JP3594578B2 - LCD lighting device - Google Patents
LCD lighting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3594578B2 JP3594578B2 JP2001329583A JP2001329583A JP3594578B2 JP 3594578 B2 JP3594578 B2 JP 3594578B2 JP 2001329583 A JP2001329583 A JP 2001329583A JP 2001329583 A JP2001329583 A JP 2001329583A JP 3594578 B2 JP3594578 B2 JP 3594578B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light guide
- light
- guide plate
- inclined surface
- liquid crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子を照明する液晶照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置が多くの分野で大量に使用されているが、周知のように、液晶表示装置に用いられる液晶表示素子は自ら発光する機能を有していないために液晶照明装置により光を照射することが必要である。
例えば、液晶照明装置として、液晶表示素子の面に対向して導光板を配設し、導光板の側部の入射端面に対向して、発光ダイオードを導光板の側部の端面に平行な長手方向に延伸する細長い光ガイドロッドの端部に取付けた光源装置を配設し、発光ダイオードの発した光を光ガイドロッド内で反射、あるいは、屈折させて、光ガイドロッドの導光板側の面から導光板の入射面に向けて出射させるようにしたものがある。
【0003】
ところで、液晶表示素子は、液晶材料を透明な板の間に封印したものに偏光子を付設して形成されているが、この偏光子は透過軸(通過できる光の振動面が含まれる軸)を有する。この透過軸は、通常、導光板の光入射側端面(=液晶表示装置の一側端面)に平行ではないようにされている。
しかしながら、従来の液晶照明装置では、この液晶表示素子に付設される偏光子の透過軸に合う振動面を有する光が導かれておらず、液晶照明装置の発した光が必ずしも充分に利用されていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑み、導光板を通して光源装置から出射した光で液晶表示面を照明する液晶照明装置において、光源装置から出射される光が液晶表示素子に付設される偏光子の透過軸を通りやすい光であるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、光源装置から発した光を液晶表示素子の一方の面の外側に配置した導光板の光入射側端面から内部に導いて、導光板の液晶表示素子に遠位の第1面の内側で反射させ導光板の液晶表示素子に近位の第2面から出射させて液晶表示素子を照明する液晶照明装置であって、
X,Y,Zを直交する三方向としたときに、
液晶表示素子は液晶材料を透明板で挟んで形成されてXY方向に拡がり、導光板側にはXY方向に拡がる偏光子が付設され、該偏光子はXY面内でY方向から傾斜した透過軸を有し、
導光板は、光入射側端面はXZ方向に細長く拡がり、第1面と第2面はXY方向に拡がり、第1面にはプリズムアレイが形成されていて、該プリズムアレイの山と谷の条線は、X方向に延伸していて、
光源装置は、導光板の光入射側端面に対向しX方向に長くZ方向に短いように細長く拡がる導光板側面と、導光板側面に平行な反導光板側面と、導光板側面と反導光板側面とを結びX方向に長くY方向に短いように細長く拡がる2つの面とを有する光ガイドロッドの、前記X方向の2つの端面の少なくとも一方に発光ダイオードを取り付けて成り、
光ガイドロッドが、反導光板側から導光板側に向かって延伸する複数の第1傾斜面を有し、該第1傾斜面は反導光板側が発光ダイオードに近く導光板側が発光ダイオードに遠く、該第1傾斜面の反導光板側のX方向からの角度αが導光板側面から導光板の光源側端面に向かって垂直に出射する光をS波の光のみとする角度に選択され、
光ガイドロッドが第1物質で形成され、該第1物質の屈折率をn1、第1傾斜面を境にして光ガイドロッドに接し、第1物質から第1傾斜面に向かい第1傾斜面を透過した光が通る第2物質の屈折率をn2とした時に、tan(90−α)=n2/n1 を満たすように選択されていることを特徴とする液晶照明装置が提供される。
このように構成された液晶照明装置では、導光板の入射端面に向かう垂直な光はS波の光のみとされる。
【0007】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、光ガイドロッドを形成する第1物質の屈折率n1が1.49で、第2物質が空気であって、αが32度にされている、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【0008】
請求項3の発明によれば、請求項1の発明において、第1傾斜面のY方向の反導光板側先端は光ガイドロッドの反導光板側面にあり、Y方向の導光板側先端は光ガイドロッドの内部にあって、導光板側先端に光ガイドロッドの反導光板側面に達する第2傾斜面が結合されていることを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【0009】
請求項4の発明によれば、請求項3の発明において、第1傾斜面と第2傾斜面の結合部の反導光板側面からの深さが、発光ダイオードから遠ざかるにつれて大きくなるようにされている、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【0010】
請求項5の発明によれば、請求項1の発明において、発光ダイオードは光ガイドロッドのX方向の2つの端部の一方にのみ取り付けられ、他方の端部にはλ/4板を介して反射板が取付けられており、
第1傾斜面が、一対の、発光ダイオード側のダイオード側第1傾斜面と該ダイオード側第1傾斜面に対向する反ダイオード側第1傾斜面を含み、ダイオード側第1傾斜面と反ダイオード側第1傾斜面の間に第2物質が介装されている、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【0011】
請求項6の発明によれば、請求項5の発明において、第1傾斜面のY方向の反導光板側先端は光ガイドロッドの反導光板側面にあり、Y方向の導光板側先端は光ガイドロッドの導光板側面にある、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【0012】
請求項7の発明によれば、請求項5の発明において、第1傾斜面に加えて第2傾斜面を有し、第2傾斜面が、一対の、発光ダイオード側のダイオード側第2傾斜面と該ダイオード側第2傾斜面に対向する反ダイオード側第2傾斜面を含み、ダイオード側第2傾斜面と反ダイオード側第2傾斜面の間に第2物質が介装されている、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【0013】
