JP3422917B2 - サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置Info
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Description
光源装置及び液晶表示装置に関し、例えばTN液晶によ
る液晶表示パネルによる液晶表示装置に適用することが
できる。本発明は、透過偏光面の照明光を選択的に透過
し、この透過偏光面と直交する反射偏光面の照明光を選
択的に反射する偏光分離素子を配置して液晶表示パネル
の出射光量を増大するにつき、所定の延長方向に延長す
る1対の斜面による突起を、板状部材の出射面と対向す
る面に、この延長方向と直交する方向に繰り返し形成
し、この延長方向が透過偏光面と反射偏光面との向きに
一致しないようにし、また好ましくは透過偏光面と反射
偏光面との成す角をほぼ等分する方向にこの延長方向を
設定することにより、単に偏光分離素子を配置する場合
に比して、液晶表示パネルからの出射光量を格段的に向
上する。
サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明
し、これにより全体形状を薄型化するようになされてい
る。
状光源でなる一次光源を板状部材(すなわち導光板)の
端部に配置し、この一次光源より出射される照明光を導
光板の端面より導光板に入射する。さらにサイドライト
型面光源装置は、この照明光を屈曲して、導光板の平面
より液晶表示パネルに向けて出射し、これにより全体形
状を薄型化できるようになされている。
ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式のものと、
一次光源より遠ざかるに従って導光板の板厚を徐々に薄
く形成した形式のものとがあり、後者は、前者に比して
効率良く照明光を出射することができる。
源装置1の一例を示す分解斜視図であり、図12は、図
11をA−A線で切り取って示す断面図である。このサ
イドライト型面光源装置1は、導光板としての光散乱導
光板2の端部に一次光源3を配置し、反射シート4、光
散乱導光板2、光制御部材としてのプリズムシート6を
順次積層して形成される。
7の周囲を、リフレクタ8で囲って形成され、リフレク
タ8の開口側より光散乱導光板2の端面(以下入射面と
呼ぶ)2Aに照明光を入射する。ここでリフレクタ8
は、入射光を正反射又は乱反射する例えばシート材によ
り形成される。
状の正反射部材、又は白色PETフィルム等からなるシ
ート状の乱反射部材により形成され、光散乱導光板2よ
り漏れ出す照明光を反射して光散乱導光板2に入射し、
これにより照明光の利用効率を向上させる。
で、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)から
なるマトリックス中に、これと屈折率の異なる透光性の
微粒子が一様に分散混入されて形成される。これにより
光散乱導光板2は、一次光源3側端面でなる入射面2A
より照明光Lを入射し、透光性の微粒子により散乱させ
ながら、また乱反射部材による反射シート4を適用した
場合は、この反射シート4により一部乱反射させなが
ら、反射シート4側面(以下裏面と呼ぶ)2Bとプリズ
ムシート6側平面(以下出射面と呼ぶ)2Cとの間を繰
り返し反射して照明光Lを伝搬する。
反射する毎に出射面2Cに対する入射角が低下し、出射
面2Cに対して臨界角以下の成分が出射面2Cより出射
される。この出射面2Cより出射される照明光Lは、光
散乱導光板2の内部において透光性の微粒子により散乱
され、反射シート4により乱反射して伝搬すること等に
より散乱光として出射される。しかしながらこの照明光
Lは、出射面2Cに対して伝搬方向に傾いて形成された
裏面2Bを反射して伝搬し、臨界角以下の成分が射出さ
れることにより、主たる出射方向が楔型形状の先端方向
に傾いて形成される。すなわち光散乱導光板2からの出
射光Lが指向性を有するようになり、これによりサイド
ライト型面光源装置1は、指向出射性を有するようにな
る。
の指向性を補正するために配置される。すなわちプリズ
ムシート6は、ポリカーボネート等の透光性のシート材
で形成され、光散乱導光板2と対向する側の面(下側の
面)にプリズム面が形成される。このプリズム面は、一
方向にほぼ平行に延長する断面三角形形状の突起が繰り
返されて形成され、この突起が入射面2Aとほぼ平行
(入射面2Aとの成す角度が0〜15度程度)に延長す
るように配置される。これによりプリズムシート6は、
この三角形形状の突起の斜面で、出射光の主たる出射方
向を出射面2Cの正面方向に補正する。なおプリズムシ
ート6に代えて、両面にプリズム面を形成したいわゆる
両面プリズムシートを用いる場合もある。なお両面プリ
ズムシートにおいて、表面側と裏面側の各プリズム面
は、プリズム面を構成する突起の延長する方向が互いに
直交するように構成される。
の構成に係るサイドライト型面光源装置を示す分解斜視
図であり、図14は、図13をB−B線で切り取って示
