JP2009146667A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】 バックライト２をより薄くする。
【解決手段】面発光素子、例えば有機ＥＬ素子２４の発光面側に、偏光子、例えばワイヤグリッド方式偏光子３０を設ける。
【効果】 面発光素子、例えば有機ＥＬ素子２４の発光面から光が、その表面側に設けられたワイヤグリッド方式偏光子３０により偏光されて出射されるので、偏光された光を液晶表示装置等の照明光として利用できる。
従って、バックライト２の厚さは、バックライト、例えば有機ＥＬ素子２４とワイヤグリッド方式偏光子３０の厚さの和であり、元々、例えば有機ＥＬ素子２４及びワイヤグリッド方式偏光子３０は厚さが薄いので、バックライト２を極めて薄くすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置等のバックライトに関する。

液晶表示素子は、自ら発光することにより表示するのではなく、光を透過する部分と透過しない部分とのコントラストにより表示をするものなので、表示機能を果たすには照明光が必要である。
そして、その照明光を得る方式として最も一般的なのは透過型であり、液晶表示素子の背後に光源であるバックライトを配置し、このバックライトからの光を表示用照明光として利用するものである（特開２００５−２２２０１２号公報）。

この透過型の液晶表示装置のバックライトについては、発光素子が発生する光の有効利用と、薄型化が要請されている。というのは、バックライトを備えた透過型液晶表示装置を用いた各種電子機器、例えば携帯電話機等に表示の視認性を充分に確保しつつ小型化を図り、更には電源たる電池の消費電力の増大を伴うことなく、換言すれば、電池の交換或いは充電頻度をより低めるようにするという要請があるからである。
その要請に応えるべく、種々の試みが為されており、その試みの一つが、拡散シートの上側の表面に一方の側が厚く他方の側に行く程薄くなる楔（くさび）状の導光板を配置し、その上側に、別の拡散シートと集光板からなるホモジェナイザーを配設した積層体を構成し、上記導光板の厚い側（一方の側）に光源を成す例えば発光ダイオードを配置したバックライトである。

このようなバックライトによれば、例えば光源、例えば発光ダイオードから発生した光が導光板に入射し、この導光板を内面反射の繰り返しをしながらも進行し、進行しつつ表面側に反射されホモジェナイザーを透過して液晶表示装置の照明光となる。
特開２００５−２２２０１２号公報

ところで、上記従来のバックライトは、確かに、それ以前のものよりも薄いが、より一層薄型化することが求められ、また、光源から発生した光をより有効に照明光として活用できるようにすることが要請されている。
そこで、その要請に応えるべく為されたのが本発明である。
即ち、本発明は、バックライトをより薄くし、且つ、光源から発生した光をより有効に照明光として活用できるようにすることを目的とする。

請求項１のバックライトは、面発光素子の発光面側に、偏光子を設けたことを特徴とする。
請求項２のバックライトは、両面に発光面を有する面発光素子の一方の発光面側に第１の偏光子を、他方の発光面側に第１の偏光子とは偏光の向きが略９０度異なる第２の偏光子を設けてなることを特徴とする。
請求項３のバックライトは、請求項１又は２記載のバックライトにおいて、前記面発光素子が有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子であることを特徴とする。

請求項４のバックライトは、発光素子とそれに隣接して配置されこの発光素子の発光面に対して反射面が傾いたミラーとの組み合わせを複数組配設し、各ミラーの表面には１／４波長板［４分の1波長(λ)板］を配設し、上記発光素子とミラーとの組み合わせ毎に、それらを覆う透明性を有する樹脂からなり表面形状楕円形の偏光子を、その一方の楕円焦点に上記発光素子が位置し、他方の楕円焦点に上記ミラーが位置するように形成したことを特徴とする。

請求項５のバックライトは、請求項４のバックライトにおいて、前記偏光子配設部の表面側にホモジェナイザーを配設したことを特徴とする。
請求項６のバックライトは、請求項４又は５記載のバックライトにおいて、前記発光素子と前記ミラーの組み合わせ及びそれを覆う透明性を有する前記樹脂並びに前記偏光子が複数個縦横に配置されてなることを特徴とする。
請求項７のバックライトは、請求項４又は５記載のバックライトにおいて、前記発光素子と前記ミラーの組み合わせ及びそれを覆う透明性を有する前記樹脂並びに前記偏光子が複数個一定の向きで一方向に配置されてなることを特徴とする。
請求項８のバックライトは、請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のバックライトにおいて、前記偏光子がワイヤグリッド方式偏光子であることを特徴とする。

