JPH01189627A - 液晶表示装置用照明装置 - Google Patents
液晶表示装置用照明装置Info
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- JPH01189627A JPH01189627A JP63013580A JP1358088A JPH01189627A JP H01189627 A JPH01189627 A JP H01189627A JP 63013580 A JP63013580 A JP 63013580A JP 1358088 A JP1358088 A JP 1358088A JP H01189627 A JPH01189627 A JP H01189627A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、透過型液晶表示装置に用いる照明装置に関す
るものである。
るものである。
従来の液晶表示装置用照明装置を図面を用いて説明する
。第3図は液晶表示装置用照明装置の要部断面図である
。図中の矢印及び黒丸は偏光方向を示す。
。第3図は液晶表示装置用照明装置の要部断面図である
。図中の矢印及び黒丸は偏光方向を示す。
光源1からの光は直接もしくは光源1の背後に配置した
反射面16で反射し液晶パネル8に導かれる。この際、
液晶パネル8上で−様な輝度を持つ面光源に変換するた
めに輝度に対応して透過率を変えたライティングカーテ
ン15、及び拡散板9を透過させ輝度ムラの解消を図っ
ている。
反射面16で反射し液晶パネル8に導かれる。この際、
液晶パネル8上で−様な輝度を持つ面光源に変換するた
めに輝度に対応して透過率を変えたライティングカーテ
ン15、及び拡散板9を透過させ輝度ムラの解消を図っ
ている。
次に偏光子7により直交する偏光成分の一方を吸収し直
線偏光に変換し液晶パネル8に導いている。又、反射面
16を放物面状に加工し画面垂直方向へ集中的に光を取
り出し光利用効率を高めたものもある。
線偏光に変換し液晶パネル8に導いている。又、反射面
16を放物面状に加工し画面垂直方向へ集中的に光を取
り出し光利用効率を高めたものもある。
しかしながら、上記の照明装置は輝度ムラを解消し、直
線偏光を得るためにライティングカーテンおよび拡散板
を配置し、さらに偏光子により直交する偏光成分の一方
を吸収している。このため光利用効率が低下し画面の輝
度が低下する。又、輝度を向上させるため光源の消費電
力が増大するなどの問題点がある。又、放物反射面を利
用し光利用効率を高めたものはその光学系が厚くなると
いう問題点がある。さらに放物反射面を多数の微小放物
反射面の集合から構成し光学系の厚みを薄くしたものも
提案されているが十分に光学系の厚みを薄くできないう
えに反射面に段差ができ液晶パネル上で、ストライプ状
に反射光の導かれない暗い部分が生じるという問題点も
ある。
線偏光を得るためにライティングカーテンおよび拡散板
を配置し、さらに偏光子により直交する偏光成分の一方
を吸収している。このため光利用効率が低下し画面の輝
度が低下する。又、輝度を向上させるため光源の消費電
力が増大するなどの問題点がある。又、放物反射面を利
用し光利用効率を高めたものはその光学系が厚くなると
いう問題点がある。さらに放物反射面を多数の微小放物
反射面の集合から構成し光学系の厚みを薄くしたものも
提案されているが十分に光学系の厚みを薄くできないう
えに反射面に段差ができ液晶パネル上で、ストライプ状
に反射光の導かれない暗い部分が生じるという問題点も
ある。
上記課題を解決して照明装置の光学系を薄く、上
半の上、光利用効率を高めた液晶表示用照明装置を提供
することが本発明の目的である。
することが本発明の目的である。
以下図面を用いて問題点を解決するための手段について
説明する。
説明する。
第4図に示すように光源1からの光を導光体17の底面
の放物反射面10の集合により全反射させ近似的に平行
光に変換し、次に導光体17の上面に設けた微小反射面
6の集合により液晶パネル8正面方向に偏向する。
の放物反射面10の集合により全反射させ近似的に平行
光に変換し、次に導光体17の上面に設けた微小反射面
6の集合により液晶パネル8正面方向に偏向する。
このように2.つの反射面を利用し導光することにより
導光体17の厚みを薄くできる。しかし第4図に示すよ
うに2つの隣り合う放物反射面により液晶パネル8上で
照明される2つの領域の間には光が導光されず暗くなる
領域が有り輝度ムラが生じる。
導光体17の厚みを薄くできる。しかし第4図に示すよ
うに2つの隣り合う放物反射面により液晶パネル8上で
照明される2つの領域の間には光が導光されず暗くなる
領域が有り輝度ムラが生じる。
これを解決するために第1図に示すように導光体18を
第1及び第2の導光部材2.6から構成し、その境界に
第1の反射面10を設けその透過率を50%程度に調整
しておき透過した光を、第2の反射面11で全反射させ
第1の反射面10で導光されない領域へ導光すれば良い
。このように従来暗くなっていた領域へも光を導くため
、従来、輝度ムラを解決するために必要であった画面に
平行な方向にまで光を拡散するような拡散効果の高い拡
散板を使う必要がなくなり光利用効率が高まる。又、こ
の際第2図に示すように第1の反射面10を偏光分離膜
5としさらに4分の1波長板4を配置すると、偏光分離
膜5においてS偏光成分は反射しP偏光成分は透過する
。透過したP偏光成分は4分の1波長板4に入射し、4
分の1波長板4と空気との界面での全反射を利用した第
2の反射面11で全反射することにより、P偏光成分は
S偏光成分と同一の方向へ導光され、かつ4分の1波長
板を2度透過することになるため偏光面が90°回転す
る。このためS及びP偏光成分の進行方向、偏光面とも
に一致する。
第1及び第2の導光部材2.6から構成し、その境界に
第1の反射面10を設けその透過率を50%程度に調整
しておき透過した光を、第2の反射面11で全反射させ
第1の反射面10で導光されない領域へ導光すれば良い
。このように従来暗くなっていた領域へも光を導くため
、従来、輝度ムラを解決するために必要であった画面に
平行な方向にまで光を拡散するような拡散効果の高い拡
散板を使う必要がなくなり光利用効率が高まる。又、こ
の際第2図に示すように第1の反射面10を偏光分離膜
5としさらに4分の1波長板4を配置すると、偏光分離
膜5においてS偏光成分は反射しP偏光成分は透過する
。透過したP偏光成分は4分の1波長板4に入射し、4
分の1波長板4と空気との界面での全反射を利用した第
2の反射面11で全反射することにより、P偏光成分は
S偏光成分と同一の方向へ導光され、かつ4分の1波長
板を2度透過することになるため偏光面が90°回転す
る。このためS及びP偏光成分の進行方向、偏光面とも
に一致する。
正確には、4分の1波長板には波長依存性があるため、
4分の1波長板の対象波長をグリーンの550nmにす
ると、ブルー450nm、レッド650nmの直線偏光
が入射した場合、この位相板を2度透過した光は楕円偏
光となる。しかし、入射光の偏光面に直交する偏光成分
が90%程度と高い値になるため着色の問題はない。
4分の1波長板の対象波長をグリーンの550nmにす
ると、ブルー450nm、レッド650nmの直線偏光
が入射した場合、この位相板を2度透過した光は楕円偏
光となる。しかし、入射光の偏光面に直交する偏光成分
が90%程度と高い値になるため着色の問題はない。
得られた直線偏光の偏光面と偏光子7の偏光透過軸を一
致させれば従来吸収している偏光成分も透過し利用する
ことができ光利用効率が高まる。
致させれば従来吸収している偏光成分も透過し利用する
ことができ光利用効率が高まる。
偏光分離膜としては、偏光ビームスプリッタ−P B
S (Po1arized Beam 5plitte
r )などに使われる誘電体多層膜などが知られている
が、膜層数が多いなどの問題点がある。そこで金属薄膜
に生じる表面ポラリトンの偏光依存性を利用し偏光分離
膜とした。構造は低屈折率の透明薄膜で金属薄膜を挾ん
だ3層から成る薄膜を高屈折率媒質中に配置したもので
ある。実際の低屈折率薄膜、金属薄膜にはそれぞれMg
F2、Ag の真空蒸着膜を用い高屈折率媒質としては
導光板の材質であるガラス及びエポキシ樹脂、PMMA
(ポリメチルメタ・アクリレート)などの樹脂を用いた
。このような構造に光を斜入射させた場合、それぞれの
屈折率、入射角を適当に選ぶと高屈折率媒質と低屈折率
薄膜の界面で全反射が起こり、低屈折率薄膜中には指数
関数的に減衰するエバネッセント波が生じる。
S (Po1arized Beam 5plitte
