JP4467840B2 - Illumination device and light guide plate manufacturing method - Google Patents

Illumination device and light guide plate manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP4467840B2
JP4467840B2 JP2001196725A JP2001196725A JP4467840B2 JP 4467840 B2 JP4467840 B2 JP 4467840B2 JP 2001196725 A JP2001196725 A JP 2001196725A JP 2001196725 A JP2001196725 A JP 2001196725A JP 4467840 B2 JP4467840 B2 JP 4467840B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light guide
guide plate
liquid crystal
luminance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001196725A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002208307A5 (en
JP2002208307A (en
Inventor
昭文 荻原
靖規 藏富
純子 朝山
一徳 小森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Mobile Display Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mobile Display Co Ltd filed Critical Toshiba Mobile Display Co Ltd
Priority to JP2001196725A priority Critical patent/JP4467840B2/en
Publication of JP2002208307A publication Critical patent/JP2002208307A/en
Publication of JP2002208307A5 publication Critical patent/JP2002208307A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4467840B2 publication Critical patent/JP4467840B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末、及び導光板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の画像表示装置の一例である液晶表示装置は、例えば、透明導電性薄膜からなる電極及び配向膜等が積層された2枚の透明なガラス基板をその積層面が対向するように所定の間隔を隔てて重ね合わせ、両ガラス基板間に液晶を封止し、さらに両ガラス基板の外側に偏光板を設けて成る液晶表示素子と、液晶表示素子の下方に配置され、液晶表示素子に光を供給するバックライトと、液晶表示素子を駆動する回路基板等とを含んで構成されている。
【0003】
図32(a)に従来の液晶表示装置及びこれに用いるバックライトを、図33及び図34に従来の他のバックライトを示す。
【0004】
図32(a)、図33、及び図34に示すように、バックライトは、例えば発光体1001から発せられる光を該発光体1001から離れた方へ導き、液晶表示素子1006の全体に光を均一に照射するための透明の合成樹脂板から成る導光板1003と、導光板1003の端面近傍に該端面に沿って該端面とほぼ平行に配置された発光体1001である蛍光管と、蛍光管とともに光源を構成し、該蛍光管をそのほぼ全長にわたって覆うリフレクタ1002とを有している。また、バックライト1000は、導光板1003の上に配置され導光板1003からの光を拡散する拡散シート(図示せず)と、導光板1003の下に配置され、導光板1003から出射した光を反射して再び導光板1003内に戻す反射板1005等をさらに有している。
【0005】
導光板1003の下面にはいわゆる散乱ドット1004が所定のパターンで形成されており、該散乱ドット1004の表面は散乱面となっている。この散乱ドット1004のパターンの一例を図32(b)に示す。従って、散乱ドット1004に入射した光は散乱され、その散乱光の一部は導光板1003の上面から出射する。また、導光板1003の下面の散乱ドット1004以外の部分に入射した光は、その入射角度に応じた内部反射作用による多重反射を繰り返しながら導光板1003の内部を進んでいく。
【0006】
この散乱ドット1004の分布を変えることによって、導光板1003の光出射面(上面)の輝度分布を変化させることができる。光源から導光板1003内に入射した光は、一定の割合で外部に出射するようにして内部反射を繰り返しながら該導光板1003中を進行するため、その光量は、通常、光源近傍で大きく光源から離れるに連れて小さくなる。従って、実開昭60−76387号公報に示すように、光源側では、例えば、導光板1003の下面に対する散乱ドット1004の面積比率を小さくする。すると、導光板1003の下面に向かう光のうち、散乱ドット1004で散乱されて導光板1003の上面から出射するものの割合が小さくなる。一方、光源から離れるに従ってこの面積比率を大きくすると、光源から離れた位置では散乱ドット1004で散乱されて導光板1003の上面から出射する光の割合が増加する。その結果、導光板1003の上面において、全体から出射する光量に対する各部分から出射する光量の割合(以下、光強度分布という)が等しくなり、輝度の均一性を向上させることができる。
【0007】
また、このようなバックライト1000を用いた液晶表示装置では、液晶表示素子1006の表示画面の輝度の均一性を向上させることができる。
【0008】
ところで、現在主流の透過型液晶表示装置においては、上述のようにバックライトを用いた背後からの照明を必要とする。しかし、入射光は偏光方向が不揃いなランダム光であるために、入射側の偏光板によって約半分の光が吸収されてしまい、光の利用効率が低くなる。このため、バックライトの拡散光を効率よく視野角内に集光させて正面輝度を高めるプリズムシートが使用されている。
【0009】
図35にこのようなプリズムシートを用いた液晶表示装置を示す。図35において、上下に配置された光源1002からの光は導光板1003に入射する。反射シート1005は導光板1003から漏れた光を導光板1003に戻して有効利用するために用いられる。拡散シート1031によって散乱された光はプリズムシート1033によって集光されて液晶セル1035に入射する。この液晶セル1035の前後には互いに偏光軸が直交して配置された偏光板1034,1035が配置されている。プリズムシート1033は入射する光の偏光方向によって透過率が異なる。これはプリズムシート1033の表面の凹凸の角度と入射光の振動方向との関係により定まるものであり、この特性は図26に示されるようなものとなっている。図26(a)はプリズムシート1033に対し上下方向、つまりプリズムシート1033の稜線方向1045に対し直交する方向における入射角度に対する透過率の変化を示している。一方図26(b)はプリズムシート1033の稜線方向1045における入射角度に対する透過率を示している。図26の結果から、P偏光とS偏光において透過率が異なり、正面方向、すなわち視野角が−10度〜+10度程度の範囲の方向ではP偏光の透過率がいずれの方向でも高くなっているのがわかる。従って、正面輝度を重視する場合にはP偏光を優先的に利用した方が輝度を高めることができる。このようにプリズムシートを透過する特定の振動方向の光に合わせて入射側の偏光板の透過軸を設定して、液晶パネルでの光利用効率を上げようとする試みが特開2000−122046公報に開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のバックライトでは、図34に点線で示すように、光源1002から照射された光の一部には、散乱ドット1004に当たらず反対側の端面から出射するものが生じる。この光は導光板1003の外側に漏れた損失光となる。この場合、反対側の端面に反射テープを設けて再び導光板1003内に戻すことも考えられるが、近年は高輝度化のために、図32、図33に示すように、光源1002を導光板1003の両端に設ける場合が多い。このような場合には反射テープを設けることはできず、その反対側の端面に到達した光の一部はそこの蛍光管1001及びリフレクタ1002で反射され導光板1003内に再入射して利用されるが、再入射せずに消失してしまうものも存在する。本件発明者が行った実験及びシミュレーション結果では、導光板1003の反対側の端面に到達した光の約半分が損失してしまう。また、蛍光管1001から出射された光のうち、反対側に突き抜ける光が約18%あり、そのうちの約半分が損失となっていた。この導光板の突き抜け光を減らすには、散乱ドット1004を密に配置すればよい。一般に散乱ドット1004は、印刷により形成される。しかし、散乱ドット1004の密度には、製造上の安定性から上限が存在する。つまり、散乱ドット1004を密に形成しようとすると、印刷時に隣接する散乱ドット1004同士がくっついてしまい、設計通りの面積のものに印刷できない。また、このくっつき度合いは印刷する度に異なり、安定して製造できない。このため、隣接する散乱ドット1004の間にはある程度の間隔が必要になる。これを、散乱ドット1004が形成される面の面積に対する該散乱ドット1004の面積の比率(以下、面積比率という)で示すと、80%が上限であった。また、安定して印刷できる散乱ドット1004の面積にも下限があり、この下限値は、面積比率で示すと20%であった。上記バックライト1000では、このように散乱ドット1004の面積比率に上限が存在することから、上述のような導光板1003の突き抜け光が発生するのである。そのため、光源1002の光を十分に利用できていない。
【0011】
一方、この課題に対し、特開平8−146231号公報には、導光板に拡散材を混入し、これにより光を散乱させて表示に利用する構成が開示されている。
しかし、このような導光板内に拡散材を混入して散乱させる方式では導光板内での散乱効率は向上できるが導光板の光出射面における輝度分布を同時に制御することは難しい。
【0012】
また、近年、液晶表示装置はPC(personal computer)用のモニタとして広く普及しつつある。さらに、映画の動画表示を行うような液晶テレビとしての用途への展開も進んでいる。モニタ用などの液晶表示装置では、高精細化や高輝度化が進んでいる。モニタは、文字や図面の表示を主とするため、表示画面の全域に渡って輝度の均一性が求められる。実際、表示画面の全域に渡る輝度分布も、周辺部の輝度が低い部分で中央部に対し80%以上となる高い均一性を有している。
【0013】
これに対し、従来のCRTを用いたテレビ(以下、TVと記載する)では、一般に表示画面の中央における輝度が高く、周辺部はその50%程度まで輝度が低下しているものもある。これは、映画のような動画面においては、観察者が中央部分を注視する傾向があり、表示画面の輝度分布における輝度差が大きくても不自然な感じを覚えることはほとんない。むしろ、周辺部分の輝度を低下させても中央部分の輝度を大きくした方が明るく感じられる。
【0014】
このように、ディスプレイには、モニタやTVといった用途によって輝度分布等の表示特性についてそれに適した設定がいくつか存在する。また、液晶表示装置の分野では、モニタとTVの両方に使えるAVPC(audio video personal computer)対応のものが最近開発されている。液晶表示装置は、バックライトからの照明によって画像の表示を行っている。従って、輝度分布を変化させるにはこのバックライトの光出射特性を変化させて、その輝度に分布を持たせることが必要となる。
【0015】
通常よく使用されている導光板を用いたエッジライトタイプのバックライトでは、上述のように、導光板の下面に形成された散乱ドットにより、その輝度の分布を制御している。しかしながら、この散乱ドットのパターンは印刷により形成された固定のものであるため、バックライトの輝度分布の設定を任意に変化させることはできない。従って、従来のバックライトを用いた液晶表示装置では、用途に応じて、その輝度分布の設定を変化させることができない。
【0016】
さらに、上記従来の液晶表示装置は、CRTなどに較べてまだ一般的に輝度が低く、現状よりもさらなる高輝度化が求められている。高輝度化のためには光源の出力を高める必要がある。この時、図35に示すような従来の液晶パネル1006の構成では入射側偏光板1034で光源1002からの光の半分は吸収されてしまう。光源1002の出力が大きくなればこの吸収量も増すため、偏光板1034は吸収された光による熱収縮等で均一性が損なわれ、黒表示におけるムラ等が発生するという問題が生じる。
【0017】
また、プリズムシート1033に対しても偏光されてないランダム光が入射するため、P偏光、S偏光における透過率の低いものが吸収等される割合は無視できなくなる。その結果、熱の発生によるプリズムシート1033の変形等による集光特性劣化等が問題となる。
【0018】
さらに、図35において、偏光板の偏光軸を液晶セル1035に対して斜め45度程度に配置しているのは以下の理由によるものである。すなわち、液晶表示素子1006に広く使われているTN型の液晶は、コントラスト視角特性に偏りがあり、左右方向に広く、上下方向に狭い。そのため、偏光板の透過軸方向を斜め45度に傾けてコントラスト視角特性の調整を行っているものである。従って、プリズムシートを透過する特定の振動方向の光に合わせて入射側の偏光板の透過軸を設定すると、コントラスト視角特性を損なうという問題が生じる。
【0019】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高輝度化が可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末、及びこれらに用いる導光板の製造方法を提供することを第1の目的としている。
【0020】
また、本発明は、導光板の突き抜け光の低減及び輝度分布の制御が可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末、及びこれらに用いる導光板の製造方法を提供することを第2の目的としている。
【0021】
また、本発明は、輝度分布を変化させることが可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末を提供することを第3の目的としている。
【0022】
また、本発明は、集光手段における光の損失を低減可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末を提供することを第4の目的としている。
【0023】
また、本発明は、液晶表示素子の偏光板における光の損失を低減可能な画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末を提供することを第5の目的としている。
【0076】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る導光板の製造方法は、透明な基体中に入射光を散乱する散乱体が分散された導光板の製造方法において、上記基体の材料を加熱して溶融するステップと、該溶融された基体の材料に上記散乱体を混入するステップと、該溶融された基体の材料を板状に保持しつつ部位によって温度が異なるように加熱し、その後これを硬化させるステップとを含み、それによって、上記散乱体を部位によって密度が変化するように上記基体中に分散させるものである。
【0077】
かかる構成とすると、部位によって散乱率が変化する導光板を容易に得ることができる。 また、溶融された基体材料の粘度が温度によって変化し、それに応じて散乱体の密度が変化するので、部位によって散乱体の分散密度が変化する導光板を容易に製造することができる。
【0080】
また、透明な基体中に入射光を散乱する散乱体が分散された導光板の製造方法において、光反応性の発泡剤を基体材料中に分散させ、その後、部位によって光照射強度が異なるよう光を照射し、それにより上記散乱体としての気泡を部位によって密度が変化するように上記基体中に発生させ、それにより上記散乱体を部位によって密度が変化するように上記基体中に分散させるようにしてもよい。
【0082】
かかる構成とすると、発泡剤を混入した溶融基体材料に、照射面内で強度分布を持たせるようにして光を照射することにより、部位によって密度が変化するように発泡させることができるので、部位によって散乱体の分散密度が変化する導光板を容易に製造することができる。
【0083】
また、本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、該光源からの光が出射する光出射面とを備えた照明装置において、上記光源からの光を上記光出射面へ導く導光板と上記光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段とを有し、上記光源からの光が端面から入射するよう上記導光板が配置されるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該一方の主面に戻るように反射面が形成されることによって、該導光板の他方の主面が上記光出射面を構成し、上記輝度分布変更手段が、上記導光板によって導かれる光の上記光出射面から見た散乱割合の分布を変化させる散乱割合分布変更手段で構成されてなり、上記散乱割合分布変更手段が、上記導光板の一方の主面に分布するように形成された第1の散乱領域と、上記導光板の一方の主面と上記反射面との間を通過する光を切替により散乱又は透過する散乱制御構造と、上記反射面に分布するように形成された第2の散乱領域とを備えてなるものである。
【0084】
かかる構成とすると、用途に応じて、光出射面の輝度分布を所要のものに変えることができる。ひいては、高輝度化を図ることが可能になる。また、散乱割合の分布を変化させることにより、光出射面の輝度分布が変化するので、エッジライト型の照明装置において、用途に応じて、光出射面の輝度分布を所要のものに変えることができる。また、第1,第2の散乱領域は例えばドットを印刷することで形成可能であり、かつ散乱制御構造も入射光を一律に散乱又は透過するようモード切替するものであることから簡単な構成で済むため、散乱割合分布変更手段を簡単にかつ低コストで構成することができる。
【0114】
かかる構成とすると、表示画面の輝度分布が照明装置の光出射面の輝度分布に対応したものとなるので、照明装置の光出射面の輝度分布を変えることにより、表示画面の輝度分布を、用途に応じたものに変えることができる。その結果、高輝度化を図ることが可能になる。また、上記ヒストグラムを演算してその演算結果から画面の明るさを判定することは容易であるので、上記光出射面の輝度分布を容易に映像信号に対応させることができる。
【0163】
【発明の実施の形態】
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。
実施の形態1
本発明の実施の形態1は、輝度分布を任意に設定可能な照明装置の一構成例を示したものである。
【0164】
図1は本実施の形態に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す図であって、(a)は断面図、(b)は(a)の分散液晶素子のドットパターンを示す平面図、図2は図1(a)の画像表示装置の制御系統の構成を示すブロック図である。なお、図1(a)では、便宜上、X方向を画像表示装置の上方向とした。
【0165】
図1(a)において、本実施の形態では、画像表示装置として液晶表示装置1を、また、照明装置として液晶表示装置用のバックライト100を例示している。
【0166】
バックライト100は、共に液晶表示素子1を構成する液晶パネル(以下、液晶表示素子という)106の下方に配置される。バックライト100は、透明な矩形の合成樹脂板からなる導光板103と、該導光板103の一対の端面103a近傍に該端面103aに沿って該端面103aと略平行にそれぞれ配置された一対の発光体たる冷陰極管101と、該一対の冷陰極管101をその略全長に渡ってそれぞれ覆う一対のリフレクタ102と、導光板103の下面に配設された分散液晶素子104と、分散液晶素子104の下方に配設された反射板105とを含んで構成されている。この冷陰極管101とリフレクタ102とが光源151を構成している。なお、図1(a)では、説明の便宜上、反射板105が分散液晶素子104から離れて位置するように示しているが、通常、これは分散液晶素子104の下面に接するように配置される。
【0167】
分散液晶素子104は、ドットマトリクスからなる電極を備えており、この電極に、図1(b)に示すような所定のドットパターンを発生させる駆動信号が入力されるように構成されている。詳しく説明すると、分散液晶素子104は、液晶セルと同様の構造を有しており、内面に共通電極が形成された基板と内面に画素電極が形成された基板とが液晶を挟んで対向するように配置されて構成されている。そして、図2に示すように、この分散液晶素子104に、輝度分布設定回路32から駆動信号35が入力される。輝度分布設定回路32は、例えばCPU34と主メモリ33とを有しており、該主メモリ33に、予め、複数のドットパターンが記憶されている。そして、CPU34には操作スイッチ31が接続されており、操作スイッチ31からドットパターンの選択指令が入力されると、CPU34は、その選択されたドットパターンを主メモリ33から読み出して、その読み出したドットパターンに対応する駆動信号35を生成し、これを分散液晶素子104に入力する。すると、その入力された駆動信号35に応じた電圧が各画素の液晶に印加され、その印加された電圧に応じて各画素の液晶分子の配向が変化する。その結果、分散液晶素子104に選択されたドットパターンが発生する。
【0168】
このドットパターンは、図1(b)に示すように、円形のドット41とそれ以外の部分42とで構成されている。そして、分散液晶素子104のドット41の部分は、電圧が印加されていない部分であり、各画素の液晶分子の配向がランダムとなっており、一方、分散液晶素子104のドット41以外の部分42は、電圧が印加されている部分であり、各画素の液晶分子の配向が一方向に揃って透明となっている。このため、ドット41の部分に入射した光は散乱し、その散乱した光が反射板105によって散乱反射され、その散乱反射した光の一部は導光板103を通過してその上面から出射する。一方、ドット41以外の部分42に入射した光は透過し、反射板105によってその入射角度に応じて反射され、再び導光板103の内部に戻される。そして、上記ドットパターンは、分散液晶素子104の主面(液晶表示素子の表示画面に相当する)に対するその面積比率が該主面の光源151の近傍部分で小さく、その中央部分に近づくに連れて大きくなるように形成されたものとなっている。このため、このドットパターンによれば、導光板103の上面全体から出射する光量に対する各部位から出射する光量の割合(光強度分布)が中央部分で大きくなり、従って、中央部分で輝度が高くなる。なお、分散液晶素子104は、光の吸収特性を殆ど有しないため、導光板から出射する光量を減じることはなく、従来の導光板に形成する散乱ドットと同様の散乱機能を有している。
【0169】
そして、上記輝度分布設定回路32の主メモリ33に記憶された複数のドットパターンは、液晶表示装置1の所定の複数の用途に応じて、バックライト100がその用途に適した輝度分布を有するものとなるようにそれぞれ設定されている。本実施の形態では、例えば、表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が比較的小さい輝度分布が要求されるモニタ用のドットパターンと、表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が比較的大きい輝度分布が要求されるTV用のドットパターンとが主メモリ33に記憶されている。
【0170】
次に、以上のように構成されたバックライト100の動作を説明する。
【0171】
図1、図2において、まず、操作スイッチ31を操作して、所望のドットパターンを選択する。ここでは、モニタ用のドットパターンを選択したとする。すると、その選択されたモニタ用のドットパターンに対応する駆動信号35を輝度分布設定回路32が出力し、その出力された駆動信号35に応じたモニタ用のドットパターンを分散液晶素子104が発生する。一方、冷陰極管101から発せられた光が、直接又はリフレクタ102で反射されて端面103aから導光板103に入射する。この入射した光のうち分散液晶素子104のドット41に入射した光は散乱され、その散乱光の一部は導光板103の上面から出射する。一方、上記入射した光のうち分散液晶素子104のドット41以外の部分42に入射した光は透過し、反射板105によってその入射角度に応じて反射されて導光板103の内部に戻される。それにより、導光板103の上面から出射される光の光強度分布がモニタ用のドットパターンに対応するものとなり、その結果、バックライト100の輝度分布が、光出射面103bの周辺部及び中央部間の輝度差が比較的小さい輝度分布となる。また、操作スイッチ31でTV用のドットパターンを選択すると、同様の動作により、バックライト100の輝度分布が、光出射面103bの周辺部及び中央部間の輝度差が比較的大きい輝度分布となる。
【0172】
このように、本実施の形態に係る照明装置では、導光板103の下面に分散液晶素子104を配設し、この分散液晶素子104に輝度分布設定回路32で設定及び選択されたドットパターンを発生可能なように構成したので、用途に応じた任意の輝度分布を得ることができる。例えば、TVの動画等の表示用に輝度分布を大きくしたり、文字表示のためのモニタ用に輝度分布を均一にするという設定が任意にできる。
[実施例1]
図1(a),(b)において、分散液晶素子104に発生させるドットパターンを以下のようなものに設定した。すなわち、ドット41を格子状に配置し、ドット41の直径をyとしたとき、該直径yが導光板103の左右両端に配置された発光体101からの距離rに線形に比例する関数「y=a×r」(a:比例係数)に対応して変化するものとした。そして、比例係数aを、直径が最大となる中央のドット41の直径が2mm程度となるように設定するとともに、ドット41のピッチを1.5〜3mm程度に設定した。
【0173】
そして、導光板103として、対角線の長さが7インチ(以下、対角線の長さが○インチであることを○インチのサイズと表現する)で厚さが10mm程度の矩形のものを用いた。また、発光体101として、出力100W程度の冷陰極管を用いた。
【0174】
そして、光出射面103bたる導光板103上面の輝度分布を測定したところ、その全面に渡って輝度が4500〜5000カンデラ程度であり、均一な輝度分布が得られた。
[実施例2]
本実施例では、ドット41の直径をyが導光板103の左右両端に配置された発光体101からの距離rの2乗に比例する関数「y=a×r×r」に対応して変化するものとした。これ以外の点は実施例1と同様である。そして、導光板103上面の輝度分布を測定したところ、その中央における輝度が6000カンデラ程度、隅から対角線方向に0.9インチ入った位置における輝度が3000カンデラ程度となり、周辺輝度が中央輝度の50%程度という、周辺と中央との輝度差が大きな輝度分布が得られた。
【0175】
この実施例1,2により、分散液晶素子104に印加する電界により特定の散乱パターンを形成することで輝度分布を任意に変化できることが判明した。なお、実施例1、2のドットパターンは、それぞれ、モニタ用、TV用として好適である。
【0176】
次に、本実施の形態の変形例を説明する。上記構成例では、分散液晶素子104にドットマトリックスを形成してドットパターンを発生するようにしているが、他の構成例として、図1、図2のバックライト100において、分散液晶素子104のITO(Indiumu Tin Oxide)電極を、所定のドットパターン状に形成し、該分散液晶素子104に印加する電圧をオン/オフするように構成してもよい。この場合、図1(b)のドット41以外の部分42に対応する形状にITO電極を形成する。そして、導光板103の下面に必要な輝度分布に対応するパターンを有する散乱ドットを予め印刷により形成しておく。
【0177】
このような構成とすると、分散液晶素子104に電圧を印加しないときは、該分散液晶素子104に入射した光は、その全面に渡って一様に散乱する。その散乱した光は反射板105で反射されて導光板103の内部に戻り、印刷された散乱ドットで散乱されて導光板103の上面から出射される。一方、分散液晶素子104に電圧を印加すると、該分散液晶素子104に所定のドットパターンが発生し、それにより、導光板103に入射した光は、最終的に、この所定のドットパターンに、印刷された散乱ドットによる散乱特性が乗算された形で該導光板103の上面から出射される。
【0178】
従って、分散液晶素子104に印加する電圧をオン/オフすることにより2つの輝度分布を選択することができる。しかも、分散液晶素子104はITOを所定のドットパターンに対応するように形成するだけでよく、電圧の印加はオン/オフ操作だけでよい。このため、ドットマトリックス状に電極を形成する場合に比べて分散液晶素子104を安価に構成することが可能となる。
【0179】
なお、分散液晶素子104と導光板103との間、又は分散液晶素子104と反射板105との間に双方の屈折率の等しい屈折率を有する液体等を封入する光学的マッチングを施すのが望ましい。
【0180】
また、反射板105を省略し、その代わりに分散液晶素子104の下側基板に例えばアルミ等の金属からなる反射膜を形成して反射面としての機能を持たせてもよい。
【0181】
また、上記構成例では、分散液晶素子104の液晶として高分子分散液晶を用いたが、これに代えて、例えばネマティック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いてもよい。
【0182】
また、上記構成例では、導光板103に入射された光の散乱特性切替手段として、分散液晶素子104を用いたが、これに代えて、光の透過率を電気的に変化可能なニオブ酸リチウムやBSO結晶等を用いてもよい。
実施の形態2
本発明の実施の形態2は、輝度分布を任意に設定可能な照明装置の他の構成例を示したものである。
【0183】
図3は本実施の形態に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図3において図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0184】
図3に示すように、本実施の形態では、実施の形態1とは異なり、導光板103の下面に印刷による散乱ドット114が形成され、該散乱ドット114の下方に散乱制御板107が配設され、該散乱制御板107の下方に散乱反射板201が配設されている。その他の点は実施の形態1と同様である。なお、図3では、説明の便宜上、導光板103、制御板107、及び散乱反射板201が互いに離れて位置するように示しているが、通常、これらは互いに接するように配置される。
【0185】
詳しく説明すると、散乱制御板107は、内面にITO電極が形成された1対のガラス基板を対向配置し、両ガラス基板間に高分子分散液晶を封止して構成されている。散乱制御板107には、上記ITO電極間に10〜30V程度の電圧を印加してこれを駆動する駆動回路(図示せず)が接続されている。そして、この電圧をオン/オフすると、それに応じて散乱制御板107の液晶分子の配向状態が「揃った状態」/「ランダムな状態」に切り替わる。
【0186】
導光板103の下面には、図1(b)に示すようなドットパターンが形成されている。
【0187】
散乱反射板201は、反射板201aの反射面に図3に示すような散乱ドット201bが形成されて構成されている。この散乱ドット201bのパターンは、導光板103に形成された散乱ドット114のパターンとは異なるものとなっている。
【0188】
以上の構成によれば、発光体01から出射した光が、直接又はリフレクタ102で反射されて導光板103に入射する。その入射した光は、導光板103の内部で多重反射を繰り返しながら導光板103の下面の散乱ドット114で散乱される。
【0189】
ここで、散乱制御板107に上記電圧印加回路によって電圧が印加されていない場合には、散乱制御板107の液晶分子の配向がランダムな状態になっているので、導光板103の下面から散乱制御板107に入射した光はその全面に渡って散乱され、そのため、散乱反射板201の反射面に形成された散乱ドット201bの影響を受けずに該散乱反射板107で反射されて導光板103内に戻る。それにより、導光板103の光出射面103bの輝度分布が、該導光板103の下面に形成された散乱ドット114のパターンに応じたものとなる。
【0190】
一方、散乱制御板107に上記電圧印加回路によって電圧が印加されている場合には、散乱制御板107の液晶分子の配向が揃った状態になっているので、導光板103の下面から散乱制御板107に入射した光はこれを透過し、散乱反射板201の反射面に形成された散乱ドット201bのパターンに応じた態様で該散乱反射板107で反射されて導光板103内に戻る。それにより、導光板103の光出射面103bの輝度分布が、該導光板103の下面に形成された散乱ドット114と散乱反射板201の散乱ドット201bとの双方のパターンの影響を重畳して受け、該双方のパターンの特性が乗算されたものになる。
【0191】
以上のように、本実施の形態によれば、散乱制御板107における入射光の散乱/透過を切り替えることにより、導光板103の光出射面103bの輝度分布を2種類のものの間で切り替えることができる。そこで、例えば、その2種類の輝度分布のうちの一方を均一性の高いものに設定することにより、液晶表示装置1をモニタとして使用する場合に用いることができる。また、他方を周辺部と中央部との輝度差が大きいものに設定することにより、液晶表示装置1をTVとして使用する場合に用いることができる。
【0192】
しかも、散乱制御板107を、互いの間に高分子分散液晶を封止したガラス基板で構成し、かつその駆動回路を所定電圧をオン/オフするという簡単な回路で構成することができるため、非常に安価に2つの輝度分布を切り替える構成を実現することができる。
[実施例3]
導光板103として、実施の形態1の実施例1と同様に7インチのサイズで厚さ10mm程度のものを用いた。また、発光体101として、出力100W程度の冷陰極管を用いた。さらに、散乱反射板201は、散乱ドット201bの面積比率が中央部において非常に大きく周辺部において小さなものとした。そして、散乱制御板107に印加する電圧をオン/オフして導光板103の光出射面103bにおける輝度分布を測定した。その結果、電圧を印加しない場合には、該光出射面103bの全域に渡って輝度が4000〜5000カンデラ程度となる均一な輝度分布が得られた。一方、散乱制御板107に電界を印加した場合には、上記光出射面103bの中央における輝度が6000〜6500カンデラで、その周辺部における輝度が3000〜3500カンデラ程度であった。すなわち、この場合には、散乱反射板201の、中央部において散乱ドット201bの面積比率が非常に大きいという構成の影響を受けて、輝度が中央部で大きく周辺部で小さいという輝度分布が得られた。
【0193】
以上のように、本実施例によれば、散乱制御板107の光学特性を切り替えることで2つの輝度分布が得られる照明装置を実現可能なことが判明した。
【0194】
なお、上記構成例では、散乱制御板107の光学特性可変体として高分子分散液晶を用いたが、これは液晶に限られず、光の透過率を切り替えられるものであればよい。また、液晶を用いた場合には、高分子分散液晶に限られず、実施の形態1で述べたようなツイストネマティック液晶等の他の液晶を用いることができることはいうまでもない。
実施の形態3
図4は本発明の実施の形態3に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図4において図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0195】
図4に示すように、本実施の形態では、実施の形態1と異なり、導光板103の光出射面103bの上方に、第1の反射型偏光板301a、偏光変調素子302、及び第2の反射型偏光板301bがこの順で配置されている。これら第1,第2の反射型偏光板301a,301b及び偏光変調素子302が光量変調構造305を構成している。また、導光板103の下面には印刷によって散乱ドット(図示せず)が形成され、さらに該下面に接するように反射板105が配置されている。散乱ドットのドットパターンは図1(b)に示すようなものである。これ以外の点は実施の形態1と同様である。
【0196】
詳しく説明すると、第1,第2の反射型偏光板301a,301bは、カイラル液晶で構成され、該液晶のらせんのピッチに依存して、入射光をその偏光方向によって透過又は反射する特性を有する。ここでは、第1の反射型偏光板301aが、導光板103から出射される光に含まれるP偏光及びS偏光のうち、P偏光のみを透過し、S偏光を反射するよう構成されている。そして、第1,第2の反射型偏光板301a,301bは、互いに偏光軸が一致するように配置されている。
【0197】
偏光変調素子302は、例えば、実施の形態1の分散液晶素子104において、高分子分散液晶に代えてツイストネマティック液晶を用いてなる構成を有している。そして、この偏光変調素子302に、図2に示す輝度設定回路32及び操作スイッチ31によって、所定の領域に電圧を印加する駆動信号が入力されるよう構成されている。ここでは、図4中の光量変調構造の拡大図に示すように、偏光変調素子302の中央部303に電圧が印加され、それ以外の部分、すなわち周辺部304には電圧が印加されないような駆動信号が出力される。
【0198】
以上のように構成されたバックライト100では、導光板103の下面で反射され散乱して該導光板103の上面103bから出射した光は、光量変調構造305によって光量の変調を受ける。つまり、図4中の光量変調構造305の拡大図に示ように、第1の反射型偏光板301aは、導光板103の上面103bから出射した光のうち、P偏光のみを透過せしめ、S偏光を反射する。ここで、偏光変調素子302では、上述の駆動信号が入力され、中央部303に電圧が印加され周辺部304には電圧が印加されていないものとする。すると、上記透過したP偏光のうち、中央部303に入射したものはその偏光方向を維持したままこれを透過し、第2の反射型偏光板301bを通過して、液晶表示素子106に入射する。一方、周辺部304に入射したものは、その偏光方向が概ね90度ねじられて出射し、そのため、第2の反射型偏光板301bによって反射される。この反射された光は、偏光変調素子302を再び通過して、その偏光方向が90度ねじられ、次いで、第1の反射型偏光板301aを通過して導光板103に戻る。この戻った光は、導光板103内で散乱反射されその偏光方向も変調されて、図4に示すリサイクル光として導光板103の上面103bから再び出射する。
【0199】
このリサイクル光が、例えば図4で示すように、第1の反射型偏光板301aを通過して偏光変調素子302の電圧が印加された部分303に入射すれば、偏光変調素子302及び第2の反射型偏光板301bを順次通過して、液晶表示素子106に入射する。つまり、光量変調構造305により、導光板103の上面103bから出射する光に対し、その中央部で光量が大きくその周辺部で光量が小さくなるような光強度分布を持せることができる。その結果、バックライト100が、その中央部で輝度が大きくその周辺部で輝度が小さくなるような輝度分布を有するものとなる。しかも、導光板103から出射する光を、元の光量をほとんど損失することなくその偏光方向を揃えて液晶表示素子106に入射させることができる。さらに、その液晶表示素子106に入射する光の偏光方向が揃っているため、従来、液晶表示素子106の入射側に配置されている偏光板を省くことができる。
【0200】
なお、偏光変調素子302に、その全域に渡って電圧が印加されるような駆動信号を入力すると、導光板103から出射された光はそのまま偏光変調302を通過して液晶表示素子106に入射され、従って、バックライト100の輝度分布は導光板103の下面に印刷された散乱ドットに対応したものになり、その全面に渡って略均一な輝度分布となる。このように、偏光変調素子302に入力する駆動信号を切り替えることにより、2種類の輝度分布を得ることが可能なのは、実施の形態1と同様である。
[実施例4]
本実施例では、実施の形態1の実施例と同様に、導光板103として、7インチのサイズで厚さ10mm程度の矩形のものを用い、発光体101として、出力100W程度の冷陰極管を用いた。また、偏光変調素子302において、中央部に電圧を印加し周辺部に電圧を印加しないようにした。そして、第2の反射型偏光板301bの出射面におけける輝度分布を測定したところ、中央部では6000カンデラ程度であり、周辺部では3000カンデラ程度であった。また、そのトータルの光量を、光量変調構造305を設けない場合と比較した結果、ほとんど同じであり、このことから、光量変調構造305を設けることによる光量の損失は、ほとんど生じていないことが判った。
【0201】
以上のように、本実施の形態によれば、光量変調構造305を設けて、その偏光変調素子302の中央部に電圧を印加するよう構成することにより、中央部で輝度が高く周辺部で輝度が低い輝度分布を、光量をほとんど損失することなく得られることが判明した。
【0202】
なお、上記構成例では、偏光変調素子302の液晶としてツイストネマティック液晶を用いたが、これ以外に強誘電性液晶や反強誘電性液晶等を用いることができる。また、偏光変調素子302の偏光変調体は、液晶には限られず、液晶以外の偏光変調可能な材料や構成を用いることができる。
実施の形態4
