KR20050072788A - 조명 장치 및 그것을 구비한 화상 표시 장치와 도광체 - Google Patents

조명 장치 및 그것을 구비한 화상 표시 장치와 도광체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 조명 장치는, 광원(10)과, 광원(10)으로부터 출사된 광을 받는 입사면(20a) 및 입사면(20a)으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면(20c)을 갖는 도광체(20)를 구비한다. 도광체(20)는, 입사면(20a)으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광(제1 편광)을 선택적으로 출사면(20c)으로부터 출사시키는 편광 선택층(22)과, 제1 편광과는 편광 방향이 상이한 제2 편광을 제1 편광으로 변환하는 편광 변환층(24)을 갖는다. 편광 선택층(22)은, 제1 편광을 실질적으로 출사면(20c)측에만 반사한다.

Description

조명 장치 및 그것을 구비한 화상 표시 장치와 도광체{LIGHTING DEVICE AND IMAGE DISPLAY UNIT AND LIGHT GUIDE PROVIDED WITH IT}
본 발명은, 조명 장치 및 그것을 구비한 화상 표시 장치 및 도광체에 관한 것으로, 특히 광의 이용 효율이 높은 조명 장치 및 그것을 구비한 화상 표시 장치 및 도광체에 관한 것이다.
최근, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는, 박형이면서 저소비 전력이라는 특징을 살려, 워드 프로세서나 퍼스널 컴퓨터 등의 OA 기기, 전자 수첩 등의 휴대 정보 기기, 혹은 액정 모니터를 구비한 카메라 일체형 VTR 등에 널리 이용되고 있다.
액정 표시 장치로 대표되는 비발광형의 표시 장치는, CRT(Cathode Ray Tube), PDP(Plasma Display Panel) 및 EL(Electro Luminescence) 등의 자발광형의 표시 장치와는 달리, 스스로는 발광하지 않고, 외부로부터 조사된 광의 투과광량이나 반사광량을 제어함으로써 문자나 화상을 표시한다.
전술한 액정 표시 장치는, 투과형과 반사형으로 대별된다.
투과형의 액정 표시 장치는, 액정 표시 패널의 배후에 배치된 조명 장치(소위 백 라이트)의 광을 이용하여 표시를 행하고, 반사형의 액정 표시 장치는, 주위광을 이용하여 표시를 행한다. 단, 반사형 액정 표시 장치 중에는, 충분한 강도의 주위광이 얻어지지 않는 경우의 표시 품위를 향상하기 위한 조명 장치를 구비한 것이 알려져 있고, 이 조명 장치는, 투과형 액정 표시 장치의 조명 장치가 「백 라이트」라고 칭해지는 것에 대하여, 「프론트 라이트」라고 칭해진다.
현재 실용화되고 있는 투과형의 액정 표시 장치의 대부분은, 액정 셀을 개재하여 대향하는 한쌍의 편광자를 구비하고 있고, 또한 현재 실용화되고 있는 반사형의 액정 표시 장치의 대부분은, 액정 셀의 관찰자측에 배치된 편광자를 구비하고 있다. 그 때문에, 조명 장치(백 라이트나 프론트 라이트)로부터 출사되는 조명광이 랜덤한 편광 상태의 광인 경우에는, 조명광은 액정 셀에 입사하기 전에 그 약 50%가 편광자에서 흡수된다.
따라서, 편광자로부터의 광의 흡수를 적게 하여 광의 이용 효율을 향상시키기 위해, 소정의 편광 방향의 광을 선택적으로 출사하는 조명 장치가 제안되고 있다.
예를 들면, 일본 특개평9-5739호 공보 및 Tanase, 외 5명, 「A New Backlighting System with a Polarizer Light Pipe for Enhanced Light Output from LCDs」, SID97DIGEST, p.365-368에는, 굴절율이 서로 상이한 투명 매질 사이의 계면에서의 반사율이 편광 의존성을 갖는 것을 이용하여 특정한 편광 방향의 광을 출사하는 조명 장치가 개시되어 있다. 도 43 및 도 44에, 일본 특개평9-5739호 공보에 개시되어 있는 조명 장치(740)와 그것을 백 라이트로서 구비한 액정 표시 장치(700)를 모식적으로 도시한다.
액정 표시 장치(700)는, 투과형의 액정 표시 패널(710)과, 액정 표시 패널(710)의 배면측에 배치된 조명 장치(백 라이트)(740)를 갖고 있다.
액정 표시 패널(710)은, 한쌍의 기판(711 및 712)과, 한쌍의 기판(711 및 712) 사이에 설치된 액정층(713)과, 한쌍의 기판(711 및 712)의 외측에 설치된 한쌍의 편광자(715a 및 715b)를 갖는다. 액정 표시 패널(710)은, 조명 장치(740)로부터 출사되어 편광자(715b)를 통하여 액정 표시 패널(710)에 입사한 광을, 액정층(713)에서 변조하여 편광자(715a)를 투과하는 광량을 제어함으로써 표시를 행한다.
조명 장치(740)는, 광원(741)과, 도광체(720)와, 광원을 둘러싸도록 설치된 반사 필름(742)을 갖고 있다.
도광체(720)는, 광원(741)측의 제1 측면(입사면)(720a)과, 제1 측면(720a)에 대향하는 제2 측면(720b)과, 광원(741)으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면(720c)과, 출사면(720c)에 대향하는 대향면(720d)을 갖고 있다. 또한, 도광체(720)의 제2 측면(720b) 근방에 λ/4판(1/4 파장판)(732)과 반사판(734)이 배치되고, 도광체(720)의 대향면(720d) 근방에 반사판(736)이 배치되어 있다.
도광체(720)는, 도광판(721)과, 도광 시트(723)가 접합되어 형성되어 있고, 도광 시트(723)는, 상호 굴절율이 상이한 투명한 아몰퍼스층(723a 및 723b)이 소정의 각도를 이루어 교대로 적층되어 구성되어 있다.
광원(741)으로부터 출사되어 입사면(720a)으로부터 도광체(720) 내부에 입사한 광은, 출사면(720c)과 대향면(720d)에서 전반사를 반복하면서 제2 측면(720b)을 향하여 전파한다. 도광체(720) 내부를 전파하는 광의 일부는, 도광 시트(723)를 구성하는 아몰퍼스층(723a 및 723b) 사이의 계면에서 반사되고, 출사면(720c)으로부터 액정 표시 패널(710)을 향하여 출사된다.
상호 굴절율이 상이한 아몰퍼스층 사이의 계면에서는, 편광 방향에 따라 반사율이 상이한 것이 알려져 있고, 특히 브루스터각이라고 하는 특정한 입사각으로 계면에 광이 입사하면, P 편광의 반사율이 제로로 되고, S 편광만이 반사된다.
따라서, 도광 시트(723)를 구성하는 아몰퍼스층(723a 및 723b)을, 도광체(720)의 출사면(720c)에 대하여 브루스터각에 가까운 각도를 이루도록 적층함으로써, 아몰퍼스층(723a 및 723b)의 반복 방향으로 직교하는 방향(도 44의 지면에 수직인 방향)으로 진동하는 제1 편광의 반사율을 높고, 아몰퍼스층(723a 및 723b)의 반복 방향으로 평행한 방향(도 44의 지면에 평행한 방향)으로 진동하는 제2 편광의 반사율을 낮게 할 수 있고, 도광체(720)로부터 출사되는 조명광에 편광 특성을 갖게 할 수 있다.
도광체(720)의 제2 측면(720b) 근방에 설치된 λ/4판(732)과 반사판(734)은, 도광체(720)의 출사면(720c)으로부터 출사되지 않고 제2 측면(720b)에 도달한 광의 편광 방향을 회전시켜 다시 도광체(720) 내부에 입사시킴으로써 광의 이용 효율의 향상을 꾀하기 위해 설치되어 있다. 또한, 도광체(720)의 대향면(720d) 근방에 설치된 반사판(736)은, 액정 표시 패널(710)에 의해 도광체(720)측에 반사된 조명광을 다시 액정 표시 패널(710)측에 반사시키기 위해 설치되어 있다.
액정 표시 장치(700)에서는, 전술한 바와 같이 조명 장치(740)로부터 특정한 편광이 선택적으로 출사하므로, 액정 표시 패널(710)이 구비하는 편광자(715b)에서의 광의 흡수를 억제할 수 있어, 광의 이용 효율이 향상된다.
또한, 일본 특표평10-508151호 공보, 일본 특표2001-507483호 공보, S. M. P. Blom, 외 2명, 「Towards Polarised Light Emitting Back Lights : Micro-structured Anisotropic Layers」, Asia Display/IDW'01, p.525-528 및 Henri J. B. Jagt, 외 3명, 「Micro-structured Polymeric Linearly Polarized Light Emitting Lightguide for LCD Illumination」, SID02DIGEST, p.1236-1239에는, 굴절율이 등방적인 재료와 굴절율이 이방적인 재료의 계면에서의 반사율이 편광 의존성을 갖는 것을 이용하여 특정한 편광 방향의 광을 출사하는 조명 장치가 개시되어 있다. 도 45의 (a) 및 도 45의 (b)와 도 46에, Asia Display/IDW'01, p.525-528에 개시되어 있는 조명 장치(800)를 모식적으로 도시한다.
조명 장치(800)는, 광원(810)과, 도광체(820)와, 광원(810)을 둘러싸도록 설치된 반사 필름(812)을 갖고 있다.
도광체(820)는, 광원(810)측의 제1 측면(입사면)(820a)과, 제1 측면(820a)에 대향하는 제2 측면(820b)과, 광원(810)으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면(820c)과, 출사면(820c)에 대향하는 대향면(820d)을 갖고 있다.
도광체(820)는, 굴절율이 등방적인 재료로 형성된 등방성층(821)과, 굴절율이 이방적인 재료로 형성된 이방성층(823)이 적층되어 구성되어 있다. 등방성층(821)의 이방성층(823)측의 표면에 일정한 피치로 단면 형상이 V자 형상인 홈이 형성되어 있음과 함께, 이방성층(823)의 등방성층(821)측의 표면에 이 V자 형상의 홈에 감합하는 볼록부가 형성되어 있고, 등방성층(821)과 이방성층(823)의 계면의 단면 형상은 파상(波狀)이다. 이방성층(823)은, 특정한 방향을 따른 굴절율 ne만이 등방성층(821)의 굴절율 n과 상이하고, 그 밖의 방향을 따른 굴절율 no가 등방성층(821)의 굴절율 n과 거의 동일하도록 설계되어 있다.
광원(810)으로부터 출사되어 입사면(820a)으로부터 도광체(820) 내부에 입사한 광은, 출사면(820c)과 대향면(820d)에서 전반사를 반복하면서 제2 측면(820b)을 향하여 전파한다. 도광판(820) 내부를 전파하는 광의 일부는, 이방성층(823)과 등방성층(821)과의 계면 중 출사면(820c)에 대하여 경사진 부분에서 반사되고, 출사면(820c)으로부터 출사된다.
이방성층(823)과 등방성층(821)의 계면에서는, 서로의 굴절율이 상이한 방향으로 진동하는 제1 편광만이 반사되고, 서로의 굴절율이 거의 일치하는 방향으로 진동하는 제2 편광은 반사되지 않는다. 그 때문에, 도광체(820)로부터 출사되는 조명광에 편광 특성을 갖게 하는 것이 가능하다.
조명 장치(800)에서는, 전술한 바와 같이 출사면(820c)으로부터 특정한 편광이 선택적으로 출사되므로, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
일본 특표평10-508151호 공보에도, 도 45의 (a), 도 45의 (b) 및 도 46에 도시한 조명 장치(800)와 마찬가지로 등방성층과 이방성층과의 계면에서의 반사율이 편광 의존성을 갖는 것을 이용하여 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사하는 조명 장치가 개시되어 있고, 또한 도 45의 (a) 및 도 46에 도시한 바와 같이 도광체(820)의 제2 측면(820b) 근방에 편광 해소 반사판(832)을 설치함으로써, 광의 이용 효율의 향상을 한층 더 도모할 수 있는 것을 개시하고 있다. 편광 해소 반사판(832)은, 이방성층(823)과 등방성층(821)과의 계면에서 반사되지 않는 제2 편광을 편광 해소하고 그 일부를 제1 편광으로서 도광체(820)에 다시 입사시키므로, 제2 편광을 조명광으로서 이용할 수 있다.
또한, 일본 특개평9-218407호 공보에는, 등방성층(굴절율이 등방적인 재료로 형성된 층)과 이방성층(굴절율이 이방적인 재료로 형성된 층)과의 계면에 형성된 배열 격자에서의 회절의 편광 의존성을 이용하여 특정한 편광 방향의 광을 출사하는 조명 장치가 개시되어 있다. 도 47의 (a) 및 도 47의 (b)와 도 48에, 일본 특개평9-218407호 공보에 개시되어 있는 조명 장치(900)를 모식적으로 도시한다.
조명 장치(900)는, 광원(910)과, 도광체(920)와, 광원(910)을 둘러싸도록 설치된 반사 필름(912)을 갖고 있다.
도광체(920)는, 광원(910)측의 제1 측면(입사면)(920a)과, 제1 측면(920a)에 대향하는 제2 측면(920b)과, 광원(910)으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면(920c)과, 출사면(920c)에 대향하는 대향면(920d)을 갖고 있다.
도광체(920)는, 굴절율이 등방적인 재료로 형성된 등방성층(921)과, 굴절율이 이방적인 재료로 형성된 이방성층(923)이 적층되어 구성되어 있다. 이방성층(923)은, 특정한 방향을 따른 굴절율 ne만이 등방성층(921)의 굴절율 n과 상이하고, 그 밖의 방향을 따른 굴절율 no가 등방성층(921)의 굴절율 n과 거의 동일하도록 설계되어 있다. 등방성층(921)과 이방성층(923)과의 계면의 단면 형상은 사각형 파상으로서, 등방성층(921)과 이방성층(923)의 계면이 배열 격자로서 기능한다. 또한, 도광체(920)의 대향면(920d)측에, 위상차판(932) 및 반사판(934)이 설치되어 있다.
광원(910)으로부터 출사되어 입사면(920a)으로부터 도광체(920) 내부에 입사한 광은, 출사면(920c)과 대향면(920d)에서 전반사를 반복하면서 제2 측면(920b)을 향하여 전파한다. 도광체(920) 내부를 전파하는 광의 일부는, 이방성층(923)과 등방성층(921)과의 계면에 형성된 배열 격자에서 회절되어, 출사면(920c)으로부터 출사된다.
이방성층(923)과 등방성층(921)과의 계면에 형성된 배열 격자에서는, 서로의 굴절율이 상이한 방향으로 진동하는 제1 편광만이 회절되고, 서로의 굴절율이 거의 일치하는 방향으로 진동하는 제2 편광은 회절되지 않는다. 그 때문에, 도광체(920)로부터 출사되는 조명광에 편광 특성을 갖게 할 수 있다.
조명 장치(900)에서는, 전술한 바와 같이 출사면(920c)으로부터 특정한 편광이 선택적으로 출사되므로, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 일본 특개평9-218407호 공보에는, 배열 격자에서 회절되지 않는 제2 편광은, 도광체(920)의 내부를 제2 측면(920b)을 향하여 전파하는 과정에서, 이방성층(923) 및 위상차판(932)에 의해 제1 편광으로 변환되므로, 제2 편광도 조명광으로서 이용할 수 있는 것이 기재되어 있다.
그러나, 전술한 조명 장치는, 모두 이하와 같은 문제를 갖고 있다.
도 43 및 도 44에 도시한 조명 장치(740), 도 45 및 도 46에 도시한 조명 장치(800)에서는, 아몰퍼스층(723a 및 723b) 사이의 계면이나 등방성층(821)과 이방성층(823)과의 계면에서 직접 반사되지 않는 제2 편광은, 도광체(720)의 제2 측면(720b) 근방에 설치된 λ/4판(732) 및 반사판(734)이나, 도광체(820)의 제2 측면(820b) 근방에 설치된 편광 해소 반사판(832)에 의해, 제1 편광으로 변환된다.
일반적으로 도광체의 재료로서 이용되는 폴리메틸 메타크릴레이트나 폴리카보네이트 등의 투명 수지는 약간의 복굴절성을 갖고 있지만, 도광체(720, 820)의 제2 측면(720a, 820a)에 도달한 제2 편광을, λ/4판(732)과 반사판(734), 혹은 편광 해소 반사판(832)에 의해 제1 편광으로 변환하기 위해서는, 도광체(720, 820)의 복굴절성을 충분히 작게 억제할 필요가 있다. 도광체(720, 820)가 큰 복굴절성을 갖고 있으면, 도광체(720, 820)의 내부를 전파하는 제2 편광의 일부가 편광 해소되어 제1 편광으로서 제2 측면에 도달하므로, λ/4판(732)과 반사판(734), 혹은 편광 해소 반사판(832)에 의해 제2 편광으로 변환되어, 다시 도광체(720, 820)에 입사해도 출사면(720c, 820c)을 향하여 출사되지 않기 때문이다.
따라서, 조명 장치(740 및 800)에서는, 도광체(720, 820)를, 복굴절성이 충분히 작은 재료를 이용하여 형성할 필요가 있어, 재료의 선택지가 한정된다.
또한, 최근, 액정 표시 장치의 박형화가 현저하고, 도광체(720, 820)의 제2 측면(720b, 820b)에서의 두께는, 0.7㎜∼0.8㎜ 정도로 되는 경우도 있다. 이러한 도광체(720, 820)의 제2 측면(720b, 820b)의 근방에, λ/4판(732)과 반사판(734), 혹은 편광 해소 반사판(832)을 정밀하게 배치하는 것은, 생산면에서 매우 곤란하며, 또한 금후, 액정 표시 장치의 박형화가 한층 더 진행되는 것을 고려하면 이러한 구성은 실용성이 부족하다고 생각되어진다.
한편, 도 47 및 도 48에 도시한 조명 장치(900)에서, 제2 편광이 이방성층(923)에 의해 제1 편광으로 변환되는 것이 특허 문헌4에 기재되어는 있지만, 이 조명 장치(900)에서 제1 편광과 제2 편광은, 이방성층(923)에 대하여 각각 상광(常光)과 이상광(異常光)에 상당하기 때문에, 제2 편광이 이방성층(923)의 복굴절성에 의해 제1 편광으로 변환되는 것은 원리적으로 있을 수 없다. 그 때문에, 조명 장치(900)에서는, 오로지 위상차판(932)에 의해 제2 편광의 제1 편광으로의 변환이 행하여진다.
그러나, 일본 특개평9-218407호 공보에는, 위상차판(932)의 구체적인 사양, 예를 들면, 굴절율의 이방성, 두께 및 광학축(지상축이나 진상축)의 방향 등에 대하여 전혀 기재되어 있지 않고, 제2 편광을 제1 편광으로 효율적으로 변환하기 위한 어떠한 지견도 개시되어 있지 않다.
또한, 이 조명 장치(900)에서는, 등방성층(921)과 이방성층(923)과의 계면에 형성된 배열 격자에 의해, 출사면(920c)측뿐만 아니라, 대향면(920d)측에도 광이 회절되어, 대향면(920d)으로부터도 광이 적지 않게 출사한다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 저하한다. 또한, 이 조명 장치(900)를 프론트 라이트로서 이용하면, 관찰자측에도 광이 출사되므로, 표시 품위가 저하한다.
전술한 바와 같이, 광원으로부터의 광을 특정한 편광 방향의 광으로서 충분히 효율적으로 출사할 수 있는 조명 장치가 아직 개발되어 있지 않은 것이 현상황이다.
본 발명은, 전술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 광원으로부터의 광을 특정한 편광 방향의 광으로서 충분히 효율적으로 출사할 수 있는 조명 장치 및 그것을 구비한 화상 표시 장치 및 도광체를 제공하는 것에 있다.
<발명의 개시>
본 발명에 따른 제1 조명 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고, 상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고, 상기 편광 선택층은, 상기 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 상기 출사면측에만 반사하여, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
상기 편광 선택층은, 상기 출사면에 대하여 소정의 각도를 이루는 복수의 유전체막을 포함해도 된다.
본 발명에 따른 제2 조명 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고, 상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고, 상기 편광 선택층은, 상기 출사면에 대하여 경사진 복수의 유전체막을 포함하고, 상기 경사진 복수의 유전체막은, 상기 입사면으로부터 멀어질수록 밀하게 배치되어 있어, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
상기 도광체는, 상기 출사면에 대하여 경사진 복수의 경사면 및 상기 출사면에 대략 평행한 복수의 평행면을 포함하는 주면을 갖는 제1 부재와, 상기 제1 부재의 상기 주면 상에 설치되고, 상기 주면을 평탄화하는 제2 부재를 포함하여 구성되어 있고, 상기 경사진 복수의 유전체막은, 상기 주면의 상기 복수의 경사면에 형성되고, 상기 주면의 상기 복수의 평행면은 상기 입사면으로부터 멀어질수록 소하게 배치되어 있는 구성으로 하여도 된다.
상기 편광 선택층은, 상기 주면의 상기 복수의 평행면에 형성된 복수의 또다른 유전체막을 포함해도 된다.
상기 편광 선택층은, 상기 출사면 근방에 배치되고, 또한 상기 편광 변환층보다도 상기 출사면측에 위치하고 있어도 된다. 이 때, 상기 복수의 평행면은, 상기 복수의 경사면보다도 상기 출사면측에 위치하고 있는 것이 바람직하다.
상기 도광체는, 상기 출사면에 대향하는 대향면을 더 갖고, 상기 편광 선택층은, 상기 대향면 근방에 배치되고, 또한 상기 편광 변환층보다도 상기 대향면측에 위치하고 있어도 된다. 이 때, 상기 복수의 평행면은, 상기 복수의 경사면보다도 상기 대향면측에 위치하고 있는 것이 바람직하다.
상기 제1 부재는, 예를 들면, 상기 주면에 복수의 프리즘이 배열된 프리즘 시트이다.
상기 제2 부재는, 예를 들면, 투명한 수지 재료로 형성된 투명 수지층이다.
상기 편광 변환층은, 복굴절성을 갖는 투명 재료로 형성되어 있어도 된다.
상기 편광 변환층은, 사출 성형된 투명 수지층이어도 된다.
상기 편광 변환층은 위상차판이어도 된다.
상기 위상차판이 상기 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제3 조명 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고, 상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고, 상기 편광 변환층은, 사출 성형된, 복굴절성을 갖는 투명 수지층이며, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
본 발명에 따른 제4 조명 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고, 상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고, 상기 편광 변환층은 위상차판이며, 상기 위상차판이 상기 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않는 구성을 갖고 있어, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
상기 위상차판이 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 구성으로 하여도 된다. 상기 위상차판이 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 경우, 상기 위상차판의 상기 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 상기 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 상기 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒0 및 0<(nx-ny)·d<λ과, 10°<α<30° 또는 40°<α<60°의 관계를 만족하는 것이 바람직하며, 상기 위상차판의 상기 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 상기 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 상기 지상축이 이루는 각도 α가 (nx-nz)/(nx-ny)≒0, (nx-ny)· d=λ/2 및 10°<α<30°의 관계를 만족하는 것이 더 바람직하다.
혹은, 상기 위상차판의 상기 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 상기 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 상기 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒1, λ/4<(nx-ny)·d<5λ/4 및 20°<α<90°의 관계를 만족하는 것이 바람직하며, 상기 위상차판의 상기 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 상기 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 상기 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒1, (nx-ny)·d=λ/2 및 20°<α<80°의 관계를 만족하는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 위상차판이 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 구성으로 하여도 된다.
상기 위상차판이 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 경우, 상기 위상차판의 상기 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 상기 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 상기 지상축이 이루는 각도 α가, 0.6<(nx-nz)/(nx-ny)<0.9, λ/4<(nx-ny)·d<3λ/4 및 60°<α<80°의 관계를 만족하는 것이 바람직하며, 상기 위상차판의 상기 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 상기 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 상기 지상축이 이루는 각도 α가, 0.6<(nx-nz)/(nx-ny)<0.9, (nx-ny)·d=λ/2 및 60°<α<80°의 관계를 만족하는 것이 더 바람직하다.
상기 편광 변환층은, 상기 편광 선택층에 대하여 상기 출사면과는 반대측에 배치되어 있어도 된다.
상기 편광 변환층은, 상기 편광 선택층에 대하여 상기 출사면측에 배치되어 있어도 된다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치는, 상기한 구성을 갖는 조명 장치와, 상기 조명 장치가 갖는 상기 도광체의 상기 출사면측에 설치되고, 적어도 하나의 편광자를 구비한 표시 패널을 갖고, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
상기 조명 장치는, 상기 도광체의 상기 대향면에 형성된 투명 입력 장치를 더 구비하고 있어도 된다.
상기 표시 패널은 기판을 포함하고, 상기 조명 장치가 갖는 상기 도광체는 상기 기판을 겸하고 있어도 된다.
본 발명에 따른 제1 도광체는, 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고, 상기 편광 선택층은, 상기 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 상기 출사면측에만 반사하여, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
본 발명에 따른 제2 도광체는, 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고, 상기 편광 선택층은, 상기 출사면에 대하여 경사진 복수의 유전체막을 포함하고, 상기 경사진 복수의 유전체막은, 상기 입사면으로부터 멀어질수록 밀하게 배치되어 있어, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
본 발명에 따른 제3 도광체는, 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고, 상기 편광 변환층은, 사출 성형된, 복굴절성을 갖는 투명 수지층이며, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
본 발명에 따른 제4 도광체는, 상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고, 상기 편광 변환층은 위상차판이며, 상기 위상차판이 상기 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않는 구성을 갖고 있어, 그것에 의해 상기 목적이 달성된다.
이하, 본 발명의 작용을 설명한다.
본 발명에 따른 제1 조명 장치에서는, 도광체가, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 또한, 편광 선택층은 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 출사면측에만 반사하므로, 대향면측(프론트 라이트에서는 관찰자측)에 광이 반사함에 따른 광의 이용 효율의 저하나 표시 품위(콘트라스트비)의 저하를 억제할 수 있다.
편광 선택층이 출사면에 대하여 소정의 각도를 이루는 복수의 유전체막을 포함하고 있는 구성으로 함으로써, 편광 선택층은 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 출사면측에만 반사할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 조명 장치에서는, 도광체가, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 편광 선택층은, 출사면에 대하여 경사진 복수의 유전체막을 포함하고, 이들의 경사진 유전체막이 특정한 편광 방향의 광을 출사면측에 반사한다. 본 발명에 따른 제2 조명 장치에서는, 경사진 복수의 유전체막이, 입사면으로부터 멀어질수록 밀하게 배치되어 있으므로, 출사면으로부터 출사하는 광의 강도의 균일성이 향상된다.
본 발명에 따른 제2 조명 장치는, 예를 들면, 도광체를, 출사면에 대하여 경사진 복수의 경사면 및 출사면에 대하여 대략 평행한 복수의 평행면을 포함하는 주면을 갖는 제1 부재와, 제1 부재의 주면 상에 설치되고, 주면을 평탄화하는 제2 부재를 포함하도록 구성함과 함께, 경사진 복수의 유전체막을 주면의 복수의 경사면에 형성하고, 또한 주면의 복수의 평행면을 입사면으로부터 멀어질수록 소하게 배치함으로써 용이하게 제작할 수 있다.
편광 선택층이, 주면의 복수의 평행면에 형성된 복수의 또다른 유전체막(즉 출사면에 대략 평행한 유전체막)을 갖는 구성에서는, 편광 변환층에의 광의 입사가 이들의 평행한 유전체막에 의해 방해받지 않도록 하는 구성을 채용하는 것이 바람직하며, 경사진 유전체막에의 광의 입사가 평행한 유전체막에 의해 방해받지 않도록 하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 설명하면, 이하의 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
우선, 편광 선택층이 출사면 근방에 배치되는 경우에는, 편광 선택층이 편광 변환층보다도 출사면측에 위치하고 있으면, 편광 변환층에의 광의 입사가 평행한 유전체막에 의해 방해받지 않으므로, 특정한 편광 방향으로의 편광 방향의 변환을 적합하게 행할 수 있다. 또한, 이 때, 제1 부재의 평행면이 경사면보다도 출사면측에 위치하고 있으면, 즉 평행한 유전체막이 경사진 유전체막보다도 출사면측에 위치하고 있으면, 경사진 유전체막에의 광의 도달이 평행한 유전체막에 의해 방해받지 않고, 출사면으로부터의 광의 출사를 적합하게 행할 수 있다.
또한, 도광체가 출사면에 대향하는 대향면을 더 갖고, 편광 선택층이 대향면 근방에 배치되는 경우에는, 편광 선택층이 편광 변환층보다도 대향면측에 위치하고 있으면, 편광 변환층에의 광의 입사가 평행한 유전체막에 의해 방해받지 않으므로, 특정한 편광 방향으로의 편광 방향의 변환을 적합하게 행할 수 있다. 또한, 이 때, 제1 부재의 평행면이 경사면보다도 대향면측에 위치하고 있으면, 즉 평행한 유전체막이 경사진 유전체막보다도 대향면측에 위치하고 있으면, 경사진 유전체막에의 광의 도달이 평행한 유전체막에 의해서 방해받지 않고, 출사면으로부터의 광의 출사를 적합하게 행할 수 있다.
상기한 제1 부재로서는, 예를 들면, 주면에 복수의 프리즘이 배열된 프리즘 시트를 이용할 수 있다. 또한, 제2 부재로서는, 예를 들면, 투명한 수지 재료로 형성된 투명 수지층을 이용할 수 있다.
편광 변환층은, 전형적으로는, 복굴절성을 갖는 투명 재료로 형성되어 있다.
편광 변환층이, 사출 성형된 투명 수지층이면, 편광 변환층이 두껍고, 도광체의 많은 영역을 차지하는 구성으로 하는 것이 용이하므로, 그 때문에, 많은 광을 편광 변환층 내를 전파시켜, 광을 특정한 편광 방향의 광으로 효율적으로 변환할 수 있게 된다. 또한, 편광 변환층이 위상차판이면, 그 지상축이 출사면에 평행한 면 내에서 거의 맞추어져(일치하고) 있으므로, 광이 특정한 편광 방향의 광으로 변환되는 효율이 출사면에 평행한 면 내에서 거의 일정하다. 그 때문에, 출사면으로부터 균일하게 특정한 편광 방향의 광이 출사하도록 하는 등의 설계를 실시하기 쉽다.
위상차판이 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않는 것에 의해, 위상차판은 편광 변환층으로서 적합하게 기능한다.
본 발명에 따른 제3 조명 장치에서는, 도광체가, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 또한, 편광 변환층이, 사출 성형된 복굴절성을 갖는 투명 수지층이므로, 편광 변환층이 두껍고, 도광체의 많은 영역을 차지하는 구성으로 하는 것이 용이하다. 그 때문에, 많은 광을 편광 변환층 내를 전파시켜, 광을 특정한 편광 방향의 광으로 효율적으로 변환할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 제4 조명 장치에서는, 도광체가, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 또한, 편광 변환층이 위상차판이므로, 그 지상축이 출사면에 평행한 면 내에서 거의 맞추어져 있다(일치하고 있다). 따라서, 광이 특정한 편광 방향의 광으로 변환되는 효율이 출사면에 평행한 면 내에서 거의 일정하다. 그 때문에, 출사면으로부터 균일하게 특정한 편광 방향의 광이 출사하도록 하는 설계를 실시하기 쉽다. 또한, 이 위상차판이 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않으므로, 이 위상차판은 편광 변환층으로서 적합하게 기능한다.
위상차판으로서는, 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 것을 이용해도 된다.
위상차판이 일축성인 경우, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒0 및 0<(nx-ny)·d<λ과, 10°<α<30° 또는 40°<α<60°의 관계를 만족하면, 특정한 편광 방향의 광으로의 변환을 효율적으로 행할 수 있다. 특히, (nx-nz)/(nx-ny)≒0, (nx-ny)·d=λ/2 및 10°<α<30°의 관계를 만족하여 있으면, 변환 효율이 가시광의 파장역에서 파장에 따라 거의 변화하지 않으므로, 착색의 발생이 억제된다.
또한, 위상차판이 일축성인 경우, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒1, λ/4<(nx-ny)·d<5λ/4 및 20°<α<90°의 관계를 만족하는 것에 의해서도, 특정한 편광 방향의 광으로의 변환을 효율적으로 행할 수 있다. 특히, (nx-nz)/(nx-ny)≒1, (nx-ny)·d=λ/2 및 20°<α<80°의 관계를 만족하면, 변환 효율이 가시광의 파장역에서 파장에 따라 거의 변화하지 않으므로, 착색의 발생이 억제된다.
또한, 위상차판으로서, 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 것을 이용해도 된다. 위상차판이 이축성인 경우, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, 0.6<(nx-nz)/(nx-ny)<0.9, λ/4<(nx-ny)·d<3λ/4 및 60°<α<80°의 관계를 만족하면, 넓은 각도 범위(전파 각도의 범위)에서 특정한 편광 방향의 광으로의 변환을 효율적으로 행할 수 있다. 특히, 0.6<(nx-nz)/(nx-ny)<0.9, (nx-ny)·d=λ/2 및 60°<α<80°의 관계를 만족하면, 변환 효율이 가시광의 파장역에서 파장에 따라 거의 변화하지 않으므로, 착색의 발생이 억제된다.
편광 변환층은, 편광 선택층에 대하여 출사면과는 반대측(출사면에 대향하는 대향면측)에 배치되어 있어도 되고, 출사면측에 배치되어 있어도 된다.
단, 편광 변환층이 사출 성형된 투명 수지층인 경우에는, 편광 변환층은 편광 선택층에 대하여 출사면과는 반대측(대향면측)에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 편광 변환층이 사출 성형된 투명 수지층인 경우에는, 편광 변환층의 지상축은 출사면에 평행한 면 내에서 변동되어 있지만, 편광 변환층이 편광 선택층에 대하여 출사면과는 반대측(대향면측)에 배치되어 있으면, 편광 선택층에 의해 출사면을 향한 특정한 편광 방향의 광이, 출사면으로부터 출사되기 전에 편광 변환층을 통과하지 않아, 편광 변환층에 의해 편광 해소되지는 않는다.
또한, 편광 변환층이 위상차판인 경우, 편광 변환층의 지상축은 출사면에 평행한 면 내에서 거의 일치하고 있으므로, 편광 변환층이 편광 선택층에 대하여 출사면측에 배치되어 있으면, 편광 선택층에 의해 출사면을 향한 특정한 편광 방향의 광의 편광 상태(예를 들면 편광 방향)를 이 편광 변환층(위상차판)에 의해 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 조명 장치는, 화상 표시 장치에 적합하게 이용된다. 본 발명에 따른 조명 장치와, 조명 장치가 갖는 도광체의 출사면측에 설치되며, 적어도 하나의 편광자를 구비한 표시 패널을 갖는 화상 표시 장치는, 광의 이용 효율이 높아, 밝은 표시를 행할 수 있다.
이러한 화상 표시 장치에서, 조명 장치가 갖는 도광체의 대향면에 투명 입력 장치(소위 터치 패널)가 형성되어 있으면, 투명 입력 장치, 조명 장치 및 표시 패널이 단순하게 적층되어 있는 경우와 비교하여, 화상 표시 장치의 박형화를 도모할 수 있다. 대향면에 투명 입력 장치가 형성된 도광체는, 예를 들면 공지의 투명 입력 장치에 편광 선택층과 편광 변환층을 부가함으로써 얻어진다.
또한, 이러한 화상 표시 장치에서, 표시 패널이 기판을 포함하는 경우, 조명 장치가 갖는 도광체가 이 기판을 겸하고 있으면, 조명 장치와 표시 패널이 단순하게 적층되어 있을 때보다도, 화상 표시 장치의 박형화를 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 제1 도광체는, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 또한, 편광 선택층은 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 출사면측에만 반사하므로, 대향면측(프론트 라이트에서는 관찰자측)에 광이 반사함에 따른 광의 이용 효율의 저하나 표시 품위(콘트라스트비)의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 도광체는, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 편광 선택층은, 출사면에 대하여 경사진 복수의 유전체막을 포함하고, 이들의 경사진 유전체막이 특정한 편광 방향의 광을 출사면측에 반사한다.
본 발명에 따른 제2 도광체에서는, 경사진 복수의 유전체막이, 입사면으로부터 멀어질수록 밀하게 배치되어 있으므로, 출사면으로부터 출사하는 광의 강도의 균일성이 향상된다.
본 발명에 따른 제3 도광체는, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 또한, 편광 변환층이, 사출 성형된 복굴절성을 갖는 투명 수지층이므로, 편광 변환층이 두껍고, 도광체의 많은 영역을 차지하는 구성으로 하는 것이 용이하다. 그 때문에, 많은 광을 편광 변환층 내를 전파시켜, 광을 특정한 편광 방향의 광으로 효율적으로 변환할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 제4 도광체는, 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 이 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 이 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고 있으므로, 광원으로부터 입사면을 통하여 도광체 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다. 또한, 편광 변환층이 위상차판이므로, 그 지상축이 출사면에 평행한 면 내에서 거의 맞추어져 있다(일치하고 있다). 따라서, 광이 특정한 편광 방향의 광으로 변환되는 효율이 출사면에 평행한 면 내에서 거의 일정하다. 그 때문에, 출사면으로부터 균일하게 특정한 편광 방향의 광이 출사하도록 하는 등의 설계를 실시하기 쉽다. 또한, 이 위상차판이 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않으므로, 이 위상차판은 편광 변환층으로서 적합하게 기능한다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 조명 장치(120) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(100)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 2는 조명 장치(120)의 도광체(20) 내부를 광이 전파하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 3의 (a), 도 3의 (b) 및 도 3의 (c)는, 제1 실시예의 조명 장치(120)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 공정 단면도.
도 4는 제1 실시예의 조명 장치(120)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위 ; a.u.)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 조명 장치(220) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(200)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 6은 조명 장치(220)의 도광체(20) 내부를 광이 전파하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 7의 (a), 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)는, 제2 실시예의 조명 장치(220)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 공정 단면도.
도 8은, 제2 실시예의 조명 장치(220)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위 ; a.u.)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 9는 조명 장치(200)에서의, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, λ 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 및 제1 편광의 편광 방향 P과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α의 관계를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 10의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 λ/4판(Nz=0 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제2 편광이 위상차판을 2회 통과한 후에 제1 편광으로 변환되는 효율(비율)과, 광이 위상차판 내부를 전파하는 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 10의 (b)는, 이 λ/4판을 α=50°로 되도록 배치한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 11의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판(Nz=0 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 11의 (b)는, 이 λ/2판을 α=20°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 12의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 3λ/4판(Nz=0 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 12의 (b)는, 이 3λ/4판을 α=20°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 13의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 λ판(Nz=0 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 13의 (b)는 이 λ판을 α=40°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 14는 λ=550㎚의 광에 대한 λ/4판(Nz=1 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 15의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판(Nz=1 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 15의 (b)는, 이 λ/2판을 α=70°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 16의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 3λ/4판(Nz=1 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 16의 (b)는 이 3λ/4판을 α=80°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 17의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 λ판(Nz=1 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 17의 (b)는, 이 λ판을 α=80°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 18의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 5λ/4판(Nz=1 또한 일축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 18의 (b)는, 이 5λ/4판을 α=60°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 19는, λ=550㎚의 광에 대한 λ/4판(Nz=0.5 또한 이축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 20은 λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판(Nz=0.9 또한 이축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 21의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판(Nz=0.8 또한 이축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 21의 (b)는 이 λ/2판을 α=70°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 22의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판(Nz=0.7 또한 이축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 22의 (b)는 이 λ/2판을 α=70°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 23은 λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판(Nz=0.6 또한 이축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 24의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 3λ/4판(Nz=0.2 또한 이축성)을 이용한 경우의, 제1 편광으로의 변환 효율(비율)과, 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 24의 (b)는 이 λ/2판을 α=20°로 되도록 배치한 경우의, 변환 효율(비율)과 전파 각도(°)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 25는 본 발명에 따른 제3 실시예의 조명 장치(320) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(300)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 26은 조명 장치(320)의 도광체(20) 내부를 광이 전파하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 27은 입사면(20a)으로부터 멀어질수록 유전체막(22a)이 밀하게 배치되어 있는 도광체(20)에서 출사면(20c)으로부터 광이 출사하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 28은 유전체막(22a)이 일정하게 배치되어 있는 도광체(20)에서 출사면(20c)으로부터 광이 출사하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 29의 (a), 도 29의 (b) 및 도 29의 (c)는 제3 실시예의 조명 장치(320)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 공정 단면도.
도 30의 (a) 및 도 30의 (b)는, 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)의 배치의 양태를 도시하는 단면도.
도 31은 제3 실시예의 조명 장치(320)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위 ; a.u.)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 32는 조명 장치(320)에서의, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, λ 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 및 제1 편광의 편광 방향 P과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α의 관계를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 33의 (a) 및 도 33의 (b)는 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)의 배치의 양태를 도시하는 단면도.
도 34의 (a) 및 도 34의 (b)는 경사 유전체막(22a) 및 평행 유전체막(22b)의 배치의 양태를 도시하는 단면도.
도 35의 (a) 및 도 35의 (b)는 경사 유전체막(22a) 및 평행 유전체막(22b)의 배치의 양태를 도시하는 단면도.
도 36은 본 발명에 따른 제4 실시예의 조명 장치(420) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(400)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 37은 제4 실시예의 조명 장치(420)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위 ; a.u.)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 38은 조명 장치(420)에서의, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, λ 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 및 제1 편광의 편광 방향 P과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α의 관계를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 39는 본 발명에 따른 제5 실시예의 조명 장치(520) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(500)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 40의 (a), 도 40의 (b) 및 도 40의 (c)는, 제5 실시예의 조명 장치(520)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 공정 단면도.
도 41은 본 발명에 따른 제6 실시예의 조명 장치(620) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(600)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 42의 (a), 도 42의 (b) 및 도 42의 (c)는, 제6 실시예의 조명 장치(620)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 공정 단면도.
도 43은 종래의 조명 장치(740) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(700)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 44는 조명 장치(740)의 도광체(720) 내부를 광이 전파하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 45의 (a)는 종래의 조명 장치(800)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 45의 (b)는 도 45의 (a)에서 파선으로 둘러싸인 영역(45B)의 확대도.
도 46은 조명 장치(800)의 도광체(820) 내부를 광이 전파하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 47의 (a)는 종래의 조명 장치(900)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 47의 (b)는 도 47의 (a)에서 파선으로 둘러싸인 영역(47B)의 확대도.
도 48은 조명 장치(900)의 도광체(920 내부를 광이 전파하는 양태를 모식적으로 도시하는 단면도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(제1 실시예)
우선, 도 1을 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예의 조명 장치(120) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(100)의 구조를 설명한다.
액정 표시 장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이 반사형 액정 표시 패널(110)과, 조명 장치(프론트 라이트)(120)를 갖는 반사형의 액정 표시 장치이다.
반사형 액정 표시 패널(110)은, 공지의 반사형 액정 표시 패널로서, 여기서는, 한쌍의 기판(예를 들면 글래스 기판)(111 및 112)과, 이들 사이에 설치된 액정층(113)을 갖는다. 배면측의 기판(111)의 액정층(113)측에 반사 전극(114)이 설치되어 있고, 관찰자측의 기판(112)의 액정층(113)측에 투명 전극(도시 생략)이 설치되어 있다. 또한, 기판(112)의 관찰자측에 편광자(전형적으로는 편광판)(115) 및 λ/4판(4분의 1 파장판)(116)이 설치되어 있다.
조명 장치(120)는, 광원(10)과, 도광체(20)를 갖는다. 전형적으로는, 광원(10)을 둘러싸도록, 반사 부재(12)가 설치되어 있다. 반사 부재(12)는, 광원(10)으로부터 출사된 광을 도광체(20)에 효율적으로 입사시킨다.
도광체(20)는, 본 실시예에서는 대략 직방체 형상이고, 광원(10)으로부터 출사된 광을 받는 제1 측면(입사면)(20a)과, 제1 측면(20a)에 대향하는 제2 측면(20b)과, 제1 측면(20a)과 제2 측면(20b) 사이에 위치하여 상호 대향하는 제3 측면 및 제4 측면(모두 도시되지 않음)과, 이들 4개의 측면을 통하여 상호 대향하는 출사면(20c) 및 대향면(20d)을 갖고 있다.
이 도광체(20)는, 출사면(20c)의 법선 방향으로 소정의 두께를 갖는 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)을 갖고 있다.
편광 선택층(22)은, 입사면(제1 측면)(20a)으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광(이하, 편의적으로 「제1 편광」이라고도 함)을 선택적으로 출사면(20c)으로부터 출사시킨다.
본 실시예에서는, 편광 선택층(22)은, 출사면(20c)에 대하여 소정의 각도를 이루는 복수의 유전체막(22a)을 포함하고 있다. 유전체막(22a)은, 소정의 간격(피치)으로 배열되어 있고, 그 주위의 재료와는 굴절율이 상이하다. 또한, 유전체막(22a)은, 전형적으로는 두께가 수십 ㎚∼백수십 ㎚ 정도의 유전체 박막이다.
유전체막(22a)의 굴절율이 주위의 재료의 굴절율과 상이하므로, 유전체막(22a)과 주위의 재료와의 계면에서는, 광의 반사율이 편광 의존성을 갖는다. 보다 구체적으로 설명하면, S 편광의 반사율이 높고, P 편광의 반사율이 낮다. 특히, 브루스터각에 가까운 각도의 입사광에 대해서는, P 편광의 반사율이 거의 제로로 되고, 거의 S 편광만이 반사한다. 따라서, 유전체막(22a)과 그 주위의 재료와의 계면에서는, 유전체막(22a)의 반복 방향으로 직교하는 방향(도 1에서는 지면에 수직인 방향)으로 진동하는 광의 반사율이 높고, 이 특정한 광(제1 편광)과는 상이한 방향으로 진동하는 광의 반사율이 낮다. 그 때문에, 출사면(20c)측에는 제1 편광이 선택적으로 반사되고, 출사면(20c)으로부터는 제1 편광이 선택적으로 출사한다.
또한, 본 실시예와 같이, 출사면(20c)에 대하여 소정의 각도를 이루는 (소정의 각도로 경사진) 복수의 유전체 박막(22a)을 포함하는 편광 선택층(22)에서는, 유전체 박막(22a)은, 입사면(20a)으로부터 도광체(20) 내부에 입사한 광에 포함되는 제1 편광을, 실질적으로 출사면(20c)측에만 반사하고, 대향면(20d)측에는 거의 반사하지 않는다. 따라서, 제1 편광은 주로 출사면(20c)으로부터 출사하고, 대향면(20d)에서는 거의 출사하지 않는다.
한편, 편광 변환층(24)은, 전술한 제1 편광과는 편광 방향이 상이한 광(예를 들면 제1 편광에 직교하는 광이며, 이하 편의적으로 「제2 편광」이라고도 함)을 제1 편광으로 변환한다.
본 실시예에서는, 편광 변환층(24)은, 복굴절성을 갖는 투명 재료로 형성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 편광 변환층(24)은, 사출 성형된 투명 수지층이다.
사출 성형된 투명 수지층, 즉 사출 성형법에 의해 형성된 투명 수지층은, 그 지상축이 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 일정하지 않고, 변동되어 있다. 따라서, 제1 편광과는 상이한 제2 편광은, 편광 변환층(24)을 전파하는 과정에서 투명 수지층이 갖는 복굴절성에 의해 편광 해소되어, 그 일부가 제1 편광으로 변환된다.
도 2를 참조하면서, 도광체(20) 내부에서의 광의 전파의 양태를 설명한다. 또한, 도 2에서, ●을 포함하는 ◎은 광의 편광 방향이 지면에 수직인 것을 나타내고, 파선의 화살표는 광의 편광 방향이 지면에 평행한 것을 나타내고 있다.
광원(10)으로부터 출사된 광은, 제1 측면(20a)으로부터 도광판(20) 내부에 입사하여, 제2 측면(20b)을 향하여 전파한다. 제2 측면(20b)을 향하여 전파하는 광 중, 유전체막(22a)의 반복 방향(여기서는 입사면(20a)의 법선 방향)으로 직교하는 방향으로 진동하는 제1 편광은, 편광 선택층(22)에서 출사면(20c)을 향하여 반사되고, 출사면(20c)으로부터 출사된다. 또한, 제2 측면(20b)을 향하여 전파하는 광 중, 제1 편광에 편광 방향이 직교하는 제2 편광은, 편광 변환층(24)에서 제1 편광으로 변환된 후에, 편광 선택층(22)에서 출사면(20c)을 향하여 반사되고, 출사면(20c)으로부터 출사된다. 또한, 본 실시예에서는, 편광 선택층(22)으로서 복수의 유전체막(22a)을 포함하는 것을 이용하지만, 이 유전체막(22a)과 주위의 재료와의 계면에는, 실제로는 브루스터각 근방 이외의 각도로도 광이 입사한다. 그 때문에, 이 계면에서는, 엄밀히 말하면 제1 편광 이외의 광도 반사되고, 출사면(20c)으로부터는, 엄밀히 말하면 제1 편광 이외의 광도 출사된다. 따라서, 「출사면으로부터 제1 편광을 선택적으로 출사시킨다」란, 「출사면으로부터 제1 편광이 지배적인 광을 출사시킨다」것을 의미하며, 반드시 「출사면으로부터 제1 편광만을 출사시킨다」것을 의미하지는 않는다.
반사형 액정 표시 패널(110)의 편광자(115)는, 본 실시예에서는, 그 투과축이 출사면(20c)으로부터 출사되는 제1 편광의 편광 방향과 대략 평행하게 되도록 배치되어 있다. 따라서, 조명 장치(120)로부터 출사된 제1 편광은, 편광자(115)에서 거의 흡수되지 않고 액정층(113)에 입사한다. 또한, 제1 편광의 편광 방향과 편광자(115)의 투과축이 반드시 평행할 필요는 없고, 편광자(115)와 출사면(20c) 사이에, 제1 편광의 편광 방향을 편광자(115)의 투과축에 일치시키기 위한 위상차판을 설치해도 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 장치(120)에서는, 도광체(20)가, 출사면(20c)으로부터 제1 편광을 선택적으로 출사시키는 편광 선택층(22)과, 제1 편광과는 편광 방향이 상이한 제2 편광을 제1 편광으로 변환하는 편광 변환층(24)을 갖고 있으므로, 광원(10)으로부터 입사면(20a)을 통하여 도광체(20) 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다.
또한, 본 실시예의 조명 장치(120)에서는, 편광 선택층(22)은 제1 편광을 실질적으로 출사면(20c)측에만 반사하므로, 대향면(20d)측(관찰자측)에 광이 반사함에 따른 광의 이용 효율의 저하나 표시 품위(콘트라스트비)의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예의 조명 장치(120)에서는, 편광 변환층(24)은 사출 성형된 투명 수지층이다. 그 때문에, 편광 변환층(24)이 두껍고, 도광체(20)의 많은 영역을 차지하는 구성으로 하는 것이 용이하고, 많은 광을 편광 변환층(24) 내를 전파시켜, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있게 된다.
본 실시예의 조명 장치(120)는, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
우선, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 굴절율이 1.49이며 등방성의 폴리메틸메타크릴레이트를 이용하여 두께가 0.2㎜인 프리즘 시트(25)를 제작한다. 프리즘 시트(25)는, 단면 형상이 톱니 형상인 표면(25a)과, 거의 평탄한 이면(25b)을 갖는데, 이면(25b)이 후에 출사면(20c)으로 된다. 표면(25a)은, 이면(25b)에 대하여 경사진 경사 영역(25a1)과 거의 수직인 수직 영역(25a2)이 교대로 배치되어 구성되어 있다.
다음으로, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 이 프리즘 시트(25)의 표면(25a)의 경사 영역(25a1) 상에, 굴절율이 2.10인 ZrO2를 증착함으로써 두께 75㎚의 유전체막(유전체 박막)(22a)을 형성한다.
계속해서, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 이 프리즘 시트(25)와, 굴절율이 1.49인 폴리메틸 메타크릴레이트를 이용하여 사출 성형법에 의해 형성한 두께 0.8㎜의 투명 수지 시트(26)를, 굴절율이 1.49인 투명 접착제(27)를 개재하여 접합한다. 이와 같이 하여, 편광 선택층(22)과 편광 변환층(24)을 갖는 도광체(20)가 얻어진다.
그 후, 광원(예를 들면 냉음극관)(10)을 도광체(20)의 입사면(20a)측에 배치하고, 광원(10)을 둘러싸도록 반사 부재(예를 들면 반사 필름)(12)를 배치함으로써, 도 1 및 도 2에 도시한 조명 장치(120)가 완성된다.
도 4에, 이와 같이 하여 제조된 조명 장치(120)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위; a.u.)와의 관계를 도시한다. 또한, 도 4에는, 비교를 위해, 압출 성형법에 의해 투명 수지 시트를 형성한 것 이외에는 마찬가지로 하여 제조한 조명 장치에서의 휘도도 더불어 도시하고 있다.
도 4로부터 알 수 있듯이, 사출 성형법에 의해 형성된 투명 수지 시트를 이용하여 제조된 조명 장치(120)는, 압출 성형법에 의해 형성된 투명 수지 시트를 이용하여 제조된 조명 장치보다도 출사광의 휘도가 향상되어 있다. 이것은, 압출 성형법에 의해 형성된 투명 수지 시트에서는, 제2 편광이 제1 편광으로 효율적으로 변환되지 않지 않는 것에 비하여, 사출 성형법에 의해 형성된 투명 수지 시트(26)에서는, 제2 편광이 효율적으로 제1 편광으로 변환되기 때문이다.
투명 수지를 이용하여 형성된 투명 수지층(예를 들면 전술한 투명 수지 시트)이 갖는 복굴절성의 크기는, 그 성형 방법에 따라 상이한 것이 알려져 있다. 예를 들면, 「최신 광학용 수지의 개발, 특성과 고정밀도 부품의 설계, 성형 기술」(발행소: 주식회사 기술 정보 협회)의 제8 페이지에는, 사출 성형법, 압출 성형법, 압축 성형법 및 주형 성형법의 순으로 복굴절성이 커지는 것이 기재되어 있다.
따라서, 사출 성형법을 이용하면, 투명 수지층의 복굴절성을 충분히 크게 할 수 있다. 그 때문에, 사출 성형법에 의해 형성된 투명 수지층을 편광 변환층(24)으로서 이용함으로써, 도광체(20) 내부를 전파하는 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있다.
또한, 편광 변환층(24)으로서, 지상축이 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 변동되어 있는 것(예를 들면 본 실시예와 같은 사출 성형된 투명 수지층)을 이용하는 경우에는, 편광 변환층(24)은, 본 실시예와 같이, 편광 선택층(22)에 대하여 대향면(20d)측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
편광 변환층(24)이 편광 선택층(22)에 대하여 대향면(20d)측에 배치되어 있으면, 편광 선택층(22)에 의해 출사면(20c)을 향하게 된(반사된) 제1 편광이, 출사면(20c)으로부터 출사되기 전에 편광 변환층(24)을 통과하지 않아, 편광 변환층(24)에 의해 편광 해소되지는 않는다.
또한, 여기서는, 도광체(20)의 재료(프리즘 시트(25)나 투명 수지 시트(26)의 재료)로서 폴리메틸 메타크릴레이트를 이용했지만, 이것에 한정되지 않고, 폴리카보네이트 등의 다양한 투명 재료를 이용할 수 있다.
또한, 편광 선택층(24)으로서, 여기서는 복수의 유전체막(22a)을 포함하는 것을 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 출사면(20c)으로부터 출사시킬 수 있는 것이면 되고, 예를 들면 출사면(20c)에 대하여 소정의 각도를 이루는 복수의 유전체 다층막을 포함하는 것을 이용해도 된다. 광의 이용 효율의 향상 및 표시 품위의 향상의 관점으로부터는, 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 출사면(20c)측에만 반사할 수 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
(제2 실시예)
도 5를 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예의 조명 장치(220) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(200)의 구조를 설명한다. 또한, 이후의 도면에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 제1 실시예의 조명 장치(120) 및 액정 표시 장치(100)와 실질적으로 마찬가지의 기능을 갖는 구성 요소를 동일한 참조 부호를 이용하여 나타내고, 그 설명을 일부 생략한다.
액정 표시 장치(200)는, 도 5에 도시한 바와 같이 반사형 액정 표시 패널(210)과, 조명 장치(프론트 라이트)(220)를 갖는 반사형의 액정 표시 장치이다.
반사형 액정 표시 패널(210)은, 공지의 반사형 액정 표시 패널로서, 예를 들면 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)가 갖는 반사형 액정 표시 패널(110)과 동일한 구성을 갖고 있다.
조명 장치(220)는, 도광체(20)가 편광 변환층(24)으로서 위상차판을 구비하고 있는 점에서, 제1 실시예의 조명 장치(120)와 상이하다.
도 1에 도시한 조명 장치(120)에서는, 편광 변환층(24)은, 사출 성형된 투명 수지층으로서, 그 지상축은 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 일정하지 않고, 변동되어 있다.
이것에 대하여, 본 실시예의 조명 장치(220)에서는, 편광 변환층(24)은, 소위 위상차판으로서, 그 지상축은 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 거의 맞추어져 있다(일치하고 있다). 위상차판인 편광 변환층(24)은, 그 지상축 및 진상축(전형적으로는 지상축과 직교함)이, 제1 편광의 편광 방향과 일치하지 않도록 구성되어 있고, 제1 편광과는 상이한 제2 편광은, 편광 변환층(24)이 갖는 복굴절성(직선 복굴절성)에 의해 제1 편광으로 변환된다. 위상차판인 편광 변환층(24)으로서는, 예를 들면 λ/2판(2분의 1 파장판)을 이용할 수 있다. 물론, λ/2판에는 한정되지 않고, 후술하는 바와 같이 λ/2판 이외의 위상차판을 이용해도 된다.
도 6을 참조하면서, 도광체(20) 내부에서의 광의 전파의 양태를 설명한다.
광원(10)으로부터 출사된 광은, 제1 측면(20a)으로부터 도광판(20) 내부에 입사하고, 제2 측면(20b)을 향하여 전파한다. 제2 측면(20b)을 향하여 전파하는 광 중, 유전체막(22a)의 반복 방향(여기서는 입사면(20a)의 법선 방향)으로 직교하는 방향으로 진동하는 제1 편광은, 편광 선택층(22)에서 출사면(20c)을 향하여 반사되고, 출사면(20c)으로부터 출사된다. 또한, 제2 측면(20b)을 향하여 전파하는 광 중, 제1 편광에 편광 방향이 직교하는 제2 편광은, 편광 변환층(24)에서 제1 편광으로 변환된 후에, 편광 선택층(22)에서 출사면(20c)을 향하여 반사되고, 출사면(20c)으로부터 출사된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 조명 장치(220)에서도, 도광체(20)가, 출사면(20c)으로부터 제1 편광을 선택적으로 출사시키는 편광 선택층(22)과, 제1 편광과는 편광 방향이 상이한 제2 편광을 제1 편광으로 변환하는 편광 변환층(24)을 갖고 있으므로, 광원(10)으로부터 입사면(20a)을 통하여 도광체(20) 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다.
또한, 본 실시예의 조명 장치(220)에서는, 편광 변환층(24)이 위상차판이므로, 그 지상축은 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 거의 맞추어져 있다(일치하고 있다). 따라서, 제2 편광이 제1 편광으로 변환되는 효율이 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 거의 일정하므로, 그 때문에 출사면(20c)으로부터 균일하게 제1 편광이 출사하록 하는 설계를 실시하기 쉽다고 하는 이점이 얻어진다.
본 실시예의 조명 장치(220)는, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
우선, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 굴절율이 1.49이며 등방성의 폴리메틸메타크릴레이트를 이용하여 두께가 1.0㎜인 프리즘 시트(25)를 제작한다. 프리즘 시트(25)는, 단면 형상이 톱니 형상인 표면(25a)과, 거의 평탄한 이면(25b)을 갖고 있다. 표면(25a)은, 이면(25b)에 대하여 경사진 경사 영역(25a1)과 거의 수직인 수직 영역(25a2)이 교대로 배치되어 구성되어 있다.
이어서, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 이 프리즘 시트(25)의 표면(25a)의 경사 영역(25a1) 상에, 굴절율이 2.10인 ZrO2를 증착함으로써 두께 75㎚의 유전체막(유전체 박막)(22a)을 형성한다.
계속해서, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이 이 프리즘 시트(25)의 표면(25a)을 굴절율이 1.49인 투명 수지(29)에 의해 평탄화함과 함께, 프리즘 시트(25)의 이면(25b)에 굴절율이 1.51인 아튼(등록 상표)으로 이루어지는 λ/2판(니토 전공 주식회사 제조)(28)을 접착한다. 이와 같이 하여, 편광 선택층(22)과 편광 변환층(24)을 갖는 도광체(20)가 얻어진다.
그 후, 광원(예를 들면 냉음극관)(10)을 도광체(20)의 입사면(20a)측에 배치하고, 광원(10)을 둘러싸도록 반사 부재(예를 들면 반사 필름)(12)를 배치함으로써, 도 5 및 도 6에 도시한 조명 장치(220)가 완성된다.
도 8에, 이와 같이 하여 제조된 조명 장치(220)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위; a.u.)와의 관계를 도시한다. 또한, 도 8에서는, 도 9에 도시한, λ/2판(28)의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, λ/2판(28)의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, λ/2판(28)의 두께 방향의 굴절율 nz, λ/2판(28)의 두께 d, 가시광의 파장 λ(이것은 도시 생략), 제1 편광의 편광 방향 P과 λ/2판(28)의 지상축이 이루는 각도 α가, 이하의 관계를 만족하는 경우의 휘도를 나타내고 있다.
(nx-ny)·d=270㎚
(nx-nz)/(nx-ny)=1.0
α=65°
또한, 도 8에는, 비교를 위해, λ/2판(위상차판)을 구비하고 있지 않는 점 이외에는 상기와 동일하게 하여 제조한 조명 장치에서의 휘도도 함께 도시하고 있다.
도 8로부터 알 수 있듯이, 위상차판인 편광 변환층(24)을 갖는 조명 장치(220)는, 위상차판, 즉 편광 변환층을 구비하고 있지 않은 조명 장치보다도 출사광의 휘도가 향상되어 있다. 즉, 위상차판인 편광 변환층(24)에 의해, 제2 편광이 효율적으로 제1 편광으로 변환되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 편광 변환층(24)으로서의 위상차판의 사양은, 여기서 예시한 것에 한정되지 않는다. 이하, 위상차판의 바람직한 사양에 대하여 설명한다. 구체적으로 설명하면, 위상차판의 지상축(출사면(20c)에 평행한 면 내에 갖는 지상축)을 따른 방향의 굴절율 nx, 위상차판의 진상축(출사면(20c)에 평행한 면 내에 갖는 진상축)을 따른 방향의 굴절율 ny, 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 제1 편광의 편광 방향 P과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α의 바람직한 관계에 대하여 설명한다.
우선, Nz=(nx-nz)/(nx-ny)=0 즉 nx=nz의 일축성의 위상차판에 대하여 설명한다. 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13에, 이 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판에 대하여, 제2 편광이 위상차판을 2회 통과한 후에 제1 편광으로 변환되는 효율(비율)을 계산한 결과를 도시한다. 도 10의 (a), 도 11의 (a), 도 12의 (a) 및 도 13의 (a)는, 제1 편광으로의 변환 효율과, 광이 위상차판 내부를 전파하는 각도(°)와의 관계를, α의 값을 변화시켜 도시하는 그래프이고, 도 10의 (b), 도 11의 (b), 도 12의 (b) 및 도 13의 (b)는, 제1 편광으로의 변환 효율과, 광이 위상차판 내부를 전파하는 각도(°)와의 관계를, λ의 값을 변화시켜 도시하는 그래프이다. 또한, 도 10∼도 13에 도시한 위상차판의 위상차(nx-ny)·d는, 표 1에 나타낸 바와 같다.
Nz (nx-ny)·d 비고
도 10의 (a), (b) 0 137.5㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/4판
도 11의 (a), (b) 0 275.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판
도 12의 (a), (b) 0 412.5㎚ λ=550㎚의 광에 대한 3λ/4판
도 13의 (a), (b) 0 550.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ판
여기서, 도광체(20)의 내부를 전파하는 광은, 출사면(20c)과 대향면(20d)에서 전반사를 반복하여 전파하므로, 위상차판 내부를 전파하는 광도, 출사면(20c)에 평행한 면 내에 대하여 전반사각 θc 이상의 각도를 이룬다. 따라서, 제2 편광이 위상차판에 의해 제1 편광으로 변환되는 효율은, 전반사각 θc 이상의 범위에 대하여 고려하면 된다. 도광체나 위상차판의 재료로서 일반적으로 이용되는 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카보네이트 및 아튼(등록 상표) 등의 투명 수지를 이용하는 경우, 전반사각 θc는 약 40°이다.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는, 위상차판으로서 λ/4판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 10의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하고 있다. 도 10의 (a)로부터 알 수 있듯이, λ/4판을 예를 들면 α=50°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있다. 특히, λ/4판 내부를 약 60°의 각도로 전파하는 제2 편광의 9할 정도가 제1 편광으로 변환된다. 또한, 도 10의 (b)는, α=50°인 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 10의 (b)로부터 알 수 있듯이, λ/4판 내부를 약 60°의 각도로 전파하는 제2 편광에 대한 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 대체적으로 일정한데, 이것은, 변환 후에 출사면(20c)으로부터 출사되는 제1 편광의 착색의 발생이 억제되는 것을 의미한다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는, 위상차판으로서 λ/2판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 11의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하고 있다. 도 11의 (a)로부터 알 수 있듯이, λ/2판을 예를 들면 α=20°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있다. 특히, λ/2판 내부를 약 80°의 각도로 전파하는 제2 편광의 9할 정도가 제1 편광으로 변환된다. 또한, 도 11의 (b)는, α=20°의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 11의 (b)로부터 알 수 있듯이, λ/2판 내부를 약 80°의 각도로 전파하는 제2 편광에 대한 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 거의 일치하고 있다.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는, 위상차판으로서 3λ/4판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 12의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하고 있다. 도 12의 (a)로부터 알 수 있듯이, 3λ/4판을 예를 들면 α=20°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있다. 특히, λ/2판 내부를 약 45°의 각도로 전파하는 제2 편광의 9할 정도가 제1 편광으로 변환된다. 또한, 도 12의 (b)는, α=20°인 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 12의 (b)로부터 알 수 있듯이, 3λ/4판 내부를 약 45°의 각도로 전파하는 제2 편광에 대한 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 대체적으로 일정하다.
도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는, 위상차판으로서 λ판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 13의 (a)는, λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하고 있다. 도 13의 (a)로부터 알 수 있듯이, λ판을 예를 들면 α=10° 혹은 40°∼60° 로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있고, 변환 효율은, λ판 내부를 전파하는 광의 각도에 따라서는 9할 이상에 달한다. 단, 예를 들면, α=40°의 경우에는, 도 13의 (b)로부터 알 수 있듯이, 제1 편광으로의 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 크게 변화한다. 그 때문에, 파장에 의해 출사면(20c)으로부터 출사되는 제1 편광의 광량이 상이하여, 착색이 발생하는 경우가 있다.
전술한 결과를 근거로 하여 본원 발명자가 상세한 검토를 행한 결과, 위상차판이 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 경우, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 제1 편광의 편광 방향과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, 하기 수학식 1의 관계를 만족하면, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있는 것을 알았다.
특히, 하기 수학식 2의 관계를 만족하면, 제2 편광이 제1 편광으로 변환되는 효율이 가시광의 파장역에서 파장에 따라 거의 변화하지 않으므로, 착색의 발생이 억제된다.
이어서, Nz=(nx-nz)/(nx-ny)=1 즉 ny=nz의 일축성의 위상차판에 대하여 설명한다. 도 14, 도 15, 도 16, 도 17 및 도 18에, 이 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판에 대하여, 제2 편광이 위상차판을 2회 통과한 후에 제1 편광으로 변환되는 효율(비율)을 계산한 결과를 도시한다. 또한, 도 14∼도 18에 도시한 위상차판의 위상차 (nx-ny)·d는, 표 2에 기재한 바와 같다.
Nz (nx-ny)·d 비고
도 14 1 137.5㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/4판
도 15의 (a), (b) 1 275.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판
도 16의 (a), (b) 1 412.5㎚ λ=550㎚의 광에 대한 3λ/4판
도 17의 (a), (b) 1 550.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ판
도 18의 (a), (b) 1 687.5㎚ λ=550㎚의 광에 대한 5λ/4판
도 14는, 위상차판으로서 λ/4판을 이용한 경우인 λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하는 그래프이다. 도 14로부터 알 수 있듯이, λ/4판을 이용함으로써, 제2 편광을 제1 편광으로 변환할 수 있지만, 변환 효율은 최대 7할 정도에 그친다.
도 15의 (a) 및 도 15의 (b)는, 위상차판으로서 λ/2판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 15의 (a)는, λ=550㎚의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 15의 (a)로부터 알 수 있듯이, λ/2판을 예를 들면 α=30°∼70°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있고, 그 변환 효율은 광의 전파 각도에 따라서는 9할 이상에 달한다. 또한, 도 15의 (b)는, α=70°의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 15의 (b)로부터 알 수 있듯이, 변환 효율은 가시광의 파장역에서 파장에 따라서는 거의 변화하지 않는다.
도 16의 (a) 및 도 16의 (b)는, 위상차판으로서 3λ/4판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 16의 (a)는, λ=550㎚의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 16의 (a)로부터 알 수 있듯이, 3λ/4판을 예를 들면 α=80° 로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있다. 특히, 3λ/4판 내부를 약 60°의 각도로 전파하는 제2 편광에 대해서는 그 9할 이상이 제1 편광으로 변환된다. 또한, 도 16의 (b)는, α=80°의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 16의 (b)로부터 알 수 있듯이, 3λ/4판 내부를 약 60°의 각도로 전파하는 제2 편광에 대한 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 대체적으로 일정하다.
도 17의 (a) 및 도 17의 (b)는, 위상차판으로서 λ판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 17의 (a)는, λ=550㎚의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 17의 (a)로부터 알 수 있듯이, λ판을 예를 들면 α=40°∼50° 혹은 80° 로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있고, 변환 효율은, λ판 내부를 전파하는 광의 각도에 따라서는 9할 이상에 달한다. 또한, 도 17의 (b)는, α=80°의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 17의 (b)로부터 알 수 있듯이, λ판 내부를 약 65°의 각도로 전파하는 제2 편광에 대한 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 대체적으로 일정하다.
도 18의 (a) 및 도 18의 (b)는, 위상차판으로서 5λ/4판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 18의 (a)는, λ=550㎚의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 18의 (a)로부터 알 수 있듯이, 5λ/4판을 예를 들면 α=30°∼60°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있으며, 변환 효율은, 5λ/4판 내부를 전파하는 광의 각도에 따라서는 9할 이상에 달한다. 단, 예를 들면, α=60°의 경우에는, 도 18의 (b)로부터 알 수 있듯이, 제1 편광으로의 변환 효율은 가시광의 파장역에서 크게 변화한다. 그 때문에, 파장에 의해 출사면(20c)으로부터 출사되는 제1 편광의 광량이 상이하여, 착색이 발생하는 경우가 있다.
전술한 결과를 근거로 하여 본원 발명자가 상세한 검토를 행한 결과, 위상차판이 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 경우, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 제1 편광의 편광 방향과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, 하기 수학식 3의 관계를 만족하는 것에 의해서도, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있는 것을 알았다.
특히, 하기 수학식 4의 관계를 만족하면, 제2 편광이 제1 편광으로 변환되는 효율이 가시광의 파장역에서 파장에 따라 거의 변화하지 않으므로, 착색의 발생이 억제된다.
여기까지는, 일축성의 위상차판에 대하여 설명했지만, 일축성의 위상차판을 이용하면, 도 10∼도 18에 도시한 바와 같이, 변환 효율이 높은 전파 각도의 범위가 충분히 넓다고는 할 수 없는 경우가 있다.
본원 발명자는, 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판을 이용함으로써, 변환 효율이 높은 전파 각도의 범위를 더 넓게 할 수 있는 것을 발견했다. 이하, 보다 자세히 설명한다.
구체적으로, 0<Nz=(nx-nz)/(nx-ny)<1 즉 nx≠nz 또한 ny≠nz의 이축성의 위상차판에 대하여 설명한다. 도 19, 도 20, 도 21, 도 22, 도 23 및 도 24에, 이 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 위상차판에 대하여, 제2 편광이 위상차판을 2회 통과한 후에 제1 편광으로 변환되는 효율(비율)을 계산한 결과를 도시한다. 또한, 도 19∼도 24에 도시한 위상차판의 위상차(nx-ny)·d는, 표 3에 기재한 바와 같다.
Nz (nx-ny)·d 비고
도 19 0.5 137.5㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/4판
도 20 0.9 275.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판
도 21의 (a), (b) 0.8 275.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판
도 22의 (a), (b) 0.7 275.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판
도 23 0.6 275.0㎚ λ=550㎚의 광에 대한 λ/2판
도 24의 (a), (b) 0.2 412.5㎚ λ=550㎚의 광에 대한 3λ/4판
도 19는, 위상차판으로서 Nz=0.5의 λ/4판을 이용한 경우의 λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하는 그래프이다. 도 19로부터 알 수 있듯이, Nz=0.5의 λ/4판을 이용함으로써, 제2 편광을 제1 편광으로 변환할 수 있지만, 변환 효율은 최대 7할 정도에 그친다. 또한, 본원 발명자가 검토한 결과, 0<Nz<1의 λ/4판에 대해서는, 전파 각도가 넓은 각도 범위에서 9할 이상의 높은 변환 효율을 얻을 수는 없었다.
도 20은, 위상차판으로서 Nz=0.9의 λ/2판을 이용한 경우의 λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하는 그래프이다. 도 20으로부터 알 수 있듯이, Nz=0.9의 λ/2판을 이용함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있고, 그 변환 효율은 광의 전파 각도에 따라서는 9할 이상에 달하지만, 변환 효율이 높은 전파 각도의 범위는 충분히 넓다고는 할 수 없다.
도 21의 (a) 및 도 21의 (b)는, 위상차판으로서 Nz=0.8의 λ/2판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 21의 (a)는, λ=550㎚의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 21의 (a)로부터 알 수 있듯이, Nz=0.8의 λ/2판을 예를 들면 α=70°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있어, 전파 각도가 약 40°∼80°인 넓은 범위에서 변환 효율은 9할 이상에 달한다. 또한, 도 21의 (b)는, α=70°의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 21의 (b)로부터 알 수 있듯이, Nz=0.8의 λ/2판을 α=70°로 되도록 배치한 경우의 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 대체적으로 일정하다.
도 22의 (a) 및 도 22의 (b)는, 위상차판으로서 Nz=0.7의 λ/2판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 22의 (a)는, λ=550㎚의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 22의 (a)로부터 알 수 있듯이, Nz=0.7의 λ/2판을 예를 들면 α=70°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있고, 전파 각도가 약 40°∼70°인 넓은 범위에서 변환 효율은 9할 이상에 달한다. 또한, 도 22의 (b)는, α=70°의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 22의 (b)로부터 알 수 있듯이, Nz=0.7의 λ/2판을 α=70°로 되도록 배치한 경우의 변환 효율은, 가시광의 파장역에서 대체적으로 일정하다.
도 23은, 위상차판으로서 Nz=0.6의 λ/2판을 이용한 경우의 λ=550㎚의 광에 대한 변환 효율을 도시하는 그래프이다. 도 23으로부터 알 수 있듯이, Nz=0.6의 λ/2판을 이용함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있고, 그 변환 효율은 광의 전파 각도에 따라서는 9할 이상에 달하지만, 변환 효율이 높은 전파 각도의 범위는 충분히 넓다고는 할 수 없다.
도 24의 (a) 및 도 24의 (b)는, 위상차판으로서 Nz=0.2의 3λ/4판을 이용한 경우의 결과를 도시하는 그래프이다. 도 24의 (a)는, λ=550㎚의 경우의 변환 효율을 도시하고 있다. 도 24의 (a)로부터 알 수 있듯이, Nz=0.2의 3λ/4판을 예를 들면 α=20°로 되도록 배치함으로써, 제2 편광을 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있고, 전파 각도가 약 50°∼70°인 넓은 범위에서 변환 효율은 9할 이상에 달한다. 단, Nz=0.2의 3λ/4판을 이용한 경우 예를 들면 α=20°일 때에, 도 24의 (b)로부터 알 수 있듯이, 제1 편광으로의 변환 효율이 가시광의 파장역에서 크게 변화한다. 그 때문에, 파장에 의해 출사면(20c)으로부터 출사되는 제1 편광의 광량이 상이하여, 착색이 발생하는 경우가 있다.
전술한 결과를 근거로 하여 본원 발명자가 상세한 검토를 행한 결과, 위상차판이 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 경우, 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 두께 방향의 굴절율 nz, 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 제1 편광의 편광 방향과 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, 하기 수학식 5의 관계를 만족하면, 제2 편광을 넓은 각도 범위(전파 각도의 범위)에서 효율적으로 제1 편광으로 변환할 수 있는 것을 알았다.
특히, 하기 수학식 6의 관계를 만족하면, 제2 편광이 제1 편광으로 변환되는 효율이 가시광의 파장역에서 파장에 따라 거의 변화하지 않으므로, 착색의 발생이 억제된다.
또한, 본 실시예에서는, 위상차판인 편광 변환층(24)이 편광 선택층(22)에 대하여 대향면(20d)측에 배치되어 있지만, 물론 이것에 한정되지 않고, 출사면(20c)측에 배치해도 된다.
본 실시예와 같이, 편광 변환층(24)이 위상차판인 경우, 편광 변환층(24)의 지상축은 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 거의 일치하고 있으므로, 편광 변환층(24)(위상차판)이 편광 선택층(22)에 대하여 출사면측에 배치되어 있으면, 편광 선택층(22)에서 출사면(20c)을 향한 제1 편광의 편광 상태(예를 들면 편광 방향)를 이 위상차판에 의해 제어하여 출사면(20c)으로부터 출사시킬 수 있다.
(제3 실시예)
도 25를 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예의 조명 장치(320) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(300)의 구조를 설명한다.
액정 표시 장치(300)는, 도 25에 도시한 바와 같이 반사형 액정 표시 패널(310)과, 조명 장치(프론트 라이트)(320)를 갖는 반사형의 액정 표시 장치이다.
반사형 액정 표시 패널(310)은, 공지의 반사형 액정 표시 패널로서, 예를 들면, 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)가 갖는 반사형 액정 표시 패널(110)과 동일한 구성을 갖고 있다.
조명 장치(320)의 도광체(20)는, 출사면(20c) 근방에 배치된 편광 선택층(22)과, 대향면(20d)측에 배치된 편광 변환층(24)을 구비하고 있다. 본 실시예에서는, 편광 변환층(24)은 위상차판이다.
편광 선택층(22)은, 출사면(20c)에 대하여 소정의 각도로 경사진 유전체막(이하, 「경사 유전체막」이라고도 함)(22a)과, 출사면(20c)에 대략 평행한 유전체막(이하, 「평행 유전체막」이라고도 함)(22b)을 포함하고 있다.
경사 유전체막(22a)은, 입사면(제1 측면)(20a)의 근방에서는 비교적 소하게 배치되고, 제2 측면(20b)의 근방에서는 비교적 밀하게 배치되어 있다. 즉, 경사 유전체막(22a)은, 입사면(20a)으로부터 멀어질수록 밀하게 배치되어 있다.
이것에 대하여, 평행 유전체막(22b)은, 입사면(제1 측면)(20a)의 근방에서는 비교적 밀하게 배치되고, 제2 측면(20b)의 근방에서는 비교적 소하게 배치되어 있다. 즉, 경사 유전체막(22a)은, 입사면(20a)으로부터 멀어질수록 소하게 배치되어 있다.
평행 유전체막(22b) 및 경사 유전체막(22a)은, 출사면(20c)측으로부터 이 순서대로 배치되어 있다. 즉, 평행 유전체막(22b)은, 경사 유전체막(22a)보다도 출사면(20c)측에 위치하고 있다. 따라서, 편광 선택층(22)이 포함하는 경사 유전체막(22a) 및 평행 유전체막(22b)과, 편광 변환층(24)은, 출사면(20c)측으로부터, 평행 유전체막(22b), 경사 유전체막(22a), 편광 변환층(24)의 순으로 배치되어 있다.
도 26을 참조하면서, 도광체(20) 내부에서의 광의 전파의 양태를 설명한다.
광원(10)으로부터 출사된 광은, 제1 측면(20a)으로부터 도광판(20) 내부에 입사하고, 제2 측면(20b)을 향하여 전파한다. 제2 측면(20b)을 향하여 전파하는 광 중, 유전체막(22a)의 반복 방향(여기서는 입사면(20a)의 법선 방향)으로 직교하는 방향으로 진동하는 제1 편광은, 편광 선택층(22)에 포함되는 경사 유전체막(22a)으로부터 출사면(20c)을 향하여 반사되고, 출사면(20c)으로부터 출사된다.
또한, 제2 측면(20b)을 향하여 전파하는 광 중, 제1 편광에 편광 방향이 직교하는 제2 편광은, 편광 변환층(24)에서 제1 편광으로 변환된 후에, 편광 선택층(22)에서 출사면(20c)을 향하여 반사되고, 출사면(20c)으로부터 출사된다.
또한, 제2 측면(20b)을 향하여 전파하는 광의 일부는, 평행 유전체막(22b)에 의해서 대향면(20d)측에 반사되지만, 그 대부분은 대향면(20d)에 임계각 이상의 각도(즉 전반사 조건을 만족하지 않은 각도)로 입사하므로 대향면(20d)으로부터 출사하지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 조명 장치(320)에서도, 도광체(20)가, 출사면(20c)으로부터 제1 편광을 선택적으로 출사시키는 편광 선택층(22)과, 제1 편광과는 편광 방향이 상이한 제2 편광을 제1 편광으로 변환하는 편광 변환층(24)을 갖고 있으므로, 광원(10)으로부터 도광체(20) 내에 입사한 광을 효율적으로 특정한 편광 방향의 광으로서 출사할 수 있다. 그 때문에, 광의 이용 효율이 향상된다.
또한, 조명 장치(320)에서는, 편광 변환층(24)이 위상차판이므로, 그 지상축은 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 거의 맞추어져 있다(일치하고 있다). 따라서, 제2 편광이 제1 편광으로 변환되는 효율이 출사면(20c)에 평행한 면 내에서 거의 일정하고, 그 때문에, 출사면(20c)으로부터 균일하게 제1 편광이 출사하도록 하는 설계를 실시하기 쉽다고 하는 이점이 얻어진다.
또한, 조명 장치(320)에서는, 편광 선택층(22)에 포함되는 경사 유전체막(22a)이, 입사면(20a)으로부터 멀어질수록(즉 광원(10)으로부터 멀어질수록) 밀하게 배치되어 있으므로, 도 27에 도시한 바와 같이 출사면(20c)으로부터 출사하는 제1 편광의 강도의 균일성을 한층 더 높게 할 수 있다.
이것에 대하여, 도 5에 도시하는 조명 장치(220)(혹은 도 1에 도시하는 조명 장치(120))에서는, 출사면(20c)에 대하여 소정의 각도로 경사진 유전체막(22a)이 입사면(20a)으로부터의 거리에 상관없이 일정한 비율로 형성되어 있으므로, 도 28에 도시한 바와 같이 입사면(20a) 근방에서 제1 편광이 많이 출사되고, 입사면(20a)으로부터 멀어질수록 출사하는 제1 편광이 감소하는 경우가 있다. 그 때문에, 출사면(20a)으로부터 출사하는 광의 균일성이 낮게 되는 경우가 있다.
본 실시예의 조명 장치(320)는, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
우선, 도 29의 (a)에 도시한 바와 같이 굴절율이 1.49이며 등방성의 폴리메틸 메타크릴레이트를 이용하여 두께가 1.0㎜인 프리즘 시트(25)를 제작한다. 프리즘 시트(25)는, 단면 형상이 톱니 형상인 주면(표면)(25a)과, 거의 평탄한 이면(25b)을 갖고 있다. 주면(25a)은, 이면(25b)에 대하여 경사진 복수의 경사면(경사 영역)(25a1)과, 이면(25b)에 거의 수직인 복수의 수직면(수직 영역)(25a2)과, 이면(25b)에 거의 평행한 복수의 평행면(평행 영역)(25a3)을 갖고 있다. 또한, 복수의 경사면(25a1)은, 프리즘 시트(25)의 일단으로부터 타단을 향함에 따라(후에 입사면(20a)으로 되는 측면으로부터 멀어질수록) 밀하게 되도록 배치되어 있다.
다음으로, 도 29의 (b)에 도시한 바와 같이 프리즘 시트(25)의 주면(25a)의 경사면(25a1) 상에, 굴절율이 2.3인 TiO2를 두께 65㎚로 증착함으로써 유전체막(유전체 박막)(22a)을 형성한다. 이 때, 프리즘 시트(25)의 주면(25a)의 평행면(25a3) 상에도 유전체막(22b)이 형성된다. 또한, 도 29의 (b) 중 화살표는, 유전체 재료(여기서는 TiO2)가 증착되는 양태를 모식적으로 도시하고 있다.
계속해서, 도 29의 (c)에 도시한 바와 같이 프리즘 시트(25)의 주면(25a)을 굴절율이 1.49인 투명한 수지 재료로 이루어지는 투명 수지층(29)에 의해 평탄화함과 함께, 프리즘 시트(25)의 이면(25b)에 굴절율이 1.51인 아튼(등록 상표)으로 이루어지는 일축성의 λ/2판(니토 전공 주식회사 제조)(28)을 접착함으로써, 편광 선택층(22)과 편광 변환층(24)을 갖는 도광체(30)가 얻어진다.
그 후, 광원(예를 들면 냉음극관)(10)을 도광체(20)의 입사면(20a)측에 배치하고, 광원(10)을 둘러싸도록 반사 부재(예를 들면 반사 필름)(12)를 배치함으로써, 도 25 및 도 26에 도시한 조명 장치(320)가 완성된다.
이와 같이, 조명 장치(320)는, 도광체(20)를, 복수의 경사면(25a1) 및 복수의 평행면(25a3)을 포함하는 주면(25a)을 갖는 제1 부재(프리즘 시트(25))와, 주면(25a) 상에 설치되어 주면(25a)을 평탄화하는 제2 부재(투명 수지층(29))를 포함하도록 구성하고, 복수의 경사면(25a1)에 유전체막(22a)을 형성함으로써 얻어진다. 복수의 평행면(25a3)을, 입사면(20a)으로부터 멀어질수록 소하게 배치함으로써, 복수의 경사면(25a1)을 입사면(20a)으로부터 멀어질수록 밀하게 배치할 수 있고, 경사 유전체막(22a)이 입사면(20a)으로부터 멀어질수록 밀하게 배치된 구성을 용이하게 실현할 수 있다. 제조 단계에서, 평행면(25a3)에도 유전체막(22b)이 형성되는 공정을 채용해도, 평행면(25a3)에 형성된 평행 유전체막(22b)은, 도광체(20) 내를 전파하는 광을 대향면(20d)으로부터 출사하는 각도로 대향면(20d)측에 반사하는 경우는 없으므로, 광의 이용 효율이나 표시 품위의 저하는 발생하지 않는다.
또한, 본 실시예에서는, 편광 선택층(22)이 출사면(20c) 근방에 배치되고, 편광 변환층(24)이 대향면(20d)측에 배치되어 있는 경우를 예시했지만, 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)의 배치는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 편광 선택층(22)을 대향면(20d) 근방에 배치해도 되고, 편광 변환층(24)을 출사면(20c)측에 배치해도 된다.
단, 편광 선택층(22)이 출사면(20c) 근방에 배치되어 있는 경우에는, 도 30의 (a)에 도시한 바와 같이 편광 변환층(24)이 편광 선택층(22)보다 출사면(20c)측에 위치하는 배치보다도, 도 30의 (b)에 도시한 바와 같이 편광 선택층(22)이 편광 변환층(24)보다 출사면(20c)측에 위치하는 배치가 더 바람직하다.
본 실시예에서의 도광체(20)는, 출사면(20c)에 대하여 경사진 유전체막(22a)뿐만 아니라, 출사면(20c)에 대략 평행한 유전체막(22b)도 갖고 있으므로, 도광체(20) 내부를 전파하는 광의 일부는, 브루스터각으로부터 벗어나도록 하는 큰 입사각으로 평행 유전체막(22b)에 입사하고, 제2 편광이 평행 유전체막(22b)에 의해 반사된다.
그 때문에, 도 30의 (a)에 도시한 바와 같이 편광 변환층(24)이 편광 선택층(22)보다 출사면(20c)측에 위치하고 있으면, 편광 변환층(24)에 제2 편광이 도달하기 어렵고, 제1 편광으로의 변환 효율이 낮게 되어 버린다. 이것에 대하여, 도 30의 (b)에 도시한 바와 같이 편광 선택층(22)이 편광 변환층(24)보다 출사면(20c)측에 위치하고 있으면, 편광 변환층(24)에의 제2 편광의 입사가 평행 유전체막(22b)에 의해 방해받지 않으므로, 제2 편광의 제1 편광으로의 변환을 적합하게 행할 수 있다.
도 31에, 편광 변환층(24)으로서의 λ/2판(28)을 대향면(20d)측에 배치한 조명 장치(320)(도 30의 (b)의 구성)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위; a.u.)와의 관계를 도시한다. 또한, 도 31에서는, 도 29를 참조하면서 설명한 바와 같이 하여 제조한 조명 장치(320)에 대하여 휘도를 도시하고 있다. 또한, 도 31에서는, 도 32에 도시하는, λ/2판(28)의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, λ/2판(28)의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, λ/2판(28)의 두께 방향의 굴절율 nz, λ/2판(28)의 두께 d, 가시광의 파장 λ(이것은 도시 생략), 제1 편광의 편광 방향 P와 λ/2판(28)의 지상축이 이루는 각도 α가, 이하의 관계를 만족하는 경우의 휘도를 나타내고 있다.
(nx-ny)·d=270㎚
(nx-nz)/(nx_ ny)=1.0
α=70°
또한, 도 31에는, 비교를 위해, λ/2판(위상차판)(28)을 도광체(20)의 출사면(20c)측에 배치한 조명 장치(도 30의 (a)의 구성)에서의 휘도도 함께 도시하고 있다.
도 31로부터 알 수 있듯이, 편광 변환층(24)을 도광체(20)의 출사면(20c)측에 구비한 조명 장치보다도, 편광 변환층(24)을 도광체(20)의 대향면(20d)측에 구비한 조명 장치(320)쪽이 출사광의 휘도가 더 높다. 즉, 편광 변환층(24)을 배치하는 위치에 따라 제2 편광이 제1 편광으로 변환되는 효율이 상이하다. 따라서, 평행 유전체막(22b)을 포함하는 편광 선택층(22)이 출사면(30c) 근방에 배치되어 있는 경우에는, 도 30의 (b)에 도시한 바와 같이 편광 선택층(22)이 편광 변환층(24)보다도 출사면(20c)측에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 동일한 이유로부터, 편광 선택층(22)이 대향면(20c) 근방에 배치되어 있는 경우에는, 도 33의 (a)에 도시한 바와 같이 편광 변환층(24)이 편광 선택층(22)보다 대향면(20d)측에 위치하는 배치보다도, 도 33의 (b)에 도시한 바와 같이 편광 선택층(22)이 편광 변환층(24)보다 대향면(20d)측에 위치하는 배치쪽이 더 바람직하다.
도 33의 (a)에 도시한 바와 같이 편광 변환층(24)이 편광 선택층(22)보다 대향면(20d)측에 위치하고 있으면, 평행 유전체막(22b)에 의해 제2 편광이 반사되므로, 편광 변환층(24)에 제2 편광이 도달하기 어렵고, 제1 편광으로의 변환 효율이 낮게 되어 버린다. 이것에 대하여, 도 33의 (b)에 도시한 바와 같이 편광 선택층(22)이 편광 변환층(24)보다 대향면(20d)측에 위치하고 있으면, 편광 변환층(24)에의 제2 편광의 입사가 평행 유전체막(22b)에 의해 방해받지 않으므로, 제2 편광의 제1 편광으로의 변환을 적합하게 행할 수 있다.
또한, 편광 선택층(22)이 출사면(20c)의 근방에 배치되고, 또한 편광 선택층(22)이 편광 변환층(24)보다도 출사면(20c)측에 위치하고 있는 경우에는, 도 34의 (a)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다 대향면(20d)측에 위치하는 배치보다도, 도 34의 (b)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다도 출사면(20c)측에 위치하는 배치, 즉 프리즘 시트(25)의 평행면(25a3)이 경사면(25a1)보다도 출사면(20c)측에 위치하는 배치가 바람직하다.
도 34의 (a)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다 대향면(20d)측에 위치하고 있으면, 도광체(20) 내부를 전파하는 광의 일부가 평행 유전체막(22b)에서 반사됨으로써, 경사 유전체막(22a)에 광이 도달하기 어렵게 되므로, 출사면(20c)으로부터 제1 편광이 출사되기 어렵게 된다. 이것에 대하여, 도 34의 (b)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다도 출사면(20c)측에 위치하고 있으면, 도광체(20) 내부를 전파하는 광은, 경사 유전체막(22a)에 직접 도달하거나, 혹은 평행 유전체막(22b)에 의해 반사된 후에 도달하므로, 경사 유전체막(22a)에의 광의 도달이 평행 유전체막(22b)에 의해 방해받지 않는다. 그 때문에, 출사면(20c)으로부터의 제1 편광의 출사를 적합하게 행할 수 있다.
또한, 마찬가지의 이유로부터, 편광 선택층(22)이 대향면(20d)의 근방에 배치되고, 또한 편광 선택층(22)이 편광 변환층(24)보다도 대향면(20d)측에 위치하고 있는 경우에는, 도 35의 (a)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다 출사면(20d)측에 위치하는 배치보다도, 도 35의 (b)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다도 대향면(20d)측에 위치하는 배치, 즉 프리즘 시트(25)의 평행면(25a3)이 경사면(25a1)보다도 대향면(20c)측에 위치하는 배치가 바람직하다.
도 35의 (a)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다 출사면(20c)측에 위치하고 있으면, 도광체(20) 내부를 전파하는 광의 일부가 평행 유전체막(22b)에서 반사됨으로써, 경사 유전체막(22a)에 광이 도달하기 어렵게 되므로, 출사면(20c)으로부터 제1 편광이 출사되기 어렵게 된다. 이것에 대하여, 도 35의 (b)에 도시한 바와 같이 평행 유전체막(22b)이 경사 유전체막(22a)보다도 대향면(20d)측에 위치하고 있으면, 도광체(20) 내부를 전파하는 광은, 경사 유전체막(22a)에 직접 도달하거나, 혹은 평행 유전체막(22b)에 의해 반사된 후에 도달하므로, 경사 유전체막(22a)에의 광의 도달이 평행 유전체막(22b)에 의해 방해받지 않는다. 그 때문에, 출사면(20c)으로부터의 제1 편광의 출사를 적합하게 행할 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시예∼제3 실시예에서는, 프론트 라이트로서 조명 장치(120, 220, 320)를 구비하는 반사형의 액정 표시 장치(100, 200, 300)를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 백 라이트로서의 조명 장치를 구비하는 투과형의 액정 표시 장치에도 적합하게 이용된다.
(제4 실시예)
도 36을 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예의 조명 장치(420) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(400)의 구조를 설명한다.
액정 표시 장치(400)는, 도 36에 도시한 바와 같이 투과형 액정 표시 패널(410)과, 조명 장치(백 라이트)(420)를 갖는 투과형의 액정 표시 장치이다.
투과형 액정 표시 패널(410)은, 공지의 투과형 액정 표시 패널로서, 여기서는, 한쌍의 기판(예를 들면 글래스 기판)(411 및 412)과, 이들 사이에 설치된 액정층(413)을 갖는다. 기판(411 및 412) 각각의 액정층(413)측에 투명 전극(도시 생략)이 설치되어 있고, 기판(411)의 관찰자측과 기판(412)의 조명 장치(420)측에 편광자(전형적으로는 편광판)(415a 및 415b)가 설치되어 있다.
조명 장치(420)는, 도 25 및 도 26에 도시하는 조명 장치(320)와 실질적으로 동일한 구성을 갖고 있지만, 도광체(20)가 구비하는 편광 변환층(24)이 이축성의 λ/2판인 점이 상이하다. 즉, 도 29에 도시하는 제조 공정에서, 프리즘 시트(25)의 이면(25b)에 굴절율이 1.51인 아튼(등록 상표)으로 이루어지는 이축성의 λ/2판(28)이 접착된다.
도 37에, 조명 장치(420)에서의, 출사면(20c)으로부터의 광의 출사각(°)과 상대 휘도(임의 단위; a.u.)와의 관계를 도시한다. 또한, 도 37에서는, 도 38에 도시한, 이축성 λ/2판(28)의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 이축성 λ/2판(28)의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 이축성 λ/2판(28)의 두께 방향의 굴절율 nz, 이축성 λ/2판(28)의 두께 d, 가시광의 파장 λ(이것은 도시 생략), 제1 편광의 편광 방향 P와 이축성 λ/2판(28)의 지상축이 이루는 각도 α가, 이하의 관계를 만족하는 경우의 휘도를 나타내고 있다.
(nx-ny)·d=270㎚
(nx-nz)/(nx-ny)=0.8
α=70°
또한, 도 37에는, 비교를 위해, 편광 변환층(24)으로서의 λ/2판(위상차판)이 일축성인 제3 실시예의 조명 장치(320)에서의 휘도도 함께 도시하고 있다.
도 37로부터 알 수 있듯이, 편광 변환층(24)으로서 이축성의 λ/2판을 갖는 조명 장치(420)는, 편광 변환층(24)으로서 일축성의 λ/2판을 갖는 조명 장치(320)보다도 출사광의 휘도가 향상되어 있다. 즉, 이축성의 λ/2판인 편광 변환층(24)에 의해, 제2 편광이 보다 효율적으로 제1 편광으로 변환되고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시예의 조명 장치(420)에서는, 도광체(20)의 대향면(20d)측에 반사 부재(예를 들면 반사 필름)를 배치해도 되고, 도광체(20)의 출사면(20c)측에 광 확산 부재(예를 들면 광 확산 필름)를 배치해도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 백 라이트로서 조명 장치(420)를 구비하는 투과형의 액정 표시 장치(400)를 예시했지만, 조명 장치(420)를 반사형의 액정 표시 장치의 프론트 라이트로서 이용해도 된다.
(제5 실시예)
도 39를 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예의 조명 장치(520) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(500)의 구조를 설명하다.
액정 표시 장치(500)는, 도 39에 도시한 바와 같이 반사형 액정 표시 패널(510)과, 조명 장치(프론트 라이트)(520)를 갖는 반사형의 액정 표시 장치이다.
반사형 액정 표시 패널(510)은, 공지의 반사형 액정 표시 패널로서, 예를 들면, 제1 실시예의 액정 표시 장치(100)가 갖는 반사형 액정 표시 패널(110)과 동일한 구성을 갖고 있다.
조명 장치(520)는, 도광체(20A)의 대향면(20d)에 투명 입력 장치(터치 패널)(530)가 형성되어 있는 점에서, 전술한 조명 장치(120, 220, 320 및 420)와 상이하다. 도광체(20A)가 갖는 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)으로서, 도 39에서는, 조명 장치(320, 420)의 도광체(20)가 갖는 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)과 동일한 구성의 것을 예시하고 있지만, 조명 장치(120, 220)의 도광체(20)가 갖는 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)과 동일한 구성의 것을 이용해도 된다.
터치 패널(530)은, 도광체(20A)의 대향면(20d) 상에 형성된 하부 전극(전형적으로는 투명 도전막 ; 도시 생략) 및 스페이서(531)와, 도광체(20A)측의 표면에 상부 전극(전형적으로는 투명 도전막 ; 도시 생략)이 형성되고, 접착제(531)에 의해 도광체(20A)의 대향면(20d)에 접착된 상부 전극 필름(532)으로 구성된다. 이 투명 입력 장치(530)에서는, 상부 전극 필름(532)을 가압함에 따른 변형에 따라 상부 전극과 하부 전극이 도통하여, 정보가 입력된다.
본 실시예에서의 조명 장치(520)는, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
우선, 도 40의 (a)에 도시한 바와 같이 굴절율이 1.51이며 아튼(등록 상표)로 이루어지는 위상차판(28) 상에, 굴절율이 1.51인 투명 수지(29)로 프리즘을 형성하고, 두께가 0.2㎜인 프리즘 시트(25')를 제작한다. 프리즘 시트(25')는, 단면 형상이 톱니 형상인 주면(표면)(25a')과, 거의 평탄한 이면(25b')을 갖고 있다. 주면(25a')은, 이면(25b')에 대하여 경사진 경사면(경사 영역)(25a1')과, 거의 수직인 수직면(수직 영역)(25a2')과, 거의 평행한 평행면(평행 영역)(25a3')을 갖고 있고, 경사면(25a1')은, 프리즘 시트(25')의 일단으로부터 타단을 향함에 따라(후에 입사면(20a)으로 되는 측면으로부터 멀어질수록) 밀하게 되도록 배치되어 있다.
이어서, 도 40의 (b)에 도시한 바와 같이 프리즘 시트(25')의 주면(25a')의 경사면(25a1') 상에, 굴절율이 2.3인 TiO2를 두께 65㎚로 증착함으로써 유전체막(유전체 박막)(22a)을 형성한다. 또한, 이 때에, 주면(25a')의 평행면(25a3') 상에도 유전체막(22b)이 형성된다.
계속해서, 도 40의 (c)에 도시한 바와 같이 프리즘 시트(25')의 주면(25a')을 굴절율이 1.51인 투명 수지(29)에 의해 평탄화함과 함께, 프리즘 시트(25')의 이면(25b')에, 상기한 투명 입력 장치(터치 패널)(530)가 형성된 두께가 0.7㎜인 투명 기판(예를 들면 글래스 기판)(26)을 접착한다.
그 후, 광원(예를 들면 냉음극관)(10)을 도광체(20A)의 입사면(20a)측에 배치하고, 광원(10)을 둘러싸도록 반사 부재(예를 들면 반사 필름)(12)를 배치함으로써, 도 39에 도시한 조명 장치(520)가 완성된다.
본 실시예에서의 반사형의 액정 표시 장치(500)에서는, 프론트 라이트인 조명 장치(520)의 도광체(20A)와, 투명 입력 장치(530)가 일체화되어 있으므로, 두께를 그다지 증가시키지 않고 입력 기능을 부가할 수 있다.
(제6 실시예)
도 41을 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예의 조명 장치(620) 및 그것을 구비한 액정 표시 장치(화상 표시 장치)(600)의 구조를 설명한다.
액정 표시 장치(600)는, 도 41에 도시한 바와 같이 투과형 액정 표시 패널(610)과, 조명 장치(백 라이트)(620)를 갖는 투과형의 액정 표시 장치이다.
투과형 액정 표시 패널(610)은, 제4 실시예의 액정 표시 장치(400)가 갖는 투과형 액정 표시 패널(410)과 거의 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 단, 투과형 액정 표시 패널(610)은, 기판(412) 상에 편광자가 아니고, 편광 선택층(22)과 편광 변환층(24)이 설치되어 있는 점에서, 전술한 투과형 액정 표시 패널(410)과 상이하다.
또한, 본 실시예에서의 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)은, 도 33의 (b) 및 도 35의 (b)에 도시하는 편광 선택층(22) 및 편광 변환층(24)과 거의 동일한 구조를 갖고 있지만, 투과형 액정 표시 패널(610)의 기판(412) 상에 배치되어 있는 점에서 상이하다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 기판(412), 편광 선택층(22), 편광 변환층(24)이 조명 장치(620)의 도광체(20B)를 구성하고 있고, 도광체(20B)가 투과형 액정 표시 패널(410)의 기판을 겸하고 있다.
본 실시예에서의 조명 장치(620)는, 예를 들면 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
우선, 도 42의 (a)에 도시한 바와 같이 굴절율이 1.53이며 제오노아(등록 상표)로 이루어지는 위상차판(28) 상에, 굴절율이 1.53인 투명 수지(29)로 프리즘을 형성하고, 두께가 0.2㎜인 프리즘 시트(25")를 제작한다. 프리즘 시트(25")는 단면 형상이 톱니 형상인 주면(표면)(25a")과, 거의 평탄한 이면(25b")을 갖고 있다. 주면(25a")은, 이면(25b")에 대하여 경사진 경사면(경사 영역)(25a1")과, 거의 수직인 수직면(수직 영역)(25a2")과, 거의 평행한 평행면(평행 영역)(25a3")을 갖고 있고, 경사면(25a1")은, 프리즘 시트(25")의 일단으로부터 타단을 향함에 따라(후에 입사면(20a)으로 되는 측면으로부터 멀어질수록) 밀하게 되도록 배치되어 있다.
다음으로, 도 42의 (b)에 도시한 바와 같이 프리즘 시트(25")의 주면(25a")의 경사면(25a1") 상에, 굴절율이 2.3인 TiO2를 두께 65㎚로 증착함으로써 유전체막(유전체 박막)(22a)을 형성한다. 또한, 이 때에 주면(25a")의 평행면(25a3") 상에도 유전체막(22b)이 형성된다.
이어서, 도 42의 (c)에 도시한 바와 같이 프리즘 시트(25")의 주면(25a")을 굴절율이 1.53인 투명 수지(29)에 의해 평탄화함과 함께, 프리즘 시트(25")의 이면(25b")을, 투과형 액정 표시 패널(610)의 기판(412)에 접합한다.
그 후, 광원(예를 들면 냉음극관)(10)을 도광체(20B)의 입사면(20a)측에 배치하고, 광원(10)을 둘러싸도록 반사 부재(예를 들면 반사 필름)(12)를 배치함으로써, 도 41에 도시한 조명 장치(620)가 완성된다.
본 실시예에서의 투과형의 액정 표시 장치(600)에서는, 백 라이트인 조명 장치(620)가 구비하는 도광체(20B)가, 투과형 액정 표시 패널(610)의 기판을 겸하고 있고, 조명 장치(620)와 투과형 액정 표시 패널(610)이 일체화되어 있으므로, 표시 장치의 박형화가 실현된다.
투과형 액정 표시 패널(610)의 기판(412)과 액정층(413)의 사이에, 기판(412)과 굴절율이 상이한 이굴절율층을 형성하면, 광원(10)으로부터 도광체(20B)의 내부에 입사한 광이 기판(412)과 이 이굴절율층과의 계면에서 반사하여 도광체(20B)의 내부를 효율적으로 전파하기 때문에, 광원(10)으로부터의 광을 조명광으로서 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 투과형 액정 표시 패널(610)의 기판(412)과 액정층(413)의 사이에 편광자를 설치하면, 액정층(413)에 입사하는 광의 편광 방향을 한층 더 일치시킬 수 있으므로, 표시 품위를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 백 라이트로서의 조명 장치(620)가 투과형 액정 표시 패널(610)에 일체화된 투과형의 액정 표시 장치(600)를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 프론트 라이트로서의 조명 장치가 반사형 액정 표시 패널에 일체화된 반사형의 액정 표시 장치에도 적합하게 이용된다.
본 발명에 따르면, 광원으로부터의 광을 특정한 편광 방향의 광으로서 충분히 효율적으로 출사할 수 있는 조명 장치가 제공되고, 이 조명 장치를 이용하면, 광의 이용 효율이 높고, 밝은 표시가 가능한 화상 표시 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 조명 장치는, 특히 액정 표시 장치의 백 라이트 또는 프론트 라이트로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (34)

  1. 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고,
    상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고,
    상기 편광 선택층은, 상기 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 상기 출사면측에만 반사하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광 선택층은, 상기 출사면에 대하여 소정의 각도를 이루는 복수의 유전체막을 포함하는 조명 장치.
  3. 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고,
    상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고,
    상기 편광 선택층은, 상기 출사면에 대하여 경사진 복수의 유전체막을 포함하고, 상기 경사진 복수의 유전체막은, 상기 입사면으로부터 멀어질수록 밀하게 배치되어 있는 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도광체는, 상기 출사면에 대하여 경사진 복수의 경사면 및 상기 출사면에 대략 평행한 복수의 평행면을 포함하는 주면을 갖는 제1 부재와, 상기 제1 부재의 상기 주면 상에 설치되고, 상기 주면을 평탄화하는 제2 부재를 포함하여 구성되어 있고,
    상기 경사진 복수의 유전체막은, 상기 주면의 상기 복수의 경사면에 형성되고,
    상기 주면의 상기 복수의 평행면은 상기 입사면으로부터 멀어질수록 소하게 배치되어 있는 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 편광 선택층은, 상기 주면의 상기 복수의 평행면에 형성된 복수의 또다른 유전체막을 포함하는 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편광 선택층은, 상기 출사면 근방에 배치되고, 또한 상기 편광 변환층보다도 상기 출사면측에 위치하고 있는 조명 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 평행면은, 상기 복수의 경사면보다도 상기 출사면측에 위치하고 있는 조명 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 도광체는, 상기 출사면에 대향하는 대향면을 더 갖고, 상기 편광 선택층은, 상기 대향면 근방에 배치되고, 또한 상기 편광 변환층보다도 상기 대향면측에 위치하고 있는 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 평행면은, 상기 복수의 경사면보다도 상기 대향면측에 위치하고 있는 조명 장치.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부재는, 상기 주면에 복수의 프리즘이 배열된 프리즘 시트인 조명 장치.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 부재는, 투명한 수지 재료로 형성된 투명 수지층인 조명 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광 변환층은, 복굴절성을 갖는 투명 재료로 형성되어 있는 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 편광 변환층은, 사출 성형된 투명 수지층인 조명 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 편광 변환층은 위상차판인 조명 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위상차판이 상기 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않는 조명 장치.
  16. 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고,
    상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고,
    상기 편광 변환층은, 사출 성형된, 복굴절성을 갖는 투명 수지층인 조명 장치.
  17. 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체를 구비하고,
    상기 도광체는, 상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 갖고,
    상기 편광 변환층은 위상차판이고,
    상기 위상차판이 상기 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않는 조명 장치.
  18. 제15항 또는 제17항에 있어서,
    상기 위상차판은 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 조명 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가,
    (nx-nz)/(nx-ny)≒0 및 0<(nx-ny)·d<λ과, 10°<α<30° 또는 40°<α<60°의 관계를 만족하는 조명 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒0, (nx-ny)·d-λ/2 및 10°<α<30°의 관계를 만족하는 조명 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒1, λ/4<(nx_ ny)·d<5λ/4 및 20°<α<90°의 관계를 만족하는 조명 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, (nx-nz)/(nx-ny)≒1, (nx-ny)·d=λ/2 및 20°<α<80°의 관계를 만족하는 조명 장치.
  23. 제15항 또는 제17항에 있어서,
    상기 위상차판은 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 조명 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, 0.6<(nx-nz)/(nx-ny)<0.9, λ/4<(nx-ny)·d<3λ/4 및 60°<α<80°의 관계를 만족하는 조명 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 위상차판의 지상축을 따른 방향의 굴절율 nx, 상기 위상차판의 진상축을 따른 방향의 굴절율 ny, 상기 위상차판의 두께 방향의 굴절율 nz, 상기 위상차판의 두께 d, 가시광의 파장 λ, 및 상기 특정한 편광 방향과 상기 위상차판의 지상축이 이루는 각도 α가, 0.6<(nx-nz)/(nx-ny)<0.9, (nx-ny)·d=λ/2 및 60°<α<80°의 관계를 만족하는 조명 장치.
  26. 제1항, 제4항 및 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광 변환층은, 상기 편광 선택층에 대하여 상기 출사면과는 반대측에 배치되어 있는 조명 장치.
  27. 제1항, 제4항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광 변환층은, 상기 편광 선택층에 대하여 상기 출사면측에 배치되어 있는 조명 장치.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항의 조명 장치와,
    상기 조명 장치가 갖는 상기 도광체의 상기 출사면측에 설치되고, 적어도 하나의 편광자를 구비한 표시 패널을 갖는 화상 표시 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 조명 장치는, 상기 도광체의 상기 대향면에 형성된 투명 입력 장치를 더 구비하고 있는 화상 표시 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 표시 패널은 기판을 포함하고,
    상기 조명 장치가 갖는 상기 도광체가 상기 기판을 겸하고 있는 화상 표시 장치.
  31. 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서,
    상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고,
    상기 편광 선택층은, 상기 특정한 편광 방향의 광을 실질적으로 상기 출사면측에만 반사하는 도광체.
  32. 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서,
    상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고,
    상기 편광 선택층은, 상기 출사면에 대하여 경사진 복수의 유전체막을 포함하고, 상기 경사진 복수의 유전체막은, 상기 입사면으로부터 멀어질수록 밀하게 배치되어 있는 도광체.
  33. 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서,
    상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고,
    상기 편광 변환층은, 사출 성형된, 복굴절성을 갖는 투명 수지층인 도광체.
  34. 상기 광원으로부터 출사된 광을 받는 입사면 및 상기 입사면으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면을 갖는 도광체로서,
    상기 입사면으로부터 입사한 광 중 특정한 편광 방향의 광을 선택적으로 상기 출사면으로부터 출사시키는 편광 선택층과, 상기 특정한 편광 방향과는 상이한 편광 방향의 광을 상기 특정한 편광 방향의 광으로 변환하는 편광 변환층을 더 갖고,
    상기 편광 변환층은 위상차판이며,
    상기 위상차판이 상기 출사면에 평행한 면 내에 갖는 지상축 및 진상축과, 상기 특정한 편광 방향이 일치하지 않는 도광체.
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