JP4844443B2 - Lighting device and display device - Google Patents
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Description
本発明は面光源装置及びこの面光源装置に用いる導光板、更にはこの面光源装置を用いた表示装置に関し、特にLED等の点光源を用いた面光源装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device, a light guide plate used in the surface light source device, and a display device using the surface light source device, and more particularly to a surface light source device using a point light source such as an LED.
従来、液晶表示素子の如き空間光変調素子を照明装置によって照明して画像表示を行うように構成された表示装置が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, display devices configured to display an image by illuminating a spatial light modulation element such as a liquid crystal display element with an illumination device have been proposed.
図7は、従来の透過型TFT−LCD(液晶表示素子)を用いた表示装置の構成を示す斜視図である。 FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a display device using a conventional transmissive TFT-LCD (liquid crystal display element).
図8は、従来の透過型TFT−LCD(液晶表示素子)を用いた表示装置の構成を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a display device using a conventional transmissive TFT-LCD (liquid crystal display element).
液晶表示素子に代表される非発光の空間光変調素子を用いた表示装置においては、図7及び図8に示すように、空間光変調素子101の背面側に、この空間光変調素子を照明するための照明装置(バックライトユニット)102が設けられている。この照明装置102から射出された白色の照明光は、赤色用の画素電極(透明電極)、緑色用の画素電極及び青色用の画素電極103R,103G,103Bに入射する。各色用の画素を経た照明光は、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ104R,104G,104Bを透過して、赤色光、緑色光及び青色光となる。これら各色光が合成されて、カラー画像が表示される。
In a display device using a non-light emitting spatial light modulation element typified by a liquid crystal display element, the spatial
このような表示装置における照明装置としては、例えば、光源と、この光源に裏面部を対向させて配置された導光板とを有する、いわゆる「直下型」の照明装置が知られている。この照明装置においては、光源から射出された照明光は、導光板に裏面部より入射し、この導光板の表面部より射出されて、空間光変調素子に入射する。 As a lighting device in such a display device, for example, a so-called “directly-type” lighting device having a light source and a light guide plate arranged with the back surface facing the light source is known. In this illuminating device, the illumination light emitted from the light source is incident on the light guide plate from the back surface portion, is emitted from the front surface portion of the light guide plate, and is incident on the spatial light modulation element.
また、このような表示装置における照明装置としては、光源と、この光源に側面部を対向させて配置された導光板とを有する、いわゆる「エッジライト型」の照明装置が知られている。この照明装置においては、光源から射出された照明光は、導光板に側面部より入射し、この導光板の表面部より射出されて、空間光変調素子に入射する。なお、導光板の裏面部へ抜けた照明光は、この導光板の裏面側に配置された反射シートによって反射され、再ぴ導光板内に戻される。 In addition, as an illumination device in such a display device, a so-called “edge light type” illumination device having a light source and a light guide plate disposed with a side surface facing the light source is known. In this illumination device, the illumination light emitted from the light source is incident on the light guide plate from the side surface portion, is emitted from the surface portion of the light guide plate, and is incident on the spatial light modulation element. The illumination light that has passed through the back surface of the light guide plate is reflected by the reflection sheet disposed on the back side of the light guide plate and returned to the light guide plate.
また、これら照明装置において、導光板の表面部(射出面)には、この表面部から射出される照明光を視野角内に集光させて輝度を向上させるためのプリズムレンズシートや、輝度を均一化させるための拡散板や拡散シートを設けてもよい。 Further, in these illumination devices, the surface portion (exit surface) of the light guide plate is a prism lens sheet for condensing illumination light emitted from the surface portion within the viewing angle to improve the luminance, You may provide the diffusion plate and diffusion sheet for making it uniform.
そして、このような照明装置における光源としては、線状光源となる冷陰極蛍光灯等や、点光源となる発光ダイオード(以下、「LED」という。)等の発光素子が用いられる。光源として発光素子を用いる場合には、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載されているように、複数の発光素子は、互いに離間された状態に並べられ、導光板の入射面(裏面部、または、側面部)に対向して配置される。
And as a light source in such an illuminating device, light emitting elements, such as a cold cathode fluorescent lamp used as a linear light source, and a light emitting diode (henceforth "LED") used as a point light source, are used. When a light emitting element is used as a light source, for example, as described in
なお、特許文献1及び特許文献2に記載された照明装置においては、導光板に対する発光素子の位置決めを容易にするため、導光板には、発光素子が嵌合するための凹部を設けている。発光素子は、導光板に設けられた凹部に嵌め合わされることにより、導光板に対して位置決めされる。
Note that, in the illumination devices described in
ところで、前述のような表示装置の照明装置において、複数の発光素子を並べて光源として用いるようにすると、導光板から射出された照明光においては、発光素子からの距離に応じた輝度むらが発生し易く、特に、発光素子間の間隔が広い場合には、輝度むらが顕著になる。そのため、このような照明装置においては、発光素子間の間隔を広くすることができないため、発光素子の数を減らして製造の容易化や製造コストの低廉化を図ることは困難である。 By the way, in the illumination device of the display device as described above, when a plurality of light emitting elements are arranged and used as a light source, the luminance unevenness corresponding to the distance from the light emitting element occurs in the illumination light emitted from the light guide plate. In particular, when the interval between the light emitting elements is wide, the luminance unevenness becomes remarkable. Therefore, in such a lighting device, the interval between the light emitting elements cannot be widened, so that it is difficult to reduce the number of light emitting elements to facilitate manufacturing and reduce manufacturing costs.
