JPH1164791A - 偏光源及び表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】偏光源１００の発光効率を向上させる。 【解決手段】直線偏光と円偏光を相互に変換する光学素
子１０３(1/4)波長板を、偏光分離器１０２の下に配置
し、偏光分離器１０２で反射された直線偏光を、反射板
１０３で反射させ光学素子１０３を２度透過させること
で、直線偏光の方向を偏光分離器１０２を透過できる方
向に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源に関し、特に偏
光源に関する。更に偏光源を要する液晶表示装置、そし
てこれを用いた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＮ(Twisted Nematic)液晶やＳＴＮ(Su
per-Twisted Nematic)液晶等を利用した液晶表示装置
は、薄型、軽量であり消費電力も小さいことから、電子
機器の情報表示手段として極めて多く用いられている。

【０００３】ここで液晶表示装置を大別すると、太陽等
の外光を用いて表示を行う反射型表示装置と表示素子の
一方の側(以後、背面とする。)から偏光を照射して表示
を行う透過型表示装置に分類出来る。

【０００４】ところで、カラー表示を行う場合には、各
画素毎にカラー・フィルタ設けられている為に表示は極
めて暗くなり、外光に頼る反射型表示装置では暗くて見
難い場合が多く、実用に耐えない場合が多い。

【０００５】更に表示画素毎にスイッチ素子を設けたい
わゆるアクティブ・マトリクス液晶素子では、表示コン
トラストや表示応答速度の向上といった多くの利点があ
るので広く用いられているが、スイッチ素子を設ける必
要から表示画素の面積、言い換えれば開口率が小さくな
り表示が更に暗くなる。

【０００６】よって、カラー表示する場合、特にアクテ
ィブ・マトリクス液晶素子を用いた場合には、透過型表
示装置が主流である。

【０００７】ここで、透過型表示装置では偏光を背面か
ら照射する必要がある。即ち液晶素子の背面に偏光源を
設ける必要がある。ここで、カラー表示する場合には、
表示素子の各画素には一般的に赤、緑、青色のカラーフ
ィルタが配してあり、これに入射する光量の約1/3程度
しか出射されない。従って、表示に必要な明るさに対し
て、偏光源の明るさは３倍以上必要となり、特に開口率
の小さいアクティブ・マトリクス液晶素子を用いた場合
には、更に多くの光量が必要になる。

【０００８】ここで、良く知られている偏光源の構造
は、冷陰極管及び導光体等からなる発光手段とこの発光
手段の一方の側に配置された偏光板と発光手段の他方の
側に配置された反射板とからなる。

【０００９】このような構造となっており、冷陰極管か
ら発した光は、導光体で散乱され、一部の光は直接、残
りの光は反射板で反射された後に、偏光板側に照射され
る。

【００１０】この偏光板側に照射された光は偏光板に達
するが、偏光板は、特定の方向の直線偏光成分だけを出
射し、この方向と直交する方向の直線偏光成分を吸収し
てしまう。よって、この偏光源を構成する各手段の光学
的な特性が例え理想的なものであっても、冷陰極管の発
する光量の半分しか液晶素子側に偏光として出射出来な
いことになる。よって、極めて効率が悪い偏光源となっ
ていた。

【００１１】ここで、最近公表された特許明細書(特表
平９−５００６９８５号)等で、効率を向上させた偏光
源の構造が開示されている。

【００１２】これを図５を用いて説明する。図５はこの
従来技術の偏光源の概略断面と光路を示す図である。図
で、四角で囲んだ５００が従来の偏光源である。

【００１３】１０１は発光手段で、光源１０１ａと導光
体１０１ｂで構成されている。

【００１４】光源１０１ａとしては、ここでは冷陰極管
を用い、冷陰極管の長手方向が図面で垂直方向に配置さ
れている。導光体１０１ｂはアクリル板等の透明な材料
でできており、透明部材内あるいは表面の所々に光を拡
散する、材料が含まれ、または形状となっている。ここ
では導光体１０１ｂの下面に散乱部材１０１ｃを所々の
設けてあり、図では代表して１箇所のみに記号を付して
ある。

【００１５】１０２は偏光分離手段で、ここでは、特許
明細書(特表平９−５００６９８５号)の請求項６乃至１
１記載の偏光分離器(反射偏向子)を用いてある。

【００１６】なお、ここでは偏光分離手段１０２が、紙
面に垂直な方向の直線偏光を反射し、平行な方向の直線
偏光を透過するものとなっており、そのように配置され
ている。

