JPH10508152A - フラットパネル画像表示装置用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本装置は、照明装置（３）と、そのような照明装置を含んでいるフラットパネル表示装置（１）とに関するものである。この照明装置（３）は出口表面（19）と４個の端面（13，14，15，16）とを有する光学的に透明な材料でできた光学導波管（９）を具えている。光源（11）からの光が前記端面のうちお少なくとも１個の端面（13）を介して光学導波管（９）内へ結合される。この照明装置（３）は更に前記の光源により供給されさる光を偏光させるための偏光手段を具えている。この偏光手段はディフューザー（23）と組み合わせて反射偏光子（21）として装備される。この反射偏光子（21）は光学導波管（９）と一体化され且つ出口面（19）と対向して置かれた光学導波管（９）の表面（25）を構成する。ディフューザー（23）は光学導波管（９）から遠い偏向子（21）の表面上に存在している。

Description

【発明の詳細な説明】 フラットパネル画像表示装置用照明装置 本発明は、出口表面と複数の端面を有する光学的に透明な材料でできた光学導 波管であって、その端面のうちの少なくとも１個と対向して光源が置かれ、その 光源の光が光学導波管の前記の端面において結合され得る光学導波管と、光源に より放射された光を偏光するための偏光手段とを具えている、照明装置に関する ものである。 本発明は、そのような照明装置を具えているフラットパネル表示装置にも関連 している。 冒頭部分に記載された種類の照明装置を設けられたフラットパネル表示装置は 米国特許明細書第4,212,048号から既知である。この明細書に記載されている画 像表示装置においては、画像表示パネルが楔形透明板と光源とから成る照明装置 によって照明されている。光源により放射される光線は、光学導波管の端面にお いて結合され、且つそれらの光線は光学導波管と空気との境界面において全反射 を受けるので、導波管を通って伝播する。導波管−空気境界面上の光線の入射の 角は各反射に際して減少するので、この角は臨界角よりも所定の瞬間において小 さくなり、且つ関連する光線は光学導波管を離れるだろう。更にその上、光学導 波管は光源の付近において光学導波管の厚さを横切って延在する偏光材料の細条 の形で偏光手段を具えている。この方法においては、光学導波管を離れる光が偏 光されることが保証される。 前記の米国特許明細書に記載された照明装置の欠点は、偏光子が二色性であり 且つ従って望まない方向の偏光を吸収するので、光源により供給される光のほぼ 50％が像の形成に寄与するができることなく失われることである。別の欠点は、 光学導波管が、光が光学導波管の出口表面において全部結合され得るために楔形 でなくてはならないことである。充分な光出力の必要性によって、光学導波管に 対する設計又は材料の選択の自由が制限される。実際には、光学導波管内へ光が 結合される短い時間後に、光が偏光子へ到達し且つ従って偏光される。偏光され た光が全反射に対する臨界角よりも小さい角で出口表面上に入射し、且つその結 果全部結合されるまで、この偏光された光は光学導波管を通って伝播する。事実 上、等方性材料は完全には等方性でないので、光学導波管を通る伝播の間にまだ 偏光解消があるだろう。従って、同じ方向の偏光を有する偏光された光の出力は 大幅に低減される。全部結合される前にカバーされる距離はそれ故に比較的短く なくてはならず、そのことが光学導波管の設計の自由を制限するか、又は光学導 波管の材料が非常によい等方性でなくてはならず、そのことが材料の選択を制限 するかのいずれかである。 光源により供給される実質的に全部の光が光学導波管を離れるに際して同じ状 態の偏光を有するので、光出力が一層大きく、且つ光学導波管に対する設計の大 きい自由と材料の広い選択とを与える、照明装置を提供することが本発明の目的 である。 この目的のために、本発明による照明装置は、偏光手段が光学導波管の出口表 面と対向して置かれた光学導波管の表面上に存在する反射偏光子により構成され て、前記光学導波管から離れた偏光子の表面はディフューザーを設けられている ことを特徴としている。 光源により放射される光は偏光されていない。この光の光ビームが反射偏光子 上に入射する場合に、このビームは偏光の相補状態を有する二つのビーム成分に 分割される。