TWI529457B - Display device - Google Patents

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TWI529457B
TWI529457B TW097109689A TW97109689A TWI529457B TW I529457 B TWI529457 B TW I529457B TW 097109689 A TW097109689 A TW 097109689A TW 97109689 A TW97109689 A TW 97109689A TW I529457 B TWI529457 B TW I529457B
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Akihiro Horii
Hiroshi Mizuno
Noriyuki Hirai
Mitsunari Hoshi
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Sony Corp
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Description

顯示裝置
本發明係關於內建稱為亮度提升膜之光穿透膜之顯示裝置。
近年來，液晶顯示裝置係由於低耗電、省空間等優點或低價化等，從而持續取代自以往為顯示裝置主流之映像管(CRT；Cathode Ray Tube：陰極射線管)。
該液晶顯示裝置若例如以顯示圖像時之照明方法來分類，則亦存在有數種類型，作為代表性類型可舉出利用配置於液晶顯示面板背後之光源，來進行圖像顯示之穿透型顯示裝置。
然而，於該類顯示裝置，減低耗電並且提高顯示亮度係於提高顯示裝置之商品價值上極為重要。因此，強烈期待儘可能壓低光源耗電，同時提高設置於液晶顯示面板與光源間之光學系統之增益。
例如於專利文獻1，揭示有一種將稱為亮度提升膜之光穿透膜，設置於液晶顯示面板與光源間之方案。以下，利用圖22來具體說明有關該光穿透膜。
圖22係表示內建上述光穿透膜之穿透型之顯示裝置100之概略結構。該顯示裝置100具備：液晶顯示面板110、夾著該液晶顯示面板110之第一偏光鏡120A及第二偏光鏡120B、配置於第一偏光鏡120A背後之照明裝置130、及驅動液晶顯示面板110來用以顯示影像之驅動電路(未圖示)； 第二偏光鏡120B之表面朝向觀察者(未圖示)。
第一偏光鏡120A及第二偏光鏡120B分別配置為偏光軸a,b互相差異90度，藉此，來自照明裝置130之射出光L會經由液晶顯示面板110而穿透或被遮斷。而且，配置於光射出側之第二偏光鏡120B一般配置為偏光軸b成為垂直方向，以便能以偏光墨鏡來確認穿透第二偏光鏡120B之光。因此，配置於光射入側之第一偏光鏡120A之偏光軸a為水平方向。
照明裝置130具有例如延續於水平方向之複數線性光源131，於該線性光源131之液晶顯示面板110側，擴散片132及光穿透膜133從線性光源131側依序配置，另一方面，於線性光源131背後配置有反射片134。
於此，光穿透膜133係於光射出側之面(表面)，具有三角柱狀之複數稜鏡133A，各稜鏡133A延續於水平方向，並且於垂直方向並排配置。藉此，將從線性光源131射出之光之中主要往垂直方向發散之光，往與液晶顯示面板110呈正交之方向(正面方向)射出，將光予以聚光。
於該顯示裝置100，來自線性光源131之射出光L係直接或由反射片134反射並射入於擴散片132，由該擴散片132均勻地擴散，並由光穿透膜133聚光，並朝向第一偏光鏡120A射出。然後，射入於第一偏光鏡120A之光之中與偏光軸a平行之偏光成分穿透第一偏光鏡120A，第一偏光鏡120A之穿透光係藉由未圖示之驅動電路，因應施加於各像素之電壓大小而經由第二偏光鏡120B往觀察側穿透。
如此，藉由將光穿透膜133配置於第一偏光鏡120A與擴散片132間，可使來自照明裝置130之射出光L效率良好地射入於液晶顯示面板110，其結果可使顯示亮度上升。
[專利文獻1]日本專利第3158555號公報
然而，於圖22所示之顯示裝置100，由於穿透光穿透膜133之光無偏光，因此穿透光之約略一半(與偏光軸a交叉之方向之偏光成分)會由第一偏光鏡120A吸收。因此，僅將該光穿透膜133設置於液晶顯示面板110與光源間，來自線性光源131之照明光之利用效率不甚高，無法充分提高顯示亮度。
因此，思慮於光穿透膜133與第一偏光鏡120A間，配置反射性偏光鏡，其係使與偏光軸a平行之偏光成分(水平方向之偏光成分)穿透，並反射與該偏光軸交叉之方向之偏光成分。然而，反射性偏光鏡係呈例如以1對擴散膜，來夾住交互疊層有折射率互異之薄膜之多層膜之夾心構造，一般甚為昂貴。因此，於使用反射性偏光鏡之情況時，顯示裝置100之成本變高。而且，與偏光軸a交叉方向之偏光成分多少會從反射性偏光鏡漏出，並由第一偏光鏡120A吸收。因此，於成本面或光利用效率及顯示亮度面可謂尚有改善餘地。
因此，為了低價地提高光利用效率及顯示亮度，思慮例如於光穿透膜133賦予折射率各向異性。具體而言，思慮如圖23所示來配置光穿透膜233，以取代光穿透膜133，該 光穿透膜233係以延伸方向之折射率比與延伸方向呈正交之方向之折射率大之半結晶性或結晶性之樹脂，來形成光穿透膜133，並往稜鏡133A之延續方向延伸，藉此來賦予折射率各向異性。然而，由於該光穿透膜233之偏光軸為垂直方向，因此會與第一偏光鏡120A之偏光軸a呈正交，顯示亮度顯著降低。
因此，如圖24所示，思慮以偏光軸a與光穿透膜233之偏光軸平行之方式，重新配置第一偏光鏡120A及第二偏光鏡120B，或如圖25所示，以光穿透膜233之偏光軸與偏光軸a平行之方式，重新配置光穿透膜233。然而，於前者之情況下，由於第二偏光鏡120B之偏光軸b之方向為水平方向，因此穿透第二偏光鏡120B之光之偏光成分亦為水平方向。因此，不易以一般之偏光墨鏡來確認穿透第二偏光鏡120B之光。而且，於後者之情況下，由於光穿透膜233係發揮功能如將來自線性光源131之照明光中主要往水平方向發散之光，往與液晶顯示面板110呈正交之方向(正面方向)發射，並將光予以聚光，因此水平方向之視角變得比垂直方向之視角窄。
本發明係有鑑於該問題點所完成者，其目的在於提供一種顯示裝置，其係射出光之水平方向之視角比垂直方向之視角廣，且射出光具有能以偏光墨鏡確認之垂直方向之偏光成分，並可提高顯示亮度。
本發明之第一顯示裝置包含：顯示面板，其係根據圖像信號而被驅動；1對第一偏光鏡及第二偏光鏡，其係夾著 顯示面板；光源，其係照亮顯示面板；光穿透膜，其係設置於第一偏光鏡與光源間；及相位差板，其係設置於第一偏光鏡與光穿透膜間。於此，光穿透膜係於一面內包含複數第一凸部；各第一凸部係朝向水平方向延續，並且排列於與該延續方向交叉之方向。再者，於各第一凸部，一方向之折射率係比與一方向正交之方向之折射率大。而且，相位差板係使射入於該相位差板之光之偏光方向變位，以便穿透光穿透膜之光之中與上述一方向正交之方向之偏光成分穿透該相位差板後之偏光方向及第一偏光鏡之偏光軸之方向所形成之角度變小。而且，第二偏光鏡係具有穿透垂直方向之偏光成分之偏光軸。
於本發明之第一顯示裝置，由於光穿透膜之各第一凸部係延續於水平方向，並且排列於與該延續方向交叉之方向，因此將來自光源之光之中主要往排列方向發散之光往與顯示面板正交之方向(正面方向)豎立、聚光。而且，於各第一凸部，由於一方向之折射率係比與一方向呈正交之方向之折射率大，因此一方向之偏光成分之反射量比與一方向正交之方向之反射量大。因此，於穿透光穿透膜之光，與一方向正交之方向之偏光成分之光量比一方向之偏光成分之光量大。而且，相位差板係使射入於該相位差板之光之偏光方向變位，以便穿透已穿透光穿透膜之光之中與一方向正交之方向之偏光成分(軸向之偏光成分)穿過該相位差板後之偏光方向、與第一偏光鏡之偏光軸之方向所形成之角度變小。藉此，穿透光穿透膜之光之軸向之偏光 成分可將第一偏光鏡之吸收抑制得較低，同時可穿透第一偏光鏡。再者，由於第二偏光鏡係具有垂直方向之偏光成分所穿透之偏光軸，因此射入於第二偏光鏡之光之中之垂直方向之偏光成分之全部或一部分會穿透第二偏光鏡。
本發明之第二顯示裝置包含：顯示面板，其係根據圖像信號而被驅動；1對第一偏光鏡及第二偏光鏡，其係夾著顯示面板；光源，其係照亮顯示面板；光穿透膜，其係設置於第一偏光鏡與光源間；及相位差板，其係設置於第二偏光鏡之與顯示面板相反側。於此，光穿透膜係於一面內包含複數凸部；各凸部係朝向水平方向延續，並且排列於與該延續方向交叉之方向。再者，於各凸部，一方向之折射率係比與一方向正交之方向之折射率大。而且，第一偏光鏡具有穿透與一方向正交之方向之偏光成分之偏光軸，第二偏光鏡具有穿透已穿透顯示面板之光之偏光軸。再者，相位差板係使穿透第二偏光鏡之光之偏光狀態變化為水平偏光以外。
於本發明之第二顯示裝置，由於光穿透膜之各凸部係朝向水平方向延續，並且排列於與該延續方向交叉之方向，因此將來自光源之照明光之中主要往排列方向發散之光往與顯示面板正交之方向(正面方向)豎立、聚光。而且，於各凸部，由於一方向之折射率係比與一方向正交之方向之折射率大，因此一方向之偏光成分之反射量比與一方向正交之方向之反射量大。因此，於穿透光穿透膜之光，與一方向正交之方向之偏光成分之光量比一方向之偏光成分之 光量大。而且，由於第一偏光鏡係具有穿透已穿透光穿透膜之光之中與一方向正交之方向之偏光成分(軸向之偏光成分)之偏光軸，因此穿透光穿透膜之光之軸向之偏光成分可將第一偏光鏡之吸收抑制得較低，同時可穿透第一偏光鏡。而且，由於第二偏光鏡係具有穿透已穿透顯示面板之光之偏光軸，因此穿透光穿透膜之光之軸向之偏光成分可將第二偏光鏡之吸收抑制得較低，同時可穿透第二偏光鏡。再者，由於相位差板係使穿透第二偏光鏡之光之偏光狀態變化為水平偏光以外，因此穿透光穿透膜之光之軸向之偏光成分之偏光狀態會藉由相位差板來變化為水平偏光以外。
若根據本發明之第一顯示裝置，由於將來自光源之照明光之中主要往排列方向發散之光往正面方向豎立、聚光，因此可使穿透第二偏光鏡之光之水平方向之視角比垂直方向之視角廣。而且，由於穿透光穿透膜之光之軸向之偏光成分係將第一偏光鏡之吸收抑制得較低，同時穿透第一偏光鏡，因此可提高顯示亮度。再者，由於射入於第二偏光鏡之光之中之垂直方向之偏光成分之全部或一部分穿透第二偏光鏡，因此能以偏光墨鏡確認穿透第二偏光鏡之光。
若根據本發明之第二顯示裝置，由於將來自光源之照明光之中主要往排列方向發散之光往正面方向豎立、聚光，因此可使穿透第二偏光鏡之光之水平方向之視角比垂直方向之視角廣。而且，由於穿透光穿透膜之光之軸向之偏光成分係將第一偏光鏡及第二偏光鏡之吸收抑制得較低，同 時穿透第一偏光鏡及第二篇光器，因此可提高顯示亮度。 再者，由於穿透光穿透膜之光之軸向之偏光成分之偏光狀態係藉由相位差板來變化為水平偏光以外，因此能以偏光墨鏡確認穿透相位差板之光。
因此，於本發明之第一及第二顯示裝置，射出光之水平方向之視角比垂直方向之視角廣，且射出光具有能以偏光墨鏡視認之垂直方向之偏光成分，可進一步提高顯示亮度。
以下，參考圖式來詳細說明有關本發明之實施型態。
[第一實施型態]
圖1係表示有關本發明之第一實施型態之顯示裝置1之概略結構。該顯示裝置1具備：液晶顯示面板10、夾著該液晶顯示面板10之第一偏光鏡20A及第二偏光鏡20B、配置於第一偏光鏡20A背後之照明裝置30、及驅動液晶顯示面板10來用以顯示影像之驅動電路(未圖示)；第二偏光鏡20B之表面朝向觀察者(未圖示)側。
照明裝置30具有光源31，例如於光源31之液晶顯示面板10側，擴散片32、亮度提升膜33(光穿透膜)及相位差板34從光源31側依序配置，另一方面，於光源31背後配置有反射片35。如此，於本實施型態，照明裝置30為所謂直下型，但亦可為例如使用導光板之側光型。
光源31係例如複數線性光源31a以等間隔(例如20 mm間隔)並排配置。作為線性光源31a可舉出例如熱陰極管 (HCFL；Hot Cathode Fluorescent Lamp：熱陰極螢光燈)或冷陰極管(CCFL；Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極螢光燈)等。此外，光源31係將例如發光二極體(LED；Light Emitting Diode)等點光源做二維排列者，或有機EL(Electro Luminescence：電激發光)等面光源均可。
擴散片32係例如於較厚層之板狀透明樹脂之內部分散擴散材料(填充物)所形成之擴散板、於較薄層之膜狀透明樹脂上塗布含擴散材料之透明樹脂(黏合劑)所形成之擴散板、或組合有該等者。板狀或膜狀之透明樹脂係使用例如PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)、丙烯酸、聚碳酸酯等。擴散材料係使用例如SiO2 等無機填充物或丙烯酸等有機填充物。
反射片35為例如發泡PET，將來自光源31之一部分射出光往液晶顯示面板10之方向反射。藉此，可有效率地利用來自光源31之射出光。
亮度提升膜33係由例如具透光性之樹脂材料組成，配置為平行於包含該亮度提升膜33之液晶顯示面板10之表面。於該亮度提升膜33之光射出側之面(表面)，複數柱狀之凸部33a(第一凸部)朝向水平方向延續，並且於與延續方向交叉之方向連續地並排配置。於此，「朝向水平方向延續」係指不僅包含水平方向，亦包含與水平面在大於0度小於45度之範圍內交叉之方向之概念。此外，如圖2所示，各凸部33a宜延續於水平方向，並且於與延續方向呈正交之方向(垂直方向)連續地並排配置。於此，圖2係放大表示亮 度提升膜33之剖面之一例之剖面圖。另一方面，該亮度提升膜33之光射入側之面(背面)為例如平面。
各凸部33a係例如圖2所示，呈具有相接於頂角θ1之頭部33c之傾斜面33d,33e之三角柱形狀，該等傾斜面33d,33e係對於包含該亮度提升膜33之面，以底角θ2,θ3傾斜地對向配置。各凸部33a之排列方向之寬度(間距P1)為例如10 μm以上、350 μm以下。此外，各凸部33a不限定於如圖2所示之三角柱形狀，例如五角柱形狀等多角柱形狀(稜鏡形狀)，或於與凸部33a之延續方向呈正交之方向具有橢圓形狀或非球面形狀等曲面形狀(例如圓柱形狀)均可。
而且，各凸部33a互為同一形狀或同一大小亦可。例如(甲)於排列方向，以等間距來排列配置鄰接之同一形狀之2個凸部33a之一方高(大)、另一方低(小)之1組立體構造亦可；例如(乙)於排列方向，以等間距來排列配置鄰接之同一高度之2個凸部33a之形狀互異之1組立體構造亦可；或例如(丙)於排列方向，以等間距來排列配置鄰接之2個凸部33a之形狀及大小(高度)雙方互異之1組立體構造亦可。此外，於各凸部33a之延續方向設置複數凸部或凹部亦可。
藉此，各凸部33a係使從亮度提升膜33之背面側射入之光之中之各凸部33a之排列方向之成分，朝向與液晶顯示面板10呈正交之方向折射穿透，以增加指向性。此外，於各凸部33a，有關從亮度提升膜33之背面側射入之光之中之各凸部33a之延續方向之成分，由各凸部33a之折射作用所造成之聚光效果甚少。
然而，於本實施型態，各凸部33a具有一方向之折射率比與一方向呈正交之方向之折射率大之折射率各向異性。具體而言，各凸部33a之延續方向之折射率比各凸部33a之排列方向之折射率大。因此，如圖2所示，於複數柱狀之凸部33a延續於水平方向，並且於與延續方向呈正交之方向(垂直方向)連續地並排配置之情況時，水平方向之折射率比垂直方向之折射率大。
於此，折射率之面內各向異性可藉由將含半結晶性或結晶性之樹脂之片材，往一方向延續來使其顯現。半結晶性或結晶性樹脂有延續方向之折射率比與延續方向呈正交之方向之折射率大之樹脂，或延續方向之折射率比與延續方向呈正交之方向之折射率小之樹脂等。作為延續方向之折射率大之顯示正複折射性之材料，可舉出例如PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)、PEN(聚二甲酸乙二醇酯)及該等之混合物或PET－PEN寡聚物等共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚胺等。另一方面，作為延續方向之折射率變小之顯示負複折射性之材料，可舉出例如甲基丙烯酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯乙烯－甲基丙烯酸共聚物及該等之混合物等。
此外，折射率之面內各向異性例如藉由使用具有折射率各向異性之結晶材料，亦可使其顯現。而且，從簡化製造步驟之觀點考量，宜藉由同一材料來構成亮度提升膜33全體，但例如以互異之材料來構成各凸部33a與其以外之部位亦可。
接著，說明有關亮度提升膜33全體之折射率在各凸部33a之延續方向、與各凸部33a之排列方向不同之情況下之亮度提升膜33之功能。
圖3係表示於亮度提升膜33全體藉由各凸部33a之延續方向之折射率nx比各凸部33a之排列方向之折射率ny大(nx>ny)之材料來構成之情況時，從亮度提升膜33之背面射入有照明裝置30之光時之光路徑之一例。此外，於圖3，Lx表示照明裝置30之光之中往各凸部33a之延續方向(X方向)振動之偏光成分，Ly表示照明裝置30之光之中往各凸部33a之排列方向(Y方向)振動之偏光成分。
由於對於包含亮度提升膜33之面從傾斜方向射入之照明裝置30之光係由於各凸部33a之折射率在各凸部33a之延續方向、與各凸部33a之排列方向不同(於圖3，nx>ny)，因此於亮度提升膜33之背面，照明裝置30之光之X方向偏光成分Lx與Y方向偏光成分Ly會以不同折射角rx,ry(於圖3，rx<ry)分別折射，並且以不同射出角Φx,Φy(於圖3，Φx>Φy)，從亮度提升膜33之表面(各凸部33a之光射出面)射出。
此時，亮度提升膜33係由於在各凸部33a之延續方向與各凸部33a之排列方向具有不同折射率(於圖3，nx>ny)，因此往該等各方向振動之偏光成分係於亮度提升膜33之背面及凸部33a之光射出面之界面，以互異之反射率反射。因此，如圖3所例示，於亮度提升膜33全體，各凸部33a之延續方向之折射率nx比各凸部33a之排列方向之折射率ny大 之情況時，Lx之反射量比Ly之反射量大。因此，穿透亮度提升膜33之光係Ly之光量比Lx之光量多。
而且，由於亮度提升膜33在各凸部33a之延續方向與各凸部33a之排列方向具有不同之折射率(於圖3，nx>ny)，因此往該等各方向振動之偏光成分係於亮度提升膜33之背面及凸部33a之光射入面之界面，具有互異之臨界角。因此，如於圖3之中央部所例示，以某射入角射入之光係於光射出面進入該射出面之角度比Lx之臨界角大、比Ly之臨界角小之情況時，Lx會全反射，Ly會穿透。故，偏光成分Lx係於各凸部33a之光射出面重複全反射而成為返回光，只有偏光成分Ly可實現穿透各凸部33a之光射出面之完全偏光分離狀態。
而且，若對於各凸部33a之光射出面之照明裝置30之光之射入角過大，則如圖3之右側所示，照明裝置30之光係無關於偏光狀態而於各凸部33a之光射出面，重複全反射，並成為往照明裝置30側返回之返回光。
如以上，於使亮度提升膜33具有面內之折射率各向異性之情況時，亮度提升膜33除了獲得照明裝置30之光之聚光作用以外，還可獲得一定之偏光分離作用。藉此，光之利用效率比亮度提升膜33無偏光分離作用之情況高，正面亮度提升。
接著，說明有關相位差板34。相位差板34係使穿透亮度提升膜33之光之偏光狀態變化。該相位差板34係使射入於該相位差板34之光之偏光方向變化，以使穿透亮度提升膜 33之光之中之偏光軸方向(偏光成分最大之方向)之偏光成分穿透該相位差板34後之偏光方向、與第一偏光鏡20A之偏光軸a所形成之角度變小，宜成為0度。因此，如圖2所示，於複數柱狀之凸部33a延續於水平方向，並且於與延續方向呈正交之方向(垂直方向)連續地並排配置之情況時，相位差板34係使射入於該相位差板34之光之偏光方向變化，以使穿透亮度提升膜33之光之中之各凸部33a之排列方向之偏光成分穿透該相位差板34後之偏光方向、與第一偏光鏡20A之偏光軸a所形成之角度變小，宜成為0度。
該相位差板34係於例如穿透亮度提升膜33之光之偏光軸方向、與第一偏光鏡20A之偏光軸a方向所形成之角度為90度之情況時，宜為半波片。於此，半波片具有折射率各向異性，藉由將半波片之折射率各向異性之軸向(滯後相軸)、與亮度提升膜33之凸部33a之排列方向所形成之角度設定為45度，可使射入於半波片之光之偏光軸旋轉90度。
液晶顯示面板10係例如各像素因應影像信號而被驅動之穿透型顯示面板，呈以1對透明基板夾住液晶層之構造。具體而言，從觀察者側依序具有透明基板、彩色濾光器、透明電極、配向膜、液晶層、配向膜、透明像素電極及透明基板。
於此，透明基板一般係對於可見光為透明之基板。此外，於照明裝置30側之透明基板，形成有包含電性連接於透明像素電極之作為驅動元件之TFT(Thin Film Transistor：薄膜電晶體)及布線等之主動型驅動電路。彩 色濾光器係排列用以將來自照明裝置30之射出光，分別予以色分離為例如紅色(R)、綠(G)及藍色(B)之三原色之彩色濾光器而形成。透明電極係由例如ITO(Indium Tin Oxide；氧化銦錫)組成，作為共同之對向電極而發揮功能。配向膜係由例如聚醯亞胺等高分子材料組成，對於液晶進行配向處理。液晶層係由例如VA(Virtical Alignment：垂直配向)模式、TN(Twisted Nematic：扭轉向列)模式或STN(Super Twisted Nematic：超扭轉向列)模式之液晶組成，具有藉由來自未圖示之驅動電路之施加電壓，使來自照明裝置30之射出光依各像素穿透或予以遮斷之功能。透明像素電極係由例如ITO組成，作為每各像素之電極而發揮功能。
第一偏光鏡20A係配置於液晶顯示面板10之光射入側之偏光鏡，第二偏光鏡20B係配置於液晶顯示面板10之光射出側之偏光鏡。第一偏光鏡20A及第二偏光鏡20B為一種光學快門，僅使某一定振動方向之光(偏光)通過。第一偏光鏡20A及第二偏光鏡20B分別配置為例如偏光軸互相僅差異特定角度(例如90度)，藉此，來自照明裝置30之射出光會中介液晶層而穿透或被遮斷。
第一偏光鏡20A之偏光軸a之方向係設定於穿透相位差板34之光可穿透之範圍內。例如於使穿透亮度提升膜33之光之偏光軸方向，僅變位藉由相位差板34所造成之偏光軸之旋轉角之方向，設定偏光軸a。因此，如圖2所示，於複數柱狀之凸部33a延續於水平方向，並且於與延續方向呈正 交之方向(垂直方向)連續地並排配置之情況，且藉由相位差板34所造成之偏光軸之旋轉角成為90度時，偏光軸a會設定於水平方向。
第二偏光鏡20B之偏光軸b之方向係設定於穿透液晶顯示面板10之光可穿透之範圍內。例如於第一偏光鏡20A之偏光軸a之方向為凸部33a之延續方向(水平方向)之情況時，第二偏光鏡20B之偏光軸b之方向係如圖1所示，設定於與第一偏光鏡20A之偏光軸a呈正交之方向(垂直方向)。
接著，參考圖4及圖5(A)、(B)來說明有關本實施型態之亮度提升膜33之形成方法之一例。此外，圖4為後述亮度提升膜133之剖面構成圖。圖5(A)為亮度提升膜133之立體圖，圖5(B)為凸部33a及凸部133a之剖面圖。
首先，在由顯示正複折射性之材料所組成之樹脂膜之一面(表面)，以間距P2(>P1)形成複數凸部133a(圖4)。藉此，於表面形成具有複數凸部133a之亮度提升膜133。
此外，亮度提升膜133可藉由例如熱壓法或熔融壓出加工法等來形成。而且，亦可藉由以平坦之樹脂片作為基底，於該樹脂片之表面貼合複數凸部133a來形成。
接著，於凸部133a之延續方向延伸亮度提升膜133(圖5(A))。藉此，凸部133a往延伸方向延伸而成為凸部33a。於此，由於凸部133a係由顯示正複折射性之樹脂組成，因此藉由凸部33a延伸，以具有延續方向之折射率比排列方向之折射率大之折射率各向異性。
此時，如圖5(B)所示，凸部33a之間距P1比凸部133a之間 距P2小。然而，與凸部33a之延伸方向呈正交之方向之剖面方向係與延伸前之凸部133a之剖面形狀相似。總言之，將亮度提升膜133往凸部133a之延續方向延伸之情況時，可知延伸後之亮度提升膜33相較於延伸前之亮度提升膜133，由來於與延伸方向呈正交之方向之剖面形狀之光學特性幾乎不變化。藉此，可高精度地控制延伸後之亮度提升膜33之形狀。
此外，亮度提升膜33亦可由例如以下所示方法來形成。
圖6為亮度提升膜133之剖面結構圖。圖7(A)為亮度提升膜133之立體圖，圖7(B)為凸部33a及凸部133a之剖面圖。
首先，在由顯示負複折射性之材料所組成之樹脂膜之一面(表面)，以間距P3(<P1)形成複數凸部133a(圖6)。藉此，於表面形成具有複數凸部133a之亮度提升膜133。此外，於該情況下，亦可使用與上述同樣之方法，來形成亮度提升膜133。
接著，於凸部133a之延續方向交叉(正交)之方向，延伸亮度提升膜133(圖7(A))。藉此，凸部133a往延伸方向延伸而成為凸部33a。於此，由於凸部133a係由顯示負複折射性之樹脂組成，因此藉由凸部33a延伸，以具有延續方向之折射率比排列方向之折射率大之折射率各向異性。
此時，如圖7(B)所示，凸部33a之間距P1比凸部133a之間距P3大。總言之，由於凸部33a之剖面形狀成為將凸部133a之剖面形狀往延伸方向(排列方向)延展之形狀，因此可知於往凸部133a之排列方向延伸之情況時，延伸前之亮 度提升膜133與延伸後之亮度提升膜33之光學特性會稍微變化。因此，於該情況下，必須預測延伸後之亮度提升膜33之形狀，然後預先形成延伸前之亮度提升膜133之形狀。
接著，參考圖8來說明有關於本實施型態之顯示裝置1顯示圖像時之基本動作之一例。此外，圖8係模式性地表示顯示裝置1之基本動作之一例。
從照明裝置30照射並穿透擴散片32之無偏光之光L係射入於亮度提升膜33之背面。如此一來，由於凸部33a之形狀各向異性，光L之中主要是各凸部33a之排列方向之成分係朝向與液晶顯示面板10呈正交之方向折射穿透，使指向性增加。而且，由於亮度提升膜33之折射率各向異性，光L分離為各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx及各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly。
此時，各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly係折射穿透亮度提升膜33並往相位差板34射入，各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx係於亮度提升膜33之背面及凸部33a之光射出面反射而回到光源31側。然後，該返回光係由擴散片32之表面或照明裝置30之反射片35反射，成為無偏光並再度往亮度提升膜33射入。藉由重複該類循環，於穿透亮度提升膜33之光，各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly極大於各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx。
其後，穿透亮度提升膜33之光係於穿透相位差板34後，往第一偏光鏡20A射入。此時，相位差板34係旋轉穿透亮 度提升膜33之光之偏光軸，以使穿透亮度提升膜33之光之偏光軸與第一偏光鏡20A之偏光軸a所形成之角度變小(宜為0度)。
接著，往第一偏光鏡20A射入之光L之中與偏光軸a交叉之偏光成分Lx係由第一偏光鏡20A吸收，與偏光軸a平行之偏光成分Ly係穿透第一偏光鏡20A。穿透第一偏光鏡20A之Ly係於液晶顯示面板10，以像素單位被予以偏光控制，並往第二偏光鏡20B射入，僅第二偏光鏡20B之偏光軸b之偏光穿透，於面板正面形成圖像。如此，於顯示裝置1顯示圖像。
然而，於本實施型態，由於將亮度提升膜33之各凸部33a排列為，朝向水平方向延續並且排列於與該延續方向交叉之方向，因此可將來自光源31之照明光中主要往排列方向發散之光，往與液晶顯示面板10呈正交之方向(正面方向)發射並予以聚光。藉此，可增大正面亮度，同時使穿透第二偏光鏡20B之光之水平方向之視角比垂直方向之視角大。其結果，於配置於起居室等用途上，可提高顯示裝置1之商品價值。
而且，將亮度提升膜33之各凸部33a排列為，朝向水平方向延續並且排列於與該延續方向呈正交之方向(垂直方向)之情況時，可比上述情況進一步增廣穿透第二偏光鏡20B之光之水平方向之視角。
而且，於本實施型態，由於使各凸部33a之延續方向之折射率比各凸部33a之排列方向之折射率大，因此各凸部 33a之延續方向之偏光成分之反射量比各凸部33a之排列方向之反射量大。藉此，於穿透亮度提升膜33之光，可使各凸部33a之排列方向之偏光成分之光量比各凸部33a之延續方向之偏光成分之光量大。而且，由於使用相位差板34，來縮小穿透亮度提升膜33之光之中之各凸部33a之排列方向之偏光成分(偏光軸方向之偏光成分)穿透該相位差板34後之偏光方向、與第一偏光鏡20A之偏光軸a之方向所形成之角度(或成為0度)，因此穿透亮度提升膜33之光之偏光軸方向之偏光成分可壓低在第一偏光鏡20A之吸收，同時穿透第一偏光鏡20A。藉此，相較於未使用相位差板34之情況，光之利用效率更變高，正面亮度提升。
而且，於本實施型態，由於使用相位差板34來使射入於該相位差板34之光之偏光方向變化，以使亮度提升膜33之偏光軸與第一偏光鏡20A之偏光軸a所形成之角度變小，更宜為0度，因此可從第二偏光鏡20B射出具有垂直方向之偏光成分，於表2所記載之顯示裝置，此係難以實現。藉此，能以偏光墨鏡來確認穿透第二偏光鏡20B之光。
因此，於本實施型態，射出光之水平方向之視角比垂直方向之視角廣，且具有射出光能以偏光墨鏡來視認之垂直方向之偏光成分，可進一步提高顯示亮度。
而且，於本實施型態，由於在照明裝置30內設置亮度提升膜33，因此不須對於液晶顯示面板10之內部結構(特別是第一偏光鏡20A及第二偏光鏡20B)加上變更。藉此，作為液晶顯示面板10可使用市場上流通之一般液晶顯示面 板，因此可抑制製造成本上升。
[第一實施型態之變形例]
於上述實施型態，例示亮度提升膜33之光射入側之面(背面)為平面之情況，但如於圖9(A)、(B)所示，於亮度提升膜33之背面形成有複數凸部33b亦可。此外，圖9(A)係放大表示亮度提升膜33之剖面之一例之剖面圖，圖9(B)係模式性地表示亮度提升膜33之背面之俯視圖。
複數凸部33b係延續在與包含亮度提升膜33之面平行之平面內之特定方向，並且並排配置，並進一步亦於與其延續方向交叉之方向並排配置。於此，凸部33a之延續方向與凸部33b之延續方向宜互朝同一方向，亦即凸部33a之形狀各向異性之軸與凸部33b之形狀各向異性之軸宜互呈平行，但互朝不同方向亦可。
各凸部33b係例如圖9(A)、(B)所示，延續在與凸部33a之延續方向約略平行之方向，並成為各凸部33b之延續方向之長度比凸部33a之延續方向短之柱狀。此外，與各凸部33b之延續方向呈正交之方向之寬度(間距P4)、或各凸部33b之延續方向之寬度(間距P5)、各凸部33b之形狀、凸部33b之個數、各凸部33b之混濁值等係依使用用途來酌情決定，但各凸部33b不須規則正確地排列，亦可隨機地配置。
此外，各凸部33b具有如圖9(A)、(B)所示，於與各凸部33b之延續方向呈正交之方向具有橢圓形狀或非球面形狀等曲面形狀(例如圓柱形狀)，或於與各凸部33b之延續方向 呈正交之方向至少具有1個以上之平面之多角柱形狀均可。而且，各凸部33b亦可為例如於與凸部33a之延續方向交叉之方向延續之柱形狀。
而且，各凸部33b互為同一形狀或同一大小亦可。例如(甲)於與各凸部33b之延續方向呈正交之方向，以等間距來排列配置鄰接之同一形狀之2個凸部33b之一方高(大)、另一方低(小)之1組立體構造亦可；例如(乙)於與各凸部33b之延續方向呈正交之方向，以等間距來排列配置鄰接之同一高度之2個凸部33b之形狀互異之1組立體構造亦可；或例如(丙)於與各凸部33b之延續方向呈正交之方向，以等間距來排列配置鄰接之2個凸部33b之形狀及大小(高度)雙方互異之1組立體構造亦可。此外，於各凸部33b之延續方向設置複數凸部或凹部亦可。
藉此，各凸部33b係使從亮度提升膜33之背面側射入之光之中與各凸部33b之延續方向呈正交之方向之成分，朝向與液晶顯示面板10平行之方向折射穿透，以緩和其指向性。此外，於各凸部33b，有關從亮度提升膜33之背面側射入之光之中之各凸部33b之延續方向之成分，由各凸部33b之折射作用所造成之擴散效果甚少。總言之，於各凸部33b，起因於各凸部33b之形狀各向異性，於濁度產生各向異性。
此外，各凸部33a及各凸部33b之形狀各向異性之軸宜互為平行，例如各凸部33a及各凸部33b之延續方向宜互為平行。於該情況下，各凸部33a之聚光效果之各向異性之軸 與各凸部33b之濁度之各向異性之軸互為平行。藉此，相較於亮度提升膜33之背面不具有各凸部33b之情況，穿透亮度提升膜33之光之水平方向之視角大小與垂直方向之視角大小之差變小。
然而，於本變形例，各凸部33b亦可於各凸部33a之延續方向與各凸部33a之排列方向，具有不同之折射率。其中，於各凸部33b在各凸部33a之延續方向與各凸部33a之排列方向，具有不同之折射率之情況時，各凸部33a之各凸部33a延續方向之折射率與各凸部33a之各凸部33a排列方向之折射率之大小關係，係與各凸部33b之各凸部33a延續方向之折射率與各凸部33b之各凸部33a排列方向之折射率之大小關係相等。總言之，各凸部33a及各凸部33b均於面內，具有與偏光軸a平行之方向之折射率小於與偏光軸a呈正交之方向之折射率之折射率各向異性。
如此，於本變形例，於各凸部33a及各凸部33b均於面內，具有與偏光軸a平行之方向之折射率小於與偏光軸a呈正交之方向之折射率之折射率各向異性之情況時，針對與偏光軸a呈正交之方向，藉由反射更多並進行返回光之循環，可增加與偏光軸a平行之方向之光。因此，可因應偏光狀態來改變往亮度提升膜33射入之光之穿透特性。
於此，折射率之面內各向異性係如上述實施型態所述，可藉由往一方向延伸含半結晶性或結晶性樹脂之片材來使其顯現，但例如藉由使用具有折射率各向異性之結晶材料，亦可使其顯現。而且，從簡化製造步驟之觀點考量， 宜藉由同一材料來構成亮度提升膜33全體，但僅將各凸部33a及各凸部33b以互為同一之材料來構成，或將各凸部33a及各凸部33b以互為不同之材料來構成亦可。
接著，說明有關亮度提升膜33全體之折射率在各凸部33a之延續方向、與各凸部33a之排列方向不同之情況下之亮度提升膜33之功能。
圖10係表示於亮度提升膜33全體藉由各凸部33a之延續方向之折射率nx比各凸部33a之排列方向之折射率ny大(nx>ny)之材料來構成之情況時，從亮度提升膜33之背面射入有照明裝置30之光時之光路徑之一例。此外，於圖10，Lx表示照明裝置30之光之中往各凸部33a之延續方向(X方向)振動之偏光成分，Ly表示照明裝置30之光之中往各凸部33a之排列方向(Y方向)振動之偏光成分。
由於對於包含亮度提升膜33之面從傾斜方向射入之照明裝置30之光係由於各凸部33a及各凸部33b之折射率在各凸部33a之延續方向、與各凸部33a之排列方向不同(於圖10，nx>ny)，因此於亮度提升膜33之背面(凸部33b之光射入面)，照明裝置30之光之X方向偏光成分Lx與Y方向偏光成分Ly會以不同折射角rx，ry(於圖10，rx<ry)分別折射，並且以不同射出角Φx,Φy(於圖10，Φx>Φy)，從亮度提升膜33之表面(各凸部33a之光射出面)射出。
此時，亮度提升膜33係由於在各凸部33a之延續方向與各凸部33a之排列方向具有不同折射率(於圖10，nx>ny)，因此往該等各方向振動之偏光成分係於凸部33b之光射入 面及凸部33a之光射出面之界面，以互異之反射率反射。因此，如圖10所例示，於亮度提升膜33全體，各凸部33a之延續方向之折射率nx比各凸部33a之排列方向之折射率ny大之情況時(個案A之情況)，Lx之反射量比Ly之反射量大。因此，穿透亮度提升膜33之光係Ly之光量比Lx之光量多。相反地，於亮度提升膜33全體，各凸部33a之排列方向之折射率ny比各凸部33a之延續方向之折射率nx大之情況時(個案B之情況)，Ly之反射量比Lx之反射量大。因此，穿透亮度提升膜33之光係Lx之光量比Ly之光量多。
而且，由於亮度提升膜33在各凸部33a之延續方向與各凸部33a之排列方向具有不同之折射率(於圖10，nx>ny)，因此往該等各方向振動之偏光成分係於亮度提升膜33之背面及凸部33a之光射入面之界面，具有互異之臨界角。因此，於個案A之情況下，如於圖10之中央部所例示，以某射入角射入之光係於光射出面進入該射出面之角度比Lx之臨界角大、比Ly之臨界角小之情況時，Lx會全反射，Ly會穿透。故，偏光成分Lx係於各凸部33a之光射出面重複全反射而成為返回光，只有偏光成分Ly可實現穿透各凸部33a之光射出面之完全偏光分離狀態。相反地，於個案B之情況下，以某射入角射入之光係於光射出面進入該射出面之角度比Ly之臨界角大、比Lx之臨界角小之情況時，Ly會全反射，Lx會穿透。故，偏光成分Ly係於各凸部33a之光射出面重複全反射而成為返回光，只有偏光成分Lx可實現穿透各凸部33a之光射出面之完全偏光分離狀態。
而且，若對於各凸部33a之光射出面之照明裝置30之光之射入角過大，於個案A及個案B之任一情況均如圖10之右側所示，照明裝置30之光係無關於偏光狀態而於各凸部33a之光射出面，重複全反射，並成為往照明裝置30側返回之返回光。
如以上，於使亮度提升膜33全體具有面內之折射率各向異性之情況時，亮度提升膜33除了獲得照明裝置30之光之聚光作用以外，還可獲得一定之偏光分離作用。
此時，於各凸部33a及各凸部33b之折射率各向異性之軸互為平行之情況時，亦即各凸部33a之折射率最小之方向與各凸部33b之折射率最小之方向互為平行之情況時，各凸部33a及各凸部33b均選擇性地使一方之偏光成分(於圖10為Ly)穿透，並且選擇性地反射其他偏光成分(於圖10為Lx)。於此，由各凸部33a之光射出面或各凸部33b之光射入面反射之光，係於照明裝置30之反射片35(圖1)或擴散片32之表面反射，被予以無偏光化，並再度往亮度提升膜33射入。藉此，相較於各凸部33a之折射率最小之方向與各凸部33b之折射率最小之方向互相交叉之情況，或僅各凸部33a及各凸部33b之任一方具有偏光成分之情況，可使一方之偏光成分(於圖10為Ly)之光量格外多於其他偏光成分(於圖10為Lx)之光量。其結果，光之利用效率提高，正面亮度提升。
此外，於各凸部33a不具有偏光分離作用之情況時，光之利用效率低於各凸部33a及各凸部33b雙方具有偏光分離 作用之情況，但由於光之利用效率高於各凸部33a及各凸部33b雙方無偏光分離作用之情況，因此正面亮度提升。
而且，於各凸部33b之形狀各向異性之軸(延續方向)與亮度提升膜33之折射率各向異性之軸互為平行之情況時，起因於各凸部33b之形狀各向異性所產生之濁度之各向異性之軸會與折射率各向異性之軸平行。藉此，從亮度提升膜33之背面側射入之光係於亮度提升膜33被偏光分離，該偏光分離後之光不被予以無偏光化並從亮度提升膜33射出。藉此，藉由適當地調整濁度大小，以將起因於亮度提升膜33之折射率各向異性而上升之正面亮度因各凸部33b之擴散效果而降低之量，抑制在最小限度。
接著，參考圖11來說明於有關本變形之顯示裝置1顯示圖像時之基本動作。此外，圖11係模式性地表示顯示裝置1之基本動作之一例。
從照明裝置30照射並穿透擴散片32之無偏光之光L係射入於亮度提升膜33之背面。光L係於凸部33b擴散，並且於凸部33a提高指向性。而且，此時，光L係藉由凸部33a及凸部33b之至少凸部33a之作用，分離為與第一偏光鏡20A之偏光軸a平行之偏光成分(於圖11為Ly)。
此時，各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly係折射穿透亮度提升膜33並往相位差板34射入，各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx係於亮度提升膜33之背面及凸部33a之光射出面反射而回到光源31側。然後，該返回光係由擴散片32之表面或照明裝置30之反射片35反射，成為無偏光並再 度往亮度提升膜33射入。藉由重複該類循環，於穿透亮度提升膜33之光，各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly極大於各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx。
其後，穿透亮度提升膜33之光係於穿透相位差板34後，往第一偏光鏡20A射入。此時，相位差板34係旋轉穿透亮度提升膜33之光之偏光軸，以使穿透亮度提升膜33之光之偏光軸與第一偏光鏡20A之偏光軸a所形成之角度變小(宜為0度)。
接著，往第一偏光鏡20A射入之光L之中與偏光軸a交叉之偏光成分Lx係由第一偏光鏡20A吸收，與偏光軸a平行之偏光成分Ly係穿透第一偏光鏡20A。穿透第一偏光鏡20A之Ly係於液晶顯示面板10，以像素單位被予以偏光控制，並往第二偏光鏡20B射入，僅第二偏光鏡20B之偏光軸b之偏光穿透，於面板正面形成圖像。如此，於顯示裝置1顯示圖像。
然而，於本變形例，亮度提升膜33之凸部33a及凸部33b之至少凸部33a係於面內，具有與偏光軸a平行之方向之折射率比與偏光軸a呈正交之方向之折射率小之折射率各向異性。因此，射入於亮度提升膜33之背面之光L之中與偏光軸a交叉之偏光成本(於圖11為Lx)係於亮度提升膜33反射，該反射光由擴散片32之表面或照明裝置30之反射片35反射，成為無偏光並再度射入於亮度提升膜33。藉由重複該類循環，光L之取出效率提高，可謀求提升正面亮度。
而且，於本變形例，於各凸部33b之形狀各向異性之軸 (延續方向)與亮度提升膜33之折射率各向異性之軸互為平行之情況時，起因於各凸部33b之形狀各向異性所產生之濁度之各向異性之軸會與折射率各向異性之軸平行。藉此，從亮度提升膜33之背面側射入之光係於亮度提升膜33被偏光分離，該偏光分離後之光不被予以無偏光化並從亮度提升膜33射出。藉此，藉由適當地調整濁度大小，以將起因於亮度提升膜33之折射率各向異性而上升之正面亮度因各凸部33b之擴散效果而降低之量，抑制在最小限度。
而且，於本變形例，由於在亮度提升膜33之背面形成有複數凸部33b，因此在光穿透膜由於熱等之影響而撓曲之情況時，無虞背面會貼附在設於背面側之構件(例如擴散片32)。藉此，可消除發生稱為牛頓環或濕滲(wet－out)等干擾不均之可能性。而且，由於藉由凸部33b之擴散效果，可控制使入射光不會極端地於正面聚光，因此可消除發生稱為暗帶(dark band)或截切(cut－off)等亮度視角之急遽降低之可能性。
因此，本變形例不使正面亮度降低，即可減低干擾不均或亮度視角之急遽降低。
[第二實施型態]
圖12係表示有關本發明之第二實施型態之顯示裝置2之概略結構。該顯示裝置2與上述實施型態之結構之相異點在於，取下照明裝置30內之相位差板34，於第二偏光鏡20B之與液晶顯示面板10之相反側(觀察者側)設置相位差板36，並進一步改變第一偏光鏡20A之偏光軸a及第二偏光 鏡20B之偏光軸b之方向。因此，以下主要說明有關與上述實施型態之相異點，並酌情省略有關與上述實施型態共同之結構、作用、效果之記載。
第一偏光鏡20A之偏光軸a之方向係設定於穿透亮度提升膜33之光可穿透之範圍內。於本實施型態，由於穿透亮度提升膜33之光之偏光軸之方向為凸部33a之排列方向，因此第一偏光鏡20A之偏光軸a之方向係如圖9所示，設定於與凸部33a之排列方向平行之方向或垂直方向。
第二偏光鏡20B之偏光軸b之方向係設定於穿透液晶顯示面板10之光可穿透之範圍內。例如於第一偏光鏡20A之偏光軸a之方向為凸部33a之排列方向之情況時，第二偏光鏡20B之偏光軸b之方向係如圖12所示，設定於與第一偏光鏡20A之偏光軸a呈正交之方向或水平方向。
相位差板36係使穿透第二偏光鏡20B之光之偏光狀態變化，用以獲得垂直方向之偏光成分，例如使穿透第二偏光鏡20B之光變化為具有垂直方向以外之軸之直線偏光、或圓偏光、橢圓偏光。
該相位差板36係例如1/4波片、半波片、雙軸延伸膜等可使偏光狀態變化之光學構件。此外，在與相位差板36之第二偏光鏡20B相反側之表面(觀察者側之表面)，設置使外光散射之防眩膜(AG膜)、或外光反射率低之抗反射膜(AR膜)亦可。
接著，參考圖13來說明有關於本實施型態之顯示裝置2顯示圖像時之基本動作之一例。此外，圖13係模式性地表 示顯示裝置2之基本動作之一例。
從照明裝置30照射並穿透擴散片32之無偏光之光L係射入於亮度提升膜33之背面。如此一來，由於凸部33a之形狀各向異性，光L之中主要是各凸部33a之排列方向之成分係朝向與液晶顯示面板10呈正交之方向折射穿透，使指向性增加。而且，由於亮度提升膜33之折射率各向異性，光L分離為各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx及各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly。
此時，各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly係折射穿透亮度提升膜33並往相位差板36射入，各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx係於亮度提升膜33之背面及凸部33a之光射出面反射而回到光源31側。然後，該返回光係由擴散片32之表面或照明裝置30之反射片35反射，成為無偏光並再度往亮度提升膜33射入。藉由重複該類循環，於穿透亮度提升膜33之光，各凸部33a之排列方向之偏光成分Ly極大於各凸部33a之延續方向之偏光成分Lx。
其後，穿透亮度提升膜33之光係往第一偏光鏡20A射入。如此一來，往第一偏光鏡20A射入之光L之中與偏光軸a交叉之偏光成分Lx係由第一偏光鏡20A吸收，與偏光軸a平行之偏光成分Ly穿透第一偏光鏡20A。穿透第一偏光鏡20A之Ly係於液晶顯示面板10，以像素單位被予以偏光控制，並往第二偏光鏡20B射入，僅第二偏光鏡20B之偏光軸b之偏光穿透。接著，穿透第二偏光鏡20B之光係穿透相位差板36，並於面板正面形成圖像。此時，相位差板36使 穿透第二偏光鏡20B之光之偏光狀態變化，產生垂直方向之偏光成分。
然而，於本實施型態，由於將亮度提升膜33之各凸部33a排列為，朝向水平方向延續並且排列於與該延續方向交叉之方向，因此可將來自光源31之照明光中主要往排列方向發散之光，往與液晶顯示面板10呈正交之方向(正面方向)發射並予以聚光。藉此，可增大正面亮度，同時使穿透第二偏光鏡20B之光之水平方向之視角比垂直方向之視角廣。
而且，將亮度提升膜33之各凸部33a排列為，朝向水平方向延續並且排列於與該延續方向呈正交之方向(垂直方向)之情況時，可比上述情況進一步增廣穿透第二偏光鏡20B之光之水平方向之視角。
而且，於本實施型態，由於使各凸部33a之延續方向之折射率比各凸部33a之排列方向之折射率大，因此各凸部33a之延續方向之偏光成分之反射量比各凸部33a之延續方向之偏光成分之反射量大。藉此，於穿透亮度提升膜33之光，可使各凸部33a之排列方向之偏光成分之光量比各凸部33a之延續方向之偏光成分之光量大。而且，由於將第一偏光鏡20A之偏光軸a之方向，設定於與穿透亮度提升膜33之光之中與各凸部33a之排列方向平行之方向或垂直方向，因此穿透亮度提升膜33之光之中之各凸部33a之排列方向之偏光成分可壓低在第一偏光鏡20A之吸收，同時穿透第一偏光鏡20A、液晶顯示面板10及第二偏光鏡20B。 藉此，相較於亮度提升膜33無偏光分離作用之情況，光之利用效率更變高，正面亮度提升。
而且，於本實施型態，由於第二偏光鏡20B具有垂直方向之偏光成分所穿透之偏光軸b，因此射入於第二偏光鏡20B之光之中之垂直方向之偏光成分之全部或一部分可穿透第二偏光鏡20B。藉此，能以偏光墨鏡來確認穿透第二偏光鏡20B之光。
因此，於本實施型態，射出光之水平方向之視角比垂直方向之視角廣，且具有射出光能以偏光墨鏡來視認之垂直方向之偏光成分，可進一步提高顯示亮度。
而且，於本實施型態，由於在液晶顯示面板10內設置相位差板36，並進一步改變液晶顯示面板10內之第一偏光鏡20A之偏光軸a及第二偏光鏡20B之偏光軸b之方向，因此不須對於照明裝置30之內部結構加上變更。藉此，由於作為照明裝置30可使用市場上流通之一般照明裝置(背光)，因此可抑制製造成本上升。
[實施例] [第一實施例]
接著，與比較例1~3對比來說明有關上述第一實施型態之顯示裝置1之實施例1。首先，說明有關實施例1及比較例1~4之光穿透膜之形成方法、及有關實施例1及比較例1~4之光穿透膜之特徵(剖面形狀之相似、形狀各向異性、濁度之各向異性、複折射性)。
(有關實施例1及比較例1~4之光穿透膜之形成方法) 準備用以於樹脂膜轉印形成凸部133a之熱壓用金屬製浮雕原版。於該原版表面雕刻有以50 μm之間距，連續並排配置頂角90度、底角45度之直角二等邊三角柱之凹凸形狀。作為樹脂膜係使用熱塑性樹脂之一種之厚度200 μm之A－PEN(非晶矽PEN)片(Tg約120℃)。A－PEN係藉由延伸，會顯現出延伸方向之折射率比與延伸方向呈正交之方向之折射率大之折射率各向異性之材料，A－PEN本身不具有折射率各向異性。
以金屬製浮雕原版及金屬製平面版來夾住上述樹脂膜，以150℃、10分鐘、100 kgf/cm2 (9.8 MPa)之熱壓條件進行壓接後，立即放入冰水中使其硬化，於樹脂膜表面轉印形成凸部133a。於製造過程中不延伸如此所獲得之亮度提升膜133，因此不具有折射率各向異性。此外，將該亮度提升膜133作為比較例1之光穿透膜來使用。
接著，將該亮度提升膜133裁斷為縱(凸部133a之延續方向)8 cm、橫(與凸部133a之延續方向呈正交之方向)5 cm之長方形狀後，以手動延伸機檢查長度方向之兩端部，於140℃之環境下，將亮度提升膜133以延伸速度1 cm/秒往長度方向進行單軸延伸，使亮度提升膜133之中央成為3.5倍，將凸部133a往長度方向拉長，形成具有折射率各向異性之凸部33a。將如此所獲得之亮度提升膜33作為實施例1及比較例2~4之光穿透膜來使用。
(剖面形狀之相似) 以表面粗度計(Surfcorder ET4001A、小坂研究所股份有 限公司製)，測定如上述所獲得之各種光穿透膜之排列方向之剖面。其結果，實施例1之光穿透膜及比較例1之光穿透膜之剖面分別與金屬製浮雕原版之凹凸形狀相同，成為頂角90度、底角45度之直角二等邊三角形，其成為相似形。而且，延伸前之光穿透膜(比較例1之光穿透膜)之凸部133a係與原版相同，約為50 μm間距，相對地，延伸後之光穿透膜(實施例1及比較例2~4之光穿透膜)之凸部33a變窄，約為30 μm間距。
(複折射性) 接著，測定如上述所獲得之實施例1及比較例2~4之光穿透膜之複折射性。複折射性之測定係如圖14所示，從亮度提升膜33之凸部33a側垂直地射入偏光，以測定器40檢測穿透光，藉由穿透光之射出角Φ之差異，來算出凸部33a之延續方向之折射率n1與排列方向之折射率n2之差△n(＝n1－n2)。若如圖15所示，往凸部33a之延續方向振動之偏光成分設為偏光Lx，往凸部33a之排列方向振動之偏光成分設為Ly，則如圖16所示，偏光Lx之射出角Φ1比偏光Ly之射出角Φ2更大。此外，圖16之縱軸單位(a.u.)為arbitrary unit(任意單位)，表示「相對值」。
測定之結果，由於亮度提升膜33之延續方向之折射率n1為1.79，排列方向之折射率n2為1.56，因此折射率之差△n為0.23。由此，於熱壓A－PEN片，形成凸部33a後，藉由單軸延伸可獲得折射率在凸部33a之延續方向與凸部33a之排列方向不同之光穿透膜。而且，如圖16所示，可確認相較 於偏光Lx，偏光Ly之穿透率更高。此係由於凸部33a之延伸方向之亮度提升膜33之折射率n1，比凸部33a之排列方向之亮度提升膜33之折射率n2大，因此偏光Lx之凸部33a之光射出面及亮度提升膜33之光射入面之全反射作用變高，相較於偏光Ly，穿透光量降低所致。
(正面亮度、照度、配向亮度、視角、視差)
接著，分別測定有關實施例1及比較例1~3之顯示裝置之正面亮度、照度、配向亮度及視角。進一步測定有關實施例1及比較例4之顯示裝置之色差。例如於實施例1，如圖17所示，於光源31上，從光源31側依序配置擴散片32、亮度提升膜33、相位差板34及第一偏光鏡20A，於光源31之背後配置有反射片35之狀態下，使用亮度‧色差計(EZ-contrastXL88(ELDIM公司製))來測定從第一偏光鏡20A射出之光之正面亮度、照度、配向亮度及視角。此外，於實施例1，將亮度提升膜33配置為凸部33a之延續方向為水平方向(X軸方向)。而且，於比較例1，製成於實施例1之結構中，將亮度提升膜33置換為光穿透膜133之結構。而且，於比較例2、3，製成從實施例1之結構刪除相位差板34之結構。而且，於比較例4，製成從實施例1之結構刪除相位差板34，將第一偏光鏡20A旋轉90度配置之垂直偏光之結構。於表1表示有關正面亮度、照度及視角之結果，於圖18(A)~(D)表示有關配向亮度之結果。進一步於圖19(A)~(D)表示色差之結果。此外，圖19(A)~(D)之縱軸(△u'v')之u'v'分別為表現色彩之單位，對應於色相面內之 XY軸座標。
從表1、圖18(A)~(D)可知，於實施例1，正面亮度、照度及水平視角之任一均大於比較例1。另一方面，可知於不使用相位差板34之比較例2，正面亮度、照度及視角之任一均小於比較例1。而且，於不使用相位差板34，並進一步將亮度提升膜33配置為凸部33a之延續方向為垂直方向之比較例3，相較於比較例1，正面亮度、照度雖有上升，但水平視角窄。由此可知，藉由將亮度提升膜33配置為凸部33a之延續方向為水平方向，且使用相位差板34，可使正面亮度、照度及水平視角之任一均增加。
從圖19(A)~(D)可知，即使是使用相位差板34之情況(實施例1)，仍與不使用相位差板34之情況(比較例4)為同等之色差，相位差板34不會對於色差造成不良影響。
[第二實施例]
接著，與比較例5、6對比來說明有關上述第二實施型態之顯示裝置2之實施例2、3。此外，於比較例5、6不使用 相位差板36。
(正面亮度、照度、配向亮度、視角)
接著，分別測定有關實施例2、3及比較例5、6之顯示裝置之正面亮度、照度、配向亮度及視角。例如於實施例2，如圖20所示，於光源31上，從光源31側依序配置擴散片32、亮度提升膜33、第一偏光鏡20A、相位差板36及第三偏光鏡20C，於光源31之背後配置有反射片35之狀態下，使用亮度‧色差計(EZ-contrastXL88(ELDIM公司製))來測定從第三偏光鏡20C射出之光之正面亮度、照度、配向亮度及視角。於此，第三偏光鏡20C係作為偏光墨鏡來使用，與第一偏光鏡20A同樣具有偏光軸。此外，第三偏光鏡20C之偏光軸設為水平方向之情況係作為實施例2、比較例5，第三偏光鏡20C之偏光軸設為垂直方向之情況係作為實施例3、比較例6。於表2表示有關正面亮度、照度及視角之結果，於圖21(A)~(D)表示有關配向亮度之結果。
從表2、圖21(A)~(D)，於實施例2、3，作為偏光墨鏡之 第二偏光鏡20B之偏光軸b無論水平或垂直，均可觀測到某一定之亮度。另一方面，於不使用相位差板36之比較例5、6，作為偏光墨鏡之第二偏光鏡20B之偏光軸b為垂直之情況下，雖可測定亮度，但於水平之情況則無法觀測亮度。由此可知，使用相位差板36之情況時，於使用偏光墨鏡時，不存在無法觀看液晶畫面之情況，相反地，不使用相位差板36之情況時，於使用偏光墨鏡時，存在有無法觀看液晶畫面之情況。
以上，舉出實施型態及實施例來說明本發明，但本發明不限定於該等實施型態等，可能有各種變形。
例如於上述實施型態等，僅使用1片亮度提升膜33，但亦可重疊2片亮度提升膜33來使用。該情況時，凸部33a之延續方向配置為在上下片材間呈正交，並且一亮度提升膜33增大凸部33a之延續方向之亮度提升膜33之折射率，另一亮度提升膜33增大凸部33a之排列方向之亮度提升膜33之折射率為宜。
而且，於上述實施型態等雖具體舉出液晶顯示裝置之結構來說明，但未必須具備所有層，而且具備其他層亦可。
1,2,100‧‧‧顯示裝置
10,110‧‧‧液晶顯示面板
20A,120A‧‧‧第一偏光鏡
20B,120B‧‧‧第二偏光鏡
20C‧‧‧第三偏光鏡
30,130‧‧‧照明裝置
31‧‧‧光源
31a,131‧‧‧線性光源
32,132‧‧‧擴散片
33,133‧‧‧亮度提升膜
33a,33b,133a‧‧‧凸部
33c‧‧‧頭部
33d,33e‧‧‧傾斜面
34,36‧‧‧相位差板
35,134‧‧‧反射片
233‧‧‧光穿透膜
a,b‧‧‧偏光軸
L‧‧‧射出光
Lx‧‧‧X方向偏光成分
Ly‧‧‧Y方向偏光成分
P1,P2,P3,P4,P5‧‧‧間距
rx,ry‧‧‧折射角
Φx,Φy‧‧‧射出角
Φ‧‧‧射出角
θ1‧‧‧頂角
θ2,θ3‧‧‧底角
圖1係展開有關本發明之第一實施型態之顯示裝置之結構之一例來表示之立體圖。
圖2係表示圖1之亮度提升膜之結構之一例之剖面圖。
圖3係表示圖1之亮度提升膜之穿透特性之特性圖。
圖4係用以說明有關圖1之亮度提升膜之形成方法之一例 之剖面圖及背面圖。
圖5(A)、5(B)係用以說明有關接續於圖4之步驟之立體圖及剖面圖。
圖6係用以說明有關圖1之亮度提升膜之形成方法之其他例之剖面圖及背面圖。
圖7(A)、7(B)係用以說明有關接續於圖6之步驟之立體圖及剖面圖。
圖8係用以說明圖1之顯示裝置之動作之概念圖。
圖9(A)、9(B)係表示圖1之亮度提升膜之結構之一變形例之剖面圖及背面圖。
圖10係表示圖9之亮度提升膜之穿透特性之特性圖。
圖11係用以說明具備圖9之亮度提升膜之顯示裝置之動作之概念圖。
圖12係展開有關本發明之第二實施型態之顯示裝置之結構之一例來表示之立體圖。
圖13係用以說明圖12之顯示裝置之動作之概念圖。
圖14係用以說明有關測定複折射性之方法之一例之概念圖。
圖15係用以說明有關複折射性之偏光軸之概念圖。
圖16係表示射出角與光量之關係之關係圖。
圖17係展開有關實施例1之顯示裝置之結構之一例來表示之立體圖。
圖18(A)~(D)係表示有關實施例1及比較例1~3之顯示裝置之視角與亮度之關係之關係圖。
圖19(A)~(D)係表示有關實施例1及比較例4之顯示裝置之視角與色差之關係之關係圖。
圖20係展開有關實施例2之顯示裝置之結構之一例來表示之立體圖。
圖21(A)~(D)係表示有關實施例2、3及比較例5、6之顯示裝置之視角與亮度之關係之關係圖。
圖22係展開以往之顯示裝置之結構之一例來表示之立體圖。
圖23係展開有關一參考例之顯示裝置之結構來表示之立體圖。
圖24係展開有關其他參考例之顯示裝置之結構來表示之立體圖。
圖25係展開有關其他參考例之顯示裝置之結構來表示之立體圖。
1‧‧‧顯示裝置
10‧‧‧液晶顯示面板
20A‧‧‧第一偏光鏡
20B‧‧‧第二偏光鏡
30‧‧‧照明裝置
31‧‧‧光源
31a‧‧‧線性光源
32‧‧‧擴散片
33‧‧‧亮度提升膜
33a‧‧‧凸部
34‧‧‧相位差板
35‧‧‧反射片
a,b‧‧‧偏光軸

Claims (20)

  1. 一種顯示裝置，其係包含：顯示面板，其係根據圖像信號而被驅動；1對第一偏光鏡及第二偏光鏡，其係夾著前述顯示面板；光源，其係照亮前述顯示面板；光穿透膜，其係設置於前述第一偏光鏡與前述光源間；及相位差板，其係設置於前述第一偏光鏡與前述光穿透膜間；且前述光穿透膜係於一面內包含複數第一凸部；前述各第一凸部係朝向水平方向延續，並且排列於與該延續方向交叉之方向；前述各第一凸部之一方向之折射率係比與前述各第一凸部之前述一方向正交之方向之折射率大；前述相位差板係使自前述光源射入於該相位差板之光之偏光方向變化，以便穿透前述光穿透膜之光之中與前述一方向正交之方向之偏光成分穿透該相位差板後之偏光方向、及前述第一偏光鏡之偏光軸方向所形成之角度變小；前述第二偏光鏡係具有穿透與前述第一偏光鏡之偏光軸正交之方向之偏光成分之偏光軸。
  2. 如請求項1之顯示裝置，其中前述各第一凸部具有延續於水平方向，並且排列於垂 直方向之形狀各向異性。
  3. 如請求項1之顯示裝置，其中前述各第一凸部為稜鏡形狀。
  4. 如請求項1之顯示裝置，其中前述各第一凸部係具有水平方向之折射率比與水平方向正交之方向之折射率大之折射率各向異性。
  5. 如請求項1之顯示裝置，其中前述相位差板係使射入於該相位差板之光之偏光方向變位，以便穿透前述光穿透膜之光之中與前述一方向正交之方向之偏光成分穿透該相位差板後之偏光方向、及前述第一偏光鏡之偏光軸方向所形成之角度成為0度。
  6. 如請求項1之顯示裝置，其中前述相位差板為半波片；前述光穿透膜之與前述一方向正交之方向、及前述第一偏光鏡之偏光軸方向所形成之角度為90度。
  7. 如請求項6之顯示裝置，其中前述半波片具有折射率各向異性；前述半波片之折射率各向異性之軸向、及前述光穿透膜之與前述一方向正交之方向所形成之角度為45度。
  8. 如請求項1之顯示裝置，其中前述第二偏光鏡係於與前述第一偏光鏡之偏光軸正交之方向具有偏光軸。
  9. 如請求項1之顯示裝置，其中前述各第一凸部係設置於前述第一偏光鏡側之面內； 前述光穿透膜係於前述光源側之面內包含複數第二凸部；前述複數第二凸部係朝向水平方向延續，且於該延續方向並排配置，並且於與該延續方向交叉之方向並排配置；前述各第二凸部之前述一方向之折射率係比與前述各第二凸部之前述一方向正交之方向之折射率大。
  10. 一種顯示裝置，其係包含：顯示面板，其係根據圖像信號而被驅動；1對第一偏光鏡及第二偏光鏡，其係夾著前述顯示面板；光源，其係照亮前述顯示面板；光穿透膜，其係設置於前述第一偏光鏡與前述光源間；及相位差板，其係設置於前述第二偏光鏡之與前述顯示面板相反側；且前述光穿透膜係於一面內包含複數凸部；前述各凸部係朝向水平方向延續，並且排列於與該延續方向交叉之方向；前述各凸部之一方向之折射率係比與前述各凸部之前述一方向正交之方向之折射率大；前述第一偏光鏡具有穿透與前述一方向正交之方向之偏光成分之偏光軸；前述第二偏光鏡具有穿透已穿透前述顯示面板之光之 偏光軸；前述相位差板係使穿透前述第二偏光鏡之光之偏光狀態變化為水平偏光以外。
  11. 如請求項10之顯示裝置，其中前述各凸部為稜鏡形狀。
  12. 如請求項10之顯示裝置，其中前述各凸部具有水平方向之折射率比與水平方向正交之方向之折射率大之折射率各向異性。
  13. 如請求項10之顯示裝置，其中前述相位差板係使穿透前述第二偏光鏡之光變化為圓偏光或橢圓偏光。
  14. 如請求項10之顯示裝置，其中前述相位差板係使穿透前述第二偏光鏡之光變化為無偏光之光。
  15. 如請求項10之顯示裝置，其中前述相位差板為1/4波片或半波片。
  16. 如請求項10之顯示裝置，其中前述相位差板為雙軸延伸膜。
  17. 如請求項10之顯示裝置，其中前述相位差板係於與前述第二偏光鏡相反側之表面，包含使外光散射之防眩膜。
  18. 如請求項10之顯示裝置，其中前述相位差板係於與前述第二偏光鏡相反側之表面，包含外光之反射率低之抗反射膜。
  19. 如請求項10之顯示裝置，其中前述第一偏光鏡係於與前述一方向正交之方向包含偏光軸。
  20. 如請求項10之顯示裝置，其中前述第二偏光鏡係於水平方向包含偏光軸。
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