JPH1196822A - 面照明装置およびこれを用いた表示装置 - Google Patents
面照明装置およびこれを用いた表示装置Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】照明光の均一性を確保しながら光の利用効率を
改善し、大画面で高輝度の表示が可能で、軽量かつ低消
費電力の面照明装置を実現する。 【解決手段】表示パネルとして機能する光変調素子１０
１の背面側には、光源２７０と、この光源２７０と対向
するように反射板２８０が設けられている。さらに、光
源２７０の表示パネル側の面には遮光板２７５が設けら
れている。反射板２８０は、光源２７０から出射された
光を光変調素子１０１に向けて反射するためのものであ
り、その内面が光源２７０を囲むように湾曲された略半
円筒形状の形状を有している。光源２７０から出た光
は、反射板２８０によって、被照射面上で照度分布が一
様となるように反射され、それがレンズ板２９０を通っ
てさらに指向性が改善されて被照射面付近に置かれた光
変調素子１０１に照射される。
改善し、大画面で高輝度の表示が可能で、軽量かつ低消
費電力の面照明装置を実現する。 【解決手段】表示パネルとして機能する光変調素子１０
１の背面側には、光源２７０と、この光源２７０と対向
するように反射板２８０が設けられている。さらに、光
源２７０の表示パネル側の面には遮光板２７５が設けら
れている。反射板２８０は、光源２７０から出射された
光を光変調素子１０１に向けて反射するためのものであ
り、その内面が光源２７０を囲むように湾曲された略半
円筒形状の形状を有している。光源２７０から出た光
は、反射板２８０によって、被照射面上で照度分布が一
様となるように反射され、それがレンズ板２９０を通っ
てさらに指向性が改善されて被照射面付近に置かれた光
変調素子１０１に照射される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイの照明用光源等として用いられる面照明装置
およびこれを用いた表示装置に関する。
ィスプレイの照明用光源等として用いられる面照明装置
およびこれを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、薄型軽量で低消費電力
の表示装置として高い実用性を有する。ノートブック型
パーソナルコンピュータの表示装置として広く用いられ
ているほか、オフィス向けではデスクトップ型コンピュ
ータ用の表示装置としても一部実用化が始まっている。
液晶表示装置はフラットパネルと称される平板状のディ
スプレイパネルにて実現されるため、ＣＲＴを用いた表
示装置と比べると奥行きが小さく、設置面積が狭くてす
むことがその大きなメリットとなっている。また、家庭
向けでは大画面の壁掛けテレビを実現するものとしても
期待されている。従来の液晶表示装置の典型的な構成の
一例を図１４に示す。
の表示装置として高い実用性を有する。ノートブック型
パーソナルコンピュータの表示装置として広く用いられ
ているほか、オフィス向けではデスクトップ型コンピュ
ータ用の表示装置としても一部実用化が始まっている。
液晶表示装置はフラットパネルと称される平板状のディ
スプレイパネルにて実現されるため、ＣＲＴを用いた表
示装置と比べると奥行きが小さく、設置面積が狭くてす
むことがその大きなメリットとなっている。また、家庭
向けでは大画面の壁掛けテレビを実現するものとしても
期待されている。従来の液晶表示装置の典型的な構成の
一例を図１４に示す。
【０００３】図１４に示されているように、液晶表示装
置は、液晶パネル１００とそれを照明するバックライト
２００とから構成されている。液晶パネル１００は、液
晶層１１０と、それを挟む２枚のガラス基板１２０ａ，
１２０ｂと、さらにそれらを挟み込む偏光板１３０ａ，
１３０ｂとで構成される。ガラス基板１２０ａ，１２０
ｂには、液晶を駆動する透明電極および薄膜トランジス
タ等のスイッチング素子が形成されており、図示しない
駆動回路から加えられる駆動信号によって液晶層１１０
に印加される電圧値が制御される。
置は、液晶パネル１００とそれを照明するバックライト
２００とから構成されている。液晶パネル１００は、液
晶層１１０と、それを挟む２枚のガラス基板１２０ａ，
１２０ｂと、さらにそれらを挟み込む偏光板１３０ａ，
１３０ｂとで構成される。ガラス基板１２０ａ，１２０
ｂには、液晶を駆動する透明電極および薄膜トランジス
タ等のスイッチング素子が形成されており、図示しない
駆動回路から加えられる駆動信号によって液晶層１１０
に印加される電圧値が制御される。
【０００４】液晶層１１０内を通る光の偏光状態は、そ
の液晶層１１０に印加される電圧に応じて変化するの
で、その結果、液晶パネル１００の光透過率が変化し、
濃淡の表示が実現される。
の液晶層１１０に印加される電圧に応じて変化するの
で、その結果、液晶パネル１００の光透過率が変化し、
濃淡の表示が実現される。
【０００５】液晶パネル１００を照明するバックライト
２００は、蛍光管２７０と、それを取り囲む反射板２６
０および導光板２４０と、この導光板２４０の下に置か
れた反射板２５０と、導光板２４０の上に置かれた拡散
板２３０と、その拡散板２３０上に置かれた２枚のプリ
ズムシート２２０，２１０とで構成される。
２００は、蛍光管２７０と、それを取り囲む反射板２６
０および導光板２４０と、この導光板２４０の下に置か
れた反射板２５０と、導光板２４０の上に置かれた拡散
板２３０と、その拡散板２３０上に置かれた２枚のプリ
ズムシート２２０，２１０とで構成される。
【０００６】光源である蛍光管２７０から出た光は、直
接あるいは反射板２６０で反射されて導光板２４０に入
射する。導光板２４０内では、光は全反射を繰り返しな
がら伝わり、その一部が導光板２４０の下面に形成され
た散乱マーク２４５にて散乱される。散乱された光は、
直接、あるいは反射板２５０で反射され、液晶パネル１
００に向かって進み、拡散板２３０で拡散される。その
後、２枚のプリズムシート２２０，２１０を通って液晶
パネル１００を照明する。散乱マーク２４５の配置を最
適化することで均一な照明が実現され、また、プリズム
シート２２０，２１０で照明光の指向性を改善すること
で液晶パネル１００をその観察者側（バックライト２０
０と逆側）の正面から見た時の表示の輝度が改善され
る。
接あるいは反射板２６０で反射されて導光板２４０に入
射する。導光板２４０内では、光は全反射を繰り返しな
がら伝わり、その一部が導光板２４０の下面に形成され
た散乱マーク２４５にて散乱される。散乱された光は、
直接、あるいは反射板２５０で反射され、液晶パネル１
００に向かって進み、拡散板２３０で拡散される。その
後、２枚のプリズムシート２２０，２１０を通って液晶
パネル１００を照明する。散乱マーク２４５の配置を最
適化することで均一な照明が実現され、また、プリズム
シート２２０，２１０で照明光の指向性を改善すること
で液晶パネル１００をその観察者側（バックライト２０
０と逆側）の正面から見た時の表示の輝度が改善され
る。
【０００７】この様に、液晶パネル１００と薄い板状の
部品で構成されたバックライト２００とを組み合わせる
ことで、薄くて軽い表示装置が実現されている。しか
し、これまでに実現されている液晶表示装置は、ＣＲＴ
を用いた表示装置と比べると、画面サイズや画面輝度が
十分ではなく、大画面化、高輝度化の実現が望まれてい
る。また、従来の液晶表示装置は、良好な表示が得られ
る視点の範囲（以下、視域と呼ぶ）が比較的狭い領域に
限定されており、この視域の拡大も望まれている。
部品で構成されたバックライト２００とを組み合わせる
ことで、薄くて軽い表示装置が実現されている。しか
し、これまでに実現されている液晶表示装置は、ＣＲＴ
を用いた表示装置と比べると、画面サイズや画面輝度が
十分ではなく、大画面化、高輝度化の実現が望まれてい
る。また、従来の液晶表示装置は、良好な表示が得られ
る視点の範囲（以下、視域と呼ぶ）が比較的狭い領域に
限定されており、この視域の拡大も望まれている。
【０００８】大画面化と視域の拡大は、相互に関連のあ
る開発課題である。すなわち、一般に液晶パネルでは、
