液晶顯示裝置及表面發光裝置的製作方法
2023-05-25 03:04:31
專利名稱：液晶顯示裝置及表面發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置及表面發光裝置，具體涉及一種使用前光源作為表面發光裝置的反射型或透反射型液晶顯示裝置。
背景技術：
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相對的基板和位於所述相對基板之間的液晶層，且具有利用外部光來顯示圖象的所謂反射模式顯示功能。該類型的裝置設置有前光源，其是表面發光裝置，用於將光從液晶單元的顯示側供給到該液晶單元，以便即使當外部光微弱時顯示相同的反射模式。
所述前光源主要由基本平行於液晶單元顯示側設置的光導和將光引入該光導端部的邊沿光(側光)部分構成的。來自該邊沿光部分的光通過光導傳輸，並在光導內通過將其傳播方向變為與該液晶單元相對的光導的下側，而被引入到該液晶單元中，即液晶單元的顯示側。
當這種前光源用於顯示裝置，如使用有限電池容量工作的蜂窩式電話時，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，增加發射光總量中用於顯示的有效光可以減小功率的消耗量。
本發明的主題是通過在表面發光裝置中的光導和光產生部件之間設置提高光效率的部件，從而增加在表面發光裝置發射的所有光中用於有效顯示的光量，從而提高從光產生部件發射到光導的光的效率。
發明內容
鑑於上述考慮完成了本發明，本發明的一個目的是提供一種具有表面發光裝置，如前光源的液晶顯示裝置，能夠增加所發射光的總量中有效地用於顯示的光量，以及與其使用的表面發光裝置。
本發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於將光供給到所述液晶單元的表面發光裝置，所述表面發光裝置包括光導，其具有反射稜鏡面和與所述反射稜鏡面相對的光發射面，其中入射光在所述光導內傳輸，所述的傳輸光在所述反射稜鏡面上反射，且該反射光從所述光發射面發射到所述液晶單元；光產生部件，用於產生發射到所述光導的光；以及提高光效率的部件，其設置在所述光導和所述光產生部件之間，用於提高從所述光產生部件發射到所述光導的光的效率。
此外，本發明的表面發光裝置包括光導，其具有反射稜鏡面和與所述反射稜鏡面相對的光發射面，其中入射光在所述光導內傳輸，所述的傳輸光在所述反射稜鏡面上反射，且反射光從所述光發射面發射到所述液晶單元；光產生部件，用於產生發射到所述光導的光；以及提高光效率部件，其設置在所述光導和所述光產生部件之間，用於提高從所述光產生部件發射到所述光導的光的效率。
這些結構使得可以增加光產生部件發射的光中有效用於顯示的光，以及減小為獲得顯示所需的光量而需要的電功率。結果，這些結構可以減小液晶顯示裝置的功率消耗。
依照本發明，所述提高光效率的部件優選具有設置在光導側面中的反射偏振片，和設置在反射偏振片與光產生部件之間的延遲板。
依照本發明，所述延遲板優選設置為，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偏振軸的線性偏振光。
依照本發明，該偏振軸的方向優選與該光導內的反射稜鏡面的凹槽方向平行。
依照本發明，光產生部件優選具有光源，和用於傳輸所述光源發射的光饋送到所述光導端部的光導部件，所述光導部件具有抗散射的形狀，減小了來自所述光導端部的入射光的散射。
依照本發明，所述光導優選具有抗散射的形狀，減小了來自所述光導端部的入射光的散射。
圖1是示出依照本發明實施方案1的液晶顯示裝置的一種配置的視圖；圖2是出示依照本發明實施方案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是示出依照本發明實施方案2的液晶顯示裝置一部分的一種配置的視圖；圖5是示出依照本發明實施方案2的液晶顯示裝置一部分的另一種配置的視圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖在下面詳細解釋本發明的實施方案。
(實施方案1)圖1是示出依照本發明實施方案1的液晶顯示裝置的一種配置的視圖。這裡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構成，所述前光源1是將光供給到液晶單元2的表面發光裝置。
