CN1375730A - 光管、平面光源元件及反射式液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种具有板状物的光管,板状物具有上表面,与上表面相对的下表面,入射侧表面和与入射侧表面相对的端面。板状物包括在上表面中形成的光输出装置,可使入射在入射侧表面的光通过光输出装置从下表面射出。光输出装置由不连续排列的细槽组成,并朝向入射侧表面。各细槽的长度不大于250μm,深度不大于50μm且不大于长度的1/5。各细槽由光路改变斜面和朝向光路改变斜面的陡斜面的组合构成,光路改变斜面倾斜于下表面且倾斜角度在35°到48°的范围内,陡斜面倾斜于下表面且倾斜角度不小于60°。一种反射式液晶显示装置,具有包括上述光管的平面光源元件和设置在光管下表面侧的反射式液晶显示屏。

Description

光管、平面光源元件及反射式液晶显示装置

本发明基于日本特许公报No.2001-068535，此公报在这里用作参考。

技术领域

本发明涉及一种光管，其可用作正面光元件以形成反射式液晶显示装置，这种液晶显示装置的显示图像不存在混乱和网纹干扰，而且明亮易视。本发明还涉及一种采用此光管的具有优良的光有效利用率的平面光源元件。

背景技术

在相关技术中，已经知道了一种可在反射-照明两种模式下操作的正面光型反射式LCD(液晶显示装置)。在反射式LCD中，在反射式液晶显示屏的可视侧上设有侧型光管，其具有由棱形结构状的条组成并等距地设置在光管上表面的光输出装置，因此，即使在很暗的地方也能看见显示。在正面光型反射式LCD中，入射在光管侧表面的光从光管的背面侧(下表面侧)射出，并通过反射层反转。在这种方式中，显示光通过光管来观看。因此，正面光系统的优点在于可以采用全反射型反射层来提高反射率，并且反射式LCD的显示图像在反射模式和照明模式中均比采用背光元件和半面涂银镜的半透射型LCD的显示图像更亮。

另一方面，用于正面光元件的光管在观看性能方面具有以下优点。第一，由于光从光管的下表面有效地射出并具有良好的垂直方向性，因而亮度十分优良。第二，尽管光泄漏会干扰显示图像的观看，但来自光管上表面的光泄漏很小。第三，所采用的光管不会引起显示图像混乱。第四，光管能有效地透射外部光。第五，难以明显地看到光管的存在。然而，相关技术中的光管具有以下问题。即，由于条状棱形结构容易被看见，从而能容易地注意到光管的存在，所以显示图像的观看受到干扰。另外，由于条状棱形结构和液晶显示屏的像素发生干扰，从而形成了网纹干扰，所以显示质量大幅度地降低。作为防止这种网纹干扰的措施，提出了一种系统，其棱形结构的排列方向倾斜于像素的排列方向。然而在这种情况中，如果倾斜角太小的话，防止网纹干扰的效果也很低。相反地如果倾斜角很大，通过光管透射的光在棱形表面上水平地反射。因此，这就同样产生了一个问题，即出射角倾斜较大，将减小照明效率和输出效率。

另一方面，已经知道了设置在光管内的光输出装置可以采用球形点或截面为圆柱形的凹/凸坑的结构。然而，由于光漫射并以与垂直于光管下表面的方向成较大倾斜角的方向从光管中射出，这样光的垂直方向性较差，因此采用球形点或截面为圆柱形坑的光反射对于反射式LCD的照明不太有效。也就是说，由于反射式LCD的反射表面通常采用正态分布型反射模式，当光更有规律地在反射表面上反射时，反射率增加。因此，如果从光管下表面射出的光缺乏垂直方向性，通过反射表面反射的光很难有效地照亮LCD，即使在下表面的发光效率很高的情况下也是如此。结果，反射光几乎不能提高LCD的亮度，因此LCD的显示在正面方向上很暗。通常来说，观察者观看LCD的方向是垂直于LCD的方向，即，垂直于光管下表面的方向。因此，沿垂直于光管下表面的方向射出的光能最有效地照亮LCD。

另外，在具有如上述的半球形点或坑的结构的光管中，倾斜角接近于平面部分倾斜角的部分是连续地形成。在反射外部光时，通过这些倾斜角接近于平面部分倾斜角的部分所反射的光容易进入观察者的眼中，就象这些光与通过平面部分反射的光是连续的。结果就产生了一个问题，这些点或坑容易被明显地看见，因而也就能容易地看见光管的存在。

