JP2000098137A - 偏光成分を増加させる導光体装置および液晶表示装置 - Google Patents
偏光成分を増加させる導光体装置および液晶表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】偏光成分の１つを透過させて取り出す導光体に
おいて、この偏光成分を高い変換効率で取り出す。更
に、取り出した偏光成分を液晶セルに効率的に指向する
ことにより、光源の光を高い効率で利用する。 【解決手段】多数の導光体層から成る導光体に光源の光
が入射し、その端面で反射した偏光成分は導光体層の界
面に向かう。端面を透過した偏光成分は波長板および反
射板で偏光面を回転されて反射し、導光体端面から導光
体に再入射して界面に向かう。この光は偏光面が回転し
ているのでその多くが界面を透過する。反射された偏光
成分は波長板および反射板に戻され再び導光体の界面に
向かう。界面を透過した偏光成分は次の界面で同様に透
過、反射される。界面で反射される偏光成分の反射率を
高めることにより界面の数を減らすことができる。この
ため、導光体層の屈折率を異方性にして反射する偏光成
分の軸に沿った方向の屈折率を大きくする。
おいて、この偏光成分を高い変換効率で取り出す。更
に、取り出した偏光成分を液晶セルに効率的に指向する
ことにより、光源の光を高い効率で利用する。 【解決手段】多数の導光体層から成る導光体に光源の光
が入射し、その端面で反射した偏光成分は導光体層の界
面に向かう。端面を透過した偏光成分は波長板および反
射板で偏光面を回転されて反射し、導光体端面から導光
体に再入射して界面に向かう。この光は偏光面が回転し
ているのでその多くが界面を透過する。反射された偏光
成分は波長板および反射板に戻され再び導光体の界面に
向かう。界面を透過した偏光成分は次の界面で同様に透
過、反射される。界面で反射される偏光成分の反射率を
高めることにより界面の数を減らすことができる。この
ため、導光体層の屈折率を異方性にして反射する偏光成
分の軸に沿った方向の屈折率を大きくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に用
いる、光の偏光成分を増大させる導光体装置、およびか
かる導光体装置を備えた液晶表示装置に関する。具体的
には光源からの光を効率的に偏光波に変換する導光体装
置、およびかかる導光体装置から出射する偏光を液晶セ
ルに効率的に指向する手段を備えた液晶表示装置に関す
る。
いる、光の偏光成分を増大させる導光体装置、およびか
かる導光体装置を備えた液晶表示装置に関する。具体的
には光源からの光を効率的に偏光波に変換する導光体装
置、およびかかる導光体装置から出射する偏光を液晶セ
ルに効率的に指向する手段を備えた液晶表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置では一般に液晶セルに偏光
波を指向し、セルの状態により偏光面を回転させて透過
光を偏光板を通して観察するようになっている。偏光波
の光源は液晶板の背後にあり、それ故バックライトとも
呼ばれる。このような偏光波を得る場合、従来は偏光板
に偏光されていない光を照射し、偏光成分であるｓ波又
はｐ波のどちらか一方を吸収していた。ここで、面の入
射点における入射光線の作る平面を入射面とすると、入
射面に平行な偏光成分がｐ波であり、入射面に垂直な偏
光成分がｓ波と呼ばれる。従って、原理上、照射光の５
０％以上は有効利用されず、実測値においては、照射光
の約５８％が吸収されている。そして、従来の液晶表示
（ＬＣＤ）装置では、偏光成分の吸収により偏光を得る
偏光装置（偏光板）の他に印刷ドットの拡散シートをも
使用していることが通例であり、この場合は、更に２０
％の光が利用不可能となっている。
波を指向し、セルの状態により偏光面を回転させて透過
光を偏光板を通して観察するようになっている。偏光波
の光源は液晶板の背後にあり、それ故バックライトとも
呼ばれる。このような偏光波を得る場合、従来は偏光板
に偏光されていない光を照射し、偏光成分であるｓ波又
はｐ波のどちらか一方を吸収していた。ここで、面の入
射点における入射光線の作る平面を入射面とすると、入
射面に平行な偏光成分がｐ波であり、入射面に垂直な偏
光成分がｓ波と呼ばれる。従って、原理上、照射光の５
０％以上は有効利用されず、実測値においては、照射光
の約５８％が吸収されている。そして、従来の液晶表示
（ＬＣＤ）装置では、偏光成分の吸収により偏光を得る
偏光装置（偏光板）の他に印刷ドットの拡散シートをも
使用していることが通例であり、この場合は、更に２０
％の光が利用不可能となっている。
【０００３】図１に従来のＬＣＤ装置のＬＣＤモジュー
ル１００を示す。光源１０１において発生させた光は、
導光板１０２における透過率約９６％、拡散シート１０
３における透過率約８０％、下側偏光板１０４における
透過率約４２％、ガラス基板１０５におけるアレイ開口
率約４０％、カラーフィルタ１０６の透過率約３０％、
上側偏光板１０７の透過率約９０％であるため、実際の
利用される光強度は光源１０１において発生した光の
３．５％となっており、エネルギー有効利用の大きな障
害になっている。特に携帯型パーソナル・コンピュータ
においては一定のバッテリ充電量に対し、より長い使用
時間を確保することが重要な課題であり、バックライト
１０８の消費電力は全消費電力の中で大きな割合を有し
ているため、高輝度で、低消費電力の液晶表示（ＬＣ
Ｄ）装置に使用されるバックライトシステムが切望され
ている。
ル１００を示す。光源１０１において発生させた光は、
導光板１０２における透過率約９６％、拡散シート１０
３における透過率約８０％、下側偏光板１０４における
透過率約４２％、ガラス基板１０５におけるアレイ開口
率約４０％、カラーフィルタ１０６の透過率約３０％、
上側偏光板１０７の透過率約９０％であるため、実際の
利用される光強度は光源１０１において発生した光の
３．５％となっており、エネルギー有効利用の大きな障
害になっている。特に携帯型パーソナル・コンピュータ
においては一定のバッテリ充電量に対し、より長い使用
時間を確保することが重要な課題であり、バックライト
１０８の消費電力は全消費電力の中で大きな割合を有し
ているため、高輝度で、低消費電力の液晶表示（ＬＣ
Ｄ）装置に使用されるバックライトシステムが切望され
ている。
【０００４】また、下側偏光板１０４等に吸収された光
エネルギーは熱エネルギーに変換されることになるが、
この発生した熱はＬＣＤ装置の部品の劣化の要因とな
り、特に、ＳＴＮ(Super Twisted nematic）タイプの液
晶物質は熱により表示品位が劣化するという性質を有す
るため、かかる熱発生を軽減することも重要な課題であ
る。この光エネルギーの熱エネルギーへの変換は図１に
示すように、光エネルギーの６６．４％（光エネルギー
による熱発生の６９％）が下側偏光板１０４および拡散
シート１０３における光の吸収により生じている。
エネルギーは熱エネルギーに変換されることになるが、
この発生した熱はＬＣＤ装置の部品の劣化の要因とな
