JP4505554B2 - Display device - Google Patents

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Description

本発明は光の透過光量を調節することで画像を表示する表示装置の照明に用いる照明装置、及びこれを用いた表示装置に関し、特に大画面化した場合にも薄型,軽量,高輝度、かつ輝度の面内均一性が高い照明光を出射することができる照明装置、及びこれを備えた表示装置に関する。   The present invention relates to an illuminating device used for illumination of a display device that displays an image by adjusting the amount of transmitted light, and a display device using the illuminating device. In particular, even when the screen is enlarged, it is thin, lightweight, high brightness, and The present invention relates to an illumination device that can emit illumination light with high in-plane luminance uniformity, and a display device including the illumination device.

表示装置は情報を視覚的に人間に伝えるメディアであり、高度な情報社会となった現代では、人間,社会にとって重要な存在となっている。   Display devices are media that visually convey information to humans, and in today's modern information society, they are important for humans and society.

表示装置は大別してCRT(Cathode Ray Tube),PDP(Plasma Display Panel) 等発光型の表示装置と、液晶表示装置,ECD(Electrochromic Display),EPID(Electrophoretic Image Display)等の非発光型の表示装置とに分類できる。   Display devices are broadly classified into light-emitting display devices such as CRT (Cathode Ray Tube) and PDP (Plasma Display Panel), and non-light-emitting display devices such as liquid crystal display devices, ECD (Electrochromic Display), and EPID (Electrophoretic Image Display). And can be classified.

非発光型の表示装置は光の透過(或いは反射)光量を調節することで画像を表示するものであり、この中で特に液晶表示装置は近年性能が著しく向上し、パーソナルコンピュータ等の表示装置として採用されることが多くなった。   Non-light-emitting display devices display images by adjusting the amount of light transmitted (or reflected), and among them, liquid crystal display devices have improved significantly in recent years, and are used as display devices for personal computers and the like. Increasingly adopted.

一般に液晶表示装置は透過型と反射型とに分類でき、透過型の液晶表示装置では液晶パネルの背面に照明装置を備え、照明装置から照射される光により、その表示画面の視認性を高めている。   Generally, a liquid crystal display device can be classified into a transmissive type and a reflective type. In a transmissive liquid crystal display device, an illuminating device is provided on the back of the liquid crystal panel, and the light emitted from the illuminating device increases the visibility of the display screen. Yes.

液晶パネルは大別してTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動による液晶パネルと、マルチプレックス駆動の液晶パネルとの2方式がある。アクティブマトリクス駆動による液晶パネルとしてはTN(Twisted Nematic)液晶パネルや広視野角を実現したIPS(In Plan Switching)液晶パネル等がある。また、マルチプレックス駆動の液晶パネルとしてはSTN(Super Twisted Nematic)液晶パネル等がある。いずれも液晶層をガラス基板で保持し、その両側に偏光板を配置し、液晶層に入射する直線偏光の偏光状態を変調して表示を行うものである。   Liquid crystal panels can be broadly classified into two types: active matrix driving liquid crystal panels using switching elements such as TFTs (Thin Film Transistors), and multiplex driving liquid crystal panels. Examples of liquid crystal panels driven by active matrix include TN (Twisted Nematic) liquid crystal panels and IPS (In Plan Switching) liquid crystal panels that realize a wide viewing angle. As a multiplex drive liquid crystal panel, there is an STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal panel. In either case, a liquid crystal layer is held by a glass substrate, polarizing plates are arranged on both sides thereof, and display is performed by modulating the polarization state of linearly polarized light incident on the liquid crystal layer.

このような液晶パネルには電極やスイッチング素子、或いは画素間等の非表示部(非開口部)が存在し、表示の明るさ低下の一因となっている。   Such a liquid crystal panel has a non-display portion (non-opening portion) such as an electrode, a switching element, or a pixel, which causes a reduction in display brightness.

また、液晶表示装置はいずれも動画を表示すると画像がぼけて劣化してしまうという課題を有している。これは液晶表示装置が1フレーム内で同じ画像を表示し続ける、いわゆるホールド型と呼ばれる表示方式であるために生じるといわれている(非特許文献1)。ここでいう1フレームとは映像信号の1周期の時間のことを意味する。このホールド型の表示による動画像劣化のメカニズムは以下の通り説明される。すなわち、実像では例えば動く物体は時々刻々と動き続け、同じ位置に留まることがない。これに対してホールド型の表示では動く物体であっても1フレームの間は同じ位置に表示され続けるため、1フレームのある瞬間には正しい位置にある画像を表示するが、別の瞬間には実際とは異なる画像が表示され続けることになる。人間の目はそれらを平均化して認知するため画像がぼけてしまう。   In addition, all the liquid crystal display devices have a problem that when a moving image is displayed, the image is blurred and deteriorated. This is said to occur because the liquid crystal display device is a so-called hold type display system that continuously displays the same image within one frame (Non-Patent Document 1). Here, one frame means one period of the video signal. The mechanism of the moving image deterioration due to the hold type display will be described as follows. That is, in a real image, for example, a moving object continues to move from moment to moment and does not stay in the same position. On the other hand, in the hold-type display, even if a moving object continues to be displayed at the same position for one frame, an image at the correct position is displayed at one moment of one frame, but at another moment. Images different from actual ones will continue to be displayed. The human eye averages and recognizes them, so the image is blurred.

この問題に対して照明装置を点滅させることである瞬間のみ画像を表示し、上記のような平均化による画像のぼけをなくして動画像の画質を向上することが報告されている(非特許文献2)。   In order to solve this problem, it has been reported that an image is displayed only at the moment when the lighting device is blinked, and the blurring of the image due to the averaging as described above is eliminated and the image quality of the moving image is improved (Non-Patent Document). 2).

一方、照明装置としては、エッジライト方式(導光体方式),直下方式(反射板方式),面状光源方式がある(非特許文献3,非特許文献4)。   On the other hand, as an illumination device, there are an edge light method (light guide method), a direct method (reflecting plate method), and a planar light source method (Non-patent Documents 3 and 4).

これらのうち中型以上の液晶表示装置には主にエッジライト方式と、直下方式が用いられている。   Among these, the edge-light type and the direct type are mainly used for medium-sized and larger liquid crystal display devices.

エッジライト方式は裏面を処理したアクリル等の透明体からなる導光体と、導光体の端面に配置した例えば蛍光ランプからなる線状光源と、導光体の表面(光出射面)に配置した拡散板から構成される。蛍光ランプ(光源)から出射した光は導光体へ入射し、導光体内を伝播する。導光体内を伝播する光は導光体裏面に施された処理により、進行方向が変わり、導光体表面から出射し、拡散板により照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル表示部等の照光面に照射される。   In the edge light system, a light guide made of a transparent material such as acrylic whose back surface is processed, a linear light source made of a fluorescent lamp, for example, disposed on the end surface of the light guide, and a surface of the light guide (light emitting surface) It consists of a diffuser plate. Light emitted from the fluorescent lamp (light source) enters the light guide and propagates through the light guide. The light propagating through the light guide changes its direction of travel due to the process applied to the back of the light guide, exits from the surface of the light guide, and after the angle distribution of the illumination light is made uniform by the diffuser, the liquid crystal panel display Irradiated to an illumination surface such as a part.

直下方式は光源を液晶パネル表示部等の照光面直下に配置し、光源の下部には反射板、光源の上部には輝度の均一性を向上するために光源からの距離に応じて透過率を変えた光スクリーンや拡散板を配置した構成となっている。光源からの出射光は、直接、或いは光源下部に配置した反射板で反射した後、光スクリーンや拡散板に入射し、光量分布及び照明光の角度分布が均一化されて、液晶パネル表示部等の照光面に照射される。   In the direct type, the light source is placed directly under the illumination surface of the liquid crystal panel display, etc., and the transmittance is adjusted according to the distance from the light source in order to improve the uniformity of brightness at the lower part of the light source and the reflector above the light source. It has a configuration in which a changed light screen or diffuser plate is arranged. The light emitted from the light source is reflected directly or after being reflected by a reflector disposed below the light source, and then enters a light screen or a diffuser plate. The light quantity distribution and the angular distribution of illumination light are made uniform, and the liquid crystal panel display unit, etc. The illumination surface is irradiated.

また、特許文献1では、拡散板が配置された表面が平面で、裏面が傾斜面をなし、この傾斜面に遮光兼反射部を有する透明導光体を複数個配置し、この導光体の肉厚部の一端であって、かつ隣接する導光体の遮光兼反射部下面となる位置に、光源を配置した構成の照明装置が記載されている。本構成の場合、光源からの出射光のうち、直接導光体に入射した光は導光体の遮光兼反射部で反射し、拡散板を介して照明光として出射する。また、光源からの出射光のうち、導光体に直接入射しなかった光の一部は隣接する導光体裏面に配置した遮光兼反射部で反射した後、導光体に入射し、遮光兼反射部で反射した後、拡散板を介して照明光として出射する。   Further, in Patent Document 1, the surface on which the diffusion plate is disposed is a flat surface, the back surface forms an inclined surface, and a plurality of transparent light guides having a light shielding / reflecting portion are arranged on the inclined surface. An illuminating device having a configuration in which a light source is disposed at a position that is one end of a thick portion and is a light shielding and reflecting portion lower surface of an adjacent light guide is described. In the case of this configuration, of the light emitted from the light source, the light directly incident on the light guide is reflected by the light shielding / reflecting portion of the light guide and is emitted as illumination light through the diffusion plate. In addition, a part of the light emitted from the light source that is not directly incident on the light guide is reflected by the light shielding / reflecting portion disposed on the back surface of the adjacent light guide and then incident on the light guide to block the light. After being reflected by the cum reflecting portion, it is emitted as illumination light through the diffusion plate.

このような照明装置を備えた液晶表示装置では、消費電力の大部分が照明装置の光源での消費電力であるため、液晶表示装置の低消費電力化、或いは高輝度化のためには光源からの出射光の利用効率を高める必要がある。しかし、上記従来の照明装置からの出射光は非偏光であり、液晶パネルの偏光板において50%以上が吸収されるため、高い光利用効率は望めなかった。   In a liquid crystal display device provided with such an illumination device, most of the power consumption is the power consumption of the light source of the illumination device. Therefore, in order to reduce the power consumption or increase the brightness of the liquid crystal display device, the light source is used. It is necessary to increase the utilization efficiency of the emitted light. However, since the light emitted from the conventional illumination device is non-polarized light and 50% or more is absorbed by the polarizing plate of the liquid crystal panel, high light utilization efficiency cannot be expected.

これに対し、特許文献2に記載の偏光子ではグランジャン構造を有するコレステリック液晶層と、円偏光の回転方向を逆にするミラーとを使用して非偏光である光源からの出射光を特定の偏光に効率よく変換する技術が開示されている。この偏光子は光源と、鏡面反射ミラーと、コレステリック液晶層と、これに積層配置した位相差板(1/4波長板)から構成される。   On the other hand, the polarizer described in Patent Document 2 uses a cholesteric liquid crystal layer having a Grand Jean structure and a mirror that reverses the rotational direction of circularly polarized light to specify light emitted from a non-polarized light source. A technique for efficiently converting to polarized light is disclosed. This polarizer is composed of a light source, a specular reflection mirror, a cholesteric liquid crystal layer, and a retardation plate (¼ wavelength plate) arranged in a laminated manner on the polarizer.

コレステリック液晶層はヘリカルな分子配列に基づく特異な光学特性を示すもので、ヘリカル軸に平行に入射した光はコレステリック螺旋のピッチに対応する波長において、螺旋の回転方向に対応した回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。   The cholesteric liquid crystal layer exhibits unique optical properties based on a helical molecular arrangement. Light incident in parallel to the helical axis is circularly polarized in a rotational direction corresponding to the rotational direction of the spiral at a wavelength corresponding to the pitch of the cholesteric spiral. Indicates selective reflection in which the other is reflected and the other is transmitted.

従って、例えばコレステリック液晶層が右回りの円偏光(以下、右円偏光)は透過し、左回りの円偏光(以下、左円偏光)は反射する場合、非偏光である光源からの出射光のうち右円偏光成分はコレステリック液晶層を透過し、左偏光成分は反射する。コレステリック液晶層を透過した光は位相差板の作用により、所望の直線偏光に変換される。一方、コレステリック液晶層で反射した左円偏光は、鏡面反射ミラーで反射して再びコレステリック液晶層に向かうが、鏡面反射ミラーでの反射の際、円偏光の回転方向が逆の右円偏光となるため今度はコレステリック液晶層を透過し、位相差板の作用により、所望の直線偏光に変換される。すなわち、光源からの出射光は理想的には全て右円偏光となってコレステリック液晶層を透過して、さらに位相差板の作用によって所望の直線偏光に変換できるので、従来、液晶パネルの偏光板で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるというものである。   Therefore, for example, when the cholesteric liquid crystal layer transmits clockwise circularly polarized light (hereinafter, right circularly polarized light) and reflects counterclockwise circularly polarized light (hereinafter, left circularly polarized light), the light emitted from the non-polarized light source Of these, the right circularly polarized light component is transmitted through the cholesteric liquid crystal layer and the left polarized light component is reflected. The light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer is converted into desired linearly polarized light by the action of the retardation plate. On the other hand, the left circularly polarized light reflected by the cholesteric liquid crystal layer is reflected by the specular reflection mirror and travels again to the cholesteric liquid crystal layer. Therefore, this time, the light passes through the cholesteric liquid crystal layer and is converted into the desired linearly polarized light by the action of the retardation plate. That is, all the light emitted from the light source ideally becomes right circularly polarized light, passes through the cholesteric liquid crystal layer, and can be converted into desired linearly polarized light by the action of the retardation plate. It is possible to effectively use the light that has been absorbed and wasted.

Ishiguro et al,信学技報、EID96−4,pp.19−26(1996)Ishiguro et al, IEICE Technical Report, EID96-4, pp. 19-26 (1996) K.Sueoka et al,IDRC '97 pp203−206(1998)K. Sueoka et al, IDRC '97 pp 203-206 (1998) 液晶ディスプレイ技術p252−256 産業図書株式会社 発行日1996年11月8日Liquid crystal display technology p252-256 Sangyo Tosho Co., Ltd. Issued November 8, 1996 フルカラー液晶表示技術 p201−202 株式会社トリケップス 発行日1990年2月26日Full color liquid crystal display technology p201-202 Trikeps Co., Ltd. Issued February 26, 1990 実開昭63−21906 号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-21906 特許2,509,372 号公報Japanese Patent No. 2,509,372

上記エッジライト方式の照明装置は輝度の均一性が高く、光源(蛍光ランプ)の直径程度の厚さの薄型化が可能であり、さらに熱が液晶へ伝わり難いという特長がある。このため特に薄いことが要求されるノート型パソコン等にはこの方式が採用されている。しかしながら、光源光の利用効率は直下方式よりも低く、高輝度化には不利である。また、エッジライト方式の照明装置を対角20インチを超えるような大画面に対応させるには光源の数を増やし、導光体を厚くする必要がある。この場合、導光体の1端面に複数の光源を配置することで導光体への光源光の入射効率が低下して、光源光の利用効率がさらに低下すること、及び導光体の厚み増大により、容積が大きくなり、重量が重くなるといった課題がある。   The edge light type illumination device has high brightness uniformity, can be reduced in thickness to the diameter of a light source (fluorescent lamp), and has a feature that heat is not easily transmitted to the liquid crystal. For this reason, this method is employed in notebook personal computers that are particularly required to be thin. However, the utilization efficiency of the light source light is lower than that of the direct system, which is disadvantageous for increasing the brightness. Further, in order to make the edge light type illumination device correspond to a large screen exceeding 20 inches diagonally, it is necessary to increase the number of light sources and to increase the thickness of the light guide. In this case, by arranging a plurality of light sources on one end face of the light guide, the incident efficiency of the light source light to the light guide is reduced, the use efficiency of the light source light is further reduced, and the thickness of the light guide Due to the increase, there is a problem that the volume increases and the weight increases.

一方、直下方式の照明装置は大画面化への対応が光源の数を増やすといった容易な方法で実現可能であり、光学設計を適切にすることで高輝度が得られ、光源光の利用効率も導光体方式より高くできる。しかし、照明装置の厚さは光源の大きさ(例えば蛍光ランプ直径)の数倍必要となり薄型化できないこと、及びエッジライト方式ほど輝度の面内均一性が良くないといった課題がある。   On the other hand, direct-type lighting devices can be realized by an easy method such as increasing the number of light sources to cope with an increase in screen size, and by using an appropriate optical design, high brightness can be obtained and the light source light utilization efficiency is also improved. Higher than the light guide system. However, the thickness of the illuminating device needs to be several times the size of the light source (for example, the fluorescent lamp diameter) and cannot be thinned, and there is a problem that the in-plane uniformity of luminance is not as good as the edge light method.

また、実開昭63−21906 号公報に記載の照明装置では、導光体を必要とする大きさに分割して複数個とし、その各々に光源を配置するとともに、光源の直接光が照明部に至らないよう構成したため、照明面積が大きい場合でも、直下方式よりも均一な照明光が得られ、さらに照光面の面積が大きくなっても、導光体の分割数を増やすことで全体を薄型化することができるというものである。   Further, in the illumination device described in Japanese Utility Model Publication No. 63-21906, the light guide is divided into a plurality of required sizes, and a light source is disposed in each of the light guides. Even when the illumination area is large, it is possible to obtain uniform illumination light than the direct type, and even if the area of the illumination surface is increased, the overall thickness is reduced by increasing the number of divided light guides. It can be made.

しかし、上記公報の照明装置では、複数の導光体の結合部についてなんら記載がないが、複数の導光体をただ並べただけでは導光体の継ぎ目において照明光の出射角度分布、及び輝度分布が異なり、実際には照明装置の光出射面全面で均一な照明光を得ることが困難であるという課題がある。さらに上記構成では光源からの出射光の一部は直接導光体へ入射し、他の一部も、隣接する導光体裏面に配置した遮光兼反射部で反射して導光体へ入射するよう構成されるが、その他の光は導光体へ入射する術がないため、有効に利用できず、光源光の利用効率が低いという課題がある。   However, in the illumination device of the above publication, there is no description about the coupling portion of the plurality of light guides. However, when the plurality of light guides are simply arranged, the emission angle distribution of the illumination light and the luminance at the joint of the light guides There is a problem in that the distribution is different and it is actually difficult to obtain uniform illumination light over the entire light exit surface of the illumination device. Further, in the above configuration, a part of the light emitted from the light source directly enters the light guide, and the other part is also reflected by the light shielding / reflecting portion disposed on the back surface of the adjacent light guide and enters the light guide. However, since there is no way for other light to enter the light guide, there is a problem in that the light source light cannot be used effectively and the use efficiency of the light source light is low.

本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、その目的は、大画面液晶パネルに適用しても薄型,軽量で、高輝度、かつ輝度の面内均一性が高い照明装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a lighting device that is thin and lightweight even when applied to a large-screen liquid crystal panel, has high luminance, and high in-plane uniformity of luminance. is there.

また、上記の通り、液晶パネルには電極やスイッチング素子、或いは画素間等の表示に寄与しない非開口部が存在し、これら非開口部は液晶パネルの明るさ低下の一因となっていた。アクティブマトリクス駆動の液晶パネルの場合は特にこの非開口部の殆どが金属電極であるため非開口部に入射した光は反射して、照明装置に戻っていた。照明装置に戻った光は、例えば直下方式の照明装置であれば、拡散板、或いは光スクリーン、或いは反射板で反射して再び液晶パネルに照射される。しかし、液晶パネルに再照射される光は拡散板等により、偏光解消、或いは偏光状態が変化するため、液晶パネルの光入射側に配置された偏光板において、再び50%以上の光が吸収されるので、ほとんど明るさに寄与することはなかった。   Further, as described above, the liquid crystal panel has non-opening portions that do not contribute to display such as electrodes, switching elements, or pixels, and these non-opening portions contribute to a decrease in brightness of the liquid crystal panel. In the case of an active matrix driven liquid crystal panel, in particular, most of the non-opening is a metal electrode, so that light incident on the non-opening is reflected and returned to the lighting device. For example, in the case of a direct illumination device, the light returned to the illumination device is reflected by a diffusion plate, an optical screen, or a reflection plate, and is irradiated again to the liquid crystal panel. However, the light re-irradiated to the liquid crystal panel is depolarized or the polarization state is changed by a diffusion plate or the like, so that more than 50% of the light is absorbed again by the polarizing plate disposed on the light incident side of the liquid crystal panel. Therefore, it hardly contributed to the brightness.

そこで、本発明の他の目的は上記目的の達成と同時に開口率の低い液晶パネルであっても液晶パネルの非開口部からの反射光を、偏光を維持した状態で再び液晶パネルに照射することで光の有効利用を図った照明装置、及びこれを用いた液晶表示装置を提供することにある。   Therefore, another object of the present invention is to irradiate the liquid crystal panel with the reflected light from the non-opening portion of the liquid crystal panel again while maintaining the polarization, even if the liquid crystal panel has a low aperture ratio at the same time as achieving the above object. It is an object of the present invention to provide an illumination device that effectively uses light and a liquid crystal display device using the same.

さらに、照明装置の光源からの出射光を所望の偏光に変換し、液晶パネルでの光吸収を低減することでより明るく低消費電力な液晶表示装置を提供することにある。   It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device that is brighter and consumes less power by converting light emitted from the light source of the illumination device into desired polarized light and reducing light absorption in the liquid crystal panel.

ところで、上記の通り、ホールド型の表示方式である液晶表示装置の動画像の劣化を抑制する方法として照明装置を点滅する方法がある。しかしながら、この方法は液晶パネルの全面を走査して、液晶パネル全面の液晶が応答した後、照明装置を点灯するため走査時間及び液晶の応答時間を著しく上げる必要があった。また、照明装置の点灯時間が短いため従来と同等の輝度を達成するには発光強度を上げる必要があった。   By the way, as described above, there is a method of blinking the illumination device as a method of suppressing the deterioration of the moving image of the liquid crystal display device which is a hold type display method. However, in this method, it is necessary to significantly increase the scanning time and the response time of the liquid crystal in order to turn on the illumination device after the entire surface of the liquid crystal panel is scanned and the liquid crystal on the entire surface of the liquid crystal panel responds. Further, since the lighting time of the lighting device is short, it is necessary to increase the emission intensity in order to achieve the same luminance as the conventional one.

本発明は本実状に鑑みなされたもので、その目的は表示面を独立に面分割照明できる照明装置を提供することにより、動画像を違和感なく表示できる、高輝度な液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the actual situation, and an object of the present invention is to provide a high-brightness liquid crystal display device that can display a moving image without a sense of incongruity by providing an illumination device that can divide and illuminate the display surface independently. It is in.

本発明の他の目的は、後述の実施例の説明から明らかになるだろう。   Other objects of the present invention will become clear from the following description of the embodiments.

上記課題を解決する本発明の要旨は以下の通りである。   The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.

本発明の表示装置は、液晶パネルと、複数の単位照明装置を有する照明装置と、複数の単位照明装置を個別に制御して液晶パネルの表示面が面分割された複数の照明領域を照明するドライバと、を有し、単位照明装置は、少なくとも一対の向かい合う端部の厚さが異なる板状の透明体からなる導光体と、導光体の厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部に近接配置した光源とから構成され、導光体は厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部には導光体の照射対象側である表面側の幅より、裏面側の幅が大きくなるような突出部を有し、突出部は、端面から入射する光源の光が全反射を繰り返しながら伝播する構造であり、複数の導光体は厚さが異なる一対の端部のうち厚さが小さい方の端部と、厚さが大きい方の端部を、突出部が隣り合う導光体の裏面側に配置されるように整列配置されており、光源は前記突出部の端面に近接する位置であって、かつ隣り合う導光体の裏面側と成る位置に配置され、さらに、光源、或いは光源の近傍には光源からの出射光を導光体端面へ導く光学部材を備えた構成とする。   The display device of the present invention illuminates a plurality of illumination regions in which the display surface of the liquid crystal panel is divided by individually controlling the liquid crystal panel, the illumination device having the plurality of unit illumination devices, and the plurality of unit illumination devices. A unit lighting device having at least a pair of opposed end portions with a light guide made of a plate-like transparent body, and a pair of end portions with different thicknesses of the light guide, The light guide is composed of a light source arranged close to the end with the larger thickness, and the light guide is on the irradiation target side of the light guide at the end with the larger thickness among the pair of ends with different thicknesses. The protrusion has a protrusion whose width on the back surface side is larger than the width on the front surface side, and the protrusion has a structure in which light of the light source incident from the end surface propagates while repeating total reflection, and a plurality of light guides The body has a pair of ends with different thicknesses, one with the smaller thickness and the other with the larger thickness. The end portions are aligned and arranged so that the protruding portions are arranged on the back surface side of the adjacent light guide, and the light source is located near the end surface of the protruding portion, and the back surface of the adjacent light guide body Further, the optical member is arranged at a position on the side, and further includes an optical member that guides light emitted from the light source to the end face of the light guide in the vicinity of the light source or the light source.

上記の通り、本発明によれば、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型,軽量で、高輝度、かつ面内輝度分布が均一な照明光を出射する照明装置が実現できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize an illuminating device that emits illumination light that is thin and lightweight, has high luminance, and has a uniform in-plane luminance distribution even when the size is increased (large screen).

従って、本発明の照明装置を用いた表示装置では、画面サイズが大きくなっても照明装置の輝度の低下や、厚みが増すといったことがないので、薄型軽量、かつ高輝度で面内輝度分布が均一な高品位表示が得られる表示装置が実現できる。   Therefore, in the display device using the lighting device of the present invention, the luminance of the lighting device does not decrease and the thickness does not increase even when the screen size increases. A display device capable of obtaining a uniform high-quality display can be realized.

また、表示パネルとして液晶パネルを使用する場合は、液晶パネルの開口率が低くても液晶パネルの非開口部からの反射光を効率良く再利用することで、より明るい表示が得られる表示装置が実現できる。   Further, when a liquid crystal panel is used as a display panel, there is a display device that can obtain a brighter display by efficiently reusing reflected light from the non-opening portion of the liquid crystal panel even when the aperture ratio of the liquid crystal panel is low. realizable.

さらに、本発明の照明装置は光源から出射する非偏光を所望の直線偏光に効率良く変換した後、液晶パネルに照射できるので、光利用効率が高くなり、低消費電力で、明るい表示が得られる表示装置が実現できる。   Furthermore, the illumination device of the present invention can efficiently irradiate the liquid crystal panel after converting the non-polarized light emitted from the light source into the desired linearly polarized light, so that the light utilization efficiency is increased, and a bright display can be obtained with low power consumption. A display device can be realized.

また、照明装置を構成する複数の光源の点滅を制御して、液晶パネルを独立に面分割照明することで、動画を違和感なく表示でき、明るい液晶表示装置を実現できる。   Further, by controlling the blinking of a plurality of light sources constituting the illumination device and independently illuminating the liquid crystal panel, the moving image can be displayed without a sense of incongruity, and a bright liquid crystal display device can be realized.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら幾つかの実施例をもとに説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on some examples with reference to the drawings.

(実施例1)
図1は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。本表示装置は光の透過光量を調節することで画像を表示する液晶パネル200とその背面に配置した照明装置100とから構成される。
Example 1
FIG. 1 is a partial schematic cross-sectional view showing an example of a lighting device of the present invention and a display device using the same. This display device includes a liquid crystal panel 200 that displays an image by adjusting the amount of transmitted light and a lighting device 100 disposed on the back surface of the liquid crystal panel 200.

液晶パネル200としては入射する光の透過光量を調節することで画像を表示する表示パネルを用いることができ、特に長寿命でマトリクス表示が可能な液晶パネルを用いることができる。   As the liquid crystal panel 200, a display panel that displays an image by adjusting the amount of transmitted light that is incident can be used, and in particular, a liquid crystal panel that can display a matrix with a long lifetime can be used.

液晶パネル200の表示モードとしてはGH(Guest Host)モード,PC(Phase Change)モード,TN(Twisted Nematic )モード,STN(Super Twisted Nematic)モード,ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード,PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等を用いることができるが、低い駆動電圧で高いコントラスト比が得られる表示モードとして偏光板を用い、液晶層に入射する光の偏光状態を変調することで表示を行うモードを用いることが画質の良い表示装置を実現する上で望ましい。   Display modes of the liquid crystal panel 200 include a GH (Guest Host) mode, a PC (Phase Change) mode, a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, an ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, and a PDLC (Polymer Dispersed Liquid). Crystal) mode can be used, but as a display mode in which a high contrast ratio can be obtained with a low driving voltage, a polarizing plate is used, and a mode in which display is performed by modulating the polarization state of light incident on the liquid crystal layer is used. Is desirable for realizing a display device with good image quality.

また、液晶パネル200は大別してTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動による液晶パネルと、マルチプレックス駆動の液晶パネルとの2方式があり、液晶層に入射する光の偏光状態を変調して表示を行うものとしては、TN(Twisted Nematic )液晶パネルや、広視野角を実現したIPS(In Plane Switching)液晶パネル,MVA(Multi-domain Vertical Aligned)液晶パネル等のアクティブマトリクス駆動による液晶パネル、或いはSTN(Super Twisted Nematic)液晶パネル等のマルチプレックス駆動の液晶パネルを用いることができる。   The liquid crystal panel 200 is roughly divided into two types, an active matrix driving liquid crystal panel using a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) and a multiplex driving liquid crystal panel, and polarization of light incident on the liquid crystal layer. Active matrixes such as TN (Twisted Nematic) liquid crystal panels, IPS (In Plane Switching) liquid crystal panels that realize a wide viewing angle, and MVA (Multi-domain Vertical Aligned) liquid crystal panels A liquid crystal panel by driving or a multiplex driving liquid crystal panel such as an STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal panel can be used.

ここでは、以下TN液晶パネルの場合について説明するが本発明はこれに限定されるものではない。   Here, the case of a TN liquid crystal panel will be described below, but the present invention is not limited to this.

