JPH10319393A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JPH10319393A JPH10319393A JP9125668A JP12566897A JPH10319393A JP H10319393 A JPH10319393 A JP H10319393A JP 9125668 A JP9125668 A JP 9125668A JP 12566897 A JP12566897 A JP 12566897A JP H10319393 A JPH10319393 A JP H10319393A
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- crystal display
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- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract 12
- 238000001615 p wave Methods 0.000 claims abstract 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract 5
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】バックライト光学系を具備した液晶表示装置に
おける光源の消費電力を増やすことなく、明るい表示輝
度を得る。 【解決手段】液晶表示素子と、この液晶表示パネルの裏
面に設置して面状の光を照射するバックライト構造体2
とを少なくとも備える液晶表示装置において、前記バッ
クライト構造体2が、線状光源の出射光をコリメートす
る指向性集光板6と、線状光源4からのp波とs波を含
む光からp波を分離透過する偏光分離器8と偏光分離器
8で反射されたs波成分をp波成分に変換する1/4波
長板11と、偏光分離器を透過して深い出射角で出射す
るp波を表示面法線方向にエネルギー損失なしに角度変
更する下向きプリズム板9を具備した。
おける光源の消費電力を増やすことなく、明るい表示輝
度を得る。 【解決手段】液晶表示素子と、この液晶表示パネルの裏
面に設置して面状の光を照射するバックライト構造体2
とを少なくとも備える液晶表示装置において、前記バッ
クライト構造体2が、線状光源の出射光をコリメートす
る指向性集光板6と、線状光源4からのp波とs波を含
む光からp波を分離透過する偏光分離器8と偏光分離器
8で反射されたs波成分をp波成分に変換する1/4波
長板11と、偏光分離器を透過して深い出射角で出射す
るp波を表示面法線方向にエネルギー損失なしに角度変
更する下向きプリズム板9を具備した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特にバックライト光学系の照明効率を消費電力の増
大を伴うことなく向上させて高輝度の表示画面を得るこ
とができるようにした液晶表示装置に関する。
り、特にバックライト光学系の照明効率を消費電力の増
大を伴うことなく向上させて高輝度の表示画面を得るこ
とができるようにした液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フラットパネルディスプレイの主流の座
を占めている液晶表示装置は、低消費電力・薄型・軽量
などの特徴を持ち、ノートパソコンや携帯用情報機器の
必須表示装置として広く使用されている。
を占めている液晶表示装置は、低消費電力・薄型・軽量
などの特徴を持ち、ノートパソコンや携帯用情報機器の
必須表示装置として広く使用されている。
【0003】この種の液晶表示装置を構成する液晶表示
素子は、一般に自己発光しないため、表示情報を可視化
するためには照明用の光源を必要とし、情報機器と人間
とのインターフェースのキーデバイスとして要求される
視認性の向上が日進月歩で進められている。
素子は、一般に自己発光しないため、表示情報を可視化
するためには照明用の光源を必要とし、情報機器と人間
とのインターフェースのキーデバイスとして要求される
視認性の向上が日進月歩で進められている。
【0004】液晶表示装置を構成する光源として、表示
デバイスである液晶表示素子を裏面から照明する、所謂
バックライト光学系が採用されており、このバックライ
ト機構を液晶表示パネルに積層して一体化している。
デバイスである液晶表示素子を裏面から照明する、所謂
バックライト光学系が採用されており、このバックライ
ト機構を液晶表示パネルに積層して一体化している。
【0005】表示画面の輝度を大きくして視認性を向上
させる対策の1つとして、上記のバックライト光学系を
構成する光源(一般には、線状の冷陰極蛍光灯)の発光
輝度を大きくすることが考えられるが、必然的に消費電
力の増大を招き、携帯用情報機器のディスプレイに適し
た手段とは言えない。
させる対策の1つとして、上記のバックライト光学系を
構成する光源(一般には、線状の冷陰極蛍光灯)の発光
輝度を大きくすることが考えられるが、必然的に消費電
力の増大を招き、携帯用情報機器のディスプレイに適し
た手段とは言えない。
【0006】また、近年、液晶技術の進展と共に、CR
T並の高画質、高視野角を備えた横電界方式(IPS方
式)の液晶表示装置が実現されている。このIPS方式
の液晶表示装置は、開口率が従来方式よりも小さいた
め、一般に輝度が低く、大画面のモニター製品としてC
RTに置き換わるためには、その照明装置すなわちバッ
クライト光学系の高輝度化が望まれている。
