專利名稱：光學片和面光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學片和面光源裝置。即涉及使射入光中的一部分光透過而使一部分光反射的光學片。且涉及使用了該光學片的面光源裝置。
背景技術(shù)：
圖1是表示現(xiàn)有例兩面圖像顯示裝置7結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。該兩面圖像顯示裝置7中由光源1和導光板2構(gòu)成的面光源裝置3的一個面上，把用于聚光擴散光的聚光片5和大尺寸的第一液晶面板4a順次相對配置。在面光源裝置3的另一個面上把半透過反射片6和小尺寸的第二液晶面板4b相對配置。
在此所使用的半透過反射片6使射入光的一部分被反射而使剩余的光透過，例如圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)、圖2(d)所示的結(jié)構(gòu)現(xiàn)有已知的技術(shù)(專利文獻1)。
圖2(a)所示的是半透過反射片6的一現(xiàn)有例，是在玻璃或塑料等透明的基體材料8的一個面上部分形成由金屬薄膜或白色涂料構(gòu)成的光反射用反射膜10。半透過反射片6中形成了反射膜10的區(qū)域成為反射區(qū)域13，沒形成反射膜10而透明的基體材料8露出來的區(qū)域成為光透過區(qū)域14。因此，當把光從反射膜10側(cè)向半透過反射片6射入時，其射入光中到達反射區(qū)域13的光被反射膜10反射而向射入來的方向返回，到達光透過區(qū)域14的光則透過透明的基體材料8而從與射入面相反側(cè)的面向與射入方向相同的方向射出。
圖2(b)所示的是半透過反射片6的其他現(xiàn)有例，是在透明的基體材料8的一個面上部分形成由金屬薄膜或白色涂料等構(gòu)成的光反射用反射膜10，基體材料8上形成了反射膜10的區(qū)域成為反射區(qū)域13。另外，基體材料8上沒形成反射膜10的區(qū)域被沖壓出通孔9，被沖壓出該通孔9的區(qū)域成為光透過區(qū)域14。因此，從設(shè)置有該反射膜10側(cè)向半透過反射片6射入的光中到達反射區(qū)域13的光被反射膜10反射而向射入來的方向返回，另外，到達光透過區(qū)域14的光則透過通孔9而從與射入面相反側(cè)的面向與射入方向相同的方向射出。
圖2(c)所示的是半透過反射片6的又其他現(xiàn)有例，是在透明的基體材料8內(nèi)分散有微細的氣泡11。向該半透過反射片6射入的光在基體材料8與氣泡11的界面處被折射或全反射而散射，射入光的一部分從射入面?zhèn)壬涑?，一部分光從與射入面相反側(cè)的面射出。
圖2(d)所示的是半透過反射片6的又其他現(xiàn)有例，是由分散了白色顏料12的乳白色基體材料8所形成。向該半透過反射片6射入的光被白色顏料12反射，射入光的一部分從射入面?zhèn)壬涑?，一部分光從與射入面相反側(cè)的面射出。
但如圖2(a)和圖2(b)所示那樣，使用金屬薄膜或白色涂料的反射膜10來把一部分光進行反射的半透過反射片6中，反射膜10吸收光而使反射光的利用效率(光反射效率)變差。且由于反射膜10的反射光的吸收率依賴于波長，所以為了得到希望反射率或沒有波長依賴性的反射率而存在制作上困難的問題。
另一方面，如圖2(c)和圖2(d)所示那樣，在基體材料8內(nèi)分散了微細氣泡11和白色顏料12的半透過反射片6大量生產(chǎn)工序中，難于使氣泡11和白色顏料12的含有量比例固定，而且使氣泡11或白色顏料12均勻地分布在基體材料8的整個面上也不容易。因此，這種現(xiàn)有例由于氣泡11或白色顏料12的含有量有偏差，所以為了使各個半透過反射片6中的反射率或透過率固定而在質(zhì)量管理上有困難。且若氣泡11和白色顏料12在基體材料8內(nèi)分布不均勻，則半透過反射片6也產(chǎn)生反射率和透過率的不均勻。而且這些現(xiàn)有例由于是把垂直射入的光向不特定的方向散射，所以光的利用效率低。
專利文獻1特開2004-87409專利文獻2特開2003-317520專利文獻3特開平8-248421號公報專利文獻4特許第3310023號發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述技術(shù)課題而開發(fā)的，其目的在于提供一種能高精度控制光反射率和透過率，且光的利用率也優(yōu)良的光學片。
本發(fā)明的第一光學片在把一個面作為光射入面的透明基板的與該光射入面的相對面上，相互空開間隙地形成多個至少具有兩個傾斜反射壁的凸狀圖形，把向所述透明基板射入的光的一部分通過被所述凸狀圖形的各反射壁全反射而從光射入面向與射入方向平行的方向射出，并且通過使向所述透明基板射入的光的剩余一部分透過沒形成所述反射壁的區(qū)域而從與光射入面相對的面射出。
根據(jù)本發(fā)明的第一光學片，向凸狀圖形的反射壁射入的光通過至少被反射壁兩次反射而向原來的射入方向反射。向沒有反射壁的部分射入的光則透過光學片而從與光射入面相反側(cè)的面射出。該光學片根據(jù)形成所述反射壁區(qū)域(光反射區(qū)域)的面積與沒形成所述反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)的面積的比就能設(shè)定光學片的透過率和/或反射率。因此，該光學片例如能作為半透過反射片使用。
根據(jù)這種第一光學片，由于是通過在透明基板表面形成的凸狀圖形的反射壁把光進行全反射，所以不象在光的反射中利用金屬薄膜等的現(xiàn)有例或把氣泡或白色顏料進行分散的現(xiàn)有例那樣的光的吸收和散射，能具有高的光利用效率地使一部分光反射而使一部分光透過。也不象使用金屬薄膜的現(xiàn)有例那樣擔心反射率依賴于射入光的頻率。且根據(jù)該光學片，例如能通過設(shè)置了反射壁區(qū)域(反射區(qū)域)對于整體的面積比或沒設(shè)置反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)對于整體的面積比來變化光學片的反射率或透過率，所以能高精度控制光學片的反射率或透過率。通過反射壁配置(分布)的設(shè)計方法能把光學片反射率和透過率的分布變均勻。
本發(fā)明第一光學片的某實施形式中，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面中的所述凸狀圖形的剖面形狀，是構(gòu)成所述凸狀圖形的兩個反射面成大致90度角度的等腰三角形。該實施形式中與光學片的光射入面大致垂直射入的光，通過被凸狀圖形的兩個反射面持續(xù)全反射而與射入光大致平行地進行反射。由于在通常的用途中并不要求反射光的方向與射入光的方向完全平行，所以構(gòu)成凸狀圖形的兩個反射面只要成大致90度角度便可，即使對于90度是度數(shù)大、度數(shù)小也不要緊。
本發(fā)明第一光學片的其他實施形式中，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面中的所述凸狀圖形的剖面形狀，是所述反射壁的傾斜角是大致45度的等腰梯形。本發(fā)明的光學片中凸狀圖形的剖面形狀是等腰梯形，且傾斜角45度的反射壁離開，但向光學片的光射入面大致垂直射入并被一個反射壁全反射的光，進入到凸狀圖形內(nèi)并被另一個反射壁全反射，而與射入光大致平行地進行反射。該實施形式中由于凸狀圖形的剖面形狀是等腰梯形且反射壁在凸狀圖形的兩端分離，所以構(gòu)成反射區(qū)域的各反射壁被細細地分散，反射壁不明顯。特別是從光透過側(cè)看時由反射壁引起的暗點或從光射入側(cè)看時由反射壁引起亮點不明顯，能把光學片的特性均勻化。