そして、発光素子として、赤色光を発する素子、緑色光を発する素子及び青色光を発する素子を用いる場合には、これら各色光を合成して白色の照明光とするために、各発光素子からの各色光が充分に混合されるように、十分な厚みを有する導光板を用いたり、または、光混合室を設ける必要がある。このような十分な厚みの導光板や光混合室を用いることは、表示装置の小型化の妨げとなる。 And when using the element which emits red light, the element which emits green light, and the element which emits blue light as a light emitting element, in order to synthesize these color lights into white illumination light, It is necessary to use a light guide plate having a sufficient thickness or to provide a light mixing chamber so that each color light is sufficiently mixed. Use of such a sufficiently thick light guide plate and light mixing chamber hinders downsizing of the display device.
また、十分な厚みの導光板や光混合室を用いることによって輝度むらの少ない白色の照明光が得られたとしても、この照明光は、カラーフィルタにより、赤色成分、緑色成分、または、青色成分のみが選択されて透過される。このとき、照明光の3分の2の成分はカラーフィルタに吸収されるので、画像表示に利用される照明光は、3分の1以下の成分となる。このような照明光の損失のため、必要な輝度の表示画像を得るためには、より多くの発光素子が必要となり、発光素子の数を減らすことによる製造の容易化や製造コストの低廉化を図ることは困難である。 Moreover, even if white illumination light with less luminance unevenness is obtained by using a sufficiently thick light guide plate or light mixing chamber, the illumination light is converted into a red component, a green component, or a blue component by a color filter. Only is selected and transparent. At this time, since 2/3 of the illumination light is absorbed by the color filter, the illumination light used for image display is 1/3 or less of the component. Due to such a loss of illumination light, more light emitting elements are required to obtain a display image with a necessary luminance, and the number of light emitting elements is reduced to facilitate manufacturing and reduce manufacturing costs. It is difficult to plan.
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、赤色光を発する発光素子、緑色光を発する発光素子及び青色光を発する発光素子を光源として用いた照明装置において、カラーフィルタを用いることによる照明光の損失が防止され、必要な照明輝度が得られながら、発光素子の数を減らすことによる製造の容易化や製造コストの低廉化が可能となされ、また、導光板の厚さを薄くすることによる小型化が可能となされた照明装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and in a lighting device using a light emitting element that emits red light, a light emitting element that emits green light, and a light emitting element that emits blue light as a light source, Loss of illumination light due to the use of a filter can be prevented, and the required illumination brightness can be obtained, while the number of light-emitting elements can be reduced to facilitate manufacturing and reduce manufacturing costs. An object of the present invention is to provide a lighting device that can be miniaturized by reducing the thickness.
また、本発明は、このような照明装置を用いることによって、十分な輝度の表示画像が得られながら、カラーフィルタを用いないことにより良好な色再現性が得られ、小型化が可能となされた表示装置を提供することを目的とする。 Further, according to the present invention, by using such an illuminating device, a display image with sufficient luminance can be obtained, but a good color reproducibility can be obtained by not using a color filter, and miniaturization can be achieved. An object is to provide a display device.
上述の課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、以下の構成を有するものである。 In order to solve the above-described problems, an illumination device according to the present invention has the following configuration.
〔構成1〕
少なくとも3層に積層された複数の光透過性導光板と、各光透過性導光板の側面部に配置された複数のシリンドリカルレンズと、各光透過性導光板の側面部に対向して設置された複数の発光素子とを備え、複数のシリンドリカルレンズは、複数の発光素子から射出された光束を平行光束に変換して光透過性導光板内に入射させ、複数の発光素子は、各光透過性導光板ごとに異なる色の光束をシリンドリカルレンズを介して対応する光透過性導光板内に入射させ、各光透過性導光板は、各光透過性導光板の内部を進行する光束の進行方向を変える複数の反射面を背面側に有しており、これら反射面によって進行方向を変えた光束を正面側に射出させ、複数の反射面は、平行光束をそれぞれ対応する所定の画素に入射させる位置に設置されていることを特徴とするものである。
[Configuration 1]
A plurality of light transmissive light guide plates stacked in at least three layers, a plurality of cylindrical lenses disposed on the side surface portions of each light transmissive light guide plate, and a side surface portion of each light transmissive light guide plate. The plurality of cylindrical lenses convert a light beam emitted from the plurality of light emitting elements into a parallel light beam, and enters the light transmissive light guide plate. Light beams of different colors for each transmissive light guide plate are incident on the corresponding light transmissive light guide plate through a cylindrical lens, and each light transmissive light guide plate has a traveling direction of the light beam that travels inside each light transmissive light guide plate. A plurality of reflecting surfaces that change the direction of light are emitted on the back side, and light beams whose traveling direction has been changed by these reflecting surfaces are emitted to the front side, and the plurality of reflecting surfaces allow parallel light beams to enter the corresponding predetermined pixels, respectively. It is installed in the position And it is characterized in and.
