JP4784110B2 - Illumination device and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置及び液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a lighting device and a liquid crystal display device .
従来、液晶表示パネル等の光の偏光作用を利用して表示を行うディスプレイのバックライトとして、直線偏光を出射する特許文献1に示されるような照明装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a backlight of a display that performs display using the polarization action of light such as a liquid crystal display panel, an illumination device as shown in Patent Document 1 that emits linearly polarized light is known.
上記照明装置は、出射する照射光を、その電場の振動方向つまり偏光面が液晶表示パネルの光入射側(背面側)に設置されている偏光子の透過軸に沿った直線偏光に揃えて出射させることにより、光の利用効率の向上を図るものである。 The illuminating device emits emitted light so that the vibration direction of the electric field, that is, the polarization plane is aligned with linearly polarized light along the transmission axis of a polarizer installed on the light incident side (back side) of the liquid crystal display panel. By doing so, the utilization efficiency of light is improved.
このような照明装置においては、光源と導光板からなる面発光素子から出射された非偏光の光を、再帰反射偏光子により直線偏光にして液晶表示パネルに向けて面状に出射させる。この場合、面発光素子から出射された非偏光の光は、その出射側に設けられた再帰反射偏光子と背面側に設けられた旋光反射手段の協働作用により、偏光面が液晶表示パネルの背面側偏光子の透過軸に沿った直線偏光に揃えられ、液晶表示パネルに向けて照射される。これにより、液晶表示パネルの背面側偏光子によって吸収される成分光が低減され、光の利用効率が格段に向上する。 In such an illuminating device, non-polarized light emitted from a surface light emitting element composed of a light source and a light guide plate is converted into linearly polarized light by a retroreflective polarizer and emitted in a planar shape toward a liquid crystal display panel. In this case, the non-polarized light emitted from the surface light emitting element has a polarization plane of the liquid crystal display panel due to the cooperative action of the retroreflective polarizer provided on the emission side and the optical rotation reflecting means provided on the back side. It is aligned with linearly polarized light along the transmission axis of the back-side polarizer, and is irradiated toward the liquid crystal display panel. Thereby, the component light absorbed by the back side polarizer of the liquid crystal display panel is reduced, and the light use efficiency is remarkably improved.
しかるに、上述の照明装置を用いることにより光の利用効率が向上し表示面の輝度が全体的に上昇しても、液晶表示パネルの観察者にとって最も重要な正面方向の輝度が不十分であった。また、近年、普及が著しい携帯電話機に代表される携帯情報端末機のディスプレイとして液晶表示パネルが多用されている。そのような公衆の面前で使用されることが多い携帯情報端末機のディスプレイとしては、表示情報を他人に覗き見されないように、視野角が所望の正面方向近傍に制限できることが要望されているが、上記従来の照明装置では、そのような要望を満たすことは困難であった。
本発明の課題は、視野角が表示面の法線から所望の限定された角度範囲内に制限されると共にその制限された視野角における輝度が充分に高い表示を得ることができる照明装置及び液晶表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an illuminating device and a liquid crystal in which the viewing angle is limited within a desired limited angle range from the normal of the display surface, and a display with sufficiently high luminance at the limited viewing angle can be obtained. It is to provide a display device .
本発明の照明装置は、発光素子と、第1の面から入射された前記発光素子からの光を第2の面から出射する導光板と、前記導光板の前記第2の面に対向するように配置された反射偏光素子と、一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記導光板との間に前記反射偏光素子が介在するように配置された第1のプリズムシートと、一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記第1のプリズムシートとの間に前記反射偏光素子が介在するようにして前記反射偏光素子と前記導光板との間に配置された第2のプリズムシートと、を備え、前記第1のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が直交するように配置され、前記第2のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が平行に配置されていることを特徴とするものである。
また、本発明の液晶表示装置は、発光素子と、第1の面から入射された前記発光素子からの光を第2の面から出射する導光板と、前記導光板の前記第2の面に対向するように配置された反射偏光素子と、一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記導光板との間に前記反射偏光素子が介在するように配置された第1のプリズムシートと、一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記第1のプリズムシートとの間に前記反射偏光素子が介在するようにして前記反射偏光素子と前記導光板との間に配置された第2のプリズムシートと、前記反射偏光素子との間に前記第1のプリズムシートが介在するように配置された液晶表示パネルと、を備え、前記第1のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が直交するように配置され、前記第2のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が平行に配置されていることを特徴とするものである。
The illuminating device of the present invention faces a light emitting element, a light guide plate that emits light from the light emitting element incident from the first surface, from the second surface, and the second surface of the light guide plate. The reflective polarizing element disposed on the surface and one of the principal surfaces are formed in a concavo-convex surface in which a plurality of ridges are continuously arranged in parallel, and the reflective polarizing element is interposed between the light guide plate and the reflective polarizing element. The first prism sheet arranged as described above, and one main surface is formed in an uneven surface formed by continuously arranging a plurality of protrusions in parallel, the gap between the first prism sheet and the first prism sheet A second prism sheet disposed between the reflective polarizing element and the light guide plate so that the reflective polarizing element is interposed, and the first prism sheet is disposed on a transmission axis of the reflective polarizing element. It is arranged so as the extending direction of the protrusions is perpendicular against the second prism Sheet extending direction of the protrusion with respect to the transmission axis of the reflective polarizing element is characterized in that it is parallel.
The liquid crystal display device of the present invention includes a light emitting element, a light guide plate that emits light from the light emitting element incident from the first surface, and the second surface of the light guide plate. The reflective polarizing element disposed so as to be opposed to one another and the main surface of the reflective polarizing element is formed in an uneven surface in which a plurality of ridges are continuously arranged in parallel. A first prism sheet disposed so as to intervene, and one main surface is formed in an uneven surface formed by juxtaposing a plurality of ridges in parallel, the first prism sheet and The first prism sheet is interposed between the reflective polarizing element and the second prism sheet disposed between the reflective polarizing element and the light guide plate so that the reflective polarizing element is interposed therebetween. and a liquid crystal display panel disposed to the first prism Over DOO, the extending direction of the protrusion with respect to the transmission axis of the reflective polarizing element is disposed so as to be perpendicular, the second prism sheet, said protrusion with respect to the transmission axis of the reflective polarizing element The extending directions of are arranged in parallel .
本発明によれば、視野角が表示面の法線から所望の限定された角度範囲内に制限されると共にその制限された視野角における輝度が充分に高い表示を得ることができる。According to the present invention, it is possible to obtain a display in which the viewing angle is limited within a desired limited angle range from the normal of the display surface and the luminance at the limited viewing angle is sufficiently high.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態としての照明装置を分解して示す正断面図で、図2(a)〜(d)はその主要構成部材の光学的配置構成を示す各平面図であり、図1は本照明装置を図2に示されるI−I断面で切断したものである。なお、図1の断面のハッチングは、説明の都合上、省略されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded front sectional view showing a lighting device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (d) are plan views showing optical arrangement configurations of main components. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. In addition, the hatching of the cross section of FIG. 1 is abbreviate | omitted for convenience of explanation.
本照明装置は、大略、光源としての冷陰極管1と導光板2からなる面発光素子、導光板2の光出射側に配置された偏光素子としての反射偏光板3と配光制御素子としてのプリズムシート4、及び導光板2の光出射側とは反対側(後側)に配置された(1/4)波長位相差板5と光反射板6、とで構成されている。なお、本照明装置は、二点鎖線で示す液晶表示パネル7の表示の観察側とは反対側の背面にプリズムシート4の光出射面を対向させて、液晶表示パネル7のバックライトとして配置されるものであり、本実施形態の液晶表示パネル7は液晶セルの前後に一対の偏光板が設置されたツイステッドネマチック型液晶表示パネルである。
This lighting device is roughly a surface light emitting element composed of a cold cathode tube 1 as a light source and a
導光板2は、照射対象の液晶表示パネル7に大略対応した矩形をなすアクリル樹脂を材料として樹脂成形された透明板であり、一端面2aを光を入射させる光入射面とし、一対の主面のうちの液晶表示パネル7に対向させる側の前面2bを光出射面とし、光出射面2bとは反対側の後面2cには、入射光を光出射面2bに向けて全反射させるための拡散材2dが略全面にわたり所定のパターンで分布形成されている。
The
導光板2の光出射面2bに設置される反射偏光板3は、予め定めた方向と平行な偏光面を持つ直線偏光を選択的に透過させる透過軸3aと、この透過軸3aと直交し、前記予め定めた方向と直交する偏光面を持つ直線偏光を選択的に反射する反射軸3bとを備えており、入射光のうちの偏光面が透過軸3aに沿った直線偏光を選択的に透過させ、偏光面が反射軸3bに沿った直線偏光を選択的に反射させる。本実施形態では、互いに直交する透過軸3aと反射軸3bが本照明装置の横方向(紙面左右方向)hに対して45°±10°の角度をなすように、反射偏光板3が設置されている。
The reflective polarizing
プリズムシート4は、導光板2と略同じ大きさの透明板の一方の主面が、所定の方向に平行に延在する複数の突条4aが連続して並設された凹凸面に形成されている。突条4aは、本実施形態のように、断面が二等辺三角形をなし、その頂角αが90°±20°となるように、形成されることが好ましい。なお、この突条4aの形状は、本実施形態のような直角二等辺三角形に限られるものではなく、得ようとする出射光の配光に応じて最適に設定されるべきものである。
In the
そして、上述のように形成されたプリズムシート4は、図2(a)に示されるように、突条4aの延在方向xと反射偏光板3の透過軸3aとの交差角度βが90°±20°となり、突条4aが並設された凹凸面が光出射側(前側)となる配置で、反射偏光板3の光出射面側に設置されている。なお、この突条4aの延在方向xは、液晶表示パネル7の図示されていない背面側(後側)偏光板の透過軸に直交する方向であり、従って、上述した反射偏光板3の透過軸3aと背面側偏光板の透過軸とは平行である。
The
上述した導光板2、反射偏光板3、およびプリズムシート4は、屈折率が略同一の材料からなる透明板で形成され、光学的に略一体に密着させた状態で重畳設置されている。
The
導光板2の光出射面2bとは反対側の後面2cには、(1/4)波長位相差板5が設置されている。この(1/4)波長位相差板5は、透過する光にその(1/4)波長分の位相差をもたらす光学素子であり、入射した直線偏光を円偏光に変換して出射させ、また入射した円偏光を直線偏光に変換して出射させる。本実施形態においては、この(1/4)波長位相差板5が、その遅相軸5aと上記反射偏光板3の透過軸3aとのなす角度が45°±10°となる配置で、導光板2の後面2cに設置されている。
A (¼) wavelength
(1/4)波長位相差板5の後面側には、光反射板6が設置されている。この光反射板6は、(1/4)波長位相差板5を透過して後面側に出射された光を反射し再び(1/4)波長位相差板5内に入射させるために設けられている。本実施形態の光反射板6は、PET(Poly-Ethylene Terephthalate)シートに銀を蒸着して形成され、その銀が蒸着され鏡面状態に形成された反射面を(1/4)波長位相差板5の後面に対面させて設置されている。
On the rear surface side of the (1/4) wavelength
次に、上述のように構成された本実施形態の照明装置における作用効果を、図3乃至図7に基づき説明する。 Next, the function and effect of the illumination apparatus of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.
まず、図1において、冷陰極管1から射出された非偏光の光Rは、導光板2内に入射し伝播する際に、後面2cの何れかの拡散材2dに入射し、光出射面(前面)2bに向けて反射される。後面2cで反射して光出射面2bから出射された光Rは、その光出射面2bに設置されている反射偏光板3に入射し、そのうちの偏光面がその透過軸3aに沿った直線偏光の成分光だけが選択的にこの反射偏光板3を透過し出射する。
First, in FIG. 1, when the non-polarized light R emitted from the cold-cathode tube 1 enters the
ここで、反射偏光板3に入射する光Rのうち、偏光面が反射偏光板3の透過軸3aに平行な直線偏光成分(以下、軸平行直線偏光という)は、その全てが反射偏光板3を透過するわけではなく、図5に示すように、前記軸平行直線偏光の入射角度及び入射方位に応じて透過率(反射率)が変化する。なお、図5では、図2(b)に示した反射偏光板3において、前記反射偏光板3の表面に垂直でかつ透過軸3aと平行な平面に沿って入射される前記軸平行直線偏光の入射角に対する反射率を長破線Aで表し、また前記反射偏光板3の表面に垂直でかつ透過軸3a直交する平面に沿って入射される前記軸平行直線偏光の入射角に対する反射率を短破線Bで表しており、入射角度に対する反射率が示されているが、透過率は反射率とは相反関係にある。
Here, of the light R incident on the reflective polarizing
すなわち、軸平行直線偏光波のうち、前記反射偏光板3の表面に垂直でかつ透過軸3aと平行な平面に沿った方向から入射される前記軸平行直線偏光P0 は、図3(a)に示されるように、偏光面が入射面(図において紙面平行面)に平行なp波として前記反射偏光板3に入射する。p波として前記反射偏光板3に入射した前記軸平行直線偏光は、大部分が透過光P1となって反射偏光板3を透過するが、一部は反射光P2となって反射する。つまり、前記軸平行直線偏光の入射角が大きくなるのに伴って反射率が低下し、入射角がブリュスター角の60°に達したとき反射率がほとんど0となる極小値を示し、さらに前記入射角が大きくなるのに伴って、反射率が急激に上昇する。この特性は、反射偏光板3の透過軸3aに平行な方位から入射した光のうち、入射角がブリュスター角付近であって、かつ透過軸3aに平行な直線偏光成分を持った光は、ほとんど反射することなく、高い透過率で透過することを示すものである。なお、透過軸3aに平行な方向から入射する光のうち、図3(b)に示される電場の振動方向つまり偏光面が入射面に対して垂直な直線偏光の光Sは、その偏光面が透過軸3aに対して垂直であるから、透過せずにP2'として反射される。なお、ブリュスター角は、入射媒体の材質によって異なる光学特性値であり、本実施形態における反射偏光板3はアクリル樹脂を基材とした光学素子であるために、そのブリュスター角は約60°となる。
That is, among the axial parallel linearly polarized waves, the axial parallel linearly polarized light P0 incident from a direction along a plane perpendicular to the surface of the reflective
一方、軸平行直線偏光のうち、前記反射偏光板3の表面に垂直でかつ透過軸3aと直交する平面に沿った方向から入射される前記軸平行直線偏光S0 は、図4(a)に示されるように、偏光面が入射面に垂直なs波として前記反射偏光板3に入射する。s波として前記反射偏光板3に入射した前記軸平行直線偏光は、大部分が透過光P1となって反射偏光板3を透過するが、一部は反射光P2となって反射する。つまり、前記軸平行直線偏光の入射角が大きくなるのに伴って反射率が徐々に増加し、極小値を示さない。この特性は、反射偏光板3の透過軸3aに直交する方位から入射した光のうち、透過軸3aに平行な直線偏光成分を持った光は、反射率が高く、低い透過率で透過すること示している。なお、この透過軸3aに直交する方向から入射する光のうち、電場の振動方向つまり偏光面が入射面に対して平行な直線偏光の光Pは、その偏光面が透過軸3aに対して垂直であるから、透過せずに反射される。
On the other hand, of the axial parallel linearly polarized light, the axial parallel linearly polarized light S0 incident from the direction along the plane perpendicular to the surface of the reflective
図6(a)は、上述した反射偏光板3を透過した前記軸平行直線偏光の、各方位における各出射角度(入射角度と等しい)ごとの出射光強度を等輝度曲線で示した配光分布図である。この配光分布図に示されるように、反射偏光板3から出射される軸平行直線偏光の輝度は、透過軸に沿った方向において高く、透過軸に直交する方向(反射軸方向)において低くなっている。この配光特性は、反射偏光板3に対して、その法線方向から透過軸3aの方位に傾いた方向から入射する光に対して透過光が高く、その法線から反射軸3bの方位に傾いた方向から入射する光に対して透過率が低いことを示している。
FIG. 6A is a light distribution showing the intensity of the emitted light for each emission angle (equal to the incident angle) in each direction of the axially parallel linearly polarized light transmitted through the reflective
図1に戻って、反射偏光板3から出射した軸平行直線偏光P1 は、プリズムシート4に入射し、その出射側凹凸面4bによる偏向作用を受け、出射方向が制御される。この場合、プリズムシート4は、その突条4aの延在方向xを反射偏光板3の透過軸3aに直交させて配置されているから、透過軸3aに平行な方向からプリズムシート4に入射した直線偏光P1 は、凹凸面4bにおいてプリズムシート4の法線方向nに近づくように屈折されて出射する。このときの法線方向nに対する出射角度θは、照射対象の液晶表示パネル7に対する入射角度であり、液晶表示パネル7の観察者の視角に対応する角度である。
Returning to FIG. 1, the axial parallel linearly polarized light P1 emitted from the reflective
上述のように、反射偏光板3からその透過軸3aに平行な方向に出射した直線偏光P1 はプリズムシート4を透過することによりその法線n側へ集光されたのに対して、反射偏光板3からその透過軸3aに直交する反射軸3bに平行な方向へ出射した直線偏光は、プリズムシート4を透過してもその法線n側へ集光されることはない。すなわち、図6(a)の配光分布に示されるように相対的に透過軸に沿ったエリアに多く出射される直線偏光を、プリズムシート4により積極的に法線n側へ集光する。その結果、プリズムシート4から出射した直線偏光の、各方位における各出射角度(入射角度と等しい)ごとの出射光強度を等輝度曲線で示した配光分布は、図6(b)に示すのようになる。
As described above, the linearly polarized light P1 emitted from the reflective
図6(b)の等輝度曲線から、方位角が90°−270°(液晶表示パネル7の表示面における縦方向に対応する)の面と方位角が0°−180°(液晶表示パネル7の表示面における横方向に対応する)の面におけるそれぞれの配光分布を取り出して示すと、図7(a)、(b)の輝度特性図のようになる。これらの輝度特性から明らかなように、横方向及び縦方向の双方において出射角度が0°〜25°程度の法線に近い出射範囲の輝度が約2200cd/cm2 以上と高く、それより出射角度が大きく傾いた25°〜60°の出射範囲においては輝度が急激に低下している。 6B, the azimuth angle is 90 ° -270 ° (corresponding to the vertical direction on the display surface of the liquid crystal display panel 7) and the azimuth angle is 0 ° -180 ° (the liquid crystal display panel 7). The respective light distributions on the surface (corresponding to the horizontal direction on the display surface) are taken out and shown as shown in the luminance characteristic diagrams of FIGS. As is apparent from these luminance characteristics, the luminance in the emission range close to the normal line where the emission angle is about 0 ° to 25 ° in both the horizontal and vertical directions is as high as about 2200 cd / cm 2 or more, and the emission angle is higher than that. In the emission range of 25 ° to 60 ° where the angle is greatly inclined, the luminance is drastically reduced.
従って、このような配光の出射直線偏光をバックライト光として液晶表示パネル7に照射した場合、液晶表示パネル7の表示を明瞭に視認することができるのは、略全方位にわたり視角が0°〜25°の狭い範囲に制限される。すなわち、液晶表示パネル7における表示の視野角は全方位において略25°と狭く、これにより、正面観察者以外の覗き見を有効に防止することができる。 Therefore, when the liquid crystal display panel 7 is irradiated with the emitted linearly polarized light having such a light distribution as the backlight light, the display of the liquid crystal display panel 7 can be clearly recognized because the viewing angle is 0 ° in almost all directions. Limited to a narrow range of ~ 25 °. That is, the viewing angle of the display on the liquid crystal display panel 7 is as narrow as about 25 ° in all directions, thereby effectively preventing peeping other than the front observer.
因みに、プリズムシート4を、その突条4aの延在方向xが反射偏光板3の透過軸方向に平行となるように配置した場合の輝度特性を比較例として、図7(a)、(b)に二点鎖線で示す。この場合も、出射角度が0°〜25°程度の法線に近い角度範囲の輝度が、それより大きく傾いた25°〜60°の出射角度範囲における輝度よりも、横方向及び縦方向の双方において顕著に高いという配光特性は、本実施形態の場合と同じであるが、その0°〜25°の出射角度範囲における輝度値が、本実施形態の場合よりも約10%程度低下しているためにその分コントラストが低下する。
Incidentally, as a comparative example, the luminance characteristics when the
図1に戻って、反射偏光板3により反射された直線偏光P2 は、導光板2を透過し、その後面側に配置されている(1/4)波長位相差板5に入射する。この(1/4)波長位相差板5は、図2(d)に示されるように、その遅相軸5aを反射偏光板3の反射軸3b(図2(b)参照)に対し45°に交差させて配置されているから、入射した直線偏光P2 はその複屈折作用により円偏光となって出射する。出射した円偏光は、光反射板6の鏡面に仕上げた反射面により正反射され、再び(1/4)波長位相差板5に入射して往路と同様の複屈折作用を受け、円偏光から直線偏光に戻されて出射する。この出射する直線偏光P2 の偏光面は、(1/4)波長位相差板5に往路において入射するときの偏光面の方向から90°旋光されており、従って、その偏光面の方向は反射偏光板3の透過軸3aに平行な方向である。
Returning to FIG. 1, the linearly polarized light P2 reflected by the reflective
この(1/4)波長位相差板5から出射された直線偏光P2 は、再び導光板2を透過して反射偏光板3に入射するが、このときの偏光面の方向は前述した直線偏光P1 と同様に反射偏光板3の透過軸3aに平行である。従って、これ以降は、直線偏光P2 も、直線偏光P1 と同様に反射偏光板3とプリズムシート4を透過して同様の光学作用を受け、プリズムシート4から出射される際の配光特性も、図6(b)に示される直線偏光P1 の配光特性と略同じである。
The linearly polarized light P2 emitted from the (1/4) wavelength
その結果、直線偏光P1 に直線偏光P2 が加わったプリズムシート5からの出射光、つまり本実施形態の照明装置から照射される直線偏光を、液晶表示パネル7のバックライト光とすれば、0°〜25°と狭い視野角範囲において輝度が極めて高く、且つ約25°よりも大きい視野角範囲において輝度が急激に低下する表示が得られる。この表示は、正面観察者以外の者による覗き見を防止できるとともに、その限られた視野角において充分に輝度及びコントラストが高く所望の高度な品質の表示である。
As a result, if the light emitted from the
以上のように、本第1実施形態の照明装置においては、冷陰極管1と導光板2からなる面発光素子の光が出射される前側に反射偏光板3とプリズムシート4をこの順序でそれぞれの透過軸3aと突条4aの延在方向xを直交させた配置で重畳設置したから、反射偏光板3を透過した直線偏光P1 の透過軸3a方向に偏って高くなった配光分布が、プリズムシート4を透過させることにより、その配光の偏りが全方位にわたり略均等に均されると共に法線方向から0〜25°程度の狭い出射角度範囲において急激に輝度が上昇する配光分布に制御される。また、面発光素子の後側に(1/4)波長位相差板5と光反射板6を順次設置したから、前側の反射偏光板3により反射された偏光面が透過軸3aに直交(反射軸3bに平行)する直線偏光P2 が、その偏光面を90°旋光され軸平行直線偏光となって反射偏光板3に戻され、直線偏光P1 と同様に、反射偏光板3を透過した後にプリズムシート4を透過して配光が制御され、略同じ配光分布で出射される。従って、本実施形態の照明装置によれば、反射偏光板3で反射された直線偏光も出射光として利用するから光の利用効率が格段に向上されると共に、液晶表示パネル7等のバックライトとして用いた場合に、視野角が正面方向の所望の限定された狭い範囲内に制限されると共にその制限された視野角における輝度及びコントラストが充分に高い表示が得られ、正面観察者以外の者による覗き見を有効に防止することかできる。
(第2実施形態)
As described above, in the illumination device according to the first embodiment, the reflective
(Second Embodiment)
図8は本発明の第2実施形態としての照明装置を分解して示す正断面図で、図9(a)〜(d)はその主要構成部材の光学的配置構成を示す各平面図であり、図8は本照明装置を図9に示されるVIII−VIII断面で切断したものである。なお、図8の断面のハッチングは、説明の都合上、省略されている。また、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 8 is a front sectional view showing a lighting device as a second embodiment of the present invention in an exploded manner, and FIGS. 9A to 9D are plan views showing the optical arrangement of its main constituent members. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG. In addition, the hatching of the cross section of FIG. 8 is abbreviate | omitted for convenience of explanation. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected about the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
本第2実施形態の照明装置は、第1実施形態の照明装置における導光板2と反射偏光板3の間にプリズムシート4とは別にもう一枚のプリズムシート8を設置したものである。従って、反射偏光板3が2枚のプリズムシート4、8に挟まれた構成となっている。この場合、反射偏光板3の後側に配置されるプリズムシート8の突条8aの形状やその並設ピッチ等の構成は前側の第1実施形態で用いたプリズムシート4と同じであるが、その配置が、突条8aの延在方向yが反射偏光板3の透過軸3aに平行で、従って前側プリズムシート4の突条4aの延在方向xに直交する配置となっている。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
In the illumination device according to the second embodiment, another
上述のように構成された本第2実施形態の照明装置においては、後側プリズムシート8における突条8aの延在方向yが反射偏光板3の透過軸3aに平行であるから、後側プリズムシート8を透過して反射偏光板3に入射する光が透過率の高い透過軸3aに沿ったエリア側に集光される。
In the illuminating device of the second embodiment configured as described above, the extending direction y of the
すなわち、第1実施形態を説明する図4(a)と図5に示されるように、反射偏光板3の透過軸3aに直交する方向つまり反射軸3b方向から入射する直線偏光はs波として入射し透過する光であり、そのs波として入射する直線偏光は入射角度が大きくなるに従い透過率が低くなるから、その入射角度を後側プリズムシート8を介することにより小さくして透過率を上昇させる。その結果、反射偏光板3から出射される直線偏光の配光分布は、図6(a)に示される配光分布よりも透過軸3aに沿ったエリアの配光がより高くなった分布となる。
That is, as shown in FIGS. 4A and 5 for explaining the first embodiment, linearly polarized light incident from the direction orthogonal to the
上述のように配光が制御された反射反射偏光板3から出射する直線偏光が、前側プリズムシート4を透過する際には、第1実施形態の場合と同様の集光作用を受ける。従って、プリズムシート4から出射する直線偏光の配光分布は、図10(a)、(b)に示される分布となる。
When the linearly polarized light emitted from the reflective / reflective
図10(a)、(b)に示されるように、本実施形態の照明装置から出射される照射直線偏光の配光分布は、第1実施形態の場合に比べて配光の指向性が一層高められており、法線方向から約15°以下の狭い出射角度範囲において輝度が急峻に上昇し、縦、横、双方の方位で最高輝度が第1実施形態の場合に比べ約10%増しとなっている。 As shown in FIGS. 10A and 10B, the light distribution of the irradiated linearly polarized light emitted from the illumination device of this embodiment has a light distribution directivity more than that of the first embodiment. The brightness increases sharply in a narrow emission angle range of about 15 ° or less from the normal direction, and the maximum brightness in both the vertical, horizontal, and azimuth directions is about 10% higher than that in the first embodiment. It has become.
以上のように、本第2実施形態の照明装置においては、冷陰極管1と導光板2からなる面発光素子の光が出射される前側に、前、後一対のプリズムシート4、8を各突条4a、8aの延在方向x、yを互いに直交させて配置し、これら一対のプリズムシート4、8間に反射偏光板3を透過軸3aが後側プリズムシート8の突条延在方向yに平行(前側プリズムシート4の突条延在方向xに直交)となる配置で介設したから、反射偏光板3にその透過軸3aに直交する方向から入射する光が透過軸3aに沿ったエリア側に集光されて入射角度が小さくなり、その結果として透過率が上昇し、さらに、この透過軸3aに沿ったエリア側に集光された反射偏光板3から出射する直線偏光が前側プリズムシート4により法線側に集光されるために、前側プリズムシート4から出射される直線偏光つまり本照明装置からの照射光は、法線方向から約15°以下の狭い出射角度範囲において輝度が急峻に上昇し、縦、横、双方の方位で最高輝度が第1実施形態の場合に比べ約10%増しとなった、指向性が一層高められた配光分布となる。よって、本実施形態の照明装置によれば、第1実施形態と同様に反射偏光板3で反射された直線偏光も再帰させて利用するから光の利用効率が格段に向上されると共に、液晶表示パネル7等のバックライトとして用いた場合に、第1実施形態のものに比べて視野角を更に小さい15度以下に制限できると共に、その極めて狭く制限された視野角内において、輝度が更に約10%程度高められたより高度な品質の表示が得られ、正面観察者以外の者による覗き見をより一層有効に防止することができる。
As described above, in the illumination device according to the second embodiment, the front and rear pair of
なお、本発明は、上記の第1、第2実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、発光素子として第1、第2実施形態のような導光板を用いたサイドライト型面発光素子を用いる場合に限らず、冷陰極管や発光ダイオード等を光源として拡散板を介して面状に発光させる素子等、拡散光を面状に出射する種々の発光素子を用いる場合に広く適用可能である。 The present invention is not limited to the first and second embodiments described above. For example, the present invention is not limited to the case where the sidelight type surface light emitting device using the light guide plate as in the first and second embodiments is used as the light emitting device, but a diffusion plate using a cold cathode tube or a light emitting diode as a light source. Therefore, the present invention can be widely applied to various light-emitting elements that emit diffused light in a planar shape, such as an element that emits light in a planar shape.
