JP2004031319A - Plane illumination device and liquid crystal display device - Google Patents

Plane illumination device and liquid crystal display device Download PDF

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JP2004031319A
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Akira Tanaka
田中　章
Shingo Kuriki
栗城　新吾
Takashi Maekawa
前川　敬
Yasuaki Yoshino
吉野　泰章
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Fujitsu Kasei Ltd
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Fujitsu Kasei Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plane illumination device that can simultaneously illuminate two illuminated objects by dividing light emitted from a light source device into halves, and a liquid crystal display device illuminated by the plane illumination device. <P>SOLUTION: A prism light guide plate 1 has a light guide plate 11 and a light source device 12 provided in the vicinity of a light incident end surface 13 of the light guide plate 11 and is so constructed that light emitted from the light source device 12 and guided to the interior of the light guide plate 11 from the light incident end surface 13 is reflected on a prism array surface 14 provided in a serrated form intersecting a light-guiding direction of the light on one surface and emitted from the other flat surface 15. The light dividing member 2 is provided in a flat plate form in the vicinity of the flat surface 15 of the prism light guide plate 1, and is so constructed that part of light incident on one incident surface 21 is reflected, incident on the flat surface 15, and emitted from the prism array surface 14 to provide one illuminating light 3, and the residual light is transmitted and emitted from the other light emitting surface 22 to provide the other illuminating light 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置などの表示装置を背面から照明する面照明装置に係わり、特に背中合わせに配設された二つの液晶表示装置を同時に照明できる面照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面状のディスプレイ装置は、平滑な平面の対向する一対の基板上にいろいろな表示機能が集積されている。その表示機能によって液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬ）などがよく知られており、それぞれの用途に応じて実用されている。
【０００３】
ところで、この三つの表示装置の中で、ＰＤＰやＥＬは、自らが発光する能動型のディスプレイ装置であるのに対して、液晶表示装置だけは自ら発光しない受動型のディスプレイ装置である。そのために表示に際しては何らかの照明が必要となる。その照明の仕方によって液晶表示装置は二つに大別される。
つまり、反射型の液晶表示装置の場合には、少なくとも照明の光源となる外光が入出射する透明な一方の基板を透過し、他方の基板の背面に設けられた反射膜で反射して戻り、形成された表示を視認できる。
【０００４】
この反射型の液晶表示装置は、照明を外部の自然光のみに頼る場合には明所では使えるが暗所では使えない。そこで、最近では面照明装置を用いて液晶表示装置を視認する前面（フロント）側から照明し、暗所でも視認できるように工夫され、フロントライト式の照明と呼ばれる。
一方、透過型の液晶表示装置は、小画面の携帯電話や大画面のパソコン、液晶ＴＶなどに多用されており、照明にはバックライト式と呼ばれる面照明装置が用いられる。このバックライト式の照明は、面照明装置を液晶表示パネルの背面（バック）側に配置した構成になっており、液晶表示パネルの背面から表面に透過する光によって形成される表示を視認する。
【０００５】
ただし、携帯電話などの用途では、液晶表示パネルの前面から照明される外光によっても視認でき、バックライトの面照明装置の電池を長持ちさせることが行われている。つまり、液晶表示パネルの前面からの外光によれば反射型の液晶表示装置としても表示が視認でき、バックライト式の面照明装置によれば透過型の液晶表示装置としても視認できる。そこで、半透過型の液晶表示装置と呼ばれている。
【０００６】
図１９は面照明装置の一例の概念図であり、被照明物が液晶表示パネルの液晶表示装置２０の例である。すなわち、面照明装置１０は透過型の液晶表示パネル１１０の背面に近接して配置されているので、バックライト式の面照明装置に相当する。なお、液晶表示パネル１１０が半透過型で面照明装置１０が液晶表示パネル１１０の前面に近接して配置されれば、フロントライト式の面照明装置に相当する。
【０００７】
面照明装置１０の主要素はプリズム導光板１であり、プリズム導光板１は導光板１１と光源装置１２とで構成される。光源装置１２は、光源部１２１から発した光を光ガイドロッド１２２を介して光入射端面１３から導光板１１に入射するものである。導光板１１は、例えば透明なアクリル系の樹脂からなる。導光板１１の内部に入射した破線で示す光は、導光板１１の一方の面に設けられたプリズムアレイ面１４で反射して導光板１１の厚さ方向を透過して他方の面から出射し、液晶表示パネル１１０を背面から照明する。
【０００８】
面照明装置１０は、厚さ：ｄを高々１．５ｍｍ程度に構成できる。従って、プリズム導光板１によって構成された面照明装置１０は、液晶表示装置２０の全体の厚さを非常に薄くすることができる大きな利点を持っている。
ところで、図２０は、折り畳み式携帯電話の構成を模式的に示す側断面図である。図２０において、最近の携帯電話７では、蓋に相当するディスプレイ部７１が本体７０とヒンジで接続されて折り畳みができるようになっている。
【０００９】
この携帯電話７は、図２０（Ａ）で示したように、ディスプレイ部７１で本体７０に蓋を被せるように折り畳んで閉成した状態でも、着信履歴などの表示が視認できる第一のディスプレイ７１１が設けられている。また、本体７０からディスプレイ部７１を開成した際には、図２０（Ｂ）で示したように、携帯電話７の本来の諸機能、例えば、電話やメール、画像の送受信操作とか機能設定や送受信履歴などが表示できる第二のディスプレイ７１２が設けられている。つまり、ディスプレイ部７１には表裏両面に背中合わせに背向して二つのディスプレイ７１１、７１２が設けられた構成になっている。
【００１０】
このような折り畳み式携帯電話のディスプレイ部に液晶表示装置を採用した場合には、図２１に模式的に示したように二つの液晶表示パネルが背中合わせに背向配置した構成となる。つまり、携帯電話７の表示は、ディスプレイ部７１に第一のディスプレイ７１１と第二のディスプレイ７１２の二つの液晶表示パネルが表面側と背面側の両側からそれぞれから視認できるように背中合わせに配置された構成になっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような二つのディスプレイ７１１、７１２を背向配置したときの厚さ：Ｄは、二つの面照明装置１０を間に介在させると大きくなり、ディスプレイ部が異常に厚いものになってしまう。しかも、光源装置も二つになって消費電力も大きくなる。
【００１２】
そのため、如何に薄型に構成して光源の消費電力も小さくするか、つまり、一つの面照明装置で発する照明光を両面に効率よく按分して、特に、二つの液晶表示パネルのバックライトとして同時に照明するかが重要な課題となっている。
そこで本発明は、一つの光源装置から発した光を二分割して二つの被照明物を同時に照明できる面照明装置と、本発明になる面照明装置によって背面から照明される液晶表示パネルによって構成される液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上で述べた課題は、本発明の第１の発明については、請求項１において、プリズム導光板と光分割部材とを有し、該導光板は、導光板と該導光板の光入射端面に近設された光源装置とを有し、該光源装置から発して該光入射端面から該プリズム導光板の内部に導光された光が、一方の面に該光の導光方向と交差する鋸歯状に設けられたプリズムアレイ面で反射して他方の平坦面から出射するものであり、該光分割部材は、平板状をなして該導光板の平坦面に近設されており、一方の入射面から入射した入射光のうち、一部を反射して該プリズム導光板の平坦面から入射してプリズムアレイ面から出射して一方の照明光をなし、残部を透過して他方の出射面から出射して他方の照明光となすように構成された面照明装置によって解決される。
【００１４】
つまり、プリズム導光板と光分割部材とからなる面照明装置において、プリズム導光板から出射した光を平板状の光分割部材によって両面に二分割するようにしている。この光分割部材は、導光板の平坦面に近設して導光板から出射して光を入射面で入射し、この入射した光の一部を反射し、残部を透過するようにしている。
【００１５】
光分割部材で反射した光は導光板へ戻って透過し、プリズムアレイ面から出射して一方の照明光となり、光分割部材を透過した光は他方の照明光になるようにしている。
こうして、本来は一方の面からしか出射しないプリズム導光板からの出射光を光分割部材が受けて二分割し、一つの面照明装置で二つの被照明物を同時に照明することができる。
【００１６】
次いで、本発明の第２の発明については、請求項２において、光分割部材が、表面に反射面と複数の透孔とを有し、該透孔の該反射面に対する開孔率に応じて、入射光を透過光と反射光に按分するものであるように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
つまり、光分割部材は表面を反射面にして入射した光の一部が反射するようにしている。他方、光分割部材には複数の透孔を設けて入射した光の残部が透過するようにしている。
【００１７】
この光分割部材に設ける透孔は、透光が均一に散在出射するように微細な孔を分散させるようにしている。そして、光分割部材の表面の透孔率、すなわち、表面に設けた反射面と透孔との面積比によって入射光の一方の照明光と他方の照明光との光量を調整することができる。
次いで、本発明の第３の発明については、請求項３において、光分割部材が、偏光分離フィルムであり、入射光のうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するものであるように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
【００１８】
つまり、光分割部材への入射光を二つに分割按分するために、偏光分離フィルムを用いるようにしている。この偏光分離フィルムは、入射面に対して垂直な直線偏光、Ｓ偏光を反射し、入射面に対して平行な直線偏光、Ｐ偏光を透過する性質を持っている。そこで、入射光のうち、Ｓ偏光を反射してプリズム導光板に戻して透過させ、一方の照明光として一方の被照明物を照明するために用いるようにしている。また、Ｐ偏光は光分割部材の中を透過させ、他方の照明光として他方の被照明物を照明するために用いるようにしている。
【００１９】
次いで、本発明の第４の発明については、請求項４において、光分割部材が、光の半透鏡であるように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
つまり、光分割部材に光の半透鏡、いわゆるハーフミラーを用いるようにしている。半透鏡は、入射した光の一部を反射し、残部を透過するもので、誘電体の多層膜や金属膜などが用いられる。ただし、カラー表示の照明では、分光反射率や分光透過率によって特定の波長がカットされて反射光や透過光が色付くことに注意を要する。
【００２０】
次いで、本発明の第５の発明においては、請求項５において、光の半透鏡が、金属酸化物の薄膜を積層したものであるように構成された請求項４記載の面照明装置によって解決される。