請求項8の発明によれば、請求項7の発明において、ダイオード側第1傾斜面と反ダイオード側第2傾斜面、および、反ダイオード側第1傾斜面とダイオード側第2傾斜面が、それぞれ、光ガイドロッドの内部でつながっている、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の液晶照明装置を説明する。なお、各図は説明のために一部誇張して描いてある。
図1が本発明の第1の実施の形態の液晶照明装置を説明する概略図であって、図中に示したようにX、Y方向を定義し、Z方向は図の面に垂直な方向に定義する。
【0015】
図1には光源装置10と導光板20が示されているが、光源装置10は光ガイドロッド11と光ガイドロッド11のX方向の両端部に取り付けられた発光ダイオード12から成る。光ガイドロッド11はアクリル等の透明な樹脂で形成されていて、その屈折率n1は1.49である。
光ガイドロッド11の反導光板側面11aには図示されるように三角形の溝100が形成されている。溝100は同じ間隔cで形成されているが溝深さdは発光ダイオードから遠ざかるにつれて大きくされ中心部で最も深くなるようにされている。
一方、導光板20の表面には多数のプリズム23から成るプリズムアレイ22が形成され、プリズム23の山23aと谷23bはそれぞれX方向に延伸する。
【0016】
この実施の形態の場合には、ピッチPは0.3mmとされ、溝深さdは以下の式を満たすようにされている。
d=0.015×N2+0.5×N+15 (N=1〜83)
=0.015×{166−(N−1)}2+0.5×{166−(N−1)}+15 (N=84〜166)[単位はμm]
但し、溝100は、166個形成されていて、Nは溝100の番号であって、左端の溝100の番号が1、右端の溝の番号が166である。図2が溝100の深さdの変化を示す図であって、溝深さdは両端では15.5μm、中心では159.8μmである。
【0017】
中心より左側に示される溝100の群と、中心より右側に示される溝100の群は、それぞれ、大きさが異なるが相似である。
溝100は光ガイドロッド11の反導光板側面の発光ダイオード12に近いところから角度αで内側に傾斜する第1傾斜面110と、反導光板側面の発光ダイオード12に遠いところから角度βで内側に傾斜する第2傾斜面120とを有し、この実施の形態では第1傾斜面110の角度αは32度、第2傾斜面120の角度βは87度とされている。
溝100を拡大した図3に示されるように、第1傾斜面110と第2傾斜面120は底面130で結ばれていて、底面130の長さは一定で0.005mmである。
【0018】
図4は、第1傾斜面110の角度αを32度とした理由を説明する図であって、横軸は第1傾斜面110の角度αを示し、縦軸はP波とS波を含む入射光の強さに対する光ガイドロッド11の導光板側面11aから出射されるP波の光の強さを示している。実線で示されるのは光ガイドロッド11の導光板側面11aから垂直に出る垂直成分の光についての値であり、破線で示されるのは全成分の積分値についての値である。この図4から理解されるように、角度αが32度の時が最もP波が少なく、S波が最も多くなる。
【0019】
図5は、上記のように32度に傾斜した第1傾斜面110に入射して導光板側面11aから垂直に出る垂直成分の光の経路を示す図であって、第1傾斜面110で透過光と反射光に分かれ反射光が垂直成分の光となる。
図5は32度に傾斜した第1傾斜面110に入射したP波とS波がどのような割合で反射と透過するかを入射角の変化に対して示す図であって、太い実線で示すのがS波の反射割合、太い破線で示すのがS波の透過割合であり、細い実線で示すのがP波の反射割合、細い破線で示すのがP波の透過割合である。
この図から入射角が34°の時にはS波は約14%反射し約86%透過し、P波は殆ど反射せず略全てが透過することがわかる。
【0020】
図6は、上記のように32度に傾斜した第1傾斜面110に入射角34°で入射した光の進路を示す図であって、この場合、反射光は導光板側面11aから垂直に出る垂直成分の光となる。
【0021】
図7は上記のように32度に傾斜した第1傾斜面110に入射して反射した反射光の消光比(P波/P波+S波)、すなわち図5のグラフの細い実線と太い実線の割合を示すグラフであって、図からわかるように入射角が34°の時が最も消光比が小さく(ゼロ)、S波のみが出射される。
なお、上記の値は、屈折率n1が前述したように1.49の場合のものである。
【0022】
図8は上記のように構成された光ガイドロッド12を含む光源装置10から出た光が液晶表示素子30に達するまでの光の進路を説明する図であって分解図で示してあるが、実際は各部材は密着されている。
発光ダイオード12を出た光は上述のように光ガイドロッド11の第1傾斜面110の内側で反射して、導光板側面11aに向かい、導光板側面11aから出射して、導光板20の入射面21から導光板20内に入射する。導光板20に入射する光は、垂直に入射する光はS波のみとなり、その他斜めに入射する光もS波が多い光となる。
【0023】
導光板20内に入射した光は導光板20の表面のプリズム23の内側の面で反射して、導光板20の液晶表示素子側の面から出射する。導光板20の液晶表示素子側の面から出射した光は偏光子40を通過してから液晶表示素子30に到達する。偏光子40の透過軸Wは、X軸に平行でもなく、直角でもなく、X軸に対して約45度傾斜しているが、導光板20に入射するときにS波が多い光とされており導光板20を出るときもS波が多い光となっているので、偏光子40の透過軸Wを透過しやすい。したがって、多くの光が液晶表示素子30に達し、液晶表示素子30の輝度が向上する。
【0024】
次に、第2の実施の形態の特徴について説明する。図9が第2の実施の形態の光ガイドロッド13の構造を示す図であって、光ガイドロッド13は2種類の材料物質で形成されている、すなわち、図中白抜きで示されている第1物質から成る第1物質部分13Aと図中網掛けして示されている第2物質から成る第2物質部分13Bで形成されている。第1物質部分13Aは第1の実施の形態と同様な屈折率1.49を有するアクリルで形成であるが第2物質部分13Bは屈折率がより低い接着材である。
【0025】
一方、光ガイドロッド13のX方向の端部には発光ダイオード12が付設されているが、第1の実施の形態とは異なり、一方の端部にのみ付設されている。そして他方の端部には1/4波長板14を介して反射板15が付設されている。また、光ガイドロッド13の反導光板側面13aには反射板18が付設されている。
【0026】
第1物質部分13Aは、互いに平行な発光ダイオード側第1傾斜面210と反発光ダイオード側第1傾斜面220、および、導光板側面、反導光板側面を有する。
第2物質部分13Bは、隣接する2つの第1物質部分13Aの間を埋め、導光板側面、反導光板側面は第1物質部分13Aの導光板側面、反導光板側面と面一になるようにされている。
