專(zhuān)利名稱(chēng)：棱鏡薄板、使用該棱鏡薄板的背光源單元和透射式液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有棱鏡結(jié)構(gòu)的棱鏡薄板，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及在稱(chēng)為透射式液晶顯示裝置的顯示裝置中，含有用來(lái)使之有選擇地反射光線(xiàn)的棱鏡結(jié)構(gòu)的棱鏡薄板、含有該棱鏡薄板構(gòu)成的背光源單元和透射式液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置，特別是透射式液晶顯示裝置，適合于在便攜用筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)或電視等中使用，近些年來(lái)人們?nèi)找嬉笠种乒?、延長(zhǎng)電池驅(qū)動(dòng)時(shí)間以及實(shí)現(xiàn)輕重量化、高對(duì)比度化和小型化。上述透射式液晶顯示裝置，通常借助于使用稱(chēng)為小型熒光管的光源的背光源單元從背面照射光線(xiàn)，能夠進(jìn)行與由叫做薄膜晶體管陣列的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的液晶面板的光透過(guò)性的變化相對(duì)應(yīng)的種種顯示。在該情況下，特別是為了抑制功耗、延長(zhǎng)電池的驅(qū)動(dòng)時(shí)間，若僅僅抑制稱(chēng)為小型熒光管的光源的功耗，就會(huì)因顯示部分的亮度降低，顯示變暗而變得難于觀看，此外，對(duì)比度也將降低，使得難于提供良好的顯示特性。
為此，人們要求在抑制功耗的同時(shí)提高亮度的背光源單元，特別是近些年來(lái)作為液晶顯示裝置的背光源單元人們?cè)絹?lái)越多地使用具有定向出射性的類(lèi)型的背光源單元。其理由是因?yàn)榫哂卸ㄏ蛐缘谋彻庠匆蚍瓷涠a(chǎn)生的損耗比以往的散射式的背光源少，可以有效地利用來(lái)自小型熒光管的光線(xiàn)，從而可以在提供良好的顯示特性的同時(shí)抑制功耗。
此外，迄今為止對(duì)于液晶顯示裝置中使用的上述背光源單元，人們提出了采用種種的方式的方案，作為迄今為止所提出的方式，例如可以舉出直下方式、側(cè)光方式等。特別是在近些年來(lái)，隨著透射式液晶顯示裝置的薄型化、輕重量化，側(cè)光方式已成為主流。
在圖26中示出了以往的側(cè)光方式的背光源單元。如圖26所示，以往的背光源單元包含小型熒光管等的光源60、由具備反射器的燈泡保持器構(gòu)成的光源部62、向面內(nèi)導(dǎo)入來(lái)自光源60的光線(xiàn)的導(dǎo)光板64、以及設(shè)置在其下部的反射板66。此外，如圖26所示，在導(dǎo)光板64的上側(cè)配置有用于聚光的棱鏡薄板68和用來(lái)消除亮度不均勻的擴(kuò)散板70等的光學(xué)部件。
從光源60照射的光線(xiàn)被光源部62聚光后，向?qū)Ч獍?4入射。導(dǎo)光板64由透明的丙烯酸系樹(shù)脂等形成，邊反射入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)邊沿著導(dǎo)光板64的內(nèi)部導(dǎo)入，構(gòu)成在導(dǎo)光板整個(gè)面上亮度大致均勻的平面光源。這時(shí)，從導(dǎo)光板取出光線(xiàn)的方式粗分起來(lái)有2種，出射分布也隨取出方式而不同。
從導(dǎo)光板64取出光的方式之一，是在液晶電視或監(jiān)視器等中用得很多的方式，是采用借助于印刷在導(dǎo)光板的底面上的點(diǎn)圖案使光線(xiàn)L散射的辦法將光線(xiàn)取出到導(dǎo)光板64的法線(xiàn)方向正面的方式。用該方式從導(dǎo)光板64取出的光線(xiàn)L的分布具有較好的各向同性。
此外，作為從導(dǎo)光板64取出光的另外的方式，是多用于便攜用筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視、蜂窩電話(huà)等的方式，是楔狀地構(gòu)成導(dǎo)光板64，通過(guò)破壞光線(xiàn)的全反射條件將光取出到導(dǎo)光板的外邊的方法。在該情況下，由于要消除偏向或亮度不均勻，故在導(dǎo)光板的底上印刷或加工上點(diǎn)圖案。在借助于上述方式取出光線(xiàn)的情況下，出射光具有在從導(dǎo)光板64的法線(xiàn)方向向光的行進(jìn)方向一側(cè)傾斜很多的斜向方向上具有強(qiáng)度峰值的、具有定向性的分布。在上述任何一種的取出方法中，從導(dǎo)光板64的底面泄漏出來(lái)的光線(xiàn)，都會(huì)因配置在導(dǎo)光板的背面上的反射板62而向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向。
此外，為了減少光源的亮度不均勻，如圖26所示，在多數(shù)情況下在導(dǎo)光板64的上邊設(shè)置1塊或2塊擴(kuò)散板。此外，為了對(duì)來(lái)自導(dǎo)光板64和擴(kuò)散板70的光線(xiàn)進(jìn)行偏向和聚光從而提高正面亮度，除去擴(kuò)散板之外，還要適宜地配置與需要對(duì)應(yīng)的塊數(shù)的棱鏡薄板。
迄今為止，為了對(duì)透射式液晶顯示裝置的種種的特性進(jìn)行改良，即便是對(duì)于上述棱鏡薄板也一直在加以探討。例如，從具有定向出射性的側(cè)光式背光源單元的導(dǎo)光板面射出的光線(xiàn)，如上所述，通常顯示出對(duì)法線(xiàn)方向來(lái)說(shuō)在與光源的入射方向相反的一側(cè)的斜向方向上具有強(qiáng)度峰值的射出光分布。在通常的情況下，棱鏡薄板或透鏡薄板等的光學(xué)薄板，是為了使來(lái)自該導(dǎo)光板的光偏轉(zhuǎn)方向而使用的。至于這時(shí)的棱鏡的形狀或透鏡結(jié)構(gòu)，迄今為止也進(jìn)行了種種的探討，例如，對(duì)于棱鏡薄板，人們提出了棱鏡部分處于薄板上表面上的圖26所示的那樣的朝上式、和把棱鏡部分設(shè)置在下表面上的在特開(kāi)2000-89009號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的那樣的朝下式的棱鏡薄板。
以下，在本發(fā)明中，把棱鏡部分朝向、上側(cè)就是說(shuō)朝向液晶面板一側(cè)的棱鏡薄板當(dāng)作朝上棱鏡薄板，把棱鏡部分朝向下側(cè)、就是說(shuō)朝向?qū)Ч獍逡粋?cè)的棱鏡薄板當(dāng)作朝下棱鏡薄板進(jìn)行參照。朝上棱鏡薄板和朝下棱鏡薄板各自的光偏向原理和結(jié)構(gòu)不同。
在朝上棱鏡薄板中最為一般的形狀，是棱鏡截面為直角二等邊三角形的形狀。該棱鏡薄板，通常把2塊組合起來(lái)后配置在導(dǎo)光板的上邊，1塊以使棱鏡三角柱平行于光源的方式配置(對(duì)沿平行于熒光管的方向射出的光線(xiàn)進(jìn)行聚光)，另1塊以使三角柱垂直于小型熒光管的方式配置(光的行進(jìn)方向的聚光)，在其間或下側(cè)，通常配置用來(lái)消除亮度不均勻的擴(kuò)散板。
但是，朝上棱鏡薄板，盡管適合于使液晶面板或電視的定向性低的光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)方向，但是，對(duì)于來(lái)自使用楔形導(dǎo)光板的定向性高的背光源單元的光線(xiàn)向法線(xiàn)方向的偏轉(zhuǎn)方向來(lái)說(shuō)卻不能說(shuō)是最合適的。此外，迄今為止，在特開(kāi)平7-230002號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平8-254606號(hào)公報(bào)中，作為朝上棱鏡薄板公開(kāi)了棱鏡截面的形狀為五角形的方式，在特開(kāi)平7-294709號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-3470011號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了將棱鏡側(cè)面作成曲面的朝上棱鏡薄板。上述棱鏡薄板，不論哪一個(gè)的目的都在于通過(guò)使用折射的原理使光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)方向來(lái)提高法線(xiàn)方向的亮度。
另一方面，在特開(kāi)平11-84111號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-89009號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了為提高具有定向出射性的背光源單元的亮度而構(gòu)成的朝下棱鏡薄板。
以往，在特開(kāi)平11-84111號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-89009號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的那種朝下棱鏡薄板，導(dǎo)光板的上邊與棱鏡部分的頂部鄰接接。此外，也有時(shí)候在棱鏡薄板與導(dǎo)光板之間配置擴(kuò)散板。對(duì)于朝下棱鏡薄板，盡管也提出了各種各樣的形狀的棱鏡薄板，但是最為一般的是棱鏡截面為二等邊三角形的方式。此外，特別是在朝下棱鏡薄板中被認(rèn)為是對(duì)于亮度提高有效的結(jié)構(gòu)，是左右非對(duì)稱(chēng)地構(gòu)成棱鏡結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱(chēng)棱鏡薄板。但是，即便是對(duì)于這些以往熟悉的朝下棱鏡薄板，也被指出具有種種的問(wèn)題。