本發(fā)明第一光學片的又其他實施形式中，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面中的所述凸狀圖形的剖面形狀，其是距離所述光射入面最遠位置處頂點的頂角是大致90度，而夾住該頂點的兩邊的向所述光射入面的投影長度成為大致相等的四邊形。根據(jù)該實施形式，通過由夾住頂角大致90度的頂點的凸狀圖形的兩邊把射入光進行全反射而能把光向與原來射入方向大致平行的方向反射。且該實施形式中由于夾住頂角大致90度的頂點的兩邊向光射入面的投影長度大致相等，所以能減少被一個邊全反射的光不被另一個邊反射而向斜的方向反射的不良情況，以及為了反射被一個邊全反射的光而在另一個邊上出現(xiàn)不使用區(qū)域的不良情況。且根據(jù)該實施形式，通過適當設(shè)計夾住頂角大致90度的頂點的邊以外的第三邊的傾斜度，能把向光學片的射入面斜著射入的光由第三邊等進行全反射而向與射入面大致垂直的方向射出，能更加提高光的利用效率。由于該凸狀圖形是微細圖形，所以由于制造誤差而難于使兩邊的投影長度完全相等，容許有數(shù)十％程度的誤差。
本發(fā)明第一光學片的又其他實施形式中，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面中的所述凸狀圖形的剖面形狀，其是中央部凹下去的大致W字狀的五邊形，從該凸狀圖形的光射入面向最遠側(cè)突出的兩個頂點的頂角都是90度，夾住這些頂點的兩邊向所述光射入面的投影長度都大致相等。根據(jù)該實施形式，通過由夾住頂角大致90度的頂點的凸狀圖形的兩邊把射入光進行全反射而能把光向與原來射入方向大致平行的方向反射。且該實施形式中由于以90度頂角夾住頂點的兩邊向光射入面的投影長度大致相等，所以能減少被一個邊全反射的光不被另一個邊反射而向斜的方向反射的不良情況，或者為了反射被一個邊全反射的光而在另一個邊上出現(xiàn)不使用區(qū)域的不良情況。且根據(jù)該實施形式，由于用于成型剖面是五邊形凸狀圖形的模具具有在大致兩個部位處具備角度是90度角部的剖面W槽狀的凹部，所以通過使用長方形的刀具改變傾斜度進行二次磨削就能容易地制作摸具的凹部。
本發(fā)明的第二光學片是在把一個面作為光射入面的透明基板的該光射入面的相對面上，相互空開間隙地形成多個至少具有兩個傾斜反射壁的凹狀圖形，把向所述透明基板射入的光的一部分通過被所述凹狀圖形之間的反射壁全反射而從光射入面向與射入方向平行的方向射出，并且通過使向所述透明基板射入的光的剩余一部分透過沒形成所述反射壁的區(qū)域而從與光射入面相對的面射出。
根據(jù)本發(fā)明的第二光學片，向凹狀圖形的反射壁射入的光通過至少被鄰接的凹狀圖形反射壁兩次反射而向原來的射入方向反射。向沒有反射壁的部分射入的光則透過光學片而從與光射入面相反側(cè)的面射出。該光學片根據(jù)形成所述反射壁區(qū)域(光反射區(qū)域)的面積與沒形成所述反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)的面積的比就能設(shè)定光學片的透過率和/或反射率。因此，該光學片例如能作為半透過反射片使用。
根據(jù)這種第二光學片，由于是通過在透明基板表面形成的凹狀圖形的反射壁把光進行全反射，所以不象在光的反射中利用金屬薄膜等的現(xiàn)有例或把氣泡或白色顏料進行分散的現(xiàn)有例那樣有光的吸收或散射，能具有高的光利用效率地使一部分光反射而使一部分光透過。也不象使用金屬薄膜的現(xiàn)有例那樣擔心反射率依賴于射入光的頻率。且根據(jù)該光學片，例如能通過設(shè)置了反射壁區(qū)域(反射區(qū)域)對于整體的面積比(密度)或沒設(shè)置反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)對于整體的面積比來變化光學片的反射率或透過率，所以能高精度控制光學片的反射率或透過率。通過反射壁配置(分布)的設(shè)計方法能把光學片反射率或透過率的分布變均勻。
本發(fā)明第二光學片的某實施形式中，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面中的所述凹狀圖形的剖面形狀，其是構(gòu)成所述凹狀圖形的兩個反射壁成大致90度角度的等腰三角形的V形槽。該實施形式中與光學片的光射入面大致垂直射入的光，通過被鄰接的凹狀圖形各反射面持續(xù)全反射而與射入光大致平行地進行反射。由于在通常的用途中并不要求反射光的方向與射入光的方向完全平行，所以構(gòu)成凹狀圖形的兩個反射面只要成大致90度角度便可，即使對于90度是度數(shù)大、度數(shù)小也不要緊。
本發(fā)明第二光學片的其他實施形式中，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面所述凹狀圖形的剖面形狀，是所述反射壁的傾斜角是大致45度的等腰梯形凹狀槽。本發(fā)明的光學片中由于鄰接的凹狀圖形的傾斜角為45度的反射壁并列，所以向光學片的光射入面大致垂直射入并被一個反射壁全反射的光被另一個反射壁全反射而與射入光大致平行地進行反射。該實施形式中由于凹狀圖形的剖面形狀是等腰梯形且反射壁分離在凹狀圖形的兩端，所以構(gòu)成反射區(qū)域的各反射壁被分散細，反射壁不明顯。特別是從光透過側(cè)看時由反射壁引起的暗點和從光射入側(cè)看時由反射壁引起亮點不明顯，能把光學片的特性均勻化。
本發(fā)明的第三光學片是在把一個面作為光射入面的透明基板的該光射入面的相對面上，相互空開間隙地形成多個至少具有三個傾斜的反射壁的凹狀和凸狀的凹凸圖形，把向所述透明基板射入的光的一部分通過被所述凹凸圖形之間的反射壁全反射而從光射入面向與射入方向平行的方向射出，同時通過使向所述透明基板射入的光的剩余一部分透過沒形成所述反射壁的區(qū)域而從與光射入面相對的面射出。
根據(jù)本發(fā)明的第三光學片，向凹凸圖形的反射壁射入的光通過至少被凹凸圖形的反射壁兩次反射而向原來的射入方向反射。向沒有反射壁的部分射入的光則透過光學片而從與光射入面相反側(cè)的面射出。該光學片根據(jù)形成所述反射壁區(qū)域(光反射區(qū)域)的面積與沒形成所述反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)的面積的比就能設(shè)定光學片的透過率和/或反射率。因此，該光學片例如能作為半透過反射片使用。
根據(jù)這種第三光學片，由于是通過在透明基板表面形成的凹凸圖形的反射壁把光進行全反射，所以在原理上不象在光的反射中利用金屬薄膜等的現(xiàn)有例或把氣泡或白色顏料進行分散的現(xiàn)有例的光的吸收或散射，能具有高的光利用效率地使一部分光反射而使一部分光透過。也不象使用金屬薄膜的現(xiàn)有例那樣擔心反射率依賴于射入光的頻率。且根據(jù)該光學片，例如能通過設(shè)置了反射壁區(qū)域(反射區(qū)域)對于整體的面積比(密度)或沒設(shè)置反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)對于整體的面積比來變化光學片的反射率或透過率，所以能高精度控制光學片的反射率或透過率。通過反射壁配置(分布)的設(shè)計方法能把光學片反射率或透過率的分布變均勻。
本發(fā)明第一、第二、第三光學片的又其他實施形式，是在所述透明基板的光射入面和與光射入面相對的面中，在不是所述反射壁的面的至少一部分上形成光擴散面。根據(jù)該實施形式，由于通過光擴散面能把向光學片射入的光進行擴散，所以能使光學片具有擴散片的功能。因此，即使在需要擴散片的情況下也不需要另外準備擴散片。
本發(fā)明的第一面光源裝置由光源和把從該光源射入的光擴展成面狀并從光射出面射出的導光板構(gòu)成，該面光源裝置把本發(fā)明的第一、第二或第三光學片使其光射入面朝向所述導光板而配置在所述導光板的光射出面?zhèn)?，這樣，使光向所述導光板的光射出面?zhèn)群凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出。
本發(fā)明的第一面光源裝置中，從導光板的光射出面射出的光的一部分透過光學片。剩余的一部分光被光學片反射后透過導光板而從光射出面相反側(cè)的面射出。其結(jié)果是能使光向?qū)Ч獍宓墓馍涑雒婧凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出，能得到兩面發(fā)光型的面光源裝置。且由于該面光源裝置使用了本發(fā)明的光學片，所以能達到高的光利用效率。還不必擔心光學片的反射率依賴于射入光的頻率。且根據(jù)該光學片，例如能通過設(shè)置了反射壁區(qū)域(反射區(qū)域)對于整體的面積比(密度)或沒設(shè)置反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)對于整體的面積比來變化光學片的反射率或透過率，所以能高精度控制光學片的反射率或透過率。