前光源1設置有由作為光源的LED 10a組成的光產生部件，和光棒(光導)10，所述光棒是將LED 10a發射的光發射到光導的光導部件，其將在以後描述。如圖2所示，在所述光產生部件中，LED 10a設置在光棒10端部的兩側。所述光產生部件意在通過光棒10，將如LED 10a的點光源的光變形為線光源的光，並發射所述光到光導的端部。對於該光產生部件，如果其至少允許發射線性光源的光，則除了包含LED 10a和光棒10的結構外的任意的結構也可接受。
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12，就有必要在與光導12相對的區域的反射膜上形成裂縫。
此外，所述前光源具有在其中一個主表面上具有反射稜鏡面12a，而在另一個主表面上具有光發射面12b的光導12。該光導12具有在反射稜鏡面12a上交替重複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延伸的方向上具有相對平緩斜度的相對大的區域，所述陡峭斜面在光導延伸的方向上具有相對陡峭斜度的相對小的區域。形成在相鄰突起之間的凹槽的縱向方向(凹槽方向)被設計成與光導12延伸的方向大致成直角。
將用於增加在光產生部件發射的光總量中的有效用於顯示的光的提高光效率部件11設置在所述光產生部件與光導板12之間。在該實施方案中，提高光效率部件11由設置在光導側的反射偏振片11b和設置在反射偏振片11b與光產生部件之間的延遲板11a構成。
這裡，液晶單元偏振片的吸收軸優選在液晶面板的平面內垂直於該光導的凹槽方向。就是說，穿過上述偏振片的光的振動方向優選平行於上述的凹槽方向。這就增加了有效用於顯示的光量。在該情形中，用於液晶單元顯示的光優選僅為上述振動方向中的光。
液晶單元2主要由彼此相對設置的一對玻璃基板20和23、以及位於其間的液晶層22構成。在一個玻璃基板20上接觸液晶層22的區域內設置作為反射部件的反射層21。對於該反射層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。
在另一個玻璃基板23上不接觸液晶層22的表面上設置偏振片24。可以通過將偏振片粘貼到玻璃基板23的表面上來設置偏振片24。對於液晶單元2，可以使用與那些用於反射型或透反射型液晶顯示裝置相似的液晶單元。
在這種結構中的液晶單元2以距離前光源1預定的距離設置。就是說，液晶單元2和前光源1設置為，使得液晶單元2的偏振片24的表面與前光源1的光發射面12b相對。
在上述結構的液晶顯示器中，如圖2所示，LED 10a發射的光在所述光棒內部的光棒10的反射膜上反射，並通過提高光效率部件11發射到光導12。
來自前光源的光進入光導12的端部。光導12使所述入射光在內部傳輸。在該傳輸過程中，光在光導12的陡峭斜面S上反射，其傳輸方向被徹底改變，並從底面(光發射面12b)發射到液晶單元12。
前光源1發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，並進一步穿過前光源1的光導12，並發射到外部。以這種方式，執行反射模式顯示。
隨後，將解釋前光源1的提高光效率部件11的功能。圖2是示出依照本發明實施方案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發射的以及光棒10發射到光導12的光穿過提高光效率部件11的延遲板11a，進一步穿過該反射偏振片11b並進入光導12的端部。此時，反射偏振片11b反射一部分已經穿過延遲板11a的光。所述反射光穿過延遲板11a並進入到光棒10中。入射到光棒10上的光在反射膜上反射，並穿過延遲板11a，進一步穿過反射偏振片11b並進入到光導12的端部。
這裡，將利用圖3更加詳細地描述上述功能。
光棒10發射的光a包含多種光分量。當光a進入反射偏振片11b時，光a被分成兩個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，它們分別對應平行於紙平面(用箭頭表示)的分量和垂直於紙平面(用包含黑點的雙圓圈表示)的分量。
已經穿過反射偏振片11b的光被偏振，且該偏振光進入光導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12上的光的振動方向相反的振動方向。