上記実施の形態1乃至3では、液晶表示素子にその背後から光を当てるよう構成されているが、反射型の液晶表示素子を用いるフロントライトタイプの液晶表示装置にも実施の形態1乃至3で説明した構成を適用し、その効果を得ることが可能である。本発明の実施の形態4は、そのような構成とし、実施の形態1乃至3と同じ効果を得るようにしたものである。
【0203】
本実施の形態では、5インチ程度のサイズの反射型の液晶表示素子を用いた。この液晶表示素子は液晶セルの背後(下方)に反射板が配置されており、その液晶セルと反射板との間に、実施の形態3で述べた反射型偏光板と偏光変調素子とからなる光量変調構造を配置した。そして、上記液晶表示素子の前面(上面)の縁部に光源を配置した。その結果、液晶表示素子の表示画面において、中央部の輝度に対し周辺部の輝度が80%以上である均一な輝度分布と、中央部の輝度に対し周辺部の輝度が50%程度まで落ちる輝度差の大きい輝度分布との2種類のものが得られた。従って、フロントライトタイプにも、本発明の輝度分布を任意に変える構成を適用可能であることが判明した。
実施の形態5
図5は本発明の実施の形態5に係る照明装置の構成を模式的に示す平面図である。図5において図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0204】
図5に示すように、本実施の形態では、発光体として、冷陰極管に代えて複数のLED401を用いている。これ以外の点は実施の形態と同様である。
【0205】
詳しく説明すると、発光体として冷陰極管を用いた場合は、その輝度が導光板103の端の入射面103aの全長に渡って概ね均一になるが、複数のLED401を発光体として用いた場合は、上記入射面103aの長手方向において、LED401の密度を変化させることにより、発光体全体の輝度を変化させることができる。そこで、本実施の形態では、例えば、LED401を、上記入射面103aの長手方向において、中央部で密度が大きく両端部で密度が小さくなるよう配設し、それにより、複数のLED401からなる発光体全体の輝度が、該入射面103aの長手方向において、中央部で大きく両端部で小さくなるよう設定している。
【0206】
このような構成とすると、導光板103の入射面103において、その中央部分で入射光量が増加しその両端部で入射光量が減少する。その結果、導光板103の光出射面において、その中央部分で輝度が増加し、逆にその周辺部で輝度が減少することになる。従って、実施の形態1の構成に、導光板103の入射面103の長手方向において発光体自体の輝度を変化させる構成及びその作用が付加されるため、バックライト100の光出射面の輝度分布のパターンの作成自由度をより増加することができる。
[実施例5]
本実施例では、発光体として、冷陰極管の代わりに、白色LED401をそれぞれ片側10個程度使用した。そして、その白色LED401を、実施の形態1の実施例1,2にそれぞれ対応させて、導光板103の入射面103aの長手方向において、密度が均一となるように及び密度が変化するように設定した。そして、バックライト100の輝度分布を測定したところ、白色LED401の密度を均一に設定した場合には、その全面に渡って輝度が2000カンデラ程度であり、白色LED401の密度を変化するように設定した場合には、中央部で輝度が5000カンデラで周辺部で輝度が1000カンデラ程度であった。
【0207】
これにより、発光体として複数のLEDを用い、そのLEDの密度を、導光板103の入射面103aの長手方向において変化させることで、より輝度差の大きな輝度分布を設定することができることが判明した。
実施の形態6
本発明の実施の形態6は、実施の形態1〜5の照明装置を用いて画像表示装置を構成したものである。
【0208】
まず、実施の形態1の照明装置を用いた場合を説明する。
【0209】
図1、図2に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置としての液晶表示装置1では、液晶表示素子106の下方にバックライト100が配置されている。液晶表示素子106は、ここでは周知のTFT(Thin Film Transistor)タイプのもので構成され、内面に共通電極(図示せず)が形成された対向基板111と、内面に図示されない画素電極、ゲート線、ソース線及びスイッチング素子が形成されたTFT基板112とが液晶113を挟んで対向するように配置され、さらにその対向配置された対向基板111及びTFT基板112の両側に偏光板(図示せず)等が貼り付けられて構成されている。TFT基板では、ゲート線及びソース線がマトリクス状に配設されるとともにそのゲート線及びソース線で区画された各画素毎に、画素電極及びスイッチング素子が形成されている。そして、この液晶表示素子106のソース線及びゲート線をそれぞれソースドライバ及びゲートドライバよって駆動し、そのソースドライバ及びゲートドライバをコントローラによって制御するよう構成されている。以下、このソースドライバ、ゲートドライバ及びコントローラを駆動回路36と総称する。
【0210】
このように構成された液晶表示素子1では、駆動回路36において、コントローラが、外部から入力される映像信号25に応じて、ゲートドライバ及びソースドライバにそれぞれ制御信号を出力する。すると、ゲートドライバがゲート線にゲート信号を出力して各画素のスイッチング素子を順次オンさせ、一方、ソースドライバが、それにタイミングを合わせてソース線を通じて映像信号含むソース信号を各画素の画素電極に順次入力する。それにより、液晶が変調され、バックライト100から出射される光の透過率が変化して、液晶表示装置1を観察する人の目に、映像信号25に対応する映像が映る。以下、このゲート信号及びソース信号を駆動信号37と総称する。
【0211】
そして、この際、液晶表示素子106の表示画面の輝度分布が、バックライト100の輝度分布に対応したものとなる。よって、バックライト100の輝度分布を実施の形態1で述べたように液晶表示素子1の用途に応じて切り替えることにより、その用途に最適な表示画面の輝度分布を得ることができる。また、図2の輝度分布設定回路32に所望のドットパターンを設定することにより、液晶表示素子106に入力された映像信号25に対応する画像を所望の輝度分布で表示画面に表示することができる。
【0212】
なお、図2に点線で示すように、映像合成回路901を設け、該映像合成回路901に複数の映像信号25を入力し、それらを、各映像信号25に対応する複数の映像を1つの画面内においてマルチ画面で表示するよう合成し、その合成した映像信号を駆動回路36に入力するよう構成してもよい。このような構成とすると、マルチ画面による表示を行うことができ、しかも、輝度分布設定回路32のドットパターンを適宜設定することにより、表示画面のマルチ画面を構成する各領域毎に好ましい輝度分布となるように表示画面の輝度分布を設定することができる。
【0213】
次に、実施の形態2〜5の照明装置を用いる場合を説明する。
【0214】
これらの場合には、上記構成において、実施の形態1のバックライト100に代えて、それぞれ、図3のバックライト100(実施の形態2)、図4のバックライト100(実施の形態3)、フロントライト(実施の形態4)、図5のバックライト100(実施の形態5)を用いることにより、画像表示装置としての液晶表示装置を構成することができる。そして、いずれの液晶表示装置においても、上記構成と同様に、照明装置の輝度分布を液晶表示素子の用途に応じて切り替えることにより、その用途に最適な表示画面の輝度分布を得ることができる。
[実施例6]
本実施例では、実施の形態1の実施例1,2と同様に、発光体として100W程度の冷陰極管を用いた。また、液晶表示素子として10インチ程度のサイズのものを使用した。そして、液晶表示素子106を介して輝度分布を測定したところ、モニタ用途として輝度の均一性を高めた設定では、表示画面の全域に渡って輝度が200カンデラ程度であった。
【0215】
一方、TV用途として、中央部と周辺部との輝度差を大きくした設定では、中央部の輝度が300カンデラ程度で周辺部の輝度が150カンデラ程度であった。そして、トータルの光量は、いずれの輝度分布設定においても概ね同じであった。また、発光体全体の消費電力も、いずれの輝度分布設定においてもほぼ同じであった。さらに、中央部と周辺部との輝度差を大きく設定した場合の画像を観察したところ、TVの動画においては、輝度分布を均一に設定した場合に比べて明るく感じられた。これにより、表示画面の中央を明るくする設定の有効性が確認できた。
【0216】
また、中央部と周辺部との輝度差を大きく設定した場合、中央の輝度を、輝度分布を均一に設定した場合と同様にするのであれば、その分発光体の消費電力を抑えることができる。
【0217】
以上のように、本実施の形態によれば、本発明の照明装置を用いて画像表示装置を構成し、用途に応じた輝度分布を任意に設定可能なことが判明した。
実施の形態7
図6は本発明の実施の形態7に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。図6において図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0218】
図6に示すように、本実施の形態では、いわゆる直下型バックライトの構成が採用され、液晶表示素子106の背後(下方)に、バックライト100として、該液晶表示素子106を直接照射する複数の発光体501が配置されている。そして、複数の発光体501の背後にこれらを囲うようにリフレクタ(図示せず)が配設されている。従って、この複数の発光体501とレフレクタとが光源を構成し、液晶表示素子106の背面が該光源の光出射面を構成している。なお、発光体501と液晶表示素子106との間に輝度を均一にするための散乱フィルム等を配設してもよい。本実施の形態では、発光体501が冷陰極管で構成され、該冷陰極管501が液晶表示素子106の背面(下面)に、所定の辺に平行に一定のピッチで複数本配置されている。そして、実施の形態1と同様に、図2に示すような輝度分布設定回路32及び操作スイッチ31が設けられている。輝度分布設定回路32は、本実施の形態では複数の冷陰極管501の出力パターンを予め設定することができ、かつ、操作スイッチ31により出力パターンが選択されると、複数の冷陰極管501の出力がその選択された出力パターンに応じたものとなるような電圧を、駆動信号35として、各冷陰極管501に出力するように構成されている。ここでは、実施の形態1と同様に、均一な輝度分布と、表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が大きい輝度分布とが輝度分布設定回路32に設定されている。これにより、均一な輝度分布が選択されると、複数の冷陰極管501の出力(輝度)は、全て同じになり、一方、表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が大きい輝度分布が選択されると、複数の冷陰極管501の出力は、中央に配置さらたもの程大きく、周辺に配置されたもの程小さくなる。
[実施例7]
本実施例では、冷陰極管501として、実施の形態1と同様の100W程度のものを用いた。また、液晶表示素子106として、10インチ程度のサイズのものを使用した。そして、液晶表示素子106の表示画面の輝度を測定したところ、均一な輝度分布を選択した場合には、表示画面の全域に渡って輝度が200カンデラ程度であった。一方、表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が大きい輝度分布を選択した場合には、中央部での輝度が300カンデラ程度であり、周辺部の輝度が150カンデラ程度であった。また、この時の冷陰極管501全体の消費電力は、均一な輝度分布を選択した場合とほぼ同じであった。また、この時の画像を観察したところ、TVの動画においては、均一な輝度分布を選択した場合に比べて明るく感じられた。中央を明るくするよう輝度分布を設定することにより、見た目において明るさ感が向上したものと思われる。
【0219】
また、表示画面の中央における輝度を、均一な輝度分布の場合と同じにするのであれば、その分、冷陰極管501の消費電力を抑えることができる。
【0220】
以上のように、本実施の形態によれば、直下型バックライトの構成において、配置位置に応じて発光体の輝度を変えることにより、表示画面の輝度分布を任意に設定することが可能となった。
【0221】
また、本実施の形態の他の構成例として、冷陰極管501の出力を変化させず、該冷陰極管501と液晶表示素子106との間に実施の形態3の光量変調構造305を配設するように構成してもよい。
実施の形態8
図7は本発明の実施の形態8に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。図7において図6と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0222】
図7に示すように、本実施の形態では、複数の冷陰極管501が、その配列方向において、中央部で密度が大きく両端部(周辺部)で密度が小さくなるように配置され、かつ全ての冷陰極管501の出力が一定となるよう構成されている。これ以外の点は実施の形態7と同様である。
【0223】
このような構成とすると、液晶表示素子106の表示画面において、冷陰極管501が密に配置された中央部は光出力が相対的に大きくなって輝度が高くなり、逆に、冷陰極管501が疎らに配置された周辺部は光出力が相対的に小さくなって輝度が低くなる。つまり、冷陰極管501の配置密度に分布をつけることで、液晶表示装置の輝度に分布を持たせることが可能となる。
【0224】
そして、実際に実施の形態7と同様の冷陰極管及び液晶表示素子を使用して輝度を測定したところ、概ね、実施の形態7と同様の結果が得られた。従って、図7の構成においても、任意の輝度分布を設定することが可能であることが判明した。
【0225】
なお、本実施の形態の構成において、実施の形態7のように配置位置に応じて発光体の出力を変化させるように構成することが可能なことはいうまでもない。
実施の形態9
図8は本発明の実施の形態9に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。図8において図6と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0226】
図8に示すように、本実施の形態では、直下型バックライト100として、面光源502が液晶表示素子106の背後に配設されている。そして、実施の形態6と同様に、図2に示すような輝度分布設定回路32及び操作スイッチ31が設けられている。輝度分布設定回路32は、面光源501の輝度パターンを予め設定することができ、かつ、操作スイッチ31により輝度パターンが選択されると、面光源501の輝度分布がその選択された輝度パターンに応じたものとなるような制御信号を、駆動信号35として、面光源501に出力するように構成されている。ここでは、実施の形態6と同様に、均一な輝度分布と、表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が大きい輝度分布とが輝度分布設定回路32に設定されている。これにより、均一な輝度分布が選択されると、面光源501の輝度分布は均一なものになり、一方、表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が大きい輝度分布が選択されると、面光源501の輝度分布は、中央部で輝度が大きく周辺部で輝度が小さなものになる。
実施の形態10
本発明の実施の形態10は、外部から入力される映像信号の画面に応じて照明装置の輝度分布を制御する画像表示装置を例示したものである。
【0227】
図9は本実施の形態に係る画像表示装置の制御系統の構成を示すブロック図である。図9において、図2と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0228】
図9に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置たる液晶表示装置1は、実施の形態1とは異なり、液晶表示素子106を駆動する駆動回路36に入力される映像信号25に基づいて画面(コマ)の明るさを判定する信号処理回路38と、その判定された画面の明るさに応じて照明装置100に駆動信号35を出力してその輝度分布を制御する輝度分布設定回路32とを備えている。また、照明装置100として、実施の形態1〜5,7〜9の照明装置100を用いることができる。その他の点は実施の形態1と同様である。
【0229】
以上のように構成された液晶表示装置1では、映像信号25が入力されると、信号処理回路38は、その映像信号25の画面毎に画素の輝度のヒストグラムを計算し、その分布からその画像が明るい場面(画面)であるか暗い場面であるかを判定して、その判定結果を輝度分布設定回路32に出力する。この判定結果を受け、輝度分布設定回路32は、以下のように動作する。すなわち、輝度分布設定回路32は、主メモリ33に、例えば、通常のTV用の輝度分布と中央部の輝度をより高めた輝度分布とを記憶しており、明るい場面であるとの判定結果を受けると、中央の輝度を高めた輝度分布を選択し、それに応じた駆動信号35を出力して照明装置100がそのような輝度分布となるようこれを制御する。これにより、液晶表示素子106の表示画面が中央の輝度を高めた輝度分布になる。一方、暗い場面であるとの判定結果を受けると、照明装置100が通常の輝度分布となるような駆動信号35を出力してこれを制御する。これにより、液晶表示素子106の表示画面が通常のTV用の輝度分布になる。
[実施例8]
実際に、上記のように構成された液晶表示装置を用いて表示を行ったところ、人物が中央に表示されるような映画の画面においてはその中央における輝度を高める効果でより明るく感じられた。
【0230】
このように、本実施の形態によれば、表示する画像に応じて照明装置の輝度分布を制御することにより、表示するシーンに応じた最適な設定を行うことが可能となる。その結果、視認性を向上可能なことが判明した。
実施の形態11
本発明の実施の形態11は、図9の液晶表示装置1において、信号処理回路38及び輝度分布設定回路32が以下の動作を行うように構成され、かつ照明装置100が、実施の形態1のバックライト100で構成されている。
【0231】
すなわち、信号処理回路38は、入力される映像信号25の画面を複数のブロックに分割し、そのブロック毎に画素の輝度のヒストグラムを求める。そして、その求めたヒストグラムから各ブロックの輝度を求め、それにより、その画面の概観的な輝度分布を得る。このブロック毎の画素の輝度のヒストグラムは、ここでは画面毎に求めているが、連続する複数の画面に渡って求めるようにしてもよい。その場合には、その概観的な輝度分布はその複数の画面を総合したものとなる。そして、その概観的な輝度分布から輝度がピークとなるブロック、つまり、輝度のピークが存在する画面上の位置を検出し、これを輝度分布設定回路32に出力する。輝度分布設定回路32は、この出力を受け、照明装置100に対し、その光出射面の輝度分布が、その検出したピークに対応する位置の近傍における輝度が高くなるようなものとなるように駆動信号を出力する。図1、図2をも併せて参照して、照明装置100は、実施の形態1のバックライト100で構成されており、従って分散液晶素子104のドットパターンが駆動信号に応じて時間的に任意のパターンに変化可能であるので、駆動信号35が入力されると、分散液晶素子104のドットパターンが駆動信号35に応じて変化する。これにより、液晶表示素子1の輝度分布がその駆動信号35に応じたものとなり、その結果、液晶表示装置1の輝度分布が、映像信号の画面における輝度のピーク位置の近傍においてより輝度が高くなるようなものになる。
[実施例9]
以上のように構成された液晶表示装置1を用いて、実際に、映像を表示したところ、人物の顔が表示されるような画面において、人物の顔が移動する位置が常に明るく表示された。人物が表示されるような画面においては、人間は人物の顔を注視するような傾向があり、しかも本実施例ではこの注視する領域に対応する部分が常に明るく表示されるので、結果として、非常に明るい画像として認識された。
【0232】
以上のように、本実施の形態では、映像信号の画面上の輝度分布に対応させて照明装置の輝度分布を制御した結果、液晶表示装置の観察者にとっての明るさ感などにおいて、優れた表示効果が得られることが判明した。
実施の形態12
本発明の実施の形態12は、導光板突き抜け光量を低減可能な照明装置の一構成例を示したものである。
【0233】
図10は本実施の形態に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。図10において、図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0234】
図10に示すように、本実施の形態では、導光板103の下面103aに、入射光を所定の率で散乱するようにして透過する定散乱層(以下、半透過層という)121が形成され、該半透過層121の下面に散乱ドット(分布散乱構造)114が所定のパターンで形成されている。そして、半透過層121の下方に反射板105が配設されている。なお、半透過層121は、全領域に渡って略一様な透過率を有している。また、発光体101は、ここでは、冷陰極管で構成され、導光板103の厚み方向に2本並ぶように配設されている。その他の点は実施の形態1と同様である。
【0235】
詳しく説明すると、導光板103は、例えば、アクリル等の合成樹脂で構成されている。
【0236】
半透過層121は、例えば、合成樹脂中にSiO2微粒子が分散されて構成されている。この半透過層121の合成樹脂は、SiO2と屈折率が異なり、かつ導光板103の材料と屈折率が略等しいことが必要である。SiO2微粒子が半透過層121中で散乱機能を発揮するためには、その屈折率が該半透過層121の合成樹脂の屈折率と異なっていることが必要であり、また、導光板13と半透過層121との界面で反射を生じないようにするためには、半透過層121の合成樹脂の屈折率が導光板103の屈折率と略等しいことが必要であるからである。半透過層121は、SiO2微粒子を合成樹脂中に混合してなるインクを、導光板103の下面103cに印刷することにより形成される。また、半透過層121の透過率は、その厚みを制御することにより調節される。
【0237】
散乱ドット114は、従来例と同様のものであり、顔料や硝子などを含んだ樹脂を印刷等することによりて形成される。散乱ドット114のパターンは、例えば、導光板103の上面103bから出射する光が均一な強度分布を持つように、半透過層121の下面において、該散乱ドット114が中央部で密で周辺に向かって疎になるように形成される。
【0238】
次に、以上のように構成された照明装置の動作を説明する。光源151から発せられた光は導光板103の内部に入射する。この入射光は、導光板103の内部を伝搬するが、この際、半透過層121に入射すると、その透過率に応じて、一部がSiO2微粒子で散乱され、残りのものがこれを透過する。この透過光のうち、散乱ドット114に入射したものはそこで散乱され、残りのものは半透過層121の下面(空気との界面)で全反射されて導光板103内に戻る。なお、正確には、半透過層121を透過した光の中には、該半透過層121の下面で全反射されないものも存在するが、これは反射板107で反射されて導光板103の内部に戻される。
【0239】
そして、半透過層121及び散乱ドット114のいずれかで散乱された光は導光板103の上面103bから出射する。一方、半透過層121及び散乱ドット114のいずれでも散乱されない光は、導光板103の上面103bと半透過層121の下面との間で全反射を繰り返しながら伝搬していき、その一部は散乱することなく対向する光源151まで達する。ここで、片側の光源151から出射される光に注目すると、半透過層121がない場合に比べて、半透過層121及び散乱ドット114によって散乱される光が多くなるため、その分、導光板の光出射面103bから出射する光が増加し、反対側の光源151にまで達する光が減少する。そのため、反対側の光源151の近傍における光損失が減少し、光利用効率が高くなる。その結果、光出射面の輝度が高い照明装置を得ることができる。また、半透過層121は、印刷等で一度に形成できるため、その光利用効率を高める構成を、簡易な方法で安価に得ることができる。
【0240】
また、半透過層121が導光板103の下面103cの全面に渡って形成されているので、該下面103cのいずれの箇所においても散乱ドット114に入射する光量が減少するため、光の損失を更に低減することができる。
【0241】
なお、導光板103中を伝搬する光は、中央部ほど散乱ドット114によって散乱されるものの割合が増加し、逆に導光板103の上面103bと半透過層121の下面との間で全反射されるものの割合が減少するので、該導光板103板の上面103bから出射する光の強度分布、すなわち該上面103bの輝度分布が是正される。
【0242】
次に、導光板を突き抜ける光量(以下、導光板突き抜け光量という)と半透過層121の透過率との関係を説明する。
【0243】
図11は半透過層の透過率に対する導光板突き抜け光量の変化を示すグラフである。図11に示すグラフは、本件発明者がシミュレーションより、半透過層の透過率を変化させた時の突き抜け光量を算出して得たものである。このシミュレーションにおいて、導光板突き抜け光量は、2つの光源151がそれぞれ配設された導光板103の端面103aから外部へ漏れた(損失した)光量であり、該2つの光源151から出力された光量に対する百分率で表されている。図5に示すように、導光板突き抜け光量は、半透過層が存在しない(透過率100%)場合は、約18%であるが、半透過層の透過率を50%まで下げることによりゼロになる。すなわち、光の損失がなくなる。このように、半透過層が一定以下の透過率となる、換言すれば一定以上の散乱率を持つことにより、対向する2つの光源151,151から導光板103内にそれぞれ入射した光が反対側の光源まで突き抜けることがなくなり、それにより、光利用効率を100%にすることが可能となる。
【0244】
なお、上記構成例では、導光板103の下面に、半透過層121及び散乱ドット114がこの順で配置されているが、これを逆の順序で配置してもよい。
【0245】
また、半透過層121内に分散させるものは、SiO2微粒子に限らず、TiO2などの顔料でもよく、また、複数の材料で構成されるものでもよい。
【0246】
また、半透過層121は、入射光を部分的に反射する機能を有すればよく、回折格子、ホログラムフィルム、散乱異方性フィルムなどで構成されていてもよい。
【0247】
また、半透過層121は、複数層からなっていてもよく、また、導光板103の下面に部分的に配設されていてもよい。
実施の形態13
図12は本発明の実施の形態13に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。図12において図10と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0248】
図12に示すように、本実施の形態では、実施の形態の10のように導光板103板の下面103cに半透過層121が設けられるのではなく、導光板103中に散乱体122が分散せしめられている。その他の点は実施の形態10と同様である。
【0249】
導光板103は、例えば、アクリル材料からなり、その中に多数の散乱体(散乱体)122が混入されている。散乱体122は、例えば、空気、アルゴンAr、酸素O2、窒素N2等のガス又は真空の気泡でもよいし、導光板103と屈折率が異なる硝子や白色顔料等の材料を含む樹脂でもよい。
【0250】
以上の構成によれば、光源151から導光板103に入射した光は、導光板103内の散乱体205に当たると拡散(散乱)し、その散乱した光の一部が導光板103の上面103bに出射する。これにより、片側の光源151から反対側の光源151への突き抜け光量が減少し、導光板103の光出射面103bへ効率よく光を伝搬させることができるため、明るい照明装置が得られる。
【0251】
なお、導光板103中に分散せしめる散乱体122は、拡散機能を有すればよく、材料にはこだわらない。また、散乱体122の分散は、均一及び不均一のいずれであってもよい。
実施の形態14
図13は本発明の実施の形態14に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。図13において図10と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0252】
図13に示すように、本実施の形態では、実施の形態の10のように導光板103板の下面103cに半透過層121が設けられるのではなく、導光板103の下面103cに形成される散乱ドット123が2種類の散乱ドット123a,123bで構成されている。その他の点は実施の形態10と同様である。
【0253】
散乱ドット123は、実施の形態1と同様のパターン、すなわち、中央部で密で周辺に向かって疎になるように形成されている。そして、この散乱ドット123は、中央部に配置された第1の散乱ドット123aと周辺部、すなわち光源151に近い部分に配置された第2の散乱ドット123bとで構成されている。第1の散乱ドットはSiO2微粒子を含んで構成され、第2の散乱ドット123bはTiO2微粒子を含んで構成されている。これにより、第1の散乱ドット123aの方が第2の散乱ドット123bに比べて散乱性が高くなっている。このような構成としたのは、導光板103内を伝搬する光の均一性と散乱性とを両立させるためである。つまり、照明装置1を明るくするためには、散乱性を高めた散乱ドットを用いた方が有利であるが、あまり散乱性が高いと、散乱ドットの印刷可能なサイズに下限が存在することから、低い散乱性が必要な部分であるにも関わらずその散乱性を一定以下にすることができず、その結果、光出射面における輝度分布の均一性が損なわれてしまう場合がある。そこで、このような場合には、少なくとも2種類の散乱性の異なる散乱ドットを組み合わせることにより、光出射面における輝度分布の均一性を保ちつつ散乱性を高めるようにしたものである。
【0254】
第1,第2の散乱ドット123a,123bは、それぞれ、SiO2微粒子、TiO2微粒子を樹脂に混ぜ合わせたインクを用意し、導光板103の下面103bにSiO2微粒子を含むインクを先に印刷し、次いで、TiO2微粒子を含むインクを印刷することにより容易に形成することができる。また、TiO2微粒子を含むインクを先に印刷し、SiO2微粒子を含むインクを後に印刷するようにしてもよい。
【0255】
以上のように構成された照明装置1では、光源151から導光板103に光が入射すると、その入射光は、散乱ドット123に入射したものは散乱し、散乱ドット123に入射しないものは導光板103の下面103cで全反射するようにして伝搬する。この際、導光板103の下面103cの光源に近い部分には相対的に散乱性の低い第2の散乱ドット123bが疎に形成され、逆に中央部には相対的に散乱性の高い第1の散乱ドット123bが密に形成されているので、導光板103中を伝搬する光は、導光板の光源151に近い部分より中央部の方が散乱される割合が高くなる。その結果、導光板103の光出射面103bの輝度分布が均一なものとなる。しかも、この場合、中央部に形成される散乱ドットの、光源151に近い部分に形成されるもに対する相対的な散乱性を、散乱ドット123を1種類のもので構成した場合に比べて、高く設定することができる。よって、より明るい照明装置1を得ることができる。
実施の形態15
図14は本発明の実施の形態15に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。図14において図13と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0256】
図14に示すように、本実施の形態では、実施の形態の14のように2種類の散乱ドット123a,123bの散乱性を材料によって異ならしめるのではなく、2種類の散乱ドット1234,124bの散乱性を該散乱ドット234,124b中の散乱材料の分散密度によって異ならしめている。つまり、第1の散乱ドット124aはSiO2微粒子を密に含み、第2の散乱ドット124bはSiO2微粒子を疎に含んでおり、それによって、第1の散乱ドット124aの方が、第2の散乱ドット124bに比べて散乱性が高くなっている。その他の点は実施の形態14と同様である。
【0257】
第1,第2の散乱ドット124a,124bは、SiO2微粒子を異なる混合比でそれぞれ樹脂に混ぜ合わせたインクを導光板103の下面103cに印刷することにより形成される。
【0258】
以上の構成によれば、2種類の散乱ドット124a,124bに同じ材料を用いて、光出射面103cにおける輝度分布の均一性を保ちつつ散乱性を高め、その結果、より明るい照明装置を得ることができる。
実施の形態16
図15は本発明の実施の形態16に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。図15において図13と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0259】
図13に示すように、本実施の形態では、実施の形態の14の散乱ドット123に代えて、散乱領域125が形成されている。散乱領域125は、導光板103板の下面103cに微小な凹凸を多数設けることにより形成されている。そして、第1の散乱領域125aと第2の散乱領域125bとは、凹凸の密度等を異ならしめることにより、散乱性を異ならしめられている。散乱領域125は、導光板103の下面の所定の領域に機械的処理、化学的処理を施して凹凸を形成することにより形成される。その他の点は実施の形態10と同様である。
【0260】
このような構成としても、実施の形態14と同様の効果を得ることができる。
【0261】
また、実施の形態12〜15において、散乱ドットに代えて、本実施の形態の散乱領域を形成してもよいことは言うまでもない。
【0262】
なお、実施の形態12〜16では、導光板103の下面103が平坦であるように図示してあるが凹凸があってもよい。
【0263】
また、発光体101の位置はリフレクタ102内であればどこでもよく、発光体101の数も幾つでもよい。
【0264】
また、光源151は1つでもよく、輝度分布を有するものであってもよい。
実施の形態17
本発明の実施の形態17は、実施の形態12〜16の照明装置を用いて画像表示装置を構成したものである。本実施の形態に係る画像表示装置を得るには、図10、図12、図13、図14、図15の照明装置100の上方に、図1に示すように液晶表示素子106を配置し、この液晶表示素子106を図2に示す駆動回路36で駆動するようにすればよい。
【0265】
このような構成とすることにより、実施の形態12〜16で述べたような効果を奏する画像表示装置を得ることができる。
実施の形態18
本発明の実施の形態18は、導光板の突き抜け光を低減するとともに光出射面における輝度分布を制御可能な照明装置の構成例を示したものである。
【0266】
図16は、本実施の形態に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図16において図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0267】
図16に示すように、本実施の形態に係る照明装置としてのバックライト100では、導光板103中に多数の散乱体126が分散せしめられ、導光板103の下面103bに所定のパターンを有する散乱ドット(分布散乱構造)104が形成されている。
【0268】
散乱体126は、導光板103を構成する材料中に在って入射光に対し反射又は屈折作用を及ぼすような材料で構成される。散乱ドット104は、図1(b)に示すパターンと同様のパターンを有し、導光板103の光源に近い部分から中央部に向かってその面積比率が大きくなるように形成されている。
【0269】
そして、導光板103の散乱率と散乱ドット104のトータルの散乱率とは、散乱ドット104による散乱作用が、導光板103の上面103bから出射される光量に対する寄与度において導光板103による散乱作用より大きくなるように設定される。具体的には、散乱ドット104による散乱作用が、上記寄与度において導光板103による散乱作用の略2倍以上であることが望ましい。これは、導光板103による散乱作用が大きいほど導光板の突き抜け光の低減効果が大きくなるが、そうすると、散乱ドット104による散乱作用の影響力が相対的に低下して、光出射面103bにおける輝度分布を制御する能力が低下するからである。
【0270】
次に、以上のように構成された照明装置の動作を説明する。光源151から導光板103内に入射した光は、該導光板103中に分散された散乱体126で効率よく散乱される。そのため、従来例のように導光板中を通過して反対側の端面から出射して損失する光がほとんどなくなる。
【0271】
さらに、導光板103中を伝搬する光のうち、散乱ドット104に入射したものはそこで散乱され、導光板103の上面103bから出射される。一方、散乱ドット104に入射しなかったものは該導光板103内部で全反射を繰り返しながら該導光板103中を伝搬する。従って、導光板103内に光が入射すると、光源151に近い部分から中央部に向かうに連れてそこまで到達する光が少なくなり、そのため、導光板103中を伝搬する光の強度は、光源151に近い部分で大きく中央部に向かうに連れて小さくなる。
【0272】
一方、散乱ドット104は、導光板103の光源151に近い部分で面積比率が小さく、中央部に向かうに連れて面積比率が大きくなるように形成されている。従って、導光板103中を伝搬する光のうち、導光板103の上面103bから出射する光の割合は、光源151に近い部分で小さく、中央部に向かうに連れて大きくなる。よって、散乱ドット104で散乱されて導光板103の上面103bから出射する光の強度は導光板103全体で均一になる。
【0273】
また、散乱ドット104を、中央部における面積比率に比べて光源151近傍における面積比率がより小さなものとなるように形成することにより、中央部に光をより多く集めて、中央の輝度をより大きくすることも可能となる。具体的には、例えば、散乱ドット104の面積比率が、光源151からの距離に対し、指数関数、ガウス関数、正弦関数等に従って変化するように設定することができる。
【0274】
以上のように、本実施の形態によれば、導光板103の内部に散乱体126を分散せしめることで、光源151から導光板103内に入射した光の散乱効率を向上させることができる。その結果、導光板の突き抜け光を低減することができる。さらに、導光板103の光出射面103bにおける輝度分布を、導光板103の下面103cに形成された散乱ドット104によって任意に制御することができる。つまり、光源151からの光を導光板103中で漏れなく利用して光利用率を向上するとともに、光出射面の輝度分布をも所望のものに設定することが可能となる。
[実施例10]
本実施例では、導光板103として、アクリル樹脂からなる7インチのサイズで厚さ10mm程度のものを用いた。導光板103には、後述する方法により散乱体126としての散乱体を混入するとともに、その下面に散乱ドット104を形成した。アクリル樹脂からなる導光板103に混入する散乱体としては、入射光に対し反射又は屈折作用を及ぼし、かつ吸収特性をほとんど示さないものが好ましい。具体的には、例えば、金属粉やガラスビーズ等を用いることができる。本実施の形態では、0.5μm程度の波長の可視光を対象とするため、散乱体126が散乱を生じさせるためには、該散乱体126がこの可視光の波長よりも大きいものである必要がある。また、散乱体126の大きさは、導光板103の厚みを超えることはできないため、最大でも数mmから十数mm程度であり、混入時の均一性も考慮すると、数μmから数十μm程度であることが望ましい。
【0275】
また、気泡をアクリル板の内部に分散させると、該アクリル板との屈折率の相違によって散乱作用を生じさせるため、このアクリル板及び気泡を、それぞれ、導光板103及び散乱体126として用いてもよい。さらに、導光板103に通常よく使われるアクリル板は、1.5程度の屈折率を有することから、散乱体126は、この部材に対し、屈折率の相違による散乱特性を発揮させるために概ね0.1以上の屈折率差を有することが好ましい。本実施例では、散乱体126として、10μm程度の大きさで屈折率が1.7程度のビーズを用いた。なお、図16では、散乱体126をランダムに分散させているが、これを規則的に分散させてもよい。また、散乱体126の形状は、図16では球状のものが示されているが、任意のものでよく、例えば、楕円、長方形、三角形等やこれら組み合わせた断面形状を有するものを用いることができる。
【0276】
散乱ドット104のパターンは、散乱ドット104を格子状に配置し、1.5mm〜3mm程度のピッチで、その径が0.5mmから2mm程度となるように形成した。そして、発光体101として、出力100W程度の冷陰極管を用いた。
【0277】
また、比較例(従来例)として、本実施例と同一サイズのアクリル板からなる導光板を用い、その下面に散乱ドットを本実施例と同一のパターンで形成した照明装置を作成した。
【0278】
そして、両者について、導光板の上面から出射する光強度を比較した。この比較は、導光板の上面における輝度を該面上の9個所で測定することにより行った。その結果、本実施例では、比較例に比べて、9個所の平均で5〜10%程度輝度(出射光強度)が増加した。また、この9個所についての輝度の分布は両者間でほぼ等しく、従って、本実施例は、輝度の分布については従来例と変わりがないと言える。
【0279】
以上のように、本実施例によれば、導光板103内に散乱体を分散せしめて散乱ドットと併用することで、散乱効率を向上して導光板の光出射面における輝度を増加させるとともに所望の輝度分布を得ることが可能になることが判明した。
実施の形態19
図17は、本発明の実施の形態19に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図17において図16と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0280】
