JP2009175637A - Liquid crystal backlight device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶バックライト装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal backlight device used in a liquid crystal display device using a laser as a light source.
近年、光半導体製造技術の進展により半導体レーザの性能が向上してきている。このため、半導体レーザを高効率な光源として液晶ディスプレイ装置に用いることが可能となりつつある。半導体レーザから出射されるレーザ光の特徴の1つに偏光がある。 In recent years, the performance of semiconductor lasers has been improved by the progress of optical semiconductor manufacturing technology. For this reason, it is becoming possible to use a semiconductor laser as a highly efficient light source in a liquid crystal display device. One of the characteristics of laser light emitted from a semiconductor laser is polarization.
一方で、液晶ディスプレイ装置では偏光によりコントラストを作り出す。そこで、蛍光管やLEDなどの無偏光の光源を液晶ディスプレイ装置に用いる場合は、偏光フィルタを用いて必要な偏光を作り出し液晶パネルに入射させる。 On the other hand, in a liquid crystal display device, contrast is created by polarization. Therefore, when a non-polarized light source such as a fluorescent tube or an LED is used in the liquid crystal display device, necessary polarized light is generated using a polarizing filter and is incident on the liquid crystal panel.
よって、半導体レーザから出射されるレーザ光が有する偏光をそのまま液晶パネルに入射させることができれば、偏光フィルタでの損失を低減することができる。すなわち、同一パワーの光源でより明るい液晶ディスプレイ装置を実現することができる。または、同じ明るさの液晶ディスプレイ装置に必要な光源パワーを下げることができるため、消費電力を抑えることができる。 Therefore, if the polarized light of the laser light emitted from the semiconductor laser can be directly incident on the liquid crystal panel, the loss in the polarizing filter can be reduced. That is, a brighter liquid crystal display device can be realized with a light source having the same power. Alternatively, light source power necessary for a liquid crystal display device with the same brightness can be reduced, so that power consumption can be suppressed.
レーザ光源は点光源であるため、半導体レーザを液晶ディスプレイ装置の光源として用いる場合は、その点光源を液晶パネルが必要とする面状の光源に変換する必要がある。しかし、蛍光管やLEDなどの無偏光の光源に対して用いられる一般的な導光方式では、光源の形を面状に変換する際に光源の偏光を維持することが困難である。すなわち、一般的な導光方式では、拡散反射面での反射や、複屈折をもつ導光材料の透過によって、偏光が解消され、偏光をもった光が無偏光の光に変質してしまう。このため、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする場合、蛍光管やLEDなどの無偏光の光源に対して用いられる一般的な導光方式を採用することはできない。 Since the laser light source is a point light source, when the semiconductor laser is used as the light source of the liquid crystal display device, it is necessary to convert the point light source into a planar light source required by the liquid crystal panel. However, in a general light guide method used for a non-polarized light source such as a fluorescent tube or an LED, it is difficult to maintain the polarization of the light source when converting the shape of the light source into a planar shape. That is, in a general light guide method, polarization is canceled by reflection on a diffuse reflection surface or transmission of a light guide material having birefringence, and polarized light is transformed into non-polarized light. For this reason, when a laser that emits polarized laser light is used as a light source, a general light guide method used for non-polarized light sources such as fluorescent tubes and LEDs cannot be adopted.
そこで、偏光を考慮した従来の導光方式として、例えば、点光源からの光を偏光分離板によりP偏光の光とS偏光の光とに分離し、そのS偏光の光を半波長板を介しP偏光の光に変換し、それら複数のP偏光の光を合成して線光源にし、その線光源を導光板により面光源にするものがある(特許文献1参照)。この導光方式では、輝度ムラのない液晶ディスプレイ装置を実現するために、偏光分離板および反射板の面積を光源から離れるにつれて徐々に増加させている。
しかしながら、特許文献1記載の従来の導光方式にあっては、輝度の均一性を確保することが困難である。理由は、次のとおりである。光源が発生する光の発散角や強度分布は一様でないため、偏光分離板および反射板へ入射する光の強さは光源からの距離のみによって決まるものではない。よって、この従来の導光方式において偏光分離板および反射板の最適な面積を決定することは容易でない。さらに、温度などの環境要因や、経時変化などの要因で光の発散角や強度分布はたやすく変化するため、仮に初期状態でそれらの面積を決めることができたとしても、偏光分離板および反射板の性能をそのまま維持することは難しい。 However, in the conventional light guide method described in Patent Document 1, it is difficult to ensure the uniformity of luminance. The reason is as follows. Since the divergence angle and intensity distribution of the light generated by the light source are not uniform, the intensity of the light incident on the polarization separation plate and the reflection plate is not determined solely by the distance from the light source. Therefore, it is not easy to determine the optimum areas of the polarization separation plate and the reflection plate in this conventional light guide method. Furthermore, since the light divergence angle and intensity distribution change easily due to environmental factors such as temperature and changes over time, even if the area can be determined in the initial state, the polarization separator and reflection It is difficult to maintain the performance of the board.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適な液晶バックライト装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and even with a light guide system that takes polarization into account, uniformity of luminance can be ensured, and a laser that emits polarized laser light is used as a light source. An object of the present invention is to provide a liquid crystal backlight device suitable for a liquid crystal display device.
