专利名称：光导体、照明装置和液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光导体、照明装置和液晶显示器，特别是涉及适合使用在小型电子仪器，例如PDA(个人数据助理)的显示部分的光导体、照明装置和液晶显示器。
背景技术：
液晶显示器不同于发光显示器，例如CRT(阴极射线管)，PDP(等离子显示板)和EL(场致发光)。液晶显示器中的液晶是不发光的。在液晶显示器中，字符和图象是通过调整特定光源的光透射量进行显示的。
液晶显示器可以分成两种类型，一种是透射型液晶显示器，一种是反射型液晶显示器。
在透射型液晶显示器中，表面光源，例如荧光灯和EL等，被放置在透射型液晶显示器件的背面作为光源(背光)。
在反射型液晶显示器中，因为显示是利用反射光实现的，其环境光被反射离开反射板，所以具备一些优点，即不需要背光，并且电能消耗低等。另外，在直接阳光直射光线充分的地方，虽然对发光显示的识别或对透射型液晶显示器的识别很难，但对反射型液晶显示器可以更清晰地进行识别。因此反射型液晶显示器可以用于PDA或移动计算机，近年来这方面的需求不断增加。
然而，因为反射型液晶显示器使用环境光进行显示，所以显示亮度依靠周围环境的光线，在黑暗中，例如夜间，不能识别显示。特别是在反射型液晶显示器使用彩色滤波器的时候，这个问题更加显著，与单色液晶显示器比较需要很强的环境光。虽然为了解决这个问题可以使用半镜面的半反射型液晶显示器，但是，制造半镜面的方法复杂，光效率低并且显示质量不好。因此，出现了一种反射型液晶显示器，它在环境黑暗时，添加一个照明装置对液晶显示器进行照明。
按传统方式，如图23所示，液晶显示器通常装备了照明装置10、液晶板20。照明装置10中装备了光源11、光导体12。光源11是荧光灯或者类似器件，提供光P1给光导体12。光导体12由聚碳酸树脂或类似产品制成，装备入射面部分12a、棱镜面部分12b和出射面部分12c。从光源11发出的光P1从入射面部分12a导入，然后被反射到棱镜面部分12b。反射光线P2从出射面部分12c导出。反射光P3从出射面部分12c导入，并从棱镜面部分12b导出到观察者的视点上。
液晶显示器板20装备了偏振板+补偿板21、玻璃基片22、彩色滤光器23、液晶24、反射板25和玻璃基片26。另外，在玻璃基片22上面形成彩色滤光器23，在玻璃基片26上面形成反射板25。液晶板20接受反射光P2，实现与显示屏对应的控制，并且反射反射光P2，因此导出反射光P3到光导体12上。液晶板20也利用反射板25反射通过光导体12从观察者的视点接收到的外部入射光，以便输出反射光。
图24A和图24B是一个详细示意图，说明了图23中的照明装置10。图24A是一个示意图，用箭头A表示图23中的照明装置10。图24B是沿着图24A中的线c-c的剖面图。图24A也示出了由液晶板20的箭头A表示的示意图。
在照明板10中，如图24A所示，棱镜串在光导体12的棱镜面部分12b上形成。棱镜串装备了传播部分12m、12m……12m，用于传播光P1，反射部分12n、12n……12n等均反射传播的光P1，它们重复形成，其密度对应于三个液晶板20的显示屏的像素密度。夹角(入射角)θ被设置在垂直于棱镜串的重复方向和入射面部分12a之间。如图24B所示，在棱镜串中，重复间距P、反射部分12n之间宽度W和重复部分12n深度D都可以设定。
图25是一个示意图，表明从箭头A处可以观察到的照明装置10，此时，图24A中的入射角θ被设置为0°。
在照明装置10中，入射角θ被设置成0°，并且棱镜串在与入射面部分12a的垂直方向上重复形成。光源11装备了荧光灯11a，为了使液晶显示器框架更小，其发光部分的长度Z比入射面部分12a的长度短。
图26是一个示意图，表明箭头A指示的照明装置10，这时图25中的荧光灯11a正在发光。
如图26所示，光P1从荧光灯11a导入到入射面部分12a，同时在光导体12中进行传播。在这种情况下，因为荧光灯11a的发光部分长度Z比入射面部分12a的长度短，所以有一些区域没有传播光，矩形的黑暗部分B1和B2都是在光导体12两侧生成的。矩形黑暗部分B1和B2的宽度将按照距入射面部分12a的距离成比例地减少，这是由光P1的折射引起的。
图27是一个示意图，显示另一种常规液晶显示器。它使用了与图23中相同部件的编号。
液晶显示器装备了照明装置10A，与图23中的照明装置10不同，即不是照明装置10。这个照明装置10A装备了光导体12A，它的棱镜串的重复方向也与图23不同(即入射角θ≠0°)，即不是图23中的光导体12。
图28是一个示意图，表明从箭头A观察的照明装置10A，并且使用图25中相同编号的相同部件。
在照明装置10A中，棱镜串在相对于入射面部分12a倾斜的方向上重复。
图29是一个示意图，表明箭头A指示的照明装置10A，这时图28中的荧光灯11a正在发光。图30是一个详细的示意图，说明图29中的黑暗部分C和D。
如图29所示，光P1是从荧光灯11a导入入射面部分12a的，并且在光导体12A中进行传播。在这种情况下，因为荧光灯11a的发光部分的长度Z比入射面部分12a的长度短，所以有一些区域没有光传播，并且在棱镜串的重复方向上生成黑暗部分C1和C2。
换言之，如图30所示，因为荧光灯11a的大多数光P1沿棱镜串的重复方向W传播(即入射角θ为+90°)，光P1的漫射光P11在重复方向W中传播，并且漫射光P12透射穿过一个端面。因此，黑暗部分C只有在与光导体12A的入射面部分12a接触的一个角上才会产生。另外，因为漫射光P13和漫射光P14在重复方向W中传播，同样漫射光P15和漫射光P16都是透过一个端面，所以黑暗部分产生在棱镜串重复方向上的与光导体12A的入射面部分12a接触的另一个角。
然而，传统的液晶显示器会出现下列问题。
在图23显示的液晶显示器中，如图26所示，在光导体12中产生矩形黑暗部分B1和B2，而且还存在一种情况，根据液晶板20的像素密度会产生一些莫尔条纹(moire stripe)。因此存在的问题是，液晶板20的显示质量明显下降。
还有，在图27中所示的液晶显示器中，如图29所示，也产生了黑暗部分C和D。如果把黑暗部分调节到显示区域以外，这样黑暗部分C就不会引发问题了。然而因为黑暗部分D产生在显示区域中，所以存在一个问题，其显示质量明显下降。为了解决这些问题，已经考虑，把荧光灯11a的发光部分的长度Z设置得比入射面部分12a的长度长。然而当发光部分长度Z比入射面部分12a长的时候，荧光灯11a的整体长度将变长，那么将出现问题，这时液晶显示器的配置将增大，很难把框架做小。
因此，日本专利申请公开号2000-19330披露了一项防止出现莫尔条纹的技术。在这项技术中，因为用来防止出现莫尔条纹的棱镜串的重复方向看作是围绕方型的像素单元，不把它们看作是RGB单元，所以有可能使莫尔条纹只是在某些具体条件下才会显示出来，例如全兰色的显示、全红色的显示或者全绿色显示等。当然这种解决方案并不能令人满意。
发明概要鉴于以上所述，本发明的目的是提供光导体和照明装置，它能防止在显示区域产生莫尔条纹和防止产生黑暗部分，提供能够使框架小的液晶显示器。
按照本发明的第一部分，提供了光导体，它配备入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，通过入射面部分从外部导入光，利用棱镜面部分反射光，并且将第一反射光从出射面部分导出给照明对象，同时通过出射面部分导入离开该对象反射的第二反射光，并导出第二反射光到观察者的观察点。
其中棱镜面部分包括了棱镜串，其中用于传播光的指定传播部分和用于反射传播光的反射部分是有规律地重复形成；并且棱镜串的重复方向，在与入射面部分接触并且与临近入射面部分的一个端面接触的预定区中，被设定在自入射面部分向一个端面倾斜的第一倾斜方向，并且在除了所述预定区以外的区域中，所述重复方向被设定在自入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向。
在前面，一种优选的模式是这样的其中在第一倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角(倾斜角)α以及第二倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角(倾斜角)β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°还有一个优选模式是这样的其中在预定区和预定区以外的区域之间的边界上，预定区中棱镜面部分的高度等于预定区以外区域的棱镜面部分的高度。
本发明的第二部分，提供了照明装置，包括光源和光导体，光导体包括入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，在此导入光通过入射面部分由光源提供，导入光在棱镜面部分上反射成为第一反射光，并且从出射面部分导出第一反射光给一个照亮对象，并且通过出射面部分导入离开所述对象反射的第二反射光，并导出第二反射光到观察者的一个观察点。
其中棱镜面部分包括了棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分是有规律地重复形成的，并且棱镜串的重复方向，在与入射面部分接触和与临近入射面部分的一个端面接触的预定区中，被设定在自入射面部分向一个端面倾斜的第一倾斜方向，而在预定区以外的区域，所述重复方向设定在自入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向。
按照本发明的第三部分，提供了照明装置，包括带预定长度的发光部分的光源、和光导体，光导体包括长于光源的发光部分的入射面部分，棱镜面部分和出射面部分，在此导入光通过入射面部分由光源提供，在棱镜面部分上反射导入光，成为第一反射光，并且从出射面部分导出第一反射光到一个照亮对象，并且通过出射面部分导入离开所述对象反射的第二反射光，并导出第二反射光到观察者的一个观察点。
其中棱镜面部分包括了棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分是有规律地重复形成，并且棱镜串的重复方向，在与入射面部分接触并与临近入射面部分的一个端面接触的预定区中，被设定在自入射面部分向一个端面倾斜的第一倾斜方向，而在预定区以外的区域，所述重复方向设定在自入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向。
在前面，一种优选的模式是这样的其中在第一倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角(入射角)α以及第二倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角(入射角)β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°按照本发明的第四方面，提供了液晶显示器，包括光源；光导体，包括入射面部分，棱镜面部分和出射面部分，在此导入光通过入射面部分由光源提供，在棱镜面部分上反射导入的光，成为第一反射光，并且从出射面部分导出第一反射光，同时通过出射面部分导入第二反射光，并导出第二反射光到观察者的一个观察点上；以及液晶板，用于导入第一反射光并且用于执行对应于显示屏的控制，以便反射所述的光，并且用于导出第二反射光至光导体。
其中棱镜面部分包括了棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分是有规律地重复形成，并且棱镜串的重复方向，在与入射面部分接触并与临近入射面部分的一个端面接触的预定区中，被设定在自入射面部分向一个端面倾斜的第一倾斜方向，而在预定区以外的区域，所述重复方向设定在自入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向。
按照本发明的第五方面，提供了液晶显示器，包括光源，具备预定长度的发光部分；光导体，包括其长度大于光源的发光部分的入射面部分，棱镜面部分和出射面部分，在此导入光线通过入射面部分由光源提供，在棱镜面部分上反射导入光，成为第一反射光，并且从出射面部分导出第一反射光，同时通过出射面部分导入第二反射光，并且导出第二反射光到观察者的一个观察点上；液晶板，用于导入第一反射光并且用于执行对应于显示屏的控制，以便反射所述的光，并且用于导出第二反射光至光导体。
其中棱镜面部分包括了棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分是有规律地重复形成，并且棱镜串的重复方向，在与入射面部分接触并与临近入射面部分的一个端面接触的预定区中，被设定在自入射面部分向一个端面倾斜的第一倾斜方向，而在预定区以外的区域，设定在自入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向。
在前面，一种优选的模式是这样其中在第一倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角(入射角)α以及第二倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角(入射角)β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°还有一个优选模式是这样的在棱镜面部分中的预定区被安排在除了对应于显示屏之外的区域。
本发明的第六方面，提供了液晶显示器，包括液晶板，带有以点阵方式排列的显示单元，这些点阵由多个相互平行排列且以“a”为间隔的第一行以及垂直于第一行且相互平行排列的间隔为“3×a”的多个第二行组成，用于导入第一反射光并且执行与显示屏对应的控制，以便反射所述的光，并用于导出第二反射光；光源；以及光导体，设有平行于第一行的入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，导入光线通过入射面部分由光源提供，由棱镜面部分反射所述的光，并且从出射面部分导出第一反射光到照亮的对象上，并且是通过出射面部分导入离开所述对象反射的第二反射光，并导出第二反射光到观察者的观察点上；其中棱镜面部分包括了棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分是有规律地重复形成，并且棱镜串的重复方向，在与入射面部分接触并与临近入射面部分的一个端面接触的预定区中，被设定在自入射面部分向一个端面倾斜的倾斜方向，并且倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角α设置如下20°≤α≤35°在前面，一种优选的模式是这样的倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角α设置如下20°≤α≤35°本发明的第七方面，提供了液晶显示器，包括液晶板，带有以点阵方式安排的显示单元，这些点阵由多个相互平行排列且以“a”为间隔的第一行以及垂直于第一行且相互平行排列间隔为“3×a”的多个第二行组成，用于导入第一反射光并且执行对应于显示屏的控制，以便反射所述的光，并用于导出第二反射光；光源；以及光导体，设有平行于第二行的入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，导入光线通过入射面部分由光源提供，由棱镜面部分反射所述的光，并且从出射面部分导出第一反射光到液晶板上，同时通过出射面部分导入离开所述对象反射的第二反射光，并导出第二反射光到观察者的一个观察点上；其中棱镜面部分包括了棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分是有规律地重复形成，并且棱镜串的重复方向，在与入射面部分接触并与临近入射面部分的一个端面连接的预定区中，被设定在自入射面部分向一个端面倾斜的入射方向，且入射方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角α设置如下20°≤α≤38°在前面，一种优选的模式是这样的倾斜方向的垂直方向和入射面部分之间的夹角α设置如下20°≤α≤30°此外，一种优选的模式是这样的棱镜串的重复循环P设置如下0.4×3×a≤P≤1×3×a因此，一种优选的模式是这样的棱镜串的重复循环P设置如下0.5×3×a≤P≤0.8×3×a根据上述配置，棱镜串的定义方向被设置在第一倾斜方向和第二倾斜方向上，可以避免产生莫尔条纹，并且黑暗部分产生在显示区域以外。因此，有可能改善做成很小框架的液晶显示器的显示质量。因为液晶显示器是附带在电子仪器上面，所以尽管显示区域做得很小也有可能改善显示质量，避免发生莫尔条纹和黑暗部分。
附图的简要说明本发明的上述和其他方面的目的、优点和特点，可以通过下面结合附图的说明，变得更明显，这些附图包括
图1是一个结构示意图，表明根据本发明第一实施方案的液晶显示器；图2是一个示意图，表明用图1中的箭头A表示的照明装置30；图3是一个简要示意图，表明液晶元件的RGB条的方向；图4是一个简要示意图，表明液晶元件的RGB条的方向；图5是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图6是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图7是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图8是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图9是一个曲线图，表明图5到图8曲线的交会点；图10是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图11是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图12是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图1 3是一个曲线图，表明莫尔条纹的产生状况；图14是一个曲线图，表明图10到图13显示坐标的交会点；图15是一个示意图，表明当图2中的荧光灯31a正在发光时，用箭头A指示的照明装置30；图16是一个详细的示意图，表明图15中的黑暗部分G；图17是一个结构图，表明根据本发明第二实施方案的液晶显示器；图18是一个示意图，表明图17中使用箭头A指示的照明装置30A；图19是一个示意图，表明当图18中的荧光灯31a正在发光时，用箭头A指示的照明装置30A；图20是一个详细的示意图，表明图19中的黑暗部分K；图21是一个详细的示意图，表明图19中的黑暗部分L；图22是一个方块图，表明根据本发明第三实施方案的电子仪器的电子结构；图23是一个结构图，表明常规的液晶显示器；图24A和24B是详细的示意图，表明图23中的照明装置10；图25是一个示意图，表明在夹角θ设置成0°时使用箭头A指示的照明装置10；图26是一个示意图，表明当图25中的荧光灯11a正在发光的时候，使用箭头A指示的照明装置10；图27是一个结构示意图，表明另一种常规液晶显示器；图28是一个示意图，表明用箭头A指示的照明装置10A；图29是一个示意图，表明当图27中的荧光灯11a正在发光时，箭头A指示的照明装置10A；图30是一个详细的示意图，表明在图29中的黑暗部分C和D。
本发明的实施方案下面通过参考附图进一步详细介绍实现本发明的最佳模式。第一实施方案图1是一个结构示意图，说明根据本发明第一实施方案的液晶显示器。
如图1所示，液晶显示器配备了照明装置30和被照亮的液晶板40。照明装置30配备光源31和光导体32。光源31是荧光灯或者类似器件制成，可以提供光P1到光导体32上。光导体32由聚碳酸酯树脂或者类似产品，配备了入射面部分32a，棱镜面部分32B和出射面部分32c，它们实际上形成一个平面。光源31发出的光P1从入射面部分32a导入，被反射出棱镜面部分32b。反射光P2从出射面部分32c导出。反射光P3从出射面部分导入，从棱镜面部分32b导出到观察者的视点上。
液晶板40属于反射类型，它装备了偏振板+补偿板41，玻璃基片42，彩色滤光器43，液晶44，反射板45和玻璃基片46。彩色滤光43在玻璃基片42上形成，反射板45在玻璃基片46上形成。液晶板40接收反射光P2，进行与显示屏对应的控制，并且反射反射光P2，以便导出反射光P3到光导体32。液晶板40还通过反射板45反射通过光导体32从观察者的视点处接收到的外部入射光。
图2是一个示意图，表示通过箭头A指示的照明装置30。
在照明装置30中，如图2所示，光源31配备了荧光灯31a。荧光灯31a的发光部分长度Z比入射面部分12a的长度短，以便使框架小。
光导体32的棱镜面部分与图24所示的常规技术相似，配备了棱镜串，其中用于传播来自光源31的光P1的传播部分和用于反射传播光的反射部分在一个对应于显示屏的循环中重复形成。
关于棱镜串的重复方向，在与入射面部分32a接触的以及与临近入射面部分32a的一个端面32d的预定区(例如区域Q)中，形成从入射面部分32a向一个端面32d倾斜的第一个倾斜方向R，并且在预定区域Q以外的区域上，形成从入射面部分32a向另一个端面32e倾斜的第二个倾斜方向R。然后，第一倾斜方向R的垂直方向和入射面部分32a之间设置了夹角α，并且在倾斜方向U的垂直方向和入射面部分32a之间设置了夹角β。
预定区Q是距另一端面32e有一定距离x的位置和一个端面32d之间的一个区域。距离x被设置如下Lf-Lg≥x≥Le其中Le是荧光灯11a非发光部分距另一端面32e的距离，Lf是入射面部分32a的长度，Lg是荧光灯11a非发光部分距一个端面32d的距离。
在预定区Q和预定区Q以外的区域之间的边界线32f上，重要的是预定区Q中传播部分和反射部分的高度等于预定区Q以外的区域的高度，即传播部分和反射部分的高度在边界线32f中没有区别。当存在差别的情况下，传播光和反射光变成非连续性的，其区别作为亮线或暗线被识别出来。
图3和图4是简要示意图，表明在液晶部件中RGB条的方向。
如图3和图4所示，液晶板40的每个像素都是RGB条型结构。在水平方向，排列一个R(红色)显示单元、一个G(绿色)显示单元和一个B(兰色)显示单元，以便形成一个像素。在每个显示单元中垂直长度与水平长度的比为3∶1，包含3个RGB显示单元的像素，其垂直长度与水平长度的比为1∶1。在信息系统的显示器中，经常使用这种像素结构。
在图3和图4中，对应的显示单元分别安排成点阵，这些点阵由多个相互平行排列且以“a”为间隔的第一行以及垂直于第一行且相互平行排列的间隔为“3×a”的第二行组成。每个显示单元的水平长度设置为“a”，且垂直长度设置为“3×a”，然后一个像素成为一个方形像素，长度为“3×a”。
图3简要表明，RGB条的方向与光导体32的入射面部分32a平行。图4简要表明RGB条方向垂直于光导体32的入射面部分。如图3或4所示，具有预定长度的发光部分的光源31的纵向与入射面部分32a平行。图3的排列或者图4中的排列都是根据照明装置的设置类型选择的。
莫尔条纹是根据图3和图4的RGB条考虑的。
如图3所示，当液晶元件中的RGB条方向平行于光导体32的入射面部分32a时，希望的是像素中线元(1)、(2)、(3)和(4)以及光导体32棱镜串能够产生莫尔条纹。可以假设，沿液晶元件和棱镜串中的RGB条方向线元(1)形成的莫尔条纹设置成莫尔条纹X1。假设垂直于液晶元件和棱镜串中RGB条方向的线元(2)形成的莫尔条纹设置成莫尔条纹X2。假设液晶元件和棱镜串中像素对角线的线元(3)形成的莫尔条纹组成莫尔条纹X1。假设液晶元件和棱镜串中1/3像素对角线方向上的线元(4)形成的莫尔条纹设置成莫尔条纹X4。
通过应用夹角α和莫尔条纹的间距，图5、6、7和8说明棱镜串的重复间距根据像素间距(＝3×a)变化时产生莫尔条纹的情况。实验中使用液晶板的像素间距(3×a)为0.2235mm。
如图5所示，当棱镜串的重复间距等于像素间距的时候，莫尔条纹X1包括两类莫尔条纹，即X1a和X1b。莫尔条纹X1a的间距为无限大，因为它的夹角α接近0°。在夹角α在0°到45°之间变化的时候，莫尔条纹X1b的间距缓慢地变化。在多个莫尔条纹间距趋向一致的条件下，即在曲线图中位于交叉点上，可以认为莫尔条纹不难辨认，可以通过目视实验证实。例如，在图5中，莫尔条纹X1b和莫尔条纹X3夹角为30°附近交叉，并且条纹间距为0.43mm。此外莫尔条纹X3和莫尔条纹X4则交叉在夹角为38°附近，它的条纹间距为0.44mm。在这些交叉点附近，很难辨认出这些莫尔条纹。此外在条纹间距很小的时候也很难辨认莫尔条纹。
如图6所示，当棱镜串的重复间距与像素间距的比例为1∶2的时候，在莫尔条纹X1和X3的交叉点上，即条纹间距超过夹角α为32°和条纹间距0.3mm附近值的区域，曲线图中的线条在线条进入条纹间距0.2mm或更小区域之前不会出现。因此，可以认为在夹角α设置成32°时，莫尔条纹很难辨认。这些交叉点被锁定在圆圈中。
图7和图8分别表明棱镜串的重复间距与像素间距之比为2∶3的情况和此比例为3∶5的情况。图9是一个示意图，表明图5到图8的交叉点，这时它的棱镜串的重复间距被设置在水平轴上且像素间距为1。
在图9中，将莫尔条纹很难识别并且被封闭在图5到8中的圆圈中的点连接起来。垂直轴表示了一个角度，在此角度莫尔条纹很难辨认并且对应于夹角α。在图9中，对于曲线已经考虑到，像素间距设置为1和重复间距为0.5。这种情况与图6相对应。具体地，图9中最顶端的曲线f对应于图6中的莫尔条纹X1a和莫尔条纹X3的交叉点，图9中中间的曲线g对应于图6中的莫尔条纹X3和莫尔条纹X4的交叉点，同时图9中最低的曲线h对应于图6中的莫尔条纹X1b和X3的交叉点。图6中的莫尔条纹X1a和条纹X3的交叉点的上方曲线不存在，在莫尔条纹X3和X4交叉点上存在一条曲线，在莫尔条纹X1b和X3的交叉点上存在两个曲线。
在图9中对于曲线已经考虑到，像素间距设置为1，重复间距为0.67。这种情况与图7相同。具体地，图9中最上面的曲线f对应于图7中的莫尔条纹X3和莫尔条纹X4的交叉点，图9中中间的曲线g对应于图7中的莫尔条纹X1b和莫尔条纹X3的交叉点。在图7中的莫尔条纹X3和X4交叉点上面没有曲线存在，在莫尔条纹X3和X4交叉点上面存在一条曲线。因此，在图9中，当夹角α变得很大的时候，莫尔条纹很难辨认。
只对有夹角α的情况才考虑上述因素，然而夹角β也可以得出相同结果。根据这些因素和目视实验，为了使图9中莫尔条纹难以辨认，夹角α和夹角β的范围应该是20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°优选情况下，小条纹间距的范围是25°≤α≤35°以及25°≤β≤35°如图4所示，当在液晶元件中RGB条的方向垂直于光导体32的入射面部分32a时，希望的情况是线元(1)、(2)、(3)和(4)和光导体32的棱镜串形成的莫尔条纹能够产生。垂直于液晶元件和棱镜串的RGB条的线元(1)形成的莫尔条纹称为莫尔条纹X1。在液晶元件和棱镜串的RGB条的相同方向由线元(2)形成的莫尔条纹称为莫尔条纹X2。液晶元件和棱镜串的像素对角线的线元(3)形成的莫尔条纹称为莫尔条纹X3。在1/3像素对角线和棱镜串方向上，由线元形成的莫尔条纹称为莫尔条纹X4。
通过使用夹角α和条纹间距，图10、11、12和13表明在棱镜串的重复间距变化形成像素间距(＝3×a)时莫尔条纹的产生情况。用于实验的液晶板像素间距(3×a)为0.2235mm。
如图10所示，当棱镜串的重复间距等于像素间距时，莫尔条纹X1的间距在夹角α接近0°的时候将变成无限大。关于莫尔条纹X2、X3和X4的情况，间距在夹角α变大时也将变大。在多个莫尔条纹的间距处于一致的条件下，莫尔条纹很难辨认。例如，在图10中，莫尔条纹X1和X3在夹角α为24°且条纹间距为0.35mm的附近处交叉。此外莫尔条纹X1和X4在夹角α为35°且条纹点为0.28mm的附近处交叉。在这些交叉点附近，很难辨认这些莫尔条纹。同时在莫尔条纹间距很小时也很难辨认莫尔条纹。
如图12所示，当棱镜串的重复间距与像素间距的比例为2∶3的时候，在莫尔条纹X1b和X3的交叉点中，即条纹间距大于附近夹角α为22°且条纹间距为0.38mm的区域中，线条不存在。在条纹间距比这个条件短时，直到线条进入条纹间距为0.25mm或更小的区域时，曲线中的线条才会出现。因此，可以理解为，莫尔条纹在夹角α设置为22°的时候，认为很难辨认。这些交叉点被锁定在圆圈之中。
图11和13分别表明在棱镜串的重复间距与像素间距的比例为1∶2的情况和比例为3∶5的情况。
图14是一个示意图，表明图10到13在棱镜串的重复间距在像素间距为1的情况下设置在水平轴线上时的交叉点。
在图14中，莫尔条纹难以辨认同时在图10到13中被圆圈封闭的点上，垂直轴表示莫尔条纹很难辨认并且与夹角α对应的一个角度。在图14中，对曲线已经考虑了，其中像素间距设置为1并且重复间距为0.5的情况。这种情况与图11对应。具体地，图14中的第二曲线m与图11中的莫尔条纹X1b和X4的交叉点对应，图14中的第一曲线k与图11中莫尔条纹X1a和的X3的交叉点对应。图11中的莫尔条纹X1b和X4的交叉点上面不存在曲线，但是在莫尔条纹X1b和X4的交叉点上面存在一条曲线。
在图14中，对曲线已经考虑了，像素间距被设置为1并且重复间距为0.67的情况。这种情况与图12对应。具体地图14中的第一曲线k与图1 2中的莫尔条纹X1b和X4的交叉点对应，图14中的第二曲线m与图12中莫尔条纹X1b和的X3的交叉点一致。图12中的莫尔条纹X1b和X4的交叉点上面不存在曲线，并且在莫尔条纹X1b和X4的交叉点上面不存在曲线。但是在条纹点为0.25mm附近的莫尔条纹X1b和X4的交叉点下面存在一条曲线，同时在条纹点为0.22mm附近的莫尔条纹X1b和X3的交叉点上存在一条曲线。因此在图14中，在夹角α变得较小时，莫尔条纹趋向于难以辨认。
上面的因素只限于夹角α的情况，其实，夹角β的情况也相同。根据这些因素和目视实验，为了使图14中莫尔条纹难以辨认，其夹角α和夹角β的范围如下20°≤α≤38°以及20°≤β≤38°优选情况下，小条纹点的范围为20°≤α≤30°以及20°≤β≤30°
基于现代制作技术，光导体32中棱镜串的重复间距局限于0.05mm或者更高，这就是说PDA或者其他采用第一实施方案的照明装置30的像素间距将0.20mm作为可以实际看到的范围。因此在像素间距设置到1的时候，需要设置成0.4或者更高，作为光导体32中棱镜串的重复间距。此外，在像素间距高于棱镜串的重复间距时，照明的均衡性是明显的。然而在像素间距设置为1时，需要把光导体32中棱镜串的重复间距设置为1或者更小。这时在夹角α较小时，光效率较高。
根据上面的因素，在像素间距设置为3×a时，为了使图9和图14中的莫尔条纹难以辨认，棱镜串重复间距P为0.4×3×a≤P≤1×3×a优选情况下，小条纹点的范围为0.5×3×a≤P≤0.8×3×a图15是一个示意图，表明在图2中的荧光灯31a正在发光时，箭头A指示的照明装置30。图16是一个详细的示意图，表明图15中的黑暗部分。
如图15所示，光P1从荧光灯31a处导入到入射面部分32a，并且在光导体32中传播。在这种情况下，因为荧光灯31a的发光部分长度Z比入射面部分32a的长度短，所以存在光P1在光导体32中传播、并且黑暗部分G和H在棱镜串的重复方向产生的一些区域。
换言之，如图15所示，因为荧光灯31a的光P1的大部分是在棱镜串的倾斜方向R和U中传播的，所以光P1的散射光P11是在重复方向R中传播，且散射光P12透过一个端面32d。结果黑暗部分G在与入射面部分32a和光导体32的一个端面32d接触的一个角处产生。类似地，黑暗部分H在与入射面部分32a和另一个端面32e接触的一个角处产生。因为这些黑暗部分G和H产生在液晶板40显示区以外，所以不会影响到显示质量，也不存在问题。
如上所述，根据第一实施方案，因为棱镜串的重复方向设置在倾斜方向R和U，所以可以避免发生莫尔条纹，并且黑暗部分G和H产生在显示区以外。因此在框架很小的液晶显示器中，显示质量得到改善。因此，作为防止莫尔条纹的措施，对于RGB单元器件，并且对于RGB莫尔条纹的方向和入射面部分32a为平行和垂直的两种情况，需要考虑棱镜串的重复方向，所以有可能防止莫尔条纹影响可靠性。第二实施方案图17是一个结构示意图，表明根据本发明的第二实施方案的液晶显示器，且与图1中第一实施方案相同的部件将采用相同的编号。
根据第二实施方案，在液晶显示器中，如图17所示，照明装置30A具有与图1的照明装置30不同的结构。照明装置30A装备了光导体32A，它具有与图1中光导体32不同的棱镜串重复方向。其他部件与图1相同。
图1 8是一个示意图，表明箭头A指示的照射装置30A，与图2显示的第一实施方案相同的部件其编号也相同。
在照明装置30A中，如图1 8所示，在与入射面部分32a和与入射面部分32a临近另一端面32e接触的预定区中(例如区域V)，棱镜的重复方向设置在从入射面部分32a向另一端面32e的方向倾斜的第一倾斜方向U，并且在除了区域V以外的区域，重复方向设置在自入射面部分32a向一个端面32d倾斜的第二倾斜方向R上，区域V是从入射面部分32a到距离y的位置的一个区域。这里y的设置如下Lh≥y≥Le/tanα
其中Lh为另一端面32e的长度，Le为荧光灯31a非发光部分距另一端面32e的距离，α是倾斜方向U的垂直方向和入射面部分32a之间的夹角。
在图18中，在区域U和V的边界线上，光的出射方向不同，因此有可能妨碍了棱镜串的传播部分和反射部分之间的高度差产生。结果在所述高度差处发生光的不连续性，可以辨认出亮线和暗线。因此，要对距离y进行设置，以便使区域V与液晶板40的显示屏以外的区域相对应。因此与第一方案相似，根据图9和14的特征视图，倾斜方向U的垂直方向和入射面32a之间的夹角α和倾斜方向R的垂直方向和入射面部分32a之间的夹角β分别设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°图19是一个示意图，表示在图18中的荧光灯31a发光时，箭头A指示的照明装置30A。图20是一个详细的示意图，表明在图19中的黑暗部分K和L。
如图19所示，光P1从荧光灯31a导入到入射面部分32a，并且在光导体32A中传播。在这种情况下，因为荧光灯31a的发光部分长度Z比入射面部分32a长度短，所以有些区域没有光传播，并且在棱镜串重复方向上出现黑暗部分K和L以及暗线M。
换言之，如图20所示，因为在与入射面部分32a和光导体32的一个端面32d接触的角上的区域U中将产生黑暗部分K，同时在区域V中方向产生变化时，在液晶板40显示区域以外的区域u中将产生黑暗部分。因此，如图21所示，黑暗部分L将在与入射面部分32a和端面32c接触的角上的区域u中产生，通过变换区域u中的光P1的路径，可以减少区域v中的暗线M。
这样不会影响到显示质量。
如上所述，根据第二实施方案，棱镜串的重复方向被设置在倾斜方向R和U上，与第一方案相似，可以避免产生莫尔条纹，黑暗部分G和H都在显示区域以外产生。因此在框架很小的液晶显示器中，显示质量得到改善。第三实施方案图22是个框图，表示按照本发明第三实施方案的电子仪器的电子结构。
如图22所示，第三方案的电子仪器是一个PDA，它设有通信部分41，输入部分42、控制部分43、存储部分44、电源部分45和显示部分50。通信部分41执行与无线基站(未示出)实现数据通信的功能。输入部分42是键盘或者类似设备，可以根据用户的操作接收操作所必要的信号。
控制部分43控制着整个PDA。存储部分44存储操作控制部分43的控制程序，同时，存储数据通信中使用的不同数据。电源部分45供应PDA所有部件的电力。显示部分50装备着图象信号处理部分51、液晶板52和照明装置53，其框架做得很小。图象信号处理部分51可以将自控制部分43发送的不同数据转换成为显示数据。液晶板52是反射类型设备，类似液晶板40，可以显示自图象信号处理部分51发送的显示数据。照明装置53类似于图1中的照明装置30，或者图7中的照明装置30A，可以向液晶板52提供光源。
在PDA中，液晶板52由照明装置53照明，显示数据便显示出来。这时，在显示板52的显示部分域中，不会产生莫尔条纹和黑暗部分。
如上所述，根据第三方案，照明装置53与照明装置30或者照明装置30A相似。因此，虽然显示部分50做得很小，且不会产生莫尔条纹和黑暗部分。结果显示质量得到改善。
十分明显，本发明不仅局限于上述方案，在不脱离本发明的保护范围和精神的条件下可以经过改进和修改。
例如在图2表示的第一方案中，距另一端面32e的距离x设置在另一端面32e一侧的显示区域以外，因此区域Q可以包括所有显示部分域Q。在图18表明的第二方案中也是如此，区域V和区域V以外区域中的棱镜串的每个重复方向都可以倒转。因此，区域V只是与入射面部分32a和另一端面32e接触，区域V不与端面32d接触。光源31可以是线光源，其中例如LED和EL等的点光源通过反射器进行排列。根据第三方案的电子仪器不局限于PDA，任何电子仪器都可以使用，只要使用很小的显示部分即可。
权利要求
1.一种光导体，包含入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，由此从外部通过该入射面部分导入光，在该棱镜面部分上反射导入的光，作为第一反射光，并且自该导出面部分导出该第一反射光到照射对象，并且通过该出射面部分导入离开该对象反射的第二反射光，并导出该第二反射光到观察者的视点，其特征在于该棱镜面部分包括棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分都是有规律地、重复地形成，该棱镜串的重复方向，在与该入射面部分接触的并与该入射面部分附近一个端面接触的预定区中，设定在自该入射面部分向该一个端面倾斜的第一倾斜方向上，并且在该预定区以外的区域中，所述重复方向设定在从该入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向上。
2.根据权利要求1的光导体，其特征在于第一倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α、和第二倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°
3.根据权利要求1的光导体，其特征在于在该预定区和该预定区以外区域之间的边界上，该预定区中的该棱镜面部分的高度等于该预定区以外的区域中的该棱镜面部分的高度。
4.一种照明装置，包含光源和光导体，该光导体包含入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，其中导入通过该入射面部分从光源上提供的光，该棱镜面部分上反射导入的光，作为第一反射光，并自该出射面部分导出该第一反射光到照明对象上，再通过该出射面部分导入离开该对象反射的第二反射光，并导出该第二反射光到观察者的视点上，其特征在于该棱镜面部分包括棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分都是有规律地、重复地形成，该棱镜串的重复方向，在与该入射面部分接触的并与该入射面部分附近一个端面接触的预定区中，设定在自该入射面部分向该一个端面倾斜的第一倾斜方向上，并且在该预定区以外的区域中，所述重复方向设定在从该入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向上。
5.根据权利要求4的照明装置，其特征在于第一倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α、和第二倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°。
6.一种照明装置，包含带有预定长度的发光部分的光源和光导体，该光导体包含长于该光源发光部分的入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，其中导入光是通过该入射面部分从光源上提供的，在该棱镜面部分上反射导入的光，作为第一反射光，并自该出射面部分导出该第一反射光到照明对象上，再通过该出射面部分导入离开该对象反射的第二反射光，并导出该第二反射光到观察者的视点上，其特征在于该棱镜面部分包括棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分都是有规律地、重复地形成，该棱镜串的重复方向，在与该入射面部分接触的并与该入射面部分附近一个端面接触的预定区中，设定在自该入射面部分向该一个端面倾斜的第一倾斜方向上，并且在该预定区以外的区域中，所述重复方向设定在从该入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向上。
7.根据权利要求6的照明装置，其特征在于第一倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α、和第二倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°
8.一种液晶显示器，包括光源；光导体，包含入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，在此导入光是通过该入射面部分自光源供应的，在该棱镜面部分上反射导入的光，作为第一反射光，并自该出射面部分导出该第一反射光，再经该出射面部分反射导入第二反射光，并导出该第二反射光到观察者的视点上；以及液晶板，用于导入该第一反射光和用于进行对应于显示屏的控制以反射光，并且用于导出该第二反射光到该光导体上，其特征在于该棱镜面部分包括棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分都是有规律地、重复地形成，该棱镜串的重复方向，在与该入射面部分接触的并与该入射面部分附近一个端面接触的预定区中，设定在自该入射面部分向该一个端面倾斜的第一倾斜方向上，并且在该预定区以外的区域中，所述重复方向设定在从该入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向上。
9.根据权利要求8的液晶显示器，其特征在于第一倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α、和第二倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°
10.根据权利要求8的液晶显示器，其特征在于该棱镜面部分中的该预定区域被安排在对应于该显示屏之外的区域上。
11.一种液晶显示器，包括光源，具有预定长度的发光部分；光导体，包含长于该光源的发光部分的入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，在此导入光是通过该入射面部分自光源供应的，在该棱镜面部分上反射导入的光，作为第一反射光，并自该出射面部分导出该第一反射光，并通过该出射面部分反射导入第二反射光，再导出该第二反射光到观察者的视点上；以及液晶板，用于导入该第一反射光和进行与显示屏对应的控制以反射光，并且用于导出该第二反射光到该光导体上，其特征在于该棱镜面部分包括棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分都是有规律地、重复地形成，该棱镜串的重复方向，在与该入射面部分接触的并与该入射面部分附近一个端面接触的预定区中，设定在自该入射面部分向该一个端面倾斜的第一倾斜方向上，并且在该预定区以外的区域中，所述重复方向设定在从该入射面部分向另一端面倾斜的第二倾斜方向上。
12.根据权利要求11的液晶显示器，其特征在于第一倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α、和第二倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角β的设置如下20°≤α≤35°以及20°≤β≤35°
13.根据权利要求11的液晶显示器，其特征在于该棱镜面部分中的该预定区域被安排在对应于该显示屏之外的区域上。
14.一种液晶显示器，包括液晶板，具有以间隔“a”相互平行排列的多个第一行和垂直于该第一行的以间隔“3×a”相互平行排列的多个第二行构成的点阵排列的显示单元，用于导入第一反射光和进行与显示屏对应的控制以反射光，以及用于导出第二反射光；光源；以及光导体，配备平行于该第一行的入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，导入的光是通过该入射面部分自光源供应的，由该棱镜面部分反射该光，并自该出射面部分导出该第一反射光到照射对象，再通过该出射面部分导入离开该对象反射的第二反射光，并导出该第二反射光到观察者的视点上；其特征在于该棱镜面部分包括棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分都是有规律地、重复地形成，该棱镜串的重复方向，在与该入射面部分接触的并与该入射面部分附近一个端面接触的预定区中，设定在自该入射面部分向该一个端面倾斜的倾斜方向上，并且该倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α设定为20°≤α≤35°
15.根据权利要求14的液晶显示器，其特征在于该倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α设定为20°≤α≤35°16.根据权利要求14的液晶显示器，其特征在于该棱镜串的重复循环P设定为0.4×3×a≤P≤1×3×a
17.根据权利要求14的液晶显示器，其特征在于该棱镜串的重复循环P设定为0.5×3×a≤P≤0.8×3×a
18.一种液晶显示器，包括液晶板，具有按点阵排列的显示单元，所述点阵由多个相互平行排列且以“a”为间隔的第一行，以及垂直于第一行且相互平行排列间隔为“3×a”的第二行构成，用于导入第一反射光和进行对应于显示屏的控制以反射光，并用于导出第二反射光；光源；以及光导体，配备平行于该第二行的入射面部分、棱镜面部分和出射面部分，导入的光是通过该入射面部分由光源提供的，由该棱镜面部分反射该光，并自出射面部分导出该第一反射光至该液晶板，并且通过该出射面部分导入离开该对象反射的第二反射光，并导出该第二反射光到观察者的视点上，其特征在于该棱镜面部分包括棱镜串，其中传播光的指定传播部分和反射传播光的反射部分都是有规律地、重复地形成，该棱镜串的重复方向，在与该入射面部分接触的并与该入射面部分附近一个端面接触的预定区中，设定在自该入射面部分向该一端面倾斜的倾斜方向上，并且该倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α设定为20°≤α≤38°
19.根据权利要求18的液晶显示器，其特征在于该倾斜方向的垂直方向和该入射面部分之间的夹角α设定为20°≤α≤30°
20.根据权利要求18的液晶显示器，其特征在于该棱镜串的重复循环P设定为0.4×3×a≤P≤1×3×a
21.根据权利要求18的液晶显示器，其中该棱镜串的重复循环P设定为0×3×a≤P≤0.8×3×a。
全文摘要
本发明涉及一种光导体、照明装置及相应的液晶显示器。光自荧光灯被导入入射面部分，多数光都在重复方向中传播。因为荧光灯发光部分的长度比入射面部分的长度短，所以有些区域上面没有光传播，在棱镜串的重复方向上产生黑暗部分。因为这些黑暗部分产生在显示区以外，所以改善了显示质量。
文档编号G02F1/13357GK1475815SQ0212984
公开日2004年2月18日 申请日期2002年8月15日 优先权日2002年8月15日
发明者藤城文彦 申请人:Nec液晶技术株式会社