り、特に、ＳＴＮ(Super Twisted nematic）タイプの液
晶物質は熱により表示品位が劣化するという性質を有す
るため、かかる熱発生を軽減することも重要な課題であ
る。この光エネルギーの熱エネルギーへの変換は図１に
示すように、光エネルギーの６６．４％（光エネルギー
による熱発生の６９％）が下側偏光板１０４および拡散
シート１０３における光の吸収により生じている。
【０００５】このような問題点を解決するために、本出
願人は先に、平成９年特許願第２４９１３９号におい
て、偏光を得るに際して、従来は利用されていなかった
偏光成分の少なくとも一部を利用可能にし、偏光を得る
際の光利用効率を向上させる方法について出願してい
る。その原理が図３に示されている。光源となる蛍光ラ
ンプＣＦＬからの光は反射鏡およびコリメータにより積
層導光板ユニットの端面に入射し、導光板の各層を進行
して斜めにカットされた他方の端面に至る。ここで入射
光は端面で一部反射し、多くの部分は透過する。端面を
最初に透過した光はその下の波長板により偏光面を回転
され、その下の反射板により反射され再び波長板を通っ
てｐ波として導光板層に入射する。再び導光板層に入射
されたｐ波は隣接する導光板層との界面に入射する。こ
の界面における光の入射角はブリュースタ角度であるよ
うにされている（後で詳しく説明される）。従って、こ
の界面に入射する光のｐ波成分の全部とｓ波成分の一部
がこの界面を透過しｓ波の残部は反射されて再び波長板
および反射板に向かう。反射板で再び反射された光は波
長板によりｐ波にされて再び界面に向かい、ｐ波の全部
が透過し、ｓ波が含まれているならばその一部が透過
し、残部が反射される。ここで反射された光は更に同じ
ことを繰り返しながらそのたびにｐ波にされた光が界面
を透過する。これにより導光体ユニットは光源からの光
の多くの部分をｐ波成分として最終的に出射することに
なる。出射される偏光は正面から大きくそれた方向に出
るため、これを正面に向けて液晶セルに指向するプリズ
ム・シートが用いられる。このプリズム・シートの上に
更に偏光板を置いて偏光度を更に改善することができ
る。
願人は先に、平成９年特許願第２４９１３９号におい
て、偏光を得るに際して、従来は利用されていなかった
偏光成分の少なくとも一部を利用可能にし、偏光を得る
際の光利用効率を向上させる方法について出願してい
る。その原理が図３に示されている。光源となる蛍光ラ
ンプＣＦＬからの光は反射鏡およびコリメータにより積
層導光板ユニットの端面に入射し、導光板の各層を進行
して斜めにカットされた他方の端面に至る。ここで入射
光は端面で一部反射し、多くの部分は透過する。端面を
最初に透過した光はその下の波長板により偏光面を回転
され、その下の反射板により反射され再び波長板を通っ
てｐ波として導光板層に入射する。再び導光板層に入射
されたｐ波は隣接する導光板層との界面に入射する。こ
の界面における光の入射角はブリュースタ角度であるよ
うにされている（後で詳しく説明される）。従って、こ
の界面に入射する光のｐ波成分の全部とｓ波成分の一部
がこの界面を透過しｓ波の残部は反射されて再び波長板
および反射板に向かう。反射板で再び反射された光は波
長板によりｐ波にされて再び界面に向かい、ｐ波の全部
が透過し、ｓ波が含まれているならばその一部が透過
し、残部が反射される。ここで反射された光は更に同じ
ことを繰り返しながらそのたびにｐ波にされた光が界面
を透過する。これにより導光体ユニットは光源からの光
の多くの部分をｐ波成分として最終的に出射することに
なる。出射される偏光は正面から大きくそれた方向に出
るため、これを正面に向けて液晶セルに指向するプリズ
ム・シートが用いられる。このプリズム・シートの上に
更に偏光板を置いて偏光度を更に改善することができ
る。
【０００６】ｓ波偏光成分とｐ波偏光成分とでは反射透
過特性が互いに異なるので、界面を透過する光とそこで
反射する光はそれぞれ異なる偏光成分を含む。ここで、
本発明の動作原理について説明するが、その前に、動作
原理の理解を容易にするために、図４、図５、および図
６に基づいて、互いに異なる屈折率の物質の境界面を光
が透過、屈折または反射する際に、その光の偏光成分に
ついてどのような変化が起きるかについて説明する。
過特性が互いに異なるので、界面を透過する光とそこで
反射する光はそれぞれ異なる偏光成分を含む。ここで、
本発明の動作原理について説明するが、その前に、動作
原理の理解を容易にするために、図４、図５、および図
６に基づいて、互いに異なる屈折率の物質の境界面を光
が透過、屈折または反射する際に、その光の偏光成分に
ついてどのような変化が起きるかについて説明する。
【０００７】図４において、互いに異なる屈折率ｎ1，
ｎ2を有する２の物質２０１，２０２の境界２０３に光
２０４を進入させた場合は、入射角φ1 が臨界角以下の
場合、一部の光２０５は反射し、一部の光２０６は透過
する。ここで、面の入射点における入射光線の作る平面
を入射面とすると、入射光２０４の偏光成分を入射面に
平行なｐ波成分と入射面に垂直なｓ波成分とに分けるこ
とができる。
ｎ2を有する２の物質２０１，２０２の境界２０３に光
２０４を進入させた場合は、入射角φ1 が臨界角以下の
場合、一部の光２０５は反射し、一部の光２０６は透過
する。ここで、面の入射点における入射光線の作る平面
を入射面とすると、入射光２０４の偏光成分を入射面に
平行なｐ波成分と入射面に垂直なｓ波成分とに分けるこ
とができる。
【０００８】各偏光成分、ｐ波，ｓ波の透過率は、Ｍａ
ｘｗｅｌｌの方程式を誘電体について変形することによ
り、 Tp＝sin(2φ1)×sin(2φ2)/(sin2(φ1+φ2)×cos2(φ1-
φ2)) Ts＝sin(2φ1)×sin(2φ2)/sin2(φ1+φ2) n1×sin(φ1)＝n2×sin(φ2) 但し、Ｔｐ ： ｐ波の透過率（１−反射率Ｒｐ） Ｔｓ ： ｓ波の透過率（１−反射率Ｒｓ） φ1 ： 光の入射角 φ2 ： 光の出射角 ｎ1 ： 入射前の物質（物質２０１）の屈折率 ｎ2 ： 入射後の物質（物質２０２）の屈折率 または、 Rp＝((n1/cosφ1−n2/cosφ2)/(n1/cosφ1＋n2/cos
φ2))2 Rs＝((n1×cosφ1−n2×cosφ2)/(n1×cosφ1＋n2×cos
φ2))2 但し、Ｒｐ ： ｐ波の反射率（１−透過率Ｔｐ） Ｒｓ ： ｓ波の反射率（１−透過率Ｔｓ） であることが知られている。
ｘｗｅｌｌの方程式を誘電体について変形することによ
り、 Tp＝sin(2φ1)×sin(2φ2)/(sin2(φ1+φ2)×cos2(φ1-
φ2)) Ts＝sin(2φ1)×sin(2φ2)/sin2(φ1+φ2) n1×sin(φ1)＝n2×sin(φ2) 但し、Ｔｐ ： ｐ波の透過率（１−反射率Ｒｐ） Ｔｓ ： ｓ波の透過率（１−反射率Ｒｓ） φ1 ： 光の入射角 φ2 ： 光の出射角 ｎ1 ： 入射前の物質（物質２０１）の屈折率 ｎ2 ： 入射後の物質（物質２０２）の屈折率 または、 Rp＝((n1/cosφ1−n2/cosφ2)/(n1/cosφ1＋n2/cos