発光ダイオード側第1傾斜面210と反発光ダイオード側第1傾斜面220のX方向からの角度は約45度とされている。第1の実施の形態で第1傾斜面の角度が32とされているのに対し、このような角度とされるのは、第2物質部分13Bの屈折率n2が第1物質部分13Aの屈折率n1に近いためである。
【0027】
発光ダイオード12から光ガイドロッド13内に入射した光は、P波とS波を含んでいるが、第1部材13Aの発光ダイオード側第1面210において反射光と透過光に分かれ、反射光はS波が多い。透過光は第2部材13B内を通り、さらに次の第1部材13A内に反発光ダイオード側第1傾斜面220から入射するがこの時は第2部材13Bの屈折率n2<第1部材13Bの屈折率n1であることから反射はおこらない。第1部材13Aから出る時には上述の作用が同様におこなわれる。
【0028】
上記のような作用を繰り返して光ガイドロッド13の反発光ダイオード側端面13cに達した光は反発光ダイオード側端面13cを出て1/4波長板14を通り、反射板15で反射して再び1/4波長板14を通り反発光ダイオード側端面13cから光ガイドロッド13内に入射し、第1部材13A内を発光ダイオード側端面に向かって進行するする。この光は1/4波長板14の作用によって、S波のみとなっている。
【0029】
発光ダイオード側端面13dに向かって進行する光は反発光ダイオード側第1傾斜面220で反射して反導光板側面から光ガイドロッド13外に出るが反射板16で反射して再び光ガイドロッド13内に入射する。光ガイドロッド13内に再入射した光は反発光ダイオード側第1傾斜面220に到達するがこの面への入射角度(面への法線からの角度)が小さいため殆ど透過し、その後、第2部材13Bを通り、隣接する第1部材13Aの発光ダイオード側第1面210に達するが、ここでは、前述した屈折率の関係から反射はせず、隣接する第1部材13Aの導光板側面から導光板20の入射面21に向かって出射する。反発光ダイオード側面から光ガイドロッド13内に再入射した光はS波のみとされており、上記のように進んで導光板20の入射面21に向かって出射する光もS波のみである。
【0030】
第2の実施の形態では、上記のように光が進行し、導光板20には、殆どS波の光のみが入射する。導光板20内に入射する光は、第1の実施の形態で説明したような性質を有し、導光板20を出て偏光子(図7参照)40の透過軸を通りやすい光となっており、液晶表示素子30(図7参照)の輝度が向上する。
【0031】
次に、第3の実施の形態の特徴について説明する。図10が第3の実施の形態の光ガイドロッド17の構造を示す図であって、第2の実施の形態と同様に光ガイドロッド17は2種類の材料で形成されている、すなわち、図中白抜きで示されている第1物質部分17Aと図中網掛けして示されている第2物質部分17Bで形成されている。
【0032】
ただし、第1物質部分17Aおよび第2物質部分17Bは、第2の実施の形態のように、細かく分離されているのではなく、連続した第2物質部分17Bにより第1物質部分17AがY方向に2つに分割されているだけである。
すなわち、反導光板側の第1物質部分17A1の中央側(導光板側)には第1傾斜面310に連続して第2傾斜面320が形成され、導光板側の第1物質部分17A2の中央側(反導光板側)には第1傾斜面410に連続して第2傾斜面420が形成されている。
【0033】
第1物質部分17Aは第1の実施の形態と同様な屈折率1.49を有するアクリルで形成であるが、第2物質部分17Bは屈折率がより低い接着材である。
各傾斜面のX方向からの角度は約45度とされている。第1の実施の形態で第1傾斜面の角度が32とされているのに対し、このような角度とされるのは、第2物質部分17Bの屈折率n2が第1物質部分の屈折率n1に近いためである。
【0034】
発光ダイオード12から光ガイドロッド17内に入射した光は、P波とS波を含んでいるが、この実施の形態の場合には、例えば、実線で示されているように、導光板側の第1物質部分17A2の第2傾斜面420において反射光と透過光に分かれ、反射光はS波が多い。透過光は、次に第2部材17B内を通り、導光板側の第1物質部分17A2に第1傾斜面320から入射するが、この時は第2部材17Bの屈折率n2<第1部材17Bの屈折率n1であることから反射はおこらない。そして再び導光板側の第1物質部分17A2を通って上述の作用が同様におこなわれる。
【0035】
上記のような作用を繰り返して光ガイドロッド17の反発光ダイオード側端面に達した光は反発光ダイオード側端面17cを出て1/4波長板14を通り、反射板15で反射して再び1/4波長板14を通り反発光ダイオード側端面17cから光ガイドロッド17内に入射し、反導光板側の第1物質部分17A1を発光ダイオード側端面17dに向かって進行する。この光は1/4波長板14の作用によって、S波のみとなっている。
【0036】
発光ダイオード側端面17dに向かって進行する光は反導光板側の第1物質部分17A1の第2傾斜面320で反射光と透過光に分かれる。反射光は反導光板側面から光ガイドロッド17外に出るが反射板16で反射して再び光ガイドロッド17内に入射する。光ガイドロッド17内に再入射した光は導光板側の第1物質部分17A2の第2傾斜面320に到達するが、この光は殆どS波であって、第2部材17Bと導光板側の第1物質部分17A2を透過して導光板側面から導光板20の入射面21に向かって出射する。
【0037】
一方、透過した光は、この図で示している場合には、反導光板側の第1物質部分17A1の第1傾斜面310で反射光と透過光に分かれ、反射光は導光板側の第1物質部分17A2を透過して導光板側面17aから導光板20の入射面21に向かって出射し、透過光は、反導光板側の第1物質部分17A1の次の第2傾斜面320で同じことをおこなう。
【0038】
第3の実施の形態では、上記のように光が進行し、導光板20には、殆どS波の光のみが入射する。導光板20内に入射する光は、第1の実施の形態で説明したような性質を有し、導光板20を出て偏光子(図7参照)40の透過軸を通りやすい光となっており、液晶表示素子30(図7参照)の輝度が向上する。
【0039】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明は、光源装置から発した光を液晶表示素子の一方の面の外側に配置した導光板の光入射側端面から内部に導いて、導光板の液晶表示素子に遠位の第1面の内側で反射させ導光板の液晶表示素子に近位の第2面から出射させて液晶表示素子を照明する液晶照明装置であるが、
X,Y,Zを直交する三方向としたときに、
液晶表示素子は液晶材料を透明板で挟んで形成されてXY方向に拡がり、導光板側にはXY方向に拡がる偏光子が付設され、該偏光子はXY面内でY方向から傾斜した透過軸を有し、
導光板は、光入射側端面はXZ方向に細長く拡がり、第1面と第2面はXY方向に拡がり、第1面にはプリズムアレイが形成されていて、該プリズムアレイの山と谷の条線は、X方向に延伸していて、