发明内容

本发明的一个目的是开发一种用于正面光元件的光管，其在外部光模式和照明模式中均难以察觉，基本上不会产生网纹干扰，并使得入射在光管侧表面的光从光管的下表面侧有效地射出，且具有良好的垂直方向性，从而有可能形成一种反射式LCD，这种LCD的显示明亮，显示图像也几乎不被扰乱。

根据本发明提供了一种具有板状物的光管，板状物具有上表面，与上表面相对的下表面，入射侧表面和与入射侧表面相对的端面。板状物包括在上表面中形成的光输出装置，可使入射在入射侧表面的光通过光输出装置从下表面射出。光输出装置由不连续排列的细槽构成，并朝向入射侧表面。各细槽的长度不大于250μm，深度不大于50μm且不大于长度的1/5。各细槽由光路改变斜面和朝向光路改变斜面的陡斜面的组合构成，光路改变斜面倾斜于下表面且倾斜角度在35°到48°的范围内，陡斜面倾斜于下表面且倾斜角度不小于60°。

根据本发明提供了一种平面光源元件，其具有上述的光管，以及设置在光管入射侧表面上的光源。

根据本发明提供了一种反射式液晶显示装置，其具有上述的光管，以及设置在光管下表面侧的反射式液晶显示屏。

根据本发明提供了一种反射式液晶显示装置，其具有上述的平面光源元件，以及设置在平面光源元件的光管下表面侧的反射式液晶显示屏。

根据本发明可以得到一种光管，其中入射在入射侧表面的光可以通过光路改变斜面从光管下表面有效地射出，并具有良好的垂直方向性。光管可以用来得到一种光利用率和正面亮度均优良的平面光源元件。由于光管具有由不连续排列的细槽构成的光输出装置，因此，几乎不产生由光输出装置和排列在液晶显示屏上的像素之间的干扰所引起的网纹干扰，在外部光模式和照明模式下均不能明显地看出光输出装置的存在。另外，由于光管上表面的光泄漏很小，因此光管可以有效地透射外部光。因此，光管可以用作正面光型光管，用于形成一种显示较亮、显示图像难于干扰的反射式LCD。

从下文中对优选实施例的介绍并结合附图，可以清楚本发明的特征和优点。

附图说明

在附图中：

图1是光管的说明性侧视图；

图2是另一光管的说明性侧视图；

图3是光输出装置的排列的一个示例的说明性平面图；

图4是光输出装置的排列的另一个示例的说明性平面图；

图5是光输出装置的透视图；

图6是另一光输出装置的透视图；

图7是平面光源元件和反射式液晶显示装置的说明性侧视图；

图8是另一反射式液晶显示装置的说明性侧视图。

具体实施方式

根据本发明的光管具有板状物，其具有上表面，与上表面相对的下表面，入射侧表面和与入射侧表面相对的端面。板状物包括在上表面中形成的光输出装置，可使入射在入射侧表面的光通过光输出装置从下表面射出。光输出装置由不连续排列的细槽构成，并朝向入射侧表面。每一细槽的长度不大于250μm，深度不大于50μm且不大于长度的1/5。各细槽由光路改变斜面和朝向光路改变斜面的陡斜面的组合构成，光路改变斜面倾斜于下表面且倾斜角度在35°到48°的范围内，陡斜面倾斜于下表面且倾斜角度不小于60°。图1和2显示了光管的示例。如图1和2所示，光管1由板状物制成，其具有上表面1a，用作光射出表面的下表面1b，入射侧表面1c，和与入射侧表面1c相对的端面1d。光输出装置A在上表面1a中形成。

可以采用任何板状物，只要板状物至少具有朝向观察者侧的上表面1a，与上表面1a相对的下表面1b，位于上下表面1a和1b之间的侧表面(即从光源发出的光所入射的入射侧表面1c，和与入射侧表面1c相对的端面1d)，以及位于图1和2所示入射侧表面1c的相对端部上的一对侧端面1e。或者，在上下表面之间可以设置两个或多个侧表面来用作入射侧表面。各表面的形状没有特别限制。特别是，入射侧表面可以根据例如光源模式等特性制成合适的形状。另一侧表面可以类似地制成合适的形状。