圖27是在朝下棱鏡薄板中最一般的、棱鏡截面具有2等邊三角形結(jié)構(gòu)的棱鏡結(jié)構(gòu)的概略圖。圖27所示的棱鏡薄板的目的在于使從導(dǎo)光板入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)向棱鏡上表面偏轉(zhuǎn)方向以提高正面亮度。在圖27所示的朝下棱鏡薄板中，從棱鏡的第1側(cè)面f入射來(lái)自導(dǎo)光板或擴(kuò)散板的光線(xiàn)L，在第2側(cè)面s處光線(xiàn)L被反射后向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向。這時(shí)在通常的情況下，要把棱鏡的頂角設(shè)計(jì)為使得對(duì)于在以規(guī)定的角度分布入射的入射光線(xiàn)的強(qiáng)度峰值處的入射角的光線(xiàn)來(lái)說(shuō)法線(xiàn)方向的亮度最高。但是，由于因第2側(cè)面s是平面，而使得強(qiáng)度峰值處的角度以外的光線(xiàn)不可能高效率地向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向，故由聚光得到的亮度提高是不充分的。
此外，圖28示出了為了提高亮度而提出來(lái)的在特開(kāi)平10-254371號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的非對(duì)稱(chēng)棱鏡薄板。圖28所示的非對(duì)稱(chēng)棱鏡薄板的棱鏡部分的截面，被作成為第1側(cè)面f和第2側(cè)面s相對(duì)于薄板面的法線(xiàn)方向的角度不同的不等邊三角形。棱鏡的各個(gè)側(cè)面f、s，被傾斜為使得從導(dǎo)光板射出的規(guī)定的角度的光線(xiàn)借助于在棱鏡的第2側(cè)面s處的反射大致向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向。除此之外，還設(shè)計(jì)為使得在第2側(cè)面s和第1側(cè)面f可進(jìn)行2次的內(nèi)部反射，使副次性的光線(xiàn)向正面偏轉(zhuǎn)方向。為此，在特開(kāi)平10-254371號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的朝下棱鏡薄板，由于不僅產(chǎn)生向法線(xiàn)方向的主光線(xiàn)，還產(chǎn)生副光線(xiàn)，還包括所產(chǎn)生的副光線(xiàn)對(duì)反射的參與，故具有亮度提高的效果。
但是，在特開(kāi)平1-254371號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的非對(duì)稱(chēng)棱鏡薄板，(1)由于側(cè)面的截面形狀僅是直線(xiàn)，故向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向的光只限于具有特定的2個(gè)角度的光線(xiàn)，向該角度以外的方向出射的光線(xiàn)不能向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向，(2)來(lái)自具有定向出射性的背光源的導(dǎo)光板的光線(xiàn)的峰值角度，雖然一般地說(shuō)是在60度到80度之間，但是，如果朝下非對(duì)稱(chēng)地設(shè)計(jì)棱鏡使得具有這樣的分布的光線(xiàn)向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向，則棱鏡頂角的角度就會(huì)變成為50度或以下，由于頂點(diǎn)尖銳故制造性不好，為此，具有成品率低不適合于量產(chǎn)的缺點(diǎn)。
如上所述，近些年來(lái)，在具有開(kāi)始使用定向性高的背光源單元的傾向的潮流中，迄今為止最為一般地使用著的朝上棱鏡薄板，卻存在著在具有定向性的光的偏轉(zhuǎn)方向、聚光方面因反射等產(chǎn)生的損耗大，不是最佳這樣的一些缺點(diǎn)。
此外，就朝下棱鏡薄板來(lái)說(shuō)，也期待著進(jìn)一步提高反射·聚光的效率，制造容易，而且進(jìn)一步提高光線(xiàn)的定向性。
除此之外，還要求壓低小型熒光管的功耗，在小型化、輕重量化的條件下可提供高亮度、高對(duì)比度的顯示的背光源單元。
再有，還要求小型化、輕重量化而且可以提高電池驅(qū)動(dòng)時(shí)間的透射式液晶顯示裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述以往技術(shù)的缺點(diǎn)而完成的，目的在于提供反射效率高、制造容易、還具有提高光線(xiàn)的定向性的功能的棱鏡薄板。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供可使高亮度、高對(duì)比度、低功耗、電池驅(qū)動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)時(shí)間化、小型化成為可能的背光源單元和透射式液晶顯示裝置。
本發(fā)明是得益于發(fā)現(xiàn)通過(guò)作為棱鏡結(jié)構(gòu)采用朝下的結(jié)構(gòu)，同時(shí)，采用使用來(lái)自高次面的全反射的棱鏡薄板，就能夠?qū)忡R薄板賦予高的反射·偏轉(zhuǎn)方向效率，而且棱鏡薄板的制造也容易且可降低成本而完成的。
就是說(shuō)，若采用本發(fā)明，則可以提供通過(guò)使以規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布入射的光線(xiàn)反射來(lái)變換光線(xiàn)的行進(jìn)方向的棱鏡薄板，其中，從薄板基部延伸到頂部而且用來(lái)使上述光線(xiàn)進(jìn)行全反射的反射面，由至少含有曲率小的面、和與上述曲率小的面不同的面的高次面構(gòu)成。
在本發(fā)明的棱鏡薄板中，上述高次面由多個(gè)平面連接而構(gòu)成。此外，在本發(fā)明的棱鏡薄板中，上述高次面由作為上述曲率小的面的至少1個(gè)平面、和連接到該平面上的曲面構(gòu)成。在本發(fā)明的上述棱鏡薄板中，多個(gè)上述反射面彼此靠近，彼此鄰接的上述反射面，借助于從上述薄板基部向鄰接的反射面的頂部延伸的連接平面進(jìn)行連接。本發(fā)明的棱鏡薄板的上述曲率小的面延伸到沿著從上述反射面朝向上述薄板基部的方向的規(guī)定的位置為止。本發(fā)明的上述連接平面，使以上述規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)向上述反射面透過(guò)(透射)。優(yōu)選地，本發(fā)明的上述棱鏡薄板的透過(guò)率在90％或以上，而且，來(lái)自上述棱鏡薄板的出射光的角度分布的半值寬度在15度或以下。
此外，在本發(fā)明中，提供一種背光源單元，可在含有液晶面板的透射式液晶顯示裝置中使用，包括用來(lái)提供向上述液晶面板照射的光線(xiàn)的光源，用來(lái)使上述光線(xiàn)的行進(jìn)方向變向上述液晶面板的導(dǎo)光板，以及與上述導(dǎo)光板鄰接配置的棱鏡薄板；其中，上述棱鏡薄板包括用來(lái)使以規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布從上述導(dǎo)光板入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)全反射的反射面，上述反射面由至少包括曲率小的面和與上述曲率小的面不同的面的高次面構(gòu)成。
本發(fā)明的背光源單元中的上述高次面，由多個(gè)平面連接而構(gòu)成。在本發(fā)明的背光源單元中，上述高次面由作為上述曲率小的面的至少1個(gè)平面、和連接到該平面上的曲面構(gòu)成。在本發(fā)明中使用的上述棱鏡薄板上，彼此靠近地形成多個(gè)上述反射面，彼此鄰接的上述反射面，借助于從薄板基部延伸到鄰接的反射面的頂部的連接平面進(jìn)行連接。上述曲率小的面，優(yōu)選地，是沿著從上述反射面的頂部朝向上述薄板基部的方向一直延伸到規(guī)定的位置為止。本發(fā)明的上述連接平面，使以上述規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)向上述反射面透過(guò)。在本發(fā)明的上述棱鏡薄板上構(gòu)成的反射面的預(yù)部，被配置為與導(dǎo)光板鄰接。
此外，若根據(jù)本發(fā)明，則可以提供一種包括背光源單元和液晶面板的透射式液晶顯示裝置，上述背光源單元，包括用來(lái)提供向上述液晶面板照射的光線(xiàn)的光源，用來(lái)使上述光線(xiàn)的行進(jìn)方向變向上述液晶面板的導(dǎo)光板，以及與上述導(dǎo)光板鄰接配置的棱鏡薄板；其中，上述棱鏡薄板包括用來(lái)使以規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布從上述導(dǎo)光板入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)全反射的反射面，上述反射面由至少包括曲率小的面和與上述曲率小的面不同的面的高次面構(gòu)成。