つまり、金属酸化物などの誘電体薄膜の光の干渉効果を利用して、入射光の一部を透過し、他部を反射して光を二つに分割している。その際、単層膜では、分光特性が顕著に現れて特定の波長領域の光のみが反射したり透過したりすることが起こり勝ちである。
【００２１】
そこで、本発明では金属酸化物の薄膜を積層して用いて分光特性を平坦化し、少なくとも可視光領域の広い波長幅に渡って、入射光の一部が反射し、他部が透過して入射光を分割できるようにしている。
次いで、本発明の第６の発明において、請求項６において、該金属酸化物が、酸化シリコンと酸化チタンとであるように構成された請求項５記載の面照明装置によって解決される。
【００２２】
つまり、薄膜を積層する金属酸化物には、波長５００ｎｍの光において、屈折率ｎＬ　＝１．４７の酸化シリコンの薄膜と、屈折率ｎＨ　＝２．２６の酸化チタンの薄膜とを交互に積層したものとしている。
ところで、例えば、酸化チタンの場合、光学膜厚を最高の反射を示すｎｄ＝λ／４に制御すれば、透過／反射＝６／４に制御できることが知られている。しかし、特定の波長に対するフィルタなどと違い、本発明の面照明装置における光分割部材では、分光反射率が可視光領域全域に渡って平坦な特性であり、しかも、反射率、従って透過率も実用に耐えるものでなければならない。
【００２３】
〔反射率：Ｒ＝（１−透過率：Ｔ）〕は、膜厚によって任意に制御することができる。しかし、光分割部材として実用になるかどうかは、薄膜を積層する層数とその層数の薄膜で反射率が分光的に見て可視光領域全域に渡って平坦であることとの関係で決まることになる。
図２２は、単層膜の反射率特性の一例を示した特性図である。この単層膜は、酸化チタン（ＴｉＯ２　）の単層膜の例で、その膜構成は表１の単層試料として示した。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）である。反射率は膜厚と膜構成によって制御でき、反射率２５％に制御した場合である。
【００２４】
図２２から分かるように、酸化チタンの単層膜の場合には、５００ｎｍ付近に反射率の最大値があり、特に短波長領域では急激に反射率が低下している。このように単層膜では、金属膜の場合も類似の傾向であるが、反射率に分光特性が現れてしまい、一般には照明光として利用するには好ましくない。
そこで、本発明では、金属酸化物である酸化シリコン（ＳｉＯ２　）と酸化チタン（ＴｉＯ２　）との薄膜を積層して実用的な反射率を維持しながら、分光的には可視光領域全域に渡って平坦な反射率特性を示すようにしている。
【００２５】
次いで、本発明の第７の発明については、請求項７において、金属酸化物の薄膜が、請求項１記載の導光板の平坦面に被着されているように構造された請求項５記載の面照明装置によって解決される。
つまり、光分割部材は、導光板に近設した個別の構成部材としてではなく、導光板の平坦面に直接被着した構成にするようにしている。そして、面照明装置としての構成部材の点数を増やさず、しかも、導光板の厚さを増大させないようにしている。
【００２６】
こうすることによって、表面側と裏面側の双方に照明光を分割することができるので、薄くすることが重要な面照明装置を、導光板の厚さを実質的に増やすことなく実現することができる。
次いで、本発明の第８の発明については、請求項８において、光源装置が、光源部と光ガイドロッドとを有し、該光源部は、該光ガイドロッドの端部の光入射面に近接配置された発光素子が発する光を該光ガイドロッドに入射するものであり、該光ガイドロッドは、光入射面と交差する一方の側面に鋸歯状に連設された光ガイドプリズムアレイと、該光ガイドプリズムアレイと対向する他方の側面に光出射面とを有し、該光源部から発した光は、該光ガイドロッドの光入射面から入射し、該光ガイドプリズムアレイで反射して光出射面から出射し、該導光板に入射するように構成された請求項１記載の面照明装置によって解決される。
【００２７】
つまり、本発明においては、プリズム導光板に光を導入する光源装置にも工夫がなされており、光源から発した光を一旦光ガイドロッドの端面から導入させるようにしている。そして、その光を光ガイドロッドの側面に設けた光ガイドプリズムアレイで反射させて対向する側面から近設したプリズム導光板に導光するようにしている。
【００２８】
こうすると、発光ダイオードのような発光素子から発する点光源に近い光を薄いプリズム導光板の端面から比較的均一な光量で導光することができる。
次いで、本発明の第９の発明については、請求項９において、背面合わせに配設された第１の液晶表示パネルと第２の液晶表示パネルとで請求項１記載の面照明装置を近接挟持し、該一方の照明光で該第１の液晶表示パネル、該他方の照明光で第２の液晶表示パネルのそれぞれを背面から照明するように構成された液晶表示装置によって解決される。
【００２９】
つまり、本発明の両面照明可能な面照明装置は二つの被照明物を同時に照明することができる。そこで、二つの液晶表示パネルを同時に照明するに際しては、面照明装置を第１と第２の液晶表示パネルで挟持するようにしている。そして、一方の照明光を第１の液晶表示パネルのバックライトにし、他方の照明光を第２の液晶表示パネルのバックライトになるようにしている。
【００３０】
こうして、例えば、折り畳み式の携帯電話のような背中合わせに液晶表示パネルからなるディスプレイ部を有する機器に対して、一つの面照明装置で二つの被照明物を同時に照明することができる。
次いで、本発明の第１０の発明については、請求項１０において、該Ｓ偏光の偏光軸と該第１の液晶表示パネルの背面に配設された第１の偏光板の透過軸とが一致しており、該Ｐ偏光の偏光軸と該第２の液晶表示パネルの背面に配設された第２の偏光板の透過軸とが一致しているように構成された請求項３記載の液晶表示装置によって解決される。
【００３１】
つまり、本発明の第３の発明において光分割部材に用いる偏光分離フィルムでは、偏光分離フィルムから反射するＳ偏光は入射面に対して垂直な直線偏光成分からなる一方の照明光であり、偏光分離フィルムを透過するＰ偏光は入射面に対して平行な直線偏光成分からなる他方の照明光である。
一方、ＴＮ（ツイストネマチック）型やＳＴＮ（スーパＴＮ）型などの液晶表示パネルでは、液晶による光の旋光性の有無によって光路を断続するので、パネルの表裏に偏光板が配設されている。
【００３２】
そこで、本発明の面照明装置を挟持する二つの液晶表示パネルを照明するに際して、一方の照明光となるＳ偏光で背面側から照明される第１の液晶表示パネルの背面に配設される第１の偏光板の透過軸は、Ｓ偏光の偏光軸と一致させるようにしている。また、他方の照明光となるＰ偏光で背面側から照明される第２の液晶表示パネルの背面に配設される第２の偏光板の透過軸は、Ｐ偏光の偏光軸と一致させるようにしている。
【００３３】
こうすると、偏光分離フィルムを光分割部材として用いて二つの液晶表示パネルをバックライト式に同時に照明するとき、それぞれの液晶表示パネルに対して最も効率よく照明光を与えて照明することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の要部を模式的に示す斜視図、図２は本発明の第一の実施例の模式図、図３は本発明の第二の実施例の模式図、図４は第二の実施例の特性の第１の説明図、図５は第二の実施例の特性の第２の説明図、図６は第二の実施例の特性の第３の説明図、図７は第二の実施例の特性の第４の説明図、図８は本発明の第三の実施例の模式図、図９は３層構成の半透鏡の分光反射率特性、図１０は９層構成の半透鏡の分光反射率特性、図１１は１１層構成の半透鏡の分光反射率特性、図１２は本発明の第四の実施例の模式図、図１３は本発明の第五の実施例の模式図、図１４は本発明の第六の実施例の模式図、図１５は第六の実施例の面照明装置の特性図、図１６は第六の実施例の液晶表示装置の特性図、図１７は本発明の第七の実施例の一液晶表示装置の模式図、図１８は本発明の第七の実施例の他の液晶表示装置の模式図である。
【００３５】
図中、１はプリズム導光板、２は光分割部材、３は一方の照明光、４は他方の照明光、５は第１の液晶表示パネル、６は第２の液晶表示パネル、１０は面照明装置、１１は導光板、１２は光源装置、１３は光入射端面、１４はプリズムアレイ面、１５は平坦面、２０は液晶表示装置、２１は一方の入射面、２２は他方の出射面、２３は反射面、２４は透孔、２５は偏光分離フィルム、２６は半透鏡、１２１は光源部、１２２は光ガイドロッド、１２３は光ガイドプリズムアレイ、２５１はＳ偏光、２５２はＰ偏光、２５３はＳ偏光の偏光軸、２５４はＰ偏光の偏光軸である。
【００３６】
図１において、本発明になる面照明装置１０はプリズム導光板１と光分割部材２とから構成されている。プリズム導光板１は導光板１１と光源装置１２とから構成されており、光源装置１２から発した光が、高々１ｍｍ程度の薄い板状の導光板１１の光入射端面１３から導入される。
導光板１１は、実用的には樹脂モールドによって成形するために、成形性に富んだ透明なプラスチックス、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、より好ましくはノルボルネン系樹脂などを用いる。
【００３７】
導光板１１は、一方の面がプリズムアレイ面１４、他方の面が平坦面１５になっている。プリズムアレイ面１４は光入射端面１３から入射した光の進行光路に交差するように複数の鋸歯状のプリズムが並設されている。そして、光入射端面１３から入射した光は導光板１１の中を通って並設されているプリズムアレイ面１４で次々と反射し、対向する平坦面１５から外に出射する。
【００３８】
光分割部材２は、導光板１１の平坦面１５に近設されている。この光分割部材２は、平坦面１５から対面する一方の入射面２１に入射した光の一部を反射して平坦面１５から導光板１１に戻し、プリズムアレイ面１４から一方の照明光３として外に出射する。それと同時に、一方の入射面２１に入射した光の残部を光分割部材２の内部に導光し、他方の出射面２２から他方の照明光４として外に出射する。
【００３９】
つまり、本発明になる面照明装置１０は、光分割部材２が導光板１１から出射した光を一方の照明光３と他方の照明光４とに２分割する働きをし、照明光３、４のそれぞれが別々に二つの被照明物を同時に照明することができる。
〔第一の実施例〕
図２において、導光板１１の平坦面１５に近設した光分割部材２には、薄板の表面に反射面２３と透孔２４とが設けられて面照明装置１０を構成している。図２（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）は光分割部材の要部の拡大斜視図である。薄板には、例えば、厚さ０．１ｍｍのアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの樹脂製のシート状薄板や、例えば、厚さが０．０３ｍｍのアルミニウムやニッケルなどの金属製の薄板などが用いられる。
【００４０】
薄板が樹脂製の薄板の場合には、真空蒸着などによってアルミニウムやクロムなどの金属薄膜の反射面２３を設ける。そのあと、ホトリソグラフイによって反射面２３をホトエッチングし、例えば、０．１ｍｍφの微細な透孔２４を、例えば、０．２ｍｍピッチで設ける。
薄板が金属製の薄板の場合には、薄板自体が反射面２３となる。透孔２４はホトリソグラフイによって薄板をホトエッチングし、例えば、０．１ｍｍφの微細な透孔２４を０．２ｍｍピッチで設ける。
【００４１】
反射面２３の反射率は１００％ではない。また、金属製の薄板を用いた場合には、透孔２４が貫通孔となるので１００％透光する。それに対して、樹脂製の薄板を用いた場合には、透孔２４は露出している樹脂の吸収や反射もある。しかし、透孔２４と残った反射面２３との面積比、つまり透孔率にほぼ比例して導光板１１から出射した光が一方の照明光３と他方の照明光４とに二分割できる。
【００４２】
つまり、導光板１１から出射した光は、光分割部材２の一方の入射面２１が反射面２３となって反射し、平坦面１５から導光板１１の内部を通ってプリズムアレイ面１４から出射し、一方の照明光３となる。また、透孔２４を透過した光が光分割部材２の他方の出射面２２から出射し、他方の照明光４となる。
こうして、高々０．１ｍｍ程度の厚さの光分割部材２をプリズム導光板１に近設させることによって、照明光３、４のそれぞれが別々に二つの被照明物を同時に照明する面照明装置１０を得ることができる。
〔第二の実施例〕
図３において、導光板１１の平坦面１５に近設した偏光分離フィルム２５を光分割部材２に用いて面照明装置１０が構成されている。図３（Ａ）は側面図、図３（Ｂ）は光分割部材の要部の拡大斜視図であり、破線は光路を示す。
【００４３】
この偏光分離フィルム２５には、住友スリーエム社製のＤＢＥＦフィルムを試料として用いた。フィルム面に入射した光のうち電気ベクトルが入射面に垂直な直線偏光であるＳ偏光２５１は反射し、入射面に平行な直線偏光であるＰ偏光２５２は透過する性能を有するものである。
そこで、プリズム導光板１の平坦面１５に偏光分離フィルム２５を近設すれば、導光板１１から出射して一方の入射面２１から入射した光のうち、Ｓ偏光２５１は反射して平坦面１５から導光板１１の中へ戻り、プリズムアレイ面１４から一方の照明光３として取り出すことができる。また、Ｐ偏光２５２は偏光分離フィルム２５を透過して他方の出射面２２から他方の照明光４として取り出すことができる。
【００４４】
この偏光分離の実際を調べた結果を図５、６、７に示す。測定は、それぞれの試料の（Ｘ，Ｙ）、Ｘ＝１〜３、Ｙ＝１〜３の九つの測定点のそれぞれの位置の直上に垂直方向に出射される光の輝度（ｃｄ／ｍ２　）を輝度計で測定したものである。縦軸は、（Ｘ２、Ｙ３）の最高出射輝度を１００％として、九つの測定点のそれぞれの出射輝度を％で表したものである。
【００４５】
図４は光分割部材を配設せず導光板１１単独で、プリズムアレイ面１４で反射して平坦面１５から出射した一方の照明光３の光量を測定したものである。その結果、プリズム導光板１の光源部１２１に近い方から遠ざかるに従って出射光量が増大していく傾向がある。こゝで、１００％の（Ｘ２、Ｙ３）の最高出射輝度の絶対値は、１，７６３ｃｄ／ｍ２　であった。
【００４６】
