成在前述導(dǎo)光板底面的溝槽部分或/和突條部分的密度、或形成在前述導(dǎo)光板底面的溝槽部分或/和突條部分的形狀和密度，按照位于前述導(dǎo)光板底面處的位置不同而不同的方式構(gòu)成。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的導(dǎo)光板主體(10)，具有光出射端面(51)和與光出射端面(51)相對的底面(52)，在底面(52)處還形成有剖面形狀呈三角形狀的溝槽部分或/和突條部分(24)，而且構(gòu)成溝槽部分或/和突條部分(24)的傾斜面(24)與光出射端面(51)之間的交叉角度銳角α被設(shè)定在39.5～47.5°的范圍之內(nèi)。
文檔編號G02F1/1335GK1769971SQ20051008378
公開日2006年5月10日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者中塚木代春, 善甫康成 申請人:住友化學(xué)株式會社