JP5929601B2 - Surface light source device and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、バックライトにレーザー光源を用いた液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device using a laser light source as a backlight.
液晶表示装置が備える液晶表示素子は自ら発光しない。このため、液晶表示装置は液晶表示素子を照明する光源として、液晶表示素子の背面に面光源であるバックライトを備えている。バックラインとの光源として、従来は、ガラス管の内壁に蛍光体が塗布された放電管である冷陰極蛍光ランプ(以下、CCFL(Cold Cathode Fluorescent)))が主流であった。しかし近年では、発光ダイオード(以下、LED(Light Emitting Diode)とよぶ。)の性能が飛躍的に向上したことに伴い、LEDを光源に用いたバックライトの需要が急速に高まっている。 The liquid crystal display element included in the liquid crystal display device does not emit light by itself. For this reason, the liquid crystal display device includes a backlight as a surface light source on the back surface of the liquid crystal display element as a light source for illuminating the liquid crystal display element. Conventionally, a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as CCFL (Cold Cathode Fluorescent)), which is a discharge tube in which a phosphor is coated on the inner wall of a glass tube, has been the mainstream as a light source for the back line. However, in recent years, the demand for backlights using LEDs as light sources has been rapidly increasing as the performance of light-emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs (Light Emitting Diodes)) has dramatically improved.
しかしながら、CCFLやLEDでは、出射する光の波長が広い波長範囲に渡り連続的に分布しているため、これらの光源を用いたバックライトを備えた液晶表示装置においては、その表示色の色純度を高めることが難しく、色再現範囲が狭いという問題であった。 However, in CCFLs and LEDs, the wavelength of emitted light is continuously distributed over a wide wavelength range, so in a liquid crystal display device having a backlight using these light sources, the color purity of the display color This is a problem that it is difficult to increase the color reproduction range and the color reproduction range is narrow.
近年では、広い色再現範囲を有する液晶表示装置を提供することを目的として、その光源に単一波長(きわめて狭い波長範囲)のみで発光するレーザー光源をバックライトの光源として用いることが提案されている。レーザー光源から出射される単一波長の光は色純度が極めて高いため、このレーザー光源を用いたバックライトを備える液晶表示装置は、色再現範囲が広い表示が可能となり、色鮮やか画像表示を実現することが可能になる。 In recent years, for the purpose of providing a liquid crystal display device having a wide color reproduction range, it has been proposed to use a laser light source that emits light only at a single wavelength (very narrow wavelength range) as the light source of the backlight. Yes. Since single-wavelength light emitted from a laser light source has extremely high color purity, a liquid crystal display device equipped with a backlight using this laser light source can display a wide color reproduction range and realizes a vivid image display It becomes possible to do.
しかしながら、レーザー光源を採用する場合、レーザー光源から発せられる光は高い指向性を有しているため、液晶表示素子の画面全体を高い均一性で照明するバックライトを得ることが難しい。 However, when a laser light source is employed, since light emitted from the laser light source has high directivity, it is difficult to obtain a backlight that illuminates the entire screen of the liquid crystal display element with high uniformity.
従来のレーザー光源をバックライトに用いた液晶表示装置は、導光板と複数のレンズとで構成された光学系を有している。この従来の液晶表示装置においては、レーザー光源から出射された光は、その光学系を介して所望の形状の光強度分布に整形され、均一性の高い面状の光として出射される。 A liquid crystal display device using a conventional laser light source as a backlight has an optical system composed of a light guide plate and a plurality of lenses. In this conventional liquid crystal display device, the light emitted from the laser light source is shaped into a light intensity distribution of a desired shape via the optical system, and is emitted as planar light with high uniformity.
しかしながら、従来の液晶表示装置においては、レーザー光源から出射された指向性の高い光強度分布を面状の均一な光強度分布に整形するために複数の光学素子および空間伝播距離を必要とする。また、これらの光学素子および空間伝播距離をもつバックライトを液晶表示素子の裏面側に設けるため、液晶表示装置が大型化かつ複雑化し、価格の上昇につながっていた。近年、液晶表示装置は、小型化および低価格化が求められているが、従来の液晶表示装置の構成では、液晶表示装置の小型化および低価格化を実現するのは困難であった。 However, a conventional liquid crystal display device requires a plurality of optical elements and a spatial propagation distance in order to shape a highly directional light intensity distribution emitted from a laser light source into a planar uniform light intensity distribution. Further, since these optical elements and a backlight having a spatial propagation distance are provided on the back side of the liquid crystal display element, the liquid crystal display device becomes larger and complicated, leading to an increase in price. In recent years, liquid crystal display devices are required to be reduced in size and price, but it has been difficult to reduce the size and price of liquid crystal display devices with the configuration of a conventional liquid crystal display device.
本発明は、バックライト光源にレーザー光源を用いた液晶表示装置において、簡素な構成で均一性の高い表示が可能となる液晶表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device using a laser light source as a backlight light source and capable of highly uniform display with a simple configuration.
この発明に係る面光源装置は、内側面に拡散反射面を有する筐体と、前記筐体の内部にレーザー光を出射する複数のレーザー光源と、前記筐体から前記レーザー光が出射する位置に配置され、一方向に偏光した光のみ透過して前記一方向に直交する方向に偏光した光を反射する反射偏光板とを備え、前記反射偏光板の透過可能な光の偏光方向と、前記レーザー光源から出射されるレーザー光の偏光方向とが互いに直交することを特徴とする。
Surface light source device according to the present invention includes a housing that having a diffuse reflecting surface on the inner side, a plurality of laser light sources for emitting a laser beam inside said housing, said housing from said laser light is emitted A reflective polarizing plate that is disposed at a position and transmits only light polarized in one direction and reflects light polarized in a direction orthogonal to the one direction, the polarization direction of light that can be transmitted by the reflective polarizing plate, characterized in that the polarization direction of the laser beam emitted from the laser light source are perpendicular to each other.
この発明は、バックライト光源にレーザー光源を用いた液晶表示装置において、小型かつ簡素な構成で高い均一性を有する液晶表示装置が提供できる。 The present invention can provide a liquid crystal display device having a high uniformity with a small and simple configuration in a liquid crystal display device using a laser light source as a backlight light source.
実施の形態1.
図1は、本発明を実施するための実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図1に示すように、本実施の形態における液晶表示装置は、液晶パネル6とそれを照明するバックライト10とで構成されている。バックライト10は、複数個のレーザー光源1、レーザー光源1から出射されるレーザー光が入射され、内側面に拡散反射面を有するバックライト筐体2と、バックライト筐体2の光出射面に配置された少なくとも1枚の拡散板3と、拡散板3の出射面側に配置された少なくとも1枚のプリズムシート4と、プリズムシート4の出射面側に配置された一方向に偏光した光のみ透過してその一方向に直交する方向に偏光した光を反射する反射偏光板5とで構成されている。バックライト筐体2は、例えば内部が空洞で箱型のアルミニウムで構成されており、光出射面は開口部で構成されている。開口部以外の内側面は、拡散反射面となっている。この拡散反射面は、例えば、ポリエステル製の拡散反射シートを貼り付けることにより実現できる。レーザー光源1は、偏光した光を出射する性質をもつ。また、本実施の形態においては、レーザー光源1は、バックライト筐体2の光出射面に対する側面にレーザー光源の出射面が露出するように配置されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device according to the present embodiment includes a
図1において、反射偏光板5を透過可能な光の偏光方向である透過軸方向をy軸とし、紙面に対して垂直な方向と定義する。さらにこのy軸に直交して反射偏光板5の出射面と平行な方向をx軸とし、このx軸とy軸とに直交し、反射偏光板5の出射面に対して垂直な方向をz軸として定義する。 In FIG. 1, a transmission axis direction that is a polarization direction of light that can be transmitted through the reflective polarizing plate 5 is defined as a y-axis, which is a direction perpendicular to the paper surface. Further, the direction perpendicular to the y axis and parallel to the exit surface of the reflective polarizer 5 is defined as the x axis, and the direction perpendicular to the x axis and the y axis and perpendicular to the exit surface of the reflective polarizer 5 is defined as z. Define as an axis.
本実施の形態においては、反射偏光板5の透過軸方向であるy軸方向に対して、レーザー光源1から発せられた直後のレーザー光の偏光方向が直交するよう構成されている。つまり、レーザー光源1から発せられた直後のレーザー光の偏光方向は、xz平面に平行な方向(図1において紙面に平行な方向)である。
In the present embodiment, the polarization direction of the laser beam immediately after being emitted from the
このように構成された液晶表示装置において、xz平面に平行な方向に偏光特性を有し、バックライト筐体2内に発せられたレーザー光は、拡散板3、プリズムシート4を透過して、反射偏光板5に達する。ここで、反射偏光板5は透過可能な光の偏光方向がy軸方向(図1の紙面に対して垂直方向)となるように設定されているため、反射偏光板5に達したレーザー光は、そこへ到達するまでに光路中の拡散板3やプリズムシート4の複屈折特性などにより偏光方向を図の紙面に対して平行な方向から垂直な方向に変換された一部のわずかな成分を除いて、レーザー光源からの出射直後の偏光方向(図1の紙面に対して平行な方向)を有する成分が大部分であり、反射偏光板5によって反射されバックライト筐体2内に戻される。
In the liquid crystal display device configured as described above, the laser light having polarization characteristics in a direction parallel to the xz plane and emitted into the
このバックライト筐体2内に戻されたレーザー光は、バックライト筐体2と反射偏光板5とで囲まれた領域で拡散や反射を繰り返しつつ、指向性も徐々に乱され、バックライト筐体2と反射偏光板5とで囲まれた領域を満たす拡散光としてバックライト筐体2内を伝播する。このように、バックライト筐体2と反射偏光板5とで囲まれた領域を拡散や反射を繰り返しつつ伝播するレーザー光は、拡散板3、プリズムシート4、バックライト筐体2内面の拡散反射面などで透過や反射を繰り返すことで偏光方向が乱れ、徐々に偏光方向が図の紙面に対して平行な方向から垂直な方向に変換されて、反射偏光板5を透過して液晶パネルを照明するようになる。
The laser light returned into the
このように、反射偏光板5の透過軸方向に対して、レーザー光源1から発せられた直後のレーザー光の偏光方向を直交するよう構成しているので、レーザー光源1から出射された直後のレーザー光は、反射偏光板5を透過することができず大部分が反射偏光板5で反射されるが、この反射されたレーザー光は、バックライト筐体2と反射偏光板5とで囲まれた領域で拡散や反射を繰り返しつつ、徐々に偏光方向が乱されて、反射偏光板5を透過し、バックライト10から液晶パネル6に向けて出射される。その結果、拡散や反射を繰り返して最終的にはバックライト筐体2内に発せられたレーザー光のほとんどが偏光方向を変換されて反射偏光板5を透過して液晶パネル6を照明するときには、そのレーザー光の指向性はランダムとなっており、光強度の面内分布は均一となっている。
In this way, since the polarization direction of the laser light immediately after being emitted from the
本実施の形態においては、反射偏光板5の透過軸方向に対して、レーザー光源1から発せられた直後のレーザー光の偏光方向が直交するよう構成しているので、レーザー光源1から出射されたレーザー光が、バックライト10から液晶パネル6側へ出射されるまでに、バックライト筐体2と反射偏光板5とで囲まれた領域内で十分に多重反射や屈折を繰り返すため、バックライト10からの出射光は、空間的な強度分布が均一化され、液晶パネル6全面を均一に照明する光となる。
In the present embodiment, the configuration is such that the polarization direction of the laser light immediately after being emitted from the
上述のように、本実施の形態による液晶表示装置では、レーザー光源1から出射直後のレーザー光は高い指向性を有するビーム上の光であるが、バックライト10から液晶パネル6に向けて出射される際には、液晶パネル6全面を均一に照明することが可能となる。その結果、バックライト光源にレーザー光源を用いた液晶表示装置において、簡素な構成で均一な画面表示が可能な液晶表示装置を提供できる。
As described above, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, the laser light immediately after being emitted from the
なお、本実施の形態では、レーザー光源をバックライト筐体の光出射面に対する側面に配置したが、レーザー光源を配置する位置は、レーザー光から出射されるレーザー光がバックライト筐体の内部に出射されればよいので、バックライト筐体も側面に限るものではない。また、図1においては、レーザー光源から出射されるレーザー光の向きをバックライト筐体の出射面側へ向けているが、これに限るものではない。 In this embodiment, the laser light source is disposed on the side surface of the backlight housing with respect to the light emitting surface. However, the laser light source is disposed at a position where the laser light emitted from the laser light is inside the backlight housing. As long as it is emitted, the backlight housing is not limited to the side surface. In FIG. 1, the direction of the laser light emitted from the laser light source is directed to the emission surface side of the backlight housing, but is not limited thereto.
実施の形態2.
図2は、本発明を実施するための実施の形態2に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態における液晶表示装置の構成は、実施の形態1で説明した液晶表示装置の構成と概略同様であるが、レーザー光源の位置と、レーザー光源の出射面に近接して拡散レンズを備えた点とが異なる。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 2 for carrying out the present invention. The configuration of the liquid crystal display device in the present embodiment is substantially the same as the configuration of the liquid crystal display device described in the first embodiment, but includes a diffusion lens in the vicinity of the position of the laser light source and the exit surface of the laser light source. The point is different.
また、本実施の形態においては、実施の形態1と同様に、反射偏光板5の透過軸方向であるy軸方向に対して、レーザー光源1から発せられた直後のレーザー光の偏光方向が直交するよう構成している。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the polarization direction of the laser light immediately after being emitted from the
図2において、複数のレーザー光源1は、バックライト筐体2の光出射面に対向する面(底面)に略等ピッチで配置され、レーザー光源1のそれぞれの出射面に近接してレーザー光源1から出射されるレーザー光の発散角を広げる拡散レンズ7が設置されている。
In FIG. 2, a plurality of
このように構成された液晶表示装置の効果について説明する。実施の形態1においては、レーザー光源から出射されたレーザー光の指向性を拡散させる効果は、バックライトの構成要素である、拡散板、プリズムシート、バックライト筐体内面の拡散反射面による散乱効果のみに依存している。とくに、レーザー光がレーザー光源から出射された直後から拡散板やバックライト筐体内面の拡散反射面に到達する以前では、高い志向性を有したまま相当の距離を伝搬することになり、この間の光路では、レーザー光が、拡散光に変換される効果、すなわち照明の均一性を高める効果が得られない。その結果、バックライトから出射される光の空間的な強度分布が均一化されるためには、拡散板、プリズムシート、バックライト筐体内面の拡散反射面による散乱が十分行われる必要があり、レーザー光源の個体数などの条件によっては、バックライト筐体内面の拡散反射面から反射偏光板までの距離を十分に長く確保する必要が生じる。 The effect of the liquid crystal display device thus configured will be described. In the first embodiment, the effect of diffusing the directivity of the laser light emitted from the laser light source is the scattering effect by the diffuse reflection surface of the diffuser plate, the prism sheet, and the inner surface of the backlight casing, which are constituent elements of the backlight. Rely only on. In particular, immediately after the laser light is emitted from the laser light source and before reaching the diffuse reflection surface of the diffuser plate or the backlight casing, it propagates a considerable distance with high orientation. In the optical path, the effect that laser light is converted into diffused light, that is, the effect of improving the uniformity of illumination cannot be obtained. As a result, in order to make the spatial intensity distribution of the light emitted from the backlight uniform, it is necessary to sufficiently perform scattering by the diffuser reflection surface of the diffuser plate, the prism sheet, and the backlight housing inner surface, Depending on conditions such as the number of individual laser light sources, it is necessary to ensure a sufficiently long distance from the diffuse reflection surface on the inner surface of the backlight housing to the reflective polarizing plate.
本実施の形態においては、レーザー光源1をバックライト筐体2の底面に略等ピッチで配置し、拡散レンズ7によってレーザー光の発散角をレーザー光源1から発せられた直後に広い発散角に変換している。このように構成することにより、レーザー光はレーザー光源1から発せられた直後より拡散光となっているため、バックライト筐体2内面の拡散反射面から反射偏光板5までの距離をより短くでき、液晶表示装置の小型化・薄型化がさらに容易になる。
In the present embodiment, the
上述のように、本実施の形態による液晶表示装置では、レーザー光源から出射直後のレーザー光を拡散光にすることができるので、バックライト光源にレーザー光源を用いた液晶表示装置において、簡素な構成で均一な画面表示が可能で、かつより小型化あるいは薄型化が可能な液晶表示装置を提供できる。 As described above, in the liquid crystal display device according to the present embodiment, since the laser light immediately after being emitted from the laser light source can be converted into diffused light, the liquid crystal display device using the laser light source as the backlight light source has a simple configuration. Thus, a liquid crystal display device that can display a uniform screen and can be made smaller or thinner can be provided.
1 レーザー光源、 2 バックライト筐体、 3 拡散板、 4 プリズムシート
5 反射偏光板、 6 液晶パネル、 7 拡散レンズ、 10 バックライト
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記筐体の内部にレーザー光を出射する複数のレーザー光源と、
前記筐体から前記レーザー光が出射した位置に配置され、一方向に偏光した光のみ透過して前記一方向に直交する方向に偏光した光を反射する反射偏光板と
を備え、
前記反射偏光板の透過可能な光の偏光方向と、前記レーザー光源から出射されるレーザー光の偏光方向とが互いに直交することを特徴とする面光源装置。 A housing that having a diffuse reflecting surface on the inner side,
A plurality of laser light sources emitting laser light into the housing ;
A reflective polarizing plate that is disposed at a position where the laser light is emitted from the housing , reflects only light polarized in one direction and reflects light polarized in a direction orthogonal to the one direction ;
With
A surface light source device, wherein a polarization direction of light that can be transmitted through the reflective polarizing plate and a polarization direction of laser light emitted from the laser light source are orthogonal to each other.
前記液晶パネルに光を照射する請求項1又は2に記載の面光源装置とThe surface light source device according to claim 1 or 2, wherein the liquid crystal panel is irradiated with light.
を備えることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising:
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