本發(fā)明的第二面光源裝置由光源和把從該光源射入的光擴展成面狀并從光射出面射出的導光板構(gòu)成，該面光源裝置把偏振光選擇反射片配置在該導光板的光射出面?zhèn)?，把本發(fā)明的第一、第二或第三光學片使其光射入面朝向所述導光板而配置在所述導光板的光射出面?zhèn)鹊南喾磦?cè)，這樣，使光向所述導光板的光射出面?zhèn)群凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出。
本發(fā)明的第二面光源裝置中，從導光板的光射出面射出的光中一個偏振光方向的光透過偏振光選擇反射片。另一個偏振光方向的光被偏振光選擇反射片反射并透過導光板到達光學片，到達了光學片的光的一部分透過光學片。到達了光學片的剩余的光被光學片反射，這時偏振光狀態(tài)被變化。被光學片反射的光透過導光板并到達偏振光選擇反射片，一個偏振光方向的光透過偏振光選擇反射片，另一個偏振光方向的光被偏振光選擇反射片反射。其結(jié)果是能使光向?qū)Ч獍宓墓馍涑雒婧凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出，能得到兩面發(fā)光型的面光源裝置。且由于該面光源裝置使用了本發(fā)明的光學片，所以能達到高的光利用效率。還不必擔心光學片的反射率依賴于射入光的頻率。且根據(jù)該光學片，例如能通過設(shè)置了反射壁區(qū)域(反射區(qū)域)對于整體的面積比(密度)或沒設(shè)置反射壁區(qū)域(透過區(qū)域)對于整體的面積比來變化光學片的反射率或透過率，所以能高精度控制光學片的反射率或透過率。
本發(fā)明的第三面光源裝置由光源和把從該光源射入的光擴展成面狀并從光射出面射出的導光板構(gòu)成，該面光源裝置把偏振光選擇反射片配置在所述導光板的光射出面?zhèn)?，把剖面具有四邊形或五邊形凸狀圖形的本發(fā)明光學片使其光射入面朝向所述導光板地配置在所述導光板的光射出面?zhèn)鹊南喾磦?cè)，這樣，使光向所述導光板的光射出面?zhèn)群凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出，且把從與所述導光板的光射出面相對的面射出的光通過所述光學片的凸狀圖形進行反射或折射，這樣使向與透過了沒形成光學片凸狀圖形區(qū)域的光相同的方向偏轉(zhuǎn)，把光從與所述導光板的光射出面的相對的面射出。
本發(fā)明的第三面光源裝置中，從導光板的光射出面射出的光中一個偏振光方向的光透過偏振光選擇反射片。另一個偏振光方向的光被偏振光選擇反射片反射并透過導光板到達光學片，到達了光學片的光的一部分透過光學片。到達了光學片的剩余的光被光學片反射，這時偏振光狀態(tài)被變化。被光學片反射的光透過導光板并到達偏振光選擇反射片，一個偏振光方向的光透過偏振光選擇反射片，另一個偏振光方向的光被偏振光選擇反射片反射。其結(jié)果是能使光向?qū)Ч獍宓墓馍涑雒婧凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出，能得到兩面發(fā)光型的面光源裝置。且通過把從與導光板的光射出面相對的面射出的光通過光學片的凸狀圖形進行反射或折射，這樣使向與透過了沒形成光學片凸狀圖形區(qū)域的光相同的方向偏轉(zhuǎn)，把光從與導光板的光射出面的相對的面射出，因此能更加提高光的利用效率。
本發(fā)明第二和第三面光源裝置的實施形式在導光板的光射出面?zhèn)扰渲昧似窆膺x擇反射片，在其相反側(cè)的面配置了光學片，該面光源裝置中所述光學片的凸狀、凹狀或凹凸圖形從該光學片的光射入面看是形成直線狀，該凸狀、凹狀或凹凸圖形直線狀延伸的方向與所述偏振光選擇反射片的偏振光軸方向成大致45度的角度。根據(jù)該實施形式，從導光板射出并被偏振光選擇反射片反射后透過了導光板的偏振光方向的直線偏振光在到達了光學片時，能把被光學片反射的光的偏振光方向相對于射入的直線偏振光的偏振光方向旋轉(zhuǎn)90度。因此，被光學片反射的光的偏振光方向與偏振光選擇反射片的偏振光方向平行而不被偏振光選擇反射片反射地進行透過。因此，能減少光在偏振光選擇反射片和光學片之間的反射次數(shù)，能把光順利取出。
本發(fā)明以上說明的結(jié)構(gòu)要素能盡可能地任意組合。


圖1是現(xiàn)有兩面圖像顯示裝置的概略側(cè)視圖；圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)、圖2(d)都是現(xiàn)有半透過反射片的剖面圖；圖3是表示本發(fā)明實施例1兩面圖像顯示裝置結(jié)構(gòu)的分解立體圖；圖4是表示實施例1所使用的光源結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5是實施例1所使用的導光板的反面圖；圖6是表示設(shè)置在同上導光板下面的偏振光圖形的圖；圖7(a)是表示一個偏振光圖形輪廓的立體圖，圖7(b)和圖7(c)是表示偏振光圖形的剖面形狀及其作用的圖；圖8是實施例1所使用的半透過反射片的平面圖；圖9是把同上的半透過反射片一部分進行放大表示的剖面圖；圖10(a)、圖10(b)、圖10(c)是說明半透過反射片制造方法的圖；圖11是說明在實施例1的兩面圖像顯示裝置中導光板內(nèi)的光的動態(tài)的圖；圖12是說明在實施例1的兩面圖像顯示裝置中從導光板射出的光的動態(tài)的圖；圖13是用于說明向?qū)Ч獍鍍?nèi)的各方位分配光的方法的圖；圖14是在半透過反射片的凸狀圖形中表示拉出了下擺區(qū)域的放大圖；圖15是表示形成了圓弧狀凸狀圖形的半透過反射片的平面圖；圖16(a)是實施例2所使用的半透過反射片的平面圖，圖16(b)、圖16(c)和圖16(d)都是表示圖16(a)的半透過反射片上形成的凸狀圖形形狀的立體圖；圖17(a)是說明凸狀圖形不同剖面形狀的圖，圖17(b)是表示構(gòu)成光反射區(qū)域的凹凸圖形的剖面圖；圖18是表示實施例3所使用的半透過反射片的局部放大剖面圖；
圖19是表示實施例4所使用的半透過反射片的局部放大剖面圖；圖20是表示實施例5所使用的半透過反射片的局部放大剖面圖；圖21是表示本發(fā)明實施例6兩面圖像顯示裝置結(jié)構(gòu)的分解立體圖；圖22是說明實施例6兩面圖像顯示裝置中光的動態(tài)的圖；圖23是說明同上的其他兩面圖像顯示裝置中光的動態(tài)的圖；圖24是表示實施例7所使用的半透過反射片的局部放大剖面圖；圖25是表示從導光板泄漏的光的射出方向與光強度關(guān)系的曲線；圖26是用于說明在實施例7的半透過反射片中使投影長度AE與EF相等的理由的圖；圖27是表示實施例8所使用的半透過反射片的局部放大剖面圖；圖28(a)是說明實施例7所使用的半透過反射片在制造時所使用的上模具的加工方法的圖，圖28(b)是說明實施例8所使用的半透過反射片在制造時所使用的上模具的加工方法的圖；圖29是表示實施例9的半透過反射片的局部放大剖面圖。
符號說明15兩面圖像顯示裝置16、18液晶面板17面光源裝置19半透過反射片20光源21導光板42凸狀圖形42′凹凸圖形 42″凹狀圖形43a光反射區(qū)域 43b光透過區(qū)域 44、45反射壁47光射入面52散射面 53偏振光選擇反射片具體實施方式
以下根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。但當然本發(fā)明并不限定于以下說明的實施例。