次いで、図５は導光板１１の下の平坦面１５に光分割部材としての偏光分離フィルム２５を近設し、一方の入射面２１から反射したＳ偏光２５１がプリズムアレイ面１４から出射した一方の照明光３を測定したものである。その結果、図４の場合、つまり光分割部材を配設しないときと同様に、プリズム導光板１の光源部１２１に近い方から遠ざかるに従って出射光量が増大していく傾向がある。
【００４７】
さらに、図６は導光板１１の上の平坦面１５に光分割部材としての偏光分離フィルム２５を近設し、一方の入射面２１から入射したＰ偏光２５２が偏光分離フィルム２５の他方の出射面２２から出射した他方の照明光４を測定したものである。その結果、図４の場合、つまり光分割部材を配設しないときと同様に、プリズム導光板１の光源部１２１に近い方から遠ざかるに従って出射光量が増大していく傾向がある。
【００４８】
図５、図６に示したように、偏光分離フィルムを用いてＳ偏向とＰ偏向とに分割した際に分割されて出射する光量分布は、偏光分離フィルムを用いないときに出射する図４に示した光量分布と酷似している。
図５は偏光分離フィルム２５で反射する反射光のＳ偏光２５１の出射光量の位置による割合を示し、図６は偏光分離フィルム２５を透過する透過光のＰ偏光２５２の出射光量の位置による割合を示したもので、それぞれの出射光量を単独に示したものである。
【００４９】
ところが、図７において、導光板１１の平坦面１５に近設した偏光分離フィルム２５によって分割されるＳ偏光２５１とＰ偏光２５２、つまり一方の照明光３と他方の照明光４とが割合は１：１であることが望ましい。そこで、図７には、Ｓ偏光２５１とＰ偏光２５２とが偏光分離フィルム２５によってどのような割合で分割されるかを示した。
【００５０】
その結果、偏光分離フィルム２５を透過するＰ偏光２５２の方が約５５％、反射するＳ偏光２５１の方が約４０％である。実測値でいうと、図４で示した偏光分離フィルム２５のない場合には、（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘ３、Ｙ４）の九つの測定点のそれぞれにおける輝度の平均値が１，７６３ｃｄ／ｍ２　である。
それに対して、反射光のＳ偏光２５１は７０６ｃｄ／ｍ２　で４０、０％、透過光のＰ偏光２５２は９３６ｃｄ／ｍ２　で５３、１％、残りの６、９％が偏光分離フィルム２５の吸収などによる損失であった。この偏光分離フィルム２５による４０、０：５３、１の光量の二分割は、実用にならない不釣り合いではないことを確認できている。
〔第三の実施例〕
図８において、導光板１１の平坦面１５に半透鏡２６、いわゆるハーフミラーを近設する。半透鏡２６は、入射した光の一部を反射し、残部を透過する機能を有し、いろいろな光学系で用いられているものである。
【００５１】
導光板１１の平坦面１５から出射した破線で示した光は半透鏡２６に入射して、反射した光は導光板１１に戻ってプリズムアレイ面１４から出射して一方の照明光３となり、半透鏡２６を透過した光は他方の照明光４となる。
半透鏡２６は、一般に、ガラスなどの透明な基板に多層の誘電体薄膜や金属薄膜を被着した構成になっている。しかし、こゝでは、面照明装置１０として薄型にすることが望まれているので、例えば、厚さ０．１ｍｍのアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの樹脂製シートに、数十ｎｍのアルミニウム薄膜を被着したものなどを用いる。
【００５２】
半透鏡２６では、反射率あるいは透過率に分光特性がなく可視光全域にわたって平均的に反射あるいは透過する特性を持たせることが肝要である。しかし、被照明物がどのような照明を求めているかによって制約されることは否めない。
〔第四の実施例〕
半透鏡に金属酸化物の薄膜を積層したものを用いる。金属酸化物の単層の場合には、分光特性が現れて特定の波長の光に反射率が偏在し、平坦な反射特性を示さないことは、図２２で述べた通りである。そこで、少なくとも２種類の金属酸化物の薄膜を交互に　少なくとも２層積層して、反射率が少なくとも可視光領域に渡って平坦になるようにする。
【００５３】
こゝでは、２種類の金属酸化物を用い、それぞれの薄膜を交互に積層して半透鏡２６とした際の特性を調べた。〔表１〕には、金属酸化物として、酸化シリコン（ＳｉＯ２　）と酸化チタン（ＴｉＯ２　）の積層による半透鏡の膜構成の３層、９層、１１層の例を示した。
【００５４】
【表１】

Figure 2004031319
〔表１〕における３層、９層、１１層のそれぞれの試料の反射率は２５％の場合で、膜厚は光学的膜厚：ｎｄ＝１／λ０　を１と規格化し、λ０　＝５００ｎｍとして示した。こゝで、ｎ：屈折率、ｄ：膜厚である。酸化シリコンのｎ＝１．４７、酸化チタンのｎ＝２．２７とした。
【００５５】
図９において、３層構成の半透鏡の分光反射率特性は、〔表１〕の３層試料に対応するもので、酸化シリコン−酸化チタン−酸化シリコンの順に積層したものである。図の中で、白○は反射率を２０％、黒○は反射率を２５％、黒□は反射率を２７％にそれぞれ制御したものである。また、破線のグラフは酸化チタンの単層構成の半透鏡の場合の参考値である。
【００５６】
図９から分かる通り、３層構成では反射率を２０％に制御すれば、反射率はほゞ可視光全域に渡って平坦となり良好な特性を示す。そして、反射率を２５％にすると５００ｎｍ付近に山ができ、反射率が２７％ではさらにその傾向が顕著になってくる。しかし、破線のグラフで示した単層構成に比べれば、格段の改善が見られる。
【００５７】
図１０において、９層構成の半透鏡の反射率特性は、〔表１〕の９層試料に対応するもので、酸化シリコン−酸化チタンを交互に９層積層したものである。図の中で、白○は反射率を２０％、黒○は反射率を２５％、黒□は反射率を２９％にそれぞれ制御したものである。また、破線のグラフは酸化チタンの単層構成の半透鏡の場合の参考値である。
【００５８】
図１０から分かる通り、半透鏡が酸化シリコン−酸化チタンの９層構成では、反射率を２０％に制御すれば、反射率は可視光全域に渡ってほゞ完全に平坦となり良好な特性を示す。しかも、反射率が２５％でも、反射率が２９％でも、可視光領域に対して十分耐える特性が見られる。
図１１において、１１層構成の半透鏡の分光反射率特性は、〔表１〕の１１層試料に対応するもので、酸化シリコン−酸化チタンを交互に１１層積層したものである。図の中で、白○は反射率を２０％、黒○は反射率を２５％、黒□は反射率を３０％にそれぞれ制御したものである。また、破線のグラフは酸化チタンの単層構成の半透鏡の場合の参考値である。
【００５９】
図１１から、半透鏡を酸化シリコン−酸化チタンの１１層構成にした場合には、反射率の制御を２０％にしても、２５％にしても、３０％にしても、反射率は可視光全域に渡って完全に近く平坦となり良好な特性を示すことが分かる。
このように、図９、図１０、図１１から、金属酸化物の薄膜、特に、酸化シリコン−酸化チタンとの薄膜を交互に積み上げた積層膜を半透鏡として用いることができることが分かった。
【００６０】
反射率（％）≒１００−透過率（％）とすれば、反射率と透過率を共に５０％にすることが望ましい。しかし、積層する層数が少ないまゝて反射率を上げていくと、分光依存性が顕著に現れてしまう傾向がある。それに対して、層数を増やしていくと反射率を上げても可視光領域全域に対して平坦な反射率が得られる傾向がある。ところが、半透鏡として積層する膜の層数が増えると、生産性が低下する。
【００６１】
そこで、金属酸化物、特に酸化シリコン−酸化チタンの薄膜を交互に重ねた積層膜を用いる場合には、半透鏡として要求する性能や機能に加えて、生産性との兼ね合いで検討することが肝要である。特に、層数については、単層では分光反射率に平坦な領域がないので使用に耐えないが、２層膜以上であれば適用することができ、それ以上の層数については反射率と生産性、つまり被着工数がどの程度掛かるかによって選択する。
【００６２】
図１２において、金属酸化物の薄膜を積層した半透鏡２６は、導光板１１の平坦面１５に直接被着して構成する。こゝでは、酸化シリコンと酸化チタンの粉末を電子ビーム蒸着したり、石英の板ガラスや酸化チタンの焼結板をターゲットにしてスパッタリングしたりすることによって薄膜を交互に積層した。
半透鏡２６を導光板１１に直に設けることは、半透鏡２６を別に設けて導光板１１に近設するよりも、部材を減らす効果がある。しかも、積層薄膜によって構成した半透鏡２６は、導光板１１の厚さの増加を無視でき、面照明装置１０を薄型に仕上げる効果もある。
【００６３】
導光板１１のプリズムアレイ面１４で反射した破線で示した光は、平坦面１５に設けた半透鏡２６において、一部は反射してプリズムアレイ面１４を透過して一方の照明光３となり、他部は半透鏡２６を透過して他方の照明光４となる。
〔第五の実施例〕
図１３において、図１３（Ａ）は側面図、図１３（Ｂ）は平面図である。面照明装置１０は、被照明物の特長を活かすために如何に薄型にするかが課題の一つであり、導光板１１が薄板になっているのに呼応して光源装置１２も薄型が望まれている。そこで、本発明になる光源装置１２は、光源部１２１と光ガイドロッド１２２とから構成している。
【００６４】
光源部１２１には発光ダイオードのような少なくとも一つの点光源を用いる。この光源部１２１は、自然色表示のために被照明物を昼光によって照明したい場合には、ダイオードの青色発光に黄色蛍光を混色して純度を下げ、白色光に近づけたものなどが実用になっている。
光ガイドロッド１２２は、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの透明な樹脂からなり、光源部１２１から入射した破線で示した光を導光板１１に配光するものである。形状は厚さが高々１．０ｍｍ程度の細い角棒状で、少なくとも一端面から光が入射できるように平滑面になって光源部１２１と対面した構成になっている。
【００６５】
光源部１２１から発して光ガイドロッド１２２に入射した破線で示した光は、ロッド内を通る際に、一方の側面に鋸歯状に設けられた光ガイドプリズムアレイ１２３で順次反射して分配され、対向する側面にから均一な幅広の光束として出射する。
光ガイドロッド１２２は、導光板１１の光入射端面１３に近設しており、光ガイドロッド１２２の側面から出射した光は過不足なく導光板１１に導光するようになっている。
【００６６】
本発明になる光源装置１２は、導光板１１と少なくとも同じ厚さに構成でき、しかも、発光ダイオードのような点光源を光ガイドプリズムアレイ１２３によって効率よく薄くて幅広の導光板１１に導光できる。その結果、面照明装置１０をほゞシート状に薄く構成することができる。
〔第六の実施例〕
図１４において、第１の液晶表示パネル５と第２の液晶表示パネル６とによって、本発明になる面照明装置１０を挟むようにし、第１と第２の液晶表示パネル５、６をバックライト方式で同時に照明する液晶表示装置２０を構成する。
【００６７】
つまり、第１の液晶表示パネル５は、導光板１１のプリズムアレイ面１４で反射した破線で示した光が平坦面１５から出射して光分割部材２に入射し、そのまゝ透過した一方の照明光３によってバックライト方式で照明される。
一方、第２の液晶表示パネル６は、導光板１１のプリズムアレイ面１４で反射した破線で示した光が平坦面１５から出射して光分割部材２で反射し、再び導光板１１を透過してプリズムアレイ面１４から出射した他方の照明光４によってバックライト方式で照明される。
【００６８】
ところで、図４で示したように、プリズム導光板１を用いた面照明装置１０は光源装置１２から遠ざかるほど出射光量が大きくなる傾向が見られる。そのため、このような面照明装置１０によってバックライト方式で照明された第１の液晶表示パネル５と第２の液晶表示パネル６とがどのような表示特性を示すことになるのかが重要となる。
【００６９】
図１５は、図４を書き換えたものである。こゝで用いたプリズム導光板の諸元は、プリズムアレイ面のプリズムの山から谷の深さが７μｍ、山と山（谷と谷）のピッチが０．２ｍｍと非常に細かく、面粗さはＲｙ＝４０ｎｍである。また、光ガイドロッドや導光板の厚さ、つまり面照明装置の厚さが１．５ｍｍ、導光板の長さが４８ｍｍである。ノルボルネン系樹脂を素材とし、超精密加工・転写成形法によって製造したものである。
【００７０】
横軸：導光板の長さ（ｍｍ）は、光源装置側を０としたものである。縦軸：輝度（ｃｄ／ｍ２　）は、それぞれの距離の三つの測定点における垂直方向に出射する光量の平均値である。
その結果、光量は光源装置から遠ざかるほど増大する傾向があることが明確である。この事実は、液晶表示パネルに対して面照明装置で均一な照明をする要求に対して適さないのではないかと危惧される。そのため、光量が減光することを犠牲にしても拡散板などを用いて均一化する提案もなされている。
【００７１】
ところが、プリズム導光板を用いた面照明装置は、図１４で示したような液晶表示パネルをバックライト方式で照明すると、図１６に示したように光源装置から遠ざかるほど光量が増大することにはならず、光量そのものも大きな値を示すことが確認できている。この理由の一つは、液晶表示パネル自体が恰好の拡散板になっているためであると考える。
【００７２】
つまり、プリズム導光板を用いた面照明装置は、特に液晶表示パネルのバックライト方式の照明に対して、表示面全体にほゞ均一な照明と光源の発光量をより効率的に導光するものであり、この技術的事項が実用可能の所以である。
〔第七の実施例〕
図３で示した光分割部材２に偏光分離フィルム２５のＳ偏光２５１とＰ偏光２５２とを用いて背中合わせに配設された二つの液晶表示パネルをバックライト方式で照明する際には、それぞれの液晶表示パネルに偏光板が用いられていることに配慮する必要がある。
【００７３】
図１７において、第１の液晶表示パネル５の構成は、２枚の基板５１、５２に液晶５３が挟持して封着されており、その基板５１、５２のそれぞれの外側には第１の偏光板５４と偏向板５５が配設されている。
図１７（Ａ）は第１の液晶表示パネル５に電界が印加されていない状態で、液晶５３の分子は捩れ配列をしている。図１７（Ｂ）は電界が印加されている状態を示し、液晶５３の分子は電界によって直列している。
【００７４】