そのパネルに対して斜めに入射される照明光に対する変
調特性はその照明光の入射角によって異なっているの
で、画面を斜め方向から見た時にコントラストが低下し
たり、明暗が反転したりすることがある。大画面の表示
装置では、画面の四隅では画面の法線と視線とのなす角
が非常に大きくなるが、この様な状況でも表示特性を確
保する必要がある。一方、視域を拡大するためにも、画
面を斜め方向から見た時の表示特性を確保することが重
要である。
る開発課題である。すなわち、一般に液晶パネルでは、
そのパネルに対して斜めに入射される照明光に対する変
調特性はその照明光の入射角によって異なっているの
で、画面を斜め方向から見た時にコントラストが低下し
たり、明暗が反転したりすることがある。大画面の表示
装置では、画面の四隅では画面の法線と視線とのなす角
が非常に大きくなるが、この様な状況でも表示特性を確
保する必要がある。一方、視域を拡大するためにも、画
面を斜め方向から見た時の表示特性を確保することが重
要である。
【０００９】表示特性を改善する方法の一つに指向性の
良い照明光を提供するバックライト（以下では、平行光
バックライトと呼ぶ）を用いる方法（特公平８−３３５
４０号公報、特開平８−２２１０１３号公報）が知られ
ている。この方法では、バックライトによって指向性が
非常に良い光、例えば広がり角が±１０°程度の光が生
成され、この光で液晶パネルが照明される。この程度の
広がり角の光であれば従来の液晶パネルでも良好な変調
特性が得られる。変調された光は、広い視域全体に広が
るように、液晶パネルの液晶層の観察者側に設けられた
拡散層で拡散される。変調された後に拡散されるので、
拡散特性が一様であれば広い視域に渡って一様な表示特
性を確保することができる。
良い照明光を提供するバックライト（以下では、平行光
バックライトと呼ぶ）を用いる方法（特公平８−３３５
４０号公報、特開平８−２２１０１３号公報）が知られ
ている。この方法では、バックライトによって指向性が
非常に良い光、例えば広がり角が±１０°程度の光が生
成され、この光で液晶パネルが照明される。この程度の
広がり角の光であれば従来の液晶パネルでも良好な変調
特性が得られる。変調された光は、広い視域全体に広が
るように、液晶パネルの液晶層の観察者側に設けられた
拡散層で拡散される。変調された後に拡散されるので、
拡散特性が一様であれば広い視域に渡って一様な表示特
性を確保することができる。
【００１０】このような平行光バックライトの実現方法
としては、サイドライト型（導光板を用いる）の方法と
直下型の方法が提案されている。前者は、特公平８−３
３５４０号公報および特開平８−２２１０１３号公報に
開示されている方法で、図１４の導光板２４０の上に、
光を液晶パネル１００の方に向けて導く別の光学素子を
さらに設けるものである。また、後者は特公平８−３３
５４０号公報に開示されている方法で、液晶パネル１０
０の入射面側に照明光の指向性を高める光学素子を設け
るものである。しかし、これらの方法には、次のような
問題点がある。
としては、サイドライト型（導光板を用いる）の方法と
直下型の方法が提案されている。前者は、特公平８−３
３５４０号公報および特開平８−２２１０１３号公報に
開示されている方法で、図１４の導光板２４０の上に、
光を液晶パネル１００の方に向けて導く別の光学素子を
さらに設けるものである。また、後者は特公平８−３３
５４０号公報に開示されている方法で、液晶パネル１０
０の入射面側に照明光の指向性を高める光学素子を設け
るものである。しかし、これらの方法には、次のような
問題点がある。
【００１１】すなわち、サイドライト型の方法では、導
光板２４０を用いることが必須となるので、大画面化し
た場合には、この導光板２４０によって液晶表示装置の
重量が大きくなってしまう。これは、大画面化した場合
には、照明の光束を増やすために蛍光管の本数を増やす
ことが必要となり、これにより導光板２４０として厚い
ものが必要になることが原因である。
光板２４０を用いることが必須となるので、大画面化し
た場合には、この導光板２４０によって液晶表示装置の
重量が大きくなってしまう。これは、大画面化した場合
には、照明の光束を増やすために蛍光管の本数を増やす
ことが必要となり、これにより導光板２４０として厚い
ものが必要になることが原因である。
【００１２】一方、直下型の方法では導光板を用いない
ので重量はそれほど問題とはならない。しかし、従来提
案されている直下型の方法では、表示パネル１００面上
における照度分布を一様にすることが困難であり、明る
さのムラがでやすいという問題があった。これは、たと
えば、指向性を高める光学素子として放物面形状の反射
板などを用いた場合であっても、表示パネル１００に
は、反射板によって反射された光だけでなく、光源から
出射された光が直接に入射されてしまうからである。こ
のため、画面の中央部付近は明るいが、画面の四隅では
暗いといった明るさのムラが発生する。また、従来の直
下型方式では、その構造上、指向性を高める光学素子で
の光のロスも比較的大きくなってしまう。したがって、
低消費電力と明るく均一な表示との両立が困難であっ
た。
ので重量はそれほど問題とはならない。しかし、従来提
案されている直下型の方法では、表示パネル１００面上
における照度分布を一様にすることが困難であり、明る
さのムラがでやすいという問題があった。これは、たと
えば、指向性を高める光学素子として放物面形状の反射
板などを用いた場合であっても、表示パネル１００に
は、反射板によって反射された光だけでなく、光源から
出射された光が直接に入射されてしまうからである。こ
のため、画面の中央部付近は明るいが、画面の四隅では
暗いといった明るさのムラが発生する。また、従来の直
下型方式では、その構造上、指向性を高める光学素子で
の光のロスも比較的大きくなってしまう。したがって、
低消費電力と明るく均一な表示との両立が困難であっ
た。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、導光板
を使用するサイドライト型は大画面化に向かない照明方
式であり、また、従来の直下型の方法では、明るさのム
ラがでやすく、また照明光の伝達ロスも大きいため、低
消費電力と明るく均一な表示との両立が困難であった。
を使用するサイドライト型は大画面化に向かない照明方
式であり、また、従来の直下型の方法では、明るさのム
ラがでやすく、また照明光の伝達ロスも大きいため、低
消費電力と明るく均一な表示との両立が困難であった。
【００１４】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであり、直下型の平行光バックライト方式を改良し
て明るさの均一性を確保しながら光の利用効率を向上で
きるようにし、大画面化しても低消費電力で明るく均一
な表示を実現可能な面照明装置およびこれを用いた表示
装置を提供することを目的とする。
ものであり、直下型の平行光バックライト方式を改良し
て明るさの均一性を確保しながら光の利用効率を向上で
きるようにし、大画面化しても低消費電力で明るく均一
な表示を実現可能な面照明装置およびこれを用いた表示
装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、平板状の被照射面に光を照射する面照明
装置において、線状の発光部分を有する光源と、この光
源の前記被照射面側に設けられ、前記光源から前記被照
射面に直接向かう光を遮る遮光手段と、前記光源に対向
するように前記光源の長手方向に沿って設けられ、前記
光源から出射された光を前記被照射面に向けて反射する
反射面を有する第１の光学素子とを具備し、前記反射面
の前記光源の長手方向に直交する方向の断面は、前記被
照射面またはその近傍の面上で概略一様な照度分布とな
るように定められた形状を有することを特徴とする。
に、本発明は、平板状の被照射面に光を照射する面照明
装置において、線状の発光部分を有する光源と、この光
源の前記被照射面側に設けられ、前記光源から前記被照
射面に直接向かう光を遮る遮光手段と、前記光源に対向
するように前記光源の長手方向に沿って設けられ、前記
光源から出射された光を前記被照射面に向けて反射する