す断面図である。このサイドライト型面光源装置10
は、導光板12の端部に一次光源3を配置し、反射シー
ト4、導光板12、光拡散シート13、プリズムシート
14、15を積層して形成される。なおこの図13に示
す構成において、図11について上述したサイドライト
型面光源装置1と同一の構成は、対応する符号を付して
示し、重複した説明は省略する。
ばアクリル(PMMA樹脂)を射出成形して断面楔型形
状に形成された板状部材であり、裏面12Bに粗面によ
るドット状のパターンが、一次光源より遠ざかるに従っ
て徐々に面積が拡大するように形成される。これにより
導光板12は、裏面12Bと出射面12Cとの間を繰り
返し反射して照明光を伝搬しながら、この裏面12Bに
形成されたドット状のパターンにより照明光を散乱し、
光散乱導光板2の場合と同様の指向性により照明光を出
射する。
射光を散乱させることにより、このドットパターンを認
識困難にする。プリズムシート14及び15は、出射面
12Cと対向する面と反対側の面にプリズム面が形成さ
れ、導光板12側のプリズムシート14は、プリズム面
を構成する1対の斜面が入射面12Aとほぼ直交する方
向に繰り返されるように、プリズムシート15は、1対
の斜面が入射面とほぼ平行(入射面との成す角度が0〜
15度程度)な方向に繰り返されるように配置される。
型面光源装置10においても、光散乱導光板2によるサ
イドライト型面光源装置1と同様に、ほぼ均一な板厚に
より導光板を形成した方式のサイドライト型面光源装置
に比して、出射光を正面方向に効率良く出射して、液晶
表示パネル等に照明光を供給するようになされている。
ドライト型面光源装置により照明光の供給を受ける液晶
表示パネルにおいては、所定偏光面の入射光を選択的に
透過して所望の画像等を表示するようになされており
(以下、この偏光面を液晶表示パネルの透過偏光面と呼
ぶ)、この偏光面と直交する偏光面の照明光成分につい
ては、何ら画像等の表示には寄与せず、無駄に消費され
てしまうような状態となっている。
置の出射面に、液晶表示パネルの選択透過性に対応する
ように、所定偏光面の照明光を選択的に透過し(以下、
この偏光面を偏光分離素子の透過偏光面と呼ぶ)、この
偏光面と直交する偏光面(以下、この偏光面を偏光分離
素子の反射偏光面と呼ぶ)の照明光を選択的に反射する
偏光分離素子を配置すれば、液晶表示パネルにおいて無
駄に消費されていた照明光成分をサイドライト型面光源
装置側に戻すことができると考えられる。
は、光散乱導光板2及び導光板12の裏面2B、12B
等により照明光を何度も反射することにより、このよう
に液晶表示パネルにおいて無駄に消費されていた照明光
成分を元の自然光に近い偏光状態に変換して再び出射で
きると考えられる。これらにより偏光分離素子を配置し
て、照明光の利用効率を増大でき、液晶表示パネルの出
射光量を増大できると考えられる。
ば常光線と異常光線とで屈折率の異なる光学的異方性材
質を含む材料を所定膜厚により積層して形成することが
できる。
たサイドライト型面光源装置10に液晶表示パネルを配
置した場合の指向性を示す特性曲線図であり、出射面1
2Cの垂線方向の輝度レベルを値1に正規化して示した
ものである。また図16は、このサイドライト型面光源
装置10と液晶表示パネル間に偏光分離素子を配置して
測定した特性曲線図であり、図15との対比により輝度
レベルを正規化して示したものであり、出射面の垂線方
向の輝度レベルは、図13のサイドライト型面光源装置
による場合に比して1.247倍になった。これらの特
性曲線図によれば、偏光分離素子を配置して、液晶表示
パネルからの出射光量を増大できることがわかる。
1について上述したサイドライト型面光源装置1に液晶
表示パネルを配置した場合の指向性を示す特性曲線図で
あり、図18は、このサイドライト型面光源装置1と液
晶表示パネル間に偏光分離素子を配置して測定した特性
曲線図である。このサイドライト型面光源装置1は、図
13のサイドライト型面光源装置10に比して、出射面
にプリズムシートが少ない分、出射面12Cの垂線方向
で輝度レベルが低下し、この輝度レベルがサイドライト
型面光源装置10に比して0.705倍になる。しかし
ながら偏光分離素子を配置することにより、垂線方向の
輝度レベルがサイドライト型面光源装置10に比して
1.001倍に増大する。なおこの図15〜図18の特
性曲線は、反射シート4に白色PETシート材を適用し
た場合である。
光量の増大の程度は、期待される出射光量の増大程度よ
り小さいことが分かった。すなわち偏光分離素子におい
ては、入射する照明光のうち透過偏光面成分を透過し、
透過偏光面と直交する反射偏光面成分を反射することに
より、この反射された成分が何ら減衰されることなく再
出射されれば、損失が全く無いと仮定して、液晶表示パ
ネルの出射光量は全体として2倍に増大するはずであ
る。
0に液晶表示パネルを配置した図15の特性曲線により
示される出射光量(各方向の輝度レベルを積分して計算
した)を値1に正規化して示すと、この構成に偏光分離
素子を配置した場合(図16)では、出射光量が1.5
77倍にしか増大しないことが分かった。また図17及
び図18による対比においては、偏光分離素子の配置に
より、出射光量が1.578倍にしか増大しないことが
分かった。
て、一旦サイドライト型面光源装置側に戻された照明光
が効率良く液晶表示パネルから出射されていないことに
よると考えられる。
で、単に偏光分離素子を配置した場合に比して、液晶表
示パネルからの出射光量を格段的に向上することができ
るサイドライト型面光源装置及び液晶表示装置を提案し
ようとするものである。
め請求項1の発明においては、所定の光源から射出され
た照明光を板状部材の端面から入射し、この照明光を伝
搬させながら板状部材の出射面より出射するサイドライ
ト型面光源装置に適用する。このサイドライト型面光源
装置において、板状部材の出射面に、常光線と異常光線
とで屈折率の異なる光学的異方性材質を含む材料を所定
膜厚により積層して形成され、所定方向の透過偏光面の
照明光を選択的に透過し、透過偏光面と直交する反射偏
光面の照明光を選択的に反射する偏光分離素子を配置す
る。さらに前記板状部材において、出射面と対向する面
に、所定の延長方向に延長する1対の斜面を有する突起
を、延長方向と直交する方向に繰り返し形成し、この延
長方向を、透過偏光面及び反射偏光面の向きと一致しな
いように設定し、前記延長方向が、前記端面と略直交す
る方向であり、前記出射面及び前記偏光分離素子間に、
前記板状部材に形成された突起の延長方向と略直交する
方向に延長する1対の斜面を有する突起が、前記板状部
材に形成された突起の延長方向に沿って繰り返し形成さ
れた光制御部材を配置して、前記板状部材からの出射光
の指向性が補正されてから前記偏向分離素子に向かうよ
うにする。
の構成において、前記板状部材に形成された突起の延長
方向を、前記偏向分離素子における前記透過偏光面と前
記反射偏光面との成す角をほぼ等分する方向に設定す
る。
又は請求項2の構成において、前記光制御部材は、前記
板状部材と対向する面に1対の斜面を有する突起が繰り
返し形成されているものである。
1、請求項2又は請求項3の構成において、前記板状部
材において、1対の斜面の成す角を50〜130度の範
囲に設定し、光制御部材において、1対の斜面の成す角
を30〜70度の範囲に設定する。
1、請求項2、請求項3又は請求項4の構成において、
前記板状部材において、出射面と対向する面側に、反射
面を配置する。
に適用して、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4
又は請求項5に記載のサイドライト型面光源装置により
液晶表示パネルに向けて照明光を出射する。
出された照明光を板状部材の端面から入射し、この照明
光を伝搬させながら板状部材の出射面より出射するサイ
ドライト型面光源装置に適用して、板状部材の出射面側
に、常光線と異常光線とで屈折率の異なる光学的異方性
材質を含む材料を所定膜厚により積層して形成され、所
定方向の透過偏光面の照明光を選択的に透過し、透過偏
光面と直交する反射偏光面の照明光を選択的に反射する
偏光分離素子を配置し、かつ変更分離素子の透過偏光面
を液晶表示パネルを透過し得る偏光の偏光面と一致する
ように設定することで、液晶表示パネルにて利用に供し
得ない偏光成分の照明光を板状部材に戻すことができ
る。この板状部材において、出射面と対向する面に、所
定の延長方向に延長する1対の斜面を有する突起を、延
長方向と直交する方向に繰り返し形成し、この延長方向
が、偏光分離素子の透過偏光面及び反射偏光面と一致し
ないように設定すれば、このように偏光分離素子により
反射されて板状部材に戻った照明光においては、偏光面
が変化して板状部材の出射面から再射出される。この照
明光の偏光面の変化は、偏光分離素子により選択的に反
射されて、板状部材に再入射する照明光の、板状部材に
おける斜面の延長方向を対称軸とした斜面による2回反
射により発生する。これにより偏光分離素子により選択
的に反射されて板状部材に再入射する照明光の偏光面
が、これら斜面による2回反射を経て、偏光分離素子を
透過する偏光面の照明光、すなわち液晶表示パネルを透
過し得る偏光面の照明光に変換される。これにより板状
部材の出射面より出射する照明光は、単に偏光分離素子
を配置した場合に比して、板状部材に前記突起列を形成
した場合に、効率良く液晶表示パネルを透過して出射さ
れ、これにより単に偏光分離素子を配置した場合に比し
て少ない損失により照明光を利用することができる。な
お先の突起の斜面の板状部材の出射面に対する傾斜角が
大きい場合には、偏光分離素子で反射され、板状部材に
戻った照明光は、複数の突起をまたがった(例えば2つ
の突起)2つの斜面により反射される。また傾斜角が小
さい場合、この照明光は、1つの突起の2つの斜面によ
り反射される。またこのとき、この延長方向が、端面と
略直交する方向でなるようにし、前記出射面及び前記偏
光分離素子間に、前記板状部材に形成された突起の延長