偏光子が線型偏光子である場合には、これら二つのビーム成分は相 互に垂直な方向の偏光を有する。偏光子が円偏光子である場合には、右旋性円偏 光されたビーム成分と左旋性円偏光されたビーム成分とが形成される。 二つの相補ビーム成分のうちの一方は偏光子により反射される。この反射され たビーム成分は、更に望まれないビーム成分と呼ばれるだろう。他方のビーム成 分、言い換えれば、所望のビーム成分は偏光子により通される。この所望のビー ム成分は照明装置により供給される偏光の状態を有する成分を意味すると理解さ れる。通されるビーム成分と反射されるビーム成分とは、偏光子の構造により決 定される。 偏光子により反射されるビーム成分は光学導波管内を更に伝播し、且つ所定の 距離をカバーした後に偏光解消する。この距離は光学導波管の材料の複屈折の程 度に依存している。この距離の後に、このビーム成分の一部分はかくして所望の 方向の偏光も有し且つ従ってディフューザーに向かって反射偏光子により送られ る。ディフューザーはこの上に入射するビームを部分的に前側へ且つ部分的に後 側へ拡散する。大部分が所望の方向の偏光を有する光から成る前側へ拡散された 光は、反射偏光子へ再び入射し且つかくして純粋な方向の偏光を獲得する。実際 には、最初の通過の後にまだ望まない方向の偏光を有する光の量は、今や大部分 が反射される。反射偏光子を通る第２の通過によって、偏光の方向の所望のビー ム成分が強められる。この方法において、より良いコントラストがこの照明装置 が用いられる画像表示装置に得られる。光源により放射される光はその時一回だ け偏光子を通るので、例えば、偏光子が光学導波管と一体化されずにその導波管 上に存在する場合には、この高められたコントラストは実現され得ない。 反射偏光子はそれ自身で、実質的に光が偏光子により吸収されないので、実質 的に加熱は無いと言う利点を有している。 光学導波管内の偏光子の一体化は、その照明装置が比較的薄いこと及び少ない 望まない光導体があり且つより少ない反射損失しか生じないことを保証する。 本発明による照明装置の好適な実施例は、反射器が反射偏光子から遠いディフ ューザーの面に配設されていることを特徴としている。 望まない方向の偏光を有し且つディフューザーを介して光学導波管を離れる光 は、光学導波管に向かってこの反射器により反射される。所望の方向の偏光を有 するビーム成分は偏光子により通されて且つ続いて出口表面を介して全部結合さ れ、一方望まない方向の偏光を有するビーム成分はディフューザーに向かって偏 光子により再び反射される。 何らの顕著な吸収無しに反復される拡散と反射とにより、光源により供給され る実質的に全部の光が、偏光の同じ状態を有する光に変換される。 本発明による照明装置の別の実施例は、反射器が偏光回転又は偏光解消反射器 であることを特徴としている。 偏光子が円偏光子であり、且つ二つの偏光成分が左旋性円偏光されたビームと 右旋性円偏光されたビームとである場合には、偏光回転素子が好適に鏡面反射体 である。円偏光されたビームの偏光の方向はそのような反射器において反転され る。 偏光子が線型であり、且つ二つの偏光成分が二つの相互に垂直な線型に偏光さ れたビームである場合には、偏光回転素子は、例えば、それの後に配設された反 射器を有するλ／４板であってもよい。 反射器が偏光解消効果を有する場合には、偏光子により送られる望まれない方 向の偏光を有する光は偏光解消されるので、それのほぼ半分がただちに所望の方 向の偏光を有する。偏光子のこの選択は線型偏光された光及び円偏光された光の 双方に適用できる。 本発明による照明装置は好適に、反射器が実質的に完全に反射する粒子を具え ている箔であることを特徴としている。 この方法においては、吸収が最小限にされ且つ比較的高い光出力が得られる。 本発明による照明装置の別の実施例は、偏光解消効果を有する反射器が光源か ら遠い少なくとも一つの端面上に配設されていることを特徴としている。 フラットパネル画像表示装置用の照明装置の光学導波管に、そこへ到達する光 が失われ且つ従って照明装置の光出力に寄与しないことを防止するように、光が 結合されない端面に反射器を設けることは本質的に既知である。この反射器によ って、光が光学導波管内に存続する。この方法においては、この光が偏光の所望 の状態を有する光へ少なくとも部分的に変換され、且つ今までに出口表面におい て全部結合されるもう一つの機会を有する。 端面における反射器が偏光解消効果を有する場合には、出口表面において全部 結合されることを望まない偏光の状態を有する、そこへ入射する光が偏光解消さ れるので、この光のほぼ半分が適切な方向の偏光をただちに獲得し、且つ光学導 波管の外へ結合され得る。光学導波管の材料に依存して、光の他方の半分は伝播 の間に偏光解消するか又は偏光解消しない。偏光解消反射器の利点は、偏光解消 が光学導波管材料の複屈折の程度に無関係に起こることである。 本発明による照明装置の第１実施例は、反射偏光子がコレステリック偏光子で あることを特徴としている。 コレステリック偏光子はコレステリック順序を有する液晶材料の層を具えてい る偏光子である。そのような偏光子は反射偏光子として特に適している。液晶材 料のこの種類においては、キラル分子が螺旋又は螺旋状構造への分解に自発的に 規制するような構造を有している。この螺旋状構造は螺旋の軸線が層を横切るよ うな方法で管理されてもよい。 偏光されない光がそのような偏光子上へ入射する場合には、螺旋の（右旋性又 は左旋性）方向と整合し且つそれの波長がその螺旋のピッチと整合する光のビー ム成分が反射されるのに対して、他のビーム成分は通される。 本発明による照明装置の別の実施例は、コレステリック偏光子が液晶重合材料 の単一層として装備され、その層内で分子螺旋のピッチが全可視波長領域をカバ ーするために必要な反射帯域の、それぞれ下限と上限とに対応する二つの値の間 を実質的に連続に変化することを特徴としている。 螺旋のピッチが層を横切って変化するので、比較的大きい反射帯域幅が達成さ れ得て、且つ単一層コレステリック偏光子により全可視波長領域をカバーするこ とさえも可能である。同じ反射帯域幅に対して、単一層コレステリック偏光子は 各層が制限された帯域幅を有する多層積層よりも薄い。 偏光子の層を横切って可変であるピッチの別の利点は、偏光子上の垂線に対し て大きい角で入射する光に際して起こる帯域偏移が、コレステリック層の偏光効 果へのいかなる悪影響も有しないほど広く、反射帯域幅が選択され得ることであ る。 単一層コレステリック偏光子の製造についての詳細な情報に対しては、欧州特 許出願第0 606 940 号を参照されたい。 本発明による照明装置の別の実施例は、照明装置がｎ個のλ／４板を具え、こ こでｎは整数の奇数であることを特徴としている。 照明装置により供給される光が線型偏光されることが望ましい場合には、光学 導波管の出口表面に向かってコレステリック偏光子により送られる光が、光が光 学導波管を離れる前に線型に偏光された光に変換されなくてはならない。 本発明による照明装置のこの実施例は、ｎ個のλ／４板が光学導波管の出口表 面上に存在することを特徴としている。 λ／４板、特に広帯域幅λ／４板はこの目的に非常に適している。そのような 板は、例えば米国、マサチューセッツ州、ボストンの、1992年５月17〜22日の、 Society for Information Displayの、SID '92 Exhibit GuideにおけるNitto De nko 会社の論文「Retardation Film for STN-LCDs 'NRF'」から、本質的に既知 である。 コレステリック層は、自己支持膜であってもよいが、基板上に設けられてもよ い。層が基板上に設けられる場合には、本発明による照明装置の一実施例は、ｎ 個のλ／４板がコレステリック層と光学導波管との間に存在することを特徴とし てもよい。 コレステリック層が自己支持膜でない場合には、特別基板が省略されてもよく 且つコレステリック層はその時基板として機能するλ／４板上へ設けられてもよ い。 本発明による照明装置のもう一つの実施例は、ｎ個のλ／４板が光学導波管と して機能することを特徴としている。 照明装置に別々の光学導波管と別々の偏光回転体とを設ける代わりに、これら の二つの機能がλ／４板の形で単一素子内に組み合わされ得る。照明装置はかく して更に一層薄くなり得る。 本発明による照明装置の代わりの実施例は、反射偏光子が複屈折材料を具えて いる層の積層として、又は交互に複屈折と非複屈折とである層の積層として装備 されている線型偏光子であることを特徴としている。 この実施例においては、ビーム成分が線型に偏光され且つλ／４板かその結果 不必要である。 そのような偏光子は単一工程押し出し成形によって作られてもよい。そのよう な偏光子の一例は、米国特許明細書第5,217,794号に広範に記載されている。 本発明による照明装置の別の実施例は、ディフューザーが反射偏光子の表面上 に設けられた薄膜であることを特徴としている。 そのような膜はコレステリック層又はそれの基板上に簡単な方法で設けられ得 る。 本発明による照明装置のもう一つの実施例は、ディフューザーが反射偏光子の 表面に設けられた光拡散構造であることを特徴としている。 本発明による照明装置の別の実施例は、光拡散構造が不連続な拡散範囲のパタ ーンにより構成されていることを特徴としている。 そのようなパターンの利点は、それの形態が光学導波管の出口表面上の所望の 光分布に適合され得ることである。規則的なパターンにおいては、それらの範囲 が光源から更に離れるに従って強度が減少するだろう。光拡散範囲のパターンを 適合することにより、例えば、光源への距離が増加するに従って強度を増加する ことにより、光学導波管の完全な表面上の強度分布が均質になることが保証され 得る。 本発明のこれらの態様が以下に記載される実施例から明らかになり、且つ本発 明の他の態様が以下に記載される実施例を参照して解明されるであろう。 図において、 図１はフラットパネル画像表示装置を図式的に示している。 図２はビーム通路も中に図解されている、本発明による照明装置の一実施例を 図式的に示している。 図3a〜3dは、異なる光源形態を有する、本発明による照明装置の幾つかの実施 例を示している。 図１に図式的に示されたフラットパネル画像表示装置１は、照明装置３と、画 像表示パネル５、及び解析器７を具えている。照明装置３は光学的に透明な材料 でできた光学導波管９と光源11とを具えている。光学導波管９は４個の端面13， 14，15，16を有し、それらのうちの少なくとも２個が互いに対向している。端面 のうちの一つ、例えば13において、光源11からの光が光学導波管９内へ結合され る。光源11は、例えば、棒状蛍光灯、又は照明装置が、例えば、セルラー電話の ような、小さい画像表示パネルを有するフラットパネル画像表示装置に使用され る場合には発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。光学導波管は合成材料、 例えば、ＰＭＭＡ（メタクリル酸メチルプラスチック）又はポリカーボネートか ら成ってもよい。光源11は、光学導波管９から遠い方向に光源11により放射され る光が、これまでは光学導波管９へ向かって送られることを保証する反射器17に より、少なくとも部分的に取り囲まれている。光学導波管９の出口表面19は画像 表示パネル５に向けられている。 画像表示パネル５は、例えば、液晶材料を具えてもよく、且つ動作がそこへ入 射する光の偏光の方向を変調するように、捩じれネマチック効果（ＴＮ）、超捩 じれネマチック効果（ＳＴＮ）、又は強誘電体効果に基づいてもよい画素のマト リックスを設けられてもよい。 本発明による照明装置３においては、光源11により供給される実質的に全部の 偏光されない光が、実質的に同じ偏光の方向を有する光に変換される。この目的 のために、照明装置３は偏光手段を具えている。図２は一実施例を示している。 この偏光手段はディフューザー23と組み合わされた反射偏光子21により構成され ている。この反射偏向子21は光学導波管９と一体化され、且つ出口表面19と対向 して置かれた光学導波管の表面25を構成している。ディフューザー23はその表面 25上に存在する。 図２は光学導波管９内のビーム通路を図解している。光源11により放射された 偏光されない光ビームｂは、端面13を介して光学導波管９内へ結合され、且つ反 射偏向子21上に入射している。こ偏向子21は入射ビームｂを相補状態の偏光を有 する２個のビーム成分b₁，b₂に分離する。偏向子21により通されたビーム成分b₁ の偏光は、このビーム成分が照明装置により供給されたい方向の偏光を有するの で、更に所望の方向の偏光と呼ばれる。反射されたビーム成分b₂はソースマトリ ックス内方向の偏光を有している。通されたビーム成分b₁は、そのビームが照明 装置３の外へ部分的に後向きに拡散されるが、画像表示パネル５に向かって主と して前側へ拡散されるディフューザー23へ到達する。画像表示パネル５に向かっ て拡散された光は反射偏光子21上へ再び入射し、その反射偏光子は画像表示パネ ル５に向けて所望の方向の偏光を通過させ、且つディフューザー23へ望まない方 向の偏光を反射し返す。このディフューザー23は好適に偏光を維持する。その場 合には、所望のビーム成分の偏光が偏光子21の第２の通過に際して強められる。 偏光子21により光学導波管内へ反射された望まないビーム成分b₂は、光学導波 管９を通って更に伝播し、且つ光学導波管９の材料の複屈折に依存して、幾らか の時間の後に偏光解消するだろう。このやり方においては、このビーム成分のう ちの少なくとも一部が、光学導波管９の外へ結合されるべき適切な方向の偏光を 獲得する。 光出力の低減へ導き得るディフューザー23を介して、光が照明装置３を離れる のを防止するために、反射器27が偏光子21から離れたディフューザー23の面に配 設されている。この反射器27が、画像表示パネル５から遠い面において照明装置 ３を離れる光が再び中へ結合されるうよに光学導波管９に向けて反射されること を保証する。 反射器27は、例えば、アルミニウム箔であってもよい。反射器27はほとんど何 らの、又は全く吸収を示さない粒子を具えた箔として好適に装備される。その粒 子は、例えば、BaSO₄又はTiO₂であってもよい。 本発明による照明装置３においては、反射偏光子21が光学導波管９内に一体化 され、且つこれらの構成要素の間に隙間がなく、それで画像表示装置１は非常に 薄い形で装備され得る。光学導波管９との一体化によって、望まない光伝導と望 まない反射との結果として、比較的小さい光の損失となる。 反射偏光子21は違った方法で装備されてもよい。第１実施例においては、偏光 子がコレステリック順序を有する液晶材料の層を具えている。この種類の液晶材 料においては、キラル分子が、それらがピッチｐを有する螺旋又は螺旋状構造へ の分解に自発的に規制するような構造を有している。この螺旋状構造は螺旋の軸 線が前記の層を横切るような方法で管理され得る。 偏光されない光がそのような偏光子上へ入射する場合には、その螺旋の回転の （右旋性又は左旋性）方向と整合し、且つ波長がその螺旋のピッチｐと整合する 光のビーム成分は反射されるのに対して、他のビーム成分は通される。コレステ リック層の反射波長λ_oは λ_o＝１／２（ｎ_e＋ｎ_o）ｐ で与えられる。ここで、ｐは分子螺旋のピッチであり、ｎ_oとｎ_eとは、それぞれ 液晶材料の、異常光屈折率と常光線屈折率とである。 コレステリック偏光子は、中のピッチが一定であるが、各層が異なる波長領域 内で活性である複数の層で構成されてもよい。異なる波長領域は、全部の組み合 わされた層が全部の可視波長領域をカバーするように選択され得る。この方法で は、カラー画像表示装置おける照明装置を使用することが可能である。 コレステリック偏光子は好適に、分子螺旋のピッチが、全可視波長領域（400 と780nmとの間）をカバーするために必要な反射帯の、それぞれ、最低限と最高 限とに対応する二つの値の間を実質的に連続的に変化する液晶重合体材料の単一 層から成っている。この方法においては、積層された層の場合におけるよりも非 常に薄い偏光子を使用することで充分である。別の利点は、単一層偏光子がより 良い光学特性を有することである。コレステリック偏光子のための特性は、コレ ステリックに典型的な誤差により、層の数を増加するとともに低減する。更に、 その範囲内で偏光子が有効である偏光されるべき光の入射の角の範囲が、増加す る厚さとともに減少する。単一コレステリック層から成る偏光子の利点は、偏光 子に対する垂線に対して大きい角で入射する光に際して起こる帯域偏移が、偏光 効果に有害な影響を有しないように、帯域幅が選択され得ることである。実際に は、コレステリック層上への垂直でない入射により、増加する入射の角とともに 増加する特別の複屈折がある。垂直な入射に際する反射波長λ_oに対する反射波 長の偏移λ_αは、次の関係に従って変化する。 λ_α＝λ_ocos｛arcsin〔２sinα／（ｎ_o＋ｎ_e）〕｝ ここでαはコレステリック層上の垂線に対する観察角であり、且つｎ_eとｎ_oとは 、それぞれ、コレステリック材料の常光線屈折率と異常光屈折率とである。 例えば、入射の角α＝80°に対し、且つ400〜700mmの波長帯域における光の反 射に対して、偏光子の帯域幅は400と890nmとの間に分類せねばならない。 コレステリック偏光子の製造のもう一つの可能性は、複数のコレステリック層 を積層することであり、それらの層の少なくともある数は層厚さと交差して連続 的に変化するピッチを有している。この方法においては、最初に述べた場合にお けるよりも非常に少ない数の層を使用するだけで充分である。 コレステリック層が偏光子として適していることは、本質的に既知であること は注意されねばならない。コレステリック偏光子は、例えばSID International Symposium 1990，Digest of Technical Papersの110〜113頁のR．Maurer 他によ る論文「Polarizing Color Filters made from Cholesteric LC Silicones」か ら既知である。 反射偏光子は、複屈折層の積層又は交互に複屈折及び非複屈折である層の積層 を具えている線型偏光子として装備され得る。 反射偏光子がコレステリック偏光子として装備され、且つ画像表示パネルが線 型に偏光された光を変調するために適合されている場合には、照明装置３は更に 好適に広い帯域幅を有するλ／４板29を具えている。 広帯域幅λ／４板は、例えば、異なる層で構成され、且つ円偏光された光が線 型に偏光された光に変換されるような、可視波長領域内の全部の波長に対するビ ームにおける位相回転を実現する、透明な素子である。そのようなλ／４板は、 例えば、米国、マサチューセッツ州、ボストンにおける、1992年５月17〜22日の 、Society for Information Displayの、SID '92 Exhibit GuideにおけるNitto Denko 会社の論文「Retardation Firm for STN-LCDs 'NRF'」から既知である。 λ／４板29は、図２に示されているように、光学導波管９の出口表面19上にあ ってもよい。コレステリック層が別の基板上に設けられねばならない場合には、 λ／４板29は光学導波管９の出口表面19上の代わりに、基板とコレステリック層 との間にあってもよい。別の基板の代わりに、λ／４板29がコレステリック層を 設けられるべき基板として機能してもよい。 線型反射偏光子の場合においては、光が光学導波管９内でただちに線型に偏光 されるので、λ／４板は不必要である。 ディフューザー23も別の方法で装備さてもよい。ディフューザー23は反射偏光 子21の表面上に薄膜として設けられてもよい。偏光子の製造の間、又は製造の後 に、所望の拡散構造が、例えば、熱間金型によって、又はレプリカ技術によって 偏光子の表面内に設けられ得る。もう一つの可能性は、偏光子の表面を機械的に 粗くすることである。 しかしながら、一般にフラットパネル画像表示装置は、光学導波管９の出口表 面19と交差する強度を散布するための拡散手段を具えている。ディフューザーが 光拡散範囲のパターンとして装備されている場合には、そのパターンの形態は、 照明装置３により供給される光の強度分布が出口表面19を横切って均一であるよ うな方法で適合され得る。実際には、出口表面19において全部結合された光が、 光がそれを介して光学導波管９内へ結合される端面から遠く離れた拡散範囲から 生じるので、光の強度は減少する。この現象は光源への距離が増加するに従って 光拡散範囲の強度を増加することにより補償され得る。この原理は慣習的な吸収 偏光子を用いる今までに既知のフラットパネル表示装置からすでに既知である。 一例は米国特許明細書第4,985,809 号に記載されている。 唯一の端面13に蛍光灯又はＬＥＤを設ける代わりに、より大きい輝度を達成す るように、光源11が対向端面15にも設けられてもよい。第３端面14に、及びこと によると第４端面16に光源を設けることも可能である。光源としての棒状ランプ の場合には、端面毎に別の光源を設ける代わりに、多数の屈曲部を有する単一の 棒状ランプ６，８が、３個又は４個の端面を照明するために用いられてもよい。 照明装置の効率がその結果高められる。前記の可能性は図3a〜3dに図解されてい る。 最大光出力を実現するために、光源がその上に存在しない各端面が、光学導波 管９内でそこに到達する光を確保し、且つ更に光が所望の方向の偏光を画像表示 パネル５に向けて全部結合されることを可能にするように反射器31を設けられて もよい。この反射器は好適に偏光解消効果を有している。反射器に届く望まない 方向の偏光を有する光はそれで偏光解消されるので、それのほぼ半分が適切な方 向の偏光を直ちに獲得するだろう。反射器が偏光解消しない場合には、偏光解消 は光学導波管を構成している材料の複屈折の程度に依存する。 照明装置が非常に高いコントラストが必要な画像表示装置に用いられる場合に は、画像表示パネルへの望まない方向の偏光を有する光の通過を妨げるように、 特別の偏光子が画像表示パネルと対向する照明装置の面に配設されてもよい。こ の偏光子が反射偏光子である場合には、反射された光が照明装置内に再捕捉され 且つ実質的に光の損失が無い。 更に、照明装置３はビームへ放射線を集中する素子33（図１参照）を設けられ てもよい。この素子33は、例えば、一次元又は二次元プリズム構造として装備さ れ得る。照明装置から出ていく光はそれで光がその中で光学導波管を離れる角よ りも小さい角内でビームへ集中され得て、所定の観察角内の輝度の増加となる。 光がビームへ集中される角度範囲、及び従って大きい輝度が中で望まれる観察角 度は、プリズム縁の傾斜の角により、及び素子33の材料の屈折率により決定され る。フラットパネル画像表示装置におけるそのような放射線集中素子の使用は、 例えば、特開平2-257188号の英文抜粋から既知である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｊ (72)発明者 デ ウィッツ クリスティアンヌ ロゼッ タ マリア オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．出口表面と複数の端面を有する光学的に透明な材料でできた光学導波管であ って、その端面のうちの少なくとも１個と対向して光源が置かれ、その光源の光 が光学導波管の前記の端面において結合され得る光学導波管と、光源により放射 された光を偏光するための前記の光学導波管と一体化された偏光手段とを具えて いる、照明装置において、 偏光手段が光学導波管の出口表面と対向して置かれた光学導波管の表面上に 存在する反射偏光子により構成されて、前記光学導波管から離れた偏光子の表面 はディフューザーを設けられていることを特徴とする照明装置。 ２．請求項１記載の照明装置において、反射器が反射偏光子から遠いディフュー ザーの面に配設されていることを特徴とする照明装置。 ３．請求項２記載の照明装置において、反射器が偏光回転又は偏光解消反射器で あることを特徴とする照明装置。 ４．請求項２又は３記載の照明装置において、反射器が実質的に完全に反射する 粒子を具えている箔であることを特徴とする照明装置。 ５．請求項１〜４のいずれか１項記載の照明装置において、偏光解消効果を有す る反射器が光源から遠い少なくとも一つの端面上に配設されていることを特徴と する照明装置。 ６．請求項１〜５のいずれか１項記載の照明装置において、反射偏光子がコレス テリック偏光子であることを特徴とする照明装置。 ７．請求項６記載の照明装置において、コレステリック偏光子が液晶重合材料の 単一層として装備され、その層内で分子螺旋のピッチが全可視波長領域をカバー するために必要な反射帯域の、それぞれ下限と上限とに対応する二つの値の間を 実質的に連続に変化することを特徴とする照明装置。 ８．請求項６又は７記載の照明装置において、照明装置がｎ個のλ／４板を具え ており、ここでｎは整数の奇数であることを特徴とする照明装置。 ９．請求項８記載の照明装置において、ｎ個のλ／４板が光学導波管の出口表面 上に存在することを特徴とする照明装置。 10．請求項８記載の照明装置において、ｎ個のλ／４板がコレステリック層と光 学導波管との間に存在することを特徴とする照明装置。 11．請求項８記載の照明装置において、ｎ個のλ／４板が光学導波管として機能 することを特徴とする照明装置。 12．請求項１記載の照明装置において、反射偏光子が複屈折材料を具えている層 の積層として、又は交互に複屈折と非複屈折とである層の積層として装備されて いる線型偏光子であることを特徴とする照明装置。 13．請求項１〜12のいずれか１項記載の照明装置において、ディフューザーが反 射偏光子の表面上に設けられた薄膜であることを特徴とする照明装置。 14．請求項１〜13のいずれか１項記載の照明装置において、ディフューザーが反 射偏光子の表面に設けられた光拡散構造であることを特徴とする照明装置。 15．請求項14記載の照明装置において、光拡散構造が不連続な拡散範囲のパター ンにより構成されていることを特徴とする照明装置。 16．表示されるべき画像情報に従って照明装置により発生される光の偏光の方向 を変調するために画像表示パネルを設けられた照明装置と、解析器とを含んでい るフラットパネル画像表示装置において、 照明装置が請求項１〜15のいずれか１項に記載された照明装置であることを 特徴とするフラットパネル画像表示装置。