本発明の液晶バックライト装置は、レーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶バックライト装置であって、直線偏光の光を発生するレーザ光源と、入射光をS波偏光とP波偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、入射する直線偏光の偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させる1/2波長板と、前記偏光ビームスプリッタと前記偏光ビームスプリッタの入射側に配置した前記1/2波長板とを一組とし、入射する直線偏光を前記1/2波長板による偏光面の回転量に応じた比率でS波偏光とP波偏光とに分離する任意比率ビームスプリッタと、を有する構成を採る。 The liquid crystal backlight device of the present invention is a liquid crystal backlight device used in a liquid crystal display device using a laser as a light source, and a laser light source that generates linearly polarized light, and incident light is converted into S wave polarized light and P wave polarized light. A polarizing beam splitter that separates the polarization beam, a half-wave plate that rotates the plane of polarization of incident linearly polarized light by a predetermined amount around the optical axis, and the 1/1 that is disposed on the incident side of the polarizing beam splitter and the polarizing beam splitter. And an arbitrary ratio beam splitter that separates incident linearly polarized light into S wave polarized light and P wave polarized light at a ratio corresponding to the amount of rotation of the polarization plane of the half wave plate. Take the configuration.
本発明によれば、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適である液晶バックライト装置を提供することができる。 According to the present invention, the uniformity of luminance can be ensured even with a light guide system considering polarized light, and the liquid crystal back is suitable for a liquid crystal display device using a laser that emits polarized laser light as a light source. A light device can be provided.
すなわち、本発明によれば、レーザを光源として用いるため、電気から光への変換効率がよい。 That is, according to the present invention, since the laser is used as the light source, the conversion efficiency from electricity to light is good.
また、レーザ光源の偏光をそのまま液晶パネルが必要とする偏光として利用できるため、光の利用効率が高い。よって、省電力な液晶ディスプレイ装置を実現できる。 Moreover, since the polarization of the laser light source can be used as it is as the polarization required by the liquid crystal panel, the light utilization efficiency is high. Therefore, a power-saving liquid crystal display device can be realized.
さらに、光の分岐比を1/2波長板の偏光面の回転角度によって正確に決めることができるため、明るさの均一性に優れた液晶ディスプレイ装置を実現することができる。 Furthermore, since the light branching ratio can be accurately determined by the rotation angle of the polarization plane of the half-wave plate, a liquid crystal display device with excellent brightness uniformity can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図である。図1に示す液晶バックライト装置100は、例えば、レーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a liquid crystal backlight device according to Embodiment 1 of the present invention. The liquid
図1において、レーザ光源10は、コリメートされた直線偏光のレーザ光を液晶バックライトの光源光として発生する。レーザ光源10が発生するレーザ光の偏光面は、図1に示すように、基板20に対して平行な向きである。
In FIG. 1, a
基板20には、レーザ光源10が発生する光源光を分配するために、複数の1/2波長板と複数の偏光ビームスプリッタとが取り付けられている。複数の1/2波長板は、それぞれ、入射する直線偏光の偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させる。また、複数の偏光ビームスプリッタは、それぞれ、入射光をS波偏光とP波偏光とに分離する。よって、偏光ビームスプリッタと偏光ビームスプリッタの入射側に配置した1/2波長板とを一組として、入射する直線偏光を1/2波長板での回転量に応じた比率でS波偏光とP波偏光とに分離する任意比率ビームスプリッタを構成する。
A plurality of half-wave plates and a plurality of polarizing beam splitters are attached to the
本実施の形態では、液晶バックライト装置100は、レーザ光源10から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって2次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段と、この一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって上記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段とを有する。ここで、「接続」とは、光でつながることをいう。また、「縦続接続」とは、一次分岐手段として用いるかまたは二次分岐手段として用いるかといった用途が同じ複数の任意比率ビームスプリッタを直列につなぐことをいう。
In the present embodiment, the liquid
以下、便宜上、偏光面が基板20に対して平行な偏光を水平偏光、偏光面が基板20に対して垂直な偏光を垂直偏光とそれぞれ表現する。また、図1において、水平偏光の光軸を破線で示し、垂直偏光の光軸を一点鎖線で示す。