φ2))2 Rs＝((n1×cosφ1−n2×cosφ2)/(n1×cosφ1＋n2×cos
φ2))2 但し、Ｒｐ ： ｐ波の反射率（１−透過率Ｔｐ） Ｒｓ ： ｓ波の反射率（１−透過率Ｔｓ） であることが知られている。
【０００９】このときの反射率は図５、図６に示すよう
に入射角φ1，出射角φ2とも、角度に応じてｐ波・ｓ波
の偏光成分の反射率に差が生じ、また、同一の入射角φ
1 であってもｓ波・ｐ波の偏光成分において反射率の違
いが生ずる（ｓ波・ｐ波偏光成分の反射透過特性が異な
る)。例えば屈折率１．４９のアクリルから屈折率１．
００の空気中に光が進む場合（図６）、その全反射を起
こす臨界角は４２．１度であるが、仮に、それよりも小
さい角度である４０度で入射したとした場合、出射角φ
2 はスネルの法則から７７．８度となり、これを上述の
Ｒｓ、Ｒｐの導入式に代入することにより算出すると、
ｓ波の場合の反射率は３５．６９％であり、ｐ波の透過
率は７．９８％である。
に入射角φ1，出射角φ2とも、角度に応じてｐ波・ｓ波
の偏光成分の反射率に差が生じ、また、同一の入射角φ
1 であってもｓ波・ｐ波の偏光成分において反射率の違
いが生ずる（ｓ波・ｐ波偏光成分の反射透過特性が異な
る)。例えば屈折率１．４９のアクリルから屈折率１．
００の空気中に光が進む場合（図６）、その全反射を起
こす臨界角は４２．１度であるが、仮に、それよりも小
さい角度である４０度で入射したとした場合、出射角φ
2 はスネルの法則から７７．８度となり、これを上述の
Ｒｓ、Ｒｐの導入式に代入することにより算出すると、
ｓ波の場合の反射率は３５．６９％であり、ｐ波の透過
率は７．９８％である。
【００１０】図４ないし図６を参照した上記説明により
本発明において界面で光の偏光成分がどのように透過、
反射するかが一層分かりやすく理解されるはずである。
本発明において界面で光の偏光成分がどのように透過、
反射するかが一層分かりやすく理解されるはずである。
【００１１】上に述べた原理によれば、導光体の層が多
層に積層されることが重要であり、層間の界面を通る度
に不要なｓ波成分が反射して戻され、これがｐ波として
戻されて界面を透過することにより最終的にｐ波として
ユニットを出る光の変換効率が高められることが判る。
層に積層されることが重要であり、層間の界面を通る度
に不要なｓ波成分が反射して戻され、これがｐ波として
戻されて界面を透過することにより最終的にｐ波として
ユニットを出る光の変換効率が高められることが判る。
【００１２】しかしながら各層は光の損失を幾分か招く
のであまりに多くの層を積層するのは光源エネルギーの
利用効率の上で不都合である。また各層を薄くしても積
層数が大きくなれば全体の厚みが大きくなる。また厚み
の増加は重量の増加をも招く。ポータブルな情報処理機
器、例えばノートブック・コンピュータにとって、バッ
テリ電力消費を極力減らし、全体の厚みを極力薄くし、
また重量を軽減することは最も重要な命題である。
のであまりに多くの層を積層するのは光源エネルギーの
利用効率の上で不都合である。また各層を薄くしても積
層数が大きくなれば全体の厚みが大きくなる。また厚み
の増加は重量の増加をも招く。ポータブルな情報処理機
器、例えばノートブック・コンピュータにとって、バッ
テリ電力消費を極力減らし、全体の厚みを極力薄くし、
また重量を軽減することは最も重要な命題である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上に述べた型
の導光体ユニットの改善に関するもので、全体の厚さを
更に薄くした上で同等の性能をもつ導光体ユニットを提
供することを目的とする。
の導光体ユニットの改善に関するもので、全体の厚さを
更に薄くした上で同等の性能をもつ導光体ユニットを提
供することを目的とする。
【００１４】本発明のもう１つの目的はかかる高効率の
導光体ユニットから出る偏光を液晶セルと更に効率的に
組み合わせて液晶表示装置の明るさを電力消費の増加な
しに改善することにある。
導光体ユニットから出る偏光を液晶セルと更に効率的に
組み合わせて液晶表示装置の明るさを電力消費の増加な
しに改善することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の基本的構成は、
光源からの光を積層導光板ユニットの端面に入射し、導
光板の各層を進行して斜めにカットされた他方の端面に
おいて一部反射、残部を透過させ、透過した光をその下
の波長板により偏光面を回転させ、その下の反射板によ
り反射され再び波長板を通ってｐ波として導光板層に入
射させる構造にある。再び導光板層に入射されたｐ波は
隣接する導光板層との界面に入射する。この界面におけ
る光の入射角はブリュースタ角度であるようにされてい
る。従って、この界面に入射する光のｐ波成分の全部と
ｓ波成分の一部がこの界面を透過しｓ波の残部は反射さ
れて再び波長板および反射板に向かう。反射板で再び反
射された光は波長板によりｐ波にされて再び界面に向か
い、ｐ波の全部が透過し、ｓ波が含まれているならばそ
の一部が透過し、残部が反射される。ここで反射された
光は更に同じことを繰り返しながらそのたびにｐ波にさ
れた光が界面を透過する。これにより導光体ユニットは
光源からの光の多くの部分をｐ波成分として最終的に出
射することになる。出射される偏光は正面から大きくそ
れた方向に出るため、これを正面に向けて液晶セルに指
向するプリズム手段が用いられる。
光源からの光を積層導光板ユニットの端面に入射し、導
光板の各層を進行して斜めにカットされた他方の端面に
おいて一部反射、残部を透過させ、透過した光をその下
の波長板により偏光面を回転させ、その下の反射板によ
り反射され再び波長板を通ってｐ波として導光板層に入
射させる構造にある。再び導光板層に入射されたｐ波は
隣接する導光板層との界面に入射する。この界面におけ
る光の入射角はブリュースタ角度であるようにされてい
る。従って、この界面に入射する光のｐ波成分の全部と
ｓ波成分の一部がこの界面を透過しｓ波の残部は反射さ
れて再び波長板および反射板に向かう。反射板で再び反
射された光は波長板によりｐ波にされて再び界面に向か
い、ｐ波の全部が透過し、ｓ波が含まれているならばそ
の一部が透過し、残部が反射される。ここで反射された
光は更に同じことを繰り返しながらそのたびにｐ波にさ
れた光が界面を透過する。これにより導光体ユニットは
光源からの光の多くの部分をｐ波成分として最終的に出
射することになる。出射される偏光は正面から大きくそ
れた方向に出るため、これを正面に向けて液晶セルに指
向するプリズム手段が用いられる。
【００１６】本発明において、導光体層の界面でｓ波が
反射することが本発明の原理上重要である。ｓ波のでき
るだけ多くを反射し、透過するｓ波成分を少なくすれば
界面の数、即ち導光体層の数を減らすことができる。本
発明は導光体層として異方性の屈折率の材料を用いるこ
とにより界面におけるｓ波の反射率を高めることにより
導光体層の数が少なくても等方性材料を用いたものと同
等の変換効率を与えるものである。異方性の材料の２つ
の屈折率の軸はｐ及びｓ波の面に一致される。ｐ波成分
の面にある軸の方向の屈折率はこれまでと同じでよい
が、ｓ波成分の面にある軸の屈折率はこれまでよりも高
くされる。高ければ高い程良い。界面におけるｓ波成分
の面の軸の屈折率が高められると、ｓ波成分の反射率が
大きくなることは先に述べた反射率Ｒｓの式から判る。
反射することが本発明の原理上重要である。ｓ波のでき
るだけ多くを反射し、透過するｓ波成分を少なくすれば
界面の数、即ち導光体層の数を減らすことができる。本
発明は導光体層として異方性の屈折率の材料を用いるこ
とにより界面におけるｓ波の反射率を高めることにより
導光体層の数が少なくても等方性材料を用いたものと同
等の変換効率を与えるものである。異方性の材料の２つ
の屈折率の軸はｐ及びｓ波の面に一致される。ｐ波成分
の面にある軸の方向の屈折率はこれまでと同じでよい
が、ｓ波成分の面にある軸の屈折率はこれまでよりも高
くされる。高ければ高い程良い。界面におけるｓ波成分
の面の軸の屈折率が高められると、ｓ波成分の反射率が
大きくなることは先に述べた反射率Ｒｓの式から判る。
【００１７】かかる異方性屈折率材料の導光体層の積層
から成る導光体ユニットはその積層の断面である端面に
おいて光源からの入射光を受け、その反対側の斜めにカ
ットされた端面において入射光の一部が反射し、残部が
透過する。斜めにカットされた端面には１／４波長板が
当てられ、更にその下面に反射板が設けられる。端面を
透過した光は波長板で旋光された後反射板で反射され、
再び波長板で旋光されて端面に入射する。端面に入射し
た光は界面に入射し、先に本発明の原理について述べた
ように透過し、反射される。但し、本発明においてはｓ
波成分は界面でより多く反射され、界面をより少なく透
過する。このため、より少ない層で光源からの光をｐ波
に変換することができる。
から成る導光体ユニットはその積層の断面である端面に
おいて光源からの入射光を受け、その反対側の斜めにカ
ットされた端面において入射光の一部が反射し、残部が
透過する。斜めにカットされた端面には１／４波長板が
当てられ、更にその下面に反射板が設けられる。端面を
透過した光は波長板で旋光された後反射板で反射され、
再び波長板で旋光されて端面に入射する。端面に入射し
た光は界面に入射し、先に本発明の原理について述べた
ように透過し、反射される。但し、本発明においてはｓ
波成分は界面でより多く反射され、界面をより少なく透
過する。このため、より少ない層で光源からの光をｐ波
に変換することができる。
【００１８】本発明において、導光体の最初の界面に入
射する光はブリュースタ角度で入射することが好まし
い。導光体ユニットの斜めにカットされた端面に光が入
射する入射角が界面における入射角を決定することは簡
単な幾何学的作図で容易に判る。本発明では導光体の最
初の界面に入射する光はブリュースタ角度で入射するよ
うに導光体ユニットの斜めにカットされた端面に光が入
射する入射角が定められる。
射する光はブリュースタ角度で入射することが好まし
い。導光体ユニットの斜めにカットされた端面に光が入
射する入射角が界面における入射角を決定することは簡
単な幾何学的作図で容易に判る。本発明では導光体の最
初の界面に入射する光はブリュースタ角度で入射するよ
うに導光体ユニットの斜めにカットされた端面に光が入
射する入射角が定められる。
【００１９】導光体ユニットはこのように定められる入
射角を与えるように、波長板及び反射板に対して傾けら
れる。この傾きを少なくするために、斜めにカットされ
た端面にこのような入射角をなす斜面を多数形成するこ
とができる。これにより導光体ユニット全体はこの角度
で傾いていなくても必要な入射角を与えることができ
る。これによりユニット全体の厚みを更に低減すること
ができる。
射角を与えるように、波長板及び反射板に対して傾けら
れる。この傾きを少なくするために、斜めにカットされ
た端面にこのような入射角をなす斜面を多数形成するこ
とができる。これにより導光体ユニット全体はこの角度
で傾いていなくても必要な入射角を与えることができ
る。これによりユニット全体の厚みを更に低減すること
ができる。
【００２０】本発明において導光体ユニットは積層体の
最上部の層と、斜めにカットされた端面と、光源からの
入射面とがほぼ三角形の楔状をなす形状にすることがで
きる。これにより楔状の先細の空間が種々の構成部品を
収容する空間を与えるようにすることができる。これは
薄型軽量が特に要請される携帯型データ処理装置にとっ
て有益である。
最上部の層と、斜めにカットされた端面と、光源からの
入射面とがほぼ三角形の楔状をなす形状にすることがで
きる。これにより楔状の先細の空間が種々の構成部品を
収容する空間を与えるようにすることができる。これは
薄型軽量が特に要請される携帯型データ処理装置にとっ
て有益である。
【００２１】本発明のもう１つの面において、導光体か
ら出る偏光を正面に向けるプリズム手段は液晶セルの列
のピッチと同じピッチで配置された複数のプリズムを有
する。各プリズムには入射面と反射面とがあるが、光は
反射面から出射されるので入射面に相当する部分は暗く
なる。本発明では反射面に相当する部分が液晶セルの列
に整列するようにして、暗い入射面部分が液晶セルの照
射に関与しないようにする。これにより導光体から出射
される偏光のすべてが液晶セルに指向される。
ら出る偏光を正面に向けるプリズム手段は液晶セルの列
のピッチと同じピッチで配置された複数のプリズムを有
する。各プリズムには入射面と反射面とがあるが、光は
反射面から出射されるので入射面に相当する部分は暗く
なる。本発明では反射面に相当する部分が液晶セルの列
に整列するようにして、暗い入射面部分が液晶セルの照
射に関与しないようにする。これにより導光体から出射
される偏光のすべてが液晶セルに指向される。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の基本的構造を図２に示
す。積層導光体ユニットは薄い導光体層を図示にように
積層して成り、その１端面に光源が取り付けられる。光
源は蛍光ランプおよび反射シートを含む。積層体は斜め
の端面をなすようにカットされ、その端面に１／４波長
板および反射板の組み合わせが接している。端面は波長
板および反射板の組合せに対して角度φをなす。即ち入
射光は端面に入射角π／２−φで入射する。幾何学的作
図により層間の界面への入射角はπ／２−２φであるこ
とが容易に判る。この入射角はブリュースタ角度である
ことが好ましい。光がブリュースタ角度で界面に入射す
ると入射面にある偏光成分（ｐ）がすべて透過し、入射
面と直交する面にある偏光成分（ｓ）がすべて反射され
る。若干透過するｓ波成分があればそれは次の界面で反
射される。界面から反射されたｓ波成分は波長板および
反射板によりｐ波成分として導光体層に戻されて再び界
面に入射する。複数の界面でこれを繰り返す度に反射さ
れたｓ波成分はｐ波成分として界面を透過するので、光
源の光の多くの部分がｐ波成分として導光体ユニットか
ら出射することになる。
す。積層導光体ユニットは薄い導光体層を図示にように
積層して成り、その１端面に光源が取り付けられる。光
源は蛍光ランプおよび反射シートを含む。積層体は斜め
の端面をなすようにカットされ、その端面に１／４波長
板および反射板の組み合わせが接している。端面は波長
板および反射板の組合せに対して角度φをなす。即ち入
射光は端面に入射角π／２−φで入射する。幾何学的作
図により層間の界面への入射角はπ／２−２φであるこ
とが容易に判る。この入射角はブリュースタ角度である
ことが好ましい。光がブリュースタ角度で界面に入射す
ると入射面にある偏光成分（ｐ）がすべて透過し、入射
面と直交する面にある偏光成分（ｓ）がすべて反射され
る。若干透過するｓ波成分があればそれは次の界面で反
射される。界面から反射されたｓ波成分は波長板および
反射板によりｐ波成分として導光体層に戻されて再び界
面に入射する。複数の界面でこれを繰り返す度に反射さ
れたｓ波成分はｐ波成分として界面を透過するので、光
源の光の多くの部分がｐ波成分として導光体ユニットか
ら出射することになる。
【００２３】図３に示すように導光体ユニットの最上部
の導光体層の上に更に多層の薄い導光体膜が積層されて
も良い。これは透過、反射の界面を更に追加するもので
ある。
の導光体層の上に更に多層の薄い導光体膜が積層されて
も良い。これは透過、反射の界面を更に追加するもので
ある。
【００２４】ここで導光体層および導光体膜はアクリル
シート等の光の内部吸収の少ない素材が好ましく、アク
リル、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ポリカ
ーボネート、ポリエチレン、Ｓｅ、ＡｇＣｌ等の透過型
の物質が好ましい。また、導光体本体の形状は板または
シート状の形状に限定されず、棒状の導光体や曲面を有
する導光体等その利用に即した形状に変化させることが
可能である。これらの導光体は同一の形状、素材に限定
されず、強度を必要とする部材を厚く、強度を必要とし
ない部材を薄く設計することや、強度を有する導光体に
異なる屈折率を有する物質を多層蒸着させることによ
り、強度を維持しつつ、積層数を増加させることも考え
られる。導光体本体にアクリルシートを使用した場合、
強度および光利用効率の関係から、その厚さは０．１〜
４．０ｍｍであることが望ましい。なお、本発明でいう
積層は導光体と導光体の間に空気を挿入することには限
定されず、水蒸気の進入による導光体ユニットの劣化防
止や、導光体の剥離防止等の為、導光体と導光体の間に
は水や接着剤、その他導光体と屈折率が異なる物質を挿
入することも含む。本発明の反射板は反射率が高ければ
高いほど好ましく、アルミ蒸着シート、銀蒸着シート、
金属箔等が挙げられる。
シート等の光の内部吸収の少ない素材が好ましく、アク
リル、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ポリカ
ーボネート、ポリエチレン、Ｓｅ、ＡｇＣｌ等の透過型
の物質が好ましい。また、導光体本体の形状は板または
シート状の形状に限定されず、棒状の導光体や曲面を有
する導光体等その利用に即した形状に変化させることが
可能である。これらの導光体は同一の形状、素材に限定
されず、強度を必要とする部材を厚く、強度を必要とし
ない部材を薄く設計することや、強度を有する導光体に
異なる屈折率を有する物質を多層蒸着させることによ
り、強度を維持しつつ、積層数を増加させることも考え
られる。導光体本体にアクリルシートを使用した場合、
強度および光利用効率の関係から、その厚さは０．１〜
４．０ｍｍであることが望ましい。なお、本発明でいう
積層は導光体と導光体の間に空気を挿入することには限
定されず、水蒸気の進入による導光体ユニットの劣化防
止や、導光体の剥離防止等の為、導光体と導光体の間に
は水や接着剤、その他導光体と屈折率が異なる物質を挿
入することも含む。本発明の反射板は反射率が高ければ
高いほど好ましく、アルミ蒸着シート、銀蒸着シート、
金属箔等が挙げられる。
【００２５】本発明において導光体層はｓ波成分の面に
ある軸の屈折率が高められた材料から成る。例えばアク
リル材料の場合、等方性の屈折率は通常１．４９である
が、それをｓ波の面にある軸の方向では１．６９程度に
高めることが可能である。これによりｓ波成分が界面に
おいてより多く反射される（界面をより少なく透過し）
ので、等方性の材料の場合に必要な層数より少ない層数
で同じ効果をあげることができる。例えば等方性の材料
として屈折率１．４９のアクリルを用いる場合、１層あ
たりのｓ波の反射率は２８％で透過率は７２％であり、
これを１０層重ねて全透過率が０．７２10＝０．０４と
なるが、ｓ波成分方向の屈折率を１．６９にすると、反
射率は４０％、透過率は６０％となり、同じ効果が６層
で得られる（０．６6＝０．０４）。このような異方性
屈折率シートは市場において容易に入手することができ
る。
ある軸の屈折率が高められた材料から成る。例えばアク
リル材料の場合、等方性の屈折率は通常１．４９である
が、それをｓ波の面にある軸の方向では１．６９程度に
高めることが可能である。これによりｓ波成分が界面に
おいてより多く反射される（界面をより少なく透過し）
ので、等方性の材料の場合に必要な層数より少ない層数
で同じ効果をあげることができる。例えば等方性の材料
として屈折率１．４９のアクリルを用いる場合、１層あ
たりのｓ波の反射率は２８％で透過率は７２％であり、
これを１０層重ねて全透過率が０．７２10＝０．０４と
なるが、ｓ波成分方向の屈折率を１．６９にすると、反
射率は４０％、透過率は６０％となり、同じ効果が６層
で得られる（０．６6＝０．０４）。このような異方性
屈折率シートは市場において容易に入手することができ
る。
【００２６】導光体膜の厚みは重要ではなく、界面の数
が多数存在するほうが望ましいが、導光体ユニットの軽
量化という観点からは、導光体膜は極力薄い方が望まし
い。この部分の導光体膜の厚みを極端に薄くすることで
スペースの余裕が生じ、導光体膜を図２のように膜の寸
法を徐々に変えることで段差をつけて形成する必要がな
く、同程度の大きさの導光体膜を積層して使用すること
ができるので、導光体膜エッジからの再入射による光ロ
スをなくすことができ、明暗の縞模様が生じなくなっ
た。また、かりに導光体膜に図２のような段差を残した
としても、導光体膜は薄く、エッジの寸法も極めて小さ
いため、再入射する可能性は少なく、視認できるような
縞模様は生じない。以上のような構成を採用すること
で、従来の導光体ユニットの断面形状が図２のように四
角になっていたのに対し、本発明では、図３に示すよう
に、断面を三角形状とすることが可能となった。このこ
とにより、導光体ユニットの重量・体積を従来の約半分
程度とすることができるようになった。また、従来型の
（偏光を発生しない）バックライトが楔形断面の導光体
を使いスペースの有効利用を達成しているのと同様の形
態を本発明によって実現でき、従来型とコンパチブルな
形状で、今回の新型偏光バックライトに置き換えること
が初めて可能になった。また、この例ではアクリル（導
光体膜）、空気（その周囲の物質）として説明している
が、導光体膜の材質及びその周囲の物質の材質について
は、その材質の屈折率が、入射光がブリュースタ角又は
それに近い角度を満足する屈折率であれば何でも良い。
が多数存在するほうが望ましいが、導光体ユニットの軽
量化という観点からは、導光体膜は極力薄い方が望まし
い。この部分の導光体膜の厚みを極端に薄くすることで
スペースの余裕が生じ、導光体膜を図２のように膜の寸
法を徐々に変えることで段差をつけて形成する必要がな
く、同程度の大きさの導光体膜を積層して使用すること
ができるので、導光体膜エッジからの再入射による光ロ
スをなくすことができ、明暗の縞模様が生じなくなっ
た。また、かりに導光体膜に図２のような段差を残した
としても、導光体膜は薄く、エッジの寸法も極めて小さ
いため、再入射する可能性は少なく、視認できるような
縞模様は生じない。以上のような構成を採用すること
で、従来の導光体ユニットの断面形状が図２のように四
角になっていたのに対し、本発明では、図３に示すよう
に、断面を三角形状とすることが可能となった。このこ
とにより、導光体ユニットの重量・体積を従来の約半分
程度とすることができるようになった。また、従来型の
（偏光を発生しない）バックライトが楔形断面の導光体
を使いスペースの有効利用を達成しているのと同様の形
態を本発明によって実現でき、従来型とコンパチブルな
形状で、今回の新型偏光バックライトに置き換えること
が初めて可能になった。また、この例ではアクリル（導
光体膜）、空気（その周囲の物質）として説明している
が、導光体膜の材質及びその周囲の物質の材質について
は、その材質の屈折率が、入射光がブリュースタ角又は
それに近い角度を満足する屈折率であれば何でも良い。
【００２７】層間の界面への入射角π／２−２φがブリ
ュースタ角度θB となるためには次の条件が必要であ
る。導光体の屈折率をｎ1、導光体以外（図４では空
気）の屈折率をｎ2、導光体の斜めにカットされた端面
の斜面（傾斜角の大きな斜面）の角度をφとする。ブリ
ュースタ角θBとｎ1・ｎ2の関係は θB＝sin-1〔n1 2/(n1 2＋n2 2)〕1/2 [rad] 又、幾何学的作図により、導光体上面での入射角は斜面
の角度φを使って表すと π/2−2φ [rad] と表せる。従って導光体上面でのスネルの法則は sinθB/sin(π/2−2φ)＝n1/n2 これをφについて解くと一般解が与えられる。 φ＝cos-1{(n2/n1)〔n1 2/(n1 2＋n2 2)〕1/2}/2 [rad] この一般式を満足する組み合わせであれば、どのような
媒質であっても本発明の条件を満足する。
ュースタ角度θB となるためには次の条件が必要であ
る。導光体の屈折率をｎ1、導光体以外（図４では空
気）の屈折率をｎ2、導光体の斜めにカットされた端面
の斜面（傾斜角の大きな斜面）の角度をφとする。ブリ
ュースタ角θBとｎ1・ｎ2の関係は θB＝sin-1〔n1 2/(n1 2＋n2 2)〕1/2 [rad] 又、幾何学的作図により、導光体上面での入射角は斜面
の角度φを使って表すと π/2−2φ [rad] と表せる。従って導光体上面でのスネルの法則は sinθB/sin(π/2−2φ)＝n1/n2 これをφについて解くと一般解が与えられる。 φ＝cos-1{(n2/n1)〔n1 2/(n1 2＋n2 2)〕1/2}/2 [rad] この一般式を満足する組み合わせであれば、どのような
媒質であっても本発明の条件を満足する。
【００２８】ブリュースタ角度に等しい入射角を与える
ように、導光体ユニット全体が波長板及び反射板に対し
て傾けられるが、この傾きを少なくするために、斜めに
カットされた端面にこのような入射角をなす斜面を多数
形成することができる。図３の部分拡大に示すように、
斜めにカットされた端面に紙面に垂直に走る多数の斜面
が形成され、この斜面が導光対中の入射光に対して所望
の角度をなすようにされる。導光体全体はこの角度に傾
いていないが、これによりブリュースタ角度を満足する
入射角が与えられる。これにより導光体ユニット全体は
この角度で傾いていなくても必要な入射角を与えること
ができる。これによりユニット全体の厚みを更に低減す
ることができる。
ように、導光体ユニット全体が波長板及び反射板に対し
て傾けられるが、この傾きを少なくするために、斜めに
カットされた端面にこのような入射角をなす斜面を多数
形成することができる。図３の部分拡大に示すように、
斜めにカットされた端面に紙面に垂直に走る多数の斜面
が形成され、この斜面が導光対中の入射光に対して所望
の角度をなすようにされる。導光体全体はこの角度に傾
いていないが、これによりブリュースタ角度を満足する
入射角が与えられる。これにより導光体ユニット全体は
この角度で傾いていなくても必要な入射角を与えること
ができる。これによりユニット全体の厚みを更に低減す
ることができる。
【００２９】本発明は液晶表示装置のバックライトとし
て使用されることを意図している。液晶表示装置は、光
源と、液晶を挟んだガラス基板と、から成り、本発明の
導光体ユニットから出射した偏光がこれに入射される。
て使用されることを意図している。液晶表示装置は、光
源と、液晶を挟んだガラス基板と、から成り、本発明の
導光体ユニットから出射した偏光がこれに入射される。
【００３０】本発明において、導光体から出射される光
は、正面から７０度と大きく傾いている。この光を正面
に偏向（変角）させる方法としては、次の二つの方法が
ある。まず、第１の方法は、図７に示すように、屈折を
２回させて正面に偏向させる方法であり、プリズム・シ
ートの頂角を有する方を上向きにして使用する。プリズ
ムの材質が、ｎ＝１．５８のとき、正面に偏向させるに
は、頂角が３２度のプリズム・シートが必要とされる。
第２の方法は、図８に示すように、屈折を１回と全反射
を１回させて正面に偏向させる方法であり、プリズム・
シートの頂角を有する方を下向きにして使用する。この
場合は、頂角が６５．４度のプリズム・シートが必要と
される。以上からわかるように、プリズムを上向きに使
っても下向きに使っても、同様の効果が期待できる。製
造面から考えると、プリズムの製造は、頂角が小さくな
るほど困難であるので、プリズム・シートを下向きに使
用した方が、頂角が大きくてすみ、歩留まり・コストの
点で有利である。プリズム・シートはガラスまたはプラ
スティック材料から作られる。
は、正面から７０度と大きく傾いている。この光を正面
に偏向（変角）させる方法としては、次の二つの方法が
ある。まず、第１の方法は、図７に示すように、屈折を
２回させて正面に偏向させる方法であり、プリズム・シ
ートの頂角を有する方を上向きにして使用する。プリズ
ムの材質が、ｎ＝１．５８のとき、正面に偏向させるに
は、頂角が３２度のプリズム・シートが必要とされる。
第２の方法は、図８に示すように、屈折を１回と全反射
を１回させて正面に偏向させる方法であり、プリズム・
シートの頂角を有する方を下向きにして使用する。この
場合は、頂角が６５．４度のプリズム・シートが必要と
される。以上からわかるように、プリズムを上向きに使
っても下向きに使っても、同様の効果が期待できる。製
造面から考えると、プリズムの製造は、頂角が小さくな
るほど困難であるので、プリズム・シートを下向きに使
用した方が、頂角が大きくてすみ、歩留まり・コストの
点で有利である。プリズム・シートはガラスまたはプラ
スティック材料から作られる。
【００３１】図７および８を見ると、各プリズムの光反
射面でない方の斜面は光を正面に出射しないことが判
る。つまりプリズム・シートから出射される光は縞模様
になる。これは液晶セルのゲート線またはデータ線と干
渉して干渉縞を生じる可能性がある。干渉縞の発生を防
止するために、液晶セルのピッチ（例えば２００マイク
ロメータ）に対してプリズム・シートのプリズムのピッ
チを小さく（例えば５０マイクロメータ）して、ピッチ
を狂わせることができる。このようにすればプリズム・
シートのピッチがきわめて小さいのでプリズム・シート
は前面から一様に光を出射するかのように観察され、干
渉縞の発生を防ぐことができる。
射面でない方の斜面は光を正面に出射しないことが判
る。つまりプリズム・シートから出射される光は縞模様
になる。これは液晶セルのゲート線またはデータ線と干
渉して干渉縞を生じる可能性がある。干渉縞の発生を防
止するために、液晶セルのピッチ（例えば２００マイク
ロメータ）に対してプリズム・シートのプリズムのピッ
チを小さく（例えば５０マイクロメータ）して、ピッチ
を狂わせることができる。このようにすればプリズム・
シートのピッチがきわめて小さいのでプリズム・シート
は前面から一様に光を出射するかのように観察され、干
渉縞の発生を防ぐことができる。
【００３２】しかしながら、この場合でも液晶セル配列
の非開口部に入射する光はそこで吸収されて無駄になっ
てしまう。本発明のもう１つの面において、このような
無駄が生じない構成が提供される。
の非開口部に入射する光はそこで吸収されて無駄になっ
てしまう。本発明のもう１つの面において、このような
無駄が生じない構成が提供される。
【００３３】本発明のこの構成によれば、プリズム・シ
ートのプリズムのピッチと液晶セル配列のピッチが同じ
にされ、プリズムの光を出射する反射面に対応する部分
に液晶セルの開口部が一致するようにされる。プリズム
の反射面でない斜面に対応する部分は非開口部に一致す
る。図９は本発明のこの構成の概念を示す概略図であ
る。図９に示すようにプリズム・シートのプリズムのピ
ッチは液晶セル配列のピッチと同じにされる。プリズム
の反射面で反射される光は液晶セルの開口部に向けられ
る。非開口部は反射面でない方の面に対面しているから
光を受けない。これにより導光体ユニットから出る光の
すべてが開口部に指向され、利用されずに吸収される光
はなくなる。プリズムは図７および８のものと比べてピ
ッチが大きいので製造が容易である。また、プリズムの
角度および反射面対透過面の比率は具体的設計において
適宜に定めることができる。
ートのプリズムのピッチと液晶セル配列のピッチが同じ
にされ、プリズムの光を出射する反射面に対応する部分
に液晶セルの開口部が一致するようにされる。プリズム
の反射面でない斜面に対応する部分は非開口部に一致す
る。図９は本発明のこの構成の概念を示す概略図であ
る。図９に示すようにプリズム・シートのプリズムのピ
ッチは液晶セル配列のピッチと同じにされる。プリズム
の反射面で反射される光は液晶セルの開口部に向けられ
る。非開口部は反射面でない方の面に対面しているから
光を受けない。これにより導光体ユニットから出る光の
すべてが開口部に指向され、利用されずに吸収される光
はなくなる。プリズムは図７および８のものと比べてピ
ッチが大きいので製造が容易である。また、プリズムの
角度および反射面対透過面の比率は具体的設計において
適宜に定めることができる。
【００３４】図９に示されるように、液晶セル配列はプ
リズム・シートの上に直接形成することができる。この
場合、プリズム・シートが液晶セルのガラス基板を兼ね
ることになる。独立のプリズム・シートを液晶セルと導
光体膜とに間に配置する場合と比べて媒質の界面が２つ
減るのでその分効率が更に向上する。
リズム・シートの上に直接形成することができる。この
場合、プリズム・シートが液晶セルのガラス基板を兼ね
ることになる。独立のプリズム・シートを液晶セルと導
光体膜とに間に配置する場合と比べて媒質の界面が２つ
減るのでその分効率が更に向上する。
【００３５】
【発明の効果】本発明により従来の導光体よりも少ない
層数でｐ偏光波への変換が可能となるので、導光体の厚
みが低減され、また導光体が軽量化される。本発明のも
う１つの態様においては導光体からの光がすべて液晶セ
ルの開口部に指向されるので無駄に吸収される光が無く
なる。
層数でｐ偏光波への変換が可能となるので、導光体の厚
みが低減され、また導光体が軽量化される。本発明のも
う１つの態様においては導光体からの光がすべて液晶セ
ルの開口部に指向されるので無駄に吸収される光が無く
なる。
【図１】従来のＬＣＤ装置を示す模式図である。
【図２】従来のＬＣＤ偏光板ユニットの構造を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明のＬＣＤ偏光板ユニットの構造を示す図
である。
である。
【図４】異なる物質間における光の屈折を示す図であ
る。
る。
【図５】屈折率１．０の物質から屈折率１．４９の物質
に光が入射する場合の反射率の特性曲線を示す図であ
る。
に光が入射する場合の反射率の特性曲線を示す図であ
る。
【図６】屈折率１．４９の物質から屈折率１．０の物質
に光が入射する場合の反射率の特性曲線を示す図であ
る。
に光が入射する場合の反射率の特性曲線を示す図であ
る。
【図７】プリズム・シートによる光の偏向を示す図であ
る。
る。
【図８】プリズム・シートによる光の偏向を示す図であ
る。
る。
【図９】本発明の別の実施例の概念を示す概略図である
１００ 従来のＬＣＤ装置 １０１ 光源 １０２ 導光板 １０３ 拡散シート １０４ 下側偏光板 １０５ ガラス基板 １０６ カラーフィルタ １０７ 上側偏光板 １０８ バックライト ２０１ 物質１ ２０２ 物質２ ２０３ 物質の境界 ２０４ 入射光 ２０５ 反射光 ２０６ 透過光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 優 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 沖 庸次 神奈川県秦野市曽屋400 スタンレー電気 株式会社内 (72)発明者 川田 康二 神奈川県秦野市曽屋400 スタンレー電気 株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA41 AA55 BA01 2H091 FA07Z FA21Z FA32Z FB02 FC17 FD06 LA17 LA18 5G435 BB12 BB15 EE11 EE27 FF03 FF05 FF08 GG01 GG03
Claims (20)
- 【請求項１】複数の導光体層の積層から成り、一端面が
光の入射面であり、他の端面が積層方向に対して斜めに
カットされている導光体ユニットと、 前記他の端面に隣接して配置された反射板と、 前記他の端面と前記反射板との間に配置された光の偏光
方向を変化させる手段と、を含む導光体装置において、 前記導光体層は前記入射面からの光の１偏光波成分を反
射する軸の方向の屈折率が他の偏光波成分を透過する軸
の方向の屈折率より大である異方性屈折率を有すること
を特徴とする導光体装置。 - 【請求項２】前記他の端面は、該他の端面から反射され
て前記導光体層の界面に入射する光がブリュースタ角度
で入射するような角度で斜めにカットされいる請求項１
に記載の導光体装置。 - 【請求項３】前記他の端面の表面はさらに、導光体ユニ
ットの積層の方向および光の入射方向と垂直な方向に複
数の斜面を有する請求項１に記載の導光体装置。 - 【請求項４】前記斜面が、前記他の端面の傾斜する角度
よりも傾斜角の小さな面と、傾斜角の大きな面との組み
合わせからなり、前記傾斜角の大きな面の傾斜角が、該
面から反射されて前記導光体層の界面に入射する光がブ
リュースタ角度で入射するような角度である請求項３の
導光体装置。 - 【請求項５】前記傾斜角の大きな斜面の傾斜角φが φ＝cos-1{(n2/n1)〔n1 2/(n1 2＋n2 2)〕1/2}/2 [rad] 但し、ｎ1 は導光体の屈折率 、 ｎ2 は導光体以外の屈
折率、であらわされる請求項４に記載の導光体装置。 - 【請求項６】前記導光体ユニットの最上部の導光体層の
上に、さらに複数の導光体膜を積層して成る請求項１な
いし５の何れか１つに記載の導光体装置。 - 【請求項７】前記複数の導光体膜の方が、前記複数の導
光体層よりも薄いことを特徴とする、請求項６に記載の
導光体装置。 - 【請求項８】前記複数の導光体膜の上に、さらに光の偏
光方向を変化させる位相差フィルムを配置して成る請求
項６または７に記載の導光体装置。 - 【請求項９】液晶表示セルと、 前記液晶表示セルの背後に配置された導光体装置と、 を含み、 前記導光体装置が、 複数の導光体層の積層から成り、一端面が光の入射面で
あり、他の端面が積層方向に対して斜めにカットされて
いる導光体ユニットと、 前記他の端面に隣接して配置された反射板と、 前記他の端面と前記反射板との間に配置された光の偏光
方向を変化させる手段と、 前記導光体ユニットの最上部の導光体層の上に配置さ
れ、片面にのみ頂角部が形成されたプリズム・シートで
あって、その頂角部が形成された側を前記導光体ユニッ
トに向けて配置して成るものと、 を含み、 前記導光体層は前記入射面からの光の１偏光波成分を反
射する軸の方向の屈折率が他の偏光波成分を透過する軸
の方向の屈折率より大である異方性屈折率を有すること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項１０】液晶表示セルと、 前記液晶表示セルの背後に配置された導光体装置と、 を含み、 前記導光体装置が、 複数の導光体層の積層から成り、一端面が光の入射面で
あり、他の端面が積層方向に対して斜めにカットされて
いる導光体ユニットと、 前記他の端面に隣接して配置された反射板と、 前記他の端面と前記反射板との間に配置された光の偏光
方向を変化させる手段と、 前記導光体ユニットの最上部の導光体層の上に配置さ
れ、片面にのみ頂角部が形成されたプリズム・シートで
あって、その頂角部が形成された側を前記導光体ユニッ
トに向けて配置して成るものと、 を含み、 前記プリズム・シートの複数のプリズムのピッチが液晶
セルの配列のピッチと同じであることを特徴とする液晶
表示装置。 - 【請求項１１】前記プリズム・シートの各プリズムの反
射面が液晶セルの開口部に整列している請求項１０に記
載の液晶表示装置。 - 【請求項１２】前記液晶表示セルと前記プリズム・シー
トとが接着されている請求項１０または１１に記載の液
晶表示装置。 - 【請求項１３】前記プリズム・シートが前記液晶セルの
基板と一体に形成されている請求項１０または１１に記
載の液晶表示装置。 - 【請求項１４】透明な基板の上に行列状に配列された液
晶セルと、 前記液晶セルに関して前記基板の裏面に形成された複数
のプリズムの列であって、各プリズムの反射面が前記液
晶セルの開口部に整列しているものと、 を含む液晶表示装置。 - 【請求項１５】前記基板がガラスから作られている請求
項１３または１４に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１６】前記基板がプラスティック材料から作ら
れている請求項１３または１４に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１７】前記液晶セル配列が前記プリズム・シー
トの上に直接形成されている請求項１１に記載の液晶表
示装置。 - 【請求項１８】前記プリズム・シートの上に偏光板が更
に配置されて成る請求項１０ないし１７の何れか１つに
記載の液晶表示装置。 - 【請求項１９】前記プリズム・シートは偏光板性材料か
ら作られる請求項１０ないし１７の何れか１つに記載の
液晶表示装置。 - 【請求項２０】前記導光体層は前記入射面からの光の１
偏光波成分を反射する軸の方向の屈折率が他の偏光波成
分を透過する軸の方向の屈折率より大である異方性屈折
率を有する請求項１０ないし１９の何れか１つに記載の
液晶表示装置。
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|---|---|---|---|
| JP26870498A JP3978557B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 偏光成分を増加させる導光体装置および液晶表示装置 |
| CNB991185129A CN1148604C (zh) | 1998-09-22 | 1999-09-06 | 增加偏振分量的光导器件及液晶显示器件 |
| US09/399,124 US6118503A (en) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | Light guide device enhancing a polarized component and liquid crystal display device |
| US09/572,052 US6344886B2 (en) | 1998-09-22 | 2000-05-17 | Light guide device enhancing a polarized component and liquid crystal display device |
| US10/016,967 US20020041501A1 (en) | 1998-09-22 | 2001-12-18 | Light guide device enhancing a polarized component and liquid crystal display device |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000098137A true JP2000098137A (ja) | 2000-04-07 |
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