液晶パネル200は、図示しないカラーフィルター,透明電極及び配光膜が積層形成された第1の透明ガラス基板204と、図示しない配光膜及び、画素を形成する透明電極及びこれと接続される電極や薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を有する第2の透明ガラス基板202と、これら2枚の透明ガラス基板204,202の間に枠状のシール剤203を介して封入された誘電異方性が正のネマチック液晶からなる液晶層208とを有する。液晶層208の液晶分子長軸の方向は2枚の透明ガラス基板204,202上に形成された配向膜にラビング等の配向処理を行うことで配向方向が規定され、透明ガラス基板間で連続的に90°ねじれた状態となっている。透明ガラス基板202の照明光入射面と、透明ガラス基板204の光出射面にはそれぞれ偏光板201及び偏光板205が互いに直交する直線偏光を透過するように配置され、透明ガラス基板202及び透明ガラス基板204での液晶分子長軸の配向方向は偏光板201及び偏光板205の直線偏光の透過軸に対して共に平行、もしくは共に直交するように構成する。   The liquid crystal panel 200 includes a first transparent glass substrate 204 on which a color filter, a transparent electrode, and a light distribution film (not shown) are stacked, a light distribution film (not shown), a transparent electrode that forms a pixel, and an electrode connected thereto. And a second transparent glass substrate 202 having a switching element such as a thin film transistor and a nematic having a positive dielectric anisotropy sealed between the two transparent glass substrates 204 and 202 via a frame-shaped sealant 203 And a liquid crystal layer 208 made of liquid crystal. The direction of the major axis of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 208 is determined by performing an alignment treatment such as rubbing on the alignment film formed on the two transparent glass substrates 204 and 202, and is continuous between the transparent glass substrates. 90 degrees twisted. A polarizing plate 201 and a polarizing plate 205 are arranged on the illumination light incident surface of the transparent glass substrate 202 and the light output surface of the transparent glass substrate 204 so as to transmit linearly polarized light orthogonal to each other. The alignment direction of the major axis of the liquid crystal molecules on the substrate 204 is configured to be both parallel or orthogonal to the transmission axes of the linearly polarized light of the polarizing plate 201 and the polarizing plate 205.

偏光板201,205としては例えば延伸させたポリビニルアルコールにヨウ素を吸収させて偏光機能を付与した膜の両面にトリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができ、それぞれ透明ガラス基板202及び透明ガラス基板204にアクリル系の接着剤により光学的に結合されるよう接着される。   As the polarizing plates 201 and 205, for example, those obtained by absorbing iodine in stretched polyvinyl alcohol and imparting a polarizing function to both surfaces of the film can be used. The transparent glass substrate 204 is bonded so as to be optically bonded with an acrylic adhesive.

上記構成により、液晶パネル200背面から入射した光のうち偏光板201を透過した直線偏光は、液晶層208を通過して偏光板205に入射するが、この際、液晶層208を透過する光の偏光状態は液晶層208に印加する電圧によって変化させることができる。このため画像情報に対応した電圧を透明ガラス基板202,204上の透明電極に印加し、液晶層208に電界を印加することで、液晶層208を通過する光の偏光状態を変え、偏光板205を透過する光量を制御して光学画像を形成することができる。   With the above configuration, linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 201 out of light incident from the back surface of the liquid crystal panel 200 passes through the liquid crystal layer 208 and enters the polarizing plate 205. At this time, the light transmitted through the liquid crystal layer 208 is transmitted. The polarization state can be changed by a voltage applied to the liquid crystal layer 208. Therefore, a voltage corresponding to the image information is applied to the transparent electrodes on the transparent glass substrates 202 and 204, and an electric field is applied to the liquid crystal layer 208, thereby changing the polarization state of the light passing through the liquid crystal layer 208 and polarizing plate 205. An optical image can be formed by controlling the amount of light transmitted through the light.

次に照明装置100について説明する。照明装置100は、整列配置した複数の導光体103(図中では103a,103b,103c)と、複数の導光体103の一側面(端面)にそれぞれ配置され、その側面(端面)長さに対応した発光長を有する複数の光源101(図中では101a,101b,101c)と、複数の光源101の導光体103方向を除く部分を覆うようにそれぞれ配置した複数のランプカバー102(図中では102a,102b,102c)と、複数の導光体103の裏面(液晶パネル200と反対側の面)に空気層を介してそれぞれ配置した複数の反射板104(図中では104a,104b,104c)と、複数の導光体103(103a〜103c)の表面(液晶パネル200側の面)側にその全面を覆うように配置した拡散板105とから構成される。   Next, the illumination device 100 will be described. The lighting device 100 is arranged on each of a plurality of light guides 103 (103a, 103b, 103c in the figure) arranged in alignment and one side surface (end surface) of the plurality of light guides 103, and the length of the side surface (end surface). A plurality of light sources 101 (101a, 101b, 101c in the figure) having a light emission length corresponding to the above and a plurality of lamp covers 102 arranged so as to cover portions of the plurality of light sources 101 excluding the direction of the light guide 103 (FIG. 102 a, 102 b, 102 c) and a plurality of reflectors 104 (104 a, 104 b, 104 c in the figure) respectively disposed on the back surfaces (surfaces opposite to the liquid crystal panel 200) of the light guides 103 via air layers. 104c) and a diffusion plate 105 disposed on the surface (surface on the liquid crystal panel 200 side) side of the plurality of light guides 103 (103a to 103c) so as to cover the entire surface thereof. It is.

すなわち、照明装置100は、導光体103と、導光体103の一側面(端面)に配置した光源101と、ランプカバー102と、導光体103の裏面に配置した反射板104とから構成される単位照明装置1000(図中では1000a,1000b,1000c)を複数個、整列配置し、その表面側にその全面を覆うように配置した拡散板105とから構成される。   That is, the lighting device 100 includes a light guide 103, a light source 101 disposed on one side surface (end surface) of the light guide 103, a lamp cover 102, and a reflector 104 disposed on the back surface of the light guide 103. A plurality of unit illumination devices 1000 (1000a, 1000b, and 1000c in the figure) are arranged and arranged, and the diffusion plate 105 is arranged on the surface side so as to cover the entire surface.

ここで、照明装置100からの照明光の面内輝度分布の均一性を高めるために、単位照明装置は個々の単位照明装置の照明光の面内輝度分布の均一性が高いことはもちろんのこと、複数の単位照明装置を整列配置した際に得られる照明光の面内輝度分布の均一性も高いことが重要である。   Here, in order to increase the uniformity of the in-plane luminance distribution of the illumination light from the illumination device 100, the unit illumination device has a high uniformity of the in-plane luminance distribution of the illumination light of each unit illumination device. It is important that the in-plane luminance distribution of illumination light obtained when a plurality of unit lighting devices are arranged in a line is also highly uniform.

これを実現するため、本発明の照明装置は単位照明装置を複数整列配置した際、単位照明装置を構成する複数の導光体の表面側(液晶パネル200側)の段差、及び継ぎ目を実質的になくすよう構成した。   In order to realize this, the lighting device according to the present invention has substantial steps and seams on the surface side (liquid crystal panel 200 side) of the plurality of light guides constituting the unit lighting device when a plurality of unit lighting devices are arranged and arranged. It was configured to be eliminated.

すなわち、単位照明装置を構成する導光体を一対の向かい合う端面の厚さが異なる板状の透明体から構成し、複数の導光体を整列配置する際に、厚さが大きい端面と厚さが小さい端面とを接合するようにする。また、光源は導光体の厚さが異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面に近接する位置であって、かつ隣合う導光体の裏面となる位置に配置する。このようにすれば、光源は複数の導光体を整列配置する際の障害とならないので、複数の導光体は、その表面側に段差、及び隙間がない状態で整列配置できる。   That is, when the light guide constituting the unit lighting device is composed of a pair of plate-like transparent bodies having different thicknesses of facing end faces, when arranging a plurality of light guides in an aligned manner, the end face having a large thickness and the thickness are arranged. Join the end face with a small diameter. In addition, the light source is disposed at a position close to the end face having the larger thickness among a pair of facing end faces having different thicknesses of the light guide and serving as the back face of the adjacent light guide. In this way, the light source does not become an obstacle when aligning and arranging a plurality of light guides, so that the plurality of light guides can be aligned and arranged without a step or gap on the surface side.

さらに、導光体どうしの継ぎ目は光学的に結合するように接続する。ここで、光学的に結合するとは、導光体どうしの界面を導光体を構成する透明体と実質的に同じ屈折率の透明体で満たすことで界面での屈折率差を実質的になくすことを意味し、例えばアクリル系の接着剤により導光体どうしを接着することで実現できる。   Further, the joints between the light guides are connected so as to be optically coupled. Here, the optical coupling means that the refractive index difference at the interface is substantially eliminated by filling the interface between the light guides with a transparent body having substantially the same refractive index as the transparent body constituting the light guide. For example, it can be realized by adhering the light guides with an acrylic adhesive.

本構成によれば単位照明装置を構成する導光体どうしの表面側(液晶パネル200側)の段差がなく、継ぎ目は光学的にはなくなるので面内輝度分布がより均一な照明装置が実現できる。   According to this configuration, there is no step on the surface side (liquid crystal panel 200 side) between the light guides constituting the unit lighting device, and the seam is optically eliminated, so that a lighting device with a more uniform in-plane luminance distribution can be realized. .

次に本照明装置100を構成する単位照明装置についてより具体的に説明する。図2は照明装置100を構成する単位照明装置1000の概要を示す斜視図である。   Next, the unit lighting device constituting the lighting device 100 will be described more specifically. FIG. 2 is a perspective view showing an outline of the unit lighting device 1000 constituting the lighting device 100.

単位照明装置1000は導光体103と、導光体103の1側面(端面)1031に配置され、その側面(端面)長さに対応した発光長を有する光源101と、光源101の導光体103端面方向を除く部分を覆うように配置したランプカバー102と、導光体103の裏面(液晶パネル200と反対側の面)に空気層を介して配置した反射板104とから構成される。導光体103は上述の通り、一対の向かい合う端面1031と端面1032での厚さが異なる断面形状が長方形をした板状の透明体から構成される。また、光源101は導光体103の厚さの異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面1301に近接した位置であって、複数の導光体103を接合した際、障害とならない位置、すなわち端面1031の下部領域(液晶パネル200とは反対側の領域)に配置する。   The unit illumination device 1000 is disposed on the light guide 103, one side surface (end surface) 1031 of the light guide 103, and has a light source 101 having a light emission length corresponding to the length of the side surface (end surface), and the light guide body of the light source 101. The lamp cover 102 is disposed so as to cover a portion excluding the end surface direction 103, and the reflector 104 is disposed on the back surface of the light guide 103 (the surface opposite to the liquid crystal panel 200) via an air layer. As described above, the light guide body 103 is composed of a plate-like transparent body having a rectangular cross-sectional shape with different thicknesses at the pair of opposed end faces 1031 and 1032. The light source 101 is located near the end face 1301 having the larger thickness among a pair of opposite end faces with different thicknesses of the light guide 103. It is arranged at a position where it does not become, that is, a lower region of the end surface 1031 (region opposite to the liquid crystal panel 200).

光源101は小型,高発光効率,低発熱といった条件を満たすものを用いるとよく、例えば冷陰極管や熱陰極管等の蛍光ランプ、或いはLED(Light Emitting Diodes)を複数個整列配置したものを使用することができる。ここでは、まず管径φ2.6mm の冷陰極蛍光ランプを用いる場合を説明する。ここで使用する冷陰極蛍光ランプとしては、液晶パネル200のカラーフィルタの透過スペクトルに対応した発光ピーク波長を有する、いわゆる3波長管を用いればよく、例えば波長453nm,544nm,611nmに発光ピーク波長を有する冷陰極蛍光ランプを用いることができる。   As the light source 101, a light source that satisfies the conditions such as small size, high luminous efficiency, and low heat generation may be used. For example, a fluorescent lamp such as a cold cathode tube or a hot cathode tube, or a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) arranged in an array is used. can do. Here, the case where a cold cathode fluorescent lamp having a tube diameter of 2.6 mm is used will be described. As the cold cathode fluorescent lamp used here, a so-called three-wavelength tube having an emission peak wavelength corresponding to the transmission spectrum of the color filter of the liquid crystal panel 200 may be used. For example, the emission peak wavelengths are 453 nm, 544 nm, and 611 nm. The cold cathode fluorescent lamp which has can be used.

ここで、上述の通り、光源101は導光体103の端面1031の下部領域に配置する。これは、単位照明装置1000を複数個整列配置した際、複数の導光体どうしの継ぎ目や、導光体表面側(液晶パネル200側)の段差をなくすために、光源を隣り合う単位照明装置を構成する導光体の裏面側に配置できるようにするためである。   Here, as described above, the light source 101 is disposed in the lower region of the end face 1031 of the light guide 103. This is because when a plurality of unit lighting devices 1000 are arranged and arranged, the unit lighting devices adjacent to each other in order to eliminate joints between the plurality of light guides and steps on the light guide surface side (liquid crystal panel 200 side). It is for enabling it to arrange | position to the back surface side of the light guide which comprises this.

従って、光源の大きさ(ここでは冷陰極蛍光ランプの直径)をdとし、導光体103の端面1031と端面1032の厚さをそれぞれt1 ,t2 とすると、以下の関係を満たすことが望ましい。 Therefore, when the size of the light source (here, the diameter of the cold cathode fluorescent lamp) is d and the thicknesses of the end face 1031 and the end face 1032 of the light guide 103 are t 1 and t 2 , respectively, the following relationship is satisfied. desirable.

1>d+t2 …(数1)
また、光源101から出射する光の導光体103への入射効率を高めるには、光源発光部の大きさが導光体の光源側の端面1301の断面積よりも小さいことが望ましい。
t 1 > d + t 2 (Expression 1)
Further, in order to increase the incident efficiency of the light emitted from the light source 101 to the light guide body 103, it is desirable that the size of the light source light emitting portion is smaller than the cross-sectional area of the end surface 1301 on the light source side of the light guide body.

図3は、光源として管径2.6mm の蛍光ランプを用いた場合の、導光体の光源側端面の有効厚さt(=t1−t2)と、導光体から出射する照明光輝度との関係の一例を示す図である。図3から明らかな通り、導光体端面の有効厚さが光源の管径よりも大きければ大きいほどより明るい照明光が得られる。しかしながら、導光体を厚くすると照明装置の厚さや重量が増えるという問題がある。そこで、導光体端面の有効厚さが光源管径の約1.2〜1.5倍で照明光の輝度の上昇が飽和することを鑑みて、光源の大きさ(ここでは冷陰極蛍光ランプの直径)dと、導光体の端面1031の厚さt1と、端面1032の厚さt2とが以下の関係を満たすようにすることがより望ましい。 FIG. 3 shows the effective thickness t (= t 1 -t 2 ) of the light source side end face of the light guide when illumination tube having a tube diameter of 2.6 mm is used as the light source and the illumination light emitted from the light guide It is a figure which shows an example of the relationship with a brightness | luminance. As is clear from FIG. 3, the brighter illumination light is obtained as the effective thickness of the end face of the light guide is larger than the tube diameter of the light source. However, when the light guide is thickened, there is a problem that the thickness and weight of the lighting device increase. Therefore, considering that the effective thickness of the end face of the light guide is about 1.2 to 1.5 times the diameter of the light source tube and the increase in luminance of the illumination light is saturated, the size of the light source (here, the cold cathode fluorescent lamp) It is more desirable that the diameter d), the thickness t 1 of the end face 1031 of the light guide, and the thickness t 2 of the end face 1032 satisfy the following relationship.

1.5*d>t1−t2>1.2*d …(数2)
ここではt1 =4.5mm,t2 =1mm とし、光源101の中心位置が導光体の裏面からの高さ1.75mmに位置するように配置した。
1.5 * d> t 1 −t 2 > 1.2 * d (Equation 2)
Here, t 1 = 4.5 mm, t 2 = 1 mm, and the center position of the light source 101 is arranged at a height of 1.75 mm from the back surface of the light guide.

ランプカバー102は光源101からの出射光を効率良く導光体103へ入射させるためのもので、光源101の周囲であって、導光体103端面部を除く部分に、光源101を覆うように間隙をもって配置した、円筒形、或いは楕円筒形等の一部に開口部を有する形状をした反射板、或いは反射フィルムを使用することができる。   The lamp cover 102 is used for efficiently allowing the light emitted from the light source 101 to enter the light guide 103. The lamp cover 102 covers the light source 101 around the light source 101 except for the end surface portion of the light guide 103. A reflective plate or a reflective film having a shape having an opening in a part of a cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape arranged with a gap can be used.

具体的にはランプカバー102として高分子フィルムの表面に銀や、アルミニウム等の金属薄膜層を蒸着法、或いはスパッタリング法により成膜したものを、高分子フィルムシートやアルミニウム板等の支持板にラミネートしたものを用いることができる。ここでは、PET(ポリエチレンテレフタレート)に銀をスパッタリングしたものを厚さ0.2mm のアルミニウム板に接着し、成形したものを用いた。   Specifically, the lamp cover 102 is formed by depositing a metal thin film layer such as silver or aluminum on the surface of a polymer film by vapor deposition or sputtering, and laminating it on a support plate such as a polymer film sheet or aluminum plate. Can be used. Here, a PET (polyethylene terephthalate) sputtered with silver was bonded to an aluminum plate having a thickness of 0.2 mm and molded.

反射板104は、導光体103の裏面全面を覆うように配置され、導光体103裏面からの光を導光体103側へ反射する機能を有する。反射板104としては、高い反射率を有する反射面をガラス板,金属板,樹脂板、或いは高分子フィルム等の支持基材上に形成したものを用いることができる。反射面は支持基材上にアルミニウム,銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法、或いはスパッタリング法等により成膜したもの、或いは支持基材上に増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したもの、或いは支持基材上に白色顔料をコートしたもの等を用いることができる。また、屈折率の異なる透明媒体を複数層積層することで反射板として機能するようにしたものを用いてもよい。   The reflecting plate 104 is disposed so as to cover the entire back surface of the light guide 103 and has a function of reflecting light from the back of the light guide 103 toward the light guide 103. As the reflection plate 104, a reflection surface having a high reflectance formed on a support substrate such as a glass plate, a metal plate, a resin plate, or a polymer film can be used. The reflective surface is formed by depositing a metal thin film with high reflectivity such as aluminum or silver on the support substrate by vapor deposition or sputtering, or a dielectric multilayer film so as to be an increased reflection film on the support substrate. Or a support substrate coated with a white pigment can be used. Moreover, you may use what was made to function as a reflecting plate by laminating | stacking multiple layers of transparent media from which a refractive index differs.

ここでは、装置の小型,軽量化のために、支持基材としてPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用い、反射面として銀の金属薄膜を成膜したものを用いた。   Here, in order to reduce the size and weight of the apparatus, a PET (polyethylene terephthalate) film was used as the support base and a silver metal thin film was used as the reflecting surface.

導光体103は上述の通り、一対の向かい合う端面1031と端面1032での厚さが異なる板状の透明なアクリル樹脂から構成され、端面1031から入射した光を全反射により内部に閉じ込める構成と、内部を伝播する光の反射角度を変えて、光を液晶パネル200側へ出射する構造を有するものを用いる。   As described above, the light guide body 103 is composed of a plate-like transparent acrylic resin having different thicknesses at the end face 1031 and the end face 1032 facing each other, and confines the light incident from the end face 1031 inside by total reflection; A structure having a structure in which the reflection angle of light propagating through the inside is changed and light is emitted to the liquid crystal panel 200 side is used.

ここでは、導光体内部を伝播する光の反射角度を変え、光を出射させる構造を、導光体の裏面側(液晶パネル200と反対側)の面に形成した微細な傾斜面を有する多数の凹凸面、または段差で構成した微小傾斜反射面で実現するものを用いた。   Here, a structure having a structure in which the reflection angle of light propagating inside the light guide is changed and light is emitted has a large number of fine inclined surfaces formed on the back surface side (opposite side of the liquid crystal panel 200) of the light guide. A surface that is realized by a concavo-convex surface or a minute inclined reflecting surface constituted by steps is used.

図4は導光体103の一例を示す一部断面図である。図4に例示する導光体103はその表面103Cが平坦な面で構成され、その裏面は略平坦な主面103B、及び複数の三角溝の一辺に形成された平坦な微小傾斜反射面103Aとで構成される。導光体103の裏面の主面103Bは光源101から出射し、導光体に入射した光300を導光体の表面103Cとの間で全反射により伝播し、内部に閉じこめるよう構成される。また、導光体103の裏面の微小傾斜反射面103Aは導光体103内を伝播する光の一部を、その反射角度を変えることで導光体103の表面103Cから出射させる機能を有する。微小傾斜反射面103Aはアルミニウム,銀等の金属薄膜、或いは誘電体多層膜により鏡面反射面を構成してもよいが、格別な反射部材を付加して反射面を構成しなくても、空気とアクリル樹脂との屈折率差による反射により十分に機能を果たすことができる。   FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an example of the light guide 103. The light guide 103 illustrated in FIG. 4 has a surface 103C that is a flat surface, a back surface that is a substantially flat main surface 103B, and a flat minute inclined reflective surface 103A formed on one side of a plurality of triangular grooves. Consists of. The main surface 103B on the back surface of the light guide body 103 is configured to be emitted from the light source 101, propagate the light 300 incident on the light guide body with the surface 103C of the light guide body by total reflection, and confine it inside. Further, the minute inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide 103 has a function of emitting a part of the light propagating in the light guide 103 from the surface 103C of the light guide 103 by changing the reflection angle. The minute inclined reflecting surface 103A may be configured as a mirror reflecting surface by a metal thin film such as aluminum or silver, or a dielectric multilayer film. However, even if a reflecting surface is not formed by adding a special reflecting member, The function can be sufficiently achieved by reflection due to the difference in refractive index from the acrylic resin.

ここでは、導光体103として屈折率1.49 のアクリル樹脂を用い、導光体裏面の微小傾斜反射面103Aはその長軸方向を光源101の長軸方向と平行となるように形成し、微小傾斜反射面103Aの平均ピッチP=200μm,平均高さh=10μm,導光体103の表面103Cに対する平均傾斜角度θ=40°とした。   Here, an acrylic resin having a refractive index of 1.49 is used as the light guide 103, and the minute inclined reflective surface 103A on the back surface of the light guide is formed so that its long axis direction is parallel to the long axis direction of the light source 101, The average pitch P of the minute inclined reflecting surface 103A is 200 μm, the average height h is 10 μm, and the average inclination angle θ with respect to the surface 103C of the light guide 103 is 40 °.

また、導光体103裏面の主面103Bを導光体103の表面103Cに対して傾斜させることで、導光体103の光源101側の端面1031の厚さに対し、これと向かい合う端面1032の厚さを薄くなるように構成した。   Further, by inclining the main surface 103B on the back surface of the light guide body 103 with respect to the surface 103C of the light guide body 103, the thickness of the end surface 1031 on the light source 101 side of the light guide body 103 is increased. It comprised so that thickness might become thin.

尚、傾斜反射面103Aの高さhを光源101に近いところでは低く、光源101から遠い場所では高くなるよう連続的に変化させる、或いは傾斜反射面101AのピッチP、もしくは傾斜角度θを光源101からの距離により連続的に変化させる、或いは導光体103の厚さ、即ち導光体の表面103Cと裏面の主面103Bとの距離を光源からの距離に応じて非直線的に薄くなるよう構成するなどして、導光体103から出射する光の均一性を高めるようにすると良い。この際、複数の導光体を接合したときに、隣り合う導光体から伝播する光も考慮して、輝度の面内均一性が高くなるように構成すると良い。   The height h of the inclined reflecting surface 103A is continuously changed so as to be low near the light source 101 and high in a place far from the light source 101, or the pitch P or the inclination angle θ of the inclined reflecting surface 101A is changed. Or the thickness of the light guide 103, that is, the distance between the front surface 103C of the light guide and the main surface 103B of the back surface is reduced nonlinearly according to the distance from the light source. It is preferable to improve the uniformity of the light emitted from the light guide 103 by configuring it. At this time, when a plurality of light guides are joined, light propagating from the adjacent light guides is also taken into consideration so that the in-plane uniformity of luminance is increased.

また、導光体103に入射した光を有効に利用するために、導光体103の表面と裏面、及び光源側の端面1031と、これと対向する端面1032を除く側面(端面)には、図示しない反射面を形成し、導光体内に入射した光が漏れないようにすると良い。   Further, in order to effectively use the light incident on the light guide body 103, the front and back surfaces of the light guide body 103, the end face 1031 on the light source side, and the side face (end face) excluding the end face 1032 facing this, It is preferable to form a reflection surface (not shown) so that the light incident on the light guide does not leak.

本構成によれば、導光体103に入射した光源101からの出射光300は導光体103の表面103C及び導光体裏面の主面103Bとの間を全反射を繰り返しながら伝播するが、導光体内を伝播する光のうち、傾斜反射面103Aに至った光は反射角度が変わり導光体表面103Cで全反射条件をはずれて出射する。導光体103から出射した光は傾斜反射面103Aを構成する三角溝状の傾斜部の長手方向(稜線)には広がりを持った光になるが、傾斜反射面103Aの長手方向と垂直な方向には半値角が±10°程度の略平行化された光が得られる。   According to this configuration, the outgoing light 300 from the light source 101 incident on the light guide 103 propagates between the surface 103C of the light guide 103 and the main surface 103B on the back of the light guide while repeating total reflection. Of the light propagating through the light guide, the light reaching the inclined reflection surface 103A changes its reflection angle and exits from the total reflection condition on the light guide surface 103C. The light emitted from the light guide 103 becomes light having a spread in the longitudinal direction (ridge line) of the inclined portion of the triangular groove forming the inclined reflecting surface 103A, but the direction perpendicular to the longitudinal direction of the inclined reflecting surface 103A. Substantially parallel light having a half-value angle of about ± 10 ° is obtained.

尚、導光体103の形状は上記機能を満たせば本形状に限定されるものではなく、図5、或いは図6に例示するとおり、その裏面が表面103Cとの間で導光体に入射した光を全反射により伝播し、閉じこめる構造をなす主面103Bと、複数の微小傾斜反射面103Aとからなる微細で連続的な波形、或いは階段状の構造となっていても良い。   The shape of the light guide 103 is not limited to this shape as long as the above functions are satisfied. As illustrated in FIG. 5 or FIG. 6, the back surface of the light guide 103 enters the light guide between the front surface 103C. The main surface 103B that has a structure for propagating and confining light by total reflection and a plurality of minute inclined reflecting surfaces 103A may have a fine continuous waveform or a stepped structure.

拡散板105は複数の単位照明装置1000(1000a〜1000c)の導光体103(103a〜103c)の表面(液晶パネル200側の面)側にその全面を覆うように配置する。   The diffusion plate 105 is disposed so as to cover the entire surface of the light guides 103 (103a to 103c) of the plurality of unit lighting devices 1000 (1000a to 1000c) (surface on the liquid crystal panel 200 side).

拡散板105は導光体103(103a〜103c)から出射した光の角度分布や、輝度分布を変えて、液晶パネル200へ照射される照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性を高める機能を有するものである。   The diffusion plate 105 changes the angular distribution of the light emitted from the light guide 103 (103a to 103c) and the luminance distribution to change the angular distribution of the illumination light irradiated on the liquid crystal panel 200 and the uniformity of the in-plane luminance distribution. It has a function to enhance.

拡散板105としてはPET,PC(ポリカーボネート)等の透明な高分子フィルムの表面に凹凸を形成したもの、或いは高分子フィルムの表面に透明体中に透明体とは屈折率の異なる微粒子を混合した拡散層を形成したもの、或いはフィルム内部に気泡を混入して拡散性を持たせたもの、或いはアクリル等の透明部材中に白色顔料を分散させた乳白色部材等が使用できる。   As the diffusion plate 105, a surface of a transparent polymer film such as PET or PC (polycarbonate) formed with irregularities, or fine particles having a refractive index different from that of the transparent body are mixed on the surface of the polymer film. A film in which a diffusion layer is formed, a film in which air bubbles are mixed into the film to impart diffusibility, or a milky white member in which a white pigment is dispersed in a transparent member such as acrylic can be used.

尚、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は、拡散板105と導光体表面との距離を大きくすればするほど視認できなくなる。具体的には拡散板105の拡散性にもよるが、効率を低下させない現実的な透過率を有する拡散板であれば、拡散板105と導光体103表面との距離を0.1mm 〜15mm程度とすれば、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化が視認できなくなり、面内輝度分布の均一性がより高い照明光が得られる。   Note that the change in the in-plane luminance distribution of the illumination light at the joint where the unit illumination devices are joined becomes less visible as the distance between the diffusion plate 105 and the light guide surface increases. Specifically, although depending on the diffusibility of the diffusion plate 105, the distance between the diffusion plate 105 and the surface of the light guide 103 is 0.1 mm to 15 mm as long as the diffusion plate has a realistic transmittance that does not reduce the efficiency. If it is about, the change of the in-plane luminance distribution of the illumination light at the joint where the unit lighting devices are joined cannot be visually recognized, and the illumination light with higher uniformity of the in-plane luminance distribution can be obtained.

尚、拡散板105はこれがなくても照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性が高ければ必ずしも配置する必要はないが、通常は必要となるものである。   Even if the diffuser plate 105 is not provided, it is not always necessary to dispose the diffuser plate 105 if the angular distribution of illumination light and the uniformity of the in-plane luminance distribution are high, but it is usually necessary.

次に本表示装置の動作を説明する。光源101(101a〜101c)から出射した光は、直接、或いはランプカバー102(102a〜102c)で反射した後、導光体103(103a〜103c)に入射する。導光体103(103a〜103c)に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播するが、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体103(103a〜103c)から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル200に照射される。   Next, the operation of this display device will be described. The light emitted from the light source 101 (101a to 101c) enters the light guide 103 (103a to 103c) directly or after being reflected by the lamp cover 102 (102a to 102c). The light that has entered the light guide 103 (103a to 103c) propagates while repeating total reflection in the light guide. Of the light that propagates in the light guide, the light that reaches the inclined reflection surface on the back of the light guide is The reflection angle changes, and the light guide body emits light out of the total reflection condition. The light emitted from the light guide 103 (103a to 103c) is irradiated on the liquid crystal panel 200 after the light distribution and the angular distribution of the illumination light are made uniform by the diffusion plate 105.

液晶パネル200に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、画像が表示される。   The amount of light applied to the liquid crystal panel 200 is controlled according to image information, and an image is displayed.

ここで、本発明の照明装置では、導光体の幅、すなわち導光体の光源側端面と、これと対向する端面までの距離を液晶パネル表示部の大きさによらず短く設定することができる。一般に導光体の幅が短くなれば、照明光の面内輝度分布の均一性を高くすることが容易になり、さらに一つの導光体から出射される照明光の輝度を高くすることができる。   Here, in the illumination device of the present invention, the width of the light guide, that is, the distance between the light source side end surface of the light guide and the end surface facing the light guide can be set to be short regardless of the size of the liquid crystal panel display unit. it can. In general, when the width of the light guide is shortened, it becomes easier to increase the uniformity of the in-plane luminance distribution of the illumination light, and the brightness of the illumination light emitted from one light guide can be increased. .