为了容易地连接光管和液晶显示屏以及容易地制造光管，光管的上、下表面最好基本为平面。当上、下表面需要制成曲面时，上、下表面的形状最好不要突然地变化，以避免通过光管传送的图像发生混乱。另外，板状物可以制成如图1所示的均匀厚度的板，或者是制成楔形的形状，其厚度在从入射侧表面1c向相对的侧表面1d的方向上减小，如图2所示。前一种形状在连接的简单性方面具有优势。由于入射在入射侧表面的光可以有效地入射在形成于上表面中的光输出装置上并到达与入射侧表面相对的端面，因而后一种楔形形状在光输出率方面具有优势。另外，相对的端面的厚度减小有利于减小光管的重量。

在构成上表面中光输出装置的细槽的尺寸较大的情况下，光输出装置很容易被看见。结果，显示图像受到干扰，因此LCD的显示质量显著地降低。而且，光输出装置的密度即光管上表面的每单位面积上排列的细槽数目减小，使像素的照度容易变得不均匀。因此，稀疏的光发射容易使各个发射点能被明显地看见，这样显示图像的可视性极大地降低。增加光输出装置的密度，即增加上表面中排列的细槽数目是防止这一问题的有效措施。在此情况下，最好减小各细槽的尺寸。特别是当光输出装置的排列面积受到限制时，减小各细槽的尺寸是保证光发射的均匀性的有效措施。

因此，为了使观察者难以看见光输出装置和提高通过光管的LCD的显示图像的质量，光输出装置应由不连续排列的细槽A构成，各细槽的长度不大于250μm，尤其是不大于150μm，最好不大于100μm，其深度不大于50μm，尤其是不大于20μm，最好不大于15μm，并使深度不大于长度的1/5，如图3和4所示。对于各细槽尺寸的下限值没有特别的限制。然而，如果细槽太细，光的衍射现象成为占据主导地位，以致于几乎不能发生反射或全反射。而且光输出装置的密度，即排列在其中的细槽数目非常大，使得生产效率降低。从此观点出发，各细槽的长度最好不小于10μm，深度最好不小于2μm。

另外，当各细槽的深度不大于其长度的1/5时，所透射的光可以在光路改变斜面上有效地反射，使得入射在侧表面上的光可以从下表面中有效地射出。如果各细槽的深度大于其长度，即各细槽的长度比其深度短，那么所透射的光入射在光路改变斜面上的可能性减小，所透射的光入射在细槽的各个陡斜面上的可能性增加。结果，所透射的光中散射光的百分率变得很高，使得光利用率降低。从效率的观点出发，各细槽的深度应不大于长度的1/8，最好不大于长度的1/10。顺便指出，各细槽的长度是在入射侧表面的方向上测量的，而其深度是槽陷入到上表面中的距离。

另一方面，为了防止光输出装置由一组规则排列的细槽形成而可被明显地看见，以及防止细槽和像素之间的干扰而引起网纹干扰，细槽的不连续排列最好是随机的，如图3和4所示。如果细槽规则地排列，规则排列的细槽和规则排列的像素之间的干扰就会引起网纹干扰，从而显著地降低液晶显示屏中显示光的可视性。随机排列的细槽消除了排列的规则性，可以防止产生网纹干扰。

从使光由整个下表面均匀地射出并均匀地照亮液晶显示屏的观点出发，考虑到在透射过程中所透射的光的强度减小和光的出射，细槽A最好随着远离入射侧表面1c而排列得更密，如图3所示。通过这种设置，可以防止由于在透射过程中所透射的光的强度减小和光的出射而引起的出射光的密度不均匀。另外，从光应由整个下表面均匀地射出并均匀地照亮液晶显示屏的观点出发，在入射侧表面的各侧端面上所透射的光的数量比在入射侧表面中心部分所透射的光的数量少的情况下，细槽A最好在入射侧表面1c的侧端面1e侧排列得比在入射侧表面1c的中心部分上更密，如图4所示。另外，由于光源长度的原因，在光管的相对侧端面附近透射的光通常比在光管的中心部分透射的光更弱更暗。在这种情况下，随着细槽靠近相对的侧端面，细槽应排列地更密，以得到均匀强度的射出光。另外，图4显示了这种排列形式和另一种随着远离入射侧表面细槽排列地更密的排列形式相结合的情况。

各细槽朝向入射侧表面1c，如图1和2所示。各细槽具有光路改变斜面A1和陡斜面A2。光路改变斜面A1倾斜于下表面1b，倾斜角度θ1为35°到48°，而朝向光路改变斜面A1的陡斜面A2倾斜于下表面，倾斜角度θ2不小于60°。在此情况下，入射在入射侧表面并通过光管透射的光通过光路改变斜面A1反射，因此，所反射的光可以从下表面上射出，并具有良好的垂直方向性。

这就是说，当在入射侧表面设置线性光源如冷阴极管时，具有最高亮度的透射光朝向基本正交于入射侧表面的方向。当相对透射光的矢量倾斜成上述角度的光路改变斜面A1尽可能地设置成垂直并朝向入射侧表面时，所透射的光可以通过以上述角度倾斜的光路改变斜面A1反射或全反射，使得反射光可以有效地从下表面沿接近与下表面垂直的线的方向射出。结果，光可以沿有效观看的方向射出，因此当通过液晶显示屏的反射层反射时，带有显示信息的光通过其它部分透射，而不是通过光管上表面的光输出装置透射，从而使显示明亮且容易观看。从垂直方向性的观点出发，各个光路改变斜面的优选倾斜角度θ1在38°到45°的范围内，尤其是在40°到43°的范围内。

如上所述，一般来说光路改变斜面最好尽可能地正交于入射侧表面。因此，在一般情况下，沿从图3和4所示细槽的纵向方向看去，细槽最好尽可能地平行于入射侧表面1c。然而，也可以采用另一些情况，在这些情况下细槽的排列根据光源的发光性能而倾斜于入射侧表面，其光路改变斜面上的光入射率优良。因此，沿光输出装置的纵向方向看去，光输出装置可以相对于入射侧表面设置成适当的角度。

另一方面，朝向光路改变斜面A1的陡斜面A2是与下表面间的倾斜角度θ2不小于60°的斜面，这是因为希望在光输出装置中除光路改变斜面之外的其它表面对可视性、光透射和光输出的影响都尽可能小。也就是说，当陡斜面是朝向光路改变斜面A1并与下表面的倾斜角θ2不小于60°的斜面时，沿正交于光管的方向看去(在显示屏的观看方向上看去)陡斜面在下表面上的投影面积减小。结果，当光管用作正面光元件时，可以减小其对设于光管后的液晶显示屏的可视性的影响。

另外，当各陡斜面的角度增加时，外部光通过陡斜面所反射的光有利地减小。在此情况下，反射光进入光管中并通过光管透射，因此，反射光对显示光的可视性的影响可以有利地减小。另外，例如当各陡斜面的角度约为45°或更低时，外部光的反射光回到观察者侧并干扰了显示光的观看。另外，当各陡斜面的角度较大时，在光输出装置由截面为如图1所示三角形的细槽所构成的情况下，斜面A1和陡斜面A2之间的顶角变小。因此，反射光的返回非常小，使得观察者很难以察觉光输出装置。从抑制反射光对可视性的影响的观点出发，各陡斜面的优选角度θ2不低于75°，尤其是不低于80°。顺便指出，各陡斜面的理想角度为90°。然而在理想情况中存在这样的趋势，很难通过例如转移模子形状的方法来形成光输出装置。

光路改变斜面和陡斜面可以由图5所示的线性表面构成，或者由图6所示的曲形或弯曲表面构成，只要能满足上述角度条件。另外，当各细槽A的截面基本上为图1，2，5和6所示的不等边三角形时，光路改变斜面A1和陡斜面A2之间形成的顶角Ap最好具有尽可能尖的角度。当顶角为圆的时，顶角的圆半径和细槽深度的比应不大于30％，尤其是不大于20％，最好不大于10％。在这种方式下，可以抑制由顶角圆度引起的外部光的反射，使得难以察觉细槽。另外，还可以抑制光管内所透射的光的散射，提高出射光的均匀性和效率。

各细槽的侧面的形状并无特别的限制。为了抑制侧面上的光入射率和减小侧面的影响，各侧面相对于下表面的倾斜角度应不小于30°，尤其是不低于45°，最好不小于60°。从光学性能如透射光的入射效率和防损坏性的观点出发，各细槽应形成为陷入上表面中的下凹部分，如图1所示。细槽的截面形式可以是如上述的光路改变斜面和陡斜面的组合的适当形式。通常来说，优选截面形状基本为三角形的槽。

当光管用作正面光系统时，应尽可能地减少光输出装置对通过光管垂直透射的光的影响，从而减少光管对液晶显示屏的显示光的影响。从这一观点出发，由细槽构成的光输出装置的面积和光管上表面的面积的比率最好不大于1/8。如果光输出装置在上表面中占据的面积过大，光输出装置中斜面上的反射光的数量增大，因此，当在这种正面光系统中通过光管观察LCD的显示图像时显示光很难向观察者侧射出。当光输出装置的面积不大于上表面面积的1/8时，上表面中的一大部分成为了没有形成光输出装置的部分。结果，LCD的显示光通过此部分有效地透射，因此可以避免由光输出装置的面积引起的问题。光输出装置的优选面积不大于上表面面积的1/10，尤其是不大于上表面面积的1/15。