請求項１のバックライトによれば、面発光素子の発光面から光が、その表面の封止ガラス上に設けられた偏光子により偏光されて出射されるので、偏光された光を液晶表示装置等の照明光として利用できる。
従って、バックライトの厚さは、面発光素子と封止ガラスと偏光子の厚さの和であり、元々、封止ガラス及び偏光子は厚さが薄くすることが容易なので、面発光素子として薄い素子を設けると、極めて薄くすることができる。

請求項２のバックライトによれば、一つの光源である面発光素子を、その両面の液晶表示装置の光源として利用することができ、両面に液晶表示装置を配置してその二つの液晶表示装置の全体の厚さを薄くすることが可能となる。
従って、例えば携帯電話機等の如く、互いに開閉可能に連結された二つの片のうちの一つの面にメインの画像を表示する表示素子となるメインの液晶表示装置を設け、他の面にサブの表示素子、例えば携帯電話機を閉じたとき時刻等を表示するサブの液晶表示装置を設けることができ、延いては携帯電話機等の薄型化を図ることができる。

また、偏光子として、それを通る偏光と略９０度の偏光成分の光を反射するもの、例えばワイヤグリッド方式偏光子を用いると、両面発光素子の両側から出射された光を有効に照明光として利用し得る。というのは、両面発光素子の両側にある二つの偏光子の偏光の向きは互いに略９０度を成しているので、両面発光素子から一方の側に出射された光のうちの同じ側の偏光子を通る偏光成分の光はそのままその偏光子を透過し、それと直角方向の偏光成分の光はそこで反射されて反対側の偏光子に達し、この偏光子を通過する。
両面発光素子から他方の側に出射された光についても同様であり、両面発光素子の両側から出射された光は、二つの偏光子の一方を通る偏光成分の光がその偏光子を透過し、それと略９０度の角度を成す偏光成分の光が他方の偏光子を透過するので、極めて光の利用効率を高めることができる。

請求項３のバックライトによれば、請求項１又は２記載のバックライトにおいて、面発光素子として極めて薄く形成することが可能な有機ＥＬ素子を用いるので、面発光素子の厚さを薄くすることができ、延いては、バックライトを容易に薄型化することができる。
請求項４、６、７のバックライトによれば、各発光素子から出射された光は次のようになる。その光は、偏光子に至ると、その偏光子と同じ向きの偏光成分がそこを透過して外部に出て照明光となる。

それに対し、それから略９０度を成す偏光成分の方はミラー側に反射され、先ず、１／４波長板を透過（１回目の透過）し、次いで、ミラーに反射され、その後、再度１／４波長板を透過（２回目の透過）するので、合計２回１／４波長板を透過することになる。
即ち、光は、１／４波長板を透過する毎に４５度偏光の向きが変わるので、２回の透過によって略９０度偏光の角度が変化せしめられ、偏光子の偏光の向きと同じなり、その偏光子を透過して照明光となる。

従って、請求項４、６、７のバックライトによれば、発光素子から出射された光は、直接偏光子を通過する偏光成分の光のみならず、その偏光子で反射されてミラーに達し、そこで反射された偏光成分の光まで偏光子を透過して照明光となり得るので、発光素子から出射された光の利用効率が倍増する。
請求項５のバックライトによれば、前記偏光子配設部の表面側にホモジェナイザーを配設したので、偏光子から出射された光を空間的及び角度的に調整でき、例えば液晶表示装置の照明光に適した偏光にでき得る。
請求項８のバックライトによれば、偏光子として極めて薄く形成することができるワイヤグリッド方式偏光子を用いるので、バックライトをより一層薄くすることができる。また、ワイヤグリッド方式偏光子は、それを通る偏光成分と略９０度の偏光成分の光を反射する性質を有するので、その反射した光の照明光としての利用も可能になり、利用効率の向上にも寄与し得る。

本発明は第１のものと第２のものに大別でき、第１のものは、面発光素子の発光面側に、偏光子を設けたものであり、それには、両面に発光面を有する面発光素子の両面側に互いに偏光の向きが異なる偏光子を設けてなるものも含まれる。
そして、面発光素子として有機ＥＬ（エレクトロニクス）素子を用いると、極めて薄くすることができ、面発光素子の厚さ、面発光素子を用いた電子機器、例えば携帯電話機等の厚さを薄くすることができる。