図17に示すように、本実施の形態では、実施の形態18と異なり、導光板203の下面に散乱ドットが形成されておらず、かつ導光板203が、散乱体126が分散された第1の単位導光部材204と散乱体が分散されていない第2の単位導光部材205とからなる複合導光板(以下、単に導光板という)で構成されている。その他の点は実施の形態18と同様である。
【0281】
第1の単位導光部材204及び第2の単位導光部材205は、両者を組み合わせて丁度矩形の板状の導光板203を形成するように構成されている。つまり、第1の単位導光部材及び第2の単位導光部材は、矩形の板状の導光板203の光源151が配設される端面に垂直な断面において、上辺の中点と左右の下側の角とを結ぶ直線で該断面を2分して形成される第1,第2の領域204,205をそれぞれ構成するように形成されている。そして、この第1の単位導光部材204と第2の単位導光部材205とが接合されて、導光板203が形成されている。第1の単位導光部材204と第2の単位導光部材205との接合部には、後述する方法によって光学的な屈折率整合処理が施されており、従って、この接合面では光が反射されないようになっている。従ってまた、図17において両単位導光部材204,205の界面が示されているが、これは構造の説明の便宜上示したに過ぎず、実際にはこの界面は見えないものである。また、第1,第2の単位導光部材204,305は、1枚の矩形の導光板を図17に示すような形状に切り出すことにより作成することができる。
【0282】
そして、第1の単位導光部材204中には実施の形態18の導光板と同様に散乱体126が分散せしめられている。一方、第2の単位導光部材205には散乱体は分散されていない。
【0283】
以上のように構成された照明装置100では、光源151から出射した光は端面203aから導光板203に入射する。この入射光は、散乱体が分散されていない第2の単位導光部材205内ではこれを透過する一方、散乱体126が分散された第1の単位導光部材204内では該散乱体126に当たるとその表面で散乱される。そして、その散乱された光が導光板203の上面203bから出射される一方、散乱体126に当たらなかった光は該導光板203の上下の内面(空気との界面)で全反射されながら該導光板203中を伝搬する。ところが、第2の単位導光部材205と第1の単位導光部材205との界面は、導光板203中の光の伝搬方向に対し傾斜するように形成されているため、第1の単位導光部材204の導光板203に対する容積比率は、光源102に近い部分では小さく、中央部に向かうに連れて大きくなっている。従って、導光板203に入射した光は、光源に近い部分では散乱体126で散乱される割合が小さく、中央部に向かうに連れて散乱体126で散乱される割合が大きくなる。その一方、導光板203に入射した光は、光源に近い部分ではそこまで到達する割合が大きく、中央部に向かうに連れてそこまで到達する割合が小さくなる。その結果、導光板203の上面203bから出射する光の強度は導光板203全体でほぼ均一になる。
[実施例11]
本実施例では、導光板203として、実施の形態18と同様に、アクリルからなる7インチのサイズで厚さ10mm程度のものを用いた。第1の単位導光部材204の散乱体126としては、10μm程度の大きさで屈折率が1.7程度のビーズを用いた。また、発光体101としては、出力100W程度の冷陰極管を用いた。
【0284】
そして、導光板203の上面203bの中央と4隅を結ぶ線上の9個所で輝度を測定し、該面内における輝度の均斉度を調べた。その結果、導光板203の上面203bの中央付近における輝度を100%とした場合、他の個所の輝度は85%〜95%程度の範囲に分布していた。また、全ての個所における輝度の総和は、実施の形態18の実施例10による照明装置と同様であった。よって、本実施例によれば、光利用率を向上するとともに輝度の均斉度を高められることが判明した。
実施の形態20
図18は、本発明の実施の形態20に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図18において図17と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0285】
図18に示すように、本実施の形態では、実施の形態19と異なり、導光板203が、散乱体126の分散密度が異なる第1,第2,第3の単位導光部材206,207,208からなる複合導光板で構成されている。その他の点は実施の形態19と同様である。
【0286】
第1,第2,第3の単位導光部材は、矩形の板状の導光板203の光源151が配設される端面に垂直な断面を左右方向に3分して形成される第1,第2,第3の領域206,207,208をそれぞれ構成するように形成されている。そして、第1,第3の導光板206,208は、散乱体126の分散密度が互いに等しくなっている。第2の単位導光部材207は、第1,第3の導光板206,208に比べて、散乱体126の分散密度が高くなっている。また、散乱体126は、ここでは、各単位導光部材206,207,208内に均一にかつ規則的に分散されている。
【0287】
以上のように構成された照明装置100では、導光板203内に入射した光は、散乱体126に当たると散乱されて導光板203の上面203bから出射し、散乱体126に当たらない場合には導光板203の上下の内面で全反射されながら該導光板203中を伝搬する。ところが、散乱体126の分散密度が、光源151に近い第1,第3の単位導光部材206,208で低く、中央部に位置する第2の単位導光部材208で高くなっている。そのため、導光板203中を伝搬する光が散乱される割合は、光源151に近い第1,第3の単位導光部材206,208で小さく、中央部に位置する第2の単位導光部材208で高くなる一方、導光板203に入射した光が到達する割合は、光源151に近い第1,第3の単位導光部材206,208で大きく、中央部に位置する第2の単位導光部材208で小さくなる。その結果、導光板203の上面203bから出射する光の強度は導光板203全体でほぼ均一になる。
【0288】
なお、上記構成例では、導光板203を、散乱体の分散密度が異なる3つのパートに分割しているが、これを散乱体の分散密度が異なる多数のパートに分割してもよい。そのようにパート数を増加することにより、導光板203内の各位置における散乱割合を光源102からの距離に応じてより細かく設定することができるため、光出射面における輝度分布をより精度よく制御することができる。
【0289】
また、上記構成例では、散乱体126を規則的に分散せしめているが、ランダムに分散せしめてもよい。
[実施例12]
本実施例では、実施の形態19の実施例11と同様に、導光板203として、アクリルからなる7インチのサイズで厚さ10mm程度のものを用いた。また、散乱体126として、10μm程度の大きさで屈折率が1.7程度のビーズを用いた。そして、第2の単位導光部材207のビーズの添加量を第1,第3の単位導光部材206,208のそれの2倍とした。また、発光体101としては出力100W程度の冷陰極管を用いた。
【0290】
そして、導光板203の上面203bにおける輝度を各単位導光部材206,207,208につき3個所ずつ計9個所で測定し、該上面203bにおける輝度の均斉度を調べた。その結果、中央に位置する単位導光部材207の中央付近における輝度を100%とした場合、両端に位置する単位導光部材206,208における輝度は70〜85%程度の範囲に分布していた。また、各測定個所における輝度の総和は、実施の形態18の実施例10による照明装置と同様であった。従って、本実施例によれば、光利用率を向上するとともに輝度の分布を制御できることが判明した。
実施の形態21
図19は、本発明の実施の形態21に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図19において図16と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0291】
図19に示すように、本実施の形態では、実施の形態18と異なり、導光板103内に散乱体126が、その密度が光源151に近い部分で低く中央部に向かうに連れて高くなるように分散せしめられている。また、導光板103の下面に散乱ドットが印刷されてはいない。その他の点は実施の形態18と同様である。
【0292】
以上のように構成された照明装置100では、導光板103内に入射した光は、散乱体126に当たると散乱されて導光板103の上面103bから出射し、散乱体126に当たらない場合には導光板103の上下の内面で全反射されながら該導光板103中を伝搬する。ところが、散乱体126の分散密度が、光源151に近い部分で低く、中央部で高くなっている。そのため、導光板103中を伝搬する光が散乱される割合は、光源151に近い部分で小さく、中央部で高くなる一方、導光板103に入射した光が到達する割合は、光源151に近い部分で大きく、中央部で小さくなる。その結果、導光板103の上面103bから出射する光の強度は導光板103全体でほぼ均一になる。
【0293】
なお、上記構成例では、散乱体126を規則的に分散させているが、これを不規則に分散させてもかまわない。
[実施例13]
本実施例では、実施の形態18の実施例10と同様に導光板103として、アクリルからなる7インチのサイズで厚さ10mm程度のものを用いた。散乱体126としては、10μm程度の大きさで屈折率が1.7程度のビーズを用いた。散乱体126は、後述する製造方法によって、導光板103の端面から中央部へ向かう距離に対しその密度が概ね線形に増大するように分散させた。発光体101としては、出力100W程度の冷陰極管を用いた。
【0294】
そして、導光板103の上面103bの中央と4隅を結ぶ線上の9個所で輝度を測定し、該面内における輝度の均斉度を調べた。その結果、導光板103の上面103bの中央付近における輝度を100%とした場合、他の個所の輝度は85%〜95%程度の範囲に分布していた。また、全ての個所における輝度の総和は、実施の形態18の実施例10による照明装置と同様であった。従って、本実施例によれば、光利用率を向上するとともに輝度の均斉度を高められることが判明した。
実施の形態22
図20は、本発明の実施の形態22に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図20において図19と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0295】
図20に示すように、本実施の形態22では、導光板203が第1,第2の単位導光部材210,211を接合してなる複合導光板で構成されている。第1,第2の単位導光部材は、図19(実施の形態21)の導光板103を左右方向の中央で2分して形成される各パート210,211でそれぞれ構成されており、互いの接合面209が反射面として形成されている。この反射面209は、各単位導光部材210,211の接合面に反射テープを貼着したりアルミニウムAl等の反射用材料を蒸着することにより形成される。この反射面209は、入射光を反射又は散乱する機能を有し、ここでは散乱反射する機能を有している。その他の点は実施の形態21と同様である。
【0296】
以上のように構成された照明装置100では、実施の形態21と同様に散乱体126の作用により、導光板203の上面203bから出射する光の強度が導光板203全体でほぼ均一になる。
【0297】
そして、さらに、2つの単位導光部材210,211同士の接合面に反射面209が設けられているので、光源151から導光板203に入射した光がその内部で十分散乱されずに反対側の端面から出射してしまう損失光を減少させることができる。つまり、導光板203の中央部に設けられた反射面209では入射光の一部又は全てが散乱反射される。そして、この散乱反射された光は元の単位導光部材210,211中に分散された散乱体126で再度散乱される。従って、導光板203内で十分散乱されずに反対側の端面に突き抜けて損失となる光がより抑制される。なお、反射面209が散乱透過する機能を有するよう構成された場合には、該反射面209を透過して散乱された光が他方の単位導光部材単位導光部材210,211中に分散された散乱体126でさらに散乱される。従って、導光板203に入射した光が十分散乱されるため、反対側の端面に突き抜けて損失となるものがより抑制される。
[実施例14]
本実施例では、実施の形態18の実施例10と同様に導光板203として、アクリルからなる7インチのサイズで厚さ10mm程度のものを用いた。散乱体126としては、10μm程度の大きさで屈折率が1.7程度のビーズを用いた。散乱体126は、後述する製造方法によって、導光板203の端面から中央部へ向かう距離に対しその密度が概ね線形に増大するように分散させた。発光体101としては、出力100W程度の冷陰極管を用いた。また、反射面209は、各単位導光部材210,211の接合面に反射テープを貼着して散乱反射機能を有するものとした。
【0298】
そして、導光板203の上面203bの中央と4隅を結ぶ線上の9個所で輝度を測定し、該面内における輝度の均斉度を調べた。その結果、導光板203の上面203bの中央付近における輝度を100%とした場合、他の個所の輝度は80%〜95%程度と実施の形態21と同様であった。また、各測定個所における輝度の総和は、実施の形態21と比較して5%程度増大した。従って、本実施例によれば、光利用率を向上するとともに輝度の均斉度を高められることが判明した。
実施の形態23
本発明の実施の形態23は、図20(実施の形態22)の第1の単位導光部材210と第2の単位導光部材211との接合面を屈折率整合面としたものである。その他の点は実施の形態22と同様である。本実施の形態では、第1,第2の単位導光部材210,211をアクリル板で構成し、これらの接合面同士をこれらと屈折率が概ね等しい接着剤を用いて接着した。アクリルは1.5程度の屈折率を有するので、接着剤として、屈折率1.5程度のエポキシ系のものを用いた。
【0299】
このような構成とすると、上記接合面は、光を反射するような境界面としては働かず、光学的なマッチングが施されたのと同様に機能する。
【0300】
また、実施の形態19又は20において、単位導光部材同士の接合面にこの屈折率整合処理を適用することにより、散乱シート等を用いなくても、接合面が透過率や反射率の相違によって境界線等として見えるのが防止できると考えられる。なお、上記構成例では接着剤を用いたが、単位導光部材210,211と屈折率が等しい液体を互いの接合面に塗布し、その接合面同士を密着させるだけでも同様の効果が得られる。
【0301】
実際に、上記構成において、導光板203の光出射面203aにおける輝度を測定した結果、実施の形態22における測定結果と概ね同様の結果が得られた。また、散乱シートを用いずに、導光板203の光出射面203bを観測した場合でも、線のような不自然な境界は観測されなかった。従って、本実施の形態によれば、光利用率を向上するとともに輝度の均斉度を高められることが判明した。
実施の形態24
図21は、本発明の実施の形態24に係る照明装置の構成を模式的に示す平面図である。図21において図17と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0302】
図21は、導光板の光出射面側から見た図である。図21に示すように、本実施の形態では、実施の形態19と異なり、導光板203が、平面視において2分された各パートからなる第1,第2の単位導光部材204,205で構成されており、かつ発光体101が導光板203の4つの端面に配置されている。その他の点は実施の形態19と同様である。なお、図21は、リフレクタを省略して描いてある。
【0303】
散乱体126が分散された第1の単位導光部材は、矩形の導光板203の各辺の中点を直線で結んでなる菱形のパート204からなり、散乱体が分散されていない第2の単位導光部材は、矩形の導光板203の残りのパート205からなっている。これにより、散乱体126が分散された第1の単位導光部材204の導光板203に対する占有割合は、該導光板203の発光体101に近い部分から中央部に向かうに連れて大きくなっている。また、第1,第2の単位導光部材204,205は、実施の形態23で述べた屈折率整合処理を施すことにより互いに接着されている。散乱体126の態様は実施の形態19と同様である。
【0304】
なお、第1の単位導光部材204の形状は、第1の単位導光部材204の導光板203に対する占有割合が、発光体101に近い部分から中央部に向かうに連れて大きくなるようなものであればよく、菱形には限られない。また、発光体101の構成は、2つのL字型の発光体101を導光板203の4つの端面に配置するようにしてもよく、また、U字型の発光体101と直線状の発光体101とを導光板203の4つの端面に配置するようにしてもよい。
[実施例15]
本実施例では、実施の形態18の実施例10と同様に、導光板の材質及び形状、発光体等を構成した。また、予め散乱体126を分散させた矩形のアクリル板から図21に示すような菱形の部分を切り出して、これを第1の単位導光部材204とした。さらに、その第1の単位導光部材204用のアクリル板と同一形状で散乱体が分散されていないアクリル板から図21に示すような4つの直角三角形の部分を切り出して、これを第2の単位導光部材205とした。そして、この第1,第2の単位導光部材204,205の接合面同士を、エポキシの接着剤を用いて接着した。
【0305】
そして、導光板203の光出射面203bにおける輝度を、実施の形態18の実施例10と同様に測定した結果、該光出射面203bの中央付近における輝度を100%とした場合、他の個所における輝度は80%〜95%程度であった。従って、本実施例によって光出射面の輝度分布を制御できることが判明した。
実施の形態25
本発明の実施の形態25は、実施の形態18乃至24に係る照明装置を用いて画像表示装置を構成したものである。具体的には、実施の形態6で述べた画像表示装置の構成において、実施の形態1のバックライト100に代えて、それぞれ、図16のバックライト100(実施の形態18)、図17のバックライト100(実施の形態19)、図18のバックライト100(実施の形態20)、図19のバックライト100(実施の形態21)、図20のバックライト100(実施の形態22,23)、及び図21のバックライト100(実施の形態24)を用いることにより、画像表示装置としての液晶表示装置1を構成することができる。そして、液晶素子106としては7型程度のサイズでツイストネマテックタイプのものを使用した。また、液晶素子106の両側には偏光板(図示せず)をクロスニコルに配設した。
【0306】
そして、液晶素子106を介して表示画面の輝度分布を測定したところ、照明装置100のみで測定したときの輝度に対し液晶素子106の透過率5〜7%程度が乗算された結果となった。従って、実施の形態18乃至24に係る照明装置を用いて画像表示装置を構成した場合においても、光利用率を向上するとともに輝度分布を制御することが可能なことが判明した。
実施の形態26
本発明の実施の形態26は散乱体が内部に分散された導光板の製造方法を例示したものである。
【0307】
図22は本実施の形態に係る導光板の製造方法を示す断面図である。図22において、符号702は、導光板を加熱溶融により形成するための型枠を示す。型枠702の表面には、所望の導光板の平面形状と略同じ平面形状を有しかつ所定の深さを有する凹部702が形成されている。型枠702は、アルミニウムAl等の金属で構成されている。
【0308】
本実施の形態では、製品はアクリル樹脂中に散乱体が分散された導光板である。散乱体としては、入射光に対し反射、屈折作用を有し、吸収特性をほとんど示さないものが好ましい。具体的には、金属粉やガラスビーズ等を散乱体として用いることができる。散乱対象は、0.5μm程度の波長の可視光であるため、散乱を生じさせるためには散乱体がこの波長よりも大きいことが必要である。また、散乱体の大きさは、導光板の厚さを越えることはできないため、最大でも数mmから十数mm程度である。従って、混入時の均一性も考慮すると散乱体の大きさは、数μmから数十μm程度であることが望ましい。
【0309】
導光板を製造するには、まず、アクリル樹脂を加熱して溶融し、それに屈折率1.7程度のビーズを添加する。次いで、このビーズとアクリル樹脂との混合物(以下、単に混合物という)701を型枠702の凹部702aに注入する。次いで、型枠702の両端部a,cの温度をその中央部bの温度に比べて50〜100℃程度高く設定する。すると、混合物701の温度が高い部分は粘性が低くなり、添加物たるビーズの拡散の度合いが大きくなる。このため、温度の高い両端部a,cではビースの分散密度が低くなり、中央部に向かうに連れて分散密度が高くなる。次いで、この状態で混合物701を急冷する。すると、両端部でビースの分散密度が低く、中央部に向かうに連れてビースの分散密度が高くなった導光板が得られる。
【0310】
なお、予め混合物701に光硬化剤を添加しておき、該混合物701を光照射により硬化させるようにしてもよい。
【0311】
また、型枠702の加熱温度を均一にすれば、散乱体の分散密度が均一な導光板を得ることが可能である。
【0312】
以上のようにして作成した、場所により分散密度を異ならしめた導光板を、実施の形態21における導光板103として用いた。この導光板103を用いた照明装置100の光学特性については、実施の形態21で述べたように、光利用率の向上及び輝度分布の制御を図ることが可能であり、本実施の形態により作成した導光板103の有効性を確認することができた。
実施の形態27
図23は本発明の実施の形態27に係る導光板の製造方法を示す断面図である。図23において、図22と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0313】
本実施の形態では、製品はアクリル樹脂中に散乱体として気泡が分散された導光板である。気泡は空気からなり、その屈折率は1.0である。一方、アクリル樹脂の屈折率は1.5程度である。従って、アクリル樹脂からなる基体中に分散された空気からなる気泡は互いの屈折率の差異により入射光を散乱し、それにより散乱体として機能する。
【0314】
導光板を製造するには、まず、アクリル樹脂を加熱して溶融し、それに発泡剤を添加する。次いで、図23に示すように、この発泡剤が添加された溶融アクリル樹脂703を型枠702の凹部702aに注入する。次いで、この状態で、溶融アクリル樹脂703に光704を照射する。
【0315】
ここで、発泡剤は照射された光の強度に応じて気泡を発生させる性質を有している。従って、照射する光704の強度をその照射面において分布するように設定することにより、溶融アクリル樹脂703中における気泡の分散密度を場所によって変化させることができる。そこで、本実施の形態では、例えば、照射光704の強度を、溶融アクリル樹脂703の表面の両端部で小さく、その中央部に向かうに連れて大きくなるように設定している。
【0316】
よって、この光照射により、溶融アクリル樹脂703中に、両端部で分散密度が低く、中央部に向かうに連れて分散密度が高くなるように気泡が発生する。
【0317】
次いで、この状態で溶融アクリル樹脂703を急冷する。すると、両端部で気泡の分散密度が低く、中央部に向かうに連れて気泡の分散密度が高くなった導光板が得られる。
【0318】
なお、予め溶融アクリル樹脂703に紫外線に反応する硬化剤を添加しておき、該溶融アクリル樹脂703に紫外線を照射することによりこれを硬化させるようにしてもよい。
【0319】
また、照射光704の照射面内における強度分布を均一にすれば、気泡の分散密度が均一な導光板を得ることが可能である。さらに、照射光704の照射面内における強度分布を選択することにより、導光板中の気泡の分散密度を任意に制御することができる。
【0320】
以上のようにして作成した導光板を、実施の形態21における導光板103として用いた。この導光板103を用いた照明装置100の光学特性については、実施の形態21で述べたように、光利用率の向上及び輝度分布の制御を図ることが可能であり、本実施の形態により作成した導光板103の有効性を確認することができた。
実施の形態28
本発明の実施の形態28は、反射型偏光板を用いて光利用率向上及び高輝度化を図った照明装置及び画像表示装置を例示したものである。
【0321】
図24は本実施の形態に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図、図25は図24の反射型偏光板の作用を示す模式図であって、(a)は反射型偏光板が多層膜構造を有する場合を示す断面図、(b)は反射型偏光板がコレステリック液晶からなる場合を示す図、図26は図24のプリズムシートの視野角に対する透過率の変化を示すグラフであって、(a)はプリズムシートの稜線方向に垂直な方向における変化を示す図、(b)はプリズムシートの稜線方向における変化を示す図である。図24において図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。また、図24においては、便宜上、Y方向を前方向とした。
(照明装置)
図24に示すように、本実施の形態に係る照明装置100では、矩形の導光板103の上端面及び下端面に光源102,102がそれぞれ配設されている。また、導光板103の背後には反射シート105が配設され、さらに、導光板103の前方に、拡散シート131、反射型偏光板132、及びプリズムシート133がこの順に配設されている。プリズムシート133は、その稜線方向145が水平方向となるように配置されている。
【0322】
図25(a)に示すように、反射型偏光板132は、その断面において左右方向に三角波状に延びるように界面が形成され、該界面に互いに屈折率が異なる多数の膜からなる多層膜が形成されている。このような界面は偏光ビームスプリッタと同様の機能を有するため、この界面では、入射光137のうち、P偏光はこれを透過し、S偏光は反射される。この反射されたS偏光は、入射側すなわち導光板103へ戻される。そして、反射型偏光板132は、その出射する偏光(ここでは「反射型偏光板132におけるP偏光」)が、「プリズムシート133におけるP偏光」として該プリズムシート133に入射するように配置されている。つまり、プリズムシート133におけるP偏光の偏光軸(偏波面)はその稜線方向145に垂直な方向、すなわち鉛直方向である。そこで、反射型偏光板132は、その出射するP偏光の偏光軸が鉛直方向となるように構成されている。具体的には、上記界面が鉛直に形成されている。
【0323】
次に、以上のように構成された照明装置100の動作を説明する。光源102から出射された光は、導光板103に入射し、内部反射を繰り返しながら該導光板103の背面に形成された散乱ドット(図示せず)により散乱されて導光板103の前面から出射する。この際、導光板103の背面から漏れた光は反射シート105によって導光板103の内部に戻される。そして、導光板103から出射した光は散乱シート131を散乱されつつ通過した後、反射型偏光板132に入射する。すると、該入射光のうち、P偏光は反射型偏光板132を透過し、S偏光は反射型偏光板132で反射される。この反射されたS偏光は、導光板103の散乱ドット又は反射シート105によって反射され、再び反射型偏光板132に入射する。その際、上記反射過程において偏光方向も変調される。従って、再入射した光の一部はそのまま反射型偏光板132を通過することができる。この過程を繰り返すことで光源102から出射した光は反射型偏光板132によってP偏光に偏光方向が揃えられる。
【0324】
このP偏光は、プリズムシート133に、該プリズムシート133におけるP偏光として入射し、視野角における中心方向に集光される。
【0325】
ここで、図26(a),(b)に示すように、プリズムシート133では、垂直に近い角度で出射する光においては、P偏光の透過率141の方がS偏光の透過率142に比べて高くなっている。具体的には、概ね、−10度〜+10度の視野角の範囲内ではP偏光の透過率141がS偏光の透過率142に比べて6.5%程度高くなっている。一方、プリズムシート133に入射する光は、反射型偏光板132によってP偏光に揃えられているため、従来例のようにS偏光をも通過させる場合に比べて、入射光の透過率が向上し、その結果、光の有効利用を図ることができる。
【0326】
次に、本実施の形態の変形例として、図24において、反射型偏光板132の光入射側に1/4波長板のような位相板を配設し、反射型偏光板132で反射されたS偏光を往復2回通過させるようにしてもよい。これにより、その反射されたS偏光の偏光方向が90゜回転されて、反射型偏光板132を透過することが可能となる。そのため、上記構成例に比べてより容易に偏光方向を揃えることができる。
【0327】
また、反射型偏光板132を、図25(b)に示すように、コレステリック液晶を含む膜構造を有するように構成してもよい。このような反射型偏光板132では、そのコレステリック液晶のらせんピッチ等に応じて、入射光137のうち、右回り偏光はこれを透過し、左回り偏光は反射される。この場合、反射型偏光板132を通過した光は、直線偏光とはならないため、1/4波長板のような位相板を併用する必要がある。
(画像表示装置)
図27は図24の液晶セルの構成を示す断面図であって、(a)は電圧が印加されていない状態を示す図、(b)は電圧が印加された状態を示す図である。図27において、図1と同一符号は同一又は相当する部分を示す。また、図27(a),(b)は、1つの画素を示している。
【0328】
図24に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置1は、照明装置100の前方に液晶表示素子106が配設され、さらに該液晶表示素子106を駆動する駆動回路(図示せず)が配設されて構成されている。駆動回路の構成及び動作は実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
【0329】
液晶表示素子106は、液晶セル135と、液晶セル135の背面側に配設された入射側偏光板134と、液晶セル135の前面側に配設された出射側偏光板136とで構成されている。入射側偏光板134は、その偏光軸(透過軸)146が反射型偏光板132を透過するP波の偏光軸に対応して鉛直になるように配置され、出射側偏光板136は、その偏光軸147が入射側偏光板134の偏光軸146に垂直になるように配置されている。
【0330】
液晶セル135は、図27(a)に示すように、画素139毎の液晶分子113aの配向方向が電圧を印加しない状態で画素の中心面139aを境に異なったプレティルト角を有するような液晶モードを有している。ここでは、プレティルト角は画素の中心面139aに対して略対称になっている。そして、この液晶モードでは、電源148によって電圧を印加した場合、図27(b)に示すように、液晶分子113aが基板111,112に対して垂直な方向に立ち上がる。このような液晶モードにおいては、基板111,112の法線に対し反対に傾斜した2方向(図27(a)中に矢印A,Bで示す)から液晶セル135を見た場合、図27(a)から明らかなように、いずれの方向においても見かけ状の屈折率が略同じになる。従って、どちらの方向から見てもコントラストが等しく、広い視野角特性が得られることになる。
【0331】
このような液晶モードは、基板111,112を、図27(a)に示す画素139の中心面139aで2分された各領域について、相手側をマスクした状態で互いに反対の方向にそれぞれラビング処理することにより、実現することができる。また、液晶層が配置される基板111,112の間の空間に、画素139を複数の領域に区画するように高分子材料からなる隔壁を形成し、電圧のオン/オフ時に、その隔壁に沿って液晶分子の移動が生じるように構成してもよい。この隔壁は、液晶と光硬化性の高分子材料との混合物に所定のパターンを有するフォトマスクを用いて光を照射することにより形成することができる。このような構成によっても上記液晶モードを実現することが可能である。さらに、これ以外に以下の構成によっても上記液晶モードを実現することが可能である。すなわち、対向する一つの基板111,112のうちの一方の基板の内面に、例えば櫛形のパターンで凹凸を形成し、この凹凸に沿って液晶分子が互いに異なる方向に配向するよう構成してもよい。また、液晶の配向のスイッチングを相対向する基板間に電圧を印加して行うのではなく、一方の基板に上記スイッチング用電極を形成し、基板に平行な方向に液晶の配向をスイッチングするよう構成してもよい。この場合、上記スイッチング用電極のパターンを櫛形状に形成してもよい。
【0332】
次に、上記のように、液晶セル135はどちらの方向から見てもコントラストが等しいので、従来例のように偏光板134の軸方向をパネルの長手方向に対して45度傾けなくても、良好な視野角特性が得られる。そこで、本実施の形態では、入射側偏光板134の偏光軸146を、反射型偏光板132が透過するP波の偏光軸と同じ鉛直方向とし、これに伴って出射側偏光板136の偏光軸147を水平としている。
【0333】
以上のように構成された画像表示装置1では、照明装置100のプリズムシート133から出射される光が入射側偏光板134、液晶セル106、及び出射側偏光板136を順次通過し、それにより、駆動回路に入力される映像信号に応じた画像が表示画面に表示される。この際、入射側偏光板134の偏光軸が上記P偏光の偏光軸と一致していることから、該入射側偏光板134では、入射光の大部分がこれを通過するため吸収損失が生じない。そのため、高出力の光源を用いた場合でも、入射側偏光板134での光吸収による発熱が防止され、かつ上述のようにプリズムシート133における発熱が低減されるので、入射側偏光板134及びプリズムシート133の熱収縮及び光学特性の不均一化などの劣化が防止される。よって、本実施の形態によれば、光利用率が向上しかつ高輝度化が可能な画像表示装置が得られる。
【0334】
なお、上記構成例では、画像表示装置がモノクロ画像を表示する場合を説明したが、画像表示装置がカラー画像を表示する場合には、画素を構成する各色の絵素(ドット)を、上記画素と同様に構成すればよい。
【0335】
また、上記構成例では、集光手段としてプリズムシートを用いたが、これは界面の屈折又は反射を利用して入射光を所定の方向に集光するものであればよく、例えば、プリズムシートのように扁平な部材の主面に複数の稜部を並ぶように形成し、その稜部の断面を三角形以外の形状にしてもよい。
実施の形態29
図28は、本発明の実施の形態29に係る照明装置の構成を模式的に示す分解斜視図であって、(a)は点状発光体を光源として用いた場合を示す図、(b)は線状発光体を直下型の光源として用いた場合を示す図、(c)は面状発光体を光源として用いた場合を示す図である。図28において、図27と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0336】
本実施の形態は、実施の形態28において、光源102の具体的な構成例を示したものである。
【0337】
第1の構成例では、図28(a)に示すように、例えばLED(lighte emitting diode)のような点状発光体101が導光板103の上端面及び下端面にそれぞれ多数配置されている。
【0338】
第2の構成例では、図28(b)に示すように、例えば冷陰極管のような線状発光体101が導光板103の背後にそれぞれ複数数配置されている。すなわち、直下型の照明装置として構成されている。
【0339】
第3の構成例では、図28(c)に示すように、導光板に代えて、面状発光体10が配置されている。
【0340】
なお、上記構成を互いに組み合わせて新規な構成を得ることも可能である。例えば、導光板103の背後に複数の冷陰極管を配置して直下型とするとともに、導光板103の上下の端面に数種類の色を発光するLEDを複数配置することにより、輝度をさらに高めることができる。また、例えば、冷陰極管の発光スペクトル中の発光度が少ない色の部分をLEDによって補うように構成することにより、色バランスを向上することが可能である。
[実施例16]
本実施例では、上記第2の構成例と同様に直下型の照明装置とした。冷陰極管としては、出力が100W程度のものを用いた。導光板は10インチ程度のサイズのものを用いた。
【0341】
そして、プリズムシート133の出射面における輝度を測定したところ、10000cd/mm2程度の高輝度な出力が得られた。また、その状態で、100時間以上連続して照明しも、プリズムシート132の熱変形等による輝度分布の不均一化等は生じなかった。このことから、本実施例による照明装置では、高輝度で動作させても安定した性能が得られることが判明した。
【0342】
なお、本実施の形態に係る照明装置に、液晶表示素子及び駆動回路を実施の形態28と同様に組み合わせて画像表示装置を得ることが可能なことはいうまでもない。
実施の形態30
図29は本発明の実施の形態30に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。図29において、図24と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【0343】
図29に示すように、本実施の形態では、入射側偏光板134の偏光軸146が水平方向に対し45度斜めになりかつ出射側偏光板136の偏光軸147が入射側偏光板134の偏光軸146に垂直になるように設定され、プリズムシート133A,133Bの稜線方向145A,145B及びP波の偏光軸がそれに応じた方向に設定されている。また、液晶セル135は、TN型の液晶モードものが用いられている。その他の点は、実施の形態28と同様である。
[実施例17]
本実施例では、図29において、プリズムシート133Aのみが配置され、該プリズムシート133Aが、その稜線方向145Aが入射側偏光板134の偏光軸146に垂直になるように、斜めに配置されている。また、反射型偏光板132はその透過軸たるP波の偏光軸が入射側偏光板134の偏光軸146に一致するように構成されている。そして、発光体として、100W程度の冷陰極管を導光板103の上下の端面に配置した。また、比較例(従来例)として、本実施例の構成において、プリズムシート133Aの稜線方向133Aを水平方向とし、さらに反射型偏光板132を撤去したものを作成した。
【0344】
そして、表示画面における正面輝度を測定した結果、本実施例では、比較例に比べて、正面輝度が5〜10%程度向上した。
【0345】
以上の結果から、現在広く使われているTNモードの液晶に適用可能なように偏光板を配置する構成としても、プリズムシート及び反射型偏光板をその構成に適合するよう配置することにより、正面輝度を向上できることが判明した。
[実施例18]
実施例17では、上記のように正面輝度向上効果が得られたが、プリズムシート133Aを斜めに配置したため、左右方向の視野角特性(コントラスト視角特性)に不均一性が生じた。そこで、本実施例では、これを解消すべく、さらにプリズムシート133Aの前方にプリズムシート133Bを追加し、これを、その稜線方向145Bが入射側偏光板134の偏光軸146に一致するように配置した。
【0346】
そして、表示用画面の輝度を測定した結果、左右の視野角特性はほぼ対称となった。また、正面輝度については、2枚のプリズムシートの内、液晶セル135に近いもの133Bの稜線方向145Bを入射側偏光板134の偏光軸146に対して垂直にする方が、その逆の場合(図29に示す構成)よりも輝度が数%程度増加することが確認された。プリズムシートを2枚用い、それらを稜線方向が互いに垂直になるように配置すれば、偏光による透過率は等しくなるはずである。しかしながら、実際はプリズムシートの媒質自身が多少の屈折率異方性を有しているため、その配置と入射側偏光板134との組み合わせが液晶セル135の透過率に影響するものと考えられる。
【0347】
以上のように、本実施例によれば、2枚のプリズムシート133A,133Bを用い、双方の稜線方向が互い垂直でかつ一方の稜線方向が入射側偏光板134の偏光軸146の方向に平行となるよう構成することにより、正面輝度を向上させながら左右の視野角特性を対称にできることが確認できた。
実施の形態31
上記実施の形態28、30に係る発明は、照明装置の光路上に反射型偏光板を挿入し、その透過軸たるP波の偏光軸にプリズムシートの稜線方向及び液晶表示素子の偏光板の偏光軸を対応させることを本質的構成とするものである。従って、本発明は、この本質的構成を付加するようにして、種々のタイプの照明装置に適用することができる。そこで、本実施の形態は、実施の形態28、30において、照明装置100の反射型偏光板132及びプリズムシート133を除く構成を、実施の形態1〜27の照明装置にそれぞれ置き換えたものである。このような構成とすることにより、実施の形態28、30の効果に加えて、実施の形態1〜27の効果を併せて得ることができる。
【0348】
なお、本実施の形態に係る照明装置に、液晶表示素子及び駆動回路を実施の形態28と同様に組み合わせて画像表示装置を得ることが可能なことはいうまでもない。
実施の形態32
本発明の実施の形態32は、実施の形態6乃至11、17、25、28乃至31の画像表示装置(液晶表示装置)を表示部として用いた液晶モニタ、液晶テレビ、及び液晶情報端末装置を例示したものである。
【0349】
図30は本実施の形態に係る液晶モニタの構成を示す外観図である。図2をも併せて参照して、液晶モニタ601は、実施の形態1の照明装置100を用いた液晶表示装置1からなる表示部と、外部から入力されるモニタ信号を処理する信号処理部(図示せず)とを備え、該信号処理部から出力されるモニタ映像信号が液晶表示装置1の駆動回路36に映像信号25として入力されるように構成されている。このような構成とすると、輝度分布が制御可能な液晶モニタを得ることができる。
【0350】
ここで、液晶表示装置として、実施の形態6の他の液晶表示装置、実施の形態7乃至11、17、25の液晶表示装置を用いてもよく、各実施の形態に対応した効果を奏する液晶モニタを得ることができる。
【0351】
