WO2002014740A1 - Illuminateur, afficheur d'image, ecran a cristaux liquides, televiseur a cristaux liquides, terminal d'information a cristaux liquides, et procede de fabrication de plaque guide optique - Google Patents

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WO2002014740A1
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light
guide plate
light guide
scattering
liquid crystal
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PCT/JP2001/006396
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Akifumi Ogiwara
Kazunori Komori
Junko Asayama
Yasunori Kuratomi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity

Definitions

  • Lighting device image display device, liquid crystal monitor, liquid crystal television, liquid crystal information terminal, and light guide plate manufacturing method
  • the present invention relates to a lighting device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a method for manufacturing a light guide plate.
  • a liquid crystal display device which is an example of a conventional image display device, has a structure in which, for example, two transparent glass substrates on each of which an electrode made of a transparent conductive thin film and an alignment film are stacked are arranged so that the stacked surfaces thereof face each other.
  • a liquid crystal display element which is superposed at intervals, seals liquid crystal between the two glass substrates, and further has a polarizing plate provided on the outside of both glass substrates, and a liquid crystal display element, which is disposed below the liquid crystal display element It is configured to include a backlight for supplying light, a circuit board for driving a liquid crystal display element, and the like.
  • FIG. 32 (a) shows a conventional liquid crystal display device and a backlight used therein
  • FIGS. 33 and 34 show other conventional backlights.
  • the backlight guides light emitted from the luminous body 1001 to a direction away from the luminous body 1001, and a liquid crystal display.
  • a light guide plate 1003 made of a transparent synthetic resin plate for uniformly irradiating the entire element 1006 with light, and a luminous body 1001 arranged near the end face of the light guide plate 1003 and substantially parallel to the end face.
  • a reflector 1002 that constitutes a light source together with the fluorescent tube and covers the fluorescent tube over substantially the entire length thereof.
  • the knock light 1000 is disposed on the light guide plate 1003 and diffuses light from the light guide plate 1003 (not shown).
  • a reflector 1005 disposed below the light guide plate 1003 to reflect light emitted from the light guide plate 1003 and return the light back into the light guide plate 1003.
  • a so-called scattering dot 1004 is formed in a predetermined pattern, and the surface of the scattering dot 1004 is a scattering surface.
  • An example of the pattern of the scattering dot 1004 is shown in FIG. 32 (b). Therefore, the light incident on the scattering dot 1004 is scattered, and a part of the scattered light is emitted from the upper surface of the light guide plate 1003.
  • Light incident on a portion other than the scattering dot 1004 on the lower surface of the light guide plate 1003 travels inside the light guide plate 1003 while repeating multiple reflections by an internal reflection action according to the incident angle.
  • the luminance distribution on the light exit surface (upper surface) of the light guide plate 1003 can be changed.
  • Light that has entered the light guide plate 1003 from the light source travels through the light guide plate 1003 while repeating internal reflection so as to be emitted to the outside at a constant rate. It gets smaller as you move away from it. Accordingly, as shown in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 60-73687, on the light source side, for example, the area ratio of the scattering dot 1004 to the lower surface of the light guide plate 1003 is reduced.
  • the proportion of light that is scattered by the scattering dots 1004 and exits from the upper surface of the light guide plate 1003 decreases.
  • the area ratio increases as the distance from the light source increases, the ratio of light scattered by the scattering dot 1004 and emitted from the upper surface of the light guide plate 1003 increases at a position away from the light source.
  • the ratio of the amount of light emitted from each portion to the amount of light emitted from the whole becomes equal, and the uniformity of luminance can be improved.
  • the uniformity of the luminance of the display screen of the liquid crystal display element 1006 can be improved.
  • the currently mainstream transmissive liquid crystal display device requires illumination from behind using a backlight as described above.
  • the incident light is random light whose polarization direction is not uniform, the incident side polarizing plate Approximately half of the light is absorbed, reducing the light utilization efficiency.
  • a prism sheet has been used that efficiently condenses the backlight diffused light within a viewing angle to increase the front luminance.
  • FIG. 35 shows a liquid crystal display device using such a prism sheet.
  • the reflection sheet 1005 is used for returning light leaked from the light guide plate 1003 to the light guide plate 1003 for effective use.
  • the light scattered by the diffusion sheet 1031 is collected by the prism sheet 1033 and enters the liquid crystal cell 1035.
  • polarizing plates 1034 and 1035 whose polarization axes are orthogonal to each other are arranged.
  • the transmittance of the prism sheet 1033 varies depending on the polarization direction of incident light.
  • FIG. 26 (a) shows the change in transmittance with respect to the incident angle in the vertical direction with respect to the prism sheet 1033, that is, the direction orthogonal to the ridge direction 1045 of the prism sheet 1033.
  • FIG. 26 (b) shows the transmittance with respect to the incident angle in the ridge direction 1045 of the prism sheet 1033. From the results shown in Fig.
  • the transmittance of P-polarized light differs from that of S-polarized light, and the transmittance of P-polarized light in the front direction, that is, in the direction where the viewing angle is in the range of _10 ° to + 10 °, is shown. It can be seen that the height is higher in any direction. Therefore, when the front luminance is important, the luminance can be increased by preferentially using the P-polarized light.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2000-2000 attempts to increase the light use efficiency in a liquid crystal panel by setting the transmission axis of a polarizing plate on the incident side in accordance with light in a specific vibration direction transmitted through a prism sheet. It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 0—122046.
  • the scattering dots 1004 may be densely arranged. Generally, the scattering dots 1004 are formed by printing.
  • the density of the scattering dot 1004 has an upper limit due to manufacturing stability. In other words, if the scatter dots 1004 are to be formed densely, adjacent scatter dots 1004 will stick together during printing, making it impossible to print with the designed area. Also, the degree of sticking differs every time printing is performed, and stable production is not possible. For this reason, some space is required between adjacent scattering dots 1004.
  • the area ratio the ratio of the area of the scattering dot 1004 to the area of the surface on which the scattering dot 1004 was formed (hereinafter, referred to as the area ratio)
  • the upper limit was 80%.
  • the backlight 1000 described above since there is an upper limit in the area ratio of the scattering dots 1004, light penetrating the light guide plate 1003 as described above is generated. Therefore, the light from the light source 1002 is not fully utilized.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 8-146231 discloses a configuration in which a diffusing material is mixed into a light guide plate to scatter light to be used for display.
  • a diffusing material is mixed into the light guide plate to scatter the light
  • the scattering efficiency in the light guide plate can be improved, but it is difficult to simultaneously control the luminance distribution on the light emitting surface of the light guide plate.
  • liquid crystal display devices have been widely used as monitors for personal computers (PCs).
  • PCs personal computers
  • liquid crystal televisions such as those for displaying moving pictures of movies
  • monitors and the like higher definition and higher brightness are being promoted.
  • uniformity of luminance is required over the entire display screen.
  • the luminance distribution over the entire area of the display screen also has a high uniformity of 80% or more with respect to the central part in the peripheral part where the luminance is low.
  • TV TV
  • conventional TVs using CRT generally have high brightness at the center of the display screen, and the brightness at the periphery is reduced to about 50%. This is because, on a moving image plane such as a movie, the observer tends to gaze at the central part, and even if the luminance difference in the luminance distribution of the display screen is large, the observer rarely feels unnatural. On the contrary, even if the brightness of the peripheral part is lowered, it seems that the brightness of the central part is increased when the brightness is increased.
  • the display has several settings suitable for display characteristics such as brightness distribution depending on the application such as monitor and TV.
  • AVPC audio video personal computer
  • Liquid crystal display devices display images by illumination from the backlight. Therefore, in order to change the luminance distribution, it is necessary to change the light emission characteristics of the backlight to have a distribution in the luminance.
  • the brightness distribution is controlled by the scattering dots formed on the lower surface of the light guide plate as described above.
  • the pattern of the scattering dots is a fixed pattern formed by printing, Cannot be changed arbitrarily. Therefore, in a conventional liquid crystal display device using a backlight, the setting of the luminance distribution cannot be changed according to the application.
  • the above-mentioned conventional liquid crystal display device still generally has lower luminance than CRT and the like, and further higher luminance than the current state is required.
  • To increase the brightness it is necessary to increase the output of the light source.
  • half of the light from the light source 1002 is absorbed by the incident side polarizing plate 1034.
  • the output of the light source 1002 increases, the amount of absorption also increases. Therefore, the uniformity of the polarizing plate 1034 is impaired due to heat shrinkage or the like due to the absorbed light, causing a problem that unevenness in black display occurs.
  • the polarization axis of the polarizing plate is arranged at an angle of about 45 degrees with respect to the liquid crystal cell 1035 for the following reason.
  • the TN type liquid crystal widely used in the liquid crystal display element 1006 has a bias in the contrast viewing angle characteristic, and is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction. Therefore, the viewing angle of the contrast is adjusted by tilting the transmission axis of the polarizing plate at an angle of 45 degrees. Therefore, if the transmission axis of the polarizing plate on the incident side is set in accordance with the light in the specific vibration direction transmitted through the prism sheet, there arises a problem that the contrast viewing angle characteristic is impaired.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is intended to manufacture a lighting device capable of increasing the brightness, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a light guide plate used therein. Its primary purpose is to provide a method. Further, the present invention provides an illuminating device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal information terminal, and a method for manufacturing a light guide plate used in these devices, which can reduce the penetration light through the light guide plate and control the luminance distribution. Is the second purpose.
  • a third object of the present invention is to provide a lighting device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal that can change the luminance distribution.
  • a fourth object of the present invention is to provide a lighting device, an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal that can reduce the loss of light in the light condensing means.
  • a fifth object of the present invention is to provide an image display device, a liquid crystal monitor, a liquid crystal television, and a liquid crystal information terminal, which can reduce light loss in a polarizing plate of a liquid crystal display element.
  • the lighting device includes a light source, a light guide plate arranged so that light from the light source is incident from an end face, and a light guide plate facing one main surface of the light guide plate.
  • a constant-scattering layer that transmits incident light so as to scatter the incident light at a predetermined rate on one main surface of the light guide plate; and a surface of the constant-scattering layer.
  • a distributed scattering structure is formed that transmits incident light so as to be scattered at a rate that varies according to the distance from the light source.
  • the constant scattering layer may be formed on the entire surface of one main surface of the light guide plate.
  • the distributed scattering structure may be a scattering region formed on a surface of the constant scattering layer such that an area ratio changes according to a distance from the light source.
  • the scattering region may be a scattering dot formed on the surface of the constant scattering layer.
  • the scattering dots can be formed by printing, so that the scattering region can be easily formed.
  • the scattering region may be a region in which the irregularities on the surface of the constant scattering layer are formed.
  • the lighting device includes a light source, a light guide plate arranged so that light from the light source enters from an end face, and a reflection surface formed to face one main surface of the light guide plate.
  • the light guide plate wherein the light guide plate scatters light propagating inside at a certain rate, and changes incident light on one main surface of the light guide plate according to the distance from the light source.
  • a distributed scattering structure that transmits light so as to be scattered at a constant rate is formed.
  • the light that penetrates the light guide plate from the light source to the opposite end face is reduced by the scattering effect of the light guide plate, and the luminance distribution on the other main surface of the light guide plate, which is the light emitting surface, is reduced by the scattering effect of the distribution scattering structure.
  • the scattering action by the distributed scattering structure may be larger than the scattering action by the light guide plate in the degree of contribution to the amount of light emitted from the other main surface of the light guide plate.
  • the scattering effect of the distributed scattering structure is caused by the scattering of the light guide plate. It may be about twice or more of the action.
  • the distributed scattering structure may be a scattering region formed on one main surface of the light guide plate such that an area ratio changes according to a distance from the light source.
  • the distributed scattering structure can be easily configured.
  • the scattering region may be a scattering dot.
  • the distributed scattering structure can be configured more easily.
  • the light guide plate may scatter light by a scatterer dispersed in the light guide plate.
  • the distributed scattering structure may be configured to scatter the incident light at a smaller rate as being closer to the light source.
  • the lighting device includes a light source, a light guide plate arranged so that light from the light source enters from an end face, and a reflection surface formed to face one main surface of the light guide plate.
  • the light guide plate scatters light propagating inside at a rate that varies according to the distance from the light source.
  • the scattering rate of the light guide plate changes according to the distance from the light source, it is possible to reduce light penetration through the light guide plate and to control the brightness distribution on the light exit surface. As a result, the light utilization rate is improved, and high luminance can be achieved.
  • the light guide plate includes a plurality of unit light guide members having different scattering rates.
  • the plurality of unit light guide members may be arranged such that the scattering rate of the entire light guide plate changes according to the distance from the light source.
  • the plurality of unit light guide members may include a member having no scattering function.
  • some of the unit light guide members can be formed in the same manner as a general light guide plate, so that manufacturing becomes easier.
  • joint between the unit light guide members may be configured to reflect or scatter incident light.
  • the reflection or scattering may be at least one of total reflection, scattering reflection, and scattering transmission.
  • the plurality of unit light guide members may be joined so as to be in a refractive index matching state.
  • the light guide plate can function optically in the same manner as a single light guide plate.
  • the plurality of unit light guide members may be joined to each other via a member having a refractive index of about 1.5 to be in a refractive index matching state.
  • the unit light guide member can be formed of acryl resin which is usually used, a light guide plate similar to an optically single unit can be easily obtained.
  • the light guide plate scatters light by the scatterers dispersed in the light guide plate, and the scatterers are dispersed at a density that varies according to a distance from the light source. It is good also as what becomes. With such a configuration, it is possible to easily configure a light guide plate in which the scattering rate varies depending on the location.
  • the light guide plate may scatter light propagating in the inside at a smaller rate as the light is closer to the light source.
  • the plurality of light sources may be arranged so as to make each of the outgoing lights incident on the plurality of end faces of the light guide plate.
  • the scatterer may reflect or refract incident light.
  • the size of the scatterer may be substantially larger than the wavelength of visible light.
  • the scatterer can suitably scatter the incident light in the illumination device for visible light.
  • the size of the scatterer may be approximately sub-m to several mm.
  • the scatterer may be made of beads, Si 2, or bubbles.
  • the lighting device includes a light source, a light guide plate arranged so that light from the light source enters from an end face, and a reflection surface formed to face one main surface of the light guide plate.
  • a plurality of scattering regions that scatter incident light on one main surface of the light guide plate such that the area ratio changes in accordance with the distance from the light source; Consists of a plurality of different types of dispersiveness.
  • the plurality of types of scattering regions may have different scattering properties due to a difference in a material constituting the scattering regions.
  • the plurality of types of scattering regions are formed by dispersing a scatterer having a different refractive index from that of the substrate in a substrate that transmits incident light, and the scattering properties are different due to a difference in dispersion density of the scatterers. May be used.
  • an image display device includes the lighting device according to any one of claims 1, 6, 13, and 27, and converts light emitted from the lighting device into light for image display. It was used as
  • the density of the scatterer is changed depending on the position. It is dispersed in the substrate. With such a configuration, it is possible to easily obtain a light guide plate in which the scattering rate varies depending on the location.
  • a step of heating and melting the base material a step of mixing the scatterer into the melted base material, and a step of holding the molten base material in a plate shape depending on a portion.
  • air bubbles as the scatterers may be generated in the base such that the density varies depending on the site.
  • the air bubbles may be generated using a foaming agent.
  • the molten base material mixed with the blowing agent By irradiating light so as to have an intensity distribution, foaming can be performed so that the density varies depending on the location, so that a light guide plate in which the dispersion density of the scatterer varies depending on the location can be easily manufactured. .
  • the lighting device is a lighting device comprising: a light source; and a light exit surface from which light from the light source exits, comprising: a luminance distribution changing unit that changes a luminance distribution of the light exit surface. It is.
  • the luminance distribution on the light emitting surface can be changed to a required one according to the application. Eventually, high luminance can be achieved.
  • the brightness distribution changing means changes the distribution of the scattering ratio of the light guided by the light guide plate as viewed from the light exit surface. It may be constituted by a scattering ratio distribution changing means for causing a change.
  • the luminance distribution of the light emitting surface changes by changing the distribution of the scattering ratio. Therefore, in an edge-light type illuminating device, the luminance distribution of the light emitting surface is required depending on the application.
  • the light guide plate is arranged so that light from the light source enters from the end face, and light emitted from one main face of the light guide plate returns to the one main face.
  • the other main surface of the light guide plate constitutes the light emitting surface by forming a reflection surface on the light guide plate, and the light of incident light is provided between the one main surface of the light guide plate and the reflection surface.
  • a light dispersion structure that changes the distribution of the scattering ratio in a plane parallel to the emission surface may be provided as the scattering ratio distribution changing means.
  • the distribution of the scattering ratio can be changed only by the light dispersion structure, so that the scattering ratio distribution changing means can be easily configured.
  • the light dispersion structure is arranged between one main surface of the light guide plate and the reflection surface, and the liquid crystal is oriented so as to transmit or scatter incident light depending on a position in a plane where the liquid crystal extends.
  • a liquid crystal element capable of switching between A control means for switching the orientation of the liquid crystal of the pixel depending on the position may be provided.
  • the liquid crystal element has a structure similar to that of a normal liquid crystal cell, a light dispersion structure can be easily configured.
  • the light dispersion structure may cause the liquid crystal element to generate a region that disperses the incident light such that an area ratio of the region changes according to a distance from a light source.
  • the distance from the light source on the light emitting surface differs depending on the position.
  • the area ratio of the scattering region of the light dispersion structure By appropriately selecting the area ratio of the scattering region of the light dispersion structure, the difference in the distance from the light source depending on the position on the light emitting surface can be reduced. By canceling each other, a desired luminance distribution on the light emitting surface can be obtained.
  • liquid crystal of the liquid crystal element may include a polymer-dispersed liquid crystal.
  • the liquid crystal element can be suitably configured.
  • the light guide plate is arranged so that light from the light source is incident from an end face, and the reflection surface is arranged such that light emitted from one main face of the light guide plate returns to the one main face.
  • the other main surface of the light guide plate constitutes the light emitting surface, and the scattering ratio distribution changing means is formed so as to be distributed on one main surface of the light guide plate.
  • a scattering control structure that scatters or transmits light passing between one of the main surface of the light guide plate and the reflection surface by switching, and a scattering region that is formed to be distributed on the reflection surface. Two scattering regions may be provided.
  • the first and second scattering regions can be formed by, for example, printing dots, and the scattering control structure switches the mode so as to uniformly scatter or transmit the incident light. Because of this, a simple configuration is sufficient, so that the scattering ratio distribution changing means can be configured easily and at low cost.
  • the brightness distribution changing means is constituted by a light intensity distribution changing means for changing a light intensity distribution of the light traveling toward the light emitting surface in the light emitting surface. It is good also as what becomes.
  • the present invention can also be applied to a direct lighting device.
  • the light intensity distribution changing means may change the light intensity distribution by transmitting or reflecting the light at a position in a plane parallel to the light exit surface.
  • the brightness distribution changing means may change the brightness distribution on the light emitting surface of the light source.
  • the light source may be composed of a plurality of light emitters, and the luminance distribution changing means may change the light emission amount of each light emitter according to the arrangement position of each light emitter.
  • the luminance distribution changing means may change the amount of light emitted from each of the light emitters by changing the power supplied to each of the light emitters.
  • the luminous body may be constituted by LED.
  • the light emitting body can be easily configured.
  • the light source may be formed of a surface light emitter, and the luminance distribution changing means may change the luminance distribution of the light emitting surface of the surface light emitter.
  • the lighting device is a lighting device comprising: a light source; and a light emitting surface from which light from the light source emits, wherein the light source includes a plurality of light emitters, and the plurality of light emitters are They are arranged so that the density changes.
  • the light source includes a plurality of light emitters, and the plurality of light emitters are They are arranged so that the density changes.
  • the luminous body may be constituted by LED. With such a configuration, the light emitting body can be easily configured.
  • an image display device is a lighting device, and a liquid crystal display element that displays an image by transmitting light emitted from the lighting device to a liquid crystal layer forming a display screen while changing transmittance.
  • An image display device comprising: a driving unit that changes a transmittance of the liquid crystal display element so as to display an image corresponding to an image signal.
  • the illumination device includes: a light source; and a light source that emits light from the light source. And a brightness distribution changing means for changing the brightness distribution of the light emitting surface.
  • the luminance distribution of the display screen corresponds to the luminance distribution of the light exit surface of the lighting device. Therefore, the luminance distribution of the display screen is changed by changing the luminance distribution of the light exit surface of the lighting device. It can be changed according to the application. As a result, high brightness can be achieved.
  • the brightness distribution changing means includes brightness distribution setting means capable of setting the brightness distribution of the plurality of light exit surfaces, and selection means for selecting the set brightness distribution of the plurality of light exit surfaces. It is.
  • the brightness distribution changing means may change the brightness distribution of the light emitting surface according to the video signal.
  • the brightness distribution of the light emission surface can be appropriately made to correspond to the video signal, so that the brightness distribution of the display screen can be made suitable for the screen to be displayed.
  • the brightness distribution changing means may obtain an overview brightness distribution of the screen of the video signal, and change the brightness distribution of the light emitting surface according to the obtained overview brightness distribution.
  • a brightness peak position is obtained from the general brightness distribution, and the brightness near the peak position on the display screen is increased, so that a sense of apparent brightness can be improved.
  • the brightness distribution changing means may obtain a histogram of the brightness of the pixels of the video signal, and change the brightness distribution of the light emitting surface based on the obtained histogram.
  • an image display device is a lighting device, and a liquid crystal display element that displays an image by transmitting light emitted from the lighting device to a liquid crystal layer forming a display screen while changing transmittance.
  • An image display device comprising: a driving unit that changes a transmittance of the liquid crystal display element so as to display an image corresponding to an image signal.
  • the illumination device includes: a light source; and a light source that emits light from the light source.
  • a brightness distribution changing means for changing the brightness distribution of the light emitting surface, and displays a plurality of input video signals on one screen as images corresponding to the plurality of video signals.
  • video signal synthesizing means for inputting the synthesized signal as the video signal to the driving means.
  • an image display device is a lighting device, and a liquid crystal display element that displays an image by transmitting light emitted from the lighting device to a liquid crystal layer forming a display screen while changing transmittance. And a driving means for changing the transmittance of the liquid crystal display element so as to display an image corresponding to a video signal.
  • the illumination device includes a light source, and a light emission surface from which light from the light source is emitted.
  • the light source includes a plurality of light emitters, and the plurality of light emitters change in density. It is arranged so that it may be.
  • the illuminants need only be arranged so that the density changes, so that the configuration of the lighting device is simplified.
  • the lighting device is a lighting device comprising: a light source; and a light condensing means for condensing light emitted from the light source, wherein the light emitted from the light source is polarized so as to be P-polarized light. And a polarizing means for causing the light to enter the condensing means.
  • the transmittance of the light converging means is improved, thereby enabling higher brightness. Further, light loss in the light condensing means is reduced.
  • the condensing means may be formed of a prism sheet (in such a configuration, a particularly remarkable effect can be obtained since the transmittance of the P-polarized light is higher than that of the S-polarized light in the prism sheet.
  • the polarizing means may be a reflection type polarizing plate that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light in the incident light.
  • the reflective polarizing plate may have a multilayer structure including a plurality of films having different refractive indexes.
  • the reflective polarizing plate may include a cholesteric liquid crystal.
  • a phase plate may be provided before the reflective polarizing plate.
  • the polarization direction of the S-polarized light reflected by the reflective polarizing plate is changed. Can be changed.
  • the light source may include a plurality of point light emitters.
  • the light source may include a linear illuminant.
  • the light source may include a planar light emitter.
  • the light source may include a combination of a plurality of point light emitters, linear light emitters, and planar light emitters.
  • the image display device is an image display device using light emitted from the illumination device as light for image display, wherein the illumination device comprises: a light source; and a condensing means for condensing incident light. And polarizing means for polarizing the light emitted from the light source so as to be P-polarized light and making the light incident on the light-collecting means.
  • the transmittance is improved, thereby obtaining an image display device with higher brightness. Can be. Further, light loss in the light collecting means is reduced.
  • the polarizing plate has an incident-side polarizing plate, a liquid crystal cell, and an emitting-side polarizing plate that are sequentially arranged on the optical path of the emitted light of the condensing unit, and the polarization axis of the incident-side polarizing plate and the polarization of the emitting-side polarizing plate.
  • the axes may be substantially parallel and substantially perpendicular to the polarization axis of the P-polarized light, respectively.
  • the polarization axis of the P-polarized light may be set to be inclined at about 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the display screen of the liquid crystal cell.
  • the present invention can be applied to a general TN mode liquid crystal display device.
  • a pair of the light collecting means are perpendicular to a plane including the respective light collecting directions.
  • the directions may be provided to be perpendicular to each other, and a direction perpendicular to a plane including the light-collecting direction of one of the light-collecting means may be substantially parallel to a polarization axis of the incident-side polarizing plate.
  • the contrast viewing angle characteristics in the longitudinal direction of the display screen can be made symmetric.
  • the direction perpendicular to the plane including the light-collecting direction of the light-collecting unit closer to the incident-side polarizing plate may be substantially parallel to the polarization axis of the incident-side polarizing plate.
  • the front luminance of the display screen can be improved as compared with the case where the light condensing unit is disposed in reverse.
  • the liquid crystal in the region constituting each pixel or picture element of the liquid crystal cell may be oriented in different directions from each other on a plane substantially perpendicular to the substrate of the liquid crystal cell.
  • liquid crystal may be oriented substantially symmetrically with respect to the plane.
  • the contrast viewing angle characteristics of the display screen become substantially symmetric, so that it is not necessary to set the polarization axes of the polarizing plates disposed before and after the liquid crystal cell in the diagonal direction of the display screen.
  • the polarization axis of the P-polarized light may be set substantially perpendicular to the longitudinal direction of the display screen of the liquid crystal cell.
  • the light collecting direction of the light collecting means is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the display screen of the liquid crystal cell, so that only one light collecting means is required. Therefore, the configuration is simplified.
  • a liquid crystal monitor according to the present invention uses the image display device according to any one of claims 51, 56, and 57 as a display unit. With this configuration, it is possible to obtain a liquid crystal monitor capable of controlling a luminance distribution, a liquid crystal monitor capable of displaying a multi-screen with a desired luminance distribution, or a liquid crystal monitor in which the configuration of a lighting device is simplified. Further, a liquid crystal television according to the present invention uses the image display device according to any one of claims 51, 56, and 57 as a display unit. With such a structure, a liquid crystal television capable of controlling the luminance distribution, a liquid crystal television capable of performing multi-screen display with a desired luminance distribution, or a liquid crystal television with a simplified configuration of a lighting device can be obtained.
  • a liquid crystal information terminal uses the image display device according to any one of claims 51, 56, and 57 as a display unit. With this configuration, it is possible to obtain a liquid crystal information terminal capable of controlling a luminance distribution, a liquid crystal information terminal capable of displaying a multi-screen with a desired luminance distribution, or a liquid crystal information terminal having a simplified configuration of a lighting device.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an illuminating device according to Embodiment 1 of the present invention and an image display device using the same, wherein (a) is a cross-sectional view, and (b) is (A) is a plan view showing the dot pattern of the dispersed liquid crystal element.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the image display device in FIG. 1 (a).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 2 of the present invention and an image display device using the same.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to Embodiment 3 of the present invention and an image display device using the same.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 9 of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a control system of the image display device according to Embodiment 10 of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 12 of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing a change in the amount of light penetrating the light guide plate with respect to the transmittance of the semi-transmissive layer in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 13 of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 14 of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 15 of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 16 of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 18 of the present invention and an image display device using the same.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to Embodiment 19 of the present invention and an image display device using the same.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to Embodiment 20 of the present invention and an image display device using the same.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to Embodiment 21 of the present invention and an image display device using the same.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device using the same according to Embodiment 22 of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 24 of the present invention.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the light guide plate according to Embodiment 26 of the present invention.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the light guide plate according to Embodiment 27 of the present invention.
  • FIG. 24 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 28 of the present invention.
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing the operation of the reflective polarizing plate of FIG. 24, wherein (a) is a cross-sectional view showing a case where the reflective polarizing plate has a multilayer structure, and (b) is a reflection diagram.
  • FIG. 4 is a diagram showing a case where a mold polarizing plate is made of cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 26 is a graph showing a change in transmittance with respect to a viewing angle of the prism sheet in FIG. 24, wherein (a) is a diagram showing a change in a direction perpendicular to the ridgeline direction of the prism sheet; (b) is a diagram showing a change in the ridge direction of the prism sheet.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal cell of FIG. 24, where (a) shows a state where no voltage is applied, and (b) shows a state where a voltage is applied.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal cell of FIG. 24, where (a) shows a state where no voltage is applied, and (b) shows a state where a voltage is applied.
  • FIG. 28 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 29 of the present invention, in which (a) shows a case where a point light emitter is used as a light source, (B) is a diagram showing a case where a linear illuminant is used as a direct light source, and (c) is a diagram showing a case where a planar illuminant is used as a light source.
  • FIG. 29 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 30 of the present invention.
  • FIG. 30 is an external view showing a configuration of a monitor device according to Embodiment 31 of the present invention.
  • FIG. 31 is an external view showing a configuration of a television device according to Embodiment 31 of the present invention.
  • FIG. 32 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional illumination device and an image display device using the same, wherein (a) is a cross-sectional view, and (b) is a dot of the dispersed liquid crystal element of (a).
  • FIG. 32 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional illumination device and an image display device using the same, wherein (a) is a cross-sectional view, and (b) is a dot of the dispersed liquid crystal element of (a).
  • FIG. 33 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional lighting device.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional lighting device.
  • FIG. 35 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a conventional image display device.
  • Embodiment 1 Embodiment 1
  • Embodiment 1 of the present invention shows an example of a configuration of a lighting device capable of arbitrarily setting a luminance distribution.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an illuminating device according to the present embodiment and an image display device using the same, wherein (a) is a cross-sectional view, and (b) is a dispersed liquid crystal of (a).
  • FIG. 2 is a plan view showing a dot pattern of the element, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the image display device of FIG. 1 (a).
  • the X direction is the upward direction of the image display device.
  • a liquid crystal display device 1 is illustrated as an image display device, and a backlight 100 for a liquid crystal display device is illustrated as an illumination device.
  • the backlight 100 is disposed below a liquid crystal panel (hereinafter, referred to as a liquid crystal display element) 106 that constitutes the liquid crystal display element 1.
  • the knock light 100 is disposed on the light guide plate 103 made of a transparent rectangular synthetic resin plate, and near the pair of end surfaces 103a of the light guide plate 103 along the end surfaces 103a and substantially parallel to the end surfaces 103a.
  • a pair of reflectors 102 covering the pair of cold cathode tubes 101 over substantially the entire length thereof; and a dispersion liquid crystal element 104 disposed on the lower surface of the light guide plate 103.
  • a reflector 105 provided below the dispersion liquid crystal element 104.
  • the cold cathode tube 101 and the reflector 102 constitute a light source 151.
  • the reflector 105 is located away from the dispersion liquid crystal element 104. However, it is usually arranged so as to be in contact with the lower surface of the dispersion liquid crystal element 104.
  • the dispersed liquid crystal element 104 is provided with an electrode composed of a dot matrix, and is configured such that a drive signal for generating a predetermined dot pattern as shown in FIG. 1 (b) is input to this electrode. ing. More specifically, the dispersed liquid crystal element 104 has a structure similar to that of a liquid crystal cell, and a substrate in which a common electrode is formed on the inner surface and a substrate in which a pixel electrode is formed on the inner surface are opposed to each other with the liquid crystal interposed therebetween. It is arranged and configured. Then, as shown in FIG. 2, a drive signal 35 is input from the luminance distribution setting circuit 32 to the dispersed liquid crystal element 104.
  • the luminance distribution setting circuit 32 has, for example, a CPU 34 and a main memory 33, and a plurality of dot patterns are stored in the main memory 33 in advance.
  • the operation switch 31 is connected to the CPU 34.
  • the CPU 34 reads the selected dot pattern from the main memory 33 and reads out the selected dot pattern from the main memory 33.
  • a drive signal 35 corresponding to the read dot pattern is generated, and this is input to the dispersion liquid crystal element 104.
  • a voltage corresponding to the input drive signal 35 is applied to the liquid crystal of each pixel, and the orientation of the liquid crystal molecules of each pixel changes according to the applied voltage.
  • the selected dot pattern is generated in the dispersed liquid crystal element 104.
  • This dot pattern is composed of a circular dot 41 and other parts 42 as shown in FIG. 1 (b).
  • the dot 41 portion of the dispersed liquid crystal element 104 is a portion to which no voltage is applied, and the orientation of liquid crystal molecules in each pixel is random.
  • the portion 42 is a portion to which a voltage is applied, and the orientation of the liquid crystal molecules of each pixel is aligned in one direction and is transparent. For this reason, the light incident on the dot 41 is scattered, and the scattered light is scattered and reflected by the reflector 105, and a part of the scattered reflected light passes through the light guide plate 103 and exits from the upper surface thereof. I do.
  • the area ratio of the dot pattern to the main surface of the dispersed liquid crystal element 104 (corresponding to the display screen of the liquid crystal display element) is small in the vicinity of the light source 151 on the main surface and becomes smaller as approaching the central part. It is formed to be large. For this reason, according to this dot pattern, the ratio of the amount of light emitted from each portion to the amount of light emitted from the entire upper surface of the light guide plate 103 (light intensity distribution) increases in the center portion, and accordingly, the brightness in the center portion increases. Get higher.
  • the dispersed liquid crystal element 104 Since the dispersed liquid crystal element 104 has almost no light absorption characteristics, it does not reduce the amount of light emitted from the light guide plate, and has a scattering function similar to the scattering dot formed on the conventional light guide plate.
  • the plurality of dot patterns stored in the main memory 33 of the luminance distribution setting circuit 32 correspond to the plurality of predetermined uses of the liquid crystal display device 1 so that the backlight 100 is suitable for the use.
  • a monitor for which a luminance distribution requiring a relatively small luminance difference between the peripheral part and the central part of the display screen is required. Are stored in the main memory 33.
  • the dot pattern for TV and the TV dot pattern that requires a luminance distribution in which the luminance difference between the peripheral part and the central part of the display screen is relatively large are stored.
  • the operation switch 31 is operated to select a desired dot pattern.
  • a dot pattern for monitoring is selected.
  • the luminance distribution setting circuit 32 outputs the drive signal 35 corresponding to the selected monitor dot pattern
  • the dispersed liquid crystal element 104 outputs the monitor dot pattern corresponding to the output drive signal 35.
  • light emitted from the cold-cathode tube 101 is incident on the light guide plate 103 from the end face 103a directly or reflected by the reflector 102.
  • the light incident on the dot 41 of the dispersion liquid crystal element 104 is scattered, and part of the scattered light exits from the upper surface of the light guide plate 103. Meanwhile, the above incident Of the light, the light incident on portions other than the dot 41 of the dispersion liquid crystal element 104 is transmitted, reflected by the reflector 105 according to the incident angle, and returned to the inside of the light guide plate 103.
  • the light intensity distribution of the light emitted from the upper surface of the light guide plate 103 corresponds to the dot pattern for monitoring, and as a result, the luminance distribution of the backlight 100 changes to the peripheral portion of the light emitting surface 103b and The luminance distribution between the central parts is relatively small.
  • the luminance distribution of the backlight 100 is increased by the same operation, and the luminance distribution in which the luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the light emitting surface 103b is relatively large.
  • dispersive liquid crystal element 104 is provided on the lower surface of light guide plate 103, and the dot pattern set and selected by luminance distribution setting circuit 32 is assigned to dispersive liquid crystal element 104. Since it is configured to be able to generate, any luminance distribution according to the application can be obtained. For example, it is possible to arbitrarily set such that the luminance distribution is increased for displaying a moving image of TV or the like, or the luminance distribution is made uniform for a monitor for displaying characters.
  • the proportional coefficient a was set such that the diameter of the central dot 41 having the largest diameter was about 2 mm, and the pitch of the dots 41 was set to about 1.5 to 3 mm.
  • ⁇ inch size a rectangular light guide plate 103 having a diagonal length of 7 inches (hereinafter, the diagonal length of ⁇ inch is referred to as ⁇ inch size) and a thickness of about 10 mm is used.
  • a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the luminous body 101.
  • the luminance distribution on the upper surface of the light guide plate 103 serving as the light emitting surface 103b was measured, the luminance was about 450 to 500 candela over the entire surface, and a uniform luminance distribution was obtained.
  • Examples 1 and 2 it was found that the luminance distribution can be arbitrarily changed by forming a specific scattering pattern by an electric field applied to the dispersed liquid crystal element 104. Note that the dot patterns of Examples 1 and 2 are suitable for a monitor and a TV, respectively.
  • a dot matrix is formed in the dispersion liquid crystal element 104 to generate a dot pattern.
  • the dispersion 100 is not used in the backlight 100 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the ITO (Indium Tin Oxide) electrode of the liquid crystal element 104 may be formed in a predetermined dot pattern, and the voltage applied to the dispersed liquid crystal element 104 may be turned on / off.
  • an ITO electrode is formed in a shape corresponding to the portion 42 other than the dot 41 in FIG. 1 (b). Then, a scattering dot having a pattern corresponding to a required luminance distribution is formed on the lower surface of the light guide plate 103 by printing in advance.
  • the light is emitted from the upper surface of the light guide plate 103 in a form multiplied by the scattering characteristics of the printed scattering dots. Therefore, two luminance distributions can be selected by turning on / off the voltage applied to the dispersed liquid crystal element 104.
  • the dispersed liquid crystal element 104 only needs to form IT ⁇ so as to correspond to a predetermined dot pattern, and only needs to apply a voltage by an on-Z-off operation. For this reason, the dispersed liquid crystal element 104 can be configured at a lower cost than when the electrodes are formed in a dot matrix shape.