Hereinafter, for convenience, polarized light whose polarization plane is parallel to the
レーザ光源10から出射されたレーザ光は、1/2波長板21aに入射し、1/2波長板21aによってその偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させられた後、偏光ビームスプリッタ21bに入射する。
The laser light emitted from the
偏光ビームスプリッタ21bに入射した光は、偏光ビームスプリッタ21bによってP波偏光とS波偏光とに分離される。図1において、偏光ビームスプリッタ21bでのP波偏光は水平偏光であって、このP波偏光は偏光ビームスプリッタ21bをそのまま右方向に通過する。一方、偏光ビームスプリッタ21bでのS波偏光は垂直偏光であって、このS波偏光は偏光ビームスプリッタ21bによって反射され、その進行方向が90度曲げられて図1の上方向に進む。
The light incident on the
偏光ビームスプリッタ21bによって分離され図1の右方向に進む水平偏光は、次いで1/2波長板22aおよび偏光ビームスプリッタ22bに入射し、上記と同様にして、入射光が右方向に進む水平偏光と、上方向に進む垂直偏光とに分離される。
The horizontally polarized light separated by the
以下、1/2波長板23aおよび偏光ビームスプリッタ23b、1/2波長板24aおよび偏光ビームスプリッタ24b、1/2波長板25aおよび偏光ビームスプリッタ25b、ならびに1/2波長板26aおよび偏光ビームスプリッタ26bにおいても、上記と同様にして、入射光が水平偏光と垂直偏光とに分離され、垂直偏光は上方向に進む。すなわち、偏光ビームスプリッタ21b、22b、23b、24b、25b、26b、27bによって、レーザ光源10から出射されるレーザ光を2次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段が構成される。
Hereinafter, the half-
1/2波長板27aおよび偏光ビームスプリッタ27bでは、入射する水平偏光のすべてが垂直偏光に変換され、上方向に進む。
In the half-
一方、偏光ビームスプリッタ21bから上方向に出射される垂直偏光は、1/2波長板31aに入射し、続いて偏光ビームスプリッタ31bに入射する。偏光ビームスプリッタ31bの取付角度は、偏光ビームスプリッタ21b、22b、23b、24b、25b、26b、27bの取付角度と異なる。偏光ビームスプリッタ31bは、垂直偏光をP波偏光として通過させて上方向に出射するとともに、水平偏光をS波偏光として反射して基板20に対して垂直方向に出射する。
On the other hand, the vertically polarized light emitted upward from the polarizing
偏光ビームスプリッタ32b、33b、35b、36b、38b、39b、40b、42b、43b、45b、46b、47b、49b、50b、52b、53b、54bの取付角度は、すべて、偏光ビームスプリッタ31bの取付角度と同じであって、これらの偏光ビームスプリッタは、垂直偏光をP波偏光として通過させて上方向に出射するとともに、水平偏光をS波偏光として反射して基板20に対して垂直方向に出射する。また、偏光ビームスプリッタ34b、37b、41b、44b、48b、51b、55bは、入射する垂直偏光をすべて水平偏光に変換して基板20に対して垂直方向に出射する。すなわち、偏光ビームスプリッタ31b〜55bによって、一次分岐手段から出射されるレーザ光を2次元状の放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段が構成される。
The
以上のようにして、レーザ光源10が発生する光源光は、1/2波長板と偏光ビームスプリッタとの組み合わせによって基板20の全体に分配され、最終的に基板20に対して垂直方向に出射される。この出射される光の偏光はすべて基板20の面と平行で、かつ、レーザ光源10の光軸に平行な水平偏光である。よって、この出射光の偏光軸を液晶パネルの入射側偏光フィルタの偏光軸と一致させることによって、その偏光フィルタで吸収される光の量を減少させることができる。
As described above, the light source light generated by the
また、1/2波長板および偏光ビームスプリッタの分岐比は、その偏光ビームスプリッタの下流側に連なる、基板20に対して垂直な方向に光を出射する偏光ビームスプリッタ(以下「垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタ」という)の数によって決定される。
Further, the branching ratio of the half-wave plate and the polarizing beam splitter is such that the polarizing beam splitter that emits light in a direction perpendicular to the
例えば、1/2波長板22aおよび偏光ビームスプリッタ22bに着目すると、垂直偏光側の下流側には、垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが3個あり、水平偏光側の下流側には、偏光ビームスプリッタは全部で23個あるが、そのうち二次分岐手段として用いられる垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが18個ある。よって、1/2波長板22aおよび偏光ビームスプリッタ22bの分岐比を3:18とすればよい。
For example, when paying attention to the half-
換言すれば、一次分岐手段における各分岐比は、2つの分岐先にそれぞれ接続される垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタの総数をそれぞれn(nは非負の整数)、m(mは非負の整数)とするとき、入射するレーザ光のn/(n+m)に相当する強さのレーザ光をn個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送り、残りのm/(n+m)に相当する強さのレーザ光をm個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送るように設定するとよい。 In other words, each branching ratio in the primary branching means is the total number of vertical beam emitting polarization beam splitters connected to the two branch destinations, respectively, n (n is a non-negative integer), m (m is non-negative) (Integer), a laser beam having an intensity corresponding to n / (n + m) of the incident laser beam is sent to a branching destination having n polarization beam splitters for emitting light in the vertical direction, and the remaining m / (n + m It is preferable to set so that the laser beam having the intensity corresponding to () is sent to a branching destination having m pieces of polarization beam splitters for emitting light in the vertical direction.
また、例えば、1/2波長板42aおよび偏光ビームスプリッタ42bに着目すると、その下流側にはさらに2個の偏光ビームスプリッタ43b、44bがあるので、基板20に対して垂直方向に出射する光の量を1としたとき、1/2波長板42aおよび偏光ビームスプリッタ42bの分岐比を1:2とすればよい。
Further, for example, when focusing on the half-
換言すれば、二次分岐手段における各分岐比は、下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタの総数をn(nは非負の整数)とするとき、入射するレーザ光の1/(n+1)に相当する強さのレーザ光を2次元状の放射面から放射させ、残りのn/(n+1)に相当する強さのレーザ光を下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタへ送るように設定するとよい。 In other words, each branching ratio in the secondary branching means is 1 / (n + 1) of the incident laser beam when the total number of polarization beam splitters cascaded downstream is n (n is a non-negative integer). When the laser beam with the corresponding intensity is radiated from the two-dimensional radiation surface, and the laser beam with the intensity corresponding to the remaining n / (n + 1) is set to be sent to the polarization beam splitter cascaded downstream. Good.
同様にしてすべての偏光ビームスプリッタの分岐比を決定することができる。 Similarly, the branching ratios of all polarization beam splitters can be determined.
図2は、任意比率ビームスプリッタの動作原理を示す模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation principle of the arbitrary ratio beam splitter.
図2(A)に示すように、1/2波長板21aの角度を、入射するP波偏光に合わせると、出射する偏光はP波偏光になる。
As shown in FIG. 2A, when the angle of the half-
また、図2(B)に示すように、1/2波長板21aを45度傾けてP波偏光を入射させると、偏光面が90度回転させられて、出射する偏光はS波偏光になる。
Further, as shown in FIG. 2B, when the half-
すなわち、図2(C)に示すように、入射するP波偏光と1/2波長板21aとがなす角をθとすると、出射する偏光は、図2(C)に示すS波偏光とP波偏光とが合成されたものになり、S波偏光の大きさは角度θの2倍の正弦に比例し、P波偏光の大きさは角度θの2倍の余弦に比例する。
That is, as shown in FIG. 2C, when the angle formed by the incident P-wave polarized light and the half-
よって、入射する偏光に対する1/2波長板21aの角度を決定することによって、出射するP波偏光の大きさと、出射するS波偏光の大きさの比率を0:1から1:0の間で自由自在に決めることができる。
Therefore, by determining the angle of the half-
一方、偏光ビームスプリッタ21bは、上記のように、P波偏光をそのまま通過し(図2(D)参照)、S波偏光を反射してS波偏光の進行方向を垂直方向に変化させる(図2(E)参照)。よって、P波偏光とS波偏光とが混在した偏光が偏光ビームスプリッタ21bに入射すると、その偏光をS波偏光とP波偏光とに分離することができる(図2(F)参照)。
On the other hand, as described above, the
よって、図2(G)に示すように、1/2波長板21aと偏光ビームスプリッタ21bとを組み合わせ、入射するP波偏光に対して角度θをもつ1/2波長板21aによって、θに応じた比率のP波偏光とS波偏光とに変換し、これらを偏光ビームスプリッタ21bによって分離することで、入射する光を任意の比率で分岐させることができる。すなわち、1/2波長板21aと偏光ビームスプリッタ21bとを一組にすることで、1つの任意比率ビームスプリッタを構成することができる。同様に、1/2波長板22aと偏光ビームスプリッタ22bとを一組にすることで1つの任意比率ビームスプリッタを構成することができ、また、1/2波長板31aと偏光ビームスプリッタ31bとを一組にすることで1つの任意比率ビームスプリッタを構成することができる。図1の他の1/2波長板および偏光ビームスプリッタの各組合せにおいても同様である。
Therefore, as shown in FIG. 2 (G), the half-
図1に示す各偏光ビームスプリッタでの分岐比は、入射する光の偏光のみに依存するため、温度変化や経時変化によって入射する光の直径や発散角が変化してもその変化の影響を受けることはない。 Since the branching ratio in each polarization beam splitter shown in FIG. 1 depends only on the polarization of incident light, even if the diameter or divergence angle of incident light changes due to temperature change or change with time, it is affected by the change. There is nothing.
このように、本実施の形態によれば、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶バックライト装置において、光の分岐比を1/2波長板の偏光面の回転角度によって正確に決めることができるため、明るさの均一性に優れた液晶ディスプレイ装置を実現することができる。すなわち、本実施の形態によれば、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適な液晶バックライト装置を提供することができる。 Thus, according to the present embodiment, in a liquid crystal backlight device used in a liquid crystal display device using a laser that emits polarized laser light as a light source, the light branching ratio is changed to the polarization plane of the half-wave plate. Therefore, a liquid crystal display device with excellent brightness uniformity can be realized. In other words, according to the present embodiment, uniformity of luminance can be ensured even with a light guide system that takes polarization into account, and this is suitable for a liquid crystal display device that uses a laser that emits polarized laser light as a light source. A liquid crystal backlight device can be provided.
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図である。なお、図3において、図1と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the liquid crystal backlight device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施の形態では、液晶バックライト装置は、レーザ光源10から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって2次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる分岐手段と、この分岐手段からのレーザ光を端面から入射させ、上記放射面に垂直な方向に放射する導光板とを有する。
In the present embodiment, the liquid crystal backlight device splits the laser beam emitted from the
図3に示す液晶バックライト装置200において、導光板60は、下端面から入射する水平偏光の光を、基板20に対して垂直な方向、つまり、2次元状の放射面に垂直な方向に放射する。
In the liquid
導光板60の内部において偏光解消が発生すると導光板60から放射される光は偏光を失う。よって、導光板60は、その材質に複屈折が少なく、その面上では拡散反射を起こさず、その内部では光の散乱が起こらないといった条件を満足する必要がある。
When depolarization occurs inside the
複屈折を抑えることは、導光板60の製作を、材料の異方性の原因となる複雑な流動条件が発生する成型加工によって行うのではなく、異方性が少ない材料から切削加工によって行うことによって可能となる。また、面上での拡散反射の防止は、すべての面を鏡面仕上げとし、基板20に対して垂直方向への放射を得るためにプリズム加工を行うことによって可能となる。また、導光板60内部での光の散乱を抑えるには、透明な材質を選べばよい。
In order to suppress birefringence, the manufacture of the
また、図3において、偏光ビームスプリッタ21b、22b、23b、24b、25b、26b、27bによって、レーザ光源10から出射されるレーザ光を2次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる分岐手段が構成される。
In FIG. 3, the laser beam emitted from the
ここで、例えば、1/2波長板21aおよび偏光ビームスプリッタ21bに着目すると、その下流側にはさらに6個の偏光ビームスプリッタ22b、23b、24b、25b、26b、27bがあるため、導光板60へ出射する光の量を1としたとき、1/2波長板21aおよび偏光ビームスプリッタ21bの分岐比を1:6とすればよい。
Here, for example, when focusing on the half-
換言すれば、分岐手段における各分岐比は、下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタの総数をn(nは非負の整数)とするとき、入射するレーザ光の1/(n+1)に相当する強さのレーザ光を2次元状の放射面から放射させ、残りのn/(n+1)に相当する強さのレーザ光を下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタへ送るように設定するとよい。 In other words, each branching ratio in the branching unit corresponds to 1 / (n + 1) of the incident laser light when the total number of polarization beam splitters cascaded downstream is n (n is a non-negative integer). It is preferable to set so that the laser beam having the intensity is emitted from the two-dimensional radiation surface, and the remaining laser beam having the intensity corresponding to n / (n + 1) is sent to the polarization beam splitter cascaded downstream.
このように、本実施の形態によれば、導光板60を用いて液晶バックライト装置を構成するため、実施の形態1よりも簡易な構成によって、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適な液晶バックライト装置を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the liquid crystal backlight device is configured using the
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図である。なお、図4において、図1と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a liquid crystal backlight device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施の形態では、液晶バックライト装置は、レーザ光源10から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって2次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分割する分割手段と、この分割手段からのレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって上記放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段と、この一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって上記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段とを有する。
In the present embodiment, the liquid crystal backlight device divides the laser beam emitted from the
図4に示す液晶バックライト装置300において、1/2波長板73aおよび偏光ビームスプリッタ73bは、レーザ光源10からの光を大きく2つに分割する。
In the liquid
1/2波長板73aおよび偏光ビームスプリッタ73bから上方向に出射する垂直偏光は、全反射プリズム71を経て、1/2波長板21aおよび偏光ビームスプリッタ21bに入射する。
The vertically polarized light emitted upward from the half-
一方、1/2波長板73aおよび偏光ビームスプリッタ73bから右方向に出射する水平偏光は、1/2波長板74aおよび偏光ビームスプリッタ74bに入射してすべて垂直偏光に変換される。そして、その垂直偏光は、全反射プリズム72を経て、1/2波長板25aおよび偏光ビームスプリッタ25bに入射する。
On the other hand, horizontal polarized light emitted in the right direction from the half-
よって、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ73b、74bによって、レーザ光源10から出射されるレーザ光を2次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分割する分割手段が構成される。
Therefore, in the present embodiment, the
なお、1/2波長板21aおよび偏光ビームスプリッタ21bに入射した垂直偏光は、一次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ21b、22b、23b、24bおよび二次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ31b、32b、33b、34b、35b、36b、37b、38b、39b、40b、41b、42b、43b、44bによって、2次元状の放射面に平行なレーザ光および垂直なレーザ光の複数のレーザ光に分岐されることにより、基板20の一部領域に分配され、最終的に基板20に対して垂直方向に出射される。この部分の基本構成は、一次分岐手段と二次分岐手段を用いる実施の形態1の構成と同様である。
The vertically polarized light incident on the half-
また、1/2波長板25aおよび偏光ビームスプリッタ25bに入射した垂直偏光は、一次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ25b、26b、27bおよび二次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ45b、46b、47b、48b、49b、50b、51b、52b、53b、54b、55bによって、2次元状の放射面に平行なレーザ光および垂直なレーザ光の複数のレーザ光に分岐されることにより、基板20の残りの領域に分配され、最終的に基板20に対して垂直方向に出射される。この部分の基本構成も、一次分岐手段と二次分岐手段を用いる実施の形態1の構成と同様である。
The vertically polarized light incident on the half-
よって、両者を組み合わせることによって、レーザ光源10からの光源光は基板20の全体に分配され、最終的に基板20に対して垂直方向に出射される。これは、分割手段によって分割された複数(ここでは2つ)のレーザ光をそれぞれ実施の形態1の構成によって、つまり、いわば同様の構成が適宜枝分かれした樹状接続によって分配するものである。
Therefore, by combining the both, the light source light from the
ここで、例えば、1/2波長板73aおよび偏光ビームスプリッタ73bに着目すると、垂直偏光側の下流側には、垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが14個あり、水平偏光側の下流側には、垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが11個ある。よって、1/2波長板73aおよび偏光ビームスプリッタ73bの分岐比を14:11とすればよい。
Here, for example, focusing on the half-
換言すれば、分割手段における各分岐比は、2つの分岐先にそれぞれ接続される垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタの総数をそれぞれn(nは非負の整数)、m(mは非負の整数)とするとき、入射するレーザ光のn/(n+m)に相当する強さのレーザ光をn個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送り、残りのm/(n+m)に相当する強さのレーザ光をm個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送るように設定するとよい。 In other words, the branching ratios in the dividing means are the total number of vertical beam emitting polarization beam splitters connected to the two branch destinations, respectively, n (n is a non-negative integer) and m (m is a non-negative integer). ), A laser beam having an intensity corresponding to n / (n + m) of the incident laser beam is sent to a branching destination having n polarization beam splitters for emitting vertical light, and the remaining m / (n + m) It is preferable to set so that the laser beam having the intensity corresponding to is sent to a branch destination where m polarization beam splitters for emitting light in the vertical direction are present.
このように、本実施の形態によれば、1/2波長板73aおよび偏光ビームスプリッタ73bから分配しているように、同様の構成が適宜枝分かれした樹状接続で光を分配することができる。すなわち、本発明は、図1に示す実施の形態1における構成に限らず、図4に示す本実施の形態における樹状接続で光を分配する構成によっても実施することが可能である。これにより、例えば、本実施の形態の場合では、偏光ビームスプリッタ55bまで到達する間に通過する1/2波長板および偏光ビームスプリッタの数が、実施の形態1よりも少なくなり、通過の間に生じるロスを小さくすることができる。
As described above, according to the present embodiment, light can be distributed with a tree-like connection in which the same configuration is branched as appropriate, as is distributed from the half-
なお、上記各実施の形態では、単一の光源を用いる場合について説明した。しかし、自然色の表示を行うために、光の3原色のそれぞれに対し本発明を適用することも可能である。また、3原色を合成してコリメートされた白色光に対し本発明を適用することも可能である。 In each of the above embodiments, the case where a single light source is used has been described. However, the present invention can also be applied to each of the three primary colors of light in order to display natural colors. The present invention can also be applied to white light that is collimated by synthesizing the three primary colors.
本発明では、高効率なレーザ光源が発する直線偏光の光源光を、偏光ビームスプリッタによってS波偏光とP波偏光とに分離しながら2次元平面上で分配するため、点光源を液晶パネルに必要な面状の光源に変換することができる。 In the present invention, a linear light source light emitted from a high-efficiency laser light source is distributed on a two-dimensional plane while being separated into S-wave polarized light and P-wave polarized light by a polarizing beam splitter. Can be converted into a planar light source.
そして、レーザ光源が本来もつ偏光の性質を面状の光源への変換過程において失うことなくレーザ光を液晶パネルに導光することができるため、液晶パネルの入射面側に設けられた偏光フィルタにおける光の損失を減らすことができる。 Since the laser light can be guided to the liquid crystal panel without losing the inherent polarization property of the laser light source in the process of conversion to the planar light source, the polarizing filter provided on the incident surface side of the liquid crystal panel Light loss can be reduced.
また、光の分岐において、その分岐比を1/2波長板の角度のみによって決定することができるため、入射光の太さやビーム発散角に関わらず分岐比を正確に決め、かつ、安定させることができる。 In addition, since the branching ratio of light can be determined only by the angle of the half-wave plate, the branching ratio can be accurately determined and stabilized regardless of the incident light thickness and beam divergence angle. Can do.
よって、上記の作用により、本発明によれば、輝度の均一性が高い高効率の液晶バックライト装置を実現することができる。 Therefore, according to the present invention, a highly efficient liquid crystal backlight device having high luminance uniformity can be realized by the above-described operation.
例えば、本発明の液晶バックライト装置をポータブルの液晶ディスプレイ装置に適用すれば、少ない消費電力で必要な明るさが得られるため、バッテリの寿命を延ばすことができる。また、例えば、本発明の液晶バックライト装置を屋内で使用する液晶ディスプレイ装置に適用すれば、同じ消費電力で、より明るく、より鮮やかな映像を表示することができる。なお、いずれの液晶ディスプレイ装置も、液晶バックライト装置により照明される光変調部を有する。 For example, when the liquid crystal backlight device of the present invention is applied to a portable liquid crystal display device, the required brightness can be obtained with low power consumption, so that the battery life can be extended. For example, if the liquid crystal backlight device of the present invention is applied to a liquid crystal display device used indoors, a brighter and more vivid image can be displayed with the same power consumption. Note that each liquid crystal display device has a light modulation unit illuminated by a liquid crystal backlight device.
10 レーザ光源
20 基板
21a、22a、23a、24a、25a、26a、27a、28a、29a、30a、31a、32a、33a、34a、35a、36a、37a、38a、39a、40a、41a、42a、43a、44a、45a、46a、47a、48a、49a、50a、51a、52a、53a、54a、55a、73a、74a 1/2波長板
21b、22b、23b、24b、25b、26b、27b、28b、29b、30b、31b、32b、33b、34b、35b、36b、37b、38b、39b、40b、41b、42b、43b、44b、45b、46b、47b、48b、49b、50b、51b、52b、53b、54b、55b、73b、74b 偏光ビームスプリッタ
60 導光板
71、72 全反射プリズム
100、200、300 液晶バックライト装置
10 Laser
Claims (11)
直線偏光の光を発生するレーザ光源と、
入射光をS波偏光とP波偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、
入射する直線偏光の偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させる1/2波長板と、
前記偏光ビームスプリッタと前記偏光ビームスプリッタの入射側に配置した前記1/2波長板とを一組とし、入射する直線偏光を前記1/2波長板による偏光面の回転量に応じた比率でS波偏光とP波偏光とに分離する任意比率ビームスプリッタと、
を有する液晶バックライト装置。 A liquid crystal backlight device used in a liquid crystal display device using a laser as a light source,
A laser light source that generates linearly polarized light;
A polarization beam splitter that separates incident light into S-wave polarization and P-wave polarization;
A half-wave plate that rotates the polarization plane of incident linearly polarized light by a predetermined amount around the optical axis;
The polarizing beam splitter and the half-wave plate arranged on the incident side of the polarizing beam splitter are made into one set, and the incident linearly polarized light is S in a ratio corresponding to the rotation amount of the polarization plane by the half-wave plate. An arbitrary ratio beam splitter that separates into wave polarization and P wave polarization;
A liquid crystal backlight device.
前記一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって前記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段と、
をさらに有する請求項1記載の液晶バックライト装置。 Primary branching means for branching laser light emitted from the laser light source into a plurality of laser lights parallel to a two-dimensional radiation surface by a plurality of cascaded arbitrary ratio beam splitters;
Secondary branching means for branching laser light emitted from the primary branching means into a plurality of laser lights perpendicular to the radiation surface by a plurality of cascaded arbitrary ratio beam splitters;
The liquid crystal backlight device according to claim 1, further comprising:
請求項2記載の液晶バックライト装置。 The branch ratio of the arbitrary ratio beam splitter in the primary branch means is the total number of arbitrary ratio beam splitters of the secondary branch means connected to the two branch destinations of the arbitrary ratio beam splitter, respectively, where n is a non-negative integer. ), M (m is a non-negative integer), a laser beam having an intensity corresponding to n / (n + m) of the incident laser beam is supplied to a branch destination where an arbitrary ratio beam splitter of n secondary branching units is provided. The laser beam having the intensity corresponding to the remaining m / (n + m) is set to be sent to a branch destination having an arbitrary ratio beam splitter of m secondary branching units.
The liquid crystal backlight device according to claim 2.
請求項2記載の液晶バックライト装置。 The branching ratio of the arbitrary ratio beam splitter in the secondary branching means is the incident laser when the total number of arbitrary ratio beam splitters cascaded downstream of the arbitrary ratio beam splitter is n (n is a non-negative integer). Arbitrary ratio beam splitter that radiates laser light having intensity corresponding to 1 / (n + 1) of light from the radiation surface and cascades the remaining laser light having intensity corresponding to n / (n + 1) downstream Set to send to
The liquid crystal backlight device according to claim 2.
前記分岐手段からのレーザ光を端面から入射させ、前記放射面に垂直な方向に放射する導光板と、
をさらに有する請求項1記載の液晶バックライト装置。 Branching means for branching laser light emitted from the laser light source into a plurality of laser lights parallel to a two-dimensional radiation surface by a plurality of cascaded arbitrary ratio beam splitters;
A light guide plate that makes laser light from the branching unit incident from an end face and emits the laser light in a direction perpendicular to the radiation surface;
The liquid crystal backlight device according to claim 1, further comprising:
請求項5記載の液晶バックライト装置。 The branching ratio of the arbitrary ratio beam splitter in the branching means is that the total number of arbitrary ratio beam splitters cascaded downstream of the arbitrary ratio beam splitter is n (n is a non-negative integer). Laser light having an intensity corresponding to 1 / (n + 1) is emitted from the radiation surface, and the remaining laser light having an intensity corresponding to n / (n + 1) is sent to an arbitrary ratio beam splitter cascaded downstream. Set as
The liquid crystal backlight device according to claim 5.
前記分割手段からのレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって前記放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段と、
前記一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって前記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段と、
をさらに有する請求項1記載の液晶バックライト装置。 Splitting means for splitting the laser beam emitted from the laser light source into a plurality of laser beams parallel to a two-dimensional radiation surface by a plurality of cascaded arbitrary ratio beam splitters;
Primary branching means for splitting the laser light from the splitting means into a plurality of laser lights parallel to the radiation surface by a plurality of cascaded arbitrary ratio beam splitters;
Secondary branching means for branching laser light emitted from the primary branching means into a plurality of laser lights perpendicular to the radiation surface by a plurality of cascaded arbitrary ratio beam splitters;
The liquid crystal backlight device according to claim 1, further comprising:
請求項7記載の液晶バックライト装置。 The branching ratio of the arbitrary ratio beam splitter in the splitting means is the total number of arbitrary ratio beam splitters of the secondary branching means respectively connected to the two branch destinations of the arbitrary ratio beam splitter, where n is a non-negative integer. , M (m is a non-negative integer), a laser beam having an intensity corresponding to n / (n + m) of the incident laser beam is sent to a branching destination having an arbitrary ratio beam splitter of n secondary branching units. , The remaining laser beam having an intensity corresponding to m / (n + m) is set to be sent to a branch destination having an arbitrary ratio beam splitter of m secondary branching units.
The liquid crystal backlight device according to claim 7.
請求項7記載の液晶バックライト装置。 The branch ratio of the arbitrary ratio beam splitter in the primary branch means is the total number of arbitrary ratio beam splitters of the secondary branch means connected to the two branch destinations of the arbitrary ratio beam splitter, respectively, where n is a non-negative integer. ), M (m is a non-negative integer), a laser beam having an intensity corresponding to n / (n + m) of the incident laser beam is supplied to a branch destination where an arbitrary ratio beam splitter of n secondary branching units is provided. The laser beam having the intensity corresponding to the remaining m / (n + m) is set to be sent to a branch destination having an arbitrary ratio beam splitter of m secondary branching units.
The liquid crystal backlight device according to claim 7.
請求項7記載の液晶バックライト装置。 The branching ratio of the arbitrary ratio beam splitter in the secondary branching means is the incident laser when the total number of arbitrary ratio beam splitters cascaded downstream of the arbitrary ratio beam splitter is n (n is a non-negative integer). Arbitrary ratio beam splitter that radiates laser light having intensity corresponding to 1 / (n + 1) of light from the radiation surface and cascades the remaining laser light having intensity corresponding to n / (n + 1) downstream Set to send to
The liquid crystal backlight device according to claim 7.
前記液晶バックライト装置により照明される光変調部と、
を有する液晶ディスプレイ装置。
A liquid crystal backlight device according to claim 1,
A light modulator illuminated by the liquid crystal backlight device;
A liquid crystal display device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008016782A JP2009175637A (en) | 2008-01-28 | 2008-01-28 | Liquid crystal backlight device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008016782A JP2009175637A (en) | 2008-01-28 | 2008-01-28 | Liquid crystal backlight device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011013425A1 (en) | 2009-07-28 | 2011-02-03 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Actuator system and endoscopic device |
-
2008
- 2008-01-28 JP JP2008016782A patent/JP2009175637A/en active Pending
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