DE69620718T2

DE69620718T2 - Beleuchtungsvorrichtung und diese enthaltender Flüssigkristallapparat

Info

Publication number: DE69620718T2
Application number: DE69620718T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Hoshi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2016-12-05
Also published as: US6020944A; EP0778484B1; JPH09218407A; EP0778484A3; EP0778484A2; DE69620718D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND ZUM STAND DER TECHNIK

Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine gleichförmige Lichtmengenverteilung ermöglicht, und ein Flüssigkristallgerät, das mit solch einer Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet ist.
Flüssigkristallgeräte können grob in einen Transmissionstyp und einen Reflexionstyp unterteilt werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält ein Flüssigkristallgerät vom Transmissionstyp 1 eine Flüssigkristallplatte P&sub1;, hinter der eine Rücklichtvorrichtung B&sub1; angebracht ist. Die Rücklichtvorrichtung B&sub1; enthält Lichtquellen 2, beispielsweise Kathodenstrahlröhren, ein Lichtleitglied 3, um das Licht vom Flüssigkristallen 2 zu leiten, und einer Diffusionsplatte (hier nicht gezeigt), um die Flüssigkristallplatte P&sub1; mit gleichförmiger Leuchtdichte zu beleuchten. An beiden Seiten der Flüssigkristallplatte P&sub1; werden Polarisatorschichten (oder Polarisationsfilterschichten) 5 und 6 angebracht.
Andererseits, wie in Fig. 2 gezeigt, enthält ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp 10 eine Flüssigkristallplatte P&sub2; vom Reflexionstyp, auf dessen Vorderseite ein halbdurchlässiger Spiegel 11 auf der Betrachterseite angeordnet ist. Gegenüber dem Halbspiegel ist eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub2; senkrecht zu der Flüssigkristallplatte P&sub2; angeordnet.
Hier enthält die Flüssigkristallplatte P&sub2; ein Substrat 12, auf dem sich Dünnschichttransistoren und Elektroden zur Steuerung der Bildpunkte befinden. Auf der Oberfläche des Substrats 12 sind Elektroden für die Bildpunkte 13 zweidimensional angeordnet. Die Elektroden für die Bildpunkte 13 bestehen aus Aluminium (Al). Ihre Oberfläche wurde verspiegelt, um eine Reflexionsoberfläche der Bildpunkte und auch eine Vielzahl von Bildpunkten zu erzeugen. Längs der Substrats 12 wird eine verdrillte nematische Flüssigkristallschicht 15 aufgebracht und darüber Farbfilterabschnitte 16 von drei Farben (Rot, Grün, Blau), die zu den Elektroden für die Bildpunkte gehören. Zusätzlich enthält die Flüssigkristallplatte P&sub2; eine Phasenausgleichsschicht, Abgleichschichten (beispielsweise Polyamide), lichtdurchlässige Elektroden (ITO; Indium-Tin-Oxide) und ein glasartiges Substrat. Diese Einheiten werden nicht gezeigt.
Darüber hinaus enthält die Beleuchtungsvorrichtung B&sub2; eine Lichtquelle, eine Reflektionsabschirmung, die zur Bedeckung der Lichtquelle angebracht wurde, damit das Licht von der Lichtquelle in Vorwärtsrichtung reflektiert wird, und ein Sammellinsensystem (Einzelheiten nicht gezeigt), das wie eine ebene Lichtquelle wirkt, um Licht gleicher Leuchtdichte zu emittieren
Das Licht von der Lichtquelle B&sub2; wird vom halbdurchlässigen Spiegel 11 reflektiert und auf die Flüssigkristallplatte P&sub2; gelenkt, um die gesamte Fläche der Flüssigkristallplatte P&sub2; zu beleuchten. Anschließend wird das Licht von den Elektroden der Bildelemente 13 reflektiert, das vom halbdurchlässigen Spiegel 11 durchgelassen wird, wodurch es als ein Bild erkannt wird.
Dieses Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp 10 und das Flüssigkristallgerät vom Transmissionstyp 1 haben bestimmte Vorteile. Ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp erlaubt ein größeres Öffnungsverhältnis als ein Flüssigkristallgerät vom Transmissionstyp, indem Dünnschichttransistoren und Anschlußleitungen hinter den Elektroden der Bildelemente 13 angebracht werden, wodurch eine helle Anzeige mit hoher Leuchtdichte entsteht, wobei die Verlustleistung minimiert wird.
Von einem Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp 10 wird erwartet, daß ein hochauflösende Anzeigevorrichtung einschließlich einer großen Anzahl von Bildpunkten realisierbar ist, weil ein großes Öffnungsverhältnis eine hochdichte Anordnung der Bildpunkte erlaubt.
Ein Flüssigkristallgerät von Transmissionstyp 1 ist derart aufgebaut, daß das Licht einer Rücklichtvorrichtung B&sub2; zwei Polarisationsschichten 5 und 6 durchläuft; die durchgelassene Lichtmenge wird reduziert. Deshalb ist es nur schwer möglich, ein Bild mit einer großen Leuchtdichte zu erzeugen. Um ein Bild mit einer großen Leuchtdichte zu erzeugen, erfordert die Rücklichtvorrichtung B&sub1; einen erhöhten Leistungsbedarf mit erhöhter Wärmeentwicklung als Folge. Ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp kennt diese Schwierigkeiten nicht, und sie kann eine helles Bild anzeigen.
Jedoch hatte eine Flüssigkristallvorrichtung vom Reflexionstyp die oben angeführte Anordnung eines halbdurchlässigen Spiegels 11 und eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub3;, wodurch die Abmessungen groß sind. Aus diesem Grund wurde ein Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallvorrichtung vom Reflexionstyp nur mit großer Abmessung realisiert, beispielsweise als Projektionsbildschirm. Sie ließ sich nur schwer als kleine, leichte Flüssigkristallvorrichtung für sogenannte Flachanzeigen realisieren.
Darüber hinaus muß die Beleuchtungsvorrichtung B&sub2; eine ebene Lichtquelle sein, die eine gleichförmige Leuchtdichte abgibt, was zu großer Wärmeentwicklung führt. Entsprechend wird ein Kühlgebläse zur Wärmeableitung erforderlich, was zu einer großen Vorrichtung führt, die bei der Herstellung insgesamt teuer ist.
Andererseits bei einer Flüssigkristallvorrichtung vom Transmissionstyp, von denen der TFT-Typ (Thin Film Transistor, Dünnschichttransistor) derzeit dominiert, beträgt die Durchlässigkeit jedoch nur einige Prozent. In der Regel erfordert eine solche Anzeigevorrichtung eine Leuchtdichte in der Größenordnung von 80 cd/m² bis 120 cd/m² bei Verwendung in Räumen. Ein TFT-Anzeigefeld mit der oben beschriebenen geringeren Durchlässigkeit erfordert eine Beleuchtung hoher Leuchtdichte in der Größenordnung von einigen Tausend cd/m².
Eine derartige Beleuchtungsvorrichtung hoher Leuchtdichte, in der polarisiertes Licht verwendet wurde, wurde in "New Back- Lighting Device for Liquid Crystal Displays", S32-2, Asia Display 1995 beschrieben. Eine solche Vorrichtung erfordert einen großflächigen polarisierenden Strahlteiler und eine Wellenablenkplatte, die eine Polarisationskennlinie über einen weiten Bereich hat, der den sichtbaren Bereich abdeckt, wodurch die entsprechende Herstellung schwierig ist. Um die erwünschte Kennlinie zu bekommen, sollten linsenförmige Objektive, ein Mikrolinsenbereich, ein kleiner Strahlteilerbereich verwendet werden, wodurch die Vorrichtung bei der Herstellung groß und teuer wird.
Das Dokument EP 597 261 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Flüssigkristallgerät wie eingangs der Patenansprüche 1 und 16 beschrieben.
WO 97/08582 ist ein Dokument, das unter den Artikel 54(3) EPC fällt, und eine Beleuchtungsvorrichtung beschreibt, die ein lichtdurchlässiges Lichtleitglied enthält und eine Lichtquelle, die an der Seite des Lichtleitglieds angebracht ist, um das Licht an das Lichtleitglied zu emittieren, wobei das Lichtleitglied Vertiefungen enthält, die mit einem Material ausgefüllt sind, das anders als das Material des Lichtleitglieds ist. Eins der beiden Materialien ist isotrop und das andere anisotrop. Das Dokument WO97/08582 beschreibt darüber hinaus eine Flüssigkristallvorrichtung, bestehend aus einer Beleuchtungsvorrichtung, einem Flüssigkristallgerät, das so angeordnet ist, daß es durch ein von der Beleuchtungsvorrichtung emittiertem Licht beleuchtet wird, und einem Reflektor, der gegenüber der Flüssigkristallvorrichtung angeordnet ist, wobei das Lichtleitglied dazwischen angeordnet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung hoher Leuchtdichte mit einer gleichförmigen Lichtmengenverteilung und einem Flüssigkristallgerät, das mit der Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet ist, herzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung, die den Leistungsbedarf einschränkt, und ein Flüssigkristallgerät, das mit der Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung eines Flüssigkristallgeräts, das Bildfehler verhindert.
Ein weiterer Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung eines kleinen und leichten Flüssigkristallgeräts vom Reflexionstyp.
Ein weiterer Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung eines Flüssigkristallgeräts mit heller Anzeige und geringem Leistungsbedarf.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Flüssigkristallgerät nach den Ansprüchen 12 bis 16.
Wird, bezogen auf die vorliegenden Erfindung, die Beleuchtungsvorrichtung angesteuert, wird das Licht von der Lichtquelle emittiert. Es tritt in das Lichtleitglied, das sich in der Nähe der Lichtquelle befindet, ein, wo das Licht durch ein anisotropes Glied bezüglich der Polarisation transformiert oder umgesetzt und durch das anisotrope Gitter gebeugt wird, um als Beleuchtungslicht emittiert zu werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung und den darin verzeichneten Bezugszeichen verdeutlicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Flüssigkristallgeräts vom konventionellen Transmissionstyp.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Flüssigkristallgeräts vom konventionellen Reflexionstyp.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine Seitenansicht beziehungsweise genauere Seitenansichten des Aufbaus und der Wirkungsweise eines Flüssigkristallgeräts vom Reflexionstyp bezogen auf das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Schnittansichten der Aufbauten eines Flüssigkristallgeräts bezogen auf das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht des Lichtverhaltens im Flüssigkristallgerät bezogen auf das dritte Ausführungsbeispiel.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht für ein modifiziertes Phasenplättchen.
Die Fig. 10, 12 und 15 zeigen Schnittansichten der Aufbauten eines Flüssigkristallgeräts bezogen auf das vierte, das sechste und das achte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 11 und 13 zeigen Perspektivansichten der Aufbauten bezogen auf das fünfte und das siebte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 14, 16 und 17 zeigen Schnittansichten des Lichtverhaltens bezogen auf das siebte und das achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 18 bis 22 zeigen Schnittansichten der Aufbauten des Flüssigkristallgeräts bezogen auf das neunte bis dreizehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben.
In Fig. 3 wird eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; auf eine Oberfläche einer Flüssigkristallplatte 20 gegenüber (aus Sicht des Betrachters) der Platte P&sub2; angebracht, um ein Flüssigkristallgerät zu bilden.
Die Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; enthält ein lichtdurchlässiges Lichtleitglied 21 und eine Lichtquelle 26, die seitlich an dem Lichtleitglied 21 angebracht ist. Das Lichtleitglied 21 enthält ein anisotropes Gitter 25, ein anisotropes Glied 22, das über eine Brechzahlanisotropie verfügt, und ein isotropes Glied 23, das im wesentlichen keine Brechzahlanisotropie im Sinne einer enthaltenen Brechzahlanisotropie verfügt, die hinreichend kleiner als die des anisotropen Gliedes 22 ist.
Das anisotrope Gitter 25 wird an der Grenzfläche zwischen dem anisotropen Glied 22 und dem isotropen Glied 23 in einem Reliefmuster gebildet, das eine Serie rechtwinkliger Schutzabschnitte bereitstellt, wie genauer den Fig. 4 bis 6 zu entnehmen ist. Deshalb ist das anisotrope Gitter ein eindimensional angeordnete Gitter, und in seiner eindimensionalen Gitteranordnungsrichtung hat es eine Brechzahlverteilung, die periodisch bezüglich des linear polarisierten Lichts, das eine Polarisationsebene (bezogen auf die Schwingungsrichtung eines elektrischen Vektors) senkrecht oder parallel zur Anordnungsrichtung hat, jedoch gleichförmig bezüglich des linear polarisierten Lichts ist, das eine Polarisationsebene senkrecht zu der polarisierten Lichtrichtung hat.
Wie Fig. 3 zeigt, wird das Licht L&sub1; von der Lichtquelle 26 an das Lichtleitglied 21 emittiert. Das emittierte Licht L&sub1;, das in das Lichtleitglied 21 eintritt, wird laufend total reflektiert, weil der kritische Winkel der Totalreflexion θc überschritten wird. Die Ausbreitung erfolgt über den gesamten Bereich des Lichtleitglieds 21.
Wenn das Licht sich durch das anisotrope Glied 22 ausbreitet, wird das Licht L&sub1; durch Polarsation transformirt, und ein Teil davon (L&sub2;) wird durch das anisotrope Gitter 25 gebeugt, um in Richtung der Flüssigkristallvorrichtung P&sub2; gelenkt zu werden. Das Licht, das in Richtung der Flüssigkristallvorrichtung P&sub2; emittiert wird, wird durch die Platte bildförmig reflektiert, um wiederum das Lichtleitglied 21 zu durchdringen, damit das Auge E des Betrachters erreicht wird.
Diese Ausführungsbeispiel ermöglicht eine helle Anzeigekennlinie hoher Leuchtdichte bei einem Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp und dies bei verringertem Leistungsbedarf. Da hierbei die Aperturgeschwindigkeit erhöht werden kann, wird ermöglicht, eine hochdichte zweidimensionale Bildpunkteanordnung zu erreichen, wodurch eine Anzeigevorrichtung mit Mehrfachbildpunkten realisiert wird.
Entsprechend des Ausführungsbeispiels, bei dem das von der Lichtquelle kommende Licht L&sub1; durch das anisotrope Gitter 25 in Richtung der Flüssigkristallvorrichtung P&sub2; gebeugt wird, ist ein halbdurchlässiger Spiegel 11 (s. Fig. 2) wie bei konventionellen Vorrichtungen nicht mehr erforderlich. Das von der Lichtquelle 26 emittierte Licht, das in das Lichtleitglied 21 eintritt, pflanzt sich totalreflektiert über den gesamten Bereich des Lichtleitglieds 21 fort. Es wird durch das anisotrope Gitter 25 gebeugt und erzeugt ein Licht L&sub2;, das eine gleichförmige Leuchtdichteverteilung aufweist. Folglich kann die Abmessung der Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; reduziert werden, und es kann eine Dicke erzielt werden, die von Flüssigkristallgeräten vom Transmissionstyp bekannt ist. Erhalten wird ein kleines, dünnes und leichtes Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp. Da die Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; klein in den Abmessungen ist, wird weniger Wärme entwickelt. Wärmeableitung, beispielsweise mit einem Kühlgebläse, ist nicht erforderlich, was in der Herstellung wiederum zu einem einfacheren und leichteren Gerät führt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Licht, das einer Polarisationsumsetzung durch das anisotrope Glied 22 unterworfen ist, sequentiell durch das anisotrope Gitter, das zur Beleuchtung der Flüssigkristallvorrichtung P&sub2; verwendet wird, gebeugt. Als Ergebnis, entsprechend diesem Ausführungsbeispiel, wird ermöglicht, ein Flüssigkristallgerät mit einer hohen Leuchtdichte und einem vorzüglichen Beleuchtungswirkungsgrad zu schaffen.
Das anisotrope Glied 22, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein einachsiger oder zweiachsiger Kristall oder ein polymeres Material sein. Beispiele können sein: Lithiumniobat (LiNbO&sub3;), Lithiumtantalat (LiTaO&sub3;), Bariumtitanat (BaTiO&sub3;), Zinkoxid (ZnO), Ammoniumdiphosphat (ADP, NH&sub4;H&sub2;PO&sub4;), Kaliumdiphosphat (KDP, KH&sub2;PO&sub4;), Calciumphosphat (CaCO&sub3;), Quarz (SiO&sub2;), eine Schicht eines Polymers wie Polycarbonat, eine Schichtanordnung Schicht, Flüssigkristall, Schicht und eine polymere Flüssigkristallschicht.