實施例1圖3是表示本發(fā)明實施例1兩面圖像顯示裝置15結(jié)構(gòu)的分解立體圖。該兩面圖像顯示裝置15包括構(gòu)成一個顯示面的第一液晶面板16、構(gòu)成另一個顯示面的第二液晶面板18、面光源裝置17、半透過反射片(光學片)19。把第一液晶面板16與半透過反射片19的一個面(根據(jù)圖3把配置液晶面板16一側(cè)的面設(shè)定為上面?zhèn)?相對配置，把面光源裝置17與半透過反射片19的另一個面(根據(jù)圖3把配置面光源裝置17一側(cè)的面設(shè)定為下面?zhèn)?相對配置。第二液晶面板18與面光源裝置17上與半透過反射片19相對的面的相反側(cè)的面相對配置。面光源裝置17由小的光源20(有時被叫做點光源)和導光板21構(gòu)成。
圖4是表示所述光源20結(jié)構(gòu)的剖面圖。光源20與導光板21的寬度相比是小的光源。光源20的結(jié)構(gòu)是把發(fā)光二極管(LED)芯片22密封在透明樹脂23內(nèi)，把其前面以外的面用白色透明樹脂24覆蓋。該光源20被安裝在薄膜配線基板25上，并通過焊錫26而固定在薄膜配線基板25。薄膜配線基板25被固定在由玻璃環(huán)氧樹脂構(gòu)成的增強板27上。用于插入光源20的孔28在上下方向上貫通導光板21的角部。在孔28近旁，導光板21的下面突出有定位銷29。另一方面在薄膜配線基板(FPC)25和增強板27上形成有用于通過定位銷29的通孔30、31。
把光源20安裝到導光板21上時，在定位銷29的根部周圍，在導光板21的下面涂布紫外線固化型粘接劑32。使定位銷29通過了薄膜配線基板25和增強板27的通孔30、31后，一邊用CCD照相機等進行監(jiān)視一邊進行導光板21厚度方向的中心與光源20發(fā)光中心的定位。在定位完了后，照射紫外線使紫外線固化型粘接劑32固化，這樣來把光源20牢固地固定在導光板21上，把定位銷29進行熱鉚接。
這時如圖4所示那樣，也可以把設(shè)置在孔28內(nèi)面厚度方向中心處的突起33作為標記來進行光源20發(fā)光中心的定位。設(shè)置突起33的位置可以在光源20的背面?zhèn)?，也可以在表面?zhèn)龋部梢栽谄鋬蓚€上。
代替薄膜配線基板25也可以使用玻璃環(huán)氧配線基板或引線框。在使用兩個以上發(fā)光二極管芯片的情況下，也可以把多個發(fā)光二極管芯片集聚在一個部位而點光源化。光源20也可以是把發(fā)光二極管芯片通過插入成型而直接形成在導光板21內(nèi)，也可以配置在導光板21的外部(與導光板21的外周面相對的位置)。也可以把多個點光源接近配置來作為光源20。
圖5是所述導光板21的下面圖。所述導光板21由聚碳酸酯樹脂、丙烯酸類樹脂和合成樹脂等折射率高的透明樹脂或玻璃成型成大致矩形的平板狀。在導光板21的下面形成有成為實質(zhì)面光源的長方形的面發(fā)光區(qū)域34，在面發(fā)光區(qū)域34的周圍形成有框狀非發(fā)光區(qū)域35。用于容納光源20的孔28是在導光板21的短邊側(cè)端部在非發(fā)光區(qū)域35開孔。為了控制從光源20向?qū)Ч獍?1內(nèi)進入的光的定向圖形，在導光板21的光射入面(孔28的內(nèi)周面)上形成有由透鏡、棱鏡或漫射體等構(gòu)成的光學元件。
具有多個微小偏轉(zhuǎn)圖形36的圖形面38被形成在導光板21下面的面發(fā)光區(qū)域34上。即，導光板21的面發(fā)光區(qū)域34是形成有偏轉(zhuǎn)圖形36的區(qū)域。圖6是從上側(cè)看在導光板21下面的面發(fā)光區(qū)域34上形成的偏轉(zhuǎn)圖形36配置的平面圖。偏轉(zhuǎn)圖形36是在沿以光源20為中心的圓周上空開間隙離散并且配置成同心圓狀。各偏轉(zhuǎn)圖形36的間隔是在靠近光源20側(cè)比較寬，隨著從光源20離開，則間隔逐漸地變短。換言之則是各偏轉(zhuǎn)圖形36在靠近光源20側(cè)圖形密度減小，隨著從光源20離開，則圖形密度變大。這樣就使導光板21上面(以下叫做光射出面37)的亮度變均勻。
圖7(a)是表示偏轉(zhuǎn)圖形36輪廓的立體圖。偏轉(zhuǎn)圖形36把導光板21的下面凹入設(shè)置形成三角槽狀。偏轉(zhuǎn)圖形36具有朝向光源20側(cè)的偏轉(zhuǎn)傾斜面39和朝向遠離光源20側(cè)的再射入面40。圖7(b)和圖7(c)表示偏轉(zhuǎn)圖形36的剖面。如圖7(b)所示，若把偏轉(zhuǎn)傾斜面39的傾斜角設(shè)定為是β，則傾斜角β例如是約50度，再射入面40的傾斜角γ大于偏轉(zhuǎn)傾斜面39的傾斜角β。然而，向偏轉(zhuǎn)傾斜面39射入的光41被偏轉(zhuǎn)傾斜面39全反射，對于導光板21的上面大致是垂直射入，并從導光板21的光射出面37大致垂直射出。如圖7(c)所示，從偏轉(zhuǎn)圖形36的偏轉(zhuǎn)傾斜面39向?qū)Ч獍?1外泄漏的光41的一部分從再射入面40再次射入到導光板21內(nèi)而被再利用。
圖8是模式表示半透過反射片19的平面圖，圖9是表示半透過反射片19一部分的放大剖面圖。半透過反射片19是由透明樹脂或透明玻璃構(gòu)成平板狀的透明片46而形成。半透過反射片19的光射入面47是平坦的面，在與光射入面47相對的面上交替形成有光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b。作為用于成型透明片46的透明樹脂例如能使用聚碳酸酯樹脂、丙烯酸類樹脂、聚烯烴樹脂、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)樹脂等。如圖8所示，在半透過反射片19的光反射區(qū)域43a空開一定間隔地相互平行地形成有多條成條紋狀的凸狀圖形42。圖8中為了圖示方便是把多根凸狀圖形42放大繪出，但實際上是形成多根數(shù)μm～數(shù)十μm微細寬度的凸狀圖形42。
如圖9所示，一個凸狀圖形42由兩面的反射壁44、45構(gòu)成，反射壁44、45相對光透過區(qū)域43b分別以45°的傾斜角向相反方向傾斜。在與凸狀圖形42的長度方向垂直且與光透過區(qū)域43b垂直的剖面上，反射壁44與反射壁45大致成90°的角度，凸狀圖形42的剖面是直角等腰三角形。如圖9所示，光透過區(qū)域43b被形成為是與半透過反射片19的下面(光射入面)平行的平坦平面。
該半透過反射片19有下面說明的作用。從導光板21的光射出面37大致垂直射出的光41從半透過反射片19的下面大致垂直地向半透過反射片19內(nèi)射入，到達光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b。到達光透過區(qū)域43b的光41透過光透過區(qū)域43b并從半透過反射片19的上面大致垂直地射出。另一方面，到達光反射區(qū)域43a的光41被反射壁44和45兩次全反射而從半透過反射片19的下面大致垂直地射出。
下面根據(jù)圖10(a)～圖10(c)說明半透過反射片19制造方法的一例。為了把半透過反射片19進行成型，而使用由透明熱可塑性樹脂構(gòu)成的表面平坦的透明片46。用于成型半透過反射片19的成型模具由上模具48和下模具49構(gòu)成。下模具49的表面形成平坦。上模具48的下面形成有用于把半透過反射片19的凸狀圖形42進行成型的剖面是直角三角形的凹條50和用于形成半透過反射片19的光透過區(qū)域43b的平坦面51。
如圖10(a)所示，在成型半透過反射片19時把透明片46平整地放置在下模具49上。然后如圖10(b)所示，用上模具48按壓放置在下模具49上的透明片46，一邊對透明片46加熱一邊用上模具48和下模具49對透明片46加壓。這樣則如圖10(c)所示，把上模具48上形成的凹條50復制到透明片46上，在透明片46的表面形成光反射區(qū)域43a(凸狀圖形42)和光透過區(qū)域43b而得到半透過反射片19。
