JPH09105929A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH09105929A
JPH09105929A JP7263983A JP26398395A JPH09105929A JP H09105929 A JPH09105929 A JP H09105929A JP 7263983 A JP7263983 A JP 7263983A JP 26398395 A JP26398395 A JP 26398395A JP H09105929 A JPH09105929 A JP H09105929A
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JP
Japan
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polarization
liquid crystal
light
crystal display
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP7263983A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Korishima
友紀 郡島
Masao Ozeki
正雄 尾関
Yoshiharu Oi
好晴 大井
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
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Publication of JPH09105929A publication Critical patent/JPH09105929A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lighten a device or to thin the whole device by arranging a polarization separator and a polarization converter so that contrast of light viewing through a liquid crystal panel becomes highest based on the refractive index of the polarization separator and the phase difference of the polarization converter and setting the polarization axis direction of light. SOLUTION: The polarization separator 28 and the polarization converter are arranged so that the contrast of light viewing through the liquid crystal panel 31 becomes highest based on the refractive index of the polarization separator 28 and the phase difference of the polarization converter. A fluorescent lamp 21 is brought into close contact with one side 24a of an acrylic plate light transmission body 24. Further, a λ/4 phase plate 25 is provided on the rear surface of the light transmission body 24 and the side surface of the light transmission body 24 opposite to the fluorescent lamp 21, and a reflection surface 26 is formed on the body 24. The polarization separator 28 is loaded on the light outgoing surface side of the light transmission body 24 so that its advance phase axis becomes parallel to the longitudinal direction of the fluorescent lamp 21. Further, a prism array 29, and a λ/2 phase difference plate 30 on the outside of the array 29 are set up. An incident side polarizing plate 32 and an outgoing side polarizing plate 33 are provided on the liquid crystal panel 31.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶テレビ、コン
ピュータ用液晶ディスプレイ等に用いられる、直線偏光
入射光の偏光状態を変調する液晶表示方式を用いた液晶
表示素子の背後に設ける面状光源、およびそれを用いた
直視型液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar light source provided behind a liquid crystal display device using a liquid crystal display system for modulating the polarization state of linearly polarized incident light, which is used in liquid crystal televisions, liquid crystal displays for computers, and the like. And a direct-view liquid crystal display device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、液晶表示素子、特にカラー表示素
子を用いた液晶表示装置の技術進歩は目ざましく、CR
Tに劣らぬ表示品位のディスプレイが数多く見られるよ
うになった。
2. Description of the Related Art In recent years, the technological progress of liquid crystal display devices, especially liquid crystal display devices using color display devices, has been remarkable, and CR
Many displays with display qualities comparable to those of T have come to be seen.

【0003】数年前までは平面照明装置であるバックラ
イトを用いない反射型液晶表示素子が主流であったが、
現在は白黒表示においてもほとんどバックライトを用い
る透過型液晶表示素子に置き換わっている。また、ノー
トパソコンが普及段階に入り、バックライト搭載型が市
場を席巻するに至った。カラー表示液晶ディスプレイで
は、バックライトなしではディスプレイとしての態をな
さず、バックライトは直視型液晶表示装置において必須
のデバイスとなっている。
Until a few years ago, a reflection type liquid crystal display device which does not use a backlight, which is a flat lighting device, was the mainstream.
At present, even in black and white display, it is almost replaced by a transmissive liquid crystal display element using a backlight. In addition, laptop computers have entered the popularization stage, and backlight-equipped models have swept the market. A color display liquid crystal display does not serve as a display without a backlight, and the backlight is an essential device in a direct-view liquid crystal display device.

【0004】カラー液晶表示装置は、大別してTFTを
用いたアクティブマトリクス駆動によるTN液晶表示装
置とマルチプレックス駆動のSTN液晶表示装置との2
方式があり、いずれも液晶層をガラス基板で保持した素
子の光入射側および光出射側に偏光板が装着された構成
となっていて、直線偏光入射光の偏光状態を変調して液
晶表示方式を行うものである。
Color liquid crystal display devices are roughly classified into two types: active matrix drive TN liquid crystal display devices using TFTs and multiplex drive STN liquid crystal display devices.
There are two types, a liquid crystal display system that modulates the polarization state of linearly polarized incident light by installing polarizing plates on the light incident side and the light emitting side of an element that holds a liquid crystal layer on a glass substrate. Is to do.

