JP2005149928A

JP2005149928A - 照明装置、液晶表示装置、電子機器

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Publication number: JP2005149928A
Application number: JP2003386509A
Authority: JP
Inventors: Chiyoaki Iijima; 千代明飯島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】バックライトに点状光源を用いた場合における表示の輝度ムラを防止する。
【解決手段】バックライト（照明装置）１０を、点状光源１１と、この点状光源１１からの光を内部に伝播させて一方の主面から出射させる面状の導光体１２と、この導光体１２の前面に配置された位相差層１４とを備えて構成する。このようにすることで、仮に導光体１２から出射された段階で面内に偏光分布（ｓ偏光成分とｐ偏光成分の間の強弱の分布）があったとしても、位相差層１４によってこれらを楕円偏光に変換した後であれば、偏光板２４による吸収量は、両偏光成分の間で略等しくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、液晶表示装置、電子機器に関する。

従来、液晶表示装置のバックライト（照明装置）に、ＬＥＤ等の点状光源を用いたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
このバックライトでは、光源から出射した光を平板状の導光体内に伝播させることによって、面内で均一な光量分布を得ている。
特開２００１−２１５５０５号公報

ところで、導光体内を伝播した光は、この導光体の下面側に設けられた反射パターンによって観察者側に反射されるが、この光に含まれるｓ偏光成分とｐ偏光成分では反射率は必ずしも等しくないので、導光体の出射面内ではｓ偏光成分の大きい領域やｐ偏光成分の大きい領域ができることがある。また、ｓ偏光成分とｐ偏光成分の方位にも導光体の出射面内で分布が発生する。この場合、例えば液晶パネルの偏光板の透過軸がｓ偏光に平行であるとすると、ｓ偏光の大きい領域では表示は明るく、逆にｐ偏光の大きい領域では表示は暗くなり、面内に輝度ムラができてしまう。特に、点状光源を用いた場合には、蛍光灯等の線状の光源を用いたものに比べて、このようなムラが顕著に現れる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、表示の輝度ムラを防止できるようにした照明装置、及びこの照明装置を備えた液晶表示装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の照明装置は、点状光源と、該点状光源からの光を内部に伝播させて一方の主面から出射させる面状の導光体と、上記導光体の前記一方の主面側に配置された位相差層とを備えたことを特徴とする。
本構成では、導光体の光出射面に位相差層を配して、導光体から出射されたｓ偏光成分及びｐ偏光成分の光を楕円偏光に変換している。このため、仮に導光体から出射された段階で面内に偏光分布があったとしても、楕円偏光に変換した後であれば、偏光板による吸収量は、両偏光成分の間で略等しくなる。つまり、光出射面内において出射光量が均一であれば、仮に出射される光に偏光分布があったとしても、偏光板を透過する光の量は面内で略均一となる。したがって、本構成によれば、偏光板を透過させた段階での光量の分布をなくすことができるため、このような照明装置を液晶表示装置に適用することで、輝度ムラのない表示が可能となる。

上記導光体としては以下のもの、即ち、上記面状導光体の他方の主面（光出射面と反対側の面）には、該導光体内を伝播した光を上記一方の主面（光出射面）に向けて反射する反射パターンが複数設けられており、上記反射パターンは上記点状光源を中心として同心円状に配置されたものを用いることが好ましい。これにより、光出射面からの輝度分布をより均一化することができる。この場合、上記照明装置としては、前記導光体が実質的に矩形であり、前記点状光源が前記導光体の角部に配置されてなるものを用いることができる。

なお、本発明は、点状光源を用いたものに限らず、例えば面状導光体の側部に蛍光灯等の線状光源を配したものであっても、面内に偏光分布が生じていれば適用可能である。すなわち、本発明の照明装置は、面内で偏光分布を持つ面状光源と、該面状光源の光出射面に配置された位相差層とを備えたことを特徴とする。
この場合でも、出射光の各偏光成分を位相差板によって楕円偏光とすることができるので、偏光板を透過させた段階での透過光量を均一化することができる

ところで、上記位相差層は１／４波長板からなることが望ましい。この場合、変換後の各偏光成分の光は円偏光になるので、偏光板の透過光の光量を面内で完全に均一にすることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、上述の照明装置と、該照明装置の位相差層の前面に配置された液晶パネルとを備えたことを特徴とする。これにより、輝度ムラのない表示部を備えた電子機器を提供することができる。

また、本発明の液晶表示装置は、点状光源と、前記点状光源からの光を伝播させるとともに、伝播した光を一方の主面から出射させる導光体と、前記導光体の前記一方の主面側に配置されてなる位相差層と、前記位相差層の前記導光体に対して反対側に配置されてなる一対の偏光板と、前記一対の偏光板の間に配置されてなる液晶パネルと、を備え、前記導光体は、出射する光が前記導光体の箇所に応じてｓ偏光成分とｐ偏光成分とで偏った分布を有し、前記位相差層は、前記導光体から出射した光を透過させ、楕円偏光又は円偏光にすることを特徴とする。これにより、表示の輝度ムラをなくすことができる。なお、この場合、上記導光体としては前述のもの、即ち、上記面状導光体の他方の主面（光出射面と反対側の面）には、該導光体内を伝播した光を上記一方の主面（光出射面）に向けて反射する反射パターンが複数設けられており、上記反射パターンは上記点状光源を中心として同心円状に配置されたものを用いることが好ましい。これにより、光出射面からの輝度分布をより均一化することができる。

また、本発明の電子機器は、上述の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。

以下、図１〜図３を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図、図２はそのバックライトの概略構成を示す斜視図、図３は、本発明の作用を説明するための図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶パネル２０の背面側（観察側と反対側）にバックライト（照明装置）１０を備えた透過型の液晶表示装置である。
液晶パネル２０は、ガラスや樹脂等の透光性部材からなる一対の基板２１，２２間に液晶層２３が挟持された構造を有し、下基板２１及び上基板２２の外面側（液晶層２３と反対側）にはそれぞれ下偏光板２４及び上偏光板２５が設けられている。なお、図示を省略したが、基板２１，２２の内面側（液晶層側）には配向膜が設けられており、この配向膜には必要に応じてラビング等の配向処理が施される。

バックライト１０は、矩形形状を有する平板状（面状）の導光体１２と、この導光体１２の端部に配置された光源１１とを備えている。
光源１１は、導光体１２の側端面（光入射面）に比べて小さな、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点状光源として構成されており、この光源１１は導光体の隅角部に配置されている。

導光体１２は、光源１１から入射された光を閉じ込めて内部を十分に伝播させるために、例えばポリカーボネート樹脂やメタクリル樹脂等の屈折率の高い材料によって構成されている。この導光体１２の下面（パネル２０と反対側の主面）には、図２に示すように、多数の反射パターン１２ａが光源１１を中心として略同心円状に設けられており、この反射パターン１２ａの形成された下面にはＡｌやＡｇ等の高反射率の金属反射板１３が設けられている。
また、本実施形態では、パネル２０に対向する導光体１２の上面（光出射面）には１／４波長板（位相差層）１４が設けられており、この１／４波長板１４によって、導光体１２から出射された光を円偏光に変換することで、パネルの照明光量を面内で均一化するようになっている。

図３は、この位相差層１４の作用を説明するための図である。
本実施形態のように光源１１にＬＥＤ等の点状光源を用いた場合、これを導光体１２内に拡散させて光出射面に反射させると、その光に含まれるｓ偏光成分とｐ偏光成分の反射率の違いによって、面内に偏光分布ができることがある。仮に位相差層１４がないとすると、出射光にこのような偏光分布があった場合には、その分布に応じて、偏光板２４を透過した光の光量にも面内分布ができてしまう。例えば、偏光板の透過軸はｓ偏光に平行な方向であるとすると、ｓ偏光成分の大きな領域は透過光量が多くなり、逆にｐ偏光成分の大きな領域では透過光量は少なくなる。