【００１７】１０３は反射板で、アルミ等の光を反射す
る材料で出来ている。

【００１８】以上の構成となっている。次に従来技術の
偏光源の動作を説明するが、図で、５０１ａ〜５０１ｃ
は、光源１０１ａから発したある光の光路を示す。そし
て、光路上の、左右に矢印のついた記号は紙面に平行な
直線偏光を示し、○に×を重ねた記号は紙面に垂直な直
線偏光を示し、放射状に線を重ねた記号は無偏光を示
す。

【００１９】まず、冷陰極管１０１ａから発した光は、
導光体１０２ｂ上の散乱部材１０１ｃで散乱され、ある
光は光路５０１ａに示すように、図で上側に照射され
る。

【００２０】この上側に照射された光は偏光分離器１０
３に達するが、偏光分離器１０２は、紙面に平行な直線
偏光成分だけを透過する。(図中、光路５０１ｂで示
す。)そして、この方向と直交する方向の直線偏光成分を
反射する。そして、この反射した偏光を導光体１０１ｂ
や反射板１０３で散乱させ無偏光状態にする。これによ
り、再び上側に照射され、光は偏光分離器１０３に達
し、紙面に平行な直線偏光成分だけを透過する。(図
中、光路５０１ｃ。)そして、この方向と直交する方向の
直線偏光成分を反射する。これが繰り返される。

【００２１】よって、この偏光源を構成する各手段の光
学的な特性が理想的なものであれば、多く回数の反射を
繰り返すことによって、冷陰極管１０１ａの発する光量
の総てを偏光としてを出射出来ることになる。よって、
極めて効率が良い偏光源となる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成においても、実際は各手段の光学的な特性が理
想的なものでは無いので、冷陰極管の発する光量の総て
を偏光として出射することは出来ない。

【００２３】即ち、偏光分離手段１０２での反射と、導
光体１０１ｂや反射板１０３での無偏光状態化及び散乱
のくり返しの際に、偏光分離手段１０２での反射、導光
体１０１ｂや反射板１０３で光が吸収されていくので、
その分効率が悪くなる。

【００２４】例えば、偏光分離手段での反射率を９９％
とし、導光体や反射板での吸収を２０％とする。ここ
で、導光体や反射板での吸収を２０％と吸収量が多いの
は、偏光分離手段が反射した直線偏光を無偏光にする為
に、積極的に散乱させる必要があるからである。する
と、偏光分離手段に達した光量１の光は、まず半分の光
量０.５を出射し、残りの光量０.５の９９％にあたる光
量０.４９５が反射される。そして、導光体や反射板で
散乱等を受けるが、この時に２０％の光が吸収されるの
で、偏光分離手段に再び達する光量は０.３９６とな
り、この半分の光量０.１９８だけ出射され、初めに出
射したの光量０.５にこれを加えると０.６９８となる。
なお、偏光分離手段で光量０.１９８の９９％にあたる
光量０.１９６が反射され、これが繰り返される。 よ
ってこれをくり返し計算し加算すると、出射される偏光
の光量は０.８３弱となる。即ち、まだ１７％強の光が
有効に使われていないことになる。

【００２５】本発明は係る問題を鑑みてなされたもので
ある。

【００２６】即ち、本発明の目的は、更に光の使用効率
を向上させより明るい偏光源の光量を増加させようとす
るものである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の偏光源
は、発光手段と該発光手段の一方の側に配置された偏光
分離手段と前記発光手段の他方の側に配置された反射手
段とを具備し、前記偏光分離手段が、該偏光分離手段に
対して前記発光手段側から入射した光のうち、第１の所
定の方向の直線偏光成分を前記発光手段側に反射させ、
前記第１の所定の方向と直交する第２の所定の方向の直
線偏光成分を前記発光手段と反対側に出射可能な偏光分
離手段である偏光源において、前記偏光分離手段と前記
反射手段の間に第１の光学素子を具備し、該第１の光学
素子が、該第１の光学素子に対して前記偏光分離手段側
から入射した直線偏光をほぼ円偏光に変換して前記反射
手段側に出射し、前記反射手段側から入射した円偏光を
ほぼ直線偏光に変換して前記偏光分離手段側に出射する
光学素子であることを特徴とする。

【００２８】このようにすれば、偏光分離手段で反射し
た第２の所定の方向の直線偏光が、反射手段で反射して
戻ってくる時には第１の所定の方向の直線偏光となり、
偏光分離手段を透過するので、何度も反射を繰り返して
減衰するのが防止され光の利用効率が向上する。

【００２９】請求項２記載の偏光源は、請求項１記載の
偏光源において、前記偏光分離手段と前記反射手段の間
または前記偏光分離手段に対して前記発光手段と反対側
に第２の光学素子を具備し、該第２の光学素子が、該第
２の光学素子に入射した光と該入射した光が出射する際
の光の偏光状態がおおむね同じである散乱板であること
を特徴とする。