r )などに使われる誘電体多層膜などが知られている
が、膜層数が多いなどの問題点がある。そこで金属薄膜
に生じる表面ポラリトンの偏光依存性を利用し偏光分離
膜とした。構造は低屈折率の透明薄膜で金属薄膜を挾ん
だ3層から成る薄膜を高屈折率媒質中に配置したもので
ある。実際の低屈折率薄膜、金属薄膜にはそれぞれMg
F2、Ag の真空蒸着膜を用い高屈折率媒質としては
導光板の材質であるガラス及びエポキシ樹脂、PMMA
(ポリメチルメタ・アクリレート)などの樹脂を用いた
。このような構造に光を斜入射させた場合、それぞれの
屈折率、入射角を適当に選ぶと高屈折率媒質と低屈折率
薄膜の界面で全反射が起こり、低屈折率薄膜中には指数
関数的に減衰するエバネッセント波が生じる。
このとき低屈折率薄膜の膜厚が十分に薄いとエバネッセ
ント波により金属薄膜に表面ポラリトンを励起する。金
属薄膜背後にも前面と同様に低屈折率薄膜と高屈折率媒
質を設げておけばこの作用により入射光は全反射を破り
3層薄膜を透過する。
ント波により金属薄膜に表面ポラリトンを励起する。金
属薄膜背後にも前面と同様に低屈折率薄膜と高屈折率媒
質を設げておけばこの作用により入射光は全反射を破り
3層薄膜を透過する。
表面ポラリトンな励起するのは入射面に平行な偏光面を
持つP偏光成分のみなのでP偏光成分のみが3層薄膜を
透過しS偏光成分は反射する。
持つP偏光成分のみなのでP偏光成分のみが3層薄膜を
透過しS偏光成分は反射する。
第5図にS、P両偏光の反射率の入射角依存性を示す。
グラフの黒丸は測定データを示している。
偏光度の最も高い入射角70°付近で使えるように導光
板の設計を行うのが望ましい。
板の設計を行うのが望ましい。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の実施例を示す断面図である。
又、第1図A部を拡大したものが第2図である。
第2図において第1及び第2の反射面10.11は放物
面が望ましいが平面でも大きな影響はないので直線によ
り図示した。光源1から放射された光は第1の導光部材
2に導かれ第1の反射面10で偏光方向により反射と透
過に分離され透過光は4分の1波長板4を透過し円偏光
になり第2の反射面11で全反射し、再び4分の1波長
板4を透過することにより偏光面が90°回転し反射光
の偏光面と一致する。
面が望ましいが平面でも大きな影響はないので直線によ
り図示した。光源1から放射された光は第1の導光部材
2に導かれ第1の反射面10で偏光方向により反射と透
過に分離され透過光は4分の1波長板4を透過し円偏光
になり第2の反射面11で全反射し、再び4分の1波長
板4を透過することにより偏光面が90°回転し反射光
の偏光面と一致する。
第1および第2の導光部材2.6は透明でかつ複屈折が
ないものが良いためガラスやPMMA(ポリメチルメタ
アクリレート)、エポキシなどの樹脂の成形品が良い。
ないものが良いためガラスやPMMA(ポリメチルメタ
アクリレート)、エポキシなどの樹脂の成形品が良い。
量産性、価格、耐衝撃性などの点からPMMAの射出成
形が望ましい。
形が望ましい。
第1および第2の導光部材2.6(第2の導光部材6の
構造は第6図参照)は別々に成形し、第1の導光部材2
には所定のマスクをし反射面となる部分にのみ3層の偏
光分離膜を成膜する。次に樹脂フィルムを一軸延伸し複
屈折性をもたし4分の1波長板としたフィルムを第2の
導光部材乙の底面に接着剤により接着し、導光体18を
作成する。
構造は第6図参照)は別々に成形し、第1の導光部材2
には所定のマスクをし反射面となる部分にのみ3層の偏
光分離膜を成膜する。次に樹脂フィルムを一軸延伸し複
屈折性をもたし4分の1波長板としたフィルムを第2の
導光部材乙の底面に接着剤により接着し、導光体18を
作成する。
俤光分離膜5の特性は第1および第2の導光部材2.6
の屈折率でほぼ決定され接着剤の屈折率にはあまり大き
くは依存しない。
の屈折率でほぼ決定され接着剤の屈折率にはあまり大き
くは依存しない。
偏光分離膜5は低屈折率薄膜としてMgF2、金属膜と
してAgを使用し、M g F 2 A g M
g F 2の3層膜をそれぞれ85 nm−16nm−
85nmの膜厚で真空蒸着法、スパッタリング法などに
より成膜する。
してAgを使用し、M g F 2 A g M