光源装置は、導光板の光入射側端面に対向しX方向に長くZ方向に短いように細長く拡がる導光板側面と、導光板側面に平行な反導光板側面と、導光板側面と反導光板側面とを結びX方向に長くY方向に短いように細長く拡がる2つの面とを有する光ガイドロッドの、前記X方向の2つの端面の少なくとも一方に発光ダイオードを取り付けて成り、
光ガイドロッドが、反導光板側から導光板側に向かって延伸する複数の第1傾斜面を有し、該第1傾斜面は反導光板側が発光ダイオードに近く導光板側が発光ダイオードに遠く、該第1傾斜面の反導光板側のX方向からの角度αが導光板側面から導光板の光源側端面に向かって垂直に出射する光をS波の光のみとする角度に選択されている。
このように構成された液晶照明装置では、導光板の入射端面に向かう垂直な光はS波の光のみとされ、垂直以外の光もS波が多く、導光板を通った後に、液晶表示素子の手前に配設された偏光子を通るときに、偏光子の透過軸とあった光が多く液晶表示素子の輝度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の上面図である。
【図2】第1の実施の形態の光ガイドロッドの溝の深さの変化を示す図である。
【図3】第1の実施の形態の光ガイドロッドの拡大図である。
【図4】第1の実施の形態の光ガイドロッドの発光ダイオード側の傾斜面の角度と消光比の関係を示す図である。
【図5】入射光中のS波の反射割合と透過割合、および、P波の反射割合と透過割合を入射角の変化に対して示す図である。
【図6】第1の実施の形態の光ガイドロッド内の代表的な光の進路を示す図である。
【図7】第1の実施の形態の光ガイドロッドの発光ダイオード側の傾斜面に当たる光の入射角と消光比の関係を示す図である。
【図8】第1の実施の形態の液晶照明装置を含む液晶表示装置における光の進行を説明する図である。
【図9】第2の実施の形態の上面図である。
【図10】第3の実施の形態の上面図である。
【符号の説明】
10…光源
11…光ガイドロッド
12…発光ダイオード
13…光ガイドロッド
13A…第1物質部分
13B…第2物質部分
14…1/4波長板
15…反射板
16…反射板
17…光ガイドロッド
17A1…(反導光板側の)第1物質部分
17A2…(導光板側の)第1物質部分
17B…第2物質部分
20…導光板
23…プリズム
23a…山
23b…谷
30…液晶表示素子
40…偏光子
100…溝
110…第1傾斜面
120…第2傾斜面
210…発光ダイオード側第1傾斜面
220…反発光ダイオード側第1傾斜面
310…(反導光板側第1物質部分の)第1傾斜面
320…(反導光板側第1物質部分の)第2傾斜面
410…(導光板側第1物質部分の)第1傾斜面
420…(導光板側第1物質部分の)第2傾斜面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal lighting device that illuminates a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices are widely used in many fields. As is well known, a liquid crystal display device used in a liquid crystal display device does not have a function of emitting light by itself, so that light is emitted by a liquid crystal lighting device. It is necessary.
For example, as a liquid crystal lighting device, a light guide plate is provided so as to face a surface of a liquid crystal display element, and a light emitting diode is disposed opposite to an incident end face of a side portion of the light guide plate, and a light emitting diode is disposed in parallel with a side end face of the light guide plate. A light source device attached to the end of an elongated light guide rod extending in the direction is disposed, and the light emitted from the light emitting diode is reflected or refracted in the light guide rod, and the surface of the light guide rod on the light guide plate side. From the light guide plate toward the incident surface of the light guide plate.
[0003]
Incidentally, the liquid crystal display element is formed by attaching a polarizer to a liquid crystal material sealed between transparent plates, and the polarizer has a transmission axis (an axis including a vibration plane of light that can pass through). . This transmission axis is not usually parallel to the light incident side end face of the light guide plate (= one side end face of the liquid crystal display device).
However, in a conventional liquid crystal lighting device, light having a vibrating surface that matches the transmission axis of a polarizer attached to the liquid crystal display element is not guided, and light emitted from the liquid crystal lighting device is not always sufficiently used. Did not.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, the present invention provides a liquid crystal lighting device that illuminates a liquid crystal display surface with light emitted from a light source device through a light guide plate. The purpose is to make the light easy to pass through.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, light emitted from the light source device is guided inside from the light incident side end face of the light guide plate disposed outside one surface of the liquid crystal display element, and is directed to the liquid crystal display element of the light guide plate. A liquid crystal lighting device for illuminating the liquid crystal display device by reflecting the light inside the first surface and emitting the light from the second surface near the liquid crystal display device of the light guide plate,
When X, Y, and Z are three orthogonal directions,
The liquid crystal display element is formed by sandwiching a liquid crystal material between transparent plates and extends in the XY directions, and a light guide plate side is provided with a polarizer extending in the XY directions. The polarizer has a transmission axis inclined in the XY plane from the Y direction. Has,
The light guide plate has a light incident side end surface that extends elongated in the XZ direction, a first surface and a second surface that extend in the XY direction, a prism array formed on the first surface, and a peak and a valley of the prism array. The line extends in the X direction,
The light source device comprises: a light guide plate side face which is elongated in the X direction and is elongated in the Z direction and is opposed to the light incident side end face of the light guide plate; an anti-light guide plate side surface parallel to the light guide plate side surface; A light guide rod having two surfaces extending in the X direction and elongated in the Y direction so as to be long in the X direction and having a light emitting diode attached to at least one of the two end surfaces in the X direction;
The light guide rod has a plurality of first inclined surfaces extending from the light guide plate side toward the light guide plate side, and the first inclined surface is closer to the light emitting diode on the opposite light guide plate side and farther from the light emitting diode on the light guide plate side, The angle α of the first inclined surface from the X direction on the counter light guide plate side is selected as an angle such that light emitted vertically from the light guide plate side surface toward the light source side end surface of the light guide plate is only S-wave light,
The light guide rod is formed of a first material, the refractive index of the first material is n 1 , the first material is in contact with the light guide rod with the first inclined surface as a boundary, and the first inclined surface extends from the first material toward the first inclined surface. when the refractive index of the second material through which light transmitted was n 2 a, tan (90 -α) = liquid crystal lighting apparatus characterized by being selected so as to satisfy n 2 / n 1 is provided You.
In the liquid crystal lighting device configured as described above, the light perpendicular to the incident end face of the light guide plate is only S-wave light.
[0007]
According to the invention of
[0008]
According to the third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the tip of the first inclined surface on the side of the light guide plate in the Y direction is on the side of the light guide plate on the side of the light guide plate, and the tip of the light guide plate in the Y direction is light. A liquid crystal lighting device is provided, wherein a second inclined surface reaching the side of the light guide plate opposite to the light guide plate is coupled to the light guide plate end at the inside of the guide rod.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the depth of the joint between the first inclined surface and the second inclined surface from the side surface of the light guide plate increases as the distance from the light emitting diode increases. A liquid crystal lighting device is provided.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the light emitting diode is attached to only one of the two ends of the light guide rod in the X direction, and the other end is provided via a λ / 4 plate. A reflector is attached,
The first inclined surface includes a pair of a diode-side first inclined surface on the light emitting diode side and a first diode-side inclined surface opposite to the diode-side first inclined surface, and the first diode-side inclined surface and the opposite diode side. A liquid crystal lighting device is provided, wherein a second substance is interposed between the first inclined surfaces.
[0011]
According to the invention of claim 6, in the invention of
[0012]
According to the invention of claim 7, in the invention of
[0013]
According to the invention of
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a liquid crystal lighting device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Each drawing is partially exaggerated for the sake of explanation.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a liquid crystal lighting device according to a first embodiment of the present invention, in which X and Y directions are defined as shown in the figure, and a Z direction is a direction perpendicular to the plane of the figure. Defined in
[0015]
FIG. 1 shows a
A
On the other hand, a
[0016]
In this embodiment, the pitch P is 0.3 mm, and the groove depth d satisfies the following equation.
d = 0.015 × N 2 + 0.5 × N + 15 (N = 1 to 83)
= 0.015 × {166- (N-1)} 2 + 0.5 × {166- (N-1)} + 15 (N = 84 to 166) [unit: μm]
However, 166
[0017]
The group of
The
As shown in FIG. 3 in which the
[0018]
FIG. 4 is a diagram for explaining the reason why the angle α of the first
[0019]
FIG. 5 is a diagram showing a path of light of a vertical component that enters the first
FIG. 5 is a diagram showing the ratio of reflection and transmission of the P wave and the S wave incident on the first
From this figure, it can be seen that when the incident angle is 34 °, about 14% of the S wave is reflected and about 86% is transmitted, and almost all of the P wave is transmitted without being reflected.
[0020]
FIG. 6 is a diagram showing the path of light that has entered the first
[0021]
FIG. 7 shows the extinction ratio (P-wave / P-wave + S-wave) of the reflected light incident on the first
The above values are the refractive index n 1 is of the case of 1.49, as described above.
[0022]
FIG. 8 is an exploded view for explaining a light path until the light emitted from the
Light emitted from the
[0023]
The light that has entered the
[0024]
Next, features of the second embodiment will be described. FIG. 9 is a view showing the structure of the
[0025]
On the other hand, the light-emitting
[0026]
The
The
The angle between the light emitting diode side first inclined
[0027]
The light incident on the
[0028]
The light that has reached the anti-light emitting diode
[0029]
The light traveling toward the light emitting diode side end face 13d is reflected by the anti-light emitting diode side first inclined
[0030]
In the second embodiment, light travels as described above, and almost only S-wave light enters the
[0031]
Next, features of the third embodiment will be described. FIG. 10 is a view showing the structure of a
[0032]
However, the
That is, the first center of the
[0033]
The
The angle of each inclined surface from the X direction is about 45 degrees. While the angle of the first inclined surface in the first embodiment is 32, a is the difference such an angle, the refractive index n 2 of the
[0034]
The light incident on the
[0035]
The light that has reached the end face of the
[0036]
Light traveling toward the light-emitting diode
[0037]
Meanwhile, the light transmitted, if shown in this figure, divided into transmitted light and reflected light by the first
[0038]
In the third embodiment, light travels as described above, and almost only S-wave light enters the
[0039]
【The invention's effect】
According to the invention described in each claim, the light emitted from the light source device is guided to the inside from the light incident side end face of the light guide plate disposed outside one surface of the liquid crystal display element, and the light is transmitted to the liquid crystal display element of the light guide plate. Is a liquid crystal lighting device for reflecting the light inside the first surface of the light guide plate and emitting the light from the second surface near the liquid crystal display device of the light guide plate to illuminate the liquid crystal display device.
When X, Y, and Z are three orthogonal directions,
The liquid crystal display element is formed by sandwiching a liquid crystal material between transparent plates and extends in the XY directions, and a light guide plate side is provided with a polarizer extending in the XY directions. The polarizer has a transmission axis inclined in the XY plane from the Y direction. Has,
The light guide plate has a light incident side end surface that extends elongated in the XZ direction, a first surface and a second surface that extend in the XY direction, a prism array formed on the first surface, and a peak and a valley of the prism array. The line extends in the X direction,
The light source device comprises: a light guide plate side face which is elongated in the X direction and is elongated in the Z direction and is opposed to the light incident side end face of the light guide plate; an anti-light guide plate side surface parallel to the light guide plate side surface; A light guide rod having two surfaces extending in the X direction and elongated in the Y direction so as to be long in the X direction and having a light emitting diode attached to at least one of the two end surfaces in the X direction;
The light guide rod has a plurality of first inclined surfaces extending from the light guide plate side toward the light guide plate side, and the first inclined surface is closer to the light emitting diode on the opposite light guide plate side and farther from the light emitting diode on the light guide plate side, The angle α of the first inclined surface from the X direction on the side of the light guide plate is selected to be an angle such that light emitted vertically from the side surface of the light guide plate toward the light source side end surface of the light guide plate is only S-wave light. .
In the liquid crystal lighting device configured as described above, the vertical light traveling toward the incident end face of the light guide plate is only S-wave light, and the non-vertical light has many S waves. When the light passes through the polarizer disposed in front of the liquid crystal display, a large amount of light coincides with the transmission axis of the polarizer, and the luminance of the liquid crystal display element is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a change in the depth of a groove of the optical guide rod according to the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged view of a light guide rod according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an angle of an inclined surface on a light emitting diode side of the light guide rod and an extinction ratio according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a reflection ratio and a transmission ratio of an S-wave and a reflection ratio and a transmission ratio of a P-wave with respect to a change in an incident angle in incident light.
FIG. 6 is a diagram showing a typical light path in a light guide rod according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between an incident angle of light hitting a light-emitting diode-side inclined surface of the light guide rod and an extinction ratio according to the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating the progress of light in a liquid crystal display device including the liquid crystal lighting device according to the first embodiment.
FIG. 9 is a top view of the second embodiment.
FIG. 10 is a top view of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
Claims (8)
X,Y,Zを直交する三方向としたときに、
液晶表示素子は液晶材料を透明板で挟んで形成されてXY方向に拡がり、導光板側にはXY方向に拡がる偏光子が付設され、該偏光子はXY面内でY方向から傾斜した透過軸を有し、
導光板は、光入射側端面はXZ方向に細長く拡がり、第1面と第2面はXY方向に拡がり、第1面にはプリズムアレイが形成されていて、該プリズムアレイの山と谷の条線は、X方向に延伸していて、
光源装置は、導光板の光入射側端面に対向しX方向に長くZ方向に短いように細長く拡がる導光板側面と、導光板側面に平行な反導光板側面と、導光板側面と反導光板側面とを結びX方向に長くY方向に短いように細長く拡がる2つの面とを有する光ガイドロッドの、前記X方向の2つの端面の少なくとも一方に発光ダイオードを取り付けて成り、
光ガイドロッドが、反導光板側から導光板側に向かって延伸する複数の第1傾斜面を有し、該第1傾斜面は反導光板側が発光ダイオードに近く導光板側が発光ダイオードに遠く、該第1傾斜面の反導光板側のX方向からの角度αが導光板側面から導光板の光源側端面に向かって垂直に出射する光をS波の光のみとする角度に選択されていて、
光ガイドロッドが第1物質で形成され、該第1物質の屈折率をn1、第1傾斜面を境にして光ガイドロッドに接し、第1物質から第1傾斜面に向かい第1傾斜面を透過した光が通る第2物質の屈折率をn2とした時に、
tan(90−α)=n2/n1 を満たすように選択されている、ことを特徴とする液晶照明装置。Light emitted from the light source device is guided inside from the light incident side end face of the light guide plate disposed outside one surface of the liquid crystal display element, and reflected inside the first surface of the liquid crystal display element at the distal end. A liquid crystal lighting device for illuminating the liquid crystal display element by emitting light from the second surface of the light guide plate near the liquid crystal display element,
When X, Y, and Z are three orthogonal directions,
The liquid crystal display element is formed by sandwiching a liquid crystal material between transparent plates and extends in the XY directions, and a light guide plate side is provided with a polarizer extending in the XY directions. The polarizer has a transmission axis inclined in the XY plane from the Y direction. Has,
The light guide plate has a light incident side end surface that extends elongated in the XZ direction, a first surface and a second surface that extend in the XY direction, a prism array formed on the first surface, and a peak and a valley of the prism array. The line extends in the X direction,
The light source device comprises: a light guide plate side face which is elongated in the X direction and is elongated in the Z direction and is opposed to the light incident side end face of the light guide plate; an anti-light guide plate side surface parallel to the light guide plate side surface; A light guide rod having two surfaces extending in the X direction and elongated in the Y direction so as to be long in the X direction and having a light emitting diode attached to at least one of the two end surfaces in the X direction;
