JPH1020125A - Surface light source device and liquid crystal display device - Google Patents
Surface light source device and liquid crystal display deviceInfo
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- JPH1020125A JPH1020125A JP8169508A JP16950896A JPH1020125A JP H1020125 A JPH1020125 A JP H1020125A JP 8169508 A JP8169508 A JP 8169508A JP 16950896 A JP16950896 A JP 16950896A JP H1020125 A JPH1020125 A JP H1020125A
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- light guide
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- Planar Illumination Modules (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光を発生させる
面光源装置、特に液晶表示素子のバックライトに用いら
れる面光源装置およびこれを用いた液晶表示装置に関す
る。The present invention relates to a surface light source device for generating polarized light, and more particularly to a surface light source device used for a backlight of a liquid crystal display element and a liquid crystal display device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えばワードプロセッサや液晶テレビ、
パーソナルコンピュータ等に用いられる液晶表示装置に
おいては、文字や画像を見やすくするために液晶表示素
子の背面(裏面)側に面光源装置が備えられるのが通例
であるが、その際、装置全体の薄型化を図る等の観点か
ら、いわゆるエッジライト型の面光源装置が用いられる
場合が多い。これは、液晶表示素子の背面側に面状導光
体(導光板)を設け、その導光体の側端面に近接させて
例えば冷陰極管からなる光源を配置し、この光源の光を
導光体の側端面から導光体内に導入した上で、その液晶
表示素子側に位置する面から出射するようにしたもので
ある。2. Description of the Related Art For example, word processors, liquid crystal televisions,
In a liquid crystal display device used for a personal computer or the like, a surface light source device is usually provided on the back (back surface) side of the liquid crystal display element in order to make characters and images easy to see. From the viewpoint of, for example, realization of a so-called edge light type surface light source device, it is often used. In this method, a planar light guide (light guide plate) is provided on the back side of a liquid crystal display element, and a light source made of, for example, a cold-cathode tube is arranged close to a side end face of the light guide, and light from the light source is guided. After being introduced into the light guide from the side end face of the light body, the light is emitted from the surface located on the liquid crystal display element side.
【0003】ところで、液晶表示装置においては、一般
に、液晶層を2枚のガラス基板で保持してなる液晶表示
素子の光入射側に第1の偏光板が、また光出射側に第2
の偏光板が、それぞれの偏光軸が所定の角度で交差する
ように配置される。そして、第1の偏光板を透過した光
が、さらに液晶層を通って第2の偏光板を透過したのち
に映像として表示されるようになっているが、その場
合、液晶表示素子に入射する光はランダム偏光であり、
第1の偏光板を透過する際にその入射光のうち半分以上
が当該偏光板により吸収されてしまうため、その分だけ
光利用効率が低下するという問題が生じていた。In general, in a liquid crystal display device, a first polarizing plate is provided on a light incident side of a liquid crystal display element having a liquid crystal layer held by two glass substrates, and a second polarizing plate is provided on a light emitting side.
Are arranged such that the respective polarization axes intersect at a predetermined angle. Then, the light transmitted through the first polarizer is further displayed as an image after passing through the second polarizer through the liquid crystal layer. In this case, the light is incident on the liquid crystal display element. The light is randomly polarized,
When transmitting the light through the first polarizing plate, more than half of the incident light is absorbed by the polarizing plate, which causes a problem that the light use efficiency is reduced by that much.
【0004】そこで、このような問題に対処するため、
従来においては、面光源装置から液晶表示素子に入射さ
せるべき光を予め偏光させておくことにより、第1の偏
光板の光透過率を高めて光利用効率を向上させることが
提案されている。その一例として、特開平6−2658
92号公報には、面状導光体の光出射面側に、その出射
光を導光体表面の法線方向に集光するプリズムシートを
設け、このプリズムシートの上に、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
てなる偏光分離器を配置した面光源装置およびこれを備
えた液晶表示装置が記載されている。これによれば、導
光板から出て偏光分離器を透過したP偏光成分はプリズ
ムシートを透過したのち液晶表示素子へ入るが、S偏光
成分は偏光分離器で反射されて導光体へ戻され、さらに
その導光体の表面で反射を繰り返しているうちに各光の
位相が変化してP偏光成分に変換される場合が生じるか
ら、導光体の出射光におけるP偏光成分の比率を高める
ことができる。Therefore, in order to deal with such a problem,
Conventionally, it has been proposed that the light to be incident on the liquid crystal display element from the surface light source device is preliminarily polarized, thereby increasing the light transmittance of the first polarizing plate and improving the light use efficiency. One example is disclosed in JP-A-6-2658.
No. 92, a prism sheet is provided on the light exit surface side of a planar light guide to condense the emitted light in the normal direction of the light guide surface, and a triangular cross section is provided on the prism sheet. A surface light source device in which a polarization separator formed by laminating a polarization separation layer on an array-like portion of a columnar prism array and a liquid crystal display device including the same are described. According to this, the P-polarized light component that has exited the light guide plate and passed through the polarization splitter enters the liquid crystal display element after passing through the prism sheet, but the S-polarized light component is reflected by the polarization splitter and returned to the light guide. Further, since the phase of each light changes while being repeatedly reflected on the surface of the light guide and is converted into the P-polarized component, the ratio of the P-polarized component in the light emitted from the light guide is increased. be able to.
【0005】また、他の例として特開平7−26112
2号公報には、一様な散乱性が付与された楔形の光散乱
導光体からなる平行光束化素子の光取出面側に、空気層
を挟んで偏光分離板が配置され、その外側に空気層を挟
んで光出射方向修正素子が配置され、また、その平行光
束化素子の背面側に反射部材が配置された構成の面光源
装置が記載されている。これによれば、光散乱導光体の
平行光束化機能と、ブリュースター角条件に関連した偏
光成分の反射/透過特性とを組み合わせて利用すること
により、相対的に高いエネルギ利用効率で所定の方向の
偏光成分を多く含んだ光束を生成することができるよう
になっている。Another example is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-26112.
In Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2, a polarizing beam splitter is disposed on the light extraction surface side of a parallel light beam forming element comprising a wedge-shaped light scattering light guide having uniform scattering properties, with an air layer interposed therebetween. A surface light source device having a configuration in which a light emitting direction correcting element is disposed with an air layer interposed therebetween, and a reflecting member is disposed on the back side of the parallel light beam forming element is described. According to this, by using the function of forming the parallel light flux of the light scattering light guide and the reflection / transmission characteristic of the polarization component related to the Brewster angle condition in combination, a predetermined energy use efficiency can be obtained with a relatively high energy use efficiency. It is possible to generate a light beam containing a large amount of polarization components in the directions.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
6−265892号公報に記載された面光源装置等にお
いては、構造の複雑な偏光分離器、具体的には、高屈折
率の物質と低屈折率の物質とを交互に積層して多層構造
の偏光分離層を形成し、これを上述の柱状プリズムアレ
イのアレイ状部分に積層することにより得られる偏光分
離器を用いる必要があるため、コストが高く付くという
問題がある。また、このような複雑な積層構造の偏光分
離器を導光体と液晶表示素子との間に配置すると、その
偏光分離器において光が反射、散乱さらには吸収されて
比較的多くの光学ロスを生じることから、液晶表示素子
に入射される第1の偏光板と同じ偏光方向の光成分の比
率は増加するものの、全光線に関しては偏光分離器によ
る光学ロス分だけ光利用効率が低下する問題もある。However, in the surface light source device and the like described in JP-A-6-265892, a polarization separator having a complicated structure, specifically, a material having a high refractive index and a material having a low refractive index are used. It is necessary to use a polarization separator obtained by alternately laminating substances with different ratios to form a polarization separation layer of a multilayer structure and laminating this on the array-like portion of the above-described columnar prism array. There is a problem that it is expensive. In addition, when a polarization separator having such a complicated laminated structure is disposed between the light guide and the liquid crystal display element, light is reflected, scattered, and absorbed by the polarization separator, and a relatively large amount of optical loss is generated. Therefore, although the ratio of the light component incident on the liquid crystal display device and having the same polarization direction as that of the first polarizing plate increases, there is also a problem that the light use efficiency of all light rays is reduced by the optical loss due to the polarization separator. is there.
【0007】さらに、特開平7−261122号公報に
記載された面光源装置においては、1mmの光学ガラス
板等の比較的安価な偏光分離板を用いたものが提案され
ているものの、こうした偏光分離器を用いた場合も、光
学ロスを生じる点で依然として問題をかかえており、さ
らにその取り扱いも難しく、薄型化の要求にも逆行する
ものとなっている。またこういった偏光分離器はフィル
ムタイプのものと板状タイプのものに分けられるが、特
にフィルムタイプのものは導光体との間に接触面と非接
触面ができ、画像に悪影響を及ぼしやすい問題をかかえ
ており、板状タイプのものは厚みが増す上に柔軟性に欠
け、衝撃に弱く、応力がかかると、位相差が発生し偏光
分離特性が下がりやすい問題がある。Further, in the surface light source device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-261122, a device using a relatively inexpensive polarization separation plate such as a 1 mm optical glass plate has been proposed. In the case of using a device, there is still a problem in that optical loss occurs, and furthermore, the handling thereof is difficult, and it goes against the demand for thinning. In addition, such polarization separators are classified into film type and plate type. Especially, the film type has a contact surface and a non-contact surface between the light guide, and adversely affects the image. The plate-type type has a problem that the thickness is increased and the flexibility is poor, and the plate-type type is weak against impact. When a stress is applied, a phase difference is generated, and the polarization separation characteristics are apt to deteriorate.
【0008】本発明は、このような問題に対処するもの
で、簡単な構成とし、製造コストを低く抑えることがで
きるとともに、出射光の偏光度を上げ、全光線に対する
光利用効率の高い面光源装置およびこれを備えた液晶表
示装置を提供することを目的とする。The present invention addresses such a problem, and has a simple structure, can reduce the manufacturing cost, increases the degree of polarization of the emitted light, and has a high light use efficiency for all light rays. It is an object to provide a device and a liquid crystal display device provided with the device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
願の各発明は、それぞれ次のように構成したことを特徴
とする。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, each invention of the present application is characterized in that it is constituted as follows.
【0010】まず、請求項1に記載の発明では、図1に
例示するように、表面側が光出射面2a側とされた面状
導光体2と、この導光体2の側端面2bから光が入射さ
れるように配置された光源3と、導光体2の光出射面2
aとは反対の面(背面)側に設けられた反射板4とを有
する面光源装置1において、導光体2の出射側表面2a
に屈折率1.7以上の高屈折率層7を設けた構成とす
る。この高屈折率層7の屈折率はより高い方が好まし
く、透明性が高い方が好ましい。さらに、この高屈折率
層7の光学厚みは中心波長の1/4程度に制御すること
が好ましい。この高屈折率層7としては、上記したよう
に屈折率およびその扱いやすさやコスト面を考慮する
と、例えば、酸化チタンを用いることが好ましい。First, according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, a planar light guide 2 having a light exit surface 2a on the front side and a side end surface 2b of the light guide 2 are provided. A light source 3 arranged to receive light, and a light exit surface 2 of the light guide 2
In the surface light source device 1 having the reflection plate 4 provided on the surface (rear surface) opposite to the surface a, the emission surface 2a of the light guide 2 is provided.