g F 2の3層膜をそれぞれ85 nm−16nm−
85nmの膜厚で真空蒸着法、スパッタリング法などに
より成膜する。
又、微小反射面6は第7図の12に示すような構造を導
光部材2の上面に成形しておきこれに第7図の矢印で示
す向きでAlを真空蒸着法により成膜しその上に導光部
材と同じ樹脂でコートする。
光部材2の上面に成形しておきこれに第7図の矢印で示
す向きでAlを真空蒸着法により成膜しその上に導光部
材と同じ樹脂でコートする。
蒸着時、蒸着源と基板の距離及び角度を適当にとれば第
7図の12の斜面にのみAlミラーを形成できる。実験
モデルにはピッチ500μmのものを使用したため微小
反射面6による明暗が目立った。しかし、ピッチを10
0〜200μm以下にすれば明暗の縞は無視できる。又
、画面の明るさは光源からの距離が大きくなるほど暗く
なる。
7図の12の斜面にのみAlミラーを形成できる。実験
モデルにはピッチ500μmのものを使用したため微小
反射面6による明暗が目立った。しかし、ピッチを10
0〜200μm以下にすれば明暗の縞は無視できる。又
、画面の明るさは光源からの距離が大きくなるほど暗く
なる。
そこで各々の放物反射面を光源から見込む角度とその放
物反射面により照明すべき液晶パネル8上の面積の比が
一定になるように設計しマクロ的に画面上の明るさを均
一にする。又、微小反射面6のピッチを光源から最も遠
い所で最小となるように光源から遠くなる程ピッチを狭
くとる方法もある。前者の方法を採ると第1及び第2の
反射面10.11のどちらにも照明されない領域ができ
輝度ムラが生じる。これを解消するために偏光子7と液
晶パネル80間に拡散板を入れ光を拡散する必要が生じ
る。しかしこの場合でも第2の反射面11を利用しない
場合に比べると輝度ムラの解消は容易で、あまり明るさ
を犠牲にしないで済む。
物反射面により照明すべき液晶パネル8上の面積の比が
一定になるように設計しマクロ的に画面上の明るさを均
一にする。又、微小反射面6のピッチを光源から最も遠
い所で最小となるように光源から遠くなる程ピッチを狭
くとる方法もある。前者の方法を採ると第1及び第2の
反射面10.11のどちらにも照明されない領域ができ
輝度ムラが生じる。これを解消するために偏光子7と液
晶パネル80間に拡散板を入れ光を拡散する必要が生じ
る。しかしこの場合でも第2の反射面11を利用しない
場合に比べると輝度ムラの解消は容易で、あまり明るさ
を犠牲にしないで済む。
又、後者の方法を利用すれば、第1および第2の反射面
10.11により画面上の全ての点に導光可能となる。
10.11により画面上の全ての点に導光可能となる。
又、各々の偏光分離膜5への光の入射角を光源から最も
遠い点で偏光度が最大になる70°付近にすると、光源
からの距離と偏光度の影響が互いに打ち消し合いマクロ
的に画面の明るさが均一になるように働く。このため、
微小反射面6での画面の明るさの調整は最小で済み、最
大の光利用効率が得られる。
遠い点で偏光度が最大になる70°付近にすると、光源
からの距離と偏光度の影響が互いに打ち消し合いマクロ
的に画面の明るさが均一になるように働く。このため、
微小反射面6での画面の明るさの調整は最小で済み、最
大の光利用効率が得られる。
このような構造のモデルにおいて、偏光分離膜を利用す
ることにより、画面の明るさの向上が得られた。(正面
方向輝度で10%程度)この値は偏光分離膜の膜質の向
上や膜厚の正確なコントロ−ル及び各部の損失の減少に
よりさらに向上させることができる。又、厚さは蛍光管
短軸方向の画面サイズを5Qmmとし蛍光管並の厚さ約
8IIImが達成できる。
ることにより、画面の明るさの向上が得られた。(正面
方向輝度で10%程度)この値は偏光分離膜の膜質の向
上や膜厚の正確なコントロ−ル及び各部の損失の減少に
よりさらに向上させることができる。又、厚さは蛍光管
短軸方向の画面サイズを5Qmmとし蛍光管並の厚さ約
8IIImが達成できる。
以上の説明で明らかなように本発明によれば、照明を薄
くでき、又、従来吸収している偏光成分を利用すること
により光利用効率の高い照明となる。
くでき、又、従来吸収している偏光成分を利用すること
により光利用効率の高い照明となる。
第1図は本発明の実施例における液晶表示装置用照明装
置を示す要部断面図、第2図は本発明の実施例を示す第
1図A部の拡大断面図、第3図は従来の透過型液晶表示
装置用照明装置を示す断面図、第4図は本発明の実施例
の薄型性を説明するのに用いた断面図、第5図は本発明
に用いた偏光分離膜の反射率の入射角依存性を示すグラ
フ、第6図は本発明の実施例の導光部材を示す説明図、
第7図は本発明に用いた微小反射面の構造を示す断面図
である。 1・・・・・・光源、 2・・・・・・第1の導光部材、 3・・・・・・第2の導光部材、 4・・・・・・4分の1波長板、 5・・・・・・偏光分離膜、 6・・・・・・微小反射面。 特許出願人 シチズン時計株式会社
置を示す要部断面図、第2図は本発明の実施例を示す第
1図A部の拡大断面図、第3図は従来の透過型液晶表示
装置用照明装置を示す断面図、第4図は本発明の実施例
の薄型性を説明するのに用いた断面図、第5図は本発明
に用いた偏光分離膜の反射率の入射角依存性を示すグラ
フ、第6図は本発明の実施例の導光部材を示す説明図、
第7図は本発明に用いた微小反射面の構造を示す断面図
である。 1・・・・・・光源、 2・・・・・・第1の導光部材、 3・・・・・・第2の導光部材、 4・・・・・・4分の1波長板、 5・・・・・・偏光分離膜、 6・・・・・・微小反射面。 特許出願人 シチズン時計株式会社
Claims (1)
- 第1の導光部材および第2の導光部材と、管状の光源の
短軸方向にほぼ平行光とするための前記第1の導光部材
と第2の導光部材とのそれぞれの底面に設ける複数の反
射面と、偏光方向により入射光を反射光と透過光に分離
させるための前記第1の導光部材と第2の導光部材との
境界に設ける偏光分離膜と、前記透過光の偏光面を回転
させるための前記第2の導光部材の底面に設ける4分の
1波長板と、前記反射面からの反射光を液晶表示装置の
方向に偏向する前記第1の導光部材の上面に設ける複数
の微小反射面とから構成される前記光源からの光を導く
透明部材からなる導光体を有することを特徴とする液晶
表示装置用照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63013580A JP2641229B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 液晶表示装置用照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63013580A JP2641229B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 液晶表示装置用照明装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01189627A true JPH01189627A (ja) | 1989-07-28 |
JP2641229B2 JP2641229B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=11837111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63013580A Expired - Fee Related JP2641229B2 (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 液晶表示装置用照明装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2641229B2 (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06337413A (ja) * | 1993-05-28 | 1994-12-06 | Asahi Glass Co Ltd | 液晶表示装置 |
JPH0749496A (ja) * | 1992-10-09 | 1995-02-21 | Asahi Glass Co Ltd | 照明装置及び液晶表示装置 |
JPH07270792A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Enplas Corp | 偏光変換手段を備えた偏光化機能付面光源装置 |
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