JP2004004936A - Display device - Google Patents

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Katsumi Kurematsu
榑松　克巳
Yoshihiro Onitsuka
鬼束　義浩
Toshiyuki Kanda
神田　俊之
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance luminance by raising the utilization efficiency of light for illumination sharply. <P>SOLUTION: Two sheets of prism sheets are arranged between a back light device and a liquid crystal panel P (in figure, only one sheet of the prism sheet is shown like shown by a sign 31). These two sheets of prism sheets are arranged by being lapped so that the directions of ridgelines cross at right angles mutually. A bar shaped light source 1 is arranged in the back light device, and the longitudinal direction of the light source and the directions of the ridgelines of the prisms are made coincident. As a result, the luminance is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ、ワードプロセッサ、テレビ受像機、ナビゲーションシステム等の表示装置、ビデオカメラのビューファインダ、等に用いられる表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置に用いるバックライト装置には直下型とエッヂ型とがある（前者については特許文献１，２参照。後者については特許文献３，４，５，６，７参照。）。
【０００３】
代表例を挙げれば、透過型の液晶パネルを照射するエッヂ型のバックライト装置の１つに図１に示すようなものがある（特許文献７参照）。
【０００４】
図に示すバックライト装置Ｂ０　は光源としての蛍光灯１を備えており、該蛍光灯の周りにはリフレクタ２が配置されている。また、この蛍光灯１の側方には、アクリル等の厚手の透明板が導光体６３として配置されており、導光体６３の後面部には、光散乱層５が所定の面積率分布で設けられている。そして、蛍光灯１から導光体６３に入射された光は、光散乱層５にて散乱されて導光体６３の前面部から照射され、液晶パネル（不図示）を均一な照度で照射するように構成されていた。
【０００５】
また、このような導光体を有するものの他に、導光体を用いない形式のバックライト装置もある（例えば、特許文献６参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−３９１８８号公報
【特許文献２】
特開平６−１８８７３号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１３２０２号公報
【特許文献４】
特開平４−７１１０５号公報
【特許文献５】
特開平５−２８１５４１号公報
【特許文献６】
特開平５−３２３３１８号公報
【特許文献７】
特開昭５７−１２８３８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれのバックライト装置においても光の利用効率は高くはなく、液晶パネルの表示品質向上のためには、さらなる光利用効率の向上が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は、照明光の利用効率を大幅に向上させる表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバックライト装置は、上述事情に鑑みなされたものであって、表示素子、及び該表示素子に光を照射するために配置したバックライト装置を有する表示装置において、
該表示素子と該バックライト装置との間に２枚のプリズムシートが配置され、該２枚のプリズムシートのプリズム稜線が互いにクロスしている、ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
以上構成に基づき、バックライト装置からの光は、２枚のプリズムシートを通った上で表示素子に照射される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
まず、本発明の前提となる構成について、図２を参照して説明する。
【００１３】
図２は、本発明の前提となる表示装置の構造を示す斜視図である。この表示装置は、透過型の表示素子Ｐを備えており、この表示素子Ｐの背後にはエッジ型のバックライト装置Ｂが配置されている。
【００１４】
このバックライト装置Ｂは、反射層パターンを備えた透過部材１１を有しており、透過部材１１の両側方には光源１が配置されている。この光源１には、表示装置の表示特性に応じて必要な分光スペクトルをもつ光源を用いれば良く、具体的には、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、白色蛍光灯等が用いられる。特に、表示素子Ｐがカラー用であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色画素を有する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長領域に発光ピークをもつ分光特性をもつ三波長型白色蛍光灯が好ましい。また、表示素子Ｐの幅を図示のようにＭとした場合、光源１間の距離はＭ以上として、光源１を表示素子Ｐよりも外側に配置している。
【００１５】
さらに、これらの光源１は、リフレクタ２によってそれぞれ覆われており、光源１からの光が透過部材１１に対して照射されるように構成されている。またさらに、透過部材１１の背後には反射手段１０が配置されている。これらのリフレクタ２及び反射手段１０は、内面（リフレクタ２においては光源１に対向する面、反射手段１０においては透過部材１１に対向する面）が反射性を有するように構成されており、例えば、金属単体で形成され、或は、光吸収性又は光透過性の基材の内面に反射体が被覆されたもの等で形成されている。
【００１６】
一方、反射層パターンは、次式で表される開口率、すなわち、
開口率＝（単位面積当たりの反射層の形成されていない部分の面積）÷（単位面積）
が、光源１からＸ方向に離れるに従って大きくなるように設定されている。図２は、両端に光源１が配設される為、左端からＭ／２までは左端の光源１を基準に、右端からＭ／２までは右端の光源１を基準に、上記比率を設計する。なお、この反射層パターンにおける反射部の形状は、円、楕円、正方形、長方形、ひし形、平行四辺形、台形、星形等、各種の形状が考えられる。また逆に、それらのパターンのネガティブパターンとして、反射層パターンにおける開口部の形状が、上記各種形状をなすようにしても良い。
【００１７】
一方、表示素子Ｐとしては、液晶素子が好適であり、具体的には、ネマチック液晶を用いたＳＴＮ型又はＤＳＴＮ型液晶素子、薄膜トランジスタやＭＩＭ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶素子、カイラルスメクチック液晶を用いた強誘電性液晶素子や反強誘電性液晶素子が好適である。
【００１８】
なお、カイラルスメクチック液晶を用いた液晶素子においては、液晶分子が移動して液晶層の厚みを変動させ、表示面が黄色に色付いて見える現象が報告されている（ＵＳＰ５，３８１，２５６）。そして、照明光の分光特性が変化して、照明光自体が黄色を帯びてくると、黄色がより強調されてしまう恐れがある。よって、カイラルスメクチック液晶を用いた液晶素子に適用するバックライト装置Ｂは、分光特性の変化のないものが好ましい。
【００１９】
一方、バックライト装置Ｂに、必要に応じてプリズムシートを設け、光線の出射方向を面法線方向に近付けるようにすると良い。この場合には、図９に示すように、プリズムシートの凸面を表示素子Ｐの側に向けて複数枚重ねた構成、或いは、図１３に示すように、凸面を反射手段１０側に向けた構成が、特に好ましい。また、加工工程が増えるが、後述する図１６又は図１７のように、反射手段１０の反射面を加工して、光の反射回数を少なくするようにしても良い。
【００２０】
次に、本発明の第１参考例について、図３を参照して説明する。なお、図２に示すものと同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
図３に示すように、本参考例に係るバックライト装置Ｂ１　は、アルミ板からなる後面反射板（反射手段）１０を備えている。この後面反射板１０は、その表面が鏡面仕上げされて光を反射するように構成されており、該反射板１０は、同じくアルミ板によって形成され鏡面仕上げされた凹面をもつリフレクタ２と共に一体的に形成されている。また、この後面反射板１０の前方には、薄手の透明アクリル板からなる前面透過板（透過部材）１１が所定距離を隔てて平行に配置されており、これらの後面反射板１０及び前面透過板１１によって空間Ｓが形成されている。さらに、空間Ｓの端部即ちリフレクタ２に囲まれる部分には、線状光源としての三波長型蛍光灯１が配置されており、該蛍光灯から出射された光が、直接的に、或はリフレクタ２に反射された上で間接的に、空間Ｓ内に進入するように構成されている。
【００２２】
一方、前面透過板１１の下面即ち後面反射板１０に対向する面には蒸着アルミからなる反射層１２が形成されている。この反射層１２は、多数の開口部１３を有するようにメッシュ状又はドットパターン状に形成されており、これらの開口部１３からは前面透過板１１を通って光が漏れ出るように構成されている。
【００２３】
なお、本参考例においては、前面透過板１１の所定領域中における開口部１３の占める面積の割合（開口率）ｋを、
ｋ＝（所定領域中に形成された開口部１３の面積）÷（所定領域の面積）
とした場合、蛍光灯１から距離ｘだけ離れた部分の開口率ｋ（ｘ）は、
１−ｋ（ｘ）＝ａ／ｘ　　（ａ；比例定数）
となり、蛍光灯１からの距離ｘに従って開口率ｋ（ｘ）も大きくなるように設定されている。
【００２４】
そして、前面透過板１１の上方には透過型の不図示の液晶パネルが配置されており、該液晶パネルに対して光が照射されるように構成されている。
【００２５】
いま、蛍光灯１を点灯すると、該蛍光灯から出射された光は、そのまま空間Ｓ内に進入し、或はリフレクタ２に反射された後に空間Ｓ内に進入する。そして、該空間内に進入した光は、相対向するように配置された反射層１２と後面反射板１０との間で反射をくり返し、空間Ｓは、光を面方向に導く導光空間として機能する。また、光の一部は、反射層１２の開口部１３及び透明板１１を通って外部に漏れ出て液晶パネル（不図示）を照射する。
【００２６】
そして、透過板１１に入射される光の角度（図中、符号”θ１　”にて示す角度）は、蛍光灯１から離れれば離れるほど小さくなり、開口率ｋが一定の場合にはθ１　の大きさにほぼ比例して光の漏れ量が少なくなる。しかし、本参考例においては、反射層１２の開口率ｋ（ｘ）は蛍光灯１からの距離ｘに従って大きくなるように設定されているため、各位置における光の漏れ量がほぼ等しくなる。したがって、バックライト装置Ｂ１　から漏れた光（照明光）の面内輝度分布が均一となり、液晶パネルの表示品質を向上させることができる。
【００２７】
本参考例によれば、従来例にて述べたような導光体６３を必要としないため、その分、バックライト装置が軽くなり、大画面用の装置であっても運搬性に優れたものとなる。
【００２８】