また、偏光子は、薄型化が極めて容易なワイヤグリッド方式偏光子が好ましい。そして、ワイヤグリッド方式偏光子は、例えば特開２００７−００３７８６号公報により公開された方法により製造できる。
本発明の第２のものは、透明性を有する樹脂からなる、表面形状楕円形の偏光子、例えばワイヤグリッド方式偏光子を、その一方の楕円焦点に上記発光素子が位置し、他方の楕円焦点に上記ミラーが位置するように形成したものであり、ワイヤグリッド方式偏光子は例えば特開２００７−００３７８６号公報により公開された方法により製造できる。

発光素子としては、発光ダイオード、有機ＥＬ素子等が好適である。

以下、本発明の詳細を図示実施例に基いて説明する。
図１は本発明の第１の実施例（：実施例１）２を示す断面図である。
４はガラス基板、６はこのガラス基板４上に形成された陽極で、例えばアルミニウムからなる。８はこの陽極６上に形成された正孔注入層、１０はこの正孔注入層８上に形成された正孔輸送層、１２はこの正孔輸送層１０上に形成された青色発光層、１４はこの青色発光層１２上に形成された橙色発光層で、この橙色発光層１４及び青色発光層１２により略白色の光が発光する。１６はこの橙色発光層１４上に形成された電子輸送層、１８はこの電子輸送層１６上に形成された電子注入層、２０はこの電子注入層１８上に形成された陰極で、透明導電材料（例えばＩＴＯ）からなる。２２は封止ガラスで、陰極２０上に形成される。これ等４〜２２の部分により有機ＥＬ素子２４が構成される。

２６はワイヤグリッド方式偏光子を成す透明基板で、上記陰極２０上に形成されている。２８はこの透明基板２６上に形成された金属からなるワイヤグリッドで、このワイヤグリッド２８と透明基板２６によってワイヤグリッド方式偏光子３０が構成される。
即ち、本実施例のバックライト２は、有機ＥＬ素子２４の発光面上にワイヤグリッド方式偏光子２６を形成してなるものである。

このバックライト２は、陽極６・陰極２０間に所定の直流電源電圧を加えると、上記橙色発光層１４及び青色発光層１２により略白色の光が発光し、その光は陰極及び陽極の両側に発射されるが、陽極６はアルミニウムからなるので反射し、光は総て透明導電材料からなる陰極２０を透過してワイヤグリッド方式偏光子３０に達し、この偏光子３０による向きに偏光された成分の光のみがこのワイヤグリッド方式偏光子３０を透過して図示しない液晶表示装置の照明光とされる。
このようなバックライト２によれば、有機ＥＬ素子２４の発光面上にワイヤグリッド方式偏光子２６を形成してなるので、極めて簡単な構造を有し、極めて薄く形成することができる。

図２は本発明の第２の実施例（：実施例２）２ａを示す断面図である。
本実施例２ａは、基本的に、第１の実施例２の有機ＥＬ素子２４を両面に発光する構造にし、そのワイヤグリッド方式偏光子３０を設けた側と反対側に、その偏光子の偏光の向きと略９０度異なる向きのワイヤグリッド方式偏光子３０ａを設けることとしたものである。

そして、有機ＥＬ素子２４を両面に発光する構造(２４ａ）にすることは、陽極６ａを、アルミニウムのように光を反射する材料ではなく、陰極２０と同様に透明導電材料（例えばＩＴＯ）で形成することにより為し得る。
また、ワイヤグリッド方式偏光子３０ａの偏光の向きをワイヤグリッド方式偏光子３０の偏光の向きと略９０度異ならせることは、ワイヤグリッド２８ａの向きをワイヤグリッド２８の向きと略９０度異ならせることにより為し得る。

具体的には、図２において、ワイヤグリッド式偏光子２８、２８、・・・は紙面から紙背側に延びるように、即ち、紙面に対して直交する向きに延びているのに対して、ワイヤグリッド２８ａ、２８ａ、・・・（但し、図２にはそのうちの一つのワイヤグリッド２８ａのみ現れる。）は図２における左右方向に延びている。
このようなバックライト２ａによれば、一つの光源であり両面から面発光する面発光素子である有機ＥＬ素子２４ａを、その両面の液晶表示装置（図示しない）を配置してその光源として利用することができ、その二つの液晶表示装置の全体のバックライト２ａを含めた厚さを薄くすることが可能となる。