方向と略直交する方向に延長する 1対の斜面を有する突
起が、前記板状部材に形成された突起の延長方向に沿っ
て繰り返し形成された光制御部材を配置して、前記板状
部材からの出射光の指向性が補正されてから前記偏向分
離素子に向かうようにすれば、光学的異方性材質の積層
による偏光分離素子で効率良く処理し得るように指向性
を補正して板状部材から照明光を出射することができ
る。
構成において、板状部材に形成された突起の延長方向
が、偏向分離素子における透過偏光面と反射偏光面との
成す角をほぼ等分する方向に設定することにより、偏光
分離素子で反射して板状部材に入射した照明光を、効率
良く、液晶表示パネルの透過偏光面と一致する偏光面に
変換することができる。
は請求項2の構成において、前記光制御部材は、前記板
状部材と対向する面に1対の斜面を有する突起が繰り返
し形成されているものであることにより、いわゆる下凸
形状の光制御部材により照明光の指向性を補正すること
ができる。
請求項2又は請求項3の構成において、板状部材の1対
の斜面の成す角を50〜130度、より好ましくは60
〜110度の範囲に設定し、光制御部材の1対の斜面の
成す角を30〜70度の範囲に設定すれば、実用上十分
な特性により照明光を出射することができる。
請求項2、請求項3又は請求項4の構成において、板状
部材において、出射面と対向する面に、反射面を形成す
れば、簡易な構成により効率良く照明光を出射すること
ができる。
置に適用して、請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4又は請求項5に記載のサイドライト型面光源装置によ
り液晶表示パネルに向けて照明光を出射することによ
り、単に偏光分離素子を配置した場合に比して少ない損
失により照明光を利用することができる。
発明の実施の形態を詳述する。
る液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示
装置20は、サイドライト型面光源装置21の出射面側
に液晶表示パネル24を配置して構成される。なお図1
の構成において、図11及び図13について上述したサ
イドライト型面光源装置1及び10と同一の構成は、対
応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
チックセルを用いたTFT液晶表示パネルであり、全体
として長方形形状に形成される。さらに液晶表示パネル
24は、ねじれネマチックセルの一辺と、ねじれネマチ
ックセルの入射面側の直線偏光子の透過偏光面M11と
が形成する角度β1が、入射面側で45度の角度に設定
され、これによりねじれネマチックセルを出射面側より
見たとき、出射面における輝度レベルが視角により不自
然に変化しないようになされている。
導光板22の端部に一次光源3を配置し、反射シート
4、光散乱導光板22、プリズムシート25、偏光分離
素子23を順次積層して形成され、これによりプリズム
シート25、偏光分離素子23を順次介して、光散乱導
光板22の出射面22Cより出射される照明光を液晶表
示パネル24に供給する。
3は、光学的異方性を示す透明樹脂層を含む所定厚みの
透明樹脂層を積層して形成され、透過偏光面M12の向
きが、液晶表示パネル24を透過し得る透過偏光面M1
1の向きと一致するように配置され、プリズムシート2
5より入射する照明光のうち、この透過偏光面M12の
照明光を選択的に透過して液晶表示パネル24に向けて
出射する。またプリズムシート25より入射する照明光
のうち、この透過偏光面M12と直交する反射偏光面M
2については、選択的に反射して光散乱導光板22に戻
すようになされている。これにより偏光分離素子23
は、液晶表示パネル24で無駄に消費されていた照明光
成分を光散乱導光板22に向けて反射することにより再
利用できるようになされている。なお偏光分離素子23
としては、同様の光学的効果が得られるものであれば、
他の構造のものも適用することができ、例えばコレステ
リック液晶層と4分の1波長板を組み合わせた素子など
で置き換えても良いことは言うまでもない。
的に拡大して示すように、光散乱導光板22の出射面2
2Cと対向する側の面に、プリズム面が形成される。こ
のプリズム面は、所定の延長方向に延長する1対の斜面
25A及び25Bからなる突起が、この延長方向と直交
する方向に繰り返し形成されたものである。これにより
プリズムシート25は光散乱導光板22より出射された
照明光について、この突起の繰り返し方向の指向性を補
正する。
プリズムシート25に形成されている突起の延長方向
は、後述する光散乱導光板22に形成された突起の繰り
返し方向と一致するように、入射面に沿った方向に設定
される。これによりプリズムシート25は、光散乱導光
板22に形成された突起列(プリズム面)による指向性
補正方向と直交する方向について、出射光の指向性を補
正する。
らの突起は、1対の斜面25A及び25Bが直接接続さ
れて断面三角形形状に形成される。なお、このプリズム
シート25の突起の頂角は、例えば30〜70度の範囲
で適宜角度を選定して実用に供する特性を得ることがで
きる。また突起の形状については、要求される特性に応
じて、対称形状又は非対称形状に適宜選定される。
板で、例えばポリメチルメタクリレートからなるマトリ
ックス中に、これと屈折率の異なる透光性の微粒子が一
様に分散混入されて形成される。これにより光散乱導光
板22は、入射面22Aより照明光を入射し、透光性の
微粒子により散乱させながら、裏面22Bと出射面22
Cとの間を繰り返し反射して照明光を伝搬する。
プリズム面が形成される。このプリズム面は、矢印Fに
より部分的に拡大して示すように、裏面22Bに、所定
の延長方向に延長する1対の斜面22E、22Fによる
突起が、この延長方向と直交する方向に繰り返されて形
成されている。これにより光散乱導光板22は、このプ
リズム面により照明光の指向性を補正する。
離素子23の透過偏光面M12と反射偏光面M2との成
す角を斜面22E、22Fの延長方向がほぼ等分するよ
うに、かつ突起の繰り返し方向が入射面22Aに沿った
方向になるように設定される。これにより光散乱導光板
22は、偏光分離素子23で反射された反射偏光面M2
による照明光を、透過偏光面M12による照明光に効率
良く変換し、また入射面22Aと平行な方向について、
出射光の指向性をプリズムシート25による方向修正後
の配向特性において正面方向に補正するようになされて
いる。
必ずしも透過偏光面M12と反射偏光面M2との成す角
を等分する方向である必要はなく、これら透過偏光面M
12及び反射偏光面M2の向きと一致しないように、例
えば透過偏光面M12及び反射偏光面M2に対して30
〜60度程度の角度を成す方向であれば、同様に、偏光
分離素子23で反射された反射偏光面M2による照明光
を、透過偏光面M12による照明光に変換することがで
きる。ただし、反射偏光面M2による照明光を透過偏光
面M12による照明光に変換する効果の観点から見れ
ば、斜面22E、22Fの延長方向を、透過偏光面M1
2と反射偏光面M2との成す角を等分する方向に設定す
ることが好ましい。
は、1対の斜面22E、22Fが直接接続されて、断面
三角形形状に形成され、斜面22E、22Fの成す角度
(頂角)が約100度になるように形成される。なおこ
の角度は、50〜130度の範囲で適宜選定して実用に
供する特性を得ることができる。これにより光散乱導光
板22は、入射面22Aと平行な方向について、出射光
の指向性をプリズムシート25による方向修正後の配向
特性において出射面22Cの正面方向に好適に補正す
る。
源装置21において、反射シート4は、照明光Lを乱反
射する白色PETシート材が適用される。
1では、従来に比して少ない部材により所望の指向性で
照明光を出射できるようになされている。
出された照明光は(図1)、直接に、又はリフレクタ8
で反射した後、入射面22Aより光散乱導光板22の内
部に入射し、裏面22Bと出射面22Cとの間で反射を
繰り返して光散乱導光板22の内部を伝搬する(図12
参照)。このときこの照明光は、裏面22Bで反射する
毎に出射面22Cに対する入射角が低下し、出射面22
Cに対して臨界角以下の成分が出射面22Cより出射さ
れる。
2の裏面22Bより漏れ出す照明光が、裏面22B側に
配置された反射シート4により反射されて効率良く光散
乱導光板22の内部に戻され、これにより効率良く出射
面22Cより出射される。
2E、22Fにより、入射面22Aに沿った方向の指向
性が補正されて射出され、プリズムシート25によりこ
れと直交する方向の指向性が補正される。
された照明光は、プリズムシート25と液晶表示パネル
24との間に配置された偏光分離素子23により、液晶
表示パネル24の入射側の直線偏光子の透過偏光面に対
応する偏光面の照明光成分が選択的に偏光分離素子23
を透過して液晶表示パネル24に供給され、これと直交
する反射偏光面の照明光成分が偏光分離素子23で反射
して光散乱導光板22側に戻される。
に形成された突起の1つを拡大して模式的に示したもの
であり、偏光分離素子23で反射した照明光成分L1
は、プリズムシート25を透過して光散乱導光板22に
入射した後、1対の斜面22E及び22Fで繰り返し反
射することになる。このときこの照明光成分L1が、図
2に示すように、プリズムシート25を透過して光散乱
導光板22の出射面22Cに対してほぼ垂直に入射する
ような成分の場合、この照明光成分L1は、光散乱導光
板22に入射した後、斜面22E及び22Fで繰り返し
反射することにより、偏光面の基準となる光軸がねじれ
て出射面22C側に反射されることになる。これにより
照明光成分L1は、単に1対の斜面22E及び22Fに
より反射されるだけで、偏光分離素子23を選択的に透
過する偏光面に変換された後、光散乱導光板22より出
射される。
に、プリズムシート25を透過して光散乱導光板22の
出射面22Cに対して斜めに入射するような成分の場
合、偏光分離素子23で反射し、プリズムシート25を