【００３０】このようにすれば、光の利用効率を向上さ
せつつ、均一な偏光を出射することが可能となる。

【００３１】請求項３記載の偏光源は、請求項１乃至２
記載の偏光源において、前記反射手段がおおむね鏡面反
射する反射手段であることを特徴とする。

【００３２】このようにすれば、反射手段での反射率が
向上し、光の利用効率が更に向上する。

【００３３】請求項４記載の偏光源は、請求項１乃至２
記載の偏光源において、前記反射手段が、該反射手段に
入射した光と該入射した光が反射する際の光の偏光状態
がおおむね同じであり、反射方向が散乱する反射手段で
あることを特徴とする。

【００３４】このようにすれば、反射手段での反射率が
向上し、光の利用効率を更に向上させつつ、均一な偏光
を出射することが可能となる。

【００３５】請求項５記載の偏光源は、請求項１乃至４
記載の偏光源において、前記第１の光学素子が、ｍを０
を含む整数とした時に、{(２×ｍ＋１)/４}波長板であ
ることを特徴とする。

【００３６】このようにすれば、安価な第１の光学素子
が得られる。

【００３７】請求項６記載の偏光源は、請求項１ないし
４記載の偏光源において、前記第１の光学素子が、複数
の位相差板からなることを特徴とする。

【００３８】このようにすれば、可視光領域の波長に対
して、直線偏光と円偏光との変換が均一に出来る。

【００３９】請求項７記載の偏光源は、請求項１ないし
６記載の偏光源において、前記偏光分離手段が、該偏光
分離手段に対して前記発光手段と反対側から入射した光
のうち、前記第１の所定の方向の直線偏光成分を前記発
光手段と反対側に反射させない偏光分離手段であること
を特徴とする。

【００４０】このようにすれば、偏光分離手段での外光
の不要な反射が防げると共に偏光の偏光度が高まる。

【００４１】請求項８記載の表示装置は、表示装置の表
示用照明手段として、請求項１ないし７記載の偏光源を
具備することを特徴とする。

【００４２】このようにすれば、明るい表示をする高品
位な表示装置を提供出来る。

【００４３】請求項９記載の表示装置は、請求項８記載
の表示装置が液晶表示装置であることを特徴とする。

【００４４】このようにすれば、制御が容易で安価な表
示装置を提供出来る。

【００４５】請求項１０記載の表示装置は、請求項９記
載の表示装置がＴＮ液晶素子、ＳＴＮ液晶素子、Ｆ−Ｓ
ＴＮ液晶素子またはＥＣＢ液晶素子を用いた液晶表示装
置であることを特徴とする。

【００４６】このようにすれば、より好ましい表示コン
トラストや応答速度を有し、明るい表示をする表示装置
を提供出来る。

【００４７】請求項１１記載の表示装置は、請求項１０
記載の表示装置がアクティブ・マトリクス液晶素子を用
いた液晶表示装置であることを特徴とする。

【００４８】このようにすれば、更により好ましい表示
コントラストや応答速度を有し、明るい表示をする表示
装置を提供出来る。

【００４９】請求項１２記載の電子機器は、電子機器の
情報表示手段として、請求項８乃至１１記載の表示装置
を具備することを特徴とする。

【００５０】このようにすれば、明るく見易い表示で、
表示される情報を誤認することが少ない信頼性の高い電
子機器を提供出来、また偏光源に要する電力も抑えられ
るので、電池等駆動で駆動される電子機器の電池寿命が
長くなる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００５２】〔実施例１〕図１は本実施例の偏光源の概
略断面と光路を示す図である。

【００５３】図で、四角で囲んだ１００が本実施例の偏
光源である。

【００５４】１０１は発光手段で、光源１０１ａと導光
体１０１ｂで構成されている。

【００５５】光源１０１ａとしては、本実施例では冷陰
極管を用い、冷陰極管の長手方向が図面で垂直方向に配
置されている。導光体１０１ｂはアクリル板等の透明な
材料でできており、透明部材内あるいは表面の所々に光
を拡散する、材料が含まれ、または形状となっている。
本実施例では導光体１０１ｂの下面に散乱部材１０１ｃ
を所々の設けてあり、図では代表して１箇所のみに記号
を付してある。

【００５６】１０２は偏光分離手段で、本実施例では、
特許明細書(特表平９−５００６９８５号)の請求項６乃
至１１記載の偏光分離器(反射偏向子)を用いてある。

【００５７】なお、ここでは偏光分離手段１０２が、紙
面に垂直な方向の直線偏光を反射し、平行な方向の直線
偏光を透過するものとなっており、そのように配置され
ている。

【００５８】１０３は反射板で、アルミ等の光を反射す
る材料で出来ている。

【００５９】以上の構成は、従来の偏光源と全く同じで
ある。

【００６０】１０４は、本実施例で付け加えられた光学
素子で、入射した直線偏光をほぼ円偏光に変換して反対
側に出射し、また入射した円偏光をほぼ直線偏光に変換
し反対側の出射する光学素子で、本実施例では、(１／
４)波長板を用い、この(１／４)波長板の遅相軸と偏光
分離手段１０２の透過する直線偏光の方向とがなす角度
が約４５°となるように配置されている。

【００６１】なお、光学素子１０４は本実施例では発光
手段１０１と反射板１０３の間に設けてあるが、発光手
段１０１と偏光分離手段１０２の間に設けても良い。

【００６２】本実施例の偏光源の構成は以上のようにな
っている。

【００６３】次に本実施例の動作を説明するが、図で、
１０５ａ〜１０５ｈは、光源１０１ａから発したある光
の光路を示す。そして、光路上の、左右に矢印のついた
記号は紙面に平行な直線偏光を示し、○に×を重ねた記
号は紙面に垂直な直線偏光を示し、楕円に矢印を付した
記号は円偏光を示す。

【００６４】まず、光源１０１ａから発した光は、光路
１０５ａで示すように、導光体１０１ｂ内を通過し、拡
散部材１０１ｃに達する。そして拡散部材１０１ｃで拡
散され、ある光は、光路１０５ｂで示すように、図で上
側に方向が変更され偏光分離手段１０２に達する。な
お、ここまでの光は無偏光である。そして、この光は偏
光分離手段１０２によって、紙面に平行な直線偏光成分
のみが透過し、光路１０５ｃのように上側に出射する。
そして、紙面に垂直な直線偏光成分は反射され、光路１
０５ｄのように下側に方向が変更され、導光体１０１ｂ
を透過し、光学素子１０４に達する。そして、光学素子
１０４を透過するが、その際に紙面に垂直な直線偏光か
ら円偏光に変換されて、光路１０５ｅで示すように反射
板１０３に達し反射され、光路１０５ｆで示すように上
側に方向が変更され光学素子１０４に達する。そして、
光学素子１０４を透過するが、今度は、円偏光が紙面に
平行な直線偏光に変換されて、導光体１０１ｂを透過
し、光路１０５ｇで示すように偏光分離手段１０２に達
する。すると、この光は紙面に平行な直線偏光なので、
偏光分離手段１０２を透過し、光路１０５ｈで示すよう
に出射される。

【００６５】以上のように動作する。従って、偏光分離
手段１０２で反射した紙面に垂直な偏光成分を、反射手
段１０３で反射し、光学素子１０４を２度透過させるこ
とによって面に平行な偏光成分に変換されて、偏光分離
手段１０２を透過することが可能になる。

【００６６】ここで例えば、従来技術の偏光源と同様に
偏光分離手段１０２での反射率を９９％とし、導光体１
０１ｂや反射板１０３での吸収を２０％とする。する
と、本実施例の偏光源の偏光分離手段１０２に達した光
量１の光は、まず半分の光量０.５を上側に出射し、残
りの光量０.５の９９％にあたる光量０.４９５が反射さ
れる。そして、導光体や反射板で２０％の光が吸収され
るので、偏光分離手段１０２に再び達する光量は０.３
９６となるが、この全光量０.３９６が偏光分離手段１
０２を透過することが出来、偏光の光量は約０.９０と
なる。よって、従来技術の偏光源の偏光の光量０.８３
と比べて、８％程度光量を増すことが出来る。

【００６７】更に本実施例では、偏光分離手段１０２で
反射した直線偏光を無偏光にする必要がなく、導光体１
０１ｂや反射板１０３で積極的に散乱を行う必要がな
い。よって、導光体や反射板での実際の光の吸収割合を
もっと低減出来、例えば光の吸収割合を５％に出来て、
すると上に出射される偏光の光量は約０.９７になり、
従来技術の偏光源の偏光の光量と比べて、１７％程度光
量を増すことが出来る。更に本実施例の偏光源１００で
は、反射板１０３で光を反射する際に、光を積極的に散
乱させる、即ち、無偏光化させることが必要無いどころ
か、無偏光化せず、入射した光の偏光状態をそのままに
して反射させた方が効率が良い。

【００６８】よって、反射板１０３はおおむね鏡面であ
った方がより好ましい。また同様に、導光体１０１ｂに
設ける散乱部材の配置密度も少なめの方が良い。

【００６９】以上、述べたように偏光分離手段１０２で
反射された光は、１度だけ反射板１０３で反射された後
に偏光分離手段１０２を透過するので、何度も往復する
ことによる損失が無くなり効率が増加し、更に必要以上
に光を散乱させることもなくなり、導光体１０１ｂや反
射板１０３での光吸収損失も減らせる。

【００７０】なお、本実施例では、光源１０１ａとして
冷陰極管を用いたが、これは発光効率が比較的良くかつ
寿命も長い為に広く用いられているからであって、これ
に限定されるものではなく、いかなる光源であっても構
わない。例えばより多くの光量を必要とする場合には熱
陰極管を用いてもよく、また発光ダイオードや白熱電球
等を必要に応じて用いても良い。

【００７１】〔実施例２〕実施例１で述べたように、導
光体１０１ｂでの散乱部材１０１ｃの配置密度は少なめ
の方が効率が良いが、散乱部材１０１ｃがあまりにも疎
らに配置されると、散乱部材１０１ｃを中心とする点光
源状の発光となってしまい、均一な偏光源ではなくなっ
てしまう。

【００７２】ここで均一な偏光源を要する場合には、入
射した光をその出射する方向のみを不規則にし、その偏
光状態は入射時と殆ど変化しないような散乱板を実施例
１の偏光源１００のいずれかの場所に挿入すれば良い。

【００７３】このような散乱板として、例えばミネソタ・マイニ
ンク゛・アント゛・マニュファクチュアリンク゛・カンハ゜ニー(3M)製の散乱板、「Diff
using Film Alternative」(商品名)やNashua製の「Micros
harp」(商品名)等が知られている。

【００７４】図２は本実施例の偏光源の概略断面と光路
を示す図で、図で、四角で囲んだ２００が本実施例の偏
光源である。 図で、２０１以外の構成は図１の偏光源
と同じで同じ番号を付して説明を省略する。図２の２０
１は、光の偏光状態を殆ど変化させない上述の散乱板で
ある。以上のように構成されている。

【００７５】また、２０２ａ〜２０２ｃは散乱板２０１
を透過した後の光路を示す。ここで、光路２０２ａ〜２
０２ｃで示されるように、散乱板２０１を透過した光
は、その進む方向のみが変更され、偏光状態は変化しな
い。

【００７６】よって、実施例１と同様の効果を得られる
とともに均一な偏光源が得られる。

【００７７】なお、散乱板２０１は本実施例において
は、発光手段１０１と偏光分離手段１０３の間に設けて
あるが、偏光分離手段１０３の上側、発光手段１０１と
光学素子１０５の間、光学素子１０５と反射板１０４の
間に設けても良い。

【００７８】また、図１、図２の反射板１０４を入射し
た光をその反射する方向のみを不規則にし、その偏光状
態は入射時と殆ど変化しないような反射板にすることに
より、散乱板２０１と同等の働きをするので、散乱板２
０１は不要になる。あるいはこの散乱板２０１と併用す
ることによって、より均一な偏光源が得られる。

【００７９】なおこのような反射板は、あまりピッチの
細かくない凹凸状の表面を持つ板材にアルミ等を蒸着さ
せたもので具現化出来る。

【００８０】なお、本実施例では、発光手段として、光
源の光を導光体と拡散部材で面状に広げる形式の発光手
段を例に、拡散部材を中心とした点光源状の発光むらを
解消できることを示した。よって例えば、発光手段を面
状に発光ダイオードを点在させたものにしても良いこと
が容易にわかる。即ち、点光源である発光ダイオードの
光は拡散され均一になるからである。

【００８１】よって、本実施例では、点光源を分散させ
た形式の発光手段でも有効である。

【００８２】実施例１及び実施例２では、光学素子１０
４として(１/４)波長板を用いたが、無論、ｍを０以上
の整数とした時に、{(２×ｍ＋１)/４}波長板を用いて
も良く、更に、複数の位相差板を用いたものでも良い。
例えば、複数の(１／８)波長板をそれぞれの遅相軸をず
らして積層したものを用いても良く、このようにする
と、可視光のうちの広い波長に渡って直線偏光と円偏光
の相互の変換が良くできる。

【００８３】また、複数の位相差板は互いに隣接してい
る必要は必ずしもなく、例えば図１で、光学素子１０４
を(１／８)波長板に替え、発光手段１０１と偏光分離手
段１０２の間に更に(１／８)波長板を挿入しても良い。

【００８４】また、実施例１及び実施例２で用いた偏光
分離手段１０２は、図１、２で上から入射した光(以
後、外光と言う。)の内、実施例１及び実施例２の偏光源
が出射する偏光の方向と直交する方向の偏光成分を反射
してしまうので、外光の影響で偏光源の見掛けの偏光度
が低減されてしまう。

【００８５】よって、実施例１及び実施例２で用いた偏
光分離手段１０２を、特許明細書(特表平９−５００６
９８５号)の請求項６乃至１１記載の偏光分離器(反射偏
向子)と偏光板を組み合わせたものに置き換えれば良
い。

【００８６】即ち、偏光分離器の光を出射する側(図
１、２では上側)に偏光板を設け、この時に、偏光分離
器が出射する偏光の方向と偏光板の透過偏光方向を合わ
せれば良い。これによって、偏光分離器が出射する偏光
の方向と直交する、外光の偏光成分は偏光板で吸収さ
れ、偏光度の低減を防止することが可能となる。

【００８７】〔実施例３〕偏光を透過あるいは遮断する
制御を行なって表示をする表示装置の偏光源に、実施例
１、２で述べた極めて明るい偏光源を用いることによっ
て、明るい表示が可能となる。

【００８８】これを、図３を用いて説明する。図３は、
本実施例の表示装置の概略断面と光路を示す図である。

【００８９】図で、四角で囲んだ３００が本実施例の表
示装置である。

【００９０】四角で囲んだ２００は、実施例２で説明し
た偏光源２００で、偏光源２００の内部構成は、３０１
以外は図２と同じで同じ番号を付して説明を省略する。
３０１は偏光板で、偏光分離手段１０３から出射される
偏光の向き(図では、紙面に平行な方向)の偏光を透過
し、この向きに直光する向きの偏光を吸収するように配
置されている。

【００９１】破線の四角で囲んだ３０２は、偏光を透過
あるいは遮断する制御をするＴＮ型液晶素子である。液
晶素子３０２は一対の基板３０２ａ、３０２ｂで、液晶
層３０２ｃ、３０２ｄを挟持する構造となっている。そ
して左の液晶層１０１ｃは、これに電圧が印加していな
い状態を示し、入射した直線偏光の方向を約９０°捻っ
て出射し、右の液晶層３０２ｄは、これに電圧が印加し
ている状態を示し、入射した直線偏光の方向を殆ど捻る
ことなく出射する。

【００９２】３０３は偏光板で、図では紙面に平行な方
向の偏光を透過し、紙面に垂直な方向の偏光を吸収する
ように配置してある。

【００９３】以上の構成となっている。なお、図で３０
４、３０５は偏光源２００から発した偏光の光路を示
し、光路３０４は電圧が印加していない状態の液晶層３
０２ｃでの光路、光路３０５は電圧が印加している状態
の液晶層３０２ｄでの光路を示す。

【００９４】ここで、まず光路３０４について説明す
る。偏光源２００から発した紙面に平行な偏光は、液晶
層３０２ｃを通過する間に偏光の向きを約９０度捻ら
れ、紙面に垂直な偏光となって、偏光板３０３に達する
ので偏光板３０３で吸収されてしまう。よって、黒表示
をする。

【００９５】次に光路３０５について説明する。偏光源
２００から発した紙面に平行な偏光は、液晶層３０２ｄ
を通過する間に偏光の向きは殆ど捻られず、紙面に平行
な偏光のままとなって、偏光板３０３に達するので偏光
板３０３を透過する。よって、白表示をする。

【００９６】ここで、偏光源２００の偏光は極めて明る
いので明るい表示が可能となる。

【００９７】以上のように、偏光源２００をこのような
表示装置の照明手段として用いることによって明るい表
示が可能となるが、この他にも極めて優れた特徴があ
る。

【００９８】これを図４を用いて説明する。

【００９９】図４は、図３の液晶装置３００であり、そ
の構成は同番号を付して説明を省略する。なお、４０１
は外光の液晶層３０２ｃ部分での光路、４０２ａ〜４０
２ｆは外光の液晶層３０２ｄ部分での光路を示す。

【０１００】まず、光路４０１について説明する。外光
の内、紙面に平行な偏光のみが偏光板３０３を透過し、
液晶層３０２ｃを透過する。すると、紙面に垂直な偏光
になり、偏光源２００内の偏光板３０１で吸収される。
よって、黒表示部分での外光の影響は無く、黒表示部は
明るくならない。

【０１０１】次に、光路４０２ａ〜４０２ｆについて説
明するが、光路４０２ａは外光が偏光源２００内の散乱
板２０１に達するまでの光路、光路４０２ｂは散乱板２
０１から反射板１０４までの光路、４０２ｃは反射板１
０４から偏光分離手段１０２までの光路、光路４０２ｄ
は偏光分離手段１０２から反射板１０４までの光路、４
０２ｅは反射板１０４から偏光分離手段１０２までの光
路、４０２ｆはそれ以降の光路を示す。

【０１０２】光路４０２ａについて。

【０１０３】外光の内、紙面に平行な偏光のみが偏光板
３０３を透過し、液晶層３０２ｄを透過するが、紙面に
平行な偏光のままであり、偏光源２００内の偏光板３０
１、偏光分離手段１０２、散乱板２０１を透過する。こ
の時の光は紙面に平行な直線偏光である。

【０１０４】光路４０２ｂについて。

【０１０５】散乱板２０１を透過した直線偏光は光学素
子１０４を透過して反射板１０３に達する。この時の光
は円偏光である。

【０１０６】光路４０２ｃについて。

【０１０７】反射板１０３で反射された円偏光は再び光
学素子１０４を透過して偏光分離手段１０２に達する。
この時の光は紙面に垂直な直線偏光である。

【０１０８】光路４０２ｄについて。

【０１０９】紙面に垂直な直線偏光なので、光分離手段
１０２で反射されて光学素子１０４を透過して再び反射
板１０３に達する。この時の光は円偏光である。

【０１１０】光路４０２ｄについて。

【０１１１】反射板１０３で反射された円偏光は再び光
学素子１０４を透過して偏光分離手段１０２に達する。
この時の光は紙面に平行な直線偏光である。

【０１１２】光路４０２ｆについて。

【０１１３】紙面に平行な直線偏光なので、光分離手段
１０２を透過し液晶素子３０２側のい出射される。

【０１１４】以上のように、液晶素子３０２側から入射
した光は、偏光源２００内を２往復して、液晶素子３０
２側に出射されることになる。

【０１１５】よって、白表示部分での外光が偏光源２０
０の光源に還元されることになり、よってより明るい表
示が可能となる。

【０１１６】本実施例では、黒表示と白表示のみについ
て説明したが、これらの実施例の表示素子で中間調表示
を行なえることや、これらの実施例の表示素子をカラー
表示素子に適用できるのは当然である。

【０１１７】逆に、カラー表示素子の場合には多くの光
量の偏光を要するので、本実施例で用いた偏光源が特に
有効となる。また、同様にいわゆるアクティブ・マトリ
クス型液晶素子等の開口率が小さいものの照明としても
に有効である。

【０１１８】即ち、カラー表示のアクティブ・マトリク
ス型液晶素子は高コントラスト、高速応答、色再現性等
で極めて高い表示品質が得られ多くの情報を表示出来る
反面、偏光の利用効率が極めて悪く暗い表示となりがち
であるが、本実施例で示したように効率の良い偏光源を
用いることによって明るい表示が可能となる。

【０１１９】更に、ＴＮ液晶素子を用いて説明したが、
これに限るものではなく、ＳＴＮ液晶素子、ＥＣＢ液晶
素子等を用いることも出来る。特にＳＴＮ液晶素子では
高コントラストが得られ易く、更にＦ−ＳＴＮ液晶素子
等の色補償用光学異方体を用いるＳＴＮ液晶素子が好ま
しく用いられる。そして、偏光を透過あるいは遮断する
制御をする手段として、液晶素子がその制御の容易性や
安価な点で好ましいが、これに限るものではなく、必要
に応じて例えば強誘電体磁器ＰＬＺＴ等を用いても良
い。

【０１２０】〔実施例４〕実施例３で説明した表示装置
では、例えばカラー表示のアクティブ・マトリクス型液
晶素子を用いたものでも明るい表示が出来るようにな
る。よって、このような表示装置を電子機器の情報表示
手段として用いることによって、明るく見易い表示で、
表示される情報を誤認することが少ない信頼性の高い電
子機器を提供出来、また偏光源に要する電力も抑えられ
るので、電池等駆動で駆動される電子機器の電池寿命が
長くなる。

【０１２１】

【発明の効果】請求項１記載の偏光源によれば、偏光分
離手段で反射した第２の所定の方向の直線偏光が、反射
手段で反射して戻ってくる時には第１の所定の方向の直
線偏光となり、偏光分離手段を透過するので、何度も反
射を繰り返して減衰するのが防止され光の利用効率が向
上する。

【０１２２】請求項２記載の偏光源によれば、光の利用
効率を向上させつつ、均一な偏光を出射することが可能
となる。

【０１２３】請求項３記載の偏光源によれば、反射手段
での反射率が向上し、光の利用効率が更に向上する。

【０１２４】請求項４記載の偏光源によれば、反射手段
での反射率が向上し、光の利用効率を更に向上させつ
つ、均一な偏光を出射することが可能となる。

【０１２５】請求項５記載の偏光源によれば、安価な第
１の光学素子が得られる。

【０１２６】請求項６記載の偏光源によれば、可視光領
域の波長に対して、直線偏光と円偏光との変換が均一に
出来る。

【０１２７】請求項７記載の偏光源によれば、偏光分離
手段での外光の不要な反射が防げると共に偏光の偏光度
が高まる。

【０１２８】請求項８記載の表示装置によれば、明るい
表示をする高品位な表示装置を提供出来る。

【０１２９】請求項９記載の表示装置によれば、制御が
容易で安価な表示装置を提供出来る。

【０１３０】請求項１０記載の表示装置によれば、より
好ましい表示コントラストや応答速度を有し、明るい表
示をする表示装置を提供出来る。

【０１３１】請求項１１記載の表示装置によれば、更に
より好ましい表示コントラストや応答速度を有し、明る
い表示をする表示装置を提供出来る。

【０１３２】請求項１２記載の電子機器によれば、明る
く見易い表示で、表示される情報を誤認することが少な
い信頼性の高い電子機器を提供出来、また偏光源に要す
る電力も抑えられるので、電池等駆動で駆動される電子
機器の電池寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の偏光源１００の概略断面と光路を示
す図。

