JPH1152372A - 面光源装置及びそれを使用した液晶表示装置 - Google Patents

面光源装置及びそれを使用した液晶表示装置

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JPH1152372A
JPH1152372A JP9213411A JP21341197A JPH1152372A JP H1152372 A JPH1152372 A JP H1152372A JP 9213411 A JP9213411 A JP 9213411A JP 21341197 A JP21341197 A JP 21341197A JP H1152372 A JPH1152372 A JP H1152372A
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JP
Japan
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light source
liquid crystal
sheet
light
surface light
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JP9213411A
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Teruo Yoshida
照生 吉田
Mitsutake Ikeda
充剛 池田
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Toshiba Corp
Toshiba Development and Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導光板からの出射光を略完全に利用すること
ができる面光源装置及びそれを使用した液晶表示装置を
提供する。 【解決手段】 導光板20の上面に、順番に拡散シート
30、レンズシート32、偏光シート34を配し、その
上に液晶セル12を設けることにより導光板20からの
光を有効利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バックライト等の
面光源装置及びそれを使用した液晶表示装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】最近の液晶表示装置は低消費電力化が求
められており、それには液晶表示装置の消費電力の大き
なウエイトを占めるバックライトの低消費電力化が効果
的である。
【0003】ところで、液晶セルはその上下面に偏光板
を配しているため、バックライトの出射光の半分がこの
偏光板に必然的に吸収されてしまう。そのため、バック
ライトの光利用率が悪いという問題があった。
【0004】そのため、ある偏光成分のみを透過させ、
それ以外の偏光成分は反射させる偏光シートを用いた液
晶表示装置が提案されている(特開平8−146416
号、特開平9−146092号)。
【0005】これら液晶表示装置は、図7に示すように
導光板102の側面に線光源104を配し、導光板10
2の下面に反射板106等を設けている。また、導光板
102の上面には前記した偏光シート108を配し、そ
の上に拡散シート110を配した構造となっている。そ
して、このバックライト100の上に不図示の液晶セル
を設ける構造となっている。
【0006】これにより、導光板102からの出射光を
偏光シート108により有効利用することにより、バッ
クライト100の輝度を上げることができるという効果
があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような導光板102の上面に偏光シート108を配し、
さらにその上に拡散シート110を配する方法であって
も、従来よりも光の利用率が少し向上しただけであっ
て、導光板102からの出射光が完全利用できるもので
はなかった。
【0008】そこで、本発明は導光板からの出射光を略
完全に利用することができる面光源装置及びそれを使用
した液晶表示装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、面光源部と、
前記面光源部上に配置され、前記面光源部からの光源光
を拡散させる拡散板と、前記拡散板上に配置され、前記
光源光の所定成分の光を透過し他を反射させる光学シー
トとを備えたものである。
【0010】本発明について説明する。
【0011】導光板またはランプハウスなどの面光源部
からの出射光のうち、光学シートの作用により光学シー
トの偏光透過軸と一致した成分の光は透過し、それ以外
の光の成分は反射され面光源部へ再び入射する。この入
射光は面光源部で反射されて再び出射される。
【0012】これを繰り返すことにより、出射光は全て
光学シートを透過することになる。このとき、光学シー
トの透過軸と液晶セルの偏光板の透過軸とを一致させる
ように配置させることにより、面光源装置からの出射光
を効率よく液晶画像装置に寄与させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)以下、本発明の第1の実施例を図1〜
図3に基づいて説明する。
【0014】図1は、本実施例を示す液晶表示装置10
の縦断面図である。
【0015】この液晶表示装置10は、液晶セル12と
その下面に配されたバックライト14とより構成されて
いる。
【0016】液晶セル12の上面及び下面には、偏光板
16,18が設けられている。
【0017】バックライト14は、透明な平板状の導光
板20の一側面に線光源である蛍光ランプ22が配さ
れ、この蛍光ランプ22の光を有効に利用するために、
蛍光ランプ22の外周面にはランプ反射鏡24が設けら
れている。
【0018】導光板20の下面には、蛍光ランプ22か
ら出た光の散乱を均一にするための散乱パターンドット
26が点在し、その下面に光を反射するための反射シー
ト28が配されている。
【0019】導光板20の上面には、光を均一に拡散さ
せる拡散シート30が配されている。これにより面光源
の輝度不均一性を解消する。この拡散シート30の上面
には、正面輝度の向上のための導光板20の発光面(上
面)の鉛直方向に光を集光させるレンズシート32が配
されている。
【0020】レンズシート32の上面には、レンズシー
トを透過した光のうち、光学シートである偏光シートの
透過軸と略一致した実質的に直線偏光とされた光を透過
し、その他の成分の光を反射する偏光シート34が配さ
れている。
【0021】蛍光ランプ22は、棒型熱陰極管ランプや
冷陰極管ランプよりなる。また、導光板20は、アクリ
ル樹脂、ポリカーボネート、AS、PET等の光透過率
の高い透明樹脂板や透明ガラス板より構成されている。
拡散シート30は、透過率の高い半透明のポリカーボネ
ートからなる板、もしくは、この板を複数層積層したも
のからなる。散乱パターンドット26は、疵やエンボス
加工、スクリーン印刷等の散点状加工により形成する。
さらに、その下にある反射シート28は、白色ポリエス
テル、または、ポリエステルフィルムの内面に銀蒸着フ
ィルムを貼り付けたものより構成されている。
【0022】次に、偏光シート34について説明する。
【0023】偏光シート34の性質は、上記したように
実質的な直線偏光のみ透過し、その他の成分の光は反射
するものであるが、この偏光シート32としては下記の
3種類が現在知られており、この発明にはいずれも使用
可能であるが、特に第2、第3の偏光シートが有用であ
る。
【0024】第1の偏光シートは、頂角が90°の断面
山形のシートの間に多層干渉層を形成し、それを別途の
シートでカバーして平坦化して板状にしたものである
(特開平6−508449号)。
【0025】第2の偏光シートは、選択反射の中心波長
が異なる二層以上のコレステリック液晶層を有する偏光
分離板と、位相差が異なる二枚以上の位相差フィルムの
重畳体からなる1/4波長板との積層体からなる偏光
板、その1/4波長板側に二色性色素を含有する偏光
板、さらには積層板を積層してなるものである(特開平
8−271731号)。
【0026】第3の偏光シートは、屈折率の異なるシー
トを複数積層したものである(WO95/17691,
WO95/17692)。
【0027】この3つの偏光シート共に薄膜からなり、
入射光線をこの偏光シート32を通る一つの成分と、反
射される光の成分とに分離するものである。
【0028】上記のような構造のバックライト14に、
図1に示すように液晶セル12を配する場合には、液晶
セル12の下面とバックライト14の上面との間には約
1mmの空隙36を設けておく。この空隙36は、液晶
セル12とバックライト14とをフレームに収納した場
合に、形成されるようにしておく。
【0029】このような空隙36を設けるのは、偏光シ
ート34の熱膨張率が、その他の導光板20、拡散シー
ト30、レンズシート32の熱膨張率とは異なり、レン
ズシート32の上で偏光シート34が温度変化によりレ
ンズシート32の上で反り返る現象が起こる可能性があ
るからである。これは偏光シート34の複数の材料の積
層で構成されるためである。
【0030】そのため、このような反り返り現象が起こ
ってもこれを吸収できるようにするために空隙36を設
けておく。
【0031】なお、偏光シート34の透過軸と偏光板1
8の透過軸とを一致させておく。
【0032】上記液晶表示装置10の光の作用につい
て、図2に基づいて説明する。
【0033】図2において、点線の左側が従来例であ
り、右側が本実施例の構造を示している。
【0034】まず、従来例について説明する。
【0035】レンズシート32から照射された拡散光3
8は、液晶セル12の偏光板18に入射し、偏光板18
の作用により拡散光38の50%の光の直線偏光光40
が液晶の表示に寄与する。
【0036】次に、本実施例について説明する。
【0037】偏光シート34に入射した拡散光42は、
偏光シート34の作用により、実質的な直線偏光光44
として透過し、そのまま偏光板18を透過する。
【0038】ここで、実質的な直線偏光光としたのは偏
光シートの構成により直線偏光光に近い楕円偏光光を含
めたためである。
【0039】直線偏光光44以外の成分の光は、偏光シ
ート34の作用により反射され導光板20に入射し、散
乱パターンドット26や拡散シート30の作用により拡
散され再び拡散光46として出射され、偏光シート34
へ入射する。そして、これを繰り返すことにより導光板
20からの出射光は効率よく利用されることになり、略
完全に利用されることとなる。
【0040】図3のグラフは、バックライト14に使用
するシートの積層順序による液晶画面輝度上昇率を示し
たものである。
【0041】最上段は、本実施例のものであり、導光板
20の上に順番に拡散シート30、レンズシート32、
偏光シート34を配したものである。また、2段目は拡
散シート30、偏光シート34、レンズシート32の順
番に配したものである。3段目は、レンズシート32、
拡散シート30、偏光シート34を配したものである。
4段目は、偏光シート34、拡散シート30、レンズシ
ート32の順番に配したものである。5段目は、偏光シ
ート34を用いず、従来のように拡散シート30とレン
ズシート32を配したものである。
【0042】ここで、偏光シートは3M社製のDBEF