次に、本発明の第２参考例について、図４を参照して説明する。なお、図２及び図３に示すものと同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本参考例においては、後面反射板１０の前面（透過板１１及び反射層１２に対向する側の面）に散乱層２０が形成されている。この散乱層２０は、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン等の白色顔料を印刷して形成されており、反射層１２と同様、多数の開口部２２，…を有するようにメッシュパターン又はドットパターン状等に形成されている。また、この散乱層２０の開口率ｋ１　（ｘ）は、反射層１２の場合とは反対に、蛍光灯１から遠ざかるに従って小さくなるように設定されている。
【００３０】
いま、蛍光灯１を点灯すると、光は後面反射板１０と反射層１２との間で反射をくり返し、また、散乱層２０に入射された光は散乱して反射される。そして、このように反射と散乱とをくり返した光は、反射層１２の開口部１３を通って外部に漏れ出る。
【００３１】
そして、本参考例においては、上述参考例と同様、反射層１２の開口率ｋ（ｘ）は、蛍光灯１からの距離ｘに従って大きくなるように設定されているため、各位置における光の漏れ量がほぼ等しくなる。したがって、バックライト装置Ｂ２　から漏れた光（照明光）の面内輝度分布が均一となり、液晶パネルの表示品質を向上させることができる。
【００３２】
さらに、本参考例においては、後面反射板１０の表面に設けられた散乱層２０によって光が散乱される。したがって、散乱層２０に入射する光の入射角θ２　が小さくても、散乱層２０にて散乱された後に前面透明板１１に入射する光の入射角θ３　は大きいものとなる。その結果、該入射角θ３　は、蛍光灯１からの距離にかかわらずほぼ一定となり角度特性が均一化され、各位置における光の漏れ量がほぼ等しくなる。そのため、バックライト装置Ｂ２　から漏れた光（照明光）の面内輝度分布が均一となり、液晶パネルの表示品質を向上させることができる。
【００３３】
本参考例のようなエッジ式のバックライト装置においては、光の入射角θ２　は、蛍光灯１から離れれば離れるほど小さくなる（図４参照）。しかし、本参考例においては、蛍光灯１から遠ざかるに従って散乱層２０の開口率ｋ１　（ｘ）を小さくして、散乱層２０の占有面積率（１−ｋ１　（ｘ））が大きくなるように設定されている。したがって、入射角θ２　が小さい光ほど散乱され易くなる。そして、散乱された光の場合、透過板１１に入射される光の角度（図中、符号　”θ３　”にて示す角度）は大きくなって、反射層１２の開口部１３から漏れ出やすくなる。その結果、バックライト装置の各位置における光の漏れ量がほぼ等しくなり、バックライト装置Ｂ２　から漏れた光（照明光）の面内輝度分布が均一となり、液晶パネルの表示品質を向上させることができる。即ち、大面積の表示装置用のバックライト装置とした場合に顕著な効果を奏する。
【００３４】
次に、本発明の第３参考例について、図５を参照して説明する。なお、図２乃至図４に示すものと同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本参考例において、後面反射板１０の表面（上面）には、ｓ偏光成分（図５の紙面に垂直な電界成分をもつ光）とｐ偏光成分（図５の紙面に平行な方向の電界成分をもつ光）との間の偏光変換を行うλ／４板３０が形成されており、前面透過板１１の表面（下面）には、光学多層膜からなる偏光ビームスプリット層３１が形成されている。そして、この偏光ビームスプリット層３１によって、ｐ偏光成分のみを透過しｓ偏光成分を反射するように構成されている。また、本参考例においては、バックライト装置Ｂ３　により照射される液晶パネル（不図示）の偏光設定をｐ偏光に合せている。
【００３６】
いま、蛍光灯１を点灯すると、光は後面反射板１０と偏光ビームスプリット層３１との間で反射をくり返し、偏光ビームスプリット層３１に入射される光のうちのｐ偏光成分が、同層３１及び前面透過板１１を透過して外部に漏れ出る。一方、ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリット層３１に反射される。そして、該光は、後面反射板１０にて反射されるが、その際にλ／４板３０を２回通過するため、ｓ偏光からｐ偏光への偏光変換が行われ、偏光されたｐ偏光成分は、偏光ビームスプリット層３１及び前面透過板１１を透過して外部に漏れ出る。
【００３７】
本参考例によれば、液晶パネルの偏光設定がｐ偏光となるように設定されているため、バックライト照明光の利用効率が大幅に向上される。
【００３８】
ついで、本発明の第４参考例について、図６を参照して説明する。なお、図５に示すものと同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本参考例においては前面透過板１１は透明なガラス板にて形成されており、前面透過板１１の表面には反射層１２が形成されている。また、後面反射板１０とλ／４板３０との間には散乱層２０が形成されている。なお、反射層１２は、上述第１参考例において述べたように、ドットパターン状又はメッシュ状に開口率ｋ（ｘ）で形成されており、散乱層２０も、上述第２参考例において述べたように、ドットパターン状に所定の開口率ｋ１　（ｘ）で形成されている。
【００４０】
いま、蛍光灯１を点灯すると、ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリット層３１に反射され、また、ｐ偏光成分に偏光された上で後面反射板１０にて反射される。他方、ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリット層３１を透過し、一部は開口部１３から漏れ出て液晶パネル（不図示）を照射し、一部は反射層１２にて反射されて、再び空間Ｓ内に入射される。なお、反射層１２にて反射されたｐ偏光成分は、後面反射板１０にて反射される際にｓ偏光成分に偏光変換されるが、その後偏光ビームスプリット層３１と後面反射板１０とによって再反射される際に、再びｐ偏光成分に偏光変換され、上述と同様に液晶パネルに対して出射される。
【００４１】
また、反射層１２の開口率ｋ（ｘ）は、蛍光灯１からの距離ｘに従って大きくなるように設定されているため、各位置における光の漏れ量がほぼ等しくなる。したがって、バックライト装置Ｂ４　から漏れた光（照明光）の面内輝度分布が均一となり、液晶パネルの表示品質を向上させることができる。
【００４２】
さらに、散乱層２０によって光が散乱されるため、蛍光灯１からの距離にかかわらず照明光の角度特性が均一化され、各位置における光の漏れ量がほぼ等しくなる。したがって、上述と同様に面内輝度分布が均一化されて、液晶パネルの表示品質が向上される。
【００４３】
また、蛍光灯１から遠ざかるに従って散乱層２０の開口率ｋ１　（ｘ）が小さくなるように設定されているため、上述第２参考例と同様に、入射角θ２　が小さい光ほど散乱され易くなり、その結果、バックライト装置の各位置における光の漏れ量がほぼ等しくなり、バックライト装置Ｂ４　から漏れた光（照明光）の面内輝度分布が均一となり、液晶パネルの表示品質を向上させることができる。
【００４４】
さらに、本参考例においては、液晶パネルの偏光設定がｐ偏光となるように設定されているため、バックライト照明光の利用効率が大幅に向上される。
【００４５】
なお、上述各参考例において特に説明していないが、前面透過板１１の上面に拡散処理を施したり、或は該上面に別体の拡散板を配置してもよい。また、第４参考例においては、拡散板を反射層１２の上方に配置してもよい。このようにすることにより、前面透過板１１から出射される光が拡散され、反射層１２をドット状又はメッシュ状に配置したことによる光の強弱を緩和でき、反射層１２のパターンをぼかすことができる。
【００４６】
また、図３〜６の参考例においては、蛍光灯は一つのみ示されているが、該蛍光灯に対向する位置にもう一つの蛍光灯を配置して、図２のものと同様にこれら一対の蛍光灯１の間に反射板１０及び透過板１１が配置されるように構成してもよい。さらに、蛍光灯の数はもちろん２本に限られるものではなく、空間Ｓを囲むようにして４本配置してもよい。これにより、バックライト装置の輝度が増加する。
【００４７】
また、上記第４参考例において反射層１２を前面透過板１１の上面に形成したが、もちろんこれに限る必要はなく、前面透過板１１の下面（λ／４板３０に対向する面）に形成してもよい。
【００４８】
次に、第１参考例の変形例について説明する。この変形例は、反射層１２の開口率を後述するように変えたものである。
【００４９】
ところで反射層１２の開口率の分布についてであるが、これについては図７に示したような、ランプ１からの距離をＸとしこのＸと反射層１２の開口率との関係を直線的なものαと双曲線的なものγとそれらの中間的なものβの３種について検討した（左右対称構成の左半分のみ表示。）ただしここでは図３のごとき構成を左右両方向に対称形に展開し、この導光空間の向かい合う周辺の２辺に蛍光ランプを配置した構成を取った。その結果、図８に示すような距離Ｘ方向についての輝度分布が得られた（左右対称構成の左半分のみ表示。）この結果はランプからの距離と反射層１２の開口率とも関係がβで示される直線と双曲線との中間的な関数関係にあるものが１番良い輝度分布の均一性を与えている。しかしαやγの様な直線的または双曲線的な関係においても実用に対してはさほど大きな差し支えは無いと言える。
【００５０】
まず、本発明の第６参考例について、図９乃至図１１を参照して説明する。
【００５１】
本参考例に係るバックライト装置Ｂは、図１０に示すように、線状光源としての蛍光ランプ１を２つ備えており、これらのランプ１は相対向するように配置されている。
【００５２】
また、リフレクタ２に連続して後面反射板（第１の反射手段）１０が配置されており、後面反射板１０は、鏡面仕上げされたアルミ板によって形成されて蛍光ランプ１からの光を上方へ反射するように構成されている。さらに、後面反射板１０に対して平行に前面透過板１１が配置されている。この前面透過板１１は、薄手の透明アクリル板によって形成されている。またさらに、前面透過板１１の下側面上には、後面反射板１０に所定間隙Ｓを開けて対向するように反射層（第２の反射手段）１２が配置されている。この反射層１２は、蒸着アルミによって形成されており、所定の開口率分布を有するようにメッシュ状或はドットパターン状に形成されている。この反射層１２の開口率分布は、ランプ１からの距離に従って増加するように設定されている。具体的には、図７に曲線βで示すように、ランプ１からの距離と開口率との関係が、直線と双曲線との中間的な関数関係となるように設定されている。
【００５３】
つまり、蛍光ランプ１は、後面反射板１０と反射層１２とによって形成される所定間隙Ｓに光を照射するように配置されており、この所定間隙Ｓは、光を面方向（図示上方向）に導く導光空間として機能するようになっている。また、反射層１２が、上述のような開口率で形成されているため、図９に示すように、一部の光Ｌ１は反射層１２から透過され、残りの光Ｌ２は後面反射板１０の側へ反射されるようになっている。
【００５４】
一方、前面透過板１１の上側には、頂角９０度の２枚のプリズムシート（プリズム手段）１６，１７が配置されている。これらのプリズムシート１６，１７は、そのプリズムの頂角の稜線方向が蛍光ランプ１の長手方向に一致するように、かつ、頂角が後面反射板１０とは反対側を向くように、反射層１２（前面透過板１１）に沿って後面反射板１０とは反対側に配置されている。これらのプリズムシート１６，１７の上側には、被照明体である液晶パネルが配置されている（不図示）。
【００５５】
以上構成に基づきランプ１から光が照射されると、該照射された光は、図９に示すように、後面反射板１０と反射層１２との間で反射を繰り返して所定間隙Ｓ中を進行する。そして、一部の光Ｌ１は、所定の開口率分布で形成された反射層１２を透過し、さらにプリズムシート１６，１７を透過してプリズムシート１６，１７の法線方向に沿う方向に照射される。このとき、反射層１２の開口率分布により各位置における漏れ光量が調整されるため、照明光は、均一な面内輝度分布の照明光となる。
【００５６】
本参考例によれば、後面反射板１０と反射層１２とによって形成される所定間隙Ｓを導光空間として利用し、従来のように厚手のアクリル板を導光体として利用していないため、その分装置の軽量化が図れる。
【００５７】