【0005】しかしながら、液晶表示素子入射光の偏光
方向は不揃いでランダム偏光であるため、TN型および
STN型いずれの液晶素子の場合も表示素子の入射側に
装着された偏光板により入射光のうち半分以上が吸収さ
れてしまい光利用効率が低く、結果的に暗い表示画面と
なってしまった。あるいは、明るくするためには電力消
費量が増加してしまうといった問題があった。
However, since the polarization directions of the incident light of the liquid crystal display element are not uniform and are random polarized light, in the case of both TN type and STN type liquid crystal elements, a polarizing plate mounted on the incident side of the display element causes More than half of the light was absorbed and the light utilization efficiency was low, resulting in a dark display screen. Alternatively, there is a problem that power consumption increases in order to make it bright.

【0006】バックライトに要求される輝度レベルはそ
の用途によって様々であるが、特にカラーノートパソコ
ンでは要求輝度だけでなく薄型化・軽量化・省電力化
(バッテリー駆動が前提)は至上命題である。
The brightness level required for a backlight varies depending on its application, but especially in a color notebook computer, not only the required brightness but also thinning, weight reduction, and power saving (assuming battery drive) is a top priority. .

【0007】平面照明装置を作るには種々の方式がある
が、2種に大別される。一般的に最も多い方式は内部照
光方式あるいは直下型といわれる方式で、光源が照光面
の内側にある方式である。一方、エッジライト型は光源
が照光面の外に配置され、照光面である透明なアクリル
樹脂板などからなる導光体の一辺もしくは二辺に蛍光ラ
ンプ(多くは冷陰極放電管)等の例えば略線状発光体を
密着させ、反射体からなるランプカバーを設けて導光体
内に光を導入する方式である。
There are various methods for producing a flat lighting device, but they are roughly classified into two types. Generally, the most common method is an internal illumination method or a method directly below, in which the light source is inside the illuminated surface. On the other hand, in the edge light type, the light source is arranged outside the illuminated surface, and a fluorescent lamp (often a cold cathode discharge tube) or the like is provided on one or two sides of the light guide body made of a transparent acrylic resin plate or the like which is the illuminated surface. This is a system in which a substantially linear luminous body is brought into close contact and a lamp cover made of a reflector is provided to introduce light into the light guide body.

【0008】カラーノートパソコンでは特に薄型化・軽
量化が要求されるため、エッジライト型バックライトが
有効である。エッジライト型バックライトの導光体に求
められる必要な機能は、端部より入射した光を前方に送
る機能と、送られた光を液晶表示素子側に出射する機能
である。
Since the color notebook personal computer is required to be particularly thin and lightweight, the edge light type backlight is effective. Necessary functions required for the light guide of the edge light type backlight are a function of sending the light incident from the end portion forward and a function of emitting the sent light to the liquid crystal display element side.

【0009】前者の機能は使用する材料および界面反射
特性に応じて決まり、後者の機能は全反射条件を回避す
る導光体表面の形状に応じて決まる。この全反射条件を
回避する導光体表面の形状に関して、導光体表面に白色
の拡散材を形成する方法と導光体表面にレンチキュラー
あるいはプリズムのフレネル形状を形成する方法が知ら
れている。
The former function depends on the material used and the interface reflection characteristics, and the latter function depends on the shape of the light guide surface that avoids the condition of total internal reflection. Regarding the shape of the light guide surface that avoids this total reflection condition, a method of forming a white diffusion material on the light guide surface and a method of forming a lenticular or prism Fresnel shape on the light guide surface are known.

【0010】一方、透過型プロジェクターに液晶表示装
置をその光変調器として使う場合のように装置の奥行き
に対して許容度が大きい場合には、光源ランプの光利用
効率を向上するために、光源ランプと液晶表示装置との
間に無偏光光を互いに直交する偏光光に分離する偏光分
離器を介在させ、一方の光は偏光分離器を直接出射さ
せ、他方の光は光源ランプに集束させて再び光源光とし
て、使用することが、提案されている(例えば特開平4
−184429号)。
On the other hand, when the liquid crystal display device is used as a light modulator for a transmissive projector and the tolerance for the depth of the device is large, in order to improve the light utilization efficiency of the light source lamp, A polarization separator for separating unpolarized light into polarized light orthogonal to each other is interposed between the lamp and the liquid crystal display device, one light is directly emitted from the polarization separator, and the other light is focused on the light source lamp. It has been proposed to use it again as a light source (for example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 4).
-184429).

【0011】しかし、この方法を、直視型液晶表示装置
について単純に適用したのでは、直視型液晶表示装置の
持つ、薄型でコンパクトという特長を損なうことにな
り、好ましくない面がある。
However, if this method is simply applied to a direct-view type liquid crystal display device, the thin and compact features of the direct-view type liquid crystal display device are impaired, which is not preferable.