一方、このＳ偏光２５１によって照明される第１の液晶表示パネル５は、前面側に偏向板５５が配設され、Ｓ偏光２５１のバックライトで照明される背面側では、偏向軸が偏向板５５の偏向軸と９０°に交差するように第１の偏光板５４で挟持された構成になっている。
光分割部材として偏光分離フィルムを用いた場合には、図３に示したように、一方の入射面から入射した一方の照明光３はＳ偏光２５１である。そのため、一方の照明光３によって照明される第１の液晶表示パネル５は、一方の照明光３が入射する第１の偏光板５４の偏向軸が一方の照明光３のＰ偏光の偏光軸２５４と一致してないと、第１の偏光板５４を透過できず、従って照明光として作用しない。
【００７５】
そこで、Ｓ偏光の偏光軸２５３と第１の液晶表示パネル５の背面に配設された第１の偏光板５４の透過軸とを一致させ、Ｓ偏光２５１が効率よく第１の偏光板５４を透過して第１の液晶表示パネル５を照明するように配設する。この一方の照明光３は、電界が印加されていない状態では第１の液晶表示パネル５を透過して、偏向板５５から外に出射される。つまり、明るく白く目視されるので、ノーマリホワイトといわれる所以である。
【００７６】
また、図１８において、第２の液晶表示パネル６の構成は、２枚の基板６１、６２に液晶６３が挟持して封着されており、その基板６１、６２のそれぞれの外側には第２の偏光板６４と偏向板６５が配設されている。
図１８（Ａ）は第１の液晶表示パネル５に電界が印加されていない状態で、液晶５３の分子は捩れ配列をしている。図１８（Ｂ）は電界が印加されている状態を示し、液晶６３の分子は電界によって直列している。
【００７７】
光分割部材として偏光分離フィルムを用いた場合には、図３に示したように、他方の出射面から出射した他方の照明光４はＰ偏光２５２である。そのため、他方の照明光４によって照明される第２の液晶表示パネル６は、他方の照明光４が入射する第２の偏光板６４の偏向軸が他方の照明光４のＰ偏光の偏光軸２５４と一致してないと、第２の偏光板６４を透過できず、従って照明光として用をなさない。
【００７８】
一方、このＰ偏光２５２によって照明される第２の液晶表示パネル６は、前面側（図中、下側）に偏向板６５が配設され、Ｐ偏光２５２のバックライトで照明される背面側（図中、上側）では、偏向軸が偏向板６５の偏向軸と９０°に交差するように第２の偏光板６４で挟持された構成になっている。
そこで、Ｐ偏光の偏光軸２５４と第２の液晶表示パネル６の背面に配設された第２の偏光板６４の透過軸とを一致させ、Ｐ偏光２５２が効率よく第２の偏光板６４を透過して第２の液晶表示パネル６を照明するように配設する。
【００７９】
こうして、偏光分離フィルムを用いた光分割部材によって構成された両面照明可能な面照明装置によって、二つの液晶表示装置を効率よくバックライト方式で照明することができる。
こゝで例示した数値、つまり、光分割部材の厚さ、透孔の孔径やピッチ、半透鏡の膜厚などは一義的に決まるものではなく、種々の変形が可能である。
【００８０】
また、構成材料の種類や構成方法なども、一義的に決まるものではなく、種々の変形が可能である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明になる面照明装置によれば、例えば、折り畳み式の携帯電話のような背中合わせに背向配設された液晶表示装置のような二つの被照明物を、一つの面照明装置によって照明することができる。
従って、本発明は、今後ますます多機能、多様化し、しかも、軽薄短小が望まれる表示装置の分野に対して、寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要部を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施例の模式図である。
【図３】本発明の第二の実施例の模式図である。
【図４】第二の実施例の特性の第１の説明図である。
【図５】第二の実施例の特性の第２の説明図である。
【図６】第二の実施例の特性の第３の説明図である。
【図７】第二の実施例の特性の第４の説明図である。
【図８】本発明の第三の実施例の模式図である。
【図９】３層構成の半透鏡の分光反射率特性である。
【図１０】９層構成の半透鏡の分光反射率特性である。
【図１１】１１層構成の半透鏡の分光反射率特性である。
【図１２】本発明の第四の実施例の模式図である。
【図１３】本発明の第五の実施例の模式図である。
【図１４】本発明の第六の実施例の模式図である。
【図１５】第六の実施例の面照明装置の特性図である。
【図１６】第六の実施例の液晶表示装置の特性図である。
【図１７】本発明の第七の実施例の一液晶表示装置の模式図である。
【図１８】本発明の第七の実施例の他の液晶表示装置の模式図である。
【図１９】面照明装置の一例の概念図である。
【図２０】折り畳み式携帯電話の構成を模式的に示す側断面図である。
【図２１】二つの液晶表示パネルを背向配置した模式図である。
【図２２】単層膜の反射率特性の一例を示した特性図である。
【符号の説明】
１　プリズム導光板
１１　導光板
１２　光源装置
１２１　光源部　　　　　　　　　　　１２２　光ガイドロッド
１２３　光ガイドプリズムアレイ
１３　光入射端面　　　　　　　　　　１４　プリズムアレイ面
１５　平坦面
２　光分割部材
２１　一方の入射面　　　　　　　　　２２　他方の出射面
２３　反射面　　　　　　　　　　　　２４　透孔
２５　偏光分離フィルム
２５１　Ｓ偏光　　　　　　　　　　　２５２　Ｐ偏光
２５３　Ｓ偏光の偏光軸　　　　　　　２５４　Ｐ偏光の偏光軸
２６　半透鏡
３　一方の照明光
４　他方の照明光
５　第１の液晶表示パネル
６　第２の液晶表示パネル
１０　面照明装置
２０　液晶表示装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface illumination device that illuminates a display device such as a liquid crystal display device from the back, and more particularly to a surface illumination device that can simultaneously illuminate two liquid crystal display devices arranged back to back.
[0002]
[Prior art]
In a flat display device, various display functions are integrated on a pair of opposing substrates having a smooth flat surface. Liquid crystal display devices (LCD), plasma display devices (PDP), electroluminescent display devices (EL), and the like are well known for their display functions, and are used in accordance with their respective applications.
[0003]
By the way, among these three display devices, PDP and EL are active display devices that emit light by themselves, whereas only liquid crystal display devices are passive display devices that do not emit light by themselves. For this purpose, some kind of illumination is required for display. Liquid crystal display devices are roughly classified into two types according to the manner of illumination.
In other words, in the case of a reflective liquid crystal display device, at least external light serving as a light source for illumination passes through one transparent substrate through which light enters and exits, and is reflected by a reflective film provided on the back surface of the other substrate to return. The formed display can be visually recognized.
[0004]
This reflection type liquid crystal display device can be used in a bright place but cannot be used in a dark place when relying only on external natural light for illumination. Therefore, recently, a liquid crystal display device is illuminated from the front (front) side using a surface illumination device so that the liquid crystal display device can be visually recognized even in a dark place.
On the other hand, transmissive liquid crystal display devices are frequently used for small-screen mobile phones, large-screen personal computers, liquid crystal TVs, and the like, and a backlight-type surface illumination device is used for illumination. This backlight-type illumination has a configuration in which a surface illumination device is disposed on the back (back) side of a liquid crystal display panel, and a display formed by light transmitted from the back to the surface of the liquid crystal display panel is visually recognized.
[0005]
However, in applications such as mobile phones, it is possible to visually recognize even external light illuminated from the front of the liquid crystal display panel, and the battery of the backlight surface illumination device is made to last longer. That is, display can be visually recognized as a reflection type liquid crystal display device by external light from the front surface of the liquid crystal display panel, and can be visually recognized as a transmission type liquid crystal display device according to the backlight type surface illumination device. Therefore, it is called a transflective liquid crystal display device.
[0006]
FIG. 19 is a conceptual diagram of an example of a surface illumination device, in which an object to be illuminated is an example of a liquid crystal display device 20 of a liquid crystal display panel. That is, since the surface illumination device 10 is arranged close to the rear surface of the transmissive liquid crystal display panel 110, it corresponds to a backlight type surface illumination device. If the liquid crystal display panel 110 is a transflective type and the surface illumination device 10 is arranged close to the front surface of the liquid crystal display panel 110, it corresponds to a front light type surface illumination device.
[0007]
The main element of the surface illumination device 10 is the prism light guide plate 1, and the prism light guide plate 1 includes a light guide plate 11 and a light source device 12. In the light source device 12, light emitted from the light source unit 121 is incident on the light guide plate 11 from the light incident end face 13 via the light guide rod 122. The light guide plate 11 is made of, for example, a transparent acrylic resin. The light indicated by the broken line that has entered the inside of the light guide plate 11 is reflected by the prism array surface 14 provided on one surface of the light guide plate 11, transmitted through the thickness direction of the light guide plate 11, and emitted from the other surface. Then, the liquid crystal display panel 110 is illuminated from the back.
[0008]
The surface illumination device 10 can be configured such that the thickness: d is at most about 1.5 mm. Therefore, the surface illumination device 10 constituted by the prism light guide plate 1 has a great advantage that the entire thickness of the liquid crystal display device 20 can be extremely reduced.
FIG. 20 is a side sectional view schematically showing the configuration of the foldable mobile phone. In FIG. 20, in a recent mobile phone 7, a display unit 71 corresponding to a lid is connected to a main body 70 by a hinge and can be folded.
[0009]
As shown in FIG. 20A, the mobile phone 7 has a first display 711 that allows the display of the incoming call history and the like to be visually recognized even when the mobile phone 7 is folded and closed so as to cover the main body 70 with the display unit 71. Is provided. Further, when the display unit 71 is opened from the main body 70, as shown in FIG. 20B, the original functions of the mobile phone 7, for example, the transmission / reception operation of telephone, mail, image, function setting and transmission / reception A second display 712 capable of displaying a history and the like is provided. In other words, the display unit 71 has a configuration in which two displays 711 and 712 are provided on both sides of the display so as to face back.
[0010]
When a liquid crystal display device is employed in the display unit of such a foldable mobile phone, the configuration is such that two liquid crystal display panels are arranged back to back as schematically shown in FIG. In other words, the display of the mobile phone 7 is arranged on the display unit 71 back-to-back so that the two liquid crystal display panels, the first display 711 and the second display 712, can be seen from both the front side and the rear side. It has a configuration.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The thickness D when the two displays 711 and 712 are arranged rearward becomes large when the two surface illumination devices 10 are interposed therebetween, and the display unit becomes abnormally thick. In addition, the number of light source devices becomes two, and the power consumption increases.
[0012]
Therefore, how to reduce the power consumption of the light source by making it thin, that is, efficiently divide the illumination light emitted from one surface illumination device to both sides efficiently, in particular, simultaneously as backlights for two liquid crystal display panels Lighting is an important issue.
Therefore, the present invention is configured by a surface lighting device capable of simultaneously illuminating two illuminated objects by dividing light emitted from one light source device into two, and a liquid crystal display panel illuminated from behind by the surface lighting device according to the present invention. The purpose of the present invention is to provide a liquid crystal display device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a prism light guide plate and a light splitting member, wherein the light guide plate is provided on a light guide plate and a light incident end face of the light guide plate. A light source device disposed in the vicinity thereof, and light emitted from the light source device and guided from the light incident end face to the inside of the prism light guide plate has, on one surface, a sawtooth crossing the light guide direction of the light. The light splitting member is reflected by the prism array surface provided in the shape of the light guide, and is emitted from the other flat surface. The light splitting member is formed in a flat plate shape and is provided near the flat surface of the light guide plate. Of the incident light incident from the surface, a part of the light is reflected and incident from the flat surface of the prism light guide plate and emitted from the prism array surface to form one illumination light, and the rest is transmitted and transmitted from the other emission surface. The problem is solved by a surface illuminator configured to emit the other illumination light.
[0014]
That is, in the surface illumination device including the prism light guide plate and the light splitting member, the light emitted from the prism light guide plate is split into two surfaces by the flat light split member. The light splitting member is disposed near the flat surface of the light guide plate, emits light from the light guide plate, makes light incident on the light incident surface, reflects part of the incident light, and transmits the rest.
[0015]
The light reflected by the light splitting member returns to the light guide plate and is transmitted therefrom, and is emitted from the prism array surface to be one illumination light, and the light transmitted through the light splitting member is the other illumination light.
In this way, the light splitting member receives the light emitted from the prism light guide plate, which is originally emitted from only one surface, and divides the light into two, so that one surface illumination device can simultaneously illuminate two objects to be illuminated.
[0016]
Next, according to a second aspect of the present invention, in claim 2, the light splitting member has a reflective surface and a plurality of through holes on a surface, and the light splitting member has an aperture ratio with respect to the reflective surface according to the aperture ratio. The surface illumination device according to claim 1 is configured to apportion incident light into transmitted light and reflected light.
That is, the light splitting member has a surface as a reflection surface so that a part of the incident light is reflected. On the other hand, the light splitting member is provided with a plurality of through holes so that the remainder of the incident light is transmitted.
[0017]
The through holes provided in the light dividing member are made to disperse fine holes so that the transmitted light is uniformly scattered and emitted. Then, the light amount of one illumination light and the other illumination light of the incident light can be adjusted by the porosity of the surface of the light splitting member, that is, the area ratio between the reflection surface provided on the surface and the through hole.
Next, according to a third aspect of the present invention, in claim 3, the light splitting member is a polarization splitting film, which is configured to reflect S-polarized light and transmit P-polarized light in incident light. The problem is solved by the surface lighting device according to claim 1.
[0018]
That is, in order to split and divide the light incident on the light splitting member into two, a polarization splitting film is used. This polarization separation film has a property of reflecting linearly polarized light and S-polarized light perpendicular to the incident surface and transmitting linearly polarized light and P-polarized light parallel to the incident surface. Therefore, of the incident light, the S-polarized light is reflected, returned to the prism light guide plate and transmitted, and used as one illumination light to illuminate one illumination target. The P-polarized light is transmitted through the light splitting member and used as the other illumination light to illuminate the other illuminated object.
[0019]
Next, the fourth invention of the present invention is solved by the surface illumination device according to the first aspect, wherein the light splitting member is a semi-transparent mirror of the light.
That is, a semitransparent mirror of light, a so-called half mirror, is used for the light dividing member. The semi-transparent mirror reflects a part of incident light and transmits the rest, and a dielectric multilayer film or a metal film is used. However, in color display illumination, it is necessary to pay attention to the fact that a specific wavelength is cut by the spectral reflectance and the spectral transmittance, and the reflected light and the transmitted light are colored.
[0020]
Next, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided a surface illumination device according to the fifth aspect, wherein the semitransparent mirror for light is configured by laminating a thin film of a metal oxide. You.
That is, by utilizing the light interference effect of a dielectric thin film such as a metal oxide, a part of the incident light is transmitted and the other part is reflected to split the light into two parts. At that time, in the case of a single-layer film, it is likely that only the light of a specific wavelength region is reflected or transmitted, and the spectral characteristics are remarkably exhibited.
[0021]
Therefore, in the present invention, the spectral characteristics are flattened by laminating metal oxide thin films, and at least over a wide wavelength range of the visible light region, part of incident light is reflected, and other parts are transmitted and incident. The light can be split.
Next, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a planar lighting device according to the fifth aspect, wherein the metal oxide is a silicon oxide and a titanium oxide.
[0022]
In other words, a thin film of silicon oxide having a refractive index of nL = 1.47 and a thin film of titanium oxide having a refractive index of nH = 2.26 were alternately laminated on the metal oxide for laminating the thin films at a wavelength of 500 nm. It is assumed.
By the way, in the case of titanium oxide, for example, it is known that transmission / reflection can be controlled to 6/4 by controlling the optical film thickness to nd = λ / 4 showing the highest reflection. However, unlike a filter for a specific wavelength, the light splitting member in the surface illumination device of the present invention has a flat spectral reflectance over the entire visible light region, and furthermore, the reflectance, and thus the transmittance, is practical. Must withstand.
[0023]
[Reflectance: R = (1-transmittance: T)] can be arbitrarily controlled by the film thickness. However, whether it is practically used as a light splitting member is determined by the relationship between the number of layers in which thin films are stacked and the flatness over the entire visible light region in terms of spectral reflectance of the thin films of the number of layers. Will be.
FIG. 22 is a characteristic diagram showing an example of the reflectance characteristic of the single-layer film. This single layer film is made of titanium oxide (TiO 2). 2 ), The film configuration is shown as a single-layer sample in Table 1. The horizontal axis represents the wavelength (nm), and the vertical axis represents the reflectance (%). The reflectance can be controlled by the film thickness and the film configuration, and is the case where the reflectance is controlled to 25%.
[0024]
As can be seen from FIG. 22, in the case of a single-layer film of titanium oxide, there is a maximum value of the reflectance near 500 nm, and the reflectance sharply decreases particularly in a short wavelength region. As described above, in the case of a single-layer film, a similar tendency is observed in the case of a metal film. However, spectral characteristics appear in the reflectance, which is generally not preferable for use as illumination light.
Therefore, in the present invention, silicon oxide (SiO 2) as a metal oxide is used. 2 ) And titanium oxide (TiO) 2 ) Are stacked so that a practical reflectance is maintained, and the reflectance is spectrally flat over the entire visible light region.
[0025]
Next, according to a seventh aspect of the present invention, in the seventh aspect, the structure according to the fifth aspect, wherein the metal oxide thin film is formed on the flat surface of the light guide plate according to the first aspect. This is solved by a surface lighting device.
That is, the light splitting member is configured not to be an individual component member provided near the light guide plate but to be directly attached to the flat surface of the light guide plate. In addition, the number of components as the surface illumination device is not increased, and the thickness of the light guide plate is not increased.
[0026]
By doing so, the illumination light can be divided into both the front surface side and the back surface side, so that it is possible to realize a surface illumination device in which thinning is important without substantially increasing the thickness of the light guide plate. it can.
Next, according to an eighth invention of the present invention, in claim 8, the light source device has a light source unit and a light guide rod, and the light source unit is close to a light incident surface at an end of the light guide rod. The light emitted from the arranged light emitting element is incident on the light guide rod, the light guide rod includes a light guide prism array continuously provided in a sawtooth shape on one side surface intersecting a light incident surface, and A light emission surface is provided on the other side opposite to the light guide prism array, and light emitted from the light source unit enters from the light incidence surface of the light guide rod and is reflected by the light guide prism array to be reflected by the light guide prism array. The problem is solved by the surface illumination device according to claim 1, wherein the light is emitted from the emission surface and is incident on the light guide plate.
[0027]
That is, in the present invention, a light source device for introducing light into the prism light guide plate is also devised, and light emitted from the light source is once introduced from the end face of the light guide rod. Then, the light is reflected by a light guide prism array provided on the side surface of the light guide rod, and is guided from the opposing side surface to a prism light guide plate provided in the vicinity.
[0028]
With this configuration, light close to a point light source emitted from a light emitting element such as a light emitting diode can be guided from the end face of the thin prism light guide plate with a relatively uniform light amount.
Next, according to a ninth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the surface lighting device according to the first aspect is sandwiched between the first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel arranged back to back. The liquid crystal display device is configured to illuminate the first liquid crystal display panel with the one illumination light and the second liquid crystal display panel with the other illumination light from the back.
[0029]
That is, the surface illumination device of the present invention capable of double-sided illumination can simultaneously illuminate two objects to be illuminated. Therefore, when simultaneously illuminating the two liquid crystal display panels, the surface illumination device is sandwiched between the first and second liquid crystal display panels. Then, one illumination light is used as a backlight of the first liquid crystal display panel, and the other illumination light is used as a backlight of the second liquid crystal display panel.
[0030]
In this way, for example, a device having a display unit composed of a liquid crystal display panel back to back, such as a foldable mobile phone, can simultaneously illuminate two objects to be illuminated with one surface illumination device.
Next, according to a tenth aspect of the present invention, in claim 10, the polarization axis of the S-polarized light coincides with the transmission axis of the first polarizing plate disposed on the back surface of the first liquid crystal display panel. 4. The liquid crystal display according to claim 3, wherein the polarization axis of the P-polarized light and the transmission axis of the second polarizer disposed on the back surface of the second liquid crystal display panel coincide with each other. Solved by the device.
[0031]
In other words, in the polarization splitting film used for the light splitting member in the third aspect of the present invention, the S-polarized light reflected from the polarization splitting film is one of illumination light composed of a linearly polarized light component perpendicular to the plane of incidence, and P-polarized light transmitted through the film is the other illumination light composed of a linearly polarized light component parallel to the plane of incidence.
On the other hand, in a liquid crystal display panel such as a TN (twisted nematic) type or an STN (super TN) type, an optical path is interrupted depending on the presence or absence of optical rotation of light by liquid crystal.
[0032]
Therefore, when illuminating the two liquid crystal display panels sandwiching the surface illumination device of the present invention, the second liquid crystal display panel disposed on the back surface of the first liquid crystal display panel illuminated from the back side with the S-polarized light serving as one of the illumination lights. The transmission axis of the first polarizing plate is made to coincide with the polarization axis of the S-polarized light. Further, the transmission axis of the second polarizing plate provided on the back surface of the second liquid crystal display panel illuminated from the back side with the P-polarized light serving as the other illumination light is made to coincide with the polarization axis of the P-polarized light. ing.
[0033]
In this case, when the two liquid crystal display panels are simultaneously illuminated in a backlight manner using the polarization splitting film as the light splitting member, the illumination light can be given to each of the liquid crystal display panels with the highest efficiency.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 is a perspective view schematically showing a main part of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic view of a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a second explanatory diagram of the characteristics of the second embodiment, FIG. 6 is a third explanatory diagram of the characteristics of the second embodiment, and FIG. FIG. 8 is a schematic diagram of a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a spectral reflectance characteristic of a three-layer semi-transparent mirror, and FIG. 10 is a nine-layer configuration. FIG. 11 is a schematic view of a fourth embodiment of the present invention, FIG. 13 is a schematic view of a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a fifth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a schematic diagram of the sixth embodiment of the present invention, FIG. 15 is a characteristic diagram of the surface illumination device of the sixth embodiment, and FIG. 16 is a characteristic diagram of the liquid crystal display device of the sixth embodiment. FIG. 17 shows a seventh embodiment of the present invention. Schematic view of a crystal display device, FIG. 18 is a schematic view of another liquid crystal display device of the seventh embodiment of the present invention.
[0035]
In the figure, 1 is a prism light guide plate, 2 is a light dividing member, 3 is one illumination light, 4 is the other illumination light, 5 is a first liquid crystal display panel, 6 is a second liquid crystal display panel, and 10 is a surface. Illumination device, 11 is a light guide plate, 12 is a light source device, 13 is a light incident end surface, 14 is a prism array surface, 15 is a flat surface, 20 is a liquid crystal display device, 21 is one incident surface, 22 is the other exit surface, 23 is a reflective surface, 24 is a through hole, 25 is a polarized light separating film, 26 is a semi-transparent mirror, 121 is a light source unit, 122 is a light guide rod, 123 is a light guide prism array, 251 is S polarized light, 252 is P polarized light, 253 Is the polarization axis of S-polarized light, and 254 is the polarization axis of P-polarized light.
[0036]
In FIG. 1, a surface lighting device 10 according to the present invention includes a prism light guide plate 1 and a light splitting member 2. The prism light guide plate 1 includes a light guide plate 11 and a light source device 12, and light emitted from the light source device 12 is introduced from a light incident end face 13 of a thin plate-shaped light guide plate 11 having a thickness of at most about 1 mm.
Since the light guide plate 11 is practically formed by a resin mold, a transparent plastic having high moldability, for example, an acrylic resin, a polycarbonate resin, more preferably a norbornene resin is used.
[0037]
The light guide plate 11 has a prism array surface 14 on one surface and a flat surface 15 on the other surface. A plurality of sawtooth-shaped prisms are arranged on the prism array surface 14 so as to intersect the traveling optical path of the light incident from the light incident end surface 13. The light incident from the light incident end face 13 passes through the light guide plate 11, is successively reflected by the prism array surfaces 14 arranged side by side, and exits from the opposing flat surface 15.
[0038]
The light splitting member 2 is provided near the flat surface 15 of the light guide plate 11. The light splitting member 2 reflects a part of the light that has entered the one incident surface 21 facing the flat surface 15 and returns the light from the flat surface 15 to the light guide plate 11, and forms one illumination light 3 from the prism array surface 14. Emitting outside. At the same time, the remaining part of the light incident on one incident surface 21 is guided into the inside of the light splitting member 2, and emitted outside from the other emission surface 22 as the other illumination light 4.
[0039]
In other words, the surface illumination device 10 according to the present invention functions to split the light emitted from the light guide plate 11 by the light splitting member 2 into one illumination light 3 and the other illumination light 4. Can separately illuminate two objects to be illuminated simultaneously.
[First embodiment]
In FIG. 2, a light splitting member 2 provided near a flat surface 15 of a light guide plate 11 is provided with a reflecting surface 23 and a through hole 24 on the surface of a thin plate to constitute a surface lighting device 10. 2A is a side view, and FIG. 2B is an enlarged perspective view of a main part of the light splitting member. Examples of the thin plate include a sheet-like thin plate made of a resin such as an acrylic resin, a polycarbonate resin, and a norbornene resin having a thickness of 0.1 mm, and a metal sheet such as aluminum or nickel having a thickness of 0.03 mm. A thin plate or the like is used.
[0040]
When the thin plate is a resin thin plate, the reflection surface 23 of a thin metal film such as aluminum or chromium is provided by vacuum evaporation or the like. Thereafter, the reflecting surface 23 is photo-etched by photolithography, and fine through holes 24 of, for example, 0.1 mmφ are provided at, for example, a 0.2 mm pitch.
When the thin plate is a metal thin plate, the thin plate itself becomes the reflection surface 23. The through holes 24 are formed by photoetching a thin plate by photolithography, for example, to provide fine through holes 24 of 0.1 mmφ at a pitch of 0.2 mm.
[0041]
The reflectance of the reflection surface 23 is not 100%. In the case where a thin metal plate is used, 100% light is transmitted because the through hole 24 is a through hole. On the other hand, when a resin thin plate is used, the through hole 24 also absorbs and reflects the exposed resin. However, the light emitted from the light guide plate 11 can be divided into one illumination light 3 and the other illumination light 4 in almost proportion to the area ratio between the through hole 24 and the remaining reflection surface 23, that is, the porosity.
[0042]
In other words, the light emitted from the light guide plate 11 is reflected by the one incident surface 21 of the light splitting member 2 as a reflection surface 23, passes through the inside of the light guide plate 11 from the flat surface 15, and exits from the prism array surface 14. , One illumination light 3. The light transmitted through the through-hole 24 exits from the other exit surface 22 of the light splitting member 2 and becomes the other illumination light 4.
In this way, by providing the light dividing member 2 having a thickness of at most about 0.1 mm close to the prism light guide plate 1, each of the illumination lights 3, 4 separately illuminates two objects to be illuminated simultaneously. Can be obtained.
[Second embodiment]
In FIG. 3, the surface illumination device 10 is configured by using a polarization separation film 25 provided near the flat surface 15 of the light guide plate 11 as the light dividing member 2. FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is an enlarged perspective view of a main part of the light dividing member, and a broken line indicates an optical path.
[0043]
As the polarization separation film 25, a DBEF film manufactured by Sumitomo 3M Limited was used as a sample. The S-polarized light 251 which is linearly polarized light whose electric vector is perpendicular to the incident surface out of the light incident on the film surface is reflected, and the P-polarized light 252 which is linearly polarized light parallel to the incident surface is transmitted.
Therefore, if the polarization separation film 25 is provided close to the flat surface 15 of the prism light guide plate 1, of the light emitted from the light guide plate 11 and incident from one incident surface 21, the S-polarized light 251 is reflected and flattened. From the light guide plate 11, and can be extracted as one illumination light 3 from the prism array surface 14. Further, the P-polarized light 252 can be transmitted through the polarization splitting film 25 and extracted from the other emission surface 22 as the other illumination light 4.
[0044]
FIGS. 5, 6, and 7 show the results of examining the actual state of this polarization separation. The measurement was carried out by measuring the luminance (cd / m) of light emitted vertically above each of nine positions of (X, Y), X = 1 to 3 and Y = 1 to 3 of each sample. 2 ) Was measured with a luminance meter. The vertical axis represents the emission luminance of each of the nine measurement points in%, with the maximum emission luminance of (X2, Y3) as 100%.
[0045]
FIG. 4 shows the results obtained by measuring the light quantity of one of the illumination lights 3 reflected by the prism array surface 14 and emitted from the flat surface 15 by using the light guide plate 11 alone without disposing the light dividing member. As a result, the amount of emitted light tends to increase as the distance from the light source unit 121 of the prism light guide plate 1 increases. Here, the absolute value of the maximum emission luminance of 100% (X2, Y3) is 1,763 cd / m 2 Met.
[0046]
Next, in FIG. 5, a polarization splitting film 25 as a light splitting member is provided near the flat surface 15 under the light guide plate 11, and one of the S-polarized lights 251 reflected from one incident surface 21 is emitted from the prism array surface 14. The illumination light 3 was measured. As a result, as in the case of FIG. 4, that is, as in the case where the light splitting member is not provided, the amount of emitted light tends to increase as the prism light guide plate 1 moves away from the light source unit 121 closer.
[0047]
Further, FIG. 6 shows that a polarization splitting film 25 as a light splitting member is provided near the flat surface 15 on the light guide plate 11, and P-polarized light 252 incident from one incidence surface 21 is the other emission surface of the polarization separation film 25. The other illumination light 4 emitted from 22 is measured. As a result, as in the case of FIG. 4, that is, as in the case where the light splitting member is not provided, the amount of emitted light tends to increase as the prism light guide plate 1 moves away from the light source unit 121 closer.
[0048]
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the distribution of the amount of light that is split and emitted when split into S-polarized light and P-polarized light using the polarized light separating film is shown in FIG. 4 that is emitted when the polarized light separating film is not used. It is very similar to the light intensity distribution shown.
FIG. 5 shows the ratio of the amount of reflected light reflected by the polarization splitting film 25 according to the position of the amount of emitted light of the S-polarized light 251, and FIG. In the figure, each of the emitted light amounts is independently shown.
[0049]
However, in FIG. 7, the ratio between the S-polarized light 251 and the P-polarized light 252 divided by the polarization separation film 25 provided near the flat surface 15 of the light guide plate 11, that is, the ratio of one illumination light 3 to the other illumination light 4 is 1 : 1 is desirable. Therefore, FIG. 7 shows what ratio the S-polarized light 251 and the P-polarized light 252 are split by the polarization splitting film 25.
[0050]
As a result, about 55% of the P-polarized light 252 is transmitted through the polarized light separating film 25, and about 40% of the S-polarized light 251 is reflected. In terms of measured values, when the polarization separation film 25 shown in FIG. 4 is not provided, the average value of the luminance at each of the nine measurement points (X1, Y1) to (X3, Y4) is 1,763 cd / m2. 2 It is.
On the other hand, the S-polarized light 251 of the reflected light is 706 cd / m 2 40, 0%, and P-polarized light 252 of transmitted light is 936 cd / m. 2 53, 1% and the remaining 6, 9% were losses due to absorption of the polarized light separating film 25 and the like. It has been confirmed that the two divisions of the light quantity of 40, 0:53, and 1 by the polarization separation film 25 are not imbalance that are not practical.
(Third embodiment)
In FIG. 8, a semi-transparent mirror 26, a so-called half mirror, is provided near the flat surface 15 of the light guide plate 11. The semi-transmissive mirror 26 has a function of reflecting a part of the incident light and transmitting the rest, and is used in various optical systems.
[0051]
The light indicated by the broken line emitted from the flat surface 15 of the light guide plate 11 enters the semi-transparent mirror 26, and the reflected light returns to the light guide plate 11 and exits from the prism array surface 14 to become one of the illumination lights 3, and becomes a half light. The light transmitted through the transmission mirror 26 becomes the other illumination light 4.
The semi-transparent mirror 26 generally has a configuration in which a multilayer dielectric thin film or a metal thin film is applied to a transparent substrate such as glass. However, in this case, since it is desired that the surface lighting device 10 be made thin, for example, a resin sheet made of an acrylic resin, a polycarbonate resin, a norbornene resin, or the like having a thickness of 0.1 mm is used. For example, an aluminum thin film having a thickness of 10 nm is used.
[0052]
It is imperative that the semi-transmissive mirror 26 has a characteristic of having an average reflectance or transmission over the entire visible light range without any spectral characteristics in reflectance or transmittance. However, it cannot be denied that it is restricted by what kind of illumination the object to be illuminated requires.
(Fourth embodiment)
A material in which a metal oxide thin film is laminated on a semi-transparent mirror is used. As described with reference to FIG. 22, in the case of a single layer of a metal oxide, spectral characteristics appear, the reflectance is unevenly distributed to light of a specific wavelength, and flat reflection characteristics are not exhibited. Therefore, at least two layers of thin films of at least two types of metal oxides are alternately laminated so that the reflectance is flat at least over the visible light region.
[0053]
Here, the characteristics when two types of metal oxides were used and the thin films were alternately stacked to form a semi-transparent mirror 26 were examined. Table 1 shows that silicon oxide (SiO 2) was used as the metal oxide. 2 ) And titanium oxide (TiO) 2 Examples of three-layer, nine-layer, and eleven-layer film configurations of the semi-transparent mirror formed by laminating ()) are shown.
[0054]
[Table 1]
Figure 2004031319
The reflectance of each of the three, nine, and eleven samples in Table 1 is 25%, and the film thickness is an optical film thickness: nd = 1 / λ. 0 Is normalized to 1 and λ 0 = 500 nm. Here, n: refractive index and d: film thickness. N = 1.47 for silicon oxide and n = 2.27 for titanium oxide.
[0055]
In FIG. 9, the spectral reflectance characteristics of the three-layered semi-transmissive mirror correspond to the three-layer sample shown in [Table 1], and are stacked in the order of silicon oxide-titanium oxide-silicon oxide. In the figure, white .circleincircle. Has a reflectance of 20%, black .circle-solid. Has a reflectance of 25%, and black .quadrature. Has a reflectance of 27%. The broken line graph is a reference value in the case of a semi-transparent mirror having a single-layer structure of titanium oxide.
[0056]
As can be seen from FIG. 9, when the reflectivity is controlled to 20% in the three-layer configuration, the reflectivity becomes almost flat over the entire visible light range, and good characteristics are exhibited. When the reflectance is 25%, a peak is formed around 500 nm, and when the reflectance is 27%, the tendency becomes more remarkable. However, a remarkable improvement is seen as compared with the single-layer configuration shown by the broken line graph.
[0057]
In FIG. 10, the reflectance characteristics of the nine-layer semi-transmissive mirror correspond to the nine-layer sample shown in [Table 1], and are obtained by alternately stacking nine silicon oxide-titanium oxide layers. In the figure, white .largecircle. Controls the reflectance to 20%, black .quadrature. Controls the reflectance to 25%, and black .quadrature. Controls the reflectance to 29%. The broken line graph is a reference value in the case of a semi-transparent mirror having a single-layer structure of titanium oxide.
[0058]
As can be seen from FIG. 10, in the case where the semi-transmissive mirror has a nine-layer structure of silicon oxide-titanium oxide, if the reflectivity is controlled to 20%, the reflectivity is almost completely flat over the entire visible light range, indicating good characteristics. . In addition, even if the reflectivity is 25% or 29%, characteristics that can sufficiently withstand the visible light region are observed.
In FIG. 11, the spectral reflectance characteristic of the 11-layer semi-transmissive mirror corresponds to the 11-layer sample in [Table 1], and is obtained by alternately stacking 11 silicon oxide-titanium oxide layers. In the figure, white .circleincircle. Controls the reflectance to 20%, black .circle-solid. Controls the reflectance to 25%, and black .quadrature. Controls the reflectance to 30%. The broken line graph is a reference value in the case of a semi-transparent mirror having a single-layer structure of titanium oxide.
[0059]
From FIG. 11, when the semi-transmissive mirror has an 11-layer structure of silicon oxide-titanium oxide, the reflectance is controlled by visible light regardless of whether the reflectance is controlled to 20%, 25%, or 30%. It can be seen that it is almost completely flat over the entire area and shows good characteristics.
Thus, from FIGS. 9, 10, and 11, it was found that a metal oxide thin film, particularly a stacked film in which silicon oxide-titanium oxide thin films were alternately stacked, can be used as a semi-transparent mirror.
[0060]
If the reflectance (%) ≒ 100−the transmittance (%), it is desirable that both the reflectance and the transmittance be 50%. However, if the reflectance is increased until the number of layers to be laminated is small, the spectral dependency tends to appear remarkably. On the other hand, when the number of layers is increased, a flat reflectance tends to be obtained over the entire visible light region even if the reflectance is increased. However, when the number of layers laminated as a semi-transparent mirror increases, productivity decreases.
[0061]
Therefore, when using a laminated film in which metal oxides, particularly silicon oxide-titanium oxide thin films are alternately stacked, it is important to consider not only the performance and functions required as a semi-transparent mirror but also the productivity. It is. In particular, regarding the number of layers, a single layer cannot withstand use because there is no flat region in the spectral reflectance, but it can be applied if it has two or more layers. The choice is made according to the nature, that is, the extent to which the number of steps is required.
[0062]
In FIG. 12, a semi-transparent mirror 26 formed by laminating metal oxide thin films is formed by directly attaching to the flat surface 15 of the light guide plate 11. In this case, thin films were alternately laminated by e-beam evaporation of silicon oxide and titanium oxide powders, or sputtering using a quartz plate glass or a sintered plate of titanium oxide as a target.
Providing the semi-transparent mirror 26 directly on the light guide plate 11 has an effect of reducing the number of members compared to providing the semi-transparent mirror 26 separately and providing the semi-transparent mirror 26 near the light guide plate 11. Moreover, the semi-transmissive mirror 26 made of the laminated thin film can ignore the increase in the thickness of the light guide plate 11 and has an effect of making the surface lighting device 10 thin.
[0063]
The light shown by the broken line reflected on the prism array surface 14 of the light guide plate 11 is partially reflected and transmitted through the prism array surface 14 to become one illumination light 3 in the semi-transparent mirror 26 provided on the flat surface 15, The other part is transmitted through the semi-transparent mirror 26 and becomes the other illumination light 4.
[Fifth embodiment]
13, FIG. 13A is a side view, and FIG. 13B is a plan view. One of the issues is how to make the surface lighting device 10 thin so as to make use of the features of the object to be illuminated. In response to the light guide plate 11 being thin, the light source device 12 is also desired to be thin. It is rare. Therefore, the light source device 12 according to the present invention includes the light source unit 121 and the light guide rod 122.
[0064]
The light source unit 121 uses at least one point light source such as a light emitting diode. When it is desired to illuminate an object to be illuminated with daylight for natural color display, the light source unit 121 may be of a type in which the blue light emitted from the diode is mixed with yellow fluorescent light to reduce the purity so as to be close to white light. Has become.
The light guide rod 122 is made of a transparent resin such as an acrylic resin, a polycarbonate resin, a norbornene resin, or the like, and distributes the light shown by a broken line from the light source unit 121 to the light guide plate 11. The shape is a thin rectangular bar having a thickness of at most about 1.0 mm, and has a configuration in which the light source unit 121 faces the light source unit 121 with a smooth surface so that light can enter from at least one end surface.
[0065]
The light indicated by the broken line emitted from the light source unit 121 and incident on the light guide rod 122 is sequentially reflected and distributed by the light guide prism array 123 provided on one side surface in a sawtooth shape when passing through the rod, The light is emitted from the opposite side surface as a uniform wide light beam.
The light guide rod 122 is provided near the light incident end face 13 of the light guide plate 11, and the light emitted from the side surface of the light guide rod 122 is guided to the light guide plate 11 without any excess or shortage.
[0066]
The light source device 12 according to the present invention can be configured to have at least the same thickness as the light guide plate 11 and can efficiently guide a point light source such as a light emitting diode to the thin and wide light guide plate 11 by the light guide prism array 123. . As a result, the surface illumination device 10 can be configured to be thin in a substantially sheet shape.
(Sixth embodiment)
In FIG. 14, the first and second liquid crystal display panels 5, 6 are sandwiched between the first and second liquid crystal display panels 5, 6 so as to sandwich the surface lighting device 10 according to the present invention. The liquid crystal display device 20 which simultaneously illuminates by the method is constituted.
[0067]
That is, in the first liquid crystal display panel 5, the light indicated by the broken line reflected by the prism array surface 14 of the light guide plate 11 exits from the flat surface 15, enters the light splitting member 2, and is transmitted as it is. It is illuminated by the illumination light 3 in a backlight system.
On the other hand, in the second liquid crystal display panel 6, light indicated by a broken line reflected on the prism array surface 14 of the light guide plate 11 is emitted from the flat surface 15, reflected by the light splitting member 2, and transmitted through the light guide plate 11 again. The illumination light 4 emitted from the prism array surface 14 is illuminated in a backlight manner.
[0068]
By the way, as shown in FIG. 4, the surface illuminating device 10 using the prismatic light guide plate 1 tends to increase the amount of emitted light as the distance from the light source device 12 increases. Therefore, it is important what kind of display characteristics the first liquid crystal display panel 5 and the second liquid crystal display panel 6 illuminated by such a surface illumination device 10 in a backlight system exhibit.
[0069]
FIG. 15 is a rewrite of FIG. The specifications of the prism light guide plate used here were very fine, with the depth of the ridge to the valley of the prism on the prism array surface being 7 μm and the pitch between the ridges (valleys and valleys) being 0.2 mm, and the surface roughness was very small. Is Ry = 40 nm. The thickness of the light guide rod and the light guide plate, that is, the thickness of the surface illumination device is 1.5 mm, and the length of the light guide plate is 48 mm. It is made of norbornene-based resin by ultra-precision processing and transfer molding.
[0070]
Horizontal axis: The length (mm) of the light guide plate is defined as 0 on the light source device side. Vertical axis: luminance (cd / m 2 ) Are the average values of the amounts of light emitted in the vertical direction at three measurement points at the respective distances.
As a result, it is clear that the light amount tends to increase as the distance from the light source device increases. It is feared that this fact may not be suitable for a demand for uniform illumination of a liquid crystal display panel by a surface illumination device. For this reason, proposals have been made to use a diffuser or the like to make the light amount uniform even at the expense of reducing the light amount.
[0071]
However, when a surface illumination device using a prismatic light guide plate illuminates a liquid crystal display panel as shown in FIG. 14 by a backlight method, the amount of light increases as the distance from the light source device increases as shown in FIG. However, it has been confirmed that the light intensity itself shows a large value. One reason for this is thought to be that the liquid crystal display panel itself is a good diffusion plate.
[0072]
In other words, a surface illumination device using a prismatic light guide plate is a device that guides a substantially uniform illumination over the entire display surface and a more efficient light emission amount of the light source, particularly for backlight type illumination of a liquid crystal display panel. This is the reason why this technical matter is practical.
[Seventh embodiment]
When two liquid crystal display panels arranged back to back using the S-polarized light 251 and the P-polarized light 252 of the polarization splitting film 25 on the light splitting member 2 shown in FIG. It is necessary to consider that a polarizing plate is used for the liquid crystal display panel.
[0073]
In FIG. 17, the configuration of the first liquid crystal display panel 5 is such that a liquid crystal 53 is sandwiched and sealed between two substrates 51 and 52, and a first polarized light is provided outside each of the substrates 51 and 52. A plate 54 and a deflection plate 55 are provided.
FIG. 17A shows a state in which no electric field is applied to the first liquid crystal display panel 5, and the molecules of the liquid crystal 53 are twisted. FIG. 17B shows a state in which an electric field is applied, and the molecules of the liquid crystal 53 are arranged in series by the electric field.
[0074]
On the other hand, the first liquid crystal display panel 5 illuminated by the S-polarized light 251 has a deflecting plate 55 on the front side, and the deflecting axis of the deflecting plate 55 on the back side illuminated by the S-polarized light 251 backlight. Of the first polarizing plate 54 so as to intersect with the deflection axis at 90 °.
In the case where a polarization splitting film is used as the light splitting member, one illumination light 3 incident from one incident surface is S-polarized light 251 as shown in FIG. Therefore, the first liquid crystal display panel 5 illuminated by the one illumination light 3 has a polarization axis 254 of the P-polarized light of the one illumination light 3 with the polarization axis of the first polarizing plate 54 on which the one illumination light 3 is incident. If they do not coincide with each other, the light cannot pass through the first polarizing plate 54 and therefore does not act as illumination light.
[0075]
Therefore, the polarization axis 253 of the S-polarized light is made to coincide with the transmission axis of the first polarizing plate 54 provided on the back surface of the first liquid crystal display panel 5, so that the S-polarized light 251 efficiently moves the first polarizing plate 54. The first liquid crystal display panel 5 is disposed so as to be transmitted therethrough and illuminate the first liquid crystal display panel 5. The one illumination light 3 passes through the first liquid crystal display panel 5 when no electric field is applied, and is emitted from the deflecting plate 55 to the outside. In other words, it is viewed as bright white, which is why it is called normally white.
[0076]
In FIG. 18, the configuration of the second liquid crystal display panel 6 is such that a liquid crystal 63 is sandwiched and sealed between two substrates 61 and 62, and a second liquid crystal display panel is provided outside each of the substrates 61 and 62. Of the polarizing plate 64 and the polarizing plate 65 are provided.
FIG. 18A shows a state in which no electric field is applied to the first liquid crystal display panel 5, and the molecules of the liquid crystal 53 are twisted. FIG. 18B shows a state in which an electric field is applied, and the molecules of the liquid crystal 63 are connected in series by the electric field.
[0077]
When a polarization splitting film is used as the light splitting member, the other illumination light 4 emitted from the other emission surface is P-polarized light 252, as shown in FIG. Therefore, the second liquid crystal display panel 6 illuminated by the other illumination light 4 has a polarization axis 254 of the P-polarized light 254 of the other illumination light 4 where the polarization axis of the second polarizing plate 64 on which the other illumination light 4 is incident. If they do not agree with each other, they cannot pass through the second polarizing plate 64, and thus are not useful as illumination light.
[0078]
On the other hand, the second liquid crystal display panel 6 illuminated by the P-polarized light 252 has a deflecting plate 65 disposed on the front side (lower side in the figure), and is illuminated by the P-polarized light 252 backlight ( In the upper part of the figure, the configuration is such that the deflection axis is sandwiched by the second polarizing plate 64 so as to intersect the deflection axis of the deflection plate 65 at 90 °.
Therefore, the polarization axis 254 of the P-polarized light is made to coincide with the transmission axis of the second polarizing plate 64 disposed on the back surface of the second liquid crystal display panel 6, so that the P-polarized light 252 efficiently moves the second polarizing plate 64. The second liquid crystal display panel 6 is disposed so as to be transmitted and illuminate the second liquid crystal display panel 6.
[0079]
In this manner, the two liquid crystal display devices can be efficiently illuminated by the backlight method by the surface illumination device configured by the light splitting member using the polarization separation film and capable of illuminating on both sides.
The numerical values exemplified here, that is, the thickness of the light splitting member, the diameter and pitch of the through holes, the thickness of the semi-transparent mirror, and the like are not uniquely determined, and various modifications are possible.
[0080]
In addition, the type and configuration method of the constituent materials are not uniquely determined, and various modifications are possible.
[0081]
【The invention's effect】
According to the surface illumination device of the present invention, for example, two objects to be illuminated, such as a liquid crystal display device arranged rear-to-back, such as a foldable mobile phone, are illuminated by one surface illumination device. be able to.
Therefore, the present invention greatly contributes to the field of display devices that are required to have more functions and diversification, and furthermore, to be light and thin.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a main part of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a first explanatory diagram of characteristics of the second embodiment.
FIG. 5 is a second explanatory diagram of the characteristics of the second embodiment.
FIG. 6 is a third explanatory diagram of the characteristics of the second embodiment.
FIG. 7 is a fourth diagram illustrating characteristics of the second embodiment.
FIG. 8 is a schematic view of a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows spectral reflectance characteristics of a three-layer semi-transmissive mirror.
FIG. 10 shows spectral reflectance characteristics of a nine-layer semi-transmissive mirror.
FIG. 11 shows the spectral reflectance characteristics of an eleven-layered semitransparent mirror.
FIG. 12 is a schematic view of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic view of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic view of a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a characteristic diagram of the surface illumination device of the sixth embodiment.
FIG. 16 is a characteristic diagram of the liquid crystal display device according to the sixth embodiment.
FIG. 17 is a schematic view of a liquid crystal display device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic view of another liquid crystal display device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a conceptual diagram of an example of a surface lighting device.
FIG. 20 is a side sectional view schematically showing a configuration of a foldable mobile phone.
FIG. 21 is a schematic diagram in which two liquid crystal display panels are arranged rearward.
FIG. 22 is a characteristic diagram showing an example of a reflectance characteristic of a single-layer film.
[Explanation of symbols]
1 Prism light guide plate
11 Light guide plate
12 Light source device
121 light source unit 122 light guide rod
123 light guide prism array
13 Light incident end face 14 Prism array face
15 Flat surface
2 Light splitting member
21 One incident surface 22 The other exit surface
23 Reflecting surface 24 Through hole
25 Polarization separation film
251 S polarized light 252 P polarized light
253 Polarization axis of S-polarized light 254 Polarization axis of P-polarized light
26 semi-transparent mirror
3 One illumination light
4 The other illumination light
5 First liquid crystal display panel
6. Second liquid crystal display panel
10-side lighting device
20 Liquid crystal display device

Claims (10)

プリズム導光板と光分割部材とを有し、
該プリズム導光板は、導光板と該導光板の光入射端面に近設された光源装置とを有し、該光源装置から発して該光入射端面から該導光板の内部に導光された光が、一方の面に該光の導光方向と交差する鋸歯状に設けられたプリズムアレイ面で反射して他方の平坦面から出射するものであり、
該光分割部材は、平板状をなして該導光板の平坦面に近設されており、一方の入射面から入射した入射光のうち、一部を反射して該プリズム導光板の平坦面から入射してプリズムアレイ面から出射して一方の照明光をなし、残部を透過して他方の出射面から出射して他方の照明光となす
ことを特徴とする面照明装置。Having a prism light guide plate and a light splitting member,
The prism light guide plate includes a light guide plate and a light source device provided near a light incident end surface of the light guide plate, and light emitted from the light source device and guided from the light incident end surface to the inside of the light guide plate. Is reflected on one surface of the prism array surface provided in a sawtooth shape crossing the light guiding direction of the light and emitted from the other flat surface,
The light splitting member is formed in the shape of a flat plate and is provided near the flat surface of the light guide plate. A surface illumination device, wherein the illumination light is incident and emitted from a prism array surface to form one illumination light, transmitted through the remainder, and emitted from the other emission surface to become another illumination light. 該光分割部材が、表面に反射面と複数の透孔とを有し、該透孔の該反射面に対する開孔率に応じて、該入射光を透過光と反射光に按分するものである
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。The light splitting member has a reflective surface and a plurality of through holes on the surface, and the incident light is proportionally divided into the transmitted light and the reflected light according to an aperture ratio of the through hole to the reflective surface. The surface lighting device according to claim 1, wherein: 該光分割部材が、偏光分離フィルムであり、該入射光のうちＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するものである
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。2. The surface illumination device according to claim 1, wherein the light splitting member is a polarization splitting film, and reflects S-polarized light and transmits P-polarized light in the incident light. 該光分割部材が、光の半透鏡である
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。2. The surface lighting device according to claim 1, wherein the light dividing member is a semi-transparent mirror of light. 該光の半透鏡が、金属酸化物の薄膜を積層したものである
ことを特徴とする請求項４記載の面照明装置。5. The surface illuminating device according to claim 4, wherein the light semi-transmissive mirror is formed by laminating thin films of metal oxide. 該金属酸化物が、酸化シリコンと酸化チタンとである
ことを特徴とする請求項５記載の面照明装置。The surface lighting device according to claim 5, wherein the metal oxide is silicon oxide and titanium oxide. 該金属酸化物の薄膜が、請求項１記載の導光板の平坦面に被着されている
ことを特徴とする請求項５記載の面照明装置。The surface lighting device according to claim 5, wherein the thin film of the metal oxide is applied to a flat surface of the light guide plate according to claim 1. 該光源装置が、光源部と光ガイドロッドとを有し、
該光源部は、該光ガイドロッドの端部の光入射面に近接配置された発光素子が発する光を該光ガイドロッドに入射するものであり、
該光ガイドロッドは、光入射面と交差する一方の側面に鋸歯状に連設された光ガイドプリズムアレイと、該光ガイドプリズムアレイと対向する他方の側面に光出射面とを有し、
該光源部から発した光は、該光ガイドロッドの光入射面から入射し、該光ガイドプリズムアレイで反射して光出射面から出射し、該導光板に入射する
ことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。The light source device has a light source unit and a light guide rod,
The light source unit is configured to make light emitted from a light emitting element disposed in proximity to a light incident surface at an end of the light guide rod incident on the light guide rod,
The light guide rod has a light guide prism array continuously provided in a sawtooth shape on one side surface that intersects the light incident surface, and has a light emission surface on the other side surface facing the light guide prism array,
The light emitted from the light source unit enters from a light incident surface of the light guide rod, is reflected by the light guide prism array, exits from a light exit surface, and enters the light guide plate. 2. The surface lighting device according to 1. 背面合わせに配設された第１の液晶表示パネルと第２の液晶表示パネルとで請求項１記載の面照明装置を近接挟持し、該一方の照明光で該第１の液晶表示パネル、該他方の照明光で第２の液晶表示パネルのそれぞれを背面から照明する
ことを特徴とする液晶表示装置。The first liquid crystal display panel and the second liquid crystal display panel disposed rear-to-back, sandwiching the surface lighting device according to claim 1 close to the first liquid crystal display panel, and the first liquid crystal display panel, A liquid crystal display device, wherein each of the second liquid crystal display panels is illuminated from the back with the other illumination light. 該Ｓ偏光の偏光軸と該第１の液晶表示パネルの背面に配設された第１の偏光板の透過軸とが一致しており、該Ｐ偏光の偏光軸と該第２の液晶表示パネルの背面に配設された第２の偏光板の透過軸とが一致している
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。The polarization axis of the S-polarized light coincides with the transmission axis of the first polarizing plate disposed on the back surface of the first liquid crystal display panel, and the polarization axis of the P-polarized light and the second liquid crystal display panel 4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the transmission axis of the second polarizing plate disposed on the back surface of the liquid crystal panel coincides with the transmission axis of the second polarizing plate.
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