JPH04182625A - 液晶ディスプレイ装置用照明装置及びそれを用いたビデオカメラ用液晶ビューファインダ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶テレビ、液晶ビューファインダ装置など
の液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶ディスプレイ
装置用照明装置に関し、特に、照明効率を向上させ得る
液晶ディスプレイ装置用照明装置に関するものである。

［従来の技術〕 液晶ディスプレイ装置は、陰極線管の如く自ら発光して
画像を表示するものではなく、照明装置からの光を変調
して画像を表示するものである。

したがって、液晶ディス゛プレイ装置用の照明装置の特
性（輝度、輝度の均一性５色温度、照明効率など）は、
液晶ディスプレイ装置の性能を決定する重要な項目とな
る。

ところで、液晶ディスプレイ装置用の従来の照明装置は
、例えば、特開昭６３−３０１９２１号公報記載のよう
に、第１７図に示した如（、管状蛍光管１．蛍光管１か
らの光を反射する反射面２および拡散板３から構成され
ている。蛍光管１がら放出された光のうち、反射面２に
より反射された光４′と直接光４が拡散板３に入射する
。拡散板３は入射光を色々な方向に拡散し、液晶ディス
プレイ装置の表示領域の輝度を均一化する働きをしてい
る。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来の照明装置では、照明効率
を向上させることについて考慮されておらず、そのため
、輝度を高めようとすると、消費電力が増加し、照明装
置の電源を液晶ディスプレイ装置の電池から得ている場
合には、液晶ディスプレイ装置の動作時間が短くなって
しまうという問題があった。

したがって、本発明の目的は、照明効率を向上させるこ
とができる液晶ディスプレイ装置用照明装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、光源と液晶デ
ィスプレイ装置との間に、互いに屈折率の異なる２種類
以上の光学薄膜を複数層交互に積層して成る多層膜構造
の干渉フィルタを設けるようにしたものである。

〔作用〕

本発明に用いる、互いに屈折率の異なる２種類以上の光
学薄膜を交互に複数層積層して成る干渉フィルタは、波
長の短い光を透過し、波長が長い光を反射するＳ　Ｐ　
Ｆ　（Ｓｈｏｒｔ−ｉｖａｖｅ　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅ
ｒ）型であり、該干渉フィルタの分光透過率特性は、光
線の入射角度（干渉フィルタを成膜した基板に立てた法
線に対する光線の角度）に依存する特性がある。

例えば、干渉フィルタに直角に入射した光線の透過率は
高く、はとんど反射されずに透過する。

しかし、干渉フィルタに３０度以上の角度で入射した光
の透過率は低くなり、逆に反射率が大きくなる。

このため、入射角度が大きな光線は該干渉フィルタによ
り反射され、拡散板側に戻される。拡散板側に戻った光
線の一部は拡散板によって色々な方向に拡散され、また
一部は反射鏡によって反射された後、光線は再び干渉フ
ィルタに入射する。

干渉フィルタと拡散板間における光線の反射は、干渉フ
ィルタへの入射角度が小さくなり、光線が干渉フィルタ
を透過するまで、繰り返される。この結果、干渉フィル
タを透過する光線は、フィルタの法線に近い成分が増加
し、正面から見た照明装置の輝度が向上する。