(商標名)を使用し、レンズシートは3M社製のBEF
90HP(商標名)を使用し、拡散シートは辻本電気
(株)のPCM1(商標名)を使用した。
【0043】この図3から明らかなように、レンズシー
ト32と拡散シート30のみを使用した輝度を1とした
場合には、本実施例の場合が最大である1.6倍であ
り、偏光シート34を真中に入れた場合には1.3倍、
レンズシート32、拡散シート30、偏光シート34の
順番にした場合には1.2倍、偏光シート34を一番下
に入れた場合には1.1倍となっている。
【0044】すなわち、本実施例のように拡散シート3
0、レンズシート32、偏光シート34の順番に用いる
のが効率よく光を利用することとなる。これは、偏光シ
ート34を一番上に用いることにより、その他の場所に
配した場合と比べ、偏光シート34を透過した光がレン
ズシート32または拡散シート30等を透過する際に偏
光が乱されることがないためで、これにより偏光板18
を効率よく透過することができないからである。
【0045】なお、レンズシート32として、偏光成分
の乱れを十分抑えられるのであれば、レンズシートと偏
光シートとの位置関係を偏光することができる。
【0046】(第2の実施例)図4は、液晶表示装置1
0の第2の実施例である。
【0047】本実施例と第1の実施例の異なる点は、液
晶セル12とバックライト14との間に空隙36を設け
ず、この代わりに、貼り付け防止シート50を設けた点
にある。
【0048】この貼り付け防止シート50を設けること
により、偏光板18と偏光シート34が貼り付くことが
なく、表示の不具合を生じることがない。
【0049】(第3の実施例)図5は第3の実施例の液
晶表示装置10である。
【0050】本実施異例と第1の実施例の異なる点は、
液晶セル12とバックライト14との間の空隙36の代
わりに、偏光板18の下面を粗くすることにより凹凸5
2を設けている。この凹凸52の高度差の一例の偏光板
18としては、日東電工製のアンチグレア偏光板(商標
名)を使用した場合には6μmである。
【0051】このように凹凸52を設けることにより、
偏光シート34と偏光板18との貼り付けを防止するこ
とができ、表示の不具合がなくなる。
【0052】(第4の実施例)図6は、第4の実施例の
液晶表示装置10である。
【0053】本実施例と第1の実施例の異なる点は、導
光板20が、単なる平板でなく、図6に示すように断面
楔形となっていることである。
【0054】(変更例)なお、上記第1の実施例から第
4の実施例においては、導光板20を用いたが、これに
代えて平行六面体であるランプハウスの中に光源を用い
た面光源を用いてもよい。
【0055】
【発明の効果】以上により本発明の面光源装置である
と、偏光シートを面光源装置の最上部に設けることによ
り、面光源部からの光を略完全に利用することができ
る。
【0056】そのため、これを利用した液晶表示装置は
従来より輝度を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す液晶表示装置の縦
断面図である。
【図2】同じく光の作用を示す説明図である。
【図3】バックライトに使用するシートの構成順序よる
液晶画面輝度上昇率を示したものである。
【図4】第2の実施例の液晶表示装置である。
【図5】第3の実施例の液晶表示装置である。
【図6】第5の実施例の液晶表示装置である。
【図7】従来の実施例の液晶表示装置である。
【符号の説明】
10 液晶表示装置 12 液晶セル 14 バックライト 16 偏光板 18 偏光板 20 導光板 22 蛍光ランプ 24 ランプ反射鏡 26 散乱パターンドット 28 反射シート 30 拡散シート 32 レンズシート 34 偏光シート 36 空隙 50 貼り付け防止シート 52 凹凸

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】面光源部と、 前記面光源部上に配置され、前記面光源部からの光源光
    を拡散させる拡散板と、 前記拡散板上に配置され、前記光源光の所定成分の光を
    透過し他を反射させる光学シートとを備えたことを特徴
    とする面光源装置。
  2. 【請求項2】前記拡散板と前記光学シートとの間に配置
    され、前記光源光の光束を調整するレンズシートを備え
    たことを特徴とする請求項1記載の面光源装置。
  3. 【請求項3】前記面光源部が、 光学的に透明な平板、または、縦断面が楔形の導光板
    と、 前記導光板の一側面に配された光源とよりなることを特
    徴とする請求項1記載の面光源装置。
  4. 【請求項4】前記面光源部が、 偏平な平行な六面体からなるランプハウスと、前記ラン
    プハウスの内部に配された光源とよりなることを特徴と
    する請求項1記載の面光源装置。
  5. 【請求項5】請求項1、請求項2、請求項3または請求
    項4記載の面光源装置の上面に、所定の空隙を設けて液
    晶セルを配したことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項6】請求項1、請求項2、請求項3または請求
    項4記載の面光源装置の上面と液晶セルとの間に貼付け
    防止シートを配したことを特徴とする液晶表示装置。
  7. 【請求項7】液晶セルの最下層に配された偏光板の下面
    側に凹凸を設け、前記偏光板の下面に請求項1、請求項
    2、請求項3または請求項4記載の面光源装置を配した
    ことを特徴とする液晶表示装置。
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