Is provided with a high refractive index layer 7 having a refractive index of 1.7 or more. The refractive index of the high refractive index layer 7 is preferably higher, and the transparency is preferably higher. Further, it is preferable that the optical thickness of the high refractive index layer 7 is controlled to about 1 / of the center wavelength. As described above, for example, titanium oxide is preferably used for the high refractive index layer 7 in consideration of the refractive index, ease of handling and cost.
【0011】また、高屈折率層があれば、例えば、低屈
折率層/高屈折率層の2層構造や低屈折率層/高屈折率
層/低屈折率層等の多層構造とすることもできる。ま
た、請求項2に記載の発明では、上記導光体の光出射面
側、光反射面側および上記導光体内部のうち少なくとも
いずれかに、入射した光の偏光状態を変える偏光変換手
段が設けられているとともに、上記導光体の光出射側表
面には屈折率1.7以上の高屈折率層を設けた構成とす
る。例えば、図2に示すように、導光体2の出射面2a
側(同図(a)の場合)、あるいは導光体2と反射板4
との間(同図(b)の場合)、もしくはその両方(同図
(c)の場合)に、入射した光の偏光状態を変える偏光
変換手段5を配置し、また、導光体2の出射側表面2a
には屈折率1.7以上の高屈折率層7を設けた構成があ
る。If there is a high-refractive-index layer, for example, a two-layer structure of a low-refractive-index layer / high-refractive-index layer or a multilayer structure of a low-refractive-index layer / high-refractive-index layer / low-refractive-index layer is used. Can also. In the invention according to claim 2, the polarization conversion means for changing the polarization state of the incident light is provided on at least one of the light exit surface side, the light reflection surface side, and the inside of the light guide of the light guide. The light guide is provided with a high refractive index layer having a refractive index of 1.7 or more on the light emission side surface of the light guide. For example, as shown in FIG.
Side (in the case of FIG. 3A), or the light guide 2 and the reflector 4
(In the case of FIG. 2B) or both (in the case of FIG. 2C), the polarization conversion means 5 for changing the polarization state of the incident light is disposed. Outgoing side surface 2a
Has a configuration in which a high refractive index layer 7 having a refractive index of 1.7 or more is provided.
【0012】また、請求項3に記載の発明では、請求項
2の構成に加えて、上記導光体の出射光の出射角が光出
射面の法線に対し主に60°〜90°の範囲に存在する
ように構成されている。この構成は、図3に示すよう
に、面状導光体2として、その出射光の出射角φが光出
射面2aの法線mに対し主に60°〜90°の範囲に存
在する導光体が使用され、導光体2の出射面2a側(同
図(a)の場合)、あるいは導光体2と反射板4との間
(同図(b)の場合)、もしくはその両方(同図(c)
の場合)に、入射した光の偏光状態を変える偏光変換手
段5が配置され、また、導光体2の出射側表面2aには
屈折率1.7以上の高屈折率層7を設けたものとなって
いる。According to the third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the emission angle of the light emitted from the light guide is mainly 60 ° to 90 ° with respect to the normal to the light emission surface. It is configured to be in range. In this configuration, as shown in FIG. 3, as the planar light guide 2, the emission angle φ of the emitted light is mainly in the range of 60 ° to 90 ° with respect to the normal m of the light emission surface 2 a. A light body is used, and the light guide 2 has an emission surface 2a side (in the case of FIG. 3A), or between the light guide 2 and the reflection plate 4 (in the case of FIG. 3B), or both. (Fig. (C)
), A polarization conversion means 5 for changing the polarization state of the incident light is provided, and a high refractive index layer 7 having a refractive index of 1.7 or more is provided on the emission side surface 2a of the light guide 2. It has become.
【0013】また、請求項4に記載の発明では、上記偏
光変換手段が偏光軸方向を回転させる位相差板であり、
この位相差板は上記導光体の光出射面側、またはその導
光体と上記反射板との間、もしくはその両方に、当該導
光体に密着した状態で配置されたものとなっている。In the invention described in claim 4, the polarization conversion means is a retardation plate for rotating a polarization axis direction,
The retardation plate is disposed on the light exit surface side of the light guide, or between the light guide and the reflection plate, or both, in a state of being in close contact with the light guide. .
【0014】さらに、請求項5に記載の発明では、上記
偏光変換手段は、上記導光体内部の光反射面側、または
上記高屈折率層の下側に位置する当該導光体内部、もし
くは上記反射板に散乱性が付与されたものとなってい
る。Further, in the invention according to the fifth aspect, the polarization conversion means includes a light-reflecting surface side inside the light guide, the light guide located below the high refractive index layer, or The reflecting plate has a scattering property.
【0015】また、請求項6に記載の発明では、図4に
例示するように、面状導光体21がその光出射方向にお
ける断面形状が楔形であり、その背面側を傾斜面21c
とするとともに、上記偏光変換手段に代えて、この傾斜
面21cでの光を反射させることにより、その光の偏光
を他の偏光に変換するよう構成されている。In the invention according to claim 6, as shown in FIG. 4, the planar light guide 21 has a wedge-shaped cross section in the light emitting direction, and the rear surface thereof has an inclined surface 21c.
In addition, instead of the above-mentioned polarization conversion means, by reflecting the light on the inclined surface 21c, the polarization of the light is converted into another polarization.
【0016】さらに、請求項7に記載の発明では、高屈
折率層7として金属酸化物が使用されている。また、請
求項8に記載の面光源装置14は、図5に例示するよう
に、上記各発明に係る面光源装置1または11〜13の
いずれかにおいて、面状導光体の光出射面側には面状導
光体の出射光をその光出射面の法線方向に向ける光方向
制御手段8を最も表側に位置するように配置したことを
特徴とする。Furthermore, in the invention according to claim 7, a metal oxide is used for the high refractive index layer 7. The surface light source device 14 according to claim 8 is, as exemplified in FIG. 5, the light emitting surface side of the planar light guide in any of the surface light source devices 1 or 11 to 13 according to each of the above inventions. Is characterized in that the light direction control means 8 for directing the light emitted from the planar light guide in the normal direction of the light emission surface is arranged so as to be located closest to the front side.
【0017】さらに、図6に例示するように、請求項9
に記載の発明に係る液晶表示装置30は、請求項8に記
載の面光源装置14と、光入射側と光出射側とにそれぞ
れ偏光板31、32が配置された液晶表示素子33とを
備え、かつ、このうちの面光源装置14を、その出射光
の平均的な偏光軸方向と液晶表示素子33における光入
射側の偏光板31の偏光軸方向とが略一致するようにし
た状態で、液晶表示素子33の背面に配置したことを特
徴とする。Further, as exemplified in FIG.
The liquid crystal display device 30 according to the invention described in (1) includes the surface light source device (14) according to claim 8, and a liquid crystal display element 33 in which polarizing plates 31 and 32 are disposed on the light incident side and the light emitting side, respectively. The surface light source device 14 is set such that the average polarization axis direction of the emitted light and the polarization axis direction of the polarizing plate 31 on the light incident side of the liquid crystal display element 33 substantially match. It is characterized in that it is arranged on the back of the liquid crystal display element 33.
【0018】次に、以上の各発明の構成要素等について
さらに詳しく説明する。 (1)面状導光体について 本発明で用いられる面状導光体の出射側表面には屈折率
1.7以上の高屈折率層が設けられている。例えば、屈
折率1.7以上のプラスチックやガラスで面状導光体全
体を作製しても良いし、蒸着やゾルゲル法等の公知の方
法で面状導光体出射面側に高屈折率層を形成しても良い
し、無機あるいは有機の高屈折率層を形成したフィルム
を粘着剤や接着剤で面状導光体の出射面側に密着固定さ
せてもよい。このような高屈折率を有する物質には、例
えば、有機化合物としてはポリメチルメタクリレート、
ポリベンジルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレ
ート、ポリジアリルフタレート、ポリスチレン、ポリP
−ブロモフェニルメタクリレート、ポリペンタクロロフ
ェニルメタクリレート、ポリクロロスチレン、ポリαナ
フチルメタクリレートポリビニルナフタレン、ポリビニ
ルカルバゾール、ポリペンタブロモフェニルメタクリレ
ート等の誘電体で、屈折率が1.7以上のもの(注:こ
れらのポリマの多くは屈折率が1.6〜1.7である
が、置換基を適宜工夫することによって、屈折率を1.
7以上とすることができる)を、単独あるいは併用して
好適に用いることができ、無機化合物としては酸化チタ
ン、五酸化タンタル、酸化スズ、ITO 、ZrO2、Zns 、ゲ
ルマニウム、硅素、LiNbO3、LiTaO3、BaTiO3、GaAs、Zn
O 等を、単独あるいは併用して好適に用いることができ
る。なお、これらの無機化合物の中で、酸化チタンは屈
折率が2以上であり、しかもゾルゲル法の実績があるこ
とから、高屈折率層を形成する最も好適な物質と考えら
れる。Next, the components of each of the above-described inventions will be described in more detail. (1) Planar light guide A high refractive index layer having a refractive index of 1.7 or more is provided on the emission side surface of the planar light guide used in the present invention. For example, the entire planar light guide may be made of plastic or glass having a refractive index of 1.7 or more, or a high refractive index layer may be formed on the exit surface side of the planar light guide by a known method such as evaporation or a sol-gel method. May be formed, or a film having an inorganic or organic high refractive index layer formed thereon may be adhered and fixed to the emission surface side of the planar light guide with an adhesive or an adhesive. Such a substance having a high refractive index includes, for example, polymethyl methacrylate as an organic compound,
Polybenzyl methacrylate, polyphenyl methacrylate, polydiallyl phthalate, polystyrene, poly P
-Dielectric materials such as bromophenyl methacrylate, polypentachlorophenyl methacrylate, polychlorostyrene, poly-α-naphthyl methacrylate polyvinyl naphthalene, polyvinyl carbazole, and polypentabromophenyl methacrylate having a refractive index of 1.7 or more (Note: These polymers Most have a refractive index of 1.6 to 1.7, but by appropriately devising a substituent, the refractive index can be increased to 1.0.
7 or more) can be suitably used alone or in combination. As the inorganic compound, titanium oxide, tantalum pentoxide, tin oxide, ITO, ZrO 2 , Zns, germanium, silicon, LiNbO 3 , LiTaO 3 , BaTiO 3 , GaAs, Zn
O 2 and the like can be suitably used alone or in combination. In addition, among these inorganic compounds, titanium oxide has a refractive index of 2 or more and has a track record of the sol-gel method. Therefore, it is considered that titanium oxide is the most suitable substance for forming a high refractive index layer.
【0019】なお、これらの高屈折率層は出射面全面に
均一に形成されていてもよいし、形成部分と非形成部分
が合ってもよい。また、高屈折率部分の屈折率は均一で
もよいし、不均一であってもよい。さらに、屈折率傾斜
材料を用いてもよい。These high-refractive-index layers may be formed uniformly over the entire exit surface, or the formed and unformed portions may be combined. The refractive index of the high refractive index portion may be uniform or non-uniform. Further, a gradient index material may be used.
【0020】また、高屈折率層さえあれば、例えば、低
屈折率層/高屈折率層の2層構造や低屈折率層/高屈折
率層/低屈折率層等の多層構造とすることもできる。本
発明において面状導光体の出射光の出射角が主に60°
〜90°の範囲に存在するとは、導光体の或る断面(光
出射面に対して直交する方向の断面)において、その中
心からの出射光を−85°から+85°まで5°刻みで
輝度測定をしたときに、最も輝度の高い点が+60°〜
+90°または−60°〜−90°の範囲にあることを
意味する。このような特性を有する面状導光体であれ
ば、その形状や材質等は問わない。If there is only a high refractive index layer, for example, a two-layer structure of low refractive index layer / high refractive index layer or a multilayer structure of low refractive index layer / high refractive index layer / low refractive index layer is used. Can also. In the present invention, the exit angle of the exit light of the planar light guide is mainly 60 °.
To be in the range of up to 90 ° means that, in a cross section of a light guide (a cross section in a direction perpendicular to the light emitting surface), the light emitted from the center is -85 ° to + 85 ° in increments of 5 °. When measuring the brightness, the point with the highest brightness is + 60 ° ~
+ 90 ° or in the range of −60 ° to −90 °. The shape, material, etc., of the planar light guide having such characteristics are not limited.
【0021】このような特性を付与する方法としては、
例えば、散乱導光体を用いる、変形導光体を用い
る、網状拡散反射剤印刷(いわゆるバックプリント)
の拡散性を調整する、薄型の導光体を用いるなどの各
種方法がある。As a method of giving such characteristics,
For example, using a scattering light guide, using a deformed light guide, and using a net-like diffuse reflector printing (so-called back print)
There are various methods such as adjusting the diffusivity of the light guide, using a thin light guide.
【0022】 散乱導光体を用いる場合 この場合は、面状導光体の材質は特に限定されず、公知
の全ての材料を使用することができる。例えば、アクリ
ル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シリコーン系樹脂等の
有機材料を単独で、あるいは混合して使用できるし、各
種ガラス等の無機材料も使用できる。In the case of using a scattering light guide In this case, the material of the planar light guide is not particularly limited, and all known materials can be used. For example, organic materials such as acrylic resins, polystyrene resins, and silicone resins can be used alone or in combination, and inorganic materials such as various glasses can be used.
【0023】導光体に光散乱性を付与するには、例え
ば、特開昭54−105562号公報や特開昭59−8
1683号公報等に示されているように、主材料である
透明樹脂中に屈折率の異なる微粒子等を分散させればよ
い。また、特開平6−347616号公報や特開平6−
324330号公報等に示されているように、複数の屈
折率の違う樹脂の混練などによる、主材料と副材料の高
分子によって形成されるミクロな相分離構造によっても
散乱性を付与しうる。さらに、エポキシ樹脂などのよう
に、それ自体が散乱性を有する材料を用いても、所要の
特性を持った散乱導光体を得ることができる。In order to impart light scattering to the light guide, for example, JP-A-54-105562 and JP-A-59-8
As disclosed in Japanese Patent No. 1683 or the like, fine particles having different refractive indexes may be dispersed in a transparent resin as a main material. Further, JP-A-6-347616 and JP-A-6-347616.
As disclosed in Japanese Patent No. 324330, scattering properties can be imparted also by a micro phase separation structure formed by a polymer of a main material and a sub material by kneading a plurality of resins having different refractive indexes. Furthermore, even if a material having a scattering property itself such as an epoxy resin is used, a scattering light guide having required characteristics can be obtained.
【0024】ここで、上述のような散乱性を有する材料
を用いると、なぜ、出射光の出射角が光出射面の法線に
対して主に60°〜90°の範囲に存在する導光体が容
易に得られるのか、その理由について説明する。Here, if a material having the above-mentioned scattering properties is used, the light guide whose emission angle is mainly in the range of 60 ° to 90 ° with respect to the normal to the light emission surface is used. Explain why you can get your body easily.
【0025】光源(ランプ)からの光は通常直接、ある
いはランプホルダー等に反射された後、導光体の光源側
の側端面から入射する。こうして導光体に入射した光
は、そのままでは様々な角度を持っている。そして、空
気の屈折率が1、導光体に使用されうる材料は概ね1.
4〜1.6程度の屈折率を有しているので、水平面に対
してたかだか−45°〜+45°(この角度は屈折率に
よって若干異なる)の角度範囲にある。図7に示した例
では、こういった光は、図中の導光体2’、2の上辺に
当たるか下辺に当たるか、(あるいは導光体の長さ/厚
さ比を考えると、極めて稀に対辺に当たるが、これは無
視する)どちらかである。導光体に散乱性がほとんど無
ければ、同図(a)に示すように、ある角度α(単位は
度、以下同じ)で出射した光は上辺で反射し、入射角は
90°−αとなる。Light from a light source (lamp) usually enters directly or after being reflected by a lamp holder or the like, from the side end face of the light guide on the light source side. The light incident on the light guide has various angles as it is. The refractive index of air is 1, and the material that can be used for the light guide is approximately 1.
Since it has a refractive index of about 4 to 1.6, it is in an angle range of at most -45 ° to + 45 ° with respect to a horizontal plane (this angle slightly varies depending on the refractive index). In the example shown in FIG. 7, whether such light hits the upper side or the lower side of the light guides 2 ′ and 2 in the figure (or is extremely rare considering the length / thickness ratio of the light guides). , But ignore this). If the light guide has almost no scattering property, light emitted at a certain angle α (unit is degrees, the same applies hereinafter) is reflected at the upper side, and the incident angle is 90 ° −α, as shown in FIG. Become.
【0026】しかし、導光体が散乱性を持っている場合
は、同図(b)に示すように、導光体2の上辺に当たる
ときの入射角は、その散乱性と導光体2中の移動距離に
応じて90°−(α−β1 )から90°−(α+β2 )
の範囲において、ある確率をもって分布する。そして、
図中の導光体2の上辺に到達したときの入射角が臨界角
よりも大きければ、全反射して光の成分は全て反射され
て、下面に向かう。もしも、臨界角よりも入射角が小さ
ければ、光の一部が出射する。However, when the light guide has a scattering property, as shown in FIG. 3B, the incident angle when the light guide 2 hits the upper side is determined by the scattering property and the light guide 2. From 90 °-(α-β 1 ) to 90 °-(α + β 2 ) depending on the moving distance of
Are distributed with a certain probability in the range. And
If the incident angle at the time when the light reaches the upper side of the light guide 2 in the drawing is larger than the critical angle, the light is totally reflected and all light components are reflected, and go to the lower surface. If the incident angle is smaller than the critical angle, a part of the light is emitted.
【0027】このように導光体2の出射角が散乱性によ
り連続的に揺らぐことから、導光体2の散乱性を適当に
調整すれば、β1 、β2 の値を十分に小さくすることが
でき、したがって出射角の範囲を正面方向(図中の上方
向)を0°としたときに、60°〜90°の範囲に出射
角のピークが位置するように調整することができる。As described above, since the emission angle of the light guide 2 fluctuates continuously due to the scattering, the values of β 1 and β 2 can be sufficiently reduced by appropriately adjusting the scattering of the light guide 2. Accordingly, when the range of the emission angle is set to 0 ° in the front direction (upward direction in the drawing), adjustment can be made so that the peak of the emission angle is located in the range of 60 ° to 90 °.
【0028】 変形導光体を用いる場合 変形導光体としては、例えば図4に示すように、出射面
21aに対して反射面21cが所定角度θだけ傾斜して
なる楔形の導光体21を挙げることができる。この場合
の角度θは0.2°〜5°以内が望ましく、1°〜2°
の範囲が更に望ましい。このような変形導光体は、射出
成形により作製できる。その場合の材料としては、アク
リル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シリコーン系樹脂等
の有機材料を単独であるいは混合して用いることができ
るし、ガラスなどの無機材料を用いることもできる。こ
のように導光体の形状により、その出射光の出射角が主
に60°〜90°の範囲となるように制御することは各
種考えられる。なお、図4は、導光体21の裏面21c
側に反射板4を設けた状態を示したものである。When a Deformed Light Guide is Used As a deformed light guide, for example, as shown in FIG. 4, a wedge-shaped light guide 21 in which a reflection surface 21c is inclined by a predetermined angle θ with respect to an emission surface 21a is used. Can be mentioned. In this case, the angle θ is desirably within 0.2 ° to 5 °, and 1 ° to 2 °.
Is more desirable. Such a modified light guide can be produced by injection molding. As the material in that case, an organic material such as an acrylic resin, a polystyrene resin, or a silicone resin can be used alone or in combination, or an inorganic material such as glass can be used. As described above, it is conceivable to control the emission angle of the emitted light mainly in the range of 60 ° to 90 ° depending on the shape of the light guide. FIG. 4 shows the back surface 21 c of the light guide 21.
1 shows a state in which a reflection plate 4 is provided on the side.
【0029】ここで、変形導光体(楔形)によると、な
ぜ、上述した所要の出射特性が得られるのか、同図を参
照しつつその理由について説明する。導光体21の光源
側の端面21bから入射した光は、上記の場合と同様
に、せいぜい−45°〜+45°の角度範囲にある。図
4の例では、こういった光は、導光体21の上辺に当た
るか下辺に当たるか、(あるいは導光体の長さ/厚さ比
を考えると、極めて稀に対辺に当たるが、これは無視す
る)どちらかである。導光体21の入射側の端面21b
に立てた法線に対し、ある角度αで出射した光は図中の
導光体21の上辺で反射して、その反射後の角度は−α
となる。次いで、光は導光体21の下辺で反射するが、
このとき下辺が角度θの斜辺であるので、反射後の角度
はα+2θとなる。次に、上辺に当たると、角度は−
(α+2θ)となり、その次の反射では、α+4θとな
る。以下同様に、導光体21の光源側の端面21bから
入射した光は、導光体21の下辺で反射するごとに+2
θずつ角度を大きくしていきながら導光体21内を進ん
でいくことがわかる(最初に導光体21の下辺で反射し
ても同様)。Here, the reason why the above-described required emission characteristics can be obtained according to the modified light guide (wedge shape) will be described with reference to FIG. Light incident from the light source-side end surface 21b of the light guide 21 is at most in the angle range of -45 ° to + 45 °, as in the above case. In the example of FIG. 4, such light hits the upper side or the lower side of the light guide 21 (or extremely rarely hits the opposite side in consideration of the length / thickness ratio of the light guide 21, but this is ignored). Yes) either. End surface 21b on the incident side of light guide 21
The light emitted at a certain angle α with respect to the normal line is reflected by the upper side of the light guide 21 in the drawing, and the angle after the reflection is −α.
Becomes Next, the light is reflected on the lower side of the light guide 21,
At this time, since the lower side is the hypotenuse of the angle θ, the angle after reflection is α + 2θ. Next, when hitting the upper side, the angle is-
(Α + 2θ), and for the next reflection, α + 4θ. Similarly, the light incident from the light source-side end surface 21b of the light guide 21 is increased by +2 every time the light is reflected by the lower side of the light guide 21.
It can be seen that the light travels in the light guide 21 while increasing the angle by θ (the same is true even if the light is first reflected on the lower side of the light guide 21).
【0030】さて、導光体21の屈折率は空気よりも大
きいから、入射角が臨界角よりも大きいと、全反射条件
を満たし、全ての光は反射する。上記導光体21では、
光が図中の水平面となす角度(α、α+2θ、α+4
θ、・・・・)が次第に大きくなるため、入射角[=9
0°−(光が水平面となす角度)]は2θ刻みで小さく
なり、臨界角を超えた瞬間、その時点で一部出射を始め
る。したがって、この光線に関しては出射するときの入
射角は順番に、臨界角近くの或る角度A、A−2θ、A
−4θ、A−6θ・・・となり、出射角は、導光体の屈
折率をn1 とすれば、それぞれ、sin-1{(sin
A)×n1 }、sin-1[{sin(A−2θ)}×n
1 ]、sin-1[{sin(A−4θ)}×n1 ]、・
・・となる。ここで、θが適当な値であれば、正面方向
(図中の上方向)を0°としたときに60°〜90°の
範囲に出射角のピークが存在するようその出射角の範囲
を調整することができる。Since the refractive index of the light guide 21 is larger than that of air, if the incident angle is larger than the critical angle, the condition of total reflection is satisfied, and all light is reflected. In the light guide 21,
Angles (α, α + 2θ, α + 4) that light makes with the horizontal plane in the figure
..) gradually increase, so that the incident angle [= 9
0 °-(the angle formed by the light with the horizontal plane)] becomes smaller in increments of 2θ, and when the critical angle is exceeded, a part of the light starts to be emitted. Therefore, for this ray, the angles of incidence at the time of exit are, in order, certain angles A, A-2θ, A near the critical angle.
-4θ, A-6θ..., And the output angles are sin -1 {(sin, respectively), where n 1 is the refractive index of the light guide.
A) × n 1 }, sin -1 [{sin (A-2θ)} × n
1 ], sin -1 [{sin (A-4θ)} × n 1 ],
・ ・Here, if θ is an appropriate value, when the front direction (upward direction in the drawing) is 0 °, the output angle range is set so that the peak of the output angle exists in the range of 60 ° to 90 °. Can be adjusted.
【0031】 網状拡散反射剤印刷(バックプリン
ト) の拡散性を調整する場合 通常の導光体では、その下面(光出射側とは反対側に位
置する面)にスクリーン印刷等の方法により形成された
拡散反射剤層が設けられている場合が多い。その場合、
図9(a)に示すように、導光体22’の拡散反射部2
2c’に入った光a’は略完全拡散反射となり、出射角
の範囲は−90°〜+90°の広範囲となる。しかし、
例えば拡散反射剤の濃度を薄くするなどして拡散性を制
限すると、同図(b)に示すように、導光体22の拡散
反射部22cに入った光aは前方散乱を起こす割合が高
くなり、換言すれば反射光において正反射成分の割合が
多くなる。したがって、このような拡散性を調整した導
光板22を使用することによっても、出射光の出射角が
主に60°〜90°の範囲となるように制御しうる。When Adjusting Diffusivity of Reticulated Diffuser Printing (Backprint) In a normal light guide, the lower surface (the surface located on the side opposite to the light exit side) is formed by a method such as screen printing. In many cases, a diffused reflective layer is provided. In that case,
As shown in FIG. 9A, the diffuse reflection portion 2 of the light guide 22 '
The light a 'entering 2c' is substantially completely diffusely reflected, and the output angle range is a wide range from -90 ° to + 90 °. But,
For example, if the diffusivity is restricted by reducing the concentration of the diffuse reflector, the light a entering the diffuse reflection portion 22c of the light guide 22 has a high rate of causing forward scattering as shown in FIG. In other words, the ratio of the specular reflection component in the reflected light increases. Therefore, even by using the light guide plate 22 in which the diffusivity is adjusted, the emission angle of the emitted light can be controlled so as to be mainly in the range of 60 ° to 90 °.
【0032】また、拡散反射剤層を設けないタイプの導
光体では、その光出射面またはその反対側の面に微細な
凹凸を設けて、この微細凹凸部分によって、導光体内に
導かれた光を出射させるようにしたものもあるが、この
種の導光体においても、微細凹凸部分の設計次第で、出
射光の出射角が主に60°〜90°の範囲となるように
制御することができる。In the light guide of the type without the diffuse reflector layer, fine irregularities are provided on the light emitting surface or the surface on the opposite side, and the light is guided into the light guide by the fine irregularities. Some light is emitted, but even in this type of light guide, the emission angle of the emitted light is controlled so as to be mainly in the range of 60 ° to 90 ° depending on the design of the fine uneven portion. be able to.
【0033】 薄型の導光体を用いる場合 一般に、導光体の厚みを薄くすると出射角が大きくなる
が、このような性質を利用して導光体を薄型化すること
によっても、出射光の出射角が主に60°〜90°の範
囲となるように制御することができる。薄型化する場合
には、導光体の主要部分の厚みは3mm以下とするのが
好ましく、2.5mm以下とするのが更に好ましい。In the case of using a thin light guide In general, when the thickness of the light guide is reduced, the emission angle is increased. The emission angle can be controlled so as to be mainly in the range of 60 ° to 90 °. When reducing the thickness, the thickness of the main portion of the light guide is preferably 3 mm or less, more preferably 2.5 mm or less.
【0034】なお、このような薄型導光体を用いた場合
に、上述した所定の出射特性が得られることの説明は省
略するが、いずれにせよ、正面方向を0°としたときに
出射光の出射角が主に60°〜90°の範囲となるよう
な出射特性を有する導光体は、各種の方法で得ることが
できる。 (2)偏光変換手段及び位相差板について 請求項1に記載の発明では、積極的には偏光変換を行っ
ていない。これは、あえて特別の偏光変換のための手段
を設けなくても、ある程度の偏光変換は導光体内で自然
に起こることを利用したものである。It is to be noted that, when such a thin light guide is used, the description that the above-mentioned predetermined emission characteristics are obtained will be omitted, but in any case, when the front direction is set to 0 °, the emission light is obtained. A light guide having an emission characteristic such that the emission angle of the light guide is mainly in the range of 60 ° to 90 ° can be obtained by various methods. (2) Polarization conversion means and retardation plate In the invention described in claim 1, polarization conversion is not actively performed. This is based on the fact that some degree of polarization conversion occurs naturally in the light guide even if no special means for polarization conversion is provided.
【0035】また、請求項2以下の発明においては、積
極的には偏光変換を行うための手段を設けている。請求
項4の発明では、位相差板が設けられている。この偏光
変換を行うための手段として、有機物質からなるフィル
ムや粘着剤、無機物質からなる被膜などが用いられる。
これらの偏光変換部材は導光体と密着あるいは圧着して
いる必要がある。また、後に詳述する反射板を兼ねた金
属面を導光体の下面(裏面)側に形成してもよい。これ
らの部材は、一般的にはS偏光からP偏光への変換効率
が高いほど好ましい。このような観点から、光学的厚み
を調整した位相差板を単数あるいは複数で使用すること
が最も好ましい。Further, in the invention of claim 2 or the following, means for positively performing polarization conversion is provided. In the invention according to claim 4, the phase difference plate is provided. As a means for performing the polarization conversion, a film made of an organic substance, a pressure-sensitive adhesive, a coating made of an inorganic substance, or the like is used.
These polarization conversion members need to be in close contact or pressure contact with the light guide. Further, a metal surface serving also as a reflector described in detail later may be formed on the lower surface (back surface) side of the light guide. In general, these members are more preferable as the conversion efficiency from S-polarized light to P-polarized light is higher. From such a viewpoint, it is most preferable to use one or a plurality of retardation plates whose optical thickness is adjusted.
【0036】また位相差板は、例えばポリカーボネート
等の有機フィルムを延伸することによって得られる。こ
の種の部材は導光体の表面(光出射面)または裏面に直
接形成するか、粘着剤を用いて密着させることが好まし
い。粘着剤を用いる場合は、光学吸収のなるべく少ない
ものを用いるのが良い。The retardation plate can be obtained by stretching an organic film such as polycarbonate. This type of member is preferably formed directly on the front surface (light emitting surface) or back surface of the light guide, or is adhered to the light guide using an adhesive. When an adhesive is used, it is preferable to use an adhesive having as little optical absorption as possible.
【0037】また、請求項5では、他の偏光変換手段と
して、導光体内部の光反射面側、または高屈折率層の下
側に位置する導光体内部、もしくは反射板に散乱性が付
与された構成のものとなっている。このような散乱性は
例えば微細な凹凸を形成したり、屈折率の異なる複数の
素材を混合して使用したり、基材とは異なる屈折率の微
粒子を混合して使うなどの公知の方法が使用することが
できる。According to another aspect of the present invention, as another polarization conversion means, the light scattering surface of the light guide, the inside of the light guide located below the high refractive index layer, or the reflection plate has scattering properties. It has a given configuration. Such scattering is a known method such as forming fine irregularities, using a mixture of a plurality of materials having different refractive indices, or using a mixture of fine particles having a different refractive index from the substrate. Can be used.
【0038】さらに、請求項6では、導光体の斜面にお
ける反射を利用するものである。これは、例えば導光体
の下面を、変換したいS偏光の振動方向に対して、平行
でない面とすることによって、このS偏光がこの面で反
射するとS偏光の一部は偏光に変換される。Further, in the sixth aspect, reflection on the slope of the light guide is utilized. This is because, for example, by making the lower surface of the light guide a plane that is not parallel to the vibration direction of the S-polarized light to be converted, a part of the S-polarized light is converted to polarized light when the S-polarized light is reflected by this plane. .
【0039】なお、請求項には明記していないが、これ
らの他にも、各種の有機物質からなるフィルムや粘着
剤、無機物質からなる被膜、導光体自体の構造や、反射
板を金属面で構成することによって偏光を変換するこが
できる。 (3)反射板について 反射板の種類は特に限定されないが、反射率が85%以
上のものを用いるのが好ましく、反射率90%以上のも
のが更に好ましい。反射板の素材は特に限定されない
が、反射面は例えばアルミニウムや銀などの金属面とす
るのが好適である。ただし、白色のポリエチレンテレフ
タレート(PET)等を使用しても構わない。Although not explicitly stated in the claims, in addition to these, films and adhesives of various organic substances, coatings of inorganic substances, the structure of the light guide itself, and the reflection plate may be made of metal. The polarization can be converted by using a plane. (3) Reflector The type of reflector is not particularly limited, but it is preferable to use one having a reflectance of 85% or more, and more preferably one having a reflectance of 90% or more. The material of the reflection plate is not particularly limited, but the reflection surface is preferably a metal surface such as aluminum or silver. However, white polyethylene terephthalate (PET) or the like may be used.
【0040】反射板は、導光体に対して独立に設けても
よい。また、導光体に対し、反射板の四隅または両辺も
しくは数カ所を固定しても良く、さらには全面密着させ
ても良い。 (4)光源について 光源としては、背後がランプホルダーによって覆われた
ランプを用い得る。その場合のランプおよびランプホル
ダーは、特に限定されない。通常の面光源やバックライ
トなどに使用されているもの(例えば、冷陰極管)が好
適に使用され得る。光源からの光が導光体に入射すると
き、横方向(導光体内への光の導入方向)のコリメート
化が行われていると、光が効率良く導光体内に導入され
るので望ましい。このような横方向のコリメート化は、
例えば、公知のシリンドリカルレンズ等の各種凹/凸レ
ンズ、反射鏡、光ファイバなどを組み合わせることによ
って実現できる。The reflector may be provided independently of the light guide. Further, the four corners or both sides or several places of the reflection plate may be fixed to the light guide, or may be adhered to the entire surface. (4) Light source As the light source, a lamp whose back is covered by a lamp holder can be used. The lamp and lamp holder in that case are not particularly limited. Those used for ordinary surface light sources and backlights (for example, cold cathode tubes) can be suitably used. When the light from the light source is incident on the light guide, it is desirable that the collimation in the lateral direction (the direction of introducing the light into the light guide) be performed because the light is efficiently introduced into the light guide. Such lateral collimation,
For example, it can be realized by combining various concave / convex lenses such as a known cylindrical lens, a reflecting mirror, an optical fiber, and the like.
【0041】なお、光源は、導光体の一方の側端面にの
み設けてもよいし(いわゆる一灯式の場合)、両側端面
に設けてもよい(いわゆる二灯式の場合)。 (5)光方向制御手段について 面光源装置を液晶表示装置に組み込む際には、面光源装
置の出射光の出射角を光出射面の法線方向に向ける必要
がある。そこで、請求項5に記載の発明では光方向制御
手段を備え、導光体から出射された主に60°〜90°
の範囲にある出射光をその光方向制御手段によって法線
方向に向ける。このような光方向制御手段としては、例
えば、通常の面光源に使用されているプリズムシート、
すなわち片面に断面が三角形のプリズムを規則的に多数
形成してなるシートで、プリズム効果によって所定方向
に光を向けさせるようにしたもの等を挙げることができ
るが、本発明では、公知のプリズムシートのほか、その
他のレンズ、反射板、透過反射板を組合せて、出射光を
正面方向へと向ける各種の光制御板あるいは光制御装置
が好適に使用される。The light source may be provided on only one side end face of the light guide (so-called single-lamp type) or may be provided on both side end faces (so-called two-lamp type). (5) Light Direction Control Means When incorporating a surface light source device into a liquid crystal display device, it is necessary to direct the exit angle of the light emitted from the surface light source device to the normal direction of the light exit surface. Therefore, the invention according to claim 5 includes a light direction control means, and mainly emits light from the light guide at 60 ° to 90 °.
Is directed in the normal direction by the light direction control means. As such a light direction control means, for example, a prism sheet used for a normal surface light source,
That is, a sheet formed by regularly forming a large number of prisms each having a triangular cross section on one side, such as a sheet in which light is directed in a predetermined direction by a prism effect can be given. In the present invention, a known prism sheet is used. In addition, various types of light control plates or light control devices that direct outgoing light toward the front by combining other lenses, reflection plates, and transmission / reflection plates are preferably used.
【0042】なお、プリズムシートを用いる場合は、各
プリズムの頂角が20°〜60°のものが望ましい。ま
た、プリズムシート等の下面(導光体側)は平滑面とさ
れているのが望ましい。さらに、プリズムシートは、1
枚でも複数枚でも構わない。 (6)その他の手段について 本発明の面光源装置においては、以上の構成要素とは別
に、P偏光の比率を高める他の手段を必要に応じて用い
ることができる。また、必要に応じて拡散板等を配置し
てもよい。ただし、これらは本発明において必須のもの
ではない。When a prism sheet is used, it is desirable that each prism has an apex angle of 20 ° to 60 °. Further, it is desirable that the lower surface (the light guide side) of the prism sheet or the like be a smooth surface. Further, the prism sheet is
One or more sheets may be used. (6) Other Means In the surface light source device of the present invention, other means for increasing the ratio of P-polarized light can be used as necessary, in addition to the above components. Further, a diffusion plate or the like may be arranged as necessary. However, these are not essential in the present invention.
【0043】<作用>次に、上述したように、導光体の
出射面側に高屈折率層を設けるとなぜP偏光の割合が上
がるかといった点について、本発明の原理を図8を参照
しながら説明する。なお、同図には導光体2と反射板4
との間に偏光変換部材5を配置した例を示したが、偏光
変換部材が導光体2の光出射面(表面ないし上面)2a
側に配置されていても、またはその両方に配置されてい
ても、同様である。<Operation> Next, as described above, the principle of the present invention will be described with reference to FIG. 8 regarding the reason why the provision of the high refractive index layer on the light emitting surface side of the light guide increases the proportion of P-polarized light. I will explain while. FIG. 2 shows the light guide 2 and the reflection plate 4.
The polarization conversion member 5 is disposed between the light guide 2 and the light exit surface (surface or upper surface) 2 a of the light guide 2.
It is the same whether it is arranged on the side or both.
【0044】導光体2からの出射光の透過率は、入射各
がブリュースター角や臨界角の近傍では、はるかに、入
射角が0度に近い場合でも若干、P偏光の方が多く、S
偏光の方が少ないことは一般に知られている。即ち、当
初P偏光の割合(IP ) とS偏光の割合(IS ) とが等
しくても、第1回目の出射が起こった時点での出射光の
中ではP偏光の割合がS偏光に比べ多く(IP >IS )
、逆に反射光の中では、P偏光の割合がS偏光に比べ
少なくなっている(IS >IP ) 。この反射光は次に、
図中の導光体2の下面側で反射する際、偏光変換手段が
あれば効率的にS偏光をP偏光に変換し、あるいはP偏
光をS偏光に変換するが(だだし、偏光変換手段がなく
ても若干は変換される)、元の反射光の中にはS偏光の
方が多いため、導光体2の下面側から反射してくる光は
もとの反射光に比べれば、P偏光の割合が多くなる。
〔IP (変換前)<IP (変換後),IS (変換前)>
IS (変換後)〕 さて、偏光成分を変換されたこの反射光は再び図中の導
光体2の上辺へと向かう。このときもP偏光のほうが多
く出射され、S偏光は比較的出射されない。この動作を
繰り返して、ほとんどの光が出射した後、出射光全体の
偏光成分をみてみると、P偏光の割合が増えている。The transmittance of the light emitted from the light guide 2 is slightly larger in the P-polarized light when each incident angle is near the Brewster angle or the critical angle, and even slightly when the incident angle is close to 0 °. S
It is generally known that there is less polarization. That is, even if the ratio of the P-polarized light (I P ) and the ratio of the S-polarized light (I S ) are equal at the beginning, the ratio of the P-polarized light to the S-polarized light in the emitted light at the time when the first emission occurs. More compared (I P > I S )
, Among the reflected light in reverse, the proportion of P-polarized light is low compared to the S-polarized light (I S> I P). This reflected light is then
When the light is reflected on the lower surface side of the light guide 2 in the figure, if there is a polarization converter, the S-polarized light is efficiently converted into the P-polarized light, or the P-polarized light is converted into the S-polarized light. The light reflected from the lower surface side of the light guide 2 is smaller than the original reflected light because S-polarized light is more present in the original reflected light. The proportion of P-polarized light increases.
[I P (before conversion) <I P (after conversion), I S (before conversion)>
I S (after conversion)] The reflected light whose polarization component has been converted again travels to the upper side of the light guide 2 in the figure. Also at this time, more P-polarized light is emitted, and S-polarized light is relatively not emitted. By repeating this operation and emitting most of the light and then examining the polarization component of the entire emitted light, the proportion of P-polarized light is increasing.
【0045】このように通常の導光体を使用した場合で
も、P偏光の割合はごくわずかではあるが増える。さら
に、本発明ではこの偏光度をさらにあげるための手段と
して、偏光変換手段を設け、さらに導光体2の出射面側
に高屈折率層7を設けた。この高屈折率層7として酸化
チタンを用い、この酸化チタンをアクリルからなる導光
体2の出射面側に積層した。図10に通常のアクリル板
とその表面に酸化チタン(屈折率2.1)を積層したア
クリル板に対するP偏光およびS偏光の反射率をグラフ
で示す。この図面において横軸には空気面に出射したと
きの出射角、縦軸には反射率をとる。この図面から明ら
かなように、通常のアクリル板に比べて、表面に酸化チ
タンを積層した場合にはP偏光とS偏光の反射率の差が
はるかに増大していることがわかる。特に、出射角が6
0度から90度の範囲では、P偏光の反射率は下がり、
S偏光の反射率は上がるので、出射光の出射角をこの範
囲に制御することによって、P偏光の割合を増加させる
ことができる。As described above, even when a normal light guide is used, the ratio of P-polarized light increases, though very slightly. Further, in the present invention, as means for further increasing the degree of polarization, a polarization conversion means is provided, and a high refractive index layer 7 is provided on the light exit surface side of the light guide 2. Titanium oxide was used as the high refractive index layer 7, and this titanium oxide was laminated on the light emitting surface side of the light guide 2 made of acrylic. FIG. 10 is a graph showing the reflectance of P-polarized light and S-polarized light for a normal acrylic plate and an acrylic plate having titanium oxide (refractive index: 2.1) laminated on the surface thereof. In this drawing, the horizontal axis represents the emission angle when emitted to the air surface, and the vertical axis represents the reflectance. As is apparent from this drawing, the difference between the reflectance of P-polarized light and the reflectance of S-polarized light is much larger when titanium oxide is laminated on the surface, as compared with a normal acrylic plate. In particular, the emission angle is 6
In the range of 0 to 90 degrees, the reflectance of P-polarized light decreases,
Since the reflectance of the S-polarized light increases, the ratio of the P-polarized light can be increased by controlling the emission angle of the emitted light within this range.
【0046】また、偏光変換効率を高めるには、位相差
板を用いて位相差を理論的な計算値に近づけることが、
さらに有効である。ただし、必要に応じては、この位相
差板に限る必要はなく、他の偏光変換手段を用いても同
様である。In order to increase the polarization conversion efficiency, it is necessary to use a phase difference plate to bring the phase difference closer to the theoretically calculated value.
More effective. However, if necessary, the present invention is not limited to this retardation plate, and the same applies to the case where other polarization conversion means is used.
【0047】以上のように、容易に作製出来る特殊な出
射角度特性をもつ導光体と比較的安価にできる偏光変換
手段とを組み合わせ、導光体の出射面側に高屈折率層を
形成するだけで、導光体からの出射光のP偏光成分の割
合を増やすことができる。したがって、これを用いた液
晶表示装置は入射側の偏光板で吸収される光を減らすこ
とが出来、その分、光利用効率が高められることとな
る。また、導光体からの出射光の平均偏光軸と、液晶表
示装置の入射側偏光板の偏光軸を略一致させれば、従来
は液晶表示装置の入射側偏光板に吸収されて熱に変換さ
れていた無駄な光を大幅に減らすことができる。これに
より、さらに、光利用効率が従来よりも高められること
となる。As described above, a high-refractive-index layer is formed on the emission surface side of the light guide by combining the light guide having a special emission angle characteristic that can be easily manufactured with the polarization conversion means that can be manufactured relatively inexpensively. This alone can increase the ratio of the P-polarized light component of the light emitted from the light guide. Therefore, the liquid crystal display device using this can reduce the light absorbed by the polarizing plate on the incident side, and accordingly, the light use efficiency can be improved. In addition, if the average polarization axis of the light emitted from the light guide and the polarization axis of the incident-side polarizing plate of the liquid crystal display device are made substantially coincident with each other, the light is conventionally absorbed by the liquid crystal display device and converted into heat. Wasted light that has been used can be greatly reduced. As a result, the light use efficiency can be further increased as compared with the related art.
【0048】[0048]
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに説明
する。 <実施例1>図11は本実施例の面光源装置を備えた液
晶表示装置40の基本的構成を示すもので、この液晶表
示装置40は、液晶表示素子41の背面(図中の下面)
側に面光源装置51を配置した構成である。ここで、液
晶表示素子41には、その光入射側(上面側)と光出射
側(下面側)にそれぞれ偏光板(図示せず)が配置され
ている。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below along with comparative examples. <Embodiment 1> FIG. 11 shows a basic structure of a liquid crystal display device 40 provided with the surface light source device of the present embodiment. This liquid crystal display device 40 has a rear surface (a lower surface in the figure) of a liquid crystal display element 41.
In this configuration, the surface light source device 51 is disposed on the side. Here, the liquid crystal display element 41 is provided with a polarizing plate (not shown) on each of a light incident side (upper side) and a light emitting side (lower side).
【0049】面光源装置51は、反射板54と、図中の
上面(表面)側が光出射面52a側とされた面状導光体
52と、プリズムシート57とをこの順に積層し、この
うちの導光体52の一側端面52bに、光源を構成する
ランプ53を配置するとともに、その背面に反射体から
なるランプカバー59を備えた構成である。ここで、プ
リズムシート57は、図中の液晶表示素子41側に位置
する面に、二等辺三角形のプリズム(図示せず)を多数
並べて形成したシートによって構成されている。そし
て、ランプ53から出た光が直接あるいはランプカバー
59で反射されて導光体52内にその側端面52bから
導入され、この導入された光が光出射面52aとその反
対側の図中の下面あるいは反射板54との間で全反射を
繰り返しながら散乱されるとともに、その反射または散
乱された光が光出射面52aから出射されて、プリズム
シート57によって正面方向(図中の上方向)に集光さ
れるようになっている。The surface light source device 51 has a reflector 54, a planar light guide 52 whose upper surface (front surface) in the drawing is on the light emitting surface 52a side, and a prism sheet 57 laminated in this order. The light guide 52 has a structure in which a lamp 53 constituting a light source is disposed on one end surface 52b of the light guide 52, and a lamp cover 59 made of a reflector is provided on the back surface thereof. Here, the prism sheet 57 is configured by a sheet in which a number of isosceles triangular prisms (not shown) are arranged on a surface located on the liquid crystal display element 41 side in the drawing. Then, the light emitted from the lamp 53 is directly or reflected by the lamp cover 59 and is introduced into the light guide 52 from the side end surface 52b. The introduced light is the light emission surface 52a and the opposite side in the drawing. The light is scattered while repeating total reflection between the lower surface or the reflection plate 54, and the reflected or scattered light is emitted from the light emitting surface 52a and is directed in the front direction (upward in the drawing) by the prism sheet 57. It is designed to be focused.
【0050】以上に加えて、この面光源装置51におい
ては、本実施例の特徴部分として、次のような構成が採
用されている。すなわち、上記導光体52として、図1
2に示すように、裏面72cに白色拡散反射剤のドット
印刷を行った直方体のアクリル板からなる導光体の出射
面側に、ゾルゲル法により酸化チタン(屈折率=2.
1)を形成した。厚みを測定したところ約80nmであ
った。In addition to the above, in the surface light source device 51, the following configuration is adopted as a characteristic portion of the present embodiment. That is, as the light guide 52, FIG.
As shown in FIG. 2, a titanium oxide (refractive index = 2.
1) was formed. The thickness was measured to be about 80 nm.
【0051】上記のようにして得られた導光体52を、
未だプリズムシート57をセットしない状態で図11に
示すように配置し、ランプ53の長さ方向(同図で紙面
を貫通する方向)に対して垂直な断面において、その光
出射面52aの中心(図中の導光体52の横方向の中
央)からの出射光を−85°〜+85°まで5度刻みで
輝度測定したところ、最も輝度の高い点が10°の方向
にあった。The light guide 52 obtained as described above is
The prism sheet 57 is arranged as shown in FIG. 11 in a state where the prism sheet 57 has not been set yet, and in a section perpendicular to the length direction of the lamp 53 (the direction penetrating the paper surface in FIG. 11), the center of the light emission surface 52a ( When the luminance of the light emitted from the light guide 52 (the center in the horizontal direction in the figure) was measured from -85 ° to + 85 ° in increments of 5 °, the point with the highest luminance was in the direction of 10 °.
【0052】次に、この導光体52から出射された光が
主に光出射面52aの法線の方向に向かうように、その
光出射面52A側に上述のプリズムシート(プリズムの
頂角は90°)57を1枚配置することで、図11に示
した本実施例の面光源装置51を得た。Next, the above-mentioned prism sheet (vertex angle of the prism is set on the light emitting surface 52A side) so that the light emitted from the light guide 52 is directed mainly to the direction of the normal to the light emitting surface 52a. By arranging one (90 °) 57, the surface light source device 51 of the present embodiment shown in FIG. 11 was obtained.
【0053】さらに、こうして得られた面光源装置51
を液晶表示素子41の背面側に配置することで本実施例
の液晶表示装置40を得た。この場合において、液晶表
示素子41としては、VGA対応画素数を有するRGB
カラーTFT駆動TN液晶表示セルを使用した。また、
その液晶表示素子41の背面側に面光源装置51を配置
する際、導光体52の出射光の偏光軸と液晶表示素子4
1の光入射側偏光板(図示せず)の偏光軸とを略一致さ
せた。さらに、液晶表示素子41における光出射側の偏
光板については光吸収型有機偏光板を用い、その偏光軸
の向きは、光入射側偏光板の偏光軸に対して90°だけ
回転した方向とした。 <実施例2>実施例1の導光体の裏面に偏光変換手段と
して、Δnd=120nmの位相差板55を光軸がラン
プと45度をなすように密着して貼り付けた。なお、こ
の導光体の未だプリズムシートをセットしない状態での
最も輝度の高い点は、10度にあった。Further, the thus obtained surface light source device 51
Was disposed on the back side of the liquid crystal display element 41 to obtain the liquid crystal display device 40 of the present example. In this case, as the liquid crystal display element 41, RGB having the number of pixels corresponding to VGA is used.
A TN liquid crystal display cell driven by a color TFT was used. Also,
When arranging the surface light source device 51 on the back side of the liquid crystal display element 41, the polarization axis of the light emitted from the light guide 52 and the liquid crystal display element 4
The polarization axis of the light-incident-side polarizing plate (not shown) was substantially matched with that of the first light-incident side polarizing plate. Further, a light-absorbing organic polarizing plate was used as the polarizing plate on the light emission side in the liquid crystal display element 41, and the direction of the polarization axis was a direction rotated by 90 ° with respect to the polarizing axis of the light incidence side polarizing plate. . <Example 2> A phase difference plate 55 of Δnd = 120 nm was adhered to the back surface of the light guide of Example 1 in close contact with the lamp such that the optical axis was at 45 degrees with the lamp as polarization conversion means. The point with the highest luminance when the prism sheet of the light guide was not set was 10 degrees.
【0054】本実施例の面光源装置を用いて、実施例1
と同様にして図13に示す液晶表示装置を作製した。 <実施例3>実施例1の導光体の代わりに、以下の方法
で作った導光体を使用した。Embodiment 1 Using the surface light source device of this embodiment,
A liquid crystal display device shown in FIG. <Example 3> Instead of the light guide of Example 1, a light guide made by the following method was used.
【0055】まず、メチルメタクリレート40重量部と
ビニルフェニルアクリレート10重量部に、ベンゾイル
パーオキサイド0.25重量部とn−ブチルメルカプタ
ン0.075重量部を加え、ガラスセルの中で70℃で
16時間重合した後、80℃で8時間熱処理を行って、
光散乱性硬化物を得た。そして、この硬化物を縦210
mm、横160mm、厚さ4mmになるように切削及び
研磨して導光体52とし、この導光体52の表面及び裏
面について鏡面仕上げを行い、さらに導光体52の出射
面側に真空蒸着法により厚さ80nmの酸化チタン層を
形成した。なお、この導光体52の未だプリズムシート
をセットしない状態で、実施例1と同様に5度刻みで輝
度を測定したところ、最も輝度の高い点は80°にあっ
た。First, 0.25 parts by weight of benzoyl peroxide and 0.075 parts by weight of n-butyl mercaptan were added to 40 parts by weight of methyl methacrylate and 10 parts by weight of vinylphenyl acrylate, and the mixture was placed in a glass cell at 70 ° C. for 16 hours. After polymerization, heat treatment at 80 ° C for 8 hours,
A light-scattering cured product was obtained. Then, the cured product is vertically 210
The light guide 52 is cut and polished so as to have a thickness of 160 mm, a width of 160 mm, and a thickness of 4 mm, and the front and back surfaces of the light guide 52 are mirror-finished. A titanium oxide layer having a thickness of 80 nm was formed by the method. When the luminance was measured at intervals of 5 degrees in the same manner as in Example 1 without setting the prism sheet of the light guide 52, the point with the highest luminance was at 80 °.
【0056】この導光体を使った点と、プリズムシート
の頂角を40°にした点以外は実施例1と同様に液晶表
示装置を作製した。 <実施例4>実施例3の導光体の下面にさらにΔnd=
120nmの位相差板55を光軸がランプと45度をな
すように密着して貼り付けた。なお、この導光体の未だ
プリズムシートをセットしない状態での最も輝度の高い
点は、80度にあった。A liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the light guide was used and the apex angle of the prism sheet was 40 °. <Embodiment 4> Δnd =
A phase difference plate 55 of 120 nm was stuck so that the optical axis was at 45 degrees with the lamp. The point with the highest luminance when the prism sheet of the light guide was not yet set was at 80 degrees.
【0057】本実施例の面光源装置を用いて、実施例3
と同様にして液晶表示装置を作製した。 <実施例5>図14は実施例5の面光源装置の構成を示
す図で、同図(a)は側面図、同図(b)は底面図、同
図(c)は微小突起の形状を示す斜視図である。本実施
例5は、図14に示すような導光体82をアクリル樹脂
で作製した。この導光体82では拡散反射剤のバックプ
リントの代わりに、導光体82の反射面側に四角錐の溝
82aが多数形成されており、この溝82aの数はラン
プ83から離れるほど密に形成されている。この導光体
82の出射面側には、厚さ70μmのポリペンタブロモ
フェニルメタクリレート層(図示せず)が高屈折率層と
して設けられている。なお、この導光体の未だプリズム
シートをセットしない状態での最も輝度の高い点は、4
0度にあった。Embodiment 3 Using the surface light source device of this embodiment,
A liquid crystal display device was manufactured in the same manner as described above. <Embodiment 5> FIGS. 14A and 14B show the structure of a surface light source device according to Embodiment 5, wherein FIG. 14A is a side view, FIG. 14B is a bottom view, and FIG. FIG. In Example 5, a light guide 82 as shown in FIG. 14 was made of acrylic resin. In this light guide 82, a large number of quadrangular pyramid grooves 82a are formed on the reflection surface side of the light guide 82 instead of the back print of the diffuse reflector, and the number of the grooves 82a increases as the distance from the lamp 83 increases. Is formed. A 70 μm-thick polypentabromophenyl methacrylate layer (not shown) is provided as a high-refractive-index layer on the exit surface side of the light guide 82. The point of the highest luminance when the prism sheet of the light guide is not set yet is 4 points.
It was at 0 degrees.
【0058】本実施例の面光源装置を用いて、実施例1
と同様にして液晶表示装置を作製した。 <比較例1>実施例1で導光体の酸化チタン層を省いた
こと以外は実施例1と同様とした。 <比較例2>実施例2で導光体の酸化チタン層を省いた
こと以外は実施例2と同様とした。 <比較例3>実施例3で導光体の酸化チタン層を省いた
こと以外は実施例3と同様とした。 <比較例4>実施例4で導光体の酸化チタン層を省いた
こと以外は実施例4と同様とした。 <比較例5>実施例5で導光体のポリペンタブロモフェ
ニルメタクリレート層を省いたこと以外は、実施例5と
同様とした。 <評価>以上の各実施例1〜5および比較例1〜5で得
られた液晶表示装置について、それらの正面方向の明る
さの比を求めたところ、下の表1に示すような結果が得
られた。Example 1 Using the surface light source device of this example,
A liquid crystal display device was manufactured in the same manner as described above. <Comparative Example 1> The procedure of Example 1 was repeated except that the titanium oxide layer of the light guide was omitted. Comparative Example 2 Example 2 was the same as Example 2 except that the titanium oxide layer of the light guide was omitted. Comparative Example 3 Example 3 was the same as Example 3 except that the titanium oxide layer of the light guide was omitted. Comparative Example 4 Example 4 was the same as Example 4 except that the titanium oxide layer of the light guide was omitted. Comparative Example 5 Example 5 was the same as Example 5 except that the polypentabromophenyl methacrylate layer of the light guide was omitted. <Evaluation> For the liquid crystal display devices obtained in each of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, the ratio of brightness in the front direction was determined. The results as shown in Table 1 below were obtained. Obtained.
【0059】[0059]
【表1】 [Table 1]
【0060】この表1から、本発明実施例1〜5の液晶
表示装置では導光体の出射面側に高屈折率層を設けるこ
とで、比較例1〜5の液晶表示装置と比べて、正面方向
の明るさが少なくとも10〜30%程度は増大している
ことがわかる。このように、本発明の各実施例によれ
ば、光利用効率を高めることができ、特に正面方向にお
ける視認性の向上が確かめられた。From Table 1, it can be seen that the liquid crystal display devices of Examples 1 to 5 of the present invention are provided with a high refractive index layer on the exit surface side of the light guide, so that the liquid crystal display devices of Comparative Examples 1 to 5 It can be seen that the brightness in the front direction is increased by at least about 10 to 30%. As described above, according to each example of the present invention, it was possible to increase the light use efficiency, and it was confirmed that the visibility was improved particularly in the front direction.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導光体の出射側表面に屈折率1.7以上の高屈折率層を
設けた構成としたので、P偏光とS偏光の反射率の差が
増大し、出射光のP偏光成分の割合を増加させることが
できる。また、上記の構成に加え、導光体の光出射面側
または光反射面側、あるいは導光体内部のうち少なくと
もいずれかに偏光変換手段を設けた場合は、偏光変換効
率を高めることができ、従来のように偏光分離器など高
価で複雑な部材を付加する必要もなく、簡単な構成とす
ることができる。この結果、安いコストで導光体から直
接所要の偏光を引き出すことができる。さらに、導光体
の出射光の出射角が光出射面の法線にたいし60°〜9
0°の範囲に存在するように構成した場合は、特にP偏
光の反射率は下がり、S偏光の反射率は上がるという非
常に有利な偏光特性をもたせることができ、さらに、光
利用効率の優れた液晶表示装置が得られることとなる。As described above, according to the present invention,
Since the high-refractive-index layer having a refractive index of 1.7 or more is provided on the emission-side surface of the light guide, the difference between the reflectances of the P-polarized light and the S-polarized light increases, and the ratio of the P-polarized light component of the emitted light increases. Can be increased. In addition, in addition to the above configuration, when a polarization conversion unit is provided on at least one of the light exit surface side or the light reflection surface side of the light guide, or inside the light guide, the polarization conversion efficiency can be increased. Unlike the prior art, there is no need to add an expensive and complicated member such as a polarization separator, and the configuration can be simplified. As a result, required polarization can be directly extracted from the light guide at low cost. Further, the angle of emission of the light emitted from the light guide is 60 ° to 9 ° with respect to the normal to the light emission surface.
When it is configured to be in the range of 0 °, it is possible to provide a very advantageous polarization characteristic that the reflectance of P-polarized light is reduced and the reflectance of S-polarized light is increased, and furthermore, the light utilization efficiency is excellent. Thus, a liquid crystal display device can be obtained.
【図1】本発明の面光源装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a surface light source device of the present invention.
【図2】本発明の他の面光源装置の構成を説明するため
に使用したもので、(a)は導光体の表面側に偏光変換
部材を配置した例を示す面光源装置の構成図、(b)は
導光体の裏面と反射板との間に偏光変換部材を配置した
例を示す面光源装置の構成図、(c)は導光体の表面側
および裏面側に偏光変換部材を配置した例を示す面光源
装置の構成図FIGS. 2A and 2B are diagrams used to describe the configuration of another surface light source device according to the present invention, and FIG. (B) is a configuration diagram of a surface light source device showing an example in which a polarization conversion member is disposed between a back surface of a light guide and a reflection plate, and (c) is a polarization conversion member on the front side and the back side of the light guide. Diagram of a surface light source device showing an example in which
【図3】本発明の更に他の面光源装置の構成を説明する
ために使用したもので、(a)は導光体の表面側に偏光
変換部材を配置した例を示す面光源装置の構成図、
(b)は導光体の裏面と反射板との間に偏光変換部材を
配置した例を示す面光源装置の構成図、(c)は導光体
の表面側および裏面側に偏光変換部材を配置した例を示
す面光源装置の構成図FIGS. 3A and 3B are diagrams used to describe the configuration of still another surface light source device according to the present invention, and FIG. 3A is a configuration of a surface light source device showing an example in which a polarization conversion member is arranged on the surface side of a light guide; Figure,
(B) is a configuration diagram of a surface light source device showing an example in which a polarization conversion member is disposed between the back surface of a light guide and a reflection plate, and (c) is a configuration in which polarization conversion members are provided on the front side and the back side of the light guide. Configuration diagram of a surface light source device showing an example of arrangement
【図4】本発明における面状導光体の一例として楔形の
変形導光体を用いた場合に所要の出射特性が得られる理
由を説明するために使用した説明図FIG. 4 is an explanatory diagram used to explain the reason why required emission characteristics are obtained when a wedge-shaped deformed light guide is used as an example of a planar light guide according to the present invention.
【図5】本発明の更に他の面光源装置を示すもので、図
1、図2および図3ののいずれかの面光源装置の表側に
さらに光方向制御手段を配置した例を示す構成図FIG. 5 is a view showing still another surface light source device according to the present invention, in which an example in which light direction control means is further disposed on the front side of any one of the surface light source devices of FIGS. 1, 2 and 3;
【図6】本発明の液晶表示装置の構成を例示した構成図FIG. 6 is a configuration diagram illustrating the configuration of a liquid crystal display device of the present invention.
【図7】本発明における面状導光体の一例として散乱導
光体を用いた場合に所要の出射特性が得られる理由を説
明するために使用したもので、(a)は散乱性が無い場
合の導光体における光の入・反射状態を示す説明図、
(b)は散乱性がある場合の導光体における入・反射状
態を示す説明図FIGS. 7A and 7B are used to explain the reason why required emission characteristics are obtained when a scattering light guide is used as an example of the planar light guide according to the present invention, and FIG. Explanatory diagram showing the incident and reflected state of light in the light guide in the case,
(B) is an explanatory view showing the incident / reflective state of the light guide when there is scattering.
【図8】本発明の面光源装置の作用を説明するために使
用した説明図FIG. 8 is an explanatory view used to explain the operation of the surface light source device of the present invention.
【図9】導光体の裏面側に通常設けられる拡散反射剤層
の拡散性を調整すれば、本発明で使用される所要の出射
特性を有する面状導光体が得られる理由を説明するため
に使用したもので、(a)は拡散性が調整されていない
通常の拡散反射剤層に光が入射した場合の反射光の方向
性を示す説明図、(b)は拡散性が調節された拡散反射
剤層に光が入射した場合の反射光の方向性を示す説明図FIG. 9 explains the reason why a planar light guide having required emission characteristics used in the present invention can be obtained by adjusting the diffusivity of a diffuse reflector layer usually provided on the back side of the light guide. (A) is an explanatory diagram showing the directionality of reflected light when light enters a normal diffuse reflector layer in which diffusivity is not adjusted, and (b) is a diagram in which diffusivity is adjusted. Explanatory diagram showing the directionality of reflected light when light enters the diffused reflective agent layer
【図10】本発明に適用される導光体の作用を説明する
ための図で、アクリル板と表面に酸化チタンを積層した
アクリル板のそれぞれに対し、出射光の出射角と反射率
との相関関係を示す図FIG. 10 is a diagram for explaining the function of the light guide applied to the present invention, and shows the relationship between the emission angle of emitted light and the reflectance for each of an acrylic plate and an acrylic plate having titanium oxide laminated on the surface. Diagram showing correlation
【図11】本発明の実施例1、3、5に係る面光源装置
およびこれを備えてなる液晶表示装置の構成を示す図FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a surface light source device according to Embodiments 1, 3, and 5 of the present invention and a liquid crystal display device including the same.
【図12】本発明の実施例1、3、5に係る面光源装置
に適用される面状導光体の形状を示す斜視図FIG. 12 is a perspective view showing the shape of a planar light guide applied to the surface light source devices according to Embodiments 1, 3, and 5 of the present invention.
【図13】本発明の実施例2、4に係る面光源装置およ
びこれを備えてなる液晶表示装置の構成を示す図FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a surface light source device according to Embodiments 2 and 4 of the present invention and a liquid crystal display device including the same.
【図14】本発明の実施例5に係る面光源装置を説明す
るための図FIG. 14 is a diagram illustrating a surface light source device according to a fifth embodiment of the present invention.
1,11,12,13,14,51・・・面光源装置 2,21,22,52,72,82・・・面状導光体 2a,21a,52a・・・光出射面 3,53、83・・・ランプ 4,54・・・反射板 5,55・・・偏光変換手段 7・・・高屈折率層 8,57・・・光方向制御手段 30・・・液晶表示装置 33,41・・・液晶表示素子 31、32・・・偏光板 m・・・法線 φ・・・出射角 1, 11, 12, 13, 14, 51 ... surface light source device 2, 21, 22, 52, 72, 82 ... planar light guide 2a, 21a, 52a ... light emitting surface 3, 53 83, lamp 4, 54, reflector 5, 55, polarization conversion means 7, high refractive index layer 8, 57, light direction control means 30, liquid crystal display device 33, 41: liquid crystal display element 31, 32: polarizing plate m: normal line φ: emission angle
Claims (9)
と、この導光体の側端面から光が入射されるように配置
された光源と、その導光体の光出射面とは反対の面側に
設けられた反射板とを有する面光源装置であって、上記
導光体の出射側表面には屈折率1.7以上の高屈折率層
が設けられていることを特徴とする面光源装置。1. A planar light guide whose front side is a light emitting surface side, a light source arranged so that light enters from a side end face of the light guide, and a light emitting surface of the light guide And a reflector provided on a surface opposite to the surface light source device, wherein a high refractive index layer having a refractive index of 1.7 or more is provided on an emission surface of the light guide. Characteristic surface light source device.
と、この導光体の側端面から光が入射されるように配置
された光源と、その導光体の光出射面とは反対の面側に
設けられた反射板とを有する面光源装置であって、上記
導光体の光出射面側、光反射面側および上記導光体内部
のうち少なくともいずれかに、入射した光の偏光状態を
変える偏光変換手段が設けられているとともに、上記導
光体の光出射側表面には屈折率1.7以上の高屈折率層
が設けられていることを特徴とする面光源装置。2. A planar light guide whose front side is a light emitting surface side, a light source arranged so that light is incident from a side end face of the light guide, and a light emitting surface of the light guide. And a reflector provided on a surface opposite to the surface light source device, wherein at least one of the light exit surface side, the light reflection surface side, and the inside of the light guide of the light guide is incident on the light guide. A polarization conversion means for changing the polarization state of the light, and a high-refractive-index layer having a refractive index of 1.7 or more on the light-emitting side surface of the light guide. Light source device.
と、この導光体の側端面から光が入射されるように配置
された光源と、その導光体の光出射面とは反対の面側に
設けられた反射板とを有する面光源装置であって、上記
導光体の出射光の出射角が光出射面の法線に対し主に6
0°〜90°の範囲に存在するとともに、上記導光体の
光出射面側、光反射面側および上記導光体内部のうち少
なくともいずれかに、入射した光の偏光状態を変える偏
光変換手段が設けられ、かつ上記導光体の光出射側表面
には屈折率1.7以上の高屈折率層が設けられているこ
とを特徴とする面光源装置。3. A planar light guide whose front side is a light emitting surface side, a light source arranged so that light enters from a side end face of the light guide, and a light emitting surface of the light guide. And a reflector provided on the surface opposite to the light guide, wherein the emission angle of the light emitted from the light guide is mainly 6 to the normal to the light emission surface.
A polarization converter that exists in a range of 0 ° to 90 ° and that changes a polarization state of light incident on at least one of the light exit surface side, the light reflection surface side, and the inside of the light guide of the light guide. And a high-refractive-index layer having a refractive index of 1.7 or more is provided on a light-emitting side surface of the light guide.
の位相差板は上記導光体の光出射面側、またはその導光
体と上記反射板との間、もしくはその両方に、当該導光
体に密着した状態で配置されていることを特徴とする請
求項2または3に記載の面光源装置。4. The method according to claim 1, wherein the polarization conversion means is a phase difference plate, and the phase difference plate is provided on the light exit surface side of the light guide, between the light guide and the reflection plate, or on both. The surface light source device according to claim 2, wherein the surface light source device is arranged in a state of being in close contact with the light guide.
光反射面側、または上記高屈折率層の下側に位置する当
該導光体内部、もしくは上記反射板に散乱性が付与され
ていることを特徴とする請求項2または3に記載の面光
源装置。5. The light-emitting device according to claim 1, wherein the polarization conversion means is provided with scattering properties to the light reflection surface side inside the light guide, the inside of the light guide located below the high refractive index layer, or the reflection plate. The surface light source device according to claim 2 or 3, wherein:
断面形状が楔形であり、その背面側を傾斜面とするとと
もに、上記偏光変換手段に代えて、この傾斜面で光を反
射させることにより、その光の偏光を他の偏光に変換す
るように構成されたことを特徴とする請求項2または3
に記載の面光源装置。6. The planar light guide has a wedge-shaped cross section in the light emitting direction, has a back surface as an inclined surface, and reflects light on the inclined surface instead of the polarization conversion means. 4. The apparatus according to claim 2, wherein the polarization of the light is converted into another polarization.
A surface light source device according to claim 1.
とを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の面光源
装置。7. The surface light source device according to claim 1, wherein the high refractive index layer is made of a metal oxide.
光体の出射光をその光出射面の法線方向に向ける光方向
制御手段が最も表側に位置するように配置されているこ
とを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の面光源
装置。8. A light direction control means for directing the light emitted from the planar light guide in the direction normal to the light exit surface is disposed on the light exit surface side of the planar light guide so as to be located closest to the front side. The surface light source device according to claim 1, wherein:
面側と光出射面側とにそれぞれ偏光板が配置された液晶
表示素子とを有し、上記面光源装置は、その出射光の平
均的な偏光軸方向と上記液晶表示素子における光入射面
側の偏光板の偏光軸方向とが略一致するようにした状態
で、上記液晶表示素子の背面に配置されていることを特
徴とする液晶表示装置。9. A surface light source device according to claim 8, comprising a liquid crystal display element having a polarizing plate disposed on each of a light incident surface side and a light emitting surface side. The liquid crystal display device is disposed on the rear surface of the liquid crystal display element in a state where the average polarization axis direction of the emitted light and the polarization axis direction of the polarizing plate on the light incident surface side of the liquid crystal display element substantially match. Liquid crystal display device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8169508A JPH1020125A (en) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Surface light source device and liquid crystal display device |
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JP8169508A JPH1020125A (en) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Surface light source device and liquid crystal display device |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1020125A true JPH1020125A (en) | 1998-01-23 |
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ID=15887820
Family Applications (1)
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JP (1) | JPH1020125A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000075138A (en) * | 1998-06-15 | 2000-03-14 | Asahi Optical Co Ltd | Polarized light conversion element and illumination device for lcd panel |
JP2001229703A (en) * | 1999-12-09 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Works Ltd | Illumination device |
WO2004042273A1 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Lighting device and image display unit and light guide provided with it |
WO2006054654A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Light guide plate |
WO2007029433A1 (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Transparent substrate, lighting device, and liquid crystal display unit |
JP2007507071A (en) * | 2003-09-27 | 2007-03-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Backlight for 3D display device |
US7431493B2 (en) | 2001-07-13 | 2008-10-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light guiding plate with brightness enhancement means and liquid crystal display |
WO2010100784A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | シャープ株式会社 | Planar illumination device and display device provided with the same |
JP2011192468A (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Hitachi Displays Ltd | Illuminating device and liquid crystal display device |
CN103018817A (en) * | 2012-11-22 | 2013-04-03 | 苏州达方电子有限公司 | Light guide plate structure and method for manufacturing light guide plate |
JP2016170883A (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | 三菱電機株式会社 | Surface light source device and liquid crystal display device |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP8169508A patent/JPH1020125A/en active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000075138A (en) * | 1998-06-15 | 2000-03-14 | Asahi Optical Co Ltd | Polarized light conversion element and illumination device for lcd panel |
JP2001229703A (en) * | 1999-12-09 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Works Ltd | Illumination device |
US7431493B2 (en) | 2001-07-13 | 2008-10-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light guiding plate with brightness enhancement means and liquid crystal display |
KR100846947B1 (en) * | 2002-11-06 | 2008-07-17 | 샤프 가부시키가이샤 | Lighting device and image display unit and light guide provided with it |
WO2004042273A1 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Lighting device and image display unit and light guide provided with it |
US7425089B2 (en) | 2002-11-06 | 2008-09-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Lighting device and image display unit and light guide provided with it |
JP4861180B2 (en) * | 2003-09-27 | 2012-01-25 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Backlight for 3D display device |
JP2007507071A (en) * | 2003-09-27 | 2007-03-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Backlight for 3D display device |
WO2006054654A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Light guide plate |
WO2007029433A1 (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Transparent substrate, lighting device, and liquid crystal display unit |
US7973880B2 (en) | 2005-09-02 | 2011-07-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Illumination device and liquid crystal display device |
WO2010100784A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | シャープ株式会社 | Planar illumination device and display device provided with the same |
JPWO2010100784A1 (en) * | 2009-03-06 | 2012-09-06 | シャープ株式会社 | Planar illumination device and display device including the same |
JP5373886B2 (en) * | 2009-03-06 | 2013-12-18 | シャープ株式会社 | Planar illumination device and display device including the same |
JP2011192468A (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Hitachi Displays Ltd | Illuminating device and liquid crystal display device |
US9829622B2 (en) | 2010-03-12 | 2017-11-28 | Panasonic Liquid Crystal Display Co., Ltd. | Illuminating device and liquid crystal display device |
CN103018817A (en) * | 2012-11-22 | 2013-04-03 | 苏州达方电子有限公司 | Light guide plate structure and method for manufacturing light guide plate |
JP2016170883A (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | 三菱電機株式会社 | Surface light source device and liquid crystal display device |
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