T並の高画質、高視野角を備えた横電界方式(IPS方
式)の液晶表示装置が実現されている。このIPS方式
の液晶表示装置は、開口率が従来方式よりも小さいた
め、一般に輝度が低く、大画面のモニター製品としてC
RTに置き換わるためには、その照明装置すなわちバッ
クライト光学系の高輝度化が望まれている。
【0007】液晶表示装置を構成するバックライト構造
体は、光を面状に伝播させるための透明なアクリル樹脂
系等からなる基板で形成した導光板と、この導光板の少
なくとも一辺(一側縁)に沿って設置した冷陰極蛍光灯
等の線状光源と、導光板の状面(液晶表示素子側)と液
晶表示素子の間に介挿したプリズムシート、および導光
板の背面(液晶表示素子と反対側)に設置した反射シー
トとを主たる構成材として構成される。
体は、光を面状に伝播させるための透明なアクリル樹脂
系等からなる基板で形成した導光板と、この導光板の少
なくとも一辺(一側縁)に沿って設置した冷陰極蛍光灯
等の線状光源と、導光板の状面(液晶表示素子側)と液
晶表示素子の間に介挿したプリズムシート、および導光
板の背面(液晶表示素子と反対側)に設置した反射シー
トとを主たる構成材として構成される。
【0008】図5はバックライト構造体を備えた従来の
液晶表示装置の概略構成例を説明する展開斜視図であっ
て、1は液晶表示パネル、2はバックライト構造体、3
は導光板、4は冷陰極蛍光灯、5はランプ反射シート、
9はプリズムシート、12は反射シート、13は拡散シ
ート、14は上フレーム、15はスペーサ、16はプリ
ント基板、17は遮光フレーム、18は中間フレーム、
19は下フレーム、20はランプカバーである。
液晶表示装置の概略構成例を説明する展開斜視図であっ
て、1は液晶表示パネル、2はバックライト構造体、3
は導光板、4は冷陰極蛍光灯、5はランプ反射シート、
9はプリズムシート、12は反射シート、13は拡散シ
ート、14は上フレーム、15はスペーサ、16はプリ
ント基板、17は遮光フレーム、18は中間フレーム、
19は下フレーム、20はランプカバーである。
【0009】同図において、液晶表示素子1には駆動I
C等の電子部品を搭載したプリント基板16が一体化さ
れ、その背面にバックライト構造体2を積層した状態で
中間フレーム18に組み付けられ、これを上フレーム1
4と下フレーム19とで挟持して固定される。
C等の電子部品を搭載したプリント基板16が一体化さ
れ、その背面にバックライト構造体2を積層した状態で
中間フレーム18に組み付けられ、これを上フレーム1
4と下フレーム19とで挟持して固定される。
【0010】バックライト構造体2は、少なくとも上記
液晶表示素子1の有効表示領域をカバーする広がりをも
つ導光板3と、この導光板3の背面に設置した反射シー
ト12、導光板3の上面に設置された拡散シート13お
よび拡散シート13と液晶表示素子1の間に設置された
プリズムシート8、導光板3の一端縁に沿って配置され
た冷陰極蛍光灯4とランプ反射シート5並びにランプカ
バー20とから構成される。
液晶表示素子1の有効表示領域をカバーする広がりをも
つ導光板3と、この導光板3の背面に設置した反射シー
ト12、導光板3の上面に設置された拡散シート13お
よび拡散シート13と液晶表示素子1の間に設置された
プリズムシート8、導光板3の一端縁に沿って配置され
た冷陰極蛍光灯4とランプ反射シート5並びにランプカ
バー20とから構成される。
【0011】なお、液晶表示素子1と上フレーム14の
間にはスペーサ15が介挿され、また液晶表示素子1と
バックライト構造体2との間には、バックライト構造体
2からの光が液晶表示素子1の有効表示領域外に漏れる
のを防止するための遮光フレーム17が設置されてい
る。
間にはスペーサ15が介挿され、また液晶表示素子1と
バックライト構造体2との間には、バックライト構造体
2からの光が液晶表示素子1の有効表示領域外に漏れる
のを防止するための遮光フレーム17が設置されてい
る。
【0012】このような構造において、液晶表示素子1
の有効表示領域はバックライト構造体2からの照明光で
照明され、液晶表示素子1に形成された画像あるいは文
字・数字等が可視的に表示される。
の有効表示領域はバックライト構造体2からの照明光で
照明され、液晶表示素子1に形成された画像あるいは文
字・数字等が可視的に表示される。
【0013】図6は従来の液晶表示装置におけるバック
ライト構造体の構成例を説明する要部断面図であって、
4aは冷陰極蛍光灯の給電ケーブル、16aは駆動I
C、図5と同一符号は同一部分に対応する。
ライト構造体の構成例を説明する要部断面図であって、
4aは冷陰極蛍光灯の給電ケーブル、16aは駆動I
C、図5と同一符号は同一部分に対応する。
【0014】同図に示したように、バックライト構造体
2を構成する冷陰極蛍光灯4から出射した光は、導光板
3の入光面(側端面)に対する屈折角が42°以下で導
光板3に入射し、図中に矢印で示したように、導光板3
内を当該導光板3の上面と下面での反射、および導光板
3の下面に印刷等で形成されている光学パターン(図示
せず)による散乱を繰り返しながら伝播して液晶表示素
子1方向に指向され、当該液晶表示素子1を背面から照
明する。
2を構成する冷陰極蛍光灯4から出射した光は、導光板
3の入光面(側端面)に対する屈折角が42°以下で導
光板3に入射し、図中に矢印で示したように、導光板3
内を当該導光板3の上面と下面での反射、および導光板
3の下面に印刷等で形成されている光学パターン(図示
せず)による散乱を繰り返しながら伝播して液晶表示素
子1方向に指向され、当該液晶表示素子1を背面から照