つまり、導光体の幅を小さくすることで単位照明装置当たりの照明光の輝度を高くすれば、面内輝度分布の均一性が高く、より高輝度な光を出射する照明装置が実現できる。   That is, if the luminance of the illumination light per unit illumination device is increased by reducing the width of the light guide, an illumination device that emits light with higher luminance and high uniformity of in-plane luminance distribution can be realized.

さらに、複数の単位照明装置1000を整列配置した状態、すなわち、照明装置100としても単位照明装置1000(1000a〜1000c)を構成する複数の導光体の表面側の段差はなく、継ぎ目は光学的にない状態で整列配置されているので輝度の面内均一性が高い照明光を得ることができる。   Further, in a state in which the plurality of unit lighting apparatuses 1000 are arranged, that is, as the lighting apparatus 100, there is no step on the surface side of the plurality of light guides constituting the unit lighting apparatus 1000 (1000a to 1000c), and the joint is optical. Therefore, it is possible to obtain illumination light with high luminance in-plane uniformity.

また、画面サイズが大きくなっても単位照明装置の数を増やすことで対応できるため、照明装置の厚さが厚くなることはない。   Further, since the screen size can be increased by increasing the number of unit lighting devices, the thickness of the lighting device does not increase.

従って、本発明の照明装置では光源,導光体,ランプカバー,反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型軽量で、高輝度、かつ面内輝度分布が均一な照明光を出射することができる。さらにこの照明装置を用いることで薄型軽量、かつ高輝度で面内輝度分布が均一な高品位表示が得られる表示装置が実現できる。   Accordingly, the lighting device of the present invention is thin and light even when a large size (large screen) is achieved by arranging and arranging a plurality of unit lighting devices consisting of a light source, a light guide, a lamp cover, and a reflector. Illumination light with high brightness and uniform in-plane brightness distribution can be emitted. Further, by using this lighting device, a display device can be realized that is thin and light, has a high luminance, and has a uniform in-plane luminance distribution.

尚、本実施例に係る照明装置を用いる場合は、以下の理由から図7に示す構成とすることが望ましい。図7は本実施例の照明装置、及びこれを用いた表示装置を示す概略斜視図である。本実施例に係る導光体は微小傾斜反射面に金属薄膜等の格別な反射面を形成しない場合、導光体から出射する照明光の輝度が最も高くなる方向は導光体の表面垂線方向から数度傾いた方向となる。すなわち、図7に示す通り、単位照明装置を構成する導光体と光源の位置関係が、光源からの出射光が入射すべき導光体に対し、光源が表示面下方向に位置するように配置すると、表示輝度が最も高くなる方向が表示面垂線200Aに対して上方に5〜10°傾いた方向となる。このことは一般の表示装置、特にコンピュータ用のモニターでは、下方から観察することはほとんどなく、上方からの視認性の向上が求められている折り、限られた光を観察者の方向へ効率よく分配する上で非常に有効である。つまり、本実施例では限られた光を有効に配光し、効率良く利用できる。   In addition, when using the illuminating device which concerns on a present Example, it is desirable to set it as the structure shown in FIG. 7 for the following reasons. FIG. 7 is a schematic perspective view showing the illumination device of the present embodiment and a display device using the same. When the light guide according to the present embodiment does not form a special reflective surface such as a metal thin film on the minute inclined reflective surface, the direction in which the luminance of the illumination light emitted from the light guide is highest is the surface normal direction of the light guide The direction is tilted several degrees from. That is, as shown in FIG. 7, the positional relationship between the light guide and the light source constituting the unit illumination device is such that the light source is positioned below the display surface with respect to the light guide to which the light emitted from the light source is to enter. When arranged, the direction in which the display luminance is highest is a direction inclined 5 to 10 ° upward with respect to the display surface normal line 200A. In general display devices, especially computer monitors, there is almost no observation from below, and there is a need for improved visibility from above. It is very effective in distributing. That is, in the present embodiment, limited light can be effectively distributed and used efficiently.

尚、本実施例では単位照明装置の数が3つの場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく単位照明装置の数を任意に増やすことで幅広い画面サイズに対応可能となることはいうまでもないだろう。   In the present embodiment, the case where the number of unit lighting devices is three is shown. However, the present invention is not limited to this, and the number of unit lighting devices can be arbitrarily increased to cope with a wide range of screen sizes. Needless to say.

また、上記実施例では導光体の裏面の構造として、微小傾斜反射面を形成する場合を説明したが、導光体の裏面に白色顔料インク等による拡散反射面をパターニングしたものを用いても良い。この際、拡散反射面の面積比率は液晶パネルに照射される光量の均一化のために、光源101からの距離に対応して変化させると良い。   Further, in the above embodiment, the case where a minute inclined reflecting surface is formed as the structure of the back surface of the light guide has been described. However, the back surface of the light guide may be formed by patterning a diffuse reflecting surface with white pigment ink or the like. good. At this time, the area ratio of the diffuse reflection surface is preferably changed in accordance with the distance from the light source 101 in order to make the amount of light irradiated to the liquid crystal panel uniform.

この場合も上記実施例と同様な効果が得られる。   In this case, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

すなわち、光源,導光体,ランプカバー,反射板からなる単位照明装置を複数整列配置することにより、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。   In other words, by arranging multiple unit lighting devices consisting of a light source, a light guide, a lamp cover, and a reflector, they are thin and have a uniform in-plane luminance distribution even when the size is increased (large screen). Thus, a lighting device that emits light with high luminance can be realized, and a display device that can display a high-quality display with higher brightness and in-plane uniformity of luminance can be realized.

(実施例2)
図8は本発明の照明装置、及び表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図である。本実施例は上記実施例の一部を変形したもので、上記実施例と同様な機能を有する部分については同じ符号をつけ、同一部分については詳細な説明は省略する。
(Example 2)
FIG. 8 is a partial schematic sectional view showing another embodiment of the illumination device and display device of the present invention. This embodiment is obtained by modifying a part of the above-described embodiment. The same reference numerals are given to portions having the same functions as those in the above-described embodiment, and detailed description of the same portions is omitted.

上記実施例では、単位照明装置を構成する複数の導光体を光学的に結合するようにしたが、本実施例では初めから単位照明装置を構成すべき複数の導光体を一体成形した導光体を用いる。   In the above embodiment, the plurality of light guides constituting the unit lighting device are optically coupled. However, in this embodiment, the light guide body that forms the unit lighting device from the beginning is integrally formed. A light body is used.

図9は本実施例の導光体の斜視図である。図9に示すとおり、はじめから複数の導光体を一体成形したような導光体103を用いれば、単位照明装置を実現すべき複数の導光体の表面側の段差、及び継ぎ目は完全になくなるため、面内輝度分布がより均一な照明光を得ることができる。さらに、部品点数が減るため、生産性が上がりコストが下がるといった効果も期待できる。   FIG. 9 is a perspective view of the light guide of this embodiment. As shown in FIG. 9, if the light guide body 103 in which a plurality of light guide bodies are integrally formed from the beginning is used, the steps on the surface side of the plurality of light guide bodies and the joints that should realize the unit lighting device are completely formed. Therefore, illumination light with a more uniform in-plane luminance distribution can be obtained. Furthermore, since the number of parts is reduced, it is possible to expect an effect that productivity is increased and costs are reduced.

(実施例3)
次に本発明に係る照明装置、及び表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。
(Example 3)
Next, another embodiment of the illumination device and the display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図10は本発明の照明装置、及び表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図であり、図11は本実施例の照明装置100の一部概略断面図、図12は本実施例の単位照明装置1000を構成する導光体の概略斜視図である。   10 is a partial schematic cross-sectional view showing another embodiment of the illumination device and display device of the present invention, FIG. 11 is a partial schematic cross-sectional view of the illumination device 100 of this embodiment, and FIG. 12 is this embodiment. It is a schematic perspective view of the light guide which comprises the unit illuminating device 1000 of this.

本実施例は(実施例1)で説明した照明装置100の一部を変形したもので、上記実施例と同様な機能を有する部分については同じ符号をつけ、同一部分については詳細な説明は省略する。   In the present embodiment, a part of the lighting device 100 described in the first embodiment is modified, parts having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted. To do.

図10、及び図11に示すとおり、本実施例は実施例1(図1)で説明した照明装置において、単位照明装置1000(1000a〜1000c)を構成する複数の導光体103(103a〜103c)の光源光が入射する部分が、導光体接合部分よりも突出し、この突出部103L及び光源101(101b,101c)が隣り合う導光体の裏面に配置される構造となっている。   As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the present embodiment is a lighting device described in the first embodiment (FIG. 1), and a plurality of light guides 103 (103 a to 103 c) constituting the unit lighting device 1000 (1000 a to 1000 c). ) Where the light source light is incident protrudes from the light guide joint portion, and the protrusion 103L and the light source 101 (101b, 101c) are arranged on the back surface of the adjacent light guide.

従って、単位照明装置1000を構成する導光体103は図12に示す通り、裏面側(液晶パネル200と反対側)の幅Lrが、表面側(液晶パネル側)の幅Lsよりも長くなっており、導光体103の光源光が入射する端面10311と、隣り合う導光体との接合端面10312とで段差が形成されている。   Therefore, as shown in FIG. 12, the light guide 103 constituting the unit illumination device 1000 has a width Lr on the back side (the side opposite to the liquid crystal panel 200) longer than a width Ls on the front side (the liquid crystal panel side). Thus, a step is formed between the end surface 10311 on which the light source light of the light guide 103 is incident and the joint end surface 10312 between the adjacent light guides.

導光体103の突出部103Lは表面,裏面ともに略平坦面となっており、端面10311から入射する光源光が全反射を繰り返しながら伝播する構造となっている。また、突出部103Lを除いた部分は実施例1(図4〜図6)で説明した導光体と同様、その表面は平坦な面で構成され、裏面には複数の微小傾斜反射面が構成される。   The protrusion 103L of the light guide 103 has a substantially flat surface both on the front surface and the back surface, and has a structure in which light source light incident from the end surface 10311 propagates while repeating total reflection. Further, the portion excluding the protruding portion 103L is a flat surface as in the light guide described in the first embodiment (FIGS. 4 to 6), and a plurality of minute inclined reflective surfaces are formed on the back surface. Is done.

ここで、一般に導光体から出射する照明光は光源に近い部分ではその光量が多くなり、輝度の面内分布の均一化を図る際の障害となることがある。本実施例ではこの輝度分布不均一の原因となる導光体の光源近傍部分を突出させ、隣り合う導光体の裏面に配置することで、実際の照明には輝度の面内均一性の高い部分のみを利用するようにして、輝度の面内分布の均一性がより高い照明光を得るようにしたものである。   Here, in general, the amount of illumination light emitted from the light guide increases in the portion close to the light source, which may be an obstacle to achieving uniform in-plane distribution of luminance. In this embodiment, the light source adjacent to the light source that causes this uneven luminance distribution is projected and disposed on the back surface of the adjacent light guide so that the actual illumination has high in-plane luminance uniformity. By using only the portion, illumination light with higher uniformity of in-plane luminance distribution is obtained.

上記の通り、光源101、及び導光体103の突出部103Lは隣り合う導光体の裏面に配置する。これは、単位照明装置1000を複数個整列配置した際、複数の導光体の継ぎ目や、導光体表面側(液晶パネル200側)の段差をなくし、さらに光源を導光体の実際に照明に寄与する部分から隔てることでより均一な照明光を得るためである。   As described above, the light source 101 and the protrusion 103L of the light guide 103 are disposed on the back surface of the adjacent light guide. This is because when a plurality of unit lighting devices 1000 are arranged and arranged, the seams of the plurality of light guides and the step on the light guide surface side (the liquid crystal panel 200 side) are eliminated, and the light source is actually illuminated by the light guides. This is because a more uniform illumination light can be obtained by separating from the portion that contributes to.

ここで、導光体103は光源101を隣り合う導光体の裏面に配置しても、導光体表面側(液晶パネル200側)の段差が生じないようにするために、光源光の入射側の厚さに対して、これと向かい合う端面1032の厚さが薄くなるように構成する。つまり、導光体103裏面の主面は導光体103の表面に対して傾斜している。この端面10312近傍での傾斜角度をβとした場合、端面10312,端面1032の厚さをそれぞれt13,t2 、突出部103Lの突出長さをL1 とすると、導光体表面側(液晶パネル200側)の導光体どうしの継ぎ目に段差が生じないようにするためには以下の関係を満たすことが望ましい。 Here, even if the light guide body 103 has the light source 101 disposed on the back surface of the adjacent light guide body, in order to prevent a step on the light guide body surface side (the liquid crystal panel 200 side), light source light is incident. The thickness of the end face 1032 facing this is made thinner than the thickness on the side. That is, the main surface of the back surface of the light guide 103 is inclined with respect to the surface of the light guide 103. When the inclination angle in the vicinity of the end surface 10312 is β, when the thickness of the end surface 10312 and the end surface 1032 is t 13 and t 2 , and the protrusion length of the protrusion 103L is L 1 , the light guide surface side (liquid crystal In order to prevent a step from occurring at the joint between the light guides on the panel 200 side), it is desirable to satisfy the following relationship.

13>L1*tanβ+t2 …(数3)
また、光源101から出射する光の導光体103への入射効率を高めるには、端面10311の厚さが光源の管径よりも大きければ大きいほどより明るい照明光が得られる。しかしながら、導光体を厚くすると照明装置の厚さや重量が増えるという問題がある。そこで、導光体端面の有効厚さが光源管径の約1.2〜1.5倍で、照明光の輝度の上昇が飽和してくることを鑑みて、光源の大きさ(ここでは冷陰極蛍光ランプの直径)dと、導光体の端面10311の厚さt12が以下の関係を満たすようにすることがより望ましい。
t 13 > L 1 * tan β + t 2 (Equation 3)
Further, in order to increase the incident efficiency of the light emitted from the light source 101 to the light guide 103, the brighter illumination light is obtained as the thickness of the end face 10311 is larger than the tube diameter of the light source. However, when the light guide is thickened, there is a problem that the thickness and weight of the lighting device increase. In view of the fact that the effective thickness of the end face of the light guide is about 1.2 to 1.5 times the diameter of the light source tube and the increase in luminance of the illumination light is saturated, the size of the light source (here, the cold More preferably, the diameter (d) of the cathode fluorescent lamp (d) and the thickness t 12 of the end face 10311 of the light guide satisfy the following relationship.

1.5*d>t12>1.2*d …(数4)
ここでは、光源101として管径d=2.6mmの蛍光ランプを用い、t12=3.5mm,t13=1.5mm,t2=1mmとし、光源101の中心位置が導光体の裏面からの高さ1.75mmに位置するように配置した。
1.5 * d> t 12 > 1.2 * d (Equation 4)
Here, a fluorescent lamp having a tube diameter d = 2.6 mm is used as the light source 101, t 12 = 3.5 mm, t 13 = 1.5 mm, t 2 = 1 mm, and the center position of the light source 101 is the back surface of the light guide. It arrange | positioned so that it might be located in height 1.75mm from.

また、突出部103Lの突出長さL1 は長いほど導光体から出射される照明光の面内輝度分布の均一性は高まるが、突出長さL1 が長くなると照明装置が厚くなる等して装置が大型化するという問題が生じる。このため本実施例ではL1 =8mm以上とすれば輝度の面内均一性がほぼ飽和してくることを鑑みて、ここではL1 =8mmとした。 Although the increased uniformity of the in-plane luminance distribution of the illumination light emitted from the projection length L 1 is longer light guide protrusions 103L, equal protruding length L 1 is the illuminating device is thickened longer This causes a problem that the apparatus becomes large. For this reason, in this embodiment, in view of the fact that the in-plane luminance uniformity is almost saturated if L 1 = 8 mm or more, L 1 = 8 mm is set here.

本構成によれば、導光体103に入射した光源101からの出射光は導光体103の突出部103Lを全反射を繰り返しながら通過して、さらに導光体内を伝播していく。導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の微小傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面から出射する。   According to this configuration, the light emitted from the light source 101 entering the light guide 103 passes through the protrusion 103L of the light guide 103 while repeating total reflection, and further propagates through the light guide. Of the light propagating through the light guide, the light reaching the minute inclined reflective surface on the back surface of the light guide changes its reflection angle and is emitted from the surface of the light guide.

この際、導光体から出射し、実際に液晶パネルの照明に寄与する照明光には光源近傍の輝度が高く、輝度分布が不均一な部分は含まれないので、面内輝度分布が均一な照明光が得られる。   At this time, the illumination light that is emitted from the light guide and actually contributes to the illumination of the liquid crystal panel has a high luminance near the light source and does not include a portion with a nonuniform luminance distribution. Illumination light is obtained.

導光体から出射した光は、拡散板105で照明光の角度分布や、面内輝度分布が均一化された後、液晶パネル200に照射される。   The light emitted from the light guide is irradiated to the liquid crystal panel 200 after the angle distribution of the illumination light and the in-plane luminance distribution are made uniform by the diffusion plate 105.

液晶パネル200に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、画像が表示される。   The amount of light applied to the liquid crystal panel 200 is controlled according to image information, and an image is displayed.

本実施例においても上記実施例1と同様、光源,導光体,ランプカバー,反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型,軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現できる。また、このような照明装置を用いることで、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示が得られる様々な画面サイズの表示装置を実現することができる。   Even in the present embodiment, similarly to the first embodiment, even when a plurality of unit lighting devices including a light source, a light guide, a lamp cover, and a reflector are arranged and arranged, a large screen (large screen) can be achieved. A thin and light illuminating device that emits high-luminance light with a uniform in-plane luminance distribution can be realized. In addition, by using such an illuminating device, it is possible to realize display devices having various screen sizes that are brighter and can display a high-quality display with high luminance in-plane uniformity.

また、本実施例では、特に導光体の輝度が高くなってしまう光源近傍部分と、実際に液晶パネルの表示に寄与する照明光を出射する部分とが隔てられているため、単位照明装置からの照明光はより面内輝度分布の均一性が高くなる。   Further, in this embodiment, since the portion near the light source where the luminance of the light guide is particularly high is separated from the portion that emits the illumination light that actually contributes to the display of the liquid crystal panel, the unit illumination device is separated. The illumination light becomes more uniform in the in-plane luminance distribution.

従って、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は拡散板105と導光体103表面との距離が上記実施例1の場合より、短くても視認できなくなるのでより薄型の照明装置、及び表示装置が実現できる。   Therefore, the change in the in-plane luminance distribution of the illumination light at the joint where the unit lighting devices are joined is not visible even if the distance between the diffusion plate 105 and the surface of the light guide 103 is shorter than in the first embodiment. A thin lighting device and a display device can be realized.

尚、上記説明では導光体表面側(液晶パネル200側)の導光体どうしの継ぎ目に段差が生じないようにするためには(数式3)の関係を満たすことが望ましいと述べた。   In the above description, it is described that it is desirable to satisfy the relationship of (Equation 3) in order to prevent a step from occurring at the joint between the light guides on the light guide surface side (liquid crystal panel 200 side).

しかし、図13に示す通り、導光体130の端面10311から、端面10312へ至る面10313を、隣り合う導光体130裏面の傾斜形状と略等しくすべく、以下の関係を満たせば、導光体継ぎ目の段差をなくすことができるで、この条件を満たすようにしても良い。   However, as shown in FIG. 13, if the following relationship is satisfied so that the surface 10313 from the end surface 10311 of the light guide 130 to the end surface 10312 is substantially equal to the inclined shape of the back surface of the adjacent light guide 130, the light guide The step of the joint seam can be eliminated, and this condition may be satisfied.

l3>tr+t2 …(数5)
ここで、tr は反射板104の厚さである。
t l3 > t r + t 2 ( Expression 5)
Here, tr is the thickness of the reflector 104.

ところで、図13に示す照明装置の導光体として、図9を参照して説明したような複数の導光体をはじめから一体成形した導光体を用いても良い。   By the way, as the light guide of the lighting device shown in FIG. 13, a light guide integrally formed from the beginning as described with reference to FIG. 9 may be used.

この場合、単位照明装置を実現するべき複数の導光体どうしの表面側の段差、及び継ぎ目は完全にないため、面内輝度分がより均一な照明光を得ることができる。さらに部品点数が減るため、コストが下がるといった効果が期待できる。   In this case, since there is no step on the surface side of the plurality of light guides that should realize the unit lighting device, and there is no seam, illumination light with a more uniform in-plane luminance can be obtained. Furthermore, since the number of parts is reduced, the effect of lowering costs can be expected.

しかし、図13に示す導光体の形状の場合、突出部や隙間を射出成形で一体成形することが難しく、生産性が悪くなるという課題がある。   However, in the case of the shape of the light guide shown in FIG. 13, there is a problem that it is difficult to integrally form the protruding portion and the gap by injection molding, and the productivity is deteriorated.

ここで、図13に示した照明装置の別の実施形態を図32を用いて説明する。   Here, another embodiment of the lighting device shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG.

図32に示す照明装置は導光体が一枚の平板状導光体3231と、突出部3233が付いた複数の楔状導光体3232から構成される。複数の楔状導光体3232は突出部3233が隣り合う楔状導光体の裏面に配置されるよう整列配置され、かつ平板状導光体3231に例えばアクリル系の透明接着剤により、光学的に結合されており、外観上は図13を参照して説明した照明装置と同じ形状となっている。   The lighting device shown in FIG. 32 includes a flat light guide 3231 having a single light guide and a plurality of wedge-shaped light guides 3232 with protrusions 3233. The plurality of wedge-shaped light guides 3232 are aligned so that the protrusions 3233 are arranged on the back surfaces of the adjacent wedge-shaped light guides, and are optically coupled to the plate-like light guide 3231 with, for example, an acrylic transparent adhesive. The external appearance is the same as that of the lighting device described with reference to FIG.

尚、符号3234は平板状導光体3231と突出部付き楔状導光体3232の接合面である。   Reference numeral 3234 denotes a joint surface between the flat light guide 3231 and the wedge-shaped light guide 3232 with protrusions.

本実施の形態では、特に導光体の表面側が一枚の平板状導光体3231で構成されるため、単位照明装置を実現する複数の導光体どうしの表面側の段差、及び継ぎ目はないので、面内輝度分がより均一な照明光を得ることができるという効果がある。   In this embodiment, since the surface side of the light guide is composed of a single flat light guide 3231, there is no step on the surface side of the plurality of light guides that realize the unit lighting device, and there is no seam. Therefore, there is an effect that illumination light with a more uniform in-plane luminance can be obtained.

また、平板状導光体3231、及び楔状導光体3232は別個に作成すれば容易に成形できるため、一体成形する場合のように生産性が低下するということはない。   In addition, since the flat light guide 3231 and the wedge light guide 3232 can be easily formed if they are separately formed, productivity does not decrease as in the case of integral molding.

(実施例4)
次に本発明に係る照明装置、及び表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。
Example 4
Next, another embodiment of the illumination device and the display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例は(実施例1)で説明した照明装置、及び表示装置の構成部材の一部の機能をより限定することで新たな効果を得るもので、上記実施例と同様な機能を有する部分については同じ符号をつけ、同一部分については詳細な説明は省略する。   This embodiment obtains a new effect by further limiting the functions of some of the components of the illumination device and display device described in (Embodiment 1), and has the same function as the above embodiment. Are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.

図14は本発明の照明装置、及び表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図である。本表示装置は光の透過光量を調節することで画像を表示する表示パネル200とその背面に配置した照明装置100とから構成される。   FIG. 14 is a partial schematic cross-sectional view showing another embodiment of the illumination device and display device of the present invention. This display device includes a display panel 200 that displays an image by adjusting the amount of transmitted light, and an illumination device 100 disposed on the rear surface thereof.

表示パネルとしては実施例1と同様の液晶パネルを用いると良い。ここで、液晶パネル200には、電極やスイッチング素子、或いは画素間(画素と画素の隙間)が存在し、これらの部分は非表示部(非開口部206)となり、画像の明るさに寄与しない。つまり、このような液晶パネルでは光損失の原因となる非開口部206が必然的に存在する。   As the display panel, a liquid crystal panel similar to that in Embodiment 1 may be used. Here, the liquid crystal panel 200 has electrodes, switching elements, or pixels (gaps between pixels), and these portions become non-display portions (non-openings 206) and do not contribute to the brightness of the image. . That is, in such a liquid crystal panel, the non-opening portion 206 that causes light loss necessarily exists.

これら非開口部206は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。一般に金属電極としてはCrを用いることが多いが、本実施例の液晶パネルではCr(クロム)合金の他にAl(アルミニウム)合金を用いることで非開口部206での光の反射率を高めた。具体的には本実施例に係る液晶パネル200ではCrとAlの液晶パネル200背面側から見た際の面積比率をCr:Al=1:1.4 とした。こうすることで金属電極としてCrのみを用いた場合の反射率54%を、反射率74%まで高めることができた。   These non-opening portions 206 do not contribute to the brightness of the image, but most of them are metal electrodes and reflect light. In general, Cr is often used as the metal electrode, but in the liquid crystal panel of this example, the reflectance of light at the non-opening portion 206 is increased by using an Al (aluminum) alloy in addition to the Cr (chromium) alloy. . Specifically, in the liquid crystal panel 200 according to the present embodiment, the area ratio when viewed from the back side of the Cr and Al liquid crystal panel 200 was set to Cr: Al = 1: 1.4. By doing so, the reflectivity of 54% when only Cr was used as the metal electrode could be increased to a reflectivity of 74%.

照明装置100は、(実施例1)で説明した照明装置と同様、整列配置した複数の導光体103(図中では103a〜103c)と、複数の導光体103の一側面(端面)にそれぞれ配置され、その側面(端面)長さに対応した発光長を有する複数の光源101(図中では101a〜101c)と、複数の光源101の導光体103端面方向を除く部分を覆うようにそれぞれ配置した複数のランプカバー102(図中では102a〜102c)と、複数の導光体103の裏面(液晶パネル200と反対側の面)に空気層を介してそれぞれ配置した複数の反射板104(図中では104a〜104c)と、複数の導光体103(103a〜103c)の表面(液晶パネル200側の面)側にその全面を覆うように配置した拡散板105とから構成される。   The illumination device 100 has a plurality of light guides 103 (103a to 103c in the drawing) arranged in alignment and one side surface (end surface) of the plurality of light guides 103 in the same manner as the illumination device described in the first embodiment. A plurality of light sources 101 (101a to 101c in the drawing) that are respectively disposed and have a light emission length corresponding to the length of the side surface (end surface) and a portion of the plurality of light sources 101 other than the end face direction of the light guide body 103 are covered. A plurality of lamp covers 102 (102a to 102c in the figure) respectively arranged, and a plurality of reflectors 104 respectively arranged on the back surfaces (surfaces opposite to the liquid crystal panel 200) of the light guides 103 via an air layer. (104a to 104c in the figure) and a diffusion plate 105 arranged on the surface (surface on the liquid crystal panel 200 side) side of the plurality of light guides 103 (103a to 103c) so as to cover the entire surface thereof. It is.

すなわち、照明装置100は、導光体103と、導光体103の一側面(端面)に配置した光源101と、ランプカバー102と、導光体103の裏面に配置した反射板104とから構成される単位照明装置1000(図中では1000a〜1000c)を複数個、整列配置し、その表面側にその全面を覆うように配置した拡散板105とから構成される。   That is, the lighting device 100 includes a light guide 103, a light source 101 disposed on one side surface (end surface) of the light guide 103, a lamp cover 102, and a reflector 104 disposed on the back surface of the light guide 103. A plurality of unit lighting devices 1000 (1000a to 1000c in the figure) are arranged and arranged, and the diffusion plate 105 is arranged on the surface side so as to cover the entire surface.

次に本実施例特有の部分について詳述する。   Next, the specific parts of the present embodiment will be described in detail.

本実施例の反射板104は、実施例1と同様、導光体103の裏面全面を覆うように配置され、導光体103裏面からの光を導光体103側へ反射する機能を有する。本実施例では特に反射光の偏光状態が維持される反射面を有する反射板を用いる。ここで述べる偏光状態を維持する反射面とは少なくとも垂直入射光に対しては直線偏光は直線偏光のまま反射し、円偏光はその回転方向が逆の円偏光として反射する反射面のことである。   Similar to the first embodiment, the reflective plate 104 of this embodiment is disposed so as to cover the entire back surface of the light guide 103 and has a function of reflecting light from the back of the light guide 103 toward the light guide 103. In this embodiment, a reflector having a reflecting surface that maintains the polarization state of the reflected light is used. The reflecting surface that maintains the polarization state described here is a reflecting surface that reflects linearly polarized light as linearly polarized light at least for vertically incident light, and reflects circularly polarized light as circularly polarized light whose rotation direction is opposite. .

このような反射板104としては、ガラス板,金属板,樹脂板、或いは高分子フィルム等の支持基材上に偏光が維持される反射面を形成したものを用いることができる。反射面は支持基材上にアルミニウム,銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法、或いはスパッタリング法等により成膜したもの、或いは支持基材上に増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したもの、或いは屈折率の異なる透明媒体を複数層積層することで反射板として機能するようにしたものを用いることができる。   As such a reflection plate 104, a glass plate, a metal plate, a resin plate, or a support substrate such as a polymer film formed with a reflection surface capable of maintaining polarized light can be used. The reflective surface is formed by depositing a metal thin film with high reflectivity such as aluminum or silver on the support substrate by vapor deposition or sputtering, or a dielectric multilayer film so as to be an increased reflection film on the support substrate. Or formed by laminating a plurality of transparent media having different refractive indexes so as to function as a reflecting plate can be used.

ここでは、装置の小型,軽量化のために、支持基材としてPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用い、反射面として銀の金属薄膜を成膜したものを用いた。   Here, in order to reduce the size and weight of the apparatus, a PET (polyethylene terephthalate) film was used as the support base and a silver metal thin film was used as the reflecting surface.

導光体103としては(実施例1)で図4〜図6を参照して説明した導光体を用いることができる。すなわち、一対の向かい合う端面1031と、端面1032との厚さが異なる板状の透明体であって、端面1031から入射した光を全反射により内部に閉じ込める構成と、内部を伝播する光の方向を導光体の裏面(液晶パネル200と反対側)に形成した微細な傾斜面を有する多数の凹凸面、または段差により構成される微小傾斜反射面により変えて、液晶パネル200側へ出射する構成としたものを用いることができる。   As the light guide 103, the light guide described in the first embodiment with reference to FIGS. 4 to 6 can be used. That is, a pair of opposed end surfaces 1031 and 1032 are plate-like transparent bodies having different thicknesses, and the configuration in which light incident from the end surface 1031 is confined inside by total reflection, and the direction of light propagating through the inside are determined. A structure in which the light is output to the liquid crystal panel 200 side by being changed by a large number of concave and convex surfaces having fine inclined surfaces formed on the back surface (opposite side of the liquid crystal panel 200) or a minute inclined reflecting surface formed by steps. Can be used.