【0012】発明者らは、上記の欠点を解決するため
に、偏光分離器として多層膜偏光板を使用することを提
案している(特開平7−49496号)。
In order to solve the above drawbacks, the inventors have proposed to use a multilayer polarizing plate as a polarization separator (Japanese Patent Laid-Open No. 7-49496).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】偏光分離器は特定方向
の偏光軸を持った光は透過しやすいが、特定方向に対し
て垂直な方向の偏光軸を持った光に対しては反射しやす
い特性を持たせておく。偏光分離器を反射された光は、
偏光軸を90°回転させて再び偏光分離器に入射するよ
うにすれば、偏光分離器を透過する。その結果、偏光分
離器を透過した光は特定方向に偏った偏光を持った光と
なり、しかも特定方向の光量は増大する。偏光分離器を
透過してくる偏光軸と、液晶パネルの偏光分離器側の偏
光板の軸方向をほぼ合わせておけば、偏光分離器から出
射する光をほぼ100%利用することが可能となり、光
源からの光の利用効率が高くなる。
The polarization separator easily transmits light having a polarization axis in a specific direction, but easily reflects light having a polarization axis perpendicular to the specific direction. Have characteristics. The light reflected by the polarization splitter is
If the polarization axis is rotated by 90 ° so that the light enters the polarization separator again, the light passes through the polarization separator. As a result, the light that has passed through the polarization separator becomes light with polarized light that is polarized in a specific direction, and the amount of light in the specific direction increases. If the polarization axis transmitted through the polarization separator and the axial direction of the polarizing plate on the polarization separator side of the liquid crystal panel are substantially aligned, almost 100% of the light emitted from the polarization separator can be used, Use efficiency of light from the light source is increased.

【0014】偏光分離器から出て来る光の偏光軸は、面
状導光体の側部に配置された光源によって決められてい
た。線状光源に対して垂直方向に偏った方向に偏光した
光が出る。故に液晶パネルが利用する光の量を最大にす
るためには、液晶パネルの偏光分離器側の偏光板の軸方
向を、偏光分離器から出射する光の偏光軸方向に合わせ
なければならなかった。
The polarization axis of the light emerging from the polarization separator was determined by the light source located on the side of the planar light guide. Light polarized in a direction biased in the direction perpendicular to the linear light source is emitted. Therefore, in order to maximize the amount of light used by the liquid crystal panel, the axial direction of the polarizing plate on the polarization separator side of the liquid crystal panel had to be aligned with the polarization axis direction of the light emitted from the polarization separator. .

【0015】液晶パネルは視角によってコントラストの
高い方向、低い方向があり、通常は液晶パネルを見る方
向に最大になるように設計されている。この視角は偏光
板等の角度によっても影響を受ける。照明装置によって
液晶パネルの偏光分離器側の偏光板の角度が制約を受け
ると、自由に視角方向を決めることが出来ないという、
素子設計上制約を受ける問題があった。
The liquid crystal panel has a high contrast direction and a low contrast direction depending on the viewing angle, and is usually designed to maximize the contrast in the viewing direction. This viewing angle is also affected by the angle of the polarizing plate and the like. If the angle of the polarizing plate on the polarization separator side of the liquid crystal panel is restricted by the lighting device, the viewing angle direction cannot be freely determined.
There was a problem that the device design was restricted.

【0016】前述の例の欠点を解決するため、発明者ら
は、偏光回転器をさらに使用することを提案している
(特開平6−337413号)。
In order to solve the drawbacks of the above-mentioned example, the inventors have proposed to further use a polarization rotator (JP-A-6-337413).

【0017】偏光分離器が少なくとも1層の誘電体干渉
膜透明な支持体である場合、透明な支持体が光学的に等
方性の場合には上記特開平6−337413号提案によ
ってほぼ上記問題点は解決されるけれども、透光性材料
が複屈折性材料の場合には必ずしも特開平6−3374
13号によっては解決できなかった。偏光分離器として
は他に、相対的に屈折率が大きな透過性材料層と相対的
に屈折率が小さな透過性材料層を積層した構造の多層構
造体や、均質な透光性材料中に偏平な気泡層が層状に分
散されたような構造体が考えられる。この場合も、用い
られる材料が複屈折率性を示す場合には必ずしも特開平
6−337413号によっては解決できなかった。
In the case where the polarization separator is a transparent support of at least one layer of dielectric interference film, and the transparent support is optically isotropic, almost all the problems described above are proposed by the above-mentioned JP-A-6-337413. Although the point is solved, in the case where the translucent material is a birefringent material, it is not always the case in JP-A-6-3374.
No. 13 couldn't solve it. In addition to the polarization separator, a multilayer structure having a structure in which a transparent material layer having a relatively large refractive index and a transparent material layer having a relatively small refractive index are stacked, or a flat material in a homogeneous transparent material is used. A structure in which various bubble layers are dispersed in layers is conceivable. Also in this case, when the material used exhibits birefringence, it could not always be solved by JP-A-6-337413.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、光源と、該光源からの光
を側面から入射するように配置した面状導光体と、該面
状導光体の光反射面側に設けた面状の偏光変換器と、前
記面状導光体の光出射面側に設けた偏光分離器と、該偏
光分離器の外側に設けた液晶パネルと、からなる液晶表
示装置において、前記偏光分離器の屈折率および前記偏
光変換器の位相差に基づき、前記液晶パネルを通して見
る光のコントラストが最も高くなるように、前記偏光分
離器および前記偏光変換器を配置して光の偏光軸方向を
設定したことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a light source, a planar light guide arranged so that light from the light source enters from a side surface, A planar polarization converter provided on the light reflecting surface side of the planar light guide, a polarization separator provided on the light emitting surface side of the planar light guide, and a liquid crystal provided outside the polarization separator. In a liquid crystal display device including a panel, the polarization separator and the polarization separator are arranged so that the contrast of light viewed through the liquid crystal panel is highest based on the refractive index of the polarization separator and the phase difference of the polarization converter. Provided is a liquid crystal display device in which a converter is arranged and a polarization axis direction of light is set.

【0019】好ましい実施例においては、偏光分離器と
液晶パネルとの間に偏光回転器を設け、前記偏光分離器
の位相差および前記偏光変換器の位相差に加え前記偏光
回転器の位相差に基づいて、前記光の偏光軸方向を設定
したことを特徴としている。
In a preferred embodiment, a polarization rotator is provided between the polarization separator and the liquid crystal panel, and in addition to the phase difference of the polarization separator and the phase difference of the polarization converter, the phase difference of the polarization rotator is added. Based on the above, the polarization axis direction of the light is set.

【0020】さらに好ましい実施例においては、前記偏
光分離器は、少なくとも1層の誘電体干渉膜を有する複
屈折性を有する透明な支持体を備え、該支持体の進相軸
方向が、前記面状導光体の光出射方向とほぼ一致するか
又はほぼ直交の関係にあることを特徴としている。
In a further preferred embodiment, the polarization separator comprises a birefringent transparent support having at least one layer of a dielectric interference film, and the fast axis direction of the support is the plane. It is characterized in that it substantially coincides with or is substantially orthogonal to the light emission direction of the light guide.

【0021】さらに別の好ましい実施例においては、前
記偏光変換器はλ/4位相差板からなり、前記偏光回転
器はλ/2位相差板からなり、前記偏光分離器の支持体
は一軸性の複屈折性を示す樹脂フィルムであることを特
徴としている。
In yet another preferred embodiment, the polarization converter comprises a λ / 4 retardation plate, the polarization rotator comprises a λ / 2 retardation plate, and the support of the polarization separator is uniaxial. Is a resin film exhibiting birefringence.

【0022】さらに別の好ましい実施例においては、前
記面状導光体の背面に前記λ/4位相差板からなる偏光
変換器を設け、該偏光変換器の背面に金属反射膜を形成
し、前記偏光分離器と前記λ/2位相差板からなる偏光
回転器との間に前記導光体に対する垂直方向の光量を増
大させるためのプリズムアレイを設け、前記液晶パネル
は、その両面に複屈折を有するフィルムを積層したカラ
ー表示のTFT液晶表示セルからなることを特徴として
いる。
In still another preferred embodiment, a polarization converter made of the λ / 4 retardation plate is provided on the back surface of the planar light guide, and a metal reflection film is formed on the back surface of the polarization converter. A prism array for increasing the amount of light in the direction perpendicular to the light guide is provided between the polarization separator and the polarization rotator composed of the λ / 2 retardation plate, and the liquid crystal panel has birefringence on both sides thereof. It is characterized by comprising a TFT liquid crystal display cell for color display in which films having the above are laminated.

【0023】さらに別の好ましい実施例においては、前
記偏光分離器は、ポリカーボネートフィルムの両表面に
酸化チタンを積層して構成し、前記λ/2位相差板は、
ポリカーボネートからなり、その進相軸方向は、前記偏
光分離器の進相軸方向に対し45°傾けて配置されたこ
とを特徴としている。一般に光の偏光軸を回転させるに
は、光が複屈折を有する媒質を透過したり、旋光性を有
する媒質を透過したりすることにより行えることが知ら
れている。また、複屈折をもつ媒質が、多層に光学軸を
回転させながら重ね合されていても偏光軸は回転する。
In still another preferred embodiment, the polarization separator is formed by laminating titanium oxide on both surfaces of a polycarbonate film, and the λ / 2 retardation plate is
It is characterized in that it is made of polycarbonate, and its fast axis direction is inclined by 45 ° with respect to the fast axis direction of the polarization separator. It is generally known that the polarization axis of light can be rotated by transmitting light through a medium having birefringence or transmitting a medium having optical rotatory power. In addition, the polarization axis rotates even if the medium having the birefringence is superposed in multiple layers while rotating the optical axis.

【0024】特に、直線偏光が複屈折を持つ物質に入射
すると、出射する光としては楕円偏光が得られる。楕円
率や楕円長軸方向は、複屈折媒質の複屈折の大きさや光
軸方向によって決定される。
In particular, when linearly polarized light enters a substance having birefringence, elliptically polarized light is obtained as the emitted light. The ellipticity and the major axis direction of the ellipse are determined by the size of the birefringence of the birefringent medium and the optical axis direction.

【0025】それ故、偏光分離器が少なくとも1層の誘
電体干渉膜透明な支持体である場合や相対的に屈折率が
大きな透過性材料層と相対的に屈折率が小さな透過性材
料層を積層した構造の多層構造体や、均質な透光性材料
中に偏平な気泡層が層状に分散されたような構造体であ
って、用いられる材料が複屈折率性を示す場合には偏光
回転器から出射する偏光の偏光軸が液晶パネルを見る方
向にコントラストが最も高くなるように、偏光変換器、
偏光回転器と共に偏光分離器に使用された材料の位相差
と複屈折性を示す透明な支持体の進相軸の方向がおのお
の選択されねばならない。それ故、偏光変換器と偏光回
転器のうちどちらかが省略可能の場合もあり得る。
Therefore, when the polarization separator is a transparent support of at least one layer of dielectric interference film, a transparent material layer having a relatively large refractive index and a transparent material layer having a relatively small refractive index are used. Polarization rotation when the material used is a multilayer structure with a laminated structure or a structure in which flat bubble layers are dispersed in a layer in a homogeneous translucent material and the material used has birefringence. The polarization converter, so that the polarization axis of the polarized light emitted from the device has the highest contrast in the direction in which the liquid crystal panel is viewed,
The direction of the fast axis of the transparent support, which exhibits the phase difference and the birefringence of the materials used in the polarization separator as well as the polarization rotator, must be chosen. Therefore, it may be possible to omit either the polarization converter or the polarization rotator.

【0026】特に、偏光変換器として入射光波長λの1
/4の大きさの位相差を持ち、偏光回転器が入射光波長
λの1/2の大きさの位相差を持つ場合には、偏光分離
器が少なくとも1層の誘電体干渉膜を有する複屈折性を
示す透明な支持体であって、複屈折性を示す透明な支持
体の進相軸の方向が前記面状導光体の光出射方向とほぼ
一致するかほぼ直交の関係にあることが好ましい。
In particular, the polarization converter has a wavelength of λ of 1
When the polarization rotator has a phase difference of / 4 and the polarization rotator has a phase difference of ½ of the incident light wavelength λ, the polarization separator has at least one dielectric interference film. A transparent support exhibiting refraction, in which the direction of the fast axis of the transparent support exhibiting birefringence is substantially the same as or substantially orthogonal to the light emission direction of the planar light guide. Is preferred.

【0027】液晶表示装置に要求される波長領域は可視
光全てであり、通常は位相差板としては軽さ・薄さ・コ
ストなどの面から判断して、平板状のフィルムを用いる
ことが好ましい。可視光全てに位相差条件を満足するこ
とは出来ないので波長として550nmの波長を一般的
に用いる。
The wavelength region required for the liquid crystal display device is all visible light, and it is usually preferable to use a flat film as a retardation film, judging from the viewpoints of lightness, thinness, cost and the like. . Since it is not possible to satisfy the phase difference condition for all visible light, a wavelength of 550 nm is generally used.

【0028】フィルムの複屈折性は一般に、一軸延伸す
ることにより一軸性屈折率楕円体が得られる。延伸軸方
向の屈折率と延伸軸垂直方向の屈折率の差が発生し、厚
み方向に複屈折が発生する。
The birefringence of the film is generally uniaxially stretched to obtain a uniaxial index ellipsoid. A difference between the refractive index in the stretching axis direction and the refractive index in the stretching axis perpendicular direction occurs, and birefringence occurs in the thickness direction.

【0029】[0029]

【実施例】図1および図2を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0030】照光面である透明なアクリル樹脂板導光体
24の一辺(端部)24aに蛍光ランプ21(冷陰極放
電管)を密着させ、反射体23を含むランプカバー22
を設けて導光体内に光を導入するエッジライト型バック
ライトを用いた。
The fluorescent lamp 21 (cold-cathode discharge tube) is closely attached to one side (end) 24a of the transparent acrylic resin plate light guide 24 which is the illuminated surface, and the lamp cover 22 including the reflector 23 is provided.
An edge light type backlight was used in which light was introduced into the light guide body.

【0031】蛍光ランプ21としては、汎用のノートパ
ソコンの側面長(125mm)に対応した長さを有し、
管径が3mmある2W冷陰極放電管を使用した。また、
ランプカバー22としては、冷陰極放電管を包み込むよ
うな円筒形あるいは楕円筒形の反射鏡を、導光体24と
しては、アクリル樹脂製の透光性導光板(n=1. 4
9)で大きさは128mm×225mm×2.8mmの
ものを用いた。透光性導光板の裏面には光を液晶表示素
子側に取り出すための白点印刷を行った。
The fluorescent lamp 21 has a length corresponding to the side length (125 mm) of a general-purpose notebook computer,
A 2 W cold cathode discharge tube having a tube diameter of 3 mm was used. Also,
The lamp cover 22 is a cylindrical or elliptic cylindrical reflecting mirror that wraps the cold cathode discharge tube, and the light guide 24 is a translucent light guide plate made of acrylic resin (n = 1.4).
In 9), a size of 128 mm × 225 mm × 2.8 mm was used. White dots were printed on the back surface of the translucent light guide plate to extract light to the liquid crystal display element side.

【0032】さらに、導光体24の裏面および蛍光ラン
プ設置面に対向する導光体側面にλ/4位相差板25を
設け、その上にAl金属反射膜からなる反射面26を形
成した。
Further, a λ / 4 retardation plate 25 was provided on the back surface of the light guide 24 and the side surface of the light guide facing the fluorescent lamp installation surface, and a reflection surface 26 made of an Al metal reflection film was formed thereon.

【0033】偏光分離器28としては、位相差70ナノ
ミクロンのポリカーボネートフィルムの表面に、酸化チ
タン(TiO2 :n=2.35)を裏表二層成膜し、導
光体24の光出射面側にその進相軸が冷陰極放電管の長
手方向と平行になるように装着した。
As the polarization separator 28, two layers of titanium oxide (TiO 2 : n = 2.35) are formed on the surface of a polycarbonate film having a phase difference of 70 nm, and the light emitting surface of the light guide 24 is formed. It was mounted on the side such that its fast axis was parallel to the longitudinal direction of the cold cathode discharge tube.

【0034】今回用いた偏光分離器から出射する光の偏
光は、線状光源に対してほぼ垂直方向に偏っている。
The polarization of the light emitted from the polarization separator used this time is biased in a direction substantially perpendicular to the linear light source.

【0035】また、プリズムアレイ29として、断面形
状が頂角65゜の2等辺三角形のプリズムアレイを用
い、頂角が偏光分離器28に面するように配置した。プ
リズムアレイ板の厚さは200μmでプリズムアレイの
ピッチは約30μmとした。これにより光量最大の進行
方向が、導光板に対して垂直方向の光量を、増大させる
ことが可能となった。
As the prism array 29, an isosceles triangular prism array having a vertical cross section of 65 ° is used, and the prism array is arranged so that the vertical angle faces the polarization separator 28. The prism array plate had a thickness of 200 μm and the prism array pitch was about 30 μm. This makes it possible to increase the amount of light in the direction in which the maximum amount of light travels is perpendicular to the light guide plate.

【0036】さらにその外側に、λ/2の位相差板30
を設置した。λ/2位相差板の進相軸方向は、光源垂直
方向に対してθ=45°すなわち図2のように傾けて設
置した。材質はポリカーボネートを用い、550nmの
波長で測定したときのλ/2となる複屈折を有した。な
お、図2で、41は蛍光ランプ、42は導光板(図1の
導光体24)、43はλ/2板の進相軸方向、44は入
射側偏光板偏光軸、45は出射側偏光板偏光軸、46は
入射側のラビング方向、47は出射側のラビング方向で
ある。また、48は偏光分離器28の支持体の進行軸方
向を示す。
Further on the outer side thereof, a λ / 2 retardation plate 30 is provided.
Was installed. The fast axis direction of the λ / 2 retardation plate was set at θ = 45 ° with respect to the light source vertical direction, that is, inclined as shown in FIG. Polycarbonate was used as a material, and had a birefringence of λ / 2 when measured at a wavelength of 550 nm. In FIG. 2, 41 is a fluorescent lamp, 42 is a light guide plate (light guide 24 of FIG. 1), 43 is a fast axis direction of a λ / 2 plate, 44 is an incident side polarization plate polarization axis, and 45 is an emission side. The polarization axis of the polarizing plate, 46 is the rubbing direction on the incident side, and 47 is the rubbing direction on the emitting side. Reference numeral 48 indicates the traveling axis direction of the support of the polarization separator 28.

【0037】液晶パネル31は、複屈折を有するフイル
ムが2枚積層されたカラー表示のTFT液晶表示セルを
用いた。入射側偏光板32としては、通常の光吸収型有
機偏光板を用いた。偏光軸はθ=90°である。出射側
偏光板33も通常の光吸収型有機偏光板を用いた。偏光
軸はθ=0°である。入射側のラビング方向はθ=90
°、出射側のラビング方向はθ=0°である。
The liquid crystal panel 31 uses a TFT liquid crystal display cell for color display in which two films having birefringence are laminated. As the incident side polarization plate 32, a normal light absorption type organic polarization plate was used. The polarization axis is θ = 90 °. As the emitting side polarizing plate 33, a normal light absorbing type organic polarizing plate was used. The polarization axis is θ = 0 °. The incident side rubbing direction is θ = 90
And the rubbing direction on the emission side is θ = 0 °.

【0038】偏光分離器から出て来る光は光源に対して
ほぼ垂直方向の直線偏光であり、光の利用効率が上が
り、最適な液晶パネルを見る方向(図1の矢印C方向)
にコントラストが最も高くなるように出来た。
The light emitted from the polarization separator is linearly polarized light in a direction substantially perpendicular to the light source, and the light utilization efficiency is improved, and the optimum viewing direction of the liquid crystal panel (direction of arrow C in FIG. 1).
It was designed to have the highest contrast.

【0039】本実施例では、反射面26の裏面からλ/
2位相差板30の表面(面状光源部)の厚みが6.5m
mとなった。このように本発明によって装置の小型化を
達成することができる。面状光源部の厚みは15mm以
内、好ましくは10mm以内とすることができる。
In the present embodiment, λ /
2 The thickness of the surface of the retardation plate 30 (planar light source portion) is 6.5 m.
m. Thus, the present invention makes it possible to reduce the size of the device. The thickness of the planar light source unit can be set within 15 mm, preferably within 10 mm.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明により、視角方向が照明装置の位
置に制約されない、光の利用効率の高い液晶表示装置が
得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal display device in which the viewing angle direction is not restricted by the position of the illumination device and the light utilization efficiency is high.

【0041】特に本発明では、光の利用効率を高めるた
めに偏光分離器を用いた液晶表示装置において、偏光分
離器が複屈折性を有する場合に、その屈折率を加味して
光の偏光軸方向を設定することにより、液晶パネルを通
した光のコントラストが見る方向に最高となるように構
成することができ、従って、偏光分離器の基板としてガ
ラス以外にも複屈折性をもたせた樹脂フィルムを用いる
ことができ、装置の軽量化が図られる。又、本発明で用
いる平面状照明装置或いは面状光源は極薄に形成するこ
とができ、液晶表示装置全体での薄型化をも達成するこ
とができる。
In particular, in the present invention, in a liquid crystal display device using a polarization separator in order to improve the light utilization efficiency, when the polarization separator has birefringence, the polarization axis of the light is taken into consideration by taking the refractive index into consideration. By setting the direction, it can be configured so that the contrast of the light passing through the liquid crystal panel becomes the highest in the viewing direction. Therefore, as a substrate of the polarization separator, a resin film having birefringence other than glass is used. Can be used, and the weight of the device can be reduced. Further, the planar illumination device or the planar light source used in the present invention can be formed extremely thin, and the liquid crystal display device as a whole can be made thin.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示した断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の光学軸配置図。FIG. 2 is an optical axis arrangement diagram of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21:蛍光ランプ 22:ランプカバー 23:反射体 24:導光体 25:λ/4位相差板 26:反射面 28:偏光分離器 29:プリズムアレイ 30:λ/2位相差板 31:液晶パネル 32:入射側偏光板 33:出射側偏光板 41:蛍光ランプ 42:導光板 43:λ/2板の進相軸方向 44:入射側偏光板偏光軸 45:出射側偏光板偏光軸 46:入射側のラビング方向 47:出射側のラビング方向 48:偏光分離器の支持体の進相軸方向 21: Fluorescent lamp 22: Lamp cover 23: Reflector 24: Light guide 25: λ / 4 phase difference plate 26: Reflection surface 28: Polarization separator 29: Prism array 30: λ / 2 phase difference plate 31: Liquid crystal panel 32: Incident side polarization plate 33: Emission side polarization plate 41: Fluorescent lamp 42: Light guide plate 43: λ / 2 fast axis direction of plate 44: Incident side polarization plate polarization axis 45: Emission side polarization plate polarization axis 46: Incidence Side rubbing direction 47: emission side rubbing direction 48: fast axis direction of support of polarization separator

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と、 該光源からの光を側面から入射するように配置した面状
導光体と、 該面状導光体の光反射面側に設けた面状の偏光変換器
と、 前記面状導光体の光出射面側に設けた偏光分離器と、 該偏光分離器の外側に設けた液晶パネルと、からなる液
晶表示装置において、 前記偏光分離器の屈折率および前記偏光変換器の位相差
に基づき、前記液晶パネルを通して見る光のコントラス
トが最も高くなるように、前記偏光分離器および前記偏
光変換器を配置して光の偏光軸方向を設定したことを特
徴とする液晶表示装置。
1. A light source, a planar light guide arranged so that light from the light source enters from a side surface, and a planar polarization converter provided on the light reflecting surface side of the planar light guide. A liquid crystal display device comprising: a polarization separator provided on the light emission surface side of the planar light guide; and a liquid crystal panel provided outside the polarization separator, wherein the refractive index of the polarization separator and the polarization Based on the phase difference of the converter, the polarization separator and the polarization converter are arranged to set the polarization axis direction of the light so that the contrast of the light viewed through the liquid crystal panel becomes the highest. Display device.
【請求項2】偏光分離器と液晶パネルとの間に偏光回転
器を設け、前記偏光分離器の位相差および前記偏光変換
器の位相差に加え前記偏光回転器の位相差に基づいて、
前記光の偏光軸方向を設定したことを特徴とする請求項
1に記載の液晶表示装置。
2. A polarization rotator is provided between the polarization separator and the liquid crystal panel, and based on the phase difference of the polarization separator and the phase difference of the polarization converter, the phase difference of the polarization rotator,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a polarization axis direction of the light is set.
【請求項3】前記偏光分離器は、少なくとも1層の誘電
体干渉膜を有する複屈折性を有する透明な支持体を備
え、 該支持体の進相軸方向が、前記面状導光体の光出射面と
ほぼ一致するか又はほぼ直交の関係にあることを特徴と
する請求項1または2に記載の液晶表示装置。
3. The polarization separator comprises a transparent birefringent support having at least one layer of a dielectric interference film, and the fast axis direction of the support is the planar light guide of the planar light guide. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device has a substantially same or substantially orthogonal relationship with the light emitting surface.
【請求項4】前記偏光変換器はλ/4位相差板からな
り、前記偏光回転器はλ/2位相差板からなり、前記偏
光分離器の支持体は一軸性の複屈折性を示す樹脂フィル
ムであることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装
置。
4. The polarization converter is composed of a λ / 4 phase difference plate, the polarization rotator is composed of a λ / 2 phase difference plate, and the support of the polarization separator is a resin exhibiting uniaxial birefringence. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the liquid crystal display device is a film.
【請求項5】前記面状導光体の背面に前記λ/4位相差
板からなる偏光変換器を設け、 該偏光変換器の背面に金属反射膜を形成し、 前記偏光分離器と前記λ/2位相差板からなる偏光回転
器との間に前記導光体に対する垂直方向の光量を増大さ
せるためのプリズムアレイを設けたことを特徴とする請
求項4に記載の液晶表示装置。
5. A polarization converter comprising the λ / 4 phase difference plate is provided on the back surface of the planar light guide, and a metal reflection film is formed on the back surface of the polarization converter, and the polarization separator and the λ The liquid crystal display device according to claim 4, wherein a prism array for increasing the amount of light in the direction perpendicular to the light guide is provided between the polarization rotator formed of a / 2 phase difference plate.
【請求項6】前記偏光分離器は、ポリカーボネートフィ
ルムの両表面に酸化チタンを積層して構成し、 前記λ/2位相差板は、ポリカーボネートからなり、そ
の進相軸方向は、前記偏光分離器の進相軸方向に対し4
5°傾けて配置されたことを特徴とする請求項5に記載
の液晶表示装置。
6. The polarization separator is formed by laminating titanium oxide on both surfaces of a polycarbonate film, the λ / 2 retardation plate is made of polycarbonate, and the fast axis direction thereof is the polarization separator. 4 to the fast axis direction of
The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the liquid crystal display device is arranged at an angle of 5 °.
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