透過した照明光成分L1は、光散乱導光板22に再入射
した後、1対の斜面22E及び22Fで繰り返し反射す
ることになる。これによりこのように斜めに入射するよ
うな成分についても、単に1対の斜面22E及び22F
により反射されるだけで、偏光分離素子23を選択的に
透過する偏光面に変換された後、光散乱導光板22より
出射される。
偏光面を変化させる1対の斜面22E及び22Fは、出
射面22Cに対するこれら斜面22E及び22Fの傾斜
角により異なり、傾斜角が大きい場合、光散乱導光板2
2に再入射した照明光L1は、複数の突起を跨がった斜
面22E及び22Fにより反射して出射面22Cより出
射され、この斜面22E及び22Fにおける反射により
偏光面が変換される。また傾斜角が小さい場合、光散乱
導光板22に再入射した照明光L1は、1の突起を構成
する1対の斜面22E及び22Fにより反射して出射面
22Cより出射され、この斜面22E及び22Fにおけ
る反射により偏光面が変換される。なお図2及び図3に
おいては、偏光面の向きを矢印により示した。
光散乱導光板22の出射面22Cへの入射光L1の偏光
面ML1と、1対の斜面22E、22Fで繰り返し反射
を受けて光散乱導光板22の出射面22Cから出射する
照明光L2の偏光面ML2とが、斜面22E、22Fの
延長方向を対称軸にして、対称となるように発生する。
この実施の形態では、偏光分離素子23の透過偏光面と
反射偏光面との成す角を等分する方向が、斜面22E、
22Fの延長方向に設定されていることにより、偏光分
離素子23により選択的に反射された照明光成分の光
は、プリズムシート25による方向修正を経て、光散乱
導光板22に再入射し、1対の斜面22E、22Fの繰
り返し反射によりその偏光面が回転し、光散乱導光板2
2の出射面22Cから再出射し、プリズムシート25に
よる方向修正を経て、その偏光面が偏光分離素子23の
透過偏光面と一致するように偏光されることになる。
構成によるサイドライト型面光源装置において、単に偏
光分離素子を配置した場合、この偏光分離素子で反射さ
れた照明光成分は、プリズムシート6、光散乱導光板2
の出射面2C、裏面2B等の境界面等により自然光に近
づくように偏光面が変化し、結局、液晶表示パネルに供
給されるまでの間、偏光分離素子と光散乱導光板との間
を何度も繰り返し往復する成分が発生する。これにより
この従来構成においては、偏光分離素子23を透過し得
る偏光成分を効率良く生成することが困難で、意図した
程度に液晶表示パネルの出射光量を増大できないと考え
られる。
22E及び22Fで反射するだけで偏光分離素子23で
反射された偏光成分を、この偏光分離素子23を透過す
る偏光成分に変換することができ、その分効率良く照明
光が出射される。
この液晶表示装置20の指向性を示す特性曲線図であ
り、図6は、液晶表示装置20より偏光分離素子を除去
して測定した特性曲線図である。これにより単に出射面
に偏光分離素子を配置した場合に比して、出射光量を格
段的に増大できることがわかった。なお液晶表示装置2
0は、偏光分離素子を除去した場合に比して、液晶表示
パネル24の全出射光量を70〔%〕増大することがで
きた。なお出射面の鉛直方向の輝度レベルにおいては、
図13について上述した従来構成による場合に比して、
液晶表示装置20では1.550倍の輝度レベルを得る
ことができ、これに対して偏光分離素子を除去した場
合、1.248倍の輝度レベルを得ることができた。
射した後、斜面22E及び22Fで反射して出射される
照明光は、斜面22E及び22Fの繰り返し方向におい
て、斜面22E及び22Fにより鋭い指向性で出射され
た後、偏光分離素子23で反射することにより、図7及
び図8に示すように、多くの成分が出射面22Cに小さ
な入射角で入射する。このように出射面22Cに小さな
入射角で入射した成分は、斜面22E及び22Fで反射
した後、入射時に比して大きな出射角により出射面22
Cより出射される成分を含んでいる。
向性を緩和して視野角を拡大することができ、液晶表示
パネル24の正面より視点を僅かに移動させた場合の、
表示画面の急激な明るさの低下が緩和される。
ム面が光散乱導光板22側に形成されていることによ
り、輝度レベルの局所的な低下をも回避でき、これによ
りさらに視点を移動させて表示画面が局所的に明るくな
る現象も防止することができる。
リズムシートを用いた場合には、図16において矢印F
により示すように、局所的に輝度が低下する領域が発生
する。これは、例えば1対の斜面のなす角度(頂角)が
90度の突起からなるプリズム面を持つプリズムシート
の場合、図9に示すように、法線から45度傾いた方向
から観測できる光は、プリズムシートの下面の平滑面で
全反射してきた光のみとなるため、観察者が観測できる
光は、図中のFZ方向から来る光だけとなる。しかしな
がら実際のサイドライト型面光源装置の場合には、この
FZ方向(すなわちプリズムシートより上方)には光源
が存在しないため、このFZ方向から来る光は存在せ
ず、結局、観察者にとっては、観測し得る光が無い状態