この際、導光体103を構成する透明体は後述の理由から光学的に等方であることが重要である。光学的に等方な透明体としては、ガラスや、射出成形により形成したアクリル樹脂を用いることができる。ここで、ガラスは一般にアクリル樹脂よりも比重が大きいので、同じ体積であれば重くなり、さらに加工や成形がアクリル樹脂ほど容易ではないので、導光体としてはアクリル樹脂を用いるとよいだろう。   At this time, it is important that the transparent body constituting the light guide body 103 is optically isotropic for the reason described later. As the optically isotropic transparent body, glass or an acrylic resin formed by injection molding can be used. Here, glass generally has a specific gravity greater than that of acrylic resin, so if it has the same volume, it becomes heavier, and further, processing and molding are not as easy as acrylic resin. Therefore, acrylic resin may be used as the light guide.

ここでは導光体103として屈折率1.49 のアクリル樹脂を射出成形により形成したものを用い、導光体裏面の微小傾斜反射面103Aはその長軸方向を光源101の長軸方向と平行となるように形成し、微小傾斜反射面103Aの平均ピッチP=200μm,平均高さh=10μm,導光体103の表面103Cに対する平均傾斜角度θ=40°とした。   Here, the light guide 103 is made of an acrylic resin having a refractive index of 1.49 formed by injection molding, and the minor inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide is parallel to the long axis direction of the light source 101. The average pitch P of the minute inclined reflecting surface 103A is 200 μm, the average height h is 10 μm, and the average inclination angle θ with respect to the surface 103C of the light guide 103 is 40 °.

また、導光体103裏面の主面103Bを導光体103の表面103Cに対して傾斜させることで、導光体103の光源101側の端面1031の厚さに対し、これと向かい合う端面1032の厚さを薄くなるように構成した。   Further, by inclining the main surface 103B on the back surface of the light guide body 103 with respect to the surface 103C of the light guide body 103, the thickness of the end surface 1031 on the light source 101 side of the light guide body 103 is increased. It comprised so that thickness might become thin.

尚、微小傾斜反射面103Aの高さhを光源101に近いところでは低く、光源101から遠い場所では高くなるよう連続的に変化させる、或いは微小傾斜反射面101AのピッチP、もしくは傾斜角度θを光源101からの距離により連続的に変化させる、或いは導光体103の厚さ、即ち導光体の表面103Cと裏面の主面103Bとの距離を光源からの距離に応じて非直線的に薄くなるよう構成するなどして、導光体103から出射する光の均一性を高めるようにすると良い。この際、複数の導光体を接合したときに、隣り合う導光体から伝播する光も考慮して、輝度の面内均一性が高くなるように構成すると良い。   In addition, the height h of the minute inclined reflecting surface 103A is continuously changed so as to be lower near the light source 101 and higher at a place far from the light source 101, or the pitch P or the inclination angle θ of the minute inclined reflecting surface 101A is changed. It is continuously changed according to the distance from the light source 101, or the thickness of the light guide 103, that is, the distance between the front surface 103C of the light guide and the main surface 103B of the back surface is reduced nonlinearly according to the distance from the light source. It is preferable that the uniformity of the light emitted from the light guide body 103 is improved by configuring so as to be. At this time, when a plurality of light guides are joined, light propagating from the adjacent light guides is also taken into consideration so that the in-plane uniformity of luminance is increased.

拡散板105は複数の単位照明装置1000(1000a〜1000c)の導光体103(103a〜103c)の表面(液晶パネル200側の面)側にその全面を覆うように配置する。   The diffusion plate 105 is disposed so as to cover the entire surface of the light guides 103 (103a to 103c) of the plurality of unit lighting devices 1000 (1000a to 1000c) (surface on the liquid crystal panel 200 side).

拡散板105は導光体103(103a〜103c)から出射した光の角度分布や、輝度分布を変えて、液晶パネル200へ照射される照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性を高める機能を有するものである。   The diffusion plate 105 changes the angular distribution of the light emitted from the light guide 103 (103a to 103c) and the luminance distribution to change the angular distribution of the illumination light irradiated on the liquid crystal panel 200 and the uniformity of the in-plane luminance distribution. It has a function to enhance.

本実施例では特に、入射した光をその偏光状態を略維持した状態で拡散する機能を有するものを使用する。このような拡散板としては光学的に等方な透明基材上に、例えば複数の球状透明ビーズを面状に密に並べ、透明な樹脂で固定するなどした拡散層を形成したもの、或いは光学的に等方な透明基材上に形成したホログラム拡散板、或いはSPIE Vol.1536 Optical Materials Technology for Energy Efficiency and Solar Energy Conversion X(1991)pp138−148に記載のLCG(light control glass)等を使用することができる。   In this embodiment, in particular, a light having a function of diffusing incident light in a state where the polarization state is substantially maintained is used. As such a diffusion plate, on a transparent substrate that is optically isotropic, for example, a plurality of spherical transparent beads are densely arranged in a plane, and a diffusion layer is formed by fixing with a transparent resin, or optical A hologram diffusion plate formed on a transparent isotropic substrate or LCG (light control glass) described in SPIE Vol. 1536 Optical Materials Technology for Energy Efficiency and Solar Energy Conversion X (1991) pp 138-148 can do.

図15及び図16に偏光維持機能を有する拡散板105の一例を示す。図15は拡散板105の一部斜視図であり、図16は拡散板105の一部断面図である。   15 and 16 show an example of the diffusion plate 105 having a polarization maintaining function. FIG. 15 is a partial perspective view of the diffusion plate 105, and FIG. 16 is a partial cross-sectional view of the diffusion plate 105.

この拡散板105はガラス、或いはキャスティング法(溶液流延法)により成膜したポリカーボネートフィルムや、トリアセチルセルロースフィルム等のポリマーフィルム、或いは射出成形により形成した脂環式アクリル樹脂(商品名オプトレッツ:日立化成製)等からなる光学的に等方な透明基材1501の一表面に、ガラス或いは樹脂からなる光学的に等方な球状透明ビーズ1502を面状に密に一層分だけ並べ、アクリル系、或いはポリエステル系等の透明接着樹脂1503により、固定したものである。   The diffusion plate 105 is made of glass, a polycarbonate film formed by a casting method (solution casting method), a polymer film such as a triacetyl cellulose film, or an alicyclic acrylic resin formed by injection molding (trade name: Optretz: An optically isotropic transparent base material 1501 made of Hitachi Chemical Co., Ltd.) is arranged on the surface of an optically isotropic spherical transparent bead 1502 made of glass or resin, and is arranged in a single layer in a single layer. Alternatively, it is fixed with a transparent adhesive resin 1503 such as polyester.

透明ビーズ1502は直径数μm〜数百μmの物を使用することができるが、拡散性能の制御、及び面内での均一性を図るためにできるだけ粒径の揃ったものを使用することが望ましい。   Transparent beads 1502 having a diameter of several μm to several hundreds of μm can be used, but it is desirable to use particles having a uniform particle size as much as possible in order to control diffusion performance and achieve in-plane uniformity. .

図16に示すとおり、この偏光維持拡散板105は透明ビーズ1502に入射した光1504が透明ビーズ1502界面での屈折作用により収束,発散することで拡散板として機能するもので、その拡散性は透明ビーズ1502の屈折率を変えることで任意に設計することが可能である。   As shown in FIG. 16, the polarization maintaining diffusion plate 105 functions as a diffusion plate by converging and diverging light 1504 incident on the transparent bead 1502 by refraction at the interface of the transparent bead 1502, and its diffusibility is transparent. It is possible to design arbitrarily by changing the refractive index of the beads 1502.

また、図示したものと異なり、透明ビーズ1502全体を透明接着樹脂1503で覆ったものを使用しても良い。この場合、透明ビーズ1502と透明樹脂1503の屈折率が異なることが必要であるが、透明ビーズ1502は屈折率1.5〜2.0のものが比較的容易に入手可能であり、透明接着樹脂1503は屈折率1.4 〜1.6 のものが比較的容易に入手できるので、これらを適当に組み合わせることで所望の拡散性が得られる偏光維持拡散板を構成することができる。   Further, unlike the illustrated case, a transparent bead 1502 entirely covered with a transparent adhesive resin 1503 may be used. In this case, it is necessary that the refractive index of the transparent bead 1502 and the transparent resin 1503 be different from each other, but the transparent bead 1502 having a refractive index of 1.5 to 2.0 is relatively easily available. Since 1503 having a refractive index of 1.4 to 1.6 can be obtained relatively easily, a polarization maintaining diffusion plate capable of obtaining a desired diffusibility can be configured by appropriately combining them.

さらに、図17に示すように透明ビーズ1502の層を複数重ねることで所望の拡散性を得るようにした偏光維持拡散板105を使用することもできる。   Furthermore, as shown in FIG. 17, a polarization maintaining diffusion plate 105 that obtains a desired diffusibility by stacking a plurality of layers of transparent beads 1502 can also be used.

上記偏光維持拡散板は従来の多重散乱による拡散板と異なり、屈折作用を利用し、少ない界面で散乱性を得ているため、光の損失が少なく、さらに偏光状態へ与える影響が少ないため、偏光状態を略維持する拡散板として機能する。   Unlike the conventional diffuser plate with multiple scattering, the polarization maintaining diffusion plate utilizes a refraction function and has a scattering property at a small interface, so that there is little loss of light and less influence on the polarization state. It functions as a diffusion plate that substantially maintains the state.

一方、ホログラム拡散板を偏光維持拡散板105として使用する場合は、ガラス、或いはキャスティング法(溶液流延法)により成膜したポリカーボネートフィルムや、トリアセチルセルロースフィルム等の光学的に等方な透明基材上にフォトポリマーを塗布し、公知の技術である2光束干渉によって所望の散乱特性となるように記録したものを用いることができる。また、所望のホログラムパターンを計算機によって算出し、電子ビーム等によって描画,作製するCGH(Computer Generated Hologram)を用いてもよい。   On the other hand, when a hologram diffusion plate is used as the polarization maintaining diffusion plate 105, an optically isotropic transparent substrate such as glass or a polycarbonate film formed by a casting method (solution casting method) or a triacetyl cellulose film is used. It is possible to use a material in which a photopolymer is coated on a material and recorded so as to have a desired scattering characteristic by two-beam interference, which is a known technique. Further, a CGH (Computer Generated Hologram) may be used in which a desired hologram pattern is calculated by a computer and drawn and produced by an electron beam or the like.

ホログラム材料としてはアクリル系のフォトポリマーを用いることが耐久性等の面から望ましく、また、高い回折効率が得られるという点で体積位相型のホログラムの使用が望ましい。   As the hologram material, it is desirable to use an acrylic photopolymer from the viewpoint of durability and the like, and it is desirable to use a volume phase type hologram in view of obtaining high diffraction efficiency.

白色光に対応するためには、光源101からの出射光の3原色に対応した輝線スペクトルにホログラムの中心回折波長を対応させればよく、例えば露光光源として赤色用にはHe−Neレーザー、緑色用にはAr+Dyeレーザー、青色用にはArレーザーを用いて作製したホログラムを用いればよい。この際、各波長で個別に露光した複数のホログラムを積層して用いてもよいが、1枚に複数の波長で多重露光したものを用いてもよい。   In order to cope with white light, the center diffraction wavelength of the hologram should correspond to the bright line spectrum corresponding to the three primary colors of the light emitted from the light source 101. For example, as an exposure light source for red, a He-Ne laser, green A hologram produced using an Ar + Dye laser for blue and an Ar laser for blue may be used. At this time, a plurality of holograms individually exposed at each wavelength may be stacked and used, but a single sheet subjected to multiple exposure at a plurality of wavelengths may be used.

また、光学的に等方な透明基材上に透明な紫外線硬化樹脂等によりホログラムパターンを形成するといった方法で作成したレリース型のホログラムにより量産性が高い偏光維持機能を有するホログラム拡散板を実現してもよい。   In addition, a hologram type diffusion plate having a polarization maintaining function with high mass productivity has been realized by a release-type hologram created by a method of forming a hologram pattern with a transparent UV curable resin on an optically isotropic transparent substrate. May be.

尚、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は、拡散板105と導光体表面との距離を大きくすればするほど視認できなくなる。具体的には拡散板105の拡散性にもよるが、現実的な拡散板であれば、拡散板105と導光体103表面との距離を0.1mm 〜15mm程度とすれば、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は視認できなくなり、面内輝度分布の均一性が高い照明光が得られる。   Note that the change in the in-plane luminance distribution of the illumination light at the joint where the unit illumination devices are joined becomes less visible as the distance between the diffusion plate 105 and the light guide surface increases. Specifically, depending on the diffusibility of the diffusion plate 105, if it is a realistic diffusion plate, the unit illumination device can be obtained by setting the distance between the diffusion plate 105 and the surface of the light guide 103 to about 0.1 mm to 15 mm. The change in the in-plane luminance distribution of the illumination light at the joint where the two are joined cannot be visually recognized, and the illumination light with high uniformity of the in-plane luminance distribution can be obtained.

尚、拡散板105はこれがなくても照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性が高ければ必ずしも配置する必要はないが、通常は必要となるものである。   Even if the diffuser plate 105 is not provided, it is not always necessary to dispose the diffuser plate 105 if the angular distribution of illumination light and the uniformity of the in-plane luminance distribution are high, but it is usually necessary.

次に本表示装置の動作を図14を参照しながら説明する。光源101(101a〜101c)から出射した光は、直接、或いはランプカバー102(102a〜102c)で反射した後、導光体103(103a〜103c)に入射する。導光体103(103a〜103c)に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の微小傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体103(103a〜103c)から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル200に照射される。   Next, the operation of this display device will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 101 (101a to 101c) enters the light guide 103 (103a to 103c) directly or after being reflected by the lamp cover 102 (102a to 102c). The light that has entered the light guide 103 (103a to 103c) propagates while repeating total reflection in the light guide, and among the light that propagates in the light guide, the light that reaches the minute inclined reflective surface on the back of the light guide is The reflection angle changes, and the light guide body emits light out of the total reflection condition. The light emitted from the light guide 103 (103a to 103c) is irradiated on the liquid crystal panel 200 after the light distribution and the angular distribution of the illumination light are made uniform by the diffusion plate 105.

液晶パネル200に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、画像が表示される。   The amount of light applied to the liquid crystal panel 200 is controlled according to image information, and an image is displayed.

本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源,導光体,ランプカバー,反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。   Also in this embodiment, the same effect as the above embodiment can be obtained. In other words, by arranging a plurality of unit lighting devices consisting of a light source, a light guide, a lamp cover, and a reflector, it is thin and lightweight and has an in-plane luminance distribution even when the size is increased (large screen). An illuminating device that emits uniform and high-luminance light can be realized, and a display device that can display a high-quality display with higher brightness and in-plane uniformity of luminance can be realized.

また、上記の通り、液晶パネル200には電極やスイッチング素子、或いは画素間等の非表示部(非開口部)206が存在する。これら非開口部206は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。   Further, as described above, the liquid crystal panel 200 has electrodes, switching elements, or non-display portions (non-opening portions) 206 such as between pixels. These non-opening portions 206 do not contribute to the brightness of the image, but most of them are metal electrodes and reflect light.

従って、液晶パネル200に照射された光のうち、その開口部207に入射した光301はそのまま表示に利用されるが、液晶パネル200の非開口部206に入射した光302は表示に寄与せず、反射して照明装置100に戻る。   Accordingly, among the light irradiated to the liquid crystal panel 200, the light 301 incident on the opening 207 is used as it is for display, but the light 302 incident on the non-opening 206 of the liquid crystal panel 200 does not contribute to the display. And return to the lighting device 100 after reflection.

照明装置100に戻った光302は拡散板105、及び導光体103を透過し、反射板104に向かう。反射板104に向かった光は反射して、導光体103、及び拡散板105を介して再び液晶パネル200に照射される。この際、本実施例では拡散板105,導光体103の透過、及び反射板104での反射では光の偏光状態は大きく変化しない。このため液晶パネル200に再び照射された光302は、初めに液晶パネル200の非開口部206で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル200の非開口部206で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。   The light 302 that has returned to the illumination device 100 passes through the diffusion plate 105 and the light guide 103 and travels toward the reflection plate 104. The light directed toward the reflection plate 104 is reflected and irradiated to the liquid crystal panel 200 again through the light guide 103 and the diffusion plate 105. At this time, in this embodiment, the polarization state of the light does not change greatly by the transmission through the diffusion plate 105 and the light guide 103 and the reflection by the reflection plate 104. For this reason, the light 302 re-irradiated to the liquid crystal panel 200 maintains almost the polarization state when initially reflected by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200, and thus is hardly absorbed by the polarizing plate 201. It can contribute to the display. That is, in the display device of this embodiment, since the light that has been shielded by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 and has not been able to contribute to the display can be reused without a large loss, the liquid crystal with a low aperture ratio can be used. Even if it is a panel, there exists an effect that a bright display is obtained.

具体的には開口率70%の液晶パネル200を用いたとき、反射板104及び拡散板105に偏光維持機能がない場合に対して約2%輝度が向上した。また、開口率40%の液晶パネル200を用いたときは、同じく約15%輝度が向上した。つまり、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れる。   Specifically, when the liquid crystal panel 200 having an aperture ratio of 70% is used, the luminance is improved by about 2% as compared with the case where the reflection plate 104 and the diffusion plate 105 do not have a polarization maintaining function. Further, when the liquid crystal panel 200 having an aperture ratio of 40% was used, the luminance was improved by about 15%. That is, in the illumination device of this embodiment and the display device using the same, the effect appears more remarkably when a liquid crystal panel having a low aperture ratio is used.

尚、本実施例では金属電極としてCr合金とAl合金を併用したが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち理想的には電極の少なくとも液晶パネル200の背面側はAl,Ag等の反射率の高い金属を用いる、或いは、非開口部206の液晶パネル背面側に誘電体多層膜等による反射面を形成するなどして、非開口部206に入射する光を高い反射率で照明装置側へ反射するようにして、非開口部206での光吸収による光損失を最小限に留めることが望ましい。   In this embodiment, Cr alloy and Al alloy are used together as the metal electrode, but the present invention is not limited to this. That is, ideally, a metal having high reflectivity such as Al or Ag is used on at least the back side of the liquid crystal panel 200 of the electrode, or a reflective surface such as a dielectric multilayer film is formed on the back side of the liquid crystal panel of the non-opening 206. Thus, it is desirable to minimize light loss due to light absorption in the non-opening portion 206 by reflecting light incident on the non-opening portion 206 to the lighting device side with a high reflectance.

(実施例5)
次に本発明に係る照明装置、及び表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。
(Example 5)
Next, another embodiment of the illumination device and the display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図18は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図である。   FIG. 18 is a partial schematic sectional view showing another embodiment of the illumination device of the present invention and a display device using the same.

本実施例は(実施例4)で説明した照明装置、及び表示装置において、液晶パネル200と、照明装置100を構成する導光体103(103a〜103c)との間に、偏光分離手段としてのコレステリック液晶層106と、位相差板(1/4波長板)107とを液晶パネル200側から位相差板107,コレステリック液晶層106の順に配置したもので、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。   In this embodiment, in the illuminating device and the display device described in (Embodiment 4), between the liquid crystal panel 200 and the light guide body 103 (103a to 103c) constituting the illuminating device 100, the polarization separating means is used. A cholesteric liquid crystal layer 106 and a retardation plate (¼ wavelength plate) 107 are arranged in this order from the liquid crystal panel 200 in the order of the retardation plate 107 and the cholesteric liquid crystal layer 106. The same parts as in the above embodiment are the same. Reference numerals are assigned and detailed description is omitted.

コレステリック液晶層106は配向処理された2枚のガラス基板間に低分子コレステリック液晶を収めた液晶セルや、高分子コレステリック液晶層をガラス或いは透明性樹脂等の光学的に等方で透明な基板上に形成したものを使用する。コレステリック液晶層106はヘリカルな分子配列に基づく特異な光学特性を示すもので、ヘリカル軸に平行に入射した光がコレステリック螺旋の回転方向に応じて一方の回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。従って、コレステリック液晶層106に入射する主光束がヘリカル軸と平行となるようにするため、コレステリック液晶層106のヘリカル軸は、液晶パネル200の表示面に対して垂直となるように構成する。また、選択反射の波長域は分子配列のピッチによって決るので、白色に対応するためには可視波長域全域で選択反射が起こる、或いは光源101の3原色に対応した輝線スペクトル波長において選択反射が起こるようにするためピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層して用いることが必要である。尚、可視波長域全域で選択反射を得るためにピッチの異なるコレステリック液晶層を複数層重ねる代わりに Asia Display 95 Digest p735 に記載されているようなピッチを連続的に変化させたコレステリック液晶層を用いてもよい。   The cholesteric liquid crystal layer 106 is a liquid crystal cell containing a low molecular cholesteric liquid crystal between two aligned glass substrates, or a polymer cholesteric liquid crystal layer on an optically isotropic and transparent substrate such as glass or a transparent resin. Use what was formed. The cholesteric liquid crystal layer 106 exhibits unique optical characteristics based on a helical molecular arrangement. Light incident in parallel to the helical axis reflects circularly polarized light in one rotational direction according to the rotational direction of the cholesteric spiral, and the other is This indicates selective reflection of transmission. Therefore, in order to make the main light beam incident on the cholesteric liquid crystal layer 106 parallel to the helical axis, the helical axis of the cholesteric liquid crystal layer 106 is configured to be perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel 200. Further, since the wavelength range of selective reflection is determined by the pitch of the molecular arrangement, selective reflection occurs in the entire visible wavelength range in order to cope with white, or selective reflection occurs in the emission line spectral wavelengths corresponding to the three primary colors of the light source 101. Therefore, it is necessary to use a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different pitches in a stacked manner. In order to obtain selective reflection in the entire visible wavelength range, a cholesteric liquid crystal layer with a continuously changing pitch as described in Asia Display 95 Digest p735 is used instead of stacking a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different pitches. May be.

位相差板107はコレステリック液晶層106を透過した円偏光を、液晶パネル200の背面側(照明光入射側)の偏光板201を透過する直線偏光、すなわち偏光板206の透過軸と電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換するもので、可視波長域において1/4波長板として機能するものを用いる。位相差板107としては可視波長域において高い透過率を有する延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール,ポリカーボネート,ポリサルフォン,ポリスチレン,ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。   The phase difference plate 107 transmits circularly polarized light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer 106 to linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 201 on the back side (illumination light incident side) of the liquid crystal panel 200, that is, oscillation of the transmission axis of the polarizing plate 206 and the electric vector. A material that converts linearly polarized light having the same direction and that functions as a quarter-wave plate in the visible wavelength region is used. As the retardation plate 107, a stretched polymer film having high transmittance in the visible wavelength region, such as polyvinyl alcohol, polycarbonate, polysulfone, polystyrene, polyarylate, or the like can be used. In addition, a mica, a crystal, or a liquid crystal layer in which molecular axes are aligned in one direction can be used.

尚、一般に位相差板を構成する材質の屈折率の波長依存性(波長分散)により、一種類の位相差板で可視波長の全域に対し1/4波長板として機能する位相差板を構成することは困難であるが、波長分散の異なる少なくとも2種類の位相差板をその光学軸を直交するように貼り合わせることで広い波長域で1/4波長板として機能する位相差板を構成して使用するようにすればよい。   In general, due to the wavelength dependence (wavelength dispersion) of the refractive index of the material constituting the retardation plate, a retardation plate that functions as a quarter-wave plate with respect to the entire visible wavelength range is formed with one type of retardation plate. Although it is difficult, a phase difference plate that functions as a quarter wavelength plate in a wide wavelength range is configured by bonding at least two types of phase difference plates having different wavelength dispersions so that their optical axes are orthogonal to each other. It should be used.

次に本実施例の照明装置、及びこれを用いた表示装置の動作を説明する。   Next, the operation of the illumination device of this embodiment and a display device using the same will be described.

光源101(101a〜101c)から出射した光は、直接、或いはランプカバー102(102a〜102c)で反射した後、導光体103(103a〜103c)に入射する。導光体103(103a〜103c)に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の微小傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体103(103a〜103c)から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、コレステリック液晶層106に入射する。   The light emitted from the light source 101 (101a to 101c) enters the light guide 103 (103a to 103c) directly or after being reflected by the lamp cover 102 (102a to 102c). The light that has entered the light guide 103 (103a to 103c) propagates while repeating total reflection in the light guide, and among the light that propagates in the light guide, the light that reaches the minute inclined reflective surface on the back of the light guide is The reflection angle changes, and the light guide body emits light out of the total reflection condition. The light emitted from the light guide 103 (103a to 103c) is incident on the cholesteric liquid crystal layer 106 after the light distribution and the angular distribution of the illumination light are uniformized by the diffusion plate 105.

上記の通り、コレステリック液晶層106はコレステリック螺旋の回転方向に対応して一方の回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すもので、ここでは右回り円偏光(以下、右円偏光)は透過し、左回り円偏光(以下、左円偏光)は反射する場合を説明する。   As described above, the cholesteric liquid crystal layer 106 exhibits selective reflection in which the circularly polarized light in one rotational direction is reflected and the other is transmitted in accordance with the rotational direction of the cholesteric spiral. A case will be described in which right-handed circularly polarized light is transmitted and left-handed circularly polarized light (hereinafter, left-handed circularly polarized light) is reflected.

光源101(101a〜101c)から出射し、導光体103(103a〜103c)を介して、コレステリック液晶層106に入射した光は非偏光であるが、このうち、右円偏光成分はコレステリック液晶層106を透過し、左円偏光成分は反射する。コレステリック液晶層106を透過した光301Aは位相差板107の作用により、偏光板201の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換された後、液晶パネル200に入射する。一方、コレステリック液晶層106で反射した光301Bは拡散板105、及び導光体103(103a〜103c)を通過し、反射板104で反射して、再びコレステリック液晶層106へ向かう。この際、拡散板105、及び導光体103(103a〜103c)を通過する光は偏光の状態に大きな影響を受けることがなく、さらに反射板104で反射した光は円偏光の回転方向が逆の円偏光となる。このため、初めにコレステリック液晶層106で反射した光301Bは、反射板104での反射の際、右円偏光となり、今度はコレステリック液晶層301Bを透過し、位相差板107の作用により、偏光板201の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換された後、液晶パネル200に入射する。   The light emitted from the light source 101 (101a to 101c) and incident on the cholesteric liquid crystal layer 106 through the light guide 103 (103a to 103c) is non-polarized light. Among these, the right circularly polarized component is the cholesteric liquid crystal layer. 106 is transmitted, and the left circularly polarized component is reflected. The light 301 </ b> A that has passed through the cholesteric liquid crystal layer 106 is converted into linearly polarized light whose vibration direction of the electric vector coincides with the linearly polarized light transmission axis of the polarizing plate 201 by the action of the retardation plate 107, and then enters the liquid crystal panel 200. . On the other hand, the light 301 </ b> B reflected by the cholesteric liquid crystal layer 106 passes through the diffusion plate 105 and the light guide 103 (103 a to 103 c), is reflected by the reflection plate 104, and travels toward the cholesteric liquid crystal layer 106 again. At this time, the light passing through the diffusion plate 105 and the light guide 103 (103a to 103c) is not greatly affected by the polarization state, and the light reflected by the reflection plate 104 has a reverse rotation direction of the circular polarization. Becomes circularly polarized light. For this reason, the light 301B first reflected by the cholesteric liquid crystal layer 106 becomes right circularly polarized light when reflected by the reflector 104, and this time is transmitted through the cholesteric liquid crystal layer 301B. After being converted into linearly polarized light whose linear polarization transmission axis 201 matches the vibration direction of the electric vector, it enters the liquid crystal panel 200.

従って、光源101からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル200に照射されることになる。ここで、所望の直線偏光とは液晶パネル200の照明光入射側の偏光板201を透過する直線偏光のことをいう。   Therefore, the non-polarized outgoing light from the light source 101 is efficiently converted into the desired linearly polarized light and then irradiated onto the liquid crystal panel 200. Here, the desired linearly polarized light refers to linearly polarized light that passes through the polarizing plate 201 on the illumination light incident side of the liquid crystal panel 200.

液晶パネル200では画像情報に応じて照明光の透過光量が制御され、画像が表示される。この際、液晶パネル200に入射した光301A,301Bは偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。つまり、従来、液晶パネル200の偏光板201で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。実際にはコレステリック液晶層106及び位相差板107を有しない照明装置を用いた場合に対して、同じ消費電力で表示面の輝度は約45%向上した。   In the liquid crystal panel 200, the amount of transmitted illumination light is controlled according to image information, and an image is displayed. At this time, the lights 301A and 301B incident on the liquid crystal panel 200 are hardly absorbed by the polarizing plate 201 and contribute to display. That is, conventionally, light that has been absorbed by the polarizing plate 201 of the liquid crystal panel 200 and wasted can be used effectively, so that a bright and low power consumption display device can be realized. Actually, the luminance of the display surface was improved by about 45% with the same power consumption as compared with the case of using an illumination device without the cholesteric liquid crystal layer 106 and the retardation plate 107.

尚、言うまでもないが、本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源,導光体,ランプカバー,反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。   Needless to say, the same effects as in the above embodiment can be obtained in this embodiment. In other words, by arranging a plurality of unit lighting devices consisting of a light source, a light guide, a lamp cover, and a reflector, it is thin and lightweight and has an in-plane luminance distribution even when the size is increased (large screen). An illuminating device that emits uniform and high-luminance light can be realized, and a display device that can display a high-quality display with higher brightness and in-plane uniformity of luminance can be realized.