図31は本実施の形態に係る液晶テレビの構成を示す外観図である。図2をも併せて参照して、液晶テレビ602は、実施の形態1の照明装置100を用いた液晶表示装置1からなる表示部と、外部から入力されるテレビ放送信号のチャネルを選択するチューナ部603とを備え、該チューナ部603で選択されたチャネルのテレビ映像信号が液晶表示装置1の駆動回路36に映像信号25として入力されるように構成されている。なお。図31では、液晶表示装置1とチューナ部603との間の配線を省略して描いてある。このような構成とすると、輝度分布が制御可能な液晶テレビを得ることができる。
【0352】
ここで、液晶表示装置として、実施の形態6の他の液晶表示装置、実施の形態7乃至11、17、25の液晶表示装置を用いてもよく、各実施の形態に対応した効果を奏する液晶テレビを得ることができる。
【0353】
本実施の形態に係る液晶情報端末装置は、上記液晶テレビ602において、チューナ部603に代えて通信情報を送受信する送受信手段を備え、該送受信手段から出力される所要の情報を含む画像信号が液晶表示装置1の駆動回路36に映像信号25として入力されるように構成されている。このような構成とすると、輝度分布が制御可能な情報端末装置を得ることができる。
【0354】
ここで、液晶表示装置として、実施の形態6の他の液晶表示装置、実施の形態7乃至11、17、25の液晶表示装置を用いてもよく、各実施の形態に対応した効果を奏する情報端末装置を得ることができる。
【0355】
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態1〜32に限定されるものではなく、これらを改良又は変形する構成を利用できることはいうまでもない。また、画像表示装置として、液晶表示素子を用いる構成例を示したが、これは液晶表示素子には限られず、バックライトあるいはフロントライトを用いて表示する方式の素子であればよい。
【0356】
【発明の効果】
本発明は以上説明したような形態で実施され、以下の効果を奏する。
(1)高輝度化が可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末、及びこれらに用いる導光板の製造方法を提供することできる。
(2)導光板の突き抜け光の低減及び輝度分布の制御が可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末、及びこれらに用いる導光板の製造方法を提供することができる。
(3)輝度分布を変化させることが可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末を提供することができる。
(4)集光手段における光の損失を低減可能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末を提供することができる。
(5)液晶表示素子の偏光板における光の損失を低減可能な画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す図であって、(a)は断面図、(b)は(a)の分散液晶素子のドットパターンを示す平面図である。
【図2】図1(a)の画像表示装置の制御系統の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明の実施の形態3に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態5に係る照明装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図6】本発明の実施の形態7に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態8に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図8】本発明の実施の形態9に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図9】本発明の実施の形態10に係る画像表示装置の制御系統の構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の実施の形態12に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図11】図10の半透過層の透過率に対する導光板突き抜け光量の変化を示すグラフである。
【図12】本発明の実施の形態13に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図13】本発明の実施の形態14に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図14】本発明の実施の形態15に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図15】本発明の実施の形態16に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図16】本発明の実施の形態18に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図17】本発明の実施の形態19に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図18】本発明の実施の形態20に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図19】本発明の実施の形態21に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図20】本発明の実施の形態22に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図21】本発明の実施の形態24に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図22】本発明の実施の形態26に係る導光板の製造方法を示す断面図である。
【図23】本発明の実施の形態27に係る導光板の製造方法を示す断面図である。
【図24】本発明の実施の形態28に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図25】図24の反射型偏光板の作用を示す模式図であって、(a)は反射型偏光板が多層膜構造を有する場合を示す断面図、(b)は反射型偏光板がコレステリック液晶からなる場合を示す図である。
【図26】図24のプリズムシートの視野角に対する透過率の変化を示すグラフであって、(a)はプリズムシートの稜線方向に垂直に方向における変化を示す図、(b)はプリズムシートの稜線方向における変化を示す図である。
【図27】図24の液晶セルの構成を示す断面図であって、(a)は電圧が印加されていない状態を示す図、(b)は電圧が印加された状態を示す図である。
【図28】図28は、本発明の実施の形態29に係る照明装置の構成を模式的に示す分解斜視図であって、(a)は点状発光体を光源として用いた場合を示す図、(b)は線状発光体を直下型の光源として用いた場合を示す図、(c)は面状発光体を光源として用いた場合を示す図である。
【図29】本発明の実施の形態30に係る照明装置及び画像表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図30】本発明の実施の形態31に係るモニタ装置の構成を示す外観図である。
【図31】本発明の実施の形態31に係るテレビ装置の構成を示す外観図である。
【図32】従来の照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を模式的に示す図であって、(a)は断面図、(b)は(a)の分散液晶素子のドットパターンを示す平面図である。
【図33】従来の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図34】従来の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図35】従来の画像表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置
25 映像信号
31 操作SW
32 輝度分布設定回路
33 主メモリ
34 CPU
35,37 駆動信号
36 駆動回路
38 信号処理回路
41 ドット
42 ドット以外の領域
100 照明装置(バックライト)
101 発光体(冷陰極管)
102 リフレクタ
103 導光板
103a 端面
103b 上面
103c 下面
104 分散液晶素子
105 反射板(反射シート)
106 液晶表示素子
107 散乱制御板
111 対向基板
112 TFT基板
113 液晶
114 散乱ドット
121 半透過層
122 散乱体
123,124 散乱ドット
123a,124a 第1の散乱ドット
123b,124b 第2の散乱ドット
125 散乱領域
125a 第1の散乱領域
125b 第2の散乱領域
126 散乱体
131 拡散シート
132 反射型偏光板
133,133A,133B プリズムシート
134 入射側偏光板
135 液晶表示素子
136 出射側偏光板
137 入射光
139 画素
139a 画素中心面
141 P偏光の透過率
142 S偏光の透過率
145,145A,145B プリズムシートの稜線方向
146 入射側偏光板の偏光軸
147 出射側偏光板の偏光軸
151 光源
201 散乱反射板
203 導光板
204〜208,210,211 単位導光部材
209 反射面
301 反射型偏光板
302 偏光変調素子
305 光量変調構造
401 LED
501 発光体
502 面状発光体
601 液晶モニタ
602 液晶テレビ
603 チューナ部
701 混合物
702 型枠
702a 凹部
703 溶融アクリル樹脂
901 映像信号合成回路
1000 バックライト
1001 発光体
1002 リフレクタ
1003 導光板
1004 散乱ドット
1005 反射板
1006 液晶表示素子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a method for manufacturing a light guide plate.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device, which is an example of a conventional image display device, has, for example, a predetermined interval such that two laminated glass substrates on which electrodes made of a transparent conductive thin film and an alignment film are laminated are opposed to each other. And a liquid crystal display element in which a liquid crystal is sealed between both glass substrates and a polarizing plate is provided outside both glass substrates, and disposed below the liquid crystal display element to transmit light to the liquid crystal display element. It includes a backlight to be supplied, a circuit board for driving a liquid crystal display element, and the like.
[0003]
FIG. 32A shows a conventional liquid crystal display device and a backlight used therefor, and FIGS. 33 and 34 show another conventional backlight.
[0004]
As shown in FIGS. 32 (a), 33, and 34, the backlight guides light emitted from the light emitter 1001, for example, away from the light emitter 1001, and emits light to the entire liquid crystal display element 1006. A light guide plate 1003 made of a transparent synthetic resin plate for uniform irradiation, a fluorescent tube which is a light emitter 1001 disposed in the vicinity of the end surface of the light guide plate 1003 in parallel with the end surface, and a fluorescent tube And a reflector 1002 that constitutes a light source and covers the fluorescent tube substantially over its entire length. The backlight 1000 is disposed on the light guide plate 1003 and diffuses a sheet (not shown) that diffuses the light from the light guide plate 1003. The backlight 1000 is disposed below the light guide plate 1003 and transmits the light emitted from the light guide plate 1003. A reflection plate 1005 or the like is further provided that reflects the light back into the light guide plate 1003 again.
[0005]
So-called scattering dots 1004 are formed in a predetermined pattern on the lower surface of the light guide plate 1003, and the surface of the scattering dots 1004 is a scattering surface. An example of the pattern of the scattering dots 1004 is shown in FIG. Therefore, the light incident on the scattering dots 1004 is scattered, and part of the scattered light is emitted from the upper surface of the light guide plate 1003. Further, the light incident on the portion other than the scattering dots 1004 on the lower surface of the light guide plate 1003 travels inside the light guide plate 1003 while repeating multiple reflections by the internal reflection action according to the incident angle.
[0006]
By changing the distribution of the scattering dots 1004, the luminance distribution on the light exit surface (upper surface) of the light guide plate 1003 can be changed. Light entering the light guide plate 1003 from the light source travels through the light guide plate 1003 while repeating internal reflection so that it is emitted to the outside at a constant rate. Smaller as you leave. Therefore, as shown in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-76387, on the light source side, for example, the area ratio of the scattering dots 1004 to the lower surface of the light guide plate 1003 is reduced. Then, the ratio of the light traveling toward the lower surface of the light guide plate 1003 that is scattered by the scattering dots 1004 and emitted from the upper surface of the light guide plate 1003 is reduced. On the other hand, when the area ratio is increased as the distance from the light source increases, the ratio of the light that is scattered by the scattering dots 1004 and emitted from the upper surface of the light guide plate 1003 increases at a position away from the light source. As a result, on the upper surface of the light guide plate 1003, the ratio of the amount of light emitted from each part to the amount of light emitted from the whole (hereinafter referred to as light intensity distribution) becomes equal, and the uniformity of luminance can be improved.
[0007]
Further, in the liquid crystal display device using such a backlight 1000, the uniformity of the luminance of the display screen of the liquid crystal display element 1006 can be improved.
[0008]
By the way, the current mainstream transmissive liquid crystal display devices require illumination from behind using a backlight as described above. However, since the incident light is random light whose polarization directions are not uniform, about half of the light is absorbed by the polarizing plate on the incident side, and the light use efficiency is lowered. For this reason, a prism sheet is used that efficiently condenses the diffused light of the backlight within the viewing angle to increase the front luminance.
[0009]
FIG. 35 shows a liquid crystal display device using such a prism sheet. In FIG. 35, light from light sources 1002 arranged above and below enters the light guide plate 1003. The reflection sheet 1005 is used to effectively return the light leaked from the light guide plate 1003 back to the light guide plate 1003. Light scattered by the diffusion sheet 1031 is collected by the prism sheet 1033 and enters the liquid crystal cell 1035. Before and after the liquid crystal cell 1035, polarizing plates 1034 and 1035 having polarizing axes orthogonal to each other are arranged. The prism sheet 1033 has different transmittance depending on the polarization direction of incident light. This is determined by the relationship between the angle of the irregularities on the surface of the prism sheet 1033 and the vibration direction of the incident light, and this characteristic is as shown in FIG. FIG. 26A shows the change in transmittance with respect to the incident angle in the vertical direction with respect to the prism sheet 1033, that is, in the direction orthogonal to the ridge line direction 1045 of the prism sheet 1033. On the other hand, FIG. 26B shows the transmittance with respect to the incident angle in the ridge line direction 1045 of the prism sheet 1033. From the result of FIG. 26, the transmittance is different between the P-polarized light and the S-polarized light, and the transmittance of the P-polarized light is high in any direction in the front direction, that is, in the direction where the viewing angle is in the range of about −10 degrees to +10 degrees. I understand. Therefore, when priority is given to the front luminance, the luminance can be increased by preferentially using the P-polarized light. An attempt to increase the light use efficiency in the liquid crystal panel by setting the transmission axis of the polarizing plate on the incident side in accordance with the light in a specific vibration direction transmitted through the prism sheet is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-122046. Is disclosed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional backlight described above, as indicated by a dotted line in FIG. 34, a part of the light emitted from the light source 1002 is emitted from the opposite end face without hitting the scattering dots 1004. This light becomes lost light leaking outside the light guide plate 1003. In this case, it is conceivable to provide a reflective tape on the opposite end face and return it to the light guide plate 1003 again. However, in recent years, as shown in FIGS. Often provided at both ends of 1003. In such a case, a reflective tape cannot be provided, and a part of the light reaching the opposite end face is reflected by the fluorescent tube 1001 and the reflector 1002 and reentered into the light guide plate 1003 for use. However, there are some that disappear without re-incident. In the experiments and simulation results performed by the present inventors, about half of the light reaching the opposite end face of the light guide plate 1003 is lost. In addition, about 18% of the light emitted from the fluorescent tube 1001 penetrates to the opposite side, and about half of the light was lost. In order to reduce the light penetrating light from the light guide plate, the scattering dots 1004 may be arranged densely. In general, the scattering dots 1004 are formed by printing. However, the density of the scattering dots 1004 has an upper limit due to manufacturing stability. In other words, if the scattering dots 1004 are formed densely, the adjacent scattering dots 1004 adhere to each other at the time of printing, and printing with an area as designed cannot be performed. In addition, the degree of sticking differs every time printing is performed and cannot be stably manufactured. For this reason, a certain amount of space is required between adjacent scattering dots 1004. When this is represented by the ratio of the area of the scattering dot 1004 to the area of the surface on which the scattering dot 1004 is formed (hereinafter referred to as area ratio), the upper limit is 80%. Further, the area of the scattering dots 1004 that can be printed stably also has a lower limit, and this lower limit is 20% in terms of area ratio. In the backlight 1000, since there is an upper limit in the area ratio of the scattering dots 1004, the light penetrating through the light guide plate 1003 as described above is generated. Therefore, the light from the light source 1002 cannot be fully utilized.
[0011]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-146231 discloses a configuration in which a diffusing material is mixed in a light guide plate and light is scattered thereby to be used for display.
However, in such a system in which a diffusing material is mixed and scattered in the light guide plate, the scattering efficiency in the light guide plate can be improved, but it is difficult to simultaneously control the luminance distribution on the light exit surface of the light guide plate.
[0012]
In recent years, liquid crystal display devices are becoming widespread as monitors for PCs (personal computers). Furthermore, the application to the use as a liquid crystal television which displays a moving image of a movie is also progressing. In liquid crystal display devices for monitors and the like, higher definition and higher brightness are progressing. Since the monitor mainly displays characters and drawings, uniformity of luminance is required over the entire display screen. Actually, the luminance distribution over the entire area of the display screen also has a high uniformity of 80% or more with respect to the central portion in the portion where the luminance in the peripheral portion is low.
[0013]
On the other hand, a television using a conventional CRT (hereinafter referred to as a TV) generally has a high luminance at the center of the display screen, and some of the peripheral portions have a luminance reduced to about 50%. This is because, on a moving image surface such as a movie, an observer tends to gaze at the center portion, and even if the luminance difference in the luminance distribution of the display screen is large, an unnatural feeling is hardly felt. Rather, even if the luminance of the peripheral portion is lowered, it is felt brighter when the luminance of the central portion is increased.
[0014]
As described above, the display has several settings suitable for display characteristics such as luminance distribution depending on applications such as a monitor and a TV. Also, in the field of liquid crystal display devices, AVPC (audio video personal computer) compatible devices that can be used for both monitors and TVs have recently been developed. The liquid crystal display device displays an image by illumination from a backlight. Therefore, in order to change the luminance distribution, it is necessary to change the light emission characteristic of the backlight so that the luminance has a distribution.
[0015]
In an edge light type backlight using a light guide plate that is usually used well, the luminance distribution is controlled by the scattering dots formed on the lower surface of the light guide plate as described above. However, since the scattered dot pattern is fixed and formed by printing, the setting of the luminance distribution of the backlight cannot be arbitrarily changed. Therefore, in a conventional liquid crystal display device using a backlight, the setting of the luminance distribution cannot be changed depending on the application.
[0016]
Furthermore, the conventional liquid crystal display device generally has a lower luminance than a CRT or the like, and is required to have a higher luminance than the current situation. In order to increase the brightness, it is necessary to increase the output of the light source. At this time, in the configuration of the conventional liquid crystal panel 1006 as shown in FIG. 35, half of the light from the light source 1002 is absorbed by the incident side polarizing plate 1034. As the output of the light source 1002 increases, this amount of absorption also increases, so that the uniformity of the polarizing plate 1034 is lost due to heat shrinkage or the like due to the absorbed light, and unevenness in black display occurs.
[0017]
In addition, since unpolarized random light is incident on the prism sheet 1033, the proportion of the light having low transmittance in P-polarized light and S-polarized light is not negligible. As a result, there is a problem such as deterioration of light collecting characteristics due to deformation of the prism sheet 1033 due to heat generation.
[0018]
Furthermore, in FIG. 35, the polarizing axis of the polarizing plate is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the liquid crystal cell 1035 for the following reason. That is, the TN liquid crystal widely used in the liquid crystal display element 1006 has a biased contrast viewing angle characteristic, and is wide in the left-right direction and narrow in the vertical direction. Therefore, the contrast viewing angle characteristic is adjusted by inclining the transmission axis direction of the polarizing plate at an angle of 45 degrees. Accordingly, if the transmission axis of the polarizing plate on the incident side is set in accordance with the light in a specific vibration direction transmitted through the prism sheet, there arises a problem that the contrast viewing angle characteristic is impaired.