ところで、本参考例によれば、導光体としてアクリル板を用いていないため、出射角の大きな光成分であっても全反射されることなく液晶パネル側に出射される。しかし、本参考例においては、プリズムシート１６，１７を２枚使用しているため、反射層１２のない部分を透過した光Ｌ１は、プリズムシート１６，１７の法線方向に沿う方向に屈折・照射され、バックライト装置の視角特性が向上される。すなわち、プリズムシートが１枚の場合には、図１１の（ａ）　に示すように、バックライト装置Ｂから出射される光の出射角は±６０°でピークを持ち、集光能力に不足があって視角特性が向上されないが、本参考例のようにプリズムシートを２枚使用した場合には、図１１の（ｂ）　に示すように集光能力が向上されて、視角特性が向上される。
【００５８】
さらに、本参考例においては、反射層１２の開口率分布が、図７の曲線βに示すように設定されているため、輝度分布は図８のβに示すように均一になる。
【００５９】
ついで、本発明の第７参考例について、図１２を参照して説明する。
【００６０】
本参考例に係るバックライト装置Ｂは、頂角が６０度のプリズムシート（プリズム手段）２１を１枚備えている。このプリズムシート２１は、その頂角の稜線方向が蛍光ランプ１の長手方向と一致するように、かつ、頂角が液晶パネルの側（図示上側、後面反射板１０とは反対側）を向くように配置されている。
【００６１】
なお、反射層１２の開口率分布は図７に曲線βで示すように設定されており、その他の構成も上述第６参考例と同様である。
【００６２】
本参考例によれば、導光体としてアクリル板を用いていないため、出射角の大きな光成分であっても全反射されることなく液晶パネル側に出射される。しかし、本参考例においては、頂角が６０°のプリズムシート２１を用いているため、反射層１２を透過した光Ｌ１は、プリズムシート２１の法線方向に沿う方向に屈折・照射され、バックライト装置の視角特性が上述第６参考例と同程度に向上される。また、本参考例によれば、プリズムシートは１枚であることから、バックライト装置のコストや重量が低減される。
【００６３】
さらに、本参考例によれば、上述第６参考例と同様の効果が得られる。すなわち、後面反射板１０と反射層１２とによって形成される所定間隙Ｓを導光空間として利用し、従来のように厚手のアクリル板を導光体として利用していないため、その分軽量化が図れる。また、反射層１２の開口率分布が、図７の曲線βに示すように設定されているため、輝度分布は図８のβに示すように均一になる。
【００６４】
ついで、本発明の第８参考例について、図１３及び図１４を参照して説明する。
【００６５】
本参考例に係るバックライト装置Ｂは、図１３に示すように、頂角が６０度のプリズムシート（プリズム手段）３１を１枚備えている。このプリズムシート３１は、その頂角の稜線方向が蛍光ランプ１の長手方向と一致するように、かつ、頂角が前面透過板１１の側（図示下側、後面反射板１０の側）を向くように配置されている。
【００６６】
なお、反射層１２の開口率分布は図７に曲線βで示すように設定されており、その他の構成も上述第６参考例と同様である。
【００６７】
本参考例によれば、導光体としてアクリル板を用いていないため、出射角の大きな光成分であっても全反射されることなく液晶パネル側に出射される。しかし、本参考例においては、頂角が６０°のプリズムシート３１を、該頂角が下側を向くように配置しているため、反射層１２を透過した光Ｌ１は、プリズムシート３１の法線方向に沿う方向に屈折・照射され、バックライト装置の視角特性が図１４に示すように向上される。なお、これは、前面透過板１１を透過した光が、プリズムシート３１の頂角部分の面によって全反射され、正面方向（プリズムシート３１の法線方向）に屈折されることによる。また、本参考例によれば、プリズムシートは１枚であることから、バックライト装置のコストや重量が低減される。
【００６８】
さらに、本参考例によれば、上述第６参考例と同様の効果が得られる。すなわち、後面反射板１０と反射層１２とによって形成される所定間隙Ｓを導光空間として利用し、従来のように厚手のアクリル板を導光体として利用していないため、その分軽量化が図れる。また、反射層１２の開口率分布が、図７の曲線βに示すように設定されているため、輝度分布は図８のβに示すように均一になる。
【００６９】
なお、上述第６〜第８の参考例においては特に述べていないが、前面透過板１１の上側表面に拡散処理を施すようにしてもよい。これにより、反射層１２のパターンにかかわらず均一な輝度の照明光が得られる。また、このように前面透過板１１の上側表面に拡散処理を施すだけでなく、拡散板や拡散シートを前面透過板１１の上側や上側プリズムシート１７の上側に配置するようにしても良い。さらに、図１５に示すように、２枚のプリズムシート１６，１７の間隙に、拡散板や拡散シート等の拡散手段６１を配置しても良い。これにより、２枚のプリズムシート１６，１７の重なりによって生じるモアレが解消される。
【００７０】
また、上述参考例においては蛍光ランプ１を相対向するように配置したが、もちろんこれに限る必要はない。例えば、導光空間（間隙Ｓ）の一方には蛍光ランプ１を配置すると共に、他方には、蛍光ランプ１に相対向するように反射板を配置してもよい。これにより、バックライト装置の小型軽量化が図れる。さらに、上述参考例においては蛍光ランプ１の数を２つとしたが、もちろんこれに限る必要はなく、間隙Ｓの４方を囲むように４本の蛍光ランプ１を配置するようにしても良い。この場合、プリズムシートを２枚重ね、一方のシートの稜線が左右方向に延びるように、かつ、他方のシートの稜線が上下方向に延びるように配置しても良く、このような構成を取ることによりさらなる輝度向上が容易に達成される。
【００７１】
また、上述参考例においては、ランプ１からの距離と反射層１２の開口率との関係を図７の曲線βで示すようにしたが、もちろんこれに限る必要はなく、直線的なものとしても良く（図７の曲線α参照）、双曲線的なものとしても良い（図７曲線γ参照）。いずれの場合であっても、ほぼ均一な面内輝度分布が得られる（図８の曲線αγ参照）。
【００７２】
さらに、上述第７及び第８参考例においてはプリズムシートの頂角の大きさを６０°としたが、もちろんこれに限る必要はなく、９０°未満、好ましくは５０〜７０°の範囲であればどのような大きさであっても良い。
【００７３】
図１６は、本発明の第９参考例を示す断面図であり、１は蛍光ランプ等の棒状光源、２はリフレクタ、１０は後面反射板、１１は薄手の透明アクリル板より成る前面透過板である。リフレクタ２と後面反射板１０はＡｇ蒸着により鏡面仕上げされたアルミ板からなり、一体化されている。後面反射板１０はその中央部が図のごとく上に盛り上がった形状をしている。この後面反射板１０と前面透過板１１との間に形成される空間Ｓは中央部が光源１の近傍に比べて狭くなっているが、この空間Ｓが光を面方向に導く導光空間として機能する。そしてこの前面透過板１１の上側８８が照明面となり、その上に液晶パネルＰが位置することになる。ここで前面透過板１１の下側面上には蒸着Ａｌから成る反射層１２が所定の開口率を有するようにメッシュ状またはドットパターン状に形成されている。つまり所謂ライティングカーテンを形成している。そしてこの反射層１２の開口率は光源１から遠ざかるに従って大きくなるように設定されている。ここで図１７は本参考例に係るバックライト装置の断面を示しているが、その構成は導光空間の向かい合う周辺の２辺に該光源を配置した左右両方向対称形に展開されている。
【００７４】
このように構成されることにより光源１からの出射光は図１７に示されているように、後面反射板１０と反射層１２とにより反射されながら導光空間Ｓ内を中央部に向かって伝わっていく。特に本例では後面反射板１０はその中央部が上に盛り上がった形状をしているため、光源１から出射した光線の一部は後面反射板１０による１回の反射で導光空間Ｓの中央部にまで達している。この導光過程の中で反射層１２の開口部より光が前面透過板１１の上側に洩れ出して行くが、この洩れ光が照明光となる。このように本例では従来例に比較してより少ない反射回数でもって中央部に迄光線が達し照明光となるため、後面反射板１０や反射層１２の分光反射特性の影響をほとんど受けなくなり、前述した様な照明面中央部と周辺部とでの色度ムラは解消する。
【００７５】
また、反射層の開口率分布により各位置による照明光量が調整されるが、均一な面内輝度分布の照明光を得るためには、この反射層１２の開口率の分布を光源側の導光空間端部からその中心部に向かって増加して行く様に形成するのが好ましい。またさらに、前面透過パネルから出射される照明光面に出る反射層１２のパターンをぼかすために、別途拡散板や拡散シート前面透過板１１の上側に配置しても良い。
【００７６】
ところで本例は図１６に示されるように、左右両方向に対称形に展開した構成になっており、このような導光空間の向かい合う周辺の２辺に光源を配置していたが、図１６右端部分にリフレクタ２と対抗するように反射手段を設けることにより導光空間の左端の１辺にのみに光源を有する構成にしても良い。小型のバックライトについてはむしろこのような構成の方が合っていると言える。さらに、このような構成を奥手前左右の十文字方向に展開して該導光空間の周辺の４辺に光源を配置しても良い。この場合には反射層１２の開口率分布も２次元的分布にするのが好ましい。また本例で用いた表面に反射層５が形成された前面透過板１１の代わりにＰＥＴシート上にＡｌの反射層を形成した所謂ライテイングカーテンを用いても良く、全く同様の光学的機能が得られる。
【００７７】
ここで、本発明の前提となる構成を説明する。
【００７８】
図１７は、本発明の前提となる構成を示す断面図であり、１は蛍光ランプ等の棒状光源、２はリフレクタ、１０は後面反射板、１１は薄手の透明アクリル板より成る前面透過板である。リフレクタ２と後面反射板１０はＡｇ蒸着により鏡面仕上げされたアルミ板からなり、一体化されている。この後面反射板１０と前面透過板１１との間に形成される空間Ｓは中央部が光源１の近傍に比べて狭くなっているが、この空間Ｓが光を面方向に導く導光空間として機能する。そして、この前面透過板１１の上側にはプリズムシート３１が設置されている。これらのプリズムシートはそのプリズムの稜線方向が光源１の長手方向と一致するように、さらにプリズムの頂角側が前面透過板１１側（下側）を向くように配置されている。そしてこのプリズムシート３１の上側に被照明体である液晶パネルＰが位置することとなる。ここで前面透過板１１の下側面上には蒸着Ａｌから成る反射層１２が所定の開口率を有するようにメッシュ状またはドットパターン状に形成されている。そしてこの反射層１２の開口率は光源１から遠ざかるに従って大きくなるように設定されている。図示のバックライト装置では、導光空間の向かい合う周辺の２辺に該光源を配置した左右両方向対称形に展開されている。
【００７９】
このように構成されることにより光源１からの出射光は図１７に示されているように、後面反射板１０と反射層１２とにより反射されながら導光空間Ｓ内を中央部に向かって伝わっていく。特に本例では後面反射板１０はその中央部上に盛り上がった形状をしているため、光源１から出射した光線の一部は後面反射板１０による１回の反射で導光空間Ｓの中央部にまで達している。この導光過程の中で反射層１２の開口部より光が前面透過板１１の上側に洩れ出して行くが、この洩れ光が照明光となるが、反射層の開口率分布により各位置による漏れ光量が調整される。均一な面内輝度分布の照明光を得るためには、この反射層１２の開口率の分布を光源側の導光空間端部からその中心部に向かって増加して行く様に形成するのが好ましい。そしてこの前面透過板１１を出射する光はほとんどが出射角（前面透過板上垂線に対する角度）の大きな（６０°前後）光であるが、プリズムシート３１のプリズム面により全反射され、正面方向に出射して照明光となる。この際のプリズムの頂角については６０°前後の鋭角のものが好ましい。またさらに、前面透過パネルから出射される照明光面に出る反射層１２のパターンをぼかすために、別途拡散板や拡散シートを前面透過板１１とプリズムシート３１の間またはプリズムシート３１の上（外側）に配置しても良い。
【００８０】
このように本例では前例と同様に従来例に比較してより少ない反射回数でもって中央部に迄光線が達し照明光となるため、後面反射板１０や反射層１２の分光反射特性の影響をほとんど受けなくなり、前述した様な照明面中央部と周辺部とでの色度ムラが解消するだけで無く、さらに前例の構成に対して、前述したような機能を有するプリズムシート３１を追加している為、正面方向の輝度も大きく向上する。
【００８１】