ところで、液晶パネル200に照射された光のうち、液晶パネル200の非開口部206に入射した光302Aは初めは表示に寄与せず、反射して照明装置100に向かう。照明装置106に向かった光は位相差板107を透過する際、その作用を受けて右円偏光となり、コレステリック液晶層106を透過する。コレステリック液晶層106を透過した光は拡散板105及び導光体103(103a〜103c)を通過し、反射板104(104a〜104c)で反射して左円偏光となる。左円偏光となった光302Aはコレステリック液晶層106で反射され、再び拡散板105及び導光体103(103a〜103c)を通過し、反射板104(104a〜104c)で反射して、右円偏光になる。右円偏光となった光302Aは今度はコレステリック液晶層106を透過し、位相差板107の作用により、偏光板201の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換された後、液晶パネル200に再入射する。液晶パネル200に再入射した光302Aは偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、初め液晶パネル200の非開口部206で反射して表示に寄与できなかった光も再利用できるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果もある。   By the way, among the light irradiated on the liquid crystal panel 200, the light 302 </ b> A incident on the non-opening 206 of the liquid crystal panel 200 does not contribute to the display at first and is reflected toward the illumination device 100. When the light traveling toward the illuminating device 106 passes through the phase difference plate 107, it receives the action and becomes right circularly polarized light, and passes through the cholesteric liquid crystal layer 106. The light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer 106 passes through the diffusion plate 105 and the light guide 103 (103a to 103c), is reflected by the reflection plate 104 (104a to 104c), and becomes left circularly polarized light. The left circularly polarized light 302A is reflected by the cholesteric liquid crystal layer 106, passes through the diffusion plate 105 and the light guide 103 (103a to 103c) again, is reflected by the reflection plate 104 (104a to 104c), and is reflected to the right circle. Become polarized. The right circularly polarized light 302A is then transmitted through the cholesteric liquid crystal layer 106, and is converted into linearly polarized light whose electric polarization direction coincides with the linearly polarized light transmission axis of the polarizing plate 201 by the action of the phase difference plate 107. After that, the light reenters the liquid crystal panel 200. The light 302 </ b> A that re-enters the liquid crystal panel 200 is hardly absorbed by the polarizing plate 201 and contributes to display. Therefore, since the light that was initially reflected by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 and could not contribute to the display can be reused, there is an effect that a bright display can be obtained even with a liquid crystal panel having a low aperture ratio.

尚、上記説明では拡散板105はコレステリック液晶層106の背面に配置したが、拡散板105の位置は液晶パネル200と、導光体103(103a〜103c)との間であればどこでも良く、上記実施例に限定されるものではない。   In the above description, the diffusion plate 105 is disposed on the back surface of the cholesteric liquid crystal layer 106. However, the diffusion plate 105 may be located anywhere between the liquid crystal panel 200 and the light guide 103 (103a to 103c). The present invention is not limited to the examples.

(実施例6)
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図19は本発明の照明装置、及びこれを用いた液晶表示装置の一例を示す一部概略断面図である。本実施例は(実施例5)で説明した照明装置、及びこれを用いた表示装置において、コレステリック液晶層106と、位相差板107の代わりに、位相差板108と、直線偏光分離素子109を液晶パネル200側から直線偏光分離素子109,位相差板108の順に配置したもので、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。
(Example 6)
Next, another embodiment of the illumination device according to the present invention and a display device using the same will be described with reference to the drawings. FIG. 19 is a partial schematic cross-sectional view showing an example of the illumination device of the present invention and a liquid crystal display device using the same. In this embodiment, in the illumination device described in (Embodiment 5) and a display device using the same, a retardation plate 108 and a linearly polarized light separating element 109 are used instead of the cholesteric liquid crystal layer 106 and the retardation plate 107. The linearly polarized light separating element 109 and the retardation plate 108 are arranged in this order from the liquid crystal panel 200 side. The same reference numerals are given to the same parts as those in the above embodiment, and detailed description is omitted.

直線偏光分離素子109は、これに入射する光のうち特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する機能を有するもので、その構成は種々考えられる。   The linearly polarized light separating element 109 has a function of transmitting a specific linearly polarized light component of light incident on the linearly polarized light separating element 109 and reflecting a different polarized light component, and various configurations are conceivable.

例えば、国際出願の国際公開番号:WO95/27919に記載の異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムや、SID92 Digest p427 に記載の頂角が略90度のプリズムアレイを2枚重ね、その重ね合わせ部に誘電体多層膜による偏光分離面を形成したものを使用することができる。   For example, a birefringence reflective polarizing film obtained by alternately laminating a plurality of different birefringent polymer films described in International Publication Number: WO95 / 27919, or an apex angle of approximately 90 degrees described in SID92 Digest p427 Two prism arrays can be stacked, and a polarization separation surface formed of a dielectric multilayer film can be formed on the overlapping portion.

尚、直線偏光分離素子109の直線偏光の透過軸は、液晶パネル200の背面側の偏光板201の直線偏光の透過軸と一致するように配置する。   The linearly polarized light transmission axis of the linearly polarized light separating element 109 is arranged so as to coincide with the linearly polarized light transmission axis of the polarizing plate 201 on the back side of the liquid crystal panel 200.

位相差板108は直線偏光分離素子109で反射、或いは透過した直線偏光を円偏光に変換する機能を有するもので、可視波長域において1/4波長板として機能するものである。位相差板108としては可視波長域において透明で透過率の高い延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール,ポリカーボネート,ポリサルフォン,ポリスチレン,ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。   The retardation plate 108 has a function of converting linearly polarized light reflected or transmitted by the linearly polarized light separating element 109 into circularly polarized light, and functions as a quarter wavelength plate in the visible wavelength range. As the retardation plate 108, a stretched polymer film that is transparent in the visible wavelength region and has high transmittance, such as polyvinyl alcohol, polycarbonate, polysulfone, polystyrene, polyarylate, or the like can be used. In addition, a mica, a crystal, or a liquid crystal layer in which molecular axes are aligned in one direction can be used.

尚、一般に位相差板を構成する材質の屈折率の波長依存性(波長分散)から、一種類の位相差板で可視波長の全域に対し1/4波長板として機能する位相差板を構成することは困難であるが、波長分散の異なる少なくとも2種類の位相差板をその光学軸を直交するように貼り合わせることで広い波長域で1/4波長板として機能する位相差板を構成することができる。   In general, due to the wavelength dependence (wavelength dispersion) of the refractive index of the material constituting the retardation plate, a retardation plate that functions as a quarter-wave plate with respect to the entire visible wavelength region is configured with one type of retardation plate. Although it is difficult, a phase difference plate that functions as a quarter wavelength plate in a wide wavelength range is formed by bonding at least two types of phase difference plates having different wavelength dispersions so that their optical axes are orthogonal to each other. Can do.

次に本実施例の照明装置、及びこれを用いた表示装置の動作を説明する。   Next, the operation of the illumination device of this embodiment and a display device using the same will be described.

光源101(101a〜101c)から出射した光は、直接、或いはランプカバー102(102a〜102c)で反射した後、導光体103(103a〜103c)に入射する。導光体103(103a〜103c)に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体103(103a〜103c)から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、位相差板108を透過して、直線偏光分離素子109に入射する。上記の通り、直線偏光分離素子109は、液晶パネル200の背面側の偏光板201の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射するものである。   The light emitted from the light source 101 (101a to 101c) enters the light guide 103 (103a to 103c) directly or after being reflected by the lamp cover 102 (102a to 102c). The light incident on the light guide 103 (103a to 103c) propagates while repeating total reflection in the light guide, and among the light propagated in the light guide, the light reaching the inclined reflection surface on the back surface of the light guide is reflected. The angle changes and the light guide surface exits the total reflection condition. The light emitted from the light guide 103 (103a to 103c) is made uniform by the diffusion plate 105 in the light quantity distribution and the angle distribution of the illumination light, and then transmitted through the phase difference plate 108 to the linearly polarized light separating element 109. Incident. As described above, the linearly polarized light separating element 109 transmits a linearly polarized light component in which the linearly polarized light transmission axis of the polarizing plate 201 on the back side of the liquid crystal panel 200 coincides with the vibration direction of the electric vector, and reflects a polarized light component different from this. To do.

従って、導光体103(103a〜103c)から出射し、拡散板105及び位相差板108を通過して、直線偏光分離素子109に入射した光のうち、偏光板201の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光成分は直線偏光分離素子109を透過し、これと直交する直線偏光成分は反射する。直線偏光分離素子109を透過した光301Cはそのまま液晶パネル200に照射される。一方、直線偏光分離素子109で反射した光301Dは位相差板108の作用により円偏光(ここでは以下、左円偏光と成る場合について説明する)となり、拡散板105、及び導光体103(103a〜103c)を通過し、反射板104で反射して、再び位相差板108へ向かう。この際、拡散板105,導光体103を通過する光は偏光の状態に大きな影響を受けることがなく、さらに反射板104で反射した光は円偏光の回転方向が逆の円偏光となる。   Therefore, out of the light that is emitted from the light guide 103 (103a to 103c), passes through the diffusion plate 105 and the retardation plate 108, and enters the linearly polarized light separating element 109, the linearly polarized light transmission axis of the polarizing plate 201, The linearly polarized light component having the same vibration direction of the electric vector is transmitted through the linearly polarized light separating element 109, and the linearly polarized light component orthogonal thereto is reflected. The light 301C that has passed through the linearly polarized light separating element 109 is irradiated to the liquid crystal panel 200 as it is. On the other hand, the light 301D reflected by the linearly polarized light separating element 109 becomes circularly polarized light (hereinbelow, a case where it becomes left circularly polarized light) by the action of the phase difference plate 108, and the diffusion plate 105 and the light guide 103 (103a). -103c), is reflected by the reflector 104, and travels toward the retardation plate 108 again. At this time, the light passing through the diffusion plate 105 and the light guide 103 is not greatly affected by the polarization state, and the light reflected by the reflection plate 104 becomes circularly polarized light whose rotational direction of circularly polarized light is reversed.

このため、直線偏光分離素子109で反射して、位相差板108を透過した光301D(左円偏光)は、反射板104での反射の際、右円偏光となり、再び位相差板108を透過する際、その作用により、直線偏光分離素子109を透過する直線偏光となるため、今度は直線偏光分離素子109を透過して液晶パネル200に照射される。   Therefore, the light 301D (left circularly polarized light) reflected by the linearly polarized light separating element 109 and transmitted through the retardation plate 108 becomes right circularly polarized light when reflected by the reflective plate 104, and is transmitted through the retardation plate 108 again. At this time, the action causes the linearly polarized light to pass through the linearly polarized light separating element 109, so that the liquid crystal panel 200 is irradiated through the linearly polarized light separating element 109 this time.

従って、光源101からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル200に照射されることになる。ここで、所望の直線偏光とは液晶パネル200の照明光入射側の偏光板201を透過する直線偏光のことをいう。   Therefore, the non-polarized outgoing light from the light source 101 is efficiently converted into the desired linearly polarized light and then irradiated onto the liquid crystal panel 200. Here, the desired linearly polarized light refers to linearly polarized light that passes through the polarizing plate 201 on the illumination light incident side of the liquid crystal panel 200.

液晶パネル200では画像情報に応じて照明光の透過光量が制御され、画像が表示される。この際、液晶パネル200に入射した光301C,301Dは偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。つまり、従来、液晶パネル200の偏光板201で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。実際には位相差板108及び直線偏光分離手段109を有しない照明装置を用いた場合に対して、同じ消費電力で表示面の輝度は約49%向上した。   In the liquid crystal panel 200, the amount of transmitted illumination light is controlled according to image information, and an image is displayed. At this time, the light 301C and 301D incident on the liquid crystal panel 200 is hardly absorbed by the polarizing plate 201 and contributes to display. That is, conventionally, light that has been absorbed by the polarizing plate 201 of the liquid crystal panel 200 and wasted can be used effectively, so that a bright and low power consumption display device can be realized. Actually, the luminance of the display surface was improved by about 49% with the same power consumption as compared with the case of using an illuminating device that does not have the retardation plate 108 and the linearly polarized light separating means 109.

尚、言うまでもないが、本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源,導光体,ランプカバー,反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。   Needless to say, the same effects as in the above embodiment can be obtained in this embodiment. In other words, by arranging a plurality of unit lighting devices consisting of a light source, a light guide, a lamp cover, and a reflector, it is thin and lightweight and has an in-plane luminance distribution even when the size is increased (large screen). An illuminating device that emits uniform and high-luminance light can be realized, and a display device that can display a high-quality display with higher brightness and in-plane uniformity of luminance can be realized.

ところで、液晶パネル200に照射された光のうち、液晶パネル200の非開口部206に入射した光302Bは初めは表示に寄与せず、反射して照明装置100に向かう。照明装置100に向かった光は直線偏光分離素子109を透過し、位相差板108を透過する際、その作用を受けて右円偏光となる。位相差板108を透過した光は拡散板105及び導光体103(103a〜103c)を透過し、反射板104(104a〜104c)で反射して左円偏光となる。左円偏光となった光302Bは位相差板108を透過する際、その作用を受けて、直線偏光分離素子109で反射する直線偏光となり、直線偏光分離素子109で反射する。直線偏光分離素子109で反射した光302Bは、位相差板108を通過する際、その作用を受けて左円偏光となり、再び拡散板105、及び導光体103(103a〜103c)を透過して、反射板104で反射する際、右円偏光になる。右円偏光となった光302Bは、再び導光体103(103a〜103c)、及び拡散板105を透過し、位相差板108を透過する際、その作用により、今度は直線偏光分離素子109を透過する直線偏光となるため、直線偏光分離素子109を透過して液晶パネル200に照射される。液晶パネル200に再入射した光302Bは偏光板201の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光であるため、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。つまり、液晶パネル200の非開口部206で反射して表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用できるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果もある。   By the way, among the light irradiated to the liquid crystal panel 200, the light 302B incident on the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 does not contribute to the display at first and is reflected toward the illumination device 100. The light traveling toward the illumination device 100 passes through the linearly polarized light separating element 109, and when it passes through the phase difference plate 108, it receives the action and becomes right circularly polarized light. The light transmitted through the phase difference plate 108 is transmitted through the diffusion plate 105 and the light guide 103 (103a to 103c), reflected by the reflection plate 104 (104a to 104c), and becomes left circularly polarized light. When the light 302B that has become left circularly polarized light passes through the phase difference plate 108, the light 302B becomes linearly polarized light that is reflected by the linearly polarized light separating element 109 and reflected by the linearly polarized light separating element 109. When the light 302B reflected by the linearly polarized light separating element 109 passes through the phase difference plate 108, the light 302B receives the action and becomes left circularly polarized light, and is again transmitted through the diffusion plate 105 and the light guide 103 (103a to 103c). When the light is reflected by the reflector 104, it becomes right circularly polarized light. The light 302 </ b> B that has become right circularly polarized light again passes through the light guide 103 (103 a to 103 c) and the diffusion plate 105, and passes through the phase difference plate 108. Since the linearly polarized light is transmitted, the liquid crystal panel 200 is irradiated through the linearly polarized light separating element 109. The light 302 </ b> B re-entering the liquid crystal panel 200 is linearly polarized light in which the linearly polarized light transmission axis of the polarizing plate 201 and the vibration direction of the electric vector coincide with each other, and thus contributes to display without being almost absorbed by the polarizing plate 201. In other words, since light that has been reflected by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 and has not contributed to display can be reused without a large loss, a bright display can be obtained even with a liquid crystal panel having a low aperture ratio. There is also.

尚、上記説明では拡散板105は位相差板108の背面に配置したが、偏拡散板105の位置は液晶パネル200と、導光体103(103a〜103c)との間であればどこでも良く、上記実施例に限定されるものではない。   In the above description, the diffusion plate 105 is disposed on the back surface of the retardation plate 108, but the position of the partial diffusion plate 105 may be anywhere between the liquid crystal panel 200 and the light guide 103 (103a to 103c). The present invention is not limited to the above embodiment.

(実施例7)
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図20は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。本実施例は(実施例4)で説明した単位照明装置1000を構成する光源101と、光源101が隣接配置される導光体103の端面との間に直線偏光分離素子701を配置したものであり、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。
(Example 7)
Next, another embodiment of the illumination device according to the present invention and a display device using the same will be described with reference to the drawings. FIG. 20 is a partial schematic cross-sectional view showing an example of the illumination device of the present invention and a display device using the same. In this embodiment, a linearly polarized light separating element 701 is arranged between the light source 101 constituting the unit illumination device 1000 described in (Embodiment 4) and the end face of the light guide 103 on which the light source 101 is arranged adjacently. The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

照明装置100は、(実施例4)で説明した照明装置と同様、整列配置した複数の導光体103と、複数の導光体103の一側面(端面)にそれぞれ配置され、その側面(端面)長さに対応した発光長を有する複数の光源101と、複数の光源101の導光体103方向を除く部分を覆うようにそれぞれ配置した複数のランプカバー102と、複数の導光体103の裏面(液晶パネル200と反対側の面)に空気層を介してそれぞれ配置した複数の反射板104と、複数の導光体103の表面(液晶パネル200側の面)側にその全面を覆うように配置した拡散板105とを有する。本実施例ではさらに、光源101が隣接配置される導光体103の端面と、光源101の間に直線偏光分離素子701を配置した。   Similarly to the illumination device described in (Example 4), the illumination device 100 is arranged on each of the aligned light guides 103 and one side surface (end surface) of the plurality of light guides 103, and the side surface (end surface). ) A plurality of light sources 101 having light emission lengths corresponding to the lengths, a plurality of lamp covers 102 arranged so as to cover portions of the plurality of light sources 101 excluding the direction of the light guide 103, and a plurality of light guides 103 The plurality of reflectors 104 respectively disposed on the back surface (the surface opposite to the liquid crystal panel 200) via an air layer and the entire surface of the plurality of light guides 103 on the front surface (surface on the liquid crystal panel 200 side) are covered. And a diffuser plate 105 disposed on the surface. In this embodiment, a linearly polarized light separating element 701 is further disposed between the light source 101 and the end surface of the light guide body 103 adjacent to the light source 101.

つまり、照明装置100は、導光体103と、導光体103の一側面(端面)に配置した光源101と、ランプカバー102と、導光体103の裏面に配置した反射板104と、直線偏光分離素子701とから構成される単位照明装置1000を複数個整列配置し、その表面側にその全面を覆うように配置した拡散板105とから構成される。   That is, the illumination device 100 includes a light guide 103, a light source 101 disposed on one side surface (end surface) of the light guide 103, a lamp cover 102, a reflector 104 disposed on the back surface of the light guide 103, and a straight line. A plurality of unit illumination devices 1000 each including a polarization separation element 701 are arranged and arranged, and the diffusion plate 105 is arranged on the surface side so as to cover the entire surface.

単位照明装置1000はこれを構成する導光体を一対の向かい合う端面の厚さが異なる板状の透明体から構成し、複数の導光体を整列配置する際には、厚さが大きい端面と厚さが小さい端面とを表面側の段差、及び光学的に継ぎ目がないように接合する。光源は導光体の厚さが異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面に近接する位置であって、なおかつ隣合う導光体の裏面となる位置に配置する。また、導光体103の光源光が入射する端面部分、すなわち、導光体の厚さが異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面であって、導光体どうしの接合部を除く部分に直線偏光分離素子701を配置する。   In the unit lighting device 1000, the light guide constituting this is composed of a pair of plate-like transparent bodies having opposite end face thicknesses, and when arranging a plurality of light guide bodies, The end face having a small thickness is joined so as to have no step on the surface side and optically seamless. The light source is disposed at a position close to the end face having the larger thickness among a pair of facing end faces with different thicknesses of the light guide and at the position to be the back face of the adjacent light guide. Further, the end surface portion of the light guide 103 on which the light source light is incident, that is, the end surface having the larger thickness among the pair of facing end surfaces having different thicknesses, and the joint portion between the light guides A linearly polarized light separating element 701 is disposed in a portion excluding.

本実施例の反射板104は、導光体103の裏面全面を覆うように空気層を介して配置され、導光体103の方向から来る光を導光体103側へ反射する機能を有し、さらに反射光の偏光状態が維持される反射面を有する反射板を用いる。   The reflection plate 104 of this embodiment is disposed through an air layer so as to cover the entire back surface of the light guide 103 and has a function of reflecting light coming from the direction of the light guide 103 toward the light guide 103. Further, a reflecting plate having a reflecting surface that maintains the polarization state of the reflected light is used.

ここで述べる偏光状態を維持する反射面とは少なくとも垂直入射光に対しては直線偏光は直線偏光のまま反射し、円偏光はその回転方向が逆の円偏光として反射する反射面のことである。   The reflecting surface that maintains the polarization state described here is a reflecting surface that reflects linearly polarized light as linearly polarized light at least for vertically incident light, and reflects circularly polarized light as circularly polarized light whose rotation direction is opposite. .

反射板104としては(実施例4)で説明した反射板104を用いることができ、例えばPETフィルムからなる支持基材上に銀薄膜をスパッタリング法により成膜したものものを用いることができる。   As the reflection plate 104, the reflection plate 104 described in (Example 4) can be used, and for example, a film obtained by forming a silver thin film on a support base made of a PET film by a sputtering method can be used.

導光体103は(実施例4)と同様で図4〜図6を参照して説明した導光体を用いることができる。すなわち、一対の向かい合う端面の厚さが異なる板状の透明体であって、厚さが厚い端面から入射した光を全反射により内部に閉じ込める構成と、内部を伝播する光の方向を導光体の裏面(液晶パネル200と反対側)に形成した微細な傾斜面を有する多数の凹凸面、または段差により構成される微小傾斜反射面により変えて、液晶パネル200側へ出射する構成としたものを用いることができる。   The light guide 103 can be the same as (Embodiment 4) and the light guide described with reference to FIGS. That is, a pair of opposing end face thicknesses are plate-like transparent bodies, in which light incident from the thick end face is confined inside by total reflection, and the direction of light propagating inside is a light guide body A structure in which the light is emitted to the liquid crystal panel 200 side by changing with a large number of uneven surfaces having fine inclined surfaces formed on the back surface (the opposite side of the liquid crystal panel 200) or a minute inclined reflecting surface constituted by steps. Can be used.

この際、導光体103を構成する透明体は後述の理由から光学的に等方であることが必要である。光学的に等方な透明体としては、ガラスや、射出成形により形成したアクリル樹脂を用いることができる。ここで、ガラスは一般にアクリル樹脂よりも比重が大きいので、同じ体積であれば重くなり、さらに加工や成形がアクリル樹脂ほど容易ではないので、導光体としてはアクリル樹脂を用いるとよい。   At this time, the transparent body constituting the light guide body 103 needs to be optically isotropic for the reason described later. As the optically isotropic transparent body, glass or an acrylic resin formed by injection molding can be used. Here, glass generally has a higher specific gravity than an acrylic resin, so if it has the same volume, it becomes heavier, and further, processing and molding are not as easy as an acrylic resin, so an acrylic resin may be used as the light guide.

ここでは導光体103として、特に低複屈折性の材料である脂環式アクリル樹脂(商品名オプトレッツ:日立化成製)を射出成形により形成したものを用いた。導光体裏面の微小傾斜反射面103Aはその長軸方向を光源101の長軸方向と平行となるように形成し、微小傾斜反射面103Aの平均ピッチP=200μm,平均高さh=10μm,導光体103の表面103Cに対する平均傾斜角度θ=40°とした。   Here, as the light guide 103, an alicyclic acrylic resin (trade name Optretz: manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), which is a low birefringent material, is used by injection molding. The minute inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide is formed so that the major axis direction thereof is parallel to the major axis direction of the light source 101, and the average pitch P of the minute inclined reflecting surface 103A is 200 μm, the average height h is 10 μm, The average inclination angle θ with respect to the surface 103C of the light guide 103 was set to 40 °.

また、導光体103は光源101側の端面1031の厚さに対し、これと向かい合う端面1032の厚さが連続的に薄くなるように構成した。   Further, the light guide 103 is configured such that the thickness of the end surface 1032 facing the light source 101 side is continuously thinner than the thickness of the end surface 1031 on the light source 101 side.

尚、微小傾斜反射面103Aの高さhを光源101に近いところでは低く、光源101から遠い場所では高くなるよう連続的に変化させる、或いは微小傾斜反射面101AのピッチP、もしくは傾斜角度θを光源101からの距離により連続的に変化させる、或いは導光体103の厚さ、即ち導光体の表面103Cと裏面の主面103Bとの距離を光源からの距離に応じて非直線的に薄くなるよう構成するなどして、導光体103から出射する光の均一性を高めるようにすると良い。   In addition, the height h of the minute inclined reflecting surface 103A is continuously changed so as to be lower near the light source 101 and higher at a place far from the light source 101, or the pitch P or the inclination angle θ of the minute inclined reflecting surface 101A is changed. It is continuously changed according to the distance from the light source 101, or the thickness of the light guide 103, that is, the distance between the front surface 103C of the light guide and the main surface 103B of the back surface is reduced nonlinearly according to the distance from the light source. It is preferable that the uniformity of the light emitted from the light guide body 103 is improved by configuring so as to be.

拡散板105は複数の単位照明装置1000を構成する複数の導光体103の表面(液晶パネル200側の面)側にその全面を覆うように配置する。   The diffusing plate 105 is arranged on the surface (surface on the liquid crystal panel 200 side) side of the plurality of light guides 103 constituting the plurality of unit lighting devices 1000 so as to cover the entire surface.

拡散板105は導光体103から出射した光の角度分布や、輝度分布を変えて、液晶パネル200へ照射される照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性を高める機能を有するものである。   The diffusion plate 105 has a function of improving the uniformity of the angular distribution of the illumination light irradiated to the liquid crystal panel 200 and the in-plane luminance distribution by changing the angular distribution of the light emitted from the light guide 103 and the luminance distribution. It is.

本実施例では特に、入射した光をその偏光状態を略維持した状態で拡散する機能を有するものを使用する。このような拡散板としては(実施例4)で説明した拡散板を用いれば良い。例えば、トリアセチルセルロースフィルムの上にガラス或いは樹脂からなる光学的に等方な球状透明ビーズを面状に並べ、アクリル系の透明接着樹脂により、固定したものを用いることができる。   In this embodiment, in particular, a light having a function of diffusing incident light in a state where the polarization state is substantially maintained is used. As such a diffusion plate, the diffusion plate described in (Example 4) may be used. For example, it is possible to use an optically isotropic spherical transparent bead made of glass or resin on a triacetylcellulose film and fixed by an acrylic transparent adhesive resin.

尚、単位照明装置の接合部分での照明光の面内輝度分布の変化は、拡散板105と導光体表面との距離を大きくすればするほど視認できなくなる。具体的には拡散板105の拡散性にもよるが、現実的な拡散板であれば、拡散板105と導光体103表面との距離を0.1mm 〜15mm程度とすれば、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は視認できなくなり、面内輝度分布の均一性が高い照明光が得られる。また、拡散板105はこれがなくても照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性が高ければ必ずしも配置する必要はないが、通常は必要となるものである。   The change in the in-plane luminance distribution of the illumination light at the joint portion of the unit illumination device becomes less visible as the distance between the diffuser plate 105 and the light guide surface is increased. Specifically, depending on the diffusibility of the diffusion plate 105, if it is a realistic diffusion plate, the unit illumination device can be obtained by setting the distance between the diffusion plate 105 and the surface of the light guide 103 to about 0.1 mm to 15 mm. The change in the in-plane luminance distribution of the illumination light at the joint where the two are joined cannot be visually recognized, and the illumination light with high uniformity of the in-plane luminance distribution can be obtained. Even if the diffuser plate 105 is not provided, it is not always necessary to dispose the diffuser plate 105 if the angular distribution of illumination light or the uniformity of the in-plane luminance distribution is high, but it is usually necessary.

直線偏光分離素子701は、これに入射した光のうち特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する機能を有するものである。その構成は種々考えられ、例えば、国際出願の国際公開番号:WO95/27919に記載の異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムや、SID92 Digest p427 に記載の頂角が略90度のプリズムアレイを2枚重ね、その重ね合わせ部に誘電体多層膜による偏光分離面を形成した板状のものを使用することができる。   The linearly polarized light separating element 701 has a function of transmitting a specific linearly polarized light component of light incident thereon and reflecting a different polarized light component. Various configurations can be considered. For example, a birefringence reflective polarizing film in which a plurality of different birefringent polymer films described in International Publication No. WO95 / 27919 described in International Application are alternately laminated, and SID92 Digest p427 are described. It is possible to use a plate-like one in which two prism arrays having apex angles of approximately 90 degrees are overlapped and a polarization separation surface is formed by a dielectric multilayer film on the overlap portion.

また、この他に、コレステリック液晶層と、位相差板を積層配置したものも直線偏光分離素子701として使用することができる。この場合、光源101側から導光体103の端面に向かって、コレステリック液晶層,位相差板の順に積層配置する。   In addition, a layer in which a cholesteric liquid crystal layer and a retardation plate are stacked can be used as the linearly polarized light separating element 701. In this case, a cholesteric liquid crystal layer and a retardation plate are laminated in this order from the light source 101 side toward the end face of the light guide 103.

コレステリック液晶層は上述の通り、これに入射した光のうち一方の回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。白色に対応するために可視波長域全域で選択反射が起こる、或いは光源101の3原色に対応した輝線スペクトルの波長において選択反射が起こるようにするためピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層して用いる。或いはAsia Display 95 Digest p735に記載されているようなピッチを連続的に変化させたコレステリック液晶層を用いるとよい。   As described above, the cholesteric liquid crystal layer exhibits selective reflection in which the circularly polarized light in one rotational direction is reflected and the other is transmitted. A plurality of cholesteric liquid crystal layers having different pitches are laminated so that selective reflection occurs in the entire visible wavelength range in order to correspond to white, or selective reflection occurs in the wavelength of the emission line spectrum corresponding to the three primary colors of the light source 101. Use. Alternatively, a cholesteric liquid crystal layer in which the pitch is continuously changed as described in Asia Display 95 Digest p735 may be used.

位相差板はコレステリック液晶層を透過した円偏光を、直線偏光に変換するもので、可視波長域において1/4波長板として機能するものを用いる。位相差板としては可視波長域において高い透過率を有する延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール,ポリカーボネート,ポリサルフォン,ポリスチレン,ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。   The retardation plate converts circularly polarized light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer into linearly polarized light, and uses a plate that functions as a quarter wavelength plate in the visible wavelength range. As the retardation plate, a stretched polymer film having high transmittance in the visible wavelength region, for example, polyvinyl alcohol, polycarbonate, polysulfone, polystyrene, polyarylate, or the like can be used. In addition, a mica, a crystal, or a liquid crystal layer in which molecular axes are aligned in one direction can be used.

直線偏光分離素子701の直線偏光の透過軸は、これを透過した直線偏光が導光体103の裏面に形成された微小傾斜反射面に対してs偏光成分となるように配置する。すなわち、図20において、導光体103裏面の微小傾斜反射面を構成する三角溝の長手方向が紙面垂線方向であれば、直線偏光分離素子701の直線偏光の透過軸も紙面垂線方向となるように配置する。   The transmission axis of the linearly polarized light of the linearly polarized light separating element 701 is arranged so that the linearly polarized light that has passed therethrough is an s-polarized component with respect to the minute inclined reflecting surface formed on the back surface of the light guide 103. That is, in FIG. 20, if the longitudinal direction of the triangular groove forming the minute inclined reflection surface on the back surface of the light guide 103 is the perpendicular direction to the paper surface, the transmission axis of the linearly polarized light of the linearly polarized light separating element 701 is also the perpendicular direction to the paper surface. To place.

次に本実施例の照明装置の動作を図20を参照しながら、本照明装置を構成する一単位照明装置100に着目して説明する。   Next, the operation of the illumination device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 20 while focusing on the single unit illumination device 100 constituting the illumination device.

光源101から出射した光3000は、直接、或いはランプカバー102で反射した後、直線偏光分離素子701に入射する。この際、光源101からの出射光3000は非偏光であるため、直線偏光分離素子701に入射した光のうち、約半分に相当する特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する。   The light 3000 emitted from the light source 101 enters the linearly polarized light separating element 701 directly or after being reflected by the lamp cover 102. At this time, since the outgoing light 3000 from the light source 101 is non-polarized light, a specific linearly polarized component corresponding to about half of the light incident on the linearly polarized light separating element 701 is transmitted and a polarized component different from this is reflected. To do.

直線偏光分離素子701で反射した光3002は、光源101、或いはランプカバー102で反射して再び直線偏光分離素子701に入射する。直線偏光分離素子701に再入射した光は、光源101、或いはランプカバー102での反射の際、偏光状態が変化、或いは偏光が解消しているので、その約半分に相当する特定の直線偏光成分が透過し、これと異なる偏光成分は再び反射する。この動作を繰り返す間に光源101から出射した光の65%程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子701を通過する。   The light 3002 reflected by the linearly polarized light separating element 701 is reflected by the light source 101 or the lamp cover 102 and enters the linearly polarized light separating element 701 again. When the light re-entered the linearly polarized light separating element 701 is reflected by the light source 101 or the lamp cover 102, the polarization state is changed or the polarized light is depolarized. Is transmitted, and a polarized component different from this is reflected again. While this operation is repeated, about 65% of the light emitted from the light source 101 becomes specific linearly polarized light and passes through the linearly polarized light separating element 701.

直線偏光分離素子701を透過した光3001は導光体103に入射する。導光体103に入射した光3001は導光体103内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体103内を伝播する光のうち、導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに至った光は反射角度が変わり導光体表面103Cで全反射条件をはずれて出射する。   Light 3001 transmitted through the linearly polarized light separating element 701 enters the light guide 103. The light 3001 incident on the light guide body 103 propagates through the light guide body 103 while repeating total reflection, and reaches the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide body 103 out of the light propagating through the light guide body 103. The light changes its reflection angle and exits the light guide surface 103C outside the total reflection condition.

この際、導光体103に入射する光は直線偏光分離素子701を透過した光なので、その大部分が導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光、或いはs偏光成分が多い光であり、さらに導光体103は光学的に略等方であるため、導光体103内を伝播する光は偏光状態が維持されるので、微小傾斜反射面103Aに対してs偏光、或いはs偏光成分が多い光である。   At this time, the light incident on the light guide 103 is light that has passed through the linearly polarized light separating element 701, so that most of the light has a larger amount of s-polarized light or s-polarized light component than the minute inclined reflective surface 103 </ b> A on the back surface of the light guide 103. Since light is light and the light guide 103 is optically substantially isotropic, the light propagating in the light guide 103 is maintained in the polarization state. It is light with many s-polarized components.

ここで、一般に誘電体、或いは導体からなる反射面に対して斜めに入射する光は、その光が反射面に対してs偏光、或いはp偏光の直線偏光であれば、反射光は入射光と同じ直線偏光である。   Here, in general, light incident obliquely with respect to a reflecting surface made of a dielectric or conductor is reflected light as incident light if the light is s-polarized light or p-polarized linearly polarized light with respect to the reflecting surface. The same linearly polarized light.

従って、導光体103内を伝播し、微小傾斜反射面103Aに至る光のうち、微小傾斜反射面に対してs偏光である光は、s偏光のまま光の進行方向が変わり、導光体103から出射する。   Therefore, among the light that propagates through the light guide 103 and reaches the minute inclined reflection surface 103A, the light that is s-polarized with respect to the minute inclined reflection surface changes the traveling direction of the light as it is s-polarized, and the light guide 103.

つまり、導光体103から出射する光は導光体103裏面の傾斜反射面103Aに対して、s偏光成分が多い光、つまり、電気ベクトルの振動方向が導光体103裏面の微小傾斜面103Aの長手方向と平行な略直線偏光の照明光が得られる。   That is, the light emitted from the light guide 103 has a larger amount of s-polarized light than the inclined reflective surface 103A on the back surface of the light guide 103, that is, the vibration direction of the electric vector is a minute inclined surface 103A on the back surface of the light guide 103. Illuminating light of substantially linearly polarized light parallel to the longitudinal direction is obtained.

ここで、導光体内を伝播する光を微小傾斜反射面103Aに対してs偏光となる直線偏光とすることで以下の効果が得られる。   Here, the following effects can be obtained by changing the light propagating through the light guide into linearly polarized light that is s-polarized light with respect to the minute inclined reflecting surface 103A.

図21は微小傾斜反射面103Aに格別な反射面を形成しない場合の光入射角度と反射率の関係をp偏光とs偏光について示した図である。すなわち、微小傾斜反射面103Aでの反射が導光体と空気との屈折率差により生じる場合を示す。   FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the light incident angle and the reflectance with respect to p-polarized light and s-polarized light when no special reflective surface is formed on the minute inclined reflective surface 103A. That is, the case where the reflection at the minute inclined reflecting surface 103A is caused by the difference in refractive index between the light guide and air is shown.

図21より明らかな通り、p偏光に対して、s偏光の反射率は高く、例えば入射角度30°ではs偏光の反射率がp偏光の反射率に対して10%,入射角度40°では30%程度高くなる。つまり、微小傾斜反射面103Aで反射し、導光体から出射する照明光はs偏光の反射率が高いため、初めから導光体に入射する光をs偏光とすることで、より効率良く特定の直線偏光が得られる。   As apparent from FIG. 21, the reflectance of s-polarized light is higher than that of p-polarized light. For example, the reflectance of s-polarized light is 10% with respect to the reflectance of p-polarized light at an incident angle of 30 °, and is 30 at an incident angle of 40 °. % Higher. That is, the illumination light reflected from the minute inclined reflecting surface 103A and emitted from the light guide has a high reflectance of s-polarized light. Therefore, the light incident on the light guide from the beginning is changed to s-polarized light so that it can be specified more efficiently. Linearly polarized light is obtained.

導光体103から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル200に照射される。この際、拡散板105は偏光状態を維持するため、液晶パネル200には所定の直線偏光が照射される。   The light emitted from the light guide 103 is irradiated on the liquid crystal panel 200 after the light distribution and the angular distribution of the illumination light are made uniform by the diffusion plate 105. At this time, since the diffusion plate 105 maintains the polarization state, the liquid crystal panel 200 is irradiated with predetermined linearly polarized light.

尚、本実施例の照明装置では、導光体の幅、すなわち導光体の光源側端面と、これと対向する端面までの距離を液晶パネル表示部の大きさによらず短く設定することができる。導光体の幅が短くなれば、導光体内部を伝播する光の伝播距離は短くなる。このため、アクリル樹脂のように微量の屈折率異方性がある透明体を導光体として用いた場合でも、本発明の照明装置であれば光の伝播距離が短くできるため、偏光状態の変化が小さくすみ、所定の直線偏光成分が多い照明光を効率良く出射する照明装置が実現できる。   In the illumination device of the present embodiment, the width of the light guide, that is, the distance between the light source side end surface of the light guide and the end surface facing the light guide can be set short regardless of the size of the liquid crystal panel display unit. it can. If the width of the light guide is shortened, the propagation distance of light propagating through the light guide is shortened. For this reason, even when a transparent body having a small amount of refractive index anisotropy such as an acrylic resin is used as the light guide, the light propagation distance can be shortened with the illumination device of the present invention, so that the polarization state changes. Therefore, it is possible to realize an illumination device that efficiently emits illumination light having a large amount of predetermined linearly polarized light components.

次に液晶パネル200について説明する。上述の通り、本実施例の照明装置では電気ベクトルの振動方向が導光体103裏面の微小傾斜反射面103A(を構成する三角溝)の長手方向と平行な電気ベクトルの振動方向を有する直線偏光成分が多い照明光が得られる。従って、照明装置を構成する際、光源101の長手方向を液晶パネル200の表示面左右方向と平行な方向に配置し、導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aを構成する三角溝の長手方向もこれと平行となるよう構成すると、照明装置からの照明光は表示面左右方向に平行な方向に振動方向を有する直線偏光となる。   Next, the liquid crystal panel 200 will be described. As described above, in the illumination device according to the present embodiment, the linearly polarized light having the vibration direction of the electric vector parallel to the longitudinal direction of the minute inclined reflection surface 103 </ b> A (the triangular groove constituting the light guide 103) on the back surface of the light guide 103. Illumination light with many components can be obtained. Therefore, when configuring the illumination device, the longitudinal direction of the light source 101 is arranged in a direction parallel to the left-right direction of the display surface of the liquid crystal panel 200, and the longitudinal direction of the triangular grooves that constitute the minute inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide 103 If it is configured to be parallel to this, the illumination light from the illumination device becomes linearly polarized light having a vibration direction in a direction parallel to the horizontal direction of the display surface.

液晶パネル200としては上記実施例と同様、TN液晶パネルを用いることができる。しかし、一般にTN液晶パネルでは視野角の左右対称性を得るために、偏光板201、及び偏光板205の直線偏光の透過軸を表示面左右方向に対し、45°(或いは135°)傾けて配置する。このため、折角特定の直線偏光、すなわち表示面左右方向に平行な方向に振動方向を有する直線偏光を出射する照明装置100を用いても照明光が効率よく利用できない。   As the liquid crystal panel 200, a TN liquid crystal panel can be used as in the above embodiment. However, in general, in the TN liquid crystal panel, in order to obtain left-right symmetry of the viewing angle, the linearly polarized light transmission axes of the polarizing plate 201 and the polarizing plate 205 are inclined by 45 ° (or 135 °) with respect to the horizontal direction of the display surface. To do. For this reason, illumination light cannot be used efficiently even when the illumination device 100 that emits linearly polarized light having a specific angle of curvature, that is, linearly polarized light having a vibration direction in a direction parallel to the horizontal direction of the display surface.

従って、本実施例では偏光板201を直線偏光の透過軸を表示面左右方向と一致させても視野角等に悪影響を与えない表示モードを用いることが必要である。   Therefore, in this embodiment, it is necessary to use a display mode in which the polarizing plate 201 does not adversely affect the viewing angle even if the transmission axis of linearly polarized light coincides with the horizontal direction of the display surface.

このような表示モードを用いた液晶パネルとしては、くの字電極により配向分割を実現するIPS(In Plane Switching)液晶パネルや、MVA(Multi-domain Vertical Aligned)液晶パネルを用いることができる。   As a liquid crystal panel using such a display mode, an IPS (In Plane Switching) liquid crystal panel that realizes alignment division with a cross-shaped electrode, or an MVA (Multi-domain Vertical Aligned) liquid crystal panel can be used.

本実施例では以下、図20、及び図22を参照しながら液晶パネル200としてIPS液晶パネルを用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the present embodiment, the case where an IPS liquid crystal panel is used as the liquid crystal panel 200 will be described below with reference to FIGS. 20 and 22, but the present invention is not limited to this.

図22は本実施例の液晶パネル200の1画素の構成を示す正面図である。液晶パネル200の1画素は透明ガラス基板202上に形成したアルミナ膜が被覆されたAl合金からなる共通電極2003及び走査信号電極2004と、これらの上層に図示しないSiNからなるゲート絶縁膜を介して形成されたAl/Crからなる映像信号電極2001及び画素電極2002と、これら電極と図示しない非晶質Si(a−Si)膜,n型a−Si膜、等により形成したスイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)2006を有する。   FIG. 22 is a front view showing a configuration of one pixel of the liquid crystal panel 200 of the present embodiment. One pixel of the liquid crystal panel 200 has a common electrode 2003 and an scanning signal electrode 2004 made of an Al alloy coated on an alumina film formed on a transparent glass substrate 202, and a gate insulating film made of SiN not shown in the upper layer thereof. TFT as a switching element formed by the formed video signal electrode 2001 and pixel electrode 2002 made of Al / Cr and these electrodes and an amorphous Si (a-Si) film, n-type a-Si film, etc. (not shown). (Thin Film Transistor) 2006.

さらにこれらの上層にはSiNからなる保護層が形成され、その上に配向膜を介して液晶層208が形成される。   Further, a protective layer made of SiN is formed on these upper layers, and a liquid crystal layer 208 is formed thereon via an alignment film.

また、画素電極2002は共通電極2003と一部重なり合い、保持容量を形成する。   The pixel electrode 2002 partially overlaps with the common electrode 2003 to form a storage capacitor.

共通電極2003、及び画素電極2002は一画素を4つの領域に分割しており、互いに略一定の間隙を保ちながら、くの字型をつなげた形、すなわちジクザク型になっている。共通電極2003、および画素電極2002の液晶パネル200表示部上下方向に対するくの字の傾き角度αは+10°と、−10°とする。   The common electrode 2003 and the pixel electrode 2002 divide one pixel into four regions, and are formed in a shape in which the U-shapes are connected while maintaining a substantially constant gap, that is, a zigzag shape. The inclination angles α of the cross-sections of the common electrode 2003 and the pixel electrode 2002 with respect to the vertical direction of the display portion of the liquid crystal panel 200 are + 10 ° and −10 °.

液晶層208を構成する液晶としては、ここでは正の誘電異方性を有する液晶を用い、2枚の透明ガラス基板202,204上に形成された配向膜に配向処理を行うことで液晶分子長軸の方向を規定した。液晶層208の液晶配向方向は、2枚の透明ガラス基板202,204間で捩じれのない、いわゆるホモジニアス配向であり、液晶分子長軸の方向を液晶パネル200表示部左右方向と直交するように配向した。   Here, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used as the liquid crystal constituting the liquid crystal layer 208, and the alignment film formed on the two transparent glass substrates 202 and 204 is subjected to an alignment treatment to obtain a liquid crystal molecular length. The direction of the axis was defined. The liquid crystal alignment direction of the liquid crystal layer 208 is a so-called homogeneous alignment that is not twisted between the two transparent glass substrates 202 and 204, and is aligned so that the direction of the major axis of the liquid crystal molecule is perpendicular to the horizontal direction of the display portion of the liquid crystal panel 200. did.

図23は液晶パネル200表示部左右方向を基準とした場合の各部材の条件を示す図であり、本実施例の偏光板205,偏光板201の直線偏光の透過軸,液晶層208の液晶分子長軸の配向方向、及び導光体103裏面の微小傾斜反射面103A(を構成する三角溝)の長手方向を示す。   FIG. 23 is a diagram showing the conditions of each member when the horizontal direction of the display part of the liquid crystal panel 200 is used as a reference, the transmission axis of linearly polarized light of the polarizing plate 205 and the polarizing plate 201 of this embodiment, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 208. The orientation direction of the long axis and the longitudinal direction of the minute inclined reflecting surface 103 </ b> A (the triangular groove forming the same) on the back surface of the light guide 103 are shown.

図示の通り、本実施例の表示装置では、液晶パネル200の観察者側の偏光板205の直線偏光の透過軸は、表示面左右方向と90°を成し、液晶層208の液晶分子長軸の方向も表示面左右方向と90°を成すよう配置する。液晶パネル200の照明光入射側の偏光板201の直線偏光の透過軸は、表示面左右方向と平行とし、照明装置を構成する導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aの長手方向も表示面左右方向と平行となるよう構成した。   As shown in the figure, in the display device of this example, the transmission axis of the linearly polarized light of the polarizing plate 205 on the viewer side of the liquid crystal panel 200 forms 90 ° with the horizontal direction of the display surface, and the liquid crystal molecule long axis of the liquid crystal layer 208 Is also arranged to form 90 ° with the horizontal direction of the display surface. The transmission axis of linearly polarized light of the polarizing plate 201 on the illumination light incident side of the liquid crystal panel 200 is parallel to the horizontal direction of the display surface, and the longitudinal direction of the minute inclined reflective surface 103A on the back surface of the light guide 103 constituting the illumination device is also the display surface. It comprised so that it might become parallel with the left-right direction.

本構成により、本実施例の液晶パネル200は、液晶層208へ電圧が印加されないとき、暗表示となり、液晶層208への印加電圧を高くすると明表示となる、いわゆるノーマリークローズの表示特性が得られる。   With this configuration, the liquid crystal panel 200 of this embodiment has a so-called normally closed display characteristic in which a dark display is obtained when no voltage is applied to the liquid crystal layer 208 and a bright display is obtained when the applied voltage to the liquid crystal layer 208 is increased. can get.

ここで、液晶パネル200には、電極やスイッチング素子等が存在し、これらの部分は非表示部(非開口部206)となり、画像の明るさに寄与しない。これら非開口部206は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。本実施例の液晶パネルではCr(クロム)合金の他にAl(アルミニウム)合金を用いることで非開口部206での光の反射率を高めた。具体的には本実施例に係る液晶パネル200ではCrとAlの液晶パネル200背面側から見た際の面積比率をCr:Al=1:1.4 とした。こうすることで金属電極としてCrのみを用いた場合の反射率54%を、反射率74%まで高めることができた。   Here, the liquid crystal panel 200 includes electrodes, switching elements, and the like, and these portions serve as non-display portions (non-openings 206) and do not contribute to the brightness of the image. These non-opening portions 206 do not contribute to the brightness of the image, but most of them are metal electrodes and reflect light. In the liquid crystal panel of this example, the reflectance of light at the non-opening portion 206 was increased by using an Al (aluminum) alloy in addition to the Cr (chromium) alloy. Specifically, in the liquid crystal panel 200 according to the present embodiment, the area ratio when viewed from the back side of the Cr and Al liquid crystal panel 200 was set to Cr: Al = 1: 1.4. By doing so, the reflectivity of 54% when only Cr was used as the metal electrode could be increased to a reflectivity of 74%.

次に本表示装置の動作を図20を参照しながら説明する。   Next, the operation of the present display device will be described with reference to FIG.

本実施例の照明装置100では、上述の通り、非偏光である光源101からの出射光の65%程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子701を通過し、導光体103に入射する。導光体103に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、そのうち導光体103裏面の傾斜反射面103Aに至った光は反射角度が変わり導光体表面103Cで全反射条件をはずれて出射する。導光体103から出射した光は導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対して、s偏光成分が多い光、つまり、電気ベクトルの振動方向が導光体103裏面の微小傾斜面103Aの長手方向と平行な直線偏光成分の多い照明光が得られる。   In the illumination device 100 of this embodiment, as described above, about 65% of the light emitted from the non-polarized light source 101 becomes specific linearly polarized light, passes through the linearly polarized light separating element 701, and enters the light guide 103. To do. The light incident on the light guide 103 propagates through the light guide while repeating total reflection, and the light reaching the inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103 changes its reflection angle and is totally reflected on the light guide surface 103C. Exits and exits. The light emitted from the light guide 103 has a larger amount of s-polarized light than the minute inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide 103, that is, the vibration direction of the electric vector is that of the minute inclined surface 103A on the back surface of the light guide 103. Illumination light with many linearly polarized light components parallel to the longitudinal direction can be obtained.

導光体103から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル200に照射される。この際、拡散板105は偏光状態を維持するため、導光体103からの出射光の偏光状態は維持されたまま液晶パネル200に到達する。液晶パネル200に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、観察者に画像が表示される。   The light emitted from the light guide 103 is applied to the liquid crystal panel 200 after the light distribution and the angular distribution of the illumination light are made uniform by the diffusion plate 105. At this time, since the diffusion plate 105 maintains the polarization state, the diffusion plate 105 reaches the liquid crystal panel 200 while maintaining the polarization state of the light emitted from the light guide 103. The amount of light transmitted to the liquid crystal panel 200 is controlled according to image information, and an image is displayed to the observer.

この際、液晶パネル200の照明光入射側の偏光板201の直線偏光の透過軸は、照明装置を構成する導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aの長手方向と平行となるよう構成したので、照明光の大部分は液晶パネル200の照明装置側の偏光板201でほとんど吸収されることなく表示に寄与する。   At this time, the transmission axis of the linearly polarized light of the polarizing plate 201 on the illumination light incident side of the liquid crystal panel 200 is configured to be parallel to the longitudinal direction of the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103 constituting the illumination device. Most of the illumination light contributes to the display while being hardly absorbed by the polarizing plate 201 on the illumination device side of the liquid crystal panel 200.

つまり、光源101からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル200に照射され、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、従来、液晶パネル200の偏光板201で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。   In other words, the non-polarized light emitted from the light source 101 is efficiently converted into the desired linearly polarized light, and then irradiated to the liquid crystal panel 200 and contributes to display with almost no absorption by the polarizing plate 201. Therefore, conventionally, light that has been absorbed by the polarizing plate 201 of the liquid crystal panel 200 and wasted can be used effectively, so that a bright and low power consumption display device can be realized.

尚、上記の通り、液晶パネル200には電極やスイッチング素子等の非開口部206が存在する。これら非開口部206は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。   As described above, the liquid crystal panel 200 has the non-opening 206 such as electrodes and switching elements. These non-opening portions 206 do not contribute to the brightness of the image, but most of them are metal electrodes and reflect light.

従って、液晶パネル200に照射された光のうち、その開口部207に入射した光30001Aはそのまま表示に利用されるが、液晶パネル200の非開口部206に入射した光3001Bは表示に寄与せず、反射して照明装置100に戻る。   Therefore, among the light irradiated to the liquid crystal panel 200, the light 30001A incident on the opening 207 is used for display as it is, but the light 3001B incident on the non-opening 206 of the liquid crystal panel 200 does not contribute to the display. And return to the lighting device 100 after reflection.

照明装置100に戻った光3001Bは拡散板105、及び導光体103を透過し、反射板104で反射して、再び導光体103、及び拡散板105を透過して液晶パネル200に照射される。この際、本実施例では拡散板105と導光体103の透過、及び反射板104での反射では光の偏光状態は維持され大きく変化しない。このため液晶パネル200に再び照射された光3001Bは、初めに液晶パネル200の非開口部206で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル200の非開口部206で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。   The light 3001B returned to the illumination device 100 is transmitted through the diffusion plate 105 and the light guide 103, reflected by the reflection plate 104, and again transmitted through the light guide 103 and the diffusion plate 105 to be irradiated on the liquid crystal panel 200. The At this time, in this embodiment, the polarization state of the light is maintained and does not change greatly by the transmission through the diffusion plate 105 and the light guide 103 and the reflection by the reflection plate 104. For this reason, the light 3001 </ b> B irradiated again to the liquid crystal panel 200 maintains almost the polarization state when it is first reflected by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200, and thus is hardly absorbed by the polarizing plate 201. It can contribute to the display. That is, in the display device of this embodiment, since the light that has been shielded by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 and has not been able to contribute to the display can be reused without a large loss, the liquid crystal with a low aperture ratio can be used. Even if it is a panel, there exists an effect that a bright display is obtained.

ここで、(実施例5)、及び(実施例6)で説明した照明装置では、本実施例と同様、非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するが、液晶パネル200の非開口部206からの戻り光は、導光体103裏面の反射板104での2回の反射、及び導光体103及び拡散板105を2往復透過した後、液晶パネルに照射される。   Here, the illumination device described in (Embodiment 5) and (Embodiment 6) has a function of converting non-polarized light source light into desired linearly polarized light as in the present embodiment. The return light from the non-opening portion 206 is reflected twice on the reflection plate 104 on the back surface of the light guide 103 and transmitted twice through the light guide 103 and the diffusion plate 105, and then irradiated to the liquid crystal panel.

一方、本実施例では、非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するとともに、液晶パネル200の非開口部206からの戻り光は、導光体103裏面の反射板104で一回反射した後、導光体103及び拡散板105を1往復透過しただけで、再び液晶パネル200に照射される。   On the other hand, in this embodiment, the light source light that is non-polarized light has a function of converting the light source light into desired linearly polarized light, and return light from the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 is reflected by the reflector 104 on the back surface of the light guide 103. After being reflected once, the liquid crystal panel 200 is irradiated again with only one round-trip transmission through the light guide 103 and the diffusion plate 105.

このため、非開口部206からの戻り光の反射板104、及び導光体103や拡散板105での損失や、偏光状態の乱れは小さくなり、非開口部206からの戻り光をより効率良く再利用することができる。   For this reason, the loss of the return light from the non-opening portion 206 in the reflection plate 104, the light guide 103 and the diffusion plate 105, and the disturbance of the polarization state are reduced, and the return light from the non-opening portion 206 is more efficiently used. Can be reused.

つまり、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れるので、液晶パネルとしてIPS液晶パネル等の比較的開口率の低い液晶パネル、或いは高精細化により低開口率となった液晶パネルとの組み合わせが好適である。   That is, in the illumination device of this embodiment and the display device using the same, the effect is more prominent when a liquid crystal panel having a low aperture ratio is used. Therefore, a relatively open aperture such as an IPS liquid crystal panel is used as the liquid crystal panel. A combination with a liquid crystal panel having a low rate or a liquid crystal panel having a low aperture ratio due to high definition is preferable.

尚、本実施例では金属電極としてCr合金とAl合金を併用したが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち理想的には電極の少なくとも液晶パネル200の背面側はAl,Ag等の反射率の高い金属を用いる、或いは、非開口部206の液晶パネル背面側に誘電体多層膜等による反射面を形成するなどして、非開口部206に入射する光を高い反射率で照明装置側へ反射するようにして、非開口部206での光吸収による光損失を最小限に留めることが望ましい。   In this embodiment, Cr alloy and Al alloy are used together as the metal electrode, but the present invention is not limited to this. That is, ideally, a metal having high reflectivity such as Al or Ag is used on at least the back side of the liquid crystal panel 200 of the electrode, or a reflective surface such as a dielectric multilayer film is formed on the back side of the liquid crystal panel of the non-opening 206. Thus, it is desirable to minimize light loss due to light absorption in the non-opening portion 206 by reflecting light incident on the non-opening portion 206 to the lighting device side with a high reflectance.

ところで、(実施例6)では液晶パネル表示部と同程度以上の面積の直線偏光分離素子が必要であった。これに対し、本実施例で使用する直線偏光分離素子は、導光体の特定端面を覆う分だけで良いので、導光体の構成にもよるが(実施例6)に比べてその使用面積は1/5〜1/20と少なくなる。直線偏光分離素子は一般に高価なため、直線偏光分離素子の使用量を減らすことで装置が低コスト化できるといった効果もある。   By the way, in (Example 6), a linearly polarized light separating element having an area equal to or larger than that of the liquid crystal panel display unit was required. On the other hand, the linearly polarized light separating element used in the present embodiment only needs to cover the specific end face of the light guide. Decreases to 1/5 to 1/20. Since the linearly polarized light separating element is generally expensive, there is an effect that the cost of the apparatus can be reduced by reducing the amount of the linearly polarized light separating element used.

また、述べるまでもないが、本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源,導光体,ランプカバー,反射板からなる単位照明装置を複数整列配置することにより、大型化(大画面化)を図った場合でも、薄型で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。   Needless to say, the same effects as in the above embodiment can be obtained in this embodiment. In other words, by arranging multiple unit lighting devices consisting of a light source, a light guide, a lamp cover, and a reflector, they are thin and have a uniform in-plane luminance distribution even when the size is increased (large screen). Thus, a lighting device that emits light with high luminance can be realized, and a display device that can display a high-quality display with higher brightness and in-plane uniformity of luminance can be realized.

(実施例8)
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図24は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
(Example 8)
Next, another embodiment of the illumination device according to the present invention and a display device using the same will be described with reference to the drawings. FIG. 24 is a partial schematic cross-sectional view showing an example of the illumination device of the present invention and a display device using the same.

本実施例は(実施例7)で説明した照明装置において、光源101と、これが隣接配置される導光体103の端面に配置した直線偏光分離素子701との間に光収束部103Mを配置したものであり、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。   In this embodiment, the light converging unit 103M is disposed between the light source 101 and the linearly polarized light separating element 701 disposed on the end face of the light guide body 103 adjacent to the light source 101 in the illumination device described in the seventh embodiment. The same reference numerals are given to the same parts as those in the above embodiment, and the detailed description is omitted.

光収束部103Mは光源101からの発散光を収束する機能を有し、光源光をより平行光に近い状態にして直線偏光分離素子701に入射させるための手段である。   The light converging unit 103M has a function of converging the divergent light from the light source 101, and is a means for making the light source light enter a linearly polarized light separating element 701 in a state closer to parallel light.

光収束部103Mは光源101と直線偏光分離素子701との間であって、隣合う導光体の裏面となる位置に配置される。光収束部103Mはアクリル樹脂,ガラス等の透明体から構成され、光源101側から、導光体103側へ向かってその断面積が大きくなる、テーパー形状となっている。   The light converging unit 103M is disposed between the light source 101 and the linearly polarized light separating element 701 at a position that is the back surface of the adjacent light guide. The light converging portion 103M is made of a transparent material such as acrylic resin or glass, and has a tapered shape whose cross-sectional area increases from the light source 101 side toward the light guide body 103 side.

また、光収束部103Mの光源側の端面と、直線偏光分離素子701側の端面を除く面には空気層を介して反射板1041を配置する。   In addition, a reflecting plate 1041 is disposed on the surface other than the end surface on the light source side of the light converging unit 103M and the end surface on the linearly polarized light separating element 701 side through an air layer.

光収束部103Mの設計は既に熟知されているためその詳細は省略するが、光収束部103Mの光源側の端面は光源光の入射効率を高くするために、光源101の管径の1.2〜1.5倍程度の厚さとすれば良いだろう。   Although the details of the design of the light converging unit 103M are already well known and will not be described in detail, the end surface on the light source side of the light converging unit 103M is 1.2 of the tube diameter of the light source 101 in order to increase the incident efficiency of the light source light. It should be about 1.5 times thicker.

次に本実施例の照明装置の動作を図24を参照しながら、本照明装置を構成する一単位照明装置100に着目して説明する。   Next, the operation of the lighting apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. 24 while focusing on the single unit lighting apparatus 100 constituting the lighting apparatus.

光源101から出射した光3000は、直接、或いはランプカバー102で反射した後、光収束部103Mに入射する。光収束部103Mに入射した光は、光収束部103Mの表面,裏面、及び側面での反射により収束され、直線偏光分離素子701に入射する。   The light 3000 emitted from the light source 101 enters the light converging unit 103M directly or after being reflected by the lamp cover 102. The light incident on the light converging unit 103M is converged by reflection on the front surface, the back surface, and the side surface of the light converging unit 103M, and enters the linearly polarized light separating element 701.

ここで、直線偏光分離素子701は、これに入射した光のうち特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する機能を有するものである。直線偏光分離素子701としては上記の通り、国際出願の国際公開番号:WO95/27919に記載の異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムや、SID92 Digest p427 に記載の頂角が略90度のプリズムアレイを2枚重ね、その重ね合わせ部に誘電体多層膜による偏光分離面を形成したもの、或いはコレステリック液晶層と、位相差板を積層配置したものを用いることができる。   Here, the linearly polarized light separating element 701 has a function of transmitting a specific linearly polarized light component of light incident thereon and reflecting a different polarized light component. As described above, as the linearly polarized light separating element 701, a birefringence reflective polarizing film in which a plurality of different birefringent polymer films described in International Publication No. WO95 / 27919 described in International Application are alternately laminated, and SID92 Digest p427 are used. Two prism arrays with an apex angle of approximately 90 degrees are overlapped, and a polarization separation surface formed of a dielectric multilayer film is formed on the overlapped portion, or a cholesteric liquid crystal layer and a retardation plate are stacked. be able to.

これらはいずれも垂直、或いは垂直に近い角度で入射する光に対しては効率よく機能を果すが、斜めから入射する光に対しては機能が低下する。   Each of these functions efficiently with respect to light incident at an angle close to or perpendicular to the angle, but the function is deteriorated with respect to light incident at an angle.

本実施例では光源から出射した光を光収束部103Mで収束することで、直線偏光分離素子701に垂直に入射する光の割合を増やして直線偏光分離素子701が有効に機能する光の割合を高めたものである。   In the present embodiment, the light exiting from the light source is converged by the light converging unit 103M, thereby increasing the proportion of light that is perpendicularly incident on the linearly polarized light separating element 701 and increasing the proportion of light that the linearly polarized light separating element 701 functions effectively. It is an enhanced one.

非偏光である光源101からの出射光3000は光収束部103Mで収束された後、直線偏光分離素子701に入射する。直線偏光分離素子701に入射した光は、直線偏光分離素子701に垂直に入射する光の割合が多いので、効率良く特定の直線偏光成分として透過し、これと異なる偏光成分は反射する。   The outgoing light 3000 from the non-polarized light source 101 is converged by the light converging unit 103M and then enters the linearly polarized light separating element 701. Since the light incident on the linearly polarized light separating element 701 has a large proportion of light that is perpendicularly incident on the linearly polarized light separating element 701, it is efficiently transmitted as a specific linearly polarized light component, and a different polarized light component is reflected.

直線偏光分離素子701で反射した光3004は、光収束部103Mの外側に配置した反射板1041、或いは光源101やランプカバー102で反射して再び直線偏光分離素子701に向かう。   The light 3004 reflected by the linearly polarized light separating element 701 is reflected by the reflecting plate 1041 arranged outside the light converging unit 103M or the light source 101 or the lamp cover 102 and again travels toward the linearly polarized light separating element 701.

直線偏光分離素子701に再入射する光は、反射板1041,光源101、或いはランプカバー102での反射の際、偏光状態が変化、或いは偏光が解消しているので、その約半分に相当する特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は再び反射する。この動作を繰り返す間に光源101から出射した非偏光の70%程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子701を通過する。   The light that re-enters the linearly polarized light separating element 701 is reflected by the reflector 1041, the light source 101, or the lamp cover 102, and its polarization state has changed or has been depolarized. The linearly polarized light component is transmitted, and a different polarized light component is reflected again. While this operation is repeated, about 70% of the non-polarized light emitted from the light source 101 becomes specific linearly polarized light and passes through the linearly polarized light separating element 701.

直線偏光分離素子701を透過した光3003は導光体103に入射する。導光体103に入射した光3003は導光体103内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体103内を伝播する光のうち、導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに至った光は反射角度が変わり導光体表面103Cで全反射条件をはずれて出射する。   The light 3003 transmitted through the linearly polarized light separating element 701 enters the light guide 103. The light 3003 incident on the light guide 103 propagates while repeating total reflection in the light guide 103, and reaches the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103 out of the light propagating in the light guide 103. The light changes its reflection angle and exits the light guide surface 103C outside the total reflection condition.

この際、導光体103内を伝播する光は直線偏光分離素子701を透過した光なので、その大部分が導光体103裏面の傾斜反射面103Aに対してs偏光、或いはs偏光成分が多い光であり、導光体103から出射する光も導光体103裏面の傾斜反射面103Aに対して、s偏光成分が多い光、つまり、電気ベクトルの振動方向が導光体103裏面の微小傾斜面103Aの長手方向と平行な直線偏光成分が多い光となる。   At this time, the light propagating through the light guide 103 is light that has passed through the linearly polarized light separating element 701, so that most of the light has more s-polarized light or s-polarized components than the inclined reflective surface 103 </ b> A on the back surface of the light guide 103. The light emitted from the light guide 103 is also light having a large amount of s-polarized component with respect to the inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103, that is, the vibration direction of the electric vector is slightly inclined on the back surface of the light guide 103. The light has a large amount of linearly polarized light components parallel to the longitudinal direction of the surface 103A.

次に本表示装置の動作を図24を参照しながら説明する。   Next, the operation of the present display device will be described with reference to FIG.

本実施例の照明装置100では、上述の通り、非偏光である光源101からの出射光の70%程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子701を通過し、導光体103に入射する。導光体103に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、そのうち導光体103裏面の傾斜反射面103Aに至った光は反射角度が変わり導光体表面103Cで全反射条件をはずれて出射する。導光体103から出射した光は導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対して、s偏光成分が多い光なので、電気ベクトルの振動方向が導光体103裏面の微小傾斜面103Aの長手方向と平行な直線偏光成分の多い照明光が得られる。   In the illumination device 100 of the present embodiment, as described above, about 70% of the light emitted from the non-polarized light source 101 becomes specific linearly polarized light, passes through the linearly polarized light separating element 701, and enters the light guide 103. To do. The light incident on the light guide 103 propagates through the light guide while repeating total reflection, and the light reaching the inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103 changes its reflection angle and is totally reflected on the light guide surface 103C. Exits and exits. Since the light emitted from the light guide 103 has a larger amount of s-polarized light component than the minute inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide 103, the vibration direction of the electric vector is the longitudinal direction of the minute inclined surface 103A on the back surface of the light guide 103. Illumination light having a large amount of linearly polarized light parallel to the direction can be obtained.

導光体103から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル200に照射される。この際、拡散板105は偏光状態を維持するため、導光体103からの出射光の偏光状態は維持されたまま液晶パネル200に到達する。液晶パネル200に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、観察者に画像が表示される。   The light emitted from the light guide 103 is applied to the liquid crystal panel 200 after the light distribution and the angular distribution of the illumination light are made uniform by the diffusion plate 105. At this time, since the diffusion plate 105 maintains the polarization state, the diffusion plate 105 reaches the liquid crystal panel 200 while maintaining the polarization state of the light emitted from the light guide 103. The amount of light transmitted to the liquid crystal panel 200 is controlled according to image information, and an image is displayed to the observer.

この際、液晶パネル200の照明装置側の偏光板201の直線偏光の透過軸は、照明装置を構成する導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aの長手方向と平行となるよう構成したので、照明光の大部分は液晶パネル200の照明装置側の偏光板201でほとんど吸収されることなく表示に寄与する。   At this time, since the transmission axis of the linearly polarized light of the polarizing plate 201 on the lighting device side of the liquid crystal panel 200 is configured to be parallel to the longitudinal direction of the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103 constituting the lighting device, Most of the illumination light is absorbed by the polarizing plate 201 on the illumination device side of the liquid crystal panel 200 and contributes to display.

つまり、光源101からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル200に照射され、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、従来、液晶パネル200の偏光板201で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。   In other words, the non-polarized light emitted from the light source 101 is efficiently converted into the desired linearly polarized light, and then irradiated to the liquid crystal panel 200 and contributes to display with almost no absorption by the polarizing plate 201. Therefore, conventionally, light that has been absorbed by the polarizing plate 201 of the liquid crystal panel 200 and wasted can be used effectively, so that a bright and low power consumption display device can be realized.

尚、液晶パネル200に照射された光のうち、その開口部207に入射した光3003Aはそのまま表示に利用されるが、液晶パネル200の非開口部206に入射した光3003Bは表示に寄与せず、反射して照明装置100に戻る。   Of the light irradiated to the liquid crystal panel 200, the light 3003A incident on the opening 207 is used for display as it is, but the light 3003B incident on the non-opening 206 of the liquid crystal panel 200 does not contribute to the display. And return to the lighting device 100 after reflection.

照明装置100に戻った光3003Bは拡散板105、及び導光体103を透過し、反射板104で反射して、再び導光体103、及び拡散板105を透過して液晶パネル200に照射される。この際、本実施例では拡散板105と導光体103の透過、及び反射板104での反射では光の偏光状態は維持され大きく変化しない。このため液晶パネル200に再び照射された光3003Bは、初めに液晶パネル200の非開口部206で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル200の非開口部206で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。   The light 3003B returning to the illumination device 100 is transmitted through the diffusion plate 105 and the light guide 103, reflected by the reflection plate 104, and again transmitted through the light guide 103 and the diffusion plate 105 to be irradiated on the liquid crystal panel 200. The At this time, in this embodiment, the polarization state of the light is maintained and does not change greatly by the transmission through the diffusion plate 105 and the light guide 103 and the reflection by the reflection plate 104. For this reason, the light 3003B irradiated again on the liquid crystal panel 200 maintains almost the polarization state when it is first reflected by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200, and therefore is hardly absorbed by the polarizing plate 201. It can contribute to the display. That is, in the display device of this embodiment, since the light that has been shielded by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 and has not been able to contribute to the display can be reused without a large loss, the liquid crystal with a low aperture ratio can be used. Even if it is a panel, there exists an effect that a bright display is obtained.

本実施例においても非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するとともに、液晶パネル200の非開口部206からの戻り光は、導光体103裏面の反射板104で一回反射した後、導光体103及び拡散板105を1往復透過しただけで、再び液晶パネル200に照射される。このため、非開口部206からの戻り光の反射板104、及び導光体103や拡散板105での吸収や、偏光状態の乱れが小さく、非開口部206からの戻り光をより効率良く再利用することができる。   Also in this embodiment, the light source light that is non-polarized light has a function of converting it into desired linearly polarized light, and the return light from the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 is once reflected by the reflector 104 on the back surface of the light guide 103. After the reflection, the liquid crystal panel 200 is irradiated again with only one round-trip transmission through the light guide 103 and the diffusion plate 105. For this reason, the return light from the non-opening portion 206 is less absorbed by the reflector 104, the light guide 103 and the diffusion plate 105, and the polarization state is less disturbed. Can be used.

従って、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れるので、液晶パネルとしてIPS液晶パネル等の比較的開口率の低い液晶パネル、或いは高精細化により低開口率となった液晶パネルとの組み合わせが好適である。   Therefore, in the illumination device of this embodiment and the display device using the same, the effect is more prominent when a liquid crystal panel having a low aperture ratio is used. Therefore, a relatively open aperture such as an IPS liquid crystal panel is used as the liquid crystal panel. A combination with a liquid crystal panel having a low rate or a liquid crystal panel having a low aperture ratio due to high definition is preferable.

また、本実施例では特に光源と、導光体との間に光収束部を設けたため、以下の効果が得られる。すなわち、光源近傍の輝度が高い部分と、液晶パネルの表示に寄与する照明光を出射する部分とが光収束部により隔てられているため、単位照明装置からの照明光の面内輝度分布の均一性はより高くなる。   In the present embodiment, since the light converging portion is provided between the light source and the light guide, the following effects can be obtained. That is, since the portion near the light source where the luminance is high and the portion that emits the illumination light that contributes to the display of the liquid crystal panel are separated by the light convergence portion, the in-plane luminance distribution of the illumination light from the unit illumination device is uniform. Sex is higher.

さらに、光収束部によって光源から出射し、直線偏光分離素子に入射する光を収束することで、直線偏光分離素子の機能が高められるため、所定の直線偏光をより効率の良く出射する照明装置が実現できるので、より明るく低所費電力の表示装置が実現できる。   Furthermore, since the function of the linearly polarized light separating element is enhanced by converging the light emitted from the light source by the light converging unit and incident on the linearly polarized light separating element, an illuminating device that emits predetermined linearly polarized light more efficiently Therefore, a brighter and lower power consumption display device can be realized.

(実施例9)
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図25は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
Example 9
Next, another embodiment of the illumination device according to the present invention and a display device using the same will be described with reference to the drawings. FIG. 25 is a partial schematic cross-sectional view showing an example of the illumination device of the present invention and a display device using the same.

本実施例は(実施例7)で説明した照明装置において、導光体103の近傍に配置した光源と、光源を覆うように配置したランプカバーと、導光体103の端面に配置した直線偏光分離素子701の代わりに、複数の整列配置したLED(Light Emitting Diodes)501と、LED501からの出射光を収束し、平行化するレンズ502と、LED501からの出射光を所定の直線偏光に変換する偏光変換手段510を配置したものであり、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。   In this embodiment, in the illumination device described in (Example 7), a light source disposed in the vicinity of the light guide 103, a lamp cover disposed so as to cover the light source, and linearly polarized light disposed on the end face of the light guide 103 Instead of the separation element 701, a plurality of aligned LEDs (Light Emitting Diodes) 501, a lens 502 that converges and collimates the light emitted from the LED 501, and converts the light emitted from the LED 501 into predetermined linearly polarized light. The polarization converting means 510 is arranged, and the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

照明装置100は、整列配置した複数の導光体103と、複数の導光体103の裏面(液晶パネル200と反対側の面)に空気層を介して配置した複数の反射板104と、複数の導光体103の表面(液晶パネル200側の面)側にその全面を覆うように配置した拡散板105とを有し、さらに導光体103の一端面に複数の整列配置したLED501と、LED501からの出射光を平行化するレンズ502と、LED501からの出射光を所定の直線偏光に変換する偏光変換手段510とを配置したものである。   The illuminating device 100 includes a plurality of light guides 103 arranged in an aligned manner, a plurality of reflectors 104 disposed on the back surfaces (surfaces opposite to the liquid crystal panel 200) of the light guides 103 via an air layer, A diffusion plate 105 disposed so as to cover the entire surface of the light guide body 103 (surface on the liquid crystal panel 200 side), and a plurality of aligned LEDs 501 on one end surface of the light guide body 103; A lens 502 that collimates the light emitted from the LED 501 and a polarization conversion means 510 that converts the light emitted from the LED 501 into predetermined linearly polarized light are arranged.

図26は照明装置を液晶パネル側から観たときの、複数の整列配置したLED501と、LED501からの出射光を平行化するレンズ502と、LED501からの出射光を所定の直線偏光に変換する偏光変換手段510の概略構成を示す一部断面図である。   FIG. 26 shows a plurality of aligned LEDs 501 when the illumination device is viewed from the liquid crystal panel side, a lens 502 that collimates the light emitted from the LED 501, and polarized light that converts the light emitted from the LED 501 into predetermined linearly polarized light. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of conversion means 510.

本実施例の照明装置では光源として白色発光のLEDを用いる。   In the illumination device of the present embodiment, a white light emitting LED is used as a light source.

白色発光のLEDとしてはGaN系青色発光LEDチップの表面にYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を塗布し、青色発光と、青色光により発生する蛍光とが混ざりあい白色光となるもの、或いは、ZnSe基板にZnxCd1−xSを活性層にした青色発光LEDを形成し、青色発光と青色光によりZnSe基板で発生する黄色の蛍光とが混ざり合い白色光となるもの等を用いることができる。   As a white light emitting LED, a YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphor is applied to the surface of a GaN blue light emitting LED chip, and blue light emission and fluorescence generated by blue light are mixed to become white light, Alternatively, a blue light emitting LED in which ZnxCd1-xS is an active layer is formed on a ZnSe substrate, and blue light emission and yellow fluorescence generated in the ZnSe substrate by blue light are mixed to form white light can be used.

或いは、赤色,緑色,青色に発光する3つの単色発光LED素子の発光色の混ざり合いにより白色光を実現したものを用いることができる。   Or what implement | achieved white light by the mixture of the luminescent color of three single color light emitting LED elements which light-emit in red, green, and blue can be used.

レンズ502はLED501から出射する拡散光を収束し、平行化する機能を有するもので複数のLED501に対し、1対1に対応して配置する。   The lens 502 has a function of converging and collimating the diffused light emitted from the LED 501, and is arranged in a one-to-one correspondence with the plurality of LEDs 501.

尚、市販の透明レンズを備えたLEDランプの中には指向性が強い、すなわち平行性の高い出射光が得られるものがあるので、これをLED501とレンズ502を一体化したものとして使用しても良い。   Some LED lamps equipped with a commercially available transparent lens have a strong directivity, that is, a light beam with high parallelism can be obtained. This is used as an integrated LED 501 and lens 502. Also good.

具体的には品名NSPW500BS(日亜化学工業製)等を用いることができる。この場合、半値角が約±10°の指向性が高い出射光が得られる。   Specifically, the product name NSPW500BS (manufactured by Nichia Corporation) or the like can be used. In this case, emitted light with high directivity having a half-value angle of about ± 10 ° is obtained.

偏光変換手段510は、偏光分離プリズムアレイ509と、偏光分離プリズムアレイ509から出射する光の偏光状態を揃える位相差板504とから構成される。   The polarization conversion unit 510 includes a polarization separation prism array 509 and a phase difference plate 504 that aligns the polarization state of light emitted from the polarization separation prism array 509.

偏光分離プリズムアレイ509はLED501から出射した光を反射と透過により電気ベクトルの振動方向が互いに直交する2種類の直線偏光に分離する偏光分離面503と、偏光分離面503で反射した光を偏光分離面503を透過した光の方向と同じ方向へ反射する反射面505とを断面形状が平行四辺形の柱状の透光性部材506を介して交互に複数配列したものである。   A polarization separation prism array 509 separates light emitted from the LED 501 into two types of linearly polarized light whose reflection directions and transmission directions are orthogonal to each other, and polarization separation of the light reflected by the polarization separation surface 503. A plurality of reflective surfaces 505 that reflect in the same direction as the light transmitted through the surface 503 are alternately arranged via columnar translucent members 506 having a parallelogram cross section.

透光性部材506は光源の発光スペクトルに対して透明で複屈折性のない材料、例えばBK−7等の硝材、或いはアクリル樹脂等から構成される。透光性部材506はその断面形状が内角45°の平行四辺形である柱状の透明体であり、これを順次接合することで板状の外観を形成するもので、透光性部材506の接合界面には偏光分離面503、及び反射面505が交互に形成される。   The translucent member 506 is made of a material that is transparent to the emission spectrum of the light source and does not have birefringence, for example, a glass material such as BK-7, or an acrylic resin. The translucent member 506 is a columnar transparent body whose cross-sectional shape is a parallelogram with an inner angle of 45 °, and forms a plate-like appearance by sequentially joining the translucent member 506. Joining of the translucent member 506 Polarization separation surfaces 503 and reflection surfaces 505 are alternately formed on the interface.

偏光分離面503は透光性部材506に形成した誘電体多層膜、或いは国際出願の国際公開番号:WO95/27919に記載されている様な異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムを透光性部材506の接合界面に挟み込むことで実現すれば良い。本実施例の偏光分離面503は偏光分離面503に対してp偏光となる直線偏光は透過し、s偏光となる直線偏光は反射するよう構成する。   The polarization splitting surface 503 is formed by alternately laminating a plurality of different birefringent polymer films as described in the dielectric multilayer film formed on the translucent member 506 or the international publication number WO95 / 27919. What is necessary is just to implement | achieve by inserting | pinching the birefringent reflection type polarizing film in the joining interface of the translucent member 506. The polarization splitting surface 503 of this embodiment is configured to transmit linearly polarized light that becomes p-polarized light and reflect linearly polarized light that becomes s-polarized light with respect to the polarization separating surface 503.

反射面505は偏光分離面503で反射した光を偏光分離面503を透過した光と同じ方向に反射するもので、偏光分離面503と同じ誘電体多層膜、或いはAl,Ag等の金属薄膜等の鏡面反射面により実現すれば良い。   The reflection surface 505 reflects the light reflected by the polarization separation surface 503 in the same direction as the light transmitted through the polarization separation surface 503, and is the same dielectric multilayer film as the polarization separation surface 503 or a metal thin film such as Al or Ag. What is necessary is just to implement | achieve by the mirror surface of this.

位相差板504は偏光分離プリズムアレイ509から出射する光を、導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光となる直線偏光に揃える機能を有する。本実施例では、偏光分離プリズムアレイ509の偏光分離面503を透過した光は導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光であり、偏光分離面503で反射し、さらに反射面504で反射した光は導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してp偏光である。   The retardation plate 504 has a function of aligning light emitted from the polarization separation prism array 509 with linearly polarized light that is s-polarized light with respect to the minute inclined reflective surface 103A on the back surface of the light guide 103. In this embodiment, the light transmitted through the polarization separation surface 503 of the polarization separation prism array 509 is s-polarized light with respect to the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103, reflected by the polarization separation surface 503, and further reflected by the reflection surface. The light reflected at 504 is p-polarized with respect to the minute inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide 103.

このため、位相差板504として、導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してp偏光である直線偏光をs偏光に変換する機能を有するものを用い、偏光分離プリズムアレイ509の光出射面のうち、偏光分離面503及び反射面505で反射した光が通過する部分に配置する。   For this reason, as the phase difference plate 504, a retardation plate 504 having a function of converting linearly polarized light that is p-polarized light to s-polarized light with respect to the minute inclined reflective surface 103A on the back surface of the light guide 103 is used. It arrange | positions in the part through which the light reflected by the polarization separation surface 503 and the reflective surface 505 passes among surfaces.

つまり、位相差板504としては、光源の発光スペクトルに対し1/2波長板として機能するものを用いる。1/2波長位相差板としては光源の発光スペクトルに対して高い透過率を有する延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール,ポリカーボネート,ポリサルフォン,ポリスチレン,ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。   That is, as the retardation plate 504, one that functions as a half-wave plate with respect to the emission spectrum of the light source is used. As the half-wave retardation plate, a stretched polymer film having a high transmittance with respect to the emission spectrum of the light source, such as polyvinyl alcohol, polycarbonate, polysulfone, polystyrene, polyarylate, or the like can be used. In addition, a mica, a crystal, or a liquid crystal layer in which molecular axes are aligned in one direction can be used.

尚、一般に位相差板を構成する透明体には屈折率の波長依存性(波長分散)があり、白色光のように波長帯域が広い光に対しては一種類の位相差板では十分な性能が得られない。そこで、2種類の波長分散が異なる位相差板をその光学軸をずらして張り合わせることで、広い波長帯域に対応した1/2波長板を実現するようにするとよい。   In general, a transparent body constituting a retardation plate has a wavelength dependency of refractive index (wavelength dispersion), and a single retardation plate has sufficient performance for light with a wide wavelength band such as white light. Cannot be obtained. Therefore, it is preferable to realize a half-wave plate corresponding to a wide wavelength band by laminating two types of retardation plates having different wavelength dispersions while shifting their optical axes.

図示のとおり、LED501、及びコリメートレンズ502は偏光分離プリズムアレイ509を構成する複数の透光性部材506の光入射面の中心位置であって、LED501から出射する光の進行方向に対応した接合界面に偏光分離面503が形成されている位置に配置する。つまり、複数のLED501、及びコリメートレンズ502は透光性部材506の光入射面の幅ひとつ分の間隔をあけながら列状に配置される。また、位相差板504は、偏光分離プリズム501の光出射面のうち、偏光分離面503で反射し、さらに反射面505で反射した光が通過する透光性部材506の光出射面に透光性部材506の光出射面ひとつ分の幅の間隔をあけながら配置される。   As shown in the figure, the LED 501 and the collimating lens 502 are the center positions of the light incident surfaces of the plurality of translucent members 506 constituting the polarization separation prism array 509 and are bonded interfaces corresponding to the traveling direction of the light emitted from the LED 501. Is disposed at a position where the polarization separation surface 503 is formed. That is, the plurality of LEDs 501 and the collimating lens 502 are arranged in a row with an interval corresponding to one width of the light incident surface of the translucent member 506. The phase difference plate 504 transmits light to the light exit surface of the translucent member 506 through which the light reflected from the polarization separation surface 503 of the light exit surface of the polarization separation prism 501 and further reflected by the reflection surface 505 passes. It arrange | positions, keeping the space | interval of the width | variety for one light-projection surface of the property member 506. FIG.

偏光変換手段510は導光体103の端面に光学的に結合するように接続される。すなわち、偏光変換手段510と導光体103を、導光体103及び偏光分離プリズム501を構成する透光性部材506の屈折率に近い透明接着剤により結合する。   The polarization conversion means 510 is connected to the end face of the light guide 103 so as to be optically coupled. That is, the polarization conversion unit 510 and the light guide 103 are coupled by a transparent adhesive having a refractive index close to that of the light transmitting member 506 constituting the light guide 103 and the polarization separation prism 501.

液晶パネル200は、照明光入射側の偏光板201の直線偏光透過軸が導光体103裏面の微小傾斜反射面103A(を構成する三角溝)の長手方向と平行になるように配置した液晶パネルを用いるとよい。本実施例では(実施例7)で説明した配向分割したIPS(In Plane Switching)液晶パネルを用いる。   The liquid crystal panel 200 is arranged such that the linearly polarized light transmission axis of the polarizing plate 201 on the illumination light incident side is parallel to the longitudinal direction of the minute inclined reflective surface 103A (which constitutes the triangular groove) on the back surface of the light guide 103. Should be used. In the present embodiment, the IPS (In Plane Switching) liquid crystal panel divided in alignment described in the seventh embodiment is used.

次に図面を参照しながら本表示装置の動作を説明する。   Next, the operation of the display device will be described with reference to the drawings.

LED501から出射した発散光3005はレンズ502の作用により収束し、平行化された後、偏光分離プリズムアレイ509に入射する。偏光プリズムアレイ509に入射した光は偏光分離面503において、電気ベクトルの振動方向が直交する異なる2種類の直線偏光に、それぞれ反射光と透過光として分離される。   The divergent light 3005 emitted from the LED 501 converges by the action of the lens 502, is collimated, and then enters the polarization separation prism array 509. The light incident on the polarizing prism array 509 is separated on the polarization separation surface 503 as two kinds of linearly polarized light whose electric vector vibration directions are orthogonal to each other as reflected light and transmitted light.

偏光分離面503を透過した光は導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光であり、偏光分離面503で反射した光は導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してp偏光である。   The light transmitted through the polarization separation surface 503 is s-polarized light with respect to the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103, and the light reflected by the polarization separation surface 503 is directed to the minute inclination reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103. P-polarized light.

偏光分離面503を透過した光3005Aは導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光のまま導光体103に入射する。   The light 3005A transmitted through the polarization separation surface 503 is incident on the light guide 103 as s-polarized light with respect to the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103.

一方、偏光分離面503で反射した光は、さらに反射面505で反射して、その進行方向が偏光分離面501を透過した光と同方向となり、位相差板504に入射する。位相差板504に入射した光3005Bは位相差板504を透過する際、位相差板504の作用を受けて、電気ベクトルの振動方向が90°回転した直線偏光、すなわち導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光となって導光体103に入射する。   On the other hand, the light reflected by the polarization separation surface 503 is further reflected by the reflection surface 505, the traveling direction thereof is the same direction as the light transmitted through the polarization separation surface 501, and enters the phase difference plate 504. When the light 3005B incident on the phase difference plate 504 is transmitted through the phase difference plate 504, it receives the action of the phase difference plate 504, so that the polarization direction of the electric vector is rotated by 90 °, that is, a minute amount on the back surface of the light guide 103. The s-polarized light enters the light guide 103 with respect to the inclined reflecting surface 103A.

つまり、光源であるLED501から出射した非偏光は、特定の直線偏光(導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光)に変換された後、導光体103に入射する。   That is, the non-polarized light emitted from the LED 501 that is the light source is converted into specific linearly polarized light (s-polarized light with respect to the minute inclined reflecting surface 103A on the back surface of the light guide 103) and then enters the light guide 103.

導光体103に入射した光3005A及び3005Bは導光体103内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体103内を伝播する光のうち、導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに至った光は反射角度が変わり導光体表面103Cで全反射条件をはずれて出射する。   Lights 3005A and 3005B incident on the light guide body 103 propagate while repeating total reflection in the light guide body 103, and out of the light propagating in the light guide body 103, on the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide body 103. The incident light changes its reflection angle and exits from the total light reflection condition on the light guide surface 103C.

この際、導光体103内を伝播する光は導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aに対してs偏光、或いはs偏光成分が多い光であり、微小傾斜反射面103Aに対してs偏光である光は、s偏光のまま光の進行方向が変わり、導光体103から出射する。   At this time, the light propagating through the light guide 103 is light that has a large amount of s-polarized light or s-polarized light with respect to the minute inclined reflective surface 103A on the back surface of the light guide 103, and s-polarized light with respect to the minute inclined reflective surface 103A. , The traveling direction of the light changes as it is s-polarized light and is emitted from the light guide 103.

つまり、導光体103から出射する光は導光体103裏面の傾斜反射面103Aに対して、s偏光成分が多い光であるため、照明装置100からは電気ベクトルの振動方向が導光体103裏面の微小傾斜面103Aの長手方向と平行な直線偏光成分が多い照明光が得られることになる。   That is, the light emitted from the light guide 103 is light having a larger amount of s-polarized light than the inclined reflective surface 103A on the back surface of the light guide 103. Therefore, the direction of vibration of the electric vector from the illumination device 100 is the light guide 103. Illumination light having a large amount of linearly polarized light components parallel to the longitudinal direction of the minute inclined surface 103A on the back surface is obtained.

導光体103から出射した光は、拡散板105で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル200に照射される。この際、拡散板105は偏光状態を維持するため、導光体103からの出射光の偏光状態は維持されたまま液晶パネル200に到達する。液晶パネル200に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、観察者に画像が表示される。   The light emitted from the light guide 103 is applied to the liquid crystal panel 200 after the light distribution and the angular distribution of the illumination light are made uniform by the diffusion plate 105. At this time, since the diffusion plate 105 maintains the polarization state, the diffusion plate 105 reaches the liquid crystal panel 200 while maintaining the polarization state of the light emitted from the light guide 103. The amount of light transmitted to the liquid crystal panel 200 is controlled according to image information, and an image is displayed to the observer.

上記の通り、液晶パネル200の照明装置側の偏光板201の直線偏光の透過軸は、照明装置を構成する導光体103裏面の微小傾斜反射面103Aの長手方向と平行となるよう構成したので、照明光の大部分は液晶パネル200の照明装置側の偏光板201でほとんど吸収されることなく表示に寄与する。   As described above, the transmission axis of the linearly polarized light of the polarizing plate 201 on the lighting device side of the liquid crystal panel 200 is configured to be parallel to the longitudinal direction of the minute inclined reflection surface 103A on the back surface of the light guide 103 constituting the lighting device. Most of the illumination light contributes to the display while being hardly absorbed by the polarizing plate 201 on the illumination device side of the liquid crystal panel 200.

つまり、光源501からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル200に照射され、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、従来、液晶パネル200の偏光板201で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。   That is, the outgoing light which is non-polarized light from the light source 501 is efficiently converted into desired linearly polarized light, and then irradiated to the liquid crystal panel 200 and contributes to display with almost no absorption by the polarizing plate 201. Therefore, conventionally, light that has been absorbed by the polarizing plate 201 of the liquid crystal panel 200 and wasted can be used effectively, so that a bright and low power consumption display device can be realized.

尚、液晶パネル200に照射された光のうち、その開口部207に入射した光3005Cはそのまま表示に利用されるが、液晶パネル200の非開口部206に入射した光3005Dは表示に寄与せず、反射して照明装置100に戻る。   Of the light irradiated to the liquid crystal panel 200, the light 3005C incident on the opening 207 is used for display as it is, but the light 3005D incident on the non-opening 206 of the liquid crystal panel 200 does not contribute to the display. And return to the lighting device 100 after reflection.

照明装置100に戻った光3005Dは拡散板105、及び導光体103を透過し、反射板104で反射して、再び導光体103、及び拡散板105を透過して液晶パネル200に照射される。この際、本実施例では拡散板105と導光体103の透過、及び反射板104での反射では光の偏光状態は維持され大きく変化しない。このため液晶パネル200に再び照射された光3005Dは、初めに液晶パネル200の非開口部206で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板201で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル200の非開口部206で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。   The light 3005D that has returned to the lighting device 100 is transmitted through the diffusion plate 105 and the light guide 103, is reflected by the reflection plate 104, is transmitted through the light guide 103 and the diffusion plate 105 again, and is applied to the liquid crystal panel 200. The At this time, in this embodiment, the polarization state of the light is maintained and does not change greatly by the transmission through the diffusion plate 105 and the light guide 103 and the reflection by the reflection plate 104. For this reason, the light 3005D irradiated again on the liquid crystal panel 200 substantially maintains the polarization state when initially reflected by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200, and thus is hardly absorbed by the polarizing plate 201. It can contribute to the display. That is, in the display device of this embodiment, since the light that has been shielded by the non-opening portion 206 of the liquid crystal panel 200 and has not been able to contribute to the display can be reused without a large loss, the liquid crystal with a low aperture ratio can be used. Even if it is a panel, there exists an effect that a bright display is obtained.

本実施例においても非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するとともに、液晶パネル200の非開口部206からの戻り光は、導光体103裏面の反射板104で一回反射した後、導光体103及び拡散板105を1往復透過しただけで、再び液晶パネル200に照射される。このため、非開口部206からの戻り光の反射板104、及び導光体103や拡散板105での吸収や、偏光状態の乱れが小さく、非開口部206からの戻り光をより効率良く再利用することができる。   Also in this embodiment, the light source light that is non-polarized light has a function of converting the light into desired linearly polarized light. After the reflection, the liquid crystal panel 200 is irradiated again with only one round-trip transmission through the light guide 103 and the diffusion plate 105. For this reason, the return light from the non-opening portion 206 is less absorbed by the reflector 104, the light guide 103 and the diffusion plate 105, and the polarization state is less disturbed. Can be used.

従って、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れるので、液晶パネルとしてIPS液晶パネル等の比較的開口率の低い液晶パネル、或いは高精細化により低開口率となった液晶パネルとの組み合わせが好適である。   Therefore, in the illumination device of this embodiment and the display device using the same, the effect is more prominent when a liquid crystal panel having a low aperture ratio is used. Therefore, a relatively open aperture such as an IPS liquid crystal panel is used as the liquid crystal panel. A combination with a liquid crystal panel having a low rate or a liquid crystal panel having a low aperture ratio due to high definition is preferable.

また、本発明の照明装置では、導光体の幅、すなわち導光体の光源側端面と、これと対向する端面までの距離を液晶パネル表示部の大きさによらず短く設定することができる。導光体の幅が短くなれば、導光体内部を伝播する光の伝播距離は短くなる。このため、アクリル樹脂のように微量の屈折率異方性がある透明体を導光体として用いた場合でも、本発明の照明装置であれば光の伝播距離が短くできるため、偏光状態の変化が小さくてすみ、所定の直線偏光成分が多い照明光を効率良く出射する照明装置が実現できる。   In the lighting device of the present invention, the width of the light guide, that is, the distance between the light source side end surface of the light guide and the end surface facing the light guide can be set short regardless of the size of the liquid crystal panel display unit. . If the width of the light guide is shortened, the propagation distance of light propagating through the light guide is shortened. For this reason, even when a transparent body having a small amount of refractive index anisotropy such as an acrylic resin is used as the light guide, the light propagation distance can be shortened with the illumination device of the present invention, so that the polarization state changes. Therefore, it is possible to realize an illumination device that efficiently emits illumination light with a large amount of predetermined linearly polarized light components.

また、本実施例では光源としてLEDを用いることで以下の効果が得られる。すなわち、LEDは発光部の大きさが蛍光ランプに比べて極めて小さいので、レンズ等の光学部材により光の指向性を高めることが容易である。ここで、一般に非偏光の光を所定の偏光状態に変換する効率は、指向性の高い光の方が高い。つまり、光源としてLEDを用いることで光源から出射した非偏光を所望の偏光(液晶パネル光入射側の偏光板で吸収されない直線偏光)に効率良く変換できるので、光源光の利用効率をより高めることができる。   In the present embodiment, the following effects can be obtained by using an LED as the light source. That is, since the size of the light emitting portion of the LED is extremely smaller than that of the fluorescent lamp, it is easy to increase the directivity of light with an optical member such as a lens. Here, in general, the efficiency of converting non-polarized light into a predetermined polarization state is higher for light with high directivity. In other words, by using an LED as the light source, non-polarized light emitted from the light source can be efficiently converted into desired polarized light (linearly polarized light that is not absorbed by the polarizing plate on the liquid crystal panel light incident side), thereby further increasing the light source light utilization efficiency. Can do.

また、LEDは蛍光ランプで必要となるインバーターが不要となり、機器本体の小型化に有利である。さらに、LEDは水銀をほとんど使用しないので環境にやさしいという特長もある。   Further, the LED does not require an inverter required for a fluorescent lamp, which is advantageous for downsizing the device body. Furthermore, since LED hardly uses mercury, it has the feature that it is environmentally friendly.

(実施例10)
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図27は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の概略構成を示す一部斜視図であり、図28は本実施例の表示装置の全体構成を示したものである。
(Example 10)
Next, another embodiment of the illumination device according to the present invention and a display device using the same will be described with reference to the drawings. FIG. 27 is a partial perspective view showing a schematic configuration of the illumination device of the present invention and a display device using the same, and FIG. 28 shows the overall configuration of the display device of this example.

本実施例は液晶パネル200と、液晶パネル200の表示面を独立に面分割照明できる照明装置100とから構成される。すなわち、液晶パネル200の表示面を上下方向に3等分した領域a〜cを、照明装置100を構成する3つの単位照明装置1000a〜1000cによりそれぞれ独立に照明するよう構成し、液晶パネル200の表示動作に対応して、照明装置100を構成する3つの単位照明装置1000a〜1000cの点灯,消灯を個別に制御するように構成したものである。   This embodiment includes a liquid crystal panel 200 and an illumination device 100 that can divide and illuminate the display surface of the liquid crystal panel 200 independently. That is, the areas a to c obtained by dividing the display surface of the liquid crystal panel 200 into three equal parts in the vertical direction are individually illuminated by the three unit illumination devices 1000 a to 1000 c constituting the illumination device 100. Corresponding to the display operation, lighting and extinguishing of the three unit lighting devices 1000a to 1000c constituting the lighting device 100 are individually controlled.

本実施例の照明装置100は基本的に上記実施例で説明したものを用いると良い。ここでは以下、光源として冷陰極蛍光ランプを用いる場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、上記実施例と共通な部分については詳細な説明は省略する。   As the illumination device 100 of this embodiment, the one described in the above embodiment may be basically used. Hereinafter, the case where a cold cathode fluorescent lamp is used as the light source will be described, but the present invention is not limited to this. Further, detailed description of portions common to the above embodiment is omitted.

液晶パネル200には走査ドライバ(走査電極駆動回路)3,映像ドライバ(画素電極駆動回路)4が接続されており、照明装置100には電源回路5,照明ドライバ(照明制御回路)6が接続される。また、走査ドライバ(走査電極駆動回路)3,映像ドライバ(画素電極駆動回路)4、及び照明ドライバ(照明制御回路)6には液晶コントローラ1が接続される。   A scanning driver (scanning electrode driving circuit) 3 and a video driver (pixel electrode driving circuit) 4 are connected to the liquid crystal panel 200, and a power supply circuit 5 and an illumination driver (illumination control circuit) 6 are connected to the lighting device 100. The The liquid crystal controller 1 is connected to the scanning driver (scanning electrode driving circuit) 3, the video driver (pixel electrode driving circuit) 4, and the illumination driver (illumination control circuit) 6.

この構成において、液晶パネル200の表示動作に対応して、動画像のぼけ防止を目的として照明ドライバ6が照明装置100を構成する複数の単位照明装置1000a〜1000cを個別に制御して、液晶パネル200の表示面を面分割照明する。   In this configuration, in response to the display operation of the liquid crystal panel 200, the lighting driver 6 individually controls the plurality of unit lighting devices 1000a to 1000c constituting the lighting device 100 for the purpose of preventing blurring of moving images. The display surface of 200 is divided and illuminated.

液晶パネル200は、液晶の応答時間が9ms以下の応答速度の速いものを用いる。応答時間の速い液晶パネルとしては強誘電性液晶を用いたもの、或いはOCB(Optically Compensated Bend)モードを用いたものなどがある。また、TN液晶パネルや、IPS液晶パネルといったものでも、低粘度の液晶材料を用い、液晶層を狭ギャップ化することで、上記要件を満たすものが実現できる。   As the liquid crystal panel 200, a liquid crystal panel having a fast response speed of 9 ms or less is used. A liquid crystal panel having a quick response time includes a liquid crystal panel using a ferroelectric liquid crystal or a panel using an OCB (Optically Compensated Bend) mode. Further, even a TN liquid crystal panel or an IPS liquid crystal panel can satisfy the above requirements by using a low-viscosity liquid crystal material and narrowing the liquid crystal layer.

本実施例では、液晶パネル200として液晶層のギャップが約2μm、中間調での応答時間が9ms、ノーマリークローズ特性のIPS液晶パネルを用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   In this embodiment, a case where an IPS liquid crystal panel having a normally closed characteristic and a liquid crystal layer gap of about 2 μm, a halftone response time of 9 ms is used will be described. However, the present invention is limited to this. It is not a thing.

液晶コントローラ1は外部から信号を取り込み、液晶パネル200に表示するデータと、水平同期信号HSYNC,垂直同期信号VSYNCを出力する。液晶コントローラ1は入力される信号によってその構成が異なる。ここではまず、液晶コントローラ1にアナログ信号が入力される場合について説明する。この場合、アナログ信号は液晶パネル200で表示すべき信号と、1画素毎の映像信号の開始を示す映像開始信号が重畳されている。液晶コントローラ1はA/D変換器を内蔵し、重畳されたアナログ信号から映像信号を取り出してA/D変換器でデジタル信号に変換してデータとして出力する。また、アナログ信号の映像開始信号を垂直同期信号VSYNCとして出力するとともに、A/D変換器でのサンプリングクロックを水平同期信号HSYNCとして出力する。   The liquid crystal controller 1 takes in a signal from the outside, and outputs data to be displayed on the liquid crystal panel 200, a horizontal synchronization signal HSYNC, and a vertical synchronization signal VSYNC. The configuration of the liquid crystal controller 1 differs depending on the input signal. First, a case where an analog signal is input to the liquid crystal controller 1 will be described. In this case, the analog signal includes a signal to be displayed on the liquid crystal panel 200 and a video start signal indicating the start of the video signal for each pixel. The liquid crystal controller 1 includes an A / D converter, extracts a video signal from the superimposed analog signal, converts it to a digital signal by the A / D converter, and outputs it as data. In addition, an analog video start signal is output as a vertical synchronization signal VSYNC, and a sampling clock in the A / D converter is output as a horizontal synchronization signal HSYNC.

液晶コントローラ1に入力される信号がデジタル信号である場合は、この信号は外部の演算処理装置によって生成されたデータが入力される。この場合、外部の演算処理装置は垂直同期信号VSYNC、水平同期信号HSYNCに基づいて演算を実行するため、液晶コントローラ1はデータ,水平同期信号HSYNC,垂直同期信号VSYNCを入力とするので、この入力したデータ,水平同期信号HSYNC、垂直同期信号VSYNCをそのまま出力する。   When the signal input to the liquid crystal controller 1 is a digital signal, data generated by an external processing unit is input to this signal. In this case, since the external arithmetic processing unit performs an operation based on the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC, the liquid crystal controller 1 receives the data, the horizontal synchronization signal HSYNC, and the vertical synchronization signal VSYNC. The data, horizontal synchronization signal HSYNC, and vertical synchronization signal VSYNC are output as they are.

液晶コントローラ1から出力された垂直同期信号VSYNC,水平同期信号HSYNCは走査ドライバ3に入力される。走査ドライバ3ではシフトレジスタ8によって液晶パネル200の走査電極毎の信号を生成し、レベルシフト回路9によってそれぞれの走査電極毎の信号のレベルを決定し、走査電極の信号を出力する。   The vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC output from the liquid crystal controller 1 are input to the scanning driver 3. In the scan driver 3, the shift register 8 generates a signal for each scan electrode of the liquid crystal panel 200, the level shift circuit 9 determines the level of the signal for each scan electrode, and outputs the scan electrode signal.

映像ドライバ4は、液晶コントローラ1から出力されたデータと、水平同期信号HSYNC,垂直同期信号VSYNCを入力する。データはシフトレジスタ10に入力され1ライン分のデータとしてライン目盛り11に入力される。次にレベルシフト回路12によってレベルが決定され、D/A変換器13によってアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は液晶パネル200のそれぞれの画素電極への信号として出力される。   The video driver 4 receives the data output from the liquid crystal controller 1, the horizontal synchronization signal HSYNC, and the vertical synchronization signal VSYNC. Data is input to the shift register 10 and input to the line scale 11 as data for one line. Next, the level is determined by the level shift circuit 12 and converted into an analog signal by the D / A converter 13. The converted analog signal is output as a signal to each pixel electrode of the liquid crystal panel 200.

次に照明装置100を構成する単位照明装置1000a〜1000cを個別に制御する照明ドライバ6について説明する。   Next, the illumination driver 6 that individually controls the unit illumination devices 1000a to 1000c constituting the illumination device 100 will be described.

照明ドライバ6は電源回路5、及び単位照明装置1000a〜1000cの光源101a〜101cに接続され、動画表示の場合に発生するぼけを防止するために、照明装置100を構成する単位照明装置1000a〜1000cの点灯,消灯を個別に制御するものである。   The illumination driver 6 is connected to the power supply circuit 5 and the light sources 101a to 101c of the unit illumination devices 1000a to 1000c, and the unit illumination devices 1000a to 1000c constituting the illumination device 100 in order to prevent blurring that occurs when displaying moving images. Is controlled individually.

図29は照明ドライバ6の構成を示したものである。照明ドライバ6はカウンタ61,62,63、パルス発生器64,65,66、スイッチ67,68,69、インバーター70,71,72から構成される。カウンタ61〜63はそれぞれ水平同期信号HSYNCを入力し、この水平同期信号HSYNCのパルスの数をカウントする。また、カウンタ61は垂直同期信号VSYNCを、カウンタ62はカウンタ61の出力信号を、カウンタ63はカウンタ62の出力信号を、それぞれのカウントを開始するための信号として入力する。パルス発生器64〜66は、それぞれカウンタ61〜63の出力を受けとると予め定めた時間の間、Hiレベルの信号を出力する。スイッチ67〜69はパルス発生器64〜66からの信号がHiレベルのときにON状態となり、これにより電源回路からの電力がインバーター70〜72に入力され、光源101a〜101cが個別に点灯する。   FIG. 29 shows the configuration of the illumination driver 6. The illumination driver 6 includes counters 61, 62, 63, pulse generators 64, 65, 66, switches 67, 68, 69, and inverters 70, 71, 72. Each of the counters 61 to 63 receives the horizontal synchronization signal HSYNC and counts the number of pulses of the horizontal synchronization signal HSYNC. Further, the counter 61 inputs the vertical synchronization signal VSYNC, the counter 62 inputs the output signal of the counter 61, and the counter 63 inputs the output signal of the counter 62 as signals for starting the respective counts. When the pulse generators 64 to 66 respectively receive the outputs of the counters 61 to 63, the pulse generators 64 to 66 output Hi level signals for a predetermined time. The switches 67 to 69 are turned on when the signals from the pulse generators 64 to 66 are at the Hi level, whereby electric power from the power supply circuit is input to the inverters 70 to 72, and the light sources 101a to 101c are individually turned on.

図30は垂直同期信号VSYNC,水平同期信号HSYNC,インバーター70〜72の出力を示したものである。   FIG. 30 shows the outputs of the vertical synchronization signal VSYNC, the horizontal synchronization signal HSYNC, and the inverters 70-72.

ここでは、垂直同期信号VSYNCの周期を16.6ms 、水平同期信号HSYNCの周期を15μsとし、また、800×600画素の液晶パネル200の表示面全面を走査するのに9msかかる場合について説明する。   Here, a case where the period of the vertical synchronization signal VSYNC is 16.6 ms, the period of the horizontal synchronization signal HSYNC is 15 μs, and it takes 9 ms to scan the entire display surface of the 800 × 600 pixel liquid crystal panel 200 will be described.

本実施例では照明装置100は液晶パネル200の表示面を3つの照明領域に分割して照明する3つの単位照明装置から構成されており、それぞれの照明領域を担当する単位照明装置は対応する液晶パネル200の表示面の走査が開始されてから、その領域の走査が終了し、かつ液晶が応答した後に照明光を照射するよう制御する。そのために液晶パネル200の領域cでは走査が開始されてから12ms後、4.6ms の間、照明光が照射される。また、領域bでは15ms後、4.6ms の間照明光が照射され、領域aでは18ms後、4.6ms の間照明光が照射される。   In this embodiment, the illumination device 100 is composed of three unit illumination devices that illuminate the display surface of the liquid crystal panel 200 by dividing the display surface into three illumination regions, and the unit illumination device in charge of each illumination region corresponds to the corresponding liquid crystal. After scanning of the display surface of the panel 200 is started, control is performed so that illumination light is irradiated after the scanning of the region is completed and the liquid crystal responds. Therefore, in the area c of the liquid crystal panel 200, illumination light is irradiated for 4.6 ms after 12 ms from the start of scanning. In the area b, illumination light is irradiated for 4.6 ms after 15 ms, and in area a, illumination light is irradiated for 4.6 ms after 18 ms.

これを実現するためにカウンタ61は800個の水平同期信号をカウントしたときに出力信号を出力する。同様にカウンタ62はカウンタ61が出力信号を出力した後に200個の水平同期信号をカウントしたときに出力信号を出力し、カウンタ63はカウンタ62が出力信号を出力した後に200個の水平同期信号をカウントしたときに出力信号を出力する。また、各パルス発生器64〜66はそれぞれのカウンタの出力信号を受けて4.6ms の間、Hiレベルの信号を出力するようにする。   In order to realize this, the counter 61 outputs an output signal when it counts 800 horizontal synchronizing signals. Similarly, the counter 62 outputs an output signal when the counter 61 counts 200 horizontal synchronizing signals after the output of the counter 61, and the counter 63 outputs 200 horizontal synchronizing signals after the counter 62 outputs the output signal. Outputs an output signal when counted. Each of the pulse generators 64 to 66 receives the output signal of each counter and outputs a Hi level signal for 4.6 ms.

図31はこの場合の液晶パネル200表示面の透過率と、照明装置100の輝度との関係を示したものである。液晶パネルの透過率は各領域の平均値を示したものである。このように照明装置100を構成する単位照明装置1000a〜1000cは液晶パネルの照明光を照射すべき領域の液晶が応答し、所望の透過率となった後、点灯し、一定時間照明した後、消灯するように制御される。   FIG. 31 shows the relationship between the transmittance of the display surface of the liquid crystal panel 200 and the luminance of the lighting device 100 in this case. The transmittance of the liquid crystal panel represents the average value of each region. As described above, the unit lighting devices 1000a to 1000c constituting the lighting device 100 are turned on after the liquid crystal in the region to be irradiated with the illumination light of the liquid crystal panel responds and has a desired transmittance, and after illumination for a certain period of time, It is controlled to turn off.

このような条件で静止画を視角速度10°/sの速度で動かした動画を表示させても特に画像のぼけはまったく感じられないものとすることができる。すなわち、動画を違和感なく表示できる液晶表示装置を簡便に提供できる。   Even if a moving image in which a still image is moved at a viewing angle speed of 10 ° / s is displayed under such conditions, no blurring of the image can be felt at all. That is, a liquid crystal display device that can display a moving image without a sense of incongruity can be easily provided.

本実施例では特に液晶パネルの表示面が全面応答するまでの時間だけ照明装置の点灯を待つ必要がない。つまり、より小さな表示領域が応答するより短い待機時間で照明装置を点灯するため、より長い時間照明光が照射でき、より明るい画像が得られる。   In this embodiment, it is not particularly necessary to wait for the lighting device to turn on until the entire display surface of the liquid crystal panel responds. That is, since the lighting device is turned on in a shorter standby time in which a smaller display area responds, illumination light can be irradiated for a longer time, and a brighter image can be obtained.

本発明の照明装置の一実施例を示す一部概略断面図である。It is a partial schematic sectional drawing which shows one Example of the illuminating device of this invention. 本発明の照明装置を構成する単位照明装置の概略構成を示す一部斜視図である。It is a partial perspective view which shows schematic structure of the unit illuminating device which comprises the illuminating device of this invention. 導光体の光入射部端面の有効厚さと、照明装置の輝度との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the effective thickness of the light-incidence part end surface of a light guide, and the brightness | luminance of an illuminating device. 本発明に係る導光体の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing an example of a light guide concerning the present invention. 本発明に係る導光体の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing an example of a light guide concerning the present invention. 本発明に係る導光体の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing an example of a light guide concerning the present invention. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Example of the illuminating device of this invention and a display apparatus using the same. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明に係る導光体の一実施例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Example of the light guide which concerns on this invention. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明に係る導光体の一実施例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Example of the light guide which concerns on this invention. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明に係る偏光維持拡散板の一例を示す一部斜視図である。It is a partial perspective view which shows an example of the polarization maintaining diffuser plate which concerns on this invention. 本発明に係る偏光維持拡散板の一例を示す一部断面図である。It is a partial sectional view showing an example of a polarization maintaining diffusion plate according to the present invention. 本発明に係る偏光維持拡散板の一例を示す一部断面図である。It is a partial sectional view showing an example of a polarization maintaining diffusion plate according to the present invention. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention and a display apparatus using the same. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明に係る導光体の裏面に形成された微小傾斜反射面の光入射角度と反射率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light-incidence angle of a minute inclination reflective surface formed in the back surface of the light guide which concerns on this invention, and a reflectance. 本発明に係る液晶パネルの一画素の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of one pixel of the liquid crystal panel which concerns on this invention. 本発明に係る液晶パネルの構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure of the liquid crystal panel which concerns on this invention. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention, and a display apparatus using the same. 本発明に係る偏光変換手段の一例を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows an example of the polarization conversion means which concerns on this invention. 本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Example of the illuminating device of this invention and a display apparatus using the same. 本発明の表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the display apparatus of this invention. 本発明にかかる照明ドライバの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the illumination driver concerning this invention. 本発明にかかる照明ドライバの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the illumination driver concerning this invention. 本発明の表示装置の液晶パネル透過率と、照明装置の輝度の関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the liquid crystal panel transmittance | permeability of the display apparatus of this invention, and the brightness | luminance of an illuminating device. 本発明の照明装置の一実施例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Example of the illuminating device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…液晶コントローラ、3…走査ドライバ、4…映像ドライバ、5…電源回路、6…照明ドライバ、8,10…シフトレジスタ、9,12…レベルシフト回路、11…ラインメモリ、13…D/A変換器、61,62,63…カウンタ、64,65,66…パルス発生器、67,68,69…スイッチ、70,71,72…インバータ、100…照明装置、101,101a,101b,101c…光源、102,102a,102b,102c…ランプカバー、103,103a,103b,103c…導光体、103A…導光体裏面の微小傾斜反射面、103B…導光体裏面の主面、103C…導光体表面、103L…導光体の突出部、103M…光収束部、104,104a,104b,104c…反射板、105…拡散板、106…コレステリック液晶層、107,108,504…位相差板、109…直線偏光分離素子、200…液晶パネル、200A…液晶パネルの表示面垂線、201,205…偏光板、202,204…透明ガラス基板、203…シール剤、206…非開口部、207…開口部、208…液晶層、501…LED、502…レンズ、503…偏光分離面、505…反射面、506…透光性部材、509…偏光分離プリズムアレイ、510…偏光変換手段、701…直線偏光分離素子、1000,1000a,1000b,1000c…単位照明装置、1031,1032…導光体の端面、1501…透明基材、1502…透明ビーズ、1503…透明接着樹脂、2001…映像信号電極、2002…画素電極、2003…共通電極、2004…走査信号電極、3231…平板状導光体、3232…突出部付き楔状導光体、3233…突出部、3234…接合面、10311…光源光が入射する導光体の端面、10312…隣り合う導光体との接合端面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal controller, 3 ... Scan driver, 4 ... Video driver, 5 ... Power supply circuit, 6 ... Illumination driver, 8, 10 ... Shift register, 9, 12 ... Level shift circuit, 11 ... Line memory, 13 ... D / A Converter, 61, 62, 63 ... counter, 64, 65, 66 ... pulse generator, 67, 68, 69 ... switch, 70, 71, 72 ... inverter, 100 ... lighting device, 101, 101a, 101b, 101c ... Light source, 102, 102a, 102b, 102c ... lamp cover, 103, 103a, 103b, 103c ... light guide, 103A ... minute inclined reflective surface on the back of the light guide, 103B ... main surface on the back of the light guide, 103C ... guide Light body surface, 103L ... Projection part of light guide, 103M ... Light converging part, 104, 104a, 104b, 104c ... Reflector plate, 105 ... Diffuser plate, 106 ... Lesteric liquid crystal layer, 107, 108, 504 ... retardation plate, 109 ... linearly polarized light separating element, 200 ... liquid crystal panel, 200A ... vertical surface of liquid crystal panel, 201, 205 ... polarizing plate, 202, 204 ... transparent glass substrate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 203 ... Seal agent, 206 ... Non-opening part, 207 ... Opening part, 208 ... Liquid crystal layer, 501 ... LED, 502 ... Lens, 503 ... Polarization separation surface, 505 ... Reflection surface, 506 ... Translucent member, 509 ... Polarization Separation prism array, 510 ... polarization conversion means, 701 ... linearly polarized light separation element, 1000, 1000a, 1000b, 1000c ... unit illumination device, 1031, 1032 ... end face of light guide, 1501 ... transparent substrate, 1502 ... transparent beads, 1503 ... Transparent adhesive resin, 2001 ... Video signal electrode, 2002 ... Pixel electrode, 2003 ... Common electrode, 2004 ... Scanning No. electrode, 3231 ... flat light guide, 3232 ... wedge-shaped light guide with protrusion, 3233 ... protrusion, 3234 ... joint surface, 10311 ... end face of light guide on which light source light enters, 10312 ... adjacent light guide Joint end face with the body.

Claims (2)

液晶パネルと、
複数の単位照明装置を有する照明装置と、
前記複数の単位照明装置を個別に制御して前記液晶パネルの表示面が面分割された複数の照明領域を照明するドライバと、を有し、
前記単位照明装置は、少なくとも一対の向かい合う端部の厚さが異なる板状の透明体からなる導光体と、前記導光体の厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部に近接配置した光源とから構成され、前記導光体は厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部には導光体の照射対象側である表面側の幅より、裏面側の幅が大きくなるような突出部を有し、前記突出部は、端面から入射する前記光源の光が全反射を繰り返しながら伝播する構造であり、前記複数の導光体は厚さが異なる一対の端部のうち厚さが小さい方の端部と、厚さが大きい方の端部を、前記突出部が隣り合う導光体の裏面側に配置されるように整列配置されており、前記光源は前記突出部の端面に近接する位置であって、かつ隣り合う導光体の裏面側と成る位置に配置され、さらに、前記光源、或いは前記光源の近傍には光源からの出射光を導光体端面へ導く光学部材を備えた表示装置。
LCD panel,
A lighting device having a plurality of unit lighting devices;
A driver for individually controlling the plurality of unit lighting devices to illuminate a plurality of illumination areas in which a display surface of the liquid crystal panel is divided;
The unit lighting device has a larger thickness among at least a pair of opposite ends having a light guide made of a plate-like transparent body and a pair of ends having different thicknesses of the light guide. A light source disposed in proximity to an end of the light guide, and the light guide has a surface side that is the irradiation target side of the light guide at the end having the larger thickness among a pair of ends having different thicknesses A plurality of light guides having a protrusion whose width on the back surface side is larger than the width of the light source, and the protrusion has a structure in which light of the light source incident from an end surface propagates while repeating total reflection. Of the pair of end portions having different thicknesses, the end portion having the smaller thickness and the end portion having the larger thickness are aligned so that the protruding portion is disposed on the back side of the adjacent light guide The light source is positioned near the end surface of the protruding portion and the back side of the adjacent light guide Disposed made position, further, the light source, or a display device provided with an optical member for guiding the light emitted from the light source to the light guide end face in the vicinity of the light source.
請求項1記載の表示装置において、
前記ドライバは、前記複数の照明領域のそれぞれを担当する前記単位照明装置は対応する前記液晶パネルの照明領域の走査が開始されてから、前記照明領域をの走査が終了し、且つ前記液晶パネルの液晶が応答した後に照明光を照射するよう制御する表示装置。
The display device according to claim 1,
The driver, after the scanning of the illumination area of the liquid crystal panel corresponding to the unit illumination device in charge of each of the plurality of illumination areas is started, the scanning of the illumination area is completed, and the liquid crystal panel A display device that controls to emit illumination light after the liquid crystal responds.
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