CN101542366A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显示装置，其中，沿发光的水平方向的视角宽于沿其垂直方向的视角，发射的光具有用偏光眼镜可看见的沿垂直方向的偏振成分，其能够提高显示亮度。亮度增强膜(33)沿水平方向延伸并具有沿与延伸方向正交的方向排列的多个脊(33a)，且沿延伸方向的折射率大于沿排列方向的折射率。相位差波片(34)改变进入波片(34)的光的偏振方向，使得由通过亮度增强膜(33)沿凸部(33a)的排列方向的偏振成分的偏振方向与第一偏振片20A的偏振轴(a)的方向所形成的角度变小。而且，第二偏振片(20B)具有穿过垂直方向的偏振成分的偏振轴(b)。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示单元，其包括称为亮度增强膜的透光膜。
背景技术
近年来，由于液晶显示器有诸如低电功耗、节约空间和低成本等的优点，过去是显示单元的主流的阴极射线管(CRT)已经被液晶显示器代替。
例如，当用显示图像的照明方法来分类时，存在几种类型的液晶显示器。作为代表性实例，引证利用布置在液晶显示板后面的光源的透射型显示单元。
顺便地说，在这种显示单元中，为了提高显示单元的商业价值，降低电功耗和增加显示亮度非常重要。因此，强烈追求设置在液晶显示板和光源之间的光学系统的放大系数增大，而光源的电功耗尽可能保持低。
例如，在专利文件1中，公开了在液晶显示板和光源之间设置称为亮度增强膜的透光膜的方法。在下文中，利用图24具体给出透光膜的说明。
图24表示包括前述透光膜的透射型显示单元100的示意性结构。显示单元100包括液晶显示板110，夹住液晶板110的第一偏振片120A和第二偏振片120B，布置在第一偏振片120A后面的发光装置130，通过驱动液晶显示板110显示图像的驱动电路(未示出)。第二偏振片120B的正面被确定为在观察者侧(未示出)的方向。
第一偏振片120A和第二偏振片120B分别布置，使得它们的偏振轴a和b的方向不同，彼此成90度。因此，从发光装置130发射的光L透过液晶显示板110或被液晶显示板110遮挡。另外，通常布置在光出射侧的第二偏振片120B布置成使其偏振轴b在垂直方向，以便让通过第二偏振片120B的光用偏振眼镜可以看见。因此，布置在光入射侧的第一偏振片120A的偏振轴a为水平方向。
发光装置130例如具有沿水平方向延伸的多个线性光源131。在线性光源131的液晶显示板110侧，散射片132和透光膜133从线性光源131侧顺序地布置。同时，反射片134布置在线性光源131后面。
透光膜133在光出射侧的表面(正面)具有形状为三角柱的多个棱柱133A。各个棱柱133A沿水平方向延伸并且沿垂直方向平行布置。因此，从线性光源131出射的光，主要沿垂直方向发散的光沿垂直于液晶板110的方向(正面方向)聚集。
在显示单元100中，从线性光源131发射的光L直接入射到散射片132上，或被反射片134反射，然后，再入射到散射片132上。发射光L被散射片132均匀地散射，在透光膜133中被聚集，朝第一偏振片120A发射。入射到第一偏振片120A的光，平行于偏振轴a的偏振成分通过第一偏振片120A。根据用未示出的驱动电路施加给各个像素的电压大小，通过第一偏振片120A的光通过第二偏振片120B，到观察者侧。
如上所述，由于将透光膜133布置在第一偏振片120A和散射片132之间，可以使从发光装置130发射的光L有效地入射在液晶显示板110上。结果，显示亮度能够提高。
专利文献1：日本专利No.3158555
发明内容
然而，在图24所示的显示单元100中，通过透光膜133的光是非偏振光，因此，大约一半的透射光(与偏振轴a正交方向的偏振成分)被吸入第一偏振片120A中。因此，仅仅在液晶显示板110和光源之间设置透光膜133，线性光源131的照明光的利用效率不会提高很多，因此，显示亮度不能明显地提高。
因此，在透光膜133和第一偏振片120A之间布置透射平行于偏振轴a的偏振成分(水平方向的偏振成分)和反射与偏振轴正交方向的偏振成分的反射偏振片是可能的。然而，反射偏振片具有夹层结构，例如，在一对散射膜之间夹入交替地层叠彼此具有不同折射率的薄膜的多层膜。通常，诸如反射偏振片很贵。因此，在使用反射偏振片的情况下，显示单元100的成本高。另外，与偏振轴a正交方向的偏振成分从反射偏振片稍有泄漏，被吸收到第一偏振片120A中。因此，在成本、光使用效率、和显示亮度方面存在改善的空间。
那么，为了以低成本提高光使用效率和显示亮度，例如，透光膜133提供折射率各向异性是可能的。具体地说，代替透光膜133，设置由半晶体或晶体树脂制成并且通过沿棱柱133A的延伸方向拉伸具有折射率各向异性的透光膜233，其中半晶体或晶体树脂沿图示方向的折射率大于垂直于图示方向的折射率，如图25所示。然而，透光膜233的偏振轴是在垂直方向，因此，偏振轴垂直于第一偏振片120A的偏振轴a。因此，显示亮度明显降低。
因此，第一偏振片120A和第二偏振片120B被重新布置成使偏振轴a与透光膜233的偏振轴平行，如图26所示，或透光膜233被重新布置成使透光膜233的偏振轴与偏振轴a平行，如图27所示。然而，在前面的情况下，第二偏振片120B的偏振轴b的方向变成水平方向，因此，通过第二偏振片120B的光的偏振成分也变成水平方向。因此，用普通的偏振眼镜难以看见通过第二偏振片120B的光。在后面的情况下，因为透光膜233起聚光作用，来自线性光源131的照明光，由主要沿垂直于液晶显示板110方向(正面方向)的水平方向发散的光产生的光，沿水平方向的视角小于沿垂直方向的视角。
由于前述的原因，本发明的目标是提供一种显示单元，其中发射光的水平方向的视角宽于垂直方向的视角，发射的光具有用偏光眼镜可以看见沿垂直方向的偏振成分，实现显示亮度的提高。
本发明的第一显示单元包括基于图像驱动的显示板，夹住显示板的一对第一偏振片和第二偏振片，照明显示板的光源，设置在第一偏振片和光源之间的透光膜，和设置在第一偏振片和透光膜之间的波片。透光膜在一个平面内具有多个第一凸部。各个第一凸部朝水平方向延伸，沿与其延伸方向正交的方向排列。而且，沿各个第一凸部的一个方向的折射率大于沿垂直于各个第一凸部的一个方向的方向上的折射率。而且，波片改变进入波片的光的偏振方向，使得由在通过透光膜的光中、通过波片之后沿垂直于一个方向的方向的偏振成分的偏振方向与第一偏振片的偏振轴方向形成的角度变小。而且，第二偏振片具有透射垂直方向的偏振成分的偏振轴。
在本发明的第一显示单元中，透光膜的各个第一凸部朝水平方向延伸，沿与其延伸方向正交的方向排列。因此，沿垂直于要聚集的显示板(正面方向)方向产生光源的照明光中主要沿排列方向发散的光。而且，沿各个第一凸部的一个方向的折射率大于沿垂直于一个方向的方向的折射率。因此，沿一个方向的偏振成分的反射量大于沿垂直于一个方向的方向的反射量。因此，在通过透光膜的光中，沿垂直于一个方向的方向的偏振成分的光量大于沿一个方向的偏振成分的光量，而且，波片改变进入波片的光的偏振方向，使得由在通过透光膜的光中、通过波片之后沿垂直于一个方向的方向的偏振成分(沿轴向的偏振成分)的偏振方向与第一偏振片的偏振轴方向形成的角度变小。因此，沿通过透光膜的光的轴向的偏振成分能够通过第一偏振片，同时保持它吸入第一偏振片的低。而且，具有透射垂直方向的偏振成分的偏振轴。因此，进入第二偏振片的光中沿垂直方向的所有或部分偏振光通过第二偏振片。