[0019]
The present invention has been made to solve the above-described problems. An illumination device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a method of manufacturing a light guide plate used for these can be achieved. The first purpose is to provide.
[0020]
The present invention also provides an illuminating device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a method of manufacturing the light guide plate used in these devices capable of reducing light penetration of the light guide plate and controlling the luminance distribution. This is the second purpose.
[0021]
The third object of the present invention is to provide an illumination device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal capable of changing the luminance distribution.
[0022]
In addition, a fourth object of the present invention is to provide an illumination device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal that can reduce the loss of light in the light collecting means.
[0023]
In addition, a fifth object of the present invention is to provide an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal capable of reducing light loss in a polarizing plate of a liquid crystal display element.
[0076]
[Means for Solving the Problems]
  The present inventionOne aspectThe method of manufacturing a light guide plate according to the present invention includes a step of heating and melting the material of the substrate in the method of manufacturing a light guide plate in which scatterers that scatter incident light are dispersed in a transparent substrate, and the molten substrate. Mixing the scatterer with the material, and heating the molten substrate material so that the temperature varies depending on the part while holding the plate, and then curing the material. The scatterer is dispersed in the substrate so that the density varies depending on the part.
[0077]
  With such a configuration, it is possible to easily obtain a light guide plate whose scattering rate varies depending on the part.In addition, since the viscosity of the melted base material changes depending on the temperature, and the density of the scatterer changes accordingly, a light guide plate in which the dispersion density of the scatterer changes depending on the part can be easily manufactured.
[0080]
  Further, in a method of manufacturing a light guide plate in which a scatterer that scatters incident light is dispersed in a transparent substrate, a photoreactive foaming agent is dispersed in the substrate material, and then the light irradiation intensity varies depending on the part. , Thereby generating bubbles as the scatterer in the substrate so that the density varies depending on the site, and thereby dispersing the scatterer in the substrate so that the density varies depending on the site. May be.
[0082]
With such a configuration, the molten base material mixed with the foaming agent can be foamed so that the density changes depending on the part by irradiating light so as to have an intensity distribution in the irradiation surface. Thus, it is possible to easily manufacture a light guide plate in which the dispersion density of the scatterers changes.
[0083]
  In addition, the present inventionOne aspectThe illuminating device according to the present invention includes a light guide plate that guides light from the light source to the light emitting surface, and a luminance distribution of the light emitting surface in the illuminating device including a light source and a light emitting surface from which light from the light source is emitted. Brightness distribution changing means for changing the light source, and the light guide plate is disposed so that light from the light source is incident from an end face, and light emitted from one main surface of the light guide plate is applied to the one main surface. By forming the reflecting surface so as to return, the other main surface of the light guide plate constitutes the light emitting surface, and the luminance distribution changing means is viewed from the light emitting surface of the light guided by the light guide plate. A scattering ratio distribution changing means for changing the distribution of the scattering ratio, wherein the scattering ratio distribution changing means is formed so as to be distributed on one main surface of the light guide plate; Between one main surface of the light guide plate and the reflective surface And scattering control structures scattered or transmitted by the switching light passing through, it is made of a second scattering region formed so as to be distributed in the reflecting surface.
[0084]
  With this configuration, the luminance distribution on the light exit surface can be changed to a required one according to the application. As a result, it is possible to increase the luminance.Further, since the luminance distribution on the light exit surface is changed by changing the distribution of the scattering ratio, the brightness distribution on the light exit surface can be changed to a required one in the edge light type illumination device according to the application. it can. Also,The first and second scattering regions can be formed by printing dots, for example, and the scattering control structureIn addition, since the mode is switched so as to uniformly scatter or transmit the incident light, a simple configuration is sufficient. Therefore, the scattering ratio distribution changing means can be configured easily and at low cost.
[0114]
  With such a configuration, the luminance distribution of the display screen corresponds to the luminance distribution of the light emitting surface of the lighting device, so the luminance distribution of the display screen can be used by changing the luminance distribution of the light emitting surface of the lighting device. It can be changed according to. As a result, it is possible to increase the luminance.In addition, since it is easy to calculate the histogram and determine the brightness of the screen from the calculation result, the luminance distribution on the light exit surface can be easily associated with the video signal.
[0163]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1
Embodiment 1 of the present invention shows a configuration example of a lighting device capable of arbitrarily setting a luminance distribution.
[0164]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device using the illumination device according to the present embodiment, where (a) is a cross-sectional view and (b) is a diagram of a dispersed liquid crystal element of (a). FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the image display apparatus of FIG. 1 (a). In FIG. 1A, for convenience, the X direction is the upward direction of the image display device.
[0165]
In FIG. 1A, in the present embodiment, the liquid crystal display device 1 is illustrated as an image display device, and the backlight 100 for the liquid crystal display device is illustrated as an illumination device.
[0166]
The backlight 100 is disposed below a liquid crystal panel (hereinafter referred to as a liquid crystal display element) 106 that constitutes the liquid crystal display element 1. The backlight 100 includes a light guide plate 103 made of a transparent rectangular synthetic resin plate, and a pair of light emitting elements disposed in the vicinity of the pair of end surfaces 103a of the light guide plate 103 along the end surfaces 103a and substantially in parallel with the end surfaces 103a. A cold cathode fluorescent lamp 101 as a body, a pair of reflectors 102 covering the pair of cold cathode fluorescent lamps 101 over their entire length, a dispersed liquid crystal element 104 disposed on the lower surface of the light guide plate 103, and a dispersed liquid crystal element 104 And a reflecting plate 105 disposed below. The cold cathode tube 101 and the reflector 102 constitute a light source 151. In FIG. 1A, for convenience of explanation, the reflector 105 is shown to be positioned away from the dispersed liquid crystal element 104, but this is usually disposed so as to be in contact with the lower surface of the dispersed liquid crystal element 104. .
[0167]
The dispersed liquid crystal element 104 includes an electrode made of a dot matrix, and is configured such that a drive signal for generating a predetermined dot pattern as shown in FIG. More specifically, the dispersion liquid crystal element 104 has a structure similar to that of a liquid crystal cell, and a substrate having a common electrode formed on the inner surface and a substrate having a pixel electrode formed on the inner surface face each other with the liquid crystal interposed therebetween. It is arranged and configured. Then, as shown in FIG. 2, a drive signal 35 is input from the luminance distribution setting circuit 32 to the dispersed liquid crystal element 104. The luminance distribution setting circuit 32 includes, for example, a CPU 34 and a main memory 33, and a plurality of dot patterns are stored in the main memory 33 in advance. The operation switch 31 is connected to the CPU 34. When a dot pattern selection command is input from the operation switch 31, the CPU 34 reads the selected dot pattern from the main memory 33, and reads the read dot pattern. A drive signal 35 corresponding to the pattern is generated and input to the dispersed liquid crystal element 104. Then, a voltage corresponding to the input drive signal 35 is applied to the liquid crystal of each pixel, and the orientation of the liquid crystal molecules of each pixel changes according to the applied voltage. As a result, the selected dot pattern is generated in the dispersed liquid crystal element 104.
[0168]
As shown in FIG. 1B, this dot pattern is composed of circular dots 41 and other portions 42. The portion of the dot 41 of the dispersed liquid crystal element 104 is a portion to which no voltage is applied, and the orientation of the liquid crystal molecules of each pixel is random, while the portion 42 of the dispersed liquid crystal element 104 other than the dot 41 Is a portion to which a voltage is applied, and the alignment of liquid crystal molecules in each pixel is aligned in one direction and is transparent. Therefore, the light incident on the dot 41 is scattered, the scattered light is scattered and reflected by the reflecting plate 105, and a part of the scattered and reflected light passes through the light guide plate 103 and is emitted from the upper surface. On the other hand, light incident on the portion 42 other than the dots 41 is transmitted, reflected by the reflecting plate 105 according to the incident angle, and returned to the inside of the light guide plate 103 again. The dot pattern has a smaller area ratio with respect to the main surface of the dispersed liquid crystal element 104 (corresponding to the display screen of the liquid crystal display element) in the vicinity of the light source 151 on the main surface, and as it approaches the central portion. It is formed to be large. For this reason, according to this dot pattern, the ratio (light intensity distribution) of the amount of light emitted from each part to the amount of light emitted from the entire upper surface of the light guide plate 103 is increased at the central portion, and thus the luminance is increased at the central portion. . Since the dispersed liquid crystal element 104 has almost no light absorption characteristic, it does not reduce the amount of light emitted from the light guide plate, and has the same scattering function as the scattering dots formed on the conventional light guide plate.
[0169]
The plurality of dot patterns stored in the main memory 33 of the luminance distribution setting circuit 32 are those in which the backlight 100 has a luminance distribution suitable for the use according to a plurality of predetermined uses of the liquid crystal display device 1. Each is set to be. In the present embodiment, for example, a dot pattern for monitoring that requires a relatively small luminance distribution between the peripheral portion and the central portion of the display screen, and a luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen. A TV dot pattern that requires a relatively large luminance distribution is stored in the main memory 33.
[0170]
Next, the operation of the backlight 100 configured as described above will be described.
[0171]
1 and 2, first, the operation switch 31 is operated to select a desired dot pattern. Here, it is assumed that a dot pattern for monitoring is selected. Then, the luminance distribution setting circuit 32 outputs a drive signal 35 corresponding to the selected monitor dot pattern, and the dispersed liquid crystal element 104 generates a monitor dot pattern corresponding to the output drive signal 35. . On the other hand, light emitted from the cold cathode fluorescent lamp 101 is incident on the light guide plate 103 directly or after being reflected by the reflector 102 from the end face 103a. Of the incident light, light incident on the dots 41 of the dispersed liquid crystal element 104 is scattered, and part of the scattered light is emitted from the upper surface of the light guide plate 103. On the other hand, of the incident light, the light incident on the portion 42 other than the dot 41 of the dispersed liquid crystal element 104 is transmitted, reflected by the reflecting plate 105 according to the incident angle, and returned to the inside of the light guide plate 103. As a result, the light intensity distribution of the light emitted from the upper surface of the light guide plate 103 corresponds to the dot pattern for monitoring, and as a result, the luminance distribution of the backlight 100 has a peripheral portion and a central portion of the light emitting surface 103b. The luminance difference between them becomes a relatively small luminance distribution. Further, when a TV dot pattern is selected with the operation switch 31, the luminance distribution of the backlight 100 becomes a luminance distribution in which the luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the light emitting surface 103b is relatively large by the same operation. .
[0172]
As described above, in the illumination device according to the present embodiment, the dispersed liquid crystal element 104 is disposed on the lower surface of the light guide plate 103, and the dot pattern set and selected by the luminance distribution setting circuit 32 is generated in the dispersed liquid crystal element 104. Since it is configured as possible, an arbitrary luminance distribution according to the application can be obtained. For example, it is possible to arbitrarily set the luminance distribution for display of a moving image on TV or the like, or make the luminance distribution uniform for a monitor for displaying characters.
[Example 1]
In FIGS. 1A and 1B, the dot pattern generated in the dispersed liquid crystal element 104 is set as follows. That is, when the dots 41 are arranged in a lattice pattern and the diameter of the dots 41 is y, the function “y” in which the diameter y is linearly proportional to the distance r from the light emitters 101 arranged at the left and right ends of the light guide plate 103. = A × r ”(a: proportional coefficient). The proportionality coefficient a was set so that the diameter of the central dot 41 having the maximum diameter was about 2 mm, and the pitch of the dots 41 was set to about 1.5 to 3 mm.
[0173]
The light guide plate 103 is a rectangular plate having a diagonal length of 7 inches (hereinafter, the diagonal length is expressed as ○ inch size) and a thickness of about 10 mm. Further, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the light emitter 101.
[0174]
Then, when the luminance distribution on the upper surface of the light guide plate 103 as the light emitting surface 103b was measured, the luminance was about 4500 to 5000 candela over the entire surface, and a uniform luminance distribution was obtained.
[Example 2]
In the present embodiment, the diameter of the dot 41 changes in accordance with a function “y = a × r × r” in which y is proportional to the square of the distance r from the light emitter 101 disposed at the left and right ends of the light guide plate 103. To do. The other points are the same as in the first embodiment. Then, when the luminance distribution on the upper surface of the light guide plate 103 was measured, the luminance at the center was about 6000 candela, the luminance at the position 0.9 inches in the diagonal direction from the corner was about 3000 candela, and the peripheral luminance was 50 of the central luminance. A luminance distribution having a large luminance difference between the periphery and the center of about% was obtained.
[0175]
From Examples 1 and 2, it was found that the luminance distribution can be arbitrarily changed by forming a specific scattering pattern by the electric field applied to the dispersed liquid crystal element 104. The dot patterns of Examples 1 and 2 are suitable for monitoring and TV, respectively.
[0176]
Next, a modification of the present embodiment will be described. In the above configuration example, a dot matrix is generated in the dispersed liquid crystal element 104 to generate a dot pattern. However, as another configuration example, in the backlight 100 of FIGS. The (Indiumu Tin Oxide) electrode may be formed in a predetermined dot pattern, and the voltage applied to the dispersed liquid crystal element 104 may be turned on / off. In this case, the ITO electrode is formed in a shape corresponding to the portion 42 other than the dots 41 in FIG. Then, scattering dots having a pattern corresponding to the necessary luminance distribution are formed in advance on the lower surface of the light guide plate 103 by printing.
[0177]
With such a configuration, when no voltage is applied to the dispersed liquid crystal element 104, the light incident on the dispersed liquid crystal element 104 is uniformly scattered over the entire surface. The scattered light is reflected by the reflection plate 105 and returns to the inside of the light guide plate 103, is scattered by the printed scattering dots, and is emitted from the upper surface of the light guide plate 103. On the other hand, when a voltage is applied to the dispersed liquid crystal element 104, a predetermined dot pattern is generated in the dispersed liquid crystal element 104, so that light incident on the light guide plate 103 is finally printed on the predetermined dot pattern. The light is emitted from the upper surface of the light guide plate 103 in a form multiplied by the scattering characteristics of the scattered dots.
[0178]
Therefore, two luminance distributions can be selected by turning on / off the voltage applied to the dispersed liquid crystal element 104. Moreover, the dispersed liquid crystal element 104 only needs to be formed so that the ITO corresponds to a predetermined dot pattern, and voltage application may be performed only by an on / off operation. For this reason, it is possible to configure the dispersed liquid crystal element 104 at a lower cost than in the case where the electrodes are formed in a dot matrix.
[0179]
It is desirable to perform optical matching that encloses a liquid having the same refractive index between the dispersed liquid crystal element 104 and the light guide plate 103 or between the dispersed liquid crystal element 104 and the reflective plate 105. .
[0180]
Further, the reflection plate 105 may be omitted, and instead, a reflective film made of a metal such as aluminum may be formed on the lower substrate of the dispersion liquid crystal element 104 to have a function as a reflection surface.
[0181]
Further, in the above configuration example, polymer dispersed liquid crystal is used as the liquid crystal of the dispersed liquid crystal element 104, but instead of this, for example, nematic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, antiferroelectric liquid crystal, or the like may be used.
[0182]
Further, in the above configuration example, the dispersion liquid crystal element 104 is used as the means for switching the scattering characteristics of the light incident on the light guide plate 103. Instead of this, lithium niobate that can electrically change the light transmittance is used. Or BSO crystals may be used.
Embodiment 2
The second embodiment of the present invention shows another configuration example of a lighting device capable of arbitrarily setting the luminance distribution.
[0183]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the illumination device according to the present embodiment and an image display device using the same. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
[0184]
As shown in FIG. 3, unlike the first embodiment, in this embodiment, scattering dots 114 are formed on the lower surface of the light guide plate 103, and a scattering control plate 107 is disposed below the scattering dots 114. A scattering reflection plate 201 is disposed below the scattering control plate 107. The other points are the same as in the first embodiment. In FIG. 3, for convenience of explanation, the light guide plate 103, the control plate 107, and the scattering reflection plate 201 are shown to be positioned apart from each other, but these are usually arranged so as to be in contact with each other.
[0185]
More specifically, the scattering control plate 107 is configured by disposing a pair of glass substrates having ITO electrodes formed on the inner surface thereof and sealing a polymer-dispersed liquid crystal between the two glass substrates. The scattering control plate 107 is connected to a drive circuit (not shown) for applying a voltage of about 10 to 30 V between the ITO electrodes and driving it. When this voltage is turned on / off, the alignment state of the liquid crystal molecules on the scattering control plate 107 is switched to “aligned state” / “random state” accordingly.
[0186]
A dot pattern as shown in FIG. 1B is formed on the lower surface of the light guide plate 103.
[0187]
The scattering reflector 201 is configured by forming scattering dots 201b as shown in FIG. 3 on the reflecting surface of the reflector 201a. The pattern of the scattering dots 201b is different from the pattern of the scattering dots 114 formed on the light guide plate 103.
[0188]
According to the above configuration, the light emitted from the light emitter 01 enters the light guide plate 103 directly or after being reflected by the reflector 102. The incident light is scattered by the scattering dots 114 on the lower surface of the light guide plate 103 while repeating multiple reflections inside the light guide plate 103.
[0189]
Here, when no voltage is applied to the scattering control plate 107 by the voltage application circuit, the orientation of liquid crystal molecules on the scattering control plate 107 is in a random state, so that scattering control is performed from the lower surface of the light guide plate 103. The light incident on the plate 107 is scattered over the entire surface. Therefore, the light is reflected by the scattering reflection plate 107 without being affected by the scattering dots 201b formed on the reflection surface of the scattering reflection plate 201, and is reflected in the light guide plate 103. Return to. As a result, the luminance distribution of the light exit surface 103b of the light guide plate 103 corresponds to the pattern of the scattering dots 114 formed on the lower surface of the light guide plate 103.
[0190]
On the other hand, when the voltage is applied to the scattering control plate 107 by the voltage application circuit, the alignment of the liquid crystal molecules of the scattering control plate 107 is in a uniform state. The light incident on 107 is transmitted therethrough, reflected by the scattering reflector 107 in a manner corresponding to the pattern of the scattering dots 201b formed on the reflecting surface of the scattering reflector 201, and returned into the light guide plate 103. As a result, the luminance distribution of the light exit surface 103b of the light guide plate 103 is affected by the influence of the patterns of both the scattering dots 114 formed on the lower surface of the light guide plate 103 and the scattering dots 201b of the scattering reflector 201. , The characteristics of both patterns are multiplied.
[0191]
As described above, according to the present embodiment, the luminance distribution of the light exit surface 103b of the light guide plate 103 can be switched between two types by switching the scattering / transmission of incident light in the scattering control plate 107. it can. Therefore, for example, by setting one of the two types of luminance distributions to a highly uniform one, it can be used when the liquid crystal display device 1 is used as a monitor. Further, by setting the other to have a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion, it can be used when the liquid crystal display device 1 is used as a TV.
[0192]
Moreover, since the scattering control plate 107 can be composed of a glass substrate in which polymer dispersed liquid crystal is sealed between each other, and its drive circuit can be composed of a simple circuit that turns on and off a predetermined voltage, A configuration that switches between two luminance distributions can be realized at a very low cost.
[Example 3]
A light guide plate 103 having a size of 7 inches and a thickness of about 10 mm was used as in Example 1 of the first embodiment. Further, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the light emitter 101. Further, in the scattering reflector 201, the area ratio of the scattering dots 201b is very large in the central part and small in the peripheral part. Then, the voltage distribution applied to the scattering control plate 107 was turned on / off, and the luminance distribution on the light exit surface 103b of the light guide plate 103 was measured. As a result, when no voltage was applied, a uniform luminance distribution with a luminance of about 4000 to 5000 candela was obtained over the entire light emitting surface 103b. On the other hand, when an electric field was applied to the scattering control plate 107, the luminance at the center of the light exit surface 103b was 6000-6500 candela, and the luminance at the periphery thereof was about 3000-3500 candela. That is, in this case, a luminance distribution in which the luminance is large in the central portion and small in the peripheral portion is obtained under the influence of the configuration in which the area ratio of the scattering dots 201b is very large in the central portion of the scattering reflector 201. It was.
[0193]
As described above, according to the present embodiment, it has been found that an illumination device that can obtain two luminance distributions by switching the optical characteristics of the scattering control plate 107 can be realized.
[0194]
In the above configuration example, the polymer dispersed liquid crystal is used as the optical property variable body of the scattering control plate 107, but this is not limited to the liquid crystal, and any material can be used as long as the light transmittance can be switched. In addition, when liquid crystal is used, it is needless to say that other liquid crystal such as twisted nematic liquid crystal as described in Embodiment 1 can be used without being limited to polymer dispersed liquid crystal.
Embodiment 3
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus and an image display apparatus using the illumination apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
[0195]
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the first reflective polarizing plate 301a, the polarization modulation element 302, and the second are disposed above the light emitting surface 103b of the light guide plate 103. Reflective polarizing plates 301b are arranged in this order. The first and second reflective polarizing plates 301a and 301b and the polarization modulation element 302 constitute a light quantity modulation structure 305. Further, scattering dots (not shown) are formed on the lower surface of the light guide plate 103 by printing, and a reflection plate 105 is disposed so as to be in contact with the lower surface. The dot pattern of the scattered dots is as shown in FIG. The other points are the same as in the first embodiment.
[0196]
More specifically, the first and second reflective polarizing plates 301a and 301b are composed of chiral liquid crystals and have a characteristic of transmitting or reflecting incident light depending on the polarization direction depending on the helical pitch of the liquid crystals. . Here, the first reflective polarizing plate 301a is configured to transmit only the P-polarized light and reflect the S-polarized light out of the P-polarized light and S-polarized light contained in the light emitted from the light guide plate 103. The first and second reflective polarizing plates 301a and 301b are arranged so that their polarization axes coincide with each other.
[0197]
For example, the polarization modulation element 302 has a configuration in which the twisted nematic liquid crystal is used instead of the polymer dispersed liquid crystal in the dispersion liquid crystal element 104 of the first embodiment. A driving signal for applying a voltage to a predetermined region is input to the polarization modulation element 302 by the luminance setting circuit 32 and the operation switch 31 shown in FIG. Here, as shown in the enlarged view of the light amount modulation structure in FIG. 4, driving is performed such that a voltage is applied to the central portion 303 of the polarization modulation element 302 and no voltage is applied to other portions, that is, the peripheral portion 304. A signal is output.
[0198]
In the backlight 100 configured as described above, the light reflected and scattered by the lower surface of the light guide plate 103 and emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 undergoes light amount modulation by the light amount modulation structure 305. That is, as shown in the enlarged view of the light amount modulation structure 305 in FIG. 4, the first reflective polarizing plate 301a transmits only the P-polarized light out of the light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103, and the S-polarized light. Reflect. Here, in the polarization modulation element 302, it is assumed that the above drive signal is input, a voltage is applied to the central portion 303, and no voltage is applied to the peripheral portion 304. Then, among the transmitted P-polarized light, the light incident on the central portion 303 is transmitted while maintaining its polarization direction, passes through the second reflective polarizing plate 301b, and enters the liquid crystal display element 106. . On the other hand, the light incident on the peripheral portion 304 is emitted with its polarization direction twisted by approximately 90 degrees, and is therefore reflected by the second reflective polarizing plate 301b. The reflected light passes through the polarization modulator 302 again, and its polarization direction is twisted by 90 degrees, and then passes through the first reflective polarizing plate 301a and returns to the light guide plate 103. The returned light is scattered and reflected in the light guide plate 103 and its polarization direction is also modulated, and is emitted again from the upper surface 103b of the light guide plate 103 as recycled light shown in FIG.
[0199]
If the recycled light passes through the first reflective polarizing plate 301a and enters the portion 303 to which the voltage of the polarization modulation element 302 is applied, as shown in FIG. 4, for example, the polarization modulation element 302 and the second The light passes through the reflective polarizing plate 301b in order and enters the liquid crystal display element. That is, the light intensity modulation structure 305 can have a light intensity distribution such that the light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 has a large amount of light at the central portion and a small amount of light at the peripheral portion. As a result, the backlight 100 has a luminance distribution in which the luminance is high in the central portion and the luminance is low in the peripheral portion. In addition, the light emitted from the light guide plate 103 can be incident on the liquid crystal display element 106 with its polarization direction aligned with almost no loss of the original light amount. Further, since the polarization directions of the light incident on the liquid crystal display element 106 are uniform, it is possible to omit the polarizing plate conventionally disposed on the incident side of the liquid crystal display element 106.
[0200]
When a drive signal that applies a voltage across the entire area is input to the polarization modulator 302, the light emitted from the light guide plate 103 passes through the polarization modulator 302 and is incident on the liquid crystal display element 106. Therefore, the luminance distribution of the backlight 100 corresponds to the scattered dots printed on the lower surface of the light guide plate 103, and the luminance distribution is substantially uniform over the entire surface. As described above, the two types of luminance distributions can be obtained by switching the drive signal input to the polarization modulation element 302 in the same manner as in the first embodiment.
[Example 4]
In this example, as in the example of the first embodiment, a rectangular light guide plate 103 having a size of 7 inches and a thickness of about 10 mm is used, and a cold cathode tube having an output of about 100 W is used as the light emitter 101. Using. In the polarization modulation element 302, a voltage is applied to the central portion and no voltage is applied to the peripheral portion. Then, when the luminance distribution on the exit surface of the second reflective polarizing plate 301b was measured, it was about 6000 candela in the central part and about 3000 candela in the peripheral part. In addition, as a result of comparing the total light quantity with the case where the light quantity modulation structure 305 is not provided, it is almost the same. From this, it is understood that the light quantity loss due to the provision of the light quantity modulation structure 305 hardly occurs. It was.
[0201]
As described above, according to the present embodiment, the light intensity modulation structure 305 is provided, and the voltage is applied to the central portion of the polarization modulation element 302, whereby the luminance is high in the central portion and the luminance in the peripheral portion. It has been found that a low luminance distribution can be obtained with almost no loss of light.
[0202]
In the above configuration example, twisted nematic liquid crystal is used as the liquid crystal of the polarization modulation element 302, but other than this, ferroelectric liquid crystal, antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used. In addition, the polarization modulator of the polarization modulation element 302 is not limited to liquid crystal, and materials and configurations capable of polarization modulation other than liquid crystal can be used.
Embodiment 4
In the first to third embodiments, light is applied to the liquid crystal display element from behind. However, a front light type liquid crystal display device using a reflective liquid crystal display element is also used in the first to third embodiments. It is possible to obtain the effect by applying the described configuration. The fourth embodiment of the present invention has such a configuration and obtains the same effects as the first to third embodiments.
[0203]
In this embodiment, a reflective liquid crystal display element having a size of about 5 inches is used. In this liquid crystal display element, a reflection plate is disposed behind (below) the liquid crystal cell, and includes the reflection type polarizing plate and the polarization modulation element described in the third embodiment between the liquid crystal cell and the reflection plate. A light intensity modulation structure was arranged. And the light source was arrange | positioned at the edge part of the front surface (upper surface) of the said liquid crystal display element. As a result, on the display screen of the liquid crystal display element, a uniform luminance distribution in which the peripheral luminance is 80% or more with respect to the central luminance, and the luminance in which the peripheral luminance drops to about 50% with respect to the central luminance. Two types of luminance distribution with a large difference were obtained. Therefore, it has been found that the configuration of arbitrarily changing the luminance distribution of the present invention can be applied to the front light type.
Embodiment 5
FIG. 5 is a plan view schematically showing the configuration of the illumination apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
[0204]
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, a plurality of LEDs 401 are used as the light emitter instead of the cold cathode tube. Other points are the same as in the embodiment.
[0205]
More specifically, when a cold cathode tube is used as the light emitter, the luminance is substantially uniform over the entire length of the incident surface 103a at the end of the light guide plate 103, but when a plurality of LEDs 401 are used as the light emitter, By changing the density of the LEDs 401 in the longitudinal direction of the incident surface 103a, the luminance of the entire light emitter can be changed. Therefore, in the present embodiment, for example, the LED 401 is disposed in the longitudinal direction of the incident surface 103a so that the density is high at the center and low at both ends, and thereby a light emitting body composed of a plurality of LEDs 401 The overall luminance is set to be large at the center and small at both ends in the longitudinal direction of the incident surface 103a.
[0206]
With such a configuration, on the incident surface 103 of the light guide plate 103, the amount of incident light increases at the central portion and the amount of incident light decreases at both ends thereof. As a result, on the light exit surface of the light guide plate 103, the luminance increases at the central portion, and conversely, the luminance decreases at the peripheral portion. Therefore, since the configuration and the operation of changing the luminance of the light emitter itself in the longitudinal direction of the incident surface 103 of the light guide plate 103 are added to the configuration of the first embodiment, the luminance distribution of the light emitting surface of the backlight 100 is increased. The degree of freedom of pattern creation can be further increased.
[Example 5]
In this example, about 10 white LEDs 401 on each side were used as light emitters instead of cold cathode tubes. Then, the white LED 401 is set so that the density becomes uniform and the density changes in the longitudinal direction of the incident surface 103a of the light guide plate 103, corresponding to Examples 1 and 2 of the first embodiment. did. Then, when the luminance distribution of the backlight 100 was measured, when the density of the white LED 401 was set uniformly, the luminance was set to about 2000 candela over the entire surface, and the density of the white LED 401 was changed. In this case, the luminance was about 5000 candela in the central part and the luminance was about 1000 candela in the peripheral part.
[0207]
As a result, it has been found that a luminance distribution with a larger luminance difference can be set by using a plurality of LEDs as the light emitter and changing the density of the LEDs in the longitudinal direction of the incident surface 103a of the light guide plate 103. .
Embodiment 6
In the sixth embodiment of the present invention, an image display device is configured using the illumination devices of the first to fifth embodiments.
[0208]
First, the case where the lighting device of Embodiment 1 is used will be described.
[0209]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the liquid crystal display device 1 as the image display device according to the present embodiment, a backlight 100 is disposed below the liquid crystal display element 106. Here, the liquid crystal display element 106 is formed of a well-known TFT (Thin Film Transistor) type, a counter substrate 111 having a common electrode (not shown) formed on the inner surface, a pixel electrode and a gate line not shown on the inner surface. The TFT substrate 112 on which the source line and the switching element are formed is disposed so as to face each other with the liquid crystal 113 interposed therebetween, and polarizing plates (not shown) are provided on both sides of the opposed substrate 111 and the TFT substrate 112 disposed opposite to each other. Etc. are pasted. In the TFT substrate, gate lines and source lines are arranged in a matrix, and a pixel electrode and a switching element are formed for each pixel defined by the gate lines and source lines. The source line and gate line of the liquid crystal display element 106 are driven by a source driver and a gate driver, respectively, and the source driver and gate driver are controlled by a controller. Hereinafter, the source driver, the gate driver, and the controller are collectively referred to as a drive circuit 36.
[0210]
In the liquid crystal display element 1 configured as described above, in the drive circuit 36, the controller outputs control signals to the gate driver and the source driver, respectively, according to the video signal 25 input from the outside. Then, the gate driver outputs a gate signal to the gate line to sequentially turn on the switching elements of each pixel, while the source driver applies a source signal including a video signal to the pixel electrode of each pixel through the source line in synchronization with the timing. Enter sequentially. Thereby, the liquid crystal is modulated, the transmittance of the light emitted from the backlight 100 is changed, and an image corresponding to the video signal 25 is displayed to the eyes of a person observing the liquid crystal display device 1. Hereinafter, the gate signal and the source signal are collectively referred to as a drive signal 37.