Ein anisotropes Glied, das aus einem Kristall besteht, kann gute Eigenschaften aufweisen. Andererseits erlaubt ein anisotropes Glied, bestehend aus einer Polymerschicht, eine großflächige Herstellung bei gleichzeitig geringen Kosten. Ein anisotropes Glied, das einen Flüssigkristall umgibt, kann eine Abgleichbehandlung und eine Abgleichschicht zu Anpassung an den Flüssigkristall erforderlich machen. Diese Lösung verspricht sehr gute Eigenschaften, die in Abhängigkeit der erforderlichen Anwendung, der Größe der Anzeige und den optischen Anforderungen optimal ausgewählt werden können.
Andererseits hat das isotrope Glied 25 keine oder eine nur sehr geringe Brechzahlanisotropie. Es kann beispielsweise Flintglas oder Zinksulfat (ZnS) enthalten.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete anisotrope Gitter 25 kann durch Ätzen gebildet werden.
Die Beugung des ordentlichen Strahls kann verwendet werden, ebenso jedoch auch die des außerordentlichen Strahls. Ein bevorzugtes Verfahren während der Bildung eines Gittermusters auf einem anisotropen Glied kann ein Bereich, der einem Protonenaustausch unterworfen wird, sein, der selektiv mit einer dielektrischen Schicht (beispielsweise Siliziumoxid, Silizium(II)-oxid, Siliziumnitrid) überzogen sein kann, damit eine Phasendifferenz Δφ = π für den außerordentlichen Strahl erzeugt wird, für den ein höherer Wirkungsgrad der Beugung erhalten werden sollte, und eine Phasendifferenz von Δφ = 0 für den ordentlichen Strahl, damit er nicht gebeugt werden kann. In einem solchen Fall kann das isotrope Glied 23 derart entworfen werden, daß eine Brechzahl mit der Brechzahl für den ordentlichen Strahl übereinstimmt, um ein Δn = 0 zu erzeugen. In diesem Fall kann die optische Achsrichtung des anisotropen Gliedes 22 willkürlich in Richtung der X-Achse oder der Y-Achse eingestellt werden, um ein Beleuchtungslicht mit der erwünschten Polarisationsrichtung zu erzeugen.
Das Gitter sollte eine Brechzahlanisotropie haben, jedoch eine Richtung von größerer zu kleinerer Brechzahl; die Richtung der optischen Achse kann willkürlich gewählt werden.
Die oben gegebene Erklärung basierte auf der Verwendung der Transmissionsseite ± des Beugungslichts erster Ordnung als Beugungslicht, jedoch kann auch Beugungslicht von der Reflexionsseite und Beugungslicht höherer Ordnung in Abhängigkeit einer ähnlichen Eigenschaft verwendet werden. Jedoch eine Beugung des Lichts in Richtung der Betrachterseite und der Eintritt an der Grenzfläche zu Luft bei einem Winkel unterhalb des Winkels der Totalreflexion φc kann zu einer minderwertigen Bildqualität aufgrund von Flimmern oder Geisterbildern führen. Es kann ebenfalls Beugungslicht nullter Ordnung unter Verwendung eines Polarisators (polarisiertes Lichterfassungsmittel) verwendet werden, das eine Transmissionsachse in Richtung des polarisierten Lichts hat, das zwischen dem Lichtleitglied 21 und dem Betrachter beobachtet wird, damit unerwünschtes Beugungslicht nicht auftritt.
Die Beleuchtungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann nicht nur mit einer Flüssigkristallvorrichtung vom Reflexionstyp kombiniert werden, sondern auch mit einer Flüssigkristallvorrichtung vom Transmissionstyp. Im letzteren Fall ist es sinnvoll, einen Reflektor auf der Rückseite des Lichtleitglieds anzubringen, das heißt, auf der Seite, die sich gegenüber der Flüssigkristallvorrichtung des Lichtleitglieds befindet. Es sollte weiter eine Streuschicht zur Lichtstreuung oder eine Phasenvorrichtung zur Polarisationsumsetzung oder die Umsetzung des Lichts zwischen dem Reflektor und der rückwärtigen Oberfläche des Lichtleitglieds berücksichtigt werden. Durch Einführung solcher Mittel wird ermöglicht, eine gleichförmigere Lichtmengenverteilung und eine höhere Leuchtdichte zu erzielen.
Unabhängig davon, ob eine Kombination mit einer Flüssigkristallvorrichtung vom Reflexionstyp oder vom Transmissionstyp durchgeführt wird, sollte ein Reflektor seitlich vom Lichtleitglied angebracht werden, wobei diese Seite nicht mit einer Lichtquelle versehen ist. Es wird weiter empfohlen, eine Phasenvorrichtung zwischen den Reflektor und der Seite des Lichtleitglieds, die mit dem Reflektor versehen ist, anzubringen.
Der Reflektor oder das reflektierende Mittel kann aus einer dünnen oder dicken Schicht eines Metalls, wie Aluminium, Silber, Platin oder Gold bestehen oder aus einer flexiblen Folie mit Reflexionseigenschaften.
Der Reflektor kann seitlich vom Lichtleitglied angebracht werden, und zwar gegenüber der Seite, auf der sich die Lichtquelle befindet, oder an den Seiten des Lichtleitglieds, die der seitlichen Anbringung des Reflektors benachbart ist und mit der Lichtquelle versehen ist. Speziell: Im Fall, daß eine Lichtquelle nur an einer Seite des rechteckigen Lichtleitglieds angebracht ist, wird empfohlen, Reflektoren an den verbleibenden Seiten des Lichtleitglieds anzubringen.
Die Phasenvorrichtung muß nicht notwendigerweise zwischen einer Seite des Lichtleitglieds und einem Reflektor angebracht werden, sondern es kann auch an einer Stelle fern vom Reflektor angebrachte werden. Die Phasenvorrichtung kann eine einen rechteckigen, streifenförmigen oder keilförmigen Querschnitt haben. Die Phasenvorrichtung kann auch als ein Teil einer Seite des Lichtleitglieds ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann ein Reflektor an einer Seite des Lichtleitglieds angeordnet sein, und eine Phasenvorrichtung im Weg des von der Lichtquelle emittierten Lichts angebracht werden, wodurch das emittierte Licht durch die Phasenvorrichtung polarisiert wird. Als Ergebnis wird das emittierte Licht, das durch das Lichtleitglied wandert, sowohl vom anisotropen Glied, das eine Polarisationsumsetzfunktion hat, als auch von der Phasenvorrichtung zur Umsetzung des Polarisationszustands umgesetzt, um wirksam durch das anisotrope Gitter als Beleuchtungslicht verwendet werden zu können. Als Ergebnis wird die Beleuchtungslichtmenge weiterhin erhöht, wodurch eine verbesserte Lichthelligkeit erzielt wird, wenn sie auf das Flüssigkristallgerät angewendet wird.
In dem Fall, bei dem der Reflektor gegenüber der Lichtquelle bezogen auf das Lichtleitglied, das dazwischen angeordnet ist, angebracht wird, wird das von der Lichtquelle emittierte Licht, das vom Lichtleitglied durchgelassen wird, vom Reflektor reflektiert. Hierdurch kann die Anzahl der Lichtquellen reduziert werden, um entsprechend den Leistungsbedarf der Beleuchtungsvorrichtung zu reduzieren.
Wurde die Phasenvorrichtung so entworfen, daß sie einen keilförmigen Querschnitt hat, wodurch die Grenzfläche zwischen der Phasenvorrichtung und dem Lichtleitglied, bezogen auf den Reflektor, geneigt ist, werden verschiedene Anisotropien für die Vorwärts- und Rückwartsausbreitung des polarisierten Lichts ermöglicht, wobei der Wirkungsgrad der Polarisationsumsetzung weiter verbessert wird.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Flüssigkristallvorrichtung verwendet bevorzugt polarisierte Lichtmodulation mit einem nematischen, cholesterischen oder smektischen Flüssigkristall. Die Flüssigkristallvorrichtungen früherer Generationen haben bevorzugt verdrillte nematische Flüssigkristalle vom aktiven oder einfachen Matrixtyp verwendet. Flüssigkristalle vom letzteren Typ sind bevorzugt ferroelektrische oder antiferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen.
#Eine Flüssigkristallvorrichtung vom Reflexionstyp kann hergestellt werden, indem eine der Elektroden, die den Flüssigkristall einschließen, als reflektierende Elektrode, beispielsweise aus Aluminium, Silber oder Platin, ausgebildet ist. Die Oberfläche der reflektierenden Elektrode sollte hochglanzpoliert sein. Alternativ kann die Oberfläche der reflektierenden Elektrode so aufbereitet sein, daß sie eine lichtstreuende Oberfläche hat.
Eine Flüssigkristallvorrichtung vom Transmissionstyp kann hergestellt werden, indem das Elektrodenpaar als lichtdurchlässige Elektroden ausgebildet ist. Im Fall einer Flüssigkristallvorrichtung, die ein auf einem Substrat gebildetes Elektrodenpaar, das ein elektrisches Feld innerhalb des Flüssigkristalls aufbaut, verwendet, muß nicht lichtdurchlässig sein.
Das anisotrope Gitter sollte Gitterstriche, die auf einen Spalt gebildet werden, der schmaler als der Abstand der Bildpunkteanordnung einer Flüssigkristallvorrichtung ist, damit die Ausbildung eines Moiré-Musters unterdrückt wird.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Flüssigkristallvorrichtung kann eine Farbschicht enthalten, die auf der inneren Oberfläche eines Substratpaares gebildet wurde.
Im Fall eines anisotropen Gitters, das als ein Beugungsgitter arbeitet, verwendet werden, kann eine Lichtstreuung problematisch werden. Dieses Problem läßt sich durch ein Farbfilter lösen, wenn das vom Bildpunkt des Flüssigkristalls reflektierte Licht beim Eindringen in das anisotrope Gitter zu monochromatischem Licht wird.
Nun werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nimmt Bezug auf die Fig. 3 bis 5.
In Fig. 3 enthält ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp 20 eine Flüssigkristallplatte P&sub2; vom Reflexionstyp. Gegenüber dieser Flüssigkristallplatte ist auf der Betrachterseite E eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; angebracht.
Die Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; enthält ein Lichtleitglied 21, das entlang der Flüssigkristallplatte P&sub2; angeordnet ist. Das Lichtleitglied 21 enthält übereinander geschichtet ein anisotropes Substrat 22 und eine isotrope Schicht 23. Das anisotrope Substrat 22 (mit einer Dicke von beispielsweise 0,1 mm bis 1 mm) enthält ein dielektrisches Material, das Doppelbrechung zeigt, und aus dem einachsigen Kristall LiNbO&sub3; (Lithiumniobiumoxid) besteht, das einen einachsigen Brechzahlellipsoid darstellt. Charakteristikum von LiNBO&sub3; ist eine große Differenz in den Brechzahlen für den außerordentliche und den ordentlichen Strahl (beispielsweise ne = 2,30 und no = 2,20 bei einer Wellenlänge von λ = 0,55 um).
Zwischen dem anisotropen Substrat 22 und der isotropen Schicht 23 bilden sich Unebenheiten 25 (s. Fig. 4) aus. Die Unebenheiten 25 werden parallel zu einer optischen Achse gebildet, und sie wirken wie ein eindimensionales, anisotropes Gitter vom Reliefmuster. (Im Folgenden wird statt von Unebenheiten 25 von einem anisotropen Gitter 25 gesprochen.) In diesem Ausführungsbeispiel ist das anisotrope Gitter 25 ausgelegt, den ordentlichen Strahl zu beugen (eine genauere Beschreibung erfolgt weiter unten). Bei diesen Ausführungsbeispielen wurde das Gittermuster des anisotropen Gitters 25 durch einen Protonenaustauschprozeß gebildet, wobei die spezifischen Bereiche eines Glassubstrats (Vorstufenplatte des anisotropen Substrats 22) einem selektiven Protonenaustausch (beispielsweise Austausch von Li&spplus; (positiv geladenes Lithiumion) gegen H&spplus; (positiv geladenes Wasserstoffion)) unterworfen werden. Sie werden selektiv mit Flußsäure geätzt, um die Gitterstriche zu erhalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Gitterstriche eines anisotropen Gitters 25 mit Reliefmuster mit einer Tiefe t gebildet, so daß die Phasendifferenz Δφ durch folgende Formeln gegeben ist:
Δφ = Δn&sub0;·t (für den ordentlichen Strahl)
und
Δφ = Δne·t (für den außerordentlichen Strahl),
wobei Δn&sub0; und Δne Brechzahldifferenzen zwischen dem anisotropen Substrat 22 und der isotropen Schicht 23 für den ordentlichen beziehungsweise den außerordentlichen Strahl sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Phasendifferenz Δφ so ausgelegt, das sie π für den ordentlichen Strahl ist, um einen möglichst hohen Beugungswirkungsgrad zur Verfügung zu stellen, und 0 (Null) für den außerordentlichen Strahl, für den keine Beugung erwünscht ist, indem die Gitterstrichtiefe t entsprechend eingestellt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Spalt d (beispielsweise 1,1 um) des anisotropen Gitters derart entworfen werden, daß die Wellenlänge λ = 0,55 um oder größer ist. Dies hängt vom Einfallswinkel eines Lichtstroms ab, der ein größtes Peak bei der Lichtmengenverteilung des einfallenden Lichts bildet. Genauer: Da die mittlere Wellenlänge (λ) des einfallenden Lichts 0,55 um beträgt, und das einfallende Licht, das in das Gitter 25 unter einem Maximalwinkel (90º) eintritt, das heißt, das Licht, das entlang des anisotropen Gitters 24 eintritt, wird ebenfalls durch das anisotrope Gitter 25 gebeugt, wodurch die Flüssigkristallplatte 1% tatsächlich gebeugt werden kann. Der Spalt d wird auf einen kleineren Wert gesetzt als der Spalt (beispielsweise 20 um bis 300 um) des Aufbaus der Bildpunktanordnung in Richtung der anisotropen Gitteranordnung (das heißt, der Bildpunktspalt in den Richtungen der Gitteranordnung), wodurch das Auftreten eines Moire vermieden werden kann.
Andererseits kann die Gitterstrichtiefe t auf einen Wert (beispielsweise 2,75 um) gesetzt werden, der geeignet ist, ein Ansteigen des Wertes einer Brechzahl für den außerordentlichen Strahls zu kompensieren, und den Wert einer Brechzahl für den außerordentlichen Strahl aufgrund des Protonenaustauschs herabzusetzen.
Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Erfindung die Brechzahl (beispielsweise n = 2,20) der isotropen Schicht 23 auf die Brechzahl ne des anisotropen Substrats 22 abgestimmt, das heißt, durch Zusammensetzen der isotropen Schicht 23 aus Flintglas, das einen bestimmten Bleianteil (Pb) hat.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird seitlich des Lichtleitglieds eine Kathodenstrahlröhre 26 als Lichtquelle angebracht, und eine Reflektorabschirmung 27 ist derart angebracht, daß die Kathodenstrahlröhre 26 umhüllt ist. Von der Kathodenstrahlröhre 26 wird Licht spontan an das Lichtleitglied 21 emittiert.
Die Funktion und die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
Wird das Flüssigkristallgerät angesteuert, werden die entsprechenden Bildpunktelektroden 13 mit den zugehörigen Spannungswerten versorgt, um die entsprechenden Bildpunkte anzusteuern und vorgegebene Bilddaten auszugeben.
Andererseits wird das Licht L&sub1; von der Kathodenstrahlröhre 26 emittiert (s. Fig. 3). Es tritt nach der Reflexion und der Verdichtung durch die Reflektorabschirmung 27 oder unmittelbar in das Lichtleitglied durch die Randoberfläche ein. Das Licht L&sub1; bewirkt eine sich wiederholende Totalreflexion bei Einfallswinkeln, die gleich oder größer als der Winkel der Totalreflexion θc sind, und es breitet sich über den gesamten Bereich des Lichtleitglieds 21 aus. Das von der Kathodenstrahlröhre 26 emittierte und an der Reflektorabschirmung 27 reflektierte Licht L&sub1; ist ein natürliches, spontanes Emissionslicht, so daß es im Grunde eine willkürlich polarisiertes Licht ist; es kann als ein elliptisch polarisiertes Licht angesehen werden.
Das Licht L&sub1; wird bei der Ausbreitung durch die isotrope Schicht 23 nicht der Doppelbrechung unterworfen, jedoch wird es bei der Ausbreitung durch das anisotrope Substrat 22 der Doppelbrechung unterworfen. Da im Ausführungsbeispiel das anisotrope Gitter 25 (genauer: Gitterstriche oder Unebenheiten 25) in einer Richtung parallel zur optischen Achse angeordnet ist, ist der ordentliche Strahl s-polarisiertes Licht, dessen Schwingungsrichtung senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet ist, und der außerordentliche Strahl ist p-orientiertes Licht, dessen Schwingungsrichtung parallel zur (oder in der) Zeichenebene ausgerichtet ist.
Durch laufende Totalreflexion tritt das Licht L&sub1; in das anisotrope Gitter 25 unter einem Winkel von 9c oder größer ein, wobei nur das s-polarisierte Licht L&sub2; (ordentlicher Strahl) in Richtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; gebeugt wird; das p- polarisierte Licht L&sub1; geht durch das anisotrope Gitter 25 hindurch, weil die Brechzahl der isotropen Schicht auf (das heißt, im wesentlichen gleich) die Brechzahl des anisotropen Substrats 22 für den außerordentlichen Strahl in diesem Ausführungsbeispiel abgestimmt ist. Das p-polarisierte Licht, das durch das anisotrope Gitter 25 durchgelassen wird, wird erneut der Doppelbrechung unterworfen, um ein elliptisch polarisiertes Licht zu bilden, vom das s-polarisierte Licht L&sub2; wieder durch das anisotrope Gitter 25 gebeugt wird.
Andererseits wird das s-polarisierte Licht L&sub2;, das durch das anisotrope Gitter 25 gebeugt wird, veranlaßt, ein R-, G- oder B-Farbfilter 16 senkrecht als Licht, das aus nur einem linear polarisierten Lichtanteil besteht, zu durchdringen (s. Fig. 4), wobei eine spezifischer Wellenlängenbereich ausgewählt wird. Anschließend wird der polarisierte Lichtanteil L&sub2; des ausgewählten Wellenlängenbereichs durch eine Bildpunktelektrode 13 reflektiert und moduliert, wenn es in Abhängigkeit der Daten jedes Bildpunkts zweimal die Flüssigkristallschicht 15 durchdrungen hat. Das auf diese Art reflektierte Licht L&sub5; besteht im wesentlichen aus p- und s-polarisierten Anteilen, und zwar in Abhängigkeit der Farbstufenzustands des Bildpunkts und der Intensität des p-polarisierten Lichtanteils, die zu dem Farb- und dem Leuchtdichtesignal des Bildpunkts in diesem Ausführungsbeispiel gehört. Das Licht L&sub5; - es ist elliptisch polarisiert mit p- und s-Anteilen - tritt in das anisotrope Gitter 25 über, wobei das Licht L&sub6; (s-polarisiertes Licht), dessen Richtung identisch mit dem einfallenden polarisierten Licht ist, durch das anisotrope Gitter 25 gebeugt wird, um eine laufende Totalreflexion innerhalb des Lichtleitglieds 21 hervorzurufen. Im Gegensatz hierzu wird der p-polarisierte Lichtanteil L&sub7; senkrecht zu dem einfallenden polarisierten Licht durch das anisotrope Gitter 25 durchgelassen, um das Auge E des Betrachters zu erreichen, das dann als ein Bild erkannt wird, das eine Intensitätsverteilung des polarisierten Lichtanteils trägt. Als Folge wirkt in diesem Ausführungsbeispiel das Lichtleitglied 21 auch als ein Polarisator. Im Lichtleitglied 21 wird das s-polarisierte Licht L&sub6; total reflektiert, um sich innerhalb des Lichtleitglieds 21 auszubreiten, und um durch das anisotrope Gitter 25 wieder in Richtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; gebeugt zu werden.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird es möglich, eine helle Anzeigekennlinie mit hoher Leuchtdichte eines Flüssigkristallgeräts vom Reflexionstyp mit entsprechend reduziertem Leistungsbedarf zu erzielen. Da die Öffnungsgeschwindigkeit erhöht werden kann, lassen sich die Bildpunkte mit hoher Dichte anordnen, um eine Anzeigegerät mit einer erhöhten Anzahl von Bildpunkten zu erzeugen.
Dieses Ausführungsbeispiel erfordert keine konventionellen Mittel, wie beispielsweise einen Halbspiegel, wodurch die Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; in der Größe und in der Dicke in ähnlicher Weise wie bei dem Flüssigkristallgerät vom Transmissionstyp reduziert werden kann, wodurch ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp mit geringen Abmessungen und geringem Gewicht erzeugt wird. Durch die geringen Abmessungen der Beleuchtungsvorrichtung B&sub3; wird darüber hinaus die Wärmeentwicklung reduziert, wodurch Wärmeverteilungsmittel, wie ein Kühlgebläse, überflüssig gemacht werden, und das gesamte Flüssigkristallgerät kann in der Herstellung vereinfacht und entsprechend im Gewicht reduziert werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das von der Kaltkathodenröhre 26 emittierten Licht L&sub1; nur der s-polarisierte Lichtanteil L&sub2; vom anisotrope Gitter 25 gebeugt, um zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; verwendet zu werden. Das p-polarisierte Licht L&sub1; wird durch das anisotrope Gitter 25 durchgelassen. Jedoch wird durch wiederholte Anwendung der Totalreflexion nach dem Durchgang durch das anisotrope Gitter 25 das p-polarisierte Licht L&sub1; der Doppelbrechung durch das anisotrope Substrat 22 unterworfen, um so in elliptisch polarisiertes Licht ungesetzt zu werden, von dem das sich ergebende s-polarisierte Licht L&sub2; vom anisotropen Gitter 25 gebeugt wird. Das heißt, das von der Kaltkathodenröhre 26 emittierte Licht L&sub1; wird folglich gänzlich in s-polarisiertes Licht umgesetzt, um für die Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; verwendet zu werden. Entsprechend ist es möglich, ein Flüssigkristallgerät hoher Leuchtdichte mit einem ausgezeichneten Beleuchtungswirkungsgrad, entsprechend diesem Ausführungsbeispiel, zu erhalten.
Ähnlich wird nur p-polarisiertem Licht L&sub7; ermöglicht, das anisotrope Gitter 25 nach der Reflexion durch die Bildpunktelektrode 13 zu durchdringen, um den Betrachter E zu erreichen. Der s-polarisierte Lichtanteil L&sub6; im Licht L&sub5;, das von der Flüssigkristallplatte P&sub2; reflektiert wurde, erreicht den Betrachter E nicht. Jedoch durch die wiederholte Totalreflexion im Lichtleitglied 21 wird das s-polarisierte Licht wieder in Richtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; gebeugt, um als Beleuchtungslicht wiederverwendet zu werden, wodurch der Beleuchtungswirkungsgrad erhöht wird.
Die Verwendung von einem Beugungsgitter wie in diesem Ausführungsbeispiel birgt ganz allgemein die Gefahr in sich, ein Problem bei der Lichtdiffusion (Farbdiffusion) hervorzurufen. Da jedoch in diesem Ausführungsbeispiel das Farbfilter 16 verwendet wird, ist das Licht L&sub5;, das in das Beugungsgitter (anisotropes Gitter) eintritt, ein monochromatisches Licht, wodurch das Problem der die Beugung begleitende Farbdiffusion umgangen wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Lichtleitglied 21 durch ein anisotropes Substrat 22 und eine isotrope Schicht 23, die im wesentlichen keine Brechzahlahnisotropie aufweist, dargestellt. Das Substrat 22 und die Schicht 23 sind übereinander angeordnet, um ein reliefartiges, anisotropes Gitter 25 an den Grenzen von beiden zu bilden, wodurch das totalreflektierte Licht L&sub1; gleichmäßig geführt werden kann, und das gebildete anisotrope Gitter 25 kann durch die isotrope Schicht 23 geschützt werden.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Das zweite Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 6, wobei vergleichbare Teile von Fig. 5 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden und auf Beschreibungen, Funktionen und Wirkungsweisen, die schon im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, verzichtet wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 enthält ein Flüssigkristallgerät 30 gemäß dieses Ausführungsbeispiels eine Flüssigkristallplatte P&sub2; vom Reflexionstyp (nicht dargestellt) ähnlich dem im ersten Ausführungsbeispiel, und eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub4; ist gegenüber der Flüssigkristallplatte P&sub2; angebracht. Die Beleuchtungsvorrichtung B&sub4; besteht aus einem Lichtleitglied 31 (ähnlich dem Lichtleitglied 21 im ersten Ausführungsbeispiel), wobei an einer Seite die Kaltkathodenröhre, u. a. (nicht dargestellt) angebracht ist.
Das Lichtleitglied 31 setzt sich aus einem übereinander angeordnetem anisotropes Substrat 32 und einer isotropen Schicht 33 zusammen, die an ihren Grenzen ein anisotrope Gitter 35 bilden. Im in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das anisotrope Gitter 35 in einer Richtung (ARY) ausgebildet, die senkrecht zur optischen Achse des Substrats 32 ausgerichtet ist, im Gegensatz zur Anordnungsrichtung (ARY) des anisotropen Gitters 25, das parallel zur optischen Achse des Substrats 22 im ersten Ausführungsbeispiel ausgerichtet war (s. Fig. 5). Als Ergebnis ist das s-polarisierte Licht, das eine Schwingungsrichtung des elektrischen Vektors senkrecht zur Zeichenebene aufweist, ein außerordentlicher Strahl, und das p-polarisierte Licht, das eine Schwingungsrichtung des elektrischen Vektors in der Zeichenebene hat, ist der ordentliche Strahl. Des weiteren wird in diesem Ausführungsbeispiel die Beugung des ordentlichen Strahls (p- polarisierter Strahl) verwendet, und die Brechzahl der isotropen Schicht 33 wird mit der des anisotropen Substrats 32 für den außerordentlichen Strahl abgestimmt.
Die Funktion und die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
Wird das Flüssigkristallgerät 30 angesteuert, wird die Flüssigkristallplatte P&sub2; in einen Zustand gesteuert, um ein vorgegebenes Bild auszugeben. Das von der Kaltkathodenröhre 26 emittierte Licht 11 tritt in das Lichtleitglied 31 ein, um wiederholte Totalreflexion innerhalb des Lichtleitglieds 31 hervorzurufen.
Während der Wiederholung der Totalreflexion fällt das Licht 11 auf das anisotrope Gitter 35 unter einem Winkel von θc oder größer ein. Zu diesem Zeitpunkt wird ausschließlich p-polarisiertes Licht (ordentlicher Strahl) durch das anisotrope Gitter 35 in Richtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; gebeugt. Das s-polarisierte Licht L&sub1;&sub1; wird vom Gitter 35 durchgelassen. Das durch das anisotrope Gitter 35 hindurchgetretene s-polarisierte Licht L&sub1;&sub1; wird durch das anisotrope Substrat 32 der Doppelbrechung unterworfen, um zu einem elliptisch polarisierten Licht zu werden, vom der p-polarisierte Lichtanteil L&sub1;&sub2; zur Beugung durch das anisotrope Gitter 35 abgetrennt wird.
Andererseits wird das p-polarisierte Licht L&sub1;&sub2;, das durch das anisotrope Gitter 35 zur Beugung abgetrennt wurde, veranlaßt, einen R-, G- oder B-Farbfilter 16 senkrecht zu durchdringen, da das Licht ausschließlich aus linear polarisiertem Lichtanteil besteht, wobei ein bestimmter Wellenlängenbereich ausgewählt wird. Anschließend wird der polarisierte Lichtanteil L&sub1;&sub2; des ausgewählten Wellenlängenbereichs von einer Bildpunktelektrode 13 reflektiert und moduliert, wenn es zweimal durch die Flüssigkristallschicht 15 in Abhängigkeit der Daten jedes Bildpunkts durchgelassen wird. Derart reflektiertes Licht L&sub1;&sub5; enthält grundsätzlich, in Abhängigkeit des Farbstufenzustands des Bildpunkts sowohl p- als auch s-polarisierte Lichtanteile. Die Intensität des s- polarisierten Lichtanteils entspricht dem Farbsignal und dem Leuchtdichtesignal des Bildpunkts in diesem Ausführungsbeispiel. Das Licht L&sub1;&sub5; (elliptisch polarisiertes Licht, das sowohl p- als auch s-Anteile enthält) tritt in das anisotrope Gitter 35 ein, wo das Licht L&sub1;&sub6; (p-polarisiertes Licht), dessen Richtung identisch mit dem einfallenden polarisierten Licht ist, vom anisotrope Gitter 35 gebeugt wird, um eine sich wiederholende Totalreflexion innerhalb des Lichtleitglieds 31 hervorzurufen. Im Gegensatz hierzu wird der s-polarisierte Lichtanteil L&sub1;&sub7;, der senkrecht zu dem einfallenden polarisierten Licht verläuft, durch das anisotrope Gitter 35 durchgelassen, um das Auge E des Betrachters zu erreichen, und als ein Bild erkannt wird, das eine Intensitätsverteilung des polarisierten Lichtanteils überträgt. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel dient das Lichtleitglied 31 auch als Polarisator. Im Lichtleitglied 31 wird das p-polarisierte Licht L&sub1;&sub6; total reflektiert, um im Lichtleitglied 31 zu verlaufen, und um wieder durch das anisotrope Gitter 35 gebeugt zu werden, um der Flüssigkristallplatte P&sub2; zugeführt zu werden.
Wird Beugung durch ein Gitter allgemein in Betracht gezogen, ist es einfacher, einen hohen Beugungswirkungsgrad für das s-polarisierte Licht zu haben. Es ist nicht erforderlich, wie in diesem Ausführungsbeispiel, Beugung mit p-polarisiertem Licht auszuführen. Wenn jedoch in ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp, beispielsweise ein elektronischer Sucher und ein Datenhelm implementiert wird, und wenn ausschließlich Beugung mit s-polarisierte Licht verwendet werden kann, kann es in manchen Fällen erforderlich werden, ein Linsen- oder Spiegelsystem zur Führung linear polarisierten Lichts in Richtung eines Suchers zu verwenden. Dies macht die Gesamtvorrichtung kompliziert und teuer. Dann, wenn Beugung von p-polarisiertem Licht im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, kann auf ein Linsen- oder Spiegelsystem verzichtet werden, wodurch die Gesamtvorrichtung vereinfacht und preiswerter wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ausschließlich p- polarisiertes Licht L&sub1;&sub2; innerhalb des Lichts L&sub1;&sub1; von der Kaltkathodenröhre 26 emittiert und durch das anisotrope Gitter 35 gebeugt, um zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; verwendet zu werden. Das s-polarisierte Licht L&sub1;&sub1; wird durch das anisotrope Gitter 35 durchgelassen. Jedoch, da nach der Transmission wiederholte Totalreflexion durch das anisotrope Substrat 32 verursacht wird, wird das s-polarisierte Licht L&sub1;&sub1; durch das anisotrope Substrat 32 der Doppelbrechung unterworfen, um in elliptisch polarisiertes Licht umgesetzt zu werden, vom das sich ergebende p-polarisierte Licht L&sub1;&sub2; vom anisotrope Gitter 35 gebeugt wird, um zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; herangezogen zu werden. Das heißt, das von der Kaltkathodenröhre 26 emittierte Licht L&sub1;&sub1; wird in letzter Konsequenz ganz in p- polarisiertes Licht umgesetzt, um zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; herangezogen zu werden. Entsprechend ist es möglich, ein Flüssigkristallgerät mit hoher Leuchtdichte und hervorragendem Beleuchtungswirkungsgrad entsprechend diesem Ausführungsbeispiel zu erhalten.
Ähnlich darf nur s-polarisierte Licht L&sub1;&sub7; das anisotrope Gitter 35 nach der Reflexion an der Bildpunktelektrode 13 durchdringen, um den Betrachter E zu erreichen. Das p- polarisierte Licht L&sub1;&sub6; im Licht L&sub1;&sub5;, das von der Flüssigkristallplatte P&sub2; reflektiert wird, erreicht den Betrachter E nicht. Jedoch während der sich wiederholenden Totalreflexion innerhalb des Lichtleitglieds 31 wird das p- polarisierte Licht L&sub1;&sub6; erneut in Richtung der Flüssigkristallplatte P&sub2; gebeugt, um als Beleuchtungslicht wiederverwendet zu werden, was wiederum die Beleuchtungsleistung erhöht.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Das dritte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die Fig. 7 und 8.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des Aufbaus eines Flüssigkristallgeräts 50 vom Transmissionstyp. Das Flüssigkristallgerät 50 enthält eine Flüssigkristallplatte P&sub3; vom Transmissionstyp, hinter der (das heißt auf der gegenüberliegenden Betrachterseite) eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub5; entlang der Flüssigkristallplatte P&sub3; angebracht ist.
Ähnlich wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispiel enthält die Beleuchtungsvorrichtung B&sub5; ein anisotropes Substrat (anisotropes Glied) 22 und eine isotrope Schicht (isotropes Glied) 23. Das anisotrope Substrat besteht auch in diesem Ausführungsbeispiel aus LiNbO&sub3;, und die optische Kristallachse liege in Richtung der Y-Achse (s. Fig. 7 und 8).
Die untere Oberfläche des Lichtleitglieds 21 (das heißt, des anisotropen Substrats 22) ist durch Aufdampfen mit einer reflektierenden Schicht überzogen, um einen Reflektor 51 (zweiter Reflektor) zu bilden. Auf einer Seite des Lichtleitglieds 21 (wurde nicht in Verbindung mit einer Kaltkathodenröhre 26 hergestellt) wurden ein Phasenplättchen 52 (ein erstes Phasenelement) und ein Reflektor 53 (erster Reflektor) gegenüber der Kaltkathodenröhre 26 angebracht, wobei das Lichtleitglied 21 zwischen den Elementen liegt. Bei dem Flüssigkristallgerät vom Transmissionstyp 50, wurde auf einen Polarisator 6, der im konventionellen Flüssigkristallgerät von Fig. 1 verwendet wurde, verzichtet. Es wird nur eine Polarisatorschicht 5 auf der Betrachterseite der Flüssigkristallplatte P&sub3; angebracht. Das Phasenplättchen 52 erzeugt bei dem durchgegangenen Licht eine Phasendifferenz und setzt das Licht in elliptisch polarisiertes Licht um. Das Phasenplättchen 52 wird auf dem Reflektor (auf der reflektierenden Oberfläche) 53 angebracht. Es wird so ausgelegt, daß es eine einheitliche Dicke (in Y-Richtung) aufweist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein reliefartiges anisotropes Gitter 25 mit einer Gitterstrichtiefe t gebildet, wodurch die Phasendifferenz Δφ durch die folgende Formel dargestellt werden kann:
Δφ = Δn&sub0;·t (für den ordentlichen Strahl)
und
Δφ = Δne·t (für den außerordentlichen Strahl),
wobei Δn&sub0; und Δne Brechzahldifferenzen zwischen dem anisotropen Substrat 22 und der isotropen Schicht 23 für den ordentlichen beziehungsweise den außerordentlichen Strahl sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, damit eine Beugung des ordentlichen Strahls unter Ausschluß der Beugung des außerordentlichen Strahls stattfinden kann, die Brechzahl der isotropen Schicht 23 mit der Brechzahl des außerordentlichen Strahls des anisotropen Substrats 22 abgestimmt. Entsprechend ist Δne = 0 (das heißt, Δφ = 0 für den außerordentlichen Strahl, damit keine Beugung auftritt). Andererseits wird die Gitterstrichtiefe t so festgelegt, daß für den ordentlichen Strahl eine Phasendifferenz Δφ = π erzeugt wird, damit eine verbesserte Beugung stattfinden kann.
Die Funktionen und die Wirkungsweisen dieses Ausführungsbeispiel werden nun beschrieben.
Wie in Fig. 8 gezeigt, wird von der Kaltkathodenröhre 26 das Licht L&sub2;&sub0; emittiert. Es tritt in das Lichtleitglied 21 ein.
Das einfallende Licht L&sub2;&sub0; breitet sich über den gesamten Bereich des Lichtleitglieds 21 aus, wobei innerhalb des Lichtleitglieds 21 Totalreflexion auftritt. Übrigens ist das Licht L&sub2;&sub0; von der Kathodenstrahlröhre 26 und der Reflektorabschirmung 27 ein spontanes Emissionslicht, weshalb es ein grundsätzlich statistisch polarisiertes Licht ist, und der Lichtstrom, der innerhalb des Lichtleitglieds 21 strömt, kann als elliptisch polarisiertes Licht angesehen werden, das sowohl p- als auch s-Polarisationsanteile aus dem Blickwinkel der Doppelbrechung, die auftritt, wenn das Licht das anisotrope Substrat 22 durchwandert, aufweist.
Nun wird das Verhalten des Lichts innerhalb des Lichtleitglieds beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird das Licht L&sub2;&sub0;, das an der oberen Grenze (mit Umgebungsluft) der isotropen Schicht 23 unter einem Winkel, der gleich oder größer als der Winkel der Totalreflexion θc ist, an der Grenzfläche (in Richtung L20') totalreflektiert, um auf das anisotrope Gitter 25 unter einem Winkel β des Winkels der Totalreflexion oder größer einzufallen. Da das Licht L20' elliptisch polarisiert ist, wird der s- Polarisationsanteil gezielt gebeugt, um L22' zu bilden, das die Flüssigkristallvorrichtung P&sub3; beleuchtet.
Andererseits wird der p-Polarisationsanteil durch die Phasendifferenz des anisotrope Gitter 25 nicht berührt. Es wird durch das anisotrope Gitter (in Richtung L&sub2;&sub1;) durchgelassen.
Danach wird das Licht L&sub2;&sub1; innerhalb des anisotrope Substrats 22 durch Doppelbrechung in elliptisch polarisiertes Licht umgesetzt, das an der Reflektoroberfläche 51 reflektiert wird, um das Licht L21' zu bilden. Das Licht L&sub2;&sub1; tritt in das anisotrope Gitter 25 von der unteren Seite ein, wo der s- Polarisationsanteil gezielt in das Licht L&sub2;&sub3; gebeugt wird, das die Flüssigkristallvorrichtung P&sub3; beleuchtet.
Der verbleibende p-Polarisationsanteil (L&sub2;&sub4;) breitet sich durch das anisotrope Gitter 25 ungehindert aus, um an der oberen Grenze der isotropen Schicht totalreflektiert zu werden (L&sub2;&sub4;). Beim Durchtritt durch die isotrope Schicht 23 wird der p- Polarisationsanteil nicht in ein elliptisch polarisiertes Licht umgesetzt (das heißt, es wird keine s-Polarisation erzeugt), so daß es ungehindert durch das anisotrope Gitter 25 durchgelassen wird. Wenn jedoch der s-Polarisationsanteil im Licht L&sub2;&sub1; nicht vollständig gebeugt wird, und wenn es durch das anisotrope Gitter 25 durchdrungen ist, um im Licht L&sub2;&sub4; zu verbleiben, wird der s-Polarisationsanteil gebeugt, um L&sub2;&sub5; zu bilden. Diese Ereignisse wiederholen sich anschließend.
Ein p-Polarisationsanteil L&sub2;&sub8; (s. Fig. 7), der durch das anisotrope Gitter 25 durchgelassen wurde, wird an der Obergrenze der isotropen Schicht 23 in ähnlicher Weise wie oben beschrieben, totalreflektiert, um L&sub2;&sub8; zu bilden, das das Phasenplättchen 52 durchdringt und am Reflektor 53 reflektiert wird, um L&sub2;&sub9; zu bilden. Bevor das Licht L&sub2;&sub8; in das Phasenplättchen 52 eintritt, besteht es weitgehend aus dem p- Polarisationsanteil. Es wird jedoch in elliptisch polarisiertes Licht umgesetzt, wenn es zweimal das Phasenplättchen durchdringt. Das an dem Reflektor reflektierte Licht L&sub2;&sub9;, erfährt durch das anisotrope Substrat 22 eine Phasendifferenz. Hierdurch wird das Licht L&sub2;&sub1; in einen s-Polarisationsanteil umgesetzt, der durch das anisotrope Gitter 25 gebeugt wird, wobei eine größere Lichtmenge zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub3; erzeugt wird.
Die vom Phasenplättchen vorgegebene Phasendifferenz verändert sich generell. Dies hängt vom Einfallswinkel des Lichts L28' mit der es in das Phasenplättchen 52 eintritt, ab. Da sich das in das Phasenplättchen 52 eintretende Licht bei diesem Ausführungsbeispiel meist aus dem p-Polarisationsanteil zusammensetzt, liegt der Einfallswinkel aus Sicht der Lichtleitkennlinie meist bei (π/2) - θc) des Lichtleitglieds 21. Wenn ein nichtaxiales Phasenelement als Phasenplättchen 52 verwendet wird, wird ein Winkel von nahezu 90º zwischen der langsamen und der schnellen Phasenachse in der X-Z-Ebene des Phasenplättchens 52 gebildet. Entsprechend ist es wünschenswert, den Azimutwinkel derart einzustellen, daß das p-polarisiertes Licht einen Winkel von 45º bezogen auf die beiden optischen Achsen des Phasenplättchens 52 bildet. Dessen Dicke wird derart eingestellt, daß eine Phasendifferenz von etwa λ/2 durch Hin- und Herbewegen von schräg einfallendem Licht erzeugt wird. Im Fall von λ = 550 nm wird eine Phasendifferenz von etwa 250 nm ein maximales Ausblenden des Beleuchtungslichts aus Sicht der einfallenden Winkelverteilung und der Phasendifferenz, die innerhalb des anisotrope Substrats 22 gegeben ist, erzeugt.
Fig. 7 zeigt nur den Lichtstrom L&sub2;&sub8;, der in das Phasenplättchen 52 von der Seite der isotropen Schicht 23 eintritt. Hier jedoch ist auch ein natürlich vorhandener Lichtstrom, der in das Phasenplättchen 52 von der Seite des anisotrope Substrats 22 eintritt. Solch ein Lichtstrom wird in der Polarisation durch das Phasenplättchen ähnlich umgesetzt.
Fig. 7 zeigt nur das Beugungslicht erster Ordnung in einer positiven Richtung entlang der Z-Achse. Bei der aktuellen Beleuchtungsvorrichtung jedoch tritt auch ein Beugungslicht in Richtung einer negativen Z-Achse und ein Beugungslicht höherer Ordnung auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden diese Beugungslichter konsequent in s-polarisiertes Licht umgesetzt, das in Richtung der positiven Z-Achse zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub3; emittiert wird.
Die obige Beschreibung wurde unter Berücksichtigung des Lichtstroms vorgenommen, der der Totalreflexion an der oberen Grenze des Lichtleitglieds 21 unterworfen ist, wodurch die Bedeutung des Reflektors 51 in diesem Ausführungsbeispiel nicht in vollem Umfang verdeutlicht wurde. Der Reflektor 51 zeigt bemerkenswerte Auswirkung auf die Lichtströme, die bei Winkeln unterhalb θc reflektiert werden, beispielsweise Lichtstrom, der in das Lichtleitglied 21 von der Kaltkathodenröhre 26 unter einem flachen Einfallswinkel eintritt, Beugungslicht höherer Ordnung am anisotrope Gitter 25 und Beugungslicht in Richtung des Reflektors 51. Die Polarisations-, Reflexions- und Transmissionskenngrößen des Lichtstroms, das auf die obere Grenze des Lichtleitglieds 21 unter einem Einfallswinkel unterhalb des Winkels θc der Totalreflexion einfällt, hängt vom Einfallswinkel ab. Der reflektierte Lichtanteil tritt in das anisotrope Gitter 25 ein. Innerhalb des von hier stammenden Beugungslichts wird ein Teil des s-polarisierte Lichts unmittelbar als Beleuchtungslicht emittiert. Ein Teil des verbleibenden s-polarisierte Lichts innerhalb der isotropen Schicht 23 wird teilweise wieder an der oberen Grenze des Lichtleitglieds 21 reflektiert. Ähnliche Erscheinungen werden wiederholt, um ein Beleuchtungslicht zu erzeugen. Ein Teil des gebeugten s-polarisierte Lichts und des in das p-Substrat 22 durchgelassenen Lichts wird der Doppelbrechung unterworfen. Das gesamte Licht wird am Reflektor 51 reflektiert, um wieder in das anisotrope Gitter 25 von der entgegengesetzten Seite einzutreten. Innerhalb des hieraus stammenden Beugungslichts, wird ein Teil des s-polarisierte Lichts im Beugungslicht auf der Durchlaßseite unmittelbar als Beleuchtungslicht emittiert. Das verbleibende s- und p-polarisierte Licht wird wiederholt einer ähnlichen Erscheinung unterworfen, um wiederverwendet zu werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird p-polarisiertes Licht in s-polarisierte Licht umgesetzt, um als Beleuchtungslicht verwendet zu werden, wobei eine helle Anzeige mit hoher Leuchtdichte entsteht.
Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Lichtstrom weiterhin das statistisch polarisiertes Licht von der Kaltkathodenröhre, das eine Fläche und einen großen Strahlungswinkel hat, in linear polarisiertes, ebenes Beleuchtungslicht umgesetzt, das eine gleichförmige Lichtmengenverteilung hat, wodurch eine hochwirksame, dünne und leichte Beleuchtungsvorrichtung entsteht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel setzt sich das Beleuchtungslicht zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte P&sub3; meist aus s-polarisiertem Licht zusammen, weshalb kein Polarisator zwischen der Flüssigkristallplatte P&sub3; und der Beleuchtungsvorrichtung B&sub5; erforderlich ist. Entsprechend wird der Verlust der Lichtmenge aufgrund des Polarisators reduziert, und es läßt sich ein gutes Bild mit hoher Leuchtdichte erreichen.
Wird weiterhin die oben beschriebene die Beleuchtungsvorrichtung B&sub5; in Verbindung mit einer Farbflüssigkristallplatte verwendet, wird eine Bildpunktfarbe bei einer vorgegebenen Wellenlänge durch das Farbfilter ausgewählt, wodurch das Problem der optischen Dispersion (Farbdispersion) aufgrund des Beugungsgitters vermieden werden kann.
Bei dem oben angeführten Ausführungsbeispiel wird die Größe des Phasenplättchens 52 in der Z-Richtung gleich der Dicke (in Z-Richtung) des Lichtleitglieds 21 gewählt. Mit anderen Worten: Das Phasenplättchen 52 wird neben sowohl dem anisotrope Substrat 22 als auch der isotropen Schicht 23 angebracht. Im Gegensatz hierzu ist es möglich, ein Phasenplättchen auch derart anzubringen, daß nur eine Teil der Seite eines Lichtleitglieds 21 bedeckt ist (s. Fig. 9), in dem ein Phasenplättchen 55 (erstes Phasenelement) nur für die Dicke der isotropen Schicht 23 angebracht ist.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Im vierten Ausführungsbeispiel wird ein Flüssigkristallgerät vom Transmissionstyp unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben.
In Fig. 10 enthält ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp 60 ein Flüssigkristallplatte P&sub2; vom Reflexionstyp, auf deren Vorderseite eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub6; in Richtung der Betrachterseite und entlang der Flüssigkristallplatte P&sub2; angebracht ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung B&sub6; ist ähnlich wie die Beleuchtungsvorrichtung B&sub5; im vorherigen Ausführungsbeispiel aufgebaut, jedoch ist an keiner Oberfläche des Lichtleitglieds ein Reflektor angebracht, wie er in Kombination mit einem Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp verwendet wurde.
Bei dem vorherigen, in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Polarisator 5 oberhalb einer Flüssigkristallplatte P&sub3; angebracht. Im Gegensatz hierzu wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Polarisator 61 oberhalb der Beleuchtungsvorrichtung B&sub6; angebracht, um einen verbesserten Kontrast des Anzeigebilds zu erzeugen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird s-polarisiertes Licht, das von einem Lichtleitglied 21 in einer negativen Z- Achsenrichtung emittiert wird, als Beleuchtungslicht verwendet. Das s-polarisierte Licht wird einer Polarisationsmodulation durch entsprechende Bildpunkte des Flüssigkristallplatte P&sub2; vom Reflexionstyp unterworfen, um dann wieder in das Lichtleitglied 21 einzutreten, wobei ein Bild als eine Helligkeitsverteilung von p-polarisiertem Licht wiedergegeben wird, das senkrecht zum als Beleuchtungslicht verwendeten s-polarisierten Licht verläuft.
Innerhalb des von der Flüssigkristallplatte P&sub2; vom Reflexionstyp reflektierten polarisierten Lichts wird der s- Polarisationsanteil durch das anisotrope Gitter 25 wieder gebeugt. Er breitet sich innerhalb des Lichtleitglieds 21 aus, wobei wiederholt Totalreflexion verursacht wird, wodurch das Lichtleitglied 21 auch als ein Polarisator (Analysevorrichtung) wirkt. Das Licht, das die Augen des Betrachters erreicht, setzt sich ausschließlich aus p-polarisiertem Licht zusammen, durch das ein Bild erkannt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt das Lichtleitglied 21 nicht nur als Polarisator zur Beleuchtung, sondern auch als Analysiervorrichtung für die Bildbeobachtung, wodurch s- polarisiertes Licht, das von der Flüssigkristallplatte P&sub2; vom Reflexionstyp reflektiert wird, in p-polarisiertes Licht zur Beleuchtung umgesetzt wird, wodurch die Leuchtdichte des Bildes erhöht werden kann.
S-polarisiertes Licht, das möglicherweise in Richtung der Betrachterseite abgeleitet wurde, ist ein nichtmoduliertes, linearpolarisiertes Licht, das vom menschlichen Auge, dem die Unterscheidungsfähigkeit fehlt, nicht vom p-polarisiertes Licht unterschieden werden kann, das möglicherweise die Bildqualität verschlechtert. Darüber hinaus kann ein Flimmern oder ein Geisterbild auftreten, das die Bildqualität verschlechtert. Dieses Problem kann gelöst werden, indem eine Polarisatorfolie 61 derart angebracht wir, daß es eine Transmissionsachse hat, die mit dem p-polarisierten Licht zur Beobachtung zwischen dem Lichtleitglied 21 und dem Betrachter abgeglichen ist. Die Anordnung des Polarisators 61 mindert die Lichtmenge zu einem gewissen Grad, jedoch eine ausreichend verbesserte Leuchtdichte kann im Vergleich mit einem konventionellen Flüssigkristallgerät erzielt werden.

(Fünftes Ausführungsbeispiel)

Das fünfte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 11.
Im zweiten und im dritten beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das Phasenplättchen 52 und der Reflektor 53 gegenüber der Kaltkathodenröhre 26 mit einem dazwischen befindlichen Lichtleitglied 21 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Paar Kaltkathodenröhren 26 (Lichtquellen) einander gegenüber angeordnet, zwischen denen ein Lichtleitglied 21 eingeschlossen ist. Eine Kombination aus einem Phasenplättchen 52 und einem Reflektor 53 ist auf jeder der verbleibenden Seiten des Lichtleitglieds 21 angebracht, zwischen denen das Lichtleitglied 21 eingeschlossen ist. Im Fall, daß das Lichtleitglied unterschiedliche Seitenlängen hat, wird empfohlen die Lichtquellen 26 an den kürzeren Seiten anzubringen und die Kombination des Phasenplättchens 52 und des Reflektors 53 sind an den längeren Seiten anzubringen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Licht von der Lichtquelle 26 in Richtung des Reflektors 53 in s-polarisiertes Licht umgesetzt, wodurch die Beleuchtungslichtmenge erhöht wird, um ein Bild hoher Leuchtdichte zu erzeugen.
Weiterhin wird in diesem Ausführungsbeispiel die Anzahl der Lichtquellen erhöht, um ein Bild mit einer weiter verbesserten Leuchtdichte zu erzeugen.
Da die Lichtquellen 26 weiterhin an symmetrischen Orten angebracht sind, wird die Symmetrie der Lichtmenge erhöht, um eine verbesserte Bildqualität zu erzeugen.
Übrigens mag es aus Sicht von hoher Leuchtdichte und Symmetrie der Lichtmengenverteilung besser sein, die Lichtquellen an allen vier Seiten des Lichtleitglieds 21 anzubringen. Mit anderen Worten: In Fällen, in denen nicht an allen vier Seiten Lichtquellen angebracht sind, wird die Lichtmengenverteilung in der Umgebung, an der keine Lichtquelle angebracht ist, herabgesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel jedoch sind an den nicht mit Lichtquellen 26 versehenen Seiten Reflektoren 53 angebracht, wodurch die Herabsetzung der Lichtmengenverteilung ganz wesentlich vermieden werden kann, um eine verbesserte Bildqualität zu erzielen.

(Sechstes Ausführungsbeispiel)

Das sechste Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 12.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ein Phasenplättchen 70 (erste Phasenvorrichtung) und ein Reflektor 53 (erster Reflektor) auf einer Seite des Lichtleitglieds 21 angebracht. Das Phasenplättchen 70 wird mit keilförmigem Querschnitt ausgelegt, wodurch das Phasenplättchen 70 und das Lichtleitglied eine Grenzfläche haben, die gegenüber der Reflektoroberfläche 53 geneigt ist. Mit anderen Worten: Das Phasenplättchen 70 ist so ausgelegt, daß es eine Dicke hat, die kontinuierlich in Z- Richtung zunimmt Der in Fig. 12 gezeigte Aufbau kann erzeugt werden, indem eine Seite des Lichtleitglieds geschnitten und poliert wird, um eine abgeschrägte Seite zu erzeugen, und ein Phasenplättchen 70, das ebenfalls abgeschrägt ist, wird entlang der beim Lichtleitglied abgeschrägten Seite aufgebracht.
Ein ein- oder zweiachsiges Phasenplättchen hat eine Umkehrbarkeitskennlinie, wodurch der Wirkungsgrad der Phasenverschiebung (das heißt, die Polarisationsumsetzung) nicht notwendigerweise gut ist.
Aus diesem Blickwinkel fällt bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen das Licht schräg auf das Phasenplättchen 52 ein, so daß unterschiedliche Vorwärts- und Rückwärtswege erzeugt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Polarisationsumsetzung bis zu einem gewissen Grad verbessert werden kann.
In diesen Ausführungsbeispiel hat das Phasenplättchen 70 eine Dicke, die sich in Richtung des Lichtleitglieds 21 verändert (s. Fig. 12), wodurch die Anisotropie des Phasenplättchens für das polarisierte Licht zwischen dem Vor- und Rückwärtsweg positiv geändert werden kann, um den Wirkungsgrad der Polarisationsumsetzung zu verbessern.

(Siebtes Ausführungsbeispiel)

Das siebte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die Fig. 13 und 14.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Lichtleitglied 90 in vier Abschnitte unterteilt (genannt Lichtleitabschnitte 90a, 90b, 90c und 90d), zwischen denen die Phasenplättchen 91a, 91b und 91c (erste Phasenvorrichtungen) angebracht sind. Weiter sind zwei Kaltkathodenröhre 26 gegenüberliegend an der längeren Seite des Lichtleitglieds 90 angebracht und an den restlichen Seiten befinden sich zwei Reflektoren 93. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Phasenplättchen 91a bis 91c innerhalb des Lichtleitglieds 90 angeordnet und von den Reflektoren 53 getrennt. Wie anhand Fig. 14 genauer gezeigt wird, besteht das Lichtleitglied 90 aus einem anisotropen Substrat 22, einer isotropen Schicht 23 und einem anisotrope Gitter 25, die an den dazwischen liegenden Grenzflächen gebildet werden.
Im dritten Ausführungsbeispiel (s. Fig. 7) wurde das Licht durch den Reflektor 53 so reflektiert, daß es zweimal das Phasenplättchen 52 durchlaufen mußte. Im Gegensatz hierzu tritt das Licht bei dem hiesigen Ausführungsbeispiel nur einmal durch das Phasenplättchen. Entsprechend wird das Phasenplättchen 91 (91a bis 91c) derart entworfen, daß es die doppelte Dicke des Phasenplättchens 52 hat.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das durch das anisotrope Gitter 25 hindurchgetretene p-polarisierte Licht L&sub3;&sub0; in elliptisch polarisiertes Licht umgesetzt, welches nahe dem s- polarisiertes Licht liegt. Das heißt, p-polarisiertes Licht wird in s-polarisiertes Licht umgesetzt, das als Beleuchtungslicht verwendet wird, wobei eine helle Anzeige mit hoher Leuchtdichte ermöglicht wird.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel kann eine ebene Lichtquelle, die in der Lage ist, linear polarisiertes Licht gleichmäßiger Lichtmengeverteilung durch die Kaltkathodenröhren 26 zu bilden, die eine Fläche haben und einen Lichtstrom aus statistisch verteiltem polarisiertem Licht emittieren, wodurch eine dünne und leichte Beleuchtungsvorrichtung mit hohem Wirkungsgrad erzeugt wird.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel setzt sich weiter das Beleuchtungslicht zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte größtenteils aus s-polarisiertes Licht zusammen, wodurch es überflüssig wird, ein Polarisator zwischen der Flüssigkristallplatte und der Beleuchtungsvorrichtung anzubringen. Als Ergebnis kann der Verlust der Lichtmenge aufgrund des Polarisators vermieden werden, um ein gute Bild mit entsprechend höherer Leuchtdichte zu erzeugen.
Die Phasenplättchen 91 sind innerhalb des Lichtleitglieds 90 angebracht. Sie müssen jedoch nicht in der Weise, wie in Fig. 13 gezeigt, angebracht werden.

(Achtes Ausführungsbeispiel)

Das achte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf die Fig. 15 bis 17.
Fig. 15 ist eine schematische Schnittzeichnung, die den Aufbau eines Flüssigkristallgeräts 100 vom Transmissionstyp zeigt, der ein Flüssigkristallplatte P&sub3; vom Transmissionstyp enthält, hinter der eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub7; angebracht ist.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel (s. Fig. 7) sind an einer Seite (nicht versehen mit einer Kaltkathodenröhre 26 (Lichtquelle)) des Lichtleitglieds 21 ein Phasenplättchen 52 und ein Reflektor 53 angebracht. Im Gegensatz zu dem hiesigen Ausführungsbeispiel sind beide Seiten des Lichtleitglieds 21 mit einer Lichtquelle 26 entlang einer unteren Oberfläche des Lichtleitglieds 21 versehen.
Andere Anordnungen sind ähnlich denen im dritten Ausführungsbeispiel, und das Verhalten des von den Lichtquellen 26 emittierten Lichts ist ähnlich, außer den Differenzen, die durch die Abwesenheit des Phasenplättchens 52 und des Reflektors 53 auftreten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellen 26 an beiden Seiten des Lichtleitglieds 21 angebracht, wodurch die Lichtmengenverteilung von der Beleuchtungsvorrichtung symmetrisch wird, um ein Flüssigkristallgerät mit verbesserter Bildqualität zu erzeugen.

(Neuntes Ausführungsbeispiel)

Das neunte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 18.
Ein Flüssigkristallgerät 110 enthält, entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, eine Beleuchtungsvorrichtung Ba zur Beleuchtung eines Flüssigkristallplatte vom Transmissionstyp, ähnlich wie im achten Ausführungsbeispiel.
Die Beleuchtungsvorrichtung B&sub8; enthält ein Lichtleitglied 21, das ein anisotropes Substrat 22 und eine isotrope Schicht 23 enthält, und Kaltkathodenröhren 26 (hier nicht gezeigt), die an beiden Seiten des Lichtleitglieds 21 angebracht sind.
Entlang der unteren Oberfläche des Lichtleitglieds 21 werden eine Streuschicht 111 und ein Reflektor 51 (zweiter Reflektor) gebildet. Der Reflektor 51 tritt als eine Art Folie auf, die getrennt gebildet wird. Nachdem darüber die Streuschicht 111 durch Aufbringen einer weißen Tinte aufgebracht wurde, erfolgt die Anwendung auf das Lichtleitglied 21. Die Streuschicht 111 wird durch Streubereiche gebildet, wobei jeder Streubereich ein Vielzahl verteilter Punkte enthält, die über die untere Oberfläche (X-Y-Ebene) des Lichtleitglieds 21 verteilt sind.
Das von den Lichtquellen 26 emittierte Licht tritt in das Lichtleitglied 21 ein und durchdringt es, wobei das Licht durch die Streuschicht 111 gestreut wird (ein Teil des Lichts wird durch den Reflektor 51 nach erfolgter Streuung reflektiert).
Anschließend wird das durch die Streuschicht 111 gestreute Licht L&sub5;&sub1; in s-polarisierte Anteile umgesetzt, und zwar wegen der Polarisationsumsetzung, die mit dem Streuvorgang und der Doppelbrechung des anisotrope Substrats 22 einhergeht, wobei das Licht unter verschiednen Einfallwinkeln β einfällt und unter verschiedenen Beugungswinkeln α gebeugt wird. Ein Teil dieses Lichts wird vom Lichtleitglied 21 in Richtung der Z-Achse emittiert, um die Flüssigkristallplatte zu beleuchten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Größe und Dichte der Tintenpunkte, die die Streuschicht 111 bilden, und die Größe der Streuschicht 111 eingestellt werden, um verbesserte Streueigenschaften zu erhalten, damit die Abhängigkeit des Einfallswinkels der gestreuten, reflektierten Lichtverteilung minimiert wird, wobei eine einheitliche Lichtmengenverteilung erzielt wird. Als Ergebnis wird die Leuchtdichte der Flüssigkristallplatte vereinheitlicht, um eine verbesserte Bildqualität zu erreichen.
Die Streuschicht 111 kann, wie oben beschrieben, im Druckverfahren auf eine reflektierende Folie preiswert und mit guter Haltbarkeit erfolgen.
Die Streuschicht 111 wird durch eine Vielzahl von Streubereichen gebildet, wobei jeder Bereich aus einer Anzahl von Punkten besteht. Die Flächen der entsprechenden Bereiche lassen sich bezüglich der Abstände von den Lichtquellen 26 verändern, damit eine gleichmäßige Lichtmengenverteilung erreicht wird. Die Streueigenschaft eines entsprechenden Streubereichs kann, bezogen auf den Abstand von den Lichtquellen 26, eingestellt werden.
Die Streuschicht 111 läßt sich unmittelbar auf der Oberfläche des Lichtleitglieds bilden, beispielsweise durch Ätzen, und der Reflektor 51 läßt sich darüber, beispielsweise im Aufdampfverfahren, bilden.

(Zehntes Ausführungsbeispiel)

Das zehnte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 19.
Ein Flüssigkristallgerät 120, entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, enthält eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub9; zur Beleuchtung eines Flüssigkristallplatte vom Transmissionstyp ähnlich wie bei dem neunten Ausführungsbeispiel.
Die Beleuchtungsvorrichtung B&sub9; enthält ein Lichtleitglied 21, bestehend aus einem anisotrope Substrat 22, einer isotropen Schicht 23 und Lichtquellen (hier nicht gezeigt), die an beiden Seiten des Lichtleitglieds 21 angebracht sind.
Entlang der unteren Oberfläche des Lichtleitglieds 21 werden eine Wellenablenkplatte 121 (zweites Phasenvorrichtung) und ein Reflektor 51 (zweiter Reflektor) gebildet. Die Wellenablenkplatte wird aus einer gedehnten Polycarbonatfolie gebildet, wodurch sich eine Vielzahl von Polarisationsphasenverschiebungsbereiche 121a, 121b, 121c, 121d, ... mit doppelbrechender Funktion ergeben. Der Betrag der Phasenverschiebung kann durch Verändern des Dehnungsgrades gesteuert werden, um unterschiedliche Orientierungen zu erhalten.
Der von der Lichtquelle 26 emittierte Lichtstrom des p- polarisierten Anteils, der das anisotrope Gitter 25 durchlaufen hat, tritt in einen Polarisationsphasenverschiebungsbereich 121 ein, und er wird anschließend vom Reflektor 51 reflektiert, um das Licht L&sub6;&sub0; zu bilden. Wegen der Polarisationsumsetzfunktion des Phasenverschiebungsbereichs 121a und den doppelbrechenden Eigenschaften des anisotrope Substrats 22, wurde der Lichtstrom 60 in s-polarisiertes Licht umgesetzt, das anschließend in das anisotrope Gitter 25 eintritt. Der Phasenwechsel, der durch den Phasenverschiebungsbereich 121a ausgelöst wurde, hängt von der Richtung des Brechzahlellipsoids im Phasenverschiebungsbereich 121a, dem Winkel des Strahls und der umgekehrten Weglänge ab. Genauer: Ein identischer Phasenverschiebungsbereich 121a kann den Lichtstrom L&sub6;&sub0; mit unterschiedlichen Verhältnissen von p- und s-Polarisationsanteilen erzeugen. Dies hängt vom Einfallswinkel einschließlich des Azimutwinkels ab, wodurch die Umsetzgeschwindigkeit vom p- und das s-polarisierte Licht zu einem erwünschten Wert, bezogen auf einen Einfall des Lichtstroms auf die obere Oberfläche des Lichtleitglieds 21, bei einem Einfallswinkel der Totalreflexion von θc oder kleiner gesteuert werden kann.
Anschließend wird ein Teil des Lichts (s-polarisierter Anteil) am anisotropen Gitter 25 gebeugt, um vom Lichtleitglied 21 zur Beleuchtung der Flüssigkristallplatte emittiert zu werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Verteilung der Polarisationsphasenverschiebungsbereiche 121a, ... entlang der X- Y-Ebene derart eingestellt werden, daß die Verteilung der Beleuchtungslichtmenge vereinheitlicht werden kann, wobei die Flüssigkristallplatte mit einer einheitlichen Leuchtdichte und einer verbesserten Bildqualität versorgt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine höhere Leuchtdichte als im neunten Ausführungsbeispiel, in dem die Streuschicht 111 verwendet wurde, erreicht.

(Elftes Ausführungsbeispiel)

Das elfte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 20.
Ein Flüssigkristallgerät 130, entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, enthält eine Beleuchtungsvorrichtung B&sub1;&sub0; zur Beleuchtung einer Flüssigkristallplatte vom Transmissionstyp, ähnlich der Ausführung im achten Ausführungsbeispiel, hinter dem die Beleuchtungsvorrichtung B&sub1;&sub0; angebracht ist. Sie enthält ein Lichtleitglied 31 ähnlich dem in der zweiten Ausführungsbeispiel und eine Lichtquelle (Kaltkathodenröhre; nicht gezeigt), die an einer Seite des Lichtleitglieds 31 angebracht ist.
Das Lichtleitglied 31 besteht aus einer Beschichtung eine anisotrope Substrats 32 und einer isotropen Schicht 33 zwischen denen ein anisotropes Gitter 35 gebildet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das anisotrope Gitter 35 senkrecht zur optischen Achse des Substrats 32 ausgerichtet. Als Ergebnis stellt das s-polarisiertes Licht den außerordentlichen Strahl dar. Das p-polarisierte Licht, das eine Schwingungsrichtung des elektrischen Vektors parallel zur Zeichenebene hat, bildet den ordentlichen Strahl. Weiter wird in diesem Ausführungsbeispiel die Beugung des ordentlichen Strahls (p-polarisiertes Licht) verwendet, und die Brechzahl der isotropen Schicht 33 wird auf die Brechzahl des anisotropen Substrats 32 für den außerordentlichen Strahl abgestimmt.
Wird die Flüssigkristallvorrichtung 130 angesteuert, wird die Flüssigkristallplatte in einen Zustand gesteuert, der geeignet ist, ein vorgegebenes Bild auszugeben. Das von der Kaltkathodenröhre 26 emittierte Licht L&sub7;&sub0; tritt in das Lichtleitglied 31 ein, um innerhalb des Lichtleitglieds 31 wiederholt Totalreflexionen hervorzurufen.
Während der sich wiederholenden Totalreflexionen fällt das Licht L&sub7;&sub0; auf das anisotrope Gitter 35 unter einem Winkel von θc oder größer ein. Zu diesem Zeitpunkt wird nur p-polarisiertes Licht (ordentlicher Strahl) durch das anisotrope Gitter 35 in Richtung der Flüssigkristallplatte (oben in der Figur) gebeugt. Das s-polarisierte Licht L&sub7;&sub2; durchquert das Gitter 35 ungehindert. Das durch das anisotrope Gitter 35 durchgelassene s-polarisierte Licht L&sub7;&sub2; wird erneut durch das anisotrope Substrat 32 einer Doppelbrechung unterzogen, und durch einen Reflektor 51 als elliptisch polarisiertes Licht reflektiert, von dem der p-polarisierte Lichtanteil durch das anisotrope Gitter 35 gebeugt wird. Das durch das anisotrope Gitter 35 hindurchgetretene s-polarisierte Licht L&sub7;&sub4; wird durch die isotrope Schicht 33 nicht der Polarisationsumsetzung unterworfen, und es wird an der oberen Grenzfläche totalreflektiert, um dann das anisotrope Gitter 35 zu durchlaufen. Wenn zu diesem Zeitpunkt Reste des p-polarisierten Anteils (Anteile verbleiben ungebeugt, wenn sie durch das anisotrope Gitter 35 hindurchgegangen sind) noch vorhanden sind, werden sie gebeugt, wenn sie durch das anisotrope Gitter 35 hindurchtreten. Diese Erscheinung wiederholt sich anschließend.
Wird die Beugung an einem Gitter allgemein betrachtet, ist es einfacher für s-polarisiertes Licht einen höheren Beugungswirkungsgrad zu haben, und es ist überflüssig, wie in diesem Ausführungsbeispiel, p-polarisiertes Licht zur Beugung zu verwenden. Wenn jedoch in das Gerät ein Flüssigkristallgerät vom Reflexionstyp, beispielsweise ein elektronischer Sucher oder ein Datenhelm, eingebaut wird, und wenn ausschließlich die Beugung von s-polarisiertem Licht angewendet werden kann, kann es erforderlich werden, ein Linsen- oder Spiegelsystem zu verwenden, um in einigen Fällen linear polarisiertes Licht in Richtung eines Suchers zu lenken. Dies führt zu einer komplizierten und teuren Gesamtvorrichtung. In einem Fall, bei dem, wie in diesem Ausführungsbeispiel, Beugung von p- polarisiertem Licht durchgeführt wird, kann ein Linsen- oder Spiegelsystem überflüssig werden, was die Gesamtvorrichtung vereinfacht und verbilligt.

(Zwölftes Ausführungsbeispiel)

Das zwölfte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 21.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Richtungsanordnung des anisotrope Gitter 25 in Richtung eines Doppelpfeils 150 vorgenommen, der einen Winkel von 45º mit der Anordnung der Richtung der Bildpunkte einer Flüssigkristallplatte (hier nicht gezeigt) bildet. Darüber hinaus wird das anisotrope Substrat 22 parallel zu der Anordnungsrichtung 150 des anisotropen Gitters 25 genommen, und die Brechzahl wird mit der Brechzahl des anisotropen Substrats 22 für den außerordentlichen Strahl abgestimmt.
In einer kleinen Flüssigkristallplatte mit einer Diagonalen von etwa 2,54 cm, wie sie beispielsweise in elektrischen Suchern verwendet wird, wird generell ein kleiner Bildpunktspalt in der Größenordnung von einigen Zehntel Mikrometern verwendet. Ein Abgleichfehler kann während des Herstellungsverfahrens auftreten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch wird die Anordnungsrichtung des anisotropen Gitters 25 in der oben beschriebenen Anordnung vorgenommen, wodurch die Bildqualität durch solche Abgleichfehler wenig beeinflußt wird.
Ein ähnlicher Effekt kann auftreten, wenn eine Halbwellenplatte zwischen der Beleuchtungsvorrichtung B&sub1;&sub1; und der Flüssigkristallplatte eingefügt wird, um eine Polarisationsrichtung einzurichten, ohne auf die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Anordnung zurückzugreifen. Da eine gewöhnliche Halbwellenplatte einen sichtbaren Weißbereich abdeckt, kann linear polarisiertes Licht, das einen einheitlichen Azimutwinkel hat, nicht über die verwendeten Wellenlängenbereiche erhalten werden, womit die Gefahr einer Farbabweichung besteht. Eine Anordnung in diesem Ausführungsbeispiel kann ein solches Problem vermeiden.

(Dreizehntes Ausführungsbeispiel)

Das dreizehnte Ausführungsbeispiel nimmt Bezug auf Fig. 22.
Eine Flüssigkristallgerät 160, entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, enthält ein Polarisator 161 zwischen der Flüssigkristallplatte P&sub3; vom Transmissionstyp und einer Beleuchtungsvorrichtung B&sub7;. Der restliche Aufbau entspricht der Darstellung im achten Ausführungsbeispiel (s. Fig. 15 bis 17).
Fällt bei diesem Ausführungsbeispiel Licht auf eine obere Grenzfläche (mit Luft als externem Medium) einer isotropen Schicht 23 unter einem Einfallswinkel, der größer als der Winkel der Totalreflexion θc ist, ein, wird es an der Grenzfläche, ähnlich dem dritten Ausführungsbeispiel, totalreflektiert. Der Lichtstrom wird jedoch bei einem Einfallswinkel kleiner dem Winkel der Totalreflexion θc einer derartigen Totalreflexion nicht unterworfen, und kann entsprechend vom Lichtleitglied 21 emittiert werden. Ein solches Streulicht wird durch die Anwesenheit von Beugungslicht höherer Ordnung, und durch die Abweichung von der Abstimmung der Brechzahl hervorgerufen. Das Streulicht verursacht im Bild auf der Flüssigkristallplatte Fehler wie Flimmern oder Geisterbilder, wobei der Kontrast erniedrigt wird, und eine Verschlechterung der Bildqualität eintritt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Polarisator 161 eine Durchlaßachse in Übereinstimmung mit der Polarisationsrichtung des polarisierten Lichts, das auf die Flüssigkristallplatte P&sub3; einfällt, wodurch unerwünschte Polarisationskomponenten, die das Streulicht begleiten, entfernt werden. Als Ergebnis wird ermöglicht, dem Auftreten von Bildfehlern wie Flimmern, Geisterbildern und Reduzieren des Kontrastes vorzubeugen, wobei eine gute Bildqualität beibehalten wird.
Das Bereitstellen derartiger Polarisatorergebnisse durch Erniedrigung der Lichtdurchlässigkeit zu einem gewissen Grad führte in diesem Ausführungsbeispiel bei dem Leuchtdichtepegel zu einer zweifachen Vergrößerung gegenüber konventionellen Vorrichtungen. Durch die Verwendung des anisotropen Gitters 25 u. ä. ist eine umgekehrte Einwirkung auf die Bildqualität weitgehend vernachlässigbar.
Wie weiter oben beschrieben, wird nach der vorliegenden Erfindung Licht von einer Lichtquelle durch ein anisotropes Glied durchgelassen, wobei es polarisationsumgesetzt wird. Ein Teil des Lichts wird gebeugt, um als Beleuchtungslicht verwendet zu werden. Durch Wiederholen dieser Erscheinung erzeugt die Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Beleuchtungsmenge, und es erzeugt eine Flüssigkristallgerät mit einer verbesserten Leuchtdichte des Anzeigebilds.

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung, mit:

einem lichtdurchlässigen Lichtleitglied (21) und einer Lichtquelle (26), die auf einer Seite des Lichtleitgliedes angeordnet ist, um Licht in das Lichtleitglied abzustrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß

das Lichtleitglied ein Gitter (25) mit Brechzahlanisotropie enthält, das einen hinreichend kleinen Spalt hat, um das abgestrahlte Licht zu beugen, so daß wenigstens ein Teil des abgestrahlten und gebrochenen Lichts in eine vorbestimmte Richtung strahlt.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, deren Lichtleitglied ein anisotropes Glied (22) mit Brechzahlanisotropie enthält.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Lichtleitglied ein anisotropes Glied (22) enthält mit einer Brechzahlanisotropie und ein weiteres Glied (23) mit entweder einer Brechzahlanisotropie, die kleiner als diejenige des anisotropen Gliedes ist oder im wesentlichen keine Brechzahlanisotropie hat, die sich zum anisotropen Glied fortsetzt, um so das anisotrope Gitter an der Grenze zwischen dem anisotropen Glied und dem weiteren Glied zu bilden.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das anisotrope Gitter ein eindimensional angeordnetes Gitter ist und eine Brechzahlverteilung in ihrer Anordnungsrichtung aufweist;

und bei der die Brechzahl des weiteren Gliedes im wesentlichen der Brechzahl des ordentlichen Strahls des anisotropen Gliedes entspricht.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das anisotrope Gitter ein eindimensional angeordnetes Gitter ist und eine Brechzahlverteilung in Anordnungsrichtung aufweist; und

bei der die Brechzahl des weiteren Gliedes im wesentlichen der Brechzahl des außerordentlichen Strahls des anisotropen Gliedes entspricht.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein Reflektor (51) auf einer hinteren Oberfläche des Lichtleitgliedes vorgesehen ist.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die des weiteren ausgestattet ist mit:

einem ersten Reflektor (53), der auf einer Seite des Lichtleitgliedes angeordnet ist, um aus der Lichtquelle abgestrahltes Licht und durch das Lichtleitglied durchgelassenes Licht zu reflektieren; und mit

einer ersten Phaseneinrichtung (52), die in einem Teil des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts liegend angeordnet ist, um dieses Licht der Polarisationsumsetzung zu unterziehen.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die erste Phasenebene längs dem ersten Reflektor angeordnet ist.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der der erste Reflektor gegenüber der Lichtquelle und das Lichtleitglied dazwischen angeordnet ist.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die erste Phaseneinrichtung einen keilförmigen Querschnitt aufweist und eine Grenze mit dem Lichtleitglied bereitstellt; wobei die Grenze in Bezug auf den ersten Reflektor geneigt ist.

11. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Lichtquelle in einem Paar angeordnet ist, um so das Lichtleitglied einzuschließen, wobei der erste Reflektor in einem Paar angeordnet ist, um so das Lichtleitglied einzuschließen, und wobei die erste Phaseneinrichtung im Lichtleitglied angeordnet ist, um so vom ersten Reflektor getrennt zu sein.

12. Flüssigkristallgerät, mit:

einer Beleuchtungsvorrichtung (B3), die Licht abstrahlt, und einer Flüssigkristallvorrichtung (P2), die eingerichtet ist, vom von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten Licht beleuchtet zu werden;

wobei die Beleuchtungsvorrichtung in einem der Patentansprüche 1 bis 11 festgelegt ist.

13. Flüssigkristallgerät nach Anspruch 12, bei dem das anisotropes Gitter ein eindimensional angeordnetes Gitter mit einem Anordnungsspalt ist, und wobei die Flüssigkristallvorrichtung über eine Matrix aus Pixeln verfügt, die Pixel enthält, die in Anordnungsrichtung des anisotropen Gitters mit einem größeren Spalt als der Ausrichtungsspalt des anisotropen Gitters angeordnet ist.

14. Flüssigkristallgerät nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Flüssigkristallvorrichtung über eine Flüssigkristallschicht (15) und eine Farbfilterschicht verfügt, die näher am Lichtleitglied als die Flüssigkristallschicht angeordnet ist.

15. Flüssigkristallgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das des weiteren über ein Polarisationsanalysiermittel (5) auf einer Ansichtsseite des Lichtleitgliedes verfügt.

16. Flüssigkristallgerät, mit:

einer Beleuchtungseinrichtung (B3) zum Abstrahlen von Licht und mit einer Flüssigkristalleinrichtung (P2), die zur Beleuchtung mit Licht aus der Beleuchtungseinrichtung eingerichtet ist, um selektives Übertragen des Lichtes hindurch zur Datenanzeige zu ermöglichen,

wobei die Beleuchtungsvorrichtung längs der Flüssigkristallvorrichtung angeordnet ist und ein lichtdurchlässiges Lichtleitglied (21) und eine Lichtquelle (26) enthält, angeordnet auf einer Seite des Lichtleitgliedes, um Licht an das Lichtleitglied abzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß

das Lichtleitglied ein Gitter (25) mit Brechzahlanisotropie enthält, das eine hinreichend kleine Spaltanordnung hat, um das abgegebene Licht so zu beugen, daß wenigstens ein Teil des abgegebenen und gebeugten Lichts hin zur Flüssigkristallvorrichtung gerichtet ist, die mit einem Reflektor (51) versehen ist, der gegenüber der Flüssigkristallvorrichtung in Bezug auf das dazwischen befindliche Lichtleitglied angeordnet ist.

17. Flüssigkristallgerät nach Anspruch 16, bei dem das Lichtleitglied ein anisotropes Glied (22) mit Brechzahlanisotropie und ein weiteres Glied (23) mit entweder einer Brechzahlanisotropie enthält, die kleiner als die des anisotropen Gliedes ist, oder im wesentlichen keine Brechzahlanisotropie hat, sich erstreckend bis an das anisotrope Glied, um so das anisotrope Gitter an der Grenze zwischen dem anisotropen Glied und dem weiteren Glied zu bilden.

18. Flüssigkristallgerät nach Anspruch 17, bei dem das anisotrope Gitter ein eindimensionales Gitter ist und eine Brechzahlverteilung in seiner Anordnungsrichtung hat; und

wobei die Brechzahl des weiteren Gliedes im wesentlichen der Brechzahl für ordentliche Strahlen des anisotropen Gliedes gleicht.

19. Flüssigkristallgerät nach Anspruch 17, bei dem das anisotrope Gitter ein eindimensionales Gitter ist und eine Brechzahlverteilung in seiner Anordnungsrichtung hat; und

bei dem die Brechzahl des weiteren Gliedes im wesentlichen der Brechzahl für außerordentliche Strahlen des anisotropen Gliedes gleicht.

20. Flüssigkristallgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das des weiteren eine Lichtstreuschicht (111) zwischen dem Reflektor und dem Lichtleitglied enthält.

21. Flüssigkristallgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das des weiteren eine Phaseneinrichtung (121) zwischen dem Reflektor und dem Lichtleitglied enthält, um einfallendes Licht einer Polarisationsumsetzung zu unterziehen.

22. Flüssigkristallgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das des weiteren über einen Polarisator (161) verfügt, der zwischen dem Lichtleitglied und der Flüssigkristallvorrichtung angeordnet ist, um aus dem Lichtleitglied austretende überflüssige Polarisationskomponenten zu beseitigen.