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進入光棒10，並在反射膜上反射。所述延遲板11a設置為，使得藉助該延遲板11a，將反射膜上反射的光e從圓偏振光變形為線性偏振光。
如果這裡獲得的線性偏振光f的偏振方向與反射偏振片1b的偏振軸相同，則這裡所獲得的相同的線性偏振光f就穿過反射偏振片11b，並進入光導12的端部中。
因此，依照該實施方案的結構使得從光棒10發射到光導12的光變為光b和光f的總和。而且，如果所述光的振動方向與有效用於液晶單元顯示的光的振動方向相同，則用於液晶單元顯示的光量就增加。就是說，意味著入射到光導12上的光量增加了。因此，這就使得可以增加前光源1所發射的光總量中有效用於顯示的光，並由此減小用於獲得顯示所需光量的功率。結果，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優選設置為，使得所述光改變在所述反射偏振片11b內偏振軸的線性偏振光。因此，穿過延遲板11a之後所獲得的線性偏振光的光軸與反射偏振片11b的偏振軸對準，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的偏振軸對準。
而且，當反射偏振片11b的偏振軸方向平行於反射稜鏡面12a的凹槽方向時，光導12發射的光量達到最大，因此希望按這種方式設置反射偏振片11b和光導12。
(實施方案2)本實施方案將描述下述情形，其中可以增加前光源1發射的光總量中有效用於顯示的光，減小為獲得顯示所需的光量的功率，以及減小入射到光導12上的光的散射，以將光有效地發射到液晶單元。
圖4是出示依照本發明實施方案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中相同的參考標記表示，並省略對它們的詳細描述。
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發射的光引導到光導12的功能。這裡對V形凹槽31的數量和形狀沒有具體的限制。此外，在光導12的入射光側上的端部上形成有稜鏡12c，所述稜鏡具有抗散射的形狀，以減小入射光的散射。
稜鏡12c具有凹凸的形狀，減小了入射到光導12上的光的散射，且優選進行抗散射以使得將光變形為平行光。這使入射到光導12上的光指向到反射稜鏡面12a，其使在反射稜鏡面12a上反射的光垂直於光發射面12b，使光有效地發射到液晶單元中。
依照這種結構，提高光效率部件11的功能與實施方案1的相同。因此，可以增加前光源1發射的總光量中有效用於顯示的光，減小為獲得顯示所需的光量的功率，並減小入射到光導12上的光的散射，從而將光有效地發射到液晶單元中。
圖5是示出依照本發明實施方案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中相同的參考標記表示，並省略掉對它們的詳細描述。
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的光引導到光導12的功能。對V形凹槽41的數量和形狀沒有具體的限制。此外，在光棒40的光發射面上形成稜鏡42，所述稜鏡具有抗散射的形狀，以減小入射到光導12上的光的散射。
稜鏡42具有凹凸形狀，減小了入射到光導12上的光的散射，並優選進行抗散射以使得將光變形為平行光。這使入射到光導12上的光指向到反射稜鏡面12a，其使在反射稜鏡面12a上反射的光垂直於光發射面12b，使光有效地發射到液晶單元中。
依照該結構，提高光效率部件11的功能與實施方案1的相同。因此，可以增加前光源1發射的總光量中有效用於顯示的光，減小了為獲得顯示所需的光量的功率，並減小入射到光導12上的光的散射，從而將光有效地發射到液晶單元中。
本發明並不限於上述的實施方案1和2，而是可以以各種方式改進實現。實施方案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，但本發明也可以應用於具有反射模式和透射模式的透反射型液晶顯示裝置。
此外，上述的實施方案1和2所述的情形是其中反射膜設置在前光源1的光棒10上的情形，但本發明也可以應用於與光棒10的光導12相對設置的反射部件的情形。