本发明的第二显示单元包括基于图像信号驱动的显示单元，夹住显示板的一对第一偏振片和第二偏振片，照明显示板的光源，设置在第一偏振片和光源之间的透光膜，和设置在第二偏振片的显示板的另一侧上的波片。透光膜在一个平面内具有多个凸部。各个凸部朝水平方向延伸，沿与其延伸方向正交的方向排列。而且，沿各个凸部的一个方向的折射率大于沿垂直于各个凸部的一个方向的方向的折射率。第一偏振片具有透射沿垂直于一个方向的方向的光的偏振轴。第二偏振片具有透射通过显示板的光的偏振轴。而且，波片将通过第二偏振片的光的偏振状态改变成除水平偏振光之外的状态。
在本发明的第二显示单元中，透光膜的各个凸部朝水平方向延伸，沿与其延伸方向正交的方向排列。因此，沿垂直于要聚集的显示板(正面方向)方向产生光源的照明光中主要沿排列方向发散的光。而且，沿各个第一凸部的一个方向的折射率大于沿垂直于一个方向的方向的折射率。因此，沿一个方向的偏振成分的反射量大于沿垂直于一个方向的方向的反射量。因此，在通过透光膜的光中，沿垂直于一个方向的方向的偏振成分的光量大于沿一个方向的偏振成分的光量。而且，第一偏振片具有穿过通过透光膜的光中沿垂直于一个方向的方向的偏振成分(轴向的偏振成分)的偏振轴。因此，沿通过透光膜的光的轴向的偏振成分能够通过第一偏振片，同时保持它吸入第一偏振片的低。而且，波片将通过第二偏振片的光的偏振状态改变成除水平偏振光之外的状态。因此，通过波片，沿通过透光膜的光的轴向的偏振成分的偏振状态改变成除了水平偏振光之外的状态。
根据本发明的第一显示单元，在要聚集的正面方向产生光源的照明光中主要沿排列方向发散的光。因此，通过第二偏振片的光的水平方向的视角大于垂直方向的视角。而且，通过透光膜的光沿轴向的偏振成分能够通过第一偏振片同时保持吸入第一偏振片的低。因此，显示亮度能够提高。而且，进入第二偏振片的光中沿垂直方向的所有或部分偏振成分通过第二偏振片。因此，通过第二偏振片的光用偏振眼镜能够看见。
根据本发明的第二显示单元，在要聚集的正面方向产生光源的照明光中主要沿排列方向发散的光。因此，通过第二偏振片的光的水平方向的视角大于垂直方向的视角。而且，通过透光膜的光沿轴向的偏振成分能够通过第一偏振片和第二偏振片，同时保持吸入第一偏振片和第二偏振片的低。因此，显示亮度能够提高。而且，通过波片，沿通过透光膜的光的轴向的偏振成分的偏振状态改变成除了水平偏振光之外的状态。因此，通过波片的光用偏振眼镜能够看见。
因此，在本发明的第一和第二显示单元中，出射光的水平方向的视角宽于其垂直方向的视角，出射光具有用偏振眼镜可看见垂直方向的偏振成分，显示亮度能够进一步提高。
附图说明
图1表示根据本发明的第一实施例的显示单元的展开结构实例的透视图。
图2表示图1的亮度增强膜的结构实例的剖面图。
图3表示图1的亮度增强膜的透射特征的特征图。
图4用于解释形成图1的亮度增强膜的方法的实例的剖面图和背面图。
图5用于解释随着图4的步骤的透视图和剖面图。
图6用于解释形成图1的亮度增强膜的方法的另一实例的剖面图和背面图。
图7用于解释随着图6的步骤的透视图和剖面图。
图8用于解释图1的显示单元的操作的概念图。
图9表示图1的亮度增强膜的结构的修改实例的剖面图和背面图。
图10表示图9的亮度增强膜的透射特征的特征图。
图11用于解释包括图9的亮度增强膜的操作的概念图。
图12表示根据本发明第二实施例的显示单元的展开结构的实例的透视图。
图13用于解释图12的显示单元的操作的概念图。
图14用于解释测量双折射的方法实例的概念图。
图15拥有解释双折射的偏振轴的概念图。
图16表示发射角与光量之间的关系的关系图。
图17表示根据实例1的显示单元的展开结构的透视图。
图18用于解释根据实例1和比较例1-3的显示单元的正面亮度等的对比图。
图19表示根据实例1和比较例1-3的显示单元的视角与亮度之间关系的关系图。
图20表示根据实例1和比较例4的显示单元的视角于色差之间关系的关系图。
图21表示根据实例2的显示单元的展开结构的实例的透视图。
图22用于解释根据实例2和3与比较例5和6的显示单元的正面亮度等的对比图。
图23表示根据实例2和3与比较例5和6的显示单元的视角与亮度之间关系的关系图。
图24表示常规显示单元的展开结构的实例的透视图。
图25表示根据参考实例的显示单元的展开结构的透视图。
图26表示根据另一参考实例的显示单元的展开结构的透视图。
图27表示根据又一参考实例的显示单元的展开结构的透视图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细描述本发明的实施例。
[第一实施例]
图1表示根据本发明第一实施例的显示单元1的示意性结构。显示单元1包括液晶显示板10、夹住液晶显示板10的第一偏振片20A和第二偏振片20B、布置在第一偏振片20A后面的发光装置30、和通过驱动业经显示板10显示图像的驱动电路(未示出)。第二偏振片20B的正面被确定为观察者侧(未示出)。
发光装置30具有光源31。例如，在光源31的液晶显示板10这侧，散射片32、亮度增强膜33(透光膜)、和波片34从光源31这侧顺序地布置。同时，反射片35布置在光源31后面。如上，在这个实施例中的发光装置30是所谓的直接照明型，但是，例如，可以是利用光导板的侧边缘型。
在光源31中，例如，多个线性光源31a平行等间隔(例如，20mm)地布置。作为线性光源31a，例如，采用热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)等。光源31例如可以是二维排列的点光源的光源，点光源诸如是发光二极管(LED)，或面光源，诸如，有机电致发光(EL)。
散射片32例如是在相当厚的板状透明树脂上分布散射材料(填充剂)形成的散射板；用含有散射材料的透明树脂(粘接剂)涂敷相当薄的膜状的透明树脂形成的散射膜；或两者的组合。对于板状或膜状的透明树脂，例如，使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯、聚碳酸酯等。对于散射材料，例如，使用无机调料，诸如SiO2，有机填料，诸如，丙烯酸等。
反射片35例如是泡沫PET，沿液晶显示板10的方向反射从光源31发射的部分光。因此，从光源31发射的光能够被有效地利用。
亮度增强膜33例如由半透明的树脂材料制成。包括亮度增强膜33的表面平行于液晶显示板10的正面布置。在亮度增强膜33的光出射侧的表面(正面)，多个柱形凸部33a(第一凸部)朝水平方向延伸并且沿与延伸方向正交的方向平行地顺序排列。在这种情况下，“朝水平方向”是不仅包括水平方向，而且包括以在大于0度至小于45度范围内的角度与水平面相交的方向。如图2所示，优选各个凸部33a沿水平方向延伸并沿垂直于衍射方向(垂直方向)的方向平行顺序地排列。图2是表示亮度增强膜33的放大剖面的实例的剖面图。同时，亮度增强膜33的光入射侧的表面(背面)例如是平面。
例如，如图2所示，各个凸部33a是具有入射面33d和33e的三角柱形状，入射面33d和33e与具有顶角θ1的顶部33c接触。入射面33d和33e与包括亮度增强膜33的表面相对、以底角θ2和θ3对角地布置。各个凸部33a的排列方向的宽度(节距P1)例如在10μm-350μm的范围内。此外，各个凸部33a不限于图2所示的三角柱形状。例如，各个凸部33a可以是多边形柱的形状(棱柱形状)，诸如，五边形柱。另外，各个凸部33a沿垂直于各个凸部33a的延伸方向的方向具有曲面形状(例如，圆柱形)，诸如，椭圆形和非球面形状。
另外，各个凸部33a不需要有与另一凸部33a相同的形状和相同的尺寸。例如，(A)一对具有相同形状(其中的一个高(大)，其中的另一个低(小))的两个相邻的凸部33a组成的空间结构沿排列方向以等节距排列；例如，(B)一对具有相同高度和不同形状的两个相邻凸部33a组成的空间结构可以沿排列方向以等节距排列；(C)一对具有不同形状和不同尺寸(高度)的两个相邻凸部33a组成的空间结构可以沿排列方向以等节距排列。此外，还可能沿各个凸部33a的延伸方向提供多个凸部和凹部。
因此，各个凸部33a朝垂直于液晶显示板10的方向折射和透射从亮度增强膜33的背面侧入射的光中沿各个凸部33a的排列方向的成分，以提高方向性。在各个凸部33a中，由于各个凸部33a的折射作用，对于从亮度增强膜33的背面侧入射的光的范围外、沿各个凸部33a的延伸方向的成分，聚光效果差。
顺便地说，在这个实施例中，各个凸部33a具有折射率各向异性，其中沿一个方向的折射率大于沿垂直于一个方向的方向的折射率。具体地说，沿各个凸部33a的延伸方向的折射率大于沿各个凸部33a的排列方向的折射率。因此，在多个柱形凸部33a沿水平方向延伸，并且沿垂直于图2所示延伸方向(垂直方向)的方向平行顺序地排列，水平方向的折射率大于垂直方向的折射率。
通过沿一个方向拉伸包含半晶体或晶体树脂的波片能够形成折射率的面内各向异性。半晶体或晶体树脂包括沿图示方向的折射率大于沿垂直于图示方向的折射率的树脂，沿图示方向的折射率小于沿垂直于图示方向的折射率的树脂等。作为表示沿图示方向的折射率大的正双折射材料，例如，采用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚乙烯奈二甲酸乙二醇酯)、共聚物诸如它们的混合物和PET-PEN共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚酰胺等。同时，作为表示沿图示方向的折射率小的负双折射率的材料，例如，采用异丁烯酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、苯乙烯-异丁烯酸甲酯共聚物、它们的混合物等。
例如，利用折射率各向异性的晶体材料也能够形成折射率的面内各向异性。另外，在简化加工工艺方面，整个亮度增强膜33最好由相同的材料制成。然而，例如，各个凸部33a可以由与其它区域不同的材料制成。
接下来，将描述在整个亮度增强膜33的折射率在各个凸部33a的延伸方向与各个凸部33a的排列方向之间不同的情况下，亮度增强膜33的功能。
图3表示发光装置30的光从亮度增强膜33的背面入射的情况下的光路实例，整个亮度增强膜33由沿各个凸部33a的延伸方向的折射率nx大于沿各个凸部33a的排列方向的折射率ny(nx＞ny)的材料制成。在图3中，Lx表示来自发光装置30的光沿各个凸部33a的延伸方向(X方向)振动的偏振成分。Ly表示来自发光装置30的光沿各个凸部33a的排列方向(Y方向)振动的偏振成分。
在发光装置30的光从包括亮度增强膜33的表面的对角线方向入射时，沿各个凸部33a的延伸方向的各个凸部33a的折射率不同于各个凸部33a沿排列方向的折射率(在图3中，nx＞ny)。因此，发光装置30的光的X方向偏振成分Lx和Y方向偏振成分Ly分别在亮度增强膜33的背面以彼此不同的折射角rx和ry(在图3中，rx＜ry)折射，并且以彼此不同的出射角фx，фy(在图3中，фx＞фy)从亮度增强膜33的正面(各个凸部33a的光出射面)出射。
同时，在亮度增强膜33中，各个凸部33a的延伸方向的折射率与各个凸部33a的排列方向的折射率不同(在图3中，nx＞ny)。因此，沿各个方向振动的各个偏振成分被界面(诸如，亮度增强膜33的背面和凸部33a的光出射面)以彼此不同的反射率反射。因此，以图3为例，在整个亮度增强膜33的情况下，各个凸部33a的延伸方向的折射率nx大于各个凸部33a的排列方向的折射率，Lx的反射量大于Ly的反射量。因此，在通过亮度增强膜33的光中，Ly的光量大于Lx的光量。
此外，在亮度增强膜33中，各个凸部33a的延伸方向的折射率与各个凸部33a的排列方向的折射率不同(在图3中，nx＞ny)。因此，沿各个方向振动的各个偏振成分在界面，诸如，亮度增强膜33的背面和凸部33a的光入射面，具有彼此不同的临界角。因此，以图3的中心部分为例，对于以某个入射角入射的光，在光入射到出射面的角度大于光出射面的Lx的临界角并小于Ly的临界角的情况下，Lx被全反射，Ly被透射。因此，偏振成分Lx被各个凸部33a的光出射面反复地全反射，成为返回光，只有偏振成分Ly能够实现完全偏振分离状态，通过各个凸部33a的光出射面。
另外，如果发光装置30的光与各个凸部33a的光出射面的入射角非常大，如图3的右侧所示，发光装置30的光被各个凸部33a的光出射面反复地全反射，成为返回光，不考虑偏振状态，返回到发光装置30这侧。
如上，在亮度增强膜33具有面内折射率各向异性的情况下，亮度增强膜33除了获得发光装置30的光的聚光作用之外，能够获得一定偏振分离作用。因此，光利用效率更高，比亮度增强膜33没有偏振分离作用的情况进一步提高正面亮度。
接下来，描述波片34。波片34改变通过亮度增强膜33的光的偏振状态，波片34改变进入波片34的光的偏振方向，使得通过亮度增强膜33的光通过波片34之后，沿偏振轴方向的偏振成分的偏振方向(偏振成分最大的方向)与第一偏振器20A的偏振轴所形成的角度变小，优选0度。因此，在多个柱形凸部33a沿水平方向延伸并且沿垂直于延伸方向的方向(垂直方向)平行顺序地排列的情况下，如图2所示，波片34改变进入波片34的光的偏振方向，使得通过亮度增强膜33的光在通过薄片34之后，各个凸部33a排列方向的偏振成分的偏振方向与第一偏振器20A的偏振轴所形成的角度变小，优选0度。
例如，在通过亮度增强膜33的光的偏振轴方向与第一偏振器20A的偏振轴a的方向所形成的角度为90度的情况下，波片34优选为1/2波片。1/2波片具有折射率各向异性，通过将1/2波片的折射率各向异性的轴向(慢相轴向)与亮度增强膜33中的凸部33a的排列方向形成角度设定为45度，让进入1/2波片的光的偏振轴旋转90度。
液晶显示板10例如是透射型显示板，其中各个像素响应视频信号被驱动。液晶显示板10具有液晶层被夹在一对透明衬底中间的结构。具体地说，液晶显示板10从观察者侧的顺序具有透明衬底、彩色滤光片、透明电极、取向膜、液晶层、取向膜、透明像素电极、透明衬底。
在这种情况下，透明衬底通常对可见光透明。此外，在发光装置30这侧的透明衬底中，形成包括薄膜晶体管(TFT)作为电连接透明像素电极的驱动装置的有源驱动电路、配线等。在彩色滤光片中，布置分别将从发光装置30发射的光分离成红(R)、绿(G)、和蓝(B)三原色的彩色滤光片。透明电极例如由铟锡氧化物(ITO)形成，起公共相对电极的作用。取向膜例如由聚合物材料形成，聚合物材料诸如是聚酰亚胺。液晶层例如由垂直取向(VA)模式液晶、扭转向列(TN)模式液晶、或超扭转向列(STN)模式液晶形成。液晶层通过从未示出的驱动电路施加的电压，具有对各个像素透射或遮挡从发光装置30发射的光的功能。透明像素电极例如由ITO形成，对各个像素起电极的作用。
第一偏振片20A是布置在液晶显示板10的光入射侧的偏振器。第二偏振器20B是布置在液晶显示板10的光出射侧的偏振片。第一偏振片20A和第二偏振片20B是一种光学快门，仅仅在一定振动方向(偏振方向)透光。第一偏振片20A和第二偏振片20B例如分别布置成使它们的偏振轴方向彼此不同，为给定度数(例如，90度)。因此，从发光装置30发射的光透过液晶层或被遮挡。
第一偏振器20A的偏振轴a的取向被设定在通过波片34的光能够被透射的范围内。例如，偏振轴a被设定为用波片34的偏振轴的旋转角代替通过亮度增强膜33的光的偏振轴方向获得的方向。因此，在多个柱形凸部33a沿水平方向延伸并且沿垂直于延伸方向的方向(垂直方向)顺序平行地排列的情况下，如图2所示，通过波片34的偏振轴的旋转角是90度，偏振轴a被设定为水平方向。
