JPH06265892A - 照明装置および液晶表示装置 - Google Patents
照明装置および液晶表示装置Info
- Publication number
- JPH06265892A JPH06265892A JP5076217A JP7621793A JPH06265892A JP H06265892 A JPH06265892 A JP H06265892A JP 5076217 A JP5076217 A JP 5076217A JP 7621793 A JP7621793 A JP 7621793A JP H06265892 A JPH06265892 A JP H06265892A
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- Japan
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- light
- liquid crystal
- crystal display
- light guide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光の利用効率の高い液晶表示装置と、それに適
した照明装置を得る。 【構成】エッジライト型照明装置において、面状導光体
３の光出射面側に、出射する光が面状導光体表面に対し
てほぼ直角になるような光偏向手段７を設け、さらにそ
の上に、断面が三角形状の柱状プリズムアレイのアレイ
状部分に偏光分離層を積層した偏光分離器６を配置し
た。
した照明装置を得る。 【構成】エッジライト型照明装置において、面状導光体
３の光出射面側に、出射する光が面状導光体表面に対し
てほぼ直角になるような光偏向手段７を設け、さらにそ
の上に、断面が三角形状の柱状プリズムアレイのアレイ
状部分に偏光分離層を積層した偏光分離器６を配置し
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶テレビ、コンピュ
ータ用液晶ディスプレイ等に用いられる、直線偏光入射
光の偏光状態を変調する液晶表示方式を用いた液晶表示
素子の背後に設ける平面状照明装置、およびそれを用い
た直視型液晶表示装置に関する。
ータ用液晶ディスプレイ等に用いられる、直線偏光入射
光の偏光状態を変調する液晶表示方式を用いた液晶表示
素子の背後に設ける平面状照明装置、およびそれを用い
た直視型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示素子、特にカラー表示素
子を用いた液晶表示装置の技術進歩は目ざましく、ＣＲ
Ｔに劣らぬ表示品位のディスプレイが数多く見られるよ
うになった。
子を用いた液晶表示装置の技術進歩は目ざましく、ＣＲ
Ｔに劣らぬ表示品位のディスプレイが数多く見られるよ
うになった。
【０００３】白黒表示においては、数年前まで平面照明
装置であるバックライトを用いない反射型液晶表示素子
が主流であったが、現在は白黒表示においてもほとんど
バックライトを用いる透過型液晶表示素子に置き換わっ
ている。また、ノートパソコンが普及段階に入り、バッ
クライト搭載型が市場を席巻するに至った。カラー表示
液晶ディスプレイでは、バックライトなしではディスプ
レイとしての態をなさず、バックライトは直視型液晶表
示装置における必須デバイスとなっている。
装置であるバックライトを用いない反射型液晶表示素子
が主流であったが、現在は白黒表示においてもほとんど
バックライトを用いる透過型液晶表示素子に置き換わっ
ている。また、ノートパソコンが普及段階に入り、バッ
クライト搭載型が市場を席巻するに至った。カラー表示
液晶ディスプレイでは、バックライトなしではディスプ
レイとしての態をなさず、バックライトは直視型液晶表
示装置における必須デバイスとなっている。
【０００４】カラー液晶表示装置は、大別してＴＦＴを
用いたアクティブマトリクス駆動によるＴＮ液晶表示装
置とマルチプレックス駆動のＳＴＮ液晶表示装置との２
方式があり、いずれも液晶層をガラス基板で保持した素
子の光入射側および光出射側に偏光板が装着された構成
となっていて、直線偏光入射光の偏光状態を変調して液
晶表示方式を行うものである。
用いたアクティブマトリクス駆動によるＴＮ液晶表示装
置とマルチプレックス駆動のＳＴＮ液晶表示装置との２
方式があり、いずれも液晶層をガラス基板で保持した素