従って、例えば携帯電話機等の如く、互いに開閉するように連結された二つの片のうちの一方の表面にメインの画像を表示する表示素子となるメインの液晶表示装置を設け、同じ片の他方の表面にサブの表示素子、例えば携帯電話機を閉じたとき時刻等を表示するサブの液晶表示装置を設けることができ、延いては携帯電話機等の薄型化を図ることができる。
また、両面発光素子である、有機ＥＬ素子２４ａの両側にあるワイヤグリッド方式偏光子３０、３０ａの偏光の向きは互いに略９０度を成しているので、有機ＥＬ素子２４ａの両側から出射された光を有効に照明光として利用し得る。

というのは、本明細書の発明の効果の項の請求項２に関する箇所で述べたように、両面発光素子である有機ＥＬ素子２４ａの両側にある二つのワイヤグリッド方式偏光子３０、３０ａの偏光の向きは互いに略９０度を成しているので、有機ＥＬ素子２４ａから一方の側に出射された光のうちの同じ側のワイヤグリッド方式偏光子、例えば３０ａを通る偏光成分の光はそのままその偏光子３０ａを透過し、それと直角方向の偏光成分の光はそこで反射されて反対側のワイヤグリッド方式偏光子３０に達し、そこを通過する。
有機ＥＬ素子２４ａから他方の側、例えば偏光子３０側に出射された光についても同様であり、有機ＥＬ素子２４ａの両側から出射された光は、それぞれ、二つのワイヤグリッド方式偏光子３０、３０ａの一方を通る偏光成分の光はその偏光子を透過し、それと略９０度の角度を成す偏光成分の光は他方のワイヤグリッド方式偏光子を透過するので、極めて光の利用効率を高めることができる。

図３は本発明の第３の実施例（：実施例３）２ｂを示す断面図である。
４０は基板、４２は基板４０の発光素子支持隆起部、４４はその発光素子支持隆起部４２から所定位置離間した位置に設けられたミラー支持傾斜隆起部で、発光素子支持隆起部４２側を向く向きに適宜傾斜している。
このような発光素子支持隆起部４２とミラー支持傾斜隆起部４４との組み合わせは、複数ある。その複数ある組み合わせの配置の態様としては、各組合わせをそれぞれ一方向に長く延びるように形成し、延びる方向と直交する向きに沿って複数配置する態様と、複数の組み合わせを縦横に配置する態様とがあり、どの態様でも良い。

以下に、本実施例の構造や機能を、発光素子支持隆起部４２とミラー支持傾斜隆起部４４との一つの組み合わせにのみ注目して説明することとする。
４６は発光素子支持隆起部４２上に配置された発光素子で、例えば発光ダイオードからなる。４８はミラーで、上記ミラー支持傾斜隆起部４４上に配置されている。５０はこのミラー４８上に配置された１／４波長板である。
５２は上記発光素子４６及び上記ミラー４８、１／４波長板５０の組み合わせを覆う透明樹脂で、その表面５４は楕円形状を有し、この楕円形状にある二つの焦点の一方は上記発光素子４６に位置し、他方は上記ミラー４８に位置するようにされている。

５６は上記表面５４上に形成されたワイヤグリッド方式偏光子で、光のうちその隣接ワイヤグリッド間隔の向きにより規定された方向に偏光した成分のみを透過させ、それと直交する向きの偏光成分を反射する性質を有する。
これら４０〜５６の部分によりバックライト本体６０が構成される。
６６はホモジェナイザーで、バックライト本体６０の光出射側に配置される。このホモジェナイザー６０は拡散フィルム６２の両主表面に偏光保持拡散板６４、６４を積層してなるものであり、空間的及び角度的に光の偏光を調整し、偏光を保持する。

このバックライト２ｂの機能について説明する。発光素子４６から発生した光Ｌ１はどの向きの光であろうと楕円形状の表面５４に形成されたワイヤグリッド方式偏光子５６に達する。そして、その偏光子５６に達した光のうち、その偏光子５６の偏光の向きと一致する方向成分Ｌ２のみその偏光子５６を透過して、照明光になり得る。
一方、その偏光子５６に達した光のうち、その偏光子５６の偏光の向きと直交する向きの成分Ｌ３は上記楕円形状の表面５４の第２の焦点にある上記ミラー４８に向けて反射される。