第二偏振片20B的偏振轴的取向被设定在通过液晶显示板10的光能够被透射的范围内。例如，在第一偏振片20A的偏振轴a的取向为凸部33a的延伸方向(水平方向)的情况下，第二偏振片20B的偏振轴b的取向被设定为垂直于第一偏振轴20A的偏振轴a的方向(垂直方向)，如图1所示。
接下来，参照图4、图5(A)和图5(B)描述形成本实施例的亮度增强膜33的方法的实例。图4是下述亮度增强膜133的剖面结构图。图5(A)是亮度增强膜133的透视图。图5(B)是凸部33a和凸部133a的剖面图。
首先，在由显示正双折射的材料制成的树脂膜的一面(正面)形成节距为P2(＞P1)的多个凸部133a(图4)。因此，形成在正面具有多个凸部133a的亮度增强膜133。
亮度增强膜133例如可以用热压方法、热熔挤压处理法等形成。另外，利用平坦树脂片作为基底并且粘接多个凸部133a到树脂片的正面，可以形成亮度增强133。
接下来，亮度增强膜133沿凸部133a的延伸方向拉伸(图5(A))。因此，凸部133a沿图示方向拉伸，变成凸部33a。在这种情况下，凸部133a由显示正双折射的树脂制成，凸部33a具有折射率各向异性，通过拉伸，沿延伸方向的折射率大于沿排列方向的折射率。
同时，如图5(B)所示，凸部33a的节距P1小于凸部133a的节距P3。然而，垂直于凸部33a的图示方向的方向的剖面形状与拉伸前的凸部133a的剖面形状相似。即，可以发现，在亮度增强膜133沿凸部133a的延伸方向拉伸的情况下，从拉伸后的垂直于亮度增强膜33的图示方向的方向的剖面形状得到的光学特性与拉伸前的亮度增强膜133的变化很小。因此，能够精确地控制拉伸后的亮度增强膜33的形状。
此外，亮度增强膜33例如也可以用一下方法形成。
图6是亮度增强膜133的剖面结构图。图7(A)是亮度增强膜133的透视图。图7(B)是凸部33a和凸部133a的剖面图。
首先，在由负双折射材料制成的树脂膜的一面(正面)上形成节距P3(＜P1)的多个凸部133a(图6)。因此，形成在正面具有多个凸部133a的亮度增强膜133。此外，在这种情况下，利用与上述方法相似的方法也可以形成亮度增强膜133。
接下来，沿与凸部133a的延伸方向正交(垂直)的方向拉伸亮度增强膜133(图7(A))。因此，沿图示方向拉伸凸部133a，变成凸部33a。在这种情况下，因为凸部133a由显示负双折射的树脂形成，凸部33a具有折射率各向异性，拉伸后，沿延伸方向的折射率大于沿排列方向的折射率。
同时，如图7(B)所示，凸部33a的节距P1大于凸部133a的节距P3。即，可以发现，在凸部133a沿凸部133a的排列方向拉伸的情况下，拉伸后的亮度增强膜33的光学特性与拉伸前的亮度增强膜133的光学特性稍有变化，因为凸部33a的剖面形状是沿图示方向(排列方向)拉伸凸部133a的剖面形状获得的形状。因此，在这种情况下，需要基于拉伸后的亮度增强膜33的形状的预测形成拉伸前的亮度增强膜133的形状。
接下来，参照图8描述在根据本实施例的显示单元1中显示图像的情况下的基本操作的实例。图8示意性地表示显示单元1的基本操作的实例。
从发光装置30发射并且通过散射片32的非偏振光L进入亮度增强膜33的背面。然后，由于凸部33a的形状各向异性，来自光L主要沿各个凸部33a的排列方向的成分被折射并朝垂直于液晶显示板10的方向透射，方向性提高。另外，由于亮度增强膜33的折射率各向异性，光L被分成沿各个凸部33a的延伸方向的偏振成分Lx和沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分Ly。
同时，沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分Ly被折射并透过亮度增强膜33，进入波片34。同时，沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分Lx被亮度增强膜33的背面和凸部33a的光出射面反射，并返回到光源31这侧。然后，返回光被散射片32的正面或发光装置30的反射片35反射，变成非偏振光，再次进入亮度增强膜33。这样反复循环的结果是，在通过亮度增强膜33的光中，沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分Ly大于沿各个凸部33a的延伸方向的偏振成分Lx。
此后，通过亮度增强膜33的光通过波片34，然后，进入第一偏振片20A。此时，波片34旋转通过亮度增强膜33的光的偏振轴，使得通过亮度增强膜33的光的偏振轴与第一偏振片20A的偏振轴形成的角度变小(优选0度)。
随后，进入第一偏振片20A的光L中，与偏振轴a正交的偏振成分Lx被吸收到第一偏振片20A中，与偏振轴a平行的偏振成分Ly通过第一偏振片20A。通过第一偏振片20A的Ly在液晶显示板10中被像素单元偏振控制，并进入第二偏振片20B。只有第二偏振片20B的偏振轴b所偏振的光透过，在板的正面形成图像。因此，在显示单元1中显示图像。
顺便地说，在这个实施例中，亮度增强膜33的各个凸部33a超水平方向延伸并且沿与延伸方向正交的方向排列。因此，有可能引起来自光源31的照明光中沿排列方向主要是发散的光沿垂直于液晶显示板10的方向(正面方向)会聚。因此，当正面亮度提高时，通过第二偏振片20B的光的水平方向的视角能够宽于垂直方向的视角。结果在显示单元1布置在起居室等地方的情况下，显示单元1的商业价值能够提高。
另外，在亮度增强膜33的各个凸部33a沿水平方向延伸并且沿垂直于延伸方向的方向(垂直)排列的情况下，通过第二偏振片20B的光在水平方向的视角能够宽于前述情况的视角。
另外，在这个实施例中，各个凸部33a在延伸方向的折射率大于各个凸部33a在排列方向的折射率。因此，各个凸部33a在延伸方向的偏振成分的反射量大于各个凸部33a在排列方向的反射量。因此，在通过亮度增强膜33的光中，各个凸部33a在排列方向的偏振成分的光量能够大于各个凸部33a在延伸方向的偏振成分的光量。另外，利用波片34，在通过亮度增强膜33的光中，通过波片34之后的各个凸部33a排列方向的偏振成分(偏振轴方向的偏振成分)的偏振方向与第一偏振片20A的偏振轴a形成的角度小(或0度)。因此，通过亮度增强膜33的光的偏振轴方向的偏振成分能够通过第一偏振片20A，同时保持它吸入第一偏振片20A的低。因此，与不利用波片34的情况相比，提高光利用效率和提高正面亮度。
另外，在这个实施例中，进入波片34的光的偏振方向被改变，亮度增强膜33的偏振轴与第一偏振片20A的偏振轴a形成的角度小，利用波片34优选0度。因此，具有垂直方向偏振成分的光能够从第二偏振片20B出射，其难以在图22所示的显示单元中。因此，通过第二偏振片20A的光能够用偏振眼镜看见。
因此，在这个实施例中，水平方向发射的光的视角宽于垂直方向的视角，发射的光具有用偏振眼镜可以看见的垂直方向的偏振成分，显示两度能够进一步提高。
另外，在这个实施例中，亮度增强膜33设置在发光装置30中。因此，不必改变液晶显示板10的内部结构(特别是，第一偏振片20A和第二偏振片20B)。因此，作为液晶显示板10，能够使用市场上供销的普通液晶显示板，能够抑制加工成本的增长。
[第一实施例的修改实例]
在上述实施例中，例如，描述了在亮度增强膜33的光入射侧(背面)的表面为平面的情况。然而，例如，如图9(A)和9(B)所示，在亮度增强膜33的背面可以形成多个凸部33b。图9(A)是亮度增强膜33的剖面顺利的放大剖面图。图9(B)是表示亮度增强膜33的背面的平面示意图。多个凸部33b在与包括亮度增强膜33的表面平行的平面中沿给定方向延伸并平行地排列，并且还沿与延伸方向正交的方向平行地排列。在这种情况下，凸部33a的延伸方向和凸部33b的延伸方向沿相同方向取向。即，优选凸部33a的形状各向异性轴与凸部33b的形状各向异性轴相互平行，但是，可以沿彼此不同的方向取向。
各个凸部33b例如沿与凸部33a的延伸方向几乎平行的方向延伸，如图9(A)和9(B)所示。凸部33b具有圆柱形，其中沿各个凸部33b的延伸方向的长度比各个凸部33a的延伸方向的长度短。根据计划的用途，合适地设定沿垂直于各个凸部33b延伸方向的方向的宽度(节距P4)、沿各个凸部33b的延伸方向的宽度(节距P5)、各个凸部33b的形状、凸部33b的数量、凸部33b的霾值(haze value)等。各个凸部33b不需要规则地排列，而是可以随机排列。
各个凸部33b具有曲面形状(例如，圆柱形)，诸如，沿垂直于各个凸部33b延伸方向的方向为椭圆形和非球面形，如图9(A)和9(B)所示。另外，各个凸部33b可以是沿垂直于各个凸部33b延伸方向的方向具有至少一个平面的多棱柱形状。另外，例如，各个凸部33b可以是沿与各个凸部33a的延伸方向正交的方向的柱子形状。
另外，各个凸部33b不必与另一凸部33b具有相同形状和相同尺寸。例如，(A)由一对相同形状的两个相邻的凸部33b组成的空间结构，其中一个高(大)和另一个低(小)可以沿垂直于各个凸部33b延伸方向的方向以相等节距的间隔排列；例如，(B)由一对具有相同高度和不同形状的两个相邻凸部33b组成的空间结构可以沿垂直于各个凸部33b延伸方向的方向以相等节距的间隔排列；例如，(C)由一对具有不同形状和不同尺寸(高度)的两个相邻的凸部33b组成的空间结构可以沿垂直于各个凸部33b延伸方向的方向以相等节距的间隔排列。还有可能沿各个凸部33b的延伸方向提供多个凸部和多个凹部。
因此，各个凸部33b朝平行于液晶显示板10的方向折射和透射进入亮度增强膜33的背面侧的光沿垂直于各个凸部33b延伸方向的方向的成分，以降低方向性。此外，在各个凸部33b中，由于各个凸部33b的折射作用，对于从亮度增强膜33的背面侧进入的光的各个凸部33b的延伸方向的成分的散射影响小。即，在各个凸部33b中，由各个凸部33b的形状各向异性导致的霾度产生各向异性。
此外，各个凸部33a的形状各向异性的轴优选与各个凸部33b的形状各向异性的轴平行。例如，各个凸部33a的延伸方向优选与各个凸部33b的延伸方向平行。在这种情况下，各个凸部33a的聚光效果的各向异性轴与各个凸部33b的霾度的各向异性的轴平行。因此，与亮度增强膜33的背面不设置各个凸部33b的情况相比，通过亮度增强膜33的光沿水平方向的视角大小与其沿垂直方向的视角大小之间的差变小。
顺便地说，在这个修改实例中，在各个凸部33b中，各个凸部33a沿延伸方向的折射率不与各个凸部33a沿排列方向的折射率不同。然而，在各个凸部33b的情况下，各个凸部33a沿延伸方向的折射率与各个凸部33a沿排列方向的折射率不同，各个凸部33a中各个凸部33a沿延伸方向的折射率和各个凸部33a中各个凸部33a沿排列方向的折射率之间的大小关系等于各个凸部33b中各个凸部33a沿延伸方向的折射率和各个凸部33b中各个凸部33a沿排列方向的折射率之间的大小关系。即，各个凸部33a和各个凸部33b两者都具有面内折射率各向异性，其中沿平行于偏振轴a方向的折射率小于沿垂直于偏振轴a方向的折射率。
如上，在这个修改实例中，在各个凸部33a和各个凸部33b两者都具有面内折射率各向异性的情况下，其中沿平行于偏振轴a方向的折射率小于沿垂直于偏振轴a方向的折射率，通过反射更多沿垂直于偏振轴a的光和循环返回光，沿平行于偏振轴a的光能够增加。因此，根据偏振状态，能够改变进入亮度增强膜33的光的透射特性。
在这种情况下，如前面的实施例，通过沿一个方向拉伸含有半晶体或晶体树脂的薄片，能够形成折射率的面内各向异性。例如，利用具有折射率各向异性的晶体材料能够形成折射率的面内各向异性。另外，在简化加工工艺方面，整个亮度增强膜33优选由相同的材料制成。然而，仅仅各个凸部33a和各个凸部33b可以由相同的材料制成，或各个凸部33a和各个凸部33b由彼此不同的材料制成。
接下来，描述在整个亮度增强膜33的折射率中、沿各个凸部33a延伸方向的折射率不同于沿各个凸部33a排列方向的折射率的情况下，亮度增强膜33的功能。
图10表示发光装置30的光从亮度增强膜33的背面进入的情况下的光路的实例，在这种情况下，整个亮度增强膜33由沿各个凸部33a延伸方向的折射率nx大于沿各个凸部33a排列方向的折射率ny(nx＞ny)的材料制成。此外，在图10中，Lx表示发光装置30的光沿各个凸部33a的延伸方向(X方向)振动的偏振成分。Ly表示发光装置30的光沿各个凸部33a排列方向(Y方向)振动的偏振成分。
在从包括亮度增强膜33的平面的对角线方向进入的发光装置30的光中，各个凸部33a和各个凸部33b沿各个凸部33a延伸方向的折射率不同于各个凸部33a和各个凸部33b沿各个凸部33a排列方向的折射率(在图10中nx＞ny)。因此，发光装置30的光的X方向偏振成分Lx和Y方向偏振成分Ly被亮度增强膜33的背面(凸部33b的光入射面)以彼此不同的折射角rx和ry折射(在图10中rx＜ry)，从亮度增强膜33的正面(各个凸部33a的光出射面)以彼此不同的出射角фx和фy(在图10中фx＞фy)出射。
此时，在亮度增强膜33中，各个凸部33a沿延伸方向的折射率不同于各个凸部33a沿排列方向的折射率(在图10中nx＞ny)。因此，沿各个方向偏振的各个偏振成分以彼此不同的反射率被界面反射，诸如，凸部33b的光入射面和凸部33a的光出射面。因此，以图10为例，在整个亮度增强膜33中，各个凸部33a沿延伸方向的折射率nx大于各个凸部33a沿排列方向的折射率(示例A)，Lx的反射量大于Ly的反射量。因此，在通过亮度增强膜33的光中，Ly的光量大于Lx的光量。相反，在整个亮度增强膜33的情况下，各个凸部33a沿排列方向的折射率ny大于各个凸部33a沿延伸方向的折射率nx(示例B)，Ly的反射量大于Lx的反射量。因此，在通过亮度增强膜33的光中，Lx的光量大于Ly的光量。
此外，在亮度增强膜中，各个凸部33a沿延伸方向的折射率不同于各个凸部33a沿排列方向的折射率(在图10中nx＞ny)。因此，各个偏振成分沿各个方向的振动在界面，诸如，亮度增强膜的背面和凸部33的光入射面，具有彼此不同的临界角。因此，在示例A的情况下，以图10中心部分为例，光以一定入射角入射，当光进入光出射面的角度大于Lx的临界角并小于Ly的临界角时，Lx全反射，Ly在光出射面上透射。因此，偏振成分Lx被各个凸部33a的光出射面反复全反射，变成返回光，能够实现只有偏振成分Ly通过各个凸部33a的光出射面的完全偏振分离状态。相反，在示例B的情况下，光以一定入射角入射，当光进入光出射面的角度大于Ly的临界角并小于Lx的临界角时，Ly全反射，Lx在光出射面上透射。因此，偏振成分Ly被各个凸部33a的光出射面反复地全反射，变成返回光，能够实现只有偏振成分Lx通过各个凸部33a的光出射面的完全偏振分离状态。
另外，如果发光装置30的光与各个凸部33a的光出射面的入射角非常大，在示例A和示例B中，如图10的右侧所示，发光装置30的光被各个凸部33a的光出射面反复地全反射，不考虑偏振状态，变成返回到发光装置30的返回光。
如上，在整个亮度增强膜33具有面内折射率各向异性的情况下，除了发光装置30的聚光效果之外，亮度增强膜33能够获得一定的偏振分离效果。
此时，在各个凸部33a的折射率各向异性轴平行于各个凸部33b的折射率各向异性轴的情况下，即，在各个凸部33a的折射率最小的方向平行于各个凸部33b的折射率最小的方向的情况下，各个凸部33a和各个凸部33b两者都选择性地透过一个偏振成分(在图10中为Ly)，选择性地反射另一偏振成分(在图10中为Lx)。然后，被各个凸部33a的光出射面或各个凸部33b的光入射面反射的光被发光装置30的反射片35反射(图1)或散射片32的正面反射，称为非偏振光，再次进入亮度增强膜33。从而，与各个凸部33a的折射率最小的方向与各个凸部33b的折射率最小的方向正交的情况相比，或在各个凸部33a和各个凸部33b中只有一个具有偏振分离作用的情况下，一个偏振成分(在图10中为Ly)的光量能够比另一偏振成分(在图10中为Lx)的光量大非常多。结果，提高光利用效率，提高正面亮度。
此外，在各个凸部33b没有偏振分离作用的情况下，光利用效率低于各个凸部33a和各个凸部33b都具有偏振分离作用的情况，但是，高于各个凸部33a和各个凸部33b都没有偏振分离作用的情况，因此提高正面亮度。
另外，在各个凸部33a的形状各向异性轴(延伸方向)平行于亮度增强膜33的折射率各向异性轴的情况下，由各个凸部33b的形状各向异性轴产生的霾度各向异性轴平行于折射率各向异性轴。因此，当从亮度增强膜33的背面侧进入的光被亮度增强膜33偏振和分离时，所偏振和分离的光不是非偏振光并且从亮度增强膜33出射。因此，通过合适地调整霾度的大小，能够最小化由各个凸部33b的散射效应造成的亮度增强膜33的折射率各向异性产生的正面亮度增加的降低程度。
接下来，参照图11描述根据本修改示例的显示单元1中显示图像的情况的基本操作。图11示意性地表示显示单元1的基本操作。
从发光装置30发射并通过散射片32的非偏振光L进入亮度增强膜33的背面。光L在凸部33b中散射，并且在凸部33a中的方向性提高。另外，由于在凸部33a和凸部33b之间的至少一个凸部33a的作用，此时的光L分离成平行于第一偏振器20A的偏振轴a的偏振成分(在图11中为Ly)。
此时，各个凸部33a沿排列方向的偏振成分Ly被折射，并透过亮度增强膜33，进入薄片34。同时，各个凸部33a沿延伸方向的偏振成分Lx被亮度增强膜33和凸部33a的光出射面反射，返回到光源31侧。然后，返回光被散射片32的正面或发光装置30的反射片35反射，变成非偏振光，再次进入亮度增强膜33。通过这种反复的循环，在通过亮度增强膜的光中，各个凸部33a沿排列方向的偏振成分Ly比各个凸部33a沿延伸方向的偏振成分Lx大得多。
此后，通过亮度增强膜33得光通过薄片34，然后，进入第一偏振片20A。此时，波片34旋转通过亮度增强膜33的光的偏振轴，使得由通过亮度增强膜33的光的偏振轴与第一偏振片20A的偏振轴a形成的角度变小(优选0度)。
随后，进入第一偏振片20A的光，与偏振轴a的偏振成分被吸入第一偏振片20A中，平行于偏振轴a的偏振成分Ly通过第一偏振片20A。通过第一偏振片20A的偏振成分Ly被液晶显示板10中的像素单元偏振控制，进入第二偏振片20B。只有第二偏振片20B的偏振轴b的偏振光透过，在板的正面形成图像。因此，在显示单元1中显示图像。
这样，在这个修改实例中，在亮度增强膜33的凸部33a和凸部33b之间，至少凸部33a具有面内折射率各向异性，其中沿平行于偏振轴a的方向的折射率小于沿垂直于偏振轴a的方向的折射率。因此，进入亮度增强膜33的背面的光L中，与偏振轴a正交的偏振成分(图11中为Lx)被亮度增强膜33反射。然后，反射的光被散射片32的正面或发光装置30的反射片35反射，变成非偏振光，再次进入亮度增强膜33。通过这种反复的循环，提高光L的光提取效率，正面亮度能够提高。
另外，在这个修改实例中，在各个凸部33b的形状各向异性轴(延伸方向)平行于亮度增强膜33的折射率各向异性轴的情况下，由各个凸部33b的形状各向异性产生的霾度的各向异性轴平行于折射率各向异性轴。因此，当从亮度增强膜33的背面侧进入的光被亮度增强膜33偏振和分离时，所偏振和分离的光是非偏振光，并且从亮度增强膜33出射。从而，通过合适地调整霾度的大小，能够最小化由各个凸部33b的散射效应造成的亮度增强膜33的折射率各向异性产生的正面亮度增加的降低程度。
另外，在这个修改实例中，多个凸部33b在亮度增强膜33的背面形成。因此，在由于热等的影响、透光膜偏转的情况下，不可能背面粘接到在背面侧设置的构件上(例如，散射片32)。因此，能够消除称为牛顿环的干涉不平衡和浸湿的可能性。另外，能够进行控制，由于被凸部33b的散射影响，入射光不会极大地聚集。因此，能够消除称为暗带和截止的亮度视角的迅速减小。
因此，在这个修改实例中，不降低正面亮度，能够减小干涉不平衡和亮度视角的迅速降低。
[第二实施例]
图12表示根据本发明第二实施例的显示单元2的示意性结构。显示单元2的结构不同于前述实施例的结构，其中去除发光装置30中的薄片34，在第二偏光片20B与液晶显示板10的相对侧(观察者侧)设置波片36，此外，改变第一偏振片20A的偏振轴a和第二偏振片20B的偏振轴b的方向。因此，后面主要描述与上述实施例不同之处，适当地省略与详述实施例相同的结构、操作和效果的描述。
第一偏振片20A的偏振轴a的取向被设定在通过亮度增强膜33的光能够透射的范围内。在这个实施例中，通过亮度增强膜33的光的偏振轴的取向在凸部33a的排列方向。因此，如图9所示，第一偏振片20A的偏振轴a的取向被设定为平行于凸部33a的排列方向的方向或垂直方向。
第二偏振片20B的偏振轴b的取向被设定为通过液晶显示板10的光能够透射的范围内。例如，在第一偏振片20A的偏振轴a的取向是凸部33a的排列方向的情况下，第二偏振片20B的偏振轴b的取向被设定为垂直于第一偏振片20A的偏振轴a的方向或水平方向，如图12所示。
波片36改变通过第二偏振片20B的偏振状态，获得垂直方向的偏振成分。例如，波片36将通过第二偏振片20B的光改变成具有不同于垂直方向轴的轴的线偏振光、圆偏振光、或椭圆偏振光。
波片36是能够改变偏振状态的光学件，诸如，1/4波片、1/2波片、和双轴拉伸膜。此外，有可能在波片36的第二偏振片20B的相对侧设置散射外部光的抗眩光膜(AG膜)或外部光低反射率的抗反射膜(AR膜)。
接下来，参照图13描述在根据本实施例的显示单元2中显示图像的情况下的基本操作示例。图13示意性地表示显示单元2的基本操作实例。
从发光装置30发射并通过散射片32的非偏振光L进入亮度增强膜33的背面。然后，由于凸部33a的形状各向异性，光L中主要沿各个凸部33a的排列方向的成分朝垂直于液晶显示板10的方向折射和透射，提高方向性。另外，由于亮度增强膜33的折射率各向异性，光L被分成沿各个凸部33a的延伸方向的偏振成分Lx和沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分Ly。
此时，沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分Ly被折射并透过亮度增强膜33，进入波片34。同时，沿各个凸部33的衍射方向的偏振成分Lx被亮度增强膜33和凸部33a的光出射面反射，返回到光源31侧。然后，返回光被散射片32的正面或发光装置30的反射片35反射，变成非偏振光，再次进入亮度增强膜33。通过这种反复的循环，在通过亮度增强膜33的光中，沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分Ly比沿各个凸部33a的延伸方向的偏振成分Lx大得多。
此后，通过亮度增强膜33的光进入第一偏振片20A。然后，进入第一偏振片20A的光中，与偏振轴a正交的偏振成分Lx被吸入第一偏振片20A，平行于偏振轴a的偏振成分Ly通过第一偏振片20A。通过第一偏振片20A的Ly被液晶显示板10中的像素单元偏振控制，进入第二偏振片20B。只有第二偏振片20B的偏振轴b的偏振光通过波片36，在板的正面形成图像。此时，波片36改变通过第二偏振片20B的光的偏振状态，形成沿垂直方向的偏振成分。
这样，在这个实施例中，亮度增强膜33的各个凸部33a朝垂直方向延伸和与延伸方向正交的方向排列。因此，有可能会聚光源31的照明光中光沿垂直于液晶显示板10的方向(正面方向)产生的主要沿排列方向发散的光。因此，在提高正面亮度的同时，能够使沿通过第二偏振片20B的光的水平方向的视角宽于其沿垂直方向的视角。
另外，在亮度增强膜33的各个凸部33a沿水平方向衍射并且沿垂直于延伸方向的方向(垂直方向)排列的情况下，能够使通过第二偏振片20B的光的水平方向的视角宽于前述情况的视角。
另外，在这个实施例中，沿各个凸部33a的延伸方向的折射率大于沿各个凸部33a的排列方向的折射率。因此，沿各个凸部33a的衍射方向的偏振成分的反射量大于沿各个凸部33a的排列方向的反射量。因此，在通过亮度增强膜33的光中，沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分的光量能够大于沿各个凸部33a的延伸方向的偏振成分的光量。另外，在通过亮度增强膜33的光中，第一偏振片20A的偏振轴a的取向被设定为平行于各个凸部33a的排列方向的方向或垂直方向。因此，沿通过亮度增强膜33的光中沿各个凸部33a的排列方向的偏振成分能够通过第一偏振片20A、液晶显示板10、和第二偏振片20B，同时保持将其吸入第一偏振片20A低。因此，与亮度增强膜33没有偏振分离作用的情况相比，提高光利用效率，提高正面亮度。
另外，在这个实施例中，第二偏振片20B具有透过垂直方向的偏振成分的偏振轴b。因此进入第二偏振片20B的光中，所有或部分沿垂直方向的偏振成分能够通过第二偏振片20B。因此，通过第二偏振片20B的光能够用眼镜看见。
因此，在这个实施例中，出射光的水平方向的视角宽于其垂直方向的视角，出射光具有用偏振眼镜可以看见垂直方向的偏振成分，显示亮度能够进一步提高。
另外，在这个实施例中，波片36设置在液晶显示板10中，此外，改变液晶显示板10中第一偏振片20A的偏振轴a和第二偏振片20B的偏振轴b的取向。因此，不需要改变照明单元30的内部结构。因此，作为发光装置30，能够使用市场上供销的普通发光装置(背光)，从而能够抑制加工成本的提高。
实例
[第一实例]
接下来，与比较例1-3相比，根据上述第一实施例的显示单元1的实例1。首先，描述形成根据实例1和比较例1-4的透光膜的方法，和根据实例1和比较例1-4的透光膜的特性(剖面形状、形状各向异性、霾度各向异性、双折射性的类似性)。
(根据实例3和比较例1-4形成透光膜的方法)
准备用于热压将凸部133a转印到树脂膜上的金属浮雕原板。在原版的正面，雕刻顶角为90度和底角为45的等边直角三角形柱以50μm的节距顺序平行地排列的凹凸形状。作为树脂膜，使用200μm厚的A-PEN(非晶PEN)片(Tg：大约120摄氏度)，这种A-PEN片是一种热塑性树脂。A-PEN是折射率各向异性材料，表示通过拉伸沿图示方向的折射率大于沿垂直于图示方向的折射率。A-PEN本身没有折射率各向异性。
上述树脂膜被夹在金属浮雕原板和金属平板之间，在150摄氏度和100kgf/cm2(9.8MPa)的热压条件下压10分钟。此后，生成物被立即放入冰水中并被硬化。因此，凸部133a被转印到树脂膜的正面。按上述方法获得的亮度增强膜133在加工过程中没被拉伸，从而不具有折射率各向异性。此外，亮度增强膜133用作比较例1的透光膜。
接下来，亮度增强膜133被切割成8cm长(凸部133a的延伸方向)和5cm宽(垂直于凸部133a的延伸方向的方向)的矩形。此后，纵向两端用手工拉伸机夹住，亮度增强膜133在140摄氏度的环境下以1cm/sec的拉伸速度沿纵向单轴地拉伸，使得亮度增强膜133的中心变大到原尺寸的3.5倍。因此，凸部133a沿纵向拉伸，形成具有折射率各向异性的凸部33a。按上述方法获得的亮度增强膜33用作实例1和比较例2-4的透光膜。
(剖面形状的相似性)
按上述方法获得的各种透光膜的排列方向的剖面利用表面粗糙度测量器(由Kosaka Laboratory Ltd.制造的Surfcorder ET4001A)测量。结果，实例1的透光膜和比较例1的透光膜的剖面各是与金属浮雕原板的凹凸形状相同的90度顶角和相同的45度底角的等边直角三角形形状，并且彼此相似。另外，尽管透光膜的凸部133a在拉伸前(比较例1的透光膜)具有与原板相同的大约50μm的节距，透光膜的凸部33a在拉伸后(实例1和比较例2-4的透光膜)具有大约30μm的窄节距。
(双折射性)
接下来，测量按上述方法获得的实例1和比较例2-4的透光膜的双折射性。为了测量双折射性，如图14所示，偏振光从亮度增强膜33的凸部33a侧垂直地进入，透射光用测量器40检测，基于透射光的出射角ф的差，计算沿凸部33a的延伸方向的折射率与沿凸部33a的排列方向的折射率之间的差Δn(＝n1-n2)。沿凸部33a的延伸方向振动的偏振成分是偏振光Lx，沿凸部33a的排列方向振动的偏振成分是偏振光Ly，如图15所示，偏振光Lx的出射角ф1大于偏振光Ly的出射角ф2，如图16所示。此外，图16的垂直轴的单位(a.u.)表示任意单位，意思是“相对值”。
作为测量的结果，沿亮度增强膜33的延伸方向的折射率n1是1.79，沿排列方向的折射率n2是1.56。因此，折射率之间的差Δn是0.23。因此，通过热压A-PEN片，形成凸部33a，然后，单轴拉伸生成物，能够获得具有沿凸部33a的延伸方向与沿凸部33a的排列方向之间不同折射率的透光膜。另外，如图16所示，有可能确定偏振光Ly的透射率高于偏振光Lx的透射率。这是因为亮度增强膜33沿凸部33a的延伸方向的折射率n1大于亮度增强膜33沿凸部33a的排列方向的折射率n2，偏振光Lx在凸部33a的光出射面和在亮度增强膜33的光入射面上的总反射作用变大，Lx的透射光的量大于偏振光Ly的透射光的量。
(正面亮度、照度、对准亮度、视角、和色差)
随后，分别测量根据实例1和比较例1-3的显示单元的正面亮度、照度、对准亮度、和视角。另外，测量根据实例1和比较例4的显示单元的色差。例如，在实例1中，如图17所示，在散光片32、亮度增强膜33、波片34、和第一偏振片20A从光源31侧在光源31上顺序地布置和反射片35布置在光源31后面的状态，利用亮度色度计(由ELDIM Co.制造的EZ-contrastXL88)测量从第一偏振片20A出射的光的正面亮度、照度、对准亮度、和视角。此外，在实例1中，亮度增强膜33布置成凸部33a的延伸方向是水平方向(X轴方向)。另外，在比较例1中，除了亮度增强膜33用透光膜133代替之外，结构与实例1相似。而且，在比较例2和3中，除了没有波片34之外，结构与实例1相似。在比较例4中，除了没有波片34之外，结构与实例1相似，采取将第一偏振片20A旋转90度获得垂直偏振。在图18中示出正面亮度、照度、和视角的结果。在图19(A)-19(C)中示出对准亮度的结果。另外，在图20(A)-20(D)中示出色差的结果。此外，在图20(A)-20(D)的垂直轴(Δu′v′)中的各个u′v′是表示颜色的单位，相当于色调面中的XY坐标。
基于图18和图19(A)-19(C)，可以发现，在实例1中，水平视角大于比较例1的水平视角。同时，可以发现，在不使用波片34的比较例2中，正面亮度、照度、和水平视角都比比较例1的小。另外，可以发现在不使用波片34和亮度增强膜33布置成凸部33a的延伸方向是垂直方向，尽管正面亮度和亮度都增强，水平视角窄于比较例1的水平视角。因此，可以发现，由于布置亮度增强膜33，利用波片34使得凸部33a的延伸方向是水平方向，正面亮度、照度、和水平视角能够提高。