明する。
【0015】このように、液晶表示装置に用いられるバ
ックライト構造体は、樹脂を公的とする透明基板からな
る導光板の側縁に沿って設置した冷陰極蛍光灯からの光
を当該導光板に伝播させることによって面状に分布させ
る機能を有する。
ックライト構造体は、樹脂を公的とする透明基板からな
る導光板の側縁に沿って設置した冷陰極蛍光灯からの光
を当該導光板に伝播させることによって面状に分布させ
る機能を有する。
【0016】なお、この種の液晶表示装置に関する従来
技術を開示したものとしては、他に特公昭51−136
66号公報、特開昭63−309921号公報等を挙げ
ることができる。
技術を開示したものとしては、他に特公昭51−136
66号公報、特開昭63−309921号公報等を挙げ
ることができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】近年の液晶表示装置に
おいては、そのバックライト構造体は液晶表示装置の高
輝度化、低消費電力化のためにそれ自体の高輝度化と低
消費電力化を量努力がなされている。
おいては、そのバックライト構造体は液晶表示装置の高
輝度化、低消費電力化のためにそれ自体の高輝度化と低
消費電力化を量努力がなされている。
【0018】バックライト構造体の高輝度化、低消費電
力化を目的とした先行技術として、例えば、アジア デ
ィスプレイ ’95 (ASIA DISPLAY ’
95)第731〜734ページに開示されたように、偏
光板を用いることなく液晶表示素子に偏光を入射させる
ことができる偏光出射の可能な導光板が提案されてい
る。
力化を目的とした先行技術として、例えば、アジア デ
ィスプレイ ’95 (ASIA DISPLAY ’
95)第731〜734ページに開示されたように、偏
光板を用いることなく液晶表示素子に偏光を入射させる
ことができる偏光出射の可能な導光板が提案されてい
る。
【0019】図7は偏光出射が可能な導光板を有するバ
ックライト構造体を用いた液晶表示装置の構成例を説明
する要部断面図である。
ックライト構造体を用いた液晶表示装置の構成例を説明
する要部断面図である。
【0020】同図に示したように、導光板3の上面(液
晶表示素子側)にレンチキュラー・レンズ・アレイ30
を設置し、その上部に1/4波長の膜厚をもつ酸化チタ
ン膜を上下両面に成膜したガラス基板(以下、偏光分離
器と称する)8が配置され、さらに、その上部にはプリ
ズムシート9が配置されている。また、導光板3の下部
には、1/4波長板11を介して反射板12が配置され
ている。
晶表示素子側)にレンチキュラー・レンズ・アレイ30
を設置し、その上部に1/4波長の膜厚をもつ酸化チタ
ン膜を上下両面に成膜したガラス基板(以下、偏光分離
器と称する)8が配置され、さらに、その上部にはプリ
ズムシート9が配置されている。また、導光板3の下部
には、1/4波長板11を介して反射板12が配置され
ている。
【0021】光は電磁波であるから、偏波面の方向が互
いに直交する2つの独立な成分に分解できる。このと
き、光線の通った道筋が形成する平面を規定したとき
に、偏波面がその平面上にある光成分をp波と呼び、偏
波面が光線の通る平面に対して垂直な光成分をs波と呼
ぶ。光源からの自然光はあらゆる偏光状態の光に対する
p波とs波をそれぞれ等量含んだ光である。
いに直交する2つの独立な成分に分解できる。このと
き、光線の通った道筋が形成する平面を規定したとき
に、偏波面がその平面上にある光成分をp波と呼び、偏
波面が光線の通る平面に対して垂直な光成分をs波と呼
ぶ。光源からの自然光はあらゆる偏光状態の光に対する
p波とs波をそれぞれ等量含んだ光である。
【0022】上記構成のバックライト構造体において
は、冷陰極蛍光灯4から出射した光は導光板3に入射
し、レンチキュラー・レンズ・アレイ30の表面で屈折
透過を経て偏光分離器8に入射する。入射した光は、偏
光分離器8の酸化チタン膜の屈折率をm=2.3とする
と、導光板3の上面から当該面の法線に対してArcT
an(m)≒66.5°の角度で出射する光線は、酸化
チタン膜の表面に空気と酸化チタン膜の媒質境界におけ
るブリュースター角にほぼ等しい入射角で入射する。こ
のとき、空気と酸化チタン膜の媒質境界に対して、光を
構成する各偏波成分のうち、p波の透過率は100%と
なる一方、s波の透過率は約53%となる。
は、冷陰極蛍光灯4から出射した光は導光板3に入射
し、レンチキュラー・レンズ・アレイ30の表面で屈折
透過を経て偏光分離器8に入射する。入射した光は、偏
光分離器8の酸化チタン膜の屈折率をm=2.3とする
と、導光板3の上面から当該面の法線に対してArcT
an(m)≒66.5°の角度で出射する光線は、酸化
チタン膜の表面に空気と酸化チタン膜の媒質境界におけ
るブリュースター角にほぼ等しい入射角で入射する。こ
のとき、空気と酸化チタン膜の媒質境界に対して、光を
構成する各偏波成分のうち、p波の透過率は100%と
なる一方、s波の透過率は約53%となる。
【0023】空気と酸化チタン膜の媒質境界を透過した
光は、酸化チタンとガラスの媒質境界面に約23°の入
射角で入射し、この境界面でのp波の透過率は約98
%、s波の透過率は約95%である。
光は、酸化チタンとガラスの媒質境界面に約23°の入
射角で入射し、この境界面でのp波の透過率は約98
%、s波の透過率は約95%である。
【0024】さらに、酸化チタン膜とガラスの媒質境界
を透過した光は、ガラスと酸化チタン膜の媒質境界面に
約35°の入射角で入射し、こんも境界面でのp波の透
過率は約98%、s波の透過率は95%である。
を透過した光は、ガラスと酸化チタン膜の媒質境界面に
約35°の入射角で入射し、こんも境界面でのp波の透
過率は約98%、s波の透過率は95%である。
【0025】さらにまた、ガラスと酸化チタン膜の媒質
境界を透過した光は、酸化チタン膜と空気の媒質境界面
に約24°の入射角で入射し、この境界面でのp波の透
過率は100%、s波の透過率は約53%である。ここ
での透過光は66.5°の屈折角で空気中に出射する。
境界を透過した光は、酸化チタン膜と空気の媒質境界面
に約24°の入射角で入射し、この境界面でのp波の透
過率は100%、s波の透過率は約53%である。ここ
での透過光は66.5°の屈折角で空気中に出射する。
【0026】上記した4つの媒質境界での透過率を積算
すると、導光板3側から偏光分離器8にブリュースター
角66.5°の入射角で入射する光線は、p波の透過率
が約97%、s波の透過率が約26%となるため、顕著
な偏光分離作用が発生する。
すると、導光板3側から偏光分離器8にブリュースター
角66.5°の入射角で入射する光線は、p波の透過率
が約97%、s波の透過率が約26%となるため、顕著
な偏光分離作用が発生する。
【0027】偏光分離器8で反射されたs波は導光板3
側に反射され、1/4波長板11を介して反射板12に
よる反射を受け、導光板3を通過した後、偏光分離器8
に戻ってくる。このとき、s波は1/4波長板11を二
回通過しているため、光の偏波面が90°回転してp波
に変換されているので、初めの入射時に偏光分離器8で
反射されたs波成分がp波として偏光分離器8に入射し
て透過することになる。
側に反射され、1/4波長板11を介して反射板12に
よる反射を受け、導光板3を通過した後、偏光分離器8
に戻ってくる。このとき、s波は1/4波長板11を二
回通過しているため、光の偏波面が90°回転してp波
に変換されているので、初めの入射時に偏光分離器8で
反射されたs波成分がp波として偏光分離器8に入射し
て透過することになる。
【0028】これにより、ガラス板の上下両面に酸化チ
タン膜が成膜された偏光分離器8から出射する光の約8
7%がp波となり、偏光分離器8を略々偏光板の代わり
として用いることができる。この偏光分離器8から出射
する光線は、プリズムシート9による角度制御を受け、
液晶表示素子1(下側偏光板無し)を照明することとな
る。
タン膜が成膜された偏光分離器8から出射する光の約8
7%がp波となり、偏光分離器8を略々偏光板の代わり
として用いることができる。この偏光分離器8から出射
する光線は、プリズムシート9による角度制御を受け、
液晶表示素子1(下側偏光板無し)を照明することとな
る。
【0029】これにより、導光板3の上面から当該面の
法線に対し66.5°の角度で出射する光線について
は、偏光板を用いずに自然光を略々直線偏光化すること
ができるので、偏光板の使用枚数を二枚から一枚に減ら
すことができ、その分だけ輝度を向上することができる
という効果がある。
法線に対し66.5°の角度で出射する光線について
は、偏光板を用いずに自然光を略々直線偏光化すること
ができるので、偏光板の使用枚数を二枚から一枚に減ら
すことができ、その分だけ輝度を向上することができる
という効果がある。
【0030】しかし、冷陰極蛍光灯4から出射する光は
拡散光であるため、通常の導光板出射光は拡散性を持っ
ており、図示の二次元平面のみに限っても、導光板3か
ら偏光分離器8に対してブリュースター角と異なる入射
角で入射する光線が多発する。(三次元的描像に立って
考えるならば、偏光分離器8に光が入射するときの入射
面は、一通りではなく、無数に存在することが分かるの
で、ブリュースター角とは異なる入射角で偏光分離器8
に入射する光線の割合は、2次元的に考えたときよりも
更に大きなものとなる。)ブリュースター角と異なる入
射角で偏光分離器8に入射する光線群は、ブリュースタ
ー角に等しい入射角で偏光分離器8に入射する光線と比
較して、p波の透過率が減少し、s波の透過率が増大す
るため、偏光分離器8による偏光分離作用が低下し、偏
光度の高いp波を得ることはできない。
拡散光であるため、通常の導光板出射光は拡散性を持っ
ており、図示の二次元平面のみに限っても、導光板3か
ら偏光分離器8に対してブリュースター角と異なる入射
角で入射する光線が多発する。(三次元的描像に立って
考えるならば、偏光分離器8に光が入射するときの入射
面は、一通りではなく、無数に存在することが分かるの
で、ブリュースター角とは異なる入射角で偏光分離器8
に入射する光線の割合は、2次元的に考えたときよりも
更に大きなものとなる。)ブリュースター角と異なる入
射角で偏光分離器8に入射する光線群は、ブリュースタ
ー角に等しい入射角で偏光分離器8に入射する光線と比
較して、p波の透過率が減少し、s波の透過率が増大す
るため、偏光分離器8による偏光分離作用が低下し、偏
光度の高いp波を得ることはできない。
【0031】また、偏光分離器8で反射されたp波成分
は、1/4波長板11を介して反射板12による反射を
受け、s波に変換されて偏光分離器8に戻ってくるの
で、二回目の入射では偏光分離器8を透過するp波成分
は存在しない。更に、二回目の入射において偏光分離器
8で反射されたs波は1/4波長板11を介して反射板
12による反射を受け、p波に変換されて偏光分離器8
に戻ってくるが、反射板12による反射を二回受けてい
るので光量自体が減少してしまっている。
は、1/4波長板11を介して反射板12による反射を
受け、s波に変換されて偏光分離器8に戻ってくるの
で、二回目の入射では偏光分離器8を透過するp波成分
は存在しない。更に、二回目の入射において偏光分離器
8で反射されたs波は1/4波長板11を介して反射板
12による反射を受け、p波に変換されて偏光分離器8
に戻ってくるが、反射板12による反射を二回受けてい
るので光量自体が減少してしまっている。
【0032】このように、偏光度が低く、光量も低下し
た状態の光を液晶表示素子1(下側偏光板無し)に入射
させると、当該液晶表示素子の画像がオフ状態のときに
も液晶表示素子を透過する成分が発生するため、偏光板
を用いて直線偏光を液晶層に入射させる通常の液晶表示
装置に比べて、黒レベルが輝度、色相共本来の黒からず
れてしまい、コントラストが悪化するという問題があっ
た。
た状態の光を液晶表示素子1(下側偏光板無し)に入射
させると、当該液晶表示素子の画像がオフ状態のときに
も液晶表示素子を透過する成分が発生するため、偏光板
を用いて直線偏光を液晶層に入射させる通常の液晶表示
装置に比べて、黒レベルが輝度、色相共本来の黒からず
れてしまい、コントラストが悪化するという問題があっ
た。
【0033】また、偏光板を一枚減らした分だけの(輝
度を倍化する)輝度向上効果を得ることができないとい
う問題もあった。
度を倍化する)輝度向上効果を得ることができないとい
う問題もあった。
【0034】本発明の目的は、上記従来技術における諸
問題を解消し、偏光板を用いることなく偏光度の高い直
線偏光を出射することができるバックライト構造体を備
えた液晶表示装置を提供することにある。
問題を解消し、偏光板を用いることなく偏光度の高い直
線偏光を出射することができるバックライト構造体を備
えた液晶表示装置を提供することにある。
【0035】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、前記図7で説明したバックライト構造体
を備えた液晶表示装置において、その導光板の線状光源
(冷陰極蛍光灯等)設置側端面に指向性集光板を設ける
と共に、導光板の下面にプリズムアレイを備えたこと
で、バックライト構造体から供給される光が液晶表示パ
ネルに有効に使用される割合である有効利用効率を更に
高めた構成としたものである。
に、本発明は、前記図7で説明したバックライト構造体
を備えた液晶表示装置において、その導光板の線状光源
(冷陰極蛍光灯等)設置側端面に指向性集光板を設ける
と共に、導光板の下面にプリズムアレイを備えたこと
で、バックライト構造体から供給される光が液晶表示パ
ネルに有効に使用される割合である有効利用効率を更に
高めた構成としたものである。
【0036】以下、本発明の構成を明確にするために、
実施例に付した符号を併記して記述する。
実施例に付した符号を併記して記述する。
【0037】すなわち、請求項1に記載の第1の発明
は、液晶表示素子1と、この液晶表示素子1の裏面に設
置して面状の光を照射するバックライト構造体2とを少
なくとも備える液晶表示装置において、前記バックライ
ト構造体2が、板状の導光板3と、この導光板3の少な
くとも一辺に沿って配置した線状光源4と、前記導光板
3と前記線状光源4の間に設置した指向性集光板6と、
前記導光板3の前記液晶表示素子1とは反対側の面に加
工したプリズム面3Aと、前記導光板3の前記液晶表示
素子1側に設置して前記線状光源4から入射するp波と
s波を含む光からp波を分離透過する偏光分離器8と、
偏光分離器8によって反射されたs波をp波に変換する
1/4波長板11と、前記偏光分離器8を透過して深い
出射角(=ブリュースター角≒66.5°)で出射する
光線群を100%内面反射により表示面の法線方向に角
度制御する下向きプリズムシート9と、前記偏光分離器
8に反射されたs波をp波に変換する1/4波長板11
とを備えたことを特徴とする。
は、液晶表示素子1と、この液晶表示素子1の裏面に設
置して面状の光を照射するバックライト構造体2とを少
なくとも備える液晶表示装置において、前記バックライ
ト構造体2が、板状の導光板3と、この導光板3の少な
くとも一辺に沿って配置した線状光源4と、前記導光板
3と前記線状光源4の間に設置した指向性集光板6と、
前記導光板3の前記液晶表示素子1とは反対側の面に加
工したプリズム面3Aと、前記導光板3の前記液晶表示
素子1側に設置して前記線状光源4から入射するp波と
s波を含む光からp波を分離透過する偏光分離器8と、
偏光分離器8によって反射されたs波をp波に変換する
1/4波長板11と、前記偏光分離器8を透過して深い
出射角(=ブリュースター角≒66.5°)で出射する
光線群を100%内面反射により表示面の法線方向に角
度制御する下向きプリズムシート9と、前記偏光分離器
8に反射されたs波をp波に変換する1/4波長板11
とを備えたことを特徴とする。
【0038】この発明の構成により、バックライト構造
体から供給される光が液晶表示パネルに有効に使用され
る割合である有効利用効率が向上し、高輝度の液晶表示
装置を得ることができる。
体から供給される光が液晶表示パネルに有効に使用され
る割合である有効利用効率が向上し、高輝度の液晶表示
装置を得ることができる。
【0039】また、請求項2に記載の第2の発明は、第
1の発明における前記プリズム面が前記導光板3の前記
液晶表示素子1とは反対側の面側に密着して設置したプ
リズム板10からなることを特徴とする。
1の発明における前記プリズム面が前記導光板3の前記
液晶表示素子1とは反対側の面側に密着して設置したプ
リズム板10からなることを特徴とする。
【0040】この発明の構成によれば、プリズム板10
を別体で作製するものであるため、導光板の裏面に形成
する反射パターンの作製が容易である。
を別体で作製するものであるため、導光板の裏面に形成
する反射パターンの作製が容易である。
【0041】なお、前記各発明における指向性集光板6
は、導光板3の入射面に密着させたシート状部材、ある
いは導光板の当該入射面を加工したものでよく、さらに
は、導光板とは線状光源側に離して設置した板状部材と
することができる。
は、導光板3の入射面に密着させたシート状部材、ある
いは導光板の当該入射面を加工したものでよく、さらに
は、導光板とは線状光源側に離して設置した板状部材と
することができる。
【0042】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
き、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【0043】図1は本発明による液晶表示装置の第1実
施例の構成を説明する要部断面図であって、1は液晶表
示素子、2はバックライト構造体、3は導光板、3Aは
導光板3の裏面を加工して形成したプリズムアレイ、4
は線状光源としての冷陰極蛍光灯、4aは冷陰極蛍光灯
の給電線、5はランプ反射シート、6は指向性集光板と
しての集光シート、8は偏光分離器、9はプリズムシー
ト、11は1/4波長板、12は反射板、14は上フレ
ーム、16はプリント基板、16aは駆動IC、18は
中間フレーム、19は下フレームである。
施例の構成を説明する要部断面図であって、1は液晶表
示素子、2はバックライト構造体、3は導光板、3Aは
導光板3の裏面を加工して形成したプリズムアレイ、4
は線状光源としての冷陰極蛍光灯、4aは冷陰極蛍光灯
の給電線、5はランプ反射シート、6は指向性集光板と
しての集光シート、8は偏光分離器、9はプリズムシー
ト、11は1/4波長板、12は反射板、14は上フレ
ーム、16はプリント基板、16aは駆動IC、18は
中間フレーム、19は下フレームである。
【0044】また、図2は本発明による液晶表示装置の
第1実施例の構成を説明する模式的斜視図である。
第1実施例の構成を説明する模式的斜視図である。
【0045】図1と図2において、この実施例では、バ
ックライト構造体2を構成する導光板3の入射面に集光
シート6を密着させて配置し、冷陰極蛍光灯4からの光
をコリメートして導光板3に導入すると共に、導光板3
の下面(液晶表示素子とは反対側)にプリズム面3Aを
加工したものである。このプリズム面3Aは冷陰極蛍光
灯4の長手方向と平行に延びる断面が山形の多数の畝形
状(プリズムアレイ)を有する。
ックライト構造体2を構成する導光板3の入射面に集光
シート6を密着させて配置し、冷陰極蛍光灯4からの光
をコリメートして導光板3に導入すると共に、導光板3
の下面(液晶表示素子とは反対側)にプリズム面3Aを
加工したものである。このプリズム面3Aは冷陰極蛍光
灯4の長手方向と平行に延びる断面が山形の多数の畝形
状(プリズムアレイ)を有する。
【0046】この実施例において、冷陰極蛍光灯4から
出射した光は集光シート6により平行な光線となって導
光板3に導入される。このとき、導光板3内に入射した
全ての光線は同一の入射角で導光板3の下面に形成した
プリズム面3Aのを構成する山形の図中左側の斜面に入
射する。
出射した光は集光シート6により平行な光線となって導
光板3に導入される。このとき、導光板3内に入射した
全ての光線は同一の入射角で導光板3の下面に形成した
プリズム面3Aのを構成する山形の図中左側の斜面に入
射する。
【0047】導光板3に入射直後の光線が水平方向(導
光板3の平面と平行な方向)と成す方位角δをδ<0
(図中、上方を正とする)、プリズム面の山形の左側斜
面が鉛直方向(導光板3の平面と直交する方向)と成す
傾斜角をφLとすると、光線はプリズム面の山形の左側
斜面に入射角(φL +δ)で入射し、方位角180°−
(2φL +δ)の方向に反射されて導光板3の上面に入
射角(2φL +δ−90°)で入射することになる。
光板3の平面と平行な方向)と成す方位角δをδ<0
(図中、上方を正とする)、プリズム面の山形の左側斜
面が鉛直方向(導光板3の平面と直交する方向)と成す
傾斜角をφLとすると、光線はプリズム面の山形の左側
斜面に入射角(φL +δ)で入射し、方位角180°−
(2φL +δ)の方向に反射されて導光板3の上面に入
射角(2φL +δ−90°)で入射することになる。
【0048】ここで、(2φL +δ)>(導光板部材の
内面反射の臨界角)=ArcSin(1/n)、(n:
導光板部材の屈折率)≒42°(n≒1.5のとき)と
なるようにφL とδを選んでやれば、プリズム面を構成
する山形の左側斜面で光は100%内面反射を受ける。
内面反射の臨界角)=ArcSin(1/n)、(n:
導光板部材の屈折率)≒42°(n≒1.5のとき)と
なるようにφL とδを選んでやれば、プリズム面を構成
する山形の左側斜面で光は100%内面反射を受ける。
【0049】更に、(2φL +δ−90°)<(導光板
部材の内面反射の臨界角)=ArcSin(1/n)
(n:導光板部材の屈折率)≒42°(n≒1.5のと
き)となるようにφLとδを選んでやれば、導光板3の
上面に入射した光線群は導光板3の外部に出射する。こ
のとき、導光板3の上面から出射する全ての光線は全く
同一の方向に出射するから、導光板3の上面での屈折角
=ArcSin(nSin(2φL +δ−90°)≒A
rcSin(1.5Sin(2φL +δ−90°)が、
(偏光分離器8の下面の空気と酸化チタン膜の境界面に
おけるブリュースター角)=ArcTan(m)、
(m:酸化チタン膜の屈折率)≒66.5°(m≒2.
3のとき)と等しくなるようにφL とδを選んでやれ
ば、導光板3の上面から出射する全ての光線をブリュー
スター角に等しい入射角で偏光分離器8に入射させるこ
とができる。
部材の内面反射の臨界角)=ArcSin(1/n)
(n:導光板部材の屈折率)≒42°(n≒1.5のと
き)となるようにφLとδを選んでやれば、導光板3の
上面に入射した光線群は導光板3の外部に出射する。こ
のとき、導光板3の上面から出射する全ての光線は全く
同一の方向に出射するから、導光板3の上面での屈折角
=ArcSin(nSin(2φL +δ−90°)≒A
rcSin(1.5Sin(2φL +δ−90°)が、
(偏光分離器8の下面の空気と酸化チタン膜の境界面に
おけるブリュースター角)=ArcTan(m)、
(m:酸化チタン膜の屈折率)≒66.5°(m≒2.
3のとき)と等しくなるようにφL とδを選んでやれ
ば、導光板3の上面から出射する全ての光線をブリュー
スター角に等しい入射角で偏光分離器8に入射させるこ
とができる。
【0050】これにより、偏光分離器8に入射する全て
の光線がブリュースター角に等しい入射角で偏光分離器
8に入射するため、前記したように、偏光分離器8から
出射する光線はプリズムシート9での100%内面反射
による角度制御を受けて入射面内垂直方向(液晶表示素
子の法線方向)に出射し、偏光度が約87%の直線偏光
として液晶表示素子1(下側偏光板無し)を照明するこ
とになる。
の光線がブリュースター角に等しい入射角で偏光分離器
8に入射するため、前記したように、偏光分離器8から
出射する光線はプリズムシート9での100%内面反射
による角度制御を受けて入射面内垂直方向(液晶表示素
子の法線方向)に出射し、偏光度が約87%の直線偏光
として液晶表示素子1(下側偏光板無し)を照明するこ
とになる。
【0051】本実施例によれば、偏光板を用いることな
く、冷陰極蛍光灯からの自然光を損失なしに略々直線偏
光化して液晶表示素子を照明でき、偏光板を液晶表示素
子の上側にのみ一枚設置して、従来の上下二枚の偏光板
を用いるものに比較して偏光板を減らした分の輝度が向
上した明るい光輝度の液晶表示装置を提供できる。
く、冷陰極蛍光灯からの自然光を損失なしに略々直線偏
光化して液晶表示素子を照明でき、偏光板を液晶表示素
子の上側にのみ一枚設置して、従来の上下二枚の偏光板
を用いるものに比較して偏光板を減らした分の輝度が向
上した明るい光輝度の液晶表示装置を提供できる。
【0052】図3は本発明による液晶表示装置の第2実
施例の構成を説明する要部断面図、図4は本発明による
液晶表示装置の第2実施例の構成を説明する模式的斜視
図であって、10はプリズム板、前記図1および図2と
同一符号は同一部分に対応する。
施例の構成を説明する要部断面図、図4は本発明による
液晶表示装置の第2実施例の構成を説明する模式的斜視
図であって、10はプリズム板、前記図1および図2と
同一符号は同一部分に対応する。
【0053】本実施例では、前記実施例がプリズム面を
導光板3の下面を加工したものに対し、導光板3とは別
体のプリズム板10とし、これを導光板3の下面に密着
させて配置したものである。したがって、導光板3の下
面にはプリズム板10と1/4波長板11および反射板
12が積層される。
導光板3の下面を加工したものに対し、導光板3とは別
体のプリズム板10とし、これを導光板3の下面に密着
させて配置したものである。したがって、導光板3の下
面にはプリズム板10と1/4波長板11および反射板
12が積層される。
【0054】この構成における作用は前記実施例と同様
であるため、その説明は省略する。
であるため、その説明は省略する。
【0055】本実施例によっても、偏光板を用いること
なく、冷陰極蛍光灯からの自然光を略々直線偏光化して
液晶表示素子を照明でき、偏光板を液晶表示素子の上側
にのみ一枚設置して、従来の上下二枚の偏光板を用いる
ものに比較して偏光板を減らした分の輝度が向上した明
るい光輝度の液晶表示装置を提供できる。
なく、冷陰極蛍光灯からの自然光を略々直線偏光化して
液晶表示素子を照明でき、偏光板を液晶表示素子の上側
にのみ一枚設置して、従来の上下二枚の偏光板を用いる
ものに比較して偏光板を減らした分の輝度が向上した明
るい光輝度の液晶表示装置を提供できる。
【0056】なお、上記各実施例においては、冷陰極蛍
光灯4と導光板3の間に設置する指向性集光板6を導光
板3の入射面に密着させた集光シートとしているが、本
発明はこれに限るものではなく、集光レンズ形状を形成
した板状体を同様の位置に設置したり、あるいは導光板
3とは距離をおいて設置してもよい。また、この指向性
集光板6の集光レンズ形状はレンチキュラーレンズ状、
多数の山形溝形状や多数の凹レンズ形状を均一配置、あ
るいは導光板3の入射面における明るさ分布に応じた傾
斜配置した形状に形成してもよい。
光灯4と導光板3の間に設置する指向性集光板6を導光
板3の入射面に密着させた集光シートとしているが、本
発明はこれに限るものではなく、集光レンズ形状を形成
した板状体を同様の位置に設置したり、あるいは導光板
3とは距離をおいて設置してもよい。また、この指向性
集光板6の集光レンズ形状はレンチキュラーレンズ状、
多数の山形溝形状や多数の凹レンズ形状を均一配置、あ
るいは導光板3の入射面における明るさ分布に応じた傾
斜配置した形状に形成してもよい。
【0057】上記各実施例により、光エネルギーの損失
が低減され、低消費電力で高輝度の品質良好な液晶表示
装置を得ることができる。
が低減され、低消費電力で高輝度の品質良好な液晶表示
装置を得ることができる。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源部からの自然光(非偏光)が、原理的にはエネルギ
ーの損失無く偏光変換された後、エネルギー表示パネル
を照明するため、光量を低減させることなく有効な照明
光として利用でき、液晶表示パネルの表示輝度を上げる
ことが可能な液晶表示装置を提供することができる。
光源部からの自然光(非偏光)が、原理的にはエネルギ
ーの損失無く偏光変換された後、エネルギー表示パネル
を照明するため、光量を低減させることなく有効な照明
光として利用でき、液晶表示パネルの表示輝度を上げる
ことが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図1】本発明による液晶表示装置の第1実施例の構成
を説明する要部断面図である。
を説明する要部断面図である。
【図2】本発明による液晶表示装置の第1実施例の構成
を説明する模式的斜視図である。
を説明する模式的斜視図である。
【図3】本発明による液晶表示装置の第2実施例の構成
を説明する要部断面図である。
を説明する要部断面図である。
【図4】本発明による液晶表示装置の第2実施例の構成
を説明する模式的斜視図である。
を説明する模式的斜視図である。
【図5】バックライト構造体を備えた従来の液晶表示装
置の概略構成例を説明する展開斜視図である。
置の概略構成例を説明する展開斜視図である。
【図6】従来の液晶表示装置におけるバックライト構造
体の構成例を説明する要部断面図である。
体の構成例を説明する要部断面図である。
【図7】偏光出射が可能な導光板を有するバックライト
構造体を用いた液晶表示装置の構成例を説明する要部断
面図である。
構造体を用いた液晶表示装置の構成例を説明する要部断
面図である。
1 液晶表示素子 2 バックライト構造体 3 導光板 3A 導光板3の裏面を加工して形成したプリズム面 4 線状光源(冷陰極蛍光灯) 4a 冷陰極蛍光灯の給電線 5 ランプ反射シート 6 指向性集光板(集光シート) 8 偏光分離器 9 プリズムシート 10 プリズム板 11 1/4波長板 12 反射板 14 上フレーム 16 プリント基板 16a 駆動IC 18 中間フレーム 19 下フレーム 30 レンチキュラー・レンズ・アレイ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02B 6/00 331 G02B 6/00 331
Claims (2)
- 【請求項1】液晶表示素子と、この液晶表示素子の裏面
に設置して面状の光を照射するバックライト構造体とを
少なくとも備える液晶表示装置において、 前記バックライト構造体が、板状の導光板と、この導光
板の少なくとも一辺に沿って配置した線状光源と、前記
導光板と前記線状光源の間に設置した指向性集光板と、
前記導光板の前記液晶表示素子とは反対側の面に加工し
たプリズム面と、前記導光板の前記液晶表示素子側に設
置して前記線状光源から入射するp波とs波を含む光か
らp波を分離透過する偏光分離器と、偏光分離器で反射
されたs波をp波に変換する1/4波長板と、前記偏光
分離器を透過して深い出射角で出射するp波を表示面法
線方向にエネルギー損失なしに角度変更する下向きプリ
ズム板とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】前記プリズム面が前記導光板の前記液晶表
示素子とは反対側の面側に密着して設置したプリズム板
からなることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9125668A JPH10319393A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9125668A JPH10319393A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10319393A true JPH10319393A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=14915708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9125668A Pending JPH10319393A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10319393A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001305585A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-10-31 | Toshiba Corp | 液晶表示装置 |
JP2007213057A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Samsung Electronics Co Ltd | 偏光導光板及びその製造方法、前記偏光導光板を利用した平板表示装置用の照明装置 |
JP2010165572A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Sony Corp | 平面発光装置、パネル、および表示装置 |
US7847880B2 (en) | 2005-06-14 | 2010-12-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light guiding plate with refractive member, backlight assembly having the same, and display device having the same |
KR101257674B1 (ko) * | 2008-02-01 | 2013-04-24 | 가부시키가이샤 구라레 | 면 광원 소자 및 이것을 구비한 화상 표시장치 |
CN108027473A (zh) * | 2015-09-28 | 2018-05-11 | 日东电工株式会社 | 光学构件、以及使用该光学构件的偏振板组和液晶显示装置 |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP9125668A patent/JPH10319393A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101257674B1 (ko) * | 2008-02-01 | 2013-04-24 | 가부시키가이샤 구라레 | 면 광원 소자 및 이것을 구비한 화상 표시장치 |
EP2239491A4 (en) * | 2008-02-01 | 2016-09-14 | Kuraray Co | SURFACE LIGHT SOURCE ELEMENT AND IMAGE DISPLAY DEVICE WITH THE SURFACE LIGHT SOURCE ELEMENT |
JP2010165572A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Sony Corp | 平面発光装置、パネル、および表示装置 |
CN108027473A (zh) * | 2015-09-28 | 2018-05-11 | 日东电工株式会社 | 光学构件、以及使用该光学构件的偏振板组和液晶显示装置 |
US10859871B2 (en) | 2015-09-28 | 2020-12-08 | Nitto Denko Corporation | Optical member, and polarizing plate set and liquid crystal display device that use said optical member |
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