ところで本例は図１７に示したように、このような導光空間の向かい合う周辺の２辺に光源を配置して左右両方向に対称形に展開していたが、図１７の導光空間Ｓの右端部分にリフレクタ２と対向するように反射手段を設けることにより導光空間の１辺のみに光源を有する構成にしても良い。小型のバックライトについてむしろこのような構成の方が合っていると言える。
【００８２】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
【００８３】
本発明に係る表示装置においては、上述のような構成を奥手前左右の十文字方向に展開して該導光空間の周辺の４辺に光源を配置しても良い。この場合には１枚のプリズムシートのプリズム稜線を奥手前側に向け、さらにもう１枚のプリズムシートのプリズム稜線が左右方向に向くように計２枚のプリズムシートをそのプリズム稜線がお互いに直角にクロスするように重ねて用いることが好ましい。また反射層１２の開口率分布も２次元的分布にするのが好ましい。
【００８４】
また、本例で用いた表面に反射層５が形成された前面透過板１１の代わりにＰＥＴシート上にＡｌの反射層を形成した所謂ライテイングカーテンを用いても良く、全く同様の光学的機能が得られる。
【００８５】
次に、本発明に用いられる反射層パターンの実施の形態について、図１８及び図１９に沿って説明する。
【００８６】
図１８及び図１９は、本発明に用いられる反射層パターンのより好ましい実施の形態を示す図である。なお、図中のＸ−Ｙ座標は、図２のＸ−Ｙ座標に対応しており、Ｘが大きくなるに従って光源から離れていく。また、図では一次元パターンのみ示しているが、実際には、光源の長さに応じてＹ方向に同じパターンが設けられている。
【００８７】
符号１２ａは、所定の反射層パターン中にＸ座標に応じて大きさの異なる開口が設けられたパターンであり、開口率は０〜５０％の範囲に好適なパターンである。符号１２ｂは、１２ａに対する値がパターンであり、開口率５０〜１００％の範囲に好適に用いられるパターンである。ネガパターンへの切り代わりは、５０％ではなく、適当な値であっても良いことは明らかである。
【００８８】
図２のように一対の光源が採用される場合には、図１０のように、図１８，１９のパターンが開口率１００％の中心線を基準とする線対称のパターンになることは明らかであろう。
【００８９】
前述した実施の形態のうちいくつかの対角１５インチの表示パネル用のバックライト装置を作製して評価を行なった。
【００９０】
試料ａは図１２に示す装置、試料ｂは図１３に示す装置、試料ｃは図９に示す装置、試料ｄは図１４に示す装置、であり、これら試料ａ〜ｄでは、光源として、分光特性がＲ．Ｇ．Ｂの各波長域に亘りブロードな特性をもつ白色蛍光灯を用いた。
【００９１】
試料ｅ〜ｈは、それぞれ図３、１２、９、１３に示す装置であり、光源として上述した蛍光灯に代えて、Ｒ．Ｇ．Ｂの３つの波長域にそれぞれ急峻な発光ピークをもつ３波長型白色蛍光灯を用いたものである。
【００９２】
このような８つの試料ａ〜ｈについて以下の項目について評価した。
【００９３】
項目１（照明光の面均一性）…　これは照明光の輝度が均一であるかどうかを照明光出射面の多数の点において測定することによる。
【００９４】
項目２（視角特性）…　観察点の位置を変えて照明光の輝度変化を測定した。
【００９５】
項目３（色再現性）…　カイラルスメクチック液晶表示パネルとツイストネマチック液晶アクティブマトリクス型表示パネルとの両者を用いて、表示パネル面内で色の再現性が均一化どうかを観察した。
【００９６】
項目４（総合評価）…　表示装置の一般ユーザのうち無作為に選んだ１０人の観察者に試料８つの中から優れていると感じられる試料を３つ選んでもらい、順位を付けた。
【００９７】
【表１】

Figure 2004004936
【００９８】
項目１〜３の評価のＡ〜Ｃは、図１に示した従来のバックライト装置を用いて同じ評価を行ない得られた結果を１．０として規格化し、１．０〜１．１をＣ、１．２〜１．５をＢ、１．６以上をＡとした。
【００９９】
項目１の評価は、従来例で求めた輝度の平均値と、各測定値との差のうち、その差の最大値を求め、各サンプルの輝度の平均値と測定値との最大の差を、該従来例の最大値を１．０として換算した。
【０１００】
項目２の評価は、図１１や図１５のような分布曲線から輝度ピークの半値幅を求め、従来例の半値幅を１．０とした。
【０１０１】
項目３の評価は、色再現性を示すＣＩＥ色座標上における、Ｒ，Ｇ，Ｂの座標を頂角とする三角形の面積を求め、従来例を１．０として換算した。
【０１０２】
項目４の評価は、１０人全員が優れているとしたものをＡ、１０人のうち１人も優れていると感じられなかったものをＣ、その他をＢとした。
【０１０３】
最後に、上述したバックライト装置Ｂを備える情報伝達装置（表示装置）４００について、図２０に沿って簡単に説明する。
【０１０４】
情報伝達装置４００は液晶パネル（液晶素子）Ｐを備えており、該パネルＰによって種々の情報を表示するように構成されている。この液晶パネルＰは、公知のように、相対向する一対の基板を有しており、該基板間には液晶が注入されている。また、各基板には情報電極及び走査電極が形成されており、これらの電極によってマトリクス電極が形成されている。
【０１０５】
一方、この液晶パネルＰには走査信号印加回路４０２及び情報信号印加回路４０３が接続されており、これらの回路４０２，４０３には、走査信号制御回路４０４及び情報信号制御回路４０６、駆動制御回路４０５、及びグラフィックコントローラ４０７が順に接続されている。そして、駆動制御回路４０５を介してグラフィックコントローラ４０７から走査信号制御回路４０４及び情報信号制御回路４０６へは、データと走査方式信号とが送信されるようになっている。このうちのデータは、これらの回路４０４，４０６によってアドレスデータと表示データとに変換され、また、他方の走査方式信号は、そのまま走査信号印加回路４０２及び情報信号印加回路４０３に送られるようになっている。さらに、走査信号印加回路４０２は、アドレスデータによって決まる走査電極に走査方式信号によって決まる波形の走査信号を印加し、また情報信号印加回路４０３は、表示データによって送られる白又は黒の表示内容と走査方式信号の２つによって決まる波形の情報信号を印加するように構成されている。
【０１０６】
ついで、上述したバックライト装置Ｂを備えた液晶表示装置５０について、図２１に沿って説明する。
【０１０７】
液晶表示装置５０は、上述したいずれかのバックライト装置Ｂを備えており、このバックライト装置Ｂには、図２１に示すようにバックライト点灯回路（バックライト駆動手段）５１が接続されて、バックライト装置Ｂが駆動されるように構成されている。また、バックライト装置Ｂに対向する位置には液晶パネル（液晶素子）Ｐが配置されている。この液晶パネルＰは、平行に配置された一対のガラス基板を有しており、各ガラス基板の表面には走査電極や情報電極が形成されている。そして、これらのガラス基板の間隙には強誘電性液晶が挟持されている。さらに、これらの走査電極や情報電極にはＸドライバ５２，５２やＹドライバ５３が接続されており、これらのドライバ５２，…にはパネルドライブコントローラ（液晶素子駆動手段）５５が接続されている。また、パネルドライブコントローラ５５やバックライト点灯回路５１には電源ユニット５６が接続されており、電源が供給されるように構成されている。さらに、パネルドライブコントローラ５５はホストコンピュータ（不図示）に接続されており、表示信号が入力されるように構成されている。またさらに、パネルドライブコントローラ５５は、表示信号に基づいた信号をドライバ５２，…を介して液晶パネルＰに印加し、該液晶パネルＰを駆動するようになっている。また、パネルドライブコントローラ５５からバックライト点灯回路５１へは、ＯＮ／ＯＦＦ信号や調光信号が送られ、これらの信号に基づいてバックライト点灯回路５１はバックライト装置Ｂを駆動するようになっている。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、輝度向上を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のバックライト装置の構造を説明するための断面図。
【図２】本発明の前提となる表示装置の構造を示す分解斜視図。
【図３】第１参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための断面図。
【図４】第２参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための断面図。
【図５】第３参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための断面図。
【図６】第４参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための断面図。
【図７】バックライト装置の反射層の開口率分布を示す図。
【図８】バックライト装置の輝度分布を示す図。
【図９】第６参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための断面図。
【図１０】本発明の第６参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための斜視図。
【図１１】第６参考例の効果を説明するための図であり、（ａ）は１枚のプリズムシートを用いた場合の視角特性を説明するための図、（ｂ）　は２枚のプリズムシートを用いた場合の視角特性を説明するための図。
【図１２】本発明の第７参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための斜視図。
【図１３】本発明の第８参考例に係るバックライト装置の構造を説明するための斜視図。
【図１４】第８参考例の効果として、バックライト装置の視角特性を説明するための図。
【図１５】拡散手段の配置位置を説明するための断面図。
【図１６】本発明の第９参考例によるバックライト装置の断面図。
【図１７】本発明の前提となる構成を示す断面図。
【図１８】本発明に用いられる反射層パターンの一例を示す図。
【図１９】本発明に用いられる反射層パターンの一例を示す図。
【図２０】本発明のバックライト装置が用いられる表示装置のブロック図。
【図２１】本発明のバックライト装置が用いられる別の表示装置のブロック図。
【符号の説明】
１　　　　蛍光灯（線状光源）
１０　　　後面反射板（反射手段、第１の反射手段）
１１　　　前面透過板（透過部材）
１２　　　反射層（第２の反射手段）
１３　　　開口部
１６，１７　　プリズムシート（プリズム手段）
２０　　　散乱層
２１　　　プリズムシート（プリズム手段）
２２，…　　　開口部
３１　　　プリズムシート（プリズム手段）
３０　　　λ／４板
３１　　　偏光ビームスプリット層
５１　　　バックライト点灯回路（バックライト駆動手段）
５５　　　パネルドライブコントローラ（液晶素子駆動手段）
６１　　　拡散手段
４００　　情報伝達装置（表示装置）
４０４　　走査信号制御回路
４０６　　情報信号制御回路
４０７　　グラフィックコントローラ
Ｂ　　　　バックライト装置
Ｂ１　　　　バックライト装置
Ｂ２　　　　バックライト装置
Ｂ３　　　　バックライト装置
Ｂ４　　　　バックライト装置
Ｐ　　　　液晶パネル（液晶素子）
Ｓ　　　　空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device used for a computer, a word processor, a television receiver, a display device such as a navigation system, a viewfinder of a video camera, and the like.
[0002]
[Prior art]
There are two types of backlight devices used for display devices: a direct type and an edge type (for the former, refer to Patent Documents 1 and 2; for the latter, refer to Patent Documents 3, 4, 5, 6, and 7).