光管可由根据光源的波长范围并在此波长范围内具有透明性的材料中选择的至少一种材料制成。顺便指出，在可见光范围内使用的合适材料的例子包括：透明树脂，如丙烯酸类树脂，聚碳酸酯树脂、环氧树脂，聚酯类树脂和降冰片烯树脂；以及玻璃。优先采用由不具备双折射性或具有很小双折射性的材料制成的光管。从减轻重量的观点出发，优选由比重较小的材料制成的光管。

光管可由适当的方法制成。制造方法的例子包括：在可形成预定形状的模子中热压热塑性树脂，从而将此形状转移给热塑性树脂的方法；用热熔的热塑性树脂、或由热或溶剂液化的树脂填充可形成预定形状的模子的方法；在用可由热或辐射线如紫外线聚合的液态树脂填充可形成预定形状的模板之后，或者在液态树脂注入模子中之后进行聚合工艺的方法；通过将液态树脂涂敷在可形成预定形状的模子上得到涂层，将液态树脂涂层紧密接触透明的基体材料如树脂板，并进行聚合工艺的方法；通过将液态树脂涂敷在软且透明的基体材料如薄膜上得到涂层，将涂层紧密接触可形成预定形状的模板并进行聚合工艺，然后聚合涂层通过粘合剂与透明基体材料如树脂板紧密接触的方法。

因此，光管可以是一种材料或不同种材料制成部分的叠层，如通过在对透射光有作用的光导向部分上粘结带有光输出装置的薄片而得到的叠层。也就是说，光管不必成为由一种材料制成的整体的单层体。光管的厚度可以基于应用目的根据光管的尺寸，或者根据设置在入射侧表面的光源尺寸来适当地确定。根据光管的入射侧表面的高度，通常用于形成反射式液晶显示装置的光管的厚度应不大于20mm，尤其是在0.1到10mm的范围内，最好是在0.5到5mm的范围内。光管在其下表面上可包含一层防反射层，或者在其上表面上设有一硬涂层。

在根据本发明的光管中，入射在入射侧表面的光被高精度地校准，使得被校准的光从下表面沿非常垂直且有利于观看的方向射出。因此，光管可以用于形成各种装置，例如可有效地利用光源发出的光从而具有优良亮度的平面光源元件，以及反射式液晶显示装置，其明亮且容易观看，电能的消耗也很低。图7和8分别显示了平面光源元件10的示例和反射式液晶显示装置的示例。

平面光源元件可以形成为具有光管的适当形式。平面光源元件通常成为这样一种元件，其中在图7和8所示的光管的至少一个入射侧表面1c上设置了至少一个光源2。光源2可以采用任何合适的材料。通常采用的材料的例子包括：线性光源如(冷或热)阴极管；点光源如发光二极管；线性或平面地设置的点光源的阵列；以及采用例如线性光管的装置的光源，其可将点光源发出的光转化为以规则地或随机间隔发出的光，从而得到线性发光状态。

当要形成平面光源元件时，根据需要可以在光源中结合适当的辅助元件如围绕着光源的反射器或光漫射层，因此，来自光源的发散光可以有效地被引导到光管的入射侧表面。反射器通常可以采用具有高反射率金属薄膜的树脂片或金属箔。当反射器通过粘合剂粘结在光管端部以固定光源时，光输出装置不必在粘结部分内形成。

为了通过防止由光和阴影引起的不均匀性而使亮度均匀，在必要时光漫射层可预先设在平面光源元件的光输出表面上，即可设在光管的下表面上。光漫射层可由适当的方法形成，形成这种光漫射层的方法并无特别的限制。适当的方法的例子包括：涂敷并固化含有透明微粒的透明树脂的方法；涂敷并固化含有空气泡的透明树脂的方法；通过溶剂表面胀大从而产生裂纹的方法；形成具有随机的突起和沟槽表面的透明树脂层的方法；以及采用如上述介绍形成的漫射片的方法。

另一方面，反射式液晶显示装置可以用作正面光型装置，其中在光管1的下表面1b侧或在平面光源元件10上形成了带有反射层的反射式液晶显示屏70或70’，如图7或8所示。另外，图7显示了反射层40设于液晶盒20的背面基片21外侧的反射式液晶显示装置，图8显示了也用做电极的反射层42设于液晶盒20’的背面基片21’内侧的反射式液晶显示装置。