その成分Ｌ３の光は、先ず、ミラー４８上の１／４波長板５０を透過し、ミラー４８に達しそこで反射される。次に、再度その１／４波長板５０を透過する。Ｌ４は透過した光を示す。ところで、この光Ｌ４は光Ｌ３とは偏光の向きが略９０度異なっている。というのは、光Ｌ３は１／４波長板５０を２回透過する過程で４５度ずつ合わせて略９０度偏光の向きが変えられるからである。
従って、この光Ｌ４は上記光Ｌ２と同様にワイヤグリッド方式偏光子５６を透過する偏光の向きを有するので、その偏光子５６を透過して照明光となり得る。

尚、ワイヤグリッド方式偏光子５６を透過した光Ｌ２、Ｌ４はホモジェナイザー６６により偏光が保持されて図３における上側に出射され、図示しない液晶表示装置に照明光として利用される。
このように、発光素子４６から出射された光Ｌ１が、ワイヤグリッド方式偏光子５６を透過する向きの偏光成分Ｌ２についてはそのワイヤグリッド方式偏光子５６をそのまま透過し、その向きと直角の偏光成分Ｌ３についてはワイヤグリッド方式偏光子５６にてミラー５０側に反射され、１／４波長板５０、ミラー５０表面、１／４波長板５０を経て偏光の向きを略９０度変えられてワイヤグリッド方式偏光子５６を透過する向きの偏光Ｌ３になり、その偏光子５６を透過するという現象は、発光素子４６から異なる方向に出射された総ての光、例えばＬｘについても起きる。

なぜならば、ワイヤグリッド方式偏光子５６が形成された透明樹脂５２の楕円形状の表面５４の二つの焦点の一方に発光素子４６があり、他方にミラー４８及びその表面上の１／４波長板５０があるからである。
そして、発光素子４６から出射された光の一つの方向に偏光した成分のみならず、それと略９０度角度の異なる方向に偏光した成分もバックライト２ｂから外部に出射され（ホモジェナイザー６６を透過して）、照明光として利用され得るので、発光素子４６から出射された光の利用効率を倍増できるのである。

本発明は、液晶表示装置等の発光素子を用いたバックライトに広く産業上の利用可能性がある。

本発明の第１の実施例（：実施例１）を示す断面図である。 本発明の第２の実施例（：実施例２）を示す断面図である。 本発明の第３の実施例（：実施例３）を示す断面図である。

符号の説明

２、２ａ、２ｂ・・・バックライト、２４、２４ａ・・・面発光素子（有機ＥＬ素子）、
３０、３０ａ・・・偏光子（ワイヤグリッド方式偏光子）、
４６・・・発光素子(例えば発光ダイオード、或いは有機ＥＬ素子）、
４８・・・ミラー、５０・・・１／４波長板、５２・・・透明樹脂、
５４・・・透明樹脂の楕円形状の表面、５６・・・ワイヤグリッド方式偏光子、
６６・・・ホモジェナイザー。

Claims (8)

1. 面発光素子の発光面側に、偏光子を設けた
   ことを特徴とするバックライト。
2. 両面に発光面を有する面発光素子の一方の発光面側に第１の偏光子を、他方の発光面側に第１の偏光子とは偏光の向きが略９０度異なる第２の偏光子を設けてなる
   ことを特徴とするバックライト。
3. 前記面発光素子が有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のバックライト。
4. 発光素子とそれに隣接して配置されこの発光素子の発光面に対して反射面が傾いたミラーとの組み合わせを複数組配設し、
   各ミラーの表面には１／４波長板を配設し、
   上記発光素子とミラーとの組み合わせ毎に、それらを覆う透明性を有する樹脂からなり表面形状楕円形の偏光子を、その一方の楕円焦点に上記発光素子が位置し、他方の楕円焦点に上記ミラーが位置するように形成した
   ことを特徴とするバックライト。
5. 前記偏光子配設部の表面側にホモジェナイザーを配設した
   ことを特徴とする請求項４記載のバックライト。
6. 前記発光素子と前記ミラーの組み合わせ及びそれを覆う透明性を有する前記樹脂並びに前記偏光子が複数個縦横に配置されてなる
   ことを特徴とする請求項４又は５記載のバックライト。
7. 前記発光素子と前記ミラーの組み合わせ及びそれを覆う透明性を有する前記樹脂並びに前記偏光子が複数個一定の向きで一方向に配置されてなる
   ことを特徴とする請求項４又は５記載のバックライト。
8. 偏光子がワイヤグリッド方式偏光子である
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のバックライト。

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