下面通過圖11和圖12說明在該兩面圖像顯示裝置15中光的動態(tài)。把該面光源裝置17中光的動態(tài)通過圖11和圖12來說明。圖11是表示在導光板21內(nèi)光的動態(tài)的圖，圖12是表示從導光板21射出的光的動態(tài)的圖。如圖11所示，從光源20射出的光41從光射入面進入到導光板21內(nèi)。從光射入面向?qū)Ч獍?1射入的光41在導光板21內(nèi)呈放射狀擴展前進，為了這時在導光板21內(nèi)擴展的光41各方位的光通量與各方位導光板21的面積成比例，最好預先設(shè)計在光射入面上設(shè)置透鏡、棱鏡和漫射體等光學元件。具體說就是如圖13所示那樣，最好使在向?qū)Ч獍?1任意方位擴展Δθ范圍內(nèi)射出的光通量與該范圍Δθ所包含導光板的面積(圖13中施加斜線所表示的區(qū)域面積)成比例，這樣就能使各方位的面光源裝置17的亮度分布均勻。
如圖11所示，射入到了導光板21內(nèi)的光41一邊反復被導光板21的上面和下面全反射，一邊在導光板21內(nèi)向遠離光源20的方向前進。向?qū)Ч獍?1的下面射入的光41被剖面三角形的偏轉(zhuǎn)圖形36反射并透過光射出面37而與光射出面37大致垂直地射出。如前所述，所有的偏轉(zhuǎn)圖形36都是配置成其長度方向與連結(jié)光源20和各偏轉(zhuǎn)圖形36的方向正交。因此，在導光板21內(nèi)傳送的光41即使被偏轉(zhuǎn)圖形36擴散，該光41也是在包含連結(jié)光源20和該偏轉(zhuǎn)圖形36方向的與光射出面37垂直的平面內(nèi)擴散，而沒有在與光射出面37平行的平面內(nèi)擴散地直進。
如圖12所示，這樣從導光板21的光射出面37大致垂直射出的光向半透過反射片19射入。向半透過反射片19射入的光中到達了光透過區(qū)域43b的光則透過光透過區(qū)域43b，到達了光反射區(qū)域43a的光則被凸狀圖形42全反射。透過了半透過反射片19的光透過區(qū)域43b的光，透過液晶面板16而生成液晶面板16的圖像。被半透過反射片19的光反射區(qū)域43a反射的光，原封不動地透過導光板21并進一步透過液晶面板18而生成液晶面板18的圖像。
根據(jù)實施例1的兩面圖像顯示裝置15，由于能通過一個面光源裝置17而同時照明兩個液晶面板16、18，所以能謀求兩面圖像顯示裝置15的薄型化，而且能謀求節(jié)省電力。由于從面光源裝置17射出的光不被半透過反射片19的光反射區(qū)域43a吸收，所以能幾乎無損耗地利用從光源20出來的光，光的利用效率優(yōu)良。
由于把半透過反射片19上形成的光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b的圖形形成的是數(shù)μm～數(shù)十μm微細的大小，所以能把光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b大致均勻地配置在半透過反射片19的整個面上。因此，能利用半透過反射片19的整個面均勻地進行光反射或透過。
本發(fā)明的半透過反射片19中，一般把向反射壁的光射入面的投影面積設(shè)定為是σ、把光透過區(qū)域的面積設(shè)定為是ε時，半透過反射片19的反射率由σ/(σ+ε)來決定，透過率由ε/(σ+ε)來決定。特別是在凸狀圖形42的剖面是直角等腰三角形的本實施例中，把凸狀圖形42的投影面積設(shè)定為是σ、把凸狀圖形42之間平坦區(qū)域的面積設(shè)定為是ε時，通過上式能決定反射率和透過率。
在半透過反射片19的反射率和透過率在0＜σ/(σ+ε)＜1或是0＜ε/(σ+ε)＜1的關(guān)系成立的范圍內(nèi)能任意設(shè)定。這樣就能根據(jù)需要來設(shè)定從導光板21射出的光對液晶面板16、18照明的比例。
但如圖14所示，在半透過反射片19的制造工序中光反射區(qū)域43a形成有被反射壁44、45拉出下擺的區(qū)域44a、45a(以下叫做下擺部44a、45a)，有時比設(shè)計值稍微寬。因此，在凸狀圖形42的剖面是三角形時，為了不使光透過區(qū)域43b消失，最好光反射區(qū)域43a的投影面積σ的比例σ/(σ+ε)在0.95以下。即最好把反射率設(shè)定在95％以下。
如圖15所示，在半透過反射片19的上面形成的光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b的配置，在光源20是點光源的情況下也可以把光源20作為中心同心圓狀地配置光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b。
實施例2本發(fā)明的實施例2變更了實施例1半透過反射片19的結(jié)構(gòu)。圖16表示了實施例2半透過反射片19的上面圖。如圖16(a)所示，本實施例的半透過反射片19把在透明片46的上面凸狀形成的光反射區(qū)域43a分割成細的區(qū)域，并且離散地配置凸狀圖形42。這樣，與實施例1所示的半透過反射片19相比較，凸狀圖形42不明顯。進而，在半透過反射片19與液晶面板16之間難于產(chǎn)生干擾條紋。
在半透過反射片19的上面形成的凸狀圖形42的形狀，也可以是圖6(b)所示那樣的三棱柱狀，也可以是圖16(c)所示那樣的棱錐狀，也可以是圖16(d)所示那樣的圓錐狀。
作為具有三個以上反射壁的凸狀圖形42，并不限定于是圖16所示的，而是也包括具有圖17(a)所示那樣剖面的凸狀圖形42(例如沿長度方向形成直線狀的)。圖17(a)是把凸狀圖形42相互空開間隙配置(本發(fā)明的第一方面)，把這種圖形不空開間隙配置的圖17(b)的形態(tài)就變成把凹凸圖形42′相互空開間隙配置了(本發(fā)明的第九方面。當然圖17(a)所示的這種圖形也可以被看作是把凹凸圖形42′相互空開間隙配置。
實施例3本發(fā)明的實施例3變更了實施例1中的半透過反射片19的結(jié)構(gòu)。圖18是實施例3半透過反射片19的剖面圖。半透過反射片19由聚碳酸酯樹脂、丙烯酸類樹脂、聚烯烴樹脂、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)樹脂等透明樹脂成型為平板狀，在光射入面47相反側(cè)的面上相互空開間隙地形成有剖面是等腰梯形的凸狀圖形42。在半透過反射片19的上面形成光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b。光反射區(qū)域43a是通過傾斜角成45°的凸狀圖形42的反射壁44和反射壁45所形成。光透過區(qū)域43b是與光射入面47平行的區(qū)域，由凸狀圖形42外側(cè)的平坦區(qū)域和凸狀圖形42內(nèi)的平坦區(qū)域構(gòu)成。
如圖18所示，包含在單一凸狀圖形42中的反射壁44和反射壁45被夾在中間的光透過區(qū)域43b所分離。即光透過區(qū)域43b被分成連接反射壁44、45下端的平坦區(qū)域(凸狀圖形42外的光透過區(qū)域43b)和連接反射壁44、45上端的處于高出一段位置的平坦區(qū)域(凸狀圖形42內(nèi)的光透過區(qū)域43b)。反射壁44、45相對光透過區(qū)域43b分別以45°的斜面向相反方向傾斜。即，反射壁44、45正交。
從導光板21的光射出面37大致垂直射出的光41從半透過反射片19的下面大致垂直地向半透過反射片19內(nèi)射入，到達光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b。到達光透過區(qū)域43b的光41從光透過區(qū)域43b大致垂直地射出。另一方面，到達光反射區(qū)域43a的光41被一側(cè)的反射壁44全反射而與光透過區(qū)域43b平行地前進，并被另一側(cè)的反射壁45全反射而從半透過反射片19的下面大致垂直地射出。
通過這種半透過反射片19來照明液晶面板16時，由于光反射區(qū)域43a的反射壁44與反射壁45是分離配置，所以難于識別光被光反射區(qū)域43a反射而向液晶面板18側(cè)射出的區(qū)域和光透過光透過區(qū)域43b而向液晶面板16側(cè)射出的區(qū)域。因此，能使光在半透過反射片19的光透過側(cè)和光反射側(cè)的亮度均勻，難于產(chǎn)生明亮上的不均勻。
實施例4本發(fā)明的實施例4變更了實施例1半透過反射片19的結(jié)構(gòu)。圖19是實施例4半透過反射片19的剖面圖。該半透過反射片19在光射入面47的相反側(cè)的面中光透過區(qū)域43b上形成有用于把光進行散射的散射面52。作為散射面52例如是隨機形成的比凸狀圖形42足夠微細的凹凸。