となり、この方向から見ると出射面が暗く観察される。
ム面を光散乱導光板22側に設定すれば、このような領
域を無くすことができ、これにより視点の移動に伴う液
晶表示パネルの不自然な明るさの変化を有効に回避する
ことができる。
源装置の出射面に偏光分離素子23を配置して液晶表示
パネル24の出射光量を増大させるにつき、光散乱導光
板22の裏面22Bに、1対の斜面22E及び22Fに
よる突起を繰り返し形成し、この斜面22E及び22F
の延長する方向を、透過偏光面及び反射偏光面を等分す
る方向に設定したことにより、単に偏光分離素子を配置
した場合に比して、出射光量を格段的に向上することが
できる。
ベルの変化を有効に回避することができる。
係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表
示装置30において、サイドライト型面光源装置31
は、図1について上述したサイドライト型面光源装置2
1のプリズムシート25及び偏光分離素子23に代え
て、所定のシート部材32を配置する。
材を用いた接着により、プリズムシート及び偏光分離素
子を一体化して形成され、プリズム面が光散乱導光板2
2側の面になるように配置される。
ト及び偏光分離素子を一体化することにより、第1の実
施の形態の効果に加えて、全体構成を簡略化することが
できる。
を用いた接着によりプリズムシート及び偏光分離素子を
一体化する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、例えば偏光分離素子をベース材として使用して、こ
のベース材の片面又は両面に紫外線硬化樹脂等を硬化さ
せてプリズム面を形成することにより、プリズムシート
及び偏光分離素子を一体化する場合、偏光分離素子を加
熱変形させて片面、又は両面にプリズム面を形成するこ
とにより、プリズムシート及び偏光分離素子を一体化す
る場合、プリズムシートをベース材として使用して、こ
のベース材上に薄膜のシート材を積層及び又は圧着する
ことにより、プリズムシート及び偏光分離素子を一体化
する場合等、種々の一体化手法を広く適用することがで
きる。
斜面を直接接続して突起を形成し、この突起により光散
乱導光板、プリズムシートのプリズム面を形成する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば曲面
により斜面を接続してプリズム面の突起を形成する場
合、さらには斜面自体を曲面により形成してプリズム面
の突起を形成する場合等、種々の断面形状により突起を
形成して、上述の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。
導光板の出射面に順次プリズムシート、偏光分離素子、
液晶表示パネルを配置する場合、又はプリズムシート及
び偏光分離素子を一体化して配置する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、照明光を散乱させる光拡
散シートをこれらの部材間に配置する場合、さらには例
えばマット面処理により、光散乱導光板を含めたこれら
の部材に光拡散シートの機能を付加する場合にも広く適
用することができる。なお、この光拡散シートにおける
光拡散の程度を増大すると、その分偏光分離素子23で
反射された反射偏光面の照明光のうち、反射偏光面によ
り偏光分離素子23に入射する成分が増大することによ
り、液晶表示パネルからの出射光量が減少することにな
る。従って実用上充分な範囲で、光拡散シートにおける
光拡散の程度を選定することが必要になる。
にシート状のプリズムシートを配置する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、ポリカーボネート(P
C)、PMMA等の透光性の材料によりフレキシビリテ
ィーのない所定厚さを持つ板状部材を形成し、このよう
ないわゆるプリズム体をプリズムシートに代えて使用す
る場合にも広く適用することができる。
導光板22の裏面に白色PETフィルムによる反射シー
トを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、例えば銀を蒸着したシート材等の正反射部材を配
置してもよい。また蒸着等の方法で光散乱導光板22の
裏面にアルミニウム等の金属を固定して、この裏面その
ものに反射面を形成してもよい。
の微粒子を混入した導光板でなる光散乱導光板を用いる
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光散乱
導光板に代えて透明部材による導光板を使用する場合に
も広く適用することができる。
楔型形状の板状部材でなる光散乱導光板を用いたサイド
ライト型面光源装置に本発明を適用する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、平板形状の板状部材に
より光散乱導光板を構成する方式のサイドライト型面光
源装置にも広く適用することができる。