[0003]
As a typical example, one of edge-type backlight devices for irradiating a transmissive liquid crystal panel is as shown in FIG. 1 (see Patent Document 7).
[0004]
Backlight device B shown in the figure 0 Includes a fluorescent lamp 1 as a light source, and a reflector 2 is arranged around the fluorescent lamp. On the side of the fluorescent lamp 1, a thick transparent plate made of acrylic or the like is disposed as a light guide 63. On the rear surface of the light guide 63, a light scattering layer 5 is provided with a predetermined area ratio distribution. It is provided in. Then, the light incident on the light guide 63 from the fluorescent lamp 1 is scattered by the light scattering layer 5 and irradiated from the front surface of the light guide 63, and irradiates a liquid crystal panel (not shown) with uniform illuminance. Was configured as follows.
[0005]
In addition to those having such a light guide, there is also a backlight device that does not use a light guide (for example, see Patent Document 6).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2-39188
[Patent Document 2]
JP-A-6-18873
[Patent Document 3]
JP-A-63-13202
[Patent Document 4]
JP-A-4-71105
[Patent Document 5]
JP-A-5-281541
[Patent Document 6]
JP-A-5-323318
[Patent Document 7]
JP-A-57-128383
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the light utilization efficiency is not high in any of the backlight devices, and further improvement in light utilization efficiency is desired for improving the display quality of the liquid crystal panel.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a display device that greatly improves the utilization efficiency of illumination light.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The backlight device according to the present invention has been made in view of the above circumstances, and in a display device having a display element, and a backlight device arranged to irradiate light to the display element,
Two prism sheets are disposed between the display element and the backlight device, and the prism ridge lines of the two prism sheets cross each other.
[0010]
[Action]
Based on the above configuration, light from the backlight device passes through two prism sheets and is applied to the display element.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
First, a configuration that is a premise of the present invention will be described with reference to FIG.
[0013]
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the display device on which the present invention is based. This display device includes a transmissive display element P, and an edge type backlight device B is disposed behind the display element P.
[0014]
The backlight device B has a transmission member 11 provided with a reflection layer pattern, and the light sources 1 are arranged on both sides of the transmission member 11. As the light source 1, a light source having a necessary spectrum according to the display characteristics of the display device may be used, and specifically, an LED, a halogen lamp, a xenon lamp, a white fluorescent lamp, or the like is used. In particular, when the display element P is for color and has three color pixels of red (R), green (G), and blue (B), it has emission peaks in the R, G, and B wavelength regions. A three-wavelength white fluorescent lamp having spectral characteristics is preferred. When the width of the display element P is M as shown in the figure, the distance between the light sources 1 is M or more, and the light source 1 is arranged outside the display element P.
[0015]
Further, these light sources 1 are respectively covered by reflectors 2, and are configured such that light from the light sources 1 is applied to the transmission member 11. Further, a reflection means 10 is disposed behind the transmission member 11. The reflector 2 and the reflecting means 10 are configured such that the inner surface (the surface facing the light source 1 in the reflector 2 and the surface facing the transmitting member 11 in the reflecting means 10) has reflectivity. It is formed of a single metal or a light-absorbing or light-transmitting base material whose inner surface is coated with a reflector.
[0016]
On the other hand, the reflective layer pattern has an aperture ratio represented by the following equation, that is,
Aperture ratio = (area of unit where no reflective layer is formed per unit area) / (unit area)
Is set to increase as the distance from the light source 1 in the X direction increases. In FIG. 2, since the light sources 1 are provided at both ends, the above ratio is designed based on the light source 1 at the left end from the left end to M / 2, and based on the light source 1 at the right end from the right end to M / 2. . The shape of the reflection portion in the reflection layer pattern may be various shapes such as a circle, an ellipse, a square, a rectangle, a diamond, a parallelogram, a trapezoid, and a star. Conversely, as a negative pattern of those patterns, the shape of the opening in the reflective layer pattern may have the various shapes described above.
[0017]
On the other hand, a liquid crystal element is preferable as the display element P. Specifically, an STN or DSTN liquid crystal element using a nematic liquid crystal, an active matrix liquid crystal element using a thin film transistor or an MIM element, and a chiral smectic liquid crystal are used. The used ferroelectric liquid crystal element or antiferroelectric liquid crystal element is suitable.
[0018]
In a liquid crystal element using a chiral smectic liquid crystal, a phenomenon has been reported in which liquid crystal molecules move to change the thickness of a liquid crystal layer and the display surface appears to be colored yellow (US Pat. No. 5,381,256). If the spectral characteristics of the illumination light change and the illumination light itself takes on a yellow color, the yellow color may be more emphasized. Therefore, it is preferable that the backlight device B applied to the liquid crystal element using the chiral smectic liquid crystal has no change in spectral characteristics.
[0019]
On the other hand, the backlight device B may be provided with a prism sheet as necessary, so that the light emission direction is made closer to the surface normal direction. In this case, a configuration in which a plurality of prism sheets have a convex surface facing the display element P as shown in FIG. 9 or a configuration in which the convex surface is facing the reflection means 10 as shown in FIG. Is particularly preferred. Although the number of processing steps increases, the reflection surface of the reflection means 10 may be processed to reduce the number of light reflections as shown in FIG.
[0020]
Next, a first reference example of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same parts as those shown in FIG.
[0021]
As shown in FIG. 3, a backlight device B according to the present reference example 1 Includes a rear reflector (reflection means) 10 made of an aluminum plate. The rear reflector 10 has a mirror-finished surface to reflect light, and is integrally formed with the reflector 2 having a concave mirror-finished surface also formed of an aluminum plate. Is formed. A front transmission plate (transmission member) 11 made of a thin transparent acrylic plate is arranged in parallel at a predetermined distance in front of the rear reflection plate 10. 11 form a space S. Further, a three-wavelength fluorescent lamp 1 as a linear light source is disposed at an end of the space S, that is, at a portion surrounded by the reflector 2, and light emitted from the fluorescent lamp is directly or It is configured to enter the space S indirectly after being reflected by the reflector 2.
[0022]
On the other hand, a reflection layer 12 made of vapor-deposited aluminum is formed on the lower surface of the front transmission plate 11, that is, on the surface facing the rear reflection plate 10. The reflective layer 12 is formed in a mesh or dot pattern so as to have a large number of openings 13, and is configured such that light leaks from these openings 13 through the front transmission plate 11. I have.
[0023]
In the present embodiment, the ratio (opening ratio) k of the area occupied by the opening 13 in a predetermined region of the front transmission plate 11 is defined as:
k = (area of opening 13 formed in predetermined area) ÷ (area of predetermined area)
In this case, the aperture ratio k (x) of the portion separated from the fluorescent lamp 1 by the distance x is
1-k (x) = a / x (a; proportional constant)
Thus, the aperture ratio k (x) is set to increase with the distance x from the fluorescent lamp 1.
[0024]
A transmission type liquid crystal panel (not shown) is disposed above the front transmission plate 11 so that the liquid crystal panel is irradiated with light.
[0025]
Now, when the fluorescent lamp 1 is turned on, the light emitted from the fluorescent lamp enters the space S as it is, or enters the space S after being reflected by the reflector 2. The light that has entered the space is repeatedly reflected between the reflection layer 12 and the rear reflector 10 disposed so as to face each other, and the space S functions as a light guide space for guiding the light in the surface direction. I do. A part of the light leaks to the outside through the opening 13 of the reflection layer 12 and the transparent plate 11 to irradiate a liquid crystal panel (not shown).
[0026]
Then, the angle of the light incident on the transmission plate 11 (in FIG. 1 Angle becomes smaller as the distance from the fluorescent lamp 1 increases, and when the aperture ratio k is constant, θ 1 And the amount of light leakage decreases in proportion to the size of the light. However, in the present embodiment, since the aperture ratio k (x) of the reflective layer 12 is set to increase according to the distance x from the fluorescent lamp 1, the amount of light leakage at each position is substantially equal. Therefore, the backlight device B 1 The in-plane luminance distribution of the light (illumination light) leaked from the LCD becomes uniform, and the display quality of the liquid crystal panel can be improved.
[0027]
According to this reference example, since the light guide 63 as described in the conventional example is not required, the backlight device is correspondingly light, and even a device for a large screen is excellent in portability. It becomes.
[0028]
Next, a second reference example of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those shown in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0029]
In this embodiment, the scattering layer 20 is formed on the front surface of the rear reflector 10 (the surface facing the transmission plate 11 and the reflection layer 12). The scattering layer 20 is formed by printing a white pigment such as barium sulfate, calcium carbonate, and titanium oxide. Like the reflection layer 12, the scattering layer 20 has a mesh pattern or a dot pattern so as to have a large number of openings 22,. Etc. are formed. Also, the aperture ratio k of the scattering layer 20 1 (X) is set to be smaller as the distance from the fluorescent lamp 1 increases, as opposed to the case of the reflective layer 12.
[0030]
Now, when the fluorescent lamp 1 is turned on, light is repeatedly reflected between the rear reflector 10 and the reflective layer 12, and light incident on the scattering layer 20 is scattered and reflected. The light that has been repeatedly reflected and scattered in this way leaks outside through the opening 13 of the reflective layer 12.
[0031]
In this embodiment, as in the above-described embodiment, the aperture ratio k (x) of the reflective layer 12 is set so as to increase according to the distance x from the fluorescent lamp 1, so that light leakage at each position is prevented. The amounts are almost equal. Therefore, the backlight device B 2 The in-plane luminance distribution of the light (illumination light) leaked from the LCD becomes uniform, and the display quality of the liquid crystal panel can be improved.
[0032]
Further, in the present embodiment, light is scattered by the scattering layer 20 provided on the surface of the rear reflector 10. Therefore, the incident angle θ of the light incident on the scattering layer 20 2 Is small, the incident angle θ of light that is incident on the front transparent plate 11 after being scattered by the scattering layer 20. 3 Will be large. As a result, the incident angle θ 3 Is substantially constant irrespective of the distance from the fluorescent lamp 1, the angle characteristics are made uniform, and the amount of light leakage at each position becomes substantially equal. Therefore, the backlight device B 2 The in-plane luminance distribution of the light (illumination light) leaked from the LCD becomes uniform, and the display quality of the liquid crystal panel can be improved.
[0033]
In the edge type backlight device as in this reference example, the incident angle θ of light 2 Decreases as the distance from the fluorescent lamp 1 increases (see FIG. 4). However, in this embodiment, the aperture ratio k of the scattering layer 20 increases as the distance from the fluorescent lamp 1 increases. 1 (X) is reduced and the occupied area ratio of the scattering layer 20 (1-k 1 (X)) is set to be large. Therefore, the incident angle θ 2 The smaller the light, the easier it is to scatter. In the case of the scattered light, the angle of the light incident on the transmission plate 11 (in the figure, reference numeral “θ”) 3 (The angle indicated by "") becomes large and leaks easily from the opening 13 of the reflective layer 12. As a result, the amount of light leakage at each position of the backlight device becomes substantially equal, and the backlight device B 2 The in-plane luminance distribution of the light (illumination light) leaked from the LCD becomes uniform, and the display quality of the liquid crystal panel can be improved. That is, a remarkable effect is obtained when the backlight device is used for a display device having a large area.
[0034]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those shown in FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0035]
In this embodiment, the s-polarized component (light having an electric field component perpendicular to the plane of FIG. 5) and the p-polarized component (electric field component in a direction parallel to the plane of FIG. 5) are provided on the surface (upper surface) of the rear reflector 10. And a λ / 4 plate 30 for performing polarization conversion between light and light having the above-mentioned structure. A polarization beam split layer 31 made of an optical multilayer film is formed on the surface (lower surface) of the front transmission plate 11. . The polarization beam splitting layer 31 transmits only the p-polarized component and reflects the s-polarized component. In this reference example, the backlight device B 3 The polarization setting of a liquid crystal panel (not shown) irradiated by is adjusted to p-polarized light.
[0036]
Now, when the fluorescent lamp 1 is turned on, the light is repeatedly reflected between the rear reflector 10 and the polarizing beam splitting layer 31, and the p-polarized light component of the light incident on the polarizing beam splitting layer 31 is changed to the same layer 31. And leaks to the outside through the front transmission plate 11. On the other hand, the s-polarized light component is reflected by the polarization beam split layer 31. Then, the light is reflected by the rear-surface reflecting plate 10. At this time, since the light passes through the λ / 4 plate 30 twice, polarization conversion from s-polarized light to p-polarized light is performed, and the polarized p-polarized light is converted. The components pass through the polarization beam splitting layer 31 and the front transmission plate 11 and leak to the outside.
[0037]
According to the present reference example, since the polarization setting of the liquid crystal panel is set to be p-polarized light, the use efficiency of the backlight illumination light is greatly improved.
[0038]
Next, a fourth reference example of the present invention will be described with reference to FIG. The same portions as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0039]
In this embodiment, the front transmission plate 11 is formed of a transparent glass plate, and a reflection layer 12 is formed on the surface of the front transmission plate 11. Further, a scattering layer 20 is formed between the rear reflector 10 and the λ / 4 plate 30. The reflection layer 12 is formed in a dot pattern or a mesh with an aperture ratio k (x) as described in the first reference example, and the scattering layer 20 is also described in the second reference example. Thus, a predetermined aperture ratio k in a dot pattern 1 (X).
[0040]
Now, when the fluorescent lamp 1 is turned on, the s-polarized light component is reflected by the polarization beam splitting layer 31 and is reflected by the rear reflector 10 after being polarized into the p-polarized light component. On the other hand, the p-polarized light component transmits through the polarization beam splitting layer 31, a part leaks from the opening 13 and irradiates a liquid crystal panel (not shown), and a part is reflected by the reflection layer 12, and is again reflected in space. It is incident on S. Note that the p-polarized light component reflected by the reflective layer 12 is converted into an s-polarized light component when reflected by the rear reflector 10, and then re-formed by the polarization beam splitting layer 31 and the rear reflector 10. When reflected, the light is again polarized and converted into a p-polarized component, and emitted to the liquid crystal panel in the same manner as described above.
[0041]
Further, since the aperture ratio k (x) of the reflective layer 12 is set so as to increase according to the distance x from the fluorescent lamp 1, the amount of light leakage at each position is substantially equal. Therefore, the backlight device B 4 The in-plane luminance distribution of the light (illumination light) leaked from the LCD becomes uniform, and the display quality of the liquid crystal panel can be improved.
[0042]
Further, since the light is scattered by the scattering layer 20, the angular characteristics of the illumination light are uniform regardless of the distance from the fluorescent lamp 1, and the amount of light leakage at each position is substantially equal. Therefore, the in-plane luminance distribution is made uniform as described above, and the display quality of the liquid crystal panel is improved.
[0043]
Further, as the distance from the fluorescent lamp 1 increases, the aperture ratio k of the scattering layer 20 increases. 1 (X) is set to be small, so that the incident angle θ is the same as in the second embodiment. 2 Is smaller, the light is more likely to be scattered. As a result, the amount of light leakage at each position of the backlight device becomes substantially equal, and the backlight device B 4 The in-plane luminance distribution of the light (illumination light) leaked from the LCD becomes uniform, and the display quality of the liquid crystal panel can be improved.
[0044]
Further, in the present reference example, since the polarization setting of the liquid crystal panel is set to be p-polarized light, the use efficiency of the backlight illumination light is greatly improved.
[0045]
Although not specifically described in each of the above-described reference examples, the upper surface of the front transmission plate 11 may be subjected to diffusion processing, or a separate diffusion plate may be disposed on the upper surface. Further, in the fourth reference example, the diffusion plate may be arranged above the reflection layer 12. By doing so, the light emitted from the front transmission plate 11 is diffused, the intensity of the light due to the arrangement of the reflection layer 12 in a dot or mesh shape can be reduced, and the pattern of the reflection layer 12 can be blurred. it can.
[0046]
In addition, in the reference examples of FIGS. 3 to 6, only one fluorescent lamp is shown, but another fluorescent lamp is disposed at a position facing the fluorescent lamp, and these fluorescent lamps are arranged in the same manner as in FIG. The reflection plate 10 and the transmission plate 11 may be arranged between the pair of fluorescent lamps 1. Further, the number of fluorescent lamps is not limited to two, and four fluorescent lamps may be arranged so as to surround the space S. As a result, the brightness of the backlight device increases.
[0047]
Further, in the fourth reference example, the reflection layer 12 is formed on the upper surface of the front transmission plate 11, but is not limited to this, and is formed on the lower surface of the front transmission plate 11 (the surface facing the λ / 4 plate 30). May be.
[0048]
Next, a modified example of the first reference example will be described. In this modified example, the aperture ratio of the reflective layer 12 is changed as described later.
[0049]
By the way, regarding the distribution of the aperture ratio of the reflective layer 12, as shown in FIG. 7, the distance from the lamp 1 is X, and the relationship between X and the aperture ratio of the reflective layer 12 is linear. α and hyperbolic ones γ and their intermediate ones β were examined (only the left half of the left-right symmetric configuration is shown). However, here, the configuration shown in FIG. A configuration was adopted in which fluorescent lamps were arranged on two sides around the light guide space facing each other. As a result, a luminance distribution in the distance X direction as shown in FIG. 8 was obtained (only the left half of the left-right symmetric configuration is displayed.) This result shows that the relationship between the distance from the lamp and the aperture ratio of the reflective layer 12 is β. The one having an intermediate functional relationship between the straight line and the hyperbola as shown gives the best uniformity of the luminance distribution. However, even in a linear or hyperbolic relationship such as α or γ, it can be said that there is no great problem for practical use.
[0050]
First, a sixth reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0051]
As shown in FIG. 10, a backlight device B according to this reference example includes two fluorescent lamps 1 as linear light sources, and these lamps 1 are arranged to face each other.
[0052]
Further, a rear reflector (first reflector) 10 is disposed continuously with the reflector 2, and the rear reflector 10 is formed of a mirror-finished aluminum plate, and transmits light from the fluorescent lamp 1 upward. It is configured to reflect. Further, a front transmission plate 11 is arranged parallel to the rear reflection plate 10. The front transmission plate 11 is formed of a thin transparent acrylic plate. Further, on the lower side surface of the front transmission plate 11, a reflection layer (second reflection means) 12 is arranged so as to face the rear reflection plate 10 with a predetermined gap S therebetween. The reflection layer 12 is formed of vapor-deposited aluminum, and is formed in a mesh or dot pattern so as to have a predetermined aperture ratio distribution. The aperture ratio distribution of the reflective layer 12 is set to increase with the distance from the lamp 1. Specifically, as shown by a curve β in FIG. 7, the relationship between the distance from the lamp 1 and the aperture ratio is set to be an intermediate functional relationship between a straight line and a hyperbola.
[0053]
That is, the fluorescent lamp 1 is arranged so as to irradiate light to a predetermined gap S formed by the rear reflector 10 and the reflective layer 12, and the predetermined gap S transmits light in a plane direction (upward in the drawing). It functions as a light guide space for guiding the light. In addition, since the reflective layer 12 is formed with the above-described aperture ratio, as shown in FIG. 9, a part of the light L1 is transmitted from the reflective layer 12 and the remaining light L2 is transmitted to the rear reflector 10. It is reflected to the side.
[0054]
On the other hand, above the front transmission plate 11, two prism sheets (prism means) 16 and 17 having a vertex angle of 90 degrees are arranged. These prism sheets 16 and 17 have a reflecting layer such that the ridge direction of the apex angle of the prism coincides with the longitudinal direction of the fluorescent lamp 1 and the apex angle faces the side opposite to the rear reflector 10. It is arranged on the opposite side of the rear reflector 10 along 12 (front transmission plate 11). Above these prism sheets 16 and 17, a liquid crystal panel as an illuminated body is arranged (not shown).
[0055]
When light is emitted from the lamp 1 based on the above configuration, the emitted light is repeatedly reflected between the rear reflector 10 and the reflective layer 12 to travel through the predetermined gap S as shown in FIG. I do. Then, a part of the light L1 transmits through the reflective layer 12 formed with a predetermined aperture ratio distribution, further transmits through the prism sheets 16 and 17, and is irradiated in a direction along the normal direction of the prism sheets 16 and 17. You. At this time, the amount of leakage light at each position is adjusted by the aperture ratio distribution of the reflective layer 12, so that the illumination light has uniform in-plane luminance distribution.
[0056]
According to this embodiment, the predetermined gap S formed by the rear reflector 10 and the reflective layer 12 is used as a light guide space, and a thick acrylic plate is not used as a light guide as in the related art. The weight of the device can be reduced accordingly.
[0057]
By the way, according to the present reference example, since an acrylic plate is not used as a light guide, even a light component having a large emission angle is emitted to the liquid crystal panel side without being totally reflected. However, in this reference example, since two prism sheets 16 and 17 are used, the light L1 transmitted through the portion without the reflective layer 12 is refracted in the direction along the normal direction of the prism sheets 16 and 17. Irradiation improves the viewing angle characteristics of the backlight device. That is, when the number of prism sheets is one, as shown in FIG. 11A, the emission angle of the light emitted from the backlight device B has a peak at ± 60 °, and the light collecting ability is insufficient. Thus, the viewing angle characteristics are not improved, but when two prism sheets are used as in this reference example, the light condensing ability is improved as shown in FIG. 11B, and the viewing angle characteristics are improved. .
[0058]
Further, in the present embodiment, since the aperture ratio distribution of the reflective layer 12 is set as shown by the curve β in FIG. 7, the luminance distribution becomes uniform as shown by β in FIG.
[0059]
Next, a seventh reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
[0060]
The backlight device B according to this reference example includes one prism sheet (prism unit) 21 having a vertex angle of 60 degrees. The prism sheet 21 is arranged such that the ridge direction of the apex angle coincides with the longitudinal direction of the fluorescent lamp 1 and the apex angle faces the liquid crystal panel (upper side in the figure, opposite to the rear reflector 10). Are located in
[0061]
Note that the aperture ratio distribution of the reflective layer 12 is set as shown by the curve β in FIG. 7, and other configurations are the same as those in the sixth reference example.
[0062]
According to this embodiment, since the acrylic plate is not used as the light guide, even a light component having a large emission angle is emitted to the liquid crystal panel side without being totally reflected. However, in the present reference example, since the prism sheet 21 having the apex angle of 60 ° is used, the light L1 transmitted through the reflective layer 12 is refracted and irradiated in a direction along the normal direction of the prism sheet 21 and is backed. The viewing angle characteristics of the light device are improved to the same degree as in the sixth embodiment. Further, according to this embodiment, since the number of prism sheets is one, the cost and weight of the backlight device can be reduced.
[0063]
Further, according to this embodiment, the same effects as those of the sixth embodiment can be obtained. That is, since the predetermined gap S formed by the rear reflector 10 and the reflective layer 12 is used as a light guide space, and a thick acrylic plate is not used as a light guide as in the related art, the weight is reduced accordingly. I can do it. Further, since the aperture ratio distribution of the reflection layer 12 is set as shown by the curve β in FIG. 7, the luminance distribution becomes uniform as shown by β in FIG.
[0064]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0065]
As shown in FIG. 13, the backlight device B according to this reference example includes one prism sheet (prism unit) 31 having a vertex angle of 60 degrees. The prism sheet 31 is oriented such that the ridge direction of the apex angle coincides with the longitudinal direction of the fluorescent lamp 1 and the apex angle faces the front transmission plate 11 (the lower side in the figure, the rear reflection plate 10 side). Are arranged as follows.
[0066]
Note that the aperture ratio distribution of the reflective layer 12 is set as shown by the curve β in FIG. 7, and other configurations are the same as those in the sixth reference example.
[0067]
According to this embodiment, since the acrylic plate is not used as the light guide, even a light component having a large emission angle is emitted to the liquid crystal panel side without being totally reflected. However, in the present reference example, since the prism sheet 31 having the apex angle of 60 ° is arranged so that the apex angle is directed downward, the light L1 transmitted through the reflective layer 12 cannot be reflected by the prism sheet 31. The light is refracted and irradiated in the direction along the line direction, and the viewing angle characteristics of the backlight device are improved as shown in FIG. This is because the light transmitted through the front transmission plate 11 is totally reflected by the apex portion of the prism sheet 31 and refracted in the front direction (the normal direction of the prism sheet 31). Further, according to this embodiment, since the number of prism sheets is one, the cost and weight of the backlight device can be reduced.
[0068]
Further, according to this embodiment, the same effects as those of the sixth embodiment can be obtained. That is, since the predetermined gap S formed by the rear reflector 10 and the reflective layer 12 is used as a light guide space, and a thick acrylic plate is not used as a light guide as in the related art, the weight is reduced accordingly. I can do it. Further, since the aperture ratio distribution of the reflection layer 12 is set as shown by the curve β in FIG. 7, the luminance distribution becomes uniform as shown by β in FIG.
[0069]
Although not particularly described in the sixth to eighth reference examples, a diffusion process may be performed on the upper surface of the front transmission plate 11. Thereby, illumination light with uniform luminance is obtained regardless of the pattern of the reflective layer 12. Further, in addition to performing the diffusion process on the upper surface of the front transmission plate 11 as described above, a diffusion plate or a diffusion sheet may be arranged above the front transmission plate 11 or above the upper prism sheet 17. Further, as shown in FIG. 15, a diffusing unit 61 such as a diffusing plate or a diffusing sheet may be arranged between the two prism sheets 16 and 17. As a result, moire caused by the overlapping of the two prism sheets 16 and 17 is eliminated.
[0070]
In addition, in the above-described reference example, the fluorescent lamps 1 are arranged so as to face each other, but needless to say, the present invention is not limited to this. For example, the fluorescent lamp 1 may be arranged on one side of the light guide space (gap S), and the reflector may be arranged on the other side so as to face the fluorescent lamp 1. Thereby, the size and weight of the backlight device can be reduced. Further, in the above-described reference example, the number of the fluorescent lamps 1 is two. However, the number of the fluorescent lamps 1 is not limited to this, and four fluorescent lamps 1 may be arranged so as to surround four sides of the gap S. In this case, two prism sheets may be stacked and arranged so that the ridge line of one sheet extends in the left-right direction and the ridge line of the other sheet extends in the vertical direction. Thereby, further improvement in luminance can be easily achieved.
[0071]
Further, in the above-described reference example, the relationship between the distance from the lamp 1 and the aperture ratio of the reflective layer 12 is shown by the curve β in FIG. 7, but it is needless to say that the relationship is not limited to this, and the relationship may be linear. It may be good (see curve α in FIG. 7) or hyperbolic (see curve γ in FIG. 7). In any case, a substantially uniform in-plane luminance distribution is obtained (see the curve αγ in FIG. 8).
[0072]
Further, in the seventh and eighth reference examples described above, the size of the vertex angle of the prism sheet is set to 60 °, but it is not necessary to limit to this, and if it is less than 90 °, preferably 50 to 70 °. Any size may be used.
[0073]
FIG. 16 is a sectional view showing a ninth embodiment of the present invention, wherein 1 is a rod-like light source such as a fluorescent lamp, 2 is a reflector, 10 is a rear reflector, and 11 is a front transmissive plate made of a thin transparent acrylic plate. is there. The reflector 2 and the rear reflector 10 are made of an aluminum plate mirror-finished by Ag vapor deposition and are integrated. The rear reflector 10 has a shape in which the central portion is raised upward as shown in the figure. The space S formed between the rear reflector 10 and the front transmission plate 11 is narrower at the center than in the vicinity of the light source 1, but this space S serves as a light guide space for guiding light in the plane direction. Function. The upper side 88 of the front transmission plate 11 is an illumination surface, and the liquid crystal panel P is located thereon. Here, on the lower side surface of the front transmission plate 11, a reflection layer 12 made of vapor deposited Al is formed in a mesh or dot pattern so as to have a predetermined aperture ratio. That is, a so-called lighting curtain is formed. The aperture ratio of the reflective layer 12 is set to increase as the distance from the light source 1 increases. Here, FIG. 17 shows a cross section of the backlight device according to this reference example, and the configuration is developed in a bilaterally symmetrical shape in which the light sources are arranged on two sides on the periphery of the light guide space facing each other.
[0074]
With this configuration, the light emitted from the light source 1 is transmitted toward the center in the light guide space S while being reflected by the rear reflector 10 and the reflective layer 12, as shown in FIG. To go. In particular, in this example, the rear reflector 10 has a shape in which the central portion is raised upward, so that a part of the light beam emitted from the light source 1 is reflected by the rear reflector 10 once and the central portion of the light guide space S is reflected. Department has been reached. In this light guiding process, light leaks from the opening of the reflective layer 12 to the upper side of the front transmission plate 11, and the leaked light becomes illumination light. As described above, in the present example, the light reaches the central portion with a smaller number of reflections as compared with the conventional example and becomes illumination light, so that it is hardly affected by the spectral reflection characteristics of the rear reflector 10 and the reflective layer 12, and The chromaticity unevenness between the central portion and the peripheral portion of the illumination surface as described above is eliminated.
[0075]
The amount of illumination at each position is adjusted by the aperture ratio distribution of the reflective layer. To obtain illumination light having a uniform in-plane luminance distribution, the distribution of the aperture ratio of the reflective layer 12 must be adjusted by the light guide on the light source side. It is preferable that the space be formed so as to increase from the end of the space toward the center thereof. Further, in order to blur the pattern of the reflection layer 12 which emerges on the illumination light surface emitted from the front transmission panel, it may be separately disposed above the diffusion plate or the diffusion sheet front transmission plate 11.
[0076]
By the way, as shown in FIG. 16, the present example has a configuration in which the light source is arranged symmetrically in both the left and right directions, and the light sources are arranged on two opposite sides of the light guide space facing each other. By providing a reflection means in a portion to oppose the reflector 2, a configuration may be adopted in which a light source is provided only on one side at the left end of the light guide space. It can be said that such a configuration is more suitable for a small backlight. Further, such a configuration may be developed in the crosswise direction on the front left and right sides, and light sources may be arranged on four sides around the light guide space. In this case, it is preferable that the aperture ratio distribution of the reflection layer 12 also be a two-dimensional distribution. Further, instead of the front transmission plate 11 having the reflection layer 5 formed on the surface used in the present example, a so-called writing curtain in which an Al reflection layer is formed on a PET sheet may be used, and completely the same optical function can be obtained. Can be
[0077]
Here, a configuration that is a premise of the present invention will be described.
[0078]
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration which is a premise of the present invention, wherein 1 is a rod-like light source such as a fluorescent lamp, 2 is a reflector, 10 is a rear reflector, and 11 is a front transparent plate made of a thin transparent acrylic plate. is there. The reflector 2 and the rear reflector 10 are made of an aluminum plate mirror-finished by Ag vapor deposition and are integrated. The space S formed between the rear reflector 10 and the front transmission plate 11 is narrower at the center than in the vicinity of the light source 1, but this space S serves as a light guide space for guiding light in the plane direction. Function. A prism sheet 31 is provided above the front transmission plate 11. These prism sheets are arranged such that the ridge direction of the prism coincides with the longitudinal direction of the light source 1 and the apex side of the prism faces the front transmission plate 11 side (downward). Then, the liquid crystal panel P, which is the object to be illuminated, is located above the prism sheet 31. Here, on the lower side surface of the front transmission plate 11, a reflection layer 12 made of vapor deposited Al is formed in a mesh or dot pattern so as to have a predetermined aperture ratio. The aperture ratio of the reflective layer 12 is set to increase as the distance from the light source 1 increases. In the illustrated backlight device, the light source is disposed on two sides in the vicinity of the light guide space and is symmetrically developed in both the left and right directions.
[0079]
With this configuration, the light emitted from the light source 1 is transmitted toward the center in the light guide space S while being reflected by the rear reflector 10 and the reflective layer 12, as shown in FIG. To go. In particular, in this example, since the rear reflector 10 has a swelling shape on the central portion thereof, a part of the light beam emitted from the light source 1 is reflected by the rear reflector 10 once and the central portion of the light guide space S is reflected. Has been reached. In this light guiding process, light leaks from the opening of the reflective layer 12 to the upper side of the front transmission plate 11, and the leaked light becomes illumination light. The light quantity is adjusted. In order to obtain illumination light having a uniform in-plane luminance distribution, the distribution of the aperture ratio of the reflective layer 12 should be formed so as to increase from the end of the light guide space on the light source side toward the center thereof. preferable. Most of the light emitted from the front transmission plate 11 is light having a large emission angle (an angle with respect to the vertical line of the front transmission plate) (approximately 60 °). The emitted light becomes illumination light. The apex angle of the prism at this time is preferably an acute angle of about 60 °. Further, in order to blur the pattern of the reflection layer 12 which is exposed to the illumination light surface emitted from the front transmission panel, a diffusion plate or a diffusion sheet is separately provided between the front transmission plate 11 and the prism sheet 31 or on the prism sheet 31 (outside the prism sheet 31). ).
[0080]
Thus, in this example, as in the previous example, the light reaches the central portion and becomes illumination light with a smaller number of reflections as compared with the conventional example, so that the influence of the spectral reflection characteristics of the rear reflector 10 and the reflection layer 12 is reduced. In addition to eliminating the chromaticity unevenness between the central portion and the peripheral portion of the illumination surface as described above, the prism sheet 31 having the above-described function is added to the configuration of the previous example. Therefore, the luminance in the front direction is also greatly improved.
[0081]
By the way, in this example, as shown in FIG. 17, light sources are arranged on two sides around the light guide space facing each other and are developed symmetrically in both left and right directions. A light source may be provided on only one side of the light guide space by providing a reflection means at the right end so as to face the reflector 2. It can be said that such a configuration is more suitable for a small backlight.
[0082]
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[0083]
In the display device according to the present invention, the above-described configuration may be developed in the right and left cross directions on the rear side, and the light sources may be arranged on four sides around the light guide space. In this case, a total of two prism sheets are perpendicular to each other so that the prism ridges of one prism sheet are directed toward the back and the prism ridges of the other prism sheet are oriented in the horizontal direction. It is preferable to use them so as to cross each other. Further, it is preferable that the aperture ratio distribution of the reflection layer 12 is also a two-dimensional distribution.
[0084]
Further, a so-called writing curtain in which an Al reflective layer is formed on a PET sheet may be used in place of the front transmission plate 11 having the reflective layer 5 formed on the surface used in the present example, and the same optical function is obtained. can get.
[0085]
Next, an embodiment of a reflective layer pattern used in the present invention will be described with reference to FIGS.
[0086]
FIGS. 18 and 19 are diagrams showing more preferred embodiments of the reflection layer pattern used in the present invention. The XY coordinates in the figure correspond to the XY coordinates in FIG. 2, and the distance from the light source increases as X increases. Although only a one-dimensional pattern is shown in the figure, the same pattern is actually provided in the Y direction according to the length of the light source.
[0087]
Reference numeral 12a is a pattern in which openings having different sizes are provided in the predetermined reflection layer pattern according to the X coordinate, and the opening ratio is a pattern suitable for a range of 0 to 50%. Reference numeral 12b is a pattern whose value for 12a is a pattern, and is a pattern preferably used in the range of an aperture ratio of 50 to 100%. It is clear that the switching to the negative pattern may be an appropriate value instead of 50%.
[0088]
When a pair of light sources are employed as shown in FIG. 2, it is apparent that the patterns of FIGS. 18 and 19 become line-symmetrical patterns with respect to the center line having an aperture ratio of 100% as shown in FIG. There will be.
[0089]
Backlight devices for some 15-inch diagonal display panels of the above-described embodiments were manufactured and evaluated.
[0090]
Sample a is the device shown in FIG. 12, sample b is the device shown in FIG. 13, sample c is the device shown in FIG. 9, and sample d is the device shown in FIG. The characteristic is R. G. FIG. A white fluorescent lamp having broad characteristics over each wavelength range of B was used.
[0091]
The samples e to h are the devices shown in FIGS. 3, 12, 9 and 13, respectively, and instead of the fluorescent lamp described above as a light source, R.H. G. FIG. A three-wavelength white fluorescent lamp having a steep emission peak in each of the three wavelength ranges B is used.
[0092]
The following items were evaluated for the eight samples a to h.
[0093]
Item 1 (Surface uniformity of illumination light) ... This is based on measuring whether or not the luminance of the illumination light is uniform at a number of points on the illumination light exit surface.
[0094]
Item 2 (viewing angle characteristic): The position of the observation point was changed and the luminance change of the illumination light was measured.
[0095]
Item 3 (Color Reproducibility): Using both the chiral smectic liquid crystal display panel and the twisted nematic liquid crystal active matrix display panel, it was observed whether the color reproducibility was uniform within the display panel surface.
[0096]
Item 4 (Comprehensive evaluation): Ten observers randomly selected from among the general users of the display device selected three samples out of eight samples that were felt to be excellent, and ranked them.
[0097]
[Table 1]
Figure 2004004936
[0098]
Items A to C of the evaluations of items 1 to 3 are normalized by setting the result obtained by performing the same evaluation using the conventional backlight device shown in FIG. , 1.2 to 1.5 as B, and 1.6 or more as A.
[0099]
In the evaluation of item 1, the maximum value of the difference between the average value of the luminance obtained in the conventional example and each measured value is obtained, and the maximum difference between the average value of the luminance of each sample and the measured value is determined. The maximum value of the conventional example was converted to 1.0.
[0100]
In the evaluation of item 2, the half width of the luminance peak was obtained from the distribution curves as shown in FIGS. 11 and 15, and the half width of the conventional example was set to 1.0.
[0101]
In the evaluation of item 3, the area of a triangle having the coordinates of R, G, and B as apex angles on the CIE color coordinates indicating the color reproducibility was obtained, and the value of the conventional example was converted to 1.0.
[0102]
The evaluation of item 4 was A when all 10 people were excellent, C when none of 10 people felt excellent, and B when others were not.
[0103]
Finally, an information transmission device (display device) 400 including the above-described backlight device B will be briefly described with reference to FIG.
[0104]
The information transmission device 400 includes a liquid crystal panel (liquid crystal element) P, and is configured to display various information by the panel P. As is known, the liquid crystal panel P has a pair of substrates facing each other, and liquid crystal is injected between the substrates. An information electrode and a scanning electrode are formed on each substrate, and a matrix electrode is formed by these electrodes.
[0105]
On the other hand, a scanning signal application circuit 402 and an information signal application circuit 403 are connected to the liquid crystal panel P, and the scanning signal control circuit 404, the information signal control circuit 406, and the drive control circuit 405 are connected to these circuits 402 and 403. , And a graphic controller 407 are sequentially connected. Then, data and a scanning method signal are transmitted from the graphic controller 407 to the scanning signal control circuit 404 and the information signal control circuit 406 via the drive control circuit 405. The data is converted into address data and display data by these circuits 404 and 406, and the other scanning method signal is sent to the scanning signal applying circuit 402 and the information signal applying circuit 403 as they are. ing. Further, the scanning signal applying circuit 402 applies a scanning signal having a waveform determined by the scanning method signal to the scanning electrode determined by the address data, and the information signal applying circuit 403 scans the white or black display content sent by the display data with the scanning content. It is configured to apply an information signal having a waveform determined by two system signals.
[0106]
Next, a liquid crystal display device 50 including the above-described backlight device B will be described with reference to FIG.
[0107]
The liquid crystal display device 50 includes any one of the backlight devices B described above, and a backlight lighting circuit (backlight driving means) 51 is connected to the backlight device B as shown in FIG. The backlight device B is configured to be driven. A liquid crystal panel (liquid crystal element) P is disposed at a position facing the backlight device B. The liquid crystal panel P has a pair of glass substrates arranged in parallel, and a scanning electrode and an information electrode are formed on the surface of each glass substrate. A ferroelectric liquid crystal is interposed between the glass substrates. Further, X drivers 52, 52 and Y driver 53 are connected to these scanning electrodes and information electrodes, and a panel drive controller (liquid crystal element driving means) 55 is connected to these drivers 52,. A power supply unit 56 is connected to the panel drive controller 55 and the backlight lighting circuit 51 so that power is supplied. Further, the panel drive controller 55 is connected to a host computer (not shown), and is configured to input a display signal. Further, the panel drive controller 55 applies a signal based on the display signal to the liquid crystal panel P via the drivers 52,... To drive the liquid crystal panel P. An ON / OFF signal and a dimming signal are sent from the panel drive controller 55 to the backlight lighting circuit 51, and the backlight lighting circuit 51 drives the backlight device B based on these signals. I have.
[0108]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an improvement in luminance can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional backlight device.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a structure of a display device on which the present invention is based.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a backlight device according to a first reference example.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a backlight device according to a second reference example.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a backlight device according to a third reference example.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the structure of a backlight device according to a fourth reference example.
FIG. 7 is a diagram showing an aperture ratio distribution of a reflective layer of a backlight device.
FIG. 8 is a diagram showing a luminance distribution of a backlight device.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a backlight device according to a sixth reference example.
FIG. 10 is a perspective view illustrating the structure of a backlight device according to a sixth reference example of the present invention.
11A and 11B are diagrams for explaining the effect of the sixth reference example, wherein FIG. 11A is a diagram for explaining viewing angle characteristics when one prism sheet is used, and FIG. 11B is a diagram for explaining two prisms. FIG. 4 is a diagram for explaining viewing angle characteristics when a sheet is used.
FIG. 12 is a perspective view illustrating the structure of a backlight device according to a seventh reference example of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view for explaining the structure of a backlight device according to an eighth reference example of the present invention.
FIG. 14 is a view for explaining viewing angle characteristics of a backlight device as an effect of the eighth reference example.
FIG. 15 is a sectional view for explaining an arrangement position of a diffusion unit.
FIG. 16 is a sectional view of a backlight device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a configuration which is a premise of the present invention.
FIG. 18 is a view showing an example of a reflective layer pattern used in the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an example of a reflective layer pattern used in the present invention.
FIG. 20 is a block diagram of a display device using the backlight device of the present invention.
FIG. 21 is a block diagram of another display device using the backlight device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 fluorescent light (linear light source)
10. Rear reflector (reflection means, first reflection means)
11 Front transmission plate (transmission member)
12 reflection layer (second reflection means)
13 Opening
16, 17 Prism sheet (prism means)
20 scattering layer
21 Prism sheet (prism means)
22, ... opening
31 Prism sheet (prism means)
30 λ / 4 plate
31 Polarized beam split layer
51 Backlight lighting circuit (backlight driving means)
55 Panel drive controller (liquid crystal element driving means)
61 Spreading means
400 Information transmission device (display device)
404 Scanning signal control circuit
406 Information signal control circuit
407 graphic controller
B Backlight device
B 1 Backlight device
B 2 Backlight device
B 3 Backlight device
B 4 Backlight device
P Liquid crystal panel (liquid crystal element)
S space

Claims (5)

表示素子、及び該表示素子に光を照射するために配置したバックライト装置を有する表示装置において、
該表示素子と該バックライト装置との間に２枚のプリズムシートが配置され、該２枚のプリズムシートのプリズム稜線が互いにクロスしている、
ことを特徴とする表示装置。A display element, and a display device having a backlight device arranged to irradiate the display element with light;
Two prism sheets are arranged between the display element and the backlight device, and prism ridge lines of the two prism sheets cross each other.
A display device characterized by the above-mentioned. 前記２枚のプリズムシートは、互いに重ね合わせて配置されている、請求項１記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein the two prism sheets are arranged so as to overlap each other. 前記バックライト装置は棒状の光源を有し、かつ、
該光源は、その長手方向が前記プリズムシートの稜線方向に一致するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。The backlight device has a rod-shaped light source, and
The light source is disposed so that its longitudinal direction coincides with the ridge direction of the prism sheet.
The display device according to claim 1, wherein: 前記バックライト装置は、前記プリズムシートに沿った導光空間を有し、
前記光源が前記導光空間の周辺の４辺に配置され、かつ、
前記２枚のプリズムシートは、プリズム稜線が互いに直角にクロスするように配置されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。The backlight device has a light guide space along the prism sheet,
The light sources are arranged on four sides around the light guide space, and
The two prism sheets are arranged so that prism ridge lines cross at right angles to each other.
The display device according to claim 3, wherein: 前記表示素子が液晶パネルである、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。The display element is a liquid crystal panel,
The display device according to claim 1, wherein:
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