JP2008026889A - 反射型lcd用フロントライトおよび反射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記提供されるフロントライトは、反射型LCD21の上面に接した反射制御層15と、光源光(好ましくはP偏光)を受ける入射面および反射制御層の上面に接した第1の射出面を有し該第1の射出面を通して光を反射制御層へ導く第1の導光体2と、光源光を発生させる光源1と、反射型LCD内に配置された第2の導光体4とからなり、第1の導光体の屈折率が反射制御層の屈折率よりも大であり、第2の導光体は、反射制御層から導入された光を透過させつつ、第1の導光体から反射制御層への光の射出角度よりも小さい射出角度で射出させるものである。
【選択図】図1
Description
また、従来技術(2)として、例えば図9に示すように構成されたフロントライトシステムが知られている(特許文献2)。これは、光源1から光を取り込む入射面をもつ楔形の導光体2Bと、導光体2Bの界面から射出する光を散乱させる異方性散乱板10とを備え、液晶セル(ガラス基板5,9で挟まれた部分)への入射光を、この液晶セルの表面に対して垂直に近い角度で入射させる。
また、従来技術(3)として、例えば図12のように構成された反射型表示装置が知られている(特許文献3)。導光板2と反射型LCD20との間には、屈折率が空気の屈折率超かつ導光板2の屈折率未満である低屈折率層(接着層12)が形成されている。これにより、導光板1下部における全反射を制御し、フロントライトから射出した光を反射型LCD20に対し斜めに入射させることで、フロントライトの反射光により画面のコントラストが低下する現象を回避している。
また、従来技術(2)では、上述のように、導光体2Bの上部で光を全反射させ、下部では光を全反射させずに異方性散乱板10へ透過させる構造になっている。この構造では、光源1付近は異方性散乱板10の前記所定の角度範囲(例えば10°〜70°)へ入射する光が多いが、光源1から離れるに従い、この所定の角度範囲へ入射する光が少なくなるため導光体2Bは暗くなり、輝度均一性が悪い。
よって、この構造を用いて、輝度均一性の高い薄型フロントライトを実現することは不可能である。
1.反射型LCDの上面に接した反射制御層と、光源光を受ける入射面および前記反射制御層の上面に接した第1の射出面を有し該第1の射出面を通して光を前記反射制御層へ導く第1の導光体と、前記光源光を発生させる光源と、前記反射型LCD内に配置された第2の導光体とからなり、
前記第1の導光体の屈折率が前記反射制御層の屈折率よりも大であり、
前記第2の導光体は、前記反射制御層から導入された光を透過させつつ、前記第1の導光体から前記反射制御層への光の射出角度よりも小さい射出角度で射出させるものであることを特徴とする反射型LCD用フロントライト。
2.前記第2の導光体が、光を散乱させる性質をもつ導光体すなわち光散乱体からなることを特徴とする前項1に記載のフロントライト。
3.前記第2の導光体が、光を前方に散乱させる性質をもつ導光体すなわち前方散乱体であることを特徴とする前項1に記載のフロントライト。
5.前記第1の導光体が、前記入射面と、前記第1の射出面と、該第1の射出面に対向する第2の射出面とを含み、かつ、これら二つの射出面の間隔が、該間隔測定部位の前記入射面からの離間とともに狭くなる多面体形状を有することを特徴とする前項1〜4のいずれかに記載のフロントライト。
7.反射型LCDの上面に接した反射制御層と、光源光を受ける入射面および前記反射制御層の上面に接した第1の射出面を有し該第1の射出面を通して光を前記反射制御層へ導く第1の導光体と、前記光源光を発生させる光源とからなり、前記第1の導光体が、前記入射面と、前記第1の射出面と、該第1の射出面に対向する第2の射出面とを含み、かつ、これら二つの射出面の間隔が、該間隔測定部位の前記入射面からの離間とともに狭くなる多面体形状を有し、さらに、前記第1の導光体の前記入射面から同導光体内へP偏光を入射することを特徴とするフロントライト。
9.前記反射制御層の屈折率が1.0〜1.4であることを特徴とする前項1〜8のいずれかに記載のフロントライト。
10.前記第1の導光体の屈折率が1.4〜1.8であることを特徴とする前項1〜9のいずれかに記載のフロントライト。
12.反射型LCDに前項1〜11のいずれかに記載のフロントライトを装着してなる反射型表示装置。
13.反射型LCDに下記(A)〜(E)のいずれかのフロントライトを装着し、かつ同反射型LCDの反射板の反射面を拡散反射面としてなる反射型表示装置。
(A) 前項7に記載のフロントライト
(B) (A)において、第1の導光体に入射した光の広がり角度の半角が40°以上であるフロントライト
(C) (A)または(B)において、反射制御層の屈折率が1.0〜1.4であるフロントライト
(D) (A)〜(C)のいずれかにおいて、第1の導光体の屈折率が1.4〜1.8であるフロントライト
(E) (A)〜(D) のいずれかにおいて、第1の導光体の第1の射出面と第2の射出面とのなす角である楔角が0.2〜3°であるフロントライト
第1の導光体2は、前記入射面と、前記第1の射出面と、該第1の射出面に対向する第2の射出面とを含み、かつ、これら二つの射出面の間隔が、該間隔測定部位の前記入射面からの離間とともに狭くなる多面体形状を有するものが最適である。この最適なものの1例として、図1では、楔の根元側の端面を前記入射面とした楔形導光板を示している。これの下面が第1の射出面に該当し、上面が第2の射出面に該当する。
本発明のフロントライトは、さらなる構成要素として、反射型LCD21の内部に、第2の導光体4を有する。第2の導光体4は、反射制御層15から導入された光を透過させつつ、第1の導光体2から反射制御層15への光の射出角度よりも小さい射出角度で射出させる光学特性をもつものである。
また、第2の導光体が光散乱体である場合、第2の導光体から射出される光の60%程度以上が、第1の導光体から反射制御層への光の射出角度よりも小さい射出角度で射出されることが好ましく、より好ましくは80%程度以上である。
光源1から第1の導光体2内に入射した光は、図中に有向直線(または有向折れ線)で示すような伝播経路に沿い、第1の導光体2の上部および下部において全反射を繰り返すことにより、第1の導光体2の内部を伝播する。
また、本発明のフロントライトにおいては、第1の導光体の入射面から同導光体内へP偏光を入射することが好ましい(→前項6の本発明)。通常の無偏光(ランダム偏光)に代えてP偏光を入射することで第1の導光体内での反射を低減し、観察者方向への漏れ光を抑制することができる。このことにより、より高いコントラスト比と、より明るい表示を実現することができる。
また、本発明では、第1の導光体へ無偏光、P偏光のいずれを入射する場合でも、明るい表示を得るためには、第1の導光体の屈折率は高いほうがよい。しかし、第1の導光体の屈折率が高いと該導光体の入射面から該導光体内に入射する光の角度(前記入射面の法線に対する角度)が小さくなることから、明るさの均一性が低下する。つまり、明るさとその均一性はトレードオフの関係になる。従って、明るさと均一性の兼ね合いを考えて第1の導光体の屈折率を決める必要があり、検討の結果、屈折率は1.4から1.8までの間が望ましいことが明らかとなった。
2 第1の導光体(例:楔形導光板)
2A 導光板(上部:緩急二斜面分の複数連結面、下部:ほぼ単一平面)
2B 導光体(楔形)
21 入射面
3 偏光板
4 第2の導光体(例:異方性散乱体)
5 ガラス基板
6 カラーフィルタ
7 液晶
8 反射板
8A 反射面
9 ガラス基板
10 異方性散乱板
11 充填剤
12 接着層
15 反射制御層(例:空気層)
20 反射型LCD
21 反射型LCD(内部に第2の導光体を配置したもの)
30 偏光板
31 P偏光を発する光源
34 無偏光
35 P偏光
Claims (13)
- 反射型LCDの上面に接した反射制御層と、光源光を受ける入射面および前記反射制御層の上面に接した第1の射出面を有し該第1の射出面を通して光を前記反射制御層へ導く第1の導光体と、前記光源光を発生させる光源と、前記反射型LCD内に配置された第2の導光体とからなり、
前記第1の導光体の屈折率が前記反射制御層の屈折率よりも大であり、
前記第2の導光体は、前記反射制御層から導入された光を透過させつつ、前記第1の導光体から前記反射制御層への光の射出角度よりも小さい射出角度で射出させるものであることを特徴とする反射型LCD用フロントライト。 - 前記第2の導光体が、光を散乱させる性質をもつ導光体すなわち光散乱体からなることを特徴とする請求項1に記載のフロントライト。
- 前記第2の導光体が、光を前方に散乱させる性質をもつ導光体すなわち前方散乱体であることを特徴とする請求項1に記載のフロントライト。
- 前記第2の導光体が、所定の角度範囲から入射した光のみを前方に散乱させる性質をもつ導光体すなわち異方性散乱体であり、前記第1の導光体からの射出光が前記第2の導光体へ入射する角度範囲の少なくとも一部が、前記所定の角度範囲に含まれることを特徴とする請求項1に記載のフロントライト。
- 前記第1の導光体が、前記入射面と、前記第1の射出面と、該第1の射出面に対向する第2の射出面とを含み、かつ、これら二つの射出面の間隔が、該間隔測定部位の前記入射面からの離間とともに狭くなる多面体形状を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のフロントライト。
- 前記第1の導光体の前記入射面から同導光体内へP偏光を入射することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のフロントライト。
- 反射型LCDの上面に接した反射制御層と、光源光を受ける入射面および前記反射制御層の上面に接した第1の射出面を有し該第1の射出面を通して光を前記反射制御層へ導く第1の導光体と、前記光源光を発生させる光源とからなり、前記第1の導光体が、前記入射面と、前記第1の射出面と、該第1の射出面に対向する第2の射出面とを含み、かつ、これら二つの射出面の間隔が、該間隔測定部位の前記入射面からの離間とともに狭くなる多面体形状を有し、さらに、前記第1の導光体の前記入射面から同導光体内へP偏光を入射することを特徴とするフロントライト。
- 前記第1の導光体に入射した光の広がり角度の半角が40°以上であることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のフロントライト。
- 前記反射制御層の屈折率が1.0〜1.4であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のフロントライト。
- 前記第1の導光体の屈折率が1.4〜1.8であることを特徴とする前項1〜9のいずれかに記載のフロントライト。
- 前記第1の導光体の第1の射出面と第2の射出面とのなす角である楔角が0.2〜3°であることを特徴とする請求項5〜10のいずれかに記載のフロントライト。
- 反射型LCDに請求項1〜11のいずれかに記載のフロントライトを装着してなる反射型表示装置。
- 反射型LCDに下記(A)〜(E)のいずれかのフロントライトを装着し、かつ同反射型LCDの反射板の反射面を拡散反射面としてなる反射型表示装置。
記
(A) 前項7に記載のフロントライト
(B) (A)において、第1の導光体に入射した光の広がり角度の半角が40°以上であるフロントライト
(C) (A)または(B)において、反射制御層の屈折率が1.0〜1.4であるフロントライト
(D) (A)〜(C)のいずれかにおいて、第1の導光体の屈折率が1.4〜1.8であるフロントライト
(E) (A)〜(D)のいずれかにおいて、第1の導光体の第1の射出面と第2の射出面とのなす角である楔角が0.2〜3°であるフロントライト
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