【図２】実施例２の偏光源２００の概略断面と光路を示
す図。

【図３】実施例３の表示装置３００の概略断面と光路を
示す図。

【図４】実施例３の表示装置３００の概略断面と外光の
光路を示す図。

【図５】従来技術の偏光源５００の概略断面と光路を示
す図。

【符号の説明】

１００・・・・実施例１の偏光源。 １０１・・・・発光手段。 １０１ａ・・光源(冷陰極管)。 １０１ｂ・・導光体。 １０１ｃ・・拡散部材。 １０２・・・・偏光分離器。 １０３・・・・反射板。 １０４・・・・直線偏光と円偏光を相互に変換する光学
素子、(１／４)波長板。 １０５ａ〜ｈ・光路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/133 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/133 ５００ 1/1335 ５１０ 1/1335 ５１０ ５２０ ５２０ ５３０ ５３０ (72)発明者 小澤 裕 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光手段と該発光手段の一方の側に配置さ
   れた偏光分離手段と前記発光手段の他方の側に配置され
   た反射手段とを具備し、前記偏光分離手段が、該偏光分
   離手段に対して前記発光手段側から入射した光のうち、
   第１の所定の方向の直線偏光成分を前記発光手段側に反
   射させ、前記第１の所定の方向と直交する第２の所定の
   方向の直線偏光成分を前記発光手段と反対側に出射可能
   な偏光分離手段である偏光源において、前記偏光分離手
   段と前記反射手段の間に第１の光学素子を具備し、該第
   １の光学素子が、該第１の光学素子に対して前記偏光分
   離手段側から入射した直線偏光をほぼ円偏光に変換して
   前記反射手段側に出射し、前記反射手段側から入射した
   円偏光をほぼ直線偏光に変換して前記偏光分離手段側に
   出射する光学素子であることを特徴とする偏光源。
2. 【請求項２】請求項１記載の偏光源において、前記偏光
   分離手段と前記反射手段の間または前記偏光分離手段に
   対して前記発光手段と反対側に第２の光学素子を具備
   し、該第２の光学素子が、該第２の光学素子に入射した
   光と該入射した光が出射する際の光の偏光状態がおおむ
   ね同じである散乱板であることを特徴とする偏光源。
3. 【請求項３】請求項１乃至２記載の偏光源において、前
   記反射手段がおおむね鏡面反射する反射手段であること
   を特徴とする偏光源。
4. 【請求項４】請求項１乃至２記載の偏光源において、前
   記反射手段が、該反射手段に入射した光と該入射した光
   が反射する際の光の偏光状態がおおむね同じであり、反
   射方向が散乱する反射手段であることを特徴とする偏光
   源。
5. 【請求項５】請求項１乃至４記載の偏光源において、前
   記第１の光学素子が、ｍを０を含む整数とした時に、
   {(２×ｍ＋１)/４}波長板であることを特徴とする偏光
   源。
6. 【請求項６】請求項１ないし４記載の偏光源において、
   前記第１の光学素子が、複数の位相差板からなることを
   特徴とする偏光源。
7. 【請求項７】請求項１ないし６記載の偏光源において、
   前記偏光分離手段が、該偏光分離手段に対して前記発光
   手段と反対側から入射した光のうち、前記第１の所定の
   方向の直線偏光成分を前記発光手段と反対側に反射させ
   ない偏光分離手段であることを特徴とする偏光源。
8. 【請求項８】表示装置の表示用照明手段として、請求項
   １ないし７記載の偏光源を具備することを特徴とする表
   示装置。
9. 【請求項９】請求項８記載の表示装置が液晶表示装置で
   あることを特徴とする表示装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の表示装置がＴＮ液晶素
    子、ＳＴＮ液晶素子、Ｆ−ＳＴＮ液晶素子またはＥＣＢ
    液晶素子を用いた液晶表示装置であることを特徴とする
    表示装置。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の表示装置がアクティブ
    ・マトリクス液晶素子を用いた液晶表示装置であること
    を特徴とする表示装置。
12. 【請求項１２】電子機器の情報表示手段として、請求項
    ８乃至１１記載の表示装置を具備することを特徴とする
    電子機器。