本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置中的上述高次面，由多個(gè)平面連接而構(gòu)成。在本發(fā)明的上述高次面由作為上述曲率小的面的至少1個(gè)平面、和連接到該平面上的曲面構(gòu)成。在本發(fā)明中的上述棱鏡薄板上，彼此靠近地形成多個(gè)上述反射面，彼此鄰接的上述反射面，借助于從薄板基部延伸到鄰接的反射面的頂部的連接平面進(jìn)行連接。本發(fā)明的上述曲率小的面，沿著從上述反射面的頂部朝向上述薄板基部方向延伸到規(guī)定的位置。在本發(fā)明中，上述連接平面，使以上述規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)向上述反射面透過(guò)，在上述棱鏡薄板上構(gòu)成的反射面的頂部，與上述導(dǎo)光板側(cè)鄰接。此外，在本發(fā)明中還可以在上述背光源單元與上述液晶面板之間配置透鏡部件。
圖1是示出了本發(fā)明的棱鏡薄板的一部分的立體圖。
圖2更為詳細(xì)地示出了在本發(fā)明的棱鏡薄板上形成的棱鏡結(jié)構(gòu)。
圖3是沿著圖1和圖2所示的棱鏡結(jié)構(gòu)的間距方向的剖面圖。
圖4是使用在圖1到圖3中說(shuō)明的棱鏡薄板的本發(fā)明的背光源單元的立體圖。
圖5是圖4所示的本發(fā)明的背光源單元的概略剖面圖。
圖6是使用圖4和圖5所示的背光源單元構(gòu)成的透射式液晶顯示裝置的剖面圖。
圖7是本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置的詳細(xì)的分解立體圖。
圖8示出了來(lái)自導(dǎo)光板的典型的出射光分布的特性。
圖9示出了在定向性高的導(dǎo)光板中，由棱鏡結(jié)構(gòu)的方向產(chǎn)生的光線(xiàn)的偏轉(zhuǎn)方向。
圖10是示出了為使77度的光朝向正面所需要的折射率與頂角的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖11是示出了在圖9(b)中所示的朝下棱鏡結(jié)構(gòu)的折射率與頂角之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖12是示出了在本發(fā)明中使用的各個(gè)參數(shù)的關(guān)系的圖。
圖13是示出了使用代表性的丙烯酸系樹(shù)脂的折射率1.521來(lái)估算朝下棱鏡薄板的透過(guò)率的結(jié)果的圖。
圖14是示出了使用代表性的丙烯酸系樹(shù)脂的折射率1.521來(lái)估算朝下棱鏡薄板的透過(guò)率的結(jié)果的圖。
圖15是對(duì)于用三角形構(gòu)成棱鏡結(jié)構(gòu)的情況示出了光線(xiàn)的舉動(dòng)的圖。
圖16是示出了在本發(fā)明中使用的參數(shù)的圖。
圖17是示出了棱鏡結(jié)構(gòu)的各個(gè)側(cè)面f、s上邊的點(diǎn)A、點(diǎn)B和各個(gè)角度的關(guān)系的圖。
圖18是示出了用本發(fā)明計(jì)算出來(lái)的Bcx與α之間的關(guān)系的圖。
圖19是示出了用本發(fā)明計(jì)算出來(lái)的Bcy與α之間的關(guān)系的圖。
圖20是示出了借助于本發(fā)明仿真α為17度的情況下的θ-β的關(guān)系的結(jié)果的圖。
圖21是示出了本發(fā)明的具體的曲線(xiàn)部分的設(shè)計(jì)的步驟的圖。
圖22是對(duì)于頂角為55度的棱鏡結(jié)構(gòu)時(shí)具有圖8所示的出射光特性的光源的曲線(xiàn)部分，示出了理想曲線(xiàn)與基于圓弧近似的近似曲線(xiàn)之間的殘差的圖。
圖23是設(shè)橫軸為棱鏡結(jié)構(gòu)的頂角，設(shè)縱軸為在各個(gè)視角下的光強(qiáng)度(W)仿真其透過(guò)光強(qiáng)度的圖。
圖24是示出了在圖23所示的條件下的出射分布與以往的棱鏡薄板進(jìn)行比較的結(jié)果的圖。
圖25是示出了借助于本發(fā)明把間距設(shè)為50微米(μm)而形成的棱鏡結(jié)構(gòu)的圖。
圖26是示出了以往的側(cè)光方式的背光源單元的圖。
圖27是示出了在以往的朝下棱鏡薄板中最為一般的棱鏡截面為二等邊三角形的結(jié)構(gòu)的圖。
圖28是示出了以亮度提高為目的的以往的非對(duì)稱(chēng)棱鏡薄板的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖所示的特定的實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不限定于附圖所示的實(shí)施方式。
部分1棱鏡薄板的構(gòu)成圖1是示出了本發(fā)明的棱鏡薄板10的一部分的立體圖。本發(fā)明的棱鏡薄板10包括薄板基部12、和與薄板基部一體地形成的棱鏡結(jié)構(gòu)14。棱鏡結(jié)構(gòu)14，在棱鏡薄板10的整個(gè)面上延伸，并且以規(guī)定的間距p連續(xù)地配置。
液晶顯示裝置用的棱鏡結(jié)構(gòu)的間距p(就是說(shuō)，各個(gè)棱鏡的大小)，優(yōu)選地，為了在目視畫(huà)面時(shí)不顯眼，同時(shí)為了防止與像素那樣的具有規(guī)則性的重復(fù)圖案之間的相干，作成為與像素完全相同的大小且與像素位置對(duì)齊配置，或者與像素比較以充分細(xì)的間距制作棱鏡。實(shí)際上，由于使像素與棱鏡之間的位置精密地對(duì)齊配置這種做法伴隨有技術(shù)上的困難，故大多數(shù)的情況下都是以比像素更細(xì)的間距p制作棱鏡結(jié)構(gòu)。
但是，由于近些年來(lái)液晶顯示裝置的高精細(xì)化的進(jìn)步，如果制作得太細(xì)，則歸因于光源的可相干性(相干長(zhǎng)度)有時(shí)候會(huì)產(chǎn)生相干色。一般地說(shuō)，設(shè)定在數(shù)10微米左右，具體地說(shuō)，大多都設(shè)定在30微米左右～0.5mm的范圍內(nèi)，在本發(fā)明特定的實(shí)施方式中，可以把棱鏡結(jié)構(gòu)的間距p作成為50微米～60微米左右。此外，在本發(fā)明中，為了避免相干也可以對(duì)棱鏡結(jié)構(gòu)的間距p賦予波動(dòng)。
如圖1所示，棱鏡結(jié)構(gòu)14是通過(guò)使薄板基部12、連接平面16和高次面18構(gòu)成大致呈三角柱形狀的辦法形成的。連接平面16把薄板基部12和高次面18的頂部18a連接起來(lái)，高次面18從頂部18a向薄板基部12延伸，一直延伸到鄰接的連接平面16b的終端位置20為止。向連接平面16入射規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布的光線(xiàn)L，入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)L在行進(jìn)到高次面18后，借助于高次面18向薄板基部12一側(cè)反射。
圖2是為了更為詳細(xì)地示出在本發(fā)明的棱鏡薄板10上形成的棱鏡結(jié)構(gòu)，僅僅示出了連續(xù)的棱鏡結(jié)構(gòu)中的一個(gè)棱鏡結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示，本發(fā)明的棱鏡薄板10由光透過(guò)性的材料形成，用棱鏡結(jié)構(gòu)的高次面18的內(nèi)側(cè)面反射入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)L。高次面18，由從頂部18a只延伸規(guī)定的長(zhǎng)度的、在本發(fā)明中起著曲率小的面的作用的平面22，和與該平面22的終端部分22a連接、從終端部分22a開(kāi)始的曲面24構(gòu)成。入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)L，借助于平面22或曲面24向薄板基部12反射，通過(guò)薄板基部12后，向未畫(huà)出來(lái)的擴(kuò)散薄板和液晶面板照射。作為在上述本發(fā)明中可以使用的曲率小的面，在特定的實(shí)施方式中雖然可以舉出平面22，但是在本發(fā)明中并不限定于平面22，只要是曲率比連接到平面22上的曲面24小、而且具有能夠有效地反射以規(guī)定的強(qiáng)度峰值、以15°或以下左右的小入射角度幅度入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)那樣的曲率的面，則也可以作成為任何幾何學(xué)上的面、非球面和復(fù)合面。在本發(fā)明中，作為上述曲率小的面，從制造上、設(shè)計(jì)上的觀點(diǎn)考慮，由于可以把平面作為合適的實(shí)施方式使用，故以下在本發(fā)明中，為了便于說(shuō)明起見(jiàn)，以平面22作為曲率小的面來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
圖3是沿著圖1和圖2所示的棱鏡結(jié)構(gòu)的間距方向的剖面圖。圖3(a)示出了在本發(fā)明中使用的棱鏡結(jié)構(gòu)中所含有的高次面18的實(shí)施方式1，圖3(b)示出了在棱鏡結(jié)構(gòu)中含有的高次面18的實(shí)施方式2，圖3(c)則示出了在棱鏡結(jié)構(gòu)中含有的高次面18的實(shí)施方式3。圖3(a)的實(shí)施方式是在本發(fā)明中最為理想的、用平面22和連接到平面22上的曲面24形成高次面的實(shí)施方式，圖3(b)和圖3(c)是從制造上的觀點(diǎn)等考慮用微小的平面近似地形成高次面的實(shí)施方式。
如圖3(a)所示，在本發(fā)明中使用的棱鏡結(jié)構(gòu)中含有的高次面18，由從頂部18a只延伸規(guī)定的長(zhǎng)度的平面22和連接到該平面22上的曲面24形成。從頂部18a到平面22的終端部分22a為止的沿著間距方向的位置，一直延伸到入射的光線(xiàn)的角度分布中的強(qiáng)度峰值的光線(xiàn)因被其緊挨著的前邊的棱鏡結(jié)構(gòu)阻止而未達(dá)到的臨界位置。此外，平面22被形成為這樣的角度使入射的光線(xiàn)的角度分布中的強(qiáng)度峰值的光線(xiàn)以最高的效率向法線(xiàn)方向反射。如圖3(a)所示，結(jié)果變成為入射角度比強(qiáng)度峰值的光線(xiàn)還大的光線(xiàn)L1，向比終端部分22a更靠近薄板基部12的一側(cè)入射，并在曲面24處被反射。在圖3(a)中所示的d，是棱鏡結(jié)構(gòu)的頂部的x坐標(biāo)與終端部分22a的x坐標(biāo)之差。
這時(shí)，若考慮使平面22一直延伸到薄板基部12一側(cè)的情況，則由于平面22已最佳化為使得以強(qiáng)度峰值的角度入射的光線(xiàn)垂直地向薄板基部12一側(cè)反射，故如果使平面22一直到薄板基部12為止完全照原狀延長(zhǎng)，結(jié)果就變成為不可能使向比終端部分22a更靠近薄板基部12一側(cè)入射的光線(xiàn)高效率地垂直地向薄板基部12一側(cè)反射。為此，在本發(fā)明的最合適的實(shí)施方式中，作為使得在比終端部分22a更靠近薄板基部12一側(cè)的入射光線(xiàn)的反射角度連續(xù)地變大的曲面24，構(gòu)成比終端部分22a更往上側(cè)的部分。
此外，在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，如圖3(a)所示，雖然也可以把曲面24構(gòu)成為曲率連續(xù)地變化的曲面，但是，從制造性、成本的觀點(diǎn)考慮，也可以由與曲面24近似的圓弧或多個(gè)平面構(gòu)成。圖3(b)示出了用多個(gè)平面構(gòu)成高次面18的實(shí)施方式2。在圖3(b)所示的實(shí)施方式中，平面22與在圖3(a)中說(shuō)明的那樣同樣地構(gòu)成。此外，在圖3(b)所示的實(shí)施方式中，連接到平面22上的曲面24，已用多個(gè)長(zhǎng)度更短的微小平面24a置換，并與入射光線(xiàn)L的角度相對(duì)應(yīng)地構(gòu)成β＞γ的角度。
在本發(fā)明中，在用微小的平面近似曲面24的情況下，近似曲面24的微小平面的個(gè)數(shù)，根據(jù)需要用多少個(gè)都可以。但是，微小平面的個(gè)數(shù)，由于盡可能多的一方可以良好地近似曲面24，故是理想的。圖3(c)示出的是用2個(gè)微小平面24a、24b近似上述曲面24的實(shí)施方式。在該情況下，也與入射光線(xiàn)L1的角度變大相對(duì)應(yīng)地構(gòu)成微小平面使得分別能夠得到β＞γ1＞γ2的角度。在本發(fā)明中，更一般地說(shuō)用m個(gè)的微小平面近似曲面24的情況下則可以決定各個(gè)角度使得滿(mǎn)足β＞γ1＞γ2＞…γm-1＞γm的關(guān)系。
此外，在圖3所示的棱鏡結(jié)構(gòu)中，α可以作成為0～50度，更為理想的是作成為25～40度，棱鏡的頂角δ可以為39～90度，理想的是50～80度，更為理想的是62～77度。
部分2本發(fā)明的背光源單元和透射式液晶顯示裝置圖4是使用在圖1到圖3中說(shuō)明的棱鏡薄板10的本發(fā)明的背光源單元26的立體圖。圖4所示的背光源單元26包括為了使來(lái)自光源28的光線(xiàn)向未畫(huà)出來(lái)的液晶面板照射而用來(lái)進(jìn)行引導(dǎo)的導(dǎo)光板30，用來(lái)使光線(xiàn)高效率地向液晶面板反射的反射薄板32，與導(dǎo)光板30鄰接地設(shè)置的本發(fā)明的棱鏡薄板10，以及與該棱鏡薄板10鄰接地設(shè)置在液晶面板一側(cè)的擴(kuò)散板34。
擴(kuò)散板34不是非要配置到圖4所示的位置上不可，考慮到光學(xué)特性可以適宜使用別的構(gòu)成。此外，圖4所示的背光源單元26的光源28，由叫做小型熒光管的熒光管構(gòu)成，并把采用收容到構(gòu)成反射器的收容部分36內(nèi)的辦法變成為一體的背光源單元26構(gòu)成為使得可以效率良好地向?qū)Ч獍?0導(dǎo)入光線(xiàn)。另外，在本發(fā)明中除去小型熒光管之外，只要是可以提供適宜的光譜特性的小型光源，都可以使用。來(lái)自光源的光線(xiàn)在從導(dǎo)光板30射出后，向用圖4的箭頭線(xiàn)A所示的方向和導(dǎo)光板30的法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向，并向液晶面板照射，圖5示出了圖4所示的本發(fā)明的背光源單元26的概略剖面。在圖5所示的剖面圖中，特別示出了棱鏡薄板10與從導(dǎo)光板30照射的光線(xiàn)之間的關(guān)系。如圖5所示，被導(dǎo)入到導(dǎo)光板30的光線(xiàn)，邊在導(dǎo)光板30的內(nèi)部反射，邊被賦予角度定向性，同時(shí)向棱鏡薄板10照射。在本專(zhuān)利的背光源單元26中，棱鏡薄板10進(jìn)一步提高入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)的定向性，實(shí)現(xiàn)了向?qū)Ч獍?0的法線(xiàn)方向的高亮度化。
在本發(fā)明中，所謂向棱鏡薄板10的入射角度，指的是從導(dǎo)光板30的上側(cè)面30a開(kāi)始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)得出的角度。如圖5所示，從導(dǎo)光板30向棱鏡薄板10入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)，被在棱鏡薄板10上形成的棱鏡結(jié)構(gòu)的高次面18反射，在通過(guò)擴(kuò)散板34后朝向未畫(huà)出來(lái)的液晶面板。在圖5中，從導(dǎo)光板30向棱鏡薄板10入射的光線(xiàn)，例示性地示出的是在從導(dǎo)光板30射出的光線(xiàn)中與強(qiáng)度峰值對(duì)應(yīng)的角度的光線(xiàn)，示出的是在圖3中說(shuō)明的高次面18的終端部分22a處光線(xiàn)L被反射，方向向液晶面板變化的光線(xiàn)。
此外，高次面18的薄板基部12一側(cè)，如在圖1到3中說(shuō)明的那樣，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，用曲面構(gòu)成。如上所述，在本發(fā)明中通過(guò)采用高次面18，即便是在以比圖5所示的光線(xiàn)更大的入射角入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)超過(guò)終端部分22a向薄板基部12一側(cè)入射并被反射的情況下，也可以使來(lái)自導(dǎo)光板30的光線(xiàn)高效率地朝向?qū)Ч獍?0的法線(xiàn)方向?qū)χ壕姘宸瓷洹?br>
圖6是示出了使用圖4和圖5所示的背光源單元26構(gòu)成的透射式液晶顯示裝置38的概略的剖面圖。本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置38包括背光源單元26；與背光源單元26鄰接地配置的液晶面板40；用來(lái)對(duì)照射到液晶面板40上的光線(xiàn)進(jìn)行聚光或擴(kuò)大的透鏡要素40a；與液晶面板40鄰接、把液晶面板40夾在中間地配置的成對(duì)的偏振板42a、42b；用來(lái)使通過(guò)液晶面板40進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)擴(kuò)散的擴(kuò)散板44。圖4所示的透鏡要素40a在本發(fā)明中也可以作為在透鏡薄板等上形成的凸透鏡或雙凸透鏡構(gòu)成。另外，在圖6所示的實(shí)施方式中，示出的是擴(kuò)散板的構(gòu)成與圖5所示的實(shí)施方式不同的實(shí)施方式。
圖6所示的本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置38中使用的透鏡要素40a，示出的是在液晶面板40與背光源單元26之間的每一個(gè)像素形成的凸透鏡。此外，在本發(fā)明中，在對(duì)應(yīng)的位置上也可以配置雙凸透鏡。在本發(fā)明的圖6所示的透射式液晶顯示裝置38中，通過(guò)并用(兼用)上述透鏡要素40a，就可以提高透射式液晶顯示裝置38的有效開(kāi)口率。此外，在本發(fā)明中，并不是非要使用上述透鏡要素40a不可，對(duì)于像以往那樣不使用透鏡要素40a的透射式液晶顯示裝置來(lái)說(shuō)，也可以得到同樣的亮度提高、電池驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間化、高對(duì)比度化的效果。
圖6所示的本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置38，由于使用含有本發(fā)明的棱鏡薄板10的背光源單元26構(gòu)成，故可以以高的效率而且以高的定向性向液晶面板40照射來(lái)自光源28的光線(xiàn)。為此，本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置38，即便是在使用低功耗的光源的情況下，也可以進(jìn)行既是高亮度又具有高對(duì)比度的液晶顯示。
圖7是示出了本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置38的詳細(xì)的構(gòu)成的分解立體圖。圖7所示的本發(fā)明的實(shí)施方式的透射式液晶顯示裝置38包括定義用來(lái)定義透射式液晶顯示裝置38的有效畫(huà)面的顯示用窗口46的上部框架48；本發(fā)明的背光源單元26；以及配置在上部框架48與背光源單元26之間的液晶面板40等的要素。
如圖7所示，背光源單元26被配置在下側(cè)殼體50上，通過(guò)與上部框架48成為一體進(jìn)行保持，構(gòu)成本發(fā)明的透射式液晶顯示裝置38。上述背光源單元26，由于使用本發(fā)明的棱鏡薄板10，故效率良好地向液晶面板40照射來(lái)自光28的光線(xiàn)，提供高亮度而且高對(duì)比度的液晶顯示就成為可能。此外，由于使用本發(fā)明的棱鏡薄板10，故可以提供降低為了得到與以往同等程度的液晶顯示而加到光源上的電力，或者可以使用功耗小的光源，使節(jié)能而且小型緊湊設(shè)計(jì)成為可能的透射式液晶顯示裝置。
以下，詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的棱鏡薄板10中的高次面18的設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。
部分3在本發(fā)明的棱鏡薄板中采用的高次面的設(shè)計(jì)圖8示出了來(lái)自在典型的透射式液晶顯示裝置中使用的具有定向性的導(dǎo)光板的出射光分布的特性。在本發(fā)明中使用的導(dǎo)光板的出射光特性，雖然原則上說(shuō)可以用于任何導(dǎo)光板，但是，特別是對(duì)于圖8所示的高定向性的導(dǎo)光板可以效果良好地應(yīng)用。此外，對(duì)于出射光特性來(lái)說(shuō)，峰值角度并不限定于77度，只要在考慮到制造性等可以應(yīng)對(duì)，在任何峰值角度的導(dǎo)光板中都可以使用。
如圖8所示，從在本發(fā)明的特定的實(shí)施方式中使用的導(dǎo)光板射出的出射光，在77度上具有強(qiáng)度峰值，出射光的半值寬度為約20度左右。另外，在圖8及以下說(shuō)明的導(dǎo)光板的出射光的角度，是采用把導(dǎo)光板的法線(xiàn)方向定為0度、把朝向光源一側(cè)的方向定為-90度、按順時(shí)針計(jì)算的方法定義的。
如圖8所示，來(lái)自導(dǎo)光板的出射光的特征在于以規(guī)定的角度范圍射出，出射光的強(qiáng)度峰值相對(duì)于導(dǎo)光板的法線(xiàn)方向，就是說(shuō)，相對(duì)于朝向液晶面板的方向傾斜很大地射出。此外，如圖8所示，出射光的角度半值寬度窄、定向性高。為了使來(lái)自上述導(dǎo)光板的光效率良好地朝向液晶面板偏轉(zhuǎn)方向，使之對(duì)液晶面板的亮度作出貢獻(xiàn)，就如以下要說(shuō)明的那樣，優(yōu)選地，使棱鏡薄板的棱鏡結(jié)構(gòu)朝向?qū)Ч獍逡粋?cè)。
就是說(shuō)，一般地說(shuō)用于制作棱鏡的樹(shù)脂，是丙烯酸系的透明樹(shù)脂，其折射率是1.49～1.56左右的范圍。圖9示出了在定向性高的導(dǎo)光板中，由棱鏡結(jié)構(gòu)的方向得到的光線(xiàn)的偏轉(zhuǎn)方向。在本發(fā)明中，把來(lái)自導(dǎo)光板的出射角定義為θ，把來(lái)自棱鏡的出射角定義為φ。與這些角度的定義對(duì)應(yīng)的棱鏡結(jié)構(gòu)的配置示于圖9。在圖9中，在圖9(a)示出的是把棱鏡結(jié)構(gòu)作成為朝上的情況下的光線(xiàn)的舉動(dòng)，圖9(b)示出的是把棱鏡結(jié)構(gòu)作成為朝下的情況下的光線(xiàn)的舉動(dòng)。
如圖9(a)所示，在棱鏡結(jié)構(gòu)朝上的情況下，若把棱鏡結(jié)構(gòu)設(shè)置為棱鏡的頂角為δ的二等邊三角形、并使二等邊三角形的頂點(diǎn)朝上配置，則底角將變成為(π-δ)/2。在該情況下的各個(gè)角度的關(guān)系可用下式給出sinθ1=1nsinθ]]>θ2=π-δ2-θ1]]>sinθ3＝nsinθ2φ=π-δ2-θ3]]>
(在上式中，各個(gè)參數(shù)都是圖9(a)所示的角度)。圖10示出了在使用上述公式的情況下為使77度的光朝向正面所需要的折射率與頂角的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。如圖10所示，在上述丙烯酸系樹(shù)脂的折射率的范圍內(nèi)，結(jié)果變成為朝上的棱鏡結(jié)構(gòu)的頂角δ被限制在約20度～30度的范圍內(nèi)，頂部的角度則變得非常地陡峭。
采用圖9(a)的配置的棱鏡薄板，其模具的制作非常困難，同時(shí)，在使用光聚合物法，所謂的2P法或噴鑄法或者壓鑄法成型后，在從模具中剝離時(shí)會(huì)產(chǎn)生頂部的剝離不良等，制造非常困難，結(jié)果就變成為會(huì)產(chǎn)生制造成品率低等的缺點(diǎn)。這意味著在把棱鏡結(jié)構(gòu)的頂部作成為朝上以提供具有良好的制造性的棱鏡結(jié)構(gòu)的情況下，使具有定向性的光線(xiàn)效率良好地朝向作為朝向液晶面板的方向的紙面上側(cè)的方向這一點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)問(wèn)題上是不可能的。上述狀況，在非對(duì)稱(chēng)而不是圖9(a)所示的對(duì)稱(chēng)的三角形的情況下，也是同樣的。
另一方面，若對(duì)于把棱鏡結(jié)構(gòu)作成為朝下的頂角為δ的二等邊三角形的情況進(jìn)行同樣的考察，則圖9(b)所示的各個(gè)角度的關(guān)系，就可用下述公式給出θ1=θ-π2+δ2]]>sinθ2=1nsinθ1]]>θ3=32δ-θ2-π2]]>sinφ＝nsinθ3圖11示出了圖9(b)所示的朝下的棱鏡結(jié)構(gòu)中的折射率與頂角的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。如圖11的曲線(xiàn)圖所示，在把棱鏡結(jié)構(gòu)作成為朝下，并在棱鏡的側(cè)面r處反射偏轉(zhuǎn)方向的情況下，則可以使棱鏡結(jié)構(gòu)的頂角δ增大到約60度～70度。為此，表明在使用給出定向性高的出射光的導(dǎo)光板的情況下，把棱鏡結(jié)構(gòu)構(gòu)成為朝下，同時(shí)用棱鏡側(cè)面r進(jìn)行反射是有效的。
此外，即便是參看圖9對(duì)透過(guò)率進(jìn)行考察，在把棱鏡結(jié)構(gòu)作成為朝上的情況下，也需要2次的折射，作為全體的透過(guò)率則由界面處的透過(guò)率的積決定。此外，由圖9(b)可知，在棱鏡結(jié)構(gòu)為朝下的情況下，與朝上的情況下同樣有2個(gè)進(jìn)行折射的界面，而在其上再加一個(gè)反射的面。在本發(fā)明中，通過(guò)把棱鏡結(jié)構(gòu)的角度設(shè)定為使得圖9(b)所示的反射面r對(duì)入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)進(jìn)行全反射，就可以使反射率變成為100％，從而可以防止因加上反射而產(chǎn)生的效率的降低。
在這里，在圖13、14中示出了使用代表性的丙烯酸系樹(shù)脂的折射率1.521估算朝下棱鏡薄板的透過(guò)率的結(jié)果。圖13是從空氣中向介質(zhì)中行進(jìn)的情況，圖14則是從介質(zhì)中向空氣中行進(jìn)的情況。在從介質(zhì)中向空氣中射出的情況下，得知在比用θc=arcsin(1n)]]>決定的角度(臨界角)還大的情況下，就變成為全反射，反射率變成為100％。在把折射率設(shè)為1.521的情況下，用上述公式給出的臨界角為41度。在把棱鏡結(jié)構(gòu)體構(gòu)成為朝下的情況下，則可以構(gòu)成為使得在棱鏡面處產(chǎn)生的反射，總是滿(mǎn)足全反射條件，特別是在使用丙烯酸系樹(shù)脂的情況下，不會(huì)產(chǎn)生大的缺憾。
以下，對(duì)棱鏡結(jié)構(gòu)的形狀進(jìn)行探討。就棱鏡結(jié)構(gòu)的形狀來(lái)說(shuō)，以往一般地說(shuō)采用的是截面為三角形的棱鏡結(jié)構(gòu)。在該情況下，三角形的形狀是各種各樣的，如上所述，人們還提出了從二等邊三角形的形狀到非對(duì)稱(chēng)三角形的形狀。如上所述，迄今為止舉出了使棱鏡截面形狀為多角形形狀或側(cè)面用曲線(xiàn)構(gòu)成的的棱鏡薄板朝下地使用的例子，但是不論哪一者都不能采用使之進(jìn)行全反射的構(gòu)成，不能使峰值為斜向方向(60度到80度)的入射光向?qū)Ч獍灏l(fā)的法線(xiàn)方向，即向紙面上側(cè)偏轉(zhuǎn)方向。
本申請(qǐng)的發(fā)明人們，發(fā)現(xiàn)通過(guò)用直線(xiàn)構(gòu)成一方的面，把與此成對(duì)地形成棱鏡結(jié)構(gòu)的面作成為把直線(xiàn)和曲線(xiàn)組合起來(lái)的高次面、以使用全反射的辦法，就可以使來(lái)自具有定向性的導(dǎo)光板這樣的光源的光效率良好地向正面偏轉(zhuǎn)方向，從而導(dǎo)致本發(fā)明的產(chǎn)生。以下，根據(jù)本發(fā)明的原理，邊進(jìn)行棱鏡結(jié)構(gòu)中的幾何光學(xué)方面的考察，邊更為詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的棱鏡薄板進(jìn)行說(shuō)明。
為了使來(lái)自導(dǎo)光板的光線(xiàn)效率良好地向液晶面板一側(cè)、向?qū)Ч獍宓姆ň€(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向，在三角形或多角形的棱鏡的情況下，可根據(jù)來(lái)自導(dǎo)光板的出射光線(xiàn)的峰值角度來(lái)決定斜面的角度。圖15對(duì)于由三角形構(gòu)成的情況示出了光線(xiàn)的舉動(dòng)。從導(dǎo)光板射出的出射光的峰值角度的光線(xiàn)L，在第1面f處邊進(jìn)行折射并向棱鏡入射，在第2面s處進(jìn)行全反射并向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向。棱鏡結(jié)構(gòu)，由于相同形狀的結(jié)構(gòu)以間距p平行地排列，故強(qiáng)度峰值處的角度的光線(xiàn)L只被第2面s的有效區(qū)域ea反射而向正面偏轉(zhuǎn)方向，為此，結(jié)果就變成為比峰值角度還小的出射角度的光線(xiàn)，就是說(shuō)對(duì)棱鏡結(jié)構(gòu)以大的角度入射的光線(xiàn)，在比圖15的有效區(qū)域ea更往上部處被反射。
有效區(qū)域ea的紙面上側(cè)的終端，構(gòu)成在圖3中說(shuō)明的終端部分22a。以下，在本部分中，把該終端部分22a定義為連接點(diǎn)Bc。在本發(fā)明中，在作為曲率小的面采用平面22以外的情況下，連接點(diǎn)Bc就可以定義為以規(guī)定的角度分布入射的光線(xiàn)的強(qiáng)度峰值處的光線(xiàn)L被高次面18反射的位置。此外，從實(shí)用的觀點(diǎn)看，連接點(diǎn)Bc，也可以在入射光線(xiàn)的角度分布中的強(qiáng)度峰值的半值全寬度(FWHMFull Width at Half Maximum)的范圍的光線(xiàn)被高次面18反射的范圍內(nèi)作為連接點(diǎn)Bc附近的高次面18上的點(diǎn)適宜地選擇。以下，在本發(fā)明中，把連接點(diǎn)Bc的x坐標(biāo)設(shè)為Bcx，把y坐標(biāo)設(shè)為Bcy以進(jìn)行參考。從連接點(diǎn)Bc照射到圖15的紙面上側(cè)的部分上的用箭頭線(xiàn)L1表示的光線(xiàn)，由于第2面s已對(duì)于峰值角度進(jìn)行了最佳化，故在不使用本發(fā)明的情況下，就如用圖15的箭頭線(xiàn)B所示的那樣，結(jié)果變成為向從法線(xiàn)方向偏離開(kāi)來(lái)的方向出射。該狀況即便作為棱鏡結(jié)構(gòu)僅僅采用多角形也是同樣的，在僅僅用單純的直線(xiàn)構(gòu)成反射面的棱鏡結(jié)構(gòu)的情況下，可以說(shuō)不能夠提供充分的效率。
此外，盡管也可以考慮用曲線(xiàn)構(gòu)成第2面s全體，但是卻不能使導(dǎo)光板的所有的出射光的峰值角度都朝向法線(xiàn)方向，反而會(huì)降低作為全體的反射效率。為使來(lái)自圖8所示的定向性高的光源的光線(xiàn)有效地向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向，在本發(fā)明中，發(fā)現(xiàn)用直線(xiàn)和曲線(xiàn)構(gòu)成高次面最能有效利用來(lái)自光源的光線(xiàn)。就是說(shuō)，優(yōu)選地，來(lái)自光源的峰值角度的光線(xiàn)L，由于僅僅照射到有效區(qū)域ea上，所以這部分用已對(duì)峰值角度最佳化的角度的直線(xiàn)構(gòu)成，而在比連接點(diǎn)Bc更往紙面上側(cè)的部分，則像圖15的虛線(xiàn)示出的曲面那樣，為了朝向正面而動(dòng)態(tài)地改變面的角度。
在圖15中比連接點(diǎn)更往紙面上側(cè)的部分中，亮度應(yīng)變成為最高的出射光的角度，是比峰值角度僅僅小一些的角度，出射光的強(qiáng)度，就如圖8所示的那樣，由于隨著從峰值角度遠(yuǎn)離開(kāi)來(lái)而平滑地減小，故從原理上說(shuō)理想的是用角度連續(xù)地變化下去的曲線(xiàn)構(gòu)成從連接點(diǎn)Bc向上側(cè)的部分。但是，在本發(fā)明中，如上述圖3所示，在可以提高效率的范圍內(nèi)，可以用多個(gè)平面、圓弧等對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行近似。另外，至于用圓弧近似曲線(xiàn)的具體的實(shí)施方式將在后邊更為詳細(xì)地進(jìn)行講述。
以下，對(duì)含有在本發(fā)明中采用的高次面的棱鏡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。在含有高次面的棱鏡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中使用的參數(shù)，是來(lái)自導(dǎo)光板的光的峰值角度(θpeak)、棱鏡的折射率(n)、以及棱鏡的頂角。棱鏡的頂角，把對(duì)于法線(xiàn)的光的入射側(cè)的斜面(第1側(cè)面f)的角度定義為α，把相反側(cè)(用直線(xiàn)和曲線(xiàn)構(gòu)成的面一側(cè)、第2側(cè)面f)的斜面的角度定義為β。在圖16和下述表中，歸納起來(lái)示出了在本發(fā)明中使用的參數(shù)。
如圖16所示，點(diǎn)A是入射光通過(guò)第1側(cè)面f的點(diǎn)，點(diǎn)B是通過(guò)了第1側(cè)面f后的光線(xiàn)在第2側(cè)面s處被反射的點(diǎn)。此外，平面部分與曲線(xiàn)部分之間的連接點(diǎn)設(shè)為Bc示于圖16。
如圖16所示，在本發(fā)明的棱鏡薄板的設(shè)計(jì)中，把棱鏡的頂角的角度分成α和β進(jìn)行定義。在通常的情況下，對(duì)于規(guī)定的α來(lái)說(shuō)，β可以根據(jù)下述關(guān)系一意地決定。
點(diǎn)A 的坐標(biāo)
解上述方程式組，點(diǎn)A的位置坐標(biāo)，可定義為下述公式。
Ax=pitch*tanθpeaktanα+tanθpeak,Ay=pitchtanα+tanθpeak(pitch=Bcx-d)]]>點(diǎn)Bc的坐標(biāo)在點(diǎn)A處折射后的光在介質(zhì)中行進(jìn)，其角度可根據(jù)折射(Snell)定律用下式給出。
sinφ1＝n*sinφ2(φ1=θ-π2+α)]]>在點(diǎn)B處，被高次面反射后的光，由于朝向?qū)Ч獍宓姆ň€(xiàn)方向，故必須滿(mǎn)足下述公式的條件π2+φ2-α=2β]]>在上述的公式中，β可以用α一意地決定。另外，在圖17中，示出了上邊所說(shuō)點(diǎn)A、點(diǎn)B和各個(gè)角度的關(guān)系。
點(diǎn)Bc是相當(dāng)于與θpeak對(duì)應(yīng)地決定的點(diǎn)B的點(diǎn)，其坐標(biāo)，可作為以下的方程式組
的解，由下述公式給出Bcx=pitchtanβ+Ax*tan(α-φ2)+Ay1tanβ-tan(α-φ2),Bcy=(Ax+pitch)tan(α-φ2)+Ay1-tanβtan(α-φ2)(pitch=Bcx-d)]]>以下，更為詳細(xì)地說(shuō)明θpeak中的α與β之間的關(guān)系。
圖18示出了所計(jì)算出來(lái)的Bcx與α之間的關(guān)系，圖19示出了所計(jì)算出來(lái)的Bcy與α之間的關(guān)系。連接點(diǎn)Bc的坐標(biāo)，可以根據(jù)上述關(guān)系決定，從連接點(diǎn)Bc開(kāi)始的曲面或曲線(xiàn)可以如下所述地決定。就是說(shuō)，來(lái)自導(dǎo)光板的出射光，通過(guò)作為座標(biāo)軸原點(diǎn)的棱鏡的頂點(diǎn)，使β隨著光線(xiàn)的出射角從θpeak如圖8所示那樣減小下去而變化。即，重要的是知道β與θ(出射角度)的關(guān)系。這由于要用α決定，故可知α是支配在本發(fā)明中使用的高次面的形狀的主要的參數(shù)。
圖20示出了對(duì)在α為17度的情況下的θ-β的關(guān)系進(jìn)行仿真的結(jié)果。如圖20所示，可知隨著出射角度θ的增大，β需要不斷地增大下去。為此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，曲線(xiàn)24的部分，可以根據(jù)光源的出射光特性作為曲率逐漸變大的曲線(xiàn)進(jìn)行定義。
本發(fā)明的具體的曲線(xiàn)部分的設(shè)計(jì)，可以采用參照?qǐng)D21采用如下的步驟實(shí)現(xiàn)。首先，把點(diǎn)Bc設(shè)為B0，依次設(shè)為B1、B2、…。
(1)決定α。
(2)決定與α相對(duì)的點(diǎn)Bc(＝B0)的坐標(biāo)。從頂點(diǎn)到點(diǎn)Bc為直線(xiàn)。
(3)求θ-β關(guān)系。
(4)把刻度寬度設(shè)為Δθ，求θ-Δθ的時(shí)候的φ2，把通過(guò)點(diǎn)A具有φ2-α的斜度的直線(xiàn)，和通過(guò)點(diǎn)B0斜度為π/(2-β)的直線(xiàn)之間的交點(diǎn)作為下一個(gè)點(diǎn)B1。
(5)以后，再以點(diǎn)B1為基準(zhǔn)同樣地求點(diǎn)B2，反復(fù)進(jìn)行該操作。
在本發(fā)明中，進(jìn)而一般地說(shuō)可以通過(guò)在β對(duì)θpeak的關(guān)系式中把θpeak置換為θ并連續(xù)地決定γ從而得到理想的曲面。就是說(shuō)，本發(fā)明的理想的曲面，可以采用使得滿(mǎn)足下式那樣地依次決定γ的辦法得到。
γ(θ)=π4-α2+12φ(θ)]]>φ(θ)=sin-1{1nsin(α+θ-π2)}]]>在本發(fā)明中，可以通過(guò)重復(fù)必要次數(shù)的上述步逐來(lái)設(shè)計(jì)曲線(xiàn)部分。但是，在本發(fā)明中，也可以用最接近上述的曲線(xiàn)的圓弧、直線(xiàn)對(duì)理想的曲線(xiàn)進(jìn)行近似。以下，對(duì)于用圓弧近似上述曲線(xiàn)的情況具體地進(jìn)行說(shuō)明。在該情況下，由于必須在點(diǎn)B0處與直線(xiàn)部分平滑地連接，故要用以下那樣的參數(shù)進(jìn)行用圓弧進(jìn)行的近似。
在使用曲率中心為(c1，c2)、曲率半徑為R的圓弧的情況下，由于要滿(mǎn)足(c1,c2)=RBy2+(pitch-Bx)2(By,pitch-Bx)+(Bx,By)]]>的關(guān)系，故獨(dú)立的參數(shù)只有R，可以用可用下式表示的圓弧的公式(x-c1)2+(y-c2)2＝R2進(jìn)行近似。本申請(qǐng)的發(fā)明人們銳意加以探討的結(jié)果發(fā)現(xiàn)即便是用圓弧對(duì)曲線(xiàn)部分進(jìn)行近似，也可以得到在實(shí)用上與用理想曲線(xiàn)構(gòu)成的高次面相比毫不遜色的效率。
在圖22中，對(duì)于頂角為55度的棱鏡結(jié)構(gòu)的情況，對(duì)于具有在圖8中所示的出射光特性的光源的曲線(xiàn)部分，示出了理想曲線(xiàn)與基于圓弧近似的近似曲線(xiàn)之間的殘差。如圖22所示，即便是在用圓弧進(jìn)行近似的情況下也可以進(jìn)行良好的近似而在兩曲線(xiàn)間幾乎沒(méi)有殘差。此外，在本發(fā)明中，盡管效率會(huì)某種程度地降低，但是，如圖3(b)、圖3(c)所示，也可以用多個(gè)微小平面對(duì)理想曲線(xiàn)進(jìn)行近似。
部分4本發(fā)明的棱鏡薄板的反射特性的仿真探討使用在如上所述那樣地得到的本發(fā)明中使用的棱鏡結(jié)構(gòu)的形狀，進(jìn)行了3維光線(xiàn)追蹤仿真。
在實(shí)際把棱鏡薄板配置在液晶顯示裝置上的情況下，為了消除不需要的莫爾條紋等，一般的構(gòu)成是在其上側(cè)的規(guī)定的位置上設(shè)置擴(kuò)散板。為此，在仿真中，作為根據(jù)實(shí)測(cè)值、用高斯(Gauss)散射使光線(xiàn)散射的擴(kuò)散板，以對(duì)擴(kuò)散特性進(jìn)行了近似的擴(kuò)散板為為樣板配置擴(kuò)散板，進(jìn)行了仿真。
光源被設(shè)為具有圖8所示的出射光特性，以從底面反映實(shí)測(cè)值的分布，使光線(xiàn)朝向下側(cè)發(fā)射。棱鏡結(jié)構(gòu)的部分，完全不加改變地使用用上述方法使之反映光源的特性地設(shè)計(jì)的值。此外，還設(shè)置為在把本發(fā)明的棱鏡薄板夾中間與光源相對(duì)的一側(cè)配置擴(kuò)散板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真。用上述結(jié)構(gòu)，對(duì)使本發(fā)明的棱鏡薄板的棱鏡結(jié)構(gòu)的頂角變化的情況下的、視角為±1度和±2度的透過(guò)光的強(qiáng)度進(jìn)行了仿真。此外，為進(jìn)行比較，還對(duì)在特開(kāi)平11-84111號(hào)公報(bào)等中公開(kāi)的朝下非對(duì)稱(chēng)棱鏡進(jìn)行了仿真。圖23示出了這些仿真的結(jié)果。
圖23是以橫軸為棱鏡結(jié)構(gòu)的頂角、縱軸為在各個(gè)視角的光強(qiáng)度(W)仿真其透過(guò)光強(qiáng)度的圖。通常，在透射式液晶顯示裝置中，正面亮度大多在視角為1度到2度的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。用直線(xiàn)表示的是作為以往的棱鏡的一個(gè)例子采用的朝下非對(duì)稱(chēng)棱鏡的結(jié)果，用曲線(xiàn)示出的結(jié)果是使用本發(fā)明的棱鏡薄板的情況下的結(jié)果。
如圖23所示，可知在具有圖8的出射分布的導(dǎo)光板的情況下，在把棱鏡結(jié)構(gòu)的間距作成為50微米的情況下，在約68度左右的頂角中正面亮度變成為最高，可以提供充分的制造性。此外，如圖23所示，在采用本發(fā)明的棱鏡薄板的情況下，尤其是在對(duì)于透射式液晶顯示裝置來(lái)說(shuō)重要的視角范圍內(nèi)，與以往的棱鏡薄板比較，可使規(guī)定的視角下的亮度提高約1.2～1.5倍。
此外，圖24示出了在圖23所示的條件下對(duì)出射分布進(jìn)行比較的結(jié)果。如圖24所示，在使用本發(fā)明的棱鏡薄板的情況下的強(qiáng)度分布，在半值寬度處在以往的朝下非對(duì)稱(chēng)棱鏡的情況下約為25度，在本發(fā)明的棱鏡結(jié)構(gòu)的情況下則變成為約12度，若采用本發(fā)明，則出射光線(xiàn)的角度分布的半值寬度將變成為大約一半。特別是在本發(fā)明中，在棱鏡薄板的透過(guò)率在90％或以上中，出射光線(xiàn)的角度分布的半值寬度將變成為15度或以下這種情況，由于可以賦予良好的亮度特性故是理想的。此外，如圖24所示，表明通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明，所希望的視角中的峰值強(qiáng)度也已同時(shí)提高，若采用本發(fā)明則可以效率良好地進(jìn)行聚光，而且，可以效率良好地提高正面亮度。
以下，對(duì)由本發(fā)明提供的顯示特性，對(duì)本發(fā)明的圖6所示的透射式液晶顯示裝置38的實(shí)施方式加以探討。在圖6所示的透射式液晶顯示裝置38中，使用了透鏡要素40a，在使用圖6所示的透鏡要素40a的情況下，像的大小(l)將變成為大約l＝d×2sin(θ/2)。在這里，d是液晶面板的玻璃基板的厚度，θ是入射到液晶面板上的光的擴(kuò)展角的半值寬度。在這里若設(shè)d＝0.7mm，θ＝12度，則l將變成為l150微米。
因此，表明若在圖6所示的本發(fā)明的特定的實(shí)施方式的透射式液晶顯示裝置38中起用本發(fā)明的棱鏡薄板10，則可以使用本發(fā)明的棱鏡薄板10提高亮度特性(出射光的角度分布特性半值寬度約12度)，在使用在厚度為0.7mm的玻璃基板上形成的液晶面板40的情況下，可以改善像素的大小比大約150微米還大的液晶面板的光透過(guò)率。此外，根據(jù)同樣的考察對(duì)于近些年來(lái)一直多為使用的0.5mm或者更薄的玻璃基板的情況來(lái)說(shuō)，即便是對(duì)于已形成了更為高精細(xì)的像素的液晶面板也可以得到效果。此外，若采用本發(fā)明，由于通過(guò)液晶的光的擴(kuò)展角度范圍狹窄，故可以改善在TN液晶等中斜向通過(guò)顯示元件的光會(huì)成為問(wèn)題的對(duì)比度反轉(zhuǎn)等的以往的透射式液晶顯示裝置中被人們所指出的缺點(diǎn)。
圖25作為本發(fā)明的特定的實(shí)施方式示出了把間距定為50微米形成的棱鏡結(jié)構(gòu)。在制造本發(fā)明的棱鏡薄板時(shí)，作為有效制作數(shù)十微米(μm)大小的棱鏡的方法，可以說(shuō)樹(shù)脂成型法、例如噴鑄法、壓鑄法或光聚合物法(以下，叫做2P法)等是在經(jīng)濟(jì)方面最有效的成型方法。不論哪一種方法，都采用以銅、鎳等的金屬，或環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸系樹(shù)脂等的塑料為母模具，把其表面形狀復(fù)制到樹(shù)脂上的辦法，形成棱鏡母模具的復(fù)制品。為此，對(duì)于所希望的棱鏡形狀，就可以使用陰形狀的模具。
作為上述陰模具的制作方法，在金屬性的模具的情況下可以舉出，直接切削加工或把樹(shù)脂或金屬切削加工成陽(yáng)形狀后，采用電鑄鎳等的辦法制作的方法。此外，還可以用金屬或樹(shù)脂制作成陽(yáng)形狀，然后將之復(fù)制到樹(shù)脂上來(lái)制作陰的樹(shù)脂模具。就是說(shuō)，如果可以切削加工本發(fā)明的形狀的陰或陽(yáng)中的任何一者的形狀，則就可以進(jìn)行棱鏡薄板的制作。
更為詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的棱鏡薄板的制造進(jìn)行說(shuō)明。先制作截面形狀與本發(fā)明的棱鏡結(jié)構(gòu)的截面形狀相同的金剛石切刀，對(duì)在模具用不銹鋼素材上邊實(shí)施了厚度300微米的鍍銅的素材進(jìn)行切削加工制作陰模具。借助于本發(fā)明提供的曲線(xiàn)，可以用圓弧近似良好地進(jìn)行近似。此外，也可以使用劍切刀把棱鏡結(jié)構(gòu)的曲面部分當(dāng)作多個(gè)微細(xì)平面的集合進(jìn)行切削以制作陰模具而不是像上述那樣制作金剛石切刀。在該情況下，也可以用電鑄法等制作在塑料的成型中使用的陰模具。
此外，在使用光聚合物法的情況下，可以使用丙烯酸系2P樹(shù)脂(例如株式會(huì)社スリ-ボンド，30Y266)，使用紫外線(xiàn)燈泡進(jìn)行約1J/cm2的曝光，使2P樹(shù)脂固化，把模具的形狀復(fù)制到樹(shù)脂上，在基材上制作棱鏡。此外，除去上述以外，也可以適宜地使用注射成型或壓縮成型法。此外，也可以使用這樣的方法借助于車(chē)床加工切削輪子狀的模具素材制作陰模具，將聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)等做成輪子狀，向該輪子狀的薄板基材上邊連續(xù)涂敷2P樹(shù)脂和成型。此外，在本發(fā)明中，把用電鑄法從平板狀的陽(yáng)模具制作成的陰模具彎曲成輪子狀，也同樣可供連續(xù)成型。
把以上歸納起來(lái)，表明可以用本發(fā)明得到如下的效果。