根據(jù)該實施例，為了擴展向液晶面板16照射的光的指向性，例如有時在本實施例1圖3所示兩面圖像顯示裝置15中，液晶面板16與半透過反射片19之間設(shè)置用于散射光的擴散片。但若使用本實施例這種具備光擴散功能的半透過反射片19，則不需要擴散片。
實施例5本發(fā)明的實施例5變更了實施例1半透過反射片19的結(jié)構(gòu)。圖20是實施例5半透過反射片19的剖面圖。該實施例在半透過反射片19的光射入面47整體或一部分上形成有用于把光進行散射的散射面52。
為了擴展向液晶面板18照射的光的指向性，例如有時在實施例1圖3所示兩面圖像顯示裝置15中，液晶面板18與半透過反射片19之間設(shè)置用于散射光的擴散片。但若使用本實施例這種具備光擴散功能的半透過反射片19，則不需要擴散片。在如實施例1圖3所示兩面圖像顯示裝置15那樣半透過反射片19的下面是平坦的情況下，有時導光板21與半透過反射片19貼緊而產(chǎn)生亮度不均勻。如本實施例這樣只要使用把液晶面板18相對的面設(shè)定成散射面52的半透過反射片19，就能防止在導光板21與半透過反射片19之間產(chǎn)生因貼緊而引起的亮度不均勻。
實施例6圖21是本發(fā)明實施例6中的兩面圖像顯示裝置15的分解立體圖。該兩面圖像顯示裝置15包括第一液晶面板16、面光源裝置17、第二液晶面板18、半透過反射片19和偏振光選擇反射片53。與面光源裝置17的一個面相對地配置有偏振光選擇反射片53(根據(jù)圖21把配置有偏振光選擇反射片53一側(cè)的面設(shè)定為是上面?zhèn)?，與面光源裝置17的另一個面相對地配置有半透過反射片19(根據(jù)圖21把配置有半透過反射片19一側(cè)的面設(shè)定為是下面?zhèn)?。與偏振光選擇反射片53的上面?zhèn)认鄬Φ嘏渲糜械谝灰壕姘?6，與半透過反射片19的下面?zhèn)认鄬Φ嘏渲糜械诙壕姘?8。面光源裝置17由光源20和導光板21構(gòu)成。
偏振光選擇反射片53具有比液晶面板16、18的像素形成區(qū)域大的面積。偏振光選擇反射片53使射入的光中一個偏振光狀態(tài)的光進行透過，使另一個偏振光狀態(tài)的光被反射。作為這種偏振光選擇反射片53是使射入的光中一個偏振光方向的直線偏振光的光透過，使與它正交的偏振光方向的直線偏振光的光被反射，例如有住友三M(スリ一エム)(株)制的D-BEF(商品名)。使射入的光中一個回轉(zhuǎn)方向的圓偏振光或橢圓偏振光的光透過，使反向回轉(zhuǎn)方向的圓偏振光和橢圓偏振光的光被反射的，例如有日東電工(株)制的NIPOCS-PCF(商品名)。在以下的說明中，偏振光選擇反射片53被配置成使一個直線偏振光的光(把它叫做P偏振光的光)透過，使另一個直線偏振光的光(把它叫做S偏振光的光)反射。
如圖22所示，液晶面板16使其偏振光透過軸N1與偏振光選擇反射片53的偏振光透過軸M的方向平行地配置在偏振光選擇反射片53的上方。同樣地，液晶面板18使其偏振光透過軸N2與偏振光選擇反射片53的偏振光透過軸M垂直地配置在半透過反射片19的下方。本實施例中是配置成液晶面板16透過P偏振光的光，液晶面板18配置為透過S偏振光的光。液晶面板16、18是透過型或半透過型的。
通過圖22說明從該兩面圖像顯示裝置15的面光源裝置17射出的光的動態(tài)。如圖22所示，從面光源裝置17的光射出面37大致垂直射出的光向偏振光選擇反射片53射入。在此，從面光源裝置17射出的光有P偏振光和S偏振光。向偏振光選擇反射片53射入的光中的P偏振光的光透過偏振光選擇反射片53，而S偏振光的光被偏振光選擇反射片53反射。由于液晶面板16的偏振光透過軸N1被配置成透過P偏振光的光，所以透過了偏振光選擇反射片53的P偏振光的光透過液晶面板16而生成液晶面板16的圖像。
被偏振光選擇反射片53反射的S偏振光的光通過面光源裝置17向半透過反射片19射入。向半透過反射片19射入的S偏振光的光中到達了光透過區(qū)域43b的S偏振光的光，透過半透過反射片19，到達了光反射區(qū)域43a的S偏振光的光，被反射壁44和45反射。由于液晶面板18的偏振光透過軸N2被配置成透過S偏振光的光，所以透過了半透過反射片19的光透過區(qū)域43b的S偏振光的光，透過液晶面板18而生成液晶面板18的圖像。
另一方面，被半透過反射片19的光反射區(qū)域43a反射的光在被光反射區(qū)域43a反射時，由于光的偏振光方向回轉(zhuǎn)，所以變成P偏振光和S偏振光的光混合了的光。被半透過反射片19的光反射區(qū)域43a反射的光透過面光源裝置17再次向偏振光選擇反射片53射入。向偏振光選擇反射片53射入的光中P偏振光的光透過偏振光選擇反射片53而生成液晶面板16的圖像。向偏振光選擇反射片53射入的光中S偏振光的光被偏振光選擇反射片53反射并再次向半透過反射片19射入。向半透過反射片19射入的S偏振光的一部分透過半透過反射片19而生成液晶面板18的圖像。
其他的一部分被半透過反射片19反射并回轉(zhuǎn)，變成P偏振光和S偏振光混合了的光并再次向偏振光選擇反射片53射入。這樣，向?qū)Ч獍?1射出的光在偏振光選擇反射片53與半透過反射片19之間反復進行反射和偏振光軸的回轉(zhuǎn)，在液晶面板16的圖像生成和液晶面板18的圖像生成中被不浪費地使用。
根據(jù)本實施例的兩面圖像顯示裝置15，由于能通過一個面光源裝置17而同時照明兩個液晶面板16、18，所以能謀求兩面圖像顯示裝置15的薄型化，而且能謀求節(jié)省電力。由于從面光源裝置17射出的光不被半透過反射片19的光反射區(qū)域43a吸收，所以能幾乎無損耗地利用從光源20出來的光，光的利用效率優(yōu)良。
在此，如圖23所示，本實施例的兩面圖像顯示裝置15若把在半透過反射片19上形成的光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b相對于偏振光選擇反射片53的偏振光軸M回轉(zhuǎn)φ＝45°或是φ＝135°配置，則每次被反射壁44或45反射的光的偏振光方向就回轉(zhuǎn)45°。即向半透過反射片19的光反射區(qū)域43a射入的光由于被反射壁44和45兩次反射，所以被半透過反射片19反射而射出的光的偏振光方向相對于向半透過反射片19射入的光來說偏振光方向回轉(zhuǎn)了90°。
因此，本實施例的兩面圖像顯示裝置15中，向半透過反射片19的光反射區(qū)域43a射入的S偏振光的光就變成P偏振光的光被反射。即只要使用兩面圖像顯示裝置15，則從面光源裝置17射出的光中P偏振光的光透過偏振光選擇反射片53而生成液晶面板16的圖像。另一方面，S偏振光的光被偏振光選擇反射片53反射而到達半透過反射片19。到達了半透過反射片19的S偏振光的光的一部分透過半透過反射片19而生成液晶面板18的圖像。剩余的一部分被半透過反射片19反射，并且光的偏振光方向回轉(zhuǎn)了90°，變成了P偏振光的光并透過偏振光選擇反射片53而生成液晶面板16的圖像。
這樣，與不考慮偏振光選擇反射片53的偏振光軸M與在半透過反射片19上形成的光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b的配置的情況相比，減少了光在偏振光選擇反射片53與半透過反射片19之間的反射次數(shù)，因此能更有效地照明液晶面板。
實施例7光并不一定是僅從面光源裝置17的導光板21向垂直方向射出，而是存在有從光射出面37或其相反側(cè)的面向斜方向射出的漏光。例如有從設(shè)置在導光板21上的偏轉(zhuǎn)圖形36的偏轉(zhuǎn)傾斜面39向外部泄漏的光不是進入到再射入面40而是斜向射出的情況。這種漏光不被液晶面板的照明所利用，被浪費了。于是本發(fā)明實施例7的半透過反射片19是被提案能有效利用該漏光的結(jié)構(gòu)。