これに対して、本例では導光体１２から出射された各偏光成分の光は位相差層１４によって左回り円偏光或いは右回り円偏光に変換されるため、仮に導光体１２から出射された段階で面内に偏光分布があったとしても、円偏光に変換した後の偏光板による吸収量は、両偏光成分の間で等しくなる。例えば図３において、光出射面の特定の領域を見た場合、そこから出射される光がｓ偏光成分の光Ｌ１ｓ（光量Ｔｓ）とｐ偏光成分の光Ｌ１ｐ（光量Ｔｐ）を含んでいるとする。これらの偏光成分の光Ｌ１ｓ，Ｌ１ｐはそれぞれ右回り，左回りの違いはあるにせよ、いずれも円偏光に変換されるため、それぞれ１／２・Ｔｓ，１／２・Ｔｐの光量だけ偏光板によって吸収される。すなわち、偏光板２４を透過する光量は、導光体１２から出射されたｓ偏光成分とｐ偏光成分の割合に依らずに常にその合計の出射光量の半分となる。このため、導光体１２からの出射光量が面内で均一であれば、仮に出射される光に偏光分布があったとしても、偏光板を透過する光の量は面内で均一となる。

このように本実施形態によれば、偏光板２４を透過させた段階での光量の分布をなくすことができるため、このようなバックライト１０を液晶パネル２０の背面側に配置することで、輝度ムラのない表示が可能となる。
また、本実施形態では、反射パターン１２ａが光源１１を中心として同心円状に配置されているため、光出射面からの輝度分布をより均一化することができる。

［電子機器］
次に、上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。
本例の電子機器は表示部に上記液晶表示装置を備えているので、輝度ムラのない高品質な表示が可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では位相差層１４を１／４波長板としたが、本発明は必ずしもこれに限定されない。つまり、位相差を与えて各偏光成分の光を楕円偏光にできれば、従来よりも輝度の均一性を高めることが可能である。
また、上記実施形態では、光源１１にＬＥＤ等の点状光源を用いたが、これ以外にも、例えば光源１１として蛍光灯等の線状光源等を使用することも可能である。つまり、光出射面内に偏光分布が生じるような面状の光源であれば、その前面に位相差層を配置することで同様の効果が得られる。
また、上記実施形態では反射型の液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明は例えば１ドット領域内に反射表示領域と透過表示領域とを備えた半透過反射型の液晶表示装置に適用することも可能である。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図。同、液晶表示装置に備えられる照明装置の概略構成を示す斜視図。本発明の作用を説明するための模式図。本発明の電子機器の一例を示す斜視図。

符号の説明

１０・・・バックライト（照明装置）、１１・・・点状光源、１２・・・導光体、１２ａ・・・反射パターン、１４・・・１／４波長板（位相差層）、２０・・・液晶パネル、１０００・・・電子機器

Claims

点状光源と、該点状光源からの光を内部に伝播させて一方の主面から出射させる面状の導光体と、上記導光体の前記一方の主面側に配置された位相差層とを備えたことを特徴とする、照明装置。
上記面状導光体の他方の主面には、該導光体内を伝播した光を上記一方の主面に向けて反射する反射パターンが複数設けられており、上記反射パターンは上記点状光源を中心として同心円状に配置されたことを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
前記導光体は実質的に矩形であり、
前記点状光源は、前記導光体の角部に配置されてなることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
面内で偏光分布を持つ面状光源と、該面状光源の光出射面に配置された位相差層とを備えたことを特徴とする、照明装置。
上記位相差層が１／４波長板からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載の照明装置。
請求項１〜５のいずれかの項に記載の照明装置と、該照明装置の位相差層の前面に配置された液晶パネルとを備えたことを特徴とする、液晶表示装置。
点状光源と、
前記点状光源からの光を伝播させるとともに、伝播した光を一方の主面から出射させる導光体と、
前記導光体の前記一方の主面側に配置されてなる位相差層と、
前記位相差層の前記導光体に対して反対側に配置されてなる一対の偏光板と、
前記一対の偏光板の間に配置されてなる液晶パネルと、
を備え、
前記導光体は、出射する光が前記導光体の箇所に応じてｓ偏光成分とｐ偏光成分とで偏った分布を有し、
前記位相差層は、前記導光体から出射した光を透過させ、楕円偏光又は円偏光にすることを特徴とする、液晶表示装置。
上記面状導光体の他方の主面には、該導光体内を伝播した光を上記一方の主面に向けて反射する反射パターンが複数設けられており、上記反射パターンは上記点状光源を中心として同心円状に配置されたことを特徴とする、請求項７記載の照明装置。
請求項６〜８のいずれかの項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする、電子機器。