通常来说，反射式液晶显示装置是采用液晶显示屏和正面光系统的组合来形成的。液晶显示屏可以通过适当地装配组成部件来形成，这些组成部件例如包括带有电极并用作液晶开关的液晶盒、与液晶盒相连的激励器、反射层，如有必要还包括偏振器和补偿相位延迟器。根据本发明的反射式液晶显示装置除了应使用光管或平面光源元件外并无特别的限制。也就是说，反射式液晶显示装置可以通过如图7或8所示的相关技术中的方法形成。

另外，图7所示的液晶盒20包括：背面侧的透明基片21，其带有在背面侧透明基片21的内侧连续形成的透明电极22和摩擦膜23；带有彩色过滤器26的可视侧透明基片29；在可视侧透明基片29的内侧连续形成的透明电极28和摩擦膜27；以及填充在背面侧透明基片21和可视侧透明基片29之间并由密封件25密封的液晶24。而且，偏振器34通过相位延迟器33设置在可视侧透明基片29的外侧，偏振器31通过相位延迟器32设置在背面侧透明基片21的外侧。另外，在偏振器31的外侧设有反射层40。通过这种方式就形成了反射式液晶显示屏70。

另一方面，图8所示的液晶盒20’包括：背面侧的透明基片21’，其带有在背面侧透明基片21’的内侧连续形成的用作反射层的透明电极42和摩擦膜23’；带有彩色过滤器26的可视侧透明基片29；在可视侧透明基片29的内侧连续形成的透明电极28和摩擦膜27；以及填充在背面侧透明基片21’和可视侧透明基片29之间并以如上述的同样方式密封的液晶24。而且，偏振器34通过相位延迟器33设置在液晶盒20’的可视侧透明基片29的外侧。通过这种方式就形成了反射式液晶显示屏70’。

任何合适的液晶盒都可用作形成液晶显示屏的液晶盒，在这一点上并无特别的限制。根据液晶的排列形式，合适的液晶盒的例子包括：扭曲或不扭曲的液晶盒，如扭曲向列型(TN)液晶盒，超扭曲向列型(STN)液晶盒，垂直排列的盒，HAN盒或OCB盒；宾主型液晶盒；铁电液晶盒。另外，用于激励液晶的系统并无特别的限制。例如，可以采用适当的激励系统如有源矩阵系统或无源矩阵系统。

反射层40或反射层42对于反射式液晶显示装置来说很重要。关于上述反射层40或42的位置，反射层可以位于液晶盒20的外侧，如图7所示，或是位于液晶盒20’的内侧，如图8所示。根据相关技术形成的任何合适的反射层都可以用作反射层。反射层的例子包括：含有高反射率金属粉末如分散在粘合剂树脂中的铝、银、金、铜或铬的涂层；通过气相沉积方法沉积的金属薄膜层；具有由基体材料支撑的涂层或沉积层的反射片；以及金属箔。另外，当反射层位于液晶盒的内侧时，反射层例如可以根据相关技术由透明电极形成材料制成，从而也可用作透明导电膜。

另一方面，如有必要可以采用任何适当的片作为偏振器。从由高度线偏振光的入射而得到良好对比度显示的观点出发，优先使用具有高偏振度的片，例如碘或染料的吸收型线偏振器。另外，如果需要的话，可以在可视侧偏振器与液晶盒之间和/或背面侧偏振器与液晶盒之间设置相位延迟器，用来补偿液晶的双折射，从而提高图7和8所示装置的可视性。可以采用符合波长范围的合适的片作为相位延迟器。相位延迟器可以是一延迟层，或者是两层或多层延迟层的叠层。

图7所示反射式液晶显示装置的观看以下述方式进行。在照明模式中，平面光源元件10的光源2打开，从光管1的下表面1b射出的光穿过偏振器34和液晶盒20，并通过反射层40反射。然后，反射光反过来穿过液晶盒和偏振器，到达光管1处。因此，就可以看到由上表面1a中光输出装置A以外的部分所透射的显示图像。另一方面，在外部光模式中，光源2关闭，入射在光管1的上表面1a中光输出装置A以外的部分上的光被透射，穿过与照明模式中相反的路线到达光管1。因此，就可以看到由上表面1a中光输出装置A以外的部分所透射的显示图像。另一方面，在图8所示的反射式液晶显示装置中，照明模式和外部光模式中的观看都以与上述相同的方式进行，除了光的反射是通过代替了反射层40同时也用作电极的反射层42来进行且过程相反之外。另外，当如上述地使用照明-外部光两种模式时，反射式液晶显示装置可使光源打开/关闭。

在本发明中，用于形成平面光源元件或液晶显示装置的光学元件或部件如光管、液晶盒和偏振器可以完全地或部分整体地叠加并相互固定，或者设置成可以容易地拆开。从抑制界面反射以防止对比度降低的观点出发，这些光学元件或部件最好相互固定在一起。最好，至少光管的下表面和液晶显示屏的上表面应粘结地固定在一起。在固定/粘结过程中可以采用合适的透明粘合剂如增粘剂。在透明粘结层中应含有透明微粒，使得透明粘结层可以用作具有光漫射功能的粘结层。参考示例1

在玻璃基片的一块35mm×25mm长方形区域内形成具有缝隙的铬掩膜，各缝隙为100μm长和10μm宽，使得矩形区域的短边平行于各缝隙的长度方向。另外，随着从矩形区域的一个短边到另一短边，缝隙的设置逐渐变密。因此，缝隙随机地设置，使得缝隙密度沿矩形区域的长边方向连续地增加(图3)。另外，缝隙在整个区域上所占据的面积不大于矩形面积的1/10。

另一方面，用旋转涂料器在一块清洁的玻璃板上涂敷聚酰亚胺漆，在100℃下预烘烤30分钟，再在350℃下烧结4小时。因此可形成10μm厚的聚酰亚胺涂膜。之后，通过溅射工艺在聚酰亚胺涂膜上形成0.1μm厚的铬膜，再在铬膜上形成厚度为0.5μm的铜膜。最后，通过旋转涂敷在所得薄膜的表面上形成5μm厚的正抗蚀层。这样就生产出了样板。

在样板的正抗蚀层与铬掩膜紧密接触的情况下，正抗蚀层暴露在紫外线下并被显影。在显影后，通过蚀刻去除铜膜和铬膜。因此，就得到了具有在缝隙处暴露的聚酰亚胺涂膜的样板。样板如下所述地设置。即缝隙密度较稀的样板短边正交于光束的前进方向设置，而样板长边与光束倾斜成43°角。用平行的准分子激光器发出的光照射样板，同时扫描几次，使得缝隙中的聚酰亚胺涂膜通过烧蚀部分地去除。然后，通过蚀刻去除样板中的铜膜和铬膜。然后，通过真空气相沉积在样板上沉积银薄膜，并进行镍电铸。板切割成预定形状，从而得到模板A。参考示例2

模板B的获取方式与参考示例1中所示方式相同，不同之处在于，样板(图4)具有随机排列的缝隙，使得长方形区域内的缝隙的密度沿长边方向连续地增加，同时长边的缝隙的密度比中心部分的密度更高。参考示例3

模板C如下所述地得到。长方形黄铜板的表面用金刚石刀具在离入射侧表面2.5mm的位置处切开。因此就得到了具有条纹状光输出装置的模板C，光输出装置由以210μm间距排列的细槽构成，各细槽的截面形状为不等边三角形。切割方向平行于黄铜板的纵向。各光输出装置由光路改变斜面和平缓斜面的组合构成。光路改变斜面为20μm宽，倾斜角度为42°，且朝向入射侧表面。平缓斜面为190μm宽。光路改变斜面占上表面面积的1/10.5。参考示例4

得到一种模板D，其形成光输出装置的表面为非平滑表面，此表面是通过在长方形黄铜板的表面上进行喷砂处理而形成的。参考示例5

模板E的获取方式与参考示例1中所示方式相同，不同之处在于，样板设置成使缝隙密度较稀的短边正交于光束，然后用平行的准分子激光器发出的光照射样板，同时扫描几次，使得聚酰亚胺涂膜通过烧蚀部分地去除。因此，模板E的表面没有形成具有给定角度的光路改变斜面。示例1

在参考示例1所得的模板A上涂敷紫外线固化的丙烯酸类树脂。在丙烯酸类树脂上轻轻地放置一块1.2mm厚、40mm宽和30mm长且端面已抛光的丙烯酸板。用橡胶辊使丙烯酸类树脂和丙烯酸板紧密地粘合在一起，并使多余的树脂和气泡排出，在此之后，用金属卤化物灯的紫外线照射丙烯酸类树脂，从而使其固化。然后，已固化的丙烯酸类树脂从模板A上分离。因此就得到了一种具有丙烯酸类树脂的固化层的光管，固化层上被转印了模板A的凹面形状，且其位于丙烯酸板上。顺便指出，丙烯酸板的折射率为1.495，而固化层的折射率为1.512。示例2

以相同于示例1所述的方式得到一种光管，不同之处在于用从参考示例2中得到的模板B来代替模板A。比较示例1

以相同于示例1所述的方式得到一种光管，不同之处在于用从参考示例3中得到的模板C来代替模板A。比较示例2

以相同于示例1所述的方式得到一种光管，不同之处在于用从参考示例4中得到的模板D来代替模板A。比较示例3

以相同于示例1所述的方式得到一种光管，不同之处在于用从参考示例5中得到的模板E来代替模板A。评价测试

使用从示例1和2以及比较示例1到3中得到的光管，将其光输出装置设于可视侧。在光管的入射侧表面上设置一冷阴极管。因此便形成了平面光源元件。在光管的背面侧设置一普通的白色反射式液晶显示屏。因此便形成了LCD。在液晶盒上不施加电压时打开冷阴极管，在一间黑暗的房间中从正面方向观察LCD。

结果，在示例1和2中，光很均匀地发射，细槽基本上难以察觉。特别是在示例2中，在平行于光源的方向上发射的均匀性很高。然而在比较示例1中，由于光管的棱形结构，可以看见平行于入射侧表面的暗线，这样就不容易看清显示。而且，当可视轴线摆动时，暗线变成线性发射的线条，从而很难看清显示。另一方面，在比较示例2和3中，射出的光很少，显示很暗。

接着在LCD上显示字符，关闭光源，在一间明亮的房间中进行观察。结果，在示例1，2和比较示例3中，细槽基本上难以察觉，因此字符明亮且易于辨认，没有任何网纹干扰产生。然而在比较示例1中，由于产生了网纹干扰。字符难以辨认。特别是存在这样的趋势，线看上去似乎线与线在横向方向上相互连接，因此显示质量降低。而且，在比较示例2中整个对比度降低，因此无法分辨尤其是较小的图形。

从介绍中很明显，使用本发明的光管可以形成平面光源元件，当光源设置在光管的入射侧表面时光明亮且均匀性优良。使用本发明的光管还可以形成正面光型反射式液晶显示装置，其不产生网纹干扰，明亮且易于观看。

虽然本发明是通过带有一定程度特殊性的优选形式来进行介绍的，但可以理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明具体结构和部件的组合及排列进行修改。

Claims (11)

1.一种具有板状物的光管，所述板状物具有上表面，与所述上表面相对的下表面，入射侧表面，和与所述入射侧表面相对的端面，所述板状物包括在上表面中形成的光输出装置，可使入射在所述入射侧表面的光从所述下表面通过所述光输出装置射出，所述光输出装置由不连续排列的细槽构成，并朝向所述入射侧表面，各所述细槽的长度不大于250μm，深度不大于50μm且不大于所述长度的1/5，各所述细槽由光路改变斜面和朝向所述光路改变斜面的陡斜面的组合构成，所述光路改变斜面倾斜于所述下表面，倾斜角度在35°到48°的范围内，所述陡斜面倾斜于所述下表面，倾斜角度不小于60°。

2.如权利要求1所述的光管，其特征在于，所述光输出装置的面积不大于所述上表面面积的1/8。

3.如权利要求1所述的光管，其特征在于，各所述光路改变斜面与所述下表面的所述倾斜角度在38°到45°的范围内。

4.如权利要求1所述的光管，其特征在于，所述细槽的所述不连续排列是随机的。

5.如权利要求1所述的光管，其特征在于，随着所述细槽远离所述入射侧表面，所述细槽排列的更密。

6.如权利要求1所述的光管，其特征在于，随着所述细槽更靠近所述入射侧表面的各侧端部表面，所述细槽排列的更密。

7.一种包括如权利要求1所述的光管的平面光源元件。

8.如权利要求7所述的平面光源元件，其特征在于，所述元件还包括设置在所述光管的入射侧表面上的光源。

9.如权利要求8所述的平面光源元件，其特征在于，所述光源是线性光源。

10.一种包括如权利要求1所述的光管和设置在所述光管的下表面侧的反射式液晶显示屏的反射式液晶显示装置。

11.一种包括如权利要求7所述的平面光源元件和设置在所述平面光源元件的光管下表面侧的反射式液晶显示屏的反射式液晶显示装置。

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