基于图20(A)-20(D)，在使用波片34的情况下(实例1)，色差等于不使用波片情况(比较例4)下的色差。因此，可以发现，波片34并非不利地影响色差。
[第二实例]
接下来，与比较例5和6相对照，描述根据上述第二实施例的显示单元2的实例2和3。在比较例5和6中，不使用波片36。
(正面亮度、照度、对准亮度、和视角)
在这种情况下，分别测量根据实例2和3以及比较例5和6的显示单元的亮度、对准亮度、和视角。例如，如图21所示，在散射片32、亮度增强膜33、第一偏振片20A、波片36、和第三偏振片20C从光源31侧在光源31上顺序地布置和反射片35布置在光源31后面的状态，利用亮度色度计(由ELDIM Co.制造的EZ-contrast XL88)测量从第三偏振片20C出射的光的视角。第三偏振片20C用作偏振眼镜，具有像第一偏振片20A一样的偏振轴。在实例2和比较例5中，第三偏振片20C的偏振轴在水平方向。在实例3和比较例6中，第三偏振片20C的偏振轴在垂直方向。在图22中示出正面亮度、照度、和视角的结果。在图23(A)-23(D)中示出对准亮度的结果。
基于图22和图23(A)-23(D)，在实例2和3中，无论作为偏光眼镜的第二偏振片20B的偏振轴b是水平还是垂直，能够观察一定亮度。同时，在比较例5和6中不使用波片36，在作为偏振眼镜的第二偏光片20B的偏振轴b是垂直的情况下，能够测量亮度，但是，在第二偏振片20B的偏振轴b是水平的情况下，不能测量亮度。因此，可以发现，在使用波片36的情况下，不存在使用偏振眼镜看不见液晶屏的情况。相反，可以范县在不使用波片36的情况下，存在使用偏光眼镜看不见液晶屏的情况。
尽管参照实施例和实例描述了本发明，本发明不限于这些实施例层，可以形成各种修改实例。
例如，在上述实施例等中，使用一片亮度增强膜33。然而，可以层叠和使用两片亮度增强膜33。在这种情况下，期望排列成上片的凸部33a的延伸方向垂直于下片的延伸方向。还期望一片亮度增强膜33具有沿凸部33a延伸方向较高的亮度增强膜33的折射率，另一片亮度增强膜33具有沿凸部33a排列方向较高的亮度增强膜33的折射率。
在上述实施例等中，具体描述了液晶显示器的结构。然而，不需要设置所有层。此外，可以设置其它层。

Claims (21)

1.一种显示单元，包括：
基于图像信号驱动的显示板；
夹住所述显示板的一对第一偏振片和第二偏振片；
照明所述显示板的光源；
设置在所述第一偏振片和所述光源之间的透光膜；和
设置在所述第一偏振片和所述透光膜之间的波片，
其中，所述透光膜在一个平面内具有多个第一凸部；
各个第一凸部朝水平方向延伸，并沿与其延伸方向正交的方向排列，
沿各个第一凸部的一个方向的折射率大于沿垂直于所述各个第一凸部的一个方向的方向上的折射率，
所述波片改变进入所述波片的光的偏振方向，使得由在通过所述透光膜的光中、通过所述波片之后沿垂直于所述一个方向的方向上的偏振成分的偏振方向与所述第一偏振片的偏振轴方向形成的角度变小，和
所述第二偏振片具有穿过所述垂直方向的偏振成分的偏振轴。
2.如权利要求1所述的显示单元，其中，所述各个第一凸部具有形状各向异性，其中，所述各个第一凸部沿水平方向延伸并且沿垂直方向排列。
3.如权利要求1所述的显示单元，其中，所述各个第一凸部是棱柱形状。
4.如权利要求1所述的显示单元，其中，所述各个第一凸部具有折射率各向异性，其中，沿水平方向的折射率大于沿垂直于水平方向的方向的折射率。
5.如权利要求1所述的显示单元，其中，所述波片改变进入所述波片的光的偏振方向，使得由通过所述透光膜的光在通过所述波片之后、沿垂直于所述一个方向的方向上的偏振成分的偏振方向与所述第一偏振片的偏振轴方向形成的角度变成0度。
6.如权利要求1所述的显示单元，其中，
所述波片是1/2波片，和
由垂直于所述透光膜的一个方向的方向与所述第一偏振片的偏振轴方向形成的角度为90度。
7.如权利要求6所述的显示单元，其中，
所述1/2波片具有折射率各向异性，和
由所述1/2波片的折射率各向异性的轴向与垂直于所述透光膜的所述一个方向的方向形成的角度为45度。
8.如权利要求1所述的显示单元，其中，所述第二偏振片具有沿垂直方向的偏振轴。
9.如权利要求1所述的显示单元，其中，
所述各个第一凸部设置在所述第一偏振片侧的平面内，
所述透光膜在所述光源侧的平面内具有多个第二凸部，
沿水平方向延伸的所述多个第二凸部，在它们的延伸方向上平行排列，并且在与延伸方向正交的方向上平行排列，和
所述各个第二凸部沿所述一个方向的折射率大于所述各个第二凸部沿垂直于所述一个方向的方向上的折射率。
10、一种显示单元，包括：
基于图像信号驱动的显示单元，
夹住所述显示板的一对第一偏振片和第二偏振片；
照明所述显示板的光源；
设置在所述第一偏振片和所述光源之间的透光膜；和
设置在所述第二偏振片的显示板的另一侧上的波片，
其中，所述透光膜在一个平面内具有多个凸部；
各个凸部朝水平方向延伸，并且沿与其延伸方向正交的方向排列，
沿所述各个凸部的一个方向的折射率大于沿垂直于所述各个凸部的所述一个方向的方向上的折射率，
所述第一偏振片具有穿过沿垂直于所述一个方向的方向上的偏振成分的偏振轴，
所述第二偏振片具有穿过通过所述显示板的光的偏振轴，和
所述波片将通过所述第二偏振片的光的偏振状态改变成除水平偏振光之外的状态。
11.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述各个凸部具有形状各向异性，其中，所述各个凸部沿水平方向延伸，并且沿垂直方向排列。
12.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述各个凸部是棱柱形状。
13.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述各个凸部具有折射率各向异性，沿水平方向的折射率大于沿垂直于水平方向的方向的折射率。
14.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述波片将通过所述第二偏振片的光改变成圆形偏振光或椭圆形偏振光。
15.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述波片将通过所述第二偏振片的光改变成非偏振光。
16.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述波片是1/4波片或1/2波片。
17.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述波片是双轴拉伸膜。
18.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述波片具有防眩光膜，该防眩光膜将外部光散射至所述第二偏振片的另一侧的表面上。
19.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述波片具有抗反射膜，该抗反射膜对所述第二偏振片的另一侧的表面上的外部光具有低反射率。
20.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述第一偏振片具有沿垂直于所述一个方向的方向上的偏振轴。
21.如权利要求10所述的显示单元，其中，所述第二偏振片具有沿水平方向的偏振轴。
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