圖24表示的是半透過反射片19的剖面圖。在半透過反射片19的下面(光射入面47的相反側(cè)的面)形成有光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b。光透過區(qū)域43b由與半透過反射片19的光射入面47平行的平坦面構(gòu)成。光反射區(qū)域43a由具有方形剖面形狀的凸狀圖形42構(gòu)成。圖24表示了與凸狀圖形42的長度方向垂直且與光射入面47垂直的剖面，凸狀圖形42的剖面形狀具有四個頂點A、B、C、D，頂點B的頂角是90°角度。夾住頂點B的邊AB和邊BC分別成為反射壁44和反射壁45。連結(jié)頂點C和頂點D的邊CD成為漏光反射壁55，是與光射入面47大致垂直的面。當把從頂點B向與光射入面47垂直所引的垂線和與光透過區(qū)域43b一致的平面的交點設(shè)定為E，把從頂點C向與光射入面47垂直所引的垂線和與光透過區(qū)域43b一致的平面的交點設(shè)定為F時，邊AB的投影長度AE與邊BC的投影長度EF相等。圖24中邊CD(漏光反射壁55)由于是與光射入面47垂直的面，所以頂點D與點F重合。
該實施例中，向半透過反射片19的光射入面47垂直射入的光41中，一部分光41透過光透過區(qū)域43b而從光射入面47相反側(cè)的面射出。剩余的一部分光41向凸狀圖形42的反射壁44或反射壁45射入，被反射壁44、45反射返回而返回到原來的方向，從光射入面47向與射入方向相反的方向射出。
從導光板21斜向射出的漏光54從光射入面47斜向射入到半透過反射片19內(nèi)。斜向射入而向漏光反射壁55射入的光被漏光反射壁55全反射后向反射壁44射入，被反射壁44折射并從反射壁44向外部射出。在此把漏光54的角度ψ假定成某角度，通過把漏光反射壁55的傾斜度設(shè)定成對于該角度ψ有適當?shù)慕嵌?，則能使被反射壁44折射并射出的漏光54的方向朝向與光射入面47垂直的方向。
這樣，本實施例的半透過反射片19就能把來自導光板21的漏光54也使用到液晶面板的照明上，因此能更有效地使用來自光源20的光。
從本實施例的兩面圖像顯示裝置15所使用的導光板21泄漏的光54，如圖25所示的測定結(jié)果那樣，在從與導光板21的圖形面38垂直的方向傾斜了ψ≈68°的方向上具有峰值。本實施例所示的凸狀圖形42的形狀就被設(shè)計成使向該ψ≈68°方向射出的漏光54向垂直方向射出而能更有效地被利用。當然在漏光54的射出方向變化時，凸狀圖形42的形狀也要隨之改變。
本實施例中投影長度AE與投影長度EF相等。若使該投影長度AE與EF相等，則被反射壁44整個面全反射的光擴展到反射壁45整個面射入，相反，被反射壁45整個面全反射的光擴展到反射壁44整個面射入，被一側(cè)反射壁44、45反射的光不會不被另一側(cè)反射壁45、44反射地向斜向射出。在反射壁44、45上不出現(xiàn)浪費區(qū)域，能以沒有浪費的尺寸制作能有效反射光的微小凸狀圖形42。
圖26是說明其理由的圖。圖26中點E是從頂點B向與光射入面47垂直所引的垂線和與光透過區(qū)域43b一致的平面的交點，點F是從頂點C向與光射入面47垂直所引的垂線和與光透過區(qū)域43b一致的平面的交點。圖24中邊CD(漏光反射壁55)與光透過區(qū)域43b垂直的點F與點D一致，但圖26中為了區(qū)別點F與點D而表示了邊CD稍微具有傾斜的情況。
把通過頂點A而垂直于光透過區(qū)域43b的直線與通過頂點B而平行于光透過區(qū)域43b的直線的交點設(shè)定為G，把通過頂點C而垂直于光透過區(qū)域43b的直線與通過頂點B而平行于光透過區(qū)域43b的直線的交點設(shè)定為H。且把從頂點B向線段AC所引垂線的垂足設(shè)定為J。
現(xiàn)在光41從圖26的上方垂直地向光透過區(qū)域43b射入時，被邊AB(反射壁44)反射的光束全部向邊BC(反射壁45)射入，考慮到被邊AB反射的光束擴展到邊BC整體上的情況，因此了解到，如圖26所示的光41那樣，向邊AB端部的頂點A射入而被邊AB反射的光只要向頂點C射入便可。
把根據(jù)垂線AG測量的邊AB的傾斜設(shè)定為是∠BAG＝τ時，則向頂點A垂直射入的光41相對邊AB具有τ的傾斜地射入。因此，被邊AB反射的光41也相對邊AB具有τ的傾斜地射出。即，∠BAJ＝τ。因此一個頂角是τ的直角三角形BAG與一個頂角是τ的直角三角形BAJ全等，了解到長度GB＝長度JB(1)由于還能容易確認角度CBJ＝τ、角度CBH＝τ，所以一個頂角是τ的直角三角形CBJ與一個頂角是τ的直角三角形CBH全等，了解到長度BJ＝長度BH(2)因此，從(1)式和(2)式得到長度GB＝長度BH(3)由于知道長度GB＝長度AE，長度BH＝長度EF，所以結(jié)果是了解到，為了使向邊AB射入的光束擴展到邊BC整體地射入，只要下面的(4)式成立便可。
邊AB的投影長度AE＝邊BC的投影長度EF(4)同樣地根據(jù)光的逆行原理了解到，從垂直上方射入并且被邊BC(反射壁45)反射的光束全部向邊AB(反射壁44)射入，且被邊BC反射的光束擴展到邊AB整體上的條件，也能由上述的(4)式給出。
實施例8本發(fā)明實施例8是實施例7的進一步變形。圖27是半透過反射片19的剖面圖。在半透過反射片19的光射入面47的相反側(cè)的面上形成有光反射區(qū)域43a和光透過區(qū)域43b。光透過區(qū)域43b由與半透過反射片19的光射入面47平行的平坦面構(gòu)成。光反射區(qū)域43a由具有剖面W字狀的五邊形凸狀圖形42構(gòu)成。如圖27所示，若把凸狀圖形42的頂點用A、B、C、L、K表示時，則頂點B和頂點L的頂角都是90°，邊AB和邊KL成為反射壁44，邊BC和邊CL成為反射壁45。當把從頂點B向與光射入面47垂直所引的垂線和與光透過區(qū)域43b一致的平面的交點設(shè)定為E，把從頂點C向與光射入面47垂直所引的垂線和與光透過區(qū)域43b一致的平面的交點設(shè)定為F，把從頂點L向與光射入面47垂直所引的垂線和與光透過區(qū)域43b一致的平面的交點設(shè)定為M時，邊AB的投影長度AE與邊BC的投影長度EF相互相等，且邊CL的投影長度FM與邊LK的投影長度MK相互相等。圖27中凸狀圖形42的剖面形狀是左右對稱的形狀，但只要滿足上述條件，不是左右對稱也可以。
如圖27所示，該實施例中向半透過反射片19射入的光41中，一部分光41到達光透過區(qū)域43b并從半透過反射片19的光射入面47相反側(cè)的面射出。剩余的一部分光41被凸狀圖形42的反射壁44、45全反射，而從半透過反射片19的光射入面47向與射入方向相反的方向射出。
從導光板21向斜向射出的漏光54從光射入面47射入到半透過反射片19內(nèi)。其中向反射壁44射入的光不是被反射壁44全反射而是透過反射壁44，這時被折射。被反射壁44折射并向外部射出的漏光54向與光射入面47大致垂直的方向射出。為了達到這種光學狀態(tài)，只要根據(jù)漏光54的射入方向來設(shè)計反射壁44傾斜角度便可。
這樣，本實施例的半透過反射片19就能把來自導光板21的漏光54也使用到液晶面板的照明上，因此能更有效地使用來自光源20的光。
本實施例中由于也是投影長度AE與投影長度EF相等，所以被反射壁44(邊AB)整個面全反射的光擴展到反射壁45(邊BC)整個面射入，相反，被反射壁45(邊BC)整個面全反射的光擴展到反射壁44(邊AB)整個面射入。同樣地由于投影長度FM與投影長度MK相等，所以被反射壁44(邊LK)整個面全反射的光擴展到反射壁45(邊CL)整個面射入，相反，被反射壁45(邊CL)整個面全反射的光擴展到反射壁44(邊LK)整個面射入。因此，在反射壁44、45上不出現(xiàn)浪費區(qū)域，能以沒有浪費的尺寸制作能有效反射光的微小凸狀圖形42。
本實施例的凸狀圖形42與實施例7所示的半透過反射片19的凸狀圖形42相比，是成型時容易從模具上卸下來的剖面形狀。
如根據(jù)圖10(a)～圖10(c)說明的那樣，半透過反射片19是使用成型模具制造的。上模具48通過使用刀具的磨削加工而設(shè)置有用于成型凸狀圖形42的凹條50。在此，制作實施例7的半透過反射片19時，上模具48的凹條50的剖面是變形的四邊形，因此為了加工該凹條50就需要有圖28(a)那樣的特殊形狀的刀具56。
相對地，用于成型本實施例凸狀圖形42的上模具48，則如圖28(b)所示那樣，需要在開口側(cè)寬度寬的剖面W字狀的凹條50。該W字狀的凹條50中處于最低位置處的兩側(cè)角部的角度是90°。因此若想在上模具48上磨削加工出該形狀的凹條50，則如圖28(b)所示那樣，只要準備長方形簡單形狀的刀具57，改變刀具57的傾斜度而使刀具57的角對準90°兩個部位的角部進行兩次磨削加工，就能使用簡單形狀的刀具容易低加工出凹條50。
實施例9圖29是表示本發(fā)明實施例9半透過反射片19的局部放大剖面圖。實施例9中半透過反射片19的光反射區(qū)域43a是由V槽狀的多個凹狀圖形42″所構(gòu)成(本發(fā)明的第六方面)。凹狀圖形42″由相互正交的反射壁44和反射壁45構(gòu)成，凹狀圖形42″被配置成平行地相互空開間隔。
這種半透過反射片19中在凹狀圖形42″之間形成的平坦區(qū)域成為光透過區(qū)域43b，向此處射入的光41透過半透過反射片19。向光反射區(qū)域43a即反射壁44或45射入的光41被鄰接的凹狀圖形42″之間的反射壁44和反射壁45反射，被返回反射向原來的方向。
上述各實施例是關(guān)聯(lián)面光源裝置或液晶顯示裝置說明了本發(fā)明的光學片，但本發(fā)明光學片的用途并不限定于面光源裝置和液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種光學片，其在把一個面作為光射入面的透明基板的與該光射入面的相對面上，相互空開間隙地形成多個至少具有兩個傾斜反射壁的凸狀圖形，把向所述透明基板射入的光的一部分通過被所述凸狀圖形的各反射壁全反射而從光射入面向與射入方向平行的方向射出，并且通過使向所述透明基板射入的光的剩余一部分透過沒形成所述反射壁的區(qū)域而從與光射入面相對的面射出。
2.如權(quán)利要求1所述的光學片，其特征在于，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面的所述凸狀圖形的剖面形狀，是構(gòu)成所述凸狀圖形的兩個反射面成大致90度角度的等腰三角形。
3.如權(quán)利要求1所述的光學片，其特征在于，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面的所述凸狀圖形的剖面形狀，是所述反射壁的傾斜角為大致45度的等腰梯形。
4.如權(quán)利要求1所述的光學片，其特征在于，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面的所述凸狀圖形的剖面形狀是四邊形，該四邊形距離所述光射入面最遠位置處的頂點的頂角是大致90度，而夾住該頂點的兩邊向所述光射入面的投影長度大致相等。
5.如權(quán)利要求1所述的光學片，其特征在于，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面的所述凸狀圖形的剖面形狀，是中央部凹下去的大致W字狀的五邊形，從該凸狀圖形的光射入面向遠側(cè)突出的兩個頂點的頂角都是90度，夾住這些頂點的兩邊向所述光射入面的投影長度都大致相等。
6.如權(quán)利要求1所述的光學片，其特征在于，在所述透明基板的光射入面和與光射入面相對的面中不是所述反射壁的面的至少一部分上形成光擴散面。
7.一種光學片，在把一個面作為光射入面的透明基板的該光射入面的相對面上，相互空開間隙地形成多個至少具有兩個傾斜反射壁的凹狀圖形，把向所述透明基板射入的光的一部分通過被所述凹狀圖形之間的反射壁全反射而從光射入面向與射入方向平行的方向射出，并且通過使向所述透明基板射入的光的剩余一部分透過沒形成所述反射壁的區(qū)域而從與光射入面相對的面射出。
8.如權(quán)利要求7所述的光學片，其特征在于，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面的所述凹狀圖形的剖面形狀，是構(gòu)成所述凹狀圖形的兩個反射壁為大致90度角度的等腰三角形的V形槽的形狀。
9.如權(quán)利要求7所述的光學片，其特征在于，與所述透明基板的光射入面垂直的某剖面的所述凹狀圖形的剖面形狀，是所述反射壁的傾斜角為大致45度的等腰梯形凹狀槽的形狀。
10.如權(quán)利要求7所述的光學片，其特征在于，在所述透明基板的光射入面和與光射入面相對的面中不是所述反射壁的面的至少一部分上形成光擴散面。
11.一種光學片，其特征在于，其在把一個面作為光射入面的透明基板的該光射入面的相對面上，相互空開間隙地形成多個至少具有三個傾斜的反射壁的凹狀和凸狀的凹凸圖形，把向所述透明基板射入的光的一部分通過被所述凹凸圖形之間的反射壁全反射而從光射入面向與射入方向平行的方向射出，并且通過使向所述透明基板射入的光的剩余一部分透過沒形成所述反射壁的區(qū)域而從與光射入面相對的面射出。
12.如權(quán)利要求11所述的光學片，其特征在于，在所述透明基板的光射入面和與光射入面相對的面中不是所述反射壁的面的至少一部分上形成光擴散面。
13.一種面光源裝置，是由光源和把從該光源射入的光擴展成面狀并從光射出面射出的導光板構(gòu)成的面光源裝置，其特征在于，其把權(quán)利要求1到12所述的光學片配置為使其光射入面朝向所述導光板并且在所述導光板的光射出面?zhèn)?，從而，使光向所述導光板的光射出面?zhèn)群凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出。
14.一種面光源裝置，是由光源和把從該光源射入的光擴展成面狀并從光射出面射出的導光板構(gòu)成的面光源裝置，其特征在于，其把偏振光選擇反射片配置在所述導光板的光射出面?zhèn)?，把?quán)利要求1到12所述的光學片配置為使其光射入面朝向所述導光板并且在所述導光板的光射出面?zhèn)鹊南喾磦?cè)，從而，使光向所述導光板的光射出面?zhèn)群凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出。
15.一種面光源裝置，是由光源和把從該光源射入的光擴展成面狀并從光射出面射出的導光板構(gòu)成的面光源裝置，其特征在于，其把偏振光選擇反射片配置在所述導光板的光射出面?zhèn)?，把?quán)利要求4或5所述的光學片配置為使其光射入面朝向所述導光板并且在所述導光板的光射出面的相反側(cè)，從而，使光向所述導光板的光射出面?zhèn)群凸馍涑雒娴南喾磦?cè)射出，而且把從與所述導光板的光射出面相對的面射出的光通過所述光學片的凸狀圖形進行反射或折射，這樣使向與透過了沒形成光學片凸狀圖形區(qū)域的光相同的方向偏轉(zhuǎn)，把光從與所述光學片的光射入面的相對的面射出。
16.如權(quán)利要求14所述的面光源裝置，其特征在于，所述光學片的凸狀、凹狀和凹凸圖形從該光學片的光射入側(cè)看是形成直線狀，該凸狀、凹狀和凹凸圖形直線狀延伸的方向與所述偏振光選擇反射片的偏振光軸方向成大致45度的角度。
17.如權(quán)利要求15所述的面光源裝置，其特征在于，所述光學片的凸狀、凹狀和凹凸圖形從該光學片的光射入面?zhèn)瓤词切纬芍本€狀，該凸狀、凹狀和凹凸圖形直線狀延伸的方向與所述偏振光選擇反射片的偏振光軸方向成大致45度的角度。
全文摘要
一種光學片，半透過反射片(19)的下面是平坦的光射入面(47)，在光射入面(47)相反側(cè)的面上設(shè)置有光反射區(qū)域(43a)和光透過區(qū)域(43b)。光反射區(qū)域(43a)是與光射入面(47)平行的平坦面。光反射區(qū)域(43a)，其由剖面為直角等腰三角形的凸狀圖形(42)構(gòu)成。從光射入面(47)射入光透過區(qū)域(43b)的光(41)的一部分透過半透過反射(19)從與光射入面(47)的相反側(cè)的面射出。從光射入面(47)射入的光(41)的剩余一部分由成為凸狀圖形(42)的反射壁(44，45)兩次反射。反射壁(44，45)反射的光與原來射入方向大致平行，與入射光相反地射出。
文檔編號G02F1/1335GK101023379SQ200580031090
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者田上靖宏, 篠原正幸 申請人:歐姆龍株式會社