  • dispersion liquid crystal element 104 it is preferable to perform optical matching between the dispersion liquid crystal element 104 and the light guide plate 103 or between the dispersion liquid crystal element 104 and the reflection plate 105 so as to seal a liquid having the same refractive index. desirable.
  • the reflection plate 105 may be omitted, and instead, a reflection film made of a metal such as aluminum may be formed on the lower substrate of the dispersion liquid crystal element 104 to have a function as a reflection surface.
  • a polymer dispersed liquid crystal was used as the liquid crystal of the dispersed liquid crystal element 104.
  • a nematic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like may be used. Good.
  • the dispersion liquid crystal element 104 is used as a means for switching the scattering characteristic of light incident on the light guide plate 103.
  • niobate which can electrically change the light transmittance is used.
  • Lithium or BSO crystal may be used.
  • Embodiment 2 of the present invention shows another configuration example of a lighting device capable of arbitrarily setting a luminance distribution.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to the present embodiment and an image display device using the same.
  • same symbols as Fig. 1 The numbers indicate the same or corresponding parts.
  • a scattering dot 114 is formed by printing on the lower surface of the light guide plate 103, and a scattering control plate 107 is provided below the scattering dot 114. Are disposed, and a scattering reflector 201 is disposed below the scattering control plate 107. Other points are the same as the first embodiment.
  • the light guide plate 103, the control plate 107, and the scattering reflector 201 are shown as being separated from each other, but they are usually arranged so as to be in contact with each other.
  • the scattering control plate 107 is configured by disposing a pair of glass substrates each having an ITO electrode formed on the inner surface thereof, and sealing a polymer-dispersed liquid crystal between the two glass substrates.
  • the scattering control plate 107 is connected to a drive circuit (not shown) that applies a voltage of about 10 to 30 V between the ITO electrodes and drives the voltage. Then, when this voltage is turned on / off, the orientation state of the liquid crystal molecules of the scattering control plate 107 is switched between “aligned state” / “random state”.
  • a dot pattern as shown in FIG. 1 (b) is formed on the lower surface of the light guide plate 103.
  • the scattering reflector 201 is formed by forming a scattering dot 201b as shown in FIG. 3 on the reflecting surface of a reflector 201a.
  • the pattern of the scattering dots 201b is different from the pattern of the scattering dots 114 formed on the light guide plate 103.
  • the light emitted from the luminous body 01 enters the light guide plate 103 directly or reflected by the reflector 102.
  • the incident light is scattered by the scattering dots 114 on the lower surface of the light guide plate 103 while repeating multiple reflections inside the light guide plate 103.
  • the orientation of the liquid crystal molecules of the scattering control plate 107 is in a random state.
  • Light incident on plate 107 Is scattered over the entire surface, and is thus reflected by the scattering reflector 107 without being affected by the scattering dot 201b formed on the reflecting surface of the scattering reflector 201, and returns into the light guide plate 103.
  • the luminance distribution of the light exit surface 103b of the light guide plate 103 is in accordance with the pattern of the scattering dots 114 formed on the lower surface of the light guide plate 103.
  • the orientation of the liquid crystal molecules of the scattering control plate 107 is aligned, so that the scattering control plate
  • the light incident on 107 is transmitted therethrough, is reflected by the scattering reflector 107 in a manner corresponding to the pattern of the scattering dot 201b formed on the reflecting surface of the scattering reflector 201, and returns into the light guide plate 103.
  • the luminance distribution of the light emitting surface 103b of the light guide plate 103 superimposes the influence of both the pattern of the scattering dots 114 formed on the lower surface of the light guide plate 103 and the pattern of the scattering dots 201b of the scattering reflector 201. And the characteristics of both patterns are multiplied.
  • the brightness distribution of the light exit surface 103b of the light guide plate 103 can be switched between the two types. it can. Therefore, for example, by setting one of the two types of luminance distribution to one having high uniformity, it can be used when the liquid crystal display device 1 is used as a monitor. In addition, by setting the other one to have a large difference in luminance between the peripheral part and the central part, it can be used when the liquid crystal display device 1 is used as a TV.
  • the scattering control plate 107 can be composed of a glass substrate in which polymer dispersed liquid crystal is sealed between each other, and its driving circuit can be composed of a simple circuit that turns on and off a predetermined voltage. Therefore, a configuration for switching between the two luminance distributions can be realized at very low cost.
  • the light guide plate 103 As the light guide plate 103, a 7-inch size was used as in Example 1 of Embodiment 1. The thickness was about 10 mm. Further, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the luminous body 101. Further, in the scattering reflector 201, the area ratio of the scattering dots 201b is very large in the central part and small in the peripheral part. Then, the voltage applied to the scattering control plate 107 was turned on / off, and the luminance distribution on the light emitting surface 103b of the light guide plate 103 was measured. As a result, when no voltage was applied, a uniform luminance distribution was obtained in which the luminance was about 400 to 500 000 forcedera over the entire area of the light emitting surface 103b.
  • the luminance at the center of the light emitting surface 103b is 600 to 650 candela, and the luminance at the periphery thereof is 300 to 000. It was about 3500 candela. That is, in this case, under the influence of the configuration in which the area ratio of the scattering dots 201b is very large in the central part of the scattering reflector 201, a luminance distribution in which the luminance is large in the central part and small in the peripheral part is obtained. Was done.
  • an illumination device that can obtain two luminance distributions can be realized by switching the optical characteristics of the scattering control plate 107.
  • the polymer dispersed liquid crystal is used as the optical characteristic variable body of the scattering control plate 107, but this is not limited to the liquid crystal, and may be any as long as the light transmittance can be switched.
  • a liquid crystal it is needless to say that another liquid crystal such as a twisted nematic liquid crystal as described in Embodiment 1 can be used without being limited to the polymer dispersed liquid crystal.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to Embodiment 3 of the present invention and an image display device using the same. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • a first reflective polarizing plate 301a, a polarizing modulation element 302, and a first reflective polarizing plate 301a are provided above a light exit surface 103b of the light guide plate 103.
  • the two reflective polarizing plates 301b are arranged in this order.
  • the first and second reflective polarizing plates 301a and 301b and the polarization modulation element 302 constitute a light quantity modulation structure 305.
  • a scattering dot (not shown) is formed on the lower surface of the light guide plate 103 by printing, and a reflecting plate 105 is arranged so as to be in contact with the lower surface.
  • the dot pattern of the scatter dot is as shown in Fig.
  • the first and second reflective polarizers 301a and 301b are made of chiral liquid crystal, and have a property of transmitting or reflecting incident light depending on the direction of polarization of the liquid crystal depending on the spiral pitch of the liquid crystal.
  • the first reflective polarizer 301a is configured to transmit only P-polarized light and reflect S-polarized light out of P-polarized light and S-polarized light included in light emitted from the light guide plate 103.
  • the first and second reflective polarizers 301a and 301b are arranged so that their polarization axes coincide with each other.
  • the polarization modulation element 302 has, for example, a configuration in which a twisted nematic liquid crystal is used instead of the polymer dispersed liquid crystal in the dispersed liquid crystal element 104 of the first embodiment. Then, a drive signal for applying a voltage to a predetermined area is input to the polarization modulation element 302 by the brightness setting circuit 32 and the operation switch 31 shown in FIG.
  • a voltage is applied to the central portion 303 of the polarization modulation element 302, and no voltage is applied to the other portions, that is, the peripheral portion 304.
  • a drive signal is output.
  • the first reflective polarizing plate 301a allows only the P-polarized light of the light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 to pass, and Reflects polarized light.
  • the above-described drive signal is input to the polarization modulation element 302, a voltage is applied to the central portion 303, and no voltage is applied to the peripheral portion 304.
  • the transmitted P-polarized light it enters the central part 303
  • the polarized light passes through the same while maintaining its polarization direction, passes through the second reflective polarizing plate 301b, and enters the liquid crystal display element 106.
  • the light incident on the peripheral portion 304 is emitted with its polarization direction twisted by approximately 90 degrees, and is reflected by the second reflective polarizing plate 301b.
  • the reflected light passes through the polarization modulation element 302 again, and its polarization direction is twisted by 90 degrees, and then passes through the first reflective polarizing plate 301a and returns to the light guide plate 103.
  • the returned light is scattered and reflected in the light guide plate 103 and its polarization direction is also modulated, and is emitted again from the upper surface 103b of the light guide plate 103 as recycled light shown in FIG.
  • the light intensity modulation structure 305 can provide a light intensity distribution such that the light intensity emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 is large at the center and small at the periphery.
  • the backlight 100 has a luminance distribution such that the luminance is high at the center and low at the periphery.
  • the light emitted from the light guide plate 103 can be incident on the liquid crystal display element 106 with its polarization direction aligned with little loss of the original light amount. Further, since the polarization directions of the light incident on the liquid crystal display element 106 are uniform, the polarizing plate conventionally disposed on the incident side of the liquid crystal display element 106 can be omitted.
  • the luminance distribution of the backlight 100 corresponds to the scattering dots printed on the lower surface of the light guide plate 103, and the luminance distribution becomes substantially uniform over the entire surface.
  • a rectangular light guide plate 103 having a size of 7 inches and a thickness of about 10 mm is used as the light guide plate 103, and an output of about 100 W is used as the luminous body 101.
  • the polarization-modulating element 302 and t and voltage is not applied to the peripheral portion by applying a voltage to the central portion was measured put Keru luminance distribution on the exit surface of the second reflective polarizing plate 301b, the center It was about 600 forceders in the area, and about 300 candela in the peripheral area. The total light amount was almost the same as compared with the case without the light amount modulation structure 305. From this, it was found that the loss of the light amount due to the provision of the light amount modulation structure 305 hardly occurred.
  • the brightness is high in the center and the periphery is high. It was found that a low-brightness luminance distribution could be obtained with little loss of light quantity.
  • a twisted nematic liquid crystal is used as the liquid crystal of the polarization modulation element 302.
  • a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used instead.
  • the polarization modulator of the polarization modulation element 302 is not limited to liquid crystal, and a material or a configuration other than liquid crystal that can perform polarization modulation can be used.
  • the liquid crystal display element is configured to shine light from behind.
  • the first to third embodiments also apply to a front-light type liquid crystal display device using a reflective liquid crystal display element. It is possible to obtain the effect by applying the configuration described in.
  • the fourth embodiment of the present invention has such a configuration, and achieves the same effects as the first to third embodiments.
  • a reflective liquid crystal display element having a size of about 5 inches is used.
  • a reflection plate is disposed behind (below) the liquid crystal cell, and between the liquid crystal cell and the reflection plate, the reflection type polarizing plate and the polarization modulation device described in Embodiment 3 are disposed.
  • a light quantity modulation structure is arranged.
  • a light source was arranged at the edge of the front surface (upper surface) of the liquid crystal display element.
  • a uniform luminance distribution in which the luminance at the peripheral part is 80% or more of the luminance at the central part, and the luminance at the peripheral part is about 50% relative to the luminance at the central part Two types of luminance distribution were obtained: a luminance distribution with a large difference in luminance. Therefore, it has been found that the configuration of the present invention in which the luminance distribution is arbitrarily changed can be applied to the front light type.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 5 of the present invention. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • a plurality of LEDs 401 are used as light emitters instead of cold cathode tubes. Other points are the same as the embodiment.
  • the brightness becomes substantially uniform over the entire length of the incident surface 103a at the end of the light guide plate 103, but a plurality of LEDs 401 are used as the luminous body.
  • the LEDs 401 are arranged in the longitudinal direction of the incident surface 103a so that the density is high at the center and the density is low at both ends, thereby comprising a plurality of LEDs 401.
  • the luminance of the entire luminous body is set to be large at the center and small at both ends in the longitudinal direction of the incident surface 103a.
  • the white LED 401 is made to correspond to Examples 1 and 2 of Embodiment 1 so that the density becomes uniform and the density changes in the longitudinal direction of the incident surface 103 a of the light guide plate 103. Set. Then, when the luminance distribution of the backlight 100 was measured, when the density of the white LED 401 was set to be uniform, the luminance was about 200 When it was set to change, the luminance was about 5,000 candela at the center and about 1,000 force at the periphery.
  • an image display device is configured using the lighting devices of Embodiments 1 to 5.
  • a backlight 100 is disposed below a liquid crystal display element 106.
  • the liquid crystal display element 106 is formed of a well-known TFT (Tliin Film Transistor) type, and includes a counter substrate 111 having a common electrode (not shown) formed on the inner surface, a pixel electrode (not shown) and a gate line (not shown) formed on the inner surface.
  • the TFT substrate 112 on which source lines and switching elements are formed A polarizing plate (not shown) and the like are attached to both sides of the opposing substrate 111 and the TFT substrate 112 which are arranged to oppose each other with the interposition of 113 therebetween.
  • a gate line and a source line are arranged in a matrix, and a pixel electrode and a switching element are formed for each pixel partitioned by the gate line and the source line. Then, the source line and the gate line of the liquid crystal display element 106 are driven by a source driver and a gate driver, respectively, and the source driver and the gate driver are controlled by a controller.
  • the source driver, the gate driver, and the controller are collectively referred to as a drive circuit 36.
  • the controller outputs a control signal to each of the gate driver and the source driver according to the video signal 25 input from the outside. Then, the gate driver outputs a gate signal to the gate line to sequentially turn on the switching elements of each pixel, while the source driver adjusts the timing and outputs a source signal including a video signal to each pixel through the source line. Input sequentially to pixel electrodes.
  • the liquid crystal is modulated, the transmittance of the light emitted from the backlight 100 changes, and an image corresponding to the video signal 25 appears in the eyes of the person who observes the liquid crystal display device 1.
  • the gate signal and the source signal are collectively referred to as a drive signal 37.
  • the luminance distribution of the display screen of the liquid crystal display element 106 corresponds to the luminance distribution of the backlight 100. Therefore, by switching the luminance distribution of the backlight 100 according to the application of the liquid crystal display element 1 as described in Embodiment 1, it is possible to obtain the optimal luminance distribution of the display screen for that application. Also, by setting a desired dot pattern in the second luminance distribution setting circuit 32, an image corresponding to the video signal 25 input to the liquid crystal display element 106 can be displayed on the display screen with a desired luminance distribution. I can do it. As shown by a dotted line in FIG.
  • a video synthesizing circuit 901 is provided, a plurality of video signals 25 are input to the video synthesizing circuit 901, and a plurality of videos corresponding to each video signal 25 are converted into one video.
  • a configuration may be adopted in which images are combined so as to be displayed on a multi-screen within the screen, and the combined video signal is input to the drive circuit 36. With such a configuration, it is possible to perform multi-screen display, and by appropriately setting the dot pattern of the luminance distribution setting circuit 32, it is possible to set a preferable luminance for each region constituting the multi-screen of the display screen.
  • the luminance distribution of the display screen can be set to be a distribution.
  • backlight 100 of Embodiment 1 instead of backlight 100 of Embodiment 1, backlight 100 (Embodiment 2) of FIG. 3, backlight 100 of FIG.
  • a liquid crystal display device as an image display device can be configured by using 3), a front light (Embodiment 4), and a backlight 100 (Embodiment 5) in FIG.
  • any of the liquid crystal display devices as in the above-described configuration, by switching the luminance distribution of the lighting device according to the application of the liquid crystal display element, it is possible to obtain the optimal display screen luminance distribution for the intended use. it can.
  • a cold cathode tube of about 100 W was used as a luminous body.
  • a liquid crystal display device having a size of about 10 inches was used. Then, when the luminance distribution was measured via the liquid crystal display element 106, the luminance was about 200 candela over the entire display screen in a setting in which the uniformity of luminance was increased for monitor use.
  • the luminance difference between the central part and the peripheral part was set to be large, the luminance in the central part was about 300 candela and the luminance in the peripheral part was about 150 candela. The total amount of light was almost the same in all luminance distribution settings.
  • the power consumption of the entire luminous body was almost the same in all luminance distribution settings.
  • the central and peripheral Observation of the image when the larger the luminance difference between, in the TV video, felt brighter than when evenly setting the luminance distribution (Thus, the setting to brighten the center of the display screen In addition, if the luminance difference between the central part and the peripheral part is set to be large, if the luminance at the center is the same as when the luminance distribution is set to be uniform, the light emitters Power consumption can be suppressed.
  • an image display device can be configured using the lighting device of the present invention, and the luminance distribution can be arbitrarily set according to the application.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 7 of the present invention. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • a so-called direct-type backlight configuration is employed, and the liquid crystal display element 106 is directly illuminated as the backlight 100 behind (below) the liquid crystal display element 106.
  • a plurality of light emitters 501 are arranged.
  • a reflector (not shown) is provided behind the plurality of light emitters 501 so as to surround them. Therefore, the plurality of light emitters 501 and the reflector constitute a light source, and the back surface of the liquid crystal display element 106 constitutes a light emitting surface of the light source.
  • a scattering film or the like may be provided between the light emitting body 501 and the liquid crystal display element 106 to make the luminance uniform.
  • light-emitting bodies 501 are formed of cold cathode tubes, and a plurality of the cold cathode tubes 501 are arranged on the back (lower surface) of liquid crystal display element 106 at a constant pitch in parallel with a predetermined side.
  • a luminance distribution setting circuit 32 and an operation switch 31 as shown in FIG. 2 are provided.
  • the brightness distribution setting circuit 32 can set the output patterns of the plurality of cold cathode tubes 501 in advance, and when the output pattern is selected by the operation switch 31, the plurality of cold cathode tubes 501 outputs that selected
  • the configuration is such that a voltage corresponding to the output pattern is output to each cold cathode tube 501 as a drive signal 35.
  • a uniform luminance distribution and a luminance distribution having a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen are set in the luminance distribution setting circuit 32. As a result, when a uniform luminance distribution is selected, the output of the
  • a cold cathode tube 501 of about 100 W similar to that of the first embodiment is used.
  • a liquid crystal display element 106 having a size of about 10 inches was used.
  • the brightness of the display screen of the liquid crystal display element 106 was measured, the brightness was about 200 candela over the entire area of the display screen when uniform brightness distribution was selected.
  • the luminance at the central portion is about 300 force nderas and the luminance at the peripheral portion is 150 candes. It was about LA.
  • the power consumption of the entire cold cathode tube 501 at this time was almost the same as when the uniform luminance distribution was selected.
  • the output of the cold cathode fluorescent lamp 501 is changed.
  • the light amount modulation structure 305 of the third embodiment may be provided between the cold cathode tube 501 and the liquid crystal display element 106.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 8 of the present invention. 7, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts.
  • a plurality of cold cathode tubes 501 are arranged such that the density is high at the center and low at both ends (peripheral portions) in the arrangement direction. Further, the outputs of all the cold cathode tubes 501 are configured to be constant. Other points are the same as in the seventh embodiment.
  • the central portion where the cold cathode tubes 501 are densely arranged has a relatively high light output and a high brightness, and conversely, the cold cathode tubes In the peripheral portion where 501 is sparsely arranged, the light output becomes relatively small and the luminance becomes low. That is, by providing a distribution in the arrangement density of the cold-cathode tubes 501, it is possible to provide a distribution in the luminance of the liquid crystal display device.
  • the configuration of the present embodiment can be configured to change the output of the light emitter according to the arrangement position as in the seventh embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 9 of the present invention. 8, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts.
  • the direct-type backlight 100 is
  • a surface light source 502 is provided behind the liquid crystal display element 106.
  • a luminance distribution setting circuit 32 and an operation switch 31 as shown in FIG. 2 are provided.
  • the brightness distribution setting circuit 32 can set the brightness pattern of the surface light source 501 in advance, and when a brightness pattern is selected by the operation switch 31, the brightness distribution of the surface light source 501 is changed according to the selected brightness pattern.
  • the control signal is output to the surface light source 501 as a drive signal 35.
  • a uniform luminance distribution and a luminance distribution having a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen are set in the luminance distribution setting circuit 32.
  • the luminance distribution of the surface light source 501 becomes uniform, while, when a luminance distribution having a large luminance difference between the peripheral portion and the central portion of the display screen is selected.
  • the brightness distribution of the surface light source 501 is such that the brightness is large at the center and small at the periphery.
  • Embodiment 10 of the present invention exemplifies an image display device that controls the luminance distribution of a lighting device according to the screen of a video signal input from the outside.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a control system of the image display device according to the present embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.
  • the liquid crystal display device 1 as the image display device according to the present embodiment is different from the first embodiment in that a video signal 25 input to a drive circuit 36 for driving a liquid crystal display element 106 is used.
  • a constant circuit 32 a constant circuit 32.
  • lighting device 100 lighting devices 100 of Embodiments 1 to 5 and 7 to 9 can be used. Other points are the same as in the first embodiment.
  • the signal processing circuit 38 calculates a histogram of the pixel brightness for each screen of the video signal 25, and from the distribution, calculates the image histogram. It is determined whether is a bright scene (screen) or a dark scene, and the determination result is output to the luminance distribution setting circuit 32.
  • the luminance distribution setting circuit 32 operates as follows. That is, the luminance distribution setting circuit 32 stores, for example, a luminance distribution for a normal TV and a luminance distribution in which the luminance in the central portion is further increased in the main memory 33, and determines the determination result that the scene is bright.
  • the luminance distribution in which the luminance at the center is increased is selected, and a driving signal 35 corresponding to the luminance distribution is output to control the lighting device 100 to have such a luminance distribution.
  • the display screen of the liquid crystal display element 106 has a luminance distribution in which the luminance at the center is increased.
  • the lighting device 100 when receiving the result of the determination that the scene is dark, the lighting device 100 outputs a drive signal 35 so as to have a normal luminance distribution and controls the drive signal 35. As a result, the display screen of the liquid crystal display element 106 has a normal TV luminance distribution.
  • the present embodiment by controlling the luminance distribution of the lighting device according to the image to be displayed, it is possible to perform the optimal setting according to the scene to be displayed. As a result, it was found that visibility could be improved.
  • Embodiment 1 1 is a diagrammatic representation of Embodiment 1 1
  • Embodiment 11 of the present invention is the same as the liquid crystal display device 1 of FIG. 9, except that the signal processing circuit 38 and the luminance distribution setting circuit 32 perform the following operations. It is composed of the backlight 100 of mode 1. That is, the signal processing circuit 38 divides the screen of the input video signal 25 into a plurality of blocks, and obtains a histogram of pixel luminance for each of the blocks. Then, the luminance of each block is obtained from the obtained histogram, thereby obtaining an overall luminance distribution of the screen.
  • the histogram of the pixel luminance for each block is obtained for each screen, but may be obtained for a plurality of continuous screens. In that case, the general brightness distribution is the sum of the multiple screens.
  • a block where the luminance peaks that is, the position on the screen where the luminance peak exists is detected from the general luminance distribution, and this is output to the luminance distribution setting circuit 32.
  • the luminance distribution setting circuit 32 receives the output, and sets the luminance distribution of the light emitting surface of the lighting device 100 such that the luminance near the position corresponding to the detected peak becomes higher. Outputs drive signal.
  • the lighting device 100 is configured by the pack light 100 of the first embodiment, so that the dot pattern of the dispersed liquid crystal element 104 is changed according to the drive signal.
  • the dot pattern of the dispersion liquid crystal element 104 changes according to the drive signal 35.
  • the luminance distribution of the liquid crystal display element 1 becomes in accordance with the drive signal 35, and as a result, the luminance distribution of the liquid crystal display device 1 becomes higher near the luminance peak position on the screen of the video signal. It's like getting high.
  • the position where the person's face moved was always brightly displayed on a screen where the person's face was displayed.
  • humans tend to gaze at the face of the person, and in this embodiment, the portion corresponding to the area to be watched is always displayed brightly. , Recognized as a very bright image.
  • the brightness distribution of the video signal on the screen is controlled.
  • the luminance distribution of the lighting device in response to this, it was found that an excellent display effect was obtained in terms of brightness and the like for a viewer of the liquid crystal display device.
  • Embodiment 12 of the present invention shows an example of the configuration of a lighting device capable of reducing the amount of light passing through the light guide plate.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to the present embodiment. 10, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • a constant scattering layer (hereinafter, referred to as a semi-transmissive layer) 121 that transmits incident light by scattering it at a predetermined rate is provided on the lower surface 103a of the light guide plate 103.
  • a scattering dot (distributed scattering structure) 114 is formed on the lower surface of the semi-transmissive layer 121 in a predetermined pattern.
  • the reflector 105 is disposed below the transflective layer 121.
  • the semi-transmissive layer 121 has a substantially uniform transmittance over the entire area.
  • the light-emitting bodies 101 are formed of cold cathode tubes, and are arranged so that two light-emitting bodies 101 are arranged in the thickness direction of the light guide plate 103. Other points are the same as the first embodiment.
  • the light guide plate 103 is made of, for example, a synthetic resin such as acrylic.
  • the semi-transmissive layer 121 is configured, for example, by dispersing SiO 2 fine particles in a synthetic resin. It is necessary that the synthetic resin of the semi-transmissive layer 121 has a different refractive index from SiO 2 and that the material of the light guide plate 103 has substantially the same refractive index. In order for the SiO 2 fine particles to exhibit a scattering function in the semi-transmissive layer 121, the refractive index thereof must be different from the refractive index of the synthetic resin of the semi-transmissive layer 121.
  • the semi-transmissive layer 121 is formed by mixing an ink obtained by mixing SiO 2 fine particles in a synthetic resin, It is formed by printing on. Further, the transmittance of the semi-transmissive layer 121 is adjusted by controlling its thickness.
  • the scattering dot 114 is the same as that of the conventional example, and is formed by printing a resin containing a pigment, glass, or the like.
  • the pattern of the scattering dots 114 is, for example, such that the light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 has a uniform intensity distribution. And is formed so as to be sparse toward the periphery.
  • some of the light transmitted through the semi-transmissive layer 121 may not be totally reflected by the lower surface of the semi-transmissive layer 121, but this is reflected by the reflector 107 and reflected by the light guide plate 103. Returned inside.
  • the light scattered by either the semi-transmissive layer 121 or the scattering dot 114 exits from the upper surface 103b of the light guide plate 103.
  • light that is not scattered by either the semi-transmissive layer 121 or the scattering dot 114 propagates while repeating total reflection between the upper surface 103b of the light guide plate 103 and the lower surface of the semi-transmissive layer 121.
  • the amount of light scattered by the semi-transmissive layer 121 and the scattering dot 114 is increased as compared with the case where the semi-transmissive layer 121 is not provided.
  • the light emitted from the light emitting surface 103b of the light plate increases, and the light reaching the light source 151 on the opposite side decreases. Therefore, the light loss in the vicinity of the light source 151 on the opposite side decreases, and the light use efficiency increases. As a result, it is possible to obtain an illuminating device having a high light emission surface luminance. Further, since the semi-transmissive layer 121 can be formed at once by printing or the like, a configuration that enhances its light use efficiency is It can be obtained at a low cost by a simple method.
  • the semi-transmissive layer 121 is formed over the entire lower surface 103c of the light guide plate 103, the amount of light incident on the scattering dot 114 is reduced at any part of the lower surface 103c, so that light loss is reduced.
  • the proportion of light scattered by the scattering dots 114 increases toward the center, and conversely, the upper surface 103b of the light guide plate 103 and the semi-transmissive layer 121 Therefore, the intensity distribution of light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103, that is, the luminance distribution of the upper surface 103b is corrected.
  • the amount of light penetrating the light guide plate (hereinafter, referred to as the amount of light penetrating the light guide plate) and the transmittance of the semi-transmissive layer 121 will be described.
  • FIG. 11 is a graph showing a change in the amount of light penetrating the light guide plate with respect to the transmittance of the semi-transmissive layer.
  • the graph shown in FIG. 11 is obtained by the present inventor by calculating the amount of penetrating light when the transmittance of the semi-transmissive layer is changed by simulation.
  • the amount of light penetrating the light guide plate is the amount of light leaked (lost) from the end face 103a of the light guide plate 103 on which the two light sources 151 are respectively disposed, and is output from the two light sources 151. It is expressed as a percentage with respect to the amount of light. As shown in FIG.
  • the amount of light penetrating through the light guide plate is about 18% when the semi-transmissive layer is not present (transmittance 100%), but the transmissivity of the semi-transmissive layer is up to 50%. It becomes zero by lowering. That is, there is no light loss.
  • the semi-transmissive layer has a transmittance equal to or less than a certain value, in other words, has a scattering rate equal to or more than a certain value.
  • the light source does not penetrate the light source, and the light use efficiency can be reduced to 100%.
  • the semi-transmissive layer 121 and the scattering dots 114 are arranged on the lower surface of the light guide plate 103 in this order, but they may be arranged in the reverse order.
  • What is dispersed in the semi-transmissive layer 121 is not limited to Si02 fine particles, but may be a pigment such as Ti02, or may be composed of a plurality of materials.
  • the transflective layer 121 only needs to have a function of partially reflecting incident light, and may be made of a diffraction grating, a hologram film, a scattering anisotropic film, or the like.
  • the semi-transmissive layer 121 may be composed of a plurality of layers, or may be partially provided on the lower surface of the light guide plate 103.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 13 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 10 indicate the same or corresponding parts.
  • a scatterer is provided in the light guide plate 103. 122 are dispersed. Other points are the same as in the tenth embodiment.
  • the light guide plate 103 is made of, for example, an acryl material, into which a large number of scatterers (scatterers) 122 are mixed.
  • the scatterer 122 may be, for example, a gas such as air, argon, oxygen O 2, nitrogen N 2 or a vacuum bubble, or a resin containing a material such as glass or white pigment having a different refractive index from the light guide plate 103. But you can.
  • the light incident on the light guide plate 103 from the light source 151 is diffused (scattered) when it hits the scatterer 205 in the light guide plate 103, and a part of the scattered light is reflected by the light guide plate 103.
  • Light is emitted to the upper surface 103b. Accordingly, the amount of light penetrating from one light source 151 to the other light source 151 is reduced, and light can be efficiently transmitted to the light emission surface 103b of the light guide plate 103, so that a bright illumination device can be obtained.
  • the scatterer 122 dispersed in the light guide plate 103 has a diffusion function. You don't care about the material.
  • the dispersion of the scatterers 122 may be uniform or non-uniform.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 14 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 10 indicate the same or corresponding parts.
  • the semi-transmissive layer 121 is not provided on the lower surface 103 c of the light guide plate 103 as in 10 of the embodiment, but on the lower surface 103 c of the light guide plate 103.
  • the formed scattering dots 123 are composed of two types of scattering dots 123a and 123b. Other points are the same as in the tenth embodiment.
  • the scattering dots 123 are formed in the same pattern as in the first embodiment, that is, so as to be dense at the center and sparse toward the periphery.
  • the scattering dots 123 are composed of a first scattering dot 123a arranged at the center and a second scattering dot 123b arranged at the periphery, that is, at a portion close to the light source 151.
  • the first scattering dot is configured to include Si i2 fine particles
  • the second scattering dot 123b is configured to include Ti i2 fine particles.
  • the first scattering dots 123a have higher scattering properties than the second scattering dots 123b. The reason for this configuration is to achieve both uniformity and scattering of light propagating in the light guide plate 103.
  • the first and second scattering dots 123a and 123b are prepared by mixing an ink obtained by mixing S i ⁇ 2 fine particles and T i02 fine particles with a resin, respectively, and forming S i ⁇ 2 on the lower surface 103b of the light guide plate 103.
  • the ink can be easily formed by printing an ink containing fine particles first, and then printing an ink containing Ti02 fine particles. Further, the ink containing the TiO 2 fine particles may be printed first, and the ink containing the TiO 2 fine particles may be printed later.
  • the incident light when light enters the light guide plate 103 from the light source 151, the incident light is scattered when incident on the scatter dot 123, and is not scattered when incident on the scatter dot 123.
  • the light propagates so as to be totally reflected on the lower surface 103c of the light guide plate 103.
  • a second scattering dot 123b having relatively low scattering property is sparsely formed in a portion of the lower surface 103c of the light guide plate 103 close to the light source, and a second scattering dot 123b having relatively high scattering property is formed in the central portion.
  • the one scattering dot 123b is formed densely, the light propagating in the light guide plate 103 is more scattered in the central portion than in the portion near the light source 151 of the light guide plate. As a result, the luminance distribution on the light exit surface 103b of the light guide plate 103 becomes uniform. Moreover, in this case, the relative scattering property of the scattering dot formed in the central portion to the portion formed near the light source 151 is smaller than that in the case where the scattering dot 123 is constituted by one type. And can be set higher. Therefore, a brighter lighting device 1 can be obtained.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 15 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate the same or corresponding parts.
  • the two types of scattering dots 123a and 123b are not made different depending on the material as in the case of the embodiment 14 but two types of scattering dots are used.
  • the scattering properties of the dots 1234, 124b differ depending on the dispersion density of the scattering material in the scattering dots 234, 124b.
  • the first scattering dot 124a contains densely S i ⁇ 2 particles
  • the second scattering dot 124a The second scattering dot 124a has a higher scattering property than the second scattering dot 124b ⁇ ).
  • Other points are the same as those of the embodiment 14.
  • the first and second scattering dots 124a and 124b are formed by printing, on the lower surface 103c of the light guide plate 103, an ink obtained by mixing SiO 2 fine particles with a resin at different mixing ratios.
  • the same material is used for the two types of scattering dots 124a and 124b, and the scattering property is enhanced while maintaining the uniformity of the luminance distribution on the light emitting surface 103c. As a result, a brighter illumination device is obtained. Obtainable.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 16 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate the same or corresponding parts.
  • a scattering region 125 is formed in place of the scattering dot 123 of the embodiment.
  • the scattering region 125 is formed by providing a large number of minute irregularities on the lower surface 103c of the light guide plate 103.
  • the first scattering region 125a and the second scattering region 125b have different scattering properties by differentiating the density of unevenness and the like.
  • the scattering region 125 is formed by performing mechanical or chemical treatment on a predetermined region on the lower surface of the light guide plate 103 to form irregularities. Other points are the same as in the tenth embodiment.
  • the scattering region of the present embodiment may be formed instead of the scattering dot.
  • the lower surface 103 of the light guide plate 103 is illustrated as being flat, but may have irregularities.
  • the position of the luminous body 101 may be anywhere within the reflector 102,
  • the number of light emitters 101 may be any number.
  • the number of the light sources 151 may be one, and may have a luminance distribution.
  • Embodiment 17 of the present invention is one in which an image display device is configured using the lighting devices of Embodiments 12 to 16.
  • the liquid crystal display element 106 may be arranged as shown in FIG. 2, and the liquid crystal display element 106 may be driven by the drive circuit 36 shown in FIG.
  • Embodiment 18 of the present invention shows an example of the configuration of an illuminating device capable of reducing the penetration light of the light guide plate and controlling the luminance distribution on the light emitting surface.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to the present embodiment and an image display device using the same.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • backlight 100 as an illumination device according to the present embodiment, a large number of scatterers 126 are dispersed in light guide plate 103, and a predetermined pattern is formed on lower surface 103b of light guide plate 103.
  • a scattering dot (distributed scattering structure) 104 having the following is formed.
  • the scatterer 126 is made of a material that exists in the material forming the light guide plate 103 and that reflects or refracts incident light.
  • the scattering dots 104 have a pattern similar to the pattern shown in FIG. 1 (b), and are formed such that the area ratio increases from the portion of the light guide plate 103 close to the light source toward the center.
  • the scattering rate of the light guide plate 103 and the total scattering rate of the scattering dots 104 are determined by the fact that the scattering action of the scattering dots 104 contributes to the amount of light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 by the light guide plate 103. It is set to be larger than the scattering effect.
  • the scattering action by the scattering dots 104 is about twice or more the scattering action by the light guide plate 103 in the above-mentioned contribution degree. This is because the greater the scattering effect of the light guide plate 103, the greater the effect of reducing the penetration light of the light guide plate.However, the influence of the scattering effect of the scattering dots 104 is relatively reduced, and the light exit surface 103b This is because the ability to control the luminance distribution in the image is reduced.
  • the light incident on the scattering dot 104 is scattered there and emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103.
  • those not incident on the scattering dots 104 propagate through the light guide plate 103 while repeating total reflection inside the light guide plate 103. Accordingly, when light enters the light guide plate 103, the light reaching the central portion from the portion near the light source 151 decreases, and the intensity of the light propagating through the light guide plate 103 is reduced by the light source 151. It becomes large near the center and becomes smaller toward the center.
  • the scattering dot 104 is formed such that the area ratio is small at a portion of the light guide plate 103 close to the light source 151, and the area ratio increases toward the center. Therefore, of the light propagating in the light guide plate 103, the proportion of light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 is small near the light source 151 and increases toward the center. Therefore, the intensity of the light scattered by the scattering dots 104 and emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 becomes uniform throughout the light guide plate 103. In addition, by forming the scattering dots 104 such that the area ratio near the light source 151 is smaller than the area ratio at the center, more light is collected at the center and the brightness at the center is improved.
  • the area ratio of the scattering dot 104 can be set so as to change according to an exponential function, a Gaussian function, a sine function, or the like with respect to the distance from the light source 151 ′.
  • the scattering efficiency of light that has entered light guide plate 103 from light source 151 can be improved by dispersing scatterer 126 inside light guide plate 103.
  • the brightness distribution on the light emitting surface 103b of the light guide plate 103 can be arbitrarily controlled by the scattering dots 104 formed on the lower surface 103c of the light guide plate 103.
  • the light from the light source 151 can be used in the light guide plate 103 without leakage to improve the light utilization rate, and the brightness distribution of the light emitting surface can be set to a desired value.
  • a light guide plate 103 having a size of 7 inches and a thickness of about 1 Omm made of acryl resin was used.
  • a scatterer serving as a scatterer 126 was mixed into the light guide plate 103 by a method described later, and a scatter dot 104 was formed on the lower surface of the scatterer.
  • the scatterer mixed into the light guide plate 103 made of acryl resin a scatterer that reflects or refracts incident light and hardly exhibits absorption characteristics is preferable. Specifically, for example, metal powder or glass beads can be used.
  • the scatterer 126 since visible light having a wavelength of about 0.5 ⁇ m is targeted, the scatterer 126 must be larger than the wavelength of the visible light in order for the scatterer 126 to cause scattering.
  • the size of the scatterer 126 cannot exceed the thickness of the light guide plate 103, and therefore is at most about several mm to several tens of millimeters. it also is desirable c is the degree, if air bubbles are dispersed inside of the acrylic plate, bending the said acrylic plate.
  • This acryl plate and bubbles may be used as the light guide plate 103 and the scatterer 126, respectively, in order to cause a scattering effect due to the difference in the refractive index.
  • the acrylic plate that is usually used for the light guide plate 103 has a refractive index of about 1.5, the scatterer 126 has a function of causing the member to exhibit scattering characteristics due to the difference in the refractive index.
  • the scatterers 126 are dispersed randomly, but they may be dispersed regularly.
  • the shape of the scatterer 126 is spherical in FIG. 16, any shape may be used. For example, an elliptical shape, a rectangular shape, a triangular shape, or a shape having a cross-sectional shape in which these are combined is used. be able to.
  • the pattern of the scattering dots 104 was formed by arranging the scattering dots 104 in a grid pattern, at a pitch of about 1.5 to 3 mm, and having a diameter of about 0.5 to 2 mm. Then, a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the luminous body 101.
  • a lighting device was prepared in which a light guide plate made of an acrylic plate having the same size as that of the present embodiment was used, and a scattering dot was formed on the lower surface thereof in the same pattern as that of the present embodiment. did.
  • the intensity of light emitted from the upper surface of the light guide plate was compared for both. This comparison was made by measuring the luminance on the upper surface of the light guide plate at nine locations on the surface. As a result, in the present example, the luminance (outgoing light intensity) increased by about 5 to 10% on average at nine locations compared to the comparative example. In addition, the luminance distributions at these nine locations are almost equal between the two, and therefore, it can be said that the present embodiment has the same luminance distribution as the conventional example.
  • Embodiment 19 by dispersing the scatterer in the light guide plate 103 and using the scatterer together with the scatter dot, the scattering efficiency is improved and the luminance on the light exit surface of the light guide plate is increased. It has been found that it is possible to obtain a desired luminance distribution.
  • Embodiment 19 by dispersing the scatterer in the light guide plate 103 and using the scatterer together with the scatter dot, the scattering efficiency is improved and the luminance on the light exit surface of the light guide plate is increased. It has been found that it is possible to obtain a desired luminance distribution.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to Embodiment 19 of the present invention and an image display device using the same.
  • the same reference numerals as those in FIG. 16 denote the same or corresponding parts.
  • the light guide plate 203 includes the scatterers 126 dispersed therein. It is composed of a composite light guide plate (hereinafter, simply referred to as a light guide plate) including the first unit light guide member 204 and the second unit light guide member 205 in which the scatterers are not dispersed. Other points are the same as those of the embodiment 18.
  • the first unit light guide member 204 and the second unit light guide member 205 are configured to combine them to form a rectangular plate-like light guide plate 203, that is, the first unit light guide member 203.
  • the light member and the second unit light guide member are a straight line connecting the midpoint of the upper side and the lower left and right corners in a cross section perpendicular to the end face of the rectangular plate-shaped light guide plate 203 where the light source 151 is provided.
  • first and second regions 204 and 205 formed by dividing the cross section into two are formed. Then, the first unit light guide member 204 and the second unit light guide member 205 are joined to form a light guide plate 203.
  • the joint between the first unit light guide member 204 and the second unit light guide member 205 has been subjected to an optical refractive index matching process by a method described later. It is not reflected. Therefore, in FIG. 17, the interface between the two unit light guide members 204 and 205 is shown, but this is merely shown for convenience of explanation of the structure, and this interface is not actually visible.
  • the first and second unit light guide members 204 and 305 can be formed by cutting one rectangular light guide plate into a shape as shown in FIG.
  • the scatterers 126 are dispersed in the first unit light guide member 204 as in the light guide plate of the eighteenth embodiment. On the other hand, no scatterers are dispersed in the second unit light guide member 205.
  • the light emitted from the light source 151 enters the light guide plate 203 from the end face 203a.
  • the incident light passes through the second unit light guide member 205 in which the scatterer is not dispersed, while being transmitted to the scatterer 126 in the first unit light guide member 204 in which the scatterer 126 is dispersed. When hit, it is scattered on the surface.
  • the scattered light is emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203
  • the light that does not hit the scatterer 126 is reflected by the upper and lower inner surfaces (interface with air) of the light guide plate 203 while being totally reflected.
  • the light propagates through the light plate 203.
  • the interface between the second unit light guide member 205 and the first unit light guide member 205 is formed so as to be inclined with respect to the light propagation direction in the light guide plate 203, the first unit light guide member 205 is formed.
  • the volume ratio of the optical member 204 to the light guide plate 203 is small in a portion close to the light source 102 and increases toward the center.
  • the proportion of the light incident on the light guide plate 203 scattered by the scatterer 126 is small in a portion close to the light source, and the proportion scattered by the scatterer 126 increases toward the center.
  • the light that has entered the light guide plate 203 has a high rate of reaching the light source near the light source, and has a lower rate of reaching the central part.
  • the intensity of light emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203 becomes substantially uniform over the entire light guide plate 203.
  • a light guide plate 203 having a size of 7 inches of acryl and a thickness of about 10 mm was used.
  • the scatterer 126 of the first unit light guide member 204 beads having a size of about 10 ⁇ m and a refractive index of about 1.7 were used.
  • the luminous body 101 a cold cathode tube having an output of about 100 W was used.
  • the luminance was measured at nine points on a line connecting the center and the four corners of the upper surface 203b of the light guide plate 203, and the luminance uniformity in the plane was examined.
  • the luminance near the center of the upper surface 203b of the light guide plate 203 was 100%
  • the luminance at other locations was distributed in a range of about 85% to 95%.
  • all The sum of the luminances at the points of the above was the same as that of the lighting apparatus according to the tenth embodiment of the eighteenth embodiment. Therefore, according to the present example, it was found that the light utilization rate could be improved and the luminance uniformity could be increased.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device according to Embodiment 20 of the present invention and an image display device using the same.
  • the same reference numerals as those in FIG. 17 denote the same or corresponding parts.
  • light guide plate 203 includes first, second, and third unit light guide members 206 having different dispersion densities of scatterers 126. , 207, 208. Other points are the same as those of the nineteenth embodiment.
  • the first, second, and third unit light guide members are formed by dividing a cross section perpendicular to an end face of the rectangular plate-shaped light guide plate 203 where the light source 151 is provided into three parts in the left-right direction.
  • the second and third regions 206, 207, and 208 are formed so as to constitute the respective regions.
  • the scatterers 126 have the same dispersion density.
  • the second unit light guide member 207 has a higher dispersion density of the scatterer 126 than the first and third light guide plates 206 and 208. Further, here, the scatterers 126 are uniformly and regularly dispersed in the unit light guide members 206, 207, 208.
  • the light that has entered the light guide plate 203 is scattered when the light strikes the scatterer 126 and exits from the upper surface 203b of the light guide plate 203.
  • the light propagates through the light guide plate 203 while being totally reflected on the upper and lower inner surfaces of the light guide plate 203.
  • the dispersion density of the scatterer 126 is low in the first and third unit light guide members 206 and 208 close to the light source 151 and is high in the second unit light guide member 208 located in the center.
  • the ratio of scattering of the light propagating in the light guide plate 203 is small in the first and third unit light guide members 206 and 208 close to the light source 151 and is high in the second unit light guide member 208 located in the center.
  • the ratio of the light incident on the light guide plate 203 reaches The first and third unit light guide members 206 and 208 close to the light source 151 are large, and the second unit light guide member 208 located in the center is small.
  • the intensity of light emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203 becomes substantially uniform over the entire light guide plate 203.
  • the light guide plate 203 is divided into three parts having different dispersion densities of the scatterers, but this may be divided into a number of parts having different dispersion densities of the scatterers.
  • the scattering ratio at each position in the light guide plate 203 can be set more finely according to the distance from the light source 102, so that the luminance distribution on the light emitting surface can be more accurately determined. Can be controlled.
  • the scatterers 126 are regularly dispersed, but they may be randomly dispersed.
  • a light guide plate 203 having a size of 7 inches made of acryl and having a thickness of about 10 mm was used.
  • beads having a size of about 10 ⁇ m and a refractive index of about 1.7 were used.
  • the amount of beads added to the second unit light guide member 207 was twice that of the first and third unit light guide members 206 and 208.
  • a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the luminous body 101.
  • the luminance on the upper surface 203b of the light guide plate 203 was measured at three places in each of the unit light guide members 206, 207, and 208 at a total of nine places, and the uniformity of the luminance on the upper surface 203b was examined.
  • the luminance of the sum at each measuring point was similar to the illumination device according to example 1 0 of the first eighth embodiment. Therefore, according to the present example, it was found that the light utilization rate can be improved and the distribution of luminance can be controlled.
  • FIG. 19 shows a lighting device according to Embodiment 21 of the present invention and a lighting device using the same.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an image display device according to the first embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 16 indicate the same or corresponding parts.
  • the scatterers 126 in the light guide plate 103 have a lower density near the light source 151 and toward the center. It is dispersed to be high. Further, no scattering dots are printed on the lower surface of the light guide plate 103. The other points are the same as in Embodiment 18.
  • the light that has entered the light guide plate 103 is scattered when the light strikes the scatterer 126, exits from the upper surface 103b of the light guide plate 103, and is emitted when the light does not strike the scatterer 126.
  • the light propagates through the light guide plate 103 while being totally reflected on the upper and lower inner surfaces of the light guide plate 103.
  • the dispersion density of the scatterer 126 is low near the light source 151 and high at the center. Therefore, the rate at which light propagating in the light guide plate 103 is scattered is small near the light source 151 and high at the center, while the rate at which light incident on the light guide plate 103 reaches the light source It is large near 151 and small at the center.
  • the intensity of light emitted from the upper surface 103b of the light guide plate 103 becomes substantially uniform over the entire light guide plate 103.
  • the scatterers 126 are regularly dispersed in the above configuration example, the scatterers 126 may be irregularly dispersed.
  • a light guide plate 103 having a size of about 7 mm and a thickness of about 10 mm made of acrylic was used as the light guide plate 103.
  • the scatterer 126 beads having a size of about 10 ⁇ m and a refractive index of about 1.7 were used.
  • the scatterers 126 were dispersed by a manufacturing method described later so that the density increased substantially linearly with the distance from the end face of the light guide plate 103 toward the center.
  • a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the luminous body 101.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an illumination device and an image display device using the same according to Embodiment 22 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 19 denote the same or corresponding parts.
  • the light guide plate 203 is constituted by a composite light guide plate in which the first and second unit light guide members 210 and 211 are joined.
  • the first and second unit light guide members are respectively constituted by parts 210 and 211 formed by bisecting the light guide plate 103 of the nineteenth (embodiment 21) at the center in the left-right direction.
  • the joint surfaces 209 of each other are formed as reflection surfaces.
  • the reflection surface 209 is formed by attaching a reflection tape to the bonding surface of each unit light guide member 210, 211 or depositing a reflection material such as aluminum A1.
  • the reflection surface 209 has a function of reflecting or scattering incident light, and here has a function of scattering and reflecting. Other points are the same as those of the embodiment 21.
  • the intensity of light emitted from the upper surface 203b of the light guide plate 203 becomes substantially uniform over the entire light guide plate 203 due to the action of the scatterer 126 as in Embodiment 21. .
  • the reflection surface 209 is provided on the joint surface between the two unit light guide members 210 and 211, the light incident on the light guide plate 203 from the light source 151 is not sufficiently scattered inside the light guide plate 203 and the opposite end surface is not scattered. Loss of light that is emitted from the device can be reduced. That is, a part or all of the incident light is scattered and reflected on the reflection surface 209 provided at the center of the light guide plate 203. And this scatter The diffusely reflected light is again scattered by the scatterers 126 dispersed in the original unit light guide members 210, 211. Therefore, light that is not sufficiently scattered in the light guide plate 203 and penetrates to the opposite end face and becomes a loss is further suppressed.
  • the reflecting surface 209 When the reflecting surface 209 is configured to have a function of scattering and transmitting, the light scattered through the reflecting surface 209 is dispersed into the other unit light guiding members 210 and 211. Is further scattered by the scatterer 126. Therefore, since the light incident on the light guide plate 203 is sufficiently scattered, loss of the light that penetrates through the opposite end surface is further suppressed.
  • a light guide plate 203 having a size of 7 inches made of acrylic and having a thickness of about 1 Omm was used as the light guide plate 203.
  • the scatterer 126 beads having a size of about 10 m and a refractive index of about 1.7 were used.
  • the scatterers 126 were dispersed by a manufacturing method to be described later such that the density increased substantially linearly with respect to the distance from the end face of the light guide plate 203 to the center.
  • a cold cathode tube having an output of about 100 W was used as the luminous body 101.
  • the reflecting surface 209 has a scattering reflection function by attaching a reflecting tape to the joining surface of the unit light guide members 210 and 211.
  • the luminance was measured at nine points on a line connecting the center and the four corners of the upper surface 203b of the light guide plate 203, and the luminance uniformity in the plane was examined.
  • the luminance at other locations was about 80% to 95%, which was the same as that in Embodiment 21.
  • the sum of the luminance at each measurement point increased by about 5% as compared with Embodiment 21. Therefore, according to the present example, it was found that the light utilization rate could be improved and the luminance uniformity could be increased.
  • the joint surface between the first unit light guide member 210 and the second unit light guide member 211 in FIG. 20 is defined as a refractive index matching surface. It was done. Other points are the same as those of the embodiment 22.
  • the first and second unit light guide members 210 and 211 are formed of an acrylic plate, and their bonding surfaces are bonded to each other by using an adhesive having a refractive index substantially equal to that of these. Since acrylic has a refractive index of about 1.5, an epoxy-based adhesive having a refractive index of about 1.5 was used as the adhesive.
  • the bonding surface does not function as a boundary surface that reflects light, and functions as if optical matching had been performed.
  • the joint surface can be made to have the transmittance and the reflectance without using a scattering sheet or the like. It is considered that the difference can prevent the boundary line from being seen.
  • an adhesive is used in the above configuration example, a similar effect can be obtained by merely applying a liquid having the same refractive index as that of the unit light guide members 210 and 211 to the joint surfaces and bringing the joint surfaces into close contact with each other.
  • FIG. 21 is a plan view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 24 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 17 indicate the same or corresponding parts.
  • FIG. 21 is a diagram of the light guide plate viewed from the light emission surface side.
  • the light guide plate 203 includes first and second unit light guide members 204 and 205 each of which is divided into two parts in plan view.
  • the luminous bodies 101 are arranged on the four end faces of the light guide plate 203.
  • Other points are the same as those of the embodiment 19.
  • the reflector is omitted.
  • the first unit light guide member in which the scatterers 126 are dispersed is composed of a rhombic part 204 formed by connecting the midpoints of the sides of the rectangular light guide plate 203 with straight lines, and the second unit light guide member in which the scatterers are not dispersed is formed.
  • the unit light guide member is composed of the remaining parts 205 of the rectangular light guide plate 203. Accordingly, the occupation ratio of the first unit light guide member 204 in which the scatterers 126 are dispersed to the light guide plate 203 increases from the portion of the light guide plate 203 closer to the light emitter 101 toward the center. ing. Further, the first and second unit light guide members 204 and 205 are bonded to each other by performing the refractive index matching processing described in the embodiment 23. The mode of the scatterer 126 is the same as that of the nineteenth embodiment.
  • the shape of the first unit light guide member 204 is such that the occupation ratio of the first unit light guide member 204 to the light guide plate 203 increases from a portion near the luminous body 101 toward the center.
  • the light emitting body 101 is not limited to a diamond shape.
  • the light emitting body 101 may be configured such that two L-shaped light emitting bodies 101 are arranged on the four end faces of the light guide plate 203.
  • the light-emitting members 101 in a letter shape and the light-emitting members 101 in a straight line may be arranged on the four end faces of the light guide plate 203.
  • the material and shape of the light guide plate, the light-emitting body, and the like were configured in the same manner as in Example 10 of Embodiment 18.
  • a diamond-shaped portion as shown in FIG. 21 was cut out from a rectangular acrylic plate in which scatterers 126 were dispersed in advance, and this was used as the first unit light guide member 204.
  • four right-angled triangular portions as shown in FIG. 21 are cut out from an acryl plate having the same shape as the acryl plate for the first unit light guide member 204 and having no scatterer dispersed therein, and The unit light guide member 205 was 2. Then, the joining surfaces of the first and second unit light guide members 204 and 205 were adhered to each other using an epoxy adhesive.
  • the luminance at the light exit surface 203b of the light guide plate 203 was measured in the same manner as in Example 10 of Embodiment 18, and as a result, when the luminance near the center of the light exit surface 203b was 100%. , The luminance at other places is 80% ⁇ 9 It was about 5%. Therefore, it was found that the present embodiment can control the luminance distribution on the light emitting surface.
  • Embodiment 25 of the present invention is an image display device including the lighting device according to any one of Embodiments 18 to 24.
  • the backlights 100 (the eighteenth embodiment) of FIG. 17 backlight 100 (Embodiment 19), FIG. 18 backlight 100 (Embodiment 20), FIG. 19 pack light 100 (Embodiment 21), FIG.
  • a liquid crystal display device 1 As the liquid crystal element 106, a twist nematic type element having a size of about 7 inches was used.
  • polarizing plates (not shown) were arranged in crossed Nicols on both sides of the liquid crystal element 106.
  • the luminance distribution of the display screen was measured via the liquid crystal element 106
  • the result obtained was that the luminance measured by the illumination device 100 alone was multiplied by about 5 to 7% of the transmittance of the liquid crystal element 106. Therefore, it was found that even when the image display device was configured using the lighting devices according to Embodiments 18 to 24, it was possible to improve the light utilization rate and control the luminance distribution.
  • Embodiment 26 of the present invention is an example of a method for manufacturing a light guide plate in which scatterers are dispersed.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the light guide plate according to the present embodiment.
  • reference numeral 702 denotes a mold for forming the light guide plate by heating and melting.
  • a concave portion 702 having substantially the same planar shape as the desired light guide plate and having a predetermined depth is formed on the surface of the mold 702 ⁇
  • the mold 702 is made of a metal such as aluminum A1.
  • the product is a light guide plate in which scatterers are dispersed in acryl resin.
  • the scatterer preferably has a function of reflecting and refracting incident light and hardly exhibits absorption characteristics.
  • metal powder, glass beads, or the like can be used as the scatterer. Since the object to be scattered is visible light having a wavelength of about 0.5 zm, the scatterer must be larger than this wavelength in order to cause scattering. In addition, the size of the scatterer cannot exceed the thickness of the light guide plate, and thus is at most about several to several tens of mm. Therefore, considering the uniformity at the time of mixing, it is desirable that the size of the scatterer is about several to several tens zm.
  • a mixture 701 of the beads and the acrylic resin is injected into the concave portion 702a of the mold 702.
  • the temperature of both ends a and c of the mold 702 is set to be about 50 to 100 higher than the temperature of the center b thereof. Then, the viscosity of the portion where the temperature of the mixture 701 is high becomes low, and the degree of diffusion of the beads as the additive becomes large.
  • a light curing agent may be added to the mixture 701 in advance, and the mixture 701 may be cured by light irradiation.
  • the heating temperature of the mold 702 is made uniform, it is possible to obtain a light guide plate in which the scatterers have a uniform dispersion density.
  • the light guide plate prepared as described above and having different dispersion densities depending on locations was used as light guide plate 103 in Embodiment 21.
  • the optical characteristics of the lighting device 100 using the light guide plate 103 are described in Embodiment 21. As described above, it was possible to improve the light utilization rate and control the luminance distribution, and it was possible to confirm the effectiveness of the light guide plate 103 formed according to the present embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the light guide plate according to Embodiment 27 of the present invention. 23, the same reference numerals as those in FIG. 22 denote the same or corresponding parts.
  • the product is a light guide plate in which bubbles are dispersed as scatterers in acryl resin.
  • Bubbles are composed of air and have a refractive index of 1.0.
  • the refractive index of acrylic resin is about 1.5. Accordingly, air bubbles dispersed in a substrate made of an acrylic resin scatter incident light due to a difference in refractive index between the air bubbles, thereby functioning as a scatterer.
  • a light guide plate To manufacture a light guide plate, first, an acrylic resin is heated and melted, and a foaming agent is added thereto. Next, as shown in FIG. 23, the molten acrylic resin 703 to which the foaming agent has been added is injected into the concave portion 702a of the mold 702. Next, in this state, the molten acrylic resin 703 is irradiated with light 704.
  • the foaming agent has a property of generating bubbles according to the intensity of the irradiated light. Therefore, by setting the intensity of the irradiated light 704 to be distributed on the irradiation surface, the dispersion density of the bubbles in the molten acryl resin 703 can be changed depending on the location. Therefore, in the present embodiment, for example, the intensity of irradiation light 704 is set to be small at both ends of the surface of molten acrylic resin 703, and to increase toward the center.
  • the molten acrylic resin 703 is rapidly cooled in this state. Then, the dispersion density of the bubbles is low at both ends, and the dispersion density of the bubbles decreases toward the center. A raised light guide plate is obtained.
  • a curing agent which reacts to ultraviolet rays may be added to the molten acryl resin 703 in advance, and the molten acryl resin 703 may be cured by irradiating the ultraviolet rays to the resin.
  • the intensity distribution of the irradiation light 704 on the irradiation surface is made uniform, it is possible to obtain a light guide plate having a uniform dispersion density of bubbles. Further, by selecting the intensity distribution of the irradiation light 704 on the irradiation surface, the dispersion density of bubbles in the light guide plate can be arbitrarily controlled.
  • the light guide plate prepared as described above was used as light guide plate 103 in Embodiment 21.
  • the optical characteristics of the illumination device 100 using the light guide plate 103 as described in Embodiment 21, it is possible to improve the light utilization rate and control the luminance distribution. As a result, the effectiveness of the light guide plate 103 created was confirmed.
  • Embodiment 28 of the present invention exemplifies an illumination device and an image display device in which the light utilization is improved and the luminance is increased by using a reflective polarizing plate.
  • FIG. 24 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the illumination device and the image display device according to the present embodiment
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing the operation of the reflective polarizing plate of FIG.
  • (A) is a cross-sectional view showing a case in which the reflective polarizing plate has a multilayer film structure
  • (b) is a diagram showing a case in which the reflective polarizing plate is made of cholesteric liquid crystal
  • FIG. 26 is FIG. 7A is a graph showing a change in transmittance with respect to a viewing angle of the prism sheet
  • FIG. 7A is a diagram showing a change in a direction perpendicular to the ridge direction of the prism sheet
  • FIG. It is a figure which shows a change.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • the Y direction is set to the front direction for convenience.
  • a rectangular Light sources 102 and 102 are provided on the upper end surface and the lower end surface of the light guide plate 103, respectively. Further, a reflection sheet 105 is provided behind the light guide plate 103, and a diffusion sheet 131, a reflection type polarizing plate 132, and a prism sheet 133 are provided in this order in front of the light guide plate 103. .
  • the prism sheet 133 is arranged so that its ridgeline direction 145 is horizontal.
  • the reflective polarizing plate 132 has an interface formed so as to extend in the cross section in the form of a square wave in the left-right direction, and a large number of films having different refractive indexes are formed at the interface. Is formed. Since such an interface has a function similar to that of the polarization beam splitter, at this interface, of the incident light 137, P-polarized light is transmitted, and S-polarized light is reflected. The reflected S-polarized light is returned to the incident side, that is, to the light guide plate 103.
  • the reflective polarizer 132 is arranged so that the emitted polarized light (here, “P-polarized light in the reflective polarizer 132”) enters the prism sheet 133 as “P-polarized light in the prism sheet 133”.
  • the polarization axis (polarization plane) of the P-polarized light in the prism sheet 133 is a direction perpendicular to the ridgeline direction 145, that is, a vertical direction. Therefore, the reflective polarizing plate 132 is configured such that the polarization axis of the emitted P-polarized light is in the vertical direction. Specifically, the interface is formed vertically.
  • the light emitted from the light source 102 is incident on the light guide plate 103 and is scattered by a scattering dot (not shown) formed on the back surface of the light guide plate 103 while repeating internal reflection, and is scattered by the front surface of the light guide plate 103. Emitted from At this time, the light leaked from the back surface of the light guide plate 103 is returned to the inside of the light guide plate 103 by the reflection sheet 105. The light emitted from the light guide plate 103 passes through the scattering sheet 131 while being scattered, and then enters the reflective polarizing plate 132.
  • the P-polarized light enters the prism sheet 133 as the P-polarized light in the prism sheet 133, and is collected in the center direction at the viewing angle.
  • the transmittance 141 of the P-polarized light is smaller than the transmittance of the S-polarized light for the light emitted at a nearly perpendicular angle.
  • the rate is higher than 142.
  • the transmittance 141 of the P-polarized light is about 6.5% higher than the transmittance 142 of the S-polarized light in the range of the viewing angle from ⁇ 10 degrees to 110 degrees.
  • the light incident on the prism sheet 133 is adjusted to the P-polarized light by the reflective polarizer 132, so that the transmittance of the incident light is improved as compared with the case where the S-polarized light is also transmitted as in the conventional example. As a result, effective use of light can be achieved.
  • a phase plate such as a 1Z 4-wavelength plate is provided on the light incident side of the reflective polarizing plate 132, and reflected by the reflective polarizing plate 132.
  • the S-polarized light may be passed twice back and forth. Thereby, the polarization direction of the reflected S-polarized light is rotated by 90 °, and the reflected S-polarized light can be transmitted through the reflective polarizer 132. Therefore, the polarization directions can be more easily aligned than in the above configuration example.
  • the reflective polarizing plate 132 may be configured to have a film structure including a cholesteric liquid crystal.
  • a reflective polarizer 132 the right-handed polarized light of the incident light 137 is transmitted and the left-handed polarized light is reflected in accordance with the helical pitch of the cholesteric liquid crystal.
  • a phase plate such as a 1Z 4-wavelength plate together.
  • Second 7 Figure is a sectional view showing a configuration of a liquid crystal cell of the second 4 Figure
  • (a) represents electrostatic
  • FIG. 3B is a diagram showing a state where no pressure is applied
  • FIG. 3B is a diagram showing a state where a voltage is applied.
  • FIGS. 27 ( a ) and 27 (b) show one pixel.
  • a liquid crystal display element 106 is provided in front of the lighting device 100, and a drive circuit (not shown) for driving the liquid crystal display element 106 is provided. ) Is arranged and configured. Since the configuration and operation of the driving circuit are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • the liquid crystal display element 106 includes a liquid crystal cell 135, an incident-side polarizing plate 134 provided on the back side of the liquid crystal cell 135, and an output-side polarizing plate 136 provided on the front side of the liquid crystal cell 135.
  • the incident-side polarizing plate 134 is disposed so that its polarization axis (transmission axis) 146 is perpendicular to the polarization axis of the P-wave transmitted through the reflective polarizing plate 132, and the emission-side polarizing plate 136 is
  • the polarization axis 147 is arranged so as to be perpendicular to the polarization axis 146 of the incident side polarization plate 134.
  • the liquid crystal cell 135 is arranged such that the alignment direction of the liquid crystal molecules 113a of each pixel 139 has a different pretilt angle from the center plane 139a of the pixel in the state where no voltage is applied.
  • Liquid crystal mode is substantially symmetric with respect to the center plane 139a of the pixel.
  • the liquid crystal molecules 113a rise in a direction perpendicular to the substrates 111 and 112, as shown in FIG. 27 (b).
  • the liquid crystal cell 135 is viewed from two directions (indicated by arrows A and B in FIG.
  • the mating sides of the substrates 111 and 112 are masked for each area divided into two by the center plane 139a of the pixel 139 shown in FIG. 27 ( a ).
  • This can be realized by performing rubbing treatments in opposite directions in the state.
  • a partition made of a polymer material is formed in a space between the substrates 111 and 112 on which the liquid crystal layer is arranged so as to partition the pixel 139 into a plurality of regions, and along the partition when the voltage is turned on / off.
  • the liquid crystal molecules may be moved.
  • This partition can be formed by irradiating a mixture of liquid crystal and a photocurable polymer material with light using a photomask having a predetermined pattern.
  • the liquid crystal mode can be realized.
  • the liquid crystal mode can be realized by the following configuration.
  • the inner surface of one of the opposing substrates 111 and 112 may be formed with irregularities, for example, in a comb-shaped pattern, and the liquid crystal molecules may be oriented in different directions along the irregularities.
  • the above-mentioned switching electrode is formed on one substrate, and the orientation of the liquid crystal is switched in a direction parallel to the substrate. May be configured.
  • the pattern of the switching electrode may be formed in a comb shape.
  • the polarization axis 146 of the incident-side polarization plate 134 is set to the same vertical direction as the polarization axis of the P-wave transmitted by the reflection-type polarization plate 132, and accordingly, the emission-side polarization plate 136
  • the polarization axis 147 is horizontal.
  • the image display device 1 configured as described above, light emitted from the prism sheet 133 of the illumination device 100 sequentially passes through the incident-side polarizing plate 134, the liquid crystal cell 106, and the emitting-side polarizing plate 136, Thus, an image corresponding to the video signal input to the drive circuit is displayed on the display screen.
  • the polarization axis of the incident-side polarizing plate 134 matches the polarization axis of the P-polarized light, most of the incident light passes through the incident-side polarizing plate 134, causing absorption loss. Absent.
  • the prism sheet is used as the light condensing means, but it may be any one that condenses incident light in a predetermined direction by using refraction or reflection at the interface.
  • a plurality of ridges may be formed on the main surface of the flat member as described above, and the cross section of the ridge may be formed in a shape other than a triangle.
  • FIG. 28 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 29 of the present invention, in which (a) shows a case where a point light emitter is used as a light source, (B) is a diagram showing a case where a linear illuminant is used as a direct light source, and (c) is a diagram showing a case where a planar illuminant is used as a light source.
  • the same reference numerals as those in FIG. 27 denote the same or corresponding parts.
  • This embodiment shows a specific configuration example of the light source 102 in Embodiment 28.
  • a large number of point-like light emitters 101 such as LEDs (light emitting diodes) are arranged on the upper end face and the lower end face of the light guide plate 103, respectively. I have.
  • a plurality of linear light emitters 101 such as cold cathode tubes are arranged behind the light guide plate 103, respectively. That is, it is configured as a direct-type lighting device.
  • a planar light emitter 10 is arranged instead of the light guide plate.
  • a new configuration can be obtained by combining the above configurations. For example, by further arranging a plurality of cold cathode tubes behind the light guide plate 103 to be a direct type and arranging a plurality of LEDs that emit several kinds of colors on the upper and lower end surfaces of the light guide plate 103, thereby further increasing the brightness. Can be. Further, for example, by configuring a portion of a color having a low luminous intensity in a luminous spectrum of a cold-cathode tube to be supplemented by an LED, it is possible to improve a color balance.
  • a direct-type lighting device is used as in the second configuration example.
  • a cold cathode tube with an output of about 100 W was used.
  • a light guide plate having a size of about 10 inches was used.
  • an image display device can be obtained by combining the lighting device according to this embodiment with a liquid crystal display element and a driving circuit in the same manner as in Embodiment 28.
  • FIG. 29 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a lighting device and an image display device according to Embodiment 30 of the present invention. 29, the same reference numerals as those in FIG. 24 indicate the same or corresponding parts.
  • the polarization axis 146 of the incident-side polarizing plate 134 is inclined by 45 degrees with respect to the horizontal direction and the polarization of the exit-side polarizing plate 136
  • the axis 147 is set so as to be perpendicular to the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134, and the ridge line directions 145A and 145B of the prism sheets 133A and 133B and the polarization axis of the P wave are set in the directions corresponding thereto.
  • the liquid crystal cell 135 is of a TN type liquid crystal mode. Other points are the same as those of the embodiment 28.
  • the prism sheet 133A is disposed, and the prism sheet 133A is disposed obliquely such that its ridge direction 145A is perpendicular to the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134.
  • the reflection-type polarizing plate 132 is configured such that the polarization axis of the P-wave, which is the transmission axis thereof, matches the polarization axis 146 of the incident-side polarizing plate 134.
  • cold cathode tubes of about 100 W were arranged on the upper and lower end faces of the light guide plate 103 as luminous bodies.
  • a configuration in which the ridge line direction 133A of the prism sheet 133A is set to be horizontal and the reflective polarizing plate 132 is removed in the configuration of the present embodiment was created.
  • the front luminance was improved by about 5 to 10% in this example as compared with the comparative example.
  • the prism sheet and the reflective polarizing plate are arranged so as to be adapted to the structure. It was found that the front brightness could be improved.
  • Example 17 although the front luminance improving effect was obtained as described above, since the prism sheet 133A was arranged obliquely, non-uniformity occurred in the viewing angle characteristics (contrast viewing angle characteristics) in the left-right direction. Therefore, in this embodiment, in order to solve this problem, a prism sheet 133B is further added in front of the prism sheet 133A so that its ridge direction 145B coincides with the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134. was placed. Then, as a result of measuring the brightness of the display screen, the left and right viewing angle characteristics were almost symmetric.
  • the front luminance of the two prism sheets, the one near the liquid crystal cell 135, the ridgeline direction 145B of the 133B is perpendicular to the polarization axis 146 of the incident side polarizing plate 134, and vice versa It was confirmed that the luminance was increased by about several% as compared with the configuration shown in Fig. 29. If two prism sheets are used and placed so that their ridge directions are perpendicular to each other, the transmittance due to polarized light should be the same. However, in fact, since the medium of the prism sheet itself has some refractive index anisotropy, it is considered that the combination of the arrangement and the incident side polarizing plate 134 affects the transmittance of the liquid crystal cell 135. .
  • two prism sheets 133A and 133B are used, and both ridge directions are perpendicular to each other and one ridge direction is in the direction of the polarization axis 146 of the incident-side polarizing plate 134. It has been confirmed that by making the structure parallel, the left and right viewing angle characteristics can be made symmetrical while improving the front luminance.
  • Embodiments 28 and 30 is directed to a method in which a reflection-type polarizing plate is inserted on the optical path of a lighting device, and the ridge direction of the prism sheet and the polarization axis of the P-wave, which is the transmission axis, of the liquid crystal display element.
  • the essential configuration is to make the polarization axes of the polarizing plates correspond. Therefore, the present invention can be applied to various types of lighting devices by adding this essential configuration. Therefore, in the present embodiment, in Embodiments 28 and 30, the configuration excluding the reflective polarizer 132 and the prism sheet 133 of the illumination device 100 is replaced with the illumination devices of Embodiments 1 to 27, respectively. It is a thing. With such a configuration, the effects of Embodiments 1 to 27 can be obtained in addition to the effects of Embodiments 28 and 30.
  • an image display device can be obtained by combining the lighting device according to this embodiment with a liquid crystal display element and a driving circuit in the same manner as in Embodiment 28. Needless to say.
  • Embodiment 32 of the present invention relates to a liquid crystal monitor, a liquid crystal television using the image display device (liquid crystal display device) according to any one of Embodiments 6 to 11, 17, 25, 28 to 31 as a display portion. And a liquid crystal information terminal device.
  • FIG. 30 is an external view showing a configuration of a liquid crystal monitor according to the present embodiment.
  • a liquid crystal monitor 601 includes a display unit including the liquid crystal display device 1 using the lighting device 100 of the first embodiment, and a signal processing unit that processes a monitor signal input from the outside. (Not shown), and a monitor video signal output from the signal processing unit is input to the drive circuit 36 of the liquid crystal display device 1 as a video signal 25. With such a configuration, a liquid crystal monitor whose luminance distribution can be controlled can be obtained.
  • liquid crystal display device another liquid crystal display device of the sixth embodiment and the liquid crystal display devices of the seventh to eleventh, seventeenth, and twenty-fifth embodiments may be used.
  • a liquid crystal monitor exhibiting the above effects can be obtained.
  • FIG. 31 is an external view showing a configuration of a liquid crystal television according to the present embodiment.
  • the liquid crystal television 602 selects a display unit including the liquid crystal display device 1 using the lighting device 100 of the first embodiment and a channel of a television broadcast signal input from the outside.
  • a tuner unit 603 for inputting the TV video signal of the channel selected by the tuner unit 603 to the drive circuit 36 of the liquid crystal display device 1 as the video signal 25.
  • the wiring between the liquid crystal display device 1 and the tuner 603 is omitted. With such a configuration, a liquid crystal television whose luminance distribution can be controlled can be obtained.
  • liquid crystal display device another liquid crystal display device of the sixth embodiment and the liquid crystal display devices of the seventh to eleventh, seventeenth, and twenty-fifth embodiments may be used.
  • a liquid crystal television exhibiting the above effects can be obtained.
  • the liquid crystal information terminal device In addition, a transmission / reception unit for transmitting / receiving communication information is provided in place of the tuner unit 603, and an image signal including required information output from the transmission / reception unit is input as a video signal 25 to a drive circuit 36 of the liquid crystal display device 1. It is configured as follows. With such a configuration, it is possible to obtain an information terminal device whose luminance distribution can be controlled.
  • liquid crystal display device another liquid crystal display device of the sixth embodiment and the liquid crystal display devices of the seventh to eleventh, seventeenth, and twenty-fifth embodiments may be used.
  • An information terminal device exhibiting the above-mentioned effects can be obtained.
  • the embodiments of the present invention are not limited to Embodiments 1 to 32 described above, and it goes without saying that a configuration for improving or modifying them can be used.
  • a configuration example using a liquid crystal display element as an image display device has been described.
  • the present invention is not limited to the liquid crystal display element, and may be any element that performs display using a backlight or a front light.
  • the liquid crystal television according to the present invention is useful as a consumer or industrial television requiring high luminance.
  • the liquid crystal monitor according to the present invention is useful as a consumer or industrial liquid crystal monitor requiring high luminance.
  • the liquid crystal information terminal according to the present invention is useful as a consumer or industrial liquid crystal information terminal requiring high luminance.
  • the image display device according to the present invention is useful as an image display device for a liquid crystal television, a liquid crystal monitor, and a liquid crystal display terminal that require high luminance.
  • the lighting device according to the present invention is useful as a lighting device for an image display device requiring high luminance.
  • the method for manufacturing a light guide plate according to the present invention is useful as a method for manufacturing a light guide plate for a lighting device used by being incorporated in an image display device.

Landscapes

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Description

明
照明装置、画像表示装置、 液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末、 、 及び導光板の製造方法
〔技術分野〕
糸
本発明は、 照明装置、 画像表示装田置、 液晶モニタ、 液晶テレビ、 液晶 情報端末、 及び導光板の製造方法に関するものである。
〔技術背景〕
従来の画像表示装置の一例である液晶表示装置は、 例えば、 透明導電 性薄膜からなる電極及び配向膜等が積層された 2枚の透明なガラス基 板をその積層面が対向するように所定の間隔を隔てて重ね合わせ、 両ガ ラス基板間に液晶を封止し、 さらに両ガラス基板の外側に偏光板を設け て成る液晶表示素子と、 液晶表示素子の下方に配置され、 液晶表示素子 に光を供給するバックライ トと、 液晶表示素子を駆動する回路基板等と を含んで構成されている。
第 3 2図（a)に従来の液晶表示装置及びこれに用いるバックライ トを、 第 3 3図及び第 3 4図に従来の他のバックライ トを示す。
第 3 2図（a)、第 3 3図、及び第 3 4図に示すように、バックライ トは、 例えば発光体 1001から発せられる光を該発光体 1001から離れた方へ導 き、 液晶表示素子 1006の全体に光を均一に照射するための透明の合成 樹脂板から成る導光板 1003と、導光板 1003の端面近傍に該端面に沿つ て該端面とほぼ平行に配置された発光体 1001 である蛍光管と、 蛍光管 とともに光源を構成し、 該蛍光管をそのほぼ全長にわたって覆うリフレ クタ 1002 とを有している。 また、 ノ ックライ ト 1000は、 導光板 1003 の上に配置され導光板 1003 からの光を拡散する拡散シ一ト （図示せ ず） と、 導光板 1003の下に配置され、 導光板 1003から出射した光を反 射して再び導光板 1003内に戻す反射板 1005等をさらに有している。 導光板 1003の下面にはいわゆる散乱ドッ ト 1004が所定のパターンで 形成されており、 該散乱ドッ ト 1004 の表面は散乱面となっている。 こ の散乱ドッ ト 1004のパターンの一例を第 3 2図 (b)に示す。 従って、 散 乱ドッ ト 1004 に入射した光は散乱され、 その散乱光の一部は導光板 1003の上面から出射する。また、導光板 1003の下面の散乱ドッ ト 1004 以外の部分に入射した光は、 その入射角度に応じた内部反射作用による 多重反射を繰り返しながら導光板 1003の内部を進んでいく。
この散乱ドッ ト 1004の分布を変えることによって、導光板 1003の光 出射面 （上面） の輝度分布を変化させることができる。 光源から導光板 1003 内に入射した光は、 一定の割合で外部に出射するようにして内部 反射を繰り返しながら該導光板 1003 中を進行するため、 その光量は、 通常、 .光源近傍で大きく光源から離れるに連れて小さくなる。 従って、 実開昭 6 0— 7 6 3 8 7号公報に示すように、 光源側では、 例えば、 導 光板 1003の下面に対する散乱ドッ ト 1004の面積比率を小さくする。す ると、 導光板 1003の下面に向かう光のうち、 散乱ドッ ト 1004で散乱さ れて導光板 1003 の上面から出射するものの割合が小さくなる。 一方、 光源から離れるに従ってこの面積比率を大きくすると、 光源から離れた 位置では散乱ドッ ト 1004で散乱されて導光板 1003の上面から出射する 光の割合が増加する。 その結果、 導光板 1003 の上面において、 全体か ら出射する光量に対する各部分から出射する光量の割合 （以下、 光強度 分布という） が等しくなり、 輝度の均一性を向上させることができる。
また、 このようなバックライ ト 1000 を用いた液晶表示装置では、 液 晶表示素子 1006 の表示画面の輝度の均一性を向上させることができる。
ところで、 現在主流の透過型液晶表示装置においては、 上述のように バックライ トを用いた背後からの照明を必要とする。 しかし、 入射光は 偏光方向が不揃いなランダム光であるために、 入射側の偏光板によって 約半分の光が吸収されてしまい、 光の利用効率が低くなる。 このため、 バックライ トの拡散光を効率よく視野角内に集光させて正面輝度を高 めるプリズムシートが使用されている。
第 3 5図にこのようなプリズムシートを用いた液晶表示装置を示す。 第 3 5図において、 上下に配置された光源 1002からの光は導光板 1003 に入射する。反射シ一ト 1005は導光板 1003から漏れた光を導光板 1003 に戻して有効利用するために用いられる。 拡散シート 1031 によって散 乱された光はプリズムシート 1033 によって集光されて液晶セル 1035 に入射する。 この液晶セル 1035 の前後には互いに偏光軸が直交して配 置された偏光板 1034, 1035が配置されている。 プリズムシート 1033は 入射する光の偏光方向によって透過率が異なる。 これはプリズムシ一ト 1033 の表面の凹凸の角度と入射光の振動方向との関係により定まるも のであり、 この特性は第 2 6図に示されるようなものとなっている。 第 2 6図（a)はプリズムシ一ト 1033に対し上下方向、 つまりプリズムシー ト 1033の稜線方向 1045に対し直交する方向における入射角度に対する 透過率の変化を示している。 一方第 2 6図（b)はプリズムシート 1033の 稜線方向 1045 における入射角度に対する透過率を示している。 第 2 6 図の結果から、 P偏光と S偏光において透過率が異なり、 正面方向、 す なわち視野角が _ 1 0度〜 + 1 0度程度の範囲の方向では P偏光の透 過率がいずれの方向でも高くなつているのがわかる。 従って、 正面輝度 を重視する場合には P偏光を優先的に利用した方が輝度を高めること ができる。 このようにプリズムシートを透過する特定の振動方向の光に 合わせて入射側の偏光板の透過軸を設定して、 液晶パネルでの光利用効 率を上げようとする試みが特開 2 0 0 0— 1 2 2 0 4 6公報に開示さ れている。
しかしながら、 上記従来のバックライ トでは、 第 3 4図に点線で示す ように、 光源 1002から照射された光の一部には、 散乱ドッ ト 1004に当 たらず反対側の端面から出射するものが生じる。 この光は導光板 1003 の外側に漏れた損失光となる。 この場合、 反対側の端面に反射テープを 設けて再び導光板 1003 内に戻すことも考えられるが、 近年は高輝度化 のために、 第 3 2図、 第 3 3図に示すように、 光源 1002を導光板 1003 の両端に設ける場合が多い。 このような場合には反射テープを設けるこ とはできず、その反対側の端面に到達した光の一部はそこの蛍光管 1001 及びリフレクタ 1002で反射され導光板 1003内に再入射して利用される が、 再入射せずに消失してしまうものも存在する。 本件発明者が行った 実験及びシミュレ一ション結果では、 導光板 1003 の反対側の端面に到 達した光の約半分が損失してしまう。 また、 蛍光管 1001から出射され た光のうち、 反対側に突き抜ける光が約 1 8 %あり、 そのうちの約半分 が損失となっていた。 この導光板の突き抜け光を減らすには、 散乱ドッ ト 1004を密に配置すればよい。一般に散乱ドッ ト 1004は、 印刷により 形成される。 しかし、 散乱ドッ ト 1004の密度には、 製造上の安定性か ら上限が存在する。 つまり、 散乱ドッ ト 1004 を密に形成しょうとする と、 印刷時に隣接する散乱ドッ ト 1004同士がくっついてしまい、 設計 通りの面積のものに印刷できない。 また、 このくつっき度合いは印刷す る度に異なり、 安定して製造できない。 このため、 隣接する散乱ドッ ト 1004の間にはある程度の間隔が必要になる。 これを、 散乱ドッ ト 1004 が形成される面の面積に対する該散乱ドッ ト 1004の面積の比率（以下、 面積比率という） で示すと、 8 0 %が上限であった。 また、 安定して印 刷できる散乱ドッ ト 1004の面積にも下限があり、 'この下限値は、 面積 比率で示すと 2 0 %であった。 上記バックライ ト 1000では、 このよう に散乱ドッ ト 1004 の面積比率に上限が存在することから、 上述のよう な導光板 1003の突き抜け光が発生するのである。 そのため、 光源 1002 の光を十分に利用できていない。
一方、 この課題に対し、 特開平 8— 1 4 6 2 3 1号公報には、 導光板 に拡散材を混入し、 これにより光を散乱させて表示に利用する構成が開 示されている。 しかし、 このような導光板内に拡散材を混入して散乱させる方式では導 光板内での散乱効率は向上できるが導光板の光出射面における輝度分 布を同時に制御することは難しい。
また、 近年、 液晶表示装置は P C (personal computer)用のモニタとし て広く普及しつつある。 さらに、 映画の動画表示を行うような液晶テレ ビとしての用途への展開も進んでいる。 モニタ用などの液晶表示装置で は、 高精細化や高輝度化が進んでいる。 モニタは、 文字や図面の表示を 主とするため、 表示画面の全域に渡って輝度の均一性が求められる。 実 際、 表示画面の全域に渡る輝度分布も、 周辺部の輝度が低い部分で中央 部に対し 8 0 %以上となる高い均一性を有している。
これに対し、 従来の C R Tを用いたテレビ （以下、 T Vと記載する） では、 一般に表示画面の中央における輝度が高く、 周辺部はその 5 0 % 程度まで輝度が低下しているものもある。 これは、 映画のような動画面 においては、 観察者が中央部分を注視する傾向があり、 表示画面の輝度 分布における輝度差が大きくても不自然な感じを覚えることはほとん ない。 むしろ、 周辺部分の輝度を低下させても中央部分の輝度を大きく した方が明るく感じられる。
このように、 ディスプレイには、 モニタや T Vといった用途によって 輝度分布等の表示特性についてそれに適した設定がいくつか存在する。 また、 液晶表示装置の分野では、 モニタと T Vの両方に使える A V P C (audio video personal computer)対応のものが最近開発されている。 液 晶表示装置は、 バックライ トからの照明によって画像の表示を行ってい る。 従って、 輝度分布を変化させるにはこのバックライ 卜の光出射特性 を変化させて、 その輝度に分布を持たせることが必要となる。
通常よく使用されている導光板を用いたエツジライ トタイプのバッ クライ トでは、 上述のように、 導光板の下面に形成された散乱ドッ トに より、 その輝度の分布を制御している。 しかしながら、 この散乱ドッ ト のパターンは印刷により形成された固定のものであるため、 バッ々ライ トの輝度分布の設定を任意に変化させることはできない。 従って、 従来 のバックライ トを用いた液晶表示装置では、 用途に応じて、 その輝度分 布の設定を変化させることができない。
さらに、 上記従来の液晶表示装置は、 C R Tなどに較べてまだ一般的 に輝度が低く、 現状よりもさらなる高輝度化が求められている。 高輝度 化のためには光源の出力を高める必要がある。 この時、 第 3 5図に示す ような従来の液晶パネル 1006 の構成では入射側偏光板 1034 で光源 1002からの光の半分は吸収されてしまう。光源 1002の出力が大きくな ればこの吸収量も増すため、 偏光板 1034 は吸収された光による熱収縮 等で均一性が損なわれ、 黒表示におけるムラ等が発生するという問題が 生じる。
また、 プリズムシート 1033 に対しても偏光されてないランダム光が 入射するため、 P偏光、 S偏光における透過率の低いものが吸収等され る割合は無視できなくなる。 その結果、 熱の発生によるプリズムシート 1033の変形等による集光特性劣化等が問題となる。
さらに、 第 3 5図において、 偏光板の偏光軸を液晶セル 1035 に対し て斜め 4 5度程度に配置しているのは以下の理由によるものである。 す なわち、 液晶表示素子 1006 に広く使われている T N型の液晶は、 コン トラスト視角特性に偏りがあり、 左右方向に広く、 上下方向に狭い。 そ のため、 偏光板の透過軸方向を斜め 4 5度に傾けてコントラスト視角特 性の調整を行っているものである。 従って、 プリズムシ一トを透過する 特定の振動方向の光に合わせて入射側の偏光板の透過軸を設定すると、 コントラスト視角特性を損なうという問題が生じる。
〔発明の開示〕
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、 高輝度 化が可能な照明装置、 画像表示装置、 液晶モニタ、 液晶テレビ、 液晶情 報端末、 及びこれらに用いる導光板の製造方法を提供することを第 1の 目的としている。 また、 本発明は、 導光板の突き抜け光の低減及び輝度分布の制御が可 能な照明装置、画像表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ、液晶情報端末、 及びこれらに用いる導光板の製造方法を提供することを第 2の目的と している。
また、 本発明は、 輝度分布を変化させることが可能な照明装置、 画像 表示装置、 液晶モニタ、 液晶テレビ、 液晶情報端末を提供することを第 3の目的としている。
また、 本発明は、 集光手段における光の損失を低減可能な照明装置、 画像表示装置、 液晶モニタ、 液晶テレビ、 液晶情報端末を提供すること を第 4の目的としている。
また、 本発明は、 液晶表示素子の偏光板における光の損失を低減可能 な画像表示装置、 液晶モニタ、 液晶テレビ、 液晶情報端末を提供するこ とを第 5の目的としている。
そして、上記目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置された導光板と、 該導光板 の一方の主面に対向するように形成された反射面とを備えた照明装置 において、 上記導光板の一方の主面に入射光を所定の率で散乱するよう に透過する定散乱層が形成され、 該定散乱層の表面に入射光を上記光源 からの距離に応じて変化する率で散乱するように透過する分布散乱構 造が形成されてなるものである。
かかる構成とすると、 導光板に入射した光は、 該導光板中を散乱され ないものは全反射するようにして伝搬するが、 定散乱層によって散乱さ れるものが増加するため、導光板の突き抜け光量が減少する。そのため、 光利用率が向上し高輝度化が可能となる。 しかも、 光出射面たる導光板 の他方の主面における輝度分布を分布散乱構造の散乱作用によって制 御することができる。 .
この場合、 上記定散乱層が、 上記導光板の一方の主面の全面に形成さ れてなるものどしてもよい。 かかる構成とすると、 より効果的に突き抜け光量を減少させることが できる。
また、 上記分布散乱構造が、 上記定散乱層の表面に上記光源からの距 離に応じて面積比率が変化するように形成された散乱領域であるとし てもよい。
この場合、 上記散乱領域が、 上記定散乱層の表面に形成された散乱ド ットであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 散乱ドッ トを印刷により形成できるので、 散乱 領域を容易に形成することができる。
また、 上記散乱領域が、 上記定散乱層の表面の凹凸が形成された領域 からなるものとしてもよい。
また、 本発明に係る照明装置は、 光源と、 該光源からの光が端面から 入射するよう配置された導光板と、 該導光板の一方の主面に対向するよ うに形成された反射面とを備えた照明装置において、 上記導光板が、 内 部を伝搬する光をある率で散乱するものであり、 上記導光板の一方の主 面に入射光を上記光源からの距離に応じて変化する率で散乱するよう に透過する分布散乱構造が形成されてなるものである。
かかる構成とすると、 導光板を光源から反対側の端面に突き抜ける光 が導光板の散乱作用により低減されるとともに、 光出射面たる導光板の 他方の主面における輝度分布を分布散乱構造の散乱作用によって制御 することができる。 その結果、 光利用率が向上し、 高輝度化が可能とな る。
この場合、 上記分布散乱構造による散乱作用が、 上記導光板の他方の 主面から出射される光量に対する寄与度において上記導光板による散 乱作用より大きいとしてもよい。
かかる構成とすると、 光出射面における輝度分布の制御を損なうこと なく、 導光板の突き抜け光を低減することができる。
この場合、 上記分布散乱構造による散乱作用が上記導光板による散乱 作用の略 2倍以上であるとしてもよい。
かかる構成とすると、 光出射面における輝度分布をより好適に制御す ることができる。
また、 上記の場合、 上記分布散乱構造が、 上記導光板の一方の主面に 上記光源からの距離に応じて面積比率が変化するように形成された散 乱領域であるとしてもよい。
かかる構成とすると、 分布散乱構造を簡単に構成することができる。 この場合、 上記散乱領域が散乱ドッ トであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 分布散乱構造をより簡単に構成することができ る。
また、 上記の場合、 上記導光板は、 該導光板中に分散された散乱体に よって光を散乱するものであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 散乱機能を有する導光板を簡単に構成するこ とができる。
また、 上記分布散乱構造が、 上記入射光を光源から近いほど小さい率 で散乱するものであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 そのままでは光源に近い方が輝度が大きくなる 光出射面の輝度分布を是正することができる。
また、 本発明に係る照明装置は、 光源と、 該光源からの光が端面から 入射するよう配置された導光板と、 該導光板の一方の主面に対向するよ うに形成された反射面とを備えた照明装置において、 上記導光板が、 内 部を伝搬する光を上記光源からの距離に応じて変化する率で散乱する ものである。
かかる構成とすると、 導光板の散乱率が光源からの距離に応じて変化 するので、 導光板の突き抜け光を低減するとともに光出射面における輝 度分布を制御することができる。 その結果、 光利用率が向上し高輝度化 が可能となる。
この場合、 上記導光板が異なる散乱率を有する複数の単位導光部材で 構成され、 該複数の単位導光部材が、 該導光板全体の散乱率が上記光源 からの距離に応じて変化するものとなるように配置されてなるものと してもよい。
かかる構成とすると、 単位導光部材内では散乱率を変化させる必要が ないので、 導光板を容易に製造することができる。
この場合、 上記複数の単位導光部材が、 散乱機能を有しないものを含 んでなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 一部の単位導光部材を一般の導光板と同様に作 成できるので、 製造がより容易になる。
また、 上記単位導光部材同士の接合部が入射光を反射又は散乱するよ う構成されてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 導光板中を伝搬する光の散乱される機会が増加 するので、 導光板の突き抜け光をより低減することができる。
この塲合、 上記反射又は散乱が、 少なくとも全反射、 散乱反射、 及び 散乱透過のいずれかであるとしてもよい。
また、 上記の場合、 上記複数の単位導光部材同士が屈折率整合状態と なるよう接合されてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 光学的に導光板を単一のものと同様に機能させ ることができる。
この場合、 上記複数の単位導光部材同士が、 概ね 1 . 5程度の屈折率 を有する部材を介して接合されることにより、 屈折率整合状態となって いるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 単位導光部材を通常用いられるァクリル樹脂で 構成することができるため、 光学的に単一のものと同様な導光板を容易 に得ることができる。
また、 上記の場合、 上記導光板は、 該導光板中に分散された散乱体に よって光を散乱するものであり、 上記散乱体が、 上記光源からの距離に 応じて変化する密度で分散されてなるものとしてもよい。 かかる構成とすると、 散乱率が部位によって変化する導光板を容易に 構成することができる。
また、 上記導光板が、 上記内部を伝搬する光を光源から近いほど小さ い率で散乱するものであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 そのままでは光源に近い方が輝度が大きくなる 光出射面の輝度分布を是正することができる。
また、 複数の上記光源が、 各々の出射光を上記導光板の複数の端面に それぞれ入射射させるよう配置されてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 輝度を向上することができる。 ' また、 上記の場合、 上記散乱体は、 入射光を反射又は屈折するもので あるとしてもよい。
また、 上記散乱体の大きさが概ね可視光の波長より大きいとしてもよ い。
かかる構成とすると、 可視光用の照明装置において散乱体が好適に入 射光を散乱することができる。
また、 上記散乱体の大きさが概ねサブ m〜数 m mであるとしてもよ い。
また、 上記散乱体が、 ビーズ、 S i 〇 2、 又は気泡で構成されてなる ものとしてもよい。
また、 本発明に係る照明装置は、 光源と、 該光源からの光が端面から 入射するよう配置された導光板と、 該導光板の一方の主面に対向するよ うに形成された反射面とを備えた照明装置において、 上記導光板の一方 の主面に入射光を散乱する複数の散乱領域が上記光源からの距離に応 じて面積比率が変化するように形成され、 該複数の散乱領域が互いに散 乱性の異なる複数種類のもので構成されてなるものである。
かかる構成とすると、 複数の散乱領域の散乱性を適宜選択することに より、 光出射面における輝度分布の均一性を損なうのを防止することが できる。 また、 散乱性を選択することにより、 光輝度化可能となる。 この場合、 上記複数種類の散乱領域が、 該散乱領域を構成する材料の 相違により散乱性が異なつているものとしてもよい。
また、 上記複数種類の散乱領域が、 入射光を透過する基体中に該基体 と屈折率の異なる散乱体が分散されて構成され、 かつ該散乱体の分散密 度の相違により散乱性が異なっているものとしてもよい。
また、 本発明に係る画像表示装置は、 請求の範囲第 1、 6、 1 3、 2 7項のいずれかに記載の照明装置を備え、 該照明装置から出射される光 を画像表示用の光として用いたものである。
かかる構成とすると、 導光板の突き抜け光を低減するとともに表示画 面の輝度分布を制御可能な画像表示装置、 あるいは画面の輝度分布の均 一性を損なうのを防止可能な画像表示装置を得ることができる。 その結 果、 高輝度化が可能な画像装置を得ることができる。
また、 本発明に係る導光板の製造方法は、 透明な基体中に入射光を散 乱する散乱体が分散された導光板の製造方法において、 上記散乱体を部 位によって密度が変化するように上記基体中に分散させるものである。 かかる構成とすると、 部位によって散乱率が変化する導光板を容易に 得ることができる。
この場合、 上記基体の材料を加熱して溶融するステップと、 該溶融さ れた基体の材料に上記散乱体を混入するステツプと、 該溶融された基体 の材料を板状に保持しつつ部位によって温度が異なるように加熱し、 そ の後これを硬化させるステツプとを含んでなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 溶融された基体材料の粘度が温度によって変化 し、 それに応じて散乱体の密度が変化するので、 部位によって散乱体の 分散密度が変化する導光板を容易に製造することができる。
また、 上記散乱体としての気泡を部位によって密度が変化するように 上記基体中に発生させるようにしてもよい。
この場合、 上記気泡を発泡剤を用いて発生させるようにしてもよい。 かかる構成とすると、 発泡剤を混入した溶融基体材料に、 照射面内で 強度分布を持たせるようにして光を照射することにより、 部位によって 密度が変化するように発泡させることができるので、 部位によって散乱 体の分散密度が変化する導光板を容易に製造することができる。
また、 本発明に係る照明装置は、 光源と、 該光源からの光が出射する 光出射面とを備えた照明装置において、 上記光出射面の輝度分布を変化 させる輝度分布変更手段を備えたものである。
かかる構成とすると、 用途に応じて、 光出射面の輝度分布を所要のも のに変えることができる。ひいては、高輝度化を図ることが可能になる。
この場合、 上記光源からの光を上記光出射面へ導く導光板を有し、 上 記輝度分布変更手段が、 上記導光板によって導かれる光の上記光出射面 から見た散乱割合の分布を変化させる散乱割合分布変更手段で構成さ れてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 散乱割合の分布を変化させることにより、 光出 射面の輝度分布が変化するので、 エッジライ ト型の照明装置において、 用途に応じて、 光出射面の輝度分布を所要のものに変えることができる, この場合、 上記光源からの光が端面から入射するよう上記導光板が配 置されるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該一方の主 面に戻るように反射面が形成されることによって、 該導光板の他方の主 面が上記光出射面を構成し、 上記導光板の一方の主面と上記反射面との 間に、 入射する光の上記光出射面に平行な面内における散乱割合の分布 を変化させる光分散構造が上記散乱割合分布変更手段として配設され てなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 光分散構造のみによって散乱割合の分布を変化 させることができるので、 散乱割合分布変更手段を容易に構成すること ができる。
この場合、 上記光分散構造は、 上記導光板の一方の主面と上記反射面 との間に配設され液晶の延在面内における位置によって入射する光を 透過又は散乱するよう該液晶の配向を切替可能な液晶素子と、 該液晶素 子の液晶の配向を上記位置によって切り替える制御手段とを備えてな るものとしてもよい。
かかる構成とすると、 液晶素子が通常の液晶セルと同様の構造を有す るので、 光分散構造を容易に構成することができる。
この場合、 上記光分散構造は、 上記液晶素子に、 上記入射する光を散 乱する領域を該領域の面積比率が光源からの距離に応じて変化するよ うに発生させるものであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 光出射面では光源からの距離が位置によって異 なるので、 光分散構造の散乱領域の面積比率を適宜選択することにより . 光出射面上の位置による光源からの距離の相違を相殺して、 該光出射面 における輝度分布を所望のものにすることができる。
また、 上記液晶素子の液晶が高分子分散液晶を含んでなるものとして もよい。
かかる構成とすると、 液晶素子を好適に構成することができる。
また、 上記の場合、 上記光源からの光が端面から入射するよう上記導 光板が配置されるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該 一方の主面に戻るように反射面が形成されることによって、 該導光板の 他方の主面が上記光出射面を構成し、 上記散乱割合分布変更手段が、 上 記導光板の一方の主面に分布するように形成された第 1の散乱領域と、 上記導光板の一方の主面と上記反射面との間を通過する光を切替によ り散乱又は透過する散乱制御構造と、 上記反射面に分布するように形成 された第 2の散乱領域とを備えてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、第 1，第 2の散乱領域は例えばドッ トを印刷する ことで形成可能であり、 かつ散乱制御構造も入射光を一律に散乱又は透 過するようモ一ド切替するものであることから簡単な構成で済むため、 散乱割合分布変更手段を簡単にかつ低コストで構成することができる。
また、 上記輝度分布可変手段が、 上記光出射面に向かう光の該光出射 面内における光強度分布を変化させる光強度分布変更手段で構成され てなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 直下型照明装置にも適用することができる。 この場合、 上記光強度分布変更手段は、 上記光出射面に平行な面内に おける位置によって上記光を透過又は反射することにより、 上記光強度 分布を変化させるも であるとしてもよい。
かかる構成とすると、 光強度分布変更手段で吸収を生じないので、 ほ とんど損失を生じることなく、 光強度分布を変化させることができる。 また、 上記の場合、 上記輝度分布変更手段が、 光源の光出射面におけ る輝度分布を変化させるものであるとしてもよい。
この場合、 上記光源が複数の発光体で構成され、 上記輝度分布変更手 段は、 各発光体の発光光量を該各発光体の配置位置によって変化させる ものであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 発光体の発光光量を変化させるので効率良く光 出射面の輝度分布を変化させることができる。
, この場合、 上記輝度分布変更手段は、 上記各発光体に供給する電力を 変化させることにより、 該各発光体の発光光量を変化させるものである としてもよい。
また、 上記発光体が L E Dで構成されてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 簡単に発光体を構成することができる。
また、 上記の場合、 上記光源が面発光体で構成され、 上記輝度分布変 更手段は、 該面発光体の光出射面の輝度の分布を変化させるものである としてもよい。
かかる構成とすると、 光出射面の輝度の分布を変化可能な光源を簡単 に構成することができる。
また、 本発明に係る照明装置は、 光源と、 該光源からの光が出射する 光出射面とを備えた照明装置において、 上記光源が複数の発光体で構成 され、 該複数の発光体がその密度が変化するように配置されてなるもの である。 かかる構成とすると、 密度が変化するよう発光体を配置すれば済むの で、 構成が簡素化される。
この場合、 上記発光体が L E Dで構成されてなるものとしてもよい。 かかる構成とすると、 簡単に発光体を構成することができる。
また、 本発明に係る画像表示装置は、 照明装置と、 表示画面を形成す る液晶層に該照明装置から出射される光を透過率を変化させながら透 過させて画像を表示する液晶表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映 像信号に応じた画像を表示するよう変化させる駆動手段とを備えた画 像表示装置において、 上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射 する光出射面と、 該光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段 とを有してなるものである。
かかる構成とすると、 表示画面の輝度分布が照明装置の光出射面の輝 度分布に対応したものとなるので、 照明装置の光出射面の輝度分布を変 えることにより、 表示画面の輝度分布を、 用途に応じたものに変えるこ とができる。 その結果、 高輝度化を図ることが可能になる。
この場合、 上記輝度分布変更手段は、 複数の上記光出射面の輝度分布 を設定可能な輝度分布設定手段と、 該設定された複数の光出射面の輝度 分布を選択する選択手段とを有してなるものである。
かかる構成とすると、 予め設定された輝度分布を選択するだけで済む ので、 容易に所望の輝度分布に変えることができる。
この場合、 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号に応じて上記光出 射面の輝度分布を変化させるものであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 光出射面の輝度分布を映像信号に適宜対応させ ることにより、 表示画面の輝度分布を表示される画面に好適なものにす ることができる。
また、 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号の画面の概観的輝度分 布を求め、 該求めた概観的輝度分布に応じて上記光出射面の輝度分布を 変化させるものであるとしてもよい。 かかる構成とすると、 例えば、 上記概観的輝度分布から輝度のピーク 位置を求めて表示画面上のそのピーク位置近傍の輝度を高めることに より、 見た目の明るさ感を向上することができる。
また、 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号の画素の輝度のヒスト グラムを求め、 該求めたヒストグラムに基づいて上記光出射面の輝度分 布を変化させるものであるとしてもよい。
かかる構成とすると、 上記ヒス卜グラムを演算してその演算結果から 画面の明るさを判定することは容易であるので、 上記光出射面の輝度分 布を容易に映像信号に対応させることができる。
また、 本発明に係る画像表示装置は、 照明装置と、 表示画面を形成す る液晶層に該照明装置から出射される光を透過率を変化させながら透 過させて画像を表示する液晶表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映 像信号に応じた画像を表示するよう変化させる駆動手段とを備えた画 像表示装置において、 上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射 する光出射面と、 該光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段 とを有してなり、 入力される複数の映像信号を、 該複数の映像信号に対 応する画像を 1つの画面内の複数の領域内に表示するように合成し、 こ の合成した信号を上記映像信号として上記駆動手段に入力する映像信 号合成手段を有してなるものである。
かかる構成とすると、 1つの画面内の複数の領域、 すなわちマルチ画 面による表示を行うことができ、 しかも、 輝度分布変更手段により、 表 示画面のマルチ画面を構成する各領域毎に好ましい輝度分布となるよ うに表示画面の輝度分布を設定することができる。 その結果、 マルチ画 面の高輝度化を図ることが可能になる。
また、 本発明に係る画像表示装置は、 照明装置と、 表示画面を形成す る液晶層に該照明装置から出射される光を透過率を変化させながら透 過させて画像を表示する液晶表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映 像信号に応じた画像を表示するよう変化させる駆動手段とを備えた画 像表示装置において、 上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射 する光出射面とを有し、 該光源が複数の発光体で構成され、 該複数の発 光体が密度が変化するように配置されてなるものである。
かかる構成とすると、 密度が変化するよう発光体を配置すれば済むの で、 照明装置の構成が簡素化される。
また、 本発明に係る照明装置は、 光源と、 該光源から出射される光を 集光する集光手段とを備えた照明装置において、 上記光源から出射され る光を P偏光となるように偏光させて上記集光手段に入射させる偏光 手段を有するものである。
かかる構成とすると、 集光手段が P偏光の方が S偏光より透過率が高 いものである場合に、 集光手段における透過率が向上し、 それにより、 高輝度化が可能となる。 また、集光手段における光の損失が低減される。
この場合、 上記集光手段がプリズムシートからなるものとしてもよい ( かかる構成とすると、 プリズムシ一トでは S偏光に比べて P偏光の方 が透過率が高いので、 特に顕著な効果が得られる。
また、 上記偏光手段が、 入射光のうち、 P偏光を透過し S偏光を反射 する反射型偏光板からなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 入射光を偏光させる際に吸収をほとんど伴わな いので、 損失を低減することができる。
この場合、 上記反射型偏光板が互いに屈折率の異なる複数の膜からな る多層膜構造を有してなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 入射光を P偏光させる構造を簡単に構成するこ とができる。
また、 上記反射型偏光板がコレステリック液晶を含んでなるものとし てもよい。
また。 上記反射型偏光板の手前に位相板が配設されてなるものとして もよい。
かかる構成とすると、 反射型偏光板で反射された S偏光の偏光方向を 変えることができる。
また、 上記の場合、 上記光源が複数の点状発光体を含んでなるものと してもよい。
また、 上記光源が線状発光体を含んでなるものとしてもよい。
また、 上記光源が面状発光体を含んでなるものとしてもよい。
また、 上記光源が、 点状発光体、 線状発光体、 及び面状発光体のうち の複数のものの組み合わせを含んでなるものとしてもよい。
また、 本発明に係る画像表示装置は、 照明装置から出射される光を画 像表示用の光として用いる画像表示装置において、 上記照明装置が、 光 源と、 入射光を集光する集光手段と、 上記光源から出射される光を P偏 光となるように偏光させて該集光手段に入射させる偏光手段とを備え てなるものである。
かかる構成とすると、 集光手段が S偏光に比べて P偏光の方が透過率 が高いものである場合に、 その透過率が向上し、 それにより、 高輝度化 された画像表示装置を得ることができる。 また、 集光手段における光の 損失が低減される。
この場合、 上記集光手段の出射光の光路上に順に配置された入射側偏 光板、 液晶セル、 及び出射側偏光板を有し、 上記入射側偏光板の偏光軸 及び出射側偏光板の偏光軸が、 それぞれ、 上記 P偏光の偏光軸に略平行 及び略垂直であるとしてもよい。
かかる構成とすると、 入射側偏光板にその偏光軸に略一致する偏光軸 を有する光が入射するので、 該入射側偏光板における吸収による損失を 低減することができる。
この場合、 上記 P偏光の偏光軸が上記液晶セルの表示画面の長手方向 に対し略 4 5度傾斜するよう設定されてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 一般の T Nモ一ドの液晶表示装置に本発明を適 用することが可能となる。
この場合、 一対の上記集光手段が、 各々の集光方向を含む面に垂直な 方向が互いに垂直なるように設けられ、 一方の集光手段の該集光方向を 含む面に垂直な方向が該入射側偏光板の偏光軸に略平行であるとして もよい。
かかる構成とすると、 一般の T Nモードの液晶表示装置において、 表 示画面の長手方向におけるコントラスト視角特性を対称にできる。
この場合、 上記入射側偏光板に近い方の集光手段の該集光方向を含む 面に垂直な方向が該入射側偏光板の偏光軸に略平行であるとしてもよ い。
かかる構成とすると、 集光手段を逆に配置する場合に比べて、 表示画 面の正面輝度を向上することができる。
また、 上記の場合、 上記液晶セルの各画素又は絵素を構成する領域内 の液晶が、 該液晶セルの基板に略垂直な平面を境に互いに異なる方向に 配向されてなるものとしてもよい。
また、 上記液晶が上記平面に対して略対称に配向されてなるものとし てもよい。
かかる構成とすると、 表示画面のコントラス卜視角特性が略対称にな るので、 液晶セルの前後に配置される偏光板の偏光軸を表示画面の対角 線方向に設定する必要がなくなる。
また、 上記 P偏光の偏光軸が上記液晶セルの表示画面の長手方向に略 垂直に設定されてなるものとしてもよい。
かかる構成とすると、 集光手段の集光方向が液晶セルの表示画面の長 手方向に略垂直になるので、 集光手段が 1つで済む。 そのため、 構成が 簡素化される。
また、 本発明に係る液晶モニタは、 請求の範囲第 5 1 、 5 6、 5 7項 のいずれかに記載の画像表示装置を表示部として用いたものである。 かかる構成とすると、 輝度分布を制御可能な液晶モニタ、 所望の輝度 分布でマルチ画面表示可能な液晶モニタ、 あるいは照明装置の構成が簡 素化された液晶モニタを得ることができる。 また、 本発明に係る液晶テレビは、 請求の範囲第 5 1 、 5 6、 5 7項 のいずれかに記載の画像表示装置を表示部として用いたものである。 かかる構成とすると、 輝度分布を制御可能な液晶テレビ、 所望の輝度 分布でマルチ画面表示可能な液晶テレビ、 あるいは照明装置の構成が簡 素化された液晶テレビを得ることができる。
また、 本発明に係る液晶情報端末は、 請求の範囲第 5 1、 5 6、 5 7 項のいずれかに記載の画像表示装置を表示部として用いたものである。 かかる構成とすると、 輝度分布を制御可能な液晶情報端末、 所望の輝 度分布でマルチ画面表示可能な液晶情報端末、 あるいは照明装置の構成 が簡素化された液晶情報端末を得ることができる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、 以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
〔図面の簡単な説明〕
第 1図は、 本発明の実施の形態 1に係る照明装置及びこれを用いた画 像表示装置の構成を模式的に示す図であって、 （a)は断面図、 （b)は（a)の 分散液晶素子のドッ トパターンを示す平面図である。
第 2図は、 第 1図（a)の画像表示装置の制御系統の構成を示すプロック 図である。
第 3図は、 本発明の実施の形態 2に係る照明装置及びこれを用いた画 像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第 4図は、 本発明の実施の形態 3に係る照明装置及びこれを用いた画 像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第 5図は、 本発明の実施の形態 5に係る照明装置の構成を模式的に示 す平面図である。
第 6図は、 本発明の実施の形態 7に係る照明装置及び画像表示装置の 構成を模式的に示す斜視図である。
第 7図は、 本発明の実施の形態 8に係る照明装置及び画像表示装置の 構成を模式的に示す斜視図である。 第 8図は、 本発明の実施の形態 9に係る照明装置及び画像表示装置の 構成を模式的に示す斜視図である。
第 9図は、 本発明の実施の形態 1 0に係る画像表示装置の制御系統の 構成を示すブロック図である。
第 1 0図は、 本発明の実施の形態 1 2に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。
第 1 1図は、 第 1 0図の半透過層の透過率に対する導光板突き抜け光 量の変化を示すグラフである。
第 1 2図は、 本発明の実施の形態 1 3に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。
第 1 3図は、 本発明の実施の形態 1 4に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。
第 1 4図は、 本発明の実施の形態 1 5に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。
第 1 5図は、 本発明の実施の形態 1 6に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。
第 1 6図は、 本発明の実施の形態 1 8に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第 1 7図は、 本発明の実施の形態 1 9に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第 1 8図は、 本発明の実施の形態 2 0に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第 1 9図は、 本発明の実施の形態 2 1に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第 2 0図は、 本発明の実施の形態 2 2に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第 2 1図は、 本発明の実施の形態 2 4に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。 第 2 2図は、 本発明の実施の形態 2 6に係る導光板の製造方法を示す 断面図である。
第 2 3図は、 本発明の実施の形態 2 7に係る導光板の製造方法を示す 断面図である。
第 2 4図は、 本発明の実施の形態 2 8に係る照明装置及び画像表示装 置の構成を模式的に示す分解斜視図である。
第 2 5図は、 第 2 4図の反射型偏光板の作用を示す模式図であって、 (a)は反射型偏光板が多層膜構造を有する場合を示す断面図、 （b)は反射 型偏光板がコレステリック液晶からなる場合を示す図である。
第 2 6図は、 第 2 4図のプリズムシートの視野角に対する透過率の変 化を示すグラフであって、 （a)はプリズムシ一トの稜線方向に垂直に方向 における変化を示す図、 （b)はプリズムシートの稜線方向における変化を 示す図である。
第 2 7図は、 第 2 4図の液晶セルの構成を示す断面図であって、 （a) は電圧が印加されていない状態を示す図、 （b)は電圧が印加された状態を 示す図である。
第 2 8図は、 本発明の実施の形態 2 9に係る照明装置の構成を模式的 に示す分解斜視図であって、 （a)は点状発光体を光源として用いた場合を 示す図、 （b)は線状発光体を直下型の光源として用いた場合を示す図、 （c) は面状発光体を光源として用いた場合を示す図である。
第 2 9図は、 本発明の実施の形態 3 0に係る照明装置及び画像表示装 置の構成を模式的に示す分解斜視図である。
第 3 0図は、 本発明の実施の形態 3 1に係るモニタ装置の構成を示す 外観図である。
第 3 1図は、 本発明の実施の形態 3 1に係るテレビ装置の構成を示す 外観図である。
第 3 2図は、 従来の照明装置及びこれを用いた画像表示装置の構成を 模式的に示す図であって、 （a)は断面図、 （b)は（a)の分散液晶素子のドッ トパターンを示す平面図である。
第 3 3図は、 従来の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 3 4図は、 従来の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 3 5図は、 従来の画像表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図で ある。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。 実施の形態 1
本発明の実施の形態 1は、 輝度分布を任意に設定可能な照明装置の一 構成例を示したものである。
第 1図は本実施の形態に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装 置の構成を模式的に示す図であって、 （a)は断面図、 （b)は（a)の分散液晶 素子のドッ トパターンを示す平面図、第 2図は第 1図（a)の画像表示装置 の制御系統の構成を示すブロック図である。 なお、 第 1図（a)では、 便宜 上、 X方向を画像表示装置の上方向とした。
第 1図（a)において、 本実施の形態では、 画像表示装置として液晶表示 装置 1を、 また、 照明装置として液晶表示装置用のバックライ ト 100を 例示している。
バックライ ト 100は、 共に液晶表示素子 1を構成する液晶パネル （以 下、 液晶表示素子という） 106の下方に配置される。 ノ ックライ ト 100 は、 透明な矩形の合成樹脂板からなる導光板 103と、 該導光板 103の一 対の端面 103a近傍に該端面 103aに沿って該端面 103aと略平行にそれ ぞれ配置された一対の発光体たる冷陰極管 101 と、 該一対の冷陰極管 101をその略全長に渡ってそれぞれ覆う一対のリフレクタ 102と、 導光 板 103 の下面に配設された分散液晶素子 104 と、 分散液晶素子 104 の 下方に配設された反射板 105とを含んで構成されている。 この冷陰極管 101 とリフレクタ 102 とが光源 151 を構成している。 なお、 第 1図（a) では、 説明の便宜上、 反射板 105が分散液晶素子 104から離れて位置す るように示しているが、 通常、 これは分散液晶素子 104の下面に接する ように配置される。
• 分散液晶素子 104 は、 ドッ トマトリクスからなる電極を備えており、 この電極に、第 1図（b)に示すような所定のドッ トパターンを発生させる 駆動信号が入力されるように構成されている。 詳しく説明すると、 分散 液晶素子 104は、 液晶セルと同様の構造を有しており、 内面に共通電極 が形成された基板と内面に画素電極が形成された基板とが液晶を挟ん で対向するように配置されて構成されている。 そして、 第 2図に示すよ うに、 この分散液晶素子 104に、 輝度分布設定回路 32から駆動信号 35 が入力される。 輝度分布設定回路 32 は、 例えば C P U 34 と主メモリ 33とを有しており、 該主メモリ 33に、 予め、 複数のドッ トパターンが 記憶されている。 そして、 C P U 34には操作スィツチ 31が接続されて おり、操作スィツチ 31からドットパターンの選択指令が入力されると、 C P U 34は、その選択されたドッ トパターンを主メモリ 33から読み出 して、その読み出したドットパターンに対応する駆動信号 35を生成し、 これを分散液晶素子 104に入力する。 すると、 その入力された駆動信号 35に応じた電圧が各画素の液晶に印加され、その印加された電圧に応じ て各画素の液晶分子の配向が変化する。 その結果、 分散液晶素子 104に 選択されたドッ トパターンが発生する。
このドッ トパターンは、 第 1図（b)に示すように、 円形のドッ ト 41 と それ以外の部分 42 とで構成されている。 そして、 分散液晶素子 104の ドッ ト 41 の部分は、 電圧が印加されていない部分であり、 各画素の液 晶分子の配向がランダムとなっており、 一方、 分散液晶素子 104のドッ 卜 41以外の部分 42は、 電圧が印加されている部分であり、 各画素の液 晶分子の配向が一方向に揃って透明となっている。 このため、 ドッ ト 41 の部分に入射した光は散乱し、 その散乱した光が反射板 105によって散 乱反射され、 その散乱反射した光の一部は導光板 103を通過してその上 面から出射する。一方、ドッ ト 41以外の部分 42に入射した光は透過し、 反射板 105によってその入射角度に応じて反射され、再び導光板 103の 内部に戻される。 そして、 上記ドッ トパターンは、 分散液晶素子 104の 主面 （液晶表示素子の表示画面に相当する） に対するその面積比率が該 主面の光源 151の近傍部分で小さく、 その中央部分に近づくに連れて大 きくなるように形成されたものとなっている。 このため、 このドッ トパ ターンによれば、 導光板 103の上面全体から出射する光量に対する各部 位から出射する光量の割合 （光強度分布） が中央部分で大きくなり、 従 つて、 中央部分で輝度が高くなる。 なお、 分散液晶素子 104は、 光の吸 収特性を殆ど有しないため、 導光板から出射する光量を減じることはな く、 従来の導光板に形成する散乱ドッ トと同様の散乱機能を有している ( そして、上記輝度分布設定回路 32の主メモリ 33に記憶された複数の ドッ トパターンは、 液晶表示装置 1の所定の複数の用途に応じて、 バッ クライ ト 100がその用途に適した輝度分布を有するものとなるようにそ れぞれ設定されている。 本実施の形態では、 例えば、 表示画面の周辺部 及び中央部間の輝度差が比較的小さい輝度分布が要求されるモニタ用 のドッ トパターンと、 表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が比較的 大きい輝度分布が要求される T V用のドッ トパターンとが主メモリ 33 に記憶されている。
次に、 以上のように構成されたバックライ ト 100の動作を説明する。 第 1図、 第 2図において、 まず、 操作スィッチ 31 を操作して、 所望 のドッ トパターンを選択する。 ここでは、 モニタ用のドッ トパターンを 選択したとする。 すると、 その選択されたモニタ用のドッ トパターンに 対応する駆動信号 35を輝度分布設定回路 32が出力し、その出力された 駆動信号 35 に応じたモニタ用のドッ トパターンを分散液晶素子 104が 発生する。 一方、 冷陰極管 101から発せられた光が、 直接又はリフレク 夕 102で反射されて端面 103aから導光板 103に入射する。 この入射し た光のうち分散液晶素子 104のドッ ト 41 に入射した光は散乱され、 そ の散乱光の一部は導光板 103の上面から出射する。 一方、 上記入射した 光のうち分散液晶素子 104のドッ ト 41以外の部分 42に入射した光は透 過し、 反射板 105によってその入射角度に応じて反射されて導光板 103 の内部に戻される。 それにより、 導光板 103の上面から出射される光の 光強度分布がモニタ用のドッ トパターンに対応するものとなり、 その結 果、 バックライ ト 100の輝度分布が、 光出射面 103bの周辺部及び中央 部間の輝度差が比較的小さい輝度分布となる。 また、 操作スィッチ 31 で T V用のドッ トパターンを選択すると、 同様の動作により、 バックラ ィ ト 100の輝度分布が、 光出射面 103bの周辺部及び中央部間の輝度差 が比較的大きい輝度分布となる。
このように、 本実施の形態に係る照明装置では、 導光板 103の下面に 分散液晶素子 104を配設し、 この分散液晶素子 104に輝度分布設定回路 32 で設定及び選択されたドッ トパターンを発生可能なように構成した ので、 用途に応じた任意の輝度分布を得ることができる。 例えば、 T V の動画等の表示用に輝度分布を大きくしたり、 文字表示のためのモニタ 用に輝度分布を均一にするという設定が任意にできる。
[実施例 1 ]
第 1図（a)，(b)において、 分散液晶素子 104に発生させるドッ トパ夕一 ンを以下のようなものに設定した。 すなわち、 ドッ ト 41 を格子状に配 置し、 ドッ ト 41の直径を yとしたとき、 該直径 yが導光板 103の左右 両端に配置された発光体 101からの距離 rに線形に比例する関数「y = a x r」 （ a : 比例係数） に対応して変化するものとした。 そして、 比 例係数 aを、 直径が最大となる中央のドッ ト 41 の直径が 2 m m程度と なるように設定するとともに、 ドッ ト 41 のピッチを 1 . 5〜 3 m m程 度に設定した。
そして、 導光板 103として、 対角線の長さが 7インチ （以下、 対角線 の長さが〇インチであることを〇インチのサイズと表現する） で厚さが 1 0 m m程度の矩形のものを用いた。 また、 発光体 101として、 出力 1 0 0 W程度の冷陰極管を用いた。 そして、 光出射面 103bたる導光板 103上面の輝度分布を測定したと ころ、 その全面に渡って輝度が 4 5 0 0〜 5 0 0 0カンデラ程度であり、 均一な輝度分布が得られた。
[実施例 2 ]
本実施例では、 ドッ ト 41の直径を yが導光板 103の左右両端に配置 された発光体 101 からの距離 rの 2乗に比例する関数 「y = a X r X r」 に対応して変化するものとした。 これ以外の点は実施例 1と同様で ある。 そして、 導光板 103上面の輝度分布を測定したところ、 その中央 における輝度が 6 0 0 0力ンデラ程度、 隅から対角線方向に 0 . 9イン チ入った位置における輝度が 3 0 0 0カンデラ程度となり、 周辺輝度が 中央輝度の 5 0 %程度という、 周辺と中央との輝度差が大きな輝度分布 が得られた。
この実施例 1， 2により、 分散液晶素子 104に印加する電界により特 定の散乱パターンを形成することで輝度分布を任意に変化できること が判明した。 なお、 実施例 1、 2のドッ トパターンは、 それぞれ、 モニ 夕用、 T V用として好適である。
次に、 本実施の形態の変形例を説明する。 上記構成例では、 分散液晶 素子 104にドッ トマトリックスを形成してドッ トパターンを発生するよ うにしているが、他の構成例として、第 1図、第 2図のバックライ ト 100 において、 分散液晶素子 104の I T O lndium Tin Oxide)電極を、 所定 のドットパターン状に形成し、 該分散液晶素子 104に印加する電圧をォ ン /オフするように構成してもよい。 この場合、 第 1図（b)のドッ ト 41 以外の部分 42 に対応する形状に I T O電極を形成する。 そして、 導光 板 103の下面に必要な輝度分布に対応するパターンを有する散乱ドッ ト を予め印刷により形成しておく。
このような構成とすると、 分散液晶素子 104に電圧を印加しないとき は、 該分散液晶素子 104に入射した光は、 その全面に渡って一様に散乱 する。その散乱した光は反射板 105で反射されて導光板 103の内部に戻 り、 印刷された散乱ドッ トで散乱されて導光板 103の上面から出射され る。 一方、 分散液晶素子 104に電圧を印加すると、 該分散液晶素子 104 に所定のドッ トパターンが発生し、 それにより、 導光板 103に入射した 光は、 最終的に、 この所定のドッ トパターンに、 印刷された散乱ドッ ト による散乱特性が乗算された形で該導光板 103の上面から出射される。. 従って、 分散液晶素子 104に印加する電圧をオン Zオフすることによ り 2つの輝度分布を選択することができる。 しかも、 分散液晶素子 104 は I T〇を所定のドッ トパターンに対応するように形成するだけでよ く、 電圧の印加はオン Zオフ操作だけでよい。 このため、 ドッ トマトリ ックス状に電極を形成する場合に比べて分散液晶素子 104を安価に構成 することが可能となる。
なお、 分散液晶素子 104と導光板 103 との間、 又は分散液晶素子 104 と反射板 105との間に双方の屈折率の等しい屈折率を有する液体等を封 入する光学的マッチングを施すのが望ましい。
また、 反射板 105を省略し、 その代わりに分散液晶素子 104の下側基 板に例えばアルミ等の金属からなる反射膜を形成して反射面としての 機能を持たせてもよい。
また、 上記構成例では、 分散液晶素子 104の液晶として高分子分散液 晶を用いたが、 これに代えて、例えばネマティ ック液晶、強誘電性液晶、 反強誘電性液晶等を用いてもよい。
また、 上記構成例では、 導光板 103に入射された光の散乱特性切替手 段として、 分散液晶素子 104を用いたが、 これに代えて、 光の透過率を 電気的に変化可能なニオブ酸リチウムや B S O結晶等を用いてもよい。 実施の形態 2
本発明の実施の形態 2は、 輝度分布を任意に設定可能な照明装置の他 の構成例を示したものである。
第 3図は本実施の形態に係る照明装置及びこれを用いた画像表示装 置の構成を模式的に示す断面図である。 第 3図において第 1図と同一符 号は同一又は相当する部分を示す。
第 3図に示すように、 本実施の形態では、 実施の形態 1 とは異なり、 導光板 103の下面に印刷による散乱ドッ ト 114が形成され、該散乱ドッ ト 114の下方に散乱制御板 107が配設され、 該散乱制御板 107 の下方 に散乱反射板 201が配設されている。 その他の点は実施の形態 1 と同様 である。 なお、 第 3図では、 説明の便宜上、 導光板 103、 制御板 107、 及び散乱反射板 201が互いに離れて位置するように示しているが、通常、 これらは互いに接するように配置される。
詳しく説明すると、 散乱制御板 107は、 内面に I T O電極が形成され た 1対のガラス基板を対向配置し、 両ガラス基板間に高分子分散液晶を 封止して構成されている。 散乱制御板 107には、 上記 I T O電極間に 1 0〜 3 0 V程度の電圧を印加してこれを駆動する駆動回路 （図示せず） が接続されている。 そして、 この電圧をオン/オフすると、 それに応じ て散乱制御板 107の液晶分子の配向状態が 「揃った状態」 / 「ランダム な状態」 に切り替わる。
導光板 103 の下面には、 第 1図（b)に示すようなドッ トパターンが形 成されている。
散乱反射板 201は、 反射板 201aの反射面に第 3図に示すような散乱 ドッ ト 201bが形成されて構成されている。この散乱ドッ ト 201bのパ夕 ーンは、導光板 103に形成された散乱ドッ ト 114のパターンとは異なる ものとなっている。
以上の構成によれば、 発光体 01 から出射した光が、 直接又はリフレ クタ 102で反射されて導光板 103に入射する。 その入射した光は、 導光 板 103の内部で多重反射を繰り返しながら導光板 103の下面の散乱ドッ ト 114で散乱される。
ここで、 散乱制御板 107に上記電圧印加回路によって電圧が印加され ていない場合には、 散乱制御板 107の液晶分子の配向がランダムな状態 になっているので、導光板 103の下面から散乱制御板 107に入射した光 はその全面に渡って散乱され、 そのため、 散乱反射板 201の反射面に形 成された散乱ドッ ト 201bの影響を受けずに該散乱反射板 107で反射さ れて導光板 103内に戻る。 それにより、 導光板 103の光出射面 103bの 輝度分布が、該導光板 103の下面に形成された散乱ドッ ト 114のパタ一 ンに応じたものとなる。
一方、 散乱制御板 107に上記電圧印加回路によって電圧が印加されて いる場合には、 散乱制御板 107の液晶分子の配向が揃った状態になって いるので、導光板 103の下面から散乱制御板 107に入射した光はこれを 透過し、 散乱反射板 201の反射面に形成された散乱ドッ ト 201bのパタ ーンに応じた態様で該散乱反射板 107で反射されて導光板 103内に戻る t それにより、 導光板 103の光出射面 103b の輝度分布が、 該導光板 103 の下面に形成された散乱ドッ ト 114 と散乱反射板 201 の散乱ドッ ト 201b との双方のパターンの影響を重畳して受け、 該双方のパターンの 特性が乗算されたものになる。
以上のように、 本実施の形態によれば、 散乱制御板 107における入射 光の散乱 Z透過を切り替えることにより、 導光板 103 の光出射面 103b の輝度分布を 2種類のものの間で切り替えることができる。 そこで、 例 えば、 その 2種類の輝度分布のうちの一方を均一性の高いものに設定す ることにより、 液晶表示装置 1をモニタとして使用する場合に用いるこ とができる。 また、 他方を周辺部と中央部との輝度差が大きいものに設 定することにより、 液晶表示装置 1 を T Vとして使用する場合に用いる ことができる。
しかも、 散乱制御板 107を、 互いの間に高分子分散液晶を封止したガ ラス基板で構成し、 かつその駆動回路を所定電圧をオン Zオフするとい う簡単な回路で構成することができるため、 非常に安価に 2つの輝度分 布を切り替える構成を実現することができる。
[実施例 3 ]
導光板 103 として、 実施の形態 1の実施例 1 と同様に 7ィンチのサイ ズで厚さ 1 0 m m程度のものを用いた。 また、 発光体 101 として、 出力 1 0 0 W程度の冷陰極管を用いた。 さらに、 散乱反射板 201は、 散乱ド ッ ト 201b の面積比率が中央部において非常に大きく周辺部において小 さなものとした。 そして、 散乱制御板 107に印加する電圧をオン/オフ して導光板 103の光出射面 103bにおける輝度分布を測定した。 その結 果、 電圧を印加しない場合には、 該光出射面 103b の全域に渡って輝度 が 4 0 0 0〜 5 0 0 0力ンデラ程度となる均一な輝度分布が得られた。 一方、 散乱制御板 107 に電界を印加した場合には、 上記光出射面 103b の中央における輝度が 6 0 0 0〜 6 5 0 0カンデラで、 その周辺部にお ける輝度が 3 0 0 0〜 3 5 0 0カンデラ程度であつた。 すなわち、 この 場合には、 散乱反射板 201の、 中央部において散乱ドッ ト 201bの面積 比率が非常に大きいという構成の影響を受けて、 輝度が中央部で大きく 周辺部で小さいという輝度分布が得られた。
以上のように、 本実施例によれば、 散乱制御板 107の光学特性を切り 替えることで 2つの輝度分布が得られる照明装置を実現可能なことが 判明した。
なお、 上記構成例では、 散乱制御板 107の光学特性可変体として高分 子分散液晶を用いたが、 これは液晶に限られず、 光の透過率を切り替え られるものであればよい。 また、 液晶を用いた場合には、 高分子分散液 晶に限られず、 実施の形態 1で述べたようなツイストネマティック液晶 等の他の液晶を用いることができることはいうまでもない。
実施の形態 3
第 4図は本発明の実施の形態 3に係る照明装置及びこれを用いた画 像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 4図において第 1図 と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
第 4図に示すように、 本実施の形態では、 実施の形態 1 と異なり、 導 光板 103の光出射面 103bの上方に、 第 1 の反射型偏光板 301a、 偏光変 調素子 302、及び第 2の反射型偏光板 301bがこの順で配置されている。 これら第 1，第 2の反射型偏光板 301a，301b及び偏光変調素子 302が光 量変調構造 305を構成している。 また、 導光板 103の下面には印刷によ つて散乱ドッ ト （図示せず） が形成され、 さらに該下面に接するように 反射板 105が配置されている。散乱ドッ トのドッ トパターンは第 1図 (b) に示すようなものである。 これ以外の点は実施の形態 1 と同様である。 詳しく説明すると、 第 1 ,第 2の反射型偏光板 301a，301b は、 カイラ ル液晶で構成され、 該液晶のらせんのピッチに依存して、 入射光をその 偏光方向によって透過又は反射する特性を有する。 ここでは、 第 1の反 射型偏光板 301aが、 導光板 103から出射される光に含まれる P偏光及 び S偏光のうち、 P偏光のみを透過し、 S偏光を反射するよう構成され ている。 そして、 第 1 ,第 2の反射型偏光板 301a，301b は、 互いに偏光 軸が一致するように配置されている。
偏光変調素子 302は、 例えば、 実施の形態 1の分散液晶素子 104にお いて、 高分子分散液晶に代えてッイストネマティック液晶を用いてなる 構成を有している。 そして、 この偏光変調素子 302に、 第 2図に示す輝 度設定回路 32及び操作スィツチ 31によって、所定の領域に電圧を印加 する駆動信号が入力されるよう構成されている。 ここでは、 第 4図中の 光量変調構造の拡大図に示すように、偏光変調素子 302の中央部 303に 電圧が印加され、 それ以外の部分、 すなわち周辺部 304には電圧が印加 されないような駆動信号が出力される。
以上のように構成されたバックライ ト 100では、導光板 103の下面で 反射され散乱して該導光板 103の上面 103bから出射した光は、 光量変 調構造 305によって光量の変調を受ける。 つまり、 第 4図中の光量変調 構造 305の拡大図に示ように、第 1の反射型偏光板 301aは、導光板 103 の上面 103b から出射した光のうち、 P偏光のみを透過せしめ、 S偏光 を反射する。 ここで、 偏光変調素子 302では、 上述の駆動信号が入力さ れ、中央部 303に電圧が印加され周辺部 304には電圧が印加されていな いものとする。 すると、 上記透過した P偏光のうち、 中央部 303に入射 したものはその偏光方向を維持したままこれを透過し、 第 2の反射型偏 光板 301bを通過して、 液晶表示素子 106に入射する。一方、周辺部 304 に入射したものは、 その偏光方向が概ね 9 0度ねじられて出射し、 その ため、 第 2の反射型偏光板 301b によって反射される。 この反射された 光は、 偏光変調素子 302を再び通過して、 その偏光方向が 9 0度ねじら れ、 次いで、 第 1の反射型偏光板 301aを通過して導光板 103に戻る。 この戻った光は、 導光板 103内で散乱反射されその偏光方向も変調され て、 第 4図に示すリサイクル光として導光板 103の上面 103bから再び 出射する。
このリサイクル光が、 例えば第 4図で示すように、 第 1の反射型偏光 板 301aを通過して偏光変調素子 302の電圧が印加された部分 303に入 射すれば、 偏光変調素子 302及び第 2の反射型偏光板 301bを順次通過 して、液晶表示素子 106に入射する。つまり、光量変調構造 305により、 導光板 103の上面 103bから出射する光に対し、 その中央部で光量が大 きくその周辺部で光量が小さくなるような光強度分布を持せることが できる。 その結果、 バックライ ト 100が、 その中央部で輝度が大きくそ の周辺部で輝度が小さくなるような輝度分布を有するものとなる。 しか も、 導光板 103から出射する光を、 元の光量をほとんど損失することな くその偏光方向を揃えて液晶表示素子 106 に入射させることができる。 さらに、その液晶表示素子 106に入射する光の偏光方向が揃っているた め、 従来、 液晶表示素子 106の入射側に配置されている偏光板を省く こ とができる。
なお、 偏光変調素子 302に、 その全域に渡って電圧が印加されるよう な駆動信号を入力すると、 導光板 103から出射された光はそのまま偏光 変調 302を通過して液晶表示素子 106に入射され、 従って、 バックライ ト 100の輝度分布は導光板 103の下面に印刷された散乱ドットに対応し たものになり、その全面に渡って略均一な輝度分布となる。 このように、 偏光変調素子 302に入力する駆動信号を切り替えることにより、 2種類 の輝度分布を得ることが可能なのは、 実施の形態 1 と同様である。
[実施例 4 ]
本実施例では、 実施の形態 1の実施例と同様に、 導光板 103 として、 7インチのサイズで厚さ 1 0 m m程度の矩形のものを用い、 発光体 101 として、出力 1 0 0 W程度の冷陰極管を用いた。 また、偏光変調素子 302 において、 中央部に電圧を印加し周辺部に電圧を印加しないようにした t そして、 第 2の反射型偏光板 301b の出射面におけける輝度分布を測定 したところ、 中央部では 6 0 0 0力ンデラ程度であり、 周辺部では 3 0 0 0カンデラ程度であった また、 そのトータルの光量を、 光量変調構 造 305を設けない場合と比較した結果、 ほとんど同じであり、 このこと から、 光量変調構造 305を設けることによる光量の損失は、 ほとんど生 じていないことが判った。
以上のように、本実施の形態によれば、光量変調構造 305を設けて、 その偏光変調素子 302の中央部に電圧を印加するよう構成することによ り、 中央部で輝度が高く周辺部で輝度が低い輝度分布を、 光量をほとん ど損失することなく得られることが判明した。
なお、 上記構成例では、 偏光変調素子 302の液晶としてツイストネマ ティック液晶を用いたが、 これ以外に強誘電性液晶や反強誘電性液晶等 を用いることができる。 また、 偏光変調素子 302の偏光変調体は、 液晶 には限られず、 液晶以外の偏光変調可能な材料や構成を用いることがで さる。
実施の形態 4
上記実施の形態 1乃至 3では、 液晶表示素子にその背後から光を当て るよう構成されているが、 反射型の液晶表示素子を用いるフロントライ トタイプの液晶表示装置にも実施の形態 1乃至 3で説明した構成を適 用し、 その効果を得ることが可能である。 本発明の実施の形態 4は、 そ のような構成とし、 実施の形態 1乃至 3と同じ効果を得るようにしたも のである。 本実施の形態では、 5ィンチ程度のサイズの反射型の液晶表示素子を 用いた。 この液晶表示素子は液晶セルの背後 （下方） に反射板が配置さ れており、 その液晶セルと反射板との間に、 実施の形態 3で述べた反射 型偏光板と偏光変調素子とからなる光量変調構造を配置した。 そして、 上記液晶表示素子の前面 （上面） の縁部に光源を配置した。 その結果、 液晶表示素子の表示画面において、 中央部の輝度に対し周辺部の輝度が 8 0 %以上である均一な輝度分布と、 中央部の輝度に対し周辺部の輝度 が 5 0 %程度まで落ちる輝度差の大きい輝度分布との 2種類のものが 得られた。 従って、 フロントライ トタイプにも、 本発明の輝度分布を任 意に変える構成を適用可能であることが判明した。
実施の形態 5
第 5図は本発明の実施の形態 5に係る照明装置の構成を模式的に示 す平面図である。 第 5図において第 1図と同一符号は同一又は相当する 部分を示す。
第 5図に示すように、 本実施の形態では、 発光体として、 冷陰極管に 代えて複数の L E D 401を用いている。 これ以外の点は実施の形態と同 様である。
詳しく説明すると、 発光体として冷陰極管を用いた場合は、 その輝度 が導光板 103の端の入射面 103aの全長に渡って概ね均一になるが、 複 数の L E D 401を発光体として用いた場合は、 上記入射面 103aの長手 方向において、 L E D 401の密度を変化させることにより、 発光体全体 の輝度を変化させることができる。そこで、本実施の形態では、例えば、 L E D 401を、 上記入射面 103aの長手方向において、 中央部で密度が 大きく両端部で密度が小さくなるよう配設し、 それにより、 複数の L E D 401からなる発光体全体の輝度が、 該入射面 103aの長手方向におい て、 中央部で大きく両端部で小さくなるよう設定している。
このような構成とすると、 導光板 103の入射面 103において、 その中 央部分で入射光量が増加しその両端部で入射光量が減少する。 その結果. 導光板 103の光出射面において、 その中央部分で輝度が増加し、 逆にそ の周辺部で輝度が減少することになる。従って、実施の形態 1の構成に、 導光板 103の入射面 103の長手方向において発光体自体の輝度を変化さ せる構成及びその作用が付加されるため、 バックライ ト 100の光出射面 の輝度分布のパターンの作成自由度をより増加することができる。
[実施例 5 ]
本実施例では、 発光体として、 冷陰極管の代わりに、 白色 L E D 401 をそれぞれ片側 1 0個程度使用した。 そして、 その白色 L E D 401 を、 実施の形態 1の実施例 1，2にそれぞれ対応させて、 導光板 103 の入射 面 103a の長手方向において、 密度が均一となるように及び密度が変化 するように設定した。 そして、 バックライ ト 100の輝度分布を測定した ところ、 白色 L E D 401の密度を均一に設定した場合には、 その全面に 渡って輝度が 2 0 0 0力ンデラ程度であり、 白色 L E D 401の密度を変 化するように設定した場合には、 中央部で輝度が 5 0 0 0カンデラで周 辺部で輝度が 1 0 0 0力ンデラ程度であった。
これにより、発光体として複数の L E Dを用い、その L E Dの密度を、 導光板 103の入射面 103aの長手方向において変化させることで、 より 輝度差の大きな輝度分布を設定することができることが判明した。
実施の形態 6
本発明の実施の形態 6は、 実施の形態 1〜 5の照明装置を用いて画像 表示装置を構成したものである。
まず、 実施の形態 1の照明装置を用いた場合を説明する。
第 1図、 第 2図に示すように、 本実施の形態に係る画像表示装置とし ての液晶表示装置 1では、 液晶表示素子 106の下方にバックライ ト 100 が配置されている。 液晶表示素子 106 は、 ここでは周知の T F T (Tliin Film Transistor)タイプのもので構成され、 内面に共通電極 （図示せず） が形成された対向基板 111と、内面に図示されない画素電極、ゲート線、 ソース線及びスイッチング素子が形成された T F T基板 112 とが液晶 113を挟んで対向するように配置され、 さらにその対向配置された対向 基板 111及び T F T基板 112 の両側に偏光板（図示せず） 等が貼り付け られて構成されている。 T F T基板では、 ゲート線及びソース線がマト リクス状に配設されるとともにそのゲート線及びソース線で区画され た各画素毎に、 画素電極及びスイッチング素子が形成されている。 そし て、 この液晶表示素子 106のソース線及びゲート線をそれぞれソースド ライバ及びゲート ドライバよって駆動し、 そのソース ドライバ及びゲー ト ドライバをコントローラによって制御するよう構成されている。 以下、 このソースドライバ、 ゲート ドライバ及びコントローラを駆動回路 36 と総称する。
このように構成された液晶表示素子 1では、 駆動回路 36 において、 コントローラが、 外部から入力される映像信号 25 に応じて、 ゲート ド ライバ及びソースドライバにそれぞれ制御信号を出力する。 すると、 ゲ —ト ドライバがゲート線にゲート信号を出力して各画素のスィッチン グ素子を順次オンさせ、 一方、 ソースドライバが、 それにタイミングを 合わせてソース線を通じて映像信号含むソース信号を各画素の画素電 極に順次入力する。 それにより、 液晶が変調され、 バックライ ト 100か ら出射される光の透過率が変化して、 液晶表示装置 1を観察する人の目 に、 映像信号 25 に対応する映像が映る。 以下、 このゲート信号及びソ —ス信号を駆動信号 37と総称する。
そして、 この際、 液晶表示素子 106の表示画面の輝度分布が、 バック ライ ト 100 の輝度分布に対応したものとなる。 よって、 バックライ ト 100の輝度分布を実施の形態 1で述べたように液晶表示素子 1の用途に 応じて切り替えることにより、 その用途に最適な表示画面の輝度分布を 得ることができる。 また、 第 2の輝度分布設定回路 32 に所望のドッ ト パターンを設定することにより、 液晶表示素子 106に入力された映像信 号 25 に対応する画像を所望の輝度分布で表示画面に表示することがで きる。 なお、 第 2図に点線で示すように、 映像合成回路 901を設け、 該映像 合成回路 901に複数の映像信号 25を入力し、 それらを、 各映像信号 25 に対応する複数の映像を 1つの画面内においてマルチ画面で表示する よう合成し、 その合成した映像信号を駆動回路 36 に入力するよう構成 してもよい。 このような構成とすると、 マルチ画面による表示を行うこ とができ、 しかも、 輝度分布設定回路 32 のドッ トパターンを適宜設定 することにより、 表示画面のマルチ画面を構成する各領域毎に好ましい 輝度分布となるように表示画面の輝度分布を設定することができる。 次に、 実施の形態 2〜 5の照明装置を用いる場合を説明する。
これらの場合には、 上記構成において、 実施の形態 1のバックライ ト 100に代えて、 それぞれ、 第 3図のバックライ ト 100 (実施の形態 2 ) 、 第 4図のバックライ ト， 100(実施の形態 3 )、 フロントライ ト （実施の形 態 4 ) 、 第 5図のバックライ ト 100 (実施の形態 5 ) を用いることによ り、 画像表示装置としての液晶表示装置を構成することができる。 そし て、 いずれの液晶表示装置においても、 上記構成と同様に、 照明装置の 輝度分布を液晶表示素子の用途に応じて切り替えることにより、 その用 途に最適な表示画面の輝度分布を得ることができる。
[実施例 6 ]
本実施例では、 実施の形態 1の実施例 1 , 2と同様に、 発光体として 1 0 0 W程度の冷陰極管を用いた。 また、 液晶表示素子として 1 0インチ 程度のサイズのものを使用した。 そして、 液晶表示素子 106を介して輝 度分布を測定したところ、 モニタ用途として輝度の均一性を高めた設定 では、 表示画面の全域に渡って輝度が 2 0 0カンデラ程度であった。 一方、 T V用途として、 中央部と周辺部との輝度差を大きく した設定 では、 中央部の輝度が 3 0 0カンデラ程度で周辺部の輝度が 1 5 0カン デラ程度であった。 そして、 トータルの光量は、 いずれの輝度分布設定 においても概ね同じであった。 また、 発光体全体の消費電力も、 いずれ の輝度分布設定においてもほぼ同じであった。 さらに、 中央部と周辺部 との輝度差を大きく設定した場合の画像を観察したところ、 T Vの動画 においては、 輝度分布を均一に設定した場合に比べて明るく感じられた ( これにより、 表示画面の中央を明るくする設定の有効性が確認できた。 また、 中央部と周辺部との輝度差を大きく設定した場合、 中央の輝度 を、 輝度分布を均一に設定した場合と同様にするのであれば、 その分発 光体の消費電力を抑えることができる。
以上のように、 本実施の形態によれば、 本発明の照明装置を用いて画 像表示装置を構成し、 用途に応じた輝度分布を任意に設定可能なことが 判明した。
実施の形態 7
第 6図は本発明の実施の形態 7に係る照明装置及び画像表示装置の 構成を模式的に示す斜視図である。 第 6図において第 1図と同一符号は 同一又は相当する部分を示す。
第 6図に示すように、 本実施の形態では、 いわゆる直下型バックライ 卜の構成が採用され、 液晶表示素子 106の背後 （下方） に、 バックライ ト 100 として、 該液晶表示素子 106 を直接照射する複数の発光体 501 が配置されている。 そして、 複数の発光体 501の背後にこれらを囲うよ うにリフレクタ （図示せず） が配設されている。 従って、 この複数の発 光体 501とレフレクタとが光源を構成し、液晶表示素子 106の背面が該 光源の光出射面を構成している。 なお、 発光体 501と液晶表示素子 106 との間に輝度を均一にするための散乱フィルム等を配設してもよい。 本 実施の形態では、 発光体 501が冷陰極管で構成され、 該冷陰極管 501が 液晶表示素子 106の背面 （下面） に、 所定の辺に平行に一定のピッチで 複数本配置されている。 そして、 実施の形態 1 と同様に、 第 2図に示す ような輝度分布設定回路 32及び操作スィツチ 31が設けられている。輝 度分布設定回路 32は、 本実施の形態では複数の冷陰極管 501の出力パ ターンを予め設定することができ、 かつ、 操作スィッチ 31 により出力 パターンが選択されると、 複数の冷陰極管 501の出力がその選択された 出力パターンに応じたものとなるような電圧を、 駆動信号 35 として、 各冷陰極管 501に出力するように構成されている。 ここでは、 実施の形 態 1 と同様に、 均一な輝度分布と、 表示画面の周辺部及び中央部間の輝 度差が大きい輝度分布とが輝度分布設定回路 32 に設定されている。 こ れにより、 均一な輝度分布が選択されると、 複数の冷陰極管 501の出力
(輝度） は、 全て同じになり、 一方、 表示画面の周辺部及び中央部間の 輝度差が大きい輝度分布が選択されると、複数の冷陰極管 501の出力は、 中央に配置さらたもの程大きく、 周辺に配置されたもの程小さくなる。
[実施例 7 ]
本実施例では、 冷陰極管 501 として、 実施の形態 1 と同様の 1 0 0 W 程度のものを用いた。 また、 液晶表示素子 106として、 1 0インチ程度 のサイズのものを使用した。 そして、 液晶表示素子 106の表示画面の輝 度を測定したところ、 均一な輝度分布を選択した場合には、 表示画面の 全域に渡って輝度が 2 0 0カンデラ程度であった。 一方、 表示画面の周 辺部及び中央部間の輝度差が大きい輝度分布を選択した場合には、 中央 部での輝度が 3 0 0力ンデラ程度であり、 周辺部の輝度が 1 5 0カンデ ラ程度であった。 また、 この時の冷陰極管 501全体の消費電力は、 均一 な輝度分布を選択した場合とほぼ同じであった。 また、 この時の画像を 観察したところ、 T Vの動画においては、 均一な輝度分布を選択した場 合に比べて明るく感じられた。 中央を明るくするよう輝度分布を設定す ることにより、 見た目において明るさ感が向上したものと思われる。 また、 表示画面の中央における輝度を、 均一な輝度分布の場合と同じ にするのであれば、 その分、 冷陰極管 501の消費電力を抑えることがで きる。
以上のように、 本実施の形態によれば、 直下型バックライ トの構成に おいて、 配置位置に応じて発光体の輝度を変えることにより、 表示画面 の輝度分布を任意に設定することが可能となった。
また、 本実施の形態の他の構成例として、 冷陰極管 501の出力を変化 させず、該冷陰極管 501 と液晶表示素子 106との間に実施の形態 3の光 量変調構造 305を配設するように構成してもよい。
実施の形態 8
• 第 7図は本発明の実施の形態 8に係る照明装置及び画像表示装置の 構成を模式的に示す斜視図である。 第 7図において第 6図と同一符号は 同一又は相当する部分を示す。
第 7図に示すように、 本実施の形態では、 複数の冷陰極管 501が、 そ の配列方向において、 中央部で密度が大きく両端部 （周辺部） で密度が 小さくなるように配置され、 かつ全ての冷陰極管 501の出力が一定とな るよう構成されている。 これ以外の点は実施の形態 7 と同様である。
このような構成とすると、 液晶表示素子 106の表示画面において、 冷 陰極管 501が密に配置された中央部は光出力が相対的に大きくなつて輝 度が高くなり、 逆に、 冷陰極管 501が疎らに配置された周辺部は光出力 が相対的に小さくなつて輝度が低くなる。 つまり、 冷陰極管 501の配置 密度に分布をつけることで、 液晶表示装置の輝度に分布を持たせること が可能となる。
そして、 実際に実施の形態 7と同様の冷陰極管及び液晶表示素子を使 用して輝度を測定したところ、 概ね、 実施の形態 7 と同様の結果が得ら れた。 従って、 第 7図の構成においても、 任意の輝度分布を設定するこ とが可能であることが判明した。
なお、 本実施の形態の構成において、 実施の形態 7のように配置位置 に応じて発光体の出力を変化させるように構成することが可能なこと はいうまでもない。
実施の形態 9
第 8図は本発明の実施の形態 9に係る照明装置及び画像表示装置の 構成を模式的に示す斜視図である。 第 8図において第 6図と同一符号は 同一又は相当する部分を示す。
第 8図に示すように、 本実施の形態では、 直下型バックライ ト 100と して、面光源 502が液晶表示素子 106の背後に配設されている。そして、 実施の形態 6と同様に、 第 2図に示すような輝度分布設定回路 32 及び 操作スィッチ 31 が設けられている。 輝度分布設定回路 32 は、 面光源 501の輝度パターンを予め設定することができ、 かつ、 操作スィッチ 31 により輝度パターンが選択されると、 面光源 501の輝度分布がその選択 された輝度パターンに応じたものとなるような制御信号を、駆動信号 35 として、 面光源 501に出力するように構成されている。 ここでは、 実施 の形態 6と同様に、 均一な輝度分布と、 表示画面の周辺部及び中央部間 の輝度差が大きい輝度分布とが輝度分布設定回路 32に設定されている。 これにより、 均一な輝度分布が選択されると、 面光源 501の輝度分布は 均一なものになり、 一方、 表示画面の周辺部及び中央部間の輝度差が大 きい輝度分布が選択されると、 面光源 501の輝度分布は、 中央部で輝度 が大きく周辺部で輝度が小さなものになる。
実施の形態 1 0
本発明の実施の形態 1 0は、 外部から入力される映像信号の画面に応 じて照明装置の輝度分布を制御する画像表示装置を例示したものであ る。
第 9図は本実施の形態に係る画像表示装置の制御系統の構成を示す ブロック図である。 第 9図において、 第 2図と同一符号は同一又は相当 する部分を示す。
第 9図に示すように、 本実施の形態に係る画像表示装置たる液晶表示 装置 1は、 実施の形態 1 とは異なり、 液晶表示素子 106を駆動する駆動 回路 36に入力される映像信号 25に基づいて画面 （コマ） の明るさを判 定する信号処理回路 38 と、 その判定された画面の明るさに応じて照明 装置 100に駆動信号 35を出力してその輝度分布を制御する輝度分布設 定回路 32 とを備えている。 また、 照明装置 100 として、 実施の形態 1 〜 5， 7〜 9の照明装置 100を用いることができる。 その他の点は実施 の形態 1 と同様である。 以上のように構成された液晶表示装置 1では、 映像信号 25 が入力さ れると、 信号処理回路 38は、 その映像信号 25の画面毎に画素の輝度の ヒストグラムを計算し、 その分布からその画像が明るい場面 （画面） で あるか暗い場面であるかを判定して、 その判定結果を輝度分布設定回路 32に出力する。 この判定結果を受け、 輝度分布設定回路 32は、 以下の ように動作する。 すなわち、 輝度分布設定回路 32は、 主メモリ 33 に、 例えば、 通常の T V用の輝度分布と中央部の輝度をより高めた輝度分布 とを記憶しており、 明るい場面であるとの判定結果を受けると、 中央の 輝度を高めた輝度分布を選択し、 それに応じた駆動信号 35 を出力して 照明装置 100がそのような輝度分布となるようこれを制御する。 これに より、 液晶表示素子 106の表示画面が中央の輝度を高めた輝度分布にな る。 一方、 暗い場面であるとの判定結果を受けると、 照明装置 100が通 常の輝度分布となるような駆動信号 35 を出力してこれを制御する。 こ れにより、 液晶表示素子 106の表示画面が通常の T V用の輝度分布にな る。
[実施例 8 ]
実際に、 上記のように構成された液晶表示装置を用いて表示を行った ところ、 人物が中央に表示されるような映画の画面においてはその中央 における輝度を高める効果でより明るく感じられた。
このように、 本実施の形態によれば、 表示する画像に応じて照明装置 の輝度分布を制御することにより、 表示するシーンに応じた最適な設定 を行うことが可能となる。 その結果、 視認性を向上可能なことが判明し た。
実施の形態 1 1
本発明の実施の形態 1 1は、 第 9図の液晶表示装置 1において、 信号 処理回路 38及び輝度分布設定回路 32が以下の動作を行うように構成さ れ、 かつ照明装置 100が、 実施の形態 1のバックライ ト 100で構成され ている。 すなわち、 信号処理回路 38は、 入力される映像信号 25の画面を複数 のブロックに分割し、 そのブロック毎に画素の輝度のヒストグラムを求 める。 そして、 その求めたヒストグラムから各ブロックの輝度を求め、 それにより、 その画面の概観的な輝度分布を得る。 このブロック毎の画 素の輝度のヒストグラムは、 ここでは画面毎に求めているが、 連続する 複数の画面に渡って求めるようにしてもよい。 その場合には、 その概観 的な輝度分布はその複数の画面を総合したものとなる。 そして、 その概 観的な輝度分布から輝度がピークとなるブロック、 つまり、 輝度のピー クが存在する画面上の位置を検出し、 これを輝度分布設定回路 32 に出 力する。 輝度分布設定回路 32は、 この出力を受け、 照明装置 100に対 し、 その光出射面の輝度分布が、 その検出したピークに対応する位置の 近傍における輝度が高くなるようなものとなるように駆動信号を出力 する。 第 1図、 第 2図をも併せて参照して、 照明装置 100は、 実施の形 態 1のパックライ ト 100で構成されており、従って分散液晶素子 104の ドッ トパターンが駆動信号に応じて時間的に任意のパターンに変化可 能であるので、 駆動信号 35が入力されると、 分散液晶素子 104のドッ トパターンが駆動信号 35 に応じて変化する。 これにより、 液晶表示素 子 1の輝度分布がその駆動信号 35 に応じたものとなり、 その結果、 液 晶表示装置 1の輝度分布が、 映像信号の画面における輝度のピーク位置 の近傍においてより輝度が高くなるようなものになる。
[実施例 9 ]
以上のように構成された液晶表示装置 1を用いて、 実際に、 映像を表 示したところ、 人物の顔が表示されるような画面において、 人物の顔が 移動する位置が常に明るく表示された。 人物が表示されるような画面に おいては、 人間は人物の顔を注視するような傾向があり、 しかも本実施 例ではこの注視する領域に対応する部分が常に明るく表示されるので、 結果として、 非常に明るい画像として認識された。
以上のように、 本実施の形態では、 映像信号の画面上の輝度分布に対 応させて照明装置の輝度分布を制御した結果、 液晶表示装置の観察者に とっての明るさ感などにおいて、 優れた表示効果が得られることが判明 した。
実施の形態 1 2
本発明の実施の形態 1 2は、 導光板突き抜け光量を低減可能な照明装 置の一構成例を示したものである。
第 1 0図は本実施の形態に係る照明装置の構成を模式的に示す断面 図である。 第 1 0図において、 第 1図と同一符号は同一又は相当する部 分を示す。
第 1 0図に示すように、 本実施の形態では、 導光板 103 の下面 103a に、 入射光を所定の率で散乱するようにして透過する定散乱層 （以下、 半透過層という） 121が形成され、 該半透過層 121の下面に散乱ドッ ト (分布散乱構造） 114が所定のパ夕一ンで形成されている。 そして、 半 透過層 121の下方に反射板 105が配設されている。 なお、 半透過層 121 は、全領域に渡って略一様な透過率を有している。また、発光体 101は、 ここでは、 冷陰極管で構成され、 導光板 103の厚み方向に 2本並ぶよう に配設されている。 その他の点は実施の形態 1 と同様である。
詳しく説明すると、 導光板 103は、 例えば、 アクリル等の合成樹脂で 構成されている。
半透過層 121は、 例えば、 合成樹脂中に S i O 2微粒子が分散されて 構成されている。 この半透過層 121の合成樹脂は、 S i O 2と屈折率が 異なり、 かつ導光板 103 の材料と屈折率が略等しいことが必要である。 S i O 2微粒子が半透過層 121中で散乱機能を発揮するためには、その 屈折率が該半透過層 121の合成樹脂の屈折率と異なっていることが必要 であり、 また、 導光板 13 と半透過層 121 との界面で反射を生じないよ うにするためには、半透過層 121の合成樹脂の屈折率が導光板 103の屈 折率と略等しいことが必要であるからである。 半透過層 121は、 S i O 2微粒子を合成樹脂中に混合してなるインクを、導光板 103の下面 103c に印刷することにより形成される。 また、 半透過層 121の透過率は、 そ の厚みを制御することにより調節される。
散乱ドッ ト 114は、 従来例と同様のものであり、 顔料や硝子などを含 んだ樹脂を印刷等することによりて形成さ.れる。散乱ドッ ト 114のパタ —ンは、 例えば、 導光板 103の上面 103bから出射する光が均一な強度 分布を持つように、 半透過層 121の下面において、 該散乱ドッ ト 114が 中央部で密で周辺に向かって疎になるように形成される。
次に、 以上のように構成された照明装置の動作を説明する。 光源 151 から発せられた光は導光板 103の内部に入射する。 この入射光は、 導光 板 103の内部を伝搬するが、 この際、 半透過層 121に入射すると、 その 透過率に応じて、 一部が S i 〇 2微粒子で散乱され、 残りのものがこれ を透過する。 この透過光のうち、 散乱ドッ ト 114に入射したものはそこ で散乱され、 残りのものは半透過層 121の下面 （空気との界面） で全反 射されて導光板 103内に戻る。 なお、 正確には、 半透過層 121を透過し た光の中には、 該半透過層 121の下面で全反射されないものも存在する が、 これは反射板 107で反射されて導光板 103の内部に戻される。
そして、半透過層 121及び散乱ドッ ト 114のいずれかで散乱された光 は導光板 103の上面 103bから出射する。 一方、 半透過層 121及び散乱 ドッ ト 114のいずれでも散乱されない光は、 導光板 103の上面 103bと 半透過層 121の下面との間で全反射を繰り返しながら伝搬していき、 そ の一部は散乱することなく対向する光源 151まで達する。 ここで、 片側 の光源 151から出射される光に注目すると、半透過層 121がない場合に 比べて、半透過層 121及び散乱ドッ ト 114によって散乱される光が多く なるため、 その分、 導光板の光出射面 103b から出射する光が増加し、 反対側の光源 151にまで達する光が減少する。 そのため、 反対側の光源 151の近傍における光損失が減少し、光利用効率が高くなる。その結果、 光出射面の輝度が高い照明装置を得ることができる。また、半透過層 121 は、 印刷等で一度に形成できるため、 その光利用効率を高める構成を、 簡易な方法で安価に得ることができる。
また、 半透過層 121が導光板 103の下面 103cの全面に渡って形成さ れているので、 該下面 103c のいずれの箇所においても散乱ドッ ト 114 に入射する光量が減少するため、 光の損失を更に低減することができる なお、 導光板 103中を伝搬する光は、 中央部ほど散乱ドット 114によ つて散乱されるものの割合が増加し、 逆に導光板 103の上面 103b と半 透過層 121の下面との間で全反射されるものの割合が減少するので、 該 導光板 103板の上面 103bから出射する光の強度分布、 すなわち該上面 103bの輝度分布が是正される。
次に、 導光板を突き抜ける光量 （以下、 導光板突き抜け光量という） と半透過層 121の透過率との関係を説明する。
第 1 1図は半透過層の透過率に対する導光板突き抜け光量の変化を 示すグラフである。 第 1 1図に示すグラフは、 本件発明者がシミュレ一 ションより、 半透過層の透過率を変化させた時の突き抜け光量を算出し て得たものである。 このシミュレーションにおいて、 導光板突き抜け光 量は、 2つの光源 151がそれぞれ配設された導光板 103の端面 103aか ら外部へ漏れた （損失した） 光量であり、 該 2つの光源 151から出力さ れた光量に対する百分率で表されている。 第 5図に示すように、 導光板 突き抜け光量は、 半透過層が存在しない （透過率 1 0 0 % ) 場合は、 約 1 8 %であるが、 半透過層の透過率を 5 0 %まで下げることによりゼロ になる。 すなわち、 光の損失がなくなる。 このように、 半透過層が一定 以下の透過率となる、 換言すれば一定以上の散乱率を持つことにより、 対向する 2つの光源 151，151から導光板 103内にそれぞれ入射した光が 反対側の光源まで突き抜けることがなくなり、 それにより、 光利用効率 を 1 0 0 %にすることが可能となる。
なお、 上記構成例では、 導光板 103の下面に、 半透過層 121及び散乱 ドッ ト 114がこの順で配置されているが、 これを逆の順序で配置しても よい。 また、半透過層 121内に分散させるものは、 S i 0 2微粒子に限らず、 T i 0 2などの顔料でもよく、 また、 複数の材料で構成されるものでも よい。
また、 半透過層 121は、 入射光を部分的に反射する機能を有すればよ く、 回折格子、 ホログラムフィルム、 散乱異方性フィルムなどで構成さ れていてもよい。
また、 半透過層 121は、 複数層からなっていてもよく、 また、 導光板 103の下面に部分的に配設されていてもよい。
実施の形態 1 3
第 1 2図は本発明の実施の形態 1 3に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。 第 1 2図において第 1 0図と同一符号は同一又は 相当する部分を示す。
第 1 2図に示すように、 本実施の形態では、 実施の形態の 1 0のよう に導光板 103板の下面 103cに半透過層 121が設けられるのではなく、 導光板 103中に散乱体 122が分散せしめられている。その他の点は実施 の形態 1 0と同様である。
導光板 103は、 例えば、 ァクリル材料からなり、 その中に多数の散乱 体 （散乱体） 122が混入されている。 散乱体 122は、 例えば、 空気、 ァ ルゴン A r、 酸素 O 2、 窒素 N 2等のガス又は真空の気泡でもよいし、 導光板 103と屈折率が異なる硝子や白色顔料等の材料を含む樹脂でもよ い。
以上の構成によれば、 光源 151から導光板 103に入射した光は、 導光 板 103内の散乱体 2 0 5に当たると拡散 （散乱） し、 その散乱した光の 一部が導光板 103の上面 103bに出射する。これにより、片側の光源 151 から反対側の光源 151への突き抜け光量が減少し、導光板 103の光出射 面 103bへ効率よく光を伝搬させることができるため、 明るい照明装置 が得られる。
なお、 導光板 103中に分散せしめる散乱体 122は、 拡散機能を有すれ ばよく、 材料にはこだわらない。 また、 散乱体 122の分散は、 均一及び 不均一のいずれであってもよい。
実施の形態 1 4
第 1 3図は本発明の実施の形態 1 4に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。 第 1 3図において第 1 0図と同一符号は同一又は 相当する部分を示す。
第 1 3図に示すように、 本実施の形態では、 実施の形態の 1 0のよう に導光板 103板の下面 103cに半透過層 121が設けられるのではなく、 導光板 103の下面 103cに形成される散乱ドッ ト 123が 2種類の散乱ド ッ ト 123a，123bで構成されている。その他の点は実施の形態 1 0と同様 である。
散乱ドッ ト 123は、 実施の形態 1 と同様のパターン、 すなわち、 中央 部で密で周辺に向かって疎になるように形成されている。 そして、 この 散乱ドット 123は、 中央部に配置された第 1 の散乱ドッ ト 123aと周辺 部、 すなわち光源 151 に近い部分に配置された第 2の散乱ドッ ト 123b とで構成されている。 第 1の散乱ドッ トは S i 〇 2微粒子を含んで構成 され、 第 2の散乱ドット 123bは T i 〇 2微粒子を含んで構成されてい る。 これにより、 第 1の散乱ドッ ト 123aの方が第 2の散乱ドッ ト 123b に比べて散乱性が高くなつている。 このような構成としたのは、 導光板 103内を伝搬する光の均一性と散乱性とを両立させるためである。 つま り、 照明装置 1 を明るくするためには、 散乱性を高めた散乱ドッ トを用 いた方が有利であるが、 あまり散乱性が高いと、 散乱ドッ トの印刷可能 なサイズに下限が存在することから、 低い散乱性が必要な部分であるに も関わらずその散乱性を一定以下にすることができず、 その結果、 光出 射面における輝度分布の均一性が損なわれてしまう場合がある。 そこで、 このような場合には、 少なく とも 2種類の散乱性の異なる散乱ドッ トを 組み合わせることにより、 光出射面における輝度分布の均一性を保ちつ つ散乱性を高めるようにしたものである。 第 1，第 2の散乱ドッ ト 123a，123b は、 それぞれ、 S i 〇 2微粒子、 T i 0 2微粒子を樹脂に混ぜ合わせたィンクを用意し、導光板 103の下 面 103b に S i 〇 2微粒子を含むィンクを先に印刷し、 次いで、 T i 0 2微粒子を含むィンクを印刷することにより容易に形成することができ る。 また、 T i O 2微粒子を含むインクを先に印刷し、 S i O 2微粒子 を含むインクを後に印刷するようにしてもよい。
以上のように構成された照明装置 1では、光源 151から導光板 103に 光が入射すると、 その入射光は、 散乱ドッ ト 123に入射したものは散乱 し、 散乱ドッ ト 123に入射しないものは導光板 103の下面 103cで全反 射するようにして伝搬する。 この際、 導光板 103の下面 103cの光源に 近い部分には相対的に散乱性の低い第 2の散乱ドッ ト 123bが疎に形成 され、 逆に中央部には相対的に散乱性の高い第 1の散乱ドッ ト 123b が 密に形成されているので、 導光板 103中を伝搬する光は、 導光板の光源 151に近い部分より中央部の方が散乱される割合が高くなる。その結果、 導光板 103の光出射面 103bの輝度分布が均一なものとなる。 しかも、 この場合、 中央部に形成される散乱ドッ トの、 光源 151に近い部分に形 成されるもに対する相対的な散乱性を、 散乱ドッ ト 123を 1種類のもの で構成した場合に比べて、 高く設定することができる。 よって、 より明 るい照明装置 1 を得ることができる。
実施の形態 1 5
第 1 4図は本発明の実施の形態 1 5に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。 第 1 4図において第 1 3図と同一符号は同一又は 相当する部分を示す。
第 1 4図に示すように、 本実施の形態では、 実施の形態の 1 4のよう に 2種類の散乱ドッ ト 123a, 123b の散乱性を材料によって異ならしめ るのではなく、 2種類の散乱ドッ ト 1234, 124bの散乱性を該散乱ドッ ト 234, 124b中の散乱材料の分散密度によつて異ならしめている。 つまり、 第 1の散乱ドッ ト 124aは S i 〇 2微粒子を密に含み、 第 2の散乱ドッ ト 124bは S i O 2微粒子を疎に含んでおり、 それによつて、 第 1の散 乱ドッ ト 124aの方が、第 2の散乱ドッ ト 124bに比べて散乱性が高くな つてい^)。 その他の点は実施の形態 1 4と同様である。
第 1，第 2の散乱ドッ ト 124a, 124b は、 S i 0 2微粒子を異なる混合 比でそれぞれ樹脂に混ぜ合わせたィンクを導光板 103の下面 103cに印 刷することにより形成される。
以上の構成によれば、 2種類の散乱ドッ ト 124a, 124bに同じ材料を用 いて、 光出射面 103c における輝度分布の均一性を保ちつつ散乱性を高 め、 その結果、 より明るい照明装置を得ることができる。
実施の形態 1 6
第 1 5図は本発明の実施の形態 1 6に係る照明装置の構成を模式的 に示す断面図である。 第 1 5図において第 1 3図と同一符号は同一又は 相当する部分を示す。
第 1 3図に示すように、' 本実施の形態では、 実施の形態の 1 4の散乱 ドッ ト 123 に代えて、 散乱領域 125 が形成されている。 散乱領域 125 は、 導光板 103板の下面 103cに微小な凹凸を多数設けることにより形 成されている。 そして、 第 1の散乱領域 125a と第 2の散乱領域 125b とは、 凹凸の密度等を異ならしめることにより、 散乱性を異ならしめら れている。 散乱領域 125は、 導光板 103の下面の所定の領域に機械的処 理、 化学的処理を施して凹凸を形成することにより形成される。 その他 の点は実施の形態 1 0と同様である。
このような構成としても、 実施の形態 1 4と同様の効果を得ることが できる。
また、 実施の形態 1 2〜 1 5において、 散乱ドッ トに代えて、 本実施 の形態の散乱領域を形成してもよいことは言うまでもない。
なお、 実施の形態 1 2〜 1 6では、 導光板 103の下面 103が平坦であ るように図示してあるが凹凸があってもよい。
また、 発光体 101の位置はリフレクタ 102内であればどこでもよく、 発光体 101の数も幾つでもよい。
また、 光源 151は 1つでもよく、 輝度分布を有するものであってもよ い。
実施の形態 1 7
本発明の実施の形態 1 7は、 実施の形態 1 2〜 1 6の照明装置を用い て画像表示装置を構成したものである。 本実施の形態に係る画像表示装 置を得るには、 第 1 0図、 第 1 2図、 第 1 3図、 第 1 4図、 第 1 5図の 照明装置 100の上方に、第 1図に示すように液晶表示素子 106を配置し、 この液晶表示素子 106を第 2図に示す駆動回路 36で駆動するようにす ればよい。
このような構成とすることにより、 実施の形態 1 2〜 1 6で述べたよ うな効果を奏する画像表示装置を得ることができる。
実施の形態 1 8
本発明の実施の形態 1 8は、 導光板の突き抜け光を低減するとともに 光出射面における輝度分布を制御可能な照明装置の構成例を示したも のである。
第 1 6図は、 本実施の形態に係る照明装置及びこれを用いた画像表示 装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 1 6図において第 1図と同 一符号は同一又は相当する部分を示す。
第 1 6図に示すように、 本実施の形態に係る照明装置としてのバック ライ ト 100では、導光板 103中に多数の散乱体 126が分散せしめられ、 導光板 103の下面 103bに所定のパターンを有する散乱ドット （分布散 乱構造） 104が形成されている。
散乱体 126は、導光板 103を構成する材料中に在って入射光に対し反 射又は屈折作用を及ぼすような材料で構成される。 散乱ドット 104 は、 第 1図（b)に示すパターンと同様のパターンを有し、 導光板 103 の光源 に近い部分から中央部に向かってその面積比率が大きくなるように形 成されている。 そして、導光板 103の散乱率と散乱ドッ ト 104のトータルの散乱率と は、 散乱ドッ ト 104による散乱作用が、 導光板 103の上面 103bから出 射される光量に対する寄与度において導光板 103による散乱作用より大 きくなるように設定される。 具体的には、 散乱ドッ ト 104による散乱作 用が、 上記寄与度において導光板 103による散乱作用の略 2倍以上であ ることが望ましい。 これは、 導光板 103による散乱作用が大きいほど導 光板の突き抜け光の低減効果が大きくなるが、 そうすると、 散乱ドッ ト 104 による散乱作用の影響力が相対的に低下して、 光出射面 103b にお ける輝度分布を制御する能力が低下するからである。
次に、 以上のように構成された照明装置の動作を説明する。 光源 151 から導光板 103内に入射した光は、該導光板 103中に分散された散乱体 126で効率よく散乱される。 そのため、 従来例のように導光板中を通過 して反対側の端面から出射して損失する光がほとんどなくなる。
さらに、 導光板 103中を伝搬する光のうち、 散乱ドッ ト 104に入射し たものはそこで散乱され、 導光板 103の上面 103bから出射される。 一 方、散乱ドッ ト 104に入射しなかったものは該導光板 103内部で全反射 を繰り返しながら該導光板 103中を伝搬する。 従って、 導光板 103内に 光が入射すると、光源 151に近い部分から中央部に向かうに連れてそこ まで到達する光が少なくなり、 そのため、 導光板 103中を伝搬する光の 強度は、光源 151に近い部分で大きく中央部に向かうに連れて小さくな る。
一方、 散乱ドッ ト 104は、 導光板 103 の光源 151 に近い部分で面積 比率が小さく、 中央部に向かうに連れて面積比率が大きくなるように形 成されている。 従って、 導光板 103中を伝搬する光のうち、 導光板 103 の上面 103bから出射する光の割合は、 光源 151に近い部分で小さく、 中央部に向かうに連れて大きくなる。 よって、 散乱ドッ ト 104で散乱さ れて導光板 103の上面 103bから出射する光の強度は導光板 103全体で 均一になる。 また、 散乱ドッ ト 104を、 中央部における面積比率に比べて光源 151 近傍における面積比率がより小さなものとなるように形成することに より、 中央部に光をより多く集めて、 中央の輝度をより大きくすること も可能となる。 具体的には、 例えば、 散乱ドッ ト 104の面積比率が、 光 源 151'からの距離に対し、 指数関数、 ガウス関数、 正弦関数等に従って 変化するように設定することができる。
以上のように、 本実施の形態によれば、 導光板 103 の内部に散乱体 126を分散せしめることで、光源 151から導光板 103内に入射した光の 散乱効率を向上させることができる。 その結果、 導光板の突き抜け光を 低減することができる。 さらに、 導光板 103の光出射面 103bにおける 輝度分布を、 導光板 103の下面 103cに形成された散乱ドッ ト 104によ つて任意に制御することができる。 つまり、 光源 151からの光を導光板 103中で漏れなく利用して光利用率を向上するとともに、 光出射面の輝 度分布をも所望のものに設定することが可能となる。
[実施例 1 0 ]
本実施例では、 導光板 103として、 ァクリル樹脂からなる 7インチの サイズで厚さ 1 O m m程度のものを用いた。 導光板 103には、 後述する 方法により散乱体 126としての散乱体を混入するとともに、 その下面に 散乱ドッ ト 104を形成した。ァクリル樹脂からなる導光板 103に混入す る散乱体としては、 入射光に対し反射又は屈折作用を及ぼし、 かつ吸収 特性をほとんど示さないものが好ましい。 具体的には、 例えば、 金属粉 やガラスビーズ等を用いることができる。 本実施の形態では、 0 . 5 β m程度の波長の可視光を対象とするため、 散乱体 126が散乱を生じさせ るためには、 該散乱体 126がこの可視光の波長よりも大きいものである 必要がある。 また、 散乱体 126の大きさは、 導光板 103の厚みを超える ことはできないため、 最大でも数 m mから十数 m m程度であり、 混入時 の均一性も考慮すると、 数 mから数十^ m程度であることが望ましい c また、 気泡をアクリル板の内部に分散させると、 該アクリル板との屈 折率の相違によって散乱作用を生じさせるため、 このァクリル板及び気 泡を、 それぞれ、 導光板 103及び散乱体 126として用いてもよい。 さら に、 導光板 103に通常よく使われるアクリル板は、 1 . 5程度の屈折率 を有することから、 散乱体 126は、 この部材に対し、 屈折率の相違によ る散乱特性を発揮させるために概ね 0 . 1以上の屈折率差を有すること が好ましい。 本実施例では、 散乱体 126として、 1 0 m程度の大きさ で屈折率が 1 . 7程度のビーズを用いた。 なお、 第 1 6図では、 散乱体 126をランダムに分散させているが、これを規則的に分散させてもよい。 また、散乱体 126の形状は、第 1 6図では球状のものが示されているが、 任意のものでよく、 例えば、 楕円、 長方形、 三角形等やこれら組み合わ せた断面形状を有するものを用いることができる。
散乱ドッ ト 104のパターンは、散乱ドッ ト 104を格子状に配置し、 1 . 5 m m〜 3 m m程度のピッチで、 その径が 0 . 5 m mから 2 m m程度と なるように形成した。 そして、 発光体 101として、 出力 1 0 0 W程度の 冷陰極管を用いた。
また、 比較例 （従来例） として、 本実施例と同一サイズのアクリル板 からなる導光板を用い、 その下面に散乱ドッ トを本実施例と同一のパ夕 ーンで形成した照明装置を作成した。
そして、両者について、導光板の上面から出射する光強度を比較した。 この比較は、 導光板の上面における輝度を該面上の 9個所で測定するこ とにより行った。 その結果、 本実施例では、 比較例に比べて、 9個所の 平均で 5〜 1 0 %程度輝度 （出射光強度） が増加した。 また、 この 9個 所についての輝度の分布は両者間でほぼ等しく、 従って、 本実施例は、 輝度の分布については従来例と変わりがないと言える。
以上のように、 本実施例によれば、 導光板 103内に散乱体を分散せし めて散乱ドッ トと併用することで、 散乱効率を向上して導光板の光出射 面における輝度を増加させるとともに所望の輝度分布を得ることが可 能になることが判明した。 実施の形態 1 9
第 1 7図は、 本発明の実施の形態 1 9に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 1 7図において 第 1 6図と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
第 1 7図に示すように、本実施の形態では、実施の形態 1 8と異なり、 導光板 203の下面に散乱ドッ トが形成されておらず、かつ導光板 203が、 散乱体 126が分散された第 1の単位導光部材 204と散乱体が分散されて いない第 2の単位導光部材 205とからなる複合導光板 （以下、 単に導光 板という） で構成されている。 その他の点は実施の形態 1 8と同様であ る。
第 1の単位導光部材 204及び第 2の単位導光部材 205は、両者を組み 合わせて丁度矩形の板状の導光板 203を形成するように構成されている, つまり、 第 1の単位導光部材及び第 2の単位導光部材は、 矩形の板状の 導光板 203の光源 151が配設される端面に垂直な断面において、上辺の 中点と左右の下側の角とを結ぶ直線で該断面を 2分して形成される第 1 , 第 2の領域 204,205をそれぞれ構成するように形成されている。 そ して、 この第 1の単位導光部材 204と第 2の単位導光部材 205とが接合 されて、 導光板 203が形成されている。 第 1の単位導光部材 204と第 2 の単位導光部材 205との接合部には、 後述する方法によって光学的な屈 折率整合処理が施されており、 従って、 この接合面では光が反射されな いようになっている。 従ってまた、 第 1 7図において両単位導光部材 204,205の界面が示されているが、 これは構造の説明の便宜上示したに 過ぎず、 実際にはこの界面は見えないものである。 また、 第 1 , 第 2の 単位導光部材 204，305は、 1枚の矩形の導光板を第 1 7図に示すような 形状に切り出すことにより作成することができる。
そして、 第 1の単位導光部材 204中には実施の形態 1 8の導光板と同 様に散乱体 126 が分散せしめられている。 一方、 第 2の単位導光部材 205には散乱体は分散されていない。 以上のように構成された照明装置 100では、光源 151から出射した光 は端面 203aから導光板 203に入射する。 この入射光は、 散乱体が分散 されていない第 2の単位導光部材 205内ではこれを透過する一方、散乱 体 126が分散された第 1の単位導光部材 204内では該散乱体 126 に当 たるとその表面で散乱される。 そして、 その散乱された光が導光板 203 の上面 203bから出射される一方、 散乱体 126に当たらなかった光は該 導光板 203の上下の内面 （空気との界面） で全反射されながら該導光板 203中を伝搬する。 ところが、 第 2の単位導光部材 205と第 1の単位導 光部材 205との界面は、導光板 203中の光の伝搬方向に対し傾斜するよ うに形成されているため、第 1の単位導光部材 204の導光板 203に対す る容積比率は、 光源 102に近い部分では小さく、 中央部に向かうに連れ て大きくなつている。 従って、 導光板 203に入射した光は、 光源に近い 部分では散乱体 126で散乱される割合が小さく、 中央部に向かうに連れ て散乱体 126で散乱される割合が大きくなる。 その一方、 導光板 203に 入射した光は、 光源に近い部分ではそこまで到達する割合が大きく、 中 央部に向かうに連れてそこまで到達する割合が小さくなる。 その結果、 導光.板 203の上面 203bから出射する光の強度は導光板 203全体でほぼ 均一になる。
[実施例 1 1 ]
本実施例では、 導光板 203として、 実施の形態 1 8 と同様に、 ァクリ ルからなる 7ィンチのサイズで厚さ 1 0 m m程度のものを用いた。 第 1 の単位導光部材 204の散乱体 126としては、 1 0 x m程度の大きさで屈 折率が 1 . 7程度のビーズを用いた。 また、 発光体 101 としては、 出力 1 0 0 W程度の冷陰極管を用いた。
そして、 導光板 203の上面 203bの中央と 4隅を結ぶ線上の 9個所で 輝度を測定し、 該面内における輝度の均斉度を調べた。 その結果、 導光 板 203の上面 203bの中央付近における輝度を 1 0 0 %とした場合、 他 の個所の輝度は 8 5 %〜 9 5 %程度の範囲に分布していた。 また、 全て の個所における輝度の総和は、 実施の形態 1 8の実施例 1 0による照明 装置と同様であった。 よって、 本実施例によれば、 光利用率を向上する とともに輝度の均斉度を高められることが判明した。
実施の形態 2 0
第 1 8図は、 本発明の実施の形態 2 0に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 1 8図において 第 1 7図と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
第 1 8図に示すように、本実施の形態では、実施の形態 1 9と異なり、 導光板 203が、 散乱体 126の分散密度が異なる第 1，第 2 ,第 3の単位導 光部材 206, 207,208からなる複合導光板で構成されている。 その他の点 は実施の形態 1 9と同様である。
第 1 ,第 2，第 3の単位導光部材は、矩形の板状の導光板 203の光源 151 が配設される端面に垂直な断面を左右方向に 3分して形成される第 1 , 第 2 ,第 3の領域 206,207,208 をそれぞれ構成するように形成されてい る。 そして、 第 1 ,第 3の導光板 206,208 は、 散乱体 126の分散密度が 互いに等しくなつている。 第 2の単位導光部材 207 は、 第 1，第 3の導 光板 206，208に比べて、散乱体 126の分散密度が高くなつている。また、 散乱体 126は、 ここでは、 各単位導光部材 206,207,208内に均一にかつ 規則的に分散されている。
以上のように構成された照明装置 100では、導光板 203内に入射した 光は、 散乱体 126に当たると散乱されて導光板 203の上面 203bから出 射し、散乱体 126に当たらない場合には導光板 203の上下の内面で全反 射されながら該導光板 203中を伝搬する。 ところが、 散乱体 126の分散 密度が、 光源 151 に近い第 1 ,第 3の単位導光部材 206,208で低く、 中 央部に位置する第 2の単位導光部材 208 で高くなつている。 そのため、 導光板 203 中を伝搬する光が散乱される割合は、 光源 151 に近い第 1， 第 3の単位導光部材 206,208で小さく、 中央部に位置する第 2の単位導 光部材 208で高くなる一方、導光板 203に入射した光が到達する割合は、 光源 151 に近い第 1，第 3の単位導光部材 206,208で大きく、 中央部に 位置する第 2の単位導光部材 208で小さくなる。 その結果、 導光板 203 の上面 203bから出射する光の強度は導光板 203全体でほぼ均一になる。 なお、 上記構成例では、 導光板 203を、 散乱体の分散密度が異なる 3 つのパートに分割しているが、 これを散乱体の分散密度が異なる多数の パ一卜に分割してもよい。 そのようにパート数を増加することにより、 導光板 203内の各位置における散乱割合を光源 102からの距離に応じて より細かく設定することができるため、 光出射面における輝度分布をよ り精度よく制御することができる。
また、 '上記構成例では、 散乱体 126 を規則的に分散せしめているが、 ランダムに分散せしめてもよい。
[実施例 1 2 ]
本実施例では、 実施の形態 1 9の実施例 1 1 と同様に、 導光板 203と して、 ァクリルからなる 7ィンチのサイズで厚さ 1 0 m m程度のものを 用いた。また、散乱体 126として、 1 0 x m程度の大きさで屈折率が 1 . 7程度のビーズを用いた。 そして、 第 2の単位導光部材 207のビーズの 添加量を第 1，第 3の単位導光部材 206,208のそれの 2倍とした。また、 発光体 101としては出力 1 0 0 W程度の冷陰撣管を用いた。
そして、 導光板 203 の上面 203b における輝度を各単位導光部材 206,207,208 にっき 3個所ずつ計 9個所で測定し、 該上面 203b におけ る輝度の均斉度を調べた。 その結果、 中央に位置する単位導光部材 207 の中央付近における輝度を 1 0 0 %とした塲合、 両端に位置する単位導 光部材 206,208における輝度は 7 0〜 8 5 %程度の範囲に分布していた c また、 各測定個所における輝度の総和は、 実施の形態 1 8の実施例 1 0 による照明装置と同様であった。 従って、 本実施例によれば、 光利用率 を向上するとともに輝度の分布を制御できることが判明した。
実施の形態 2 1
第 1 9図は、 本発明の実施の形態 2 1に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 1 9図において 第 1 6図と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
第 1 9図に示すように、本実施の形態では、実施の形態 1 8と異なり、 導光板 103内に散乱体 126が、 その密度が光源 151 に近い部分で低く 中央部に向かうに連れて高くなるように分散せしめられている。 また、 導光板 103の下面に散乱ドッ トが印刷されてはいない。 その他の点は実 施の形態 1 8と同様である。
以上のように構成された照明装置 100では、導光板 103内に入射した 光は、 散乱体 126に当たると散乱されて導光板 103の上面 103bから出 射し、散乱体 126に当たらない場合には導光板 103の上下の内面で全反 射されながら該導光板 103中を伝搬する。 ところが、 散乱体 126の分散 密度が、 光源 151に近い部分で低く、 中央部で高くなつている。 そのた め、 導光板 103中を伝搬する光が散乱される割合は、 光源 151に近い部 分で小さく、 中央部で高くなる一方、 導光板 103に入射した光が到達す る割合は、 光源 151に近い部分で大きく、 中央部で小さくなる。 その結 果、 導光板 103の上面 103bから出射する光の強度は導光板 103全体で ほぼ均一になる。
なお、 上記構成例では、 散乱体 126を規則的に分散させているが、 こ れを不規則に分散させてもかまわない。
[実施例 1 3 ]
本実施例では、 実施の形態 1 8の実施例 1 0と同様に導光板 103とし て、 アクリルからなる 7ィンチのサイズで厚さ 1 0 m m程度のものを用 いた。 散乱体 126としては、 1 0 x m程度の大きさで屈折率が 1 . 7程 度のビーズを用いた。 散乱体 126は、 後述する製造方法によって、 導光 板 103の端面から中央部へ向かう距離に対しその密度が概ね線形に増大 するように分散させた。 発光体 101としては、 出力 1 0 0 W程度の冷陰 極管を用いた。
そして、 導光板 103の上面 103bの中央と 4隅を結ぶ線上の 9個所で 輝度を測定し、 該面内における輝度の均斉度を調べた。 その結果、 導光 板 103の上面 103bの中央付近における輝度を 1 0 0 %とした場合、 他 の個所の輝度は 8 5 %〜 9 5 %程度の範囲に分布していた。 また、 全て の個所における輝度の総和は、 実施の形態 1 8の実施例 1 0による照明 装置と同様であった。 従って、 本実施例によれば、 光利用率を向上する とともに輝度の均斉度を高められることが判明した。
実施の形態 2 2
第 2 0図は、 本発明の実施の形態 2 2に係る照明装置及びこれを用い た画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 第 2 0図において 第 1 9図と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
第 2 0図に示すように、 本実施の形態 2 2では、 導光板 203 が第 1， 第 2の単位導光部材 210,211を接合してなる複合導光板で構成されてい る。 第 1 ,第 2の単位導光部材は、 第 1 9 (実施の形態 2 1 ) の導光板 103を左右方向の中央で 2分して形成される各パート 210,211でそれぞ れ構成されており、 互いの接合面 209 が反射面として形成されている。 この反射面 209は、各単位導光部材 210,211の接合面に反射テープを貼 着したりアルミニウム A 1等の反射用材料を蒸着することにより形成 される。 この反射面 209は、 入射光を反射又は散乱する機能を有し、 こ こでは散乱反射する機能を有している。 その他の点は実施の形態 2 1 と 同様である。
以上のように構成された照明装置 100では、実施の形態 2 1 と同様に 散乱体 126の作用により、 導光板 203の上面 203bから出射する光の強 度が導光板 203全体でほぼ均一になる。
そして、 さらに、 2つの単位導光部材 210,211同士の接合面に反射面 209が設けられているので、光源 151から導光板 203に入射した光がそ の内部で十分散乱されずに反対側の端面から出射してしまう損失光を 減少させることができる。 つまり、 導光板 203の中央部に設けられた反 射面 209では入射光の一部又は全てが散乱反射される。 そして、 この散 乱反射された光は元の単位導光部材 210,211中に分散された散乱体 126 で再度散乱される。 従って、 導光板 203内で十分散乱されずに反対側の 端面に突き抜けて損失となる光がより抑制される。 なお、 反射面 209が 散乱透過する機能を有するよう構成された場合には、 該反射面 209を透 過して散乱された光が他方の単位導光部材単位導光部材 210,211中に分 散された散乱体 126でさらに散乱される。 従って、 導光板 203に入射し た光が十分散乱されるため、 反対側の端面に突き抜けて損失となるもの がより抑制される。
[実施例 1 4 ]
本実施例では、 実施の形態 1 8の実施例 1 0と同様に導光板 203 とし て、 アクリルからなる 7ィンチのサイズで厚さ 1 O m m程度のものを用 いた。 散乱体 126としては、 1 0 m程度の大きさで屈折率が 1 . 7程 度のビーズを用いた。 散乱体 126は、 後述する製造方法によって、 導光 板 203の端面から中央部へ向かう距離に対しその密度が概ね線形に増大 するように分散させた。 発光体 101としては、 出力 1 0 0 W程度の冷陰 極管を用いた。 また、 反射面 209は、 各単位導光部材 210,211の接合面 に反射テープを貼着して散乱反射機能を有するものとした。
そして、 導光板 203の上面 203bの中央と 4隅を結ぶ線上の 9個所で 輝度を測定し、 該面内における輝度の均斉度を調べた。 その結果、 導光 板 203の上面 203bの中央付近における輝度を 1 0 0 %とした場合、 他 の個所の輝度は 8 0 %〜 9 5 %程度と実施の形態 2 1 と同様であった。 また、 各測定個所における輝度の総和は、 実施の形態 2 1 と比較して 5 %程度増大した。 従って、 本実施例によれば、 光利用率を向上すると ともに輝度の均斉度を高められることが判明した。
実施の形態 2 3
本発明の実施の形態 2 3は、 第 2 0図 （実施の形態 2 2 ) の第 1の単 位導光部材 210と第 2の単位導光部材 211との接合面を屈折率整合面と したものである。 その他の点は実施の形態 2 2と同様である。 本実施の 形態では、 第 1，第 2の単位導光部材 210, 211 をアクリル板で構成し、 これらの接合面同士をこれらと屈折率が概ね等しい接着剤を用いて接 着した。 アクリルは 1 . 5程度の屈折率を有するので、 接着剤として、 屈折率 1 . 5程度のエポキシ系のものを用いた。
このような構成とすると、 上記接合面は、 光を反射するような境界面 としては働かず、 光学的なマッチングが施されたのと同様に機能する。 また、 実施の形態 1 9又は 2 0において、 単位導光部材同士の接合面 にこの屈折率整合処理を適用することにより、 散乱シート等を用いなく ても、 接合面が透過率や反射率の相違によって境界線等として見えるの が防止できると考えられる。 なお、 上記構成例では接着剤を用いたが、 単位導光部材 210,211 と屈折率が等しい液体を互いの接合面に塗布し、 その接合面同士を密着させるだけでも同様の効果が得られる。
実際に、 上記構成において、 導光板 203の光出射面 203aにおける輝 度を測定した結果、 実施の形態 2 2における測定結果と概ね同様の結果 が得られた。 また、 散乱シートを用いずに、 導光板 203の光出射面 203b を観測した場合でも、 線のような不自然な境界は観測されなかった。 従 つて、 本実施の形態によれば、 光利用率を向上するとともに輝度の均斉 度を高められることが判明した。
実施の形態 2 4
第 2 1図は、 本発明の実施の形態 2 4に係る照明装置の構成を模式的 に示す平面図である。 第 2 1図において第 1 7図と同一符号は同一又は 相当する部分を示す。
第 2 1図は、 導光板の光出射面側から見た図である。 第 2 1図に示す ように、 本実施の形態では、 実施の形態 1 9と異なり、 導光板 203が、 平面視において 2分された各パートからなる第 1，第 2の単位導光部材 204,205で構成されており、 かつ発光体 101が導光板 203の 4つの端面 に配置されている。 その他の点は実施の形態 1 9 と同様である。 なお、 第 2 1図は、 リフレクタを省略して描いてある。 散乱体 126が分散された第 1の単位導光部材は、矩形の導光板 203の 各辺の中点を直線で結んでなる菱形のパート 204からなり、散乱体が分 散されていない第 2の単位導光部材は、 矩形の導光板 203の残りのパ一 ト 205からなつている。 これにより、 散乱体 126が分散された第 1の単 位導光部材 204 の導光板 203 に対する占有割合は、 該導光板 203 の発 光体 101に近い部分から中央部に向かうに連れて大きくなっている。 ま た、 第 1 ,第 2の単位導光部材 204，205 は、 実施の形態 2 3で述べた屈 折率整合処理を施すことにより互いに接着されている。散乱体 126の態 様は実施の形態 1 9と同様である。
なお、 第 1の単位導光部材 204の形状は、 第 1 の単位導光部材 204の 導光板 203に対する占有割合が、発光体 101に近い部分から中央部に向 かうに連れて大きくなるようなものであればよく、 菱形には限られない また、 発光体 101 の構成は、 2つの L字型の発光体 101 を導光板 203 の 4つの端面に配置するようにしてもよく、 また、 U字型の発光体 101 と直線状の発光体 101とを導光板 203の 4つの端面に配置するようにし てもよい。
[実施例 1 5 ]
本実施例では、 実施の形態 1 8の実施例 1 0 と同様に、 導光板の材質 及び形状、 発光体等を構成した。 また、 予め散乱体 126を分散させた矩 形のアクリル板から第 2 1図に示すような菱形の部分を切り出して、 こ れを第 1の単位導光部材 204とした。 さらに、 その第 1の単位導光部材 204用のァクリル板と同一形状で散乱体が分散されていないァクリル板 から第 2 1図に示すような 4つの直角三角形の部分を切り出して、 これ を第 2の単位導光部材 205 とした。 そして、 この第 1 ,第 2の単位導光 部材 204,205の接合面同士を、 エポキシの接着剤を用いて接着した。 そして、 導光板 203の光出射面 203bにおける輝度を、 実施の形態 1 8の実施例 1 0と同様に測定した結果、 該光出射面 203b の中央付近に おける輝度を 1 0 0 %とした場合、 他の個所における輝度は 8 0 %〜 9 5 %程度であった。 従って、 本実施例によって光出射面の輝度分布を制 御できることが判明した。
実施の形態 2 5
本発明の実施の形態 2 5は、 実施の形態 1 8乃至 2 4に係る照明装置 を用いて画像表示装置を構成したものである。 具体的には、 実施の形態 6で述べた画像表示装置の構成において、 実施の形態 1のバックライ ト 100に代えて、 それぞれ、 第 1 6図のバックライ ト 100 (実施の形態 1 8 ) 、 第 1 7図のバックライ ト 100(実施の形態 1 9 )、 第 1 8図のバッ クライ ト 100 (実施の形態 2 0 ) 、 第 1 9図のパックライ ト 100(実施の 形態 2 1 )、 第 2 0図のバックライ ト 100 (実施の形態 2 2 , 2 3 ) 、 及 び第 2 1図のバックライ ト 100(実施の形態 2 4 )を用いることにより、 画像表示装置としての液晶表示装置 1を構成することができる。 そして. 液晶素子 106としては 7型程度のサイズでッイストネマテックタイプの ものを使用した。 また、 液晶素子 106の両側には偏光板 （図示せず） を クロスニコルに配設した。
そして、液晶素子 106を介して表示画面の輝度分布を測定したところ、 照明装置 100のみで測定したときの輝度に対し液晶素子 106の透過率 5 〜 7 %程度が乗算された結果となった。 従って、 実施の形態 1 8乃至 2 4に係る照明装置を用いて画像表示装置を構成した場合においても、 光 利用率を向上するとともに輝度分布を制御することが可能なことが判 明した。
実施の形態 2 6
本発明の実施の形態 2 6は散乱体が内部に分散された導光板の製造 方法を例示したものである。
第 2 2図は本実施の形態に係る導光板の製造方法を示す断面図であ る。 第 2 2図において、 符号 702は、 導光板を加熱溶融により形成する ための型枠を示す。 型枠 702の表面には、 所望の導光板の平面形状と略 同じ平面形状を有しかつ所定の深さを有する凹部 702が形成されている < 型枠 702は、 アルミニウム A 1等の金属で構成されている。
本実施の形態では、 製品はァクリル樹脂中に散乱体が分散された導光 板である。 散乱体としては、 入射光に対し反射、 屈折作用を有し、 吸収 特性をほとんど示さないものが好ましい。 具体的には、 金属粉やガラス ビーズ等を散乱体として用いることができる。 散乱対象は、 0 . 5 z m 程度の波長の可視光であるため、 散乱を生じさせるためには散乱体がこ の波長よりも大きいことが必要である。 また、 散乱体の大きさは、 導光 板の厚さを越えることはできないため、 最大でも数 m mから十数 m m程 度である。 従って、 混入時の均一性も考慮すると散乱体の大きさは、 数 から数十 z m程度であることが望ましい。
導光板を製造するには、 まず、 アクリル樹脂を加熱して溶融し、 それ に屈折率 1 . 7程度のビーズを添加する。 次いで、 このビーズとァクリ ル樹脂との混合物（以下、単に混合物という） 701を型枠 702の凹部 702a に注入する。 次いで、 型枠 702 の両端部 a , cの温度をその中央部 bの 温度に比べて 5 0〜 1 0 0 程度高く設定する。 すると、 混合物 701の 温度が高い部分は粘性が低くなり、 添加物たるビーズの拡散の度合いが 大きくなる。 このため、 温度の高い両端部 a , cではビースの分散密度が 低くなり、 中央部に向かうに連れて分散密度が高くなる。 次いで、 この 状態で混合物 701を急冷する。 すると、 両端部でビースの分散密度が低 く、 中央部に向かうに連れてビースの分散密度が高くなつた導光板が得 られる。
なお、 予め混合物 701に光硬化剤を添加しておき、 該混合物 701を光 照射により硬化させるようにしてもよい。
また、 型枠 702の加熱温度を均一にすれば、 散乱体の分散密度が均一 な導光板を得ることが可能である。
以上のようにして作成した、 場所により分散密度を異ならしめた導光 板を、 実施の形態 2 1における導光板 103 として用いた。 この導光板 103を用いた照明装置 100の光学特性については、 実施の形態 2 1で述 ベたように、 光利用率の向上及び輝度分布の制御を図ることが可能であ り、 本実施の形態により作成した導光板 103の有効性を確認することが できた。
実施の形態 2 7
第 2 3図は本発明の実施の形態 2 7に係る導光板の製造方法を示す 断面図である。 第 2 3図において、 第 2 2図と同一符号は同一又は相当 する部分を示す。
本実施の形態では、 製品はァクリル樹脂中に散乱体として気泡が分散 された導光板である。気泡は空気からなり、その屈折率は 1 . 0である。 一方、 アクリル樹脂の屈折率は 1 . 5程度である。 従って、 アクリル樹 脂からなる基体中に分散された空気からなる気泡は互いの屈折率の差 異により入射光を散乱し、 それにより散乱体として機能する。
導光板を製造するには、 まず、 アクリル樹脂を加熱して溶融し、 それ に発泡剤を添加する。 次いで、 第 2 3図に示すように、 この発泡剤が添 加された溶融アクリル樹脂 703を型枠 702の凹部 702aに注入する。 次 いで、 この状態で、 溶融アクリル樹脂 703に光 704を照射する。
ここで、 発泡剤は照射された光の強度に応じて気泡を発生させる性質 を有している。 従って、 照射する光 704の強度をその照射面において分 布するように設定することにより、 溶融ァクリル樹脂 703中における気 泡の分散密度を場所によって変化させることができる。 そこで、 本実施 の形態では、 例えば、 照射光 704の強度を、 溶融アクリル樹脂 703の表 面の両端部で小さく、 その中央部に向かうに連れて大きくなるように設 定している。
よって、 この光照射により、 溶融アクリル樹脂 703中に、 両端部で分 散密度が低く、 中央部に向かうに連れて分散密度が高くなるように気泡 が発生する。
次いで、 この状態で溶融アクリル樹脂 703を急冷する。 すると、 両端 部で気泡の分散密度が低く、 中央部に向かうに連れて気泡の分散密度が 高くなつた導光板が得られる。
なお、 予め溶融ァクリル樹脂 703に紫外線に反応する硬化剤を添加し ておき、 該溶融ァクリル樹脂 703に紫外線を照射することによりこれを 硬化させるようにしてもよい。
また、 照射光 704の照射面内における強度分布を均一にすれば、 気泡 の分散密度が均一な導光板を得ることが可能である。さらに、照射光 704 の照射面内における強度分布を選択することにより、 導光板中の気泡の 分散密度を任意に制御することができる。
以上のようにして作成した導光板を、 実施の形態 2 1における導光板 103として用いた。 この導光板 103を用いた照明装置 100の光学特性に ついては、 実施の形態 2 1で述べたように、 光利用率の向上及び輝度分 布の制御を図ることが可能であり、 本実施の形態により作成した導光板 103の有効性を確認することができた。
実施の形態 2 8
本発明の実施の形態 2 8は、 反射型偏光板を用いて光利用率向上及び 高輝度化を図った照明装置及び画像表示装置を例示したものである。
第 2 4図は本実施の形態に係る照明装置及び画像表示装置の構成を 模式的に示す分解斜視図、 第 2 5図は第 2 4図の反射型偏光板の作用を 示す模式図であって、（a)は反射型偏光板が多層膜構造を有する場合を示 す断面図、（b)は反射型偏光板がコレステリック液晶からなる場合を示す 図、 第 2 6図は第 2 4図のプリズムシートの視野角に対する透過率の変 化を示すグラフであって、（a)はプリズムシ一トの稜線方向に垂直な方向 における変化を示す図、（b)はプリズムシ一卜の稜線方向における変化を 示す図である。 第 2 4図において第 1図と同一符号は同一又は相当する 部分を示す。 また、 第 2 4図においては、 便宜上、 Y方向を前方向とし た。
(照明装置）
第 2 4図に示すように、 本実施の形態に係る照明装置 100では、 矩形 の導光板 103の上端面及び下端面に光源 102，102がそれぞれ配設されて いる。また、導光板 103の背後には反射シート 105が配設され、さらに、 導光板 103の前方に、 拡散シート 131、 反射型偏光板 132、 及びプリズ ムシ一ト 133がこの順に配設されている。 プリズムシ一ト 133は、 その 稜線方向 145が水平方向となるように配置されている。
第 2 5図（a)に示すように、 反射型偏光板 132 は、 その断面において 左右方向にミ角波状に延びるように界面が形成され、 該界面に互いに屈 折率が異なる多数の膜からなる多層膜が形成されている。 このような界 面は偏光ビームスプリッ夕と同様の機能を有するため、 この界面では、 入射光 137のうち、 P偏光はこれを透過し、 S偏光は反射される。 この 反射された S偏光は、 入射側すなわち導光板 103へ戻される。 そして、 反射型偏光板 132は、 その出射する偏光 （ここでは 「反射型偏光板 132 における P偏光」 ） が、 「プリズムシート 133における P偏光」 として 該プリズムシート 133に入射するように配置されている。 つまり、 プリ ズムシート 133における P偏光の偏光軸 （偏波面） はその稜線方向 145 に垂直な方向、すなわち鉛直方向である。そこで、反射型偏光板 132は、 その出射する P偏光の偏光軸が鉛直方向となるように構成されている。 具体的には、 上記界面が鉛直に形成されている。
次に、 以上のように構成された照明装置 100の動作を説明する。 光源 102から出射された光は、 導光板 103に入射し、 内部反射を繰り返しな がら該導光板 103の背面に形成された散乱ドッ ト （図示せず） により散 乱されて導光板 103の前面から出射する。 この際、 導光板 103の背面か ら漏れた光は反射シ一ト 105によって導光板 103の内部に戻される。そ して、導光板 103から出射した光は散乱シ一ト 131を散乱されつつ通過 した後、 反射型偏光板 132に入射する。 すると、 該入射光のうち、 P偏 光は反射型偏光板 132を透過し、 S偏光は反射型偏光板 132で反射され る。 この反射された S偏光は、 導光板 103の散乱ドッ ト又は反射シート 105によって反射され、 再び反射型偏光板 132に入射する。 その際、 上 記反射過程において偏光方向も変調される。 従って、 再入射した光の一 部はそのまま反射型偏光板 132を通過することができる。 この過程を繰 り返すことで光源 102から出射した光は反射型偏光板 132によって P偏 光に偏光方向が揃えられる。
この P偏光は、 プリズムシ一ト 133に、 該プリズムシ一ト 133におけ る P偏光として入射し、 視野角における中心方向に集光される。
ここで、 第 2 6図（a)，(b)に示すように、 プリズムシート 133では、 垂 直に近い角度で出射する光においては、 P偏光の透過率 141の方が S偏 光の透過率 142に比べて高くなっている。 具体的には、 概ね、 — 1 0度 〜十 1 0度の視野角の範囲内では P偏光の透過率 141が S偏光の透過率 142 に比べて 6 . 5 %程度高くなつている。 一方、 プリズムシート 133 に入射する光は、 反射型偏光板 132によって P偏光に揃えられているた め、 従来例のように S偏光をも通過させる場合に比べて、 入射光の透過 率が向上し、 その結果、 光の有効利用を図ることができる。
次に、 本実施の形態の変形例として、 第 2 4図において、 反射型偏光 板 132の光入射側に 1 Z 4波長板のような位相板を配設し、反射型偏光 板 132で反射された S偏光を往復 2回通過させるようにしてもよい。 こ れにより、 その反射された S偏光の偏光方向が 9 0 ° 回転されて、 反射 型偏光板 132を透過することが可能となる。 そのため、 上記構成例に比 ベてより容易に偏光方向を揃えることができる。
また、 反射型偏光板 132 を、 第 2 5図 (b)に示すように、 コレステリ ック液晶を含む膜構造を有するように構成してもよい。 このような反射 型偏光板 132では、そのコレステリック液晶のらせんピッチ等に応じて、 入射光 137のうち、 右回り偏光はこれを透過し、 左回り偏光は反射され る。 この場合、 反射型偏光板 132を通過した光は、 直線偏光とはならな いため、 1 Z 4波長板のような位相板を併用する必要がある。
(画像表示装置）
第 2 7図は第 2 4図の液晶セルの構成を示す断面図であって、（a)は電 圧が印加されていない状態を示す図、（b)は電圧が印加された状態を示す 図である。 第 2 7図において、 第 1図と同一符号は同一又は相当する部 分を示す。 また、 第 2 7図（a)，(b)は、 1つの画素を示している。
第 2 4図に示すように、 本実施の形態に係る画像表示装置 1は、 照明 装置 100の前方に液晶表示素子 106が配設され、さらに該液晶表示素子 106を駆動する駆動回路 （図示せず） が配設されて構成されている。 駆 動回路の構成及び動作は実施の形態 1 と同様であるので、 その説明を省 略する。
液晶表示素子 106は、 液晶セル 135 と、 液晶セル 135の背面側に配 設された入射側偏光板 134と、液晶セル 135の前面側に配設された出射 側偏光板 136とで構成されている。入射側偏光板 134は、その偏光軸（透 過軸） 146が反射型偏光板 132を透過する P波の偏光軸に対応して鉛直 になるように配置され、 出射側偏光板 136は、 その偏光軸 147が入射側 偏光板 134の偏光軸 146に垂直になるように配置されている。
液晶セル 135 は、 第 2 7図（a)に示すように、 画素 139毎の液晶分子 113aの配向方向が電圧を印加しない状態で画素の中心面 139aを境に異 なったプレティルト角を有するような液晶モードを有している。 ここで は、 プレティルト角は画素の中心面 139aに対して略対称になっている。 そして、 この液晶モードでは、 電源 148 によって電圧を印加した場合、 第 2 7図（b)に示すように、 液晶分子 113aが基板 111, 112に対して垂直 な方向に立ち上がる。 このような液晶モードにおいては、 基板 111, 112 の法線に対し反対に傾斜した 2方向 （第 2 7図（a)中に矢印 A , Bで示 す） から液晶セル 135 を見た場合、 第 2 7図（a)から明らかなように、 いずれの方向においても見かけ状の屈折率が略同じになる。 従って、 ど ちらの方向から見てもコントラストが等しく、 広い視野角特性が得られ ることになる。
このような液晶モードは、 基板 111, 112 を、 第 2 7図（a)に示す画素 139 の中心面 139aで 2分された各領域について、 相手側をマスクした 状態で互いに反対の方向にそれぞれラビング処理することにより、 実現 することができる。 また、 液晶層が配置される基板 111, 112の間の空間 に、 画素 139を複数の領域に区画するように高分子材料からなる隔壁を 形成し、 電圧のオン/オフ時に、 その隔壁に沿って液晶分子の移動が生 じるように構成してもよい。 この隔壁は、 液晶と光硬化性の高分子材料 との混合物に所定のパターンを有するフォ トマスクを用いて光を照射 することにより形成することができる。 このような構成によっても上記 液晶モードを実現することが可能である。 さらに、 これ以外に以下の構 成によっても上記液晶モードを実現することが可能である。 すなわち、 対向する一つの基板 111, 112のうちの一方の基板の内面に、 例えば櫛形 のパターンで凹凸を形成し、 この凹凸に沿って液晶分子が互いに異なる 方向に配向するよう構成してもよい。 また、 液晶の配向のスイッチング を相対向する基板間に電圧を印加して行うのではなく、 一方の基板に上 記スィツチング用電極を形成し、 基板に平行な方向に液晶の配向をスィ ツチングす.るよう構成してもよい。 この場合、 上記スイッチング用電極 のパターンを櫛形状に形成してもよい。
次に、 上記のように、 液晶セル 135はどちらの方向から見てもコント ラストが等しいので、 従来例のように偏光板 134の軸方向をパネルの長 手方向に対して 4 5度傾けなくても、 良好な視野角特性が得られる。 そ こで、 本実施の形態では、 入射側偏光板 134の偏光軸 146を、 反射型偏 光板 132が透過する P波の偏光軸と同じ鉛直方向とし、 これに伴って出 射側偏光板 136の偏光軸 147を水平としている。
以上のように構成された画像表示装置 1では、 照明装置 100のプリズ ムシ一ト 133から出射される光が入射側偏光板 134、 液晶セル 106、 及 び出射側偏光板 136を順次通過し、 それにより、 駆動回路に入力される 映像信号に応じた画像が表示画面に表示される。 この際、 入射側偏光板 134の偏光軸が上記 P偏光の偏光軸と一致していることから、 該入射側 偏光板 134では、 入射光の大部分がこれを通過するため吸収損失が生じ ない。 そのため、 高出力の光源を用いた場合でも、 入射側偏光板 134で の光吸収による発熱が防止され、 かつ上述のようにプリズムシート 133 における発熱が低減されるので、 入射側偏光板 134及びプリズムシ一ト 133の熱収縮及び光学特性の不均一化などの劣化が防止される。よって、 本実施の形態によれば、 光利用率が向上しかつ高輝度化が可能な画像表 示装置が得られる。
なお、 上記構成例では、 画像表示装置がモノクロ画像を表示する場合 を説明したが、 画像表示装置がカラ一画像を表示する場合には、 画素を 構成する各色の絵素 （ドッ ト） を、 上記画素と同様に構成すればよい。
また、 上記構成例では、 集光手段としてプリズムシートを用いたが、 これは界面の屈折又は反射を利用して入射光を所定の方向に集光する ものであればよく、 例えば、 プリズムシートのように扁平な部材の主面 に複数の稜部を並ぶように形成し、 その稜部の断面を三角形以外の形状 にしてもよい。
実施の形態 2 9
第 2 8図は、 本発明の実施の形態 2 9に係る照明装置の構成を模式的 に示す分解斜視図であって、（a)は点状発光体を光源として用いた場合を 示す図、 （b)は線状発光体を直下型の光源として用いた場合を示す図、 （c) は面状発光体を光源として用いた場合を示す図である。 第 2 8図におい て、 第 2 7図と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
本実施の形態は、 実施の形態 2 8において、 光源 102の具体的な構成 例を示したものである。
第 1の構成例では、 第 2 8図（a)に示すように、 例えば L E D (lighte emitting diode)のような点状発光体 101が導光板 103の上端面及び下端 面にそれぞれ多数配置されている。
第 2の構成例では、 第 2 8図 (b)に示すように、 例えば冷陰極管のよう な線状発光体 101が導光板 103の背後にそれぞれ複数数配置されている。 すなわち、 直下型の照明装置として構成されている。 第 3の構成例では、 第 2 8図（c)に示すように、 導光板に代えて、 面状 発光体 10が配置されている。
なお、 上記構成を互いに組み合わせて新規な構成を得ることも可能で ある。 例えば、 導光板 103の背後に複数の冷陰極管を配置して直下型と するとともに、 導光板 103の上下の端面に数種類の色を発光する L E D を複数配置することにより、 輝度をさらに高めることができる。 また、 例えば、 冷陰極管の発光スぺク トル中の発光度が少ない色の部分を L E Dによって補うように構成することにより、 色バランスを向上すること が可能である。
[実施例 1 6 ]
本実施例では、 上記第 2の構成例と同様に直下型の照明装置とした。 冷陰極管としては、 出力が 1 0 0 W程度のものを用いた。 導光板は 1 0 ィンチ程度のサイズのものを用いた。
そして、プリズムシート 133の出射面における輝度を測定したところ、 1 0 0 0 0 c d Zmm 2程度の高輝度な出力が得られた。 また、 その状 態で、 1 0 0時間以上連続して照明しも、 プリズムシ一ト 132の熱変形 等による輝度分布の不均一化等は生じなかった。 このことから、 本実施 例による照明装置では、 高輝度で動作させても安定した性能が得られる ことが判明した。
なお、 本実施の形態に係る照明装置に、 液晶表示素子及び駆動回路を 実施の形態 2 8 と同様に組み合わせて画像表示装置を得ることが可能 なことはいうまでもない。
実施の形態 3 0
第 2 9図は本発明の実施の形態 3 0 に係る照明装置及び画像表示装 置の構成を模式的に示す分解斜視図である。 第 2 9図において、 第 2 4 図と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
第 2 9図に示すように、 本実施の形態では、 入射側偏光板 134の偏光 軸 146が水平方向に対し 4 5度斜めになりかつ出射側偏光板 136の偏光 軸 147が入射側偏光板 134の偏光軸 146に垂直になるように設定され、 プリズムシ一ト 133A, 133Bの稜線方向 145A，145B及び P波の偏光軸が それに応じた方向に設定されている。 また、 液晶セル 135は、 T N型の 液晶モードものが用いられている。 その他の点は、 実施の形態 2 8と同 様である。
[実施例 1 7 ]
本実施例では、 第 2 9図において、 プリズムシート 133Aのみが配置 され、 該プリズムシート 133Aが、 その稜線方向 145Aが入射側偏光板 134 の偏光軸 146 に垂直になるように、 斜めに配置されている。 また、 反射型偏光板 132はその透過軸たる P波の偏光軸が入射側偏光板 134の 偏光軸 146 に一致するように構成されている。 そして、 発光体として、 1 0 0 W程度の冷陰極管を導光板 103 の上下の端面に配置した。 また、 比較例（従来例） として、本実施例の構成において、プリズムシ一ト 133A の稜線方向 133Aを水平方向とし、 さらに反射型偏光板 132を撤去した ものを作成した。
そして、 表示画面における正面輝度を測定した結果、 本実施例では、 比較例に比べて、 正面輝度が 5〜 1 0 %程度向上した。
以上の結果から、 現在広く使われている T Nモードの液晶に適用可能 なように偏光板を配置する構成としても、 プリズムシ一ト及び反射型偏 光板をその構成に適合するよう配置することにより、 正面輝度を向上で きることが判明した。
[実施例 1 8 ]
実施例 1 7では、 上記のように正面輝度向上効果が得られたが、 プリ ズムシート 133Aを斜めに配置したため、 左右方向の視野角特性 （コン トラスト視角特性） に不均一性が生じた。 そこで、 本実施例では、 これ を解消すべく、 さらにプリズムシ一ト 133A の前方にプリズムシート 133B を追加し、 これを、 その稜線方向 145Bが入射側偏光板 134の偏 光軸 146に一致するように配置した。 そして、 表示用画面の輝度を測定した結果、 左右の視野角特性はほぼ 対称となった。また、正面輝度については、 2枚のプリズムシ一トの内、 液晶セル 135に近いもの 133Bの稜線方向 145Bを入射側偏光板 134の 偏光軸 146に対して垂直にする方が、 その逆の場合 （第 2 9図に示す構 成） よりも輝度が数％程度増加することが確認された。 プリズムシート を 2枚用い、 それらを稜線方向が互いに垂直になるように配置すれば、 偏光による透過率は等しくなるはずである。 しかしながら、 実際はプリ ズムシートの媒質自身が多少の屈折率異方性を有しているため、 その配 置と入射側偏光板 134との組み合わせが液晶セル 135の透過率に影響す るものと考えられる。
以上のように、 本実施例によれば、 2枚のプリズムシ一ト 133A, 133B を用い、 双方の稜線方向が互い垂直でかつ一方の稜線方向が入射側偏光 板 134の偏光軸 146の方向に平行となるよう構成することにより、正面 輝度を向上させながら左右の視野角特性を対称にできることが確認で きた。
実施の形態 3 1
上記実施の形態 2 8、 3 0に係る発明は、 照明装置の光路上に反射型 偏光板を揷入し、 その透過軸たる P波の偏光軸にプリズムシ一トの稜線 方向及び液晶表示素子の偏光板の偏光軸を対応させることを本質的構 成とするものである。 従って、 本発明は、 この本質的構成を付加するよ うにして、 種々のタイプの照明装置に適用することができる。 そこで、 本実施の形態は、 実施の形態 2 8、 3 0において、 照明装置 100の反射 型偏光板 132及びプリズムシ一ト 133を除く構成を、実施の形態 1〜 2 7の照明装置にそれぞれ置き換えたものである。 このような構成とする ことにより、 実施の形態 2 8、 3 0の効果に加えて、 実施の形態 1〜 2 7の効果を併せて得ることができる。
なお、 本実施の形態に係る照明装置に、 液晶表示素子及び駆動回路を 実施の形態 2 8 と同様に組み合わせて画像表示装置を得ることが可能 なことはいうまでもない。
実施の形態 3 2
本発明の実施の形態 3 2は、 実施の形態 6乃至 1 1 、 1 7、 2 5 、 2 8乃至 3 1の画像表示装置 （液晶表示装置） を表示部として用いた液晶 モニタ、 液晶テレビ、 及び液晶情報端末装置を例示したものである。 第 3 0図は本実施の形態に係る液晶モニタの構成を示す外観図であ る。 第 2図をも併せて参照して、 液晶モニタ 601は、 実施の形態 1の照 明装置 100を用いた液晶表示装置 1からなる表示部と、 外部から入力さ れるモニタ信号を処理する信号処理部 （図示せず） とを備え、 該信号処 理部から出力されるモニタ映像信号が液晶表示装置 1の駆動回路 36 に 映像信号 25 として入力されるように構成されている。 このような構成 とすると、 輝度分布が制御可能な液晶モニタを得ることができる。
ここで、 液晶表示装置として、 実施の形態 6の他の液晶表示装置、 実 施の形態 7乃至 1 1 、 1 7 、 2 5の液晶表示装置を用いてもよく、 各実 施の形態に対応した効果を奏する液晶モニタを得ることができる。
第 3 1図は本実施の形態に係る液晶テレビの構成を示す外観図であ る。 第 2図をも併せて参照して、 液晶テレビ 602は、 実施の形態 1の照 明装置 100を用いた液晶表示装置 1からなる表示部と、 外部から入力さ れるテレビ放送信号のチャネルを選択するチューナ部 603とを備え、 該 チューナ部 603で選択されたチャネルのテレビ映像信号が液晶表示装置 1の駆動回路 36に映像信号 25として入力されるように構成されている, なお。 第 3 1図では、 液晶表示装置 1 とチュ一ナ部 603との間の配線を 省略して描いてある。 このような構成とすると、 輝度分布が制御可能な 液晶テレビを得ることができる。
ここで、 液晶表示装置として、 実施の形態 6の他の液晶表示装置、 実 施の形態 7乃至 1 1 、 1 7、 2 5の液晶表示装置を用いてもよく、 各実 施の形態に対応した効果を奏する液晶テレビを得ることができる。
本実施の形態に係る液晶情報端末装置は、 上記液晶テレビ 602におい て、 チューナ部 603 に代えて通信情報を送受信する送受信手段を備え、 該送受信手段から出力される所要の情報を含む画像信号が液晶表示装 置 1の駆動回路 36に映像信号 25として入力されるように構成されてい る。 このような構成とすると、 輝度分布が制御可能な情報端末装置を得 ることができる。
ここで、 液晶表示装置として、 実施の形態 6の他の液晶表示装置、 実 施の形態 7乃至 1 1、 1 7、 2 5の液晶表示装置を用いてもよく、 各実 施の形態に対応した効果を奏する情報端末装置を得ることができる。 なお、 本発明の実施の形態は、 上記実施の形態 1〜 3 2に限定される ものではなく、 これらを改良又は変形する構成を利用できることはいう までもない。 また、 画像表示装置として、 液晶表示素子を用いる構成例 を示したが、 これは液晶表示素子には限られず、 バックライトあるいは フロントライ トを用いて表示する方式の素子であればよい。
上記説明から、 当業者にとっては、 本発明の多くの改良や他の実施形 態が明らかである。 従って、 上記説明は、 例示としてのみ解釈されるべ きであり、 本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供 されたものである。 本発明の精神を逸脱することなく、 その構造及び Z 又は機能の詳細を実質的に変更できる。 〔産業上の利用の可能性〕
本発明に係る液晶テレビは、 高輝度が要求される民生用及び産業用の テレビとして有用である。
本発明に係る液晶モニタは、 高輝度が要求される民生用及び産業用の 液晶モニタとして有用である。
本発明に係る液晶情報端末は、 高輝度が要求される民生用及び産業用 の液晶情報端末として有用である。
本発明に係る画像表示装置は、 高輝度が要求される液晶テレビ、 液晶 モニタ、 及び液晶表示端末用の画像表示装置として有用である。 本発明に係る照明装置は、 高輝度が要求される画像表示装置用の照明 装置として有用である。
本発明に係る導光板の製造方法は、 画像表示装置に組み込んで使用さ れる照明装置用の導光板の製造方法として有用である。
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Claims

求 の 範 囲
1 . 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置された導光 板と、 該導光板の一方の p 主面に対向するように形成された反射面とを 冑
備えた照明装置において、
上記導光板の一方の主面に入射光を所定の率で散乱するように透過 する定散乱層が形成され、
該定散乱層の表面に入射光を上記光源からの距離に応じて変化する 率で散乱するように透過する分布散乱構造が形成されてなることを 特徴とする照明装置。 '
2 . 上記定散乱層が、 上記導光板の一方の主面の全面に形成されてな る請求の範囲第 1項記載の照明装置。
3 . 上記分布散乱構造が、 上記定散乱層の表面に上記光源からの距離 に応じて面積比率が変化するように形成された散乱領域である請求 の範囲第 1項記載の照明装置。
4 . 上記散乱領域が、 上記定散乱層の表面に形成された散乱ドッ トで ある請求の範囲第 3項記載の照明装置。
5 . 上記散乱領域が、 上記定散乱層の表面の凹凸が形成された領域か らなる請求の範囲第 3項記載の照明装置。
6 . 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置された導光 板と、 該導光板の一方の主面に対向するように形成された反射面とを 備えた照明装置において、
上記導光板が、 内部を伝搬する光をある率で散乱'するものであり、 上記導光板の一方の主面に入射光を上記光源からの距離に応じて変 化する率で散乱するように透過する分布散乱構造が形成されてなる ことを特徴とする照明装置。
7 . 上記分布散乱構造による散乱作用が、 上記導光板の他方の主面か ら出射される光量に対する寄与度において上記導光板による散乱作 用より大きい、 請求の範囲第 6項記載の照明装置。
8 . 上記分布散乱構造による散乱作用が上記導光板による散乱作用の 略 2倍以上である請求の範囲第 7項記載の照明装置。
9 . 上記分布散乱構造が、 上記導光板の一方の主面に上記光源からの 距離に応じて面積比率が変化するように形成された散乱領域である 請求の範囲第 6項記載の照明装置。
1 0 . 上記散乱領域が散乱ドッ トである請求の範囲第 9項記載の照明
1 1 . 上記導光板は、 該導光板中に分散された散乱体によって光を散 乱するものである請求の範囲第 6項記載の照明装置。
1 2 . 上記分布散乱構造が、 上記入射光を光源から近いほど小さい率 で散乱するものである請求の範囲第 6項記載の照明装置。
1 3 . 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置された導 光板と、 該導光板の一方の主面に対向するように形成された反射面と を備えた照明装置において、
上記導光板が、 内部を伝搬する光を上記光源からの距離に応じて変化 する率で散乱するものであることを特徴とする照明装置。
1 4 . 上記導光板が異なる散乱率を有する複数の単位導光部材で構成 され、 該複数の単位導光部材が、 該導光板全体の散乱率が上記光源か らの距離に応じて変化するものとなるように配置されてなる請求の 範囲第 1 3項記載の照明装置。
1 5 . 上記複数の単位導光部材が、 散乱機能を有しないものを含んで なる請求の範囲第 1 4項記載の照明装置。
1 6 . 上記単位導光部材同士の接合部が入射光を反射又は散乱するよ う構成されてなる請求の範囲第 1 4項記載の照明装置。
1 7 . 上記反射又は散乱が、 少なく とも全反射、 散乱反射、 及び散乱 透過のいずれかである請求の範囲第 1 6項記載の照明装置。
1 8 . 上記複数の単位導光部材同士が屈折率整合状態となるよう接合 されてなる請求の範囲第 1 4項記載の照明装置。
1 9 . 上記複数の単位導光部材同士が、 概ね 1 . 5程度の屈折率を有 する部材を介して接合されることにより、 屈折率整合状態となってい る請求の範囲第 1 8項記載の照明装置。
2 0 . 上記導光板は、 該導光板中に分散された散乱体によって光を散 乱するものであり、
上記散乱体が、 上記光源からの距離に応じて変化する密度で分散され てなる請求の範囲第 1 3項記載の照明装置。
2 1 . 上記導光板が、 上記内部を伝搬する光を光源から近いほど小さ い率で散乱するものである請求の範囲第 1 3項記載の照明装置。
2 2 . 複数の上記光源が、 各々の出射光を上記導光板の複数の端面に それぞれ入射射させるよう配置されてなる請求の範囲第 6又は 1 3 項記載の照明装置。
2 3 . 上記散乱体は、 入射光を反射又は屈折するものである請求の範 囲第 1 1項記載の照明装置。
2 4 . 上記散乱体の大きさが概ね可視光の波長より大きい、 請求の範 囲第 1 1項記載の照明装置。
2 5 . 上記散乱体の大きさが概ねサブ; m〜数 mmである請求の範囲 第 1 1項記載の照明装置。
2 6 . 上記散乱体が、 ビーズ、 S i 0 2、 又は気泡で構成されてなる 請求の範囲第 1 1又項記載の照明装置。
2 7 . 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置された導 光板と、 該導光板の一方の主面に対向するように形成された反射面と を備えた照明装置において、
上記導光板の一方の主面に入射光を散乱する複数の散乱領域が上記 光源からの距離に応じて面積比率が変化するように形成され、 該複数の散乱領域が互いに散乱性の異なる複数種類のもので構成さ れてなることを特徴とする照明装置。
2 8 . 上記複数種類の散乱領域が、 該散乱領域を構成する材料の相違 により散乱性が異なっている請求の範囲第 2 7項記載の照明装置。 2 9 . 上記複数種類の散乱領域が、 入射光を透過する基体中に該基体 と屈折率の異なる散乱体が分散されて構成され、 かつ該散乱体の分散 密度の相違により散乱性が異なっている請求の範囲第 2 7項記載の 照明装置。
3 0 . 請求の範囲第 1 、 6、 1 3、 2 7項のいずれかに記載の照明装 置を備え、 該照明装置から出射される光を画像表示用の光として用い たことを特徴する画像表示装置。
3 1 . 透明な基体中に入射光を散乱する散乱体が分散された導光板の 製造方法において、
上記散乱体を部位によって密度が変化するように上記基体中に分散 させることを特徴とする導光板の製造方法。
3 2 . 上記基体の材料を加熱して溶融するステップと、
該溶融された基体の材料に上記散乱体を混入するステツプと、 該溶融された基体の材料を板状に保持しつつ部位によって温度が異 なるように加熱し、 その後これを硬化させるステップとを含んでなる 請求の範囲第 3 1項記載の導光板の製造方法。
3 3 . 上記散乱体としての気泡を部位によって密度が変化するように 上記基体中に発生させる請求の範囲第 3 1項記載の導光板の製造方 法。
3 4 . 上記気泡を発泡剤を用いて発生させる請求の範囲第 3 3項記載 の導光板の製造方法。
3 5 . 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面とを備えた照明装 置において、
上記光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段を備えたこ とを特徴とする照明装置。
6 . 上記光源からの光を上記光出射面へ導く導光板を有し、 上記輝度分布変更手段が、 上記導光板によって導かれる光の上記光出 射面から見た散乱割合の分布を変化させる散乱割合分布変更手段で 構成されてなる請求の範囲第 3 5項記載の照明装置。
7 . 上記光源からの光が端面から入射するよう上記導光板が配置さ れるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該一方の主面 に戻るように反射面が形成されることによって、 該導光板の他方の主 面が上記光出射面を構成し、
上記導光板の一方の主面と上記反射面との間に、 入射する光の上記光 出射面に平行な面内における散乱割合の分布を変化させる光分散構 造が上記散乱割合分布変更手段として配設されてなる請求の範囲第 3 6項記載の照明装置。
8 . 上記光分散構造は、 上記導光板の一方の主面と上記反射面との 間に配設され液晶の延在面内における位置によつて入射する光を透 過又は散乱するよう該液晶の配向を切替可能な液晶素子と、 該液晶素 子の液晶の配向を上記位置によって切り替える制御手段とを備えて なる請求の範囲第 3 7項記載の照明装置。
9 . 上記光分散構造は、 上記液晶素子に、 上記入射する光を散乱す る領域を該領域の面積比率が光源からの距離に応じて変化するよう に発生させるものである請求の範囲第 3 8項記載の照明装置。
0 . 上記液晶素子の液晶が高分子分散液晶を含んでなる請求の範囲 第 3 8項記載の照明装置。
1 . 上記光源からの光が端面から入射するよう上記導光板が配置さ れるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該一方の主面 に戻るように反射面が形成されることによって、 該導光板の他方の主 面が上記光出射面を構成し、
上記散乱割合分布変更手段が、 上記導光板の一方の主面に分布するよ うに形成された第 1の散乱領域と、 上記導光板の一方の主面と上記反 射面との間を通過する光を切替により散乱又は透過する散乱制御構 造と、 上記反射面に分布するように形成された第 2の散乱領域とを備 えてなる請求の範囲第 3 6項記載の照明装置。
4 2 . 上記輝度分布可変手段が、 上記光出射面に向かう光の該光出射 面内における光強度分布を変化させる光強度分布変更手段で構成さ れてなる請求の範囲第 3 5項記載の照明装置。
4 3 . 上記光強度分布変更手段は、 上記光出射面に平行な面内におけ る位置によって上記光を透過又は反射することにより、 上記光強度分 布を変化させるものである請求の範囲第 4 2項記載の照明装置。
4 4 . 上記輝度分布変更手段が、 光源の光出射面における輝度分布を 変化させるものである請求の範囲第 3 5項記載の照明装置。
4 5 . 上記光源が複数の発光体で構成され、上記輝度分布変更手段は、 各発光体の発光光量を該各発光体の配置位置によって変化させるも のである請求の範囲第 4 4項記載の照明装置。
4 6 . 上記輝度分布変更手段は、 上記各発光体に供給する電力を変化 させることにより、 該各発光体の発光光量を変化させるものである請 求の範囲第 4 5項記載の照明装置。
4 7 . 上記発光体が L E Dで構成されてなる請求の範囲第 4 5項記載 の照明装置。
4 8 . 上記光源が面発光体で構成され、 上記輝度分布変更手段は、 該 面発光体の光出射面の輝度の分布を変化させるものである請求の範 囲第 4 4項記載の照明装置。
4 9 . 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面とを備えた照明装 置において、
上記光源が複数の発光体で構成され、 該複数の発光体がその密度が変 化するように配置されてなることを特徴とする照明装置。
5 0 . 上記発光体が L E Dで構成されてなる請求の範囲第 4 9項記載 の照明装置。
1 . 照明装置と、 表示画面を形成する液晶層に該照明装置から出射 される光を透過率を変化させながら透過させて画像を表示する液晶 表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映像信号に応じた画像を表示 するよう変化させる駆動手段とを備えた画像表示装置において、 上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面と、 該 光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段とを有してなる ことを特徴とする画像表示装置。
2 . 上記輝度分布変更手段は、 複数の上記光出射面の輝度分布を設 定可能な輝度分布設定手段と、 該設定された複数の光出射面の輝度分 布を選択する選択手段とを有してなる請求の範囲第 5 1項記載の画 3 . 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号に応じて上記光出射面 の輝度分布を変化させるものである請求の範囲第 5 2項記載の画像 4 . 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号の画面の概観的輝度分 布を求め、 該求めた概観的輝度分布に応じて上記光出射面の輝度分布 を変化させるものである請求の範囲第 5 2項記載の画像表示装置。 5 . 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号の画素の輝度のヒスト グラムを求め、 該求めたヒストグラムに基づいて上記光出射面の輝度 分布を変化させるものである請求の範囲第 5 3項記載の画像表示装 置。
6 . 照明装置と、 表示画面を形成する液晶層に該照明装置から出射 される光を透過率を変化させながら透過させて画像を表示する液晶 表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映像信号に応じた画像を表示 するよう変化させる駆動手段とを備えた画像表示装置において、 上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面と、 該 光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段とを有してなり、 入力される複数の映像信号を、 該複数の映像信号に対応する画像を 1 つの画面内の複数の領域内に表示するように合成し、 この合成した信 号を上記映像信号として上記駆動手段に入力する映像信号合成手段 を有してなることを特徴とする画像表示装置。
5 7 . 照明装置と、 表示画面を形成する液晶層に該照明装置から出 射される光を透過率を変化させながら透過させて画像を表示する液 晶表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映像信号に応じた画像を表 示するよう変化させる駆動手段とを備えた画像表示装置において、 上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面とを有 し、 該光源が複数の発光体で構成され、 該複数の発光体が密度が変化 するように配置されてなることを特徴とする画像表示装置。
5 8 . 光源と、 該光源から出射される光を集光する集光手段とを備 えた照明装置において、
上記光源から出射される光を P偏光となるように偏光させて上記集 光手段に入射させる偏光手段を有することを特徴とする照明装置。 5 9 . 上記集光手段がプリズムシートからなる請求の範囲第 5 8項
S載の照明装置,
6 0 . 上記偏光手段が反射型偏光板からなる請求の範囲第 5 8項記 載の照明装置。
6 1 . 上記反射型偏光板が互いに屈折率の異なる複数の膜からなる 多層膜構造を有してなる請求の範囲第 6 0項記載の照明装置。
6 2 . 上記反射型偏光板がコレステリック液晶を含んでなる請求の 範囲第 6 0項記載の照明装置。
6 3 . 上記反射型偏光板の手前に位相板が配設されてなる請求の範 囲第 6 0項記載の照明装置。
6 4 . 上記光源が複数の点状発光体を含んでなる請求の範囲第 5 8 項記載の照明装置。
6 5 . 上記光源が線状発光体を含んでなる請求の範囲第 5 8項記載 の照明装置。
6 6 . 上記光源が面状発光体を含んでなる請求の範囲第 5 8項記載 の照明装置。
6 7 . 上記光源が、 点状発光体、 線状発光体、 及び面状発光体のう ちの複数のものの組み合わせを含んでなる請求の範囲第 5 8項記載 の照明装置。
6 8 . 照明装置から出射される光を画像表示用の光として用いる画 像表示装置において、
上記照明装置が、 光源と、 入射光を集光する集光手段と、 上記光源か ら出射される光を P偏光となるように偏光させて該集光手段に入射 させる偏光手段とを備えてなることを特徴とする画像表示装置。
6 9 . 上記集光手段の出射光の光路上に順に配置された入射側偏光 板、 液晶セル、 及び出射側偏光板を有し、
上記入射側偏光板の偏光軸及び出射側偏光板の偏光軸が、 それぞれ、 上記 P偏光の偏光軸に略平行及び略垂直である請求の範囲第 6 8項 記載の画像表示装置。
7 0 . 上記 P偏光の偏光軸が上記液晶セルの表示画面の長手方向に 対し略 4 5度傾斜するよう設定されてなる請求の範囲第 6 9項記載 の画像表示装置。
7 1 . —対の上記集光手段が、 各々の集光方向を含む面に垂直な方 向が互いに垂直なるように設けられ、 一方の集光手段の該集光方向を 含む面に垂直な方向が該入射側偏光板の偏光軸に略平行である請求 の範囲第 7 0項記載の画像表示装置。
7 2 . 上記入射側偏光板に近い方の集光手段の該集光方向を含む面 に垂直な方向が該入射側偏光板の偏光軸に略平行である請求の範囲 第 7 1項記載の画像表示装置。
7 3 . 上記液晶セルの各画素又は絵素を構成する領域内の液晶が、 該液晶セルの基板に略垂直な平面を境に互いに異なる方向に配向さ れてなる請求の範囲第 6 9項記載の画像表示装置。
7 4 . 上記液晶が上記平面に対して略対称に配向されてなる請求の 範囲第 7 2項記載の画像表示装置。
7 5 . 上記 P偏光の偏光軸が上記液晶セルの表示画面の長手方向に 略垂直に設定されてなる請求の範囲第 7 3項記載の画像表示装置。
7 6 . 請求の範囲第 5 1 、 5 6、 5 7項のいずれかに記載の画像表 示装置を表示部として用いたことを特徴とする液晶モニタ。
7 7 . 請求の範囲第 5 1 、 5 6 、 5 7項のいずれかに記載の画像表 示装置を表示部として用いたことを特徴とする液晶テレビ。
7 8 . 請求の範囲第 5 1、 5 6、 5 7項のいずれかに記載の画像表 示装置を表示部として用いたことを特徴とする液晶情報端末。
補正書の請求の範囲
[2001年 11月 15日 （15. 11. 01) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲
6,8,13，15，17，18，35，51，56,62-64，66-68，70,73，76- 78は補正された；
出願当初の請求の範囲 7，14, 16,45-50，57-61，65，69及び 75は
取リ下げられた；他の請求の範囲は変更なし。 （10頁） ]
1 . 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置された導光 板と、 該導光板の一方の主面に対向するように形成された反射面とを 備えた照明装置において、
上記導光板の一方の主面に入射光を所定の率で散乱するように透過 する定散乱層が形成され、
該定散乱層の表面に入射光を上記光源からの距離に応じて変化する 率で散乱するように透過する分布散乱構造が形成されてなることを 特徴とする照明装置。
2 . 上記定散乱層が、 上記導光板の一方の主面の全面に形成されてな る請求の範囲第 1項記載の照明装置。
3 . 上記分布散乱構造が、 上記定散乱層の表面に上記光源からの距離 に応じて面積比率が変化するように形成された散乱領域である請求 の範囲第 1項記載の照明装置。'
4 . 上記散乱領域が、 上記定散乱層の表面に形成された散乱ドッ トで ある請求の範囲第 3項記載の照明装置。
5 . 上記散乱領域が、 上記定散乱層の表面の凹凸が形成された領域か らなる請求の範囲第 3項記載の照明装置。
6 . (補正後） 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置さ れた導光板と、 該導光板の一方の主面に対向するように形成された反 射面とを備えた照明装置において、
上記導光板が、 内部を伝搬する光をある率で散乱するものであり、 上記導光板の一方の主面に入射光を上記光源からの距離に応じて変 化する率で散乱するように透過する分布散乱構造が形成されてなり、 該分布散乱構造による散乱作用が、 上記導光板の他方の主面から出射 補正された用！ ¾ 第 条） される光量に対する寄与度において上記導光板による散乱作用より 大きいことを特徴とする照明装置。
7 . (削除）
8 . (補正後） 上記分布散乱構造による散乱作用が上記導光板による散 乱作用の略 2倍以上である請求の範囲第 6項記載の照明装置。
9 . 上記分布散乱構造が、 上記導光板の一方の主面に上記光源からの 距離に応じて面積比率が変化するように形成された散乱領域である 請求の範囲第 6項記載の照明装置。
1 0 . 上記散乱領域が散乱ドッ トである請求の範囲第 9項記載の照明
1 1 . 上記導光板は、 該導光板中に分散された散乱体によって光を散 乱するものである請求の範囲第 6項記載の照明装置。
1 2 . 上記分布散乱構造が、 上記入射光を光源から近いほど小さい率 で散乱するものである請求の範囲第 6項記載の照明装置。
1 3 . (補正後） 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置 された導光板と、 該導光板の一方の主面に対向するように形成された 反射面とを備えた照明装置において、
上記導光板が、 内部を伝搬する光を上記光源からの距離に応じて変化 する率で散乱するものであり、
上記導光板が異なる散乱率を有する複数の単位導光部材で構成され、 該複数の単位導光部材が、 該導光板全体の散乱率が上記光源からの距 離に応じて変化するものとなるように配置されてなり、
上記単位導光部材同士の接合部が入射光を反射又は散乱するよう構 成されてなることを特徴とする照明装置。
1 4 . (削除）
1 5 . (補正後） 上記複数の単位導光部材が、 散乱機能を有しないもの を含んでなる請求の範囲第 1 3項記載の照明装置。
1 6 . (削除）
補正された用紙 （条約第 19条〕
1 7 . (補正後） 上記反射又は散乱が、 少なく とも全反射、 散乱反射、 及び散乱透過のいずれかである請求の範囲第 1 3項記載の照明装置。
1 8 . (補正後） 上記複数の単位導光部材同士が屈折率整合状態となる よう接合されてなる請求の範囲第 1 3項記載の照明装置。
1 9 . 上記複数の単位導光部材同士が、 概ね 1 . 5程度の屈折率を有 する部材を介して接合されることにより、 屈折率整合状態となってい る請求の範囲第 1 8項記載の照明装置。
2 0 . 上記導光板は、 該導光板中に分散された散乱体によって光を散 乱するものであり、
上記散乱体が上記光源からの距離に応じて変化する密度で分散され てなる請求の範囲第 1 3項記載の照明装置。
2 1 . 上記導光板が、 上記内部を伝搬する光を光源から近いほど小さ い率で散乱するものである請求の範囲第 1 3項記載の照明装置。
2 2 . 複数の上記光源が、 各々の出射光を上記導光板の複数の端面に それぞれ入射射させるよう配置されてなる請求の範囲第 6又は 1 3 項記載の照明装置。
2 3 . 上記散乱体は、 入射光を反射又は屈折するものである請求の範 囲第 1 1項記載の照明装置。
2 4 . 上記散乱体の大きさが概ね可視光の波長より大きい、 請求の範 囲第 1 1項記載の照明装置。
2 5 . 上記散乱体の大きさが概ねサブ m〜数 m mである請求の範囲 第 1 1項記載の照明装置。
2 6 . 上記散乱体が、 ビーズ、 S i 〇 2、 又は気泡で構成されてなる 請求の範囲第 1 1又項記載の照明装置。
2 7 . 光源と、 該光源からの光が端面から入射するよう配置された導 光板と、 該導光板の一方の主面に対向するように形成された反射面と を備えた照明装置において、
上記導光板の一方の主面に入射光を散乱する複数の散乱領域が上記 捕正された用紙 （条約第 19彔 光源からの距離に応じて面積比率が変化するように形成され、 該複数の散乱領域が互いに散乱性の異なる複数種類のもので構成さ れてなることを特徴とする照明装置。
2 8 . 上記複数種類の散乱領域が、 該散乱領域を構成する材料の相違 により散乱性が異なっている請求の範囲第 2 7項記載の照明装置。
2 9 . 上記複数種類の散乱領域が、 入射光を透過する基体中に該基体 と屈折率の異なる散乱体が分散されて構成され、 かつ該散乱体の分散 密度の相違により散乱性が異なっている請求の範囲第 2 7項記載の 照明装置。
3 0 . 請求の範囲第 1 、 6 、 1 3、 2 7項のいずれかに記載の照明装 置を備え、 該照明装置から出射される光を画像表示用の光として用い たことを特徴する画像表示装置。
3 1 . 透明な基体中に入射光を散乱する散乱体が分散された導光板の 製造方法において、
上記散乱体を部位によって密度が変化するように上記基体中に分散 させることを特徴とする導光板の製造方法。
3 2 . 上記基体の材料を加熱して溶融するステツプと、
該溶融された基体の材料に上記散乱体を混入するステツプと、 該溶融された基体の材料を板状に保持しつつ部位によって温度が異 なるように加熱し、 その後これを硬化させるステップとを含んでなる 請求の範囲第 3 1項記載の導光板の製造方法。
3 3 . 上記散乱体としての気泡を部位によって密度が変化するように 上記基体中に発生させる請求の範囲第 3 1項記載の導光板の製造方 法。
3 4 . 上記気泡を発泡剤を用いて発生させる請求の範囲第 3 3項記載 の導光板の製造方法。
3 5 . (補正後） 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面とを備え た照明装置において、
铺正された用紙 （条約第 条） 上記光源からの光の少なくとも一部に対する透過率、 反射率、 及び散 乱度合いのいずれかがマトリクス状の領域単位で変化する構造によ つて上記光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段を備え たことを特徴とする照明装置。
3 6 . 上記光源からの光を上記光出射面へ導く導光板を有し、
上記輝度分布変更手段が、 上記導光板によって導かれる光の上記光出 射面から見た散乱割合の分布を変化させる散乱割合分布変更手段で 構成されてなる請求の範囲第 3 5項記載の照明装置。
3 7 . 上記光源からの光が端面から入射するよう上記導光板が配置さ れるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該一方の主面 に戻るように反射面が形成されることによって、 該導光板の他方の主 面が上記光出射面を構成し、
上記導光板の一方の主面と上記反射面との間に、 入射する光の上記光 出射面に平行な面内における散乱割合の分布を変化させる光分散構 造が上記散乱割合分布変更手段として配設されてなる請求の範囲第
3 6項記載の照明装置。
3 8 . 上記光分散構造は、 上記導光板の一方の主面と上記反射面との 間に配設され液晶の延在面内における位置によつて入射する光を透 過又は散乱するよう該液晶の配向を切替可能な液晶素子と、 該液晶素 子の液晶の配向を上記位置によって切り替える制御手段とを備えて なる請求の範囲第 3 7項記載の照明装置。
3 9 . 上記光分散構造は、 上記液晶素子に、 上記入射する光を散乱す る領域を該領域の面積比率が光源からの距離に応じて変化するよう に発生させるものである請求の範囲第 3 8項記載の照明装置。
4 0 . 上記液晶素子の液晶が高分子分散液晶を含んでなる請求の範囲 第 3 8項記載の照明装置。
4 1 . 上記光源からの光が端面から入射するよう上記導光板が配置さ れるとともに該導光板の一方の主面から出射する光が該一方の主面 铺正された用紙 （条約第 杀 に戻るように反射面が形成されることによって、 該導光板の他方の主 面が上記光出射面を構成し、
上記散乱割合分布変更手段が、 上記導光板の一方の主面に分布するよ うに形成された第 1の散乱領域と、 上記導光板の一方の主面と上記反 射面との間を通過する光を切替により散乱又は透過する散乱制御構 造と、 上記反射面に分布するように形成された第 2の散乱領域とを備 えてなる請求の範囲第 3 6項記載の照明装置。
4 2 . 上記輝度分布可変手段が、 上記光出射面に向かう光の該光出射 面内における光強度分布を変化させる光強度分布変更手段で構成さ れてなる請求の範囲第 3 5項記載の照明装置。
4 3 . 上記光強度分布変更手段は、 上記光出射面に平行な面内におけ る位置によって上記光を透過又は反射することにより、 上記光強度分 布を変化させるものである請求の範囲第 4 2項記載の照明装置。 4 4 . 上記輝度分布変更手段が、 光源の光出射面における輝度分布を 変化させるものである請求の範囲第 3 5項記載の照明装置。
4 5 . (削除）
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5 1 . (補正後） 照明装置と、 表示画面を形成する液晶層に該照明装置 から出射される光を透過率を変化させながら透過させて画像を表示 する液晶表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映像信号に応じた画 像を表示するよう変化させる駆動手段とを備えた画像表示装置にお いて、
上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面と、 上 記光源からの光の少なくとも一部に対する透過率、 反射率、 及び散乱 捕正された用紙 （条約第 19条》 度合いのいずれかがマトリクス状の領域単位で変化する構造によつ て上記光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段とを有し てなることを特徴とする画像表示装置。
2 . 上記輝度分布変更手段は、 複数の上記光出射面の輝度分布を設 定可能な輝度分布設定手段と、 該設定された複数の光出射面の輝度分 布を選択する選択手段とを有してなる請求の範囲第 5 1項記載の画 像表示装置。
3 . 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号に応じて上記光出射面 の輝度分布を変化させるものである請求の範囲第 5 2項記載の画像 表示装置。
4 . 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号の画面の概観的輝度分 布を求め、 該求めた概観的輝度分布に応じて上記光出射面の輝度分布 を変化させるものである請求の範囲第 5 2項記載の画像表示装置。 5 . 上記輝度分布変更手段は、 上記映像信号の画素の輝度のヒスト グラムを求め、 該求めたヒストグラムに基づいて上記光出射面の輝度 分布を変化させるものである請求の範囲第 5 3項記載の画像表示装 6 . (補正後） 照明装置と、 表示画面を形成する液晶層に該照明装置 から出射される光を透過率を変化させながら透過させて画像を表示 する液晶表示素子と、 該液晶表示素子の透過率を映像信号に応じた画 像を表示するよう変化させる駆動手段とを備えた画像表示装置にお いて、
上記照明装置が、 光源と、 該光源からの光が出射する光出射面と、 上 記光源からの光の少なくとも一部に対する透過率、 反射率、 及び散乱 度合いのいずれかがマトリクス状の領域単位で変化する構造によつ て上記光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変更手段とを有し てなり、
入力される複数の映像信号を、 該複数の映像信号に対応する画像を 1 捕正された用紙 （条約第 I9条） つの画面内の複数の領域内に表示するように合成し、 この合成した信 号を上記映像信号として上記駆動手段に入力する映像信号合成手段 を有してなることを特徴とする画像表示装置。
5 7 . (削除）
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6 0 . (削除）
6 1 . (削除）
6 2 . (補正後） 光源と、 該光源から出射される光を集光する集光手 段とを備えた照明装置において、
上記光源から出射される光を P偏光となるように偏光させて上記集 光手段に入射させる偏光手段を有し、
上記偏光手段が反射型偏光板からなり、
上記反射型偏光板がコレステリック液晶を含んでなることを特徴と する照明装置。
6 3 . (補正後） 光源と、 該光源から出射される光を集光する集光手 段とを備えた照明装置において、
上記光源から出射される光を P偏光となるように偏光させて上記集 光手段に入射させる偏光手段を有し、
上記偏光手段が反射型偏光板からなり、
上記反射型偏光板の手前に位相板が配設されてなることを特徴とす る照明装置。
6 4 . (補正後） 光源と、 該光源から出射される光を集光する集光手 段とを備えた照明装置において、
上記光源から出射される光を P偏光となるように偏光させて上記集 光手段に入射させる偏光手段を有し、
上記光源が複数の点状発光体を含んでなることを特徴とする照明装 捕正された用 (条約第^条)
6 5 . (削除）
6 6 . (補正後） 光源と、 該光源から出射される光を集光する集光手 段とを備えた照明装置において、
上記光源から出射される光を P偏光となるように偏光させて上記集 光手段に入射させる偏光手段を有し、
上記光源が面状発光体を含んでなることを特徴とする照明装置。
6 7 . (補正後） 光源と、 該光源から出射される光を集光する集光手 段とを備えた照明装置において、
上記光源から出射される光を P偏光となるように偏光させて上記集 光手段に入射させる偏光手段を有し、
上記光源が、 点状発光体、 線状発光体、 及び面状発光体のうちの複数 のものの組み合わせを含んでなることを特徴とする照明装置。
6 8 . (補正後） 照明装置から出射される光を画像表示用の光として 用いる画像表示装置において、 ' 上記照明装置が、 光源と、 入射光を集光する集光手段と、 上記光源か ら出射される光を P偏光となるように偏光させて該集光手段に入射 させる偏光手段とを備えてなり、
上記集光手段の出射光の光路上に順に配置された入射側偏光板、 液晶 セル、 及び出射側偏光板を有し、
上記入射側偏光板の偏光軸及び出射側偏光板の偏光軸が、 それぞれ、 上記 P偏光の偏光軸に略平行及び略垂直であることを特徴とする画
6 9 . (削除）
7 0 . (補正後） 上記 P偏光の偏光軸が上記液晶セルの表示画面の長 手方向に対し略 4 5度傾斜するよう設定されてなる請求の範囲第 6 8項記載の画像表示装置。
7 1 . 一対の上記集光手段が、 各々の集光方向を含む面に垂直な方 向が互いに垂直なるように設けられ、 一方の集光手段の該集光方向を 捕正された用紙 （条約第 19条） 含む面に垂直な方向が該入射側偏光板の偏光軸に略平行である請求 の範囲第 7 0項記載の画像表示装置。
7 2 . 上記入射側偏光板に近い方の集光手段の該集光方向を含む面 に垂直な方向が該入射側偏光板の偏光軸に略平行である請求の範囲 第 7 1項記載の画像表示装置。
7 3 . (補正後） 上記液晶セルの各画素又は絵素を構成する領域内の 液晶が、 該液晶セルの基板に略垂直な平面を境に互いに異なる方向に 配向されてなる請求の範囲第 6 8項記載の画像表示装置。
7 4 . 上記液晶が上記平面に対して略対称に配向されてなる請求の 範囲第 7 2項記載の画像表示装置。
7 5 . (削除）
7 6 . (補正後） 請求の範囲第 5 1又は 5 6項記載の画像表示装置を 表示部として用いたことを特徴とする液晶モニタ。
7 7 . (補正後） 請求の範囲第 5 1又は 5 6項記載の画像表示装置を 表示部として用いたことを特徴とする液晶テレビ。
7 8 . (補正後） 請求の範囲第 5 1又は 5 6項記載の画像表示装置を 表示部として用いたことを特徴とする液晶情報端末。
捕正された用紙 （条約第^条） 条約第 1 9条 （1 ) に基づく説明書
1 . 請求の範囲第 6項及びその引用項は、 「分布散乱構造による散乱作用が、 導 光板の他方の主面から出射される光量に対する寄与度において導光板による散乱 作用より大きい」 ことを特徴的構成としている。
この特徴的構成により、 光出射面における輝度分布の制御を損なうことなく、 導光板の突き抜け光を低減することができるという効果が得られる。
一方、 引用例にはこの特徴的構成及びその効果が示されていない。
2 . 請求の範囲第 1 3項及びその引用項は、 「単位導光部材同士の接合部が入射 光を反射又は散乱するよう構成されてなる」 ことを特徴的構成としている。
この特徴的構成により、 導光板中を伝搬する光の散乱される機会が増加するた め、 導光板の突き抜け光をより低減することができるという効果が得られる。 一方、 引用例にはこの特徴的構成及びその効果が示されていない。
3 . 請求の範囲第 3 5、 5 1、 5 6項及びその引用項は、 「光源からの光の少な くとも一部に対する透過率、 反射率、 及び散乱度合いのいずれかがマトリクス状 の領域単位で変化する構造によって光出射面の輝度分布を変化させる輝度分布変 更手段を備えた」 ことを特徴的構成としている。
この特徴的構成により、 用途に応じて、 照明装置の光出射面の輝度分布を所要 のものに変えることができるという効果が得られる。
一方、 引用例にはこの特徴的構成が示されていない。
4 . 請求の範囲第 6 2項は、 「偏光手段が反射型偏光板からなり、 該反射型偏光 板がコレステリック液晶を含んでなる」 ことを特徴的構成としている。
一方、 引用例にはこの特徴的構成が示されていない。
5 . 請求の範囲第 6 3項は、 「偏光手段が反射型偏光板からなり、
該反射型偏光板の手前に位相板が配設されてなる」 ことを特徴的構成としている。 この特徴的構成により、 反射型偏光板で反射された S偏光の偏光方向を変える ことができるという効果が得られる。
一方、 引用例にはこの特徴的構成及びその効果が示されていない。
6 . 請求の範囲第 6 4項は、 「光源から出射される光を P偏光となるように偏光 させて集光手段に入射させる偏光手段を有し、 上記光源が複数の点状発光体を含 んでなる」 ことを特徴的構成としている。
一方、 引用例にはこの特徴的構成が示されていない。
7 . 請求の範囲第 6 6項は、 「光源から出射される光を P偏光となるように偏光 させて集光手段に入射させる偏光手段を有し、 上記光源が面状発光体を含んでな る」 ことを特徴的構成としている。
一方、 引用例にはこの特徴的構成が示されていない。
8 . 請求の範囲第 6 7項は、 「光源から出射される光を P偏光となるように偏光 させて集光手段に入射させる偏光手段を有し、 上記光源が、 点状発光体、 線状発 光体、 及び面状発光体のうちの複数のものの組み合わせを含んでなる」 ことを特 徴的構成としている。
一方、 引用例にはこの特徴的構成が示されていない。
9 . 請求の範囲第 6 8項及びその引用項は、 「入射側偏光板の偏光軸及び出射側 偏光板の偏光軸が、 それぞれ、 P偏光の偏光軸に略平行及び略垂直である」 こと を特徴的構成としている。
この特徴的構成により、 入射側偏光板にその偏光軸に略一致する偏光軸を有す る光が入射するので、 該入射側偏光板における吸収による損失を低減することが できる。 ' 一方、 引用例にはこの特徴的構成及びその効果が示されていない。
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