The light guide rod has a plurality of first inclined surfaces extending from the light guide plate side toward the light guide plate side, and the first inclined surface is closer to the light emitting diode on the opposite light guide plate side and farther from the light emitting diode on the light guide plate side, The angle α of the first inclined surface from the X direction on the side opposite to the light guide plate is selected such that light emitted vertically from the side surface of the light guide plate toward the light source side end surface of the light guide plate is only S-wave light. ,
The light guide rod is formed of a first material, the refractive index of the first material is n 1 , the first material is in contact with the light guide rod with the first inclined surface as a boundary, and the first inclined surface extends from the first material toward the first inclined surface. When the refractive index of the second substance through which light passes through is defined as n 2 ,
tan (90 -α) = n 2 / n 1 is selected so as to satisfy the liquid crystal lighting apparatus characterized by.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329583A JP3594578B2 (en) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | LCD lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329583A JP3594578B2 (en) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | LCD lighting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003131228A JP2003131228A (en) | 2003-05-08 |
| JP3594578B2 true JP3594578B2 (en) | 2004-12-02 |
Family
ID=19145465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001329583A Expired - Fee Related JP3594578B2 (en) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | LCD lighting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3594578B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7903200B2 (en) | 2005-08-05 | 2011-03-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device and mobile electronic device using the same |
| WO2010052886A1 (en) | 2008-11-06 | 2010-05-14 | パナソニック株式会社 | Liquid crystal display device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0973083A (en) * | 1995-09-05 | 1997-03-18 | Toshiba Corp | Lighting device and liquid crystal display device |
| JP3129444B2 (en) * | 1995-10-12 | 2001-01-29 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | Light guide, planar light source device and liquid crystal display device |
| JPH09189907A (en) * | 1996-01-09 | 1997-07-22 | Hitachi Ltd | Lighting equipment |
| JPH10260405A (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Seiko Epson Corp | Lighting device, liquid crystal display device and electronic equipment |
| JP4161413B2 (en) * | 1998-06-12 | 2008-10-08 | 凸版印刷株式会社 | Polarizing beam splitter |
| JP2001236811A (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-31 | Fujitsu Kasei Kk | Lighting equipment |
-
2001
- 2001-10-26 JP JP2001329583A patent/JP3594578B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003131228A (en) | 2003-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100468860B1 (en) | Light guide panel having light deflection member and edge light type backlight apparatus | |
| JP3801032B2 (en) | Light source and liquid crystal display device using the light source | |
| JP3982799B2 (en) | Illumination device and reflective liquid crystal display device using the same | |
| KR100682907B1 (en) | Lighting device for display element using hologram light guide plate | |
| KR101699058B1 (en) | Backlight assembly and display apparatus having the same | |
| US6490401B2 (en) | Display device with image display panel and illumination system | |
| JP2023507948A5 (en) | ||
| US8348490B2 (en) | Planar light source device and method of manufacturing divided prism mold | |
| CN111323961B (en) | Optical structure and display device | |
| WO2014187107A1 (en) | Light ray conversion device, backlight module and display device | |
| JP2008116943A (en) | Polarized light separating film and illumination device for display element using the same | |
| KR102067761B1 (en) | Optical apparatus including non-electric type touch panel | |
| JP2800628B2 (en) | Lighting equipment | |
| JP3594578B2 (en) | LCD lighting device | |
| JP5207700B2 (en) | Lighting device | |
| US10126483B2 (en) | Light guide plate assembly and display apparatus | |
| KR20020084120A (en) | Illumination arrangement | |
| KR100790875B1 (en) | Lighting device for flat panel display and lighting device for double-sided flat panel display | |
| JPH11149074A (en) | Backlight device and liquid crystal display device | |
| JP2004363062A (en) | Light guide, surface light source device and image display device | |
| CN112764151B (en) | Surface light source device and liquid crystal display device | |
| JP3481834B2 (en) | Liquid crystal display | |
| JP2800625B2 (en) | Lighting equipment | |
| CN101393298A (en) | Light guide plate and backlight module | |
| KR100465619B1 (en) | A high efficient superthin backlight |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040325 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040803 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040831 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070910 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090910 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100910 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |