JP2011154078A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶表示パネルと、バックライトユニットとを有し、前記バックライトユニットは、複数の光源と、当該光源が発した光を面状光線に変換する導光板9と、当該光源が発した光を赤色系の光3r、緑色系の光3g、および青色系の光3bに分離する回折格子10を有する液晶表示装置であって、前記回折格子は、前記導光板から見て前記液晶表示パネルとは反対の方向に、前記導光板よりも屈折率が低い低屈折率層11を介して配置されており、かつ、前記光源から前記導光板に入射した光のうちの強度が最も高い主成分の光の伝播方向と平行な主断面で見たときに、前記赤色系の光、前記緑色系の光、および前記青色系の光のすべての光の−1次回折光の回折方向が、当該回折格子の垂線方向よりも前記光源側に傾くように配置されている液晶表示装置。
【選択図】図5
Description
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、従来の一般的な液晶表示装置における画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図2は、図1のA−A’線の位置における断面構成の一例を示す模式断面図である。
図3(a)は、透過型回折格子およびレンズアレイを有する液晶表示装置の断面構成の一例を示す模式断面図である。図3(b)は、緑色系の光が集光される様子を示す模式断面図である。図3(c)は、赤色系の光が集光される様子を示す模式断面図である。図3(d)は、青色系の光が集光される様子を示す模式断面図である。
図4は、図3(a)に示した構成の液晶表示装置における透過型回折格子の回折効率の波長依存性の一例を示すグラフ図である。
図5は、本発明による実施例1の液晶表示装置における主要部分の断面構成の一例を示す模式断面図である。図6は、実施例1の液晶表示装置における主要部分の平面構成の一例を示す模式平面図である。
なお、図5に示した断面図は、図6に示したx軸方向と平行であり、かつ、y軸方向を法線方向とする断面で見た図である。以下、図5に示した断面を主断面と呼ぶ。
図7は、回折格子への入射角と回折光の出射角度との関係を説明するための模式断面図である。図8は、0次回折光と−1次回折光の光路を示す模式断面図である。図9は、−1次回折光におけるTM偏光およびTE偏光の回折効率の波長依存性を示すグラフ図である。
なお、図10は、横軸が格子定数と屈折率の積n1d(nm)、縦軸が回折効率DE(%)のグラフ図である。また、図10には、赤色系の光3rに対する格子定数dと回折効率DEとの関係、緑色系の光3gに対する格子定数dと回折効率DEとの関係、および青色系の光3bに対する格子定数dと回折効率DEとの関係を示している。なお、赤色系の光3r、緑色系の光3g、および青色系の光3bは、それぞれ、代表的な波長である650nm、550nm、および450nmにしている。また、ブレーズ角度θBは、広い波長範囲で回折効率が高くなる32°とした。
なお、図11は、横軸がブレーズ角度θB、縦軸が回折効率DE(%)のグラフ図である。また、図11には、格子定数dと屈折率n1の積n1dを370nmとしたときの赤色系の光3rに対するブレーズ角度と回折効率との関係、および青色系の光3gに対するブレーズ角度と回折効率との関係を示している。なお、赤色系の光3rおよび青色系の光3bは、それぞれ、代表的な波長である650nmおよび450nmにしている。
実施例1のバックライトユニットのように、導光板9から見て液晶表示パネル1とは反対側に反射型の回折格子10を配置する場合、たとえば、格子定数dと低屈折率層11の屈折率n1の積n1dを変えることで、−1次回折光の回折方向を変えることができる。そして、実施例1のバックライトユニットでは、その積n1dの値を370nm程度にすることで、赤色系の光3r、緑色系の光3g、および青色系の光3bの−1次回折光の回折方向が、導光板9の垂線9pよりも光源8側に傾くようにしている。
なお、図12は、横軸が光の波長λ(nm)、縦軸が回折効率DE(%)のグラフ図である。
なお、図13は、図7と同様に主断面で見たバックライトユニットの断面構成を示している。
なお、図14は、横軸が光の波長λ(nm)、縦軸が回折効率DE(%)のグラフ図である。また、図14には、導光板の屈折率n2を1.6、n1dを370nmに固定し、低屈折率層の屈折率n1を1.0にした場合、1.26にした場合、および1.34にした場合の波長と回折効率との関係を示している。また、回折格子のブレーズ角度θBは、実施例1と同じ32°にした。
2 バックライトユニット
3 光
3w 白色光
3r 赤色系の光
3g 緑色系の光
3b 青色系の光
4 透過型回折格子
5 第1の基板
6 第1の偏光板
7 シリンドリカルレンズ
8 光源
9 導光板
9v V溝
9t 傾斜面
10 (反射型の)回折格子
10a 回折素子
10b 基材
10c 反射層
11 低屈折率層
12 プリズムシート
13 第2の基板
14 液晶層
15 第2の偏光板
16 拡散シート
FR 赤色フィルタ
FG 緑色フィルタ
FB 青色フィルタ
Claims (8)
- 赤色系の光のみが通過する第1のサブ画素、緑色系の光のみが通過する第2のサブ画素、および青色系の光のみが通過する第3のサブ画素を有する画素がマトリクス状に配置された表示領域を有する液晶表示パネルと、当該液晶表示パネルに照射する面状光線を生成するバックライトユニットとを有し、
前記バックライトユニットは、複数の光源と、当該光源が発した光を面状光線に変換する導光板と、当該光源が発した光を赤色系の光、緑色系の光、および青色系の光に分離する回折格子を有し、
前記液晶表示パネルは、前記赤色系の光を前記第1のサブ画素に導き、前記緑色系の光を前記第2のサブ画素に導き、前記青色系の光を前記第3のサブ画素に導く集光部材を有する液晶表示装置であって、
前記回折格子は、前記導光板から見て前記液晶表示パネルとは反対の方向に、前記導光板よりも屈折率が低い低屈折率層を介して配置されており、かつ、
前記光源から前記導光板に入射した光のうちの強度が最も高い主成分の光の伝播方向と平行な主断面で見たときに、前記赤色系の光、前記緑色系の光、および前記青色系の光のすべての光の−1次回折光の回折方向が、当該回折格子の垂線方向よりも前記光源側に傾くように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記低屈折率層の屈折率と前記回折格子の格子定数との積が、345nm以上、420nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記低屈折率層の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記バックライトユニットは、前記導光板と前記液晶表示パネルとの間に配置されるプリズムシートを有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記プリズムシートは、前記主断面で見たときの、前記緑色系の前記−1次回折光の前記液晶表示パネルへの入射角を概ね0°にするプリズム面を有することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記回折格子の格子溝の深さと前記低屈折率層の屈折率との積が、160nm以上、420nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記低屈折率層の屈折率をn1、前記導光板の屈折率をn2としたときに、n2 2−n1 2≧0.75の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配置された一対の偏光板を有し、
当該一対の偏光板のうちの、前記バックライトユニットと前記液晶層との間に配置される偏光板は、その透過軸方向が、前記導光板内での前記主成分の光の伝播方向と概ね平行になるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
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