反射面を有する第１の光学素子とを具備し、前記反射面
の前記光源の長手方向に直交する方向の断面は、前記被
照射面またはその近傍の面上で概略一様な照度分布とな
るように定められた形状を有することを特徴とする。
【００１６】すなわち、この面照明装置においては、光
源として線状の光源が用いられている。この線状の光源
の被照射面側には遮光板などによる遮光手段が設けられ
ており、これによって光源から直接被照射面に向かう光
は遮断される。また、光源が線状であることを有効利用
するために、被照射面との間で光源を挟む位置には、そ
の光源の長手方向に沿って第１の光学素子が設けられて
いる。この場合、光源は線状であるため、反射面の長手
方向がその光源の長手方向と平行となるように第１の光
学素子を配置することにより、反射面の断面形状を定め
るだけで、被照射面またはその近傍の面上で概略一様な
照度分布となるような反射面の面形状を得ることができ
る。この反射面の断面形状と前述の遮光手段とにより、
被照射面上の照度の一様性を確保することが可能とな
る。したがって、この面照明装置を表示パネルのバック
ライトとして使用することにより、画面の中央部付近は
明るいが、画面の四隅では暗いといった明るさのムラを
無くすことができる。
源として線状の光源が用いられている。この線状の光源
の被照射面側には遮光板などによる遮光手段が設けられ
ており、これによって光源から直接被照射面に向かう光
は遮断される。また、光源が線状であることを有効利用
するために、被照射面との間で光源を挟む位置には、そ
の光源の長手方向に沿って第１の光学素子が設けられて
いる。この場合、光源は線状であるため、反射面の長手
方向がその光源の長手方向と平行となるように第１の光
学素子を配置することにより、反射面の断面形状を定め
るだけで、被照射面またはその近傍の面上で概略一様な
照度分布となるような反射面の面形状を得ることができ
る。この反射面の断面形状と前述の遮光手段とにより、
被照射面上の照度の一様性を確保することが可能とな
る。したがって、この面照明装置を表示パネルのバック
ライトとして使用することにより、画面の中央部付近は
明るいが、画面の四隅では暗いといった明るさのムラを
無くすことができる。
【００１７】さらに、前述の第１の光学素子によって照
度が一様に設定される被照射面またはその近傍には、第
１の光学素子からの反射光の指向性を改善するための第
２の光学素子を配置することが好ましい。これにより、
照度分布が一様な平行光を得ることができ、表示特性の
改善を図ることができる。また、第１の光学素子からの
反射光は光源の長手方向と直交する方向についての指向
性がもともと良いので、この反射光の指向性を第２の光
学素子によってさらに改善するという構成は、光源から
の散乱光を直接受けてその指向性を改善する場合に比
し、指向性の良い光を得る際の光のロスを大幅に低減す
ることが可能となる。
度が一様に設定される被照射面またはその近傍には、第
１の光学素子からの反射光の指向性を改善するための第
２の光学素子を配置することが好ましい。これにより、
照度分布が一様な平行光を得ることができ、表示特性の
改善を図ることができる。また、第１の光学素子からの
反射光は光源の長手方向と直交する方向についての指向
性がもともと良いので、この反射光の指向性を第２の光
学素子によってさらに改善するという構成は、光源から
の散乱光を直接受けてその指向性を改善する場合に比
し、指向性の良い光を得る際の光のロスを大幅に低減す
ることが可能となる。
【００１８】また、第２の光学素子は、第１の光学素子
と同じく、光源の長手方向と直交する方向の光の広がり
角が小さくなるような一方向についてのみの指向性改善
を行うだけで通常は十分であるが、第２の光学素子を２
枚の光学素子で構成し、互いに直交する２方向の指向性
を共に改善するようにしてもよい。これにより、光源の
長手方向と直交する方向のみならず、光源の長手方向と
平行な方向についての指向性も十分に改善することが可
能となる。
と同じく、光源の長手方向と直交する方向の光の広がり
角が小さくなるような一方向についてのみの指向性改善
を行うだけで通常は十分であるが、第２の光学素子を２
枚の光学素子で構成し、互いに直交する２方向の指向性
を共に改善するようにしてもよい。これにより、光源の
長手方向と直交する方向のみならず、光源の長手方向と
平行な方向についての指向性も十分に改善することが可
能となる。
【００１９】なお、第１の光学素子の反射面上にはその
中心部付近に光源の長手方向に沿って低反射領域や曲率
の異なる反射領域を設けることが好ましい。これによ
り、反射面から光源に向けて反射される光による指向性
の悪化を防止することができる。
中心部付近に光源の長手方向に沿って低反射領域や曲率
の異なる反射領域を設けることが好ましい。これによ
り、反射面から光源に向けて反射される光による指向性
の悪化を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１には、本発明の第１実施形態に
係る表示装置の構成が示されている。この表示装置はコ
ンピュータのディスプレイモニタや壁掛けテレビなどと
して使用されるフラットパネルディスプレイであり、こ
こでは、液晶パネルを用いた場合についてその構成を説
明する。
施形態を説明する。図１には、本発明の第１実施形態に
係る表示装置の構成が示されている。この表示装置はコ
ンピュータのディスプレイモニタや壁掛けテレビなどと
して使用されるフラットパネルディスプレイであり、こ
こでは、液晶パネルを用いた場合についてその構成を説
明する。
【００２１】この表示装置は、表示パネルとして機能す
る光変調素子１０１と、これを照明する照明装置２０１
とから構成されている。照明装置２０１は直下型の平行
光バックライト方式を用いて表示パネルをその背面から
照明するバックライト装置であり、この照明装置２０１
には、光源２７０として、線状の光源である細い蛍光管
が用いられている。蛍光管の数は１本以上であればよい
が、図１では、蛍光管を２本用いる例が示されている。
る光変調素子１０１と、これを照明する照明装置２０１
とから構成されている。照明装置２０１は直下型の平行
光バックライト方式を用いて表示パネルをその背面から
照明するバックライト装置であり、この照明装置２０１
には、光源２７０として、線状の光源である細い蛍光管
が用いられている。蛍光管の数は１本以上であればよい
が、図１では、蛍光管を２本用いる例が示されている。
【００２２】蛍光管の光変調素子１０１側には、遮光板
２７５が設けられている。遮光板２７５としては、その
蛍光管側の面が拡散反射面であり、光変調素子１０１側
の面が吸収面であるような物が良い。この遮光板２７５
により、蛍光管から直接に光変調素子１０１に達する光
を遮ることができるので、光変調素子１０１を照明する
光に指向性の悪い成分がまざることを避けることができ
る。なお、遮光板２７５を設ける代わりにアパーチャー
タイプの蛍光管の様に光の射出部の一部が遮光層で覆わ
れた蛍光管を用い、その遮光層側を光変調素子１０１に
面する側に向けて設置してもよい。
２７５が設けられている。遮光板２７５としては、その
蛍光管側の面が拡散反射面であり、光変調素子１０１側
の面が吸収面であるような物が良い。この遮光板２７５
により、蛍光管から直接に光変調素子１０１に達する光
を遮ることができるので、光変調素子１０１を照明する
光に指向性の悪い成分がまざることを避けることができ
る。なお、遮光板２７５を設ける代わりにアパーチャー
タイプの蛍光管の様に光の射出部の一部が遮光層で覆わ
れた蛍光管を用い、その遮光層側を光変調素子１０１に
面する側に向けて設置してもよい。
【００２３】光変調素子１０１との間で光源２７０を挟
む位置には、それら光源２７０と対向するように第１の
光学素子２８０である反射板がそれぞれ設けられてい
る。反射板は、光源２７０から出射された光を光変調素
子１０１に向けて反射するためのものであり、図示のよ
うに、その内面が蛍光管を囲むように湾曲された略半円
筒形状の形状を有しており、その湾曲された内面が反射
面として用いられる。この半円筒形状の反射板は、その
長手方向が光源２７０である蛍光管の長手方向と平行す
るように設けられている。反射板は、光源２７０として
用いられる蛍光管の数だけ複数配置されてなる。
む位置には、それら光源２７０と対向するように第１の
光学素子２８０である反射板がそれぞれ設けられてい
る。反射板は、光源２７０から出射された光を光変調素
子１０１に向けて反射するためのものであり、図示のよ
うに、その内面が蛍光管を囲むように湾曲された略半円
筒形状の形状を有しており、その湾曲された内面が反射
面として用いられる。この半円筒形状の反射板は、その
長手方向が光源２７０である蛍光管の長手方向と平行す
るように設けられている。反射板は、光源２７０として
用いられる蛍光管の数だけ複数配置されてなる。
【００２４】個々の光源２７０から出た光は、第１の光
学素子２８０である反射板のそれぞれの光源に対応する
部分で反射され、第２の光学素子２９０であるレンズ板
を通って被照射面付近に置かれた光変調素子１０１に照
射される。
学素子２８０である反射板のそれぞれの光源に対応する
部分で反射され、第２の光学素子２９０であるレンズ板
を通って被照射面付近に置かれた光変調素子１０１に照
射される。
【００２５】第１の光学素子２８０である反射板と第２
の光学素子２９０であるレンズ板それぞれの１つの光源
に対応する部分の具体的面形状の例を図２に示す。図２
に示すように、反射板（第１の光学素子２８０）の１つ
の光源に対応する部分は凹面鏡であり、またレンズ板
（第２の光学素子２９０）は中心にくぼみのある凸面の
レンズである。
の光学素子２９０であるレンズ板それぞれの１つの光源
に対応する部分の具体的面形状の例を図２に示す。図２
に示すように、反射板（第１の光学素子２８０）の１つ
の光源に対応する部分は凹面鏡であり、またレンズ板
（第２の光学素子２９０）は中心にくぼみのある凸面の
レンズである。
【００２６】反射板の形状は、反射光のｙ方向の指向性
が良く（すなわち、反射光線の方向ベクトルのｙ成分が
全体的に０に近く）、かつ、照明光の被照射面（ここで
は光変調素子１０１の存在する面）での照度分布が一様
になるように最適化によって定められている。光源２７
０の形状は線状であり、かつ反射板の反射面の長手方向
は光源２７０の長手方向であるｘ方向と平行に配置され
ているので、 反射板の形状は、その光源２７０の長手
方向と直交するｙ方向の断面形状を定めるだけで、照度
分布の一様性を確保することができる。また、レンズ板
の形状は、この第２の光学素子２９０を透過した照明光
のｙ方向の指向性が更に改善されるように（すなわち、
光線の方向ベクトルのｙ成分が更に０に近くなるよう
に）最適化によって定められている。
が良く（すなわち、反射光線の方向ベクトルのｙ成分が
全体的に０に近く）、かつ、照明光の被照射面（ここで
は光変調素子１０１の存在する面）での照度分布が一様
になるように最適化によって定められている。光源２７
０の形状は線状であり、かつ反射板の反射面の長手方向
は光源２７０の長手方向であるｘ方向と平行に配置され
ているので、 反射板の形状は、その光源２７０の長手
方向と直交するｙ方向の断面形状を定めるだけで、照度
分布の一様性を確保することができる。また、レンズ板
の形状は、この第２の光学素子２９０を透過した照明光
のｙ方向の指向性が更に改善されるように（すなわち、
光線の方向ベクトルのｙ成分が更に０に近くなるよう
に）最適化によって定められている。
【００２７】このように、照度分布の一様性を確保する
ことを主目的に設けられた第１の光学素子２８０からの
反射光はｙ方向についての指向性も良いことを利用し、
この反射光を第２の光学素子２９０によってさらにｙ方
向の指向性を改善するといった構成を採用することによ
り、光源２７０の形状が線状であることを有効利用でき
るようになり、効率よく光の指向性を改善することが可
能となる。よって、指向性の良い光を得る際の光のロス
を抑えることができ、照度分布の一様性のみならず、光
の利用効率を高めることができる。
ことを主目的に設けられた第１の光学素子２８０からの
反射光はｙ方向についての指向性も良いことを利用し、
この反射光を第２の光学素子２９０によってさらにｙ方
向の指向性を改善するといった構成を採用することによ
り、光源２７０の形状が線状であることを有効利用でき
るようになり、効率よく光の指向性を改善することが可
能となる。よって、指向性の良い光を得る際の光のロス
を抑えることができ、照度分布の一様性のみならず、光
の利用効率を高めることができる。
【００２８】次に、図２に示した反射板とレンズ板の面
形状の定め方について説明する。本第１実施形態では、
レンズ板として反射板側の面が曲面でもう一方の面が平
面であるような光学素子を仮定して、最適化の手法を用
いて形状を求めた。また、反射板およびレンズ板の１つ
の光源に対応する部分の断面形状は、以下の多項式で表
される形状とし、使用する光源の数だけその形状をｙ方
向に並べて反射板およびレンズ板を構成するものとし
た。
形状の定め方について説明する。本第１実施形態では、
レンズ板として反射板側の面が曲面でもう一方の面が平
面であるような光学素子を仮定して、最適化の手法を用
いて形状を求めた。また、反射板およびレンズ板の１つ
の光源に対応する部分の断面形状は、以下の多項式で表
される形状とし、使用する光源の数だけその形状をｙ方
向に並べて反射板およびレンズ板を構成するものとし
た。
【００２９】蛍光管の中心軸と座標系のｘ軸とが一致
し、光変調素子１０１に向かう方向がｚ軸と平行になる
ように座標系を定めた場合、反射板の１つの光源に対応
する部分のｙ−ｚ断面の形状は、 ｚ＝（｜ｙ｜−ｗ)(ａ＋ｂ｜ｙ｜＋ｃｙ2 ＋ｄ｜ｙ｜3 ＋…＋ｈ｜ｙ｜7 ） …（１） で与えられる。ここで、ｗはｙ−ｚ断面における反射板
の半幅を示す。また、この多項式の各係数は次の通りで
ある。
し、光変調素子１０１に向かう方向がｚ軸と平行になる
ように座標系を定めた場合、反射板の１つの光源に対応
する部分のｙ−ｚ断面の形状は、 ｚ＝（｜ｙ｜−ｗ)(ａ＋ｂ｜ｙ｜＋ｃｙ2 ＋ｄ｜ｙ｜3 ＋…＋ｈ｜ｙ｜7 ） …（１） で与えられる。ここで、ｗはｙ−ｚ断面における反射板
の半幅を示す。また、この多項式の各係数は次の通りで
ある。
【００３０】 ａ＝ 0.497724124E＋00 ｂ＝ 0.199063023E−01 ｃ＝−0.515457186E−03 ｄ＝ 0.629209089E−04 ｅ＝ 0.374200363E−05 ｆ＝−0.886034289E−06 ｇ＝ 0.524235466E−07 ｈ＝−0.102380846E−08 ｗ＝ 20 同様に、蛍光管の中心軸と座標系のｘ軸とが一致し、光
変調素子１０１に向かう方向がｚ軸と平行になるように
座標系を定めた場合のレンズ板の１つの光源に対応する
部分のｙ−ｚ断面の形状は、 ｚ＝１０＋ａ＋ｂ｜ｙ｜＋ｃｙ2 ＋ｄ｜ｙ｜3 ＋…＋ｉｙ8 …（２） で与えられる。この多項式の各係数は次の通りである。
変調素子１０１に向かう方向がｚ軸と平行になるように
座標系を定めた場合のレンズ板の１つの光源に対応する
部分のｙ−ｚ断面の形状は、 ｚ＝１０＋ａ＋ｂ｜ｙ｜＋ｃｙ2 ＋ｄ｜ｙ｜3 ＋…＋ｉｙ8 …（２） で与えられる。この多項式の各係数は次の通りである。
【００３１】 ａ＝−0.119634474E＋00 ｂ＝−0.308210300E＋00 ｃ＝ 0.575133669E−01 ｄ＝−0.156170273E−01 ｅ＝ 0.326949908E−02 ｆ＝−0.367693791E−03 ｇ＝ 0.224403428E−04 ｈ＝−0.700590333E−06 ｉ＝ 0.871871614E−０８ また、レンズ板の材料の屈折率ｎはｎ＝１．５１とし
た。
た。
【００３２】これら（１）式および（２）式で与えられ
る反射板およびレンズ板それぞれの断面形状は、ｘ軸方
向にそれら素子の長さ（蛍光管の長さに対応する）だけ
続くものとする。
る反射板およびレンズ板それぞれの断面形状は、ｘ軸方
向にそれら素子の長さ（蛍光管の長さに対応する）だけ
続くものとする。
【００３３】さらに、本実施形態では、図１に示されて
いるように、反射板の１つの光源に対応する部分の中心
付近（ｙ＝０の近傍）にはｘ軸に沿って光の反射率が低
い帯状の領域２８５が設けられている。この部分で反射
された光は、指向性の悪い成分となるので、この部分を
反射率の低い領域とすることで、指向性の悪い成分を減
らすことができる。なお、この部分を反射率の低い領域
とする代わりに周囲と曲率の異なる反射領域にして、こ
の部分からの反射光が第２の光学素子２９０に入射しな
い様にすることも可能である。特に、反射光が光源２７
０に戻るようにすると、光源２７０に戻された光が再利
用されるため、光の利用効率を損うこと無く指向性の良
い光源を実現することができる。
いるように、反射板の１つの光源に対応する部分の中心
付近（ｙ＝０の近傍）にはｘ軸に沿って光の反射率が低
い帯状の領域２８５が設けられている。この部分で反射
された光は、指向性の悪い成分となるので、この部分を
反射率の低い領域とすることで、指向性の悪い成分を減
らすことができる。なお、この部分を反射率の低い領域
とする代わりに周囲と曲率の異なる反射領域にして、こ
の部分からの反射光が第２の光学素子２９０に入射しな
い様にすることも可能である。特に、反射光が光源２７
０に戻るようにすると、光源２７０に戻された光が再利
用されるため、光の利用効率を損うこと無く指向性の良
い光源を実現することができる。
【００３４】光変調素子１０１は、基本的には、入射光
の強度変調を実現可能な素子であればＴＮ液晶やＳＴＮ
液晶、強誘電性液晶等の液晶材料を用いたものでも、液
晶を用いないものでも、どの様なものでも構わないが、
広い視域を確保するために少なくとも一方向に拡散性を
持った拡散層を備えていることが必要である。光変調素
子１０１としてＴＮ液晶パネルを用いる場合には、次の
ような構成にすると良い。
の強度変調を実現可能な素子であればＴＮ液晶やＳＴＮ
液晶、強誘電性液晶等の液晶材料を用いたものでも、液
晶を用いないものでも、どの様なものでも構わないが、
広い視域を確保するために少なくとも一方向に拡散性を
持った拡散層を備えていることが必要である。光変調素
子１０１としてＴＮ液晶パネルを用いる場合には、次の
ような構成にすると良い。
【００３５】基本的構成は従来と同様で、液晶層１１０
を２枚のガラス基板１２０ａ，１２０ｂで挟み、更に２
枚の偏光板１３０ａ，１３０ｂでガラス基板１２０ａ，
１２０ｂを挟む構成でよい。この構成で、液晶層１１０
よりも観察者側（照明系と反対側）に、拡散層１４０を
設ける。この例では、拡散層１４０は、液晶層１１０と
ガラス基板１２０ａとの間に設けられている。なお、拡
散層１４０として、一方向だけ拡散性を持ったものや、
拡散特性が方向によって異なるものを用いる場合には、
拡散層１４０を透過した後の光の広がり角の方向依存性
がその拡散層１４０への入射時よりも小さくなるように
拡散層１４０の向きを定めると良い。
を２枚のガラス基板１２０ａ，１２０ｂで挟み、更に２
枚の偏光板１３０ａ，１３０ｂでガラス基板１２０ａ，
１２０ｂを挟む構成でよい。この構成で、液晶層１１０
よりも観察者側（照明系と反対側）に、拡散層１４０を
設ける。この例では、拡散層１４０は、液晶層１１０と
ガラス基板１２０ａとの間に設けられている。なお、拡
散層１４０として、一方向だけ拡散性を持ったものや、
拡散特性が方向によって異なるものを用いる場合には、
拡散層１４０を透過した後の光の広がり角の方向依存性
がその拡散層１４０への入射時よりも小さくなるように
拡散層１４０の向きを定めると良い。
【００３６】光変調素子１０１に入射した照明光は、光
を変調する層（この例では液晶層１１０）に入力され、
そこで変調を受ける。液晶層１１０に入力される照明光
はｘ方向（ｘｚ面に平行な方向）では完全拡散に近い
が、ｙ方向（ｙｚ面に平行な方向）では、第１および第
２の光学素子２８０，２９０の働きにより、広がり角が
小さく十分に指向性の良い光となっている。従って、光
変調素子１０１として、ＴＮ液晶のように変調特性に入
射角依存性のある変調素子を用いても比較的良好な変調
特性を得ることができる。
を変調する層（この例では液晶層１１０）に入力され、
そこで変調を受ける。液晶層１１０に入力される照明光
はｘ方向（ｘｚ面に平行な方向）では完全拡散に近い
が、ｙ方向（ｙｚ面に平行な方向）では、第１および第
２の光学素子２８０，２９０の働きにより、広がり角が
小さく十分に指向性の良い光となっている。従って、光
変調素子１０１として、ＴＮ液晶のように変調特性に入
射角依存性のある変調素子を用いても比較的良好な変調
特性を得ることができる。
【００３７】特に、従来のＴＮ液晶パネルは、観察者側
からパネルに向かってその左右方向（水平表示ライン方
向）では視域が広いが上下方向（垂直ライン方向）では
狭いので、本実施形態の構成で光源２７０の長手方向
（ｘ方向）をパネルの左右方向（水平表示ライン方向）
に合わせることで、上下方向（垂直ライン方向）の表示
特性を大幅に改善することが可能になる。
からパネルに向かってその左右方向（水平表示ライン方
向）では視域が広いが上下方向（垂直ライン方向）では
狭いので、本実施形態の構成で光源２７０の長手方向
（ｘ方向）をパネルの左右方向（水平表示ライン方向）
に合わせることで、上下方向（垂直ライン方向）の表示
特性を大幅に改善することが可能になる。
【００３８】光変調素子１０１の液晶層１１０で変調さ
れた光は拡散層１４０で拡散されて、観察領域にほぼ等
方的に広がる。この例では、拡散層１４０として少なく
ともｙ方向に十分な拡散特性を持った拡散層を用いるこ
とで、広い視域にわたって良好な表示特性を得ることが
可能になる。
れた光は拡散層１４０で拡散されて、観察領域にほぼ等
方的に広がる。この例では、拡散層１４０として少なく
ともｙ方向に十分な拡散特性を持った拡散層を用いるこ
とで、広い視域にわたって良好な表示特性を得ることが
可能になる。
【００３９】本実施形態の表示装置の照明装置２０１部
分のシミュレーションによる評価結果を図３および図４
に示す。図３は、第１の光学素子２８０として使用され
る反射板および第２の光学素子２９０として使用される
レンズ板それぞれの１つの光源２７０に対応する部分の
うち上半分の部分のｙｚ平面での断面形状と、光線の光
路を示している。また、図４は、第２の光学素子２９０
として使用されるレンズ板の出射側の面（観察者側に近
い側の面）での照度分布を示している。照度分布の横軸
は、ｙ軸（光源２７０の中心を原点とする）であり、縦
軸は照度の相対値である。図４の照度分布中の上の実線
は、すべての方向の光成分の合計の照度を示しており、
下の実線は、ｙｚ面内でｚ軸に対する方位角が±１５°
以下の成分の光による照度である。ｙｚ面内では、照明
光の大部分はｚ軸に対する方位角が±１５°以下の成分
であり、指向性の良いことがわかる。また、照度のムラ
が小さい良好な特性が得られていることがわかる。
分のシミュレーションによる評価結果を図３および図４
に示す。図３は、第１の光学素子２８０として使用され
る反射板および第２の光学素子２９０として使用される
レンズ板それぞれの１つの光源２７０に対応する部分の
うち上半分の部分のｙｚ平面での断面形状と、光線の光
路を示している。また、図４は、第２の光学素子２９０
として使用されるレンズ板の出射側の面（観察者側に近
い側の面）での照度分布を示している。照度分布の横軸
は、ｙ軸（光源２７０の中心を原点とする）であり、縦
軸は照度の相対値である。図４の照度分布中の上の実線
は、すべての方向の光成分の合計の照度を示しており、
下の実線は、ｙｚ面内でｚ軸に対する方位角が±１５°
以下の成分の光による照度である。ｙｚ面内では、照明
光の大部分はｚ軸に対する方位角が±１５°以下の成分
であり、指向性の良いことがわかる。また、照度のムラ
が小さい良好な特性が得られていることがわかる。
【００４０】次に、本実施形態の表示装置の照明装置２
０１部分の変形例とその評価結果について説明する。こ
れは、光の反射率が低い領域２８５を設けない場合の例
であり、この場合の光線の軌跡および照度分布はそれぞ
れ図５および図６のようになる。
０１部分の変形例とその評価結果について説明する。こ
れは、光の反射率が低い領域２８５を設けない場合の例
であり、この場合の光線の軌跡および照度分布はそれぞ
れ図５および図６のようになる。
【００４１】これら図５および図６から分かるように、
光の反射率が低い領域２８５を設けない場合でも、特に
指向性の良い成分による照度分布（図６の下の実線）は
図４のそれと比べてそれほど大きくは変わっていないこ
とがわかる。実際には、この例では、レンズ板（第２の
光学素子２９０）の出射面上の光源に近い領域で指向性
の悪い成分が多く、このままでは表示装置のバックライ
トとして用いた場合に十分な表示特性が得られない可能
性がある。しかし、指向性の悪い成分が許容できる程度
である場合には、光の反射率が低い領域２８５を略する
ことも可能である。
光の反射率が低い領域２８５を設けない場合でも、特に
指向性の良い成分による照度分布（図６の下の実線）は
図４のそれと比べてそれほど大きくは変わっていないこ
とがわかる。実際には、この例では、レンズ板（第２の
光学素子２９０）の出射面上の光源に近い領域で指向性
の悪い成分が多く、このままでは表示装置のバックライ
トとして用いた場合に十分な表示特性が得られない可能
性がある。しかし、指向性の悪い成分が許容できる程度
である場合には、光の反射率が低い領域２８５を略する
ことも可能である。
【００４２】この様に、本実施形態では、遮光板２７５
によって光源から光変調素子１０１に直接向かう光を遮
断すると共に、反射板２８０（第１の光学素子）とレン
ズ板２９０（第２の光学素子）の形状を最適化し、場合
によっては更に、光の反射率が低い領域２８５を設ける
ことにより、照度分布が均一で、指向性の良い照明を効
率良く得ることができる。なお、第１の光学素子２８０
および第２の光学素子２９０の面形状は、本発明の趣旨
に沿っているものであれば、本実施形態で示した係数お
よび式で表されるものでなくても構わない。また、領域
２８５は、「光の反射率が低い領域」の代わりに、「光
源２７０の実像を光源２７０付近に作る反射板」でもよ
い。要するに、この領域で反射された光が光源２７０自
身で遮られ直接第２の光学素子２９０に達しない用にな
っていれば良い。これは、低反射領域２８５に代えて、
前述したように反射板の中央部付近に周囲と曲率が異な
る領域を設けることなどで実現できる。
によって光源から光変調素子１０１に直接向かう光を遮
断すると共に、反射板２８０（第１の光学素子）とレン
ズ板２９０（第２の光学素子）の形状を最適化し、場合
によっては更に、光の反射率が低い領域２８５を設ける
ことにより、照度分布が均一で、指向性の良い照明を効
率良く得ることができる。なお、第１の光学素子２８０
および第２の光学素子２９０の面形状は、本発明の趣旨
に沿っているものであれば、本実施形態で示した係数お
よび式で表されるものでなくても構わない。また、領域
２８５は、「光の反射率が低い領域」の代わりに、「光
源２７０の実像を光源２７０付近に作る反射板」でもよ
い。要するに、この領域で反射された光が光源２７０自
身で遮られ直接第２の光学素子２９０に達しない用にな
っていれば良い。これは、低反射領域２８５に代えて、
前述したように反射板の中央部付近に周囲と曲率が異な
る領域を設けることなどで実現できる。
【００４３】図７には、本発明の第２実施形態に係る表
示装置の構成が示されている。本第２実施形態は、図１
に示した第１実施形態の構造に対してさらに光の指向性
を改善する光学素子２９５（以下では、単に指向性改善
素子と呼ぶ）を追加すると共に、拡散層１４０を上下左
右の２方向とも拡散するものに置き換えたものである。
示装置の構成が示されている。本第２実施形態は、図１
に示した第１実施形態の構造に対してさらに光の指向性
を改善する光学素子２９５（以下では、単に指向性改善
素子と呼ぶ）を追加すると共に、拡散層１４０を上下左
右の２方向とも拡散するものに置き換えたものである。
【００４４】指向性改善素子２９５でｘ方向（ｘｚ面に
平行な方向）での照明光の指向性も改善することによ
り、光変調素子１０１での変調特性を更に改善すること
ができる。変調された光は、拡散層１４０により錐体状
に広がり、第１実施形態と同様に広い視域を得ることが
できる。
平行な方向）での照明光の指向性も改善することによ
り、光変調素子１０１での変調特性を更に改善すること
ができる。変調された光は、拡散層１４０により錐体状
に広がり、第１実施形態と同様に広い視域を得ることが
できる。
【００４５】指向性改善素子２９５としては、例えば、
図９に示すような形状の素子を用いることができる。図
９（ａ）は、光変調素子１０１に向ける側から見た図
で、図９（ｂ）は、裏返した図である。この素子２９５
は、透明の平板状シートに三角形の溝を平行に複数本掘
った形状のものである。溝の山の部分の横幅（Ｗ２ ）
は、溝の谷の部分のピッチ（Ｗ１）よりも小さくなるよ
うに設計されている。これを、図８に示すように、溝に
沿った方向と光源２７０の長手方向とが直交するよう
に、溝を掘った面をレンズ板２９０に向けて取り付け
る。取り付け面では、素子２９５の山の部分とレンズ板
２９０が接触する部分２９６を通った光だけが光変調素
子１０１を照明するように、接触しない部分２９７に
は、反射膜を設ける。
図９に示すような形状の素子を用いることができる。図
９（ａ）は、光変調素子１０１に向ける側から見た図
で、図９（ｂ）は、裏返した図である。この素子２９５
は、透明の平板状シートに三角形の溝を平行に複数本掘
った形状のものである。溝の山の部分の横幅（Ｗ２ ）
は、溝の谷の部分のピッチ（Ｗ１）よりも小さくなるよ
うに設計されている。これを、図８に示すように、溝に
沿った方向と光源２７０の長手方向とが直交するよう
に、溝を掘った面をレンズ板２９０に向けて取り付け
る。取り付け面では、素子２９５の山の部分とレンズ板
２９０が接触する部分２９６を通った光だけが光変調素
子１０１を照明するように、接触しない部分２９７に
は、反射膜を設ける。
【００４６】狭い開口（Ｗ2 ）を通った光がそれより広
い開口（Ｗ1 ）からでることで、照明光の指向性が改善
される。この例では三角形の溝を掘った例を示したが、
出て行く光の指向性は基本的には開口の大きさの比で決
まるので、溝の断面形状は、曲線であっても構わない
し、直線や曲線をつなぎ合わせたもの等どのようなもの
でも構わない。なお、指向性改善素子２９５とレンズ板
２９０が接触する部分２９６に接着層を設けて両者を固
定すると、レンズ板２９０の位置ずれや歪みを防止する
ことができて良い。
い開口（Ｗ1 ）からでることで、照明光の指向性が改善
される。この例では三角形の溝を掘った例を示したが、
出て行く光の指向性は基本的には開口の大きさの比で決
まるので、溝の断面形状は、曲線であっても構わない
し、直線や曲線をつなぎ合わせたもの等どのようなもの
でも構わない。なお、指向性改善素子２９５とレンズ板
２９０が接触する部分２９６に接着層を設けて両者を固
定すると、レンズ板２９０の位置ずれや歪みを防止する
ことができて良い。
【００４７】また、指向性改善素子２９５として、例え
ば、図１０あるいは図１１に示す素子を用いると、更に
表示特性を改善することが可能になる。これらの図は、
光源に向ける側から見た図で、図９（ｂ）に対応するも
のである。
ば、図１０あるいは図１１に示す素子を用いると、更に
表示特性を改善することが可能になる。これらの図は、
光源に向ける側から見た図で、図９（ｂ）に対応するも
のである。
【００４８】図１０に示す素子では、溝と直交する方向
に細い帯状の複数の遮光層２９８を設けている。この遮
光層２９８としては、例えば光を吸収する性質のあるも
のを用いる。この遮光層２９８を設けることにより、指
向性改善素子２９５に入射する光のうち、入射角のｙ方
向（溝に平行な方向）成分が大きい光を取り除くことが
できる。この様な成分は、反射板２８０とレンズ板２９
０とを用いた面照明装置では、元々非常に少ないが、こ
れがあると表示する文字のボケやにじみが起こる原因と
なる場合がある。したがって、本第２実施形態の指向性
改善素子２９５を用いて、この成分を減らすことによ
り、より良好な表示特性を得ることができる。
に細い帯状の複数の遮光層２９８を設けている。この遮
光層２９８としては、例えば光を吸収する性質のあるも
のを用いる。この遮光層２９８を設けることにより、指
向性改善素子２９５に入射する光のうち、入射角のｙ方
向（溝に平行な方向）成分が大きい光を取り除くことが