[0211]
At this time, the luminance distribution of the display screen of the liquid crystal display element 106 corresponds to the luminance distribution of the backlight 100. Therefore, by switching the luminance distribution of the backlight 100 according to the application of the liquid crystal display element 1 as described in the first embodiment, it is possible to obtain the luminance distribution of the display screen optimum for the application. Also, by setting a desired dot pattern in the luminance distribution setting circuit 32 of FIG. 2, an image corresponding to the video signal 25 input to the liquid crystal display element 106 can be displayed on the display screen with a desired luminance distribution. .
[0212]
2, a video composition circuit 901 is provided, a plurality of video signals 25 are input to the video composition circuit 901, and a plurality of videos corresponding to each video signal 25 are displayed on one screen. It is also possible to compose so as to display on a multi-screen, and to input the synthesized video signal to the drive circuit 36. With such a configuration, it is possible to perform display on a multi-screen, and by appropriately setting the dot pattern of the luminance distribution setting circuit 32, it is possible to obtain a preferable luminance distribution for each area constituting the multi-screen of the display screen. The luminance distribution of the display screen can be set so that
[0213]
Next, the case where the illuminating device of Embodiment 2-5 is used is demonstrated.
[0214]
In these cases, in the above configuration, instead of the backlight 100 of the first embodiment, the backlight 100 of FIG. 3 (second embodiment), the backlight 100 of FIG. 4 (third embodiment), By using the front light (Embodiment 4) and the backlight 100 (Embodiment 5) in FIG. 5, a liquid crystal display device as an image display device can be configured. In any liquid crystal display device, as in the above configuration, the luminance distribution of the display screen that is optimal for the application can be obtained by switching the luminance distribution of the illumination device in accordance with the application of the liquid crystal display element.
[Example 6]
In this example, as in Examples 1 and 2 of the first embodiment, a cold cathode tube of about 100 W was used as the light emitter. A liquid crystal display element having a size of about 10 inches was used. Then, when the luminance distribution was measured via the liquid crystal display element 106, the luminance was about 200 candela over the entire display screen in the setting in which the uniformity of luminance was enhanced for monitoring purposes.
[0215]
On the other hand, in a setting for increasing the luminance difference between the central portion and the peripheral portion for TV use, the luminance of the central portion is about 300 candela and the luminance of the peripheral portion is about 150 candela. The total amount of light was almost the same for all luminance distribution settings. Further, the power consumption of the entire light emitter was almost the same in any luminance distribution setting. Furthermore, when an image was observed when the luminance difference between the central portion and the peripheral portion was set large, the TV moving image felt brighter than when the luminance distribution was set uniformly. This confirmed the effectiveness of the setting to brighten the center of the display screen.
[0216]
In addition, when the luminance difference between the central portion and the peripheral portion is set to be large, the power consumption of the light emitter can be reduced correspondingly if the central luminance is the same as when the luminance distribution is set uniformly. .
[0217]
As described above, according to the present embodiment, it has been found that an image display device can be configured using the illumination device of the present invention, and the luminance distribution can be arbitrarily set according to the application.
Embodiment 7
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device according to Embodiment 7 of the present invention. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
[0218]
As shown in FIG. 6, in this embodiment, a so-called direct-type backlight configuration is employed, and a plurality of liquid crystal display elements 106 that directly irradiate the liquid crystal display element 106 as a backlight 100 behind (downward) the liquid crystal display element 106. The light emitter 501 is arranged. A reflector (not shown) is disposed behind the plurality of light emitters 501 so as to surround them. Therefore, the plurality of light emitters 501 and the reflector constitute a light source, and the back surface of the liquid crystal display element 106 constitutes the light emission surface of the light source. A scattering film or the like for making the luminance uniform may be disposed between the light emitter 501 and the liquid crystal display element 106. In the present embodiment, the light emitter 501 is formed of a cold cathode tube, and a plurality of the cold cathode tubes 501 are arranged on the back surface (lower surface) of the liquid crystal display element 106 at a constant pitch parallel to a predetermined side. . As in the first embodiment, a luminance distribution setting circuit 32 and an operation switch 31 as shown in FIG. 2 are provided. In the present embodiment, the luminance distribution setting circuit 32 can preset the output patterns of the plurality of cold cathode tubes 501, and when the output pattern is selected by the operation switch 31, the plurality of cold cathode tubes 501 A voltage that causes the output to correspond to the selected output pattern is output to each cold cathode tube 501 as the drive signal 35. Here, as in the first embodiment, a uniform luminance distribution and a luminance distribution with a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen are set in the luminance distribution setting circuit 32. Thus, when a uniform luminance distribution is selected, the outputs (luminances) of the plurality of cold cathode fluorescent lamps 501 are all the same, while there is a luminance distribution with a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen. When selected, the outputs of the plurality of cold cathode fluorescent lamps 501 are larger as they are arranged at the center and smaller as those arranged at the periphery.
[Example 7]
In this example, a cold cathode tube 501 having about 100 W as in the first embodiment was used. A liquid crystal display element 106 having a size of about 10 inches was used. Then, when the luminance of the display screen of the liquid crystal display element 106 was measured, the luminance was about 200 candela over the entire display screen when a uniform luminance distribution was selected. On the other hand, when a luminance distribution having a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen is selected, the luminance at the central portion is about 300 candela, and the luminance at the peripheral portion is about 150 candela. In addition, the power consumption of the entire cold cathode tube 501 at this time was almost the same as when the uniform luminance distribution was selected. Further, when the image at this time was observed, it was felt that the moving image of TV was brighter than when the uniform luminance distribution was selected. By setting the luminance distribution to brighten the center, it seems that the sense of brightness is improved in appearance.
[0219]
Further, if the luminance at the center of the display screen is made the same as in the case of a uniform luminance distribution, the power consumption of the cold cathode tube 501 can be reduced accordingly.
[0220]
As described above, according to the present embodiment, in the configuration of the direct type backlight, it is possible to arbitrarily set the luminance distribution of the display screen by changing the luminance of the light emitter according to the arrangement position. It was.
[0221]
As another configuration example of the present embodiment, the light quantity modulation structure 305 of the third embodiment is disposed between the cold cathode tube 501 and the liquid crystal display element 106 without changing the output of the cold cathode tube 501. You may comprise.
Embodiment 8
FIG. 7 is a perspective view schematically showing the configuration of the illumination device and the image display device according to Embodiment 8 of the present invention. 7, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts.
[0222]
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, a plurality of cold-cathode tubes 501 are arranged so that the density is high at the center and low at both ends (peripherals) in the arrangement direction, and all The output of the cold cathode fluorescent lamp 501 is configured to be constant. The other points are the same as in the seventh embodiment.
[0223]
With such a configuration, in the display screen of the liquid crystal display element 106, the central portion where the cold cathode fluorescent lamps 501 are densely arranged has a relatively high light output and a high luminance. The sparsely arranged peripheral part has a relatively small light output and a low luminance. That is, by providing a distribution in the arrangement density of the cold cathode fluorescent lamps 501, it is possible to provide a distribution in the luminance of the liquid crystal display device.
[0224]
Then, when the luminance was actually measured using the same cold cathode fluorescent lamp and liquid crystal display element as in the seventh embodiment, the same result as in the seventh embodiment was obtained. Accordingly, it has been found that an arbitrary luminance distribution can be set even in the configuration of FIG.
[0225]
In the configuration of the present embodiment, it is needless to say that the output of the light emitter can be changed according to the arrangement position as in the seventh embodiment.
Embodiment 9
FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of the illumination device and the image display device according to Embodiment 9 of the present invention. 8, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts.
[0226]
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a surface light source 502 is disposed behind the liquid crystal display element 106 as the direct type backlight 100. Similar to the sixth embodiment, a luminance distribution setting circuit 32 and an operation switch 31 as shown in FIG. 2 are provided. The luminance distribution setting circuit 32 can set the luminance pattern of the surface light source 501 in advance, and when the luminance pattern is selected by the operation switch 31, the luminance distribution of the surface light source 501 corresponds to the selected luminance pattern. The control signal that is the same is output to the surface light source 501 as the drive signal 35. Here, as in the sixth embodiment, a uniform luminance distribution and a luminance distribution with a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen are set in the luminance distribution setting circuit 32. Thereby, when a uniform luminance distribution is selected, the luminance distribution of the surface light source 501 becomes uniform, while when a luminance distribution with a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen is selected, The luminance distribution of the surface light source 501 has a large luminance at the central portion and a small luminance at the peripheral portion.
Embodiment 10
The tenth embodiment of the present invention exemplifies an image display device that controls the luminance distribution of a lighting device in accordance with the screen of a video signal input from the outside.
[0227]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the control system of the image display apparatus according to the present embodiment. 9, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
[0228]
As shown in FIG. 9, unlike the first embodiment, the liquid crystal display device 1 as the image display device according to the present embodiment is based on a video signal 25 input to a drive circuit 36 that drives a liquid crystal display element 106. A signal processing circuit 38 for determining the brightness of the screen (frame), and a luminance distribution setting circuit 32 for controlling the luminance distribution by outputting a drive signal 35 to the illumination device 100 according to the determined screen brightness. And. Moreover, the illuminating device 100 of Embodiment 1-5, 7-9 can be used as the illuminating device 100. FIG. The other points are the same as in the first embodiment.
[0229]
In the liquid crystal display device 1 configured as described above, when the video signal 25 is input, the signal processing circuit 38 calculates a histogram of the luminance of the pixel for each screen of the video signal 25, and the image is obtained from the distribution. Is a bright scene (screen) or a dark scene, and the determination result is output to the luminance distribution setting circuit 32. In response to this determination result, the luminance distribution setting circuit 32 operates as follows. That is, the luminance distribution setting circuit 32 stores, for example, a normal TV luminance distribution and a luminance distribution with a higher central luminance in the main memory 33, and displays a determination result that the scene is bright. Upon receipt, a luminance distribution with an increased central luminance is selected, and a drive signal 35 corresponding to the luminance distribution is output to control the illumination device 100 so as to obtain such a luminance distribution. As a result, the display screen of the liquid crystal display element 106 has a luminance distribution with an increased central luminance. On the other hand, upon receiving the determination result that the scene is dark, the lighting device 100 outputs a drive signal 35 that controls the normal luminance distribution and controls it. As a result, the display screen of the liquid crystal display element 106 has a luminance distribution for a normal TV.
[Example 8]
Actually, when the display was performed using the liquid crystal display device configured as described above, a movie screen in which a person was displayed at the center felt brighter due to the effect of increasing the luminance at the center.
[0230]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to perform optimum settings according to the scene to be displayed by controlling the luminance distribution of the illumination device according to the image to be displayed. As a result, it has been found that visibility can be improved.
Embodiment 11
In the eleventh embodiment of the present invention, in the liquid crystal display device 1 of FIG. 9, the signal processing circuit 38 and the luminance distribution setting circuit 32 are configured to perform the following operations, and the lighting device 100 is the same as that of the first embodiment. It consists of a backlight 100.
[0231]
That is, the signal processing circuit 38 divides the screen of the input video signal 25 into a plurality of blocks, and obtains a pixel luminance histogram for each block. Then, the luminance of each block is obtained from the obtained histogram, thereby obtaining the general luminance distribution of the screen. The pixel luminance histogram for each block is obtained for each screen here, but may be obtained over a plurality of continuous screens. In that case, the general luminance distribution is a total of the plurality of screens. Then, the block having the luminance peak, that is, the position on the screen where the luminance peak exists is detected from the general luminance distribution, and this is output to the luminance distribution setting circuit 32. The luminance distribution setting circuit 32 receives this output, and drives the lighting device 100 so that the luminance distribution on the light exit surface is high in the vicinity of the position corresponding to the detected peak. Output a signal. Referring also to FIGS. 1 and 2, illumination device 100 is configured with backlight 100 according to the first embodiment. Therefore, the dot pattern of dispersed liquid crystal element 104 is arbitrary in time according to the drive signal. Therefore, when the drive signal 35 is input, the dot pattern of the dispersed liquid crystal element 104 changes according to the drive signal 35. As a result, the luminance distribution of the liquid crystal display element 1 corresponds to the drive signal 35, and as a result, the luminance distribution of the liquid crystal display device 1 is higher in the vicinity of the luminance peak position on the screen of the video signal. It will be like that.
[Example 9]
When the image was actually displayed using the liquid crystal display device 1 configured as described above, the position where the person's face moved was always displayed brightly on the screen where the person's face was displayed. In a screen on which a person is displayed, a person tends to gaze at the face of the person, and in this embodiment, the portion corresponding to the gaze area is always displayed brightly. It was recognized as a bright image.
[0232]
As described above, in the present embodiment, as a result of controlling the luminance distribution of the lighting device in accordance with the luminance distribution on the screen of the video signal, an excellent display in terms of brightness for the observer of the liquid crystal display device It turns out that an effect is acquired.
Embodiment 12
The twelfth embodiment of the present invention shows a configuration example of an illuminating device that can reduce the amount of light penetrating the light guide plate.
[0233]
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the lighting apparatus according to the present embodiment. 10, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
[0234]
As shown in FIG. 10, in this embodiment, a constant scattering layer (hereinafter referred to as a semi-transmissive layer) 121 that transmits incident light so as to be scattered at a predetermined rate is formed on the lower surface 103a of the light guide plate 103. The scattering dots (distributed scattering structure) 114 are formed in a predetermined pattern on the lower surface of the semi-transmissive layer 121. A reflective plate 105 is disposed below the semi-transmissive layer 121. Note that the semi-transmissive layer 121 has a substantially uniform transmittance over the entire region. Here, the light emitters 101 are composed of cold cathode fluorescent lamps, and are arranged so that two light guides 101 are arranged in the thickness direction of the light guide plate 103. The other points are the same as in the first embodiment.
[0235]
More specifically, the light guide plate 103 is made of, for example, a synthetic resin such as acrylic.
[0236]
The semi-transmissive layer 121 is configured, for example, by dispersing SiO2 fine particles in a synthetic resin. The synthetic resin of the semi-transmissive layer 121 needs to have a refractive index different from that of SiO 2 and substantially the same as the refractive index of the material of the light guide plate 103. In order for the SiO2 fine particles to exhibit the scattering function in the semi-transmissive layer 121, the refractive index thereof needs to be different from the refractive index of the synthetic resin of the semi-transmissive layer 121. This is because the refractive index of the synthetic resin of the semi-transmissive layer 121 needs to be substantially equal to the refractive index of the light guide plate 103 in order to prevent reflection at the interface with the transmissive layer 121. The semi-transmissive layer 121 is formed by printing ink formed by mixing SiO2 fine particles in a synthetic resin on the lower surface 103c of the light guide plate 103. Further, the transmittance of the semi-transmissive layer 121 is adjusted by controlling the thickness thereof.
[0237]
The scattering dots 114 are the same as those in the conventional example, and are formed by printing a resin containing a pigment or glass. The pattern of the scattering dots 114 is, for example, such that the scattering dots 114 are dense at the center and directed toward the periphery so that the light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 has a uniform intensity distribution. To be sparse.
[0238]
Next, the operation of the lighting device configured as described above will be described. Light emitted from the light source 151 enters the light guide plate 103. This incident light propagates inside the light guide plate 103. At this time, when the light enters the semi-transmissive layer 121, a part of the incident light is scattered by the SiO2 fine particles according to the transmittance, and the remaining light is transmitted therethrough. . Of this transmitted light, light incident on the scattering dots 114 is scattered there, and the remaining light is totally reflected on the lower surface of the semi-transmissive layer 121 (interface with air) and returns to the light guide plate 103. To be exact, some of the light transmitted through the semi-transmissive layer 121 is not totally reflected by the lower surface of the semi-transmissive layer 121, but this is reflected by the reflective plate 107 and is reflected inside the light guide plate 103. Returned to
[0239]
The light scattered by either the semi-transmissive layer 121 or the scattering dots 114 is emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103. On the other hand, light that is not scattered by either the semi-transmissive layer 121 or the scattering dots 114 propagates while repeating total reflection between the upper surface 103b of the light guide plate 103 and the lower surface of the semi-transmissive layer 121, and a part of the light is scattered. The light source 151 is reached without facing. Here, when attention is paid to the light emitted from the light source 151 on one side, the light scattered by the semi-transmissive layer 121 and the scattering dots 114 is increased as compared with the case where the semi-transmissive layer 121 is not provided. The light emitted from the light emitting surface 103b increases, and the light reaching the light source 151 on the opposite side decreases. Therefore, the light loss in the vicinity of the light source 151 on the opposite side is reduced, and the light use efficiency is increased. As a result, an illuminating device having a high brightness on the light exit surface can be obtained. Further, since the semi-transmissive layer 121 can be formed at a time by printing or the like, a structure that increases the light utilization efficiency can be obtained at a low cost by a simple method.
[0240]
In addition, since the semi-transmissive layer 121 is formed over the entire surface of the lower surface 103c of the light guide plate 103, the amount of light incident on the scattering dots 114 is reduced at any location on the lower surface 103c, further reducing light loss. Can be reduced.
[0241]
The proportion of the light propagating through the light guide plate 103 is scattered by the scattering dots 114 toward the center, and is totally reflected between the upper surface 103b of the light guide plate 103 and the lower surface of the semi-transmissive layer 121. Therefore, the intensity distribution of light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103, that is, the luminance distribution of the upper surface 103b is corrected.
[0242]
Next, the relationship between the amount of light penetrating the light guide plate (hereinafter referred to as light guide plate penetrating light amount) and the transmittance of the semi-transmissive layer 121 will be described.
[0243]
FIG. 11 is a graph showing a change in the amount of light passing through the light guide plate with respect to the transmittance of the semi-transmissive layer. The graph shown in FIG. 11 is obtained by calculating the penetration light amount when the present inventor changes the transmittance of the semi-transmissive layer by simulation. In this simulation, the amount of light penetrating the light guide plate is the amount of light leaked (lost) to the outside from the end surface 103a of the light guide plate 103 on which the two light sources 151 are disposed, and the light amount output from the two light sources 151 Expressed as a percentage. As shown in FIG. 5, the amount of light penetrating the light guide plate is about 18% when the semi-transmissive layer does not exist (transmittance of 100%), but is reduced to zero by reducing the transmittance of the semi-transmissive layer to 50%. Become. That is, there is no loss of light. In this way, the transflective layer has a transmissivity below a certain level, in other words, has a scattering rate above a certain level, so that the light incident on the light guide plate 103 from the two light sources 151 and 151 facing each other is a light source on the opposite side. The light utilization efficiency can be made 100%.
[0244]
In the above configuration example, the semi-transmissive layer 121 and the scattering dots 114 are arranged in this order on the lower surface of the light guide plate 103, but these may be arranged in the reverse order.
[0245]
Further, what is dispersed in the semi-transmissive layer 121 is not limited to the SiO2 fine particles but may be a pigment such as TiO2 or may be composed of a plurality of materials.
[0246]
The semi-transmissive layer 121 only needs to have a function of partially reflecting incident light, and may be formed of a diffraction grating, a hologram film, a scattering anisotropic film, or the like.
[0247]
Further, the semi-transmissive layer 121 may be composed of a plurality of layers, or may be partially disposed on the lower surface of the light guide plate 103.
Embodiment 13
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 13 of the present invention. 12, the same reference numerals as those in FIG. 10 denote the same or corresponding parts.
[0248]
As shown in FIG. 12, in this embodiment, the semi-transmissive layer 121 is not provided on the lower surface 103c of the light guide plate 103 as in the tenth embodiment, but the scatterers 122 are dispersed in the light guide plate 103. I'm hurt. The other points are the same as in the tenth embodiment.
[0249]
The light guide plate 103 is made of, for example, an acrylic material, and a large number of scatterers (scatterers) 122 are mixed therein. The scatterer 122 may be, for example, a gas such as air, argon Ar, oxygen O 2, or nitrogen N 2 or a vacuum bubble, or may be a resin containing a material such as glass or white pigment having a refractive index different from that of the light guide plate 103.
[0250]
According to the above configuration, the light incident on the light guide plate 103 from the light source 151 diffuses (scatters) when it hits the scatterer 205 in the light guide plate 103, and a part of the scattered light is applied to the upper surface 103b of the light guide plate 103. Exit. Thereby, the amount of light penetrating from the light source 151 on one side to the light source 151 on the opposite side is reduced, and light can be efficiently propagated to the light emitting surface 103b of the light guide plate 103, so that a bright illumination device is obtained.
[0251]
Note that the scatterer 122 dispersed in the light guide plate 103 only needs to have a diffusing function, and is not particular about the material. Further, the dispersion of the scatterers 122 may be either uniform or non-uniform.
Embodiment 14
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 14 of the present invention. 13, the same reference numerals as those in FIG. 10 denote the same or corresponding parts.
[0252]
As shown in FIG. 13, in this embodiment, the semi-transmissive layer 121 is not provided on the lower surface 103c of the light guide plate 103 as in the tenth embodiment, but is formed on the lower surface 103c of the light guide plate 103. The scattering dot 123 is composed of two types of scattering dots 123a and 123b. The other points are the same as in the tenth embodiment.
[0253]
The scattering dots 123 are formed in the same pattern as in the first embodiment, that is, so as to be dense at the center and sparse toward the periphery. The scattering dot 123 is composed of a first scattering dot 123a disposed at the center and a second scattering dot 123b disposed at the periphery, that is, a portion close to the light source 151. The first scattering dots are configured to include SiO2 fine particles, and the second scattering dots 123b are configured to include TiO2 fine particles. As a result, the first scattering dot 123a is more scattering than the second scattering dot 123b. The reason for this configuration is to achieve both uniformity and scattering of light propagating in the light guide plate 103. That is, in order to make the illumination device 1 bright, it is advantageous to use scattering dots with increased scattering properties, but if the scattering properties are too high, there is a lower limit on the printable size of the scattering dots. In spite of the fact that the low scattering property is necessary, the scattering property cannot be kept below a certain level, and as a result, the uniformity of the luminance distribution on the light exit surface may be impaired. Therefore, in such a case, by combining at least two types of scattering dots having different scattering properties, the scattering property is improved while maintaining the uniformity of the luminance distribution on the light exit surface.
[0254]
For the first and second scattering dots 123a and 123b, an ink in which SiO2 fine particles and TiO2 fine particles are mixed with resin is prepared, and ink containing SiO2 fine particles is first printed on the lower surface 103b of the light guide plate 103, and then It can be easily formed by printing ink containing TiO2 fine particles. Alternatively, the ink containing TiO2 fine particles may be printed first, and the ink containing SiO2 fine particles may be printed later.
[0255]
In the illuminating device 1 configured as described above, when light is incident on the light guide plate 103 from the light source 151, the incident light is scattered when it is incident on the scattering dots 123, and is not incident on the scattering dots 123 when the light is incident on the light guide plate. The light propagates so as to be totally reflected by the lower surface 103c of 103. At this time, the second scattering dots 123b having a relatively low scattering property are formed sparsely in the portion near the light source on the lower surface 103c of the light guide plate 103, and conversely the first having a relatively high scattering property in the central portion. Since the scattering dots 123b of the light guide plate 103 are densely formed, the ratio of the light propagating through the light guide plate 103 is scattered in the central portion is higher than the portion near the light source 151 of the light guide plate. As a result, the luminance distribution on the light exit surface 103b of the light guide plate 103 is uniform. In addition, in this case, the relative scattering property of the scattering dot formed in the central portion with respect to that formed in the portion close to the light source 151 is higher than that in the case where the scattering dot 123 is formed of one kind. Can be set. Therefore, a brighter lighting device 1 can be obtained.
Embodiment 15
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the illumination apparatus according to Embodiment 15 of the present invention. 14, the same reference numerals as those in FIG. 13 denote the same or corresponding parts.
[0256]
As shown in FIG. 14, in this embodiment, the scattering properties of the two types of scattering dots 123a and 123b are not made different from each other as in the case of the fourteenth embodiment, but the two types of scattering dots 1234 and 124b. The scattering property is made different depending on the dispersion density of the scattering material in the scattering dots 234 and 124b. That is, the first scattering dots 124a contain the SiO2 fine particles densely, and the second scattering dots 124b contain the SiO2 fine particles sparsely, whereby the first scattering dots 124a are the second scattering dots. Scattering is higher than 124b. Other points are the same as in the fourteenth embodiment.
[0257]
The first and second scattering dots 124a and 124b are formed by printing on the lower surface 103c of the light guide plate 103, ink in which SiO2 fine particles are mixed with resin at different mixing ratios.
[0258]
According to the above configuration, the same material is used for the two types of scattering dots 124a and 124b to improve the scattering property while maintaining the uniformity of the luminance distribution on the light exit surface 103c, and as a result, a brighter illumination device can be obtained. Can do.
Embodiment 16
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the illumination apparatus according to Embodiment 16 of the present invention. 15, the same reference numerals as those in FIG. 13 denote the same or corresponding parts.
[0259]
As shown in FIG. 13, in this embodiment, a scattering region 125 is formed instead of the 14 scattering dots 123 of the embodiment. The scattering region 125 is formed by providing a large number of minute irregularities on the lower surface 103c of the light guide plate 103. The first scattering region 125a and the second scattering region 125b are made to have different scattering properties by making the unevenness density different. The scattering region 125 is formed by performing mechanical processing and chemical processing on a predetermined region on the lower surface of the light guide plate 103 to form unevenness. The other points are the same as in the tenth embodiment.
[0260]
Even with this configuration, the same effect as in the fourteenth embodiment can be obtained.
[0261]
In Embodiments 12 to 15, it goes without saying that the scattering region of this embodiment may be formed instead of the scattering dots.
[0262]
In the twelfth to sixteenth to sixteenth embodiments, the lower surface 103 of the light guide plate 103 is illustrated as being flat, but may be uneven.
[0263]
Further, the position of the light emitter 101 may be anywhere within the reflector 102, and the number of light emitters 101 may be any number.
[0264]
Further, the number of the light sources 151 may be one and may have a luminance distribution.
Embodiment 17
In the seventeenth embodiment of the present invention, an image display device is configured using the illumination devices of the twelfth to sixteenth embodiments. In order to obtain the image display device according to the present embodiment, a liquid crystal display element 106 is disposed above the illumination device 100 of FIGS. 10, 12, 13, 14, and 15, as shown in FIG. The liquid crystal display element 106 may be driven by the drive circuit 36 shown in FIG.
[0265]
With such a configuration, it is possible to obtain an image display device that exhibits the effects described in the twelfth to sixteenth embodiments.
Embodiment 18
The eighteenth embodiment of the present invention shows a configuration example of an illumination device that can reduce the light penetrating light from the light guide plate and control the luminance distribution on the light exit surface.
[0266]
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the illumination device according to the present embodiment and an image display device using the same. 16, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
[0267]
As shown in FIG. 16, in the backlight 100 as the illumination device according to the present embodiment, a large number of scatterers 126 are dispersed in the light guide plate 103, and the scattering having a predetermined pattern on the lower surface 103b of the light guide plate 103 is performed. Dots (distributed scattering structures) 104 are formed.
[0268]
The scatterer 126 is made of a material that is present in the material constituting the light guide plate 103 and that reflects or refracts incident light. The scattering dots 104 have the same pattern as the pattern shown in FIG. 1B, and are formed so that the area ratio increases from the portion near the light source of the light guide plate 103 toward the central portion.
[0269]
The scattering rate of the light guide plate 103 and the total scattering rate of the scattering dots 104 are larger than the scattering effect of the light guide plate 103 in terms of the contribution of the scattering action by the scattering dots 104 to the amount of light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103. Set to be larger. Specifically, it is desirable that the scattering action by the scattering dots 104 is approximately twice or more that of the scattering action by the light guide plate 103 in the contribution. This is because the greater the scattering action by the light guide plate 103, the greater the effect of reducing the light penetration of the light guide plate, but the influence of the scattering action by the scattering dots 104 is relatively reduced, and the luminance at the light exit surface 103b This is because the ability to control the distribution decreases.
[0270]
Next, the operation of the lighting device configured as described above will be described. Light that has entered the light guide plate 103 from the light source 151 is efficiently scattered by the scatterers 126 dispersed in the light guide plate 103. Therefore, as in the conventional example, there is almost no light that passes through the light guide plate and is emitted from the opposite end face to be lost.
[0271]
Further, of the light propagating through the light guide plate 103, the light incident on the scattering dots 104 is scattered there and emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103. On the other hand, those not incident on the scattering dots 104 propagate through the light guide plate 103 while repeating total reflection inside the light guide plate 103. Therefore, when light enters the light guide plate 103, the amount of light that reaches the light source 151 decreases from the portion close to the light source 151 toward the central portion. It becomes smaller as it goes to the central part.
[0272]
On the other hand, the scattering dots 104 are formed so that the area ratio is small at a portion near the light source 151 of the light guide plate 103 and the area ratio increases toward the center. Therefore, the ratio of the light propagating through the light guide plate 103 to the light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 is small near the light source 151 and increases toward the center. Therefore, the intensity of light scattered by the scattering dots 104 and emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 is uniform throughout the light guide plate 103.
[0273]
Further, by forming the scattering dots 104 so that the area ratio in the vicinity of the light source 151 is smaller than the area ratio in the central portion, more light is collected in the central portion and the central luminance is increased. It is also possible to do. Specifically, for example, the area ratio of the scattering dots 104 can be set so as to change according to an exponential function, a Gaussian function, a sine function, or the like with respect to the distance from the light source 151.
[0274]
As described above, according to the present embodiment, the scattering efficiency of light incident on the light guide plate 103 from the light source 151 can be improved by dispersing the scatterers 126 inside the light guide plate 103. As a result, light penetrating the light guide plate can be reduced. Further, the luminance distribution on the light exit surface 103b of the light guide plate 103 can be arbitrarily controlled by the scattering dots 104 formed on the lower surface 103c of the light guide plate 103. That is, it is possible to improve the light utilization rate by using the light from the light source 151 without omission in the light guide plate 103 and to set the luminance distribution on the light exit surface to a desired one.
[Example 10]
In this embodiment, the light guide plate 103 is 7 inches in size and about 10 mm thick made of acrylic resin. The light guide plate 103 was mixed with a scatterer as the scatterer 126 by a method described later, and scattering dots 104 were formed on the lower surface thereof. As the scatterer mixed in the light guide plate 103 made of acrylic resin, a scatterer that reflects or refracts incident light and exhibits almost no absorption characteristics is preferable. Specifically, for example, metal powder or glass beads can be used. In this embodiment, since visible light having a wavelength of about 0.5 μm is targeted, in order for the scatterer 126 to cause scattering, the scatterer 126 needs to be larger than the wavelength of the visible light. There is. Further, since the size of the scatterer 126 cannot exceed the thickness of the light guide plate 103, it is about several mm to several tens of mm at the maximum, and considering the uniformity at the time of mixing, about several μm to several tens of μm. It is desirable that
[0275]
Further, when the bubbles are dispersed inside the acrylic plate, a scattering action is generated due to a difference in refractive index from the acrylic plate. Therefore, the acrylic plate and the bubbles may be used as the light guide plate 103 and the scatterer 126, respectively. Good. In addition, since an acrylic plate that is usually used for the light guide plate 103 has a refractive index of about 1.5, the scatterer 126 has a refractive index of about 0 for the member to exhibit scattering characteristics due to the difference in refractive index. It is preferable to have a refractive index difference of 1 or more. In this example, beads having a size of about 10 μm and a refractive index of about 1.7 were used as the scatterer 126. In FIG. 16, the scatterers 126 are randomly dispersed, but they may be regularly dispersed. In addition, the shape of the scatterer 126 is spherical in FIG. 16, but may be any shape, for example, an ellipse, a rectangle, a triangle, or the like having a combined cross-sectional shape can be used. .