［実施例〕 以下、本発明の第１の実施例を第１図により説明する。

第１図は本発明の第１の実施例としての液晶ディスプレ
イ装置用照明装置の概略を示す断面図である。

照明装置１００は、中央部に管状蛍光管１を、反射鏡２
の上部に拡散板３および干渉フィルタ５を、それぞれ配
置して構成される。

第２図は第１図における蛍光管１の発光スペクトル分布
９および干渉フィルタ５の分光透過率特性１０を示した
ものである。

蛍光管１は青色（４５０＊ｍ）　、緑色（５４３＊ｍ）
、赤色（６１１＊ｍ）にそれぞれ発光のピークを有する
３波長タイプと呼ばれるものである。

干渉フィルタ５はＳ　Ｐ　Ｆ　（Ｓｈｏｒｔ−ｗａｖｅ
　Ｐａ５ｓＦ　ｉ　ｌ　ｔｅｒ　）型のもので、波長の
短い光を透過し、波長の長い光を反射する特性を示す。

千′渉フィルタ５の代表的な構成は屈折率が低い物質と
屈折率が高い物質の光学薄膜を交互に積層した多層膜構
造である。

第３図は第１図における干渉フィルタ５の構造および各
層の特性値を示したもので、ガラス基板３１の上に屈折
率の低い物質しく例えば、二酸化けい素ＳｉＯ□；屈折
率ｎＬζ１．４６　）と屈折率の高い物質Ｈ（例えば、
二酸化チタンＴｉＯ□；ｎＨ″＝ｉ２．４）を交互に合
計１３層積層したものである。

ここで、最外層（すなわち、層Ｎｏ、　１　、層Ｎｏ、
　１１　）を除く各層の光学的な膜厚ｎ−ｄ（ｎは当該
層の屈折率、ｄは当該層の膜厚）の面方向の平均値を０
．２５・Ｐ・λえ　（λＲは赤色の発光ピーク波長、ｐ
は１．１〜１．４の間の数）に設定する。第３図に示し
た干渉フィルタは、２＊　＝６１１＊ｍ、　ｐ＝１．２
であり、その構造は （Ｌ／２・Ｈ，Ｌ／２）’・（Ｌ／２・Ｈ佳／２）　（
Ｌ／２・Ｈ−Ｌ／２）　（Ｌ／２・Ｈ−Ｌ／２）（Ｌ／
２・）１．Ｌ／２）　（Ｌ／２．トＬ／２）＝　（Ｌ／
２・Ｈ−Ｌ−Ｈ−Ｌ−Ｈ，Ｌ・１１佳・Ｈ−Ｌ／２）の
例を示したものである。

第４図は第１図における干渉フィルタ５の入射角度依存
性、すなわち干渉フィルタ５に入射する光線の入射角度
θの変化に対する分光透過率の変化を示したものである
。また、第５図は第１図における蛍光管１の赤色のピー
ク波長（八＝６１１＊ｍ）における光線の入射角度θと
透過率Ｔの関係を示したもので、この干渉フィルタ５は
光線の入射角θが０〜３０度の範囲では透過率Ｔが高く
、θが４０度以上になると透過率Ｔが低下し、逆に反射
率（１−Ｔ）が高くなる特性を示す。

このような干渉フィルタ５を拡散板３の前面に設置する
と、第６図に示した如く、干渉フィルタ５への入射角度
θが小さい（θ＜３０度）光線１１は干渉フィルタ５を
透過して、前方に出てくる。しかし、入射角度θが大き
い（θ＞４０度）光線１１“は干渉フィルタ５により反
射され、光！ｓ１１”として拡散板３側に戻される。こ
の光線１１゛は拡散板３によって散乱され、再び干渉フ
ィルタ５側に反射される。前記光線１ビは、干渉フィル
タ５への入射角度θが小さくなり、干渉フィルタ５を透
過するまで、拡散板３と干渉フィルタ５との間で何回も
反射を繰り返す。

第７図は放出される光の光度分布を従来の照明装置と第
１図の照明装置とで比較して示したものである。

第７図（ａ）は従来の干渉フィルタ５がない照明装置の
光度分布であり、拡散板３から放出される光の光度分布
はランベルト分布（コサイン分布）に近く、その輝度分
布は観測する角度αによらず、はぼ一定となる。一方、
第７図（ｂ）は第１図の干渉フィルタ５がある照明装置
の光度分布である。この光度分布は、角度αが小さい部
分の光度が増大した指向性を有する分布となり、観測角
αが小さい領域では輝度が増大したものとなる。

