(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
この光源からの光線を液晶表示装置の液晶パネルに向けて反射する反射手段と、
前記液晶パネルと光源との間に配置され、前記光源と反射手段により照射される光線のＰ成分およびＳ成分のうちの一方の直線偏光光を透過し他方の成分を反射して分離する偏光手段と、
前記偏光手段と前記反射手段との間に配置され、前記偏光手段によって反射された戻り光の偏光光を変換する偏光変換手段を備え、
前記反射手段は断面円弧状の反射凹面を有し、この円弧の中心線上部に前記光源が配置されており、
偏光変換手段は１／２波長板であり、当該１／２波長板の光軸が前記中心線と直交するように当該中心線上に配置されており、
前記反射凹面の前記中心線を挟んだ一方の側に入射した前記戻り光は、前記１／２波長板を通過した後に他方の側から射出されるようになっていることを特徴とする液晶表示装置のバックライト装置。
【請求項２】
前記反射手段の反射凹面は、曲面または階段面である請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の光源装置として使用される特定の偏光成分のみからなる偏光光束を照明光として出射可能なバックライト装置に関するものであり、詳しくは、液晶表示装置に照射される光源の光線の内、液晶表示装置を作動させるに有効な偏光光以外の偏光光を変換して有効な偏光光に変換して、有効偏光光の光量を増加させて輝度の向上を図ることができる液晶表示装置のバックライト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の液晶パネル（LCD）に照射される光線を供給するバックライト装置には、光源からの光線を導光板等を介してLCDに照射するサイドライト方式と、光源からの光線を、直接LCDに照射させる直下方式とがある。しかし、近年の液晶表示装置の大型化により、高輝度化が容易な直下方式が採用されるようになってきた。この直下方式のバックライト装置は、LCDを背後から照明する光源と、光源に対してLCDとは反対側に配置された反射板を備えている。そして、光源には、主に、長尺状の蛍光管が用いられており、大型の液晶表示装置の場合、複数の蛍光管を等間隔に並列配置させており、この複数の光源の光を広範囲にしかも均一にLCDに導くため反射板が用いられ、この反射板は、光源の数及び光源相互の間隔に対応して、反復屈曲するように形成されている。（例えば特許文献１）
【０００３】
一方、液晶表示装置においては、光源からの光を直接LCDからなるライトバルブに照射し、当該ライトバルブにおいて表示画像に対応する変調を施した後に、投射光学系を介して投射面に画像を形成するようになっている。画像情報に対応した変調を施すための液晶ライトバルブは、特定の偏光成分のみを使用しており、光源からの出射光をそのままLCDに照射しても偏光方向が直交する二つの直線偏光成分における一方の偏光成分は利用されないので、光の利用効率が悪く、投射画像をより明るくすることが難しい。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５６５１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、液晶表示装置に使用されるバックライト装置において、光の利用効率を改善して輝度の向上を図った液晶表示装置のバックライト装置を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源と、
この光源からの光線を液晶表示装置の液晶パネルに向けて反射する反射手段と、
前記液晶パネルと光源との間に配置され、前記光源と反射手段により照射される光線のＰ成分およびＳ成分のうちの一方の直線偏光光を透過し他方の成分を反射して分離する偏光手段と、
前記偏光手段と前記反射手段との間に配置され、前記偏光手段によって反射された戻り光の偏光光を変換する偏光変換手段を備え、
前記反射手段は断面円弧状の反射凹面を有し、この円弧の中心線上部に前記光源が配置されており、
偏光変換手段は１／２波長板であり、当該１／２波長板の光軸が前記中心線と直交するように当該中心線上に配置されており、
前記反射凹面の前記中心線を挟んだ一方の側に入射した前記戻り光は、前記１／２波長板を通過した後に他方の側から射出されるようになっていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記戻り光を有効に活用して、輝度の向上を図ることができる。また、戻り光の変換効率を上げて、輝度の増強を図ることができる。さらに、前記偏光変換手段による戻り光の偏光変換を効果的に行うことができる。
【０００９】
本発明の第２の発明としては、前記反射手段の反射凹面は、曲面または階段面である第１発明に記載の液晶表示装置のバックライト装置とすることにより、前記戻り光を反射して、この反射光を有効に前記偏光変換手段に照射、透過させることができるようにしたものである。
【００１０】
本発明においては、LCDを作動させる特定偏光光を光源から分離透過する偏光手段によって前記作動偏光光以外の光線が反射されることに着目し、この反射された戻り光を利用して偏光変換することで、前記戻り光を作動偏光光に変換することによって光の利用効率を改善して輝度の向上を図った液晶表示装置のバックライト装置を提供することを可能としたものである。
【００１１】
本発明で使用される光源としては、LCDと平行に配列される長尺状の冷陰極蛍光灯等を使用することができ、光源は、１個でもよいが、LCDの大きさに応じて、複数個を等間隔で並列に配置して使用することができる。
【００１２】
本発明で使用される反射手段としては、光源から発光される光線をLCDに向けて反射するものであれば、十分であるが、断面円弧状の反射凹面を有し、この円弧の中心線上部に、前記光源を配置する形状とすることが望ましい。光源として長尺状のものを使用するときは、光源と平行に延びた断面円弧状の反射凹面、即ち、半円筒状の反射凹面とするのが良い。前述のように、複数の並列に配置された光源を使用するときは、前記反射凹面が複数反復屈曲されて形成されることが望ましい。このような反復屈曲形状は、アルミニュウム金属やステンレス金属のシートをプレス等の適宜の手段で加工することができるが、プラスチック成型基板を使用し、この表面に、反射材を塗布、接着して反射凹面とすることもできる。前記反射材としては、ポリエステル、ポリエチレンまたはポリプロピレンに酸化チタン等の粉末を配合して白色化したものからなるフイルムまたは発砲白色ポリエステルフィルム（東レ製E-60L）等を使用することができる。
【００１３】
また反射凹面としては、滑らかな断面湾曲面とすることができるが、反射効率を改善するため、微小の湾曲状の階段面とすることもできる。
【００１４】
偏光手段としては、LCDを作動するP成分またはS成分の直線偏光光を選択的に透過、他方の成分を反射して分離することができるものであればよく、LCDの面積に対応した面積を有する平板またはシート状のものを使用することができる。
【００１５】
本発明においては、前記偏光手段によって反射された光線（戻り光）が、偏光変換手段を透過することによって、LCDを作動する直線偏光光に変換されるので、この変換された直線偏光光が、光源から直接偏光手段を透過した直線偏光光と共に、LCDを発光させるため、輝度を増強することができるが、この偏光変換手段としては、P成分またはS成分直線偏光光をそれぞれS成分またはP成分直線偏光光に変換することができる１／２波長板を使用することができる。この偏光変換手段を、前述のように、断面円弧状の反射凹面の中心線上部に配置した光源の光軸上に配置すると、前記戻り光が偏光変換手段を効果的に透過して、反射手段によってLCDに反射されるので好ましい。特に、偏光変換手段を光源と反射手段との間に配置した場合には、偏光変換手段によって変換された戻り光が、LCDに向かう量が多くなるので好ましい。
【００１６】
この戻り光の偏光手段の偏光面と直交する法線とのなす角度θが±５０度以下となる戻り光を反射できるように、反射手段の反射凹面の反射範囲を設定すれば、偏光変換された戻り光を、効率的にLCDに照射可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明によるバックライト装置の実施例を説明する。
（実施例１）
図１は、本発明による一実施例を示すバックライト装置の概略断面構成図である。図中、１は、長尺状の冷陰極蛍光灯からなる光源で、２は、S成分の直線偏光光を透過し、P成分の直線偏光光を反射する偏光板である。３は、透過する光線の偏光光を変換する１／２波長板で、４は、反射手段、５は、LCD、６は、拡散フィルム、１９は、輝度上昇フィルムである。
【００１８】
反射手段４は、半円筒状の凹面を2個連接し、反復屈曲したプラスチック基体７の凹面に、この凹面に沿って発砲白色ポリエステルフイルムからなる反射凹面層８が形成されており、この反射凹面層８が偏光板２に対向するように、配置されている。この反射凹面層８の中心線上部には、長尺状の光源１が偏光板２の奥行き方向（紙面上で垂直方向）と平行になるように、また2個の光源１が互いに平行となるように取り付けられている。従って、半円筒状の反射凹面層８も光源１と平行になるように配設されている。
【００１９】
また、１／２波長板３は、光源１とそれに対応する反射凹面層８との間に、光源１の光軸９に一致させて配置されている。
【００２０】
光源１から出射された光線１０は、拡散フイルム６及び輝度上昇フィルム１９を介して偏光板２に照射され、この照射された出射光線１０は、偏光板２によって、S成分の直線偏光光のみが透過され、偏光板２を透過したS成分偏光光は、LCD５に照射され、LCD５を作動させる。一方、光源１からの出射光線10の偏光板２に照射された光線の内、透過されないP成分の直線偏光光は、偏光板２で反射され、戻り光１２として、反射凹面層８に向かって出射される。
【００２１】
このようにして出射された戻り光１２は、反射凹面層８で反射され、１／２波長板３を透過し、１／２波長板３によって、P成分偏光光１２は、S成分偏光光１３に変換される。このようにして変換されたS成分偏光光１３は、再び、反射凹面層８で反射され、偏光板２に照射され、偏光板２を透過して、LCD５に照射される。
【００２２】
このように、光源１から出射された光線のS成分偏光光のみならず、戻り光のP成分偏光光を、S成分偏光光に変換して、LCDに照射するので、LCDの輝度を向上させることができる。しかもこのようにして作動されたLCDの画像画面は、輝度ムラも低減し、良好な画質を提供することができる。
【００２３】
なお、光源１から出射され、偏光板２に照射、反射される戻り光１２の内、偏光板２の偏光面１４と直交する法線となす角度θが±５０度を超える光線は、P成分偏光光の含有量が低減し、余り有効でないため、前記角度θが±50度以内の戻り光を反射させて、１／２波長板３を透過させるように、反射凹面層８の形状とすることが好ましい。
【００２４】
また、この例では、偏光板２を透過する偏光光11及び13を説明する関係上、LCD５と偏光板２との間を離間させているが、偏光板２をLCD５に直接接触させた構造としても良い。
【００２５】
さらに、この例では、2個の光源１とこの光源１に対応する反射凹面層８を使用しているが、光源１を2個以上とし、これらの光源１を等間隔で並列に配置し、これらの光源１に対応させて反射凹面層８を複数反復屈曲させて設置することもできる。
【００２６】
（実施例２）
図２は、本発明による他の実施例のLCD５や拡散フィルム6等を省略した基本概略構成図を示す。基本的には実施例１のバックライト装置と同じであるが、反射手段４の反射凹面層８の断面形状を変更しており、反射凹面層８の中央部分１５のみを断面円弧状とし、その外周部分１６を中央部分１５の円弧状面より開いた断面直線状の反射面としている。このような形状の反射面とすることによって、１／２波長板３を透過する戻り光の光量を増加させることができる利点がある。
【００２７】
（実施例３）
図３には、もう一つの他の実施例のLCD５や拡散フィルム6等を省略した基本概略構成図を示している。
【００２８】
この実施例では、１個の光源１を使用した例を示し、LCD５が小面積の場合には、１個の光源１でも十分な輝度が得られるように、反射手段４の反射凹面層８の断面形状を、中央部分１５で断面円弧状に形成し、中間部分１７で、中央部分１５の円弧状面よりやや広い円弧状とし、外周部１６で中間部分１７の円弧状面より狭い円弧状として、光源１の光量をできる限り有効に利用しようとしたものである。
【００２９】
（実施例４）
この実施例では、１／２波長板３を光源１に対して複数個（３及び３’、または３と３’と３’’）使用し、また１個の反射凹面層８に対応する光源１の数を複数個（１及び１’）とし、さらに、反射手段４の反射凹面層８の形状を階段状の断面円弧面１９とすることによって、さらに、戻り光１２の変換効率を上げると共に、光源１を増やして光量を増加させて、輝度を向上させようとするものである。
【００３０】
なお、本発明よるバックライト装置においては、光線を拡散させてLCD５に効果的に照射する拡散フィルム６のほかに、輝度上昇フィルム等の他の機能を改善する手段を追加することもできる。
【００３１】
さらに、上記実施例記載の透過モードを備える液晶表示装置以外にも、LCDの上部に上部偏光板を配置して、外光を光源とする反射モードも共用できる液晶表示装置にも有効に使用することができる。
【００３２】
また、本発明による反射手段の反射凹面は上記実施例の形態に限らず、断面多角形等の形状とすることもでき、さらに偏光手段２、光源１及び１／２波長板３の配置関係によって、反射凹面の開き角度を適宜設定することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、光源と、この光源からの光を液晶表示装置のLCDに向けて反射する反射手段と、前記LCDと光源との間に配置され、前記光源と反射手段により照射される光を偏光する偏光手段と、前記偏光手段と反射手段との間に配置され、偏光手段からの戻り光の偏光光を変換する偏光変換手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置のバックライト装置とすることによって、前記戻り光を有効に活用して、輝度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例を示すバックライト装置の概略断面構成図である。
【図２】本発明による他の実施例のLCD５や拡散フィルム6等を省略したバックライト装置の基本概略構成図である。
【図３】もう一つの他の実施例のLCD５や拡散フィルム6等を省略したバックライト装置の基本概略構成図である。
【図４】本発明を適用した実施例４のLCDや拡散フィルム等を省略したバックライト装置の基本概略構成図である。
【符号の説明】
１、１’  光源
２  偏光板
３、３’、３’’  １／２波長板
４  反射手段
５  LCD
８  反射凹面層
９  光軸
１０  光源出射光線
１１  透過偏光光
１２  戻り光
１３  変換光
１８  階段状の断面円弧面
【図１】
0004035085.tif 000002
【図２】
0004035085.tif 000003
【図３】
0004035085.tif 000004
【図４】
0004035085.tif 000005