また、配光制御素子としては、第1、第2実施形態で用いたプリズムシートに限らず、集光効果を備えたレンズ等の他の光学素子も有効に用いることができる。 The light distribution control element is not limited to the prism sheet used in the first and second embodiments, and other optical elements such as a lens having a light condensing effect can be used effectively.
加えて、本発明の照明装置は、液晶表示パネルのバックライトに限らず、直線偏光の照射光を必要とする他の表示パネルのバックライトとして有効に適用できることは、勿論である。 In addition, the illumination device of the present invention is not limited to the backlight of the liquid crystal display panel, but can be effectively applied as a backlight of other display panels that require linearly polarized light.
1 冷陰極管
2 導光板
3 反射偏光板
3a 透過軸
3b 反射軸
4 (前側)プリズムシート
4a 突条
5 (1/4)波長位相差板
6 光反射板
7 液晶表示パネル
8 後側プリズムシート
8a 突条
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
第1の面から入射された前記発光素子からの光を第2の面から出射する導光板と、
前記導光板の前記第2の面に対向するように配置された反射偏光素子と、
一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記導光板との間に前記反射偏光素子が介在するように配置された第1のプリズムシートと、
一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記第1のプリズムシートとの間に前記反射偏光素子が介在するようにして前記反射偏光素子と前記導光板との間に配置された第2のプリズムシートと、
を備え、
前記第1のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が直交するように配置され、
前記第2のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が平行に配置されていることを特徴とする照明装置。 A light emitting element;
A light guide plate that emits light from the light emitting element incident from the first surface from the second surface;
A reflective polarizing element disposed to face the second surface of the light guide plate;
A first prism having one main surface formed on a concavo-convex surface in which a plurality of protrusions are arranged in parallel and arranged so that the reflective polarizing element is interposed between the light guide plate Sheet,
One of the main surfaces is formed as a concave / convex surface in which a plurality of protrusions are continuously arranged in parallel, and the reflective polarization element is interposed between the reflective prism and the first prism sheet. A second prism sheet disposed between the element and the light guide plate;
With
The first prism sheet is disposed so that the extending direction of the protrusion is orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing element ,
The lighting device according to claim 2, wherein the second prism sheet is arranged such that an extending direction of the protrusion is parallel to a transmission axis of the reflective polarizing element .
前記反射板と前記導光板との間に、前記反射偏光素子の反射軸に対して遅層軸が45°に配置された位相差板と、
を備えたことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の照明装置。 A reflector disposed such that the light guide plate is interposed between the reflective polarizing elements;
A retardation plate in which a slow layer axis is disposed at 45 ° with respect to the reflection axis of the reflective polarizing element between the reflection plate and the light guide plate;
The illuminating device according to claim 1, further comprising:
第1の面から入射された前記発光素子からの光を第2の面から出射する導光板と、A light guide plate that emits light from the light emitting element incident from the first surface from the second surface;
前記導光板の前記第2の面に対向するように配置された反射偏光素子と、A reflective polarizing element disposed to face the second surface of the light guide plate;
一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記導光板との間に前記反射偏光素子が介在するように配置された第1のプリズムシートと、A first prism having one main surface formed on a concavo-convex surface in which a plurality of protrusions are arranged in parallel and arranged so that the reflective polarizing element is interposed between the light guide plate Sheet,
一方の主面が複数本の突条を平行に連続して並設されてなる凹凸面に形成され、前記第1のプリズムシートとの間に前記反射偏光素子が介在するようにして前記反射偏光素子と前記導光板との間に配置された第2のプリズムシートと、One of the main surfaces is formed as a concave / convex surface in which a plurality of protrusions are continuously arranged in parallel, and the reflective polarization element is interposed between the reflective prism and the first prism sheet. A second prism sheet disposed between the element and the light guide plate;
前記反射偏光素子との間に前記第1のプリズムシートが介在するように配置された液晶表示パネルと、A liquid crystal display panel disposed so that the first prism sheet is interposed between the reflective polarizing elements;
を備え、With
前記第1のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が直交するように配置され、The first prism sheet is disposed so that the extending direction of the protrusion is orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing element,
前記第2のプリズムシートは、前記反射偏光素子の透過軸に対して前記突条の延在方向が平行に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。The second prism sheet is a liquid crystal display device, wherein the extending direction of the protrusions is arranged in parallel to the transmission axis of the reflective polarizing element.
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