第８図は観測する角度αと輝度との関係を従来の照明装
置と第１図の照明装置とで比較して示したものである。

干渉フィルタ５を用いない場合には、角度αによらず輝
度はほぼ一定となる。一方、干渉フィルタ５を用いると
斜め方向から見た照明装置の輝度は小さくなるが、角度
αが小さい正面方向から見た輝度を向上できる。なお、
第１図の照明装置の指向性特性（観測角度αに対するピ
ーク輝度の大小と輝度分布の拡り具合）は、干渉フィル
タ５の遮断波長λｓｏ　（干渉フィルタ５の分光透過率
が５０％に低下する波長）によって変化する。

第９図に、第１図における干渉フィルタ５の遮断波長λ
Ｒ。とピーク輝度または輝度分布の半値角（輝度が最大
値の５０％に低下する観測角度）との関係を示す。

照明装置を実際に用いる場合、視野角をある程度拡げる
ためにも、ピーク輝度を最大とするλ。

よりも輝度分布の半値角が大きなλ１に遮断波長λＲ０
を設定する方が望ましい。

なお、第１図の照明装置では、干渉フィルタ５の作用に
より、主に赤色成分の光が増加するため照明装置の色調
（ホワイトバランス）が赤味を帯びる。したがって、照
明装置の色調の変化を少なくするため、蛍光管１の青色
、緑色の発光スペクトル強度を赤色に比べ大きくしてお
くことにより、所望のホワイトバランスに設定できると
共に照明装置の輝度を向上できる。

第１０図、第１１図はそれぞれ本発明の第２゜第３の実
施例としての照明装置の概略を示す断面図である。

第２の実施例は干渉フィルタ５を拡散板３の表面（液晶
パネル側）に成膜したものであり、第３の実施例は干渉
フィルタ５を偏光板６の表面（照明光の入射側）に成膜
したものである。干渉フィルタ５と拡散板３の動作は第
１の実施例と同様であるから説明を省略する。

第１２図は本発明の第４の実施例としての照明装置で用
いる冷陰極形平板状蛍光灯の正面及びＩ−１方向断面を
示す構成図である。

冷陰極形平板状蛍光灯は、前面の平板状ガラス容器２１
と背面の平板状ガラス容器２１′の内面にスクリーン印
刷で蛍光体を塗布した蛍光体層１７を設け、内部にコの
字形の放電電極１８を設けて、内部を枠ガラス２２によ
って封止したものである。チップ管２０は真空排気装置
につながれ、平板状蛍光灯内の空気を排気し、不活性ガ
スを封入した後に、チンプオフされ、真空排気装置から
切り離される。放電電極１８の端はリード電極１９に接
続されており、平板状蛍光灯を点灯する際には放電発生
用の高圧パルス電圧が印加される。

前面ガラス２１と蛍光体層１７の間には干渉フィルタ５
を設けてあり、蛍光体層１７から放出された拡散光が干
渉フィルタ５に入射する。干渉フィルタ５に入射した光
のうち、入射角度が小さい光はそのまま透過され前方に
放出される。しかし、入射角度が大きな光は干渉フィル
タ５によって反射される。そして、蛍光体層側に戻され
、蛍光体層１７で散乱され、再び干渉フィルタ５に入射
される。こうして、干渉フィルタ５への入射角度が小さ
くなり光が干渉フィルタ５を透過するまで、干渉フィル
タ５と蛍光体層１７との間で反射を繰り返す。その結果
、第１の実施例と同様に平板状蛍光灯から放出される光
に指向性特性を付与でき、正面付近の輝度を向上できる
。

第１３図は本発明の第５の実施例としての照明装置で用
いる冷陰極形平板状蛍光灯の正面と１＝１方向断面を示
す構成図である。

本実施例では平板状蛍光灯の前面ガラス２１の表面（液
晶パネル側）に干渉フィルタ５を成膜したものである。

動作は第１２図と同様であるから説明を省略する。

なお、平板状蛍光灯を用いた場合にも、第１図。

第１１図に示した実施例と同様に、平板状蛍光灯と液晶
ディスプレイ装置との間あるいは液晶ディスプレイ装置
の偏光板の表面に干渉フィルタ５を設けてもよいことは
明らかである。また、ガラス容器２１゛と蛍光体層１７
の間にアルミニウムなどの金属膜を設けることによって
、輝度を更に向上できることは言うまでもない。

第１４図は本発明の第６の実施例としての照明装置で用
いる干渉フィルタの分光透過率特性を示したものである
。

この実施例では、干渉フィルタとして、青色用干渉フィ
ルタ２３、緑色用干渉フィルタ２４および赤色用干渉フ
ィルタ２５を積層した構造の干渉フィルタ５゛を用いる
。ただし、青、緑色用干渉フィルタ２３．２４としては
、前記ＳＰＦ型のものではなく、第１４図に示したよう
な特性が必要である。

第１５図は第１４図に示した干渉フィルタ５“を３波長
タイプの蛍光管と組み合わせた場合の分光スペクトル分
布を示したものであり、蛍光管から放出される光の正面
方向のスペクトル９（第１５１１ｆｆｌにおいて点線で
示す）を干渉フィルタ５゛の作用によりスペクトル２６
（実線で示す）に変換し、輝度を向上できる。

また、本実施例では、青色用、緑色用、赤色用干渉フィ
ルタ２３．２４．２５の遮断波長λ５゜を選択すること
により、青色、緑色、赤色の発光エネルギーの増加量を
それぞれ別々に制御できるので、照明光源の色温度を所
定な値に設定できる。

第１６図は本発明の第７の実施例としての液晶ビューフ
ァインダ装置の概略を示す断面図であり、第１１図に示
した照明装置をビデオカメラ用の液晶ビューファインダ
装置に適用したものである。

なお、第１の実施例と同一なものには同一な符号を付し
た。

ビデオカメラ本体３０、撮影用レンズ２９の上部に設け
られた液晶ビューファインダ装置２８の内部は、蛍光管
１９反射鏡２．拡散板３．干渉フィルタ５からなる照明
装置１００と、偏光板６゜８に挟まれた液晶パネル７と
、接眼レンズ２７とで構成される。

撮影者は接眼レンズ２７に眼を固定し、拡大した液晶パ
ネルの画像（虚像）をモニターしながら、ビデオカメラ
を操作して撮影を行なう。

一方、前述のように干渉フィルタ５を用いた照明装置１
の輝度は、見る方向（観測角度）によって変化し、斜め
方向から見た時の輝度が急激に低下し、また照明光の色
も変化する特性を示す。したがって、第１から第６の実
施例では、液晶パネルを見る範囲（視野角）を考慮して
、照明装置の輝度向上の大小を設定しなければならなか
った（輝度向上を大きくすると視野角が小さくなり、逆
に視野角を大きく設定すると輝度向上が小さくなる）。

ところが、液晶ビューファインダ装置の場合には、前記
のように液晶パネルを見る視点が固定されるので、照明
装置１００の視野角を小さく設定し、輝度向上を大きな
ものとすることができる。

すなわち、第９図において、第１から第６の実施例では
、視野角を考えピーク輝度を最大とするλ。よりも輝度
分布の半値角が大きなλＲに遮断波長λＲ。を設定して
いた。しかし、液晶ビューファインダ装置の場合には視
点が固定され、正面方向から見ているので、視野角を拡
げる必要はなく、第９図に示した輝度を最大とするλ。

に設定できる。第２図に示したＳＰＦ型の干渉フィルタ
（λ５ｏ＝６５０ｎｍ）と３波長タイプの蛍光管を用い
た実験では、干渉フィルタ５を使用しない場合に比べ、
正面方向の輝度を１．７倍に向上できる結果を得た。し
たがって、従来と同し明るさで動作させると、照明装置
の消費電力を６０％に低減でき、ビデオカメラの電源と
して用いる電池の動作時間を約１．７倍に改善できる。

以上の説明は蛍光灯を用いた実施例について説明したが
、照明装置に用いるランプは蛍光灯に限定されるもので
はなく、例えばエレクトロ・ルミネンセンスランプ、白
色電球などを使用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、照明装置の正面方向の輝度を向上させ
ることにより、照明効率を向上させることができるので
、消費電力を増加させることなく、輝度を高めることが
でき、高輝度な液晶ディスプレイ装置を実現することが
できる。したがって、照明装置の電源を液晶ディスプレ
イ装置の電池から得ている場合でも、液晶ディスプレイ
装置の動作時間が短くなってしまうということもない。

また、見方を変えれば、照明効率を向上により、消費電
力を大幅に低減しても、従来の照明装置と同等の輝度を
得ることができる。

また、本発明による照明装置は、視点がほぼ固定される
ビデオカメラ用ビューファインダ装置にも好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例としての液晶ディスプレ
イ装置用照明装置の概略を示す断面図、第２図は第１図
における蛍光管の発光スペクトル分布および干渉フィル
タの分光透過率特性を示す特性図、第３図は第１図にお
ける干渉フィルタの構造および各層の特性値を示す説明
図、第４図は第１図における干渉フィルタの入射角度に
対する分光透過率特性を示す特性図、第５圀は第１図に
おける入射角度と透過率との関係を示す特性図、第６図
は第１図の照明装置の動作を説明するための説明図、第
７図は放出される光の光度分布を従来の照明装置と第１
図の照明装置とで比較して示した説明図、第８図は観測
角度と輝度との関係を従来の照明装置と第１図の照明装
置とで比較して示した特性図、第９図は第１図における
干渉フィルタの遮断波長とピーク輝度または輝度分布の
半値角との関係を示す特性図、第１０図は本発明の第２
の実施例としての液晶ディスプレイ装置用照明装置の概
略を示す断面図、第１１図は本発明の第３の実施例とし
ての液晶ディスプレイ装置用照明装置の概略を示す断面
図、第１２図は本発明の第４の実施例としての液晶ディ
スプレイ装置用照明装置で用いる平板状蛍光灯の正面お
よびＩ−Ｉ方向断面を示す構成図、第１３図は本発明の
第５の実施例としての液晶ディスプレイ装置用照明装置
で用いる平板状蛍光灯の正面およびＩ−１方向断面を示
す構成図、第１４図は本発明の第６の実施例としての液
晶ディスプレイ装置用照明装置で用いる干渉フィルタの
分光透過率特性を示す特性図、第１５図は第１４図にお
ける干渉フィルタと３波長タイプの蛍光管と組み合わせ
た場合の分光スペクトル分布を示す説明図、第１６図は
本発明の第７の実施例としての液晶ビューファインダ装
置の概略を示す断面図、第１７図は従来の液晶ディスプ
レイ装置用照明装置の概略を示す断面図、である。 符号の説明 １・・・蛍光管、２・・・反射鏡、３・・・拡散板、４
・・・直接光、４゛・・・反射光、５，５゛・・・干渉
フィルタ、７・・・液晶パネル、６，８・・・偏光板、
１７・・・蛍光体層、　２１．２１’・・・平板状ガラ
ス容器、２８・・・ビューファインダ装置。 代理人　　弁理士　並　木　昭　夫 第　１　区 第２図 第　３　区 （ｂ） 第４図 第５図 λ猾１出痺θ（°） 第６図 （ａΣ千？シフィ１しタイＪし　　　　　　　　　　　
（ｂ）１１号−７Ａ１し夕わり（Ｊ＊；ｆｉすｆｌＡｏ
ｉ　　　　　　　　　　　　　　　°、Ｗ＊惰ハｆ、ｃ
ｔ第８図 第９図 濾餌ジ葭表入５ｏＧｍ） 第１０図 第１１図 第１２図 （ｂ） 第１３因 （ａ） 第１４図 博暴入（ｎｍ） ｊｉ　１５図 博ｅｒ波表χ。（ｎｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、照明用光源を備え、該照明用光源から放出された光
   を、その前面に配置される液晶ディスプレイ装置に照射
   する液晶ディスプレイ装置用照明装置において、 前記照明用光源から前記液晶ディスプレイ装置に至る光
   路中に、互いに屈折率の異なる２種類以上の光学薄膜を
   交互に複数層積層して構成される干渉フィルタを設けた
   ことを特徴とする液晶ディスプレイ装置用照明装置。 ２、請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用照明装置
   において、前記照明用光源から前記液晶ディスプレイ装
   置に至る光路中に、前記照明用光源から放出された光を
   拡散する拡散板を設け、前記干渉フィルタは、前記拡散
   板の前記液晶ディスプレイ装置側の表面に成膜されてい
   ることを特徴とする液晶ディスプレイ装置用照明装置。 ３、請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用照明装置
   において、前記液晶ディスプレイ装置は、少なくとも前
   記照明用光源側に偏光板を有すると共に、前記干渉フィ
   ルタは、前記偏光板の前記液晶ディスプレイ装置側の表
   面に成膜されていることを特徴とする液晶ディスプレイ
   装置用照明装置。 ４、請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置用照明装置
   において、前記照明用光源は、少なくとも前記液晶ディ
   スプレイ装置側に平板状ガラス容器を有する平板状蛍光
   管から成ると共に、前記干渉フィルタは、前記平板状蛍
   光管の平板状ガラス容器の前記液晶ディスプレイ装置側
   または前記照明用光源側の表面に成膜されていることを
   特徴とする液晶ディスプレイ装置用照明装置。 ５、請求項１乃至４に記載の液晶ディスプレイ装置用照
   明装置において、前記干渉フィルタは、前記光学薄膜を
   ４層以上積層して構成されると共に、前記干渉フィルタ
   を構成する光学薄膜のうち、前記照明用光源側及び前記
   液晶ディスプレイ装置側にそれぞれ面した光学薄膜を除
   く光学薄膜の、光学的厚さｎ・ｄ（但し、ｎは当該光学
   薄膜の屈折率、ｄは当該光学薄膜の厚さ）の平均が、そ
   れぞれ０．２５・ｐ・λ＿Ｒ（但し、λ＿Ｒは前記照明
   用光源における赤色のピーク波長、ｐ＝１．１〜１．４
   ）であることを特徴とする液晶ディスプレイ装置用照明
   装置。 ６、請求項１乃至４に記載の液晶ディスプレイ装置用照
   明装置において、前記照明用光源は、赤色、緑色、青色
   にそれぞれ発光のピークを有する光源にて構成され、前
   記干渉フィルタは、前記光学薄膜を赤色用、緑色用、青
   色用としてそれぞれ４層以上ずつ積層して構成されると
   共に、前記干渉フィルタを構成する光学薄膜のうち、赤
   色用では、最も前記照明用光源側及び前記液晶ディスプ
   レイ装置側にそれぞれ位置した光学薄膜の厚さ）の平均
   が、それぞれ０．２５・ｐ・λ＿Ｒ（但し、λ＿Ｒは前
   記照明用光源における赤色のピーク波長、ｐ＝１．１〜
   １．４）であり、緑色用では、最も前記照明用光源側及
   び前記液晶ディスプレイ装置側にそれぞれ位置した光学
   薄膜を除く光学薄膜の、光学的厚さｎ・ｄの平均が、そ
   れぞれ０．２５・ｐ・λ＿Ｇ（但し、λ＿Ｇは前記照明
   用光源における緑色のピーク波長、ｐ＝１．１〜１．４
   ）であり、青色用では、最も前記照明用光源側及び前記
   液晶ディスプレイ装置側にそれぞれ位置した光学薄膜を
   除く光学薄膜の、光学的厚さｎ・ｄの平均が、それぞれ ０．２５・ｐ・λ＿Ｂ（但し、λ＿Ｂは前記照明用光源
   における青色のピーク波長、ｐ＝１．１〜１．４）であ
   ることを特徴とする液晶ディスプレイ装置用照明装置。 ７、請求項１乃至６に記載の液晶ディスプレイ装置用照
   明装置を用いたことを特徴とするビデオカメラ用液晶ビ
   ューファインダ装置。