また、本発明に係る表示装置は、以下の構成を有するものである。 The display device according to the present invention has the following configuration.
〔構成2〕
少なくとも3層に積層された複数の光透過性導光板と、各光透過性導光板の側面部に配置された複数のシリンドリカルレンズと、各光透過性導光板の側面部に対向して設置された複数の発光素子と、各光透過性導光板の内部に各光透過性導光板の背面側に位置して形成されこれら光透過性導光板の内部を進行する光束の進行方向を変えて各光透過性導光板の正面側に射出させる複数の反射面と、各光透過性導光板の正面側に配置された空間光変調素子とを備え、複数のシリンドリカルレンズは、複数の発光素子から射出された光束を平行光束に変換して光透過性導光板内に入射させ、複数の発光素子は、各光透過性導光板ごとに三原色のうちの異なる一の色の光束をシリンドリカルレンズを介して、対応する光透過性導光板内に入射させ、第1の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第1の色の光束は、空間光変調素子における第1の色に対応する画素に入射され、第2の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第2の色の光束は、空間光変調素子における第2の色に対応する画素に入射され、第3の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第3の色の光束は、空間光変調素子における第3の色に対応する画素に入射されて、カラー画像の表示を行い、複数の反射面は、平行光束をそれぞれ対応する所定の画素に入射する位置に設置されていることを特徴とするものである
[Configuration 2 ]
A plurality of light transmissive light guide plates stacked in at least three layers, a plurality of cylindrical lenses disposed on the side surface portions of each light transmissive light guide plate, and a side surface portion of each light transmissive light guide plate. A plurality of light-emitting elements and each light-transmitting light guide plate are formed on the back side of each light-transmitting light guide plate. A plurality of cylindrical lenses are emitted from a plurality of light emitting elements , each having a plurality of reflecting surfaces to be emitted to the front side of the light transmissive light guide plate and a spatial light modulation element disposed on the front side of each light transmissive light guide plate. The converted light flux is converted into a parallel light flux and incident into the light transmissive light guide plate, and the plurality of light emitting elements emit light beams of different one of the three primary colors through the cylindrical lens for each light transmissive light guide plate. , Enter into the corresponding light transmissive light guide plate, The light beam of the first color among the three primary colors emitted from the light transmissive light guide plate is incident on the pixel corresponding to the first color in the spatial light modulator and is emitted from the second light transmissive light guide plate. Of the three primary colors, the light flux of the second color is incident on the pixel corresponding to the second color in the spatial light modulator, and the third color of the three primary colors emitted from the third light-transmissive light guide plate. the light beam, is incident on the pixels corresponding to the third color in the spatial light modulator, have rows display of a color image, a plurality of reflecting surfaces, the position entering the predetermined pixel corresponding parallel light fluxes respectively It is characterized by being installed
本発明に係る照明装置においては、構成1を有することにより、少なくとも3層に積層された複数の光透過性導光板は、各光透過性導光板の内部を進行する光束の進行方向を変える複数の反射面によって進行方向を変えた光束を正面側に射出させるので、各光透過性導光板内に入射された各光透過性導光板ごとに異なる色の光束は、互いに混色されることなく、複数の反射面の位置に応じた互いに異なる位置に射出される。
In the illuminating device according to the present invention, having the
そのため、この照明装置においては、カラーフィルタを用いることなく、空間光変調素子の所定の画素に所定の色の照明光を入射させることができる。この照明装置においては、カラーフィルタを用いることによる照明光の損失がないので、必要な照明輝度を得ながら、発光素子の数を減らすことによる製造の容易化や製造コストの低廉化が可能であり、また、省電力化も可能である。さらに、導光板の厚さを薄くすることによる小型化が可能である。 Therefore, in this illumination device, illumination light of a predetermined color can be incident on a predetermined pixel of the spatial light modulation element without using a color filter. In this lighting device, there is no loss of illumination light due to the use of a color filter, so that it is possible to facilitate manufacturing and reduce manufacturing cost by reducing the number of light emitting elements while obtaining necessary illumination brightness. In addition, power saving is possible. Furthermore, it is possible to reduce the size by reducing the thickness of the light guide plate.
そして、本発明に係る表示装置においては、構成2を有することにより、第1の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第1の色の光束は、空間光変調素子における第1の色に対応する画素に入射され、第2の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第2の色の光束は、空間光変調素子における第2の色に対応する画素に入射され、第3の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第3の色の光束は、空間光変調素子における第3の色に対応する画素に入射されて、カラー画像の表示を行うので、カラーフィルタを用いることによる照明光の損失がなく、必要な輝度の表示画像を得ながら、発光素子の数を減らすことによる製造の容易化や製造コストの低廉化が可能であり、また、省電力化も可能である。さらに、導光板の厚さを薄くすることによる小型化が可能である。
And in the display apparatus which concerns on this invention, by having the
すなわち、本発明は、赤色光を発する発光素子、緑色光を発する発光素子及び青色光を発する発光素子を光源として用いた照明装置において、カラーフィルタを用いることによる照明光の損失が防止され、必要な照明輝度が得られながら、発光素子の数を減らすことによる製造の容易化や製造コストの低廉化が可能となされると共に省電力化も可能であり、さらに、導光板の厚さを薄くすることによる小型化が可能となされた照明装置を提供することができるものである。 That is, the present invention prevents a loss of illumination light due to the use of a color filter in a lighting device using a light emitting element that emits red light, a light emitting element that emits green light, and a light emitting element that emits blue light as a light source. While reducing the number of light-emitting elements, it is possible to facilitate manufacturing and reduce manufacturing costs and reduce power consumption while reducing the number of light-emitting elements, and reducing the thickness of the light guide plate. Accordingly, it is possible to provide a lighting device that can be downsized.
また、本発明は、このような照明装置を用いることによって、十分な輝度の表示画像が得られながら、カラーフィルタを用いないことにより良好な色再現性が得られ、低廉化・省電力化・小型化が可能となされた表示装置を提供することができるものである。 In addition, according to the present invention, by using such an illuminating device, a display image with sufficient luminance can be obtained, but good color reproducibility can be obtained by not using a color filter. It is possible to provide a display device that can be downsized.
以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔照明装置の実施の形態〕
図1は、本発明に係る照明装置及び表示装置の構成を示す斜視図である。
[Embodiment of Lighting Device]
FIG. 1 is a perspective view showing configurations of a lighting device and a display device according to the present invention.
本発明に係る照明装置は、図1に示すように、少なくとも3層に積層された複数の光透過性導光板1,2,3を有している。この実施の形態においては、第1乃至第3の光透過性導光板1,2,3が積層されており、第1の光透過性導光板1の正面側に第2の光透過性導光板2が配置され、第2の光透過性導光板2の正面側に第3の光透過性導光板3が配置された状態となっている。
As shown in FIG. 1, the lighting device according to the present invention includes a plurality of light transmissive
第1乃至第3の光透過性導光板1,2,3は、透明材料により平板状に形成され、平行に積層されている。これら光透過性導光板1,2,3は、この照明装置と空間光変調素子とを用いて表示装置を構成する場合において、空間光変調素子の表示面と略等しい大きさ及び形状の主面部を有して形成されている。
The 1st thru | or 3rd light transmissive light-
そして、この照明装置は、各光透過性導光板1,2,3の側面部(入射面)に対向して設置された複数の光源4,5,6を有している。第1乃至第3の光源4,5,6は、それぞれが複数の発光素子からなるものである。すわなち、各光源4,5,6は、点光源である発光素子、例えば、LEDチップが離間した状態で複数個基板上に配列されて構成されたLEDアレイ光源などである。なお、発光素子としては、半導体レーザを用いてもよい。
And this illuminating device has the some
図2は、本発明に係る照明装置及び表示装置の構成を示す側面図である。 FIG. 2 is a side view showing the configuration of the illumination device and the display device according to the present invention.
これら光源4,5,6は、図2に示すように、各光透過性導光板1,2,3ごとに異なる色の光束(照明光)を対応する光透過性導光板1,2,3内に入射させる。すなわち、第1の光源4は、第1の光透過性導光板1の側面部(入射面)より、第1の色、例えば、赤色の光束を、第1の光透過性導光板1内に入射させる。また、第2の光源5は、第2の光透過性導光板2の側面部(入射面)より、第2の色、例えば、緑色の光束を、第2の光透過性導光板2内に入射させる。そして、第3の光源6は、第3の光透過性導光板3の側面部(入射面)より、第3の色、例えば、青色の光束を、第3の光透過性導光板3内に入射させる。
As shown in FIG. 2, these
各光源4,5,6から各光透過性導光板1,2,3に入射される光束は、平行光束であり、各光透過性導光板1,2,3の側面部(入射面)に対して垂直に入射され、各光透過性導光板1,2,3の主面部に平行な方向に、これら光透過性導光板1,2,3内を進行する。
The light beams incident on the light transmissive
なお、これら光源4,5,6から各光透過性導光板1,2,3への側面部(入射面)以外は、図示しないリフレクタ、あるいは、銀色、または、白色のテープ部材等の高反射部材によって覆っておくことが望ましい。
Except for the side surfaces (incident surfaces) from the
そして、各光透過性導光板1,2,3は、各光透過性導光板1,2,3の内部を進行する光束の進行方向を変えるそれぞれ複数の反射面7,8,9を背面側に有している。各光透過性導光板1,2,3は、各光源4,5,6から入射されて内部を進行する光束を、反射面7,8,9により反射させて進行方向を変え、それぞれの正面側に射出させる。これら反射面7,8,9は、各光透過性導光板1,2,3の背面部の所定箇所が傾斜されることによって形成されている。すなわち、各光透過性導光板1,2,3の内部を進行する光束は、各反射面7,8,9において、内面反射によって進行方向を偏向される。したがって、各光透過性導光板1,2,3は、各光源4,5,6からの光束の入射面側が最も厚く、この光束の進行方向に沿って各反射面7,8,9を経るにつれて、順次厚さが薄くなっている。
The light transmissive
図3は、本発明に係る照明装置の光透過性導光板の要部である反射面の形状を示す側面図である。 FIG. 3 is a side view showing the shape of the reflecting surface, which is the main part of the light transmissive light guide plate of the lighting device according to the present invention.
各光透過性導光板1,2,3における複数の反射面7,8,9は、図3に示すように、複数の傾斜面10が所定の傾斜面上に配列された形状となっている。各傾斜面10は、各光透過性導光板1,2,3の主面部に対して45°の傾斜面となっている。一の傾斜面10と他の傾斜面10との間は、各光透過性導光板1,2,3の主面部に平行、すなわち、光束の進行方向に平行な面となっている。各光源4,5,6から各光透過性導光板1,2,3に入射された光束は、各反射面7,8,9における傾斜面10により反射され、進行方向を90°偏向され、各光透過性導光板1,2,3の正面側主面部(射出面)に対して垂直に射出する。
As shown in FIG. 3, the plurality of reflecting
各反射面7,8,9において、各傾斜面10の光束の射出方向への投影面積nb(nは、各反射面7,8,9における傾斜面10の個数)の反射面7,8,9全体の光束の射出方向への投影面積aに対する比率(nb/a)(面積占有率)は、例えば、15%程度となっている。
In each of the reflecting
図2に示すように、第1の光源4より第1の光透過性導光板1に入射され、反射面7に入射せずに第1の光透過性導光板1中を直進した光束は、他の反射面7に入射して、進行方向を90°偏向される。このようにして、第1の光源4より入射された光束は、順次、複数の反射面7に入射して、進行方向を90°偏向される。
As shown in FIG. 2, the light beam that has entered the first light-transmissive
同様に、第2の光源5より第2の光透過性導光板2に入射され、反射面8に入射せずに第2の光透過性導光板2中を直進した光束は、他の反射面8に入射して、進行方向を90°偏向される。このようにして、第2の光源5より入射された光束は、順次、複数の反射面8に入射して、進行方向を90°偏向される。
Similarly, a light beam that is incident on the second light-transmissive
さらに、第3の光源6より第3の光透過性導光板3に入射され、反射面9に入射せずに第3の光透過性導光板3中を直進した光束は、他の反射面9に入射して、進行方向を90°偏向される。このようにして、第3の光源6より入射された光束は、順次、複数の反射面9に入射して、進行方向を90°偏向される。
Further, the light beam that has entered the third light-transmissive
第1の光透過性導光板1において進行方向を90°偏向された光束は、第1の光透過性導光板1の正面側主面部(射出面)より射出され、第2及び第3の光透過性導光板2,3を透過して、第3の光透過性導光板3の正面側に射出される。第1の光透過性導光板1より射出された光束の光路上には、第2の光透過性導光板2における反射面8及び第3の光透過性導光板3における反射面9が存在しないようになっている。すなわち、各光透過性導光板1,2,3における複数の反射面7,8,9は、それぞれが光透過性導光板1,2,3の側面部(入射面)からの距離が異なるように形成されている。
The light beam whose traveling direction is deflected by 90 ° in the first light-transmissive
また、第2の光透過性導光板2において進行方向を90°偏向された光束は、第2の光透過性導光板2の正面側主面部(射出面)より射出され、第3の光透過性導光板3を透過して、第3の光透過性導光板3の正面側に射出される。第2の光透過性導光板2より射出された光束の光路上には、第3の光透過性導光板3における反射面9が存在しないようになっている。
In addition, the light beam whose traveling direction is deflected by 90 ° in the second light transmissive
そして、第3の光透過性導光板3において進行方向を90°偏向された光束は、第3の光透過性導光板3の正面側主面部(射出面)より正面側に射出される。このようにして、第3の光透過性導光板3の正面側には、各光透過性導光板1,2,3において進行方向を90°偏向された光束が、互いに異なる位置より射出される。
Then, the light beam whose traveling direction is deflected by 90 ° in the third light transmissive
ところで、この照明装置における各透過性導光板1,2,3は、熱可塑性樹脂を用いた押し出し成形や加圧成型、あるいは、射出成形により、容易に形成することができる。すなわち、複数の傾斜面10からなる各反射面7,8,9を含めて、金型を用いた一般的な成形工程により、一体的に、かつ、容易に形成することができる。この場合において、各光透過性導光板1,2,3においては、複数の反射面7,8,9は、それぞれが光透過性導光板1,2,3の側面部(入射面)からの距離が異なるように形成する。このようにして形成した光透過性導光板1,2,3を側面部を揃えて積層させることによって、前述したような照明装置を構成することができる。
By the way, each of the transmissive
〔表示装置の実施の形態〕
前述した照明装置を用いて構成された本発明に係る表示装置においては、照明装置の第3の光透過性導光板3の正面側に射出された光束は、図1及び図2に示すように、空間光変調素子である液晶表示素子(透過型TFT−LCD)16に入射される。なお、図1及び図2においては、液晶表示素子16の入射側偏光フィルタ11、光束入射側(背面側)の封止ガラス12及び画素電極(透明電極)13R,13G,13Bのみを示しているが、液晶表示素子16においては、画素電極13R,13G,13Bの前面側に図示しない液晶層が形成されている。この液晶層は、光束入射側の封止ガラスと、液晶層の前面側の図示しない光束射出側(正面側)の封止ガラスとによって、封止されている。
Embodiment of display device
In the display device according to the present invention configured using the illumination device described above, the light beam emitted to the front side of the third light-transmissive
この表示装置においてカラー表示を行うには、照明装置における第1の光源4が発する光束を三原色のうちの第1の色、例えば、赤色とし、第2の光源5が発する光束を三原色のうちの第2の色、例えば、緑色とし、第3の光源6が発する光束を三原色のうちの第3の色、例えば、青色とする。
In order to perform color display in this display device, the light beam emitted from the first
第1の光透過性導光板1から射出された第1の色の光束は、偏光フィルタ11及び光束入射側の封止ガラス12を経て、液晶表示素子16における第1の色に対応する画素電極(透明電極)13Rに入射される。また、第2の光透過性導光板2から射出された第2の色の光束は、偏光フィルタ11及び光束入射側の封止ガラス12を経て、液晶表示素子16における第2の色に対応する画素電極13Gに入射される。そして、第3の光透過性導光板3から射出された第3の色の光束は、偏光フィルタ11及び光束入射側の封止ガラス12を経て、液晶表示素子16における第3の色に対応する画素電極13Bに入射される。
The first color light beam emitted from the first light transmissive
このようにして、各色の光束は、色ごとに対応する画素電極13R,13G,13Bに入射され、これら画素電極13R,13G,13Bに対応する液晶層を透過することによって画素ごとに偏光変調されて、光束射出側の封止ガラスより正面側に射出される。正面側に射出された光束は、光学軸方向が入射側偏光フィルタ11に対して直交する方向となされた射出側偏光フィルタを透過し、強度変調されて射出される。各色の光束が画素ごとに強度変調されることによって、カラー表示がなされる。
In this way, the light beams of the respective colors are incident on the
入射側偏光フィルタ11には、図2に示すように、照明装置からの光束の入射面に、シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)アレイ14を形成しておくことが望ましい。このシリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)アレイ14は、複数のシリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)が配列されて構成されており、各シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)の母線が、各光源4,5,6から各光透過性導光板1,2,3への光束の入射方向に対して直交する方向となっている。このシリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)アレイ14により、照明装置から入射される光束は、各光透過性導光板1,2,3への光束の入射方向に一度収束された後、同方向に拡散しながら、対応する画素電極13R,13G,13Bに入射する。画素電極13R,13G,13Bを透過した後の光束は、さらに拡散を続けるので、表示装置における視野角(表示画像を見ることができる範囲)を拡げることができる。
As shown in FIG. 2, it is desirable to form a cylindrical lens (or microlens)
なお、シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)アレイは、入射側偏光フィルタ11に設けずに、第3の光透過性導光板3の正面部(射出側)に設けてもよいし、入射側偏光フィルタ11及び第3の光透過性導光板3の両方に設けてもよい。
The cylindrical lens (or microlens) array may be provided on the front surface (exit side) of the third light transmissive
図4は、本発明に係る表示装置の構成を示す正面図である。 FIG. 4 is a front view showing the configuration of the display device according to the present invention.
この表示装置において、表示画面(空間光変調素子(液晶表示素子16)の表示面)が長方形である場合においては、図4に示すように、照明装置における各光源4,5,6は、表示画面の短辺のいずれか一方に沿って設けることが望ましい。各光源4,5,6を長辺に沿って設けると、各光源4,5,6をなす発光素子の数を多くしなければならないからである。
In this display device, when the display screen (the display surface of the spatial light modulation element (liquid crystal display element 16)) is rectangular, as shown in FIG. It is desirable to provide along either one of the short sides of the screen. This is because if the
図5は、本発明に係る表示装置の構成の他の例を示す側面図である。 FIG. 5 is a side view showing another example of the configuration of the display device according to the present invention.
また、この表示装置においては、照明装置における各光源4,5,6は、図5に示すように、表示画面の両側の辺に沿って設けるようにしてもよい。この場合には、各光透過性導光板1,2,3は、両側面より光束を入射されるので、前述の照明装置における各光透過性導光板1,2,3を2組並列に配置した構成となる。
Further, in this display device, the
そして、この表示装置においては、各光源4,5,6は、常に全ての発光素子を点灯させておく必要はない。例えば、各光源4,5,6をなす発光素子の数がそれぞれn個である場合、各発光素子の駆動信号を制御して、表示画像の1フレーム時間をnで除した期間において各3個(各光源4,5,6において各1個)の発光素子を順次点灯させ、1フレーム時間内に〔n×3〕個の発光素子を全て点灯させることにより、この照明装置によって照明される直線状の領域をスキャンさせることができる。
In this display device, the
そして、照明装置によって照明される直線状の領域を、液晶表示素子16の画素回路により液晶表示素子16に線順次で書き込まれる画像データの書き込みラインに同期させることにより、ラインスキャンによる画像表示を行うことができる。
Then, the linear region illuminated by the illumination device is synchronized with the writing line of the image data written line-sequentially into the liquid
〔照明装置の他の実施の形態〕
図6は、本発明に係る照明装置の他の実施の形態における要部の構成を示す側面図である。
[Other Embodiments of Lighting Device]
FIG. 6 is a side view showing a configuration of a main part in another embodiment of the lighting device according to the present invention.
本発明に係る照明装置においては、図6に示すように、各光透過性導光板1,2,3の各光源4,5,6からの光束が入射される側面部(入射面)には、シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)15を形成してもよい。このシリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)15により、各光源4,5,6からの光束を、各光透過性導光板1,2,3内において高精度の平行光束とすることができ、各光源4,5,6からの光束の利用効率を向上させることができ、また、照明装置の正面側に射出する光束の光量分布を均一化して射出光照度ムラを低減させることができる。
In the illumination device according to the present invention, as shown in FIG. A cylindrical lens (or microlens) 15 may be formed. With this cylindrical lens (or microlens) 15, the light beam from each of the
このシリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)15は、各光源4,5,6の発光素子からの射出配光角に合わせて最適化した非球面シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)とすることが望ましい。なお、各光透過性導光板1,2,3は、このシリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)15を含めて、金型を用いた一般的な成形工程により、一体的に、かつ、容易に形成することができる。
The cylindrical lens (or microlens) 15 is preferably an aspherical cylindrical lens (or microlens) that is optimized according to the light distribution angle from the light emitting elements of the
〔表示装置の実施例〕
前述した本発明に係る表示装置を、各光源4,5,6としてLEDアレイ光源を用いて構成した。LEDアレイ光源のLEDチップからの射出配光角は、水平方向(LEDチップの配列方向)で約80°(±40°)、垂直方向は40°(±20°)であった。そして、各光透過性導光板1,2,3の側面部には、シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)15を形成した。
(Example of display device)
The above-described display device according to the present invention was configured using an LED array light source as each of the
各光源4,5,6から、各40lm(ルーメン)の赤色、緑色及び青色の光束を射出させたところ、空間光変調素子(液晶表示素子16)に入射される全光束量は、79.28lmであった。すなわち、最大光利用効率〔液晶表示素子への入射全光束量/光源からの出射全光束〕=79.28/(40×3)=0.661より、66.1%であり、従来の液晶表示素子用の照明装置(バックライト)における光利用効率とほぼ同等であった。そして、この表示装置においては、従来の照明装置におけるようなカラーフィルタによる吸収がないので、結果として、最大光利用効率は、従来の照明装置の3倍となる。
When 40 lm (lumen) red, green, and blue light beams are emitted from the
したがって、本発明に係る照明装置を用いて、透過型の液晶表示素子(TFT−LCD)を照明する場合においては、所定の照度を得るために必要な発光素子の数は、従来の照明装置の3分の1に減らすことが可能となる。また、消費電力も従来の照明装置の3分の1に減らすことが可能となる。さらに、各光透過性導光板1,2,3の厚みは、従来の照明装置よりも薄くすることが可能である。
Therefore, in the case of illuminating a transmissive liquid crystal display element (TFT-LCD) using the illumination device according to the present invention, the number of light-emitting elements necessary for obtaining a predetermined illuminance is the same as that of the conventional illumination device. It becomes possible to reduce to 1/3. In addition, the power consumption can be reduced to one-third that of the conventional lighting device. Furthermore, the thickness of each light transmissive
1 第1の光透過性導光板
2 第2の光透過性導光板
3 第3の光透過性導光板
4 第1の光源
5 第2の光源
6 第3の光源
7 反射面
8 反射面
9 反射面
10 傾斜面
13R 赤色用画素電極
13G 緑色用画素電極
13B 青色用画素電極
14 シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)アレイ
15 シリンドリカルレンズ(又はマイクロレンズ)
16 液晶表示素子
DESCRIPTION OF
16 Liquid crystal display elements
Claims (2)
前記各光透過性導光板の側面部に配置された複数のシリンドリカルレンズと、
前記各光透過性導光板の側面部に対向して設置された複数の発光素子と
を備え、
前記複数のシリンドリカルレンズは、前記複数の発光素子から射出された光束を平行光束に変換して前記光透過性導光板内に入射させ、
前記複数の発光素子は、各光透過性導光板ごとに異なる色の光束を前記シリンドリカルレンズを介して対応する光透過性導光板内に入射させ、
前記各光透過性導光板は、各光透過性導光板の内部を進行する光束の進行方向を変える複数の反射面を背面側に有しており、これら反射面によって進行方向を変えた光束を正面側に射出させ、
前記複数の反射面は、前記平行光束をそれぞれ対応する所定の画素に入射させる位置に設置されている
ことを特徴とする照明装置。 A plurality of light transmissive light guide plates laminated in at least three layers;
A plurality of cylindrical lenses disposed on a side surface of each light transmissive light guide plate;
A plurality of light emitting elements installed facing the side surface of each light transmissive light guide plate,
The plurality of cylindrical lenses convert a light beam emitted from the plurality of light emitting elements into a parallel light beam and enter the light transmissive light guide plate,
The plurality of light emitting elements make light beams of different colors for each light transmissive light guide plate enter the corresponding light transmissive light guide plates through the cylindrical lenses,
Each of the light transmissive light guide plates has a plurality of reflection surfaces on the back side that change the traveling direction of the light beam traveling inside each light transmissive light guide plate. Inject to the front side ,
The illuminating device according to claim 1, wherein the plurality of reflecting surfaces are installed at positions where the parallel light beams are incident on predetermined corresponding pixels .
前記各光透過性導光板の側面部に配置された複数のシリンドリカルレンズと、
前記各光透過性導光板の側面部に対向して設置された複数の発光素子と、
前記各光透過性導光板の内部に各光透過性導光板の背面側に位置して形成され、これら光透過性導光板の内部を進行する光束の進行方向を変えて各光透過性導光板の正面側に射出させる複数の反射面と、
前記各光透過性導光板の正面側に配置された空間光変調素子と
を備え、
前記複数のシリンドリカルレンズは、前記複数の発光素子から射出された光束を平行光束に変換して前記光透過性導光板内に入射させ、
前記複数の発光素子は、各光透過性導光板ごとに三原色のうちの異なる一の色の光束を前記シリンドリカルレンズを介して、対応する光透過性導光板内に入射させ、
第1の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第1の色の光束は、前記空間光変調素子における前記第1の色に対応する画素に入射され、
第2の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第2の色の光束は、前記空間光変調素子における前記第2の色に対応する画素に入射され、
第3の光透過性導光板から射出された三原色のうちの第3の色の光束は、前記空間光変調素子における前記第3の色に対応する画素に入射されて、
カラー画像の表示を行い、
前記複数の反射面は、前記平行光束をそれぞれ対応する所定の画素に入射する位置に設置されている
ことを特徴とする表示装置。 A plurality of light transmissive light guide plates laminated in at least three layers;
A plurality of cylindrical lenses disposed on a side surface of each light transmissive light guide plate;
A plurality of light emitting elements installed facing the side surface of each light transmissive light guide plate;
Each light transmissive light guide plate is formed inside each light transmissive light guide plate and is positioned on the back side of each light transmissive light guide plate, and changes the traveling direction of the light beam traveling inside these light transmissive light guide plates. A plurality of reflecting surfaces to be emitted to the front side of the
A spatial light modulator disposed on the front side of each light transmissive light guide plate,
The plurality of cylindrical lenses convert a light beam emitted from the plurality of light emitting elements into a parallel light beam and enter the light transmissive light guide plate,
The plurality of light-emitting elements make light beams of different one of the three primary colors enter the corresponding light-transmissive light guide plate through the cylindrical lens for each light-transmissive light guide plate,
The light beam of the first color among the three primary colors emitted from the first light-transmissive light guide plate is incident on the pixel corresponding to the first color in the spatial light modulator,
The light flux of the second color among the three primary colors emitted from the second light transmissive light guide plate is incident on the pixel corresponding to the second color in the spatial light modulator,
The light beam of the third color among the three primary colors emitted from the third light transmissive light guide plate is incident on the pixel corresponding to the third color in the spatial light modulator,
There line the display of the color image,
The display device according to claim 1, wherein the plurality of reflecting surfaces are disposed at positions where the parallel light beams are incident on predetermined corresponding pixels .
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