できる。この様な成分は、反射板２８０とレンズ板２９
０とを用いた面照明装置では、元々非常に少ないが、こ
れがあると表示する文字のボケやにじみが起こる原因と
なる場合がある。したがって、本第２実施形態の指向性
改善素子２９５を用いて、この成分を減らすことによ
り、より良好な表示特性を得ることができる。
【００４９】また、図１１に示す素子では、図９（ｂ）
の溝に加え、それと直交する方向にも３角形の複数の溝
を切っている。これにより、透明の平板シート表面上に
は台形型の山が格子状に形成される。この構造において
は、図９（ｂ）の溝と同じ原理で、ｙ方向（ｙｚ面に平
行な方向）の光の指向性も改善することができるので、
図１０の場合と同様にｘ，ｙ両方向の指向特性を改善す
ることができる。なお、図１１の構造を用いた場合に
は、これを従来の直下型バックライトに組み合わせた場
合よりも光の利用効率の高いバックライトを実現するこ
とができる。なぜなら、本第２実施形態では、ｙ方向で
は、もともとある程度指向性の良い光が指向性改善素子
２９５に入射するので、ｘ方向ほど指向性を改善する必
要が無く、指向性改善素子２９５の光変調素子１０１側
の開口幅Ｗv1に対する光源側の開口幅Ｗv2の比を、Ｗh1
に対するＷh2の比ほど小さくする必要が無いからであ
る。
の溝に加え、それと直交する方向にも３角形の複数の溝
を切っている。これにより、透明の平板シート表面上に
は台形型の山が格子状に形成される。この構造において
は、図９（ｂ）の溝と同じ原理で、ｙ方向（ｙｚ面に平
行な方向）の光の指向性も改善することができるので、
図１０の場合と同様にｘ，ｙ両方向の指向特性を改善す
ることができる。なお、図１１の構造を用いた場合に
は、これを従来の直下型バックライトに組み合わせた場
合よりも光の利用効率の高いバックライトを実現するこ
とができる。なぜなら、本第２実施形態では、ｙ方向で
は、もともとある程度指向性の良い光が指向性改善素子
２９５に入射するので、ｘ方向ほど指向性を改善する必
要が無く、指向性改善素子２９５の光変調素子１０１側
の開口幅Ｗv1に対する光源側の開口幅Ｗv2の比を、Ｗh1
に対するＷh2の比ほど小さくする必要が無いからであ
る。
【００５０】最後に、本発明の第３の実施形態を図１２
に示す。この第３の実施形態は、第１実施形態の構造を
簡略化したものである。照明装置２０２においては、光
源２７０と反射板２８０は第１実施形態の構成と同じで
あるが、第１実施形態のレンズ板２９０の代わりに拡散
板２３０が用いられている。また、光変調素子１００は
図１１の従来例で示したものと同様のものを用いてい
る。
に示す。この第３の実施形態は、第１実施形態の構造を
簡略化したものである。照明装置２０２においては、光
源２７０と反射板２８０は第１実施形態の構成と同じで
あるが、第１実施形態のレンズ板２９０の代わりに拡散
板２３０が用いられている。また、光変調素子１００は
図１１の従来例で示したものと同様のものを用いてい
る。
【００５１】第１実施形態では、反射板２８０は光変調
素子１０１付近で照度分布が一様になるように設計した
ので、この第３実施形態では、拡散板２３０上でほぼ一
様な照度分布が得られる。これは、光変調素子１０１の
厚さは通常は照明装置２０１，２０２の厚さに比べて非
常に薄いので、たとえば光変調素子１０１の液晶層１１
０の面で照度分布が一様になるように設計した場合で
も、その近傍の面ではほぼ一様な照度分布が得られるか
らである。
素子１０１付近で照度分布が一様になるように設計した
ので、この第３実施形態では、拡散板２３０上でほぼ一
様な照度分布が得られる。これは、光変調素子１０１の
厚さは通常は照明装置２０１，２０２の厚さに比べて非
常に薄いので、たとえば光変調素子１０１の液晶層１１
０の面で照度分布が一様になるように設計した場合で
も、その近傍の面ではほぼ一様な照度分布が得られるか
らである。
【００５２】従って、この拡散板２３０上に光変調素子
１００を載せれば明るさが一様な表示を実現することが
できる。ただし、この第３実施形態では、拡散光が光変
調素子１００を通るので、広い範囲で良好な表示特性を
得るには、入射角の大きな光に対しても良好な変調特性
をもつ光変調素子を用いることが必要である。また、光
変調素子１００の代わりに第１実施形態の光変調素子１
０１を用いても良い。
１００を載せれば明るさが一様な表示を実現することが
できる。ただし、この第３実施形態では、拡散光が光変
調素子１００を通るので、広い範囲で良好な表示特性を
得るには、入射角の大きな光に対しても良好な変調特性
をもつ光変調素子を用いることが必要である。また、光
変調素子１００の代わりに第１実施形態の光変調素子１
０１を用いても良い。
【００５３】図１３には、前述の各実施形態で光源２７
０として使用される蛍光管の他の構成例が示されてい
る。ここでは、光源２７０として、蛍光管の周りに図示
のようにプリズムシート３００が巻き付けられた構造の
ものが用いられる。このプリズムシート３００の特性に
より、蛍光管の出射面上の各点からその法線方向以外に
向かう光成分を少なくすることができ、大部分の成分を
法線方向に向けることが可能となる。これにより、最適
化によって定めた第１の光学素子２８０の形状がより適
正に機能し、照度分布の一様性および指向性を共に改善
することが可能となる。
０として使用される蛍光管の他の構成例が示されてい
る。ここでは、光源２７０として、蛍光管の周りに図示
のようにプリズムシート３００が巻き付けられた構造の
ものが用いられる。このプリズムシート３００の特性に
より、蛍光管の出射面上の各点からその法線方向以外に
向かう光成分を少なくすることができ、大部分の成分を
法線方向に向けることが可能となる。これにより、最適
化によって定めた第１の光学素子２８０の形状がより適
正に機能し、照度分布の一様性および指向性を共に改善
することが可能となる。
【００５４】なお、以上の実施形態の説明では、照明装
置２０１，２０２を液晶表示パネルの照明用光源として
使用する場合を説明したが、ある被照射面上で一様な照
度分布を必要とするものであれば、スライドプロジェク
ターなど他の表示機器の照明用光源として使用すること
もできる。
置２０１，２０２を液晶表示パネルの照明用光源として
使用する場合を説明したが、ある被照射面上で一様な照
度分布を必要とするものであれば、スライドプロジェク
ターなど他の表示機器の照明用光源として使用すること
もできる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画照明装
置によれば、直下型の平行光バックライト方式を改良す
ることにより、明るさの均一性を確保しながら光の利用
効率を向上できるようになり、大画面化しても低消費電
力で明るく均一な表示を実現できる。また、これを用い
て表示装置を構成することで、消費電力が低く、明るい
大画面の表示画像を広い範囲から見ることができる表示
装置を実現することが可能になる。
置によれば、直下型の平行光バックライト方式を改良す
ることにより、明るさの均一性を確保しながら光の利用
効率を向上できるようになり、大画面化しても低消費電
力で明るく均一な表示を実現できる。また、これを用い
て表示装置を構成することで、消費電力が低く、明るい
大画面の表示画像を広い範囲から見ることができる表示
装置を実現することが可能になる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図２】同第１実施形態に係る表示装置のバックライト
部に設けられた第１の光学素子と第２の光学素子の断面
形状の例を示す図。
部に設けられた第１の光学素子と第２の光学素子の断面
形状の例を示す図。
【図３】同第１実施形態に係る表示装置のバックライト
部における光線の軌跡についての評価結果を示す図。
部における光線の軌跡についての評価結果を示す図。
【図４】同第１実施形態に係る表示装置のバックライト
部における照度分布についての評価結果を示す図。
部における照度分布についての評価結果を示す図。
【図５】同第１実施形態に係る表示装置のバックライト
部から低反射率領域を除いた場合における光線の軌跡に
ついての評価結果を示す図。
部から低反射率領域を除いた場合における光線の軌跡に
ついての評価結果を示す図。
【図６】同第１実施形態に係る表示装置のバックライト
部から低反射率領域を除いた場合における照度分布につ
いての評価結果を示す図。
部から低反射率領域を除いた場合における照度分布につ
いての評価結果を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態に関わる表示装置の構成
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図８】同第２実施形態の表示装置のバックライト部に
設けられた指向性改善素子の構造と機能を示す図。
設けられた指向性改善素子の構造と機能を示す図。
【図９】同第２実施形態の表示装置のバックライト部に
設けられた指向性改善素子の形状の例を示す図。
設けられた指向性改善素子の形状の例を示す図。
【図１０】同第２実施形態の表示装置のバックライト部
に設けられた指向性改善素子の形状の他の例を示す図。
に設けられた指向性改善素子の形状の他の例を示す図。
【図１１】同第２実施形態の表示装置のバックライト部
に設けられた指向性改善素子の形状の更に他の例を示す
図。
に設けられた指向性改善素子の形状の更に他の例を示す
図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る表示装置の構成
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図１３】本発明の各実施形態に適用される光源の構成
例を示す図。
例を示す図。
【図１４】従来のサイドライト型液晶表示装置の構成を
示す斜視図。
示す斜視図。
１０１…光変調素子（表示パネル） １０２…画照明装置（バックライト） ２７０…光源（蛍光管） ２８０…第１の光学素子（反射板） ２９０…第２の光学素子（レンズ板） ２７５…遮光板 ２８５…光の反射率が低い領域、あるいは周囲と曲率の
異なる反射領域 ２９５…指向性改善素子 ２９８…遮光層 ３００…プリズムシート
異なる反射領域 ２９５…指向性改善素子 ２９８…遮光層 ３００…プリズムシート
Claims (8)
- 【請求項１】 平板状の被照射面に光を照射する面照明
装置において、 線状の発光部分を有する光源と、 この光源の前記被照射面側に設けられ、前記光源から前
記被照射面に直接向かう光を遮る遮光手段と、 前記光源に対向するように前記光源の長手方向に沿って
設けられ、前記光源から出射された光を前記被照射面に
向けて反射する反射面を有する第１の光学素子とを具備
し、 前記反射面の前記光源の長手方向に直交する方向の断面
は、前記被照射面またはその近傍の面上で概略一様な照
度分布となるように定められた形状を有することを特徴
とする面照明装置。 - 【請求項２】 前記反射面上の中心部近傍には、その反
射面上の他の領域よりも反射率の低い低反射領域が前記
光源の長手方向に沿って設けられていることを特徴とす
る請求項１記載の面照明装置。 - 【請求項３】 前記反射面上の中心部近傍には、その反
射面上の他の領域と曲率の異なる反射領域が前記光源の
長手方向に沿って設けられていることを特徴とする請求
項１記載の面照明装置。 - 【請求項４】 前記被照射面近傍に配置され、前記第１
の光学素子からの光をその指向性を改善して前記被照射
面に導く第２の光学素子をさらに具備することを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の面照
明装置。 - 【請求項５】 前記被照射面近傍に配置され、前記第１
の光学素子からの光を拡散して前記被照射面に導く拡散
板をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれか１項に記載の面照明装置。 - 【請求項６】 前記第２の光学素子は２枚の光学素子か
ら構成され、前記光源の長手方向に平行な方向とこれに
直交する方向の両方について指向性を改善する２枚の光
学素子から構成されていることを特徴とする請求項４記
載の面照明装置。 - 【請求項７】 平板状の表示パネルと、 線状の発光部分を有する光源、この光源の前記表示パネ
ル側に設けられ、前記光源から前記表示パネルに直接向
かう光を遮る遮光手段、および前記光源に対向するよう
に前記光源の長手方向に沿って設けられ、前記光源から
出射された光を前記表示パネルに向けて反射する反射面
を有する第１の光学素子から構成され、前記表示パネル
を照明する面照明装置とを具備し、 前記反射面の前記光源の長手方向に直交する方向の断面
は、前記表示パネルまたはその近傍の所定面上で概略一
様な照度分布となるように定められた形状を有すること
を特徴とする表示装置。 - 【請求項８】 前記表示パネルと前記光源との間に配置
され、前記第１の光学素子からの光をその指向性を改善
して前記表示パネルに導く第２の光学素子をさらに具備
することを特徴とする請求項７記載の表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250856A JPH1196822A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 面照明装置およびこれを用いた表示装置 |
| US09/136,886 US6095656A (en) | 1997-09-15 | 1998-08-19 | Backlighting apparatus and display apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250856A JPH1196822A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 面照明装置およびこれを用いた表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1196822A true JPH1196822A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17214031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9250856A Pending JPH1196822A (ja) | 1997-09-15 | 1997-09-16 | 面照明装置およびこれを用いた表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6095656A (ja) |
| JP (1) | JPH1196822A (ja) |
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| JP2006351519A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-12-28 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 面光源装置及び透過型画像表示装置 |
| WO2007037250A1 (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-05 | Zeon Corporation | 光拡散板およびバックライト装置 |
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| WO2010001649A1 (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
| WO2011033900A1 (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | シャープ株式会社 | 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置 |
| KR101274021B1 (ko) * | 2006-02-14 | 2013-06-12 | 엘지디스플레이 주식회사 | 백라이트 유닛 |
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