照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成の
サイドライト型面光源装置にも広く適用することができ
る。
る蛍光ランプにより一次光源を構成する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の点
光源を複数配置して一次光源を形成する場合にも広く適
用することができる。
よる液晶表示パネルを用いて液晶表示装置を構成する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の液
晶による液晶表示パネルを用いて液晶表示装置を構成す
る場合に広く適用することができる。
面の照明光を選択的に透過し、かつ透過偏光面と直交す
る反射偏光面の照明光を選択的に反射する偏光分離素子
を板状部材の出射面側に配置して液晶表示パネルの出射
光量を向上するにつき、板状部材の出射面と対向する面
に1対の斜面による突起を繰り返し形成し、この斜面の
延長方向を、透過偏光面及び反射偏光面の向きと一致し
ないように設定することにより、より好ましくは斜面の
延長方向を、透過偏光面及び反射偏光面の成す角をほぼ
等分する方向に設定することにより、単に偏光分離素子
を配置した場合に比して、出射光量を格段的に向上する
ことができる。
を示す分解斜視図である。
光源装置の動作の説明に供する略線図である。
状態の説明に供する略線図である。
供する略線図である。
ある。
取り外した場合の特性を示す特性曲線図である。
断面図である。
に供する断面図である。
置を示す分解斜視図である。
斜視図である。
図である。
置を示す分解斜視図である。
図である。
示装置に適用した場合の指向性を示す特性曲線図であ
る。
離素子を配置して、液晶表示装置に適用した場合の指向
性を示す特性曲線図である。
示装置に適用した場合の指向性を示す特性曲線図であ
る。
離素子を配置して、液晶表示装置に適用した場合の指向
性を示す特性曲線図である。
2、12、22……導光板、2A、12A、22A……
入射面、2B、12B、22B……裏面、6、14、1
5、25……プリズムシート、20、30……液晶表示
装置、22E、22F、25A、25B……斜面、23
……偏光分離素子、24……液晶表示パネル、32……
シート部材
Claims (6)
- 【請求項1】所定の光源から射出された照明光を板状部
材の端面から入射し、前記照明光を伝搬させながら前記
板状部材の出射面より出射するサイドライト型面光源装
置において、 前記板状部材の出射面側に、常光線と異常光線とで屈折
率の異なる光学的異方性材質を含む材料を所定膜厚によ
り積層して形成され、所定方向の透過偏光面の照明光を
選択的に透過し、前記透過偏光面と直交する反射偏光面
の照明光を選択的に反射する偏光分離素子が配置され、 前記板状部材は、 前記出射面と対向する面に、所定の延長方向に延長する
1対の斜面を有する突起が、前記延長方向と直交する方
向に繰り返し形成され、 前記延長方向が、前記透過偏光面及び前記反射偏光面の
向きと一致しないように設定され、 前記延長方向が、前記端面と略直交する方向であり、 前記出射面及び前記偏光分離素子間に、前記板状部材に
形成された突起の延長方向と略直交する方向に延長する
1対の斜面を有する突起が、前記板状部材に形成された
突起の延長方向に沿って繰り返し形成された光制御部材
を配置して、前記板状部材からの出射光の指向性が補正
されてから前記偏向分離素子に向かうようにした ことを
特徴とするサイドライト型面光源装置。 - 【請求項2】前記板状部材に形成された突起の延長方向
が、前記偏向分離素子における前記透過偏光面と前記反
射偏光面との成す角をほぼ等分する方向であることを特
徴とする請求項1に記載のサイドライト型面光源装置。 - 【請求項3】前記光制御部材は、前記板状部材と対向す
る面に1対の斜面を有する突起が繰り返し形成されてい
るものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に
記載のサイドライト型面光源装置。 - 【請求項4】前記板状部材は、 前記1対の斜面の成す角が50〜130度の範囲に設定
され、 前記光制御部材は、 前記1対の斜面の成す角が30〜70度の範囲に設定さ
れたことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3
に記載のサイドライト型面光源装置。 - 【請求項5】前記板状部材は、 前記出射面と対向する面側に、反射面が配置されている
ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請
求項4に記載のサイドライト型面光源装置。 - 【請求項6】請求項1、請求項2、請求項3、請求項4
又は請求項5に記載のサイドライト型面光源装置により
液晶表示パネルに向けて照明光を出射することを特徴と
する液晶表示装置。
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