子の光入射側および光出射側に偏光板が装着された構成
となっていて、直線偏光入射光の偏光状態を変調して液
晶表示方式を行うものである。
【０００５】バックライトに要求される輝度レベルはそ
の用途によって様々であるが、特にカラーノートパソコ
ンでは要求輝度だけでなく薄型化・軽量化・省電力化
（バッテリー駆動が前提）は至上命題である。
の用途によって様々であるが、特にカラーノートパソコ
ンでは要求輝度だけでなく薄型化・軽量化・省電力化
（バッテリー駆動が前提）は至上命題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶表示素子
入射光の偏光方向は不揃いでランダム偏光であるため、
ＴＮ型およびＳＴＮ型いずれの液晶素子の場合も表示素
子の入射側に装着された偏光板により入射光のうち半分
以上が吸収されてしまい光利用効率が低く、結果的に暗
い表示画面となってしまった。あるいは、明るくするた
めには電力消費量が増加してしまうといった問題があっ
た。
入射光の偏光方向は不揃いでランダム偏光であるため、
ＴＮ型およびＳＴＮ型いずれの液晶素子の場合も表示素
子の入射側に装着された偏光板により入射光のうち半分
以上が吸収されてしまい光利用効率が低く、結果的に暗
い表示画面となってしまった。あるいは、明るくするた
めには電力消費量が増加してしまうといった問題があっ
た。
【０００７】これら問題を解決するため、特に、透過型
プロジェクターに液晶表示装置をその光変調器として使
う場合のように、装置の奥行きに対して許容度が大きい
ときには、例えば特開平４−１８４４２９号のように、
光源ランプと液晶表示装置と間に無偏光光をお互いに直
交する偏光光に分離する偏光分離器を介在させ、一方の
光は偏光分離器を直接出射させ、他方の光は光源ランプ
に集束させて再び光源光として、使用することが、提案
されている。
プロジェクターに液晶表示装置をその光変調器として使
う場合のように、装置の奥行きに対して許容度が大きい
ときには、例えば特開平４−１８４４２９号のように、
光源ランプと液晶表示装置と間に無偏光光をお互いに直
交する偏光光に分離する偏光分離器を介在させ、一方の
光は偏光分離器を直接出射させ、他方の光は光源ランプ
に集束させて再び光源光として、使用することが、提案
されている。
【０００８】ところで、平面照明装置を作るには種々の
方式があるが、大別して２種に分類される。一般的に最
も多い方式は内部照光方式あるいは直下型といわれる方
式で、光源が照光面の内側にある方式である。一方、エ
ッジライト型は光源が照光面の外に配置され、照光面で
ある透明なアクリル樹脂板などからなる導光体の一辺も
しくは二辺に蛍光ランプ（多くは冷陰極放電管）等の例
えば略線状発光体を密着させ、反射体からなるランプカ
バーを設けて導光体内に光を導入する方式である。カラ
ーノートパソコンでは特に薄型化・軽量化をが要求され
るため、エッジライト型バックライトが有効である。
方式があるが、大別して２種に分類される。一般的に最
も多い方式は内部照光方式あるいは直下型といわれる方
式で、光源が照光面の内側にある方式である。一方、エ
ッジライト型は光源が照光面の外に配置され、照光面で
ある透明なアクリル樹脂板などからなる導光体の一辺も
しくは二辺に蛍光ランプ（多くは冷陰極放電管）等の例
えば略線状発光体を密着させ、反射体からなるランプカ
バーを設けて導光体内に光を導入する方式である。カラ
ーノートパソコンでは特に薄型化・軽量化をが要求され
るため、エッジライト型バックライトが有効である。
【０００９】内部照光方式の平面照明装置に対しては、
さきに述べた特開平４−１８４４２９号の技術を応用す
ることが原理的には可能と考えられるが、エッジライト
型バックライトに対しては、有効な方法は提案されてい
なかった。
さきに述べた特開平４−１８４４２９号の技術を応用す
ることが原理的には可能と考えられるが、エッジライト
型バックライトに対しては、有効な方法は提案されてい
なかった。
【００１０】本発明は、従来技術の前述の欠点の解決を
目的とする。
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、光源と光源に近接配置
された面状導光体とからなる照明装置において、光源は
面状導光体の側部から光が入射されるように配置されて
いるとともに、面状導光体の光出射面側に、出射する光