就是說(shuō)，如在表2中所歸納的那樣，若采用本發(fā)明，則可以提供這樣的棱鏡結(jié)構(gòu)效率良好地使來(lái)自強(qiáng)度峰值位于60度～80度，半值全寬度在20度以?xún)?nèi)的定向出射性背光源的光向正面偏轉(zhuǎn)方向，而且，與以往技術(shù)比較，大約可將半值全寬度聚光成一半，使正面亮度與以往技術(shù)比提高1.2到1.5倍。
此外，若采用本發(fā)明，則可以提供光的利用效率高，制造容易且具有提高光線(xiàn)的定向性的功能的棱鏡薄板。
再有，若采用本發(fā)明，則可以提供使高亮度、高對(duì)比度、低功耗、電池的長(zhǎng)壽命化、小型化成為可能的背光源單元和透射式液晶顯示裝置。
再有，若采用本發(fā)明，則可以制作可充分地量產(chǎn)的棱鏡薄板而不會(huì)伴有大幅度的成本上升。
到此為止雖然一直是根據(jù)特定的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但是，本發(fā)明并不限定于上述特定的實(shí)施方式。此外，就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，雖然一直把在透射式液晶顯示裝置中使用的棱鏡薄板作為具體的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但是，本發(fā)明并不限于適用于透射式液晶顯示裝置的棱鏡薄板，對(duì)于為使斜向入射的光線(xiàn)高效率地向法線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)方向而使用的光學(xué)部件理所當(dāng)然地也可以應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種棱鏡薄板，通過(guò)使以規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布入射的光線(xiàn)反射來(lái)變換光線(xiàn)的行進(jìn)方向，其中，從薄板基部向頂部延伸且用來(lái)使上述光線(xiàn)進(jìn)行全反射的反射面，由至少含有曲率小的面和與上述曲率小的面不同的面的高次面構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡薄板，其中，上述高次面由多個(gè)平面連續(xù)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡薄板，其中，上述高次面由作為上述曲率小的面的至少1個(gè)平面、和與該平面連續(xù)的曲面構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的棱鏡薄板，其中，在上述棱鏡薄板上多個(gè)上述反射面靠近地形成，彼此鄰接的上述反射面，通過(guò)從上述薄板基部向鄰接的反射面的頂部延伸的連接平面連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的棱鏡薄板，其中，上述曲率小的面從上述反射面的頂部沿著朝向上述薄板基部的方向延伸到規(guī)定的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任意一項(xiàng)所述的棱鏡薄板，其中，上述連接平面，使以上述規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)向上述反射面透過(guò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的棱鏡薄板，其中，上述棱鏡薄板的透過(guò)率是90％或以上，而且，來(lái)自上述棱鏡薄板的出射光的角度分布的半值全寬度為15度或以下。
8.一種背光源單元，被用于含有液晶面板構(gòu)成的透射式液晶顯示裝置中，包括用來(lái)提供向上述液晶面板照射的光線(xiàn)的光源；用來(lái)使上述光線(xiàn)的行進(jìn)方向朝向上述液晶面板變化的導(dǎo)光板；以及與上述導(dǎo)光板鄰接配置的棱鏡薄板；其中，上述棱鏡薄板包括用來(lái)使以規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布從上述導(dǎo)光板入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)全反射的反射面，上述反射面，由至少包括曲率小的面和與上述曲率小的面不同的面的高次面構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的背光源單元，其中，上述高次面由多個(gè)平面連續(xù)構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的背光源單元，其中，上述高次面由作為上述曲率小的面的至少1個(gè)平面、和與該平面連續(xù)的曲面構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8～10中任意一項(xiàng)所述的背光源單元，其中，在上述棱鏡薄板上靠近地形成多個(gè)上述反射面，彼此鄰接的上述反射面，通過(guò)從薄板基部延伸到鄰接的反射面的頂部的連接平面連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求8～11中任意一項(xiàng)所述的背光源單元，其中，上述曲率小的面從上述反射面的頂部沿著朝向上述薄板基部的方向延伸到規(guī)定的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求8～12中任意一項(xiàng)所述的背光源單元，其中，上述連接平面，使以上述規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布從上述導(dǎo)光板入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)向上述反射面透過(guò)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8～13中任意一項(xiàng)所述的背光源單元，其中，在上述棱鏡薄板上構(gòu)成的反射面的頂部與上述導(dǎo)光板鄰接。
15.一種透射式液晶顯示裝置，包括背光源單元和液晶面板構(gòu)成，其中，上述背光源單元包括用來(lái)提供向上述液晶面板照射的光線(xiàn)的光源；用來(lái)使上述光線(xiàn)的行進(jìn)方向朝向上述液晶面板變化的導(dǎo)光板；以及與上述導(dǎo)光板鄰接配置的棱鏡薄板；其中，上述棱鏡薄板包括用來(lái)使以規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布從上述導(dǎo)光板入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)全反射的反射面，上述反射面，由至少包括曲率小的面和與上述曲率小的面不同的面的高次面構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透射式液晶顯示裝置，其中，上述高次面由多個(gè)平面連續(xù)構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透射式液晶顯示裝置，其中，上述高次面由作為上述曲率小的面的至少1個(gè)平面，和與該平面連續(xù)的曲面構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15～17中任意一項(xiàng)所述的透射式液晶顯示裝置，其中，在上述棱鏡薄板上靠近地形成多個(gè)上述反射面，彼此鄰接的上述反射面，通過(guò)從薄板基部延伸到鄰接的反射面的頂部的連接平面連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求15～18中任意一項(xiàng)所述的透射式液晶顯示裝置，其中，上述曲率小的面，從上述反射面的頂部沿著朝向薄板基部的方向延伸到規(guī)定的位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求15～19中任意一項(xiàng)所述的透射式液晶顯示裝置，其中，上述連接平面，使以上述規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布從上述導(dǎo)光板入射進(jìn)來(lái)的光線(xiàn)向上述反射面透過(guò)，在上述棱鏡薄板上構(gòu)成的反射面的頂部，與上述導(dǎo)光板一側(cè)鄰接。
21.根據(jù)權(quán)利要求15～20中任意一項(xiàng)所述的透射式液晶顯示裝置，其中，還在上述背光源單元與上述液晶面板之間配置透鏡要素。
全文摘要
本發(fā)明提供棱鏡薄板、使用該棱鏡薄板的背光源單元和透射式液晶顯示裝置。本發(fā)明的棱鏡薄板，是通過(guò)使以規(guī)定的角度范圍的強(qiáng)度分布入射的光線(xiàn)L反射來(lái)變換光線(xiàn)的行進(jìn)方向的棱鏡薄板(10)，從薄板基部(12)延伸到頂部(18a)而且用來(lái)對(duì)光線(xiàn)L進(jìn)行全反射的反射面，由至少含有曲率小的面、和與上述曲率小的面不同的面的高次面(18)構(gòu)成。此外，本發(fā)明還提供包括上述棱鏡薄板的背光源單元和透射式液晶顯示裝置。
文檔編號(hào)G02B5/04GK1578915SQ0282148
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者小原小百合, 山田文明, 中野大樹(shù) 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司