如上所述，本發明提供了在表面發光裝置的光導與光產生部件之間的提高光效率部件，用於提高從光產生部件發射到光導的光的效率，由此增加了表面發光裝置發射的光總量中有效用於顯示的光。
該申請是以2002年5月17日申請的，日本專利申請2002-143489為基礎，其全部內容在這裡特別引入作為參考。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，包含具有反射部件的液晶單元和用於將光供給到所述液晶單元的表面發光裝置，所述表面發光裝置包括光導，其具有反射稜鏡面和與所述反射稜鏡面相對的光發射面，其中入射光在所述光導內傳輸，所述傳輸的光在所述反射稜鏡面上反射，且該反射光從所述光發射面發射到所述液晶單元；光產生部件，用於產生發射到所述光導的光；提高光效率的部件，其設置在所述光導和所述光產生部件之間，用於提高從所述光產生部件發射到所述光導的光的效率。
2.權利要求1所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設置在光導側面中的反射偏振片。
3.權利要求2所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設置在所述反射偏振片和所述光產生部件之間的延遲板。
4.權利要求3所述的裝置，其中所述延遲板設置為，使得在所述反射偏振片上反射的光改變在所述反射偏振片中偏振軸的線性偏振光。
5.權利要求2到4任意一項所述的裝置，其中所述偏振軸的方向與所述光導內的所述反射稜鏡面的凹槽方向平行。
6.權利要求1到5任意一項所述的裝置，其中所述光產生部件具有光源，和用於將所述光源發射的光傳輸饋送到所述光導端部的光導部件，所述光導部件具有抗散射的形狀，其減小來自所述光導端部的入射光的散射。
7.權利要求1到5任意一項所述的裝置，其中所述光導具有抗反射的形狀，其減小來自所述光導端部的入射光的散射。
8.一種表面發光裝置，包括光導，其具有反射稜鏡面和與所述反射稜鏡面相對的光發射面，其中入射光在所述光導內傳輸，所述傳輸的光在所述反射稜鏡面上反射，且所反射的光從所述光發射面發射到所述液晶單元；光產生部件，用於產生發射到所述光導的光；提高光效率的部件，其設置在所述光導和所述光產生部件之間，用於提高從所述光產生部件發射到所述光導的光的效率。
9.權利要求8所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設置在光導側面中的反射偏振片。
10.權利要求9所述的裝置，其中所述提高光效率的部件具有設置在所述反射偏振片和所述光產生部件之間的延遲板。
11.權利要求10所述的裝置，其中所述延遲板設置為，使得在所述反射偏振片上反射的光改變在所述反射偏振片中偏振軸的線性偏振光。
12.權利要求9到11任意一項所述的裝置，其中所述偏振軸的方向與所述光導內的所述反射稜鏡面的凹槽方向平行。
13.權利要求8到12任意一項所述的裝置，其中所述光產生部件具有光源，和用於將所述光源發射的光傳輸饋送到所述光導端部的光導部件，所述光導部件具有抗散射的形狀，其減小來自所述光導端部的入射光的散射。
14.權利要求8到12任意一項所述的裝置，其中所述光導具有抗反射的形狀，其減小來自所述光導端部的入射光的散射。
全文摘要
在具有表面發光裝置，如前光源的液晶顯示裝置中，為了增加發射光的總量中有效用於顯示的光量。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)進入光導(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)，從線性偏振光轉變為圓偏振光。該圓偏振光(d)傳輸進光棒(10)中，並在光棒(10)中的反射膜上被反射。反射光(e)通過延遲板(11a)從圓偏振光轉變為線性偏振光。線性偏振光(f)穿過反射偏振片(11b)的偏振軸，以便進入光導(12)的端部。
文檔編號G02F1/13363GK1653380SQ03811095
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月12日 優先權日2002年5月17日
發明者津田旭光, 高橋悟, H·P·M·胡克, 那須康介 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司