が面状導光体表面に対してほぼ直角になるような光偏向
手段を設け、さらにその上に、断面が三角形状の柱状プ
リズムアレイのアレイ状部分に偏光分離層を積層した偏
光分離器を配置したことを特徴とする照明装置、およ
び、これを用いた液晶表示装置を提供するものである。
解決すべくなされたものであり、光源と光源に近接配置
された面状導光体とからなる照明装置において、光源は
面状導光体の側部から光が入射されるように配置されて
いるとともに、面状導光体の光出射面側に、出射する光
が面状導光体表面に対してほぼ直角になるような光偏向
手段を設け、さらにその上に、断面が三角形状の柱状プ
リズムアレイのアレイ状部分に偏光分離層を積層した偏
光分離器を配置したことを特徴とする照明装置、およ
び、これを用いた液晶表示装置を提供するものである。
【００１２】本発明の照明装置に用いる偏光分離器は、
例えば、SID 92 Digest p.427 に示されているように、
偏光分離器が光の干渉効果を利用した相対的に屈折率の
大きな透光性媒質と相対的に屈折率の小さな透光性媒質
とを交互に積層してなる多層構造体からなる偏光分離層
を、出射する光線の平均的光軸を含む面での断面が三角
形状の柱状プリズムのをアレイ状構造物に積層した構造
を有する。
例えば、SID 92 Digest p.427 に示されているように、
偏光分離器が光の干渉効果を利用した相対的に屈折率の
大きな透光性媒質と相対的に屈折率の小さな透光性媒質
とを交互に積層してなる多層構造体からなる偏光分離層
を、出射する光線の平均的光軸を含む面での断面が三角
形状の柱状プリズムのをアレイ状構造物に積層した構造
を有する。
【００１３】また、偏光分離層として、少なくとも一層
以上の１０００ｎｍ以下の厚みを有する誘電体薄膜から
なるものを用いてもよい。以下は、偏光分離層として多
層構造体を用いたものを例にとり説明する。
以上の１０００ｎｍ以下の厚みを有する誘電体薄膜から
なるものを用いてもよい。以下は、偏光分離層として多
層構造体を用いたものを例にとり説明する。
【００１４】図２はこのような偏光分離器を示したもの
である。図２に示すように、１１、１３はポリカーボネ
ートのような透明材料からなる三角形状の柱状プリズム
のアレイ状構造物である。三角形状の柱状プリズムの面
状導光体に面する三角形の一角は８５°から９５°であ
り、さらに好ましくはほぼ９０°である。１２は、光の
干渉効果を利用した相対的に屈折率の大きな透光性媒質
と相対的に屈折率の小さな透光性媒質とを交互に積層し
てなる多層構造体である。多層構造体１２はその面に対
して、斜めから入射する光に対して偏光を分離機能を有
する。本発明においては、特に、４５°の方向から入射
する光に対して偏光分離機能を発現するように、多層構
造体は設計して使用される。
である。図２に示すように、１１、１３はポリカーボネ
ートのような透明材料からなる三角形状の柱状プリズム
のアレイ状構造物である。三角形状の柱状プリズムの面
状導光体に面する三角形の一角は８５°から９５°であ
り、さらに好ましくはほぼ９０°である。１２は、光の
干渉効果を利用した相対的に屈折率の大きな透光性媒質
と相対的に屈折率の小さな透光性媒質とを交互に積層し
てなる多層構造体である。多層構造体１２はその面に対
して、斜めから入射する光に対して偏光を分離機能を有
する。本発明においては、特に、４５°の方向から入射
する光に対して偏光分離機能を発現するように、多層構
造体は設計して使用される。
【００１５】１４の非偏光光は多層構造体によって、１
６のｐ偏光光と１５のｓ偏光光に分離され、ｐ偏光光１
６は多層構造体１２を透過し、ｓ偏光光１５は２度反射
して戻る。これにより、非光吸収型の偏光素子として用
いることができる。
６のｐ偏光光と１５のｓ偏光光に分離され、ｐ偏光光１
６は多層構造体１２を透過し、ｓ偏光光１５は２度反射
して戻る。これにより、非光吸収型の偏光素子として用
いることができる。
【００１６】エッジライト型バックライトの導光体から
は全反射条件を回避するように導光体表面の形状を選択
する。この全反射条件を回避する導光体表面の形状に関
して、導光体表面に白色の拡散材を形成する方法と導光
体表面にレンチキュラーあるいはプリズムのフレネル形
状を形成する方法が知られている。
は全反射条件を回避するように導光体表面の形状を選択
する。この全反射条件を回避する導光体表面の形状に関