[0276]
The pattern of the scattering dots 104 was formed such that the scattering dots 104 were arranged in a lattice shape and the diameter thereof was about 0.5 mm to 2 mm at a pitch of about 1.5 mm to 3 mm. A cold cathode tube with an output of about 100 W was used as the light emitter 101.
[0277]
In addition, as a comparative example (conventional example), a light guide plate made of an acrylic plate having the same size as that of the present example was used, and an illuminating device in which scattering dots were formed in the same pattern as that of the present example on its lower surface was created.
[0278]
And both compared the light intensity radiate | emitted from the upper surface of a light-guide plate. This comparison was performed by measuring the luminance on the upper surface of the light guide plate at nine locations on the surface. As a result, in this example, the luminance (emitted light intensity) increased by an average of 5 to 10% at the nine places as compared with the comparative example. In addition, the luminance distribution at these nine locations is almost equal between the two, and therefore, it can be said that the present embodiment is the same as the conventional example in terms of the luminance distribution.
[0279]
As described above, according to the present embodiment, by dispersing the scatterer in the light guide plate 103 and using it together with the scattering dots, the scattering efficiency is improved and the luminance on the light exit surface of the light guide plate is increased and desired. It has been found that it is possible to obtain a luminance distribution.
Embodiment 19
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus and an image display apparatus using the illumination apparatus according to Embodiment 19 of the present invention. 17, the same reference numerals as those in FIG. 16 denote the same or corresponding parts.
[0280]
As shown in FIG. 17, in the present embodiment, unlike the eighteenth embodiment, no scattering dots are formed on the lower surface of the light guide plate 203, and the light guide plate 203 is a first in which the scatterers 126 are dispersed. The unit light guide plate 204 and the second unit light guide member 205 in which the scatterers are not dispersed are composed of a composite light guide plate (hereinafter simply referred to as a light guide plate). The other points are the same as in the eighteenth embodiment.
[0281]
The first unit light guide member 204 and the second unit light guide member 205 are configured to form a rectangular plate-shaped light guide plate 203 by combining both. In other words, the first unit light guide member and the second unit light guide member are arranged in a cross section perpendicular to the end surface on which the light source 151 of the rectangular plate-shaped light guide plate 203 is disposed, and the middle point of the upper side and the lower left and right sides. The first and second regions 204, 205 formed by dividing the cross section into two by a straight line connecting the corners on the side are formed. The first unit light guide member 204 and the second unit light guide member 205 are joined to form the light guide plate 203. The joint between the first unit light guide member 204 and the second unit light guide member 205 is subjected to an optical refractive index matching process by a method to be described later. Therefore, light is reflected at this joint surface. Not to be. Accordingly, the interface between the unit light guide members 204 and 205 is shown in FIG. 17, but this is only shown for convenience of description of the structure, and this interface is not actually visible. The first and second unit light guide members 204 and 305 can be created by cutting out one rectangular light guide plate into a shape as shown in FIG.
[0282]
The scatterers 126 are dispersed in the first unit light guide member 204 in the same manner as the light guide plate of the eighteenth embodiment. On the other hand, the scatterer is not dispersed in the second unit light guide member 205.
[0283]
In the illumination device 100 configured as described above, the light emitted from the light source 151 enters the light guide plate 203 from the end face 203a. The incident light is transmitted through the second unit light guide member 205 in which the scatterer is not dispersed, and hits the scatterer 126 in the first unit light guide member 204 in which the scatterer 126 is dispersed. And scattered on its surface. Then, the scattered light is emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203, while the light that has not hit the scatterer 126 is totally reflected by the upper and lower inner surfaces (interface with air) of the light guide plate 203 while being guided. Propagates through the optical plate 203. However, since the interface between the second unit light guide member 205 and the first unit light guide member 205 is formed so as to be inclined with respect to the light propagation direction in the light guide plate 203, the first unit light guide member 205 is formed. The volume ratio of the light member 204 to the light guide plate 203 is small in the portion close to the light source 102 and increases toward the center. Accordingly, the light incident on the light guide plate 203 has a small ratio of being scattered by the scatterer 126 in the portion close to the light source, and the ratio of being scattered by the scatterer 126 increases toward the center. On the other hand, the proportion of light incident on the light guide plate 203 reaches a large portion near the light source, and the proportion reaching the central portion decreases. As a result, the intensity of light emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203 is substantially uniform throughout the light guide plate 203.
[Example 11]
In this example, as in the eighteenth embodiment, a light guide plate 203 having a size of 7 inches and a thickness of about 10 mm made of acrylic was used. As the scatterer 126 of the first unit light guide member 204, beads having a size of about 10 μm and a refractive index of about 1.7 were used. Further, as the light emitter 101, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used.
[0284]
Then, the luminance was measured at nine points on the line connecting the center and the four corners of the upper surface 203b of the light guide plate 203, and the uniformity of the luminance in the plane was examined. As a result, when the luminance in the vicinity of the center of the upper surface 203b of the light guide plate 203 is 100%, the luminance at other locations is distributed in the range of about 85% to 95%. In addition, the sum of luminance at all points was the same as that of the lighting device according to Example 10 of the eighteenth embodiment. Therefore, according to the present Example, it turned out that the uniformity of a brightness | luminance can be raised while improving a light utilization factor.
Embodiment 20
FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus and an image display apparatus using the illumination apparatus according to Embodiment 20 of the present invention. 18, the same reference numerals as those in FIG. 17 denote the same or corresponding parts.
[0285]
As shown in FIG. 18, in the present embodiment, unlike the nineteenth embodiment, the light guide plate 203 is a composite composed of first, second, and third unit light guide members 206, 207, and 208 having different dispersion densities of the scatterers 126. It is composed of a light guide plate. Other points are the same as in the nineteenth embodiment.
[0286]
The first, second, and third unit light guide members are formed by dividing a cross section perpendicular to the end surface on which the light source 151 of the rectangular plate-shaped light guide plate 203 is divided into three in the left-right direction. The second and third regions 206, 207, and 208 are formed so as to constitute the respective regions. In the first and third light guide plates 206 and 208, the dispersion density of the scatterers 126 is equal to each other. The second unit light guide member 207 has a higher dispersion density of the scatterers 126 than the first and third light guide plates 206 and 208. Here, the scatterers 126 are uniformly and regularly dispersed in the unit light guide members 206, 207, and 208.
[0287]
In the illuminating device 100 configured as described above, light that has entered the light guide plate 203 is scattered when it strikes the scatterer 126, exits from the upper surface 203 b of the light guide plate 203, and is guided when it does not strike the scatterer 126. The light propagates through the light guide plate 203 while being totally reflected by the upper and lower inner surfaces of the light plate 203. However, the dispersion density of the scatterer 126 is low in the first and third unit light guide members 206 and 208 close to the light source 151 and high in the second unit light guide member 208 located in the center. Therefore, the ratio of the light propagating through the light guide plate 203 is small in the first and third unit light guide members 206 and 208 close to the light source 151 and high in the second unit light guide member 208 located in the center. On the other hand, the rate at which the light incident on the light guide plate 203 reaches is large in the first and third unit light guide members 206 and 208 close to the light source 151, and is small in the second unit light guide member 208 located in the center. . As a result, the intensity of light emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203 is substantially uniform throughout the light guide plate 203.
[0288]
In the above configuration example, the light guide plate 203 is divided into three parts having different dispersion densities of the scatterers. However, this may be divided into a plurality of parts having different dispersion densities of the scatterers. By increasing the number of parts in this way, the scattering ratio at each position in the light guide plate 203 can be set more finely according to the distance from the light source 102, so the luminance distribution on the light exit surface can be controlled more accurately. can do.
[0289]
In the above configuration example, the scatterers 126 are regularly dispersed. However, the scatterers 126 may be dispersed randomly.
[Example 12]
In this example, similar to Example 11 of the nineteenth embodiment, a light guide plate 203 having a size of 7 inches and a thickness of about 10 mm made of acrylic was used. Further, as the scatterer 126, beads having a size of about 10 μm and a refractive index of about 1.7 were used. The amount of beads added to the second unit light guide member 207 is twice that of the first and third unit light guide members 206 and 208. Further, as the light emitter 101, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used.
[0290]
Then, the luminance on the upper surface 203b of the light guide plate 203 was measured at a total of nine locations for each unit light guide member 206, 207, 208, and the luminance uniformity on the upper surface 203b was examined. As a result, when the luminance near the center of the unit light guide member 207 located at the center is 100%, the luminance at the unit light guide members 206 and 208 located at both ends is distributed in a range of about 70 to 85%. In addition, the sum of the luminance at each measurement location was the same as that of the illumination device according to Example 10 of the eighteenth embodiment. Therefore, according to this embodiment, it has been found that the light utilization rate can be improved and the luminance distribution can be controlled.
Embodiment 21
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus and an image display apparatus using the illumination apparatus according to Embodiment 21 of the present invention. 19, the same reference numerals as those in FIG. 16 denote the same or corresponding parts.
[0291]
As shown in FIG. 19, in the present embodiment, unlike the eighteenth embodiment, the density of the scatterers 126 in the light guide plate 103 is low near the light source 151 and increases toward the center. It is dispersed in. Further, no scattering dots are printed on the lower surface of the light guide plate 103. The other points are the same as in the eighteenth embodiment.
[0292]
In the illuminating device 100 configured as described above, light that has entered the light guide plate 103 is scattered when it strikes the scatterer 126, exits from the upper surface 103 b of the light guide plate 103, and is guided when it does not strike the scatterer 126. The light propagates through the light guide plate 103 while being totally reflected by the upper and lower inner surfaces of the light plate 103. However, the dispersion density of the scatterers 126 is low near the light source 151 and high at the center. Therefore, the rate at which light propagating in the light guide plate 103 is scattered is small in the portion near the light source 151 and is high in the central portion, while the rate at which the light incident on the light guide plate 103 reaches is a portion near the light source 151. It becomes large at and becomes small at the central part. As a result, the intensity of light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 is substantially uniform throughout the light guide plate 103.
[0293]
In the above configuration example, the scatterers 126 are regularly dispersed. However, the scatterers 126 may be irregularly dispersed.
[Example 13]
In this example, a light guide plate 103 having a size of 7 inches and a thickness of about 10 mm was used as the light guide plate 103 as in Example 10 of the eighteenth embodiment. As the scatterer 126, beads having a size of about 10 μm and a refractive index of about 1.7 were used. The scatterers 126 were dispersed by a manufacturing method described later so that the density increases substantially linearly with respect to the distance from the end face of the light guide plate 103 toward the center. As the luminous body 101, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used.
[0294]
Then, the luminance was measured at nine points on the line connecting the center and four corners of the upper surface 103b of the light guide plate 103, and the uniformity of the luminance in the surface was examined. As a result, when the luminance in the vicinity of the center of the upper surface 103b of the light guide plate 103 is 100%, the luminance at other locations is distributed in a range of about 85% to 95%. Further, the sum of the luminances at all points was the same as that of the lighting apparatus according to Example 10 of the eighteenth embodiment. Therefore, according to the present example, it was found that the light utilization rate can be improved and the luminance uniformity can be increased.
Embodiment 22
FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus according to Embodiment 22 of the present invention and an image display apparatus using the same. 20, the same reference numerals as those in FIG. 19 denote the same or corresponding parts.
[0295]
As shown in FIG. 20, in the twenty-second embodiment, the light guide plate 203 is composed of a composite light guide plate formed by joining first and second unit light guide members 210 and 211. The first and second unit light guide members are respectively composed of parts 210 and 211 formed by dividing the light guide plate 103 of FIG. 19 (Embodiment 21) into two at the center in the left-right direction. Surface 209 is formed as a reflective surface. The reflection surface 209 is formed by sticking a reflection tape on the joint surfaces of the unit light guide members 210 and 211 or depositing a reflective material such as aluminum Al. The reflecting surface 209 has a function of reflecting or scattering incident light, and here has a function of scattering and reflecting. The other points are the same as in the twenty-first embodiment.
[0296]
In the illumination device 100 configured as described above, the intensity of light emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203 becomes substantially uniform over the entire light guide plate 203 by the action of the scatterers 126 as in the twenty-first embodiment.
[0297]
Further, since the reflection surface 209 is provided on the joint surface between the two unit light guide members 210 and 211, the light incident on the light guide plate 203 from the light source 151 is not sufficiently scattered in the inside from the end surface on the opposite side. Lost light that is emitted can be reduced. That is, a part or all of the incident light is scattered and reflected by the reflection surface 209 provided at the center of the light guide plate 203. The scattered and reflected light is scattered again by the scatterer 126 dispersed in the original unit light guide members 210 and 211. Therefore, light that is not sufficiently scattered in the light guide plate 203 and penetrates to the opposite end face to be lost is further suppressed. When the reflection surface 209 is configured to have a function of scattering and transmitting, the light scattered through the reflection surface 209 and scattered in the other unit light guide member unit light guide members 210 and 211 is scattered. It is further scattered by the body 126. Therefore, since the light incident on the light guide plate 203 is sufficiently scattered, the light penetrating to the opposite end face is further suppressed.
[Example 14]
In this example, a light guide plate 203 having a size of 7 inches and a thickness of about 10 mm was used as the light guide plate 203 as in Example 10 of the eighteenth embodiment. As the scatterer 126, beads having a size of about 10 μm and a refractive index of about 1.7 were used. The scatterers 126 were dispersed by a manufacturing method to be described later so that the density increases substantially linearly with respect to the distance from the end face of the light guide plate 203 toward the center. As the luminous body 101, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used. The reflection surface 209 has a scattering reflection function by sticking a reflection tape to the joint surface of each unit light guide member 210, 211.
[0298]
Then, the luminance was measured at nine points on the line connecting the center and the four corners of the upper surface 203b of the light guide plate 203, and the uniformity of the luminance in the plane was examined. As a result, when the luminance in the vicinity of the center of the upper surface 203b of the light guide plate 203 is 100%, the luminance at other locations is about 80% to 95%, which is the same as that in the twenty-first embodiment. In addition, the total luminance at each measurement point increased by about 5% compared to the twenty-first embodiment. Therefore, according to the present example, it was found that the light utilization rate can be improved and the luminance uniformity can be increased.
Embodiment 23
In the twenty-third embodiment of the present invention, the joint surface between the first unit light guide member 210 and the second unit light guide member 211 in FIG. 20 (Embodiment 22) is a refractive index matching surface. Other points are the same as in the twenty-second embodiment. In the present embodiment, the first and second unit light guide members 210 and 211 are made of an acrylic plate, and the joint surfaces thereof are bonded together using an adhesive having a refractive index substantially equal to these. Since acrylic has a refractive index of about 1.5, an epoxy adhesive having a refractive index of about 1.5 was used as the adhesive.
[0299]
With such a configuration, the joint surface does not function as a boundary surface that reflects light, and functions in the same manner as when optical matching is performed.
[0300]
Further, in Embodiment 19 or 20, by applying this refractive index matching process to the joint surfaces of the unit light guide members, the joint surfaces can be obtained by the difference in transmittance and reflectance without using a scattering sheet or the like. It is thought that it can be prevented from being seen as a boundary line. Although the adhesive is used in the above configuration example, the same effect can be obtained by simply applying a liquid having a refractive index equal to that of the unit light guide members 210 and 211 to the joint surfaces and bringing the joint surfaces into close contact with each other.
[0301]
Actually, as a result of measuring the luminance at the light exit surface 203a of the light guide plate 203 in the above configuration, a result substantially similar to the measurement result in the twenty-second embodiment was obtained. Further, even when the light exit surface 203b of the light guide plate 203 was observed without using the scattering sheet, an unnatural boundary such as a line was not observed. Therefore, according to this embodiment, it was found that the light utilization rate can be improved and the luminance uniformity can be increased.
Embodiment 24
FIG. 21 is a plan view schematically showing the configuration of the illumination apparatus according to Embodiment 24 of the present invention. 21, the same reference numerals as those in FIG. 17 denote the same or corresponding parts.
[0302]
FIG. 21 is a view as seen from the light exit surface side of the light guide plate. As shown in FIG. 21, in the present embodiment, unlike the nineteenth embodiment, the light guide plate 203 is composed of first and second unit light guide members 204 and 205 each of which is divided into two parts in plan view. In addition, the light emitter 101 is disposed on the four end faces of the light guide plate 203. Other points are the same as in the nineteenth embodiment. In FIG. 21, the reflector is omitted.
[0303]
The first unit light guide member in which the scatterers 126 are dispersed is composed of a diamond-shaped part 204 formed by connecting the midpoints of the sides of the rectangular light guide plate 203 with a straight line, and the second scatterers are not dispersed. The unit light guide member is composed of the remaining part 205 of the rectangular light guide plate 203. Accordingly, the occupation ratio of the first unit light guide member 204 in which the scatterers 126 are dispersed to the light guide plate 203 is increased from the portion near the light emitter 101 of the light guide plate 203 toward the central portion. . The first and second unit light guide members 204 and 205 are bonded to each other by performing the refractive index matching process described in the twenty-third embodiment. The mode of the scatterer 126 is the same as that of the nineteenth embodiment.
[0304]
The shape of the first unit light guide member 204 is such that the occupying ratio of the first unit light guide member 204 to the light guide plate 203 increases from the portion close to the light emitter 101 toward the center portion. If it is sufficient, it is not restricted to a rhombus. The light emitter 101 may be configured such that two L-shaped light emitters 101 are arranged on the four end faces of the light guide plate 203, and the U-shaped light emitter 101 and the linear light emitter. 101 may be arranged on the four end faces of the light guide plate 203.
[Example 15]
In this example, similarly to Example 10 of the eighteenth embodiment, the material and shape of the light guide plate, the light emitter, and the like were configured. Further, a diamond-shaped portion as shown in FIG. 21 was cut out from a rectangular acrylic plate in which the scatterers 126 were previously dispersed, and this was used as the first unit light guide member 204. Further, four right triangle portions as shown in FIG. 21 are cut out from an acrylic plate having the same shape as the acrylic plate for the first unit light guide member 204 and having no scatterers dispersed therein, The unit light guide member 205 was used. Then, the joining surfaces of the first and second unit light guide members 204 and 205 were bonded together using an epoxy adhesive.
[0305]
As a result of measuring the luminance at the light emitting surface 203b of the light guide plate 203 in the same manner as in Example 10 of the eighteenth embodiment, when the luminance near the center of the light emitting surface 203b is 100%, The luminance was about 80% to 95%. Therefore, it was found that the luminance distribution on the light exit surface can be controlled by this embodiment.
Embodiment 25
In the twenty-fifth embodiment of the present invention, an image display apparatus is configured by using the illumination devices according to the eighteenth to twenty-fourth embodiments. Specifically, in the configuration of the image display device described in the sixth embodiment, instead of the backlight 100 in the first embodiment, the backlight 100 in FIG. 16 (the eighteenth embodiment) and the backlight in FIG. Light 100 (Embodiment 19), backlight 100 (Embodiment 20) in FIG. 18, backlight 100 (Embodiment 21) in FIG. 19, backlight 100 (Embodiments 22 and 23) in FIG. By using the backlight 100 (Embodiment 24) of FIG. 21, the liquid crystal display device 1 as an image display device can be configured. As the liquid crystal element 106, a twist nematic type having a size of about 7 type was used. In addition, polarizing plates (not shown) are arranged in crossed Nicols on both sides of the liquid crystal element 106.
[0306]
Then, when the luminance distribution of the display screen was measured through the liquid crystal element 106, the result was obtained by multiplying the luminance measured by only the lighting device 100 by about 5 to 7% of the transmittance of the liquid crystal element 106. Accordingly, it has been found that even when an image display apparatus is configured using the lighting apparatus according to Embodiments 18 to 24, it is possible to improve the light utilization rate and control the luminance distribution.
Embodiment 26
Embodiment 26 of the present invention exemplifies a method for manufacturing a light guide plate in which scatterers are dispersed.
[0307]
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a light guide plate according to the present embodiment. In FIG. 22, reference numeral 702 indicates a mold for forming the light guide plate by heating and melting. On the surface of the mold 702, a recess 702 having a plane shape substantially the same as the plane shape of a desired light guide plate and having a predetermined depth is formed. The mold 702 is made of a metal such as aluminum Al.
[0308]
In the present embodiment, the product is a light guide plate in which scatterers are dispersed in an acrylic resin. As the scatterer, a scatterer that has a reflection and refracting action on incident light and hardly exhibits absorption characteristics is preferable. Specifically, metal powder, glass beads, or the like can be used as the scatterer. Since the scattering target is visible light having a wavelength of about 0.5 μm, the scatterer needs to be larger than this wavelength in order to cause scattering. Further, since the size of the scatterer cannot exceed the thickness of the light guide plate, it is about several mm to several tens mm at the maximum. Therefore, considering the uniformity at the time of mixing, the size of the scatterer is preferably about several μm to several tens of μm.
[0309]
To manufacture the light guide plate, first, an acrylic resin is heated and melted, and beads having a refractive index of about 1.7 are added thereto. Next, a mixture (hereinafter simply referred to as a mixture) 701 of the beads and acrylic resin 701 is poured into the recess 702a of the mold 702. Next, the temperature of both end portions a and c of the mold 702 is set higher by about 50 to 100 ° C. than the temperature of the central portion b. Then, the viscosity of the portion where the temperature of the mixture 701 is high becomes low, and the degree of diffusion of the beads serving as the additive increases. For this reason, the dispersion density of beads becomes low at both ends a and c where the temperature is high, and the dispersion density becomes higher toward the center. Next, the mixture 701 is rapidly cooled in this state. Then, a light guide plate is obtained in which the dispersion density of beads is low at both ends and the dispersion density of beads is increased toward the center.
[0310]
Note that a photocuring agent may be added to the mixture 701 in advance, and the mixture 701 may be cured by light irradiation.
[0311]
Further, if the heating temperature of the mold 702 is made uniform, it is possible to obtain a light guide plate having a uniform dispersion density of scatterers.
[0312]
The light guide plate created as described above and having a different dispersion density depending on the location was used as the light guide plate 103 in the twenty-first embodiment. As described in the twenty-first embodiment, the optical characteristics of the lighting device 100 using the light guide plate 103 can be improved and the luminance distribution can be controlled. The effectiveness of the light guide plate 103 was confirmed.
Embodiment 27
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a light guide plate according to Embodiment 27 of the present invention. 23, the same reference numerals as those in FIG. 22 denote the same or corresponding parts.
[0313]
In the present embodiment, the product is a light guide plate in which bubbles are dispersed as scatterers in an acrylic resin. The bubbles are made of air and have a refractive index of 1.0. On the other hand, the refractive index of acrylic resin is about 1.5. Accordingly, the air bubbles dispersed in the acrylic resin substrate scatter incident light due to the difference in refractive index of each other, and thereby function as a scatterer.
[0314]
To manufacture the light guide plate, first, the acrylic resin is heated and melted, and a foaming agent is added thereto. Next, as shown in FIG. 23, the molten acrylic resin 703 to which the foaming agent is added is poured into the recess 702a of the mold 702. Next, in this state, the molten acrylic resin 703 is irradiated with light 704.
[0315]
Here, the foaming agent has a property of generating bubbles in accordance with the intensity of irradiated light. Therefore, the dispersion density of the bubbles in the molten acrylic resin 703 can be changed depending on the location by setting the intensity of the irradiated light 704 to be distributed on the irradiated surface. Therefore, in the present embodiment, for example, the intensity of the irradiation light 704 is set to be small at both ends of the surface of the molten acrylic resin 703 and increase toward the center.
[0316]
Therefore, by this light irradiation, bubbles are generated in the molten acrylic resin 703 such that the dispersion density is low at both ends and the dispersion density increases toward the center.
[0317]
Next, the molten acrylic resin 703 is rapidly cooled in this state. Then, a light guide plate is obtained in which the dispersion density of bubbles is low at both ends and the dispersion density of bubbles is increased toward the center.
[0318]
A curing agent that reacts with ultraviolet rays may be added to the molten acrylic resin 703 in advance, and the molten acrylic resin 703 may be cured by irradiating the molten acrylic resin 703 with ultraviolet rays.
[0319]
Further, if the intensity distribution in the irradiation surface of the irradiation light 704 is made uniform, it is possible to obtain a light guide plate with a uniform dispersion density of bubbles. Furthermore, by selecting the intensity distribution in the irradiation surface of the irradiation light 704, the dispersion density of the bubbles in the light guide plate can be arbitrarily controlled.
[0320]
The light guide plate produced as described above was used as the light guide plate 103 in the twenty-first embodiment. As described in the twenty-first embodiment, the optical characteristics of the lighting device 100 using the light guide plate 103 can be improved and the luminance distribution can be controlled. The effectiveness of the light guide plate 103 was confirmed.
Embodiment 28.
Twenty-eighth embodiment of the present invention exemplifies an illumination device and an image display device that use a reflective polarizing plate to improve the light utilization rate and increase the luminance.
[0321]
FIG. 24 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the illumination device and the image display device according to the present embodiment, FIG. 25 is a schematic view showing the operation of the reflective polarizing plate of FIG. FIG. 26 is a cross-sectional view showing the case where the reflective polarizing plate has a multilayer film structure, FIG. 26B shows the case where the reflective polarizing plate is made of cholesteric liquid crystal, and FIG. 26 shows the change in transmittance with respect to the viewing angle of the prism sheet of FIG. (A) is a diagram showing a change in the direction perpendicular to the ridge line direction of the prism sheet, (b) is a diagram showing a change in the ridge line direction of the prism sheet. 24, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. In FIG. 24, for convenience, the Y direction is defined as the forward direction.
(Lighting device)
As shown in FIG. 24, in lighting device 100 according to the present embodiment, light sources 102 are provided on the upper end surface and the lower end surface of rectangular light guide plate 103, respectively. A reflection sheet 105 is disposed behind the light guide plate 103, and a diffusion sheet 131, a reflective polarizing plate 132, and a prism sheet 133 are disposed in this order in front of the light guide plate 103. The prism sheet 133 is arranged so that the ridge line direction 145 is a horizontal direction.
[0322]
As shown in FIG. 25 (a), the reflection-type polarizing plate 132 has an interface formed so as to extend in a triangular wave shape in the left-right direction in the cross section, and a multilayer film composed of a number of films having different refractive indexes is formed on the interface. Is formed. Since such an interface has a function similar to that of the polarization beam splitter, the P-polarized light of the incident light 137 is transmitted and the S-polarized light is reflected at the interface. The reflected S-polarized light is returned to the incident side, that is, the light guide plate 103. The reflective polarizing plate 132 is arranged so that the polarized light (here, “P-polarized light in the reflective polarizing plate 132”) enters the prism sheet 133 as “P-polarized light in the prism sheet 133”. Yes. That is, the polarization axis (polarization plane) of P-polarized light in the prism sheet 133 is a direction perpendicular to the ridge line direction 145, that is, a vertical direction. Therefore, the reflective polarizing plate 132 is configured such that the polarization axis of the P-polarized light emitted from the reflective polarizing plate 132 is in the vertical direction. Specifically, the interface is formed vertically.
[0323]
Next, the operation of the illumination device 100 configured as described above will be described. The light emitted from the light source 102 enters the light guide plate 103, is scattered by scattering dots (not shown) formed on the back surface of the light guide plate 103 while repeating internal reflection, and is emitted from the front surface of the light guide plate 103. . At this time, light leaking from the back surface of the light guide plate 103 is returned to the inside of the light guide plate 103 by the reflection sheet 105. The light emitted from the light guide plate 103 passes through the scattering sheet 131 while being scattered, and then enters the reflective polarizing plate 132. Then, among the incident light, P-polarized light is transmitted through the reflective polarizing plate 132, and S-polarized light is reflected by the reflective polarizing plate 132. The reflected S-polarized light is reflected by the scattering dots or the reflection sheet 105 of the light guide plate 103 and is incident on the reflective polarizing plate 132 again. At that time, the polarization direction is also modulated in the reflection process. Therefore, a part of the re-incident light can pass through the reflective polarizing plate 132 as it is. By repeating this process, the light emitted from the light source 102 is aligned in the polarization direction to the P-polarized light by the reflective polarizing plate 132.
[0324]
This P-polarized light is incident on the prism sheet 133 as P-polarized light in the prism sheet 133 and is condensed in the central direction at the viewing angle.
[0325]
Here, as shown in FIGS. 26 (a) and 26 (b), in the prism sheet 133, the P-polarized light transmittance 141 is higher than the S-polarized light transmittance 142 in the light emitted at an angle close to vertical. It is high. Specifically, the transmittance 141 for P-polarized light is approximately 6.5% higher than the transmittance 142 for S-polarized light within a viewing angle range of −10 degrees to +10 degrees. On the other hand, since the light incident on the prism sheet 133 is aligned with the P-polarized light by the reflective polarizing plate 132, the transmittance of the incident light is improved as compared with the case of passing the S-polarized light as in the conventional example. As a result, effective use of light can be achieved.
[0326]
Next, as a modification of the present embodiment, in FIG. 24, a phase plate such as a quarter wavelength plate is disposed on the light incident side of the reflective polarizing plate 132 and reflected by the reflective polarizing plate 132. S-polarized light may be passed twice back and forth. As a result, the polarization direction of the reflected S-polarized light is rotated by 90 ° and can be transmitted through the reflective polarizing plate 132. Therefore, the polarization directions can be more easily aligned as compared with the above configuration example.
[0327]
Further, as shown in FIG. 25B, the reflective polarizing plate 132 may be configured to have a film structure including cholesteric liquid crystal. In such a reflection type polarizing plate 132, the right-handed polarized light of the incident light 137 is transmitted and the left-handed polarized light is reflected according to the helical pitch of the cholesteric liquid crystal. In this case, since the light that has passed through the reflective polarizing plate 132 does not become linearly polarized light, it is necessary to use a phase plate such as a quarter-wave plate in combination.
(Image display device)
27 is a cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal cell of FIG. 24, where (a) shows a state where no voltage is applied, and (b) shows a state where a voltage is applied. 27, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. FIGS. 27A and 27B show one pixel.
[0328]
As shown in FIG. 24, in the image display device 1 according to the present embodiment, a liquid crystal display element 106 is disposed in front of the illumination device 100, and a drive circuit (not shown) that drives the liquid crystal display element 106 is provided. Is arranged. Since the configuration and operation of the drive circuit are the same as those in Embodiment 1, the description thereof is omitted.
[0329]
The liquid crystal display element 106 includes a liquid crystal cell 135, an incident side polarizing plate 134 provided on the back side of the liquid crystal cell 135, and an output side polarizing plate 136 provided on the front side of the liquid crystal cell 135. Yes. The incident side polarizing plate 134 is arranged so that its polarization axis (transmission axis) 146 is vertical corresponding to the polarization axis of the P wave transmitted through the reflective polarizing plate 132, and the output side polarizing plate 136 is The shaft 147 is disposed so as to be perpendicular to the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134.
[0330]
As shown in FIG. 27A, the liquid crystal cell 135 has a liquid crystal mode in which the alignment direction of the liquid crystal molecules 113a for each pixel 139 has different pretilt angles with respect to the center plane 139a of the pixel without applying a voltage. have. Here, the pretilt angle is substantially symmetric with respect to the center plane 139a of the pixel. In this liquid crystal mode, when a voltage is applied by the power source 148, the liquid crystal molecules 113a rise in a direction perpendicular to the substrates 111 and 112 as shown in FIG. In such a liquid crystal mode, when the liquid crystal cell 135 is viewed from two directions (indicated by arrows A and B in FIG. 27A) inclined opposite to the normal lines of the substrates 111 and 112, FIG. As apparent from the above, the apparent refractive index is substantially the same in any direction. Therefore, the contrast is the same in any direction, and a wide viewing angle characteristic can be obtained.
[0331]
In such a liquid crystal mode, the substrates 111 and 112 are rubbed in directions opposite to each other in a state where the other side is masked for each region divided by the center plane 139a of the pixel 139 shown in FIG. Can be realized. In addition, a partition made of a polymer material is formed in a space between the substrates 111 and 112 on which the liquid crystal layer is arranged so as to partition the pixel 139 into a plurality of regions, and the liquid crystal is along the partition when the voltage is turned on / off. You may comprise so that a movement of a molecule | numerator may arise. This partition wall can be formed by irradiating a mixture of liquid crystal and a photocurable polymer material with light using a photomask having a predetermined pattern. The liquid crystal mode can also be realized by such a configuration. In addition, the liquid crystal mode can be realized by the following configuration. In other words, it is possible to form a concavo-convex pattern on the inner surface of one of the opposing substrates 111 and 112, for example, in a comb pattern, and to align liquid crystal molecules in different directions along the concavo-convex pattern. Also, the switching of the liquid crystal alignment is not performed by applying a voltage between the opposing substrates, but the switching electrode is formed on one substrate, and the liquid crystal alignment is switched in a direction parallel to the substrate. May be. In this case, the switching electrode pattern may be formed in a comb shape.
[0332]
Next, as described above, since the liquid crystal cell 135 has the same contrast when viewed from either direction, the axial direction of the polarizing plate 134 does not have to be inclined 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the panel as in the conventional example. Good viewing angle characteristics can be obtained. Therefore, in the present embodiment, the polarization axis 146 of the incident-side polarizing plate 134 is set to the same vertical direction as the polarization axis of the P wave transmitted by the reflective polarizing plate 132, and accordingly, the polarization axis of the output-side polarizing plate 136 147 is level.
[0333]
In the image display device 1 configured as described above, the light emitted from the prism sheet 133 of the illumination device 100 sequentially passes through the incident-side polarizing plate 134, the liquid crystal cell 106, and the outgoing-side polarizing plate 136. An image corresponding to the video signal input to the drive circuit is displayed on the display screen. At this time, since the polarization axis of the incident-side polarizing plate 134 coincides with the polarization axis of the P-polarized light, most of the incident light passes through the incident-side polarizing plate 134 so that no absorption loss occurs. . Therefore, even when a high-output light source is used, heat generation due to light absorption at the incident side polarizing plate 134 is prevented, and heat generation at the prism sheet 133 is reduced as described above. Deterioration of the sheet 133 such as heat shrinkage and non-uniform optical characteristics is prevented. Therefore, according to the present embodiment, an image display apparatus that can improve the light utilization rate and increase the luminance can be obtained.
[0334]
In the above configuration example, the case where the image display device displays a monochrome image has been described. However, when the image display device displays a color image, the pixels (dots) of the respective colors constituting the pixel are replaced with the pixel. What is necessary is just to comprise similarly.
[0335]
In the above configuration example, the prism sheet is used as the light condensing means. However, any prism may be used as long as it collects incident light in a predetermined direction using refraction or reflection of the interface. In this way, a plurality of ridges may be arranged on the main surface of the flat member, and the cross-section of the ridges may be a shape other than a triangle.
Embodiment 29.
FIG. 28 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the illumination apparatus according to Embodiment 29 of the present invention, in which (a) shows a case where a point light emitter is used as a light source, and (b). FIG. 4 is a diagram showing a case where a linear light emitter is used as a direct light source, and FIG. 5C is a diagram showing a case where a planar light emitter is used as a light source. 28, the same reference numerals as those in FIG. 27 denote the same or corresponding parts.
[0336]
This embodiment mode shows a specific configuration example of the light source 102 in Embodiment Mode 28.
[0337]
In the first configuration example, as shown in FIG. 28A, for example, a large number of point light emitters 101 such as LEDs (light emitting diodes) are arranged on the upper end surface and the lower end surface of the light guide plate 103, respectively.
[0338]
In the second configuration example, as shown in FIG. 28B, a plurality of linear light emitters 101 such as cold cathode tubes are arranged behind the light guide plate 103, respectively. That is, it is configured as a direct type illumination device.
[0339]
In the third configuration example, as shown in FIG. 28C, a planar light emitter 10 is disposed instead of the light guide plate.
[0340]
It is also possible to obtain a new configuration by combining the above configurations. For example, by arranging a plurality of cold cathode tubes behind the light guide plate 103 to form a direct type, and by arranging a plurality of LEDs that emit several kinds of colors on the upper and lower end faces of the light guide plate 103, the luminance is further increased. Can do. In addition, for example, the color balance can be improved by configuring the LED so as to compensate for a color portion having a low light emission intensity in the emission spectrum of the cold cathode tube.
[Example 16]
In this embodiment, a direct-type illumination device is used as in the second configuration example. A cold cathode tube having an output of about 100 W was used. A light guide plate having a size of about 10 inches was used.
[0341]
And when the brightness | luminance in the output surface of the prism sheet 133 was measured, it is 10000 cd / mm.2A high brightness output was obtained. In this state, even if illumination was continued for 100 hours or more, the luminance distribution was not made nonuniform due to thermal deformation of the prism sheet 132 or the like. From this, it was found that the lighting device according to the present example can obtain stable performance even when operated at high luminance.
[0342]
It goes without saying that an image display device can be obtained by combining the lighting device according to this embodiment with a liquid crystal display element and a drive circuit in the same manner as in Embodiment 28.
Embodiment 30
FIG. 29 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the illumination device and the image display device according to Embodiment 30 of the present invention. 29, the same reference numerals as those in FIG. 24 denote the same or corresponding parts.
[0343]
As shown in FIG. 29, in the present embodiment, the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134 is inclined 45 degrees with respect to the horizontal direction, and the polarization axis 147 of the outgoing side polarizing plate 136 is the polarization of the incident side polarizing plate 134. The ridge line directions 145A and 145B of the prism sheets 133A and 133B and the polarization axis of the P wave are set in directions corresponding thereto. The liquid crystal cell 135 is a TN liquid crystal mode. Other points are the same as in the twenty-eighth embodiment.
[Example 17]
In this embodiment, in FIG. 29, only the prism sheet 133A is disposed, and the prism sheet 133A is disposed obliquely so that the ridge line direction 145A is perpendicular to the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134. . The reflection type polarizing plate 132 is configured such that the polarization axis of the P wave, which is the transmission axis, coincides with the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134. Then, cold cathode tubes of about 100 W were disposed on the upper and lower end faces of the light guide plate 103 as light emitters. Further, as a comparative example (conventional example), a configuration in which the ridge line direction 133A of the prism sheet 133A was set to the horizontal direction and the reflective polarizing plate 132 was removed in the configuration of this example was created.
[0344]
As a result of measuring the front luminance on the display screen, the front luminance was improved by about 5 to 10% in this example as compared with the comparative example.
[0345]
From the above results, it is possible to arrange the polarizing plate so that it can be applied to the TN mode liquid crystal currently widely used. It was found that the brightness can be improved.
[Example 18]
In Example 17, the effect of improving the front luminance was obtained as described above. However, since the prism sheet 133A was disposed obliquely, non-uniformity occurred in the viewing angle characteristics (contrast viewing angle characteristics) in the left-right direction. Therefore, in this embodiment, in order to eliminate this, a prism sheet 133B is further added in front of the prism sheet 133A, and this is arranged so that the ridge line direction 145B coincides with the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134. did.
[0346]
As a result of measuring the luminance of the display screen, the left and right viewing angle characteristics were almost symmetrical. As for the front luminance, the opposite of the case where the ridge line direction 145B of the one 133B close to the liquid crystal cell 135 is perpendicular to the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134 is the opposite ( It was confirmed that the luminance was increased by several percent compared to the configuration shown in FIG. If two prism sheets are used and they are arranged so that the ridge directions are perpendicular to each other, the transmittance by polarized light should be equal. However, in reality, the medium of the prism sheet itself has some refractive index anisotropy. Therefore, the combination of the arrangement and the incident side polarizing plate 134 is considered to affect the transmittance of the liquid crystal cell 135.
[0347]
As described above, according to the present embodiment, the two prism sheets 133A and 133B are used, both ridge line directions are perpendicular to each other, and one ridge line direction is parallel to the direction of the polarization axis 146 of the incident-side polarizing plate 134. It was confirmed that the left and right viewing angle characteristics can be made symmetric while improving the front luminance.
Embodiment 31
In the inventions according to Embodiments 28 and 30, a reflective polarizing plate is inserted on the optical path of the illumination device, the ridge line direction of the prism sheet and the polarization of the polarizing plate of the liquid crystal display element are on the polarization axis of the P wave that is the transmission axis. It is essential that the axes correspond to each other. Therefore, the present invention can be applied to various types of lighting devices by adding this essential configuration. Therefore, in the present embodiment, the configurations of Embodiments 28 and 30 except for the reflective polarizing plate 132 and the prism sheet 133 in the illumination device 100 are replaced with the illumination devices of Embodiments 1 to 27, respectively. . By adopting such a configuration, in addition to the effects of Embodiments 28 and 30, the effects of Embodiments 1 to 27 can be obtained together.
[0348]
It goes without saying that an image display device can be obtained by combining the lighting device according to this embodiment with a liquid crystal display element and a drive circuit in the same manner as in Embodiment 28.
Embodiment 32.
Embodiment 32 of the present invention relates to a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal device using the image display devices (liquid crystal display devices) of Embodiments 6 to 11, 17, 25, and 28 to 31 as display units. This is just an example.
[0349]
FIG. 30 is an external view showing the configuration of the liquid crystal monitor according to the present embodiment. Referring also to FIG. 2, the liquid crystal monitor 601 includes a display unit including the liquid crystal display device 1 using the illumination device 100 according to the first embodiment, and a signal processing unit that processes a monitor signal input from the outside ( The monitor video signal output from the signal processing unit is input to the drive circuit 36 of the liquid crystal display device 1 as the video signal 25. With such a configuration, a liquid crystal monitor capable of controlling the luminance distribution can be obtained.
[0350]
Here, as the liquid crystal display device, another liquid crystal display device of the sixth embodiment and the liquid crystal display devices of the seventh to eleventh, seventeenth, twenty-fifth and twenty-fifth embodiments may be used, and the liquid crystal exhibiting effects corresponding to the respective embodiments. You can get a monitor.
[0351]
FIG. 31 is an external view showing a configuration of the liquid crystal television according to the present embodiment. Referring also to FIG. 2, liquid crystal television 602 is a tuner that selects a display unit composed of liquid crystal display device 1 using lighting device 100 of Embodiment 1 and a channel of a television broadcast signal input from the outside. Unit 603, and the TV video signal of the channel selected by the tuner unit 603 is input to the drive circuit 36 of the liquid crystal display device 1 as the video signal 25. Note that. In FIG. 31, wiring between the liquid crystal display device 1 and the tuner unit 603 is omitted. With such a configuration, a liquid crystal television in which the luminance distribution can be controlled can be obtained.
[0352]
Here, as the liquid crystal display device, another liquid crystal display device of the sixth embodiment and the liquid crystal display devices of the seventh to eleventh, seventeenth, twenty-fifth and twenty-fifth embodiments may be used, and the liquid crystal exhibiting effects corresponding to the respective embodiments. You can get a TV.
[0353]
The liquid crystal information terminal device according to the present embodiment includes transmission / reception means for transmitting / receiving communication information in place of the tuner unit 603 in the liquid crystal television 602, and an image signal including required information output from the transmission / reception means is displayed on the liquid crystal display. The video signal 25 is input to the drive circuit 36 of the display device 1. With such a configuration, an information terminal device capable of controlling the luminance distribution can be obtained.
[0354]
Here, as the liquid crystal display device, another liquid crystal display device according to the sixth embodiment and the liquid crystal display devices according to the seventh to eleventh, seventeenth, twenty-fifth and twenty-fifth embodiments may be used. A terminal device can be obtained.
[0355]
Note that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described Embodiments 1 to 32, and it is needless to say that a configuration for improving or modifying them can be used. Further, although a configuration example using a liquid crystal display element as an image display device has been described, this is not limited to a liquid crystal display element, and any element of a display type using a backlight or a front light may be used.
[0356]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form as described above, and has the following effects.
(1) It is possible to provide an illumination device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a method of manufacturing a light guide plate used in these devices that can increase the luminance.
(2) It is possible to provide an illuminating device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a method of manufacturing the light guide plate used in these devices capable of reducing light penetration of the light guide plate and controlling the luminance distribution. .
(3) An illumination device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal capable of changing the luminance distribution can be provided.
(4) It is possible to provide an illuminating device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal that can reduce light loss in the light collecting means.
(5) It is possible to provide an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal capable of reducing light loss in a polarizing plate of a liquid crystal display element.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams schematically illustrating a configuration of an illumination device and an image display device using the illumination device according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. It is a top view which shows the dot pattern of a dispersion | distribution liquid crystal element.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the image display apparatus of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device using the illumination device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus according to Embodiment 3 of the present invention and an image display apparatus using the same.
FIG. 5 is a plan view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing configurations of an illumination device and an image display device according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device according to Embodiment 9 of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a control system of an image display apparatus according to Embodiment 10 of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 12 of the present invention.
11 is a graph showing a change in the amount of light passing through the light guide plate with respect to the transmittance of the semi-transmissive layer in FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 13 of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 14 of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 15 of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 16 of the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device using the same according to an eighteenth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus and an image display apparatus using the illumination apparatus according to a nineteenth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device using the same according to a twentieth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus according to Embodiment 21 of the present invention and an image display apparatus using the illumination apparatus.
FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination apparatus and an image display apparatus using the same according to a twenty-second embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 24 of the present invention.
FIG. 22 is a cross sectional view showing a method for manufacturing the light guide plate according to Embodiment 26 of the present invention.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the light guide plate according to Embodiment 27 of the present invention.
FIG. 24 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of an illumination apparatus and an image display apparatus according to a twenty-eighth embodiment of the present invention.
25 is a schematic diagram showing the operation of the reflective polarizing plate of FIG. 24, where (a) is a cross-sectional view showing a case where the reflective polarizing plate has a multilayer film structure, and (b) is a schematic diagram of the reflective polarizing plate. It is a figure which shows the case where it consists of a cholesteric liquid crystal.
26 is a graph showing a change in transmittance with respect to the viewing angle of the prism sheet of FIG. 24, where (a) shows a change in the direction perpendicular to the ridge line direction of the prism sheet, and (b) shows a change in the prism sheet. It is a figure which shows the change in a ridgeline direction.
27 is a cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal cell of FIG. 24, in which (a) shows a state in which no voltage is applied, and (b) shows a state in which a voltage is applied.
FIG. 28 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of an illumination apparatus according to Embodiment 29 of the present invention, in which (a) shows a case where a point light emitter is used as a light source; (B) is a figure which shows the case where a linear light-emitting body is used as a direct light source, (c) is a figure which shows the case where a planar light-emitting body is used as a light source.
FIG. 29 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device according to a thirtieth embodiment of the present invention.
FIG. 30 is an external view showing a configuration of a monitor device according to Embodiment 31 of the present invention.
FIG. 31 is an external view showing a configuration of a television device according to Embodiment 31 of the present invention.
32A and 32B are diagrams schematically showing a configuration of a conventional illumination device and an image display device using the same, wherein FIG. 32A is a cross-sectional view, and FIG. FIG.
FIG. 33 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional lighting device.
FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional lighting device.
FIG. 35 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a conventional image display apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device
25 Video signal
31 Operation SW
32 Luminance distribution setting circuit
33 Main memory
34 CPU
35,37 Drive signal
36 Drive circuit
38 Signal processing circuit
41 dots
Area other than 42 dots
100 Lighting equipment (backlight)
101 Light emitter (cold cathode tube)
102 reflector
103 Light guide plate
103a End face
103b Top view
103c bottom
104 Dispersed liquid crystal element
105 Reflector (reflective sheet)
106 Liquid crystal display elements
107 Scatter control board
111 Counter substrate
112 TFT substrate
113 LCD
114 scattering dots
121 translucent layer
122 Scatterer
123,124 scattering dots
123a, 124a First scattering dot
123b, 124b Second scattering dot
125 scattering region
125a First scattering region
125b Second scattering region
126 Scatterer
131 Diffusion sheet
132 Reflective polarizing plate
133,133A, 133B Prism sheet
134 Incident-side polarizing plate
135 Liquid crystal display elements
136 Output-side polarizing plate
137 Incident light
139 pixels
139a Pixel center plane
141 P-polarized light transmittance
142 S-polarized light transmittance
145,145A, 145B Prism sheet ridge direction
146 Polarization axis of incident side polarizing plate
147 Polarization axis of the output-side polarizing plate
151 Light source
201 Scattering reflector
203 Light guide plate
204 ~ 208,210,211 Unit light guide member
209 Reflective surface
301 reflective polarizing plate
302 Polarization modulator
305 Light modulation structure
401 LED
501 illuminant
502 Planar light emitter
601 LCD monitor
602 LCD TV
603 tuner
701 mixture
702 formwork
702a recess
703 Molten acrylic resin
901 Video signal synthesis circuit
1000 backlight
1001 Light emitter
1002 reflector
1003 Light guide plate
1004 scattering dots
1005 reflector
1006 LCD device

Claims (3)

透明な基体中に入射光を散乱する散乱体が分散された導光板の製造方法であって、A method of manufacturing a light guide plate in which scatterers that scatter incident light are dispersed in a transparent substrate,
上記基体の材料を加熱して溶融するステップと、  Heating and melting the substrate material;
該溶融された基体の材料に上記散乱体を混入するステップと、  Mixing the scatterer into the molten substrate material;
該溶融された基体の材料を板状に保持しつつ部位によって温度が異なるように加熱し、その後これを硬化させるステップとを含み、それによって、上記散乱体を部位によって密度が変化するように上記基体中に分散させる導光板の製造方法。  Heating the melted substrate material in a plate-like manner while maintaining the temperature different depending on the site, and then curing the material, whereby the density of the scatterer varies depending on the site. A method for producing a light guide plate dispersed in a substrate.
透明な基体中に入射光を散乱する散乱体が分散された導光板の製造方法であって、光反応性の発泡剤を基体材料中に分散させ、その後、部位によって光照射強度が異なるよう光を照射し、それにより上記散乱体としての気泡を部位によって密度が変化するように上記基体中に発生させ、それにより上記散乱体を部位によって密度が変化するように上記基体中に分散させる導光板の製造方法 A method of manufacturing a light guide plate in which scatterers that scatter incident light are dispersed in a transparent substrate, wherein a photoreactive foaming agent is dispersed in the substrate material, and then the light irradiation intensity varies depending on the site. , Thereby generating bubbles as the scatterer in the base so that the density changes depending on the part, and thereby dispersing the scatterer in the base such that the density changes depending on the part. Manufacturing method . 光源と、該光源からの光が出射する光出射面とを備えた照明装置であって、上記光源からの光を上記光出射面へ導く導光板と上記光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段とを有し、上記光源からの光が端面から入射するよう上記導光板が配置されるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該一方の主面に戻るように反射面が形成されることによって、該導光板の他方の主面が上記光出射面を構成し、A lighting device comprising a light source and a light emitting surface from which light from the light source is emitted, wherein the light guide plate guides the light from the light source to the light emitting surface and the luminance for changing the luminance distribution of the light emitting surface The light guide plate is arranged so that light from the light source is incident from an end surface, and light emitted from one main surface of the light guide plate is reflected so as to return to the one main surface. By forming a surface, the other main surface of the light guide plate constitutes the light emitting surface,
上記輝度分布変更手段が、上記導光板によって導かれる光の上記光出射面から見た散乱割合の分布を変化させる散乱割合分布変更手段で構成されてなり、上記散乱割合分布変更手段が、上記導光板の一方の主面に分布するように形成された第1の散乱領域と、上記導光板の一方の主面と上記反射面との間を通過する光を切替により散乱又は透過する散乱制御構造と、上記反射面に分布するように形成された第2の散乱領域とを備えてなる照明装置。  The luminance distribution changing means is composed of scattering ratio distribution changing means for changing the distribution of the scattering ratio of the light guided by the light guide plate as viewed from the light exit surface. A scattering control structure that scatters or transmits light by switching between a first scattering region formed so as to be distributed on one main surface of the light plate and the one main surface of the light guide plate and the reflection surface And a second scattering region formed so as to be distributed on the reflection surface.
JP2001196725A 2000-07-31 2001-06-28 Illumination device and light guide plate manufacturing method Expired - Fee Related JP4467840B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001196725A JP4467840B2 (en) 2000-07-31 2001-06-28 Illumination device and light guide plate manufacturing method

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000230450 2000-07-31
JP2000313161 2000-10-13
JP2000313157 2000-10-13
JP2000-313157 2000-11-10
JP2000-343267 2000-11-10
JP2000-313161 2000-11-10
JP2000-230450 2000-11-10
JP2000343267 2000-11-10
JP2001196725A JP4467840B2 (en) 2000-07-31 2001-06-28 Illumination device and light guide plate manufacturing method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2002208307A JP2002208307A (en) 2002-07-26
JP2002208307A5 JP2002208307A5 (en) 2006-08-10
JP4467840B2 true JP4467840B2 (en) 2010-05-26

Family

ID=27531624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001196725A Expired - Fee Related JP4467840B2 (en) 2000-07-31 2001-06-28 Illumination device and light guide plate manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4467840B2 (en)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3642723B2 (en) * 2000-09-08 2005-04-27 シャープ株式会社 Backlight device for display panel
TWI289708B (en) 2002-12-25 2007-11-11 Qualcomm Mems Technologies Inc Optical interference type color display
JP4260512B2 (en) * 2003-03-10 2009-04-30 日本ライツ株式会社 Flat lighting device
JP2005025972A (en) * 2003-06-30 2005-01-27 Fujitsu Kasei Kk Surface lighting system and liquid crystal display device
JP4093476B2 (en) * 2003-07-25 2008-06-04 株式会社ナナオ Surface light source device, backlight for liquid crystal display device, and liquid crystal display device
TW200510772A (en) * 2003-09-02 2005-03-16 Delta Electronics Inc Polarized light source
EP1673644A1 (en) * 2003-09-11 2006-06-28 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Lamp system
JP2005142002A (en) * 2003-11-06 2005-06-02 Toyota Industries Corp Lighting apparatus and display device
TW200519811A (en) * 2003-12-02 2005-06-16 Display Optronics Corp M Surface light source device
JP3909603B2 (en) * 2003-12-19 2007-04-25 シャープ株式会社 Optical material, optical member, lighting device and display device
KR100965597B1 (en) 2003-12-29 2010-06-23 엘지디스플레이 주식회사 Method and Apparatus for Driving Liquid Crystal Display
US7342705B2 (en) 2004-02-03 2008-03-11 Idc, Llc Spatial light modulator with integrated optical compensation structure
JP2005228535A (en) * 2004-02-12 2005-08-25 Advanced Display Inc Planar light source device and liquid crystal display
US20060132383A1 (en) * 2004-09-27 2006-06-22 Idc, Llc System and method for illuminating interferometric modulator display
JP4609047B2 (en) * 2004-11-25 2011-01-12 王子製紙株式会社 Light guide and method for manufacturing the same, surface light emitting device, display device, and lighting device
US7301592B2 (en) * 2004-11-19 2007-11-27 Rohm And Haas Denmark Finance A/S Dark state light recycling film and display
JP2006154064A (en) * 2004-11-26 2006-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Display method and display device
KR100716989B1 (en) * 2004-12-23 2007-05-10 삼성전자주식회사 Back light system and liquid crystal display apparatus employing it
JP4951979B2 (en) * 2006-01-16 2012-06-13 ソニー株式会社 Driving method of color liquid crystal display device assembly
JP5034254B2 (en) * 2006-02-09 2012-09-26 ソニー株式会社 Driving method of color liquid crystal display device assembly
JP4605046B2 (en) * 2006-02-22 2011-01-05 セイコーエプソン株式会社 Method for manufacturing light guide plate
JP5013371B2 (en) * 2006-05-19 2012-08-29 Nltテクノロジー株式会社 Light source device, display device, terminal device, and transparent / scattering switching element
US8446548B2 (en) 2006-05-19 2013-05-21 Nlt Technologies, Ltd. Light source device, display device, terminal device, and transparent/scattering state switching element
JP4996154B2 (en) * 2006-07-18 2012-08-08 アバゴ・テクノロジーズ・イーシービーユー・アイピー(シンガポール)プライベート・リミテッド Surface emitter
WO2008026346A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Sharp Kabushiki Kaisha Optical member, light source device and display
ATE556272T1 (en) 2006-10-06 2012-05-15 Qualcomm Mems Technologies Inc OPTICAL LOSS STRUCTURE IN A LIGHTING DEVICE
EP1943551A2 (en) 2006-10-06 2008-07-16 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light guide
CN101303839A (en) * 2007-05-08 2008-11-12 日本胜利株式会社 Liquid crystal display device and image display method thereof
US8068710B2 (en) 2007-12-07 2011-11-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Decoupled holographic film and diffuser
JP4829904B2 (en) * 2008-01-15 2011-12-07 信越ポリマー株式会社 Lighting structure with light guide layer
JP5375234B2 (en) * 2009-03-19 2013-12-25 住友化学株式会社 Edge light type lighting device
JP5276496B2 (en) * 2009-03-26 2013-08-28 パナソニック株式会社 Architectural wall panel with surface emitting function
JP4970515B2 (en) * 2009-09-15 2012-07-11 三菱電機株式会社 Planar light source device and liquid crystal display device using the same
JP2011112812A (en) * 2009-11-26 2011-06-09 Oki Data Corp Static eliminator, developing device, and image forming apparatus
WO2011118563A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 日本電気株式会社 Deflection light-guiding plate, lighting apparatus, and projection type display apparatus
JP5018928B2 (en) 2010-03-31 2012-09-05 ブラザー工業株式会社 Static eliminator
CN103026271B (en) * 2010-07-27 2016-08-03 住友化学株式会社 Optical diffusion film and manufacture method, light diffusing polarization plates and liquid crystal indicator
JP5614634B2 (en) * 2010-07-29 2014-10-29 大日本印刷株式会社 Surface light source device, liquid crystal display device, and optical member
KR101545505B1 (en) 2010-09-24 2015-08-19 주은만 Channel sign
US8941683B2 (en) 2010-11-01 2015-01-27 Microsoft Corporation Transparent display interaction
US8770813B2 (en) * 2010-12-23 2014-07-08 Microsoft Corporation Transparent display backlight assembly
TWI444721B (en) 2011-04-29 2014-07-11 Au Optronics Corp Backlight module
WO2013114452A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 Backlight unit and video display device utilizing same
TWI545377B (en) 2012-05-11 2016-08-11 Sony Corp Lighting device and display device
JP5642133B2 (en) * 2012-10-01 2014-12-17 株式会社東芝 Image display device, image display method, and device for controlling image display device
WO2015095288A2 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Corning Incorporated Textured surfaces for display applications
KR101653749B1 (en) * 2016-02-26 2016-09-09 이미라 Structure of light guide plate for prevention of light leakage
KR101653745B1 (en) * 2016-02-26 2016-09-02 이미라 Structure of light guide plate for back light
JP6945529B2 (en) * 2016-06-22 2021-10-06 富士フイルム株式会社 Light guide member and liquid crystal display
KR102156302B1 (en) * 2018-01-26 2020-09-16 제트카베 그룹 게엠베하 Car lamp using semiconductor light emitting device
CN111897154B (en) * 2020-08-21 2023-08-18 京东方科技集团股份有限公司 Transmittance test fixture and test method
JP7412631B2 (en) * 2021-03-10 2024-01-12 三菱電機株式会社 self-luminous device
CN113985516B (en) * 2021-11-03 2023-12-12 京东方科技集团股份有限公司 Backlight source and display device
JP2023120889A (en) * 2022-02-18 2023-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 Surface light source device and display device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03256090A (en) * 1990-03-06 1991-11-14 Meitaku Syst:Kk Face light source unit
JPH04140783A (en) * 1990-10-01 1992-05-14 Sumitomo Chem Co Ltd Flat light source device
JPH06174931A (en) * 1992-12-04 1994-06-24 Ohtsu Tire & Rubber Co Ltd :The Light transmission plate
JPH07110408A (en) * 1993-10-08 1995-04-25 Mitsubishi Cable Ind Ltd Light transmission plate for edge light source type plane lamp
JPH07294914A (en) * 1994-04-21 1995-11-10 Kyocera Corp Back light for liquid crystal
JP3219943B2 (en) * 1994-09-16 2001-10-15 株式会社東芝 Planar direct-view display device
JPH08146231A (en) * 1994-11-21 1996-06-07 Casio Comput Co Ltd Backlight device
JPH08201807A (en) * 1995-01-27 1996-08-09 Toshiba Chem Corp Lighting system
JP3025769U (en) * 1995-12-13 1996-06-25 ミネベア株式会社 Planar light source device
JP3860298B2 (en) * 1997-07-17 2006-12-20 大日本印刷株式会社 Optical sheet, surface light source device, and transmissive display device
JPH11162234A (en) * 1997-11-25 1999-06-18 Matsushita Electric Works Ltd Light source using light emitting diode
JP4083271B2 (en) * 1998-01-23 2008-04-30 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 Liquid crystal display
JPH10301110A (en) * 1998-05-15 1998-11-13 Omron Corp Picture display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002208307A (en) 2002-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4467840B2 (en) Illumination device and light guide plate manufacturing method
US7525531B2 (en) Method for manufacturing lighting device, image display, liquid crystal monitor, liquid crystal television, liquid crystal information terminal, and light guide plate
CN101075040B (en) Light source device, display device, terminal device, and transparent/scattering state switching element
JP4757577B2 (en) Light source device, display device, terminal device, light source unit, and driving method of light source device
JP4442492B2 (en) Planar light source device, display device, terminal device, and planar light source device driving method
US8259384B2 (en) Illumination device and display device
US8248555B2 (en) Display apparatus comprises three polarizers and a polarization control element whose orientation of a transmission axis changes according to a control signal
JP4806828B2 (en) Light adjusting plate, backlight assembly having the same, and display device
KR101255292B1 (en) Liquid Crystal Display Device
JPH1097199A (en) Diffused light transmission plate, source of backlight, and liquid crystal display device
WO2001081992A1 (en) Illuminator, image display comprising the same, liquid crystal television, liquid crystal monitor, and liquid crystal information terminal
JP2006128060A5 (en)
JP2001174801A (en) Reflection and transmission type liquid crystal display device
US8253888B2 (en) Liquid crystal display device
JPH10186361A (en) Display device and driving method therefor
JPH10153777A (en) Liquid crystal display device
US20040212758A1 (en) Liquid crystal display device
KR100783810B1 (en) Liquid crystal display apparatus employing polymer dispersed liquid crystal mode
JPH11295713A (en) Liquid crystal display device
KR101418119B1 (en) Backlight unit and liquid crystal display device having the same
US20080007674A1 (en) Liquid crystal display device
KR20110064878A (en) Polariation sheet and lliquid crystal display device having therof
JP2005257756A (en) Display apparatus
WO2011027590A1 (en) Backlight device and image display apparatus
JP3747751B2 (en) Liquid crystal display

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040511

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060516

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060516

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060615

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20061109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100126

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100224

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4467840

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees