JPH04303822A

JPH04303822A - 透過型表示素子用バックライト

Info

Publication number: JPH04303822A
Application number: JP3068213A
Authority: JP
Inventors: Masaya Sugita; 杉田　昌弥; Yoshihiro Tsuji; 辻　喜博
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1991-04-01
Publication date: 1992-10-27
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JP3283539B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型表示素子用バッ
クライトに係り、詳しくは透過型液晶表示素子のように
表示素子の背面から光を照射して情報を表示し視認させ
る形式の透過型表示素子等に用いる透過型表示素子用バ
ックライトに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、透過型表示装置の一例として光を
表示素子の背面からバックライトにより照射し、光の透
過・不透過性を利用して情報を表示するようにしたもの
がある。例えば、図７に示すように、ＴＮ型液晶表示素
子１１の中心部の真後ろに白熱光源１３が配置されてお
り、該光源１３と該液晶表示素子１１との間にはアクリ
ル板等からなる拡散板１２が置かれ、該拡散板１２の液
晶表示素子１１の背面に対向する部分にはサンドペーパ
等で擦った小さな凹凸状の拡散面１２ａが設けられてい
て、光源１３からの光は該拡散板１２で拡散されて液晶
表示素子１１の背面に照射されるようになっている。

【０００３】また、他の形のバックライトとして、図９
に示すように、ＴＮ型液晶表示素子１１の背面に配置さ
れた透明アクリル板からなる拡散板１４を有し、該拡散
板１４の中には白熱電球からなる光源１３が収納されて
おり、更に、該拡散板１４の液晶表示素子１１の背面に
対向する部分にはサンドペーパ等で擦った凹凸状の拡散
面１４ａが設けられている。そして、光源１３からの光
は拡散板１４内を導かれて拡散面１４ａで拡散されて液
晶表示素子１１の背面に照射されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すバックライトでは、液晶表示素子１１の中心部を最
大の輝度として、周辺にいくほど低い輝度分布となる。図８は、これを模式的に表したもので同心円の密度が濃
い部分は輝度が高く、密度が薄い部分は輝度が低いこと
を示している。このように、液晶表示素子１１の周辺部
と中心部との明るさが異なることは表示素子の表示品位
が悪く問題であり、これを避けるために光源１３を液晶
表示素子１１から遠ざける方法があるが、全体の輝度が
低下して表示が暗くなり視認性が悪くなる。また、光源
１３を遠ざけることは広いスペースを必要とし実装上困
難である。

【０００５】また、図９に示すバックライトでは、光源
１３がアクリル板１４内に収納されているため、スペー
スの面では先に掲げた例よりも有利ではあるが、光源１
３が拡散板１４の一方の端部に設けられているために、
液晶表示素子１１の他方の端部にいくほど低い輝度分布
となる。図１０は、これを模式的に表したもので、図８
の場合と同様に同心円の密度が濃い部分は輝度が高く、
密度が薄い部分は輝度が低いことを示している。このよ
うに、拡散板１４を利用して光を導かせるようにした場
合、該拡散板１４の厚さがある程度までは、厚さが増加
するほど導光の割合も増加するが、厚いほど重量も増え
実装上好ましくない。

【０００６】本発明は、輝度ムラが少なく、かつ取り付
けスペースも少なくてすむ透過型表示素子用バックライ
トの提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、透過型表示素
子の背面に配置され該透過型表示素子の背面を照射する
ためのバックライトであって、発散光を発光する光源と
、該光源と前記表示素子との間に透過型回折格子機能を
有するホログラムとを配設して、該ホログラムの裏面に
入射した前記光源からの発散光を特定方向に透過回折し
て前記透過型表示素子の背面を照射するようにしたこと
を特徴としている。

【０００８】また、本発明は、透過型表示素子の背面に
配置され該透過型表示素子の背面を照射するためのバッ
クライトであって、発散光を発光する光源と、該光源と
前記表示素子との間に透過型回折格子機能を有するホロ
グラムとを配設し、更に該ホログラムの表面に光の進行
方向を制御するライトコントロールフィルムを配設して
、該ホログラムの裏面に入射した前記光源からの発散光
を特定方向に透過回折して前記表示素子の背面を照射す
るようにしたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上述構成に基づき、発散光を発光するバックラ
イトの光源を点灯すると、光は発散しながら透過型回折
格子機能を有するホログラムに入射する。入射した光の
うち、ホログラム記録時に用いたレーザ光の波長と等し
い波長の光は、ホログラムによって特定方向に透過回折
されて透過型表示素子の背面を照射する。このため、表
示素子の背面照度の均一性が確保されて、該表示素子面
の輝度ムラが少なくなり、透過型表示素子としての表示
品位が向上する。また、ホログラム記録時の参照光の出
射位置を適当に設定することができるため、再生時の光
源の位置をそれに合わせることによりバックライトの薄
型化が図れる。

【００１０】また、ホログラムの表面に光の進行方向を
制御するライトコントロールフィルムを配設したものは
、ホログラムを透過回折する０次回折光を除去する制御
をさせることができるため、さらに輝度ムラが少なくな
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
説明する。

【００１２】図１には、本発明実施例のバックライトを
用いた透過型表示装置が示されている。図中の１１は従
来の技術のところで示したものと同じＴＮ型液晶表示素
子である。ＴＮ型液晶表示素子はガラスの上下基板１１
ａ，１１ａの対向する面にＩＴＯ等からなる透明電極を
形成し、基板１１ａの端縁部にシール材を印刷して上下
基板１１ａ，１１ａを貼り合わせて、中にネマティック
液晶を充填したものである。該液晶の分子は基板１１ａ
面に対して水平に配列されており、かつ基板の上と下と
で９０°捩じられている。そして、基板１１ａ，１１ａ
間の透明電極に電圧が印加されると、その部分の液晶分
子の長軸が電界方向に向いて捩が解消する。

【００１３】これらの上下基板１１ａ，１１ａの外側に
偏光板１１ｂ，１１ｂをその偏光方向を直交するように
配置し、外側から光を照射すると、電圧が印加された部
分は光が通らず、電圧が印加されない部分は光が通って
明るく輝くことになる。また逆に、偏光板１１ｂ，１１
ｂをその偏光方向を平行するように配置し、外側から光
を照射すると、電圧が印加された部分は光が通り、電圧
が印加されない部分は光は通らないことになる。すなわ
ち、ここではＴＮ型液晶表示素子は情報信号に基づき光
のオン・オフ部分が生じる透過型表示素子として作用す
る。

【００１４】このＴＮ型液晶表示素子１１の背面には、
図１に示すように、該ＴＮ型液晶表示素子１１の面と対
向するようにホログラム１が配置されており、該ホログ
ラム１のＴＮ型液晶表示素子１１側の表面にはライトコ
ントロールフィルム２が配設されている。該ライトコン
トロールフィルム２は、図２に示すように、フィルム２
の表裏間に一定間隔ｎで光を吸収するルーバ２ａが配置
されており、該ルーバ２ａの厚さをｔとし、フィルム２
の厚さをｄとすると、ｔａｎθ＝（ｎ−ｔ）／ｄで表さ
れる角θよりも大きい入射角で入射する光はルーバ２ａ
に吸収されてフィルム２を通り抜けることができないよ
うになっている。

【００１５】また、前記ホログラム１への透過型回折格
子の記録は、図３に示すように、同一のレーザ光源から
波長λ０　のレーザをビームスプリッタで２分割して、
一方はレンズ４で発散させて参照光Ｒとしてホログラム
乾板１を照射し、同時に他方はレンズ５で拡散させた後
、大型レンズ６で平行波にして物体光Ｓとしてホログラ
ム乾板１の同一面を照射する。このように記録されたホ
ログラム乾板１は、その後よく知られた方法により現像
定着される。

【００１６】こうして製造されたホログラム１の透過回
折格子機能を説明すると、図４及び図５に示すように、
ホログラム１の対して、その記録時に参照光Ｒの発散原
点となった位置に記録時と同様な波長の光源を置いてレ
ーザ光を発すると、回折する光はプラス１次光のみであ
る。この１次光は、ホログラム１の記録前後の処理方法
にもよるが、図５に示すように、記録時と同一の波長λ
０　の光はホログラム１の回折格子の隙間から出射して
干渉しあいホログラム１の面と平行な波面となり出射す
る。回折角で示すとホログラム１の面に垂直となり、こ
れより若干長い波長λ０　＋Δλの光は波長λ０　のと
きより回折角が大きく、これより若干短い波長λ０　−
Δλの光は回折角が小さくなる。

【００１７】実際に、光源として白熱電球を用いると、
白熱電球のような光源は連続スペクトルを持つため、ホ
ログラム１からある程度の距離を置いてスクリーン上で
回折光を観察すると、虹色に分光した連続スペクトルを
見ることができる。

【００１８】また、図４に示すように、ホログラム１の
回折効率に依存するものの、回折されずにそのまま透過
する０次光の存在がある。

【００１９】このような機能を有するホログラム１を、
前述したようにＴＮ液晶表示素子１１の背面に配置して
、更にその背後、すなわちホログラム１の記録時に参照
光Ｒの発散源点に白熱光源１３を配置して点灯すると、
光源１３の光は発散光となってホログラム１に入射する
。入射した光のうち記録時の波長λ０と同じ波長の光は
ホログラム１の回折格子の隙間から出射して干渉しあい
ホログラム１の面と平行な波面となり出射する。回折角
で示すとホログラム１の面に垂直に透過回折されて出射
する。この光はライトコントロールフィルム２のルーバ
２ａ間を通り抜けてＴＮ液晶表示素子１１の背面を照射
する。波長が大きく異なる光は、透過回折条件が満たさ
れないためホログラム１を透過することができないもの
、あるいは極端な回折角となってＴＮ液晶表示素子１１
の背面を照射する方向に向かわないものとに分かれる。

【００２０】このため、ＴＮ液晶表示素子１１の背面は
均一な輝度で照射されることになり、輝度ムラのない表
示装置として視認されることになる。

【００２１】また、前述したような０次回折光の問題は
、図１における光源１３に近い側のホログラム１の左端
付近の入射角φが、ライトコントロールフィルム２のと
ころで説明したｔａｎθ＝（ｎ−ｔ）／ｄで表される角
θよりも大きい入射角となるように、光源１３の位置又
はライトコントロールフィルム２のルーバ２ａの間隔を
選べば０次光はルーバ２ａに吸収されて消滅し１次光の
みが得られ、更に均一な輝度を有することになる。

【００２２】なお、図１において、液晶表示素子１１と
ライトコントロールフィルム２の間隔を開かせているが
、これは図７，９の場合と同様に液晶表示素子１１への
光の入射光の性格を説明するためのものであって、実際
は略密着しており、このため光の分光が防がれている。

【００２３】なお、ホログラム１による透過回折格子機
能であらゆる波長を１００％に近い回折効率を得ること
が不可能なため、０次光を除去することは輝度を低くす
ることになる。このため、多少の表示素子面上での輝度
ムラを我慢しても明るさが必要な場合は、ライトコント
ロールフィルム２の代わりに拡散板を置くことも可能で
ある。

【００２４】また、本実施例のように、透過型表示素子
としてＴＮ液晶表示素子１１を用いた場合、光の透過・
不透過作用のみであるから、光に指向性がでてくる。特
にＴＮ液晶表示素子１１は表示のコントラストが見る方
向によって変化する指向特性を有するため、この指向特
性のもっとも良い角度に参照光Ｒを合わせて記録するこ
とにより、見易い表示とすることができる。この指向性
が不要か若しくは不都合の時は、図１においてＴＮ液晶
表示素子１１とライトコントロールフィルム２の間に拡
散板を配置することもできる。あるいは、ＴＮ液晶表示
素子１１の代わりにエレクトロクロミックディスプレイ
（ＥＣＤ）等を用いることもできる。

【００２５】なお、図６には本発明に係る透過型表示素
子用バックライトを車両用の速度計に用いたものが示さ
れている。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
光源からの光がホログラムにより特定方向に透過回折さ
れて透過型表示素子の背面を照射するので、表示素子の
表示面に輝度ムラが殆ど生じない。また、ライトコント
ロールフィルムを用いたものはホログラム面を透過回折
する０次光を制御できるため、更に輝度ムラを減少させ
ることができる。また、ホログラム記録時の参照光の発
光源点の位置と再生時の光源の位置とが同じため、記録
時の位置を適当に設定することにより、バックライトの
厚みを薄くした省スペース型とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の透過型表示素子用バックライト
を用いた透過型表示装置の側面図である。

【図２】ライトコントロールフィルムの断面図である。

【図３】ホログラム乾板に透過回折格子を記録する原理
図である。

【図４】ホログラムを透過する０次光を示す図である。

【図５】ホログラムを透過回折する１次光が波長により
回折角が異なることを示す図である。

【図６】本発明に係る透過型表示素子用バックライトを
車両用の表示装置に用いた図である。

【図７】従来の透過型表示素子用バックライトを示す図
である。

【図８】その輝度ムラを示す模式図である。

【図９】同じく他の従来の透過型表示素子用バックライ
トを示す図である。

【図１０】その輝度ムラを示す模式図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　ホログラム２　　　　　　　　　　ライトコントロールフィルム１
１　　　　　　　　透過型表示素子（ＴＮ型液晶表示素
子）１３　　　　　　　　光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　透過型表示素子の背面に配置され該透
過型表示素子の背面を照射するためのバックライトであ
って、発散光を発光する光源と、該光源と前記表示素子
との間に透過型回折格子機能を有するホログラムとを配
設して、該ホログラムの裏面に入射した前記光源からの
発散光を特定方向に透過回折して前記透過型表示素子の
背面を照射するようにしたことを特徴とする透過型表示
素子用バックライト。
【請求項２】　　透過型表示素子の背面に配置され該透
過型表示素子の背面を照射するためのバックライトであ
って、発散光を発光する光源と、該光源と前記表示素子
との間に透過型回折格子機能を有するホログラムとを配
設し、更に該ホログラムの表面に光の進行方向を制御す
るライトコントロールフィルムを配設して、該ホログラ
ムの裏面に入射した前記光源からの発散光を特定方向に
透過回折して前記表示素子の背面を照射するようにした
ことを特徴とする透過型表示素子用バックライト。