して、導光体表面に白色の拡散材を形成する方法と導光
体表面にレンチキュラーあるいはプリズムのフレネル形
状を形成する方法が知られている。
【００１７】しかし、一般に、導光体からはその面に直
角に光を取り出すことは困難であり、上記のような工夫
をしても通常２０°から３５°にしかとりだせない。そ
こで、面状導光体の光出射面側に、出射する光が面状導
光体に対してほぼ直角になるような光偏向手段を設け
る。
角に光を取り出すことは困難であり、上記のような工夫
をしても通常２０°から３５°にしかとりだせない。そ
こで、面状導光体の光出射面側に、出射する光が面状導
光体に対してほぼ直角になるような光偏向手段を設け
る。
【００１８】光偏向手段は、面状導光体内を出射する光
線の平均的光軸を含む面での断面が三角形状の柱状プリ
ズムをアレイ状に配置した構造のものである。光偏向手
段の三角形状の柱状プリズムの面状導光体に面する三角
形の一角が５０°から７５°とされることが好ましい。
線の平均的光軸を含む面での断面が三角形状の柱状プリ
ズムをアレイ状に配置した構造のものである。光偏向手
段の三角形状の柱状プリズムの面状導光体に面する三角
形の一角が５０°から７５°とされることが好ましい。
【００１９】このような構成により、多層構造体を透過
したｐ偏光成分は偏光板を透過した後液晶表示素子へ入
射し、ｓ偏光成分は面状導光体内へと反射される。この
引き戻されたｓ偏光成分は面状導光体の表面で反射を繰
り返して導光される際、位相変化が生じ、ｐ偏光成分が
生成され、前記多層構造体を透過しうるようになる。し
たがって、多層構造体で反射されたｓ偏光成分も面状導
光体表面で反射を繰り返すにことによってｐ偏光成分に
変換される成分が生じ、液晶表示素子へと透過する成分
に寄与する。その結果、多層構造体を用い直線偏光光を
取り出すことによる光量ロスはわずかで、液晶表示素子
への光利用効率の高い直線偏光平面光源として機能する
平面状の照明装置が得られる。
したｐ偏光成分は偏光板を透過した後液晶表示素子へ入
射し、ｓ偏光成分は面状導光体内へと反射される。この
引き戻されたｓ偏光成分は面状導光体の表面で反射を繰
り返して導光される際、位相変化が生じ、ｐ偏光成分が
生成され、前記多層構造体を透過しうるようになる。し
たがって、多層構造体で反射されたｓ偏光成分も面状導
光体表面で反射を繰り返すにことによってｐ偏光成分に
変換される成分が生じ、液晶表示素子へと透過する成分
に寄与する。その結果、多層構造体を用い直線偏光光を
取り出すことによる光量ロスはわずかで、液晶表示素子
への光利用効率の高い直線偏光平面光源として機能する
平面状の照明装置が得られる。
【００２０】本発明の液晶表示装置において、エッジラ
イト型平面照明装置に適用した場合について、その構成
図である図１を用いて以下に詳述する。
イト型平面照明装置に適用した場合について、その構成
図である図１を用いて以下に詳述する。
【００２１】照光面である透明なアクリル樹脂板導光体
３の一辺に導光体側面の長さに対応した発光長を有する
蛍光ランプ１（冷陰極放電管）を密着させ、反射体から
なるランプカバー２を設けてランプ出射光を導光体内に
導入する。このとき、導光体中を伝搬する光の指向性
（角度分布）は、蛍光ランプの配光特性・反射体の集光
特性・導光板の伝搬特性等によって決まる。特に、導光
体の伝搬特性は、導光体端部より入射した光を前方に送
る機能と、送られた光を所定の方向に出射する機能を兼
ね備えたものでなければならない。
３の一辺に導光体側面の長さに対応した発光長を有する
蛍光ランプ１（冷陰極放電管）を密着させ、反射体から
なるランプカバー２を設けてランプ出射光を導光体内に
導入する。このとき、導光体中を伝搬する光の指向性
（角度分布）は、蛍光ランプの配光特性・反射体の集光
特性・導光板の伝搬特性等によって決まる。特に、導光
体の伝搬特性は、導光体端部より入射した光を前方に送
る機能と、送られた光を所定の方向に出射する機能を兼
ね備えたものでなければならない。
【００２２】前者の機能は使用する材料および界面反射
特性に応じて決まり、導光体３の液晶表示素子１０側に
おいては導光体３の屈折率によって定まる全反射角θc
以上の入射角の光が全反射されて導光体３内を伝搬し、
全反射角θc 以下の入射角の光が導光体３の表面で屈折
し液晶表示素子１０側に出射される。例えば、空気（ｎ
＝１. ０）と透明樹脂、例えばアクリル、ポリカーボネ
ート、ポリウレタン、ポリスチレン等のようなプラスチ
ック（ｎは１. ５程度）の界面における全反射角θc
は、以下の数１の程度になる。
特性に応じて決まり、導光体３の液晶表示素子１０側に
おいては導光体３の屈折率によって定まる全反射角θc
以上の入射角の光が全反射されて導光体３内を伝搬し、
全反射角θc 以下の入射角の光が導光体３の表面で屈折
し液晶表示素子１０側に出射される。例えば、空気（ｎ
＝１. ０）と透明樹脂、例えばアクリル、ポリカーボネ
ート、ポリウレタン、ポリスチレン等のようなプラスチ
ック（ｎは１. ５程度）の界面における全反射角θc
は、以下の数１の程度になる。
【００２３】
【数１】θc ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）＝４１. ８°
【００２４】つまり、入射角が４１. ８°以下の入射光
が導光体３の照光面より出射することができる。
が導光体３の照光面より出射することができる。
【００２５】一方、導光体の液晶表示素子と反対の面に
おいては、アルミニウム反射面等の反射面５を形成して
おけば反射光は正規反射光として導光体内を導光され
る。なお、反射面５は導光体３の液晶表示素子９側面で
の出射光を増大させるために拡散反射面としてもよい。
おいては、アルミニウム反射面等の反射面５を形成して
おけば反射光は正規反射光として導光体内を導光され
る。なお、反射面５は導光体３の液晶表示素子９側面で
の出射光を増大させるために拡散反射面としてもよい。
【００２６】一方、導光体３への光の入射角が全反射角
θc 以上の場合が大半であると導光体から出射される光
がわずかとなってしまうため、全反射条件を回避し導光
板３の液晶表示素子９側に出射させる機能が必要とな
る。その手段として、導光体３の表面に白色の光拡散材
を形成する方法と導光体表面にレンチキュラーあるいは
プリズムのフレネル形状（マイクロレンズアレイ、プリ
ズムアレイ等）１０を形成する方法が知られているが、
このような方法だけでは出射光として直線偏光光は得ら
ない。
θc 以上の場合が大半であると導光体から出射される光
がわずかとなってしまうため、全反射条件を回避し導光
板３の液晶表示素子９側に出射させる機能が必要とな
る。その手段として、導光体３の表面に白色の光拡散材
を形成する方法と導光体表面にレンチキュラーあるいは
プリズムのフレネル形状（マイクロレンズアレイ、プリ
ズムアレイ等）１０を形成する方法が知られているが、
このような方法だけでは出射光として直線偏光光は得ら
ない。
【００２７】エッジライト型バックライトにおいて、上
述のように導光体を伝搬し出射した光の指向性は、液晶
表示素子の観測者の視野角すなわち液晶表示素子面の垂
直方向にはない。偏光分離器の多層膜構造体に対して、
２０から４０°の角度で入射する。このように、片寄っ
た配光分布を有する平面照明装置の配光分布を照光面の
垂直方向に変換する場合、レンチキュラーあるいはプリ
ズムのフレネル形状（マイクロレンズアレイ、プリズム
アレイ等）を形成することが有効である。
述のように導光体を伝搬し出射した光の指向性は、液晶
表示素子の観測者の視野角すなわち液晶表示素子面の垂
直方向にはない。偏光分離器の多層膜構造体に対して、
２０から４０°の角度で入射する。このように、片寄っ
た配光分布を有する平面照明装置の配光分布を照光面の
垂直方向に変換する場合、レンチキュラーあるいはプリ
ズムのフレネル形状（マイクロレンズアレイ、プリズム
アレイ等）を形成することが有効である。
【００２８】図１には偏光分離器と導光体のの間にプリ
ズムアレイ７を導光体３中を伝搬する光の光軸方向に並
列に配置した場合が示されている。すなわち、この場
合、面状導光体内を出射する光線の平均的光軸を含む面
での断面が三角形状の柱状プリズムをアレイ状に配置し
ている。プリズムアレイの作用はその形状および配置
（プリズム頂角を光入射側にするか光出射側にするか）
に応じて、プリズムの入射面と出射面で屈折が生じるの
みの場合と他の面で全反射が起こる場合とがあり、最終
的に必要とする配光分布方位と多層構造体出射光の配光
分布方位とから最適な形状が決定される。
ズムアレイ７を導光体３中を伝搬する光の光軸方向に並
列に配置した場合が示されている。すなわち、この場
合、面状導光体内を出射する光線の平均的光軸を含む面
での断面が三角形状の柱状プリズムをアレイ状に配置し
ている。プリズムアレイの作用はその形状および配置
（プリズム頂角を光入射側にするか光出射側にするか）
に応じて、プリズムの入射面と出射面で屈折が生じるの
みの場合と他の面で全反射が起こる場合とがあり、最終
的に必要とする配光分布方位と多層構造体出射光の配光
分布方位とから最適な形状が決定される。
【００２９】図１では、断面形状が頂角５８°の２等辺
三角形のプリズムアレイを用い、頂角が多層構造体面に
面するように配置している。このようなプリズムアレイ
を用いることにより、面状導光体から５６°近傍の出射
角で透過してきた光はプリズム側面から入射し他の側面
で全反射した後プリズム底面から液晶表示素子側に垂直
入射方向に対応して出射される。したがって、このよう
なプリズムアレイを用いることにより、多層構造体から
５６°近傍の出射角で放出される光の配光方位を液晶表
示素子面に垂直方向のほぼ配光方位に変換することがで
きる。
三角形のプリズムアレイを用い、頂角が多層構造体面に
面するように配置している。このようなプリズムアレイ
を用いることにより、面状導光体から５６°近傍の出射
角で透過してきた光はプリズム側面から入射し他の側面
で全反射した後プリズム底面から液晶表示素子側に垂直
入射方向に対応して出射される。したがって、このよう
なプリズムアレイを用いることにより、多層構造体から
５６°近傍の出射角で放出される光の配光方位を液晶表
示素子面に垂直方向のほぼ配光方位に変換することがで
きる。
【００３０】このようにして、液晶表示素子を垂直配光
方位で照光する直線偏光平面照明装置が得られる。導光
体中を伝搬する光の指向性が高く、結果的に平面照明装
置から出射される光の配光方位分布が垂直方向に集中
し、明るい表示に対応した視野角の範囲が狭くなる場合
がある。このようなときには、液晶表示素子と上述のプ
リズムアレイ等の偏向手段との間に、指向性を劣化させ
る拡散板８等の光学素子を配置することができる。
方位で照光する直線偏光平面照明装置が得られる。導光
体中を伝搬する光の指向性が高く、結果的に平面照明装
置から出射される光の配光方位分布が垂直方向に集中
し、明るい表示に対応した視野角の範囲が狭くなる場合
がある。このようなときには、液晶表示素子と上述のプ
リズムアレイ等の偏向手段との間に、指向性を劣化させ
る拡散板８等の光学素子を配置することができる。
【００３１】また、導光体内を伝搬する光の指向性を劣
化させるために、導光体の液晶表示素子と反対側面に形
成された反射面５を拡散面としてもよい。また、多層構
造体自体をその構造体界面で光散乱も生じるように微細
な凹凸構造を有するものとしてもよい。
化させるために、導光体の液晶表示素子と反対側面に形
成された反射面５を拡散面としてもよい。また、多層構
造体自体をその構造体界面で光散乱も生じるように微細
な凹凸構造を有するものとしてもよい。
【００３２】本発明において直線偏光光を効率良く平面
平面照明装置から得るためには、多層構造体において反
射され導光体内に引き戻されたｓ偏光成分を、導光体内
を伝搬中に効率良くｐ偏光光に変換し再利用することが
重要である。このｓ偏光光をｐ偏光光に変換する方法は
種々存在するが、以下に代表例を記す。
平面照明装置から得るためには、多層構造体において反
射され導光体内に引き戻されたｓ偏光成分を、導光体内
を伝搬中に効率良くｐ偏光光に変換し再利用することが
重要である。このｓ偏光光をｐ偏光光に変換する方法は
種々存在するが、以下に代表例を記す。
【００３３】一般に、金属面に直線偏光光が斜入射し反
射された場合、直線偏光光は金属の光学物性定数（屈折
率ｎ、吸収係数ｋ）に応じて楕円偏光光となることが知
られている。すなわち、ｓ偏光光が入射しても反射光に
はｐ偏光成分が生成される。したがって、本発明におい
て導光体３の液晶表示素子９と反対側の面に形成された
反射面５がアルミニウム等の金属である場合、この反射
面で反射されるたびにｓ偏光光の一部がｐ偏光光に変換
される。
射された場合、直線偏光光は金属の光学物性定数（屈折
率ｎ、吸収係数ｋ）に応じて楕円偏光光となることが知
られている。すなわち、ｓ偏光光が入射しても反射光に
はｐ偏光成分が生成される。したがって、本発明におい
て導光体３の液晶表示素子９と反対側の面に形成された
反射面５がアルミニウム等の金属である場合、この反射
面で反射されるたびにｓ偏光光の一部がｐ偏光光に変換
される。
【００３４】別な方法として、偏光軸方向を回転させる
素子として透光性高分子材料からなる位相差板が知られ
ている。適当な膜厚を有するこの位相差板４を導光体３
の反射面５との間に配置することにより、偏光分離器に
より反射されたｓ偏光光は楕円偏光になりその一部をｐ
偏光光に変換することができる。図１は、この１／４位
相差板４を導光体３に設けた反射面５上に密着させて効
率よく偏光変換を行う構成例を示す。
素子として透光性高分子材料からなる位相差板が知られ
ている。適当な膜厚を有するこの位相差板４を導光体３
の反射面５との間に配置することにより、偏光分離器に
より反射されたｓ偏光光は楕円偏光になりその一部をｐ
偏光光に変換することができる。図１は、この１／４位
相差板４を導光体３に設けた反射面５上に密着させて効
率よく偏光変換を行う構成例を示す。
【００３５】また、以上の説明では導光体に使用する透
明樹脂としてアクリルを用いた場合を記したが、ポリカ
ーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、シリコーン
等でもよい。
明樹脂としてアクリルを用いた場合を記したが、ポリカ
ーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、シリコーン
等でもよい。
【００３６】
【実施例】図１を参照しながら、本発明の実施例につい
て説明する。照光面である透明なアクリル樹脂板導光体
３の一辺に蛍光ランプ１（冷陰極放電管）を密着させ、
反射体からなるランプカバー２を設けて導光体内に光を
導入しするエッジライト型バックライトにおいて多層構
造体である偏光分離器６を組み合わせた。
て説明する。照光面である透明なアクリル樹脂板導光体
３の一辺に蛍光ランプ１（冷陰極放電管）を密着させ、
反射体からなるランプカバー２を設けて導光体内に光を
導入しするエッジライト型バックライトにおいて多層構
造体である偏光分離器６を組み合わせた。
【００３７】蛍光ランプ１としては、１０インチ液晶表
示面の側面長（１５２ｍｍ）に対応した長さを有し管径
の細い１０Ｗとの冷陰極放電管を使用した。また、ラン
プカバー２としては、冷陰極放電管を包み込むような円
筒形あるいは楕円筒形の反射鏡を、導光体３としては、
アクリル樹脂製の透光性導光板（ｎはほぼ１. ５）で大
きさは１６０ｍｍ×２２０ｍｍ×５ｍｍのものを用い
た。
示面の側面長（１５２ｍｍ）に対応した長さを有し管径
の細い１０Ｗとの冷陰極放電管を使用した。また、ラン
プカバー２としては、冷陰極放電管を包み込むような円
筒形あるいは楕円筒形の反射鏡を、導光体３としては、
アクリル樹脂製の透光性導光板（ｎはほぼ１. ５）で大
きさは１６０ｍｍ×２２０ｍｍ×５ｍｍのものを用い
た。
【００３８】さらに、導光体３の裏面および蛍光ランプ
設置面に対向する導光体側面に位相差板４を設け、その
上にＡｌ金属反射膜からなる反射面を形成した。また、
プリズムアレイ８として、断面形状が頂角５８°の２等
辺三角形のプリズムアレイを用い、頂角が導光板３に面
するように配置した。プリズムアレイ板の厚さは２ｍｍ
でプリズムアレイのピッチは約１ｍｍとした。その上に
偏光分離器６を装着した。さらに、偏光分離器６の光出
射面側には、拡散板８を、視野角を広げるために用い
た。
設置面に対向する導光体側面に位相差板４を設け、その
上にＡｌ金属反射膜からなる反射面を形成した。また、
プリズムアレイ８として、断面形状が頂角５８°の２等
辺三角形のプリズムアレイを用い、頂角が導光板３に面
するように配置した。プリズムアレイ板の厚さは２ｍｍ
でプリズムアレイのピッチは約１ｍｍとした。その上に
偏光分離器６を装着した。さらに、偏光分離器６の光出
射面側には、拡散板８を、視野角を広げるために用い
た。
【００３９】液晶表示素子９としては、ＴＦＴ駆動のＴ
Ｎ液晶であって、ＶＧＡ対応画素数を有するＲＧＢカラ
ーＴＦＴ駆動ＴＮ液晶表示セルを用いた。
Ｎ液晶であって、ＶＧＡ対応画素数を有するＲＧＢカラ
ーＴＦＴ駆動ＴＮ液晶表示セルを用いた。
【００４０】偏光分離器６の出射光の偏光軸と液晶表示
素子９の入射側偏光板の偏光軸とを略一致させた。
素子９の入射側偏光板の偏光軸とを略一致させた。
【００４１】液晶表示素子９の出射側偏光板も同様に光
吸収型有機偏光板を用いた。偏光軸の向きは表示モード
（ノーマリホワイト、ノーマリブラック）によって適宜
選ばれるが、本実施例では、ノーマリホワイト表示と
し、入射側面の偏光板の偏光軸に対して９０°偏光軸が
回転した方向に出射側面の偏光板の偏光軸をとった。光
源には１０Ｗの蛍光ランプを使用した。
吸収型有機偏光板を用いた。偏光軸の向きは表示モード
（ノーマリホワイト、ノーマリブラック）によって適宜
選ばれるが、本実施例では、ノーマリホワイト表示と
し、入射側面の偏光板の偏光軸に対して９０°偏光軸が
回転した方向に出射側面の偏光板の偏光軸をとった。光
源には１０Ｗの蛍光ランプを使用した。
【００４２】比較例として、位相差板４と偏光分離器６
を使用しない場合を行った結果、実施例の方が比較例よ
りも１．５倍大きかった。
を使用しない場合を行った結果、実施例の方が比較例よ
りも１．５倍大きかった。
【００４３】
【発明の効果】本発明により、光の利用効率の高い液晶
表示装置と、それに適した照明装置が得られる。
表示装置と、それに適した照明装置が得られる。
【図１】本発明の実施例を示した断面図
【図２】本発明の偏光分離器を示した断面図
１：蛍光ランプ ２：ランプカバー ３：導光体 ４：位相差板 ５：反射面 ６：偏光分離器 ７：プリズムアレイ ８：拡散板 ９：液晶表示素子
Claims (5)
- 【請求項１】光源と光源に近接配置された面状導光体と
からなる照明装置において、光源は面状導光体の側部か
ら光が入射されるように配置されているとともに、面状
導光体の光出射面側に、出射する光が面状導光体表面に
対してほぼ直角になるような光偏向手段を設け、さらに
その上に、断面が三角形状の柱状プリズムアレイのアレ
イ状部分に偏光分離層を積層した偏光分離器を配置した
ことを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】請求項１記載の照明装置において、光偏向
手段は、断面が三角形状の柱状プリズムアレイであるこ
とを特徴とする照明装置。 - 【請求項３】請求項１または請求項２記載の照明装置に
おいて、偏光分離層が相対的に屈折率の大きな透光性媒
質と相対的に屈折率の小さな透光性媒質とを交互に積層
してなる多層構造体からなることを特徴とする照明装
置。 - 【請求項４】請求項１または請求項２記載の照明装置に
おいて、偏光分離層が少なくとも一層以上の１０００ｎ
ｍ以下の厚みを有する誘電体薄膜からなることを特徴と
する照明装置。 - 【請求項５】照明装置を出射した光線の平均的な偏光軸
方向と液晶表示素子における光入射側の偏光板の偏光軸
方向とが略一致するようにして、請求項１〜４いずれか
一項記載の照明装置を液晶表示素子の背面に配置したこ
とを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076217A JPH06265892A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 照明装置および液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076217A JPH06265892A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 照明装置および液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265892A true JPH06265892A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=13599016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5076217A Pending JPH06265892A (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 照明装置および液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265892A (ja) |
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-
1993
- 1993-03-10 